tugas akhirdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/digital... · 2021. 1. 22. · iii kata...
TRANSCRIPT
-
TUGAS AKHIR
STUDI KEANDALAN STRUKTUR GEDUNG TINGGI TIDAK
BERATURAN MENGGUNAKAN PUSHOVER ANALYSIS
PADA TANAH MEDIUM
DISUSUN OLEH :
ULFA NURDIANTI
D111 08 304
JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2013
-
ii
-
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas segala
berkah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang
berjudul “STUDI KEANDALAN STRUKTUR GEDUNG TINGGI TIDAK
BERATURAN MENGGUNAKAN PUSHOVER ANALYSIS PADA TANAH
MEDIUM”, sebagai salah satu syarat yang diajukan untuk menyelesaikan studi
pada Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa selesainya tugas akhir ini berkat
bantuan dari berbagai pihak, utamanya dosen pembimbing kami :
Pembimbing I : Prof. Dr. Ing. Herman Parung, M.Eng
Pembimbing II : Dr. Eng. A. Arwin Amiruddin, ST.MT.
Dengan segala kerendahan hati, kami juga ingin menyampaikan terima kasih
serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :
1. Ayahanda Bardin dan ibunda Farida tercinta atas pengorbanan dan doa
kepada kami.
2. Bapak DR. Ing Ir. Wahyu H. Piarah, MS, ME. selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Hasanuddin.
3. Bapak Prof. Dr. Ir. H. Lawalenna Samang, MS.M.Eng. selaku ketua Jurusan
Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
4. Bapak Prof. Dr. Ing. Herman Parung, M.Eng. selaku dosen pembimbing I,
yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan
pengarahan mulai dari awal penelitian hingga selesainya penulisan ini.
-
iv
5. Bapak Dr. Eng. A. Arwin Amiruddin, ST.MT. selaku dosen pembimbing II,
yang telah banyak meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan
dan pengarahan kepada kami.
6. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas
Hasanuddin.
7. Saudara-saudara tercinta Husnaeni, Sahardin, Arnia, Hasmia, dan
Nurcahyani yang senantiasa berdoa dan terus memberikan semangat .
8. Penulis juga menghaturkan terima kasih kepada senior dan teman-teman
angkatan 2008 , khususnya Sita, Dian, Prima, Wana, Nata, Ningsi, Ellen,
Ona dan seluruh teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu
persatu.
Kami menyadari bahwa tulisan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan.
Oleh karena itu penulis mengharapkan kepada para pembaca, kiranya dapat
memberikan sumbangan pemikiran demi kesempurnaan dan pembaharuan tugas
akhir ini.
Akhir kata, semoga ALLAH SWT melimpahkan Rahmat dan Taufiq-Nya
kepada kita, dan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak
yang berkepentingan.
Makassar, Juli 2013
Penulis
-
v
ABSTRAK
Analisis pushover atau analisis beban dorong statik merupakan prosedur
analisis untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu bangunan terhadap gempa
dengan memberikan pola beban statik tertentu dalam arah lateral yang besarnya
ditingkatkan secara bertahap (incremental) sampai struktur tersebut mencapai
target displacement tertentu atau mencapai pola keruntuhan tertentu. Hasil dari
analisis ini berupa kurva kapasitas yang dapat menunjukkan titik kinerja gedung
pada saat menerima beban gempa. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi
kinerja bangunan tinggi tidak beraturan yaitu gedung Karebosi Condotel. Perilaku
struktur dievaluasi secara tiga dimensi (3D) berdasarkan analisis beban dorong
statik (Pushover Analysis) dengan menggunakan software SAP 2000 Versi 15.
Hasil dari analisis pushover menunjukkan bahwa titik kinerja gedung Karebosi
Condotel untuk pembebanan gempa arah-X (portal arah memanjang gedung)
adalah 0,132 meter dengan gaya geser dasar yang terjadi 926,851 ton, sedangkan
untuk pembenanan gempa arah-Y (portal arah pendek gedung) diperoleh titik
kinerja gedung yaitu 0,133 meter dengan gaya geser yang terjadi adalah 673,099
ton. Dari titik kinerja diperoleh simpangan struktur (structural-drift ratio) yang
terjadi akibat pembebanan gempa arah-X dan arah-Y adalah 0,198% dan 0,199%
maka level kinerja struktur berdasarkan batas simpangan yang disyaratkan oleh
FEMA 356 dan ATC-40 termasuk pada level Immediate Occupancy.
Kata kunci : Analisis pushover, Kurva Kapasitas, Titik Kinerja, Level Kinerja
Struktur
-
vi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ………………………………………………………..
LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………..….
KATA PENGANTAR………………………………………………………
ABSTRAK…………………………………………………………………………
DAFTAR ISI…………………………………………………………………
DAFTAR NOTASI……………………………………………………………
DAFTAR TABEL………..…………………………………………………..
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………….
DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang………………………………………..……..
1.2. Rumusan Masalah………..……………………………….….
1.3. Tujuan Penelitian………………………………………………
1.4. Batasan Masalah……………………………………………..
1.5. Sistematika Penulisan……………………………………………..
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Bangunan Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan
2.2. Perencanaan Tahan Gempa Berbasis Kinerja……………………
2.3. Evaluasi Kinerja Struktur dengan Analisa Pushover....................
2.3.1. Analisa Pushover……………………………………
i
ii
iii
v
vi
ix
x
xii
xiv
I-1
I-3
I-3
I-4
I-5
II-1
II-3
II-7
II-7
II-10
II-11
II-11
-
vii
2.3.2. Target Perpindahan………………………………….…
2.3.3. Level Kinerja Struktur………………………………………
BAB III TINJAUAN UMUM DAN METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Model Struktur Bangunan………………………………………..
3.2. Data……………………………………………………………
3.2.1 Data Bangunan………………………………………..
3.2.2 Data Material…………………………………………..
3.2.3 Dimensi Elemen Struktur………………………………
3.3. Analisa Pembebanan Pada Struktur……………………………
3.3.1 Beban Gravitasi………………………………………..
3.3.2 Beban Gempa…………………………………………..
3.4. Diagram Alir Penelitian……………………….…………………
BAB IV PEMBAHASAN
4.1. Analisis Struktur……….…………………………………..…
4.2. Analisa Pushover……………………………………………………
4.3. Kurva kapasitas……………………………………………………
4.3.1. Menentukan Target Perpindahan dengan
Metode Spektrum Kapasitas (ATC 40) ………………
4.3.2. Evaluasi Kinerja Struktur………………………………
4.3.3. Sendi Plastis……………………………………………
II-12
II-18
III-1
III-4
III-4
III-4
III-5
III-6
III-6
III-7
III-9
IV-1
IV-10
IV-12
IV-17
IV-22
IV-23
-
viii
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan……………………………………………………
5.2. Saran……………………………………………………………
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
V-1
V-2
-
ix
DAFTAR NOTASI
Ca = Peak Ground Acceleration atau percepatan batuan dasar gempa periode
ulang tertentu
Cv = koefisien percepatan gempa dari kurva Respons Spektrum pada saat
periode bangunan sebesar 1 detik
Fi = beban gempa nominal pada lantai ke-i
g = percepatan gravitasi 9,81 m/det2
I = faktor keutamaan bangunan
n = jumlah tingkat gedung
R = faktor reduksi gempa
T1 = waktu getar alami fundamental stuktur (detik)
V1 = gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama
Wt = total beban mati dan beban hidup yang dapat direduksi
zi = ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral
δT = target perpindahan
ξ = koefisien pembatas yang ditetapkan berdasarkan Tabel 8 pada SNI 03-
1726-2002
-
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kriteria Kinerja……………….………….………………….…
Tabel 2.2 Batasan Tipe Bangunan berdasarkan ATC-40….….….….….
Tabel 2.3 Target level kinerja struktur gedung menurut
FEMA 356 (2000)…….…….…….…….…….…….…….…….
Tabel 2.4 Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur
(FEMA 356, 2000) …….…….…….…….…….…….…….…….
Tabel 2.5 Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur
(ATC-40,1996)……………………………………………………
Tabel 3.1 Dimensi Elemen Struktur……………………………………
Tabel 4.1 Distribusi Gaya Geser Dasar Sepanjang Tinggi Gedung……
Tabel 4.2 Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah X (Tx)………………
Tabel 4.3 Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah Y (Ty) )…………… …
Tabel 4.4 Gaya Reaksi Dasar (belum dikoreksi)……………………………
Tabel 4.5 Gaya Reaksi Dasar (setelah dikoreksi)……………………………
Tabel 4.6 Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-32
arah-X………………………………………………………………
Tabel 4.7 Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-31
arah-Y…………………………………………………………
Tabel 4.8 Target perpindahan dan gaya geser dasar pada titik kontrol
Tabel 4.9 Perbandingan target perpindahan dengan batasan
displacement………………………………………………………
II-4
II-16
II-18
II-19
II-19
III-5
IV-3
IV-5
IV-6
IV-7
IV-8
IV-14
IV-16
IV-20
IV-22
IV-17
IV-21
-
xi
Tabel 4.7 Perhitungan drift ratio berdasarkan titik kontrol
perpindahan pada saat target perpindahan tercapai……………
Tabel 4.8 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi
pada elemen struktur untuk arah pembebanan-X………………
Tabel 4.9 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi
pada elemen struktur untuk arah pembebanan-Y……………
IV-22
IV-23
IV-26
-
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tonjolan-tonjolan pada Gedung……………………………………
Gambar 2.2 Sistem Tidak Paralel………………………………………………
Gambar 2.3 Loncatan Bidang Muka………………………………………
Gambar 2.4 Bukaan pada Bangunan………………………………………
Gambar 2.5 Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja…………………
Gambar 2.6 Posisi Sumbu Lokal Balok………………………………………
Gambar 2.7 Posisi Sumbu Lokal Kolom………………………………………
Gambar 2.8 Kurva Beban – Perpindahan Umum………………………………
Gambar 2.9 Penentuan Titik Kinerja menurut Metode Spektrum
Kapasitas ………..…………….…………….…………….…
Gambar 2.10 Parameter Data Respons Spektrum Rencana…………………
Gambar 2.11 Prosedur Analisis Kinerja (ATC-40) ………………………………
Gambar 3.1 Denah Gedung Karebosi Condotel…………………………
Gambar 3.2 Elevasi Antar Tingkat Gedung Karebosi Condotel ……………
Gambar 3.3 Tampilan Tiga Dimensi Gedung Karebosi Condotel ……………
Gambar 3.4 Respons Spektrum Wilayah 2………………………………………
Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian………………………………………… …
Gambar 4.1 Simpangan antar tingkat arah-X……………………………………
Gambar 4.2 Simpangan antar tingkat arah-Y………………………………
Gambar 4.3 Input pembebanan gravitasi…………………………………………
Gambar 4.4 Bentuk deformasi struktur akibat beban gravitasi……………
II-1
II-2
II-2
II-3
II-6
II-9
II-10
II-10
II-15
II-16
II-17
III-1
III-2
III-3
III-7
III-9
IV-9
IV-10
IV-11
IV-11
-
xiii
Gambar 4.5 Input pembebanan arah-X dan arah-Y………………………
Gambar 4.6 Kurva Kapasitas Arah-X…………………………………………
Gambar 4.7 Kurva Kapasitas Arah-Y………………………………………
Gambar 4.8 Perbandingan kurva kapasitas gedung arah-X dan arah-Y……
Gambar 4.9 Input nilai Ca dan Cv dari kurva respon spektrum…………
Gambar 4.10 Kurva kapasitas arah-X dalam format ADRS………………
Gambar 4.11 Kurva kapasitas arah-Y dalam format ADRS………………
Gambar 4.12 Perbandingan gaya geser dasar hasil analisis Respon
Spektrum dengan gaya geser dasar hasil analisis
Pushover………………………………………………………
Gambar 4.13 Distribusi sendi plasti pada step-6 untuk pembebanan
arah-X…………………………………………………………
Gambar 4.14 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada
portal D……………………………………………………
Gambar 4.15 Distribusi sendi plasti pada step-6 untuk pembebanan
arah-Y……………………………………………………………
Gambar 4.16 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada
portal 6…………………………………………………………
IV-12
IV-13
IV-15
IV-17
IV-18
IV-18
IV-19
IV-21
IV-25
IV-25
IV-28
IV-29
-
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Gedung Karebosi Condotel
Lampiran 2 Tutorial SAP2000 versi 15 Pushover Analysis
Lampiran 3 Output Pushover Analysis
-
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam Standar Nasional Indonesia (SNI 03-1726-2002) tentang Tata Cara
Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, struktur bangungan gedung
dibedakan ke dalam dua kategori, yaitu struktur bangunan gedung beraturan, dan
tidak beraturan. Menurut Paulay dan Priestley (1991), bangunan dengan bentuk
beraturan, sederhana dan simetris lebih disukai dalam desain ketahanan gempa
dibandingkan bangunan yang tidak beraturan. Struktur gedung yang
ketinggiannya melebihi batas ketinggian struktur gedung beraturan harus
memperhitungkan tambahan momen guling akibat efek P-Delta yang terjadi pada
struktur gedung yang fleksibel. Bangunan tidak beraturan juga mudah mengalami
puntir akibat pusat massa dan pusat kekakuan yang tidak berimpit. Selain itu,
bangunan tidak beraturan juga dapat mengalami respon yang tak terduga akibat
pengaruh ragam yang lebih tinggi (higher mode effect).
Perencanaan struktur bangunan gedung tidak beraturan umumnya
didasarkan pada analisa dinamik elastis yang merupakan analisa yang paling
sederhana, tetapi kegunaannnya masih terbatas untuk mengetahui terbentuknya
sendi plastis pertama. Kenyataannya bahwa perilaku keruntuhan bangunan pada
saat gempa adalah inelastis. Analisa ini tidak mampu memperhitungkan cadangan
kekuatan yang ada pada struktur mulai dari terbentuknya sendi plastis pertama
hingga keruntuhan yang sebenarnya. Sehingga evaluasi yang dapat
-
I-2
memperkirakan kondisi inelastis bangunan pada saat gempa terjadi diperlukan
untuk mendapatkan jaminan bahwa kinerja gedung memuaskan saat gempa.
Analisa pushover (ATC 40, 1996) merupakan salah satu komponen
performance based seismic design yang memanfaatkan teknik analisa non-linier
berbasis komputer untuk menganalisa perilaku inelastis struktur dari berbagai
macam intensitas gerakan tanah (gempa), sehingga dapat diketahui kinerjanya
pada kondisi kritis yang menjadi sarana untuk mengetahui kinerja struktur
bangunan terhadap gempa. Analisa pushover atau analisa beban dorong statik
merupakan prosedur analisa untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu
bangunan terhadap gempa dengan memberikan pola beban statik tertentu dalam
arah lateral yang besarnya ditingkatkan secara bertahap (incremental) sampai
struktur tersebut mencapai target displacement tertentu atau mencapai pola
keruntuhan tertentu.
Hasil akhir dari analisis ini berupa kurva kapasitas struktur (capacity
curve) yang menggambarkan hubungan antara gaya geser dasar (base shear) dan
perpindahan atap (roof displacement). Melalui kurva kapasitas tersebut dapat
diketahui kinerja dari struktur gedung yang dianalisis. Selain itu, analisa pushover
juga dapat memperlihatkan secara visual perilaku struktur pada saat kondisi
elastis, plastis dan sampai terjadinya keruntuhan pada elemen-elemen strukturnya.
Metode analisa pushover dapat menghasilkan informasi yang sangat berguna
karena mampu menggambarkan respons in-elastis bangunan ketika mengalami
gempa.
-
I-3
Berkaitan dengan latar belakang di atas maka penulis tertarik untuk
menyusun Tugas Akhir dengan judul :
“STUDI KEANDALAN STRUKTUR GEDUNG TINGGI TIDAK
BERATURAN MENGGUNAKAN PUSHOVER ANALYSIS PADA TANAH
MEDIUM”
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian pada latar belakang masalah, maka dalam penelitian
ini pokok permasalahan yang ada dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimana perilaku/kinerja struktur gedung tinggi tidak beraturan
berdasarkan titik evaluasi kinerjanya pada kondisi inelastis dengan
melakukan analisis statik beban dorong (Pushover Analysis).
2. Bagaimana mengestimasi model kerusakan struktur dengan cara
menentukan posisi-posisi sendi plastis pada struktur gedung setelah
melakukan analisis statik beban dorong (Pushover Analysis).
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penyusunan tugas akhir ini adalah :
1. Menghasilkan kurva kapasitas (capacity curve) struktur gedung.
2. Menentukan titik kinerja (performance point) struktur gedung pada kondisi
inelastis.
3. Menentukan level kinerja (performance level) struktur gedung pada saat
titik kinerja tercapai.
-
I-4
4. Menganalisa skema kelelehan (distribusi sendi plastis) yang terjadi akibat
pengaruh beban gempa.
1.4. Batasan Masalah
Ruang lingkup pembahasan dibatasi pada :
1. Gedung yang dianalisis adalah gedung Karebosi Condotel, Makassar
dengan ketinggian 18 lantai atau 66,65 meter.
2. Data struktur gedung Karebosi Condotel berupa dimensi struktur dan mutu
bahan berdasarkan data dari proyek Karebosi Condotel yang diperoleh dari
PT. Pembangunan Perumahan Persero Tbk. selaku kontraktor dari proyek
tersebut.
3. Jenis beban yang digunakan dalam meninjau perilaku struktur adalah
beban gravitasi dan beban lateral. Beban gravitasi yang dimaksud
mencakup beban mati dan beban hidup tereduksi yang mengacu pada
Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983, sedangkan beban
lateral yang ditinjau adalah beban gempa. Pembebanan lateral yang
digunakan melalui analisis ragam respons spektrum gempa wilayah 2 pada
kondisi tanah medium yang mengacu pada SNI 03-1726-2002.
4. Perilaku struktur dievaluasi secara tiga dimensi (3D) berdasarkan analisis
statik beban dorong (Pushover Analysis) dengan menggunakan software
aplikasi sipil SAP 2000 Versi 15.
5. Penentuan target perpindahan struktur gedung berdasarkan metode
spektrum kapasitas (ATC-40).
-
I-5
6. Pedoman-pedoman yang digunakan sebagai acuan adalah :
- Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang untuk Bangunan
Gedung (SK SNI 03-2847-2002)
- Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983
- Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung
(SK SNI 03-1726-2002)
- Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of
Buildings (FEMA 356)
- Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings Volume 1 (ATC
40)
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran umum mengenai keseluruhan penyusunan
Tugas Akhir ini, maka berikut ini penulis uraikan secara singkat sistematika
penulisan yang dibagi dalam 5 (lima) bab, yaitu :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini merupakan garis besar sekaligus pengantar dalam penyusunan
yang menguraikan secara umum tentang latar belakang, rumusan
masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika
penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan dasar-dasar teori mengenai struktur bangunan
beraturan dan tidak beraturan, perencanaan tahan gempa berbasis
kinerja, dan analisa pushover.
-
I-6
BAB III : GAMBARAN UMUM DAN METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini menguraikan tinjauan umum penelitian mengenai gambaran
umum Gedung Karebosi Condotel serta bagan alir dan prosedur
analisis.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini menyajikan hasil analisis perhitungan data-data yang
diperoleh serta pembahasan dari hasil analisis.
BAB V : PENUTUP
Bab ini merupakan bab yang berisikan kesimpulan dan saran yang
penulis kemukakan sesuai dengan pembahasan dalam tulisan ini.
-
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Struktur Bangunan Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 03-1726-2002) tentang Tata
Cara Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, struktur bangunan gedung
dibedakan ke dalam 2 (dua) kategori, yaitu :
1. Struktur Bangunan Gedung Beraturan, dan
2. Struktur Bangunan Gedung tidak Beraturan
Adapun yang dimaksud dengan struktur bangunan gedung beraturan
adalah struktur bangunan gedung yang memenuhi kriteria antara lain :
Tinggi struktur bangunan gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak
lebih dari sepuluh tingkat atau 40 m.
Denah struktur bangunan gedung adalah persegi panjang atau dengan tonjolan
≤ 25 % ukuran terbesar denah bangunan.
dimana : K1 < 25% A K2 < 25% B
Gambar 2.1. Tonjolan-tonjolan pada Gedung
Sistem struktur bangunan gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem
pemikul beban lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar.
-
II-2
Gambar 2.2. Sistem Tidak Paralel
Sistem struktur bangunan gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka
dan kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur
bagian gedung yang menjulang dalam masing-masing arah ≥ 75% dari ukuran
terbesar denah struktur bagian gedung yang ada di bawahnya.
dimana : A ≥ 75% B
Gambar 2.3. Loncatan Bidang Muka
Sistem struktur bangunan gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan,
tanpa adanya tingkat lunak.
Sistem struktur bangunan gedung memiliki berat lantai tingkat yang
beraturan.
Sistem struktur bangunan gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem
pemikul beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali
bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah
perpindahan tersebut.
-
II-3
Sistem struktur bangunan gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa
lubang atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh tingkat.
Gambar 2.4. Bukaan pada Bangunan
Sedangkan struktur bangunan gedung yang tidak memenuhi kriteria-
kriteria seperti diatas, dikategorikan sebagai struktur bangunan gedung tidak
beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh Gempa Rencana
harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa yang berperilaku dinamik,
dan analisisnya dilakukan berdasarkan analisis respons dinamik, yaitu suatu
analisis dinamik yang memperhatikan semua ragam getar yang mungkin terjadi
pada struktur bangunan. Analisis respons dinamik dapat dilakukan dengan analisis
ragam spektrum respons dan analisis respons dinamik riwayat waktu.
2.2. Perencanaan Tahan Gempa Berbasis Kinerja
Konsep perencanaan tahan gempa berbasis kinerja yang dikenal dengan
Performanced Based Earthquake Engineering (PBEE) merupakan kombinasi dari
aspek tahanan dan aspek layan. Konsep PBEE dapat digunakan untuk mendesain
bangunan baru (Performanced Based Seismic Design) maupun evaluasi bangunan
yang sudah ada (Performanced Based Seismic Evaluation).
Metode tersebut mulai populer sejak diterbitkannya dokumen Vision 2000
(SEAOC, 1995) dan NEHRP (BSSC, 1995), yang didefinisikan sebagai strategi
-
II-4
dalam perencanaan, pelaksanaan dan perawatan / perkuatan sedemikian agar suatu
bangunan mampu berkinerja pada suatu kondisi gempa yang ditetapkan, yang
diukur dari besarnya kerusakan dan dampak perbaikan yang diperlukan. Kriteria
kinerja yang ditetapkan Vision 2000 dan NEHRP adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1. Kriteria Kinerja
Level Kinerja Penjelasan
NEHRP Vision 2000
Operational Fully Functional Tak ada kerusakan berarti pada struktur dan
non-struktur, bangunan tetap berfungsi.
Immediate
Occupancy
Operational Tidak ada kerusakan yang berarti pada
struktur, dimana kekuatan dan kekakuannya
kira-kira hampir sama dengan kondisi sebelum
gempa. Komponen non-struktur masih berada
ditempatnya dan sebagian besar masih
berfungsi jika utilitasnya tersedia. Bangunan
dapat tetap berfungsi dan tidak terganggu
dengan masalah perbaikan.
Life Safety Life Safe Terjadi kerusakan komponen struktur,
kekakuan berkurang, tetapi masih mempunyai
ambang yang cukup terhadap keruntuhan.
Komponen non-struktur masih ada tetapi tidak
berfungsi. Dapat dipakai lagi jika sudah
dilakukan perbaikan.
Collapse
Prevention
Near Collapse Kerusakan yang berarti pada komponen
struktur dan non-struktur. Kekuatan struktur
dan kekakuannya berkurang banyak, hampir
runtuh. Kecelakaan akibat kejatuhan material
bangunan yang rusak sangat mungkin terjadi.
-
II-5
Metodologi yang didasarkan pada performance based seismic design ini
merupakan kriteria desain dan evaluasi yang diekspresikan sebagai obyektivitas
dari daya guna struktur. Hal tersebut dapat menetapkan berbagai tingkatan kinerja
struktur (multiple performance objective level), dimana tingkatan kinerja
(performance) dari struktur bangunan merupakan pilihan yang dapat direncanakan
pada tahap awal dengan berbagai kondisi batas. Kondisi batas ini bersifat
fleksibel, karena merupakan kesepakatan dari pihak pemilik bangunan (owner)
dan perencana. Tujuan utama dari performance based seismic design ialah
menciptakan bangunan tahan gempa yang daya gunanya dapat diperkirakan.
Performance based seismic design mempunyai dua elemen utama dalam
perencanaannya yaitu kapasitas struktur (capacity) dan beban (demand). Beban
(demand) merupakan representasi dari gerakan tanah akibat gempa bumi, dimana
yang akan digambarkan sebagai kurva respon spektrum. Kapasitas struktur adalah
kemampuan dari struktur untuk menanggulangi gaya gempa tanpa mengalami
kerusakan.
Proses perencanaan tahan gempa berbasis kinerja dimulai dengan
membuat model rencana bangunan kemudian melakukan simulasi kinerjanya
terhadap berbagai kejadian gempa. Setiap simulasi memberikan informasi tingkat
kerusakan (level of damage), ketahanan struktur, sehingga dapat memperkirakan
berapa besar keselamatan (life), kesiapan pakai (occupancy) dan kerugian harta
benda (economic loss) yang akan terjadi. Perencana selanjutnya dapat mengatur
ulang resiko kerusakan yang dapat diterima sesuai dengan resiko biaya yang
dikeluarkan.
-
II-6
Hal penting dari perencanaan berbasis kinerja adalah sasaran kinerja
bangunan terhadap gempa dinyatakan secara jelas, sehingga pemilik, penyewa,
asuransi, pemerintahan atau penyandang dana mempunyai kesempatan untuk
menetapkan kondisi apa yang dipilih, selanjutnya ketetapan tersebut digunakan
insinyur perencana sebagai pedomannya. Sasaran kinerja terdiri dari kejadian
gempa rencana yang ditentukan (earthquake hazard) , dan taraf kerusakan yang
diijinkan atau level kinerja (performance level) dari bangunan terhadap kejadian
gempa tersebut.
Mengacu pada FEMA-273 (1997) yang menjadi acuan klasik bagi
perencanaan berbasis kinerja maka kategori level kinerja struktur , adalah :
Segera dapat dipakai (IO = Immediate Occupancy),
Keselamatan penghuni terjamin (LS = Life-Safety),
Terhindar dari keruntuhan total (CP = Collapse Prevention).
Gambar 2.5. Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja
perpindahan atap
kriteria kinerja FEMA 273
% biaya perbaikan
waktu perbaikan, hari
runtuhbatas
elastisgayageser
dasar
IO LS CP
25% 50% 100%0
01 7 30 180
-
II-7
Gambar 2.5 menjelaskan secara kualitatif level kinerja (performance
levels) FEMA 273 yang digambarkan bersama dengan suatu kurva hubungan
gaya-perpindahan yang menunjukkan perilaku struktur secara menyeluruh
(global) terhadap pembebanan lateral. Performance point merupakan estimasi
dimana kapasitas struktur mampu menahan beban (demand) yang diberikan. Dari
titik kinerja (performance point) ini dapat diketahui tingkat kerusakan struktur
berdasarkan perpindahan lateralnya (drift). Selain itu dapat juga dikorelasikan
dibawahnya berapa prosentase biaya dan waktu yang diperlukan untuk perbaikan.
Informasi itu tentunya sekedar gambaran perkiraan, meskipun demikian sudah
mencukupi untuk mengambil keputusan apa yang sebaiknya harus dilakukan
terhadap hasil analisis bangunan tersebut.
2.3. Evaluasi Kinerja Struktur dengan Analisa Pushover
2.3.1. Analisa Pushover
Analisis pushover (ATC 40, 1996) merupakan salah satu komponen
Performance Based Seismic Design yang menjadi sarana dalam mencari kapasitas
dari suatu struktur. Menurut SNI 03-1726-2002, analisa pushover atau analisa
beban dorong statik adalah suatu cara analisa statik dua dimensi atau tiga dimensi
linier dan non-linier, dimana pengaruh gempa rencana terhadap struktur gedung
dianggap sebagai beban-beban statik yang menangkap pada pusat massa masing-
masing lantai, yang nilainya ditingkatkan secara berangsur-angsur sampai
melampaui pembebanan yang menyebabkan terjadinya pelelehan (sendi plastis)
pertama di dalam struktur gedung, kemudian dengan peningkatan beban lebih
-
II-8
lanjut mengalami perubahan bentuk elastoplastis yang besar sampai mencapai
kondisi di ambang keruntuhan.
Prosedur analisisnya akan menjelaskan bagaimana mengidentifikasikan
bagian-bagian dari bangunan yang akan mengalami kegagalan terlebih dahulu.
Seiring dengan penambahan beban akan ada elemen-elemen yang lain mengalami
leleh dan mengalami deformasi inelastic. Hasil akhir dari analisis ini berupa nilai-
nilai gaya-gaya geser dasar (base shear) untuk menghasilkan perpindahan dari
struktur tersebut. Nilai-nilai tersebut akan digambarkan dalam bentuk kurva
kapasitas yang merupakan gambaran perilaku struktur dalam bentuk perpindahan
lateral terhadap beban (demand) yang diberikan. Selain itu, analisis pushover
dapat menampilkan secara visual elemen-elemen struktur yang mengalami
kegagalan, sehingga dapat dilakukan pencegahan dengan melakukan pendetailan
khusus pada elemen struktur tersebut.
Analisa pushover dapat digunakan sebagai alat bantu untuk perencanaan
tahan gempa, asalkan menyesuaikan dengan keterbatasan yang ada , yaitu :
Hasil analisa pushover masih berupa suatu pendekatan, karena bagaimanapun
perilaku gempa yang sebenarnya adalah bersifat bolak-balik melalui suatu
siklus tertentu, sedangkan sifat pembebanan pada analisa pushover adalah
statik monotonik.
Pemilihan pola beban lateral yang digunakan dalam analisa adalah sangat
penting.
Keandalan analisa pushover menurun sejalan dengan bertambahnya pengaruh
ragam yang lebih tinggi.
-
II-9
Untuk membuat model analisa nonlinier akan lebih rumit dibanding model
analisa linier. Model tersebut harus memperhitungkan karakteristik inelastik
beban-deformasi dari elemen-elemen yang penting dan efek P-Δ.
Karena yang dievaluasi adalah komponen maka jumlahnya relatif sangat
banyak, oleh karena itu analisa pushover sepenuhnya harus dikerjakan oleh
komputer (fasilitas pushover dan evaluasi kinerja yang terdapat secara built-in
pada program SAP2000, mengacu pada FEMA - 356). Tahapan utama dalam
analisa pushover adalah :
1. Perilaku leleh dan pasca leleh pada elemen struktur dimodelkan dalam hinges
properties yang merupakan kondisi dimana struktur mengalami leleh
pertama, sehingga dimensi dan mutu beton serta tulangan mempengaruhi.
Hinges properties untuk elemen balok adalah momen M3, yang berarti sendi
plastis terjadi hanya karena momen searah sumbu lokal 3. Posisi sumbu lokal
3 pada elemen balok dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut ini.
Gambar 2.6. Posisi Sumbu Lokal Balok
Hinge properties untuk elemen kolom adalah P-M2-M3 yang artinya sendi
plastis terjadi karena interaksi gaya aksial (P) dan momen (M) sumbu lokal 2
dan sumbu lokal 3. Posisi sumbu lokal 2 dan sumbu lokal 3 pada kolom dapat
dilihat pada gambar 2.7 berikut.
Sumbu Lokal 1
Sumbu Lokal 2
Sumbu Lokal 3
-
II-10
Gambar 2.7. Posisi Sumbu Lokal Kolom
Jika tidak ada data eksperimental atau analisis dari perilaku plastifikasi sendi
plastis elemen balok dan kolom maka kurva Beban-Lendutan Umum berikut,
dengan parameter a, b, c, seperti yang didefinisikan dalam Tabel 6-7 and 6-8
FEMA 356, dapat digunakan untuk mengevaluasi komponen portal beton
yang dikerjakan secara otomatis oleh program komputer SAP2000.
(a) Deformasi (b) Rasio Deformasi
Gambar 2.8. Kurva Beban – Perpindahan Umum
2. Letak sendi plastis pada analisa Pushover dengan SAP2000 hanya dapat
dinyatakan sebagai panjang relatif 0 dan 1, yang berarti sendi plastis terletak
pada joint-joint pertemuan balok dan kolom. Dengan kata lain, sendi plastis
Sumbu Lokal 1
Sumbu Lokal 3
Sumbu Lokal 2
da
b
A
BC
D E c
1.0
e
A
BC
D E c
1.0
Q
QyQ
Qy
orh
Δ Δ θ
-
II-11
hanya bisa diletakkan pada start joint, end joint, ataupun pada kedua joint
tersebut dari elemen balok atau kolom.
3. Menentukan titik kontrol untuk memonitor besarnya perpindahan struktur.
Rekaman besarnya perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar digunakan
untuk menyusun kurva pushover.
4. Analisis Pushover dilakukan setelah struktur dibebani oleh beban gravitasi
yang direncanakan. Jadi setelah struktur dibebani oleh beban gravitasi, beban
statik lateral diberikan secara berangsur-angsur untuk mencapai target
displacement tertentu.
Ada 2 macam bentuk load application control untuk analisa statis nonlinear
yaitu a load-controlled dan displacement-controlled.
A load-controlled dipakai apabila kita tahu pembesaran beban yang akan
diberikan kepada struktur yang diperkirakan dapat menahan beban
tersebut, contohnya adalah beban gravitasi. Pada load-controlled semua
beban akan ditambahakan dari nol hingga pembesaran yang diinginkan.
Displacement-controlled dipakai apabila kita mengetahui sejauh mana
struktur kita bergerak tetapi kita tidak tahu beban yang harus dimasukkan.
Ini sangat berguna untuk mengetahui perilaku struktur tidak stabil dan
mungkin kehilangan kapasitas pembawa beban selama analisa dilakukan.
5. Membuat kurva pushover yang menggambarkan hubungan antara gaya geser
dasar (base shear) dan perpindahan (displacement).
6. Estimasi besarnya perpindahan lateral saat gempa rencana (target
perpindahan). Titik kontrol didorong sampai taraf perpindahan tersebut, yang
-
II-12
mencerminkan perpindahan maksimum yang diakibatkan oleh intensitas
gempa rencana yang ditentukan.
7. Mengevaluasi level kinerja struktur ketika titik kontrol tepat berada pada
target perpindahan merupakan hal utama dari perencanaan barbasis kinerja.
Komponen struktur dan aksi perilakunya dapat dianggap memuaskan jika
memenuhi kriteria yang dari awal sudah ditetapkan, baik terhadap persyaratan
deformasi maupun kekuatan. Karena yang dievaluasi adalah komponen maka
jumlahnya relatif sangat banyak, oleh karena itu proses ini sepenuhnya harus
dikerjakan oleh komputer (fasilitas pushover dan evaluasi kinerja yang
terdapat secara built-in pada program SAP2000, mengacu pada FEMA - 356).
Oleh karena itulah mengapa pembahasan perencanaan berbasis kinerja
banyak mengacu pada dokumen FEMA.
2.3.2. Target Perpindahan
Gaya dan deformasi setiap komponen / elemen dihitung terhadap
“perpindahan tertentu” di titik kontrol yang disebut sebagai “target perpindahan”
dengan notasi δt dan dianggap sebagai perpindahan maksimum yang terjadi saat
bangunan mengalami gempa rencana. Menurut Wiryanto Dewobroto (2005) untuk
mendapatkan perilaku struktur pasca keruntuhan maka perlu dibuat analisa
pushover untuk membuat kurva hubungan gaya geser dasar dan perpindahan
lateral titik kontrol sampai minimal 150% dari target perpidahan, δt.
Permintaan membuat kurva pushover sampai minimal 150% target
perpindahan adalah agar dapat dilihat perilaku bangunan yang melebihi kondisi
-
II-13
rencananya. Perencana harus memahami bahwa target perpindahan hanya
merupakan rata-rata nilai dari beban gempa rencana. Perkiraan target perpindahan
menjadi kurang benar untuk bangunan yang mempunyai kekuatan lebih rendah
dari spektrum elastis rencana. Meskipun tidak didukung oleh data pada saat
dokumen FEMA 356 ditulis tetapi diharapkan bahwa 150% target perpindahan
adalah perkiraan nilai rata-rata ditambah satu standar deviasi perpindahan dari
bangunan dengan kekuatan lateral melebih 25% dari kekuatan spektrum elastis.
Analisa pushover dilakukan dengan memberikan beban lateral pada pola
tertentu sebagai simulasi beban gempa, dan harus diberikan bersama-sama dengan
pengaruh kombinasi beban mati dan tidak kurang dari 25% dari beban hidup yang
disyaratkan. Kriteria evaluasi level kinerja kondisi bangunan didasarkan pada
gaya dan deformasi yang terjadi ketika perpindahan titik kontrol sama dengan
target perpindahan δt. Jadi parameter target perpindahan sangat penting
peranannya bagi perencanaan berbasis kinerja.
Ada beberapa cara menentukan target perpindahan, salah satunya adalah
Capacity Spectrum Method atau Metode Spektrum Kapasitas (FEMA 274 / 440,
ATC 40).
Metode Spektrum Kapasitas (ATC 40)
Dalam Metode Spektrum Kapasitas, proses dimulai dengan menghasilkan
kurva hubungan gaya perpindahan yang memperhitungkan kondisi inelastis
struktur yang hasilnya diplot-kan dalam format ADRS (acceleration displacement
response spectrum).
-
II-14
Kurva kapasitas dengan modifikasi tertentu diubah menjadi spektrum
kapasitas (capacity spectrum), sedangkan respons spektrum diubah dalam format
acceleration displacement response spectrum, ADRS. Format ADRS adalah
gabungan antara acceleration dan displacement respons spektra dimana absis
merupakan acceleration (Sa) dan ordinat merupakan displacement (Sd) sedangkan
periode, T, adalah garis miring dari pusat sumbu.
Format tersebut adalah konversi sederhana dari kurva hubungan gaya
geser dasar dengan perpindahan lateral titik kontrol dengan menggunakan properti
dinamis sistem dan hasilnya disebut sebagai kurva kapasitas struktur. Gerakan
tanah gempa juga dikonversi ke format ADRS. Hal itu menyebabkan kurva
kapasitas dapat di-plot-kan pada sumbu yang sama sebagai gaya gempa perlu.
Pada format tersebut waktu getar ditunjukkan sebagai garis radial dari titik pusat
sumbu.
Waktu getar ekivalen, Te, dianggap sebagai secant waktu getar tepat
dimana gerakan tanah gempa perlu yang direduksi karena adanya efek redaman
ekivalen bertemu pada kurva kapasitas. Karena waktu getar ekivalen dan redaman
merupakan fungsi dari perpindahan maka penyelesaian untuk mendapatkan
perpindahan inelastik maksimum (titik kinerja) adalah bersifat iteratif. ATC-40
menetapkan batas redaman ekivalen untuk mengantisipasi adanya penurunan
kekuatan dan kekakuan yang bersifat gradual. Respons spektrum dalam bentuk
ADRS ini kemudian dimodifikasi dengan memasukkan pengaruh effective
damping yang terjadi akibat terbentuknya sendi plastis. Spektrum ini dinamakan
demand spectrum.
-
II-15
Gambar 2.9. Penentuan Titik Kinerja menurut Metode Spektrum Kapasitas
Gambar 2.9 menunjukkan metode spektrum kapasitas menyajikan secara
grafis tiga buah grafik yaitu spektrum kapasitas (capacity spectrum) , respons
spektrum dan spektrum demand dalam format ADRS. Untuk mengetahui perilaku
dari struktur yang ditinjau terhadap intensitas gempa yang diberikan, kurva
kapasitas kemudian dibandingkan dengan tuntutan (demand) kinerja yang berupa
respons spektrum berbagai intensitas (periode ulang) gempa. Target perpindahan
diperoleh melalui titik perpotongan antara spektrum kapasitas dan dan spektrum
demand.
Metode ini secara khusus telah built-in dalam program SAP2000 , proses
konversi kurva pushover dan kurva respon spektrum yang direduksi dikerjakan
otomatis dalam program.
Data yang perlu dimasukkan cukup memberikan kurva Respons Spektrum
Rencana dengan parameter seperti pada gambar berikut :
Perpindahan Spektra
Percepatan
Spektra 2.5CARespon Spektrum Elastis
dengan redaman 5%
Perpotongan antara Spektrum
Kapasitas dengan Respon Spektrum
Tereduksi
CV / T
Spektrum Kapasitas
SRA x 2.5CA
SRV x CV / TRespon Spektrum TereduksiKurva Biliner dari
Spektrum Kapasitas
SapiSay
Sdy Sdpi Sdp
-
II-16
Waktu Getar ( detik )To Ts
Ca
2.5 Ca
Cv / T
Gambar 2.10. Parameter Data Respons Spektrum Rencana
Gambar 2.10. merupakan kurva respons spektrum yang diambil dari SNI 03-1726-
2002 yang penggunaaanya disesuaikan dengan wilayah pembangunan
berdasarkan Peta Gempa Indonesia dan kondisi tanah pada lokasi struktur gedung.
Untuk mengetahui titik performa dari struktur, maka data yang perlu diinputkan
adalah nilai Ca dan Cv, yaitu :
Ca = Peak Ground Acceleration atau percepatan batuan dasar gempa periode
ulang tertentu
Cv = koefisien percepatan gempa dari kurva Respons Spektrum pada saat
periode bangunan sebesar 1 detik.
Pada Metode Spektrum Kapasitas terdapat tiga keadaan bangunan, yakni
tipe A,B, dan C, dengan batasan-batasan dari ketiga tipe bangunan tersebut adalah
sebagai berikut :
Tabel 2.2. Batasan Tipe Bangunan berdasarkan ATC-40
Shaking
Duration
Essentially
New Building
Average Existing
Building
Poor Existing
Buliding
Short Type A Type B Type C
Long Type B Type C Type C
Per
cepat
an S
pek
tral
( g
,s )
𝑇𝑠 = 𝐶𝑣 2.5 𝐶𝑎
𝑇𝑜 = 0.2 𝑇𝑠
Menentukan waktu getar
-
II-17
Prosedur analisa kinerja menggunakan bangunan dengan menggunakan metode
analisa statik non linear ditampilkan pada gambar 2.11 berikut :
Gambar 2.11. Prosedur Analisis Kinerja (ATC-40)
Penyederhanaan
analisa non linear
Kapasitas
Fokus dari penyederhanaan analisa non linear adalah
“Pushover” atau Capacity Curve yaitu yang
menampilkan lateral displacement sebagai fungsi
terhadap gaya yang dikenakan pada struktur. Proses ini
tidak terpengaruh metode yang digunakan untuk
menghitung tuntutan dan memberikan wawasan yang
berharga bagi perekayasa.
Metode Spektrum Kapasitas A,B, dan C
Spektrum Elastis dikurangi sampai memotong
kurva kapasitas di koordinat spektral untuk
mendapatkan Performance Point ap,dp. Equal
Displacement Point a0,d
0 dapat dipakai sebagai
awal yang baik untuk proses iterasi untuk
mendapatkan performance point tersebut.
.
Performance
Menggunakan Performance Point atau Target
Displacement, respon keseluruhan dari
struktur dan deformasi masing-masing
elemen dibandingkan terhadap nilai batas
perilaku yang telah ditentukan untuk
bangunan.
-
II-18
2.3.3. Level Kinerja Struktur
Target level kinerja struktur gedung menurut FEMA 356 (2000)
ditampilkan dalam tabel 2.3. berikut :
Tabel 2.3. Target level kinerja struktur gedung menurut FEMA 356 (2000)
Collapse
Prevention Level Live Safety Level
Immediate
Occupancy Level
Operational
Level
Kerusakan
menyeluruh Berat Sedang Ringan Sangat ringan
Umum Kekakuan dan
kekuatan yang
tersisa tinggal
sedikit, tetapi
kolom dan dinding
tetap berfungsi
dalam memikul
beban. Simpangan
permanen besar.
Kerusakan pada
dinding pengisi dan
parapet. Bangunan
di ambang runtuh.
Kekakuan dan
kekuatan masih
banyak tersisa pada
setiap tingkat.
Kemampuan
memikul beban
gravitasi elemen
tetap berfungsi.
Tidak terdapat
kegagalan out-of-
plane pada dinding
atau parapet.
Terdapat
simpangan
permanen.
Kerusakan pada
partisi. Bangunan
membutuhkan
perbaikan.
Tidak ada
simpangan
permanen. Struktur
tetap memiliki
kekuatan dan
kekakuan rencana.
Retak ringan pada
partisi, langit-langit
dan elemen
struktur. Elevator
dapat difungsikan
kembali. Proteksi
terhadap api dapat
beroperasi.
Tidak ada
simpangan
permanen.
Struktur tetap
memiliki
kekuatan dan
kekakuan
rencana. Retak
ringan pada
partisi, langit-
langit dan elemen
struktur. Semua
sistem yang
penting untuk
beroperasi tetap
berfungsi.
Komponen
nonstruktur
Kerusakan besar Resiko kejatuhan
dapat dicegah,
tetapi banyak
komponen
arsitektural,
sistem mesin dan
listrik yang rusak.
Peralatan dan
muatan umumnya
aman, tetapi
mungkin tidak
beroperasi akibat
adanya kerusakan
mesin.
Terdapat
kerusakan yang
tidak berarti.
Daya dan utilitas
tetap tersedia,
yang
dimungkinkan
dari sumber
cadangan.
-
II-19
Tabel 2.4. Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur
(FEMA 356, 2000)
Level Kinerja Struktur Drift (%) Keterangan
Immediate Occupancy 1,0 Transient
Live Safety 2,0
1,0
Transient
Permanent
Collapse Prevention 4,0 Transient atau permanent
Tabel 2.5. Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur
(ATC-40,1996)
Batasan simpangan
antar tingkat
Level kinerja struktur
Immediate
Occupancy
Damage
Control Live Safety
Structural
Stability
Simpangan total
maksimum 0,01 0,01-0,02 0,02 0,33
𝑉𝑖
𝑃𝑖
Simpangan inelastis
maksimum 0,005 0,005-0,015
Tidak
dibatasi
Tidak
dibatasi
-
III-1
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
A
B
C
D
5000
2600
5000
9870
I
I
II II
x
y
BAB III
TINJAUAN UMUM DAN METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Model Struktur Bangunan
Model struktur bangunan yang ditinjau dalam penelitian ini adalah Gedung
Karebosi Condotel, Makassar yang ditampilkan pada gambar 3.1. berikut:
Gambar 3.1. Denah Gedung Karebosi Condotel
Struktur berada pada wilayah gempa 2 menurut Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002) dengan kondisi
tanah di bawah bangunan adalah tanah medium.
-
III-2
6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Potongan I-I Potongan II-II
LT.1
LT.4
LT.3
LT.2
LT.5
D
5000 2600 5000
LT.6
LT.7
LT.8
LT.9
LT.10
LT.11
LT.12
LT.13
LT.14
LT.15
LT.16
LT.17
LT.18
3500
3500
5000
5000
4000
5000
3400
3500
3500
3500
4500
3500
3500
3500
4100
3550
4100
+0.000
+3.400
+8.400
+12.400
+17.400
+22.400
+25.900
+29.400
+32.900
+36.400
+39.900
+44.400
+47.900
+51.400
+54.900
+59.000
+62.550
+66.650
A B C
Gambar 3.2. Elevasi Antar Tingkat Gedung Karebosi Condotel
Gambar 3.2 menunjukkan elevasi antar tingkat gedung. Ketinggian gedung
yang mencapai 18 lantai dan 66,65 meter diukur dari taraf penjepitan lateral
melebihi batasan untuk struktur gedung beraturan yang hanya dibatasi sampai
tidak lebih dari sepuluh tingkat atau 40 m.
-
III-3
(a) Tampak depan (b) Tampak belakang
Gambar 3.3. Tampilan Tiga Dimensi Gedung Karebosi Condotel
Gambar 3.3 merupakan tampilan tiga dimensi model struktur bangunan
pada program aplikasi SAP 2000 yang terdiri atas element frame pada balok dan
kolom, serta element shell pada pelat, dinding geser, dan tangga. Analisis
dilakukan hanya pada struktur bagian atas, sehingga struktur dapat dianggap
terjepit yaitu pada bidang di atas poer pondasi tiang pancang.
-
III-4
3.2. Data ( Sumber : PT. Pembangunan Perumahan Persero Tbk. )
3.2.1. Data Bangunan
Data bangunan Gedung Karebosi Condotel adalah sebagai berikut :
Nama Bangunan : Karebosi Condotel
Lokasi : Jl. Jend. H. M. Jusuf No. 1 , Makassar
Konsultan Perencana : PT. Ketira Engineering Consultant
(Struktur)
Fungsi Bangunan : Hotel
Jumlah Tingkat : 18 Lantai
Tinggi Bangunan : 66,65 meter
3.2.2. Data Material
Adapun data-data material yang digunakan pada Gedung Karebosi
Condotel adalah sebagai berikut :
Beton
Kolom, shearwall : K- 400 ( fc’ = 33,2 Mpa)
Balok, pelat lantai : K- 300 ( fc’ = 25 Mpa)
Tangga : K- 300 ( fc’ = 25 Mpa)
Baja Tulangan
D10, > D12 : Tulangan ulir U40 (BJTD 40)
-
III-5
3.2.3. Dimensi Elemen Struktur
Tabel 3.1. Dimensi Elemen Struktur
Elemen Struktur Keterangan
Luas Bangunan ± 15.192,627 m2
Tinggi Bangunan 66,65 meter
Balok
B1 (130x300); B2 (150x300);
B3(200x400); B4 (150x500);
B5 (200x500); B6 (250x500);
B7 (300x500); B8 (400x500);
B9(200x600); B10 (250x600);
B11 (300x600); B12(400x600);
B13 (300x700); B14 (300x800);
B15(400x800); B16 (450x900);
B17 (300x1000); B18 (500x1000);
B19 (300x1300); B20 (500x1300);
B21(400x1250); B22 (300x750)
Kolom
Persegi ( lantai 1-15)
C1 (400x600); C2 (500x800);
C3 (500x1000); C4 (650x1000);
C5 (200x400)
Silinder ( lantai 16-17) C6 (Ø 400); C7 (Ø 500)
Dinding Geser t : 250 mm / 300 mm / 150 mm
Pelat Lantai
S1 dan S2 t : 120 mm
Sumber : PT. Pembangunan Perumahan Persero Tbk.
-
III-6
3.3. Analisa Pembebanan Pada Struktur
Analisa pembebanan pada struktur dilakukan dengan menggunakan alat
bantu (software) program aplikasi SAP 2000 Versi 15 dengan asumsi pembebanan
yang diambil dari Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983
dan SNI 03-1726-2002 sebagai berikut :
3.3.1. Beban Gravitasi
Beban tetap terdiri dari beban mati (dead load) dan beban hidup (live
load). Untuk peninjauan gempa, maka beban hidup yang ditinjau dikalikan dengan
suatu koefisien reduksi tergantung dari penggunaan gedung. Dengan mengacu
pada PPIUG 1983, untuk gedung Karebosi Condotel yang difungsikan sebagai
hotel maka koefisien reduksi beban hidup untuk peninjauan gempa adalah 0,3 atau
beban hidup direduksi menjadi 30 %.
Beban Hidup :
a. Beban hidup plat lantai ( hotel ) = 250 kg/m2
b. Beban hidup plat atap = 100 kg/m2
c. Beban hidup tangga = 300 kg/m2
Beban Mati :
a. Berat plafond + duching = 18 kg/m2
b. Finishing plat atap (3 cm) = 63 kg/m2
c. Finishing plat lantai (2 cm) = 66 kg/m2
-
III-7
3.3.2. Beban Gempa
Struktur gedung Karebosi Condotel dikategorikan sebagai struktur gedung
tidak beraturan, maka peninjauan beban gempa dilakukan dengan metode analisis
dinamik respons spektrum dengan mengacu pada SNI 03-1726-2002.
a) Respons Spektrum Gempa Rencana
Berdasarkan Peta Wilayah Gempa Indonesia SNI 03-1726-2002, kota
Makassar sebagai lokasi pembangunan gedung berlokasi di wilayah gempa 2
dari zona gempa Indonesia. Diagram Respons Spektrum Gempa Rencana
untuk wilayah gempa 2 dengan kondisi tanah sedang diperlihatkan pada
gambar 3.4.
Gambar 3.4. Respons Spektrum Wilayah 2
b) Faktor Keutamaan ( I )
Gedung Karebosi Condotel memiliki fungsi bangunan sebagai hunian,
maka dari Tabel Faktor Keutamaan Bangunan SNI 03-1726-2002 pasal 4.1.2
-
III-8
masuk dalam kategori gedung umum seperti untuk perkantoran, hunian dan
parkir sehingga faktor keutamaan struktur diambil I = 1.
c) Faktor Reduksi Gempa ( R )
Dari tabel Faktor Reduksi Gempa SNI 03-1726-2002, pasal 4.3, struktur
gedung ini termasuk dalam kategori struktur sistem ganda yang terdiri dari
struktur rangka penahan momen dengan dinding geser beton bertulang.
Meskipun zona wilayah gempa berada pada wilayah gempa 2 yang termasuk
zona gempa ringan, tetapi mempertimbangkan klasifikasi konstruksi berupa
high building (18 lantai), maka struktur ini direncanakan sebagai sistem
rangka pemikul momen menengah (SRPMM). Faktor reduksi gempa diambil
R= 6,5.
-
III-9
3.4. Diagram Alir Penelitian
Prosedur analisis untuk mengevaluasi kinerja bangunan dengan
menggunakan analisis statik beban dorong (Pushover Analysis) ditampilkan pada
gambar 3.5 berikut.
Mulai
Pemodelan struktur gedung dengan menggunakan
program komputer SAP2000 versi 15
Pengumpulan data gedung Karebosi Condotel
Instal penampang balok, kolom, plat, tangga
dan dinding geser
Lakukan Pushover Analysis
Input data-data :
fy, fu, f’c, modulus
elastis baja dan beton
Input beban mati, beban
hidup, beban gempa (Respons
spektrum wilayah 2) dan
kombinasi pembebanan
A
-
III-10
Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian
Program Komputer di Run untuk melakukan
analisis pada struktur
Menampilkan kurva kapasitas (perpindahan
titik kontrol versus gaya geser dasar)
Menentukan titik kinerja gedung dengan
Metode Spektrum Kapasitas
A
Evaluasi Kinerja Gedung
Drift Ratio < 1%
(level kinerja
Immediate
Occupancy)
Y N Kinerja Bangunan
Memuaskan
Kinerja Bangunan
Tidak Memuaskan
Selesai
Evaluasi Komponen Elemen Struktur
(distribusi sendi plastis)
-
IV-1
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisis Struktur
a) Waktu Getar Alami Fundamental Struktur Gedung
Waktu Getar Alami Struktur Gedung Berdasarkan UBC-1997
Berdasrkan UBC, nilai waktu getar alami bangunan dapat ditentukan
dengan menggunakan persamaan berikut;
T = Ct (hn)3/4
dimana : Ct = 0.0853 SRPM baja
Ct = 0.0731 SRPM beton
Ct = 0.0488 untuk sistem struktur lainnya.
Untuk struktur gedung Karebosi Condotel, didapatkan nilai waktu getar
alami bangunan :
T1 = 0,0731 (66,65)3/4
= 1,7052 detik
Waktu Getar Alami Struktur Gedung Berdasarkan Analisa Modal
Waktu getar alami struktur bangunan juga dapat diperoleh dari hasil
analisis SAP 2000 melalui analisis modal. Hasil analisis waktu getar
struktur adalah sebagai berikut :
E I G E N M O D A L A N A L Y S I S
CASE: MODAL
USING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS
NUMBER OF STIFFNESS DEGREES OF FREEDOM = 13989
NUMBER OF MASS DEGREES OF FREEDOM = 6163
MAXIMUM NUMBER OF EIGEN MODES SOUGHT = 54
MINIMUM NUMBER OF EIGEN MODES SOUGHT = 1
NUMBER OF RESIDUAL-MASS MODES SOUGHT = 0
-
IV-2
NUMBER OF SUBSPACE VECTORS USED = 24
RELATIVE CONVERGENCE TOLERANCE = 1.00E-09
FREQUENCY SHIFT (CENTER) (CYC/TIME) = .000000
FREQUENCY CUTOFF (RADIUS) (CYC/TIME) = -INFINITY-
ALLOW AUTOMATIC FREQUENCY SHIFTING = YES
Original stiffness at shift : EV= 0.0000000E+00, f= .000000, T= -INFINITY-
Number of eigenvalues below shift = 0
Found mode 1 of 54: EV= 8.0092747E+00, f= 0.450419, T= 2.220155
Found mode 2 of 54: EV= 9.8276364E+00, f= 0.498936, T= 2.004266
Found mode 3 of 54: EV= 1.4818455E+01, f= 0.612663, T= 1.632219
Found mode 4 of 54: EV= 4.6474791E+01, f= 1.084998, T= 0.921661
Found mode 5 of 54: EV= 7.4552520E+01, f= 1.374204, T= 0.727694
::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
Found mode 50 of 54: EV= 8.3876827E+02, f= 4.609365, T= 0.216950
Found mode 51 of 54: EV= 8.3908665E+02, f= 4.610240, T= 0.216908
Found mode 52 of 54: EV= 8.3937641E+02, f= 4.611036, T= 0.216871
Found mode 53 of 54: EV= 8.4069646E+02, f= 4.614660, T= 0.216701
Found mode 54 of 54: EV= 8.4178946E+02, f= 4.617659, T= 0.216560
NUMBER OF EIGEN MODES FOUND = 54
NUMBER OF ITERATIONS PERFORMED = 71
NUMBER OF STIFFNESS SHIFTS = 3
Mode pertama merupakan waktu getar alami fundamental struktur (T1).
Maka dari hasil analisis modal, diketahui bahwa waktu getar alami
fundamental (T1) pada struktur gedung tinjauan adalah 2,2201 detik.
b) Gaya Geser Dasar Nominal
Gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama ditentukan
dengan persamaan berikut :
V1 = C1 x I x Wt
R
dimana : C1 = faktor respons gempa dari kurva respons spektrum, untuk
T1 = 1,7052 detik maka C1 = 0,13488
Wt = berat total gedung
= DL + 0,3 LL = 10.496.466,08 + ( 0,3 x 2.890.045,95 )
= 11.363.479,86 kg
-
IV-3
sehingga :
V1 = C1 x I x W t
R =
0,13488 x 1,0 x 11.363.479,86
6,5 = 235.807,89 kg
Beban geser dasar nominal V1 dibagikan sepanjang struktur gedung menurut
persamaan :
Fi = Wi x zi
Wi x zini=1
x V
dimana : Fi = beban gempa nominal pada lantai ke-i
Wi = berat lantai tingkat ke-i termasuk beban hidup yang sesuai
zi = ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan
lateral
V = beban geser dasar nominal
Tabel 4.1. Distribusi Gaya Geser Dasar Sepanjang Tinggi Gedung
Lantai Zi (m) Wi (Kg) Wi x zi (Kgm) Fi x,y (Kg)
2 3,40 775.897,98161 2.638.053,14 1.662,69
3 8,40 960.672,60929 8.069.649,92 5.086,06
4 12,40 850.451,82684 10.545.602,65 6.646,59
5 17,40 803.930,12288 13.988.384,14 8.816,47
6 22,40 812.605,82473 18.202.370,47 11.472,42
7 25,90 715.756,14796 18.538.084,23 11.684,01
8 29,40 607.259,10365 17.853.417,65 11.252,49
9 32,90 607.259,10399 19.978.824,52 12.592,07
10 36,40 607.259,10304 22.104.231,35 13.931,65
11 39,90 607.259,10305 24.229.638,21 15.271,23
12 44,40 646.922,67366 28.723.366,71 18.103,50
13 47,90 607.259,10306 29.087.711,04 18.333,14
14 51,40 607.259,10306 31.213.117,90 19.672,72
15 54,90 607.259,10306 33.338.524,76 21.012,30
16 59,00 785.422,62018 46.339.934,59 29.206,71
17 62,55 349.898,55671 21.886.154,72 13.794,21
18 66,65 411.107,77344 27.400.333,10 17.269,63
Ʃ 11.363.479,86 374.137.399,10 235.807,89
-
IV-4
c) Pembatasan Waktu Getar Fundamental Struktur
Dalam pasal 5.6. SNI 03-1726-2002 disebutkan bahwa untuk mencegah
penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami
fundamental (T1) dari struktur gedung harus dibatasi menurut persamaan :
T1 < ζ n
dimana : T1 = waktu getar alami fundamental stuktur (detik)
n = jumlah tingkat gedung
ξ = koefisien pembatas yang ditetapkan berdasarkan Tabel
8 pada SNI 03-1726-2002
Berdasarkan peta gempa Indonesia, gedung Karebosi Condotel, Makassar
berada pada wilayah gempa 2, maka didapatkan nilai ζ = 0,19. Sehingga
nilai T1 maksimum untuk struktur gedung Karebosi Condotel dengan jumlah
tingkatan (n) 18 lantai adalah :
T 1 = 1,7052 detik < 0,19 x 18
T 1 = 1,7052 detik < 3,42 detik (aman)
Analisis waktu getar struktur dengan cara T-Rayleigh
Dalam pasal 6.2.2 SNI 03-1726-2002 disebutkan bahwa apabila waktu getar
alami fundamental T1 struktur gedung ditentukan dengan rumus empirik,
maka nilainya tidak boleh menyimpang lebih dari 20% dari waktu getar
alami fundamental yang ditentukan dengan rumus Rayleigh sebagai berikut:
T1 = 6,3 Widi
2ni=1
g Fidini=1
-
IV-5
Tabel 4.2. Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah X (Tx)
Lantai Zi
(m) Wi (Kg) Fi x,y (Kg) di (mm) di2 Wi x di2 Fi x di
2 3,40 775.897,98161 1.662,69 0,6651 0,442 343.224,69 1.105,85
3 8,40 960.672,60929 5.086,06 2,9809 8,886 8.536.310,87 15.161,05
4 12,40 850.451,82684 6.646,59 5,4398 29,591 25.166.080,63 36.156,10
5 17,40 803.930,12288 8.816,47 8,8274 77,923 62.644.639,54 77.826,51
6 22,40 812.605,82473 11.472,42 12,6425 159,833 129.881.069,34 145.040,11
7 25,90 715.756,14796 11.684,01 15,1718 230,184 164.755.266,19 177.267,52
8 29,40 607.259,10365 11.252,49 17,6597 311,865 189.382.862,84 198.715,57
9 32,90 607.259,10399 12.592,07 20,0747 402,994 244.721.520,36 252.782,04
10 36,40 607.259,10304 13.931,65 22,4186 502,594 305.204.554,49 312.328,14
11 39,90 607.259,10305 15.271,23 24,6785 609,028 369.838.016,99 376.871,16
12 44,40 646.922,67366 18.103,50 27,5504 759,025 491.030.184,90 498.758,67
13 47,90 607.259,10306 18.333,14 29,5570 873,616 530.511.419,79 541.872,50
14 51,40 607.259,10306 19.672,72 31,4277 987,700 599.790.014,84 618.268,28
15 54,90 607.259,10306 21.012,30 33,1792 1.100,859 668.506.838,79 697.171,30
16 59,00 785.422,62018 29.206,71 35,0758 1.230,312 966.314.674,90 1.024.448,69
17 62,55 349.898,55671 13.794,21 36,6544 1.343,545 470.104.470,15 505.618,31
18 66,65 411.107,77344 17.269,63 38,3234 1.468,683 603.786.992,91 661.830,97
Ʃ 11.363.479,86 235.807,89 5.830.518.142,22 6.141.222,76
T-Rayleigh dalam arah-X :
Tx = 6,3 5.830.518.142,22
9810 (6.141.222,76)
= 1,95989 detik
T awal = 1,7052 detik ( 87,003% T-Rayleigh)
= 80% < 87,003% < 120% T-Rayleigh
-
IV-6
Tabel 4.3. Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah Y (Ty)
Lantai Zi
(m) Wi (Kg) Fi x,y (Kg) di (mm) di2 Wi x di2 Fi x di
2 3,40 775.897,98161 1.662,69 1,2715 1,617 1.254.403,8 2.114,1
3 8,40 960.672,60929 5.086,06 5,7881 33,502 32.184.551,4 29.438,7
4 12,40 850.451,82684 6.646,59 9,9939 99,878 84.941.459,2 66.425,3
5 17,40 803.930,12288 8.816,47 15,6126 243,753 195.960.603,3 137.648,0
6 22,40 812.605,82473 11.472,42 21,5686 465,205 378.027.891,2 247.444,1
7 25,90 715.756,14796 11.684,01 25,1876 634,415 454.086.575,3 294.292,3
8 29,40 607.259,10365 11.252,49 29,0294 842,706 511.740.929,3 326.653,0
9 32,90 607.259,10399 12.592,07 33,0675 1.093,46 664.013.270,4 416.388,3
10 36,40 607.259,10304 13.931,65 37,0641 1.373,75 834.220.680,0 516.364,2
11 39,90 607.259,10305 15.271,23 40,9643 1.678,07 1.019.025.635,9 625.575,4
12 44,40 646.922,67366 18.103,50 45,8193 2.099,41 1.358.154.799,8 829.489,7
13 47,90 607.259,10306 18.333,14 49,1153 2.412,31 1.464.898.842,9 900.437,5
14 51,40 607.259,10306 19.672,72 51,9666 2.700,53 1.639.919.916,9 1.022.324,3
15 54,90 607.259,10306 21.012,30 54,3038 2.948,90 1.790.748.005,2 1.141.047,7
16 59,00 785.422,62018 29.206,71 55,9022 3.125,06 2.454.489.644,1 1.632.719,3
17 62,55 349.898,55671 13.794,21 56,8752 3.234,79 1.131.847.783,7 784.548,2
18 66,65 411.107,77344 17.269,63 59,5290 3.543,70 1.456.843.373,6 1.028.043,9
Ʃ 11.363.479,86 235.807,89 15.472.358.366,0 10.000.953,8
T-Rayleigh dalam arah-Y :
Ty = 6,3 15.472.358.366,0
9810 (10.000.953,8)
= 2,50186 detik
T awal = 2,50186 detik (68,156% T-Rayleigh)
Dari hasill perhitungan waktu getar alami dengan Rumus Rayleigh
didapatkan Ty= 2,50186 detik. Karena harga Ty yang didapat dari Rumus
Rayleigh mempunyai perbedaan yang lebih dari 20% dibandingkan dengan
waktu getar struktur yang dihitung dengan rumus empiris (T1 = 2,50186
-
IV-7
detik), maka untuk penentuan nilai faktor respons gempa dari kurva respons
spektrum digunakan waktu getar yang didapat dari Rumus Rayleigh.
Gaya geser dasar nominal gaya geser dasar nominal :
V1 = C1 x I x W t
R
= 0,09193x 1,0 x 11.363.479,86
6,5
= 160.717,15 kg
d) Analisis Dinamik Linier
Dalam SNI 03-1726-2002 pasal 7.1.3 disebutkan bahwa nilai akhir respons
dinamik struktur gedung ( V ) terhadap pembebanan gempa nominal akibat
pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu harus memenuhi
persyaratan berikut :
V ≥ 0,8 V1
dimana V1 adalah gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang
pertama.
Tabel 4.4. Gaya Reaksi Dasar (belum dikoreksi)
OutputCase CaseType GlobalFX GlobalFY GlobalFZ
Text Text Kgf Kgf Kgf
DEAD LinStatic - - 10.496.466,08
LIVE LinStatic - - 2.890.045,95
RS-X LinRespSpec 145.912,36 58.178,06 -
RS-Y LinRespSpec 58.178,07 130.565,98 -
-
IV-8
Arah-X
Hasil analisis respons spektrum :
Vx = 145.912,36 kg < 0,8 V1 = 188.646,31 kg
Dari hasil analisis, tampak bahwa gaya geser dasar arah-X masih
dibawah syarat 80% dari gaya geser dasar nominal, maka gaya geser
hasil analisis ragam respons spektrum arah-Y harus dikalikan dengan
suatu faktor skala :
Faktor Skala = 0,8 V1
Vy = 1,29287
Arah-Y
Hasil analisis respons spektrum :
Vy = 130.565,98 kg < 0,8 V1 = 128.573,72 kg
Dari hasil analisis, tampak bahwa gaya geser dasar arah-Y telah
memenuhi syarat 80% dari gaya geser dasar nominal.
Tabel 4.5. Gaya Reaksi Dasar (setelah dikoreksi)
OutputCase CaseType GlobalFX GlobalFY GlobalFZ
Text Text Kgf Kgf Kgf
DEAD LinStatic - - 10.496.466,08
LIVE LinStatic - - 2.890.045,95
RS-X LinRespSpec 188.645,77 75.216,7 -
RS-Y LinRespSpec 58.178,07 130.565,98 -
e) Hasil Analisis Dinamik Linier
Dalam SNI 03-1726-2002 pasal 8.1.1 disebutkan bahwa kinerja batas layan
struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh
-
IV-9
Gempa Rencana, yang dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut
akibat pengaruh gempa nominal yang telah dibagi faktor skala. Dalam
segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur
gedung tidak boleh melampaui 0,03/R kali tinggi tingkat yang bersangkutan
atau 30 mm, bergantung mana yang nilainya terkecil. Simpangan antar
tingkat yang telah dibagi faktor skala yang terjadi pada gedung Karebosi
Condotel akibat pengaruh gempa nominal dalam arah-X dan arah-Y
diperlihatkan dalam gambar 4.1 dan gambar 4.2.
Gambar 4.1. Simpangan antar tingkat arah-X
0
10
20
30
40
50
60
70
0,0000 0,0200 0,0400
Ele
vasi
Ged
un
g (
m)
Simpangan Antar Tingkat Arah-X
Portal A
Portal B
Portal D
Batas Ratio
Simpangan
Struktur
-
IV-10
Gambar 4.2. Simpangan antar tingkat arah-Y
Simpangan antar tingkat maksimum yang terjadi pada gedung Karebosi
Condotel untuk arah-X dan arah-Y adalah sebesar 0,0025 m dan 0,0053 m.
Syarat batas simpangan antar tingkat untuk masing-masing tingkat seperti
yang diperlihatkan pada dalam gambar 4.1 dan gambar 4.2. masih belum
dilampaui. Dengan demikian ditinjau dari kinerja batas layan, maka gedung
Karebosi Condotel masih memenuhi kriteria.
4.2. Analisa Pushover
Analisis pushover dilakukan dalam dua tahap pembebanan, yaitu:
Tahap pertama, struktur gedung dibebani oleh beban gravitasi, yaitu
kombinasi beban mati dengan koefisien pembebanan 1,0 dan beban
0
10
20
30
40
50
60
70
0,0000 0,0200 0,0400
Ele
vasi
Ged
un
g (
m)
Simpangan Antar Tingkat Arah-Y (m)
Portal 10
Portal 6
Portal 1
Batas Rasio
Simpangan
Struktur
-
IV-11
hidup dengan koefisien pembebanan 0,3. Pada tahap ini, sudah
diperhitungkan kondisi nonlinier.
Gambar 4.3. Input pembebanan gravitasi
Gambar 4.4. Bentuk deformasi struktur akibat beban gravitasi
-
IV-12
Tahap kedua, analisis dilanjutkan dengan memberikan pola beban
dorong lateral pada struktur. Pendefinisian tahap kedua melalui menu
Define-Loads Cases-Add New Case.
Nama analisis adalah PUSH.
Tipe analisis ditentukan Static-Nonliniear.
Karena tahap kedua baru dilakukan setelah tahap pertama selesai, maka
opsi Continue from State at End of Nonlinier Case diaktifkan, dengan
akhir dari analisis GRAV sebagai permulaan dari analisis tahap kedua.
Tipe beban adalah Acceleration untuk pembebanan arah-X, dan untuk
pembebanan arah-Y dengan scale factor yang digunakan adalah 1,0.
Gambar 4.5. Input pembebanan arah-X dan arah-Y
4.3. Kurva Kapasitas
Kurva kapasitas (capacity curve) merupakan kurva hubungan antara
perpindahan lateral lantai teratas/atap (displacement) dengan gaya geser dasar
(base shear) sebagai hasil dari analisis pushover yang disajikan dalam gambar di
bawah ini :
Pembebanan%20Tahap%202.pptx
-
IV-13
Keterangan : Satuan ( meter, ton )
Gambar 4.6. Kurva Kapasitas Arah-X
Dari kurva kapasitas yang dihasilkan untuk arah-X, diperoleh bahwa
analisis pushover berhenti di langkah (step) 32, yaitu pada saat perpindahan titik
kontrol mencapai 69% dari target displacement maksimum 0,02H yang
diharapkan tercapai yaitu 0,913618 m dan gaya geser dasar sebesar 3.308,2583
ton.
-
IV-14
Tabel 4.6. Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-32 arah-X
Step Displacement BaseForce
m Tonf
0 -0,000668 0,0000
1 0,000754 13,8642
2 0,027682 274,2775
3 0,055158 492,1058
4 0,082709 672,2154
5 0,110364 824,2191
6 0,137100 951,0388
7 0,164181 1066,7286
8 0,191617 1175,0872
9 0,220703 1283,1637
10 0,249117 1383,5673
11 0,275962 1474,4964
12 0,302975 1564,0562
13 0,329930 1651,9443
14 0,360565 1750,2008
15 0,387835 1836,2508
16 0,417902 1929,7014
17 0,445560 2015,1991
18 0,476512 2110,0511
19 0,516103 2229,6951
20 0,549561 2328,7690
21 0,581485 2420,7628
22 0,610909 2504,0493
23 0,640040 2585,5476
24 0,682558 2703,4158
25 0,715633 2794,4426
26 0,745524 2874,5583
27 0,774361 2951,4455
28 0,801018 3021,0658
29 0,830288 3096,9858
30 0,861695 3177,5293
31 0,896159 3264,0922
32 0,913618 3308,2583
-
IV-15
Keterangan : Satuan ( meter, ton )
Gambar 4.7. Kurva Kapasitas Arah-Y
Sedangkan pada arah-Y, analisis berhenti di langkah ke-31, yaitu pada saat
perpindahan titik kontrol mencapai 65% dari target displacement maksimum
0,02H yang diharapkan tercapai yakni 0,866411 m dan gaya geser dasar
2494,8618 ton.
-
IV-16
Tabel 4.7. Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-31 arah-Y
Step Displacement BaseForce
m Tonf
0 0,010882 0,0000
1 0,016507 41,0764
2 0,043538 234,4534
3 0,070753 400,0313
4 0,097833 529,0275
5 0,125819 646,2827
6 0,152719 743,5095
7 0,181001 838,3919
8 0,209708 931,1649
9 0,238715 1020,6895
10 0,269467 1112,9191
11 0,299651 1200,9562
12 0,329083 1285,0409
13 0,359757 1370,1579
14 0,390086 1452,1112
15 0,422329 1536,4663
16 0,450950 1609,6751
17 0,478494 1676,9223
18 0,510122 1751,9080
19 0,540103 1821,0670
20 0,572980 1894,3910
21 0,602717 1959,2453
22 0,630457 2018,6645
23 0,659004 2078,7602
24 0,687274 2137,3140
25 0,715985 2196,1909
26 0,744998 2254,9871
27 0,774548 2314,3898
28 0,805707 2376,2484
29 0,832387 2428,9223
30 0,859600 2481,7294
31 0,866411 2494,8618
-
IV-17
Berikut ini adalah perbandingan kurva pushover untuk arah-X dan arah-Y :
Gambar 4.8. Perbandingan kurva kapasitas gedung arah-X dan arah-Y
Dari gambar 4.8 tampak bahwa kinerja gedung akibat pembebanan lateral arah-X
(arah memanjang dari denah gedung) mampu menerima gaya geser dasar yang
lebih besar dengan peningkatan displacement gedung yang relatif sama besarnya
akibat pembebanan lateral arah-Y(arah pendek dari denah gedung).
4.3.1. Menetukan Target Perpindahan dengan Metode Spektrum Kapasitas
(ATC 40)
Metode ini terdapat secara langsung pada program SAP2000, input yang
diperlukan adalah sebagai berikut :
0,00
500,00
1.000,00
1.500,00
2.000,00
2.500,00
3.000,00
3.500,00
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00
Gay
a G
ese
r D
asar
(To
n)
Perpindahan Titik Kontrol (m)
Kurva kapasitas Arah-X
Kurva Kapasitas Arah-Y
-
IV-18
1. Dari kurva respon spektrum rencana SNI 03-1726-2006 untuk wilayah
gempa 2 tanah sedang diperoleh Ca = 0,15 dan Cv = 0,23.
Gambar 4.9. Input nilai Ca dan Cv dari kurva respon spektrum
2. Tipe bangunan : tipe B (tabel 2.4) karena bangunan adalah bangunan
baru dan anggapan durasi getarnya panjang
Arah-X
-
IV-19
Gambar 4.10. Kurva kapasitas arah-X dalam format ADRS
Arah-Y
Performance Point
-
IV-20
Gambar 4.11. Kurva kapasitas arah-Y dalam format ADRS
Keterangan : : Capacity Curve
: Family of Demand Spectra
: Single Demand Spectrum (ADRS)
Titik kinerja (performance point) atau target perpindahan gedung
merupakan perpotongan antara kurva spektrum kapasitas dan spektrum demand
dalam format ADRS, yang menunjukkan bagaimana kekuatan struktur dalam
memenuhi suatu beban yang diberikan. Dari gambar 4.10 dan gambar 4.11
didapatkan nilai target perpindahan dan gaya geser dasar pada titik kontrol
tinjauan yang dapat dilihat pada tabel 4.5. berikut.
Tabel 4.8. Target perpindahan dan gaya geser dasar pada titik kontrol
Target perpindahan (meter) Gaya geser dasar (Ton)
Arah-X 0,132 926,851
Arah-Y 0,133 673,099
Performance Point
-
IV-21
Berikut ini perbandingan gaya geser dasar hasil analisis Respon Spektrum dengan
gaya geser dasar hasil analisis Pushover untuk pembebanan arah X dan arah Y :
Keterangan : : Gaya geser dasar hasil analisis Respon Spektrum
: Gaya geser dasar hasil analisis Pushover
Gambar 4.12. Perbandingan gaya geser dasar hasil analisis Respon Spektrum
dengan gaya geser dasar hasil analisis Pushover
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1.000,00
1.200,00
0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20
Gaya
Ges
er D
asar
(To
n)
Perpindahan Titik Kontrol (m)
Kurva kapasitas Arah-X
Kurva kapasitas Arah-X
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1.000,00
1.200,00
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Gaya
Ges
er D
asar
(To
n)
Perpindahan Titik Kontrol (m)
Kurva Kapasitas Arah-Y
Kurva Kapasitas Arah-Y
-
IV-22
4.3.2. Evaluasi Kinerja Struktur
Tabel 4.9. Perbandingan target perpindahan dengan batasan displacement
Kriteria
Target perpindahan Batasan
displacement
0,02H (m) x (%) y (%)
Spektrum kapasitas 0,132 9,90 0,133 10,0 1,333
Level kinerja struktur (structural performance levels) ditentukan melalui
kriteria roof drift ratio yang diperoleh pada saat target perpindahan tercapai.
Tabel 4.10. Perhitungan drift ratio berdasarkan perpindahan titik kontrol
pada saat target perpindahan tercapai
Metode Spektrum
Kapasitas
Elevasi Gedung
(m) δt
Roof drift ratio
(%)
Level Kinerja
Gedung
Arah-X
Arah-Y
66,65
66,65
0,132
0,133
0,198
0,199
IO
IO
Nilai roof drift ratio yang ditampilkan pada tabel di atas masih lebih kecil
dari 1%, sehingga dapat disimpulkan bahwa berdasarkan batas simpangan yang
disyaratkan oleh FEMA 356 (tabel 2.4) dan ATC-40 (tabel 2.5), level kinerja
gedung pada saat target perpindahan tercapai adalah Immediate Occupancy.
Kinerja gedung Immediate Occupancy berarti pada saat struktur menerima beban
gempa diharapkan tidak terjadi simpangan permanen, tidak ada kerusakan yang
berarti pada struktur sehingga bangunan dapat tetap berfungsi dan tidak terganggu
dengan masalah perbaikan, dimana kekuatan dan kekakuannya kira-kira hampir
sama dengan kondisi sebelum gempa. Komponen non-struktur masih berada
ditempatnya dan sebagian besar masih berfungsi jika utilitasnya tersedia.
-
IV-23
4.3.3. Sendi Plastis
Melalui analisis pushover, dapat diketahui pula jumlah elemen struktur yang
telah mengalami kerusakan pada tiap tahap (step) peningkatan beban lateral serta
saat titik kinerja tercapai. Jumlah elemen-elemen struktur yang telah melewati
batas kriteria penerimaan (acceptance criteria) atau distribusi sendi plastis yang
terjadi pada elemen struktur gedung Karebosi Condotel menurut arah
pembebanannya dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.11. Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada elemen
struktur untuk arah pembebanan-X gedung
Step AtoB B to IO to LS to CP to C to D to BeyondE Total
IO LS CP C D E
0 3444 32 0 0 0 0 0 0 3476
1 3440 36 0 0 0 0 0 0 3476
2 3404 72 0 0 0 0 0 0 3476
3 3206 270 0 0 0 0 0 0 3476
4 3088 388 0 0 0 0 0 0 3476
5 2954 522 0 0 0 0 0 0 3476
6 2840 636 0 0 0 0 0 0 3476
7 2750 726 0 0 0 0 0 0 3476
8 2675 801 0 0 0 0 0 0 3476
9 2609 867 0 0 0 0 0 0 3476
10 2537 939 0 0 0 0 0 0 3476
11 2487 989 0 0 0 0 0 0 3476
12 2444 1032 0 0 0 0 0 0 3476
13 2393 1083 0 0 0 0 0 0 3476
14 2351 1125 0 0 0 0 0 0 3476
15 2317 1156 3 0 0 0 0 0 3476
-
IV-24
Step AtoB B to IO to LS to CP to C to D to BeyondE Total
IO LS CP C D E
16 2292 1176 8 0 0 0 0 0 3476
17 2271 1190 15 0 0 0 0 0 3476
18 2243 1199 34 0 0 0 0 0 3476
19 2198 1198 80 0 0 0 0 0 3476
20 2166 1195 115 0 0 0 0 0 3476
21 2138 1177 161 0 0 0 0 0 3476
22 2105 1147 224 0 0 0 0 0 3476
23 2093 1118 265 0 0 0 0 0 3476
24 2070 1063 343 0 0 0 0 0 3476
25 2035 1015 426 0 0 0 0 0 3476
26 2006 996 474 0 0 0 0 0 3476
27 1978 988 509 1 0 0 0 0 3476
28 1964 965 545 2 0 0 0 0 3476
29 1940 961 571 4 0 0 0 0 3476
30 1915 952 604 5 0 0 0 0 3476
31 1883 962 622 9 0 0 0 0 3476
32 1870 962 626 16 0 2 0 0 3476
Titik kinerja (performance point) struktur untuk pembebanan arah-X
gedung adalah 0,132 m berada di antara step-5 dan step-6, sehingga evaluasi
komponen struktur dilakukan pada step 6 dengan displacement yang terjadi
0,1371 m > 0,132 m (δt). Distribusi sendi plastis yang terjadi pada step-6
memperlihatkan tidak ada komponen struktur yang melewati batas kinerja
Immediate Occupancy (IO) sehingga dapat dikatakan kinerja komponen struktur
masih dalam keadaan aman pada saat titik kinerja tercapai.
-
IV-25
Gambar 4.13. Distribusi sendi plasti pada step-6 untuk pembebanan arah-X
Warna pada sendi plastis menunjukkan secara grafis posisi dan tingkat
kerusakan yang terjadi pada sendi plastis. Distribusi sendi plastis pada tiap
tahapan peningkatan beban lateral hingga titik kinerja tercapai yang terjadi pada
komponen struktur ditampilkan pada gambar 4.14.
Sebelum pembebanan
Beban gravitasi
Step-1
-
IV-26
Step-2
Step-3
Step-4
Step-5
Step-6
Keterangan :
B IO LS CP C D E
IO : Immediate Occupancy LS : Life Safety
CP : Collapse Prevention Satuan : meter, radian
Gambar 4.14. Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada portal D
Tabel 4.12. Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada elemen
struktur untuk arah pembebanan-Y gedung
Step AtoB B to IO to LS to CP to C to D to BeyondE Total
IO LS CP C D E
0 3444 32 0 0 0 0 0 0 3476
1 3439 37 0 0 0 0 0 0 3476
2 3367 109 0 0 0 0 0 0 3476
-
IV-27
Step AtoB B to IO to LS to CP to C to D to BeyondE Total
IO LS CP C D E
3 3247 229 0 0 0 0 0 0 3476
4 3157 319 0 0 0 0 0 0 3476
5 3061 415 0 0 0 0 0 0 3476
6 2962 514 0 0 0 0 0 0 3476
7 2894 582 0 0 0 0 0 0 3476
8 2825 650 1 0 0 0 0 0 3476
9 2767 699 10 0 0 0 0 0 3476
10 2712 734 30 0 0 0 0 0 3476
11 2653 769 54 0 0 0 0 0 3476
12 2596 810 70 0 0 0 0 0 3476
13 2534 850 92 0 0 0 0 0 3476
14 2472 895 106 3 0 0 0 0 3476
15 2417 930 120 9 0 0 0 0 3476
16 2361 966 134 15 0 0 0 0 3476
17 2316 993 142 22 0 3 0 0 3476
18 2266 1021 150 30 0 9 0 0 3476
19 2219 1045 160 38 0 13 0 1 3476
20 2166 1076 171 41 0 21 0 1 3476
21 2129 1095 181 34 0 36 0 1 3476
22 2101 1096 199 37 0 42 0 1 3476
23 2064 1109 216 35 0 51 0 1 3476
24 2035 1123 219 36 0 61 1 1 3476
25 2014 1130 224 38 0 66 3 1 3476
26 1987 1133 240 40 0 70 5 1 3476
27 1961 1139 247 44 0 79 5 1 3476
28 1941 1133 260 53 0 82 6 1 3476
29 1919 1138 270 50 0 89 8 2 3476
30 1900 1142 278 50 0 96 8 2 3476
31 1893 1145 279 51 0 97 9 2 3476
-
IV-28
Titik kinerja (performance point) struktur untuk pembebanan arah-Y
gedung adalah 0,133 m berada di antara step-5 dan step-6, sehingga evaluasi
komponen struktur dilakukan pada st