Bab 1. Pemodelan Struktur

GROUP RS RS GROUP

BAB I. Pemodelan Struktur

AZZA REKA STRUKTUR

BAB I PEMODELAN STRUKTUR

Gedung pendidikan 8 lantai yang berada di zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang direncanakan dengan struktur beton. Sistem perencanaan dengan SRPMK (Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus) dengan pertimbangan lokasi bangunan berada di zona gempa yang relatif ringan, sehingga beban gempa yang diperhitungkan dapat direduksi dengan faktor reduksi penuh (R = 8), agar gedung mempunyai simpangan lebih besar dalam menerima beban gempa ge mpa yang bekerja dengan cara pembentukan sendi plastis pada ujung- ujung balok dan dengan prinsip strong prinsip strong column weak beam. beam.

1.1. Sistem Struktur

Pemodelan struktur untuk dilakukan dengan Program ETABS v9.7.2 ( Extended ( Extended Threedimensional Analysis of Building Systems yang Systems yang ditunjukkan pada Gambar 1.1 berikut.

Gambar 1.1. Rencana Pemodelan Struktur Gedung Perkantoran 8 Lantai

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

1

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

1.2. Asumsi yang Digunakan

a. Pemodelan struktur dilakukan secara Frame secara Frame and Shell Element, yang berarti elemen balok dan kolom ( frame) frame) serta plat lantai ( shell ) dimodelkan secara utuh untuk mendapatkan analisis struktur yang lebih akurat dan sesuai dengan kondisi aslinya. b. Plat lantai dianggap sebagai elemen shell yang yang bersifat menerima beban tegak lurus bidang (vertikal) dan dapat mendistribusikan beban lateral (horizontal) akibat gempa. c. Efek P-delta diabaikan. d. Pondasi dianggap jepit, karena desain pondasi menggunakan tiang pancang (pondasi dalam), sehingga kedudukan pondasi diasumsikan tidak mengalami rotasi dan translasi.

1.3. Peraturan dan Standard Perencanaan

a. Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Gedung SNI 03-1726-2012 dan SNI 031726-2002. b. Tata Cara Perhitungan Per hitungan Struktur Beton untuk Gedung SNI 03-2847-2002. c. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002. 03-1729-2002. d. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987. Tahap awal pembuatan model struktur pada ETABS dilakukan dengan cara File – New New Model – – No. No.

Gambar 1.2. Tampilan Awal Program ETABS Langkah berikutnya adalah menginput data teknis t eknis Gedung yang meliputi : a. Jumlah lantai ( Number of Stories), Stories), b. Ketinggan antar lantai yang sama (Typical ( Typical Story Height ), ), c. Ketinggian lantai bawah ( Bottom Story Height ), ), dan d. Penentuan satuan (Units (Units)) yang akan digunakan.


2

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Keterangan :

▪) Number of Stories : jumlah lantai. ▪) Typical Story Height : ketinggan antar lantai yang sama. ▪) Bottom Story Height : ketinggian lantai bawah. ▪) Units : pilihan satuan yang akan digunakan.

Gambar 1.3. Input Data Jumlah Lantai, Ketinggiannya, dan Satuan Denah struktur gedung cenderung mempunyai kesamaan ( typical ) dengan lantai- lantai di bawah atau di atasnya, sehingga dapat dibuat hubungan kesamaan antar lantai dengan menganggap satu/ beberapa lantai sebagai acuan lantai yang lain ( Master Story) seperti ditunjukkan pada Gambar 1.4. berikut. Keterangan :

▪) Master Story : bagian lantai yang digunakan untuk acuan lantai yang lain. ▪) Similar to : lantai yang mempunyai karakteristik yang sama (dengan Master Story ).

Gambar 1.4. Data Karakteristik Lantai pada Gedung Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

3

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Jarak antar As untuk penggambaran kolom dan balok dapat diinput dengan cara Klik Kanan

– Edit Grid Data – Modify/ Show System seperti ditunjukkan pada Gambar 1.5 dan 1.6 berikut.

Gambar 1.5. Coordinate System

Gambar 1.6. Input Data Jarak- jarak Grid atau As Bangunan


4

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Tampilan grid yang telah diinput pada ETABS ditunjukkan pada Gambar 1.7 berikut.

Gambar 1.7. Grid atau Sumbu As untuk Penggambaran Balok dan Kolom

1.4. Material Struktur

Struktur gedung didesain menggunakan bahan beton bertulang dengan mutu dan persyaratan sesuai dengan standard peraturan yang ada sebagai berikut : 1.4.1. Beton

Kuat beton yang disyaratkan, fc’

= 30 Mpa

Modulus elastisitas beton, Ec

= 4700 √ = 25742,96 MPa = 25742960 kN/m²

Angka poison, υ

= 0,2

Modulus geser, G

= Ec/ [2( 1 + υ )] = 10726,23 MPa = 10726230 kN/m²

1.4.2. Baja Tulangan

Diameter ≤ 12 mm menggunakan baja tulangan polos BJTP 24 dengan tegangan leleh, fy = 240 MPa. Diameter ≥ 13 mm menggunakan baja tulangan ulir BJTD 40 dengan tegangan leleh, fy = 400 MPa.


5

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

1.4.3. Baja Profil

Mutu baja profil yang digunakan untuk struktur baja harus memenuhi persyaratan setara dengan BJ 40 dengan tegangan leleh fy = 400 MPa. Bahan struktur beton yang digunakan adalah dengan spesifikasi berikut : Mass per unit volume

= 2,4

F’c (mutu kuat tekan beton)

= 30 MPa = 30000 kNm

Fy (tegangan leleh tulangan utama), BJ 40

= 400 Mpa = 400000 kNm

Fys (tegangan leleh tulangan geser/ sengkang), BJ 24 = 240 Mpa = 240000 kNm Data bahan tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define – Material Properties – Conc – Modify sesuai Gambar 1.8 berikut.

Gambar 1.8. Material Property Data (satuan kNm)

1.5. Detail Elemen Struktur

Elemen- elemen struktur yang digunakan dalam perencanaan gedung ditunjukkan sebagai berikut : ▪ Jenis struktur

= Beton bertulang

▪ Pondasi

= Tiang pancang diameter 60 cm

▪ Kode balok

= TB1 - 40x80 (balok tie beam arah X) = TB2 - 30x50 (balok tie beam arah Y) = B1 - 40x70 (balok utama lantai 1 – lantai 4) = B2 - 40x70 (balok utama lantai 5 – lantai 7)


6

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

= B3 - 40x70 (balok utama lantai 5 – lantai 7) = B4 - 20x50 (balok pemikul lift lantai atap) = BA - 30x60 (balok anak lantai 1 - lantai 7) = BB - 20x40 (balok anak lantai atap) ▪ Kode Kolom

= K 1 - 70x70 (kolom utama lantai 1 – lantai 4) = K 2 - 70x70 (kolom utama lantai 5 – lantai 6) = K 3 - 20x20 (kolom utama lantai atap)

1.5.1. Balok

Input elemen balok dilakukan dengan cara Define – Frame Section – Add Rectangular sesuai Gambar 1.9 berikut.

Gambar 1.9. Input Profil Balok dan Kolom Detail penampang balok yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 1.10 - 1.14 berikut.

Gambar 1.10. Input Profil Balok B140x70 (satuan : meter) Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

Gambar 1.11. Input Profil Balok BA-40x60 (satuan : meter) 7

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.12. Input Profil Balok B420x50 (satuan : meter)

Gambar 1.13. Input Profil Balok TB140x80 (satuan : meter)

Gambar 1.14. Input Profil Balok TB2-30x50 (satuan : meter) 1.5.2. Kolom

Input elemen kolom dilakukan dengan cara Define – Frame Section – Add Rectangular .

Gambar 1.15. Input Profil Kolom K1-70x70 (satuan : meter)


Gambar 1.16. Input Profil Kolom K3-70x70 (satuan : meter)

8

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Detail penulangan kolom bisa dilakukan dengan klik Reinforcement seperti Gambar berikut :

Gambar 1.17. Desain Penulangan Kolom K1-70x70 (satuan : meter)

Gambar 1.18. Desain Penulangan Kolom K3-20x20 (satuan : meter)

Keterangan :

▪ Cover to rebar center

: tebal selimut beton berdasarkan SNI Beton 03-2847-2002 Pasal 9.7.

▪ Number of bar in 3 dir : jumlah tulangan arah sumbu 3. ▪ Number of bar in 2 dir : jumlah tulangan arah sumbu 2. ▪ Bar size

: dimensi tulangan sisi.

▪ Corner Bar size

: dimensi tulangan ujung atau tepi sudut.

Karena perbedaan ukuran atau dimensi tulangan yang digunakan di Amerika dengan di Indonesia, maka untuk membuat ukuran tulangan yang kita inginkan bisa dilakukan dengan cara Option – Preferences – Reinforcement Bar Sizes.


9

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.19. Input Dimensi Tulangan Baru - Diameter 22 (satuan : mm) Keterangan :

▪ Bar ID

: identitas nama tulangan,

▪ Bar Area

2 : luas tulangan, dapat dihitung dengan cara A = ¼ x π x d ,

▪ Bar Diameter : ukuran diameter tulangan.

Berdasarkan SNI Beton

03-2847-2002 Pasal 9.7 tebal selimut beton minimum yang

diizinkan ditunjukkan pada Gambar 5.1 berikut. Tabel 1.1. Persyaratan Tebal Selimut Minimum


10

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Tebal selimut tersebut dapat diinput ke ETABS dengan cara Define – Frame Section – Rectangular – Reinforcement – Concrete cover to Rebar Center . Tebal selimut untuk balok dan kolom 40 mm, serta untuk tie beam 60 mm.

Gambar 1.20. Tebal Selimut untuk Balok (satuan : meter)

Gambar 1.21. Tebal Selimut untuk Tie Beam (satuan : meter)

1.5.3. Plat Lantai

Input elemen plat dilakukan dengan cara Define – Wall/ Slab – Deck Section – Add New Slab. Ada 3 asumsi dalam pemodelan plat lantai yaitu : ▪ Shell

: plat diasumsikan menerima gaya vertikal akibat beban mati dan hidup, juga menerima gaya horizontal/ lateral akibat gempa.

▪ Membrane

: plat diasumsikan menerima gaya horizontal saja.

▪ Plate

: plat diasumsikan hanya menerima gaya vertikal saja, akibat beban mati dan hidup.

▪ Thick Plate

: plat diasumsikan mempunyai ketebalan lebih, biasanya digunakan untuk jalan beton, tempat parkir dan plat yang berfungsi sebagai pondasi.

Plat lantai dimodelkan sebagai Shell, sehingga selain menerima gaya vertikal akibat beban mati dan hidup, plat juga diasumsikan menerima gaya horizontal/ lateral akibat gempa. Input data plat ditunjukkan pada Gambar berikut. Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

11

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.22. Input Data Plat Lantai

Gambar 1.24. Data Plat S 2 Lantai 1- Lantai 7

Gambar 1.25. Data Plat S 3 Lantai Atap

Pada plat lantai basement (S1) diasumsikan sebagai Thick Plate, karena dimensi plat yang digunakan relatif tebal dan plat tersebut juga menumpu di tanah sebagai pondasi.

1.6. Pemodelan Elemen Struktur

Pemodelan struktur gedung dilakukan secara 3D dengan memodelkan semua elemen balok, kolom, plat, dan shear wall.


12


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

1.6.1. Pemodelan Elemen Balok

Pemodelan elemen balok tersebut dilakukan dengan cara Draw – Draw Line Objects – Draw Lines. Beberapa lantai yang mempunyai denah balok yang sama ( typical ), dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story, sedangkan untuk kasus dimana lantai yang didesain berbeda dengan lantai yang lain, maka dapat digunakan pilihan One Story. Karakteristik tiap lantai tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.26.

Gambar 1.26. Denah Rencana Balok Tie Beam (elevasi +1 meter)

Gambar 1.27. Denah Rencana Balok Lantai 1 sampai Lantai 4 (S imilar Stories)


13


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.28. Denah Rencana Balok Lantai 5 sampai Lantai 6 (S imilar Stories)

Gambar 1.29. Denah Rencana Balok Lantai Lantai 7 (elevasi +26,2 meter)


14


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.30. Denah Rencana Balok Lantai Atap (elevasi +28,7 meter) 1.6.2. Pemodelan Elemen Kolom

Pemodelan elemen kolom dilakukan dengan cara Draw – Draw Line Objects – Create Column in Region. Beberapa lantai yang mempunyai denah kolom yang sama ( typical ), dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story, sedangkan untuk kasus dimana lantai yang didesain berbeda dengan lantai yang lain, maka dapat digunakan pilihan One Story sesuai pada Gambar 1.31.

Gambar 1.31. Denah Rencana Kolom Lantai 1 sampai Lantai 4 (Similar Stor y) Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

15


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.32. Denah Rencana Kolom Lantai 5 sampai Lantai 7 (Similar Stor y)

1.6.3. Pemodelan Elemen Plat

Pemodelan elemen plat dilakukan dengan cara Draw – Draw Area Objects – Create Areas at Click. Karena ada lantai yang mempunyai jenis plat yang sama (typical ), maka penggambaran plat dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story, sedangkan untuk kasus dimana lantai yang di desain berbeda dengan lantai yang lain, maka dapat digunakan pilihan One Story sesuai pada Gambar pada Gambar 1.33 berikut.

Gambar 1.33. Denah Rencana Plat Lantai Basement (S 1) Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

16

GROUP RS RS GROUP


AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.34. Denah Rencana Plat Lantai 1 sampai lantai 7 Basement ( S2)

Gambar 1.35. Denah Rencana Plat Lantai Atap (S 3)

1.6.4. Pemodelan Pondasi

Pemodelan pondasi diasumsikan sebagai jepit, karena desain pondasi yang menggunakan bore pile (pondasi dalam), sehingga kedudukan pondasi dianggap tidak mengalami rotasi dan translasi. Pemodelan tumpuan tersebut dapat dilakukan dengan klik semua kolom pada lantai dasar, kemudian Assign – Joint/ Point – Restrains sesuai ditunjukkan pada Gambar 1.37.


17


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.36. Penentuan Tipe Tumpuan Pondasi sebagai Jepit 1.7. Kekakuan Sambungan ( J oint ) Balok- Kolom

Tingkat kekakuan balok- kolom dapat dimodelkan sebagai Rigid Zone Offset atau daerah yang kaku, karena pada struktur beton hubungan balok dan kolom adalah monolite. Nilai Rigid Zone Factor atau faktor kekakuan berkisar dari 0 sampai 1. Angka 0 untuk tanpa kekakuan dan 1 untuk sangat kaku ( full rigid ). Tidak ada ketentuan khusus untuk nilai tersebut, sepenuhnya adalah Engineering Judgement. Namun manual program menyarankan nilai Rigid Zone Factor adalah  0,5. Pada ETABS nilai kekakuan tersebut diinput dengan memilih semua elemen balok- kolom dengan cara Select – By Frame Sections sesuai pada Gambar 1.37 berikut.

Gambar 1.37. Pemilihan Seluruh Elemen Balok dan Kolom Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

18


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Setelah semua elemen balok- kolom dipilih, nilai kekakuan ( rigid factor ) dapat dimasukkan dengan cara Assign – Frame/ Line – End (Length) Offsets sesuai pada Gambar 1.38 berikut .

Gambar 1.38. Input Faktor Kekakuan Balok – Kolom

1.8. Penentuan Lantai Tingkat sebagai Diafragma

Pada SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 7.3 disimpulkan bahwa lantai tingkat, atap beton dan sistem lantai dengan ikatan suatu struktur gedung dapat dianggap sangat kaku ( rigid ) dalam bidangnya dan dianggap bekerja sebagai diafragma terhadap beban gempa horisontal. Maka, masing- masing lantai tingkat didefinisikan sebagai diafragma kaku dengan cara Klik luasan plat pada lantai, kemudian Assign – Joint/ point – Diafragms – Add New Diafragms sesuai pada Gambar 1.39 berikut.

Gambar 1.39. Input Diafragma pada Masing – masing Lantai


19


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Elemen lantai yang didefinisikan sebagai diafragma ditunjukkan pada Gambar 1.40 berikut

Gambar 1.40. Elemen Plat di Setiap Lantai yang Bekerja sebagai Diafragma

1.9. Denah Struktur

Denah struktur rencana balok, kolom, plat, serta shear wall pada ETABS ditunjukkan pada Gambar 1.41 berikut.

Gambar 1.41. Denah Rencana Balok, Kolom, dan Plat Lantai 1- 4 ( Similar Story)


20


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.42. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lanta i 5 – Lantai 6 (Similar Story)

Gambar 1.43. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lantai 7


21


GROUP RS RS GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 1.44. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lanta i Atap


22

Bab 1. Pemodelan Struktur

Recommend Documents