ANALISIS KINERJA STRUKTUR GEDUNG DENGAN COREWALL TUGAS AKHIR Oleh : Fajar Pebriadi Kusumah NIM. 1004105008 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015 i
ii
iii
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul Analisis Kinerja Struktur Gedung dengan Corewall. Selesainya Tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih pada Bapak Ir Made Sukrawa, MSCE, Ph.D dan Bapak Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT selaku Dosen Pembimbing tugas akhir, dan kedua orang tua yang sudah mendukung finansial selama penyelesaian tugas akhir ini. Denpasar, Agustus 2015 Penulis iv
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi perilaku seismik struktur gedung dengan corewall terhadap beban gempa rencana, mengetahui kurva kapasitas pushover struktur gedung dengan corewall, dan mengetahui skema kelelehan (distribusi sendi plastis) yang terjadi. Metode yang digunakan adalah analisis nonlinier pushover pada program SAP2000 v.17 yang dilakukan pada gedung perkantoran 10 lantai. Analisis pushover dilakukan pada gedung beton bertulang dengan dinding geser. Gedung sepuluh lantai dengan ketinggian lantai satu 4500 mm sedangkan lantai kedua sampai atap 3500 mm. Gedung direnacanakan dengan kuat tekan beton (f c) 25 MPa, kuat tulangan (fy) 400 MPa. Jarak antar portal arah x dan y adalah 6000 mm. Dinding geser dimodel sebagai layered shell element, pelat lantai dan atap tidak dimodel pada gedung. Diapragma digunakan sebagai pengaku balok dan kolom untuk menggantikan efek kaku dari pelat lantai. Hasil penelitian menunjukkan bahwa simpangan atap maksimum arah x dan y adalah 25,02 mm dan 25,49 mm dengan gaya geser dasar rencana 6.674 kn.gaya geser dari evaluasi kurva pushover pada arah x sebesar 55.273 kn lebih besar 8 kali dari bebean gempa rencana, dan 9 kali lebih besar pada arah y sebesar 58.990 kn. Target perpindahan arah x dan arah y adalah 188 mm dan 213 mm. Target perpindahan pada gedung tidak melampaui batas simpangan maksimal sbesar 720 mm, sehingga gedung aman terhadap gempa rencana. Titik kinerja pada kurva pushover menunjukan gedung dalam keadaan life safety. Kata kunci : Analisis nonlinier statik pushover, corewall, Kinerja struktur, shearwall v
DAFTAR ISI SAMPUL DALAM... i LEMBAR PENGESAHAN... ii SURAT PERNYATAAN... iii UCAPAN TERIMA KASIH... iv ABSTRAK... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan... 3 1.4 Manfaat... 3 1.5 Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Corewall... 4 2.2 Sistem Ganda Beton Bertulang... 6 2.3 Tegangan Pada Dinding Geser... 7 2.4 Kinerja Struktur Gedung Tahan Gempa... 10 2.4.1 Simpangan Batas... 13 2.4.2 Sendi Plastis... 13 2.5 Mekanisme Keruntuhan Gedung... 15 2.6 Metode Analisis Pushover... 16 2.7 Titik Kinerja... 17 2.8 Penelitian Tentang Dinding Geser... 21 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian... 26 3.2 Data Material Dan Geometri Struktur... 26 3.3 Data Pembebanan... 28 3.3.1 Beban Mati... 28 3.3.2 Beban Hidup... 29 3.3.3 Perhitungan Pembebanan Pelat... 29 3.3.4 Beban Gempa... 30 3.3.5 Kombinasi Pembebanan... 33 3.4 Prosedur Penelitian... 35 3.4.1 Pengumpulan Data Struktur... 36 3.4.2 Pemodelan Struktur... 36 3.4.3 Analisis Dan Desain... 45 3.4.4 Kontrol Tulangan Dan Simpangan... 46 3.4.5 Evaluasi Kinerja Struktur Dengan Analisis Nonlinier Statik Pushover... 46 vi
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Dimensi Elemen Struktur... 49 4.2 Rasio Tulangan Balok Dan Kolom... 50 4.3 Kontrol Sistem Struktur Ganda... 51 4.4 Simpangan Dan Simpangan Antar Lantai... 52 4.5 Waktu Getar Alami... 54 4.6 Tegangan Pada Corewall... 55 4.7 Hasil Analisis Nonliniear Statik Pushover... 74 4.7.1 Kurva Kapasitas... 76 4.7.2 Target Perpindahan... 77 4.7.3 Evaluasi Kinerja Struktur... 84 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 88 5.2 Saran... 88 DAFTAR PUSTAKA... 89 LAMPIRAN A Tabel Skema Kelelehan Pushover... 91 LAMPIRAN B Tegangan Pada Dinding Geser Corewall... 96 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Sistem Geometri Dinding Geser Sumber : High Rise Building Structures... 6 Gambar 2.2 Tegangan Pada Elemen Shell... 8 Gambar 2.3 Titik Tegangan Pada Elemen Shell... 9 Gambar 2.4 Tegangan Arah Positif Pada Elemen Shell... 10 Gambar 2.5 Ilustrasi Level Kinerja Struktur Berbasis Kinerja... 11 Gambar 2.6 Properti Sendi Default-Pmm Dan Default-M3... 14 Gambar 2.7 Grafik Hubungan Gaya Dengan Perpindahan... 14 Gambar 2.8 Respon Struktur (A) Idealisasi (B) Keseluruhan... 16 Gambar 2.9 Mekanisme Keruntuhan Gedung... 17 Gambar 2.10 Idealisasi Kurva Kapasitas (Force-Displacement)... 21 Gambar 2.11 Penentuan Titik Kinerja (Performance Point) Gambar 2.12 Meurut Metode Capacity Spectrum Atc40... 23 Hubungan Kekuatan-Deformasi Dinding Individu Dan System... 24 Gambar 2.13 Hubungan Gaya Geser Dasar Dan Perpindahan... 26 Gambar 2.14 Kurva Rasio Perpindahan Antar Lantai... 26 Gambar 3.1 Geometri Struktur Gedung... 28 Gambar 3.2 Modifikasi Auto Lateral Load Pattern... 34 Gambar 3.3 Diagram Alur Penelitian... 36 Gambar 3.4 Define Materials... 38 Gambar 3.5 Material Property Data... 38 Gambar 3.6 Nonlinear Material Data Beton... 39 Gambar 3.7 Material Property Data Tulangan... 40 Gambar 3.8 Shell Section Data... 41 Gambar 3.9 Shell Section Layer Definition... 42 Gambar 3.10 Quick Start Parameter... 42 Gambar 3.11 Shell Section Layer Properties Finish... 43 Gambar 3.12 Pemodelan Struktur... 44 Gambar 3.13 Modifikasi Pushover Parameter... 49 Gambar 3.14 Parameter Untuk Menentukan Target Perpindahan... 49 Gambar 4.1 Denah Struktur Lantai Tipikal... 51 Gambar 4.2 Simpangan Arah-X... 53 Gambar 4.3 Simpangan Arah-Y... 53 Gambar 4.4 Waktu Getar Alami Analisa Sap2000... 56 Gambar 4.5 Core Wall Bagian A Lantai 1 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 58 Gambar 4.6 Core Wall Bagian A Lantai 2 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 58 Gambar 4.7 Core Wall Bagian A Lantai 3 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 59 Gambar 4.8 Core Wall Bagian A Lantai 4 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 60 Gambar 4.9 Core Wall Bagian A Lantai 5 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 62 viii
Gambar 4.10 Core Wall Bagian A Lantai 6 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 63 Gambar 4.11 Core Wall Bagian A Lantai 7 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 65 Gambar 4.12 Core Wall Bagian A Lantai 8 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 66 Gambar 4.13 Core Wall Bagian A Lantai 9 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 68 Gambar 4.14 Core Wall Bagian A Lantai 10 (A) Tegangan S11 Dan (B) Tegangan S12... 69 Gambar 4.15 Core Wall Bagian A Lantai 1 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 71 Gambar 4.16 Core Wall Bagian A Lantai 2 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 71 Gambar 4.17 Core Wall Bagian A Lantai 3 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 72 Gambar 4.18 Core Wall Bagian A Lantai 4 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 72 Gambar 4.19 Core Wall Bagian A Lantai 5 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 72 Gambar 4.20 Core Wall Bagian A Lantai 6 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 73 Gambar 4.21 Core Wall Bagian A Lantai 7 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 73 Gambar 4.22 Core Wall Bagian A Lantai 8 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 73 Gambar 4.23 Core Wall Bagian A Lantai 9 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 74 Gambar 4.24 Core Wall Bagian A Lantai 10 (A) Tegangan Smax Dan (B) Tegangan Smin... 74 Gambar 4.25 Perbandingan Kurva Kapasitas Model Akibat Push-X Dengan Beban D+L+EX... 74 Gambar 4.26 Perbandingan Kurva Kapasitas Model Akibat Push-Y Dengan Beban D+L+EY... 75 Gambar 4.27 Kurva Kapasitas Model Akibat Push-X... 76 Gambar 4.28 Kurva Kapasitas Model Akibat Push-Y... 77 Gambar 4.29 Kurva Bilinier Pushover Arah-X... 78 Gambar 4.30 Kurva Bilinier Pushover Arah-Y... 79 Gambar 4.31 Kurva Spektrum Kapasitas Arah X... 80 Gambar 4.32 Kurva Spektrum Kapasitas Arah Y... 81 Gambar 4.33 Kurva Bilinier Pushover Arah-X... 82 Gambar 4.34 Kurva Bilinier Pushover Arah-Y... 83 Gambar 4.35 Simpangan Antar Tingkat saat Mencapai Titik Kinerja... 84 Gambar 4.36 Kinerja Struktur Arah X Portal 5-5 Step 18... 87 Gambar 4.37 Kinerja Struktur Arah Y Portal E-E Step 18... 88 ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Batasan Rasio Drift Atap... 12 Tabel 4.1 Dimensi Elemen-Elemen Struktur... 50 Tabel 4.2 Rasio Tulangan Komponen Struktur... 52 Tabel 4.3 Kontrol Distribusi Gaya Geser Sistem Ganda... 52 Tabel 4.4 Simpangan Arah X... 54 Tabel 4.5 Simpangan Arah Y... 54 Tabel 4.6 Tegangan Dinding Pada Model... 71 Tabel 4.7 Simpangan Ultimit menurut SNI 1726-2012... 84 Tabel 4.8 Target Perpindahan... 85 x