1 BAB I PENDAHULUAN Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mencegah terjadinya keruntuhan struktur yang dapat berakibat fatal pada saat terjadi gempa. Kinerja struktur pada waktu menerima beban gempa dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Akibat gempa ringan, struktur bangunan tidak boleh mengalami kerusakan baik pada elemen strukturalnya maupun pada elemen non-strukturalnya. 2. Akibat gempa sedang, elemen struktural bangunan tidak boleh rusak tetapi elemen non- strukturalnya boleh mengalami kerusakan ringan namun struktur bangunan masih dapat digunakan. 3. Akibat gempa besar, baik elemen struktural maupun elemen non-struktural bangunan akan mengalami kerusakan, tetapi struktur bangunan tidak boleh runtuh. Menurut SEAOC Vision 2000 (Fema 451, 2006), gempa sedang ditetapkan sebagai gempa dengan kemeungkinan terlampaui sebesar 50 % dalam rentang umur layan bangunan 50 tahun, yaitu gempa dengan periode ulang 75 tahun atau gempa yang kadang-kadang terjadi. Sedangkan gempa besar ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlampaui sebesar 10 % dalam rentang umur layan bangunan 50 tahun yaitu gempa dengan periode ulang 500 tahun atau gempa yang jarang terjadi. Berdasarkan filosofi desain yang ada (Fema 451, 2006), tingkat kinerja struktur bangunan akibat gempa rencana adalah life safety yaitu walaupun struktur bangunan dapat mengalami tingkat kerusakan yang cukup parah namun keselamatan penghuni dapat terjaga karena struktur bangunan tidak sampai runtuh. Secara umum, respon struktur gedung yang baik terhadap gempa kuat (gempa yang lebih besar dari gempa rencana) ditetapkan sebagai kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca elastic yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa diatas beban gempa yang mengakibatkan terjadinya pelelehan signifikan pertama. Sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Untuk dapat mencapai hal ini, elemen-elemen struktur bangunan yang mengalami respon pasca elastik harus memiliki tingkat daktilitas perpindahan yang memadai. Model yang dianalisis adalah gedung Graha Pena Makasar dengan fungsi bangunan sebagai kampus (ruang kuliah), sedangkan jenis tanah yang di gunakan yaitu tanah lunak. Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1.
18
Embed
BAB I PENDAHULUAN - · PDF fileBAB I PENDAHULUAN Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mencegah ... Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
BAB I
PENDAHULUAN
Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mencegah terjadinya
keruntuhan struktur yang dapat berakibat fatal pada saat terjadi gempa. Kinerja struktur pada
waktu menerima beban gempa dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Akibat gempa ringan, struktur bangunan tidak boleh mengalami kerusakan baik pada
elemen strukturalnya maupun pada elemen non-strukturalnya.
2. Akibat gempa sedang, elemen struktural bangunan tidak boleh rusak tetapi elemen non-
strukturalnya boleh mengalami kerusakan ringan namun struktur bangunan masih dapat
digunakan.
3. Akibat gempa besar, baik elemen struktural maupun elemen non-struktural bangunan
akan mengalami kerusakan, tetapi struktur bangunan tidak boleh runtuh.
Menurut SEAOC Vision 2000 (Fema 451, 2006), gempa sedang ditetapkan sebagai
gempa dengan kemeungkinan terlampaui sebesar 50 % dalam rentang umur layan bangunan
50 tahun, yaitu gempa dengan periode ulang 75 tahun atau gempa yang kadang-kadang
terjadi. Sedangkan gempa besar ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlampaui
sebesar 10 % dalam rentang umur layan bangunan 50 tahun yaitu gempa dengan periode
ulang 500 tahun atau gempa yang jarang terjadi.
Berdasarkan filosofi desain yang ada (Fema 451, 2006), tingkat kinerja struktur
bangunan akibat gempa rencana adalah life safety yaitu walaupun struktur bangunan dapat
mengalami tingkat kerusakan yang cukup parah namun keselamatan penghuni dapat terjaga
karena struktur bangunan tidak sampai runtuh. Secara umum, respon struktur gedung yang
baik terhadap gempa kuat (gempa yang lebih besar dari gempa rencana) ditetapkan sebagai
kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca elastic yang besar
secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa diatas beban gempa yang
mengakibatkan terjadinya pelelehan signifikan pertama. Sambil mempertahankan kekuatan
dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah
berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Untuk dapat mencapai hal ini, elemen-elemen
struktur bangunan yang mengalami respon pasca elastik harus memiliki tingkat daktilitas
perpindahan yang memadai.
Model yang dianalisis adalah gedung Graha Pena Makasar dengan fungsi bangunan
sebagai kampus (ruang kuliah), sedangkan jenis tanah yang di gunakan yaitu tanah lunak.
Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1.
2
BAB II
SPESIFIKASI TEKNIS DAN PEMODELAN STRUKTUR
2.1. Data Bangunan
Prototipe bangunan yang dianalisis memilik kriteria sebagai berikut :
a. Nama banguan : Graha Pena Makasar
b. Fungsi bangunan : Gedung perkuliahan (kampus)
c. Jenis tanah : Tanah lunak
d. Tinggi bangunan
Lantai 1 : 5,0 m
Lantai 2 – 6 : 4,5 m
Lantai 7 – 17 : 4,0 m
Spesifikasi struktur beton bertulang yang digunakan yaitu sebagai berikut :
a. Beton
Mutu beton (f’c) = 30 MPa
Modulus elastis (Ec) = 4700 √30 = 25743 Mpa
b. Baja tulangan
Baja U 24 untuk besi tulangan P ≤ 12, fy = 240 MPa.
Baja U 40 untuk besi tulangan D > 13, fy = 400 MPa.
2.2. Standar Peraturan Struktur yang Digunakan
Standar peraturan struktur yang digunakan yaitu mengacu pada :
a. Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1987).
b. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung dan Non Gedung
(SNI 1726-2012).
c. Persyaratan Beton Struktural Untuk Gedung (SNI 2847-2013).
Untuk hal-hal yang tidak diatur dalam peraturan dan standar di atas dapat mengacu pada
peraturan-peraturan dan standar berikut :
a. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-95).
b. Uniform Building Code (UBC).
2.3. Pembebanan
Secara umum, beban direncanakan sesuai dengan Tata Cara Perencanaan
Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-1987).
3
Beban mati pada struktur bangunan (kolom, balok, plat lantai, dan dinding geser)
akan dihitung otomatis oleh software CSI ETABS V.13.1, sedangkan beban hidup dan
beban mati tambahan yang direncanakan adalah sebagai berikut :
a. Beban hidup (LL)
Beban hidup yang direncanakan yaitu sebagai berikut :
- Lantai 1 – 16 (ruang perkuliahan) = 250 kg/𝑚2
- Lantai atap = 100 kg/𝑚2
b. Beban mati (DL) tambahan
Beban mati tambahan yang direncanakan sesuai yaitu sebagai berikut :
- Lantai 1 – 16 - Lantai atap
Plester = 53 kg/𝑚2 Plester = 53 kg/𝑚2
Keramik = 24 kg/𝑚2 Beban WP = 5 kg/𝑚2
Plafon dan Ducting AC = 25 kg/𝑚2 Plafon = 25 kg/𝑚2
Beban M/E = 25 kg/𝑚2 + Beban M/E = 25 kg/𝑚2 +
127 kg/𝑚2 108 kg/𝑚2
c. Beban dinding
Beban dinding pada sisi luar bangunan yang direncanakan yaitu sebagai berikut :
- Dinding lantai 1 (5,0 m) = (5,0 – 0,6) x 250 = 1100 kg/𝑚′
- Dinding lantai 2 (4,5 m) = (4,5 – 0,8) x 250 = 925 kg/𝑚′
- Dinding lantai 3-6 (4,5 m) = (4,5 – 0,6) x 250 = 975 kg/𝑚′
- Dinding lantai 7-16 (4,0 m) = (4,0 – 0,6) x 250 = 850 kg/𝑚′
d. Beban tandon air
Beban tendon air yang bekerja pada atap bangunan yaitu sebagai berikut :
- Berat sendiri Tandon air = 62,7 kg/𝑚2
- Plester = 53 kg/𝑚2
- Keramik = 25 kg/𝑚2 +
139,7 kg/𝑚2
e. Beban lift
Beban lift yang bekerja yaitu sebagai berikut :
- Berat sendiri mesin lift P1 = 800 kg
- Beban hidup (maks 10 orang) = 800 kg +
- Beban akibat gaya reaksi lift P = 1600 kg
4
2.4. Pemodelan Struktur Bangunan
Pemodelan dan analisis struktur menggunakan software CSI ETABS V.13.1.1.
Secara umum model rencana yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1, Gambar 2,
Gambar 3, dan Gambar 4 di bawah ini :
Gambar 1. Denah lantai 1 Gambar 2. Denah lantai atap
Gambar 3. Tampak depan model Gambar 4. Tampak belakang model
5
BAB III
ANALISIS
3.1. Penentuan Parameter Gaya Gempa
Berdasarkan Tabel 9 SNI 1726 : 2012 untuk parameter struktur penahan gaya
gempa Sistem Rangka Beton Bertulang Pemikul Momen Khusus (SRPMK) diperoleh
R = 8 ; Ω = 3 ; dan Cd = 5,5.
3.2. Penentuan Prosedur Analisis Gaya Lateral
Berdasarkan konsep SNI 1726 : 2012 pasal 6.5., pasal 4.1.2., pasal 7.5.4 dan pasal
7.6 tentang prosedur analisis gaya gempa yang boleh dilakukan dan melihat kategori
desain seismik bahwa 0,75 harus ditetapkan sebagai struktur dengan kategori desain
seismik E.
Struktur yang berkategori risiko IV ( jenis perkuliahan) dengan faktor keutamaan
gempa I = 1,5 yang berlokasi dimana parameter respons spektral percepatan terpetakan
pada perioda 1 detik S1 = 1,1 lebih besar dari 0,75 dan Ss = 1,3 harus ditetapkan sebagai
struktur dengan kategori desain seismik yaitu E. Analisis statik ekivalen (ELF) tidak
dijinkan untuk kategori desain seismik E, maka prosedur analisis yang di ijinkan dan
digunakan untuk analisis gaya gempa lateral yaitu :
a. Analisis Respon Spektrum (RSA), dan
b. Analisis Riwayat Waktu (THA)
3.3. Analisis Parameter Percepatan Desain
- Data gempa yang diperoleh dari soal yang telah ditentukan : Ss = 1,3 ; dan S1 = 1,1.
- Berdasarkan tabel 4 dan tabel 5 SNI 1726 : 2012 diperoleh :
SE (tanah lunak) = Ss > 1,25 diperoleh Fa = 0,9
S1 > 0,50 diperoleh Fv = 2,4
- Berdasarkan SNI 1726 : 2012 halaman 21 persamaan (5) dan persamaan (6), maka :
SMS = Fa x Ss = 0,9 x 1,3 = 1,17
SM1 = Fv x S1 = 2,4 x 1,1 = 2,64
Sds = 2/3 x SMS = 2/3 x 1,17 = 0,78
Sd1 = 2/3 x SM1 = 2/3 x 2,64 = 1,76
6
Adapun grafik respon spektrum gempa rencana berdasarkan hasil perhitungan
yang kemudian di input ke dalam software CSI ETABS V.13.1.1. seperti ditunjukan pada
Gambar 5 dibawah ini :
Gambar 5. Grafik respon spektrum gempa rencana
3.4. Desain Time History Analysis (THA)
Nilai respon spektrum tersebut harus dikalikan dengan suatu faktor skala (FS)
yang besarnya = g x I/R dengan g = percepatan gravitasi (g = 9,81 m/det2).
FS = 9,81 x 1,5/8 = 1,84.
Analisis dinamik dilakukan dengan metode superposisi respon spektrum dengan
mengambil respon maksimum dari 4 arah gempa yaitu 0°, 45°, 90°, dan 135°. Nilai
redaman untuk struktur beton diambil, Damping = 0,05.
Digunakan number eigen NE = 3 dengan mass partisipation factor ≥ 90 % dengan
kombinasi dinamis (modal combination) CQC dan directional combination SRSS.
Dalam analisis ini digunakan rekaman gerakan tanah akibat gempa yang diambil
dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang direkam pada tanggal 15 Mei 1940 dalam
software CSI ETABS V.13.1.1. seperti ditunjukan pada Gambar 6 dibawah ini :
Gambar 6. Grafik Respon Time History El-Centro
7
3.5. Asumsi Dalam Analisis Model Struktur
Pemodelan struktur selanjutnya dilakukan pada ETABS dengan ketentuan sebagai
berikut :
1. Struktur dimodelkan secara 3 Dimensi menggunakan program bantu CSI ETABS
V.13.1.1., dengan menganggap semua lantai adalah diafragma kaku terhadap arah
lateral dan fleksible terhadap arah tegak lurus bidang (flexible out-of-plane).
2. Struktur beton bertulang memperhitungkan penampang inersia retak sehingga