Konferensi Nasional Teknik Sipil 12 Batam, 18-19 September 2018 ANALISIS KINERJA GEDUNG BERTINGKAT BERDASARKAN EKSENTRISITAS LAY OUT DINDING GESER TERHADAP PUSAT MASSA DENGAN METODE PUSHOVER Edy Purwanto 1, Agus Supriyadi 2 dan Yulias Azmi Adhitama 3 1 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36 A Surakarta Email: edysip88@gmail.com 2 Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36 A Surakarta Email: aguspri22@yahoo.com 3 Alumni Program Studi Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami 36 A Surakarta Email: azmiadhitama@yahoo.com ABSTRAK Indonesia terletak di antara lempeng Eurasia, Indo-Australia, Pasifik dan Filipina. Kondisi geologi ini yang menyebabkan aktifitas gempa tektonik di Indonesia menjadi tinggi. Dinding geser merupakan salah satu elemen struktur yang dapat dijadikan solusi untuk menahan gaya geser gedung bertingkat yang relatif besar akibat gaya gempa. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan gaya geser dasar dan tingkat kinerja struktur gedung bertingkat dengan analisis lay out dinding geser berdasarkan eksentrisitas pusat massanya dan mengetahui pengaruh eksentrisitas terhadap gaya geser dasar dan tingkat kinerja struktur. Metode yang digunakan adalah analisis statis pushover nonlinier. Kesimpulan dari penelitian ini menunjukan bahwa level kinerja struktur pada model 1, model 2 dan model 3 dengan eksentrisitas lay out dinding geser yang berbeda adalah Immediate Occupancy. Semakin dekat pusat kekakuan dinding geser dengan pusat kekakuan struktur maka akan semakin besar gaya geser dasar yang dapat ditahan oleh struktur dan semakin kecil roof displacement yang terjadi pada joint teratas dan terluar struktur. Kata kunci: pushover, performance point, sendi plastis, shearwall 1. PENDAHULUAN Indonesia adalah negara dengan aktifitas gempa tektonik yang tinggi. Kondisi geologi Indonesia terletak diantara 4 lempeng tektonik yaitu lempeng Eurasia, Indo-Australia, Pasifik dan Filipina. Dari kondisi geologi ini yang menyebabkan aktifitas gempa tektonik di Indonesia menjadi tinggi. Dinding geser merupakan salah satu elemen struktur yang dapat dijadikan solusi untuk menahan gaya geser gedung bertingkat yang relatif besar akibat gaya gempa yang terjadi. Tersedianya software analisa struktur sangat berguna untuk memudahkan analisa perancangan bangunan dan dapat mengetahui performa bangunan ketika terkena gempa. Pushover analysis merupakan suatu prosedur analisis untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu bangunan terhadap gempa dengan memberikan suatu pola beban lateral statik pada struktur, yang kemudian secara bertahap ditingkatkan dengan faktor pengali sampai satu target perpindahan lateral dari suatu titik acuannya tercapai. Biasanya titik tersebut adalah titik pada massa atap (roof). Analisa pushover ini bisa di aplikasikan pada program atau software seperti ETABS dan SAP 2000 Periode fundamental (T) Periode Fundamental (T) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan x Ta = C t. h n (1) Geser dasar seismik (V) Geser Dasar Seismik (V) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan V = Cs. W (2) dengan : V = Geser dasar seismik, Cs = Koefisien respons seismik, W = Berat seismik efektif SK - 147
SK - 148 Perpidahan elastik, simpangan antar lantai tingkat dan simpangan antar lantai tingkat ijin Perpindahan elastik (δe) pada tiap lantai tingkat dapat ditentukan dari persamaan δ. I x e δ ex = (3) Cd dengan: δx= perpindahan yang terjadi pada tiap lantai tingkat, Ie = faktor keutamaan gempa, C d = faktor amplifikasi defleksi Simpangan antar lantai tingkat ( ) dapat ditentukan dari persamaan ( δ δ ).C ex e d x = (4) I e Pushover analisys Pushover Analysis adalah suatu analisis yang dilakukan dengan membebani suatu struktur dengan beban yang meningkat secara bertahap untuk mewakili gaya inersia yang akan diterima oleh struktur tersebut ketika terjadi gempa bumi. Capacity Spectrum Method (CSM) merupakan salah satu cara untuk mengetahui kinerja suatu struktur. Konsep dasar dari analisis statis pushover nonlinier adalah memberikan pola pembebanan statis tertentu dalam arah lateral yang ditingkatkan secara bertahap (incremental). Penambahan beban statis ini dihentikan sampai struktur tersebut mencapai simpangan target atau beban tertentu. Kriteria kerja menurut ATC-40 Berdasarkan ATC-40 kinerja struktur bangunan dapat dikelompokkan menjadi kategori sebagai berikut: a. Operasional (Operational) Tidak terjadi kerusakan struktural maupun non structural. b. Penempatan Segera (Immediate Occupancy) Mampu menahan gempa, struktur tidak mengalami kerusakan struktural dimana kekuatan dan kekakuan hamper sama dengan kondisi sebelum gempa. c. Keselamatan Jiwa (Life Safety) Struktur mampu menahan gempa, dengan sedikit kerusakan struktural, kekakuan berkurang tetapi masih mempunyai ambang yang cukup terhadap keruntuhan. d. Mencegah Keruntuhan (Collapse Prevention) Struktur mengalami kerusakan struktural dan non-struktural yang sangat berat. Kekuatan struktur dan kekakuannya berkurang banyak tetapi belum runtuh. ATC-40 memberi batasan rasio simpangan atap untuk berbagai macam tingkat kinerja struktur seperti pada tabel 1 sebagai berikut : Paramater Maksimum Total Drift Maksimum Total Inelastik Drift Tabel 1. Batasan Rasio Simpangan Atap Menurut ATC-40 Immediate Occupancy Performance Level Damage Control Life Safety Structural Stability 0,01 0,01 sampai dengan 0,02 0,02 0,33 vi/pi 0,005 0,005 sampai dengan 0,015 No limit No limit 2. METODE Metode penelitian ini menggunakan analisis nonlinier pushover pada salah satu struktur hipotesa yang terletak di Yogyakarta. Struktur gedung beton bertulang dengan ketinggian 8 lantai 1 atap. Deskripsi bangunan yang digunakan tersaji pada tabel 2 seperti di bawah.
SK - 149 Tabel 2. Deskripsi Gedung Struktur Hipotesa Sistem Struktur Dual System Fungsi gedung Apartemen Jumlah Lantai 8 (ditambah 1 lantai atap) Luas lantai (tipikal) 2.310 m² Tinggi lantai 1 4,5 m Tinggi lantai 2-8 dan atap 4.0 m Tinggi maksimum 36,5 m gedung Luas total gedung ± 20.860 m 2 termasuk atap Panjang balok utaraselatan 7 m Panjang balok barat-timur 5 m Adapun tahap-tahap anaisisnya adalah sebagai berikut: 1. Studi literatur 2. Pengumpulan data 3. Pemodelan 3 Dimensi Lay out dinding geser dengan model 1 (eksentrisitas berhimpit), model 2 (eksentrisitas satu sumbu) dan model 3 (eksentrisitas dua sumbu), seperti terlihat pada gambar 1 di bawah. 4. Pembebanan 5. Analsis respon spektrum 6. Hitungan beban gempa 7. Penentuan sendi plastis 8. Pembebanan nonlinier pushover 9. Analisis output pushover 10. Pembahasan hasil analisis pushover (c) Gambar 1. (a) Lay Out Model 1, (b) Lay Out Model 2, (c)lay Out Model 3 (a) (b)
SK - 150 3. HASIL DAN PEMBAHASAN Performance point Penentuan performance point dilakukan dengan cara iterasi yang dilakukan sepenuhnya oleh program analisis struktur mengacu pada peraturan Applied Technology Council (ATC-40). Hasil dari setiap model disajikan pada gambar 2 di bawah (a) (b) Gambar 2. Titik Kinerja (a) Model 1, (b) Model 2 dan (c) Model 3 Hasil gaya geser dasar (base shear) dan simpangan atap (roof displacement) yang dapat dilihat pada tabel 3 di bawah ini (c) Tabel 3. Gaya geser dasar dan simpangan atap model Tipe Gaya Geser Dasar (kn) Simpangan Atap (m) Model 1 71642.694 0,146 Model 2 71330.413 0.149 Model 3 57099.772 0.163 Gaya geser rencana yang didapat dari respon spektra yaitu V = 23284,81 kn sehingga nilai 0.8V = 18627,85 kn
SK - 151 Perbandingkan gaya geser dasar hasil luaran analisis struktur dengan gaya geser rencana pada setiap model yaitu sebagai berikut: V Model 1 = 71642.694 > 0.8V = 18627,85 kn (OK) V Model 2 = 71330.413 > 0.8V = 18627,85 kn (OK) V Model 3 = 57099.772 > 0.8V = 18627,85 kn (OK) Displacement maksimum menurut SNI 1726:2012 ditentukan sebesar 0,02.H = 0.02 x 36.5 = 0,73 m Perbandingkan besarnya displacement pada setiap Model yaitu sebagai berikut: D Model 1 = 0,146 < 0,02.H = 0,73 (OK) D Model 2 = 0,149 < 0,02.H = 0,73 (OK) D Model 3 = 0,163 < 0,02.H = 0,73 (OK) Batasan roof drift ratio yang dihitung pada performance point digunakan untuk menentukan kinerja gedung menurut ATC-40. Model 1 Maksimum total drift Dt 0,146 = = 0,00400 m Ht 36,5 Maksimum in-elastic drift Dt D1 ( 0,146 0,0011) = = 0,00397 m Ht 36,5 Dengan cara yang sama diperoleh hasil hitungan Model 2 dan Model 3 yang dapat dilihat pada tabel 4 di bawah ini : Tabel 4. Level Kinerja Setiap Model Tipe Total Drift In-elastic Drift Level Model 1 0,00400 0,00397 Immediate Occupancy Model 2 0,00408 0,00408 Immediate Occupancy Model 3 0,00447 0,00447 Immediate Occupancy Distribusi sendi plastis Hasil distribusi sendi plastis setiap model dapat dilihat pada gambar 3 sampai dengan gambar 5 di bawah ini Gambar 3. Mekanisme keruntuhan Model 1 pada Step 1, 4 dan 7 Arah YZ
SK - 152 Gambar 4. Mekanisme Keruntuhan Model 2 Pada Step 1, 4 dan 7 Arah YZ Gambar 5. Mekanisme Keruntuhan Model 3 Pada Step 1, 4 dan 7 Arah YZ Dari gambar 3 samapai dengan gambar 5 di atas, maka dapat terlihat bahwa model 1 dan 2 mengalami keruntuhan dibalok terlebih dahulu, hal ini memenuhi prinsip strong column weak beam sedangkan model 3 mengalami keruntuhan di kolom terlebih dahulu sehingga model 3 (eksentrisitas 2 sumbu) tidak aman menerima gaya gempa yang terjadi. 4. KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan, maka diperoleh kesimpulan bahwa variasi eksentrisitas berpengaruh pada gaya geser dasar dan simpangan atap. Semakin kecil eksentrisitas struktur maka akan semakin besar gaya geser dasar yang dapat ditahan dan semakin kecil simpangan atap struktur. DAFTAR PUSTAKA Aristyawan, Eko (2010). Pengaruh Pemasangan Shearwall Terhadap Simpang Horisontal Portal Baja Gedung Bertingkat Tinggi. Skripsi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Surakarta. ATC-40 (1996). Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, Volume I. California. Seismic Safety Commission State of California. Bahtera, Esa (2010). Analisis Perbandingan Simpangan Horisontal Gedung Bertingkat Tinggi pada Shearwall Diagonal dengan Shearwall Searah Sumbu X Sumbu Y. Skripsi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Departemen Pekerjaan Umum, (1987). Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. Jakarta : Yayasan Badan Penerbit Pekerjaan Umum. Dewobroto, W. (2005), Evaluasi Kinerja Struktur Baja Tahan Gempa Dengan Analisis Pushover, Jurusan Teknik Sipil-Universitas Pelita Harapan FEMA-356 (2000). Prestandard and Commentary For The Seismic Rehabilitation Of Buildings. Virginia. American Society of Civil Engineers. Mc Cormac, J.C. (1995). Desain Beton Bertulang Jilid 2. Jakarta ; Erlangga. Peta Hazard Gempa Indonesia. (2010). Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum. Purnomo, Edy (2014). Analisis Kinerja Struktur pada Gedung Bertingkat dengan Analisis Dinamik Respon Spektrum Menggunakan Software ETABS Skripsi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
SK - 153 Rachman, Nissa Zahra (2014). Analisis Kinerja Struktur pada Gedung Bertingkat dengan Analisis Pushover Program ETABS Skripsi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Rasyid, Fitria (2011). Pengaruh Penempatan Core Wall dengan Eksentrisitas tertentu Terhadap Titik Berat Bangunan pada Bangunan Tinggi di Bawah Pengaruh Beban Gempa Skripsi Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Solikin, Mochammad (2007). Pengaruh Eksentrisitas Pusat Massa Portal Bertulang Terhadap Stabilitas Struktur yang Mengalami Beban Gempa. Surakarta : Dinamika Teknik Sipil Vol.7. Standar Nasional Indonesia 1726:2012 (2012). Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung. Jakarta. Widodo (2000). Respon Dinamik Struktur Elastik, UII Press, Yogyakarta.
SK - 154 KONFERENSI NASIONAL TEKNIK SIPIL 12 (KoNTekS 12) Batam, 18 19 September 2018