Halaman 1 dar Pertemuan 14 Pertemuan 14 ANALISIS STATIK EKIVALEN (SNI 1726 2002) Analss statk ekvalen merupakan salah satu metode menganalss struktur gedung terhadap pembebanan gempa dengan menggunakan beban gempa nomnal statk ekvalen. Menurut Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 1726 2002), analss statk ekvalen cukup dapat dlakukan pada gedung yang memlk struktur beraturan. Ketentuan-ketentuan mengena struktur gedung beraturan dsebutkan dalam pasal 4.2.1 dar SNI 1726 2002. Apabla gedung memlk struktur yang tdak beraturan maka selan dlakukan analss statk ekvalen juga dperlukan analss lebh lanjut, yatu analss respon dnamk. Perhtungan respon dnamk struktur gedung tdak beraturan terhadap pembebanan gempa, dapat menggunakan metode analss ragam spektrum respons atau metode analss respons dnamk rwayat waktu. Pada pasal 7.1.3 dar SNI 1726 2002, bla nla akhr respon dnamk tersebut dnyatakan dalam gaya geser dasar nomnal, maka nlanya tdak boleh kurang dar 80% gaya geser dasar yang dhaslkan dar analss statk ekvalen. Karena analss statk ekvalen dpandang merupakan langkah awal dalam perencanaan gedung tahan gempa, maka penggunaan software SAP2000 dharapkan dapat membantu melakukan analss statk ekvalen, terutama dalam mendapatkan nla angka massa dan waktu getar alam dar model struktur gedung yang dtnjau. 14.1 Beban Gempa Nomnal Statk Ekvalen yang dtetapkan SNI 1726 2002 Beban geser dasar nomnal statk ekvalen V (base shear) yang tejad d tngkat dasar dapat dhtung menurut persamaan: C I V = 1.. W t R C 1 = nla faktor respons gempa C 1 ddapat dar Spektrum Respons Gempa Rencana, yang harus dketahu terlebh dahulu waktu getar alam fundamental T 1. I = faktor keutamaan (lhat tabel peraturan) semakn pentng nla bangunan semakn tngg nla I-nya. Contoh: reaktor nuklr palng tngg nlanya karena pada saat gempa terjad tdak boleh roboh, kalau tdak menyebabkan 1 kota hancur rumah sakt juga tngg nlanya, karena saat gempa terjad merupakan bangunan yang palng tdak boleh roboh karena merupakan tempat penampungan korban. R = faktor reduks gempa (lhat tabel peraturan), = berat total gedung (dhtung dengan SAP2000). W t Beban geser dasar nomnal V tersebut harus dbagkan sepanjang tngg struktur gedung menjad beban-beban gempa nomnal statk ekuvalen F pada pusat massa lanta tngkat ke- menurut persamaan: W. z F = V n W. z = 1 W = berat lanta tngkat ke- termasuk beban hdup yang sesua, z = ketnggan lanta tngkat ke-, n = nomor lanta tngkat palng atas.
Halaman 2 dar Pertemuan 14 14.2 Gars Besar Langkah-langkah Penggunaan SAP 2000 V.8.08 Secara gars besar, langkah-langkah penggunaan SAP2000 untuk melakukan analss statk ekvalen adalah sebaga berkut: A. Menggambarkan geometr struktur, mendefnskan penampang, materal dan besarannya, serta melakukan assgn penampang dan materal tersebut pada program SAP2000. B. Menentukan W (berat lanta tngkat ke-) dengan kombnas pembebanan = DL + LL R (umumya dambl LL R = 0,3 LL). Supaya mudah membaca output W pada show group jont force sum akbat kombnas pembebanan DL + 0,3 LL sebaknya dbuat group name untuk frame dan jont pada setap tngkat. C. Mengnput massa tap tngkat (m ) dengan menggunakan jont masses, dan membuat rgd floor daphrama. D. Karena massa tap tngkat telah dnput dengan menggunakan jont masses, maka defns massa materal drubah menjad nol, lalu dapat dlakukan analss dnamk untuk mencar T 1. E. Setelah T 1 ddapat maka dengan SNI 1726 2002 akan dperoleh besarnya V (base shear) yang selanjutnya dapat dhtung F. Masukkan F sebaga beban gempa (assgn jont statc load force global x). F. Langkah terakhr dapat dlakukan analss statk basa dan sekalgus dapat mendesan struktur gedungnya, apakah dengan struktur beton bertulang atau dengan struktur baja. Contoh: 300/500 400/600 600 kg/m 800 kg/m 350/450 350/450 450/550 450/550 350/450 300/500 350/450 300/500 450/550 300/500 450/550 400/600 400/600 400/600 350/450 350/450 450/550 450/550 3 3 3 3.5 900 kg/m 900 kg/m 900 kg/m 1200 kg/m 1200 kg/m 1200 kg/m 5 8 Beban Mat / DL (belum termasuk berat sendr) Beban Hdup / LL KOLOMA = 350/450 KOLOMB = 450/550 BALOKKA = 300/500 BALOKKI = 400/600 Materal Beton: f c = 35 Mpa E = 3 10 9 kg / m 2 υ = 0,18 γ = 2400 kg / m 3 Tulangan yang dpaka : D22 (BJTD40) tulangan memanjang φ10 (BJTP24) sengkang Desgn menurut ACI 318-99
Halaman 3 dar Pertemuan 14 Langkah-langkah: 1. Defnskan materal dan penampang 2. Gambarkan konfguras struktur
Halaman 4 dar Pertemuan 14 3. Menentukan berat lanta tngkat ke- (W ) dengan kombnas pembebanan = DL + 0,3 LL, dengan rncan langkah: a. Defnskan statc load cases. Berlah tga jens pembebanan sebaga berkut: Beban Mat MATI (Berat sendr dperhtungkan oleh SAP 2000) Beban Hdup HIDUP Beban Gempa GEMPA b. Plhlah (select) frame palng atas (lanta 4). Pada menu Assgn / Frame Statc Loads / Pont and Unform, nputlah beban mat merata sebesar 600 kg/m, lalu tekan OK. c. Plhlah frame lanta 3, lanta 2 dan lanta 1. Pada menu Assgn / Frame Statc Loads / Pont and Unform, nputlah beban mat merata sebesar 900 kg/m, sepert gambar berkut n, lalu tekan OK. d. Lakukan dengan cara yang sama untuk beban hdup. Untuk melhat bebanbeban yang bekerja pada frame dapat dlakukan dengan cara Dsplay/Show Loads/Frame e. Menentukan kombnas pembebanan pada Defne/Load Combnatons, sepert berkut n: f. Menentukan kelompok-kelompok berat tngkat yang akan dhtung, sebaga berkut: TK4 kelompok berat tngkat lanta 4, terdr dar 3 frame kolom (F4) dan 3 jont (J4) TK3 kelompok berat tngkat lanta 3, terdr dar 3 frame kolom (F3) dan 3 jont (J3) TK2 kelompok berat tngkat lanta 2, terdr dar 3 frame kolom (F2) dan 3 jont (J2) TK1 kelompok berat tngkat lanta 1, terdr dar 3 frame kolom (F1) dan 3 jont (J1)
Halaman 5 dar Pertemuan 14 F4 F4 F4 J4 J4 J4 TK4 F3 F3 F3 J3 J3 J3 TK3 F2 F2 F2 TK2 J2 J2 J2 Cara mengnput : Plh frame dan jont yang F1 J1 F1 J1 F1 J1 TK1 akan dkelompokkan, Assgn Assgn to Group Name Ber Nama Add New Group OK RUN PROGRAM 1. Set opton pada analyze drubah menjad 2 dmens (gambar con portal) 2. Run Program OUTPUT BERAT TINGKAT SAP2000 v7.42 Fle: STATIK EKIVALEN Kgf-m Unts G R O U P J O I N T F O R C E S U M M A T I O N GROUP LOAD F-X F-Y F-Z M-X M-Y M-Z TK4 (Sum at X=1 Y=0 Z=9.5) MATI 0.000 0.000 17611.684 0.000-11425.294 0.000 HIDUP -6.104E-05 0.000 10400.000 0.000-5200.000 0.000 GEMPA 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 COMB1-1.831E-05 0.000 20731.684 0.000-12985.294 0.000 GROUP LOAD F-X F-Y F-Z M-X M-Y M-Z TK3 (Sum at X=1 Y=0 Z=6.5) MATI 6.104E-05 0.000 39123.369 0.000-24800.583 0.000 HIDUP 0.000 0.000 26000.000 0.000-13000.000 0.000 GEMPA 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 COMB1 6.104E-05 0.000 46923.369 0.000-28700.583 0.000 GROUP LOAD F-X F-Y F-Z M-X M-Y M-Z TK2 (Sum at X=1 Y=0 Z=3.5) MATI 0.000 0.000 62579.385 0.000-38175.869 0.000 HIDUP 1.221E-04 0.000 41600.001 0.000-20800.003 0.000 GEMPA 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 COMB1 3.662E-05 0.000 75059.385 0.000-44415.870 0.000 TK1 (Sum at X=1 Y=0 Z=0) MATI -3.052E-05 0.000 86926.555 0.000-51551.161 0.000 HIDUP -3.052E-05 0.000 57200.002 0.000-28600.002 0.000 GEMPA 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 COMB1-3.967E-05 0.000 104086.555 0.000-60131.162 0.000 MENGINPUT MASSA TINGKAT / M I (JOINT MASSES), MEMBUAT RIGID FLOOR DIAPHRAMA, MERUBAH DEFINISI MASSA MATERIAL MENJADI NOL DAN MELAKUKAN ANALISIS DINAMIK UNTUK MENCARI T 1.
Halaman 6 dar Pertemuan 14 Setelah dperoleh data output berat tngkat (W = DL + 0.3 LL), maka data tersebut dapat dolah menjad massa tngkat (m ), dengan cara sebaga berkut; Berat tngkat lanta 4 W 4 = 20731.65 (lhat angka pada output d bagan kolom F-Z dan bars comb 1) Berat tngkat lanta 3 W 3 = 46923.369-20731.65 = 26191.72 Berat tngkat lanta 2 W 2 = 75059.385-46923.369 = 28136.02 Berat tngkat lanta 1 W 1 = 104086.555-75059.385 = 29027.17 Selanjutnya, masng-masng berat tngkat tersebut drubah menjad massa tngkat dengan cara membag berat tngkat dengan berat gravtas (g = 9.81 m / det 2 ) Massa tngkat lanta 4 m 4 = 20731.65 / 9.81 = 2113.3 Massa tngkat lanta 3 m 3 = 26191.72 / 9.81 = 2669.9 Massa tngkat lanta 2 m 2 = 28136.02 / 9.81 = 2868.1 Massa tngkat lanta 1 m 1 = 29027.17 / 9.81 = 2958.9 Untuk memudahkan perhtungan, data-data output berat tngkat dtabelkan sebaga berkut; Tngkat Output SAP W M (kg det 2 / m 2 ) (kg / m 3 ) (kg / m 3 ) (nput ke jont masses) 4 20731.648 20731.65 2113.317839 3 46923.369 26191.72 2669.900204 2 75059.385 28136.02 2868.095413 1 104086.555 29027.17 2958.936799 ΣWt = 104086.6 3. Setelah dketahu massa tap-tap tngkat, maka massa tersebut dnput pada SAP 2000 dengan cara : Select Jont (plh jont dar tngkat 4 d ujung palng kr) Assgn Jont Masses, lalu slah nla massa tngkat pada drecton 1 (searah sumbu global x). Lakukan dengan cara yang sama untuk tngkat 3 hngga tngkat 1.
Halaman 7 dar Pertemuan 14 4. Pada saat gempa terjad pelat lanta dasumskan tdak berdeformas secara terpsah dan merupakan satu-kesatuan(bergerak ke kr dan ke kanan secara bersama-sama), sehngga pada frame balok perlu drubah menjad rgd floor daphrama (gaya aksal balok = 0 tdak mengalam tark maupun tekan), dengan cara: Select jont (plh seluruh jont yang ada d tngkat 4) Assgn Jont Constrant Add Daphrama Ber nama TK4 OK. Lakukan dengan cara yang sama untuk tngkat 3, 2 dan 1. 5. Karena massa telah dnput d setap jont palng kr pada setap tngkat, maka massa materal perlu drubah menjad nol, dengan cara: Defne materal berlah nla nol pada kotak san massa OK
Halaman 8 dar Pertemuan 14 RUN PROGRAM 6. Set opton pada analyze drubah menjad 2 dmens (gambar con portal), analss dnamk daktfkan dan slah jumlah mode yang danalss = 4
Halaman 9 dar Pertemuan 14 7. Run Program 8. Setelah d Run akan dketahu besarnya peroda mode 1 (T 1 ) = 0,3940 Setelah T 1 dperoleh maka dengan PPTGIUG akan dperoleh besarnya V yang selanjutnya dapat dhtung F. Berkut perhtungannya: T1 = 0.3940 C = 0.05 (dar kurva d PPTGIUG) Msal: I = 1, K = 1 V = CIK.Wt = 0.05 1 1 104086.6 = 5204.33 W 4. h 259145.6 F 4 4 = V = 5204.33 = 1701,918 W. h 792446.2 248821.4 F 3 = 5204.33 = 1634.115 792446.2 182884.1 F 2 = 5204.33 = 1201.077 792446.2 101595.1 F 1 = 5204.33 = 667.218 792446.2 Tngkat W H W H F 4 20731.65 12.5 259145.6 1701.918 3 26191.72 9.5 248821.4 1634.115 2 28136.02 6.5 182884.1 1201.077 1 29027.17 3.5 101595.1 667.2178 Wt = 104086.6 ΣW H = 792446.2 V = 5204.33 BEBAN GEMPA Input F sebaga beban gempa dengan cara: 9. Select jont (plh jont yang palng kr d tngkat 4) jont statc load force car load case name GEMPA berlah nla F 4 pada san force global x. Lakukan dengan cara yang sama untuk lanta 3,2,dan 1.
Halaman 10 dar Pertemuan 14 DESAIN BETON DENGAN ACI 318-99 YANG ADA, DENGAN CARA MENGHAPUS TERLEBIH DAHULU COMB1 (DL + 0,3 LL). 10. Pastkan metode ACI yang dgunakan SAP 2000 adalah ACI 318-99 dengan cara : Opton Preferences Concrete 11. Kemudan hapuslah kombnas pembebanan yang semula comb1 (DL + 0,3 LL) dgant dengan kombnas pembebanan yang dsedakan SAP 2000, dengan cara: Defne Load Combnatons Delete Combo 12. Desgn Select Desgn Combo (ada 6 kombnas pembebanan sesua ACI 318-99) OK 13. Cek/pastkan lag d Defne Load Combnatons Delete Combo, keenam kombnas pembebanan tersebut akan tampl juga. RUN PROGRAM
Halaman 11 dar Pertemuan 14 14. Set opton pada analyze drubah menjad 2 dmens (gambar con portal), analss dnamk dnonaktfkan. 15. Run program DESIGN TULANGAN Setelah d Run maka dapat dlakukan desan tulangan. SAP 2000 dapat menamplkan luas tulangan memanjang dan tulangan geser yang dbutuhkan dengan cara: Desgn Start Desgn/Check of Structure