UNIVERSITAS BINA NUSANTARA Jurusan Teknik Sipil Skripsi Sarjana Semester Genap Tahun 2007/2008 ANALISA PUSHOVER PADA STRUKTUR BANGUNAN TAHAN GEMPA DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM ETABS VER.9 Hardi 0800764766 ABSTRAK Perencanaan gedung tahan gempa di Indonesia sangat penting karena terletak diwilayah dengan intensitas gempa yang sangat besar. Untuk itu dilakukan studi daktilitas pada 4 buah gedung beton bertulang 10 lantai, dengan pemodelan struktur 2 dimensi dan 3 dimensi disertai dengan tinggi kolom yang berbeda pada pemodelan struktur 2 dimensi. Gedung didesain sesuai dengan SNI 03-2847-2002 dan SNI 03-1726- 2002. Perilaku seismiknya didesain memakai evaluasi kinerja memanfaatkan pushover analysis pada ETABS. Dari hasil evaluasi program ETABS menggunakan analisa pushover diketahui nilai daktilitas, faktor kuat lebih total, dan faktor reduksi gempa hampir sama untuk analisa secara 2 dimensi dan 3 dimensi. Pada pemodelan 2 dimensi dengan peningkatan tinggi kolom, akan menyebabkan penurunan nilai daktilitas, faktor kuat lebih total, dan faktor reduksi gempa. Kata kunci : Gempa, nilai daktilitas, faktor kuat lebih total, faktor reduksi gempa dan push over analysis. v
PUSHOVER ANALYSIS ON SEISMIC RESISTANT BUILDING STRUCTURE USING ETABS VER.9 PROGRAM Abstract Seismic resistant building design in Indonesia become very important since most regions are located in area with high earthquake intensity. A ductility case study is presented ductility buildings of 10 floor reinforced concrete, on 2 and 3 dimension structures with high difference on colomun in 2 dimension structure. Building were designed according to SNI 03-2847-2002 and SNI 03-1726-2002. The seismic character is designed using evaluation of Static Nonlinier (Pushover) Analysis by ETABS The results from evaluation of ETABS program using are ductility value, more total strenght factor and the earthquake reducing factor which analysis are nearly similar for 2 and 3 dimension building design. For model structure in 2 dimension in structure with increased in column high will cause decrease in ductile value, more total strenght factor and the earthquake reducing factor. Keywords : Earthquake, ductility value, more total strenght factor and the earthquake reducing factor, pushover analysis vi
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi yang berjudul Analisa Pushover Pada Struktur Bangunan Tahan Gempa dengan Program ETABS ver.9 ini tepat pada waktunya. Penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada Bapak Dr. Ir. Made Suangga, M.T. selaku dosen pembimbing terutama atas waktu, bimbingan, bantuan, pinjaman buku-buku dan kesabarannya selama penyusunan laporan penelitian ini. Penulis menyadari bahwa begitu banyak bantuan yang diperoleh penulis sejak memulai perencanaan penulisan laporan penelitian sampai akhirnya laporan ini selesai, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis juga ingin menyampaikan banyak terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: Bapak Prof. Dr. Drs. Gerardus Polla, M.App.Sc selaku Rektor Universitas Bina Nusantara Bapak Iman H. Kartowisastro, Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Bina Nusantara Ibu Amelia Makmur, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara Ibu Ir.Godeliva Juliastuti, M.T. selaku Koordinator Mata Kuliah Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara Bapak Dr. Ir. Made Suangga, M.T. selaku Koordinator Bidang Ilmu Teknik Sipil Universitas Bina Nuasantara vi
Bapak Irpan Hidayat, S.T. selaku Kepala Laboratorium/Studio Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara Ibu Eko Sri Wahyuni selaku Administrasi Laboratorium/Studio Teknik Sipil Universitas Bina Nusantara mungkin ini ucapan terakhir kepada beliau, semoga kita tetap menjadi temen. Kepada bapak dan ibu saya di rumah yang selalu mendukung saya dalam mengerjakan skripsi. Rekan-rekan mahasiswa angkatan 2004 yang sama-sama mengerjakan skripsi sehingga saling mendukung dalam pengerjaan skripsi ini maupun yang tidak mengerjakan skripsi. Kepada Iwan wangkar (anak_heboh), john lumingkuas (laser), pascal (plutonium), yusan (cupid, sanyu), rendy (meta, vxr), ricco (travela, simbadda, nekadz, r3515t) yang selalu bermain dota bareng baik dirumah dan dikampus. Kepada Evi, shellmy, wendy, gerry, arif, rahman, kristian, achi, rony, eras, dimas, ari yang sering jalan-jalan bareng ke dufan maupun ke mall nonton bareng makan bareng, tapi sayang tidur ngak bareng-bareng. Semua yang dilakukan baik secara formal maupun offclass diwaktu semester 5. Kepada Andika Bayu Admorejo Putra yang selalu tabah menghadapi semua cobaan yang diberikan kepadanya. Kepada franky, santo, usman, faisal yang selalu ngak pernah mau usaha dan selalu ikhlas, bayu yang selalu asistensi bareng. vii
Kepada anak angkatan 2005 yang cupu-cupu tapi sering sok ketika bermain dota, semua itu membuat saya senang karena dapat membantai mereka semua dalam bermain dota. Kepada mela yang berbadan besar, dewi yang bertampang lugu selalu membuat keributan dan lelucon yang bikin kita semua tertawa dan senang. Kepada angkatan 2006 yang baru belajar dota, sehingga mudah untuk dikalahkan dan dibantai. Kepada angkatan 2007 yang aneh-aneh dan sering bantuin bahasa inggris. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis di dalam penyusunan laporan Skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu Penulis menyadari bahwa laporan Skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran dari para pembaca sangat penulis harapkan demi kesempurnaan laporan-laporan penulis di masa yang akan datang. Jakarta, Agustus 2008 Penulis viii
DAFTAR ISI Halaman Judul Depan... i Halaman Judul Dalam... ii Halaman Persetujuan Hard Cover... iii Halaman Pernyataan Dewan Penguji... iv ABSTRAK...v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI...ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR NOTASI... xvi BAB 1 PENDAHULUAN...1 1.1 Latar Belakang...1 1.2 Identifikasi Masalah...3 1.3 Tujuan Dan Manfaat Penelitian...3 1.4 Lingkup Penelitian...4 1.5 Sistematika Penulisan...4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA...6 2.1 Perilaku Pembebanan Gempa...6 2.2 Beban Gempa...8 2.2.1 Kategori Gedung...8 ix
2.2.2 Strukur Gedung Beraturan Dan Tidak Beraturan...9 2.2.3 Wilayah Gempa Dan Respon Spectrum...11 2.2.4 Beban Gempa Nominal...16 2.3 Daktilitas Dan Faktor Reduksi Gempa...16 2.4 Faktor Kuat Lebih...21 2.4.1 Faktor Kuat Lebih Bahan...21 2.4.2 Faktor Kuat Lebih Struktur...21 2.4.3 Faktor Kuat Lebih Total...22 2.5 Perencanaan Gempa Berbasis Kinerja...22 2.6 Analisa Statik Nonlinier (Pushover)...25 2.7 Properti Sendi (Hinge Properties)...27 2.8 Sendi Plastis...28 2.9 Metode Spectrum Kapasitas...29 BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN...33 3.1 Pengumpulan Data...33 3.2 Pendekatan Penelitian...33 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN...38 4.1 Hasil Pengumpulan Data...38 4.2 Hasil Output Program Etabs...40 4.2.1 Bangunan 3 Dimensi...41 4.2.2 Bangunan Portal 2 Dimensi Dengan Tinggi 3m Perlantai...46 4.2.3 Bangunan Portal 2 Dimensi Dengan Tinggi 3.5m Perlantai..53 4.2.4 Bangunan Portal 2 Dimensi Dengan Tinggi 4m Perlantai...61 x
4.3 Pembahasan Hasil Etabs Ver.9...67 4.3.1 Pembahasan Struktur 3 Dimensi Dan 2 Dimensi Dengan Tinggi Kolom 3 Meter...67 4.3.2 Pembahasan Struktur 2 Dimensi Dengan Tinggi Kolom 3, 3.5, 4 Meter...68 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN...69 5.1 Kesimpulan...69 5.2 Saran...70 DAFTAR PUSTAKA...71 RIWAYAT HIDUP...72 xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Faktor Keutamaan I Untuk Berbagai Kategori Gedung dan Bangunan...8 Tabel 2.2. Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah Untuk Masing-masing Wilayah Gempa Indonesia...11 Tabel 2.3. Spectrum Respons Gempa Rencana...13 Tabel 2.4. Parameter Daktilitas Struktur Gedung...18 Tabel 2.5. Faktor Daktilitas Maksimum, Faktor Reduksi Gempa Maksimum, Faktor Tahanan Lebih Struktur dan Faktor Tahanan Lebih Total Beberapa Jenis Sistem dan Subsistem Struktur Gedung...19 Tabel 2.6. Level Kinerja Struktur...24 Tabel 4.1. Data Struktur Bangunan...38 Tabel 4.2. Data Kombinasi Pembebanan...49 Tabel 4.3. Langkah Pembebanan Pushover Pada Struktur 3 Dimensi...42 Tabel 4.4. Gaya Dasar Akibat Beban Gempa...43 Tabel 4.5. Perpindahan Joint Struktur Bagian Atas Pada Bangunan 3 Dimensi...43 Tabel 4.6. Hasil Struktur 3 Dimensi...44 Tabel 4.7. Langkah Pembebanan Pushover Pada Struktur 2 Dimensi 3 m...48 Tabel 4.8. Gaya Dasar Akibat Beban Gempa...49 Tabel 4.9. Perpindahan Joint Struktur Bagian Atas Pada Bangunan 3 Dimensi 3m..50 Tabel 4.10. Hasil Struktur 2 Dimensi 3m...51 Tabel 4.11. Langkah Pembebanan Pushover Pada Struktur 2 Dimensi 3,5 m...55 xii
Tabel 4.12. Gaya Dasar Akibat Beban Gempa...56 Tabel 4.13. Perpindahan Joint Struktur Bagian Atas Pada Bangunan 3 Dimensi 3,5m...55 Tabel 4.14. Hasil Struktur 2 Dimensi 3,5m...58 Tabel 4.15. Langkah Pembebanan Pushover Pada Struktur 2 Dimensi 4 m...62 Tabel 4.16. Gaya Dasar Akibat Beban Gempa...63 Tabel 4.17. Perpindahan Joint Struktur Bagian Atas Pada Bangunan 3 Dimensi 4m..63 Tabel 4.18. Hasil Struktur 2 Dimensi 4m...65 Tabel 4.19. Perbandingan Analisa Pushover Pada Struktur 2 D dan 3 D...67 Tabel 4.20. Perbandingan Untuk Struktur 2 Dimensi...68 Tabel 4.21. Persentase Perbandingan...68 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Diagram Beban-Simpangan (Diagram V-δ ) Struktur Gedung...7 Gambar 2.2. Respon Spectrum Gempa Rencana...14 Gambar 2.3. Wilayah Gempa Indonesia Dengan Percepatan Puncak Batuan Dasar Dengan Periode Ulang 500 Tahun...15 Gambar 2.4. Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja...23 Gambar 2.5. Definisi Leleh Pertama (Vy) dan Leleh Maksimum(Vt)...26 Gambar 2.6. Kurva Beban Perpindahan Umum...27 Gambar 2.7. Definisi Perputaran Sudut...28 Gambar 2.8. Diagram Gaya Moment (a) Saat Berprilaku Sendi Jepit dan Diagram Gaya Moment (b) Saat Berprilaku Sendi Plastis...29 Gambar 2.9. Performance Point Pada Capacity Spectrum Method...29 Gambar 2.10. Beberapa Titik Kinerja Dalam Satu Grafik Dalam CSM...31 Gambar 3.1. Bagan Alir Penelitian Secara Umum...34 Gambar 3.2. Diagram Alir ETABS Ver.9...35 Gambar 3.3. Diagram Alir Analisa Pushover...36 Gambar 4.1. Model Bangunan 3 Dimensi...40 Gambar 4.2. Kurva Pushover dan Respon Spectrum Struktur 3 Dimensi...41 Gambar 4.3. Daerah Sendi Plastis Pada Struktur Bangunan 3 Dimensi...43 Gambar 4.4. Gambar 4.5. Model Bangunan Portal 2 Dimensi 3m...46 Kurva Pushover dan Respon Spectrum Struktur 2 Dimensi 3m...47 xiv
Gambar 4.6. Daerah Sendi Plastis Pada Struktur Bangunan 2 Dimensi 3m...52 Gambar 4.7. Model Bangunan Portal 2 Dimensi 3,5 m...53 Gambar 4.8. Kurva Pushover dan Respon Spectrum Struktur 2 Dimensi 3,5 m...53 Gambar 4.9. Daerah Sendi Plastis Pada Struktur Bangunan 2 Dimensi 3,5...59 Gambar 4.10. Model Bangunan Portal 2 Dimensi 4m...60 Gambar 4.11. Gambar 4.12. Kurva Pushover dan Respon Spectrum Struktur 2 Dimensi 4m...61 Daerah Sendi Plastis Pada Struktur Bangunan 2 Dimensi 4m...66 xv
DAFTAR NOTASI I 1 = Faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung I 2 = Faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. T = Waktu getar alamiah struktur gedung A 0 = Percepatan puncak batuan dasar dan muka tanah A m = Percepatan respons maksimum C R = Faktor respons gempa = Faktor reduksi gempa R m = Faktor reduksi gempa maksimum W t = Berat total gedung μ μ m = Faktor daktilitas = Faktor daktilitas maksimum δ m = Simpangan maksimum δ y = Simpangan saat leleh pertama f 1 = Faktor kuat lebih bahan V y = Beban saat leleh pertama xvi
V n = Beban geser gempa nominal f 2 = Faktor kuat lebih struktur V m = Beban geser gempa maksimum V y = Beban saat leleh pertama Q QCE θ θy Δ Δy Sa Sd = Gaya pada komponen = Kekuatan yang tersedia dari komponen = Rotasi elastis - plastis total dari balok atau kolom = Rotasi pada saat leleh = Perpindahan elastis - plastis tota = Perpindahan saat leleh = Spektral percepatan = Spektral perpindahan xvii