STUDI KOMPARATIF DESAIN STRUKTUR GEDUNG TAHAN GEMPA DENGAN FLAT PLATE SYSTEM BERDASARKAN TATA CARA PEMBEBANAN GEMPA SNI 03-1726-2002 DAN ASCE 7-05 Oleh : Rheinhardt Maupa NRP : 3106 100 023 Dosen Pembimbing : Tavio, ST, MT, Ph.D Bambang Piscesa, ST, MT
LATAR BELAKANG Indonesia merupakan negara yang rawan terkena gempa. Perlunya suatu tata cara untuk menciptakan struktur bangunan tahan gempa di Indonesia. Menurut para praktisi gempa di Indonesia, SNI 03-1726-2002 perlu direvisi. ASCE menjadi acuan utama untuk merevisi peraturan SNI 03-1726-2002.
RUMUSAN MASALAH 1.Bagaimana cara mendesain struktur gedung tahan gempa dengan sistem lantai flat plate berdasarkan Tata Cara Pembebanan Gempa SNI 03-1726-2002 dan ASCE 7-05? 2. Bagaimana perbedaan hasil perhitungan beban gempa untuk gedung dengan sistem lantai flat plate yang didesain berdasarkan tata cara SNI 03-1726-2002 dan ASCE 7-05? 3. Bagaimana perbedaan hasil penulangan untuk gedung dengan sistem lantai flat plate yang didesain berdasarkan tata cara SNI 03-1726 dan ASCE 7-05?
TUJUAN 1. Mengetahui cara mendesain struktur gedung tahan gempa dengan sistem lantai flat plate berdasarkan Tata Cara Pembebanan Gempa SNI 03-1726-2002 dan ASCE 7-05. 2. Menunjukkan perbedaan hasil perhitungan beban gempa untuk gedung dengan sistem lantai flat plate yang didesain berdasarkan tata cara SNI 03-1726 dan ASCE 7-05. Dalam hal ini perbedaan yang akan ditunjukkan meliputi nilai base shear dan drift yang terjadi. 3. Menunjukkan perbedaan hasil penulangan untuk gedung dengan sistem lantai flat plate yang didesain berdasarkan tata cara SNI 03-2847-2002 dengan pembebanan gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002 dan ASCE 7-05. Dalam hal ini perbedaan yang akan ditunjukkan meliputi hasil penulangan untuk kolom, balok, pelat, dan shearwall.
BATASAN MASALAH Desain struktur dan pendetailan tulangan memakai SNI 03-2847-2002. Perhitungan gaya gempa memakai SNI 03-1726-2002 dan ASCE 7-05. Sistem struktur berupa sistem lantai flat plate. Gedung terletak di wilayah gempa 4, tanah keras, dan berfungsi sebagai perkantoran. Tidak meninjau perencanaan pondasi dan struktur sekunder. Perhitungan analisis struktur menggunakan program ETABS 9.07.
METODOLOGI
DATA PERANCANGAN Tipe bangunan : Perkantoran Jumlah Tingkat : 10 Tingkat Wilayah Gempa : Menengah (Zona 4), Tanah Keras Lebar Bangunan : 30 m Panjang Bangunan : 40 m Tinggi Bangunan : 35,5 m Ketinggian tiap lantai : Lantai 1 = 4,00 m Lantai Selanjutnya = 3,50 m Mutu beton (f c ) : 35 MPa Mutu Baja (f y ) : 400 MPa
DENAH MODEL 6 Y X A B C D E F G H I 500 500 500 500 500 500 500 500 5 4 3 2 1
PRELIMNARY DESIGN PERANCANGAN PELAT Tebal pelat 20 cm PERANCANGAN KOLOM Dimensi kolom 60/60 cm PERANCANGAN BALOK TEPI Dimensi Balok 40/60 PERANCANGAN SHEARWALL Tebal Shearwall 40 cm
Pembebanan Gempa SNI 03-1726-2002 Pembagian Wilayah Gempa di Indonesia berdasarkan SNI 03-1726-2002
Pembebanan Gempa SNI 03-1726-2002 1.Waktu Getar Bangunan (T) Memakai Method A dari UBC Section 1630.2.2. Pada arah X dan Y T 1 = C t (H) 3/4 = 0,0488 x (35,5) 3/4 = 0,71 detik 2.Koefisien gempa dasar (C) perkiraan awal Dari gambar respon spektrum disamping, untuk wilayah 4 dengan T = 0,71 dan jenis tanah Keras diperoleh C = 0,42
3.Koefisien gempa dasar (C) sebenarnya Setelah dilakukan pengecekan dengan T rayleigh didapatkan nilai C untuk arah X = 0,31 dan arah Y = 0,42 4.Gaya geser dasar V 1 C I R W t Pada arah X : 0,31 1 Vx 13.966,08 787, 13ton 5,5 Pada arah Y : 0,42 1 Vx 13.966,08 1066, 5ton 5,5 5.Distribusi gaya geser dasar Sesuai SNI 03-1726-2002 Pasal 6.1.3 : F i W n i 1 i W z i i z i xv
Pembebanan Gempa ASCE 7-05 Peta Wilayah Gempa untuk Percepatan Respon Spektral 0,2 detik Peta Wilayah Gempa untuk Percepatan Respon Spektral 1 detik
Pembebanan Gempa ASCE 7-05 1.Waktu Getar Bangunan (T) Pada arah X dan Y T = C t (H) 3/4 = 0,0488 x (35,5) 3/4 = 0,71 detik 2.Percepatan respons spektrum MCE Untuk short periode Dari peta gempa dengan percepatan respon spektral 0,2 s diperoleh S s = 0,5-0,6 g untuk daerah Bali dan F a = 1,0 S MS = F a х S s = 1,0 х 0,6 g= 0,6 g Untuk periode 1 s Dari peta gempa dengan percepatan respon spektral 1 s diperoleh S 1 = 0,15-0,2 g untuk daerah Bali dan F v = 1,0 S MS = F v х S s = 1,0 х 0,2 g= 0,2 g
3.Parameter Percepatan Spektral Rencana Untuk short periode 2 2 SDS. SMS.0,6g 0, 4g 3 3 Untuk periode 1 s 2 2 SD 1. SM1.0,2g 0, 13g 3 3 4.Koefisien Gempa Dasar (Cs) C S SDS R I S T R I D1 dan tidak kurang dari C untuk T<T L =4s S Cs 0,4 5 1,25 0,1 Cs 0,13 5 0,71 1,25 0,046 diambil Cs yang terkecil 0,046
7.Base Shear V = C S х W = 0,046 х 13.966,08 = 642,44 ton 8.Distribusi gaya geser Sesuai ASCE 7-05 Pasal 12.8.3: F X = C VX. V dengan C VX Wx. hx i n 1 i k w. h k i Nilai k diperoleh dari interpolasi berikut: T = 0,5 s, k= 1 T = 2,5 s, k= 2 k = 1,1
9.Desain Diafragma Berdasarkan ASCE 7-05, Pasal 12.10.1, diafragma lantai dan atap harus didesain untuk menahan gaya gempa rencana ditiap tingkat. F px n F i x i n w i x i w px dimana: F px = gaya desain diafragma F i = gaya desain yang diterapkan di Tingkat i w i = tributari berat sampai Tingkat i w px = tributary berat sampai diafragma di Tingkat x
Distribusi Gaya Gempa Tiap Tingkat Tingkat hi SNI 03-1726-2002 ASCE 7-05 Arah X Arah Y Arah X Arah Y (m) Fi (ton) V (ton) Fi (ton) V (ton) Fi (ton) V (ton) Fi (ton) V (ton) 10 35.5 109.73 109.73 148.67 148.67 104.71 104.71 104.71 104.71 9 32 133.31 243.04 180.61 329.28 141.12 245.83 141.12 245.83 8 28.5 118.73 361.77 160.86 490.14 141.12 386.95 141.12 386.95 7 25 104.15 465.92 141.10 631.24 141.12 528.07 141.12 528.07 6 21.5 89.57 555.49 121.35 752.59 141.12 669.19 141.12 669.19 5 18 74.99 630.48 101.59 854.18 141.12 810.31 141.12 810.31 4 14.5 60.40 690.88 81.84 936.02 141.12 951.43 141.12 951.43 3 11 45.82 736.70 62.08 998.10 141.12 1092.55 141.12 1092.55 2 7.5 31.24 767.94 42.33 1040.43 141.12 1233.67 141.12 1233.67 1 4 19.24 787.18 26.07 1066.50 162.94 1396.61 162.94 1396.61
Story Story 10 Distribusi gaya horizontal Arah X 9 8 7 6 5 4 SNI ASCE 3 2 1 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Fi (ton) 10 Distribusi gaya horizontal Arah Y 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 SNI ASCE 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Fi (ton)
Story Story 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Base Shear Arah X 0 200 400 800 1000 1200 1400 1 V (ton) SNI ASCE 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Base Shear Arah Y 0 200 400 800 1000 1200 1400 1 V (ton) SNI ASCE
Story Story Drift SNI 03-1726-2002 dan ASCE 7-05 untuk masing-masing arah dalam grafik berikut: Tingkat SNI 1726 ASCE 7-05 Ux Uy Ux Uy 10 26.23 28.07 34.01 26.88 9 23.46 25.06 30.62 24.16 10 9 8 7 6 Arah X 8 20.52 21.90 27.05 21.32 5 SNI 7 17.47 18.64 23.33 18.38 6 14.37 15.33 19.50 15.36 5 11.29 12.05 15.63 12.33 4 3 2 1 ASCE 4 8.32 8.90 11.81 9.34 0 3 5.57 5.99 8.17 6.49 0 5 10 15 20 25 30 35 2 3.18 3.44 4.85 3.90 Drift (mm) 1 1.26 1.40 2.05 1.68 Arah Y 10 9 8 7 6 5 Series1 4 3 Series2 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 Drift (mm)
12db=300 Penulangan Balok Tepi Berdasarkan Beban Gempa SNI 1726 B 5000 C Komponen Batas 800 x 800 Kolom x 650 650 ld=300 A B C 50 A B C 1200 1900 1200 4Ø12-120 4Ø12-140 4Ø12-120
12db=300 Penulangan Balok Tepi Berdasarkan Beban Gempa ASCE 7-05 B 5000 C Komponen Batas 800 x 800 Kolom x 650 650 l d=300 A B C 50 A B C 1200 1900 1200 4Ø12-110 4Ø12-140 4Ø12-110
Penulangan Kolom Berdasarkan Beban Gempa SNI 1726 2Ø12-120 2Ø12-120 2Ø12-200 2Ø12-200 800 2Ø12-120 500 2Ø12-120 500 2Ø12-200 2Ø12-200 800 2Ø12-120 2Ø12-120 20 D 16 KOLOM EKSTERIOR 20 D 16 DETAIL KOLOM INTERIOR
Penulangan Kolom Berdasarkan Beban Gempa ASCE 7-05 2Ø12-120 2Ø12-120 2Ø12-200 2Ø12-200 800 2Ø12-120 500 2Ø12-120 500 2Ø12-200 2Ø12-200 800 2Ø12-120 2Ø12-120 20 D 16 KOLOM EKSTERIOR 20 D 16 DETAIL KOLOM INTERIOR
Penulangan Pelat Berdasarkan Beban Gempa SNI 1726 JALUR KOLOM JALUR TENGAH JALUR KOLOM KOLOM 60/60 KOLOM 60/60 D16-100 D16-100 D16-250 D16-250 D16-100 D16-100 D16-50 D16-50 D16-250 D16-250 D16-50 D16-50 2500 2500 2500
Penulangan Pelat Berdasarkan Beban Gempa ASCE 7-05 JALUR KOLOM JALUR TENGAH JALUR KOLOM KOLOM 60/60 KOLOM 60/60 D16-80 D16-80 D16-250 D16-250 D16-80 D16-80 D16-40 D16-40 D16-250 D16-250 D16-40 D16-40 2500 2500 2500
Penulangan Shearwall 0 5000
Penulangan Shearwall Berdasarkan Beban Gempa SNI 1726 24 D19 4Ø16-150 2D12-300 2D12-150
Penulangan Shearwall Berdasarkan Beban Gempa ASCE 7-05 24 D19 4Ø16-100 2D12-300 2D12-100
KESIMPULAN Gaya geser dasar gempa dengan pembebanan gempa SNI -03-1726-2002 adalah sebesar 787,18 ton untuk arah X dan 1066,55 ton untuk arah Y Gaya geser dasar gempa dengan pembebanan gempa ASCE 7-05 adalah sebesar 1396,61 ton untuk arah X dan untuk arah Y. Pembebanan gempa ASCE 7-05 menghasilkan gaya geser dasar untuk arah X dan Y yang lebih besar dibanding dengan gaya geser dasar yang dihasilkan oleh SNI -03-1726-2002. Berdasarkan hasil analisa program, ASCE 7-05 menghasilkan Drift (displacement lateral) yang lebih besar dibanding SNI -03-1726-2002. Dimana drift yang terjadi sebesar 34,01 mm. Dari hasil penulangan dapat disimpulkan, untuk penulangan kolom dan balok pada SNI 03-1726-2002 dan ASCE 7-05 hasil penulangan tidak berbeda jauh. Hal ini dikarenakan balok dan kolom menerima beban lateral yang kecil. Perbedaan Penulangan terlihat jelas pada elemen penahan beban lateralnya yaitu pelat dan shearwall. Dimana didapatkan hasil penulangan yang jauh lebih banyak terutama pada tulangan pada jalur kolom pada pelat dan tulangan horizontal pada shearwall apabila gedung didesain berdasarkan ASCE 7-05. Hal ini dikarenakan gaya gempa rencana berdasarkan ASCE 7-05 jauh lebih besar dari gaya gempa rencana berdasarkan SNI 03-1726-2002.
SARAN Untuk perencanaan bangunan gedung tahan gempa di Indonesia, sudah seharusnya menggunakan Tata Cara Pembebanan Gempa yang terbaru yakni berdasarkan ASCE 7-05. Disamping karena teknologinya lebih maju dibanding SNI 03-1726-2002, perhitungan gaya gempa rencana yang dihasilkan juga lebih akurat karena persyaratan-persyaratan untuk bangunan tahan gempa lebih spesifik dan mendetail. Untuk studi selanjutnya, perencanaan bangunan dengan menggunakan pembeban gempa ASCE 7-05, pendetailan tulangannya sebaiknya dilakukan dengan menggunakan ACI-08 karena ketentuan-ketentuan pada ASCE 7-05 lebih relevan pada ACI-08 dibanding SNI 03-2847-2002 yang merujuk pada ACI-99. Untuk selanjutnya studi bisa dilakukan pada struktur yang memiliki konfigurasi tidak simetris.
TERIMA KASIH