BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Prosedur Analisis Metodologi penilitian ini yaitu studi kasus terhadap struktur beraturan & gedung beraturan dengan pushover analysis, guna mencapai tujuan yang diharapkan dalam penelitian yaitu untuk mengamati seberapa besar pengaruh ketidakberaturan torsi dari suatu bangunan dilanjutkan dengan merencanakan urutan sendi plastis pada struktur, agar diperoleh pola tingkatan redundansi. Maka diperlukan tahapan-tahapan yang hendak dilakukan sesuai dengan prosedur analisis yang telah ditetapkan. Adapun tahapan pokok yang akan dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Tahapan pertama dalam penelitian ini adalah studi literatur, menentukan desain struktur, baik material struktur, elemen struktur dan geometri struktur. 2. Dilanjutkan dengan prelimenary design (prarencana). Preliminary design yaitu tahapan awal desain untuk mendapatkan dimensi awal yang digunakan perancangan struktur. Penentuan ini dilakukuan berdasarkan peraturan SNI- 2847-2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. 3. Penentuan pembebanan struktur untuk beban kerja yang akan bekerja pada struktur Beban Minimum Untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain SNI 1727:2013. III-1
4. Tahapan selanjutnya adalah melakukan pemodelan struktur gedung beton bertulang dengan ketinggian 10 lantai, dimana model struktur terdiri dari struktur beraturan dan struktur ketidakberaturan horizontal dalam bentuk 3 dimensi dengan ETABS v.9.6.0. Dilanjutkan dengan analisa beban gempa struktur. Perhitungan analisis struktur gedung terhadap beban gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012). Dilakukan cek syarat untuk pemodelan struktur gedung bertingkat dengan jenis ketidakberaturan torsi tipe 1.a dengan nilai displacement : 1.2 δavg δmax 1.4 δavg. 5. Tahapan kelima adalah melakukan pushover analysis dengan ETABS v.9.6.0, sehingga diperoleh kurva kapasitas dari struktur, dan dapat diketahui distribusi sendi plastis pada struktur. Lalu dievaluasi kinerja (performa) dari struktur gedung beraturan dan struktur gedung tidakberaturan. 6. Pada tahapan ini dilakukan perencanaan urutan sendi plastis untuk kedua struktur, baik struktur gedung beraturan dan struktur gedung ketidakberaturan horizontal dengan menambahkan tulangan pada elemen balok dan kolom dalam beberapa pola yang diterapkan. 7. Dilakukan pushover analysis setelah perencanaan urutan sendi plastis. Amati dan analisa dari kedua struktur dengan pushover analysis secara default dan pushover analysis dengan perencanaan urutan sendi plastis. 8. Hitung indeks redundansi dari kedua struktur dengan pushover analysis secara default dan pushover analysis dengan perencanaan urutan sendi plastis. 9. Tahapan kesembilan adalah membandingkan hasil yang diperoleh pada tahap 5, 6, 7 dan 8. Kemudian melakukan analisa dari hasil yang diperoleh untuk dapat dituangkan dalam kesimpulan. III-2
3.2 Diagram Alir Proses perencanaan struktur gedung & dalam laporan tugas akhir ini ditampilkan dalam bagan alir (flowchart) berikut ini. MULAI Studi Literatur Revisi Dimensi Elemen Vertikal Penentuan Spacing Preliminary Desain Struktur Revisi Dimensi Elemen Vertikal Denah Bangunan Beraturan Pemodelan Struktur dengan ETABS Denah Bangunan Ketidakberaturan Horizontal Beban Statis Beban Statis Analisis Struktur Terhadap Pengaruh Gempa Analisis Struktur Terhadap Pengaruh Gempa Revisi Denah Cek Ketidakberaturan Torsi Tipe 1.a. TIDAK TIDAK IYA Cek Kinerja Struktur IYA Cek Kinerja Struktur IYA TIDAK Analisis Pushover Bangunan Beraturan Analisis Pushover Bangunan Ketidakberaturan Horizontal A B III-3
A B Analisis Pushover Bangunan Beraturan Analisis Pushover Bangunan Ketidakberaturan Horizontal Amati Distribusi Sendi Plastis Amati Distribusi Sendi Plastis Hiutung Redundansi Hitung Redundansi Evaluasi Kinerja Struktur Bangunan Evaluasi Kinerja Struktur Bangunan Perencanaan Urutan Sendi Plastis Perencanaan Urutan Sendi Plastis Analisis Pushover Kembali Analisis Pushover Kembali Analisis Indeks Redundansi Analisis Indeks Redundansi Hasil dan Pembahasan Simpulan dan Saran SELESAI Gambar 3.1 Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir 3.3 Informasi Perencanaan Penelitian ini dilakukan dengan meninjau dua struktur gedung beton bertulang, yaitu struktur gedung beraturan (simetris) dan struktur gedung ketidakberaturan horizontal. III-4
Spesifikasi Struktur Sistem Struktur Fungsi Struktur Lokasi Bangunan Jumlah Lantai Tinggi Lantai Dasar (Base) Tinggi Lantai (Typical) Tinggi Struktur Bangunan Jarak Antar Bentang Arah X dan Y (Spacing) Jenis Pondasi SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus) Gedung Perkantoran Jakarta Barat 10 Lantai 4 m 4 m 40 m 6 m Terjepit, kaku di tanah Tabel 3.1 Spesifikasi Struktur III-5
3.3.1 Desain Perencanaan Struktur Gambar 3.2 Denah Struktur Gedung Beraturan III-6
Gambar 3.3 Denah Struktur Gedung Ketikdaberaturan Horizontal III-7
3.3.2 Properti Material Struktur Properti Material Struktur yang digunakan adalah sebagai berikut : Mutu Mutu Material Kuat tekan beton (fc) 30 Mpa Modulus Elastisitas (ME) 25742,960 Mpa Tegangan leleh tulangan baja utama (fy) 410 Mpa Tegangan leleh tulangan baja sengkang (fys) 240 Mpa Modulus Elastisitas (ME) 200000 Mpa Tabel 3.2 Properti Material Struktur 3.4 Perencanaan Awal (Preliminary Design) Perencanaan awal dari suatu struktur bertujuan untuk menghitung dimensi-dimensi pada elemen struktur, baik balok, kolom, dan pelat agar diperoleh suatu nilai yang optimal. Tahapan dalam perencanaan awal terdiri dari : a. Prarencana Pelat b. Prarencana Balok c. Prarencana Kolom III-8
3.5 Pembebanan 3.5.1 Asumsi dan Perancangan Pembebanan struktur pada penelitian berdasarkan SNI-1727-2013 tentang Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. Beban kerja yang dipertimbangkan bekerja pada struktur gedung adalah sesuai SNI-2847-2013 pasal 10.2 dalam merencanakan struktur terhadap beban lentur atau aksial atau kombinasi dari beban lentur dan aksial, digunakan asumsi sebagai berikut : a. Distribusi regangan diasumsikan linier. b. Regangan maksimum pada serat tekan beton terluar sama dengan 0,003. c. Tegangan tulangan yang lebih kecil dari diambil sebesar dikalikan dengan regangan baja sedangkan tegangan tulangan yang lebih besar dari diambil sama dengan. d. Kuat tarik beton diabaikan. e. Hubungan antara distribusi tegangan tekan beton dengan regangan beton diasumsikan berbentuk persegi. 3.5.2 Analisis Beban Beban yang bekerja pada struktur utama berupa beban mati,beban hidup dan beban gempa, selain itu ada pula beban dari lift, tangga dan eskalator. 1) Beban Mati III-9
Beban mati merupakan beban yang tetap bekerja selama bangunan ada dan besarnya tidak berubah. Beban-beban ini langsung bekerja pada struktur dan diletakkan pada pelat lantai. Beban mati pada pelat lantai terdiri dari : a. Berat sendiri material yang digunakan. b. Beban mati yang ditahan oleh penampang, seperti dinding bata, adukan keramik, utilitas, plafond dan penggantung. 2) Beban Hidup Beban hidup merupakan beban yang dapat berpindah atau dipindahkan dan bekerja pada struktur, besarnya sesuai dengan fungsi dari ruang. Seperti halnya beban mati, beban hidup bekerja di atas lantai. 3) Beban Gempa Pembebanan struktur beban gempa berdasarkan peraturan SNI-1726-2012. Tahapan pembebanan struktur ini sesuai pada perencanaan beban gempa pada bab tinjauan khusus. Analisis beban gempa dapat dilakukan dengan 3 cara analisis, yaitu analisis gaya lateral ekivalen, analisis spectrum respon ragam, dan prosedur riwayat respon seismik. 3.5.3 Kombinasi Beban Gempa Beban kerja yang dipertimbangkan bekerja pada struktur bangunan mengacu pada Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung dengan kombinasi beban gempa mengacu pada SNI-1726-2012. Kombunasi beban gempa tersebut yaitu memakai kombinasi beban untuk metoda ultimit. 1) 1,4 D 2) 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (L r atau R) III-10
3) 1,2 D + 1,6 (L r atau R) + (L atau 0,5 W) 4) 1,2 D + 1,0 E + L 5) 0,9 D + 1,0 E 6) 0,9 D + 1,0 W 7) 0,9 D + 1,0 E Untuk kombinasi (5) dan (7) harus diganti dengan kombinasi beban gempa sesuai pasal 7.4.2.3 SNI sebagaipengganti kombinasi beban gempa ultimit yaitu : (1,2 + 0,2 S DS ) D + PQE + L (0,9 0,2 SDS)D + PQE + 1,6 H 3.5.4 Lokasi Parameter Percepatan Gempa Dalam SNI Gempa 2012 terdapat dua parameter yang penting dalam peta gempa yaitu parameter respons spektral percepatan gempa tertimbang maksimum redaman 5% pada perioda pendek (Ss), dan parameter respons spektral percepatan gempa tertimbang maksimum redaman 5% pada perioda 1 detik (S1). Penentuan parameter percepatan gempa dibutuhkan data perioda pendek (S S ) dan perioda 1 detik (S 1 ). Nilai parameter tersebut didapat dari Peta parameter perioda pendek (S S ) dan perioda 1 detik (S 1 ) dapat diakses situs milik Pusat Penelitian dan Pengembangan Perumahan dan Pemukiman Kementrian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat beserta grafik respon spektrum wilayah di Indonesia, link sebagai berikut : http://puskim.pu.go.id/aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011. III-11
3.6 Pushover Analysis Dalam jurnal yang berjudul Learning of Etabs Software oleh Prakash Siyani, Saumil Tank, Paresh V. Patel menjabarkan langkah-langkah atau proedur mulai dari pemodelan dan analisis frame structure menggunakan ETABS. Adapun tahapan pushover analysis, sebagai berikut : a. Pilih seluruh balok untuk menetapkan hinge properties. Dengan cara Assign > Frame/Line > Frame Nonlinear Hinges Command Gambar 3.4 Tahap Pertama Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) b. Momen dan gaya geser (M & V) pada sendi dianggap untuk elemen balok dan biaxial momen (P-M-M) pada sendi dianggap untuk elemen kolom. Seperti terlihat pada gambar berikut. III-12
Gambar 3.5 Tahap Kedua Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash ; 2009) c. Menentukan static nonlinear load cases. Dengan cara Define > Static Nonlinear / Pushover Command. Untuk pushover analysis, pada tahap awal tetapkan beban gravitasi sebagai Pushdown. Seperti terlihat pada gambar 3.7 III-13
Gambar 3.6 Tahap Ketiga A Menteapkan Beban Gravitasi Pada Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) Dan kemudian tetapkan (lateral displacement / lateral force) sebagai Push 2. Guna memeperoleh kapasitas kurva. Gambar 3.7 Tahap Ketiga B. Menetapkan perpindahan lateral Pada Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) III-14
d. Tahapan selanjutnya untuk pushover analysis adalah dengan cara Analysis > Run Static Nonlinear Analysis Command. Gambar 3.8 Tahap Keempat Pada Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) e. Untuk mengtahui hasil dari pushover analysis, mulai dengan Display > Show Static Pushover Curve Command. Gambar 3.9 Tahap Kelima Review Output 1 Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) III-15
Gambar 3.10 Tahap Kelima Review Output 3 Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) Gambar 3.11 Tahap Kelima Review Output 4 Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) III-16
Gambar 3.12 Tahap Kelima Review Output 5 Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) f. Untuk melihat perubahan bentuk yang terjadi (deform shape) dengan cara, Display > Show Deform Shape Gambar 3.13 Tahap Keenam Deform Shape Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) III-17
Pada tahap ini, dapat terlihat berbagai skema distribusi sendi.plastis. Gambar 3.14 Skema Kesatu Distribusi Sendi Plastis Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) Gambar 3.15 Skema Kedua Distribusi Sendi Plastis Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) III-18
Gambar 3.16 Skema Ketiga Distribusi Sendi Plastis Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) Gambar 3.17 Skema Keempat Distribusi Sendi Plastis Dari Pushover Analysis.(Sumber :Siyani, Prakash, 2009) III-19
3.6 Indeks Redundansi Untuk mengetahui indeks redundansi pada kedua jenis struktur yang tidak direncanakan dan yang sudah direncanakan sendi plastis maka perhitungan nilai indeks redundansi dapat dilakukan sesuai pada persamaan 2.9 menghitung perbandingan nilai kekuatan Ultimate dari perlawanan maksimum struktur (S u ) dengan nilai kekuatan sistem struktur saat nonredundan (S nr ). III-20