BAB V ANALISIS STRUKTUR GEDUNG 5.1 Asumsi-asumsi Analisis Analisa struktur bertujuan untuk menghitung gaya-gaya dalam, reaksi perletakan dan deformasi untuk kepentigan perancangan tulangan elemen-elemen struktur seperti : balok, kolom dan pelat. Analisis struktur pada bangunan ini dilakukan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut : 1. Struktur balok-kolom dimodelkan berdasarkan sumbu bahan atau sumbu berat, walaupun ada pergeseran sumbu pada kolom-kolom yang makin keatas semakin kecil dimensinya sesuai dengan desain yang ada pada tahap desain pendahuluan ( preliminary design) dan secara otomatis Etabs akan menghitung serta membuat titik translasi dari pergeseran tersebut. 2. Ukuran-ukuran balok, kolom dan tebal pelat didasarkan pada perhitungan desain pendahuluan ( preliminary design) apabila perhitungan tersebut telah memenuhi syarat-syarat yang telah ditentukan baik syarat kekuatan, kekakuan dan stabilitas barulah data-data tersebut menjadi inputan dalan perhitungan dengan Etabs. 3. Beban-beban yang dipasang pada analisis ini adalah sebagai berikut : a. Beban mati ( Berat sendiri struktur tersebut berdasarkan preliminary design ) b. Beban hidup berdasarkan ketentuan yang disyaratkan dan tertera dalam desain pendahuluan ( preliminary design ) c. Beban gempa berdasarkan ketentuan yang disyratkan. V-1
Masing-masing beban diberi faktor beban dengan variasi beban ultimate, dengan berbagai kondisi yang kemudian dimasukkan dalam program Etabs untuk kemudian dilakukan analisis otomatis oleh Etab. Adapun kombinasi beban tersebut adalah sebagi berikut : 1. Kombo 1 = 1.2 DL + 1.6 LL 2. Kombo 2 = 1.2 DL + 1.0 LL + 1 Gx + 0.3 Gy 3. Kombo 3 = 1.2 DL + 1.0 LL + 0.3 Gx + 1.0 Gy 4. Kombo 4 = 0.9 DL + 1.0 LL + 1 Gx + 0.3 Gy 5. Kombo 5 = 0.9 DL + 1.0 LL + 0.3 Gx + 1.0 Gy 4. Beban gempa diperhitungkan dengan melihat reaksi gempa dari dua arah sumbu kartesian yang dikombinasikan dalam pemodelan beban yang diinput kedalam Etabs, supaya gaya-gaya dalam yang terjadi mencapai harga maksimal atau ekstrim. 5. Kombinasi dalam pemodelan struktur ini hanya memasukan faktor gempa dan tidak memasukkan faktor angin, karena dalam desain ini faktor angin biasanya nilainya kalah ekstrim disbanding dengan faktor gempa. Jadi kombinasi ultimate yang kita gunakan hanya faktor gempa. 6. Untuk mencari pusat massa bangunan dan pusat rotasi Etabs secara otomatis sudah melakukan perhitungan sendiri tergantung dari bentuk geometri bangunan yang ditinjau. 7. Pusat rotasi desain diinput berdasarkan pergeseran atau translasi antara pusat massa dengan pusat rotasi awal hasil Etabs, yang kemudian hasil kahirnya adalah pusat rotasi desain unutk kemudian kita pakai dalan mengaanlisis gaya gempa yang terjadi. V-2
8. Dari semua inputan diatas yang mencakup dimensi balok, kolom, dan tebal pelat yang didapat dari desain pendahuluan ( preliminary design ) kemudian digunakan sebagai dasar dari pemodelan yang dimasukkan kedalam Etabs, kemudian data-data tersebut diinput yang kemudian dirunning dengan Etabs. 5.2 Input untuk Program Etabs Metode analisis momen dan gaya-gaya yang bekerja pada portal dilakukan dengan metode elemen hingga yaitu dengan program komputer Etabs. Program Etabs adalah salah satu program analisis struktur yang telah dikenal luas didunia Teknik Sipil. Dengan program ini, suatu struktur dapat dianalisis secara statis maupun dinamis. Input-input analisis struktur yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Menentukan bentuk geometri struktur dari bangunan yang akan dianalisis dimana model geometri harus compatible dengan Etabs. 2. Menentukan jenis material atau spesifikasi material yang akan digunakan serta dimensi / ukuran elemen-elemen struktur seperti balok, kolom, pelat dan corewall berdasarkan hasil desain pendahuluan. Dan Etabs akan secara otomatis menghitung berat sendiri struktur. 3. Menentukan dahulu bentuk dan ukuran portal serta besaran beban-beban yang bekerja pada portal tersebut sesuai dengan peraturan yang disyaratkan. 4. Berat sendiri dari struktur secara otomatis dapat dihitung pada program Etabs, sedangkan pada pada kajian ini menggunakan metode secara V-3
otomatis. Dalam perhitugan Etabs sendiri struktur arahnya selalu ke bawah, searah dengan sumbu-z. 5. Pada analisis dinamik, massa struktur digunakan untuk menghitung gayagaya inersia. massa terpusat, baik massa translasi maupun inersia massa dapat ditempatkan pada joint. Massa ini dapat dihitung secara otomatis oleh Etabs. Data tersebut diatas digunakan sebagai masukan program analisis struktur Etabs dengan memperhatikan aturan-aturan analisis dinamis metode respon spektrum dan kombinasi pembebanan yang berlaku. Hasil keluaran program Etabs, berupa file yang berekstensi *.txt. File tersebut dapat dipeloreh melalui bagian Menu File dalam Item Menu Print Output Tabel. Data file *.txt ini berisikan bermacam-macam data : data-data perpindahan join, reaksi perletakkan, gaya-gaya spring, gaya-gaya batang (SFD, NFD, BMD dan Torsi), data shell, data rangka, data asolid dan data solid. Hasil keluaran berupa gambar geometri portal (sebelum dan sesudah berubah bentuk akibat pembebanan) dapat dilihat langsung di area window setelah menjalankan perintah Menu Analyze pada Item Menu Run. Sedangkan hasil keluaran gambar dapat dicetak melalui perintah Menu File pada Item Menu Print Graphics. V-4
5.3 Pemodelan Struktur Pemodelan dibuat dengan software Etabs dan bentuk denah adalah sebagai berikut : 5.1 Denah Lantai Typical Basement s/d Lantai 1 5.2 Denah Typical Lantai 2 sampai Lantai 4 5.3 Denah Typical Lantai 4 sampai Lantai 16 V-5
5.4 Gambar Potongan Arah Sumbu x 5.5 Gambar Potongan Arah Sumbu y V-6
5.4 Tabel Tulangan Lantai 2 Tabel 5.6 adalah output dari Etabs yang menghasilkan As (mm2) tulangan balok untuk suatu bentang. Story BayID SecIDStnLoc AsTopComAsTop AsBotComAsBot VCombo VRebar WarnMsg 2ND FL B9 B1 500 COMB4 505.15 COMB3 882.53 COMB9 1.245 No Message 2ND FL B9 B1 952.778 COMB3 359.538 COMB3 781.89 COMB9 1.177 No Message 2ND FL B9 B1 1405.556 COMB3 359.538 COMB3 600.86 COMB9 1.206 No Message 2ND FL B9 B1 1858.333 COMB3 359.538 COMB3 391.44 COMB9 1.292 No Message 2ND FL B9 B1 2311.111 COMB3 359.538 COMB3 359.54 COMB9 1.378 No Message 2ND FL B9 B1 2763.889 COMB3 359.538 COMB3 359.54 COMB9 1.465 No Message 2ND FL B9 B1 3216.667 COMB3 406.804 COMB3 359.54 COMB9 1.551 No Message 2ND FL B9 B1 3669.444 COMB3 737.994 COMB3 359.54 COMB9 1.628 No Message 2ND FL B9 B1 4122.222 COMB3 882.529 COMB3 359.54 COMB9 1.677 No Message 2ND FL B9 B1 4575 COMB3 1108.272 COMB3 725.43 COMB9 1.718 No Message 5.6 Tabel kebutuhan tulangan balok lt.2 (Tmm) Dari tabel 5.6 dapat disimpulkan bahwa kondisi salah satu balok yang ditinjau dengan kombinasi dan pembebanan yang ada, untuk dimensi balok serta As tulangan yang dibutuhkan dan kondisi balok masih dalam keadaan aman. Tabel 5.7 adalah output dari Etabs yang menghasilkan As (mm2) tulangan kolom untuk suatu bentang. Story ColLineSecID StnLocPMMCombAs VMajCombVMajRWarnMsg 2ND FL C4 K3A 0 COMB9 8100 COMB9 1.293 No Message 2ND FL C4 K3A 1650 COMB9 8100 COMB9 1.293 No Message 2ND FL C4 K3A 3300 COMB9 8100 COMB9 1.293 No Message 2ND FL C5 K3A 0 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 2ND FL C5 K3A 1650 COMB9 8100 COMB6 1.293 No Message 2ND FL C5 K3A 3300 COMB9 8100 COMB8 1.293 No Message 2ND FL C6 K3A 0 COMB9 8100 COMB8 1.293 No Message 2ND FL C6 K3A 1650 COMB9 8100 COMB8 1.293 No Message 2ND FL C6 K3A 3300 COMB9 8100 COMB8 1.293 No Message 5.7 Tabel kebutuhan tulangan kolom lt.2 (Tmm) Dari tabel 5.7 dapat disimpulkan bahwa kondisi salah satu kolom yang ditinjau dengan kombinasi dan pembebanan yang ada, untuk dimensi kolom serta As tulangan yang dibutuhkan dan kondisi kolom masih dalam keadaan aman. V-7
5.5 Tabel Tulangan Lantai 5 Tabel 5.8 adalah output dari Etabs yang menghasilkan As (mm2) tulangan balok untuk suatu bentang. Story BayI SecI StnLoc AsTopCoAsTop AsBotCo AsBot VComboVRebaWarnMsg 5TH FL B9 B1 450 COMB4 667.274 COMB3 1277.612 COMB9 1.837 No Message 5TH FL B9 B1 908.333 COMB3 586.791 COMB3 1016.388 COMB9 1.903 No Message 5TH FL B9 B1 1366.67 COMB3 586.791 COMB3 882.529 COMB9 1.987 No Message 5TH FL B9 B1 1825 COMB3 586.791 COMB3 591.57 COMB9 2.074 No Message 5TH FL B9 B1 2283.33 COMB3 586.791 COMB3 586.791 COMB9 2.161 No Message 5TH FL B9 B1 2741.67 COMB3 586.791 COMB3 586.791 COMB9 2.249 No Message 5TH FL B9 B1 3200 COMB3 749.193 COMB3 586.791 COMB9 2.336 No Message 5TH FL B9 B1 3658.33 COMB3 955.991 COMB3 586.791 COMB9 2.423 No Message 5TH FL B9 B1 4116.67 COMB3 1383.905 COMB3 586.791 COMB9 2.496 No Message 5TH FL B9 B1 4575 COMB3 1843.371 COMB3 893.171 COMB9 2.549 No Message 5.8 Tabel kebutuhan tulangan balok lt.5 (Tmm) Dari tabel 5.8 dapat disimpulkan bahwa kondisi salah satu balok yang ditinjau dengan kombinasi dan pembebanan yang ada, untuk dimensi balok serta As tulangan yang dibutuhkan dan kondisi balok masih dalam keadaan aman. Tabel 5.9 adalah output dari Etabs yang menghasilkan As (mm2) tulangan kolom untuk suatu bentang. Story ColLine SecID StnLoc PMMCombAs VMajCom VMaWarnMsg 5TH FL C24 K4B 0 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C24 K4B 1650 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C24 K4B 3300 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C25 K4B 0 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C25 K4B 1650 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C25 K4B 3300 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C26 K4B 0 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C26 K4B 1650 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5TH FL C26 K4B 3300 COMB9 8100 COMB9 0 No Message 5.9 Tabel kebutuhan tulangan kolom lt.5 (Tmm) Dari tabel 5.9 dapat disimpulkan bahwa kondisi salah satu kolom yang ditinjau dengan kombinasi dan pembebanan yang ada, untuk dimensi kolom serta As tulangan yang dibutuhkan dan kondisi kolom masih dalam keadaan aman. V-8
5.6 Tabel Interaksi Pu dan Mu ekstrim Tabel 5.10 adalah output dari Etabs yang menghasilkan Interaksi antara Pu, Mu (KNm) untuk lantai yang ditinjau yaitu lantai 2 dan 5. Story Column Load Loc P V2 V3 T M2 M3 2ND FL C41 COMB1 0-11764.6-6.46-3.46 3.531-23.759-14.733 2ND FL C41 COMB1 1.65-11717.1-6.46-3.46 3.531-17.51-3.964 2ND FL C41 COMB1 3.3-11669.6-6.46-3.46 3.531-11.17 6.826 2ND FL C39 COMB4 0-6853.94-176.3 36.54 0.799 54.545-497.95 2ND FL C39 COMB4 1.65-6806.42-176.3 36.54 0.799-5.739-205.61 2ND FL C39 COMB4 3.3-6758.9-176.3 36.54 0.799-66 87.574 2ND FL C8 COMB9 0-2018.54-18.58-157.3 1.607-379.09-69.545 2ND FL C8 COMB9 1.65-1976.72-18.58-157.3 1.607-118.97-38.77 2ND FL C8 COMB9 3.3-1934.9-18.58-157.3 1.607 141.279-7.917 2ND FL C9 COMB9 0-2025.09-16.86-155.7 1.607-380.12-65.696 2ND FL C39 COMB4 0-6853.94-176.3 36.54 0.799 54.545-497.95 5TH FL C41 COMB1 0-9697.9 14.64-13.03 4.486-36.016 36.491 5TH FL C39 COMB4 0-5612.84-198.1 37.33 0.017 59.359-416.11 5TH FL C39 COMB4 1.65-5574.35-198.1 37.33 0.017-1.935-86.461 5TH FL C39 COMB4 3.3-5535.86-198.1 37.33 0.017-63.219 243.611 5TH FL C30 COMB9 0-4747.13-75.18-194.3-8.316-534.71-320.2 5TH FL C30 COMB9 1.65-4708.64-75.18-194.3-8.316-211.19-195.58 5TH FL C30 COMB9 3.3-4670.15-75.18-194.3-8.316 113.096-70.251 5TH FL C30 COMB9 0-4747.13-75.18-194.3-8.316-534.71-320.2 5TH FL C39 COMB4 0-5612.84-198.1 37.33 0.017 59.359-416.11 5.7 Tabel Support Reaksi Ekstrim 5.10 Tabel Mu dan Pu (KNm) Tabel 5.11 adalah output dari Etabs yang menghasilkan reaksi gaya (KNm) yang timbul karena pembebanan dan kombinasi gaya yang ada, dimana output tersebut digunakan untuk memperhitungkan beban yang akan terdistribusi ke pondasi. Dari table 5.11 didapat nilai ekstrim yang terjadi adalah sebagai berikut : Fx = - 943.33 / + 949.19 Fy = - 838.54 / + 608.88 KNm KNm Fz = - 248.41 / + 13891.29 KNm Mx = - 152.36 / + 128.92 My = - 69.04 / + 92.23 Mz = - 0.42 / + 0.3 KNm KNm KN V-9
Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ BASE 48 COMB9-3.71 403.92 1031.43-152.366-4.198-0.001 BASE 48 COMB7-3.84 396.96 1088.31-150.07-4.654-0.002 BASE 50 COMB9-3.03 348.11 338.95-146.689-3.626 0.034 BASE 50 COMB7-3.25 353.9 441.49-146.332-4.316 0.039 BASE 12 COMB9-2.17 339 1442.26-138.887-2.568 0.044 BASE 12 COMB7-2.36 322.25 1539.11-134.753-3.184 0.036 BASE 49 COMB9-3.09 340.56 771.6-133.522-3.475-0.001 BASE 49 COMB7-3.24 337.17 819.73-132.034-3.919-0.002 BASE 68 COMB7-403.95-751.19 7353.58-117.367-1.581-0.296 BASE 67 COMB7 405.16-789.39 7453.57-117.017-2.042 0.274 BASE 68 COMB9-424.27-755.12 7356.84-116.627-2.637-0.271 BASE 67 COMB9 389.87-780 7503.93-116.388-3.37 0.296 BASE 18 COMB7-42.5 111.83 1156.04-96.339-69.038-0.42 BASE 7 COMB7-2.42 37.6 3203.46-93.048-5.096-0.029 BASE 7 COMB9-2.05 37.51 3204.09-93.005-2.087-0.019 5.11 Tabel Support Reaction (KNm) 5.8 Gambar Diagram Momen 5.12 Diagram Momen Lantai 2 ( kombo 1 ) V-10
5.12 Diagram Momen Lantai 5 ( kombo 1 ) Gambar 5.11 dan 5.12 adalah bentuk diagram momen yang terjadi pada suatu lantai yang ditinjau akibat pembebanan dan kombinasi yang terjadi. V-11
5.9 Tabel Displacement Tabel 5.13 adalah output dari Etabs yang menghasilkan Displacement atau goyangan yang terjadi tiap lantai akibat kombinasi yang ada. d ix,y Lantai (cm) Roof -3.519 16-3.428 15-3.325 14-3.206 13-3.065 12-2.897 11-2.700 10-2.474 9-2.217 8-1.935 7-1.633 6-1.318 5-1.008 4-0.704 3-0.426 2-0.191 GF -0.034 B2-0.013 B1-0.012 5.13 Tabel displacemet Batasan untuk gaya goyang yang diijinkan adalah : H / 360 = 6400 / 360 = 17.8 cm > 3.5 cm Dari table hasil output diatas gaya goyang yang terjadi masih kurang dari gaya goyang yang diijinkan, maka kondisi gedung dalam keadaan stabil. V-12
5.10 Gaya-gaya Gempa Dari output Etabs untuk gaya gempa yang didapat adalah sebagai berikut : T = 2.6 ( dari Etabs) C = 0.115385 DETIK I = 1 ( dari SNI 2002 ) R = 8.5 ( dari SNI 2002 ) BM = 276832.6 KN ( dari Etabs) 40769.1 KN WT = 289063.3 KN ( dari Etabs) V = C.I / R. (WT) ( dari SNI 2002 ) V = 3923.937 KN DISTRIBUSI GAYA GEMPA PER LANTAI Lantai W lantaitinggi z W * Z Fi Roof 8532.96 79 674103.84 44.1 16 18423.02 75 1381726.5 90.4 15 28313.08 71 2010228.7 131.5 14 38203.14 67 2559610.4 167.4 13 48093.2 63 3029871.6 198.2 12 58058.14 59 3425430.3 224.1 11 68023.08 55 3741269.4 244.7 10 77988.02 51 3977389 260.2 9 88039.36 47 4137849.9 270.7 8 98089.95 43 4217867.9 275.9 7 108141.3 39 4217510.3 275.9 6 118402.2 35 4144075.3 271.1 5 128282.9 31 3976768.4 260.1 4 149601.7 27 4039246.7 264.2 3 163631 23 3763513.9 246.2 2 181894.1 19 3455987 226.1 GF 217460.8 15 3261911.7 213.4 B2 252402.3 10 2524022.5 165.1 B1 289063.4 5 1445316.8 94.5 2140643 59983700 PUSAT MASSA Lantai X Y Roof 55.198 20.72 16 54.864 20.78 15 54.864 20.78 14 54.864 20.78 13 54.864 20.78 12 54.871 20.77 11 54.88 20.77 10 54.88 20.77 9 54.888 20.77 8 54.901 20.77 7 54.898 20.77 6 54.864 20.72 5 54.777 20.67 4 78.537 18.03 3 67.56 18.76 2 78.212 17.93 GR 69.908 17.35 B2 67.933 17.3 B1 68.651 17.3 5.14 Tabel distribusi gaya 5.15 Tabel pusat massa V-13
PUSAT ROTASI X Y ex ey B (GX) edx B (GY) edy delta x delta y 51.922 21.61 3.276 0.88 16 5.7 56 4.1 2.4 3.2 51.786 21.67 3.078 0.9 16 5.4 56 4.1 2.3 3.2 51.63 21.73 3.234 0.95 16 5.7 56 4.2 2.4 3.3 51.472 21.78 3.392 1 16 5.9 56 4.3 2.5 3.3 51.327 21.82 3.537 1.05 16 6.1 56 4.4 2.6 3.3 51.205 21.86 3.666 1.09 16 6.3 56 4.4 2.6 3.3 51.11 21.9 3.77 1.13 16 6.5 56 4.5 2.7 3.4 51.053 21.93 3.827 1.16 16 6.5 56 4.5 2.7 3.4 51.053 21.95 3.835 1.18 16 6.6 56 4.6 2.7 3.4 51.132 21.96 3.769 1.2 16 6.5 56 4.6 2.7 3.4 51.344 21.94 3.554 1.18 16 6.1 56 4.6 2.6 3.4 51.844 21.84 3.02 1.12 16 5.3 56 4.5 2.3 3.4 52.796 21.6 1.981 0.92 16 3.8 56 4.2 1.8 3.3 54.238 21.32 24.3 3.29 24 37.6 96 9.7 13.3 6.4 55.139 21.18 12.42 2.42 24 19.8 96 8.4 7.4 6.0 58.386 20.44 19.83 2.51 24 30.9 96 8.6 11.1 6.1 67.506 17.34 2.402 0.01 24 4.8 112 5.6 2.4 5.6 65.447 17.59 2.486 0.29 33.2 5.4 120 6.4 2.9 6.1 64.266 17.92 4.385 0.62 33.2 8.2 120 6.9 3.9 6.3 183.2 102.7 5.16 Tabel pusat rotasi PM DESAIN xm' ym' Fi 57.6 17.5 65.5 57.2 17.5 134.3 57.3 17.5 195.4 57.4 17.5 248.8 57.4 17.5 294.5 57.5 17.4 332.9 57.6 17.4 363.6 57.6 17.4 386.6 57.6 17.4 402.2 57.6 17.4 409.9 57.5 17.4 409.9 57.2 17.4 402.8 56.6 17.4 386.5 91.9 11.6 392.6 75.0 12.8 365.8 89.3 11.9 335.9 72.3 23.0 317.0 70.8 11.2 245.3 72.5 11.0 140.5 1217.8 307.9 5829.8 5.17 Tabel pusat massa desain V-14