TUGAS 7 SI-6115 REKAYASA KEGEMPAAN
Oleh ADAM YUNIA ROHANA NIM 25015310
PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2017
25015310‐Adam Yunia Rohana
Daftar Isi 1.
DESKRIPSI UMUM STRUKTUR ............................................................................................. STRUKTUR ............................................................................................. 2
1.1.
Keterangan Umum Bangunan ..............................................................................................2
1.2.
Data Struktur .......................................................................................................................2
1.3.
Spesifikasi Material ..............................................................................................................2
1.4.
Konsep Perancangan Struktur .............................................................................................3
1.5.
Pembebanan ........................................................................................................................3
1.5.1. Beban Gravitasi ....................................................................................................................4 1.5.2. Beban Gempa ......................................................................................................................4 1.6.
Kategori Desain Seismik (KDS) .............................................................................................5
1.7.
Sistem Struktur Penahan Lateral .........................................................................................5
2.
PEMODELAN STRUKTUR STRUKTUR ..................................................................................................... 7
2.1.
Reduksi Kekakuan Penampang ............................................................................................7
2.2.
Pemodelan Balok .................................................................................................................7
2.3.
Pemodelan Pelat ..................................................................................................................8
3.
PENGECEKAN PERILAKU STRUKTUR STRUKTUR ................................................................................... 9
3.1.
Periode SAP2000 dan Modal Participating Ratio ................................................................9
3.2.
Prosedur Gaya Lateral Ekivalen ........................................................................................ 10
3.3.
Simpangan Antar Lantai .................................................................................................... 12
3.4.
Pengaruh P‐Delta .............................................................................................................. 13
3.5.
Eksentrisitas dan Torsi ...................................................................................................... 14
3.6.
Prosedur Analisis Spektrum Respon Ragam ..................................................................... 16
3.7.
Pengecekan Gaya Geser Dasar Struktur ........................................................................... 17
4.
PERANCANGAN ELEMEN STRUKTUR STRUKTUR ...............................................................................19 19
4.1.
Perancangan Komponen Lentur ....................................................................................... 19
4.2.
Perancangan Komponen Tekan ........................................................................................ 21
4.3.
Perancangan Pelat ............................................................................................................ 25
5.
ANALISIS NONLINIER ........................................................................................................ NONLINIER ........................................................................................................26 26
5.1.
Pemodelan Sendi Plastis ................................................................................................... 26
5.2.
Pembebanan Nonlinier ..................................................................................................... 27
5.3.
Hasil Analisa ...................................................................................................................... 28
November 26, 2017
1
25015310‐Adam Yunia Rohana
1. DESKRIPSI UMUM STRUKTUR 1.1. Keterangan Umum Bangunan Bangunan yang akan dirancang adalah gedung yang berfungsi sebagai Rumah Sakit. Bangunan terdiri 12 lantai, lantai paling atas adalah atap. Semua lantai difungsikan sebagai area dalam melayani pasien, di dalamnya termasuk lobby, ruang perawatan, ruang operasi, ruang administrasi, fasilitas umum dan ruang mekanikal elektrikal. Lantai atap difungsikan sebagai ruang mesin elevator dan gondola. Banguna berlokasi di Jakarta dengan kondisi Tanahnya Lunak. 1.2. Data Struktur 1.2.1. Sistem Struktur Sistem struktur yang digunakan adalah Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dengan detail sebagai berikut: a. Tinggi Lantai ‐ Lantai 1 dengan tinggi 4m ‐ Lantai 2‐12 dengan tinggi 3.5m ‐ Total tinggi 42.5m. b. Pelat digunakan tebal 120mm c. Kolom Dimensi kolom dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
0.25 0.35 0.35 ′ Sebagai perkiraan awal dimensi dibagi menjadi beberapa tipe sebagai berikut: ‐ Lantai 1‐2
: K1‐600x600 mm2
‐ Lantai 3‐8
: K1‐500x500 mm2
‐ Lantai 9‐12 : K2‐400x400 mm2 d. Balok ‐ Balok Induk : BI‐300x400 ‐ Balok Anak : BA‐250x300 1.3. Spesifikasi Material a. Mutu Baja Tulangan Tulangan longitudinal dan transversal menggunakan BJTD 40, fy : 400 MPa b. Mutu Beton ‐ Kolom
: 30 MPa
‐ Balok
: 30 MPa
November 26, 2017
2
25015310‐Adam Yunia Rohana
1.4. Konsep Perancangan Struktur Peraturan‐peraturan dasar yang digunakan dalam perancangan adalah sebagai berikut: a. SNI 2847:2013 b. SNI 1727:2013 c.
SNI 1726:2012
d. SNI 1727:1999 1.5. Pembebanan Jenis pembebanan yang dipakai dalam analisa struktur ini adalah: ‐ Dead Load , berat sendiri struktur ‐ Live Load , beban hidup struktur ‐ Super Imposed Dead Load , beban mati tambahan seperti dinding, partisi, plafon, penutup lantai, mekanikal dan elektrikal. Kombinasi pembebanan yang diaplikasikan pada struktur ini sesuai dengan SNI 1726:2012 pasal 4.2.2, berikut ini tabel kombinasinya: Combo
DL
LL
Ex
Ey
1
1.4
2
1.2
1.6
3
1.32 1.3214 14
0.5 0.5
1
0.3 0.3
4
1.32 1.3214 14
0.5 0.5
1
‐0.3 ‐0.3
5
1.32 1.3214 14
0.5 0.5
‐1
‐0.3 ‐0.3
6
1.32 1.3214 14
0.5 0.5
‐1
0.3 0.3
7
1.32 1.3214 14
0.5 0.5
0.3 0.3
1
8
1.32 1.3214 14
0.5 0.5
0.3 0.3
‐1
9
1.32 1.3214 14
0.5 0.5
‐0.3 ‐0.3
‐1
10
1.321 1.3214 4
0.5 0.5
‐0.3 ‐0.3
1
11
0.7786
1
0.3
12
0.7786
1
‐0.3
13
0.77 0.7786 86
‐1
‐0.3 ‐0.3
14
0.7786
‐1
0.3
15
0.7786
0.3
1
16
0.7786
0.3
‐1
17
0.77 0.7786 86
‐0.3
‐1
18
0.7786
‐0.3
1
Dimana: DL
: berat sendiri struktur + Super imposed dead load
LL
: beban hidup
EQX
: beban gempa arah x
EQY
: beban gempa arah y
November 26, 2017
3
25015310‐Adam Yunia Rohana
Faktor redundansi diambil 1. Beban gempa diberikan dalam 2 arah yaitu x dan y. Setiap arah diberi faktor orgonalitas 30% untuk arah gempa tegak lurusnya. 1.5.1. Beban Gravitasi Beban gravitasi yang dibebankan pada analisis struktur ini meliputi berat sendiri struktur, beban mati tambahan dan beban hidup. Berikut ini penjabaran kuantitas beban yang diaplikasikan pada struktur. Lantai
Fungsi
SIDL
LL (kN/m2)
(kN/m2) Roof
Atap
1.92
2
Lantai 4 & 8
Ruang Operasi
0.75
2.87
Lantai 1,2,3,
Ruang Pasien
0.75
1.92
Lantai 1‐11
Koridor
0.75
3.83
Lantai 1‐11
Facade Kaca
1.5 kN/m
Lantai 1‐11
Dinding Bata Ringan
4.55 kN/m
5,6,7,9,10,11
1.5.2. Beban Gempa Dalam pemodelan struktur rumah sakit ini, dilakukan analisis dinamik respon spektra untuk pembebanan gempanya. Parameter percepatan terpetakan (Ss dan S1) bersumber pada aplikasi desain spektra Indonesia (Puskim & PPMB ITB) dengan kemungkinan terlampaui 2% dalam waktu 50 tahun. Untuk kota Jakarta, didapatkan parameter sebagai berikut:
Klasifikasi situs tanah lunak SE (Tanah Lunak)
Percepatan batuan dasar periode pendek Ss
: 0.686 s
Percepatan batuan dasar 1 detik pendek S1
: 0.300 s
Faktor amplifikasi getaran untuk periode pendek Fs
: 1.327
Faktor amplifikasi getaran untuk periode 1 detik Fa
: 2.800
Parameter spectrum respon respon percepatan pada periode pendek SMS : 0.911
Parameter spectrum respon percepatan pada periode 1 detik SM1 : 0.840
Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek SDS
: 0.607
Parameter percepatan spektral desain untuk periode 1 detik SD1
: 0.56
November 26, 2017
4
25015310‐Adam Yunia Rohana
Berikut ini adalah Respon Spektra desain yang akan digunakan dalam pembebanan gempa: 0.700
) g ( a S , a r t k e p S n o p s e R n a t a p e c r e P
0.600 0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000 0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
Periode, T (detik)
1.6. Kategori Desain Seismik (KDS) Penentuan kategori desain seismik (KDS) gedung untuk S1 < 0.75 diizinkan sesuai SNI 1726:2012 pasal 6.5 Tabel 6.
Untuk pemanfaatan sebagai gedung rumah sakit, berdasarkan tabel I SNI 1726:2012, gedung termasuk kategori resiko IV. Parameter percepatan spektral periode pendek SDS diketahui sebesar 0.607, maka berdasarkan tabel 6 diperoleh bahwa bangunan ini berada pada Kategori D). Desain Seismik (KDS (KDS D).
1.7. Sistem Struktur Penahan Beban Lateral Untuk tinggi bangunan 43.5m di atas permukaan tanah, dipilih sistem tunggal dengan rangka pemikul momen khusus. Berikut ini konstanta‐konstanta berdasarkan sistem penahan gaya gempa berdasarkan Tabel 9 SNI 1726:2012
November 26, 2017
5
25015310‐Adam Yunia Rohana
Koefisien penahan gaya gempa Koefisien modifikasi respon
R
8
Faktor keutamaan gempa
Ie
1.5
Faktor kuat lebih
3
Faktor pembesaran defleksi
Cd
5.5
Parameter lain yang berkaitan dengan sistem penahan beban lateral adalah sebagai berikut:
Rasio redaman (damping ratio) sebesar 5%
Jumlah ragam getar (mode shape) adalah 12
Kombinasi ragam dihitung dengan CQC dan kombinasi arah ortogonal dengan SRSS
Arah gempa ditinjau X dan Y, dengan faktor orgonalitas 30% untuk setiap arahnya.
November 26, 2017
6
25015310‐Adam Yunia Rohana
2. PEMODELAN STRUKTUR Pemodelan struktur menggunakan peranti lunak SAP 2000. Sesuai dengan sistem penahan gaya gempa yang dipilih, beban gravitasi akan dipikul oleh sistem pelat dan balok, sedangkan sistem penahan beban lateral oleh rangka pemikul momen khusus.
Denah Struktur
Model 3 Dimensi
2.1. Reduksi Kekakuan Penampang Berdasarkan SNI 2847:2013 pasal 10.10.4, reduksi momen inersia penampang bruto diambil sebagai berikut: Jenis Jenis Elemen Elemen Struktur Struktur
Reduksi Reduksi Kekakuan Kekakuan Lentur
Reduksi Reduksi Kekakuan Kekakuan Torsional Torsional
Balok
0.35
0.2
Kolom
0.7
0.3
2.2. Pemodelan Balok Akibat proses konstruksi pengecoran balok dan pelat yang dilakukan bersamaan, inersia balok pada kenyataannya meningkat sebab adanya lebar sayap efektif pada suatu panjang pelat yang ikut berpartisipasi untuk menahan momen. Oleh karena itu, akan lebih ideal bila balok
November 26, 2017
7
25015310‐Adam Yunia Rohana
dimodelkan sebagai balok T. Dengan penentuan lebar efektif sayap menggunakan persyaratan yang sesuai SNI 2847:2013 pasal 8.12.2 – 8.12.3. Berikut ini tabel penentuan dimensi lebar sayap efektif yang diaplikasikan pada model struktur:
Tabel Penentuan lebar sayap efektif Section
Type
b
h
L
JB1
JB2
s1
s2
s3
S.ef
B 30x40
E
300
400
3000
2500
2500
1550
1020
1800
1020
B 30x40
E
300
400
4000
2500
2500
1550
1020
2300
1020
B 30x40
E
300
400
5000
4000
4000
2300
1020
2800
1020
B 30x40
I
300
400
3000
2500
2500
2800
2220
750
750
B 30x40
I
300
400
4000
2500
2500
2800
2220
1000
1000
B 30x40
I
300
400
5000
3000
3000
3300
2220
1250
1250
2.3. Pemodelan Pelat Untuk beban gravitasi maka pelat dimodelkan sebagai membrane.
November 26, 2017
8
25015310‐Adam Yunia Rohana
3. PENGECEKAN PERILAKU STRUKTUR 3.1. Periode SAP2000 dan Modal Participating Mass Ratio Berdasarkan hasil perhitungan Etabs, diperoleh periode alami struktur dan Modal Participating Mass Ratio sebagai berikut: Case
Mode
Period (s)
UX
UY
UZ
RX
RY
RZ
Modal
1
2.2205
0.0000
0.7247
0.0000
0.2214
0.0000
0.0000
Modal
2
2.1815
0.7226
0.0000
0.0000
0.0000
0.2765
0.0000
Modal
3
1.9787
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.7241
Modal
4
0.8438
0.0000
0.1441
0.0000
0.2744
0.0000
0.0001
Modal
5
0.8223
0.1471
0.0000
0.0000
0.0000
0.3407
0.0000
Modal
6
0.7561
0.0000
0.0000
0.0000
0.0001
0.0001
0.1443
Modal
7
0.4662
0.0000
0.0415
0.0000
0.0566
0.0000
0.0000
Modal
8
0.4541
0.0413
0.0000
0.0000
0.0000
0.0691
0.0000
Modal
9
0.4186
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0416
Modal
10
0.3233
0.0000
0.0314
0.0000
0.0831
0.0000
0.0000
Modal
11
0.3171
0.0313
0.0000
0.0000
0.0000
0.1025
0.0000
Modal
12
0.2925
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0000
0.0318
SUM
94.23%
94.17%
> 90%
OK
OK
Jumlah ragam yang disyaratkan untuk menentukan ragam getar alami bagi struktur harus cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90% dari massa aktual masing‐masing arah horisontal ortogonal dari respon yang ditinjau oleh model, sesuai dengan SNI 1726:2012 pasal 7.9.1. Berdasarkan hasil SAP2000 diperoleh bahwa kedua arah, 12 ragam getar (mode) cukup untuk menghasilkan lebih dari 90% dari massa aktual di kedua arah X dan Y. Berikut ini ilustrasi bentuk ragamnya:
November 26, 2017
9
25015310‐Adam Yunia Rohana
Mode 1 (Translasi Uy, T:2.22s)
Mode 2 (Translasi Ux, T:2.181s)
Mode 3 (Translasi Uz, T:1.9787s)
3.2. Prosedur Gaya Lateral Ekivalen Berdasarkan periode getar alami yang dihitung oleh Etabs, untuk perhitungan gaya geser dasar statik ekivalen, adanya batasan‐batasan periode maksimum dan minimum yang boleh digunakan untuk menentukan untuk menentukan respon seismik Cs. Berikut ini tabel penentuan periode yang diizinkan dipakai untuk analisis: Periode Struktur Fundamental T Minimum Ct
0.0466
hn
42.5
x
m
0.9
T.min
1.361
s
T Maksimum Sd1
0.56
Cu
1.4
T.max
1.906
s
Ty.calc
2.2205
s
Ty.used
1.906
s
2.18153
s
Tx.used
1.906
s
K
1.703
T Used
Tx.calc
November 26, 2017
10
25015310‐Adam Yunia Rohana
Untuk kedua arah X dan Y, periode yang dihitung oleh Etabs melebihi batas periode maksimum yang diizinkan untuk analisis gaya geser dasar seismik dengan statik ekivalen, sesuai dengan SNI 1726:2012 pasal 7.8.1.1, sehingga dipilih periode arah X dan Y sebesar 1.906s yang merupakan periode izin maksimum. Koefisien respon seismik (Cs) diambil juga dengan mempertimbangkan batasan maksimum dan minimumnya, dipaparkan dalam tabel berikut Koefisien Respon Seismik dan Gaya Lateral Ekivalen: Koefisien Respon Seismik Arah X Cs.max
0.1138
Cs.calc
0.0551
Cs.min
0.0401
Cs.used
0.0551 Arah Y
Cs.max
0.1138
Cs.calc
0.0551
Cs.min
0.0401
Cs.used
0.0551
Gaya Lateral Ekivalen Arah X Cs Wt
0.0551 20825.7940
kN
1147.4318
kN
Vb X
Arah Y Cs Wt
0.0551 20825.7940
kN
1147.4318
kN
Vb Y
Faktor Skala Skala Awal Vt.X Awal Vt.Y Awal
November 26, 2017
1.839 1151.3 77 1133.3 19
Ie*g/R kN kN
Skala Baru X
1.558
(Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt (Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt awal)
Skala Baru Y
1.583
(Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt (Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt awal)
Vt.X
976.07 2
kN
Vt.Y
976.17
kN
Ratio Vt/Vb X
85.07%
OK
Ratio Vt/Vb Y
85.07%
OK
11
25015310‐Adam Yunia Rohana
3.3. Simpangan Antar Lantai Penentuan simpangan antar lantai atau story drift design , dihitung sebagai selisih terbesar dari defleksi titik‐titik di atas dan di bawah tingkat, di salah satu bagian tepi struktur. Lokasi titik yang ditinjau adalah titik join 37 pada layout berikut.
Defleksi tersebut harus diperbesar dengan faktor amplifikasi defleksi, sesuai dengan SNI 1726:2012 pasal 7.8.6 Story
Label
h
xe X
xe Y
xX
xY
xX
xY
m
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
a
Cek
12
37
3.5
87.673
76.831
321.47
281.71
12.69
10.98
52.5 5 2.5
OK
11
37
3.5
84.213
73.836
308.78
270.73
20.87
18.52
52.5 5 2.5
OK
10
37
3.5
78.521
68.784
287.91
252.21
28.05
24.95
52.5 5 2.5
OK
9
37
3.5
70.871
61.979
259.86
227.26
33.68
29.68
52.5
OK
8
37
3.5
61.685
53.884
226.18
197.57
36.94
32.37
52.5
OK
7
37
3.5
51.610
45.055
189.24
165.20
28.56
25.08
52.5
OK
6
37
3.5
43.820
38.216
160.67
140.13
26.53
23.19
52.5
OK
5
37
3.5
36.586
31.892
134.15
116.94
28.40
24.80
52.5
OK
4
37
3.5
28.840
25.129
105.75
92.14
30.64
26.76
52.5
OK
3
37
3.5
20.483
17.831
75.10
65.38
31.68
27.63
52.5
OK
2
37
3.5
11.842
10.295
43.42
37.75
25.96
22.69
52.5
OK
1
37
4
4.763
4.107
17.46
15.06
17.46
15.06
60
OK
November 26, 2017
12
25015310‐Adam Yunia Rohana
Story Drift 14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.00
10.00
20.00
30.00 40.00 Interstory Drift (mm)
Drift X
Drift Y
50.00
60.00
70.00
Drift Ijin
Dapat disimpulkan melalui grafik bahwa simpangan antar lantai gedung masih memenuhi syarat. 3.4. Pengaruh P‐Delta Sesuai dengan SNI 1726:2012 pasal 7.8.7, perlu dicek pengaruh P‐Delta dengan memperhitungkan koefisien stabilitas . Story
h
xX
xY
Px X
Vx X
Px Y
Vx Y
m
mm
mm
kN
kN
kN
kN
12
3.5
12.7
11.0
1115.0
162.7
1115.0
160.3
0.0068
0.0060
0.0909
OK
11
3.5
20.9
18.5
1999.4
313.0
1999.4
310.1
0.0104
0.0093
0.0909
OK
10
3.5
28.1
24.9
2883.8
421.4
2883.8
419.4
0.0150
0.0134
0.0909
OK
9
3.5
33.7
29.7
3768.1
502.3
3768.1
501.5
0.0197
0.0174
0.0909
OK
8
3.5
36.9
32.4
4691.0
564.9
4691.0
565.6
0.0239
0.0209
0.0909
OK
7
3.5
28.6
25.1
5575.4
612.9
5575.4
614.8
0.0202
0.0177
0.0909
OK
6
3.5
26.5
23.2
6459.8
659.7
6459.8
662.3
0.0202
0.0176
0.0909
OK
5
3.5
28.4
24.8
7344.2
713.5
7344.2
716.3
0.0228
0.0198
0.0909
OK
4
3.5
30.6
26.8
8267.0
770.8
8267.0
773.5
0.0256
0.0223
0.0909
OK
3
3.5
31.7
27.6
9151.4
827.8
9151.4
830.0
0.0273
0.0237
0.0909
OK
2
3.5
26.0
22.7
10035.8
876.1
10035.8
877.6
0.0232
0.0202
0.0909
OK
1
4
17.5
15.1
10920.2
900.8
10920.2
901.9
0.0144
0.0124
0.0909
OK
November 26, 2017
x
y
max
Cek < 0.1
13
25015310‐Adam Yunia Rohana
P‐
Effect
14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.0000
0.0200
0.0400 0.0600 Stability Ratio
Sta Stabil bility ity Rati Ratio oX
Sta Stabil bility ity Rati atio Y
0.0800
0.1000
Sta Stabili bilitty Ratio tio Limi imit
Dari hasil di atas dapat disimpulkan bahwa efek P‐Delta pada struktur dapat diabaikan karena stability ratio < 0.909
3.5. Eksentrisitas dan Torsi Nilai pembesaran torsi tak terduga Ax dan Ay, dicek saat struktur diberi torsi tidak terduga sebesar 5% dengan asumsi awal Ax dan Ay = 1, sesuai dengan SNI 1726:2012 pasal 7.8.4.2. Berikut ini plot perhitungan Ax dan Ay. Story
Ay
A
91.46
0.70
1.00
73.29
87.95
0.70
1.00
68.13
68.35
82.03
0.70
1.00
61.86
61.46
61.66
73.99
0.70
1.00
0.69
53.78
53.46
53.62
64.34
0.70
1.00
61.94
0.69
44.96
44.70
44.83
53.80
0.70
1.00
43.82
52.59
0.69
38.13
37.93
38.03
45.64
0.70
1.00
36.59
36.59
43.90
0.69
31.81
31.67
31.74
38.09
0.70
1.00
28.84
28.84
28.84
34.61
0.69
25.06
24.97
25.01
30.02
0.70
1.00
3
20.48
20.48
20.48
24.58
0.69
17.78
17.73
17.75
21.30
0.70
1.00
2
11.84
11.84
11.84
14.21
0.69
10.26
10.24
10.25
12.30
0.70
1.00
1
4.76
4.76
4.76
5.72
0.69
4.09
4.09
4.09
4.91
0.70
1.00
max‐X
min‐X
avg‐X
avg‐X
mm
mm
mm
mm
12
87.67
87.59
87.63
105.16
11
84.21
84.14
84.17
10
78.52
78.48
9
70.87
8
Ax
max‐Y
min‐Y
mm
mm
mm
0.70
76.51
75.93
76.22
101.01
0.70
73.54
73.04
78.50
94.20
0.69
68.58
70.87
70.87
85.05
0.69
61.69
61.69
61.69
74.03
7
51.61
51.61
51.61
6
43.82
43.82
5
36.59
4
November 26, 2017
1.2
avg‐Y
1.2
avg‐Y
mm
14
25015310‐Adam Yunia Rohana
Ketidakberaturan Torsi ‐ X 14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.00
0.20
0.40 Ax
0.60 0.80 Faktor Amplifikasi
1.00
1.20
1.00
1.20
A
Ketidakberaturan Torsi ‐ Y 14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.00
0.20
0.40 Ay
0.60 0.80 Faktor Amplifikasi A
Berdasarkan tabel dan plot grafik, dapat disimpulkan bahwa struktur tidak memerlukan pembesaran torsi tidak terduga sehingga Ax dan Ay = 1. Torsi tidak terduga dapat diambil sebesar 5% dengan memberikan eksentrisitas diafragma saat pendefinisian beban gempa pada Etabs. Ketidakberaturan torsi struktur dihitung berdasarkan persyaratan ketidakberaturan hotisontal struktur di SNI 1726:2012 tabel 10. Rasio simpangan antar lantai maksimum dan simpangan
November 26, 2017
15
25015310‐Adam Yunia Rohana
antar lantai rata‐rata diisyaratkan kurang dari 1.2 untuk ketidakberaturan torsi 1a dan 1.4 untuk ketidakberaturan torsi 1b. Berikut ini plot grafik rasio simpangan antar lantai tersebut:
Ketidakberaturan Torsi ‐ X 14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.00 0.0000 00
0.20 0.2000 00
0.40 0.4000 00
0.6 0.6000 000 0.8 0.8000 000 Avg/Max
Avg/Max
1.00 1.0000 00
Torsi 1a
1.20 1.2000 00
1.40 1.4000 00
1.60 1.6000 00
Torsi 1b
Ketidakberaturan Torsi ‐ Y 14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.00 0.0000 00
0.20 0.2000 00
0.40 0.4000 00
0.6 0.6000 000 0.8 0.8000 000 Avg/Max
Avg/Max
Torsi 1a
1.00 1.0000 00
1.20 1.2000 00
1.40 1.4000 00
1.60 1.6000 00
Torsi 1b
Dari plot grafik di atas, struktur tidak mengalami ketidakberaturan torsi. 3.6. Prosedur Analisis Spektrum Respon Ragam Berdasarkan SNI 1726:2012 pasal 7.9.4.1, gaya geser dasar ragam (Vt) apabila lebih kecil dari 85% gaya geser dasar yang dihitung menggunakan gaya lateral ekuivalen, gaya harus dikalikan dengan suatu faktor skala: November 26, 2017
16
25015310‐Adam Yunia Rohana
0.85 Vd/Vt Berikut ini tabel perhitungan faktor skala gaya yang diaplikasikan pada struktur: Faktor Skala Skala Awal
1.839
Ie*g/R
Vt.X Awal
1151.377
kN
Vt.Y Awal
1133.319
kN
Skala Baru X
1.558
(Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt (Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt awal)
Skala Baru Y
1.583
(Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt (Ie*g/R)*0.85*(Vb/Vt awal)
Vt.X
976.072
kN
Vt.Y
976.17
kN
Ratio Vt/Vb X
85.07%
OK
Ratio Vt/Vb Y
85.07%
OK
Faktor skala ini hanya diaplikasikan untuk memperbesar gaya, bukan memperbesar perpindahan. Oleh karena itu stabilitas struktur tidak perlu dicek ulang setelah aplikasi faktor skala gaya. 3.7. Pengecekan Gaya Geser Dasar Struktur Berdasarkan hasil analisis Etabs, berikut ini plot grafik gaya geser lantai terhadap 35% gaya geser dasar arah X dan arah Y. Untuk arah X lantai 11‐12 menahan kurang dari 35% gaya geser dasar, dan arah Y lantai 11‐12 menahan kurang dari 35%. Dari SNI 1726:2012 pasal 7.3.4.2 poin (b) tidak terpenuhi, sehingga faktor redundansi diambil = 1.
Cek 35% Gaya Geser Dasar‐X 14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.0
200.0
400.0 Avg/Max Vb‐X
November 26, 2017
600.0 35%‐Vx
800.0
1000.0
17
25015310‐Adam Yunia Rohana
Cek 35% Gaya Geser Dasar‐Y 14 12 10 i a t n a L
8 6 4 2 0 0.0
200.0
400.0
600.0 Avg/Max
Vb‐Y
November 26, 2017
35%‐Vy
800.0
1000.0
18
25015310‐Adam Yunia Rohana
4. PERANCANGAN ELEMEN STRUKTUR Setelah memperoleh dimensi elemen‐elemen struktural yang mencukupi untuk mendukung gaya‐gaya yang diterima oleh struktur, langkah berikutnya adalah mendesain tulangan yang diperlukan untuk mendukung beton dalam menerima gaya. Area tulangan yang diperlukan akan diambil dari keluaran Etabs. Penulangan didesain untuk seluruh komponen struktur di semua lantai, tetapi untuk contoh pengecekan tulangan secara manual d iambil sampel elemen yang dianggap menentukan. 4.1. Perancangan komponen lentur Penentuan tulangan balok berdsarkan tulangan longitudinal dan transversal yang diberikan oleh Etabs, lalu disesuaikan kembali dengan syarat tulangan minimum dari SNI 2847:2013 untuk sistem rangka pemikul momen khusus. a. Tulangan Longitudinal Tulangan dari hasil output SAP2000 sering belum mempertimbangkan tulangan minimum, sehingga perlu dicek kembali apakah tulangan tersebut sudah memenuhi syarat atau belum. SNI 2847:2013 pasal 10.5.1 tentang komponen struktur lentur untuk rangka pemikul momen khusus mensyaratkan tulangan minimum sebagai yang terbesar dari berikut:
0.25 ′ 0.25 Dan tidak boleh kurang dari:
1.4 Untuk mempermudah proses di lapangan, join pada pertemuan 2 balok pada 1 kolom, tulangan balok di kanan dan kiri harus sama karena tulangan akan diteruskan dari tumpuan ke tumpuan lainnya.
November 26, 2017
19
25015310‐Adam Yunia Rohana
Balok
Arah
B30x40
X
Posisi
Lebar (mm)
Tinggi (mm)
Panjang (mm)
Posisi Tulangan
A‐Tump (mm2)
A‐Lap (mm2)
A‐Min 1 (mm2)
A‐Min 2 (mm2)
300
400
4000
Atas
648.063
605.321
410.79
420
464.3
551.929
Atas
680.142
537.402
410.79
420
Bawah
382.659
501.348
Atas
790.65
790.592
513.49
525
Bawah
739.766
739.799
Atas
752.582
696.089
513.49
525
410.79
420
410.79
420
513.49
525
513.49
525
256.74
262.5
Bawah B30x40
B30x50
B30x50
X
X
X
Interior
Exterior
Interior
300
400
300
500
300
500
4000
4000
4000
Bawah B30x40
B30x40
B30x50
B30x50
B25x30
Y
Y
Y
Y
X
Exterior
Interior
Exterior
Interior
Sekunder
300
400
300
400
300
500
300
500
250
300
5000
5000
5000
5000
3000
515.4
658.97
Atas
569.346
505.249
Bawah
382.659
467.658
Atas
646.224
505.292
Bawah
382.659
422.354
Atas
699.759
682.913
Bawah
629.056
638.895
Atas
675.68
658.776
Bawah
570.205
580.061
0
0
68.284
68.284
Atas Bawah
Balok
Arah
Posisi
Lebar (mm)
Tinggi (mm)
Panjang (mm)
Posisi Tulangan
Tulangan Tumpuan
A‐Tump (mm2)
Tulangan Lapangan
B30x40
X
Exterior
300
400
4000
Atas
5 ‐ D16
1005.31
5 ‐ D16
1005.31
Bawah
5 ‐ D16
1005.31
5 ‐ D16
1005.31
Atas
5 ‐ D16
537.402
5 ‐ D16
1005.31
Bawah
5 ‐ D16
501.348
5 ‐ D16
1005.31
Atas
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Bawah
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Atas
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Bawah
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Atas
5 ‐ D16
1005.31
5 ‐ D16
1005.31
Bawah
5 ‐ D16
1005.31
5 ‐ D16
1005.31
Atas
5 ‐ D16
1005.31
5 ‐ D16
1005.31
Bawah
5 ‐ D16
1005.31
5 ‐ D16
1005.31
Atas
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Bawah
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Atas
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Bawah
6 ‐ D16
1206.372
6 ‐ D16
1206.372
Atas
3 ‐ D16
603.1858
3 ‐ D16
603.1858
Bawah
3 ‐ D16
603.1858
3 ‐ D16
603.1858
B30x40
B30x50
B30x50
B30x40
B30x40
B30x50
B30x50
B25x30
X
X
X
Y
Y
Y
Y
X
Interior
Exterior
Interior
Exterior
Interior
Exterior
Interior
Sekunder
November 26, 2017
300
300
300
300
300
300
300
250
400
500
500
400
400
500
500
300
4000
4000
4000
5000
5000
5000
5000
3000
A‐Lap (mm2)
20
25015310‐Adam Yunia Rohana
b. Tulangan Transversal Berdasar SNI 2847:2013 pasal 21.5.3.1, diperlukan hoops/sengkang tertutup di sepanjang 2h dari muka kolom terdekat. Jarak ini menunjukkan zona plastis yang mungkin terjadi pada balok. Pasal 21.5.3.2 mensyaratkan hoops pertama dipasang pada jarak 50mm dari muka kolom dan berikutnya dipasang dengan spasi terkecil diantara:
d/4 6 kali diameter tulangan longitudinal 150mm Spasi maksimum tulangan geser di sepanjang balok sistem rangka pemikul momen khusus adalah d/2. c. Tulangan Torsi Tulangan torsi dan tulangan sengkang harus ditambahkan ke tulangan yang dibutuhkan sebelumnya. Hasil Tulangan dari Etabs akan dibagi ke 4 sisi balok dan kebutuhan tambahan tulangan transversal akan dikalikan 2 untuk kaki dan ditambahkan ke kebutuhan area tulangan transversal lentur sebelumnya. d. Tulangan pinggang Karena jarak atar tulangan maksimum pada b alok SRPMK adalah 350mm, maka tulangan di sisi kanan dan kiri balok (tulangan pinggang) perlu ditambahkan untuk memenuhi persyaratan ini. Tulangan pinggang ini juga bisa berfungsi sebagai tulangan torsi.
4.2. Perancangan Komponen Tekan Elemen kolom memiliki 2 tipe, dari masing‐masing tipe diambil gaya aksial yang paling besar dari berbagai kombinasi. Kolom yang didesain harus memenuhi syarat SNI 2847:2013:
Gaya aksial terfaktor dari berbagai kombinasi harus melebihi Ag.fc’/10
Sisi terpendek penampang kolom tidak kurang 300mm
Rasio dimensi penampang tidak kurang dari 0.4
Sendi plastis diharapkan terjadi pada balok dan dihihndarkan pada kolom, kerusakan pada kolom harus diminimalkan. SNI 2847:2013 pasal 21.6.2.2 mensyaratkan penggunaan prinsip strong column weak beam dalam desain, dijamin dengan terpenuhinya persamaan 21‐2:
1.2 1.2 Di mana:
Mc
: jumlah Mn dua kolom yang bertemu di joint
Mg
: jumlah Mn dua balok yang bertemu di joint
November 26, 2017
21
25015310‐Adam Yunia Rohana
Berikut ini gaya‐gaya maksimum yang bekerja di kolom sesuai dengan dimensi kolomnya:
Kolom
Lebar (mm)
Tinggi (mm)
K40x40
400
400
K50x50
K60x60
500
500
600
600
Panjang (mm) 3500
3500
4000
Tulangan
P (kN)
M2 (kN.m)
24 – D20
‐1103.4
‐48.9334
‐62.0827
‐805.71
‐63.5874
‐59.8656
‐658.8
‐44.5424
‐71.4609
‐2307.2
1.403
‐0.9526
‐1346.9
‐96.8099
‐20.8001
‐1416.8
‐29.6313
‐114.2276
‐2836.9
0.3096
0.8451
‐1806.2
‐163.766
‐40.2638
‐1805.4
‐40.0842
‐191.6773
24 – D25
28 – D28
M3 (kN.m)
Berikut ini diagram interaksi kolom biaksial: K40x40 500
My ( kNm)
1
Mx ( kNm)
-500
500
-500 P = 1103 kN
500
My ( kNm)
2
-500
500
-500 P = 805.71 kN
November 26, 2017
Mx ( kNm)
22
25015310‐Adam Yunia Rohana
500
My ( kNm)
3
-500
Mx ( kNm) 500
-500 P = 658.8 k N
K50x50 2000
My ( kNm)
Mx ( kNm) 1 -2000
2000
-2000 P = 2307.23 2307.23 kN 2000
My ( kNm)
Mx ( kNm) 2 -2000
2000
-2000 P = 1346.89 1346.89 kN
November 26, 2017
23
25015310‐Adam Yunia Rohana
2000
My ( kNm)
Mx ( kNm) 3 -2000
2000
-2000 P = 1416.84 1416.84 k N
K60x60 2000
My ( kNm)
Mx ( kNm) 1 -2000
2000
-2000 P = 2836.86 kN
2000
My ( kNm)
Mx ( kNm)
3 2 -2000
2000
-2000 P = 1806.16 1806.16 kN
November 26, 2017
24
25015310‐Adam Yunia Rohana
4.3. Perancangan Pelat Perancangan pelat diasumsikan sebagai balok beton bertulang yang membentang searah panjang terpendek pelat. Dasar perhitungan pelat dari output analisis pelat terhadap beban gravitasi yang bekerja. Berikut ini resume analisisnya: Pelat
Posisi Tulangan
Moment (kN.m)
Tumpuan
Atas
15.983
93.5
86.49
577.50
9.06
16.442
Lapangan
Atas
14.231
93.5
86.49
514.21
8.07
14.722
d (mm)
jd (mm)
As perlu (mm2)
a (mm)
Pelat
Tulangan
Jumlah Tulangan
Tulangan pakai
Jarak
Tumpuan
13
4.35
5.00
200.00
Lapangan
13
3.87
4.00
250.00
Mn (kN.m)
Dari perhitungan di atas, tulangan pelat dipakai D13‐250 untuk area Lapangan dan D13‐200 untuk area Tumpuan.
November 26, 2017
25
25015310‐Adam Yunia Rohana
5. ANALISIS NONLINIER Analisis nonlinier adalah prosedur analitis untuk menentukan kinerja struktur. Tujuan kinerja struktur adalah pencapaian level kinerja struktur yang ditentukan oleh deformasi struktur di bawah beban gempa yang ditentukan oleh maksimum perpindahan struktur dan elemen struktur yang dapat diterima dengan besaran beban kuat gempa yang ditinjau. Metode yang dipakai adalah riwayat waktu nonlinier. 5.1. Pemodelan Sendi Plastis Elemen‐elemen yang didesain untuk mendisipasi energi harus dimodelkan untuk memiliki sendi plastis sesuai dengan kapasitas leleh masing‐masing elemen. Untuk struktur rangka, elemen yang dimodelkan dengan sendi plastis adalah balok dan kolom. Software SAP2000 menyediakan fasilitas auto hinge untuk balok dan kolom. Berikut ini adalah contoh tampilan sendi plastis menggunakan auto hinge yang sudah di‐generate oleh SAP2000. Berikut ini pemodelan hinge property untuk untuk balok dengan M3 dan kolom dengan P‐M2‐M3:
November 26, 2017
26
27
25015310‐Adam Yunia Rohana
5.2. Pembebanan Nonlinier Data beban gempa riwayat waktu diambil dari data PEER sesuai yang digunakan dari Tugas 1. Dalam hal ini data beban gempa riwayat waktu yang diambil adalah Gempa San Fernando dari stasiun Pacoima Dam. Riwayat simpangan dari data gempa San Fernando akan dijadikan sebagai input motion pada struktur. Riwayat simpangan di bawah adalah data yang sudah dinormalisasikan sebagai fungsi time history pada SAP2000.
Displacement (cm) 1.5 1 ) m 0.5 c ( t n e m 0 e c a l p s -0.5 i D
-1 -1.5 0
20
40
60
80
Periode (s) MAJOR
November 26, 2017
MINOR
VERTICAL
100
120
25015310‐Adam Yunia Rohana
Berikut ini input fungsi time history pada SAP2000:
Riwayat Simpangan Mayor
Riwayat Simpangan Minor
Riwayat Simpangan Vertikal
Mendefinisikan Load Pattern dari semua pembebanan:
Mendefinisikan Load Case untuk analisa Nonlinier Time history dengan tipe solusi Direct Integration.
November 26, 2017
28
25015310‐Adam Yunia Rohana
Melakukan assignment pada semua base support dengan dengan memberikan batasan besarnya Peak Ground Displacement (PGD) dari data Mayor, Minor dan Vertikal, seperti berikut di bawah sesuai masing‐masing load pattern .
November 26, 2017
29
25015310‐Adam Yunia Rohana
5.3. Hasil Analisa Berikut hasil analisa time history struktur bangunan Rumah Sakit yang diberikan beban gempa San Fernando tanpa di‐skala gempanya. Total data gempa 11.175 dengan interval waktu 0.01 detik, jadi gempa berlangsung selama 111.75 detik.
November 26, 2017
30
25015310‐Adam Yunia Rohana
Dari hasil akhir running time history, dapat dibuat beberapa kesimpulan: a. Sampai berakhirnya waktu gempa, sendi plastis sudah banyak terbentuk, paling banyak terjadi pada balok. Dari sendi plastis yang tercipta, rata‐rata statusnya adalah belum mencapai Initial Ocupation (IO) dan Life Safety (LS). b. Sampai berakhirnya gempa, kerusakan struktur yang terjadi termasuk ringan, kemungkinan hanya terjadi minor cracking, secara umum struktur masih mempertahankan kekuatan dan kekakuan aslinya. c. Visualisasi dari grafik terlihat seperti terjadi story mechanism, namun untuk kasus gempa San Fernando ini struktur masih kuat dengan melihat sendi plastis pada bagian kolom bawah, apabila terjadi gempa yang lebih kuat lagi, story mechanism bisa saja terjadi. d. Menjadi dasar untuk dilakukannya perkuatan/ strengthening pada kolom paling bawah supaya tidak terjadi story mechanism akibat beban gempa yang lebih besar lagi.
November 26, 2017
31
