EVALUASI PENGARUH KETIDAKBERATURAN HORIZONTAL PADA STRUKTUR BANGUNAN DENGAN DENAH BERBENTUK U BERDASARKAN SNI 03-1726-2002 DAN SNI 1726:2012
3.3 Variasi Pemodelan
OUTLINE • • • • • •
PENDAHULUAN TINJAUAN PUSTAKA METODOLOGI PENELITIAN ANALISA DAN PEMBAHASAN KESIMPULAN DAN SARAN REFERENSI
Bab 1 - Pendahuluan 1.1 Latar Belakang • Denah berbentuk U ini sering digunakan • Denah berbentuk U kategori gedung tidak beraturan • Percepatan gempa dan penalti yg berbeda pada kedua peraturan 1.2 Deskripsi Masalah Variasi 6 model denah U → Analisa SNI 03-1726-2002 dan SNI 1726:2012 → Evaluasi ketidakberaturan 1.3 Tujuan Penelitian • Mengetahui perbedaan hasil analisa dan desain akibat ketidakberaturan horizontal berdasarkan kedua peraturan • Mengetahui variasi model U yang memiliki perbedaan berat tulangan paling efisien. 1.4 Pembatasan Masalah • Gedung dual system SRPMK beton bertulang dengan analisa statik ekivalen dan respons spektrum • Variasi 6 model berdasarkan panjang dan lebar sudut dalam serta ketinggian. • Beban gempa rencana lokasi Jakarta (tanah lunak) • Modelisasi dengan program ETABS versi 15 • Berat tulangan berdasarkan hasil output ETABS
1.5 Hipotesis Penelitian • Analisa SNI 1726:2012 akan menghasilkan gaya gempa rencana yang lebih besar akibat kenaikan percepatan gempa. • Penalti ketidakberaturan horizontal di SNI 1726:2012 lebih kompleks sehingga menghasilkan struktur yang lebih boros 1.6 Sistematika Penulisan • Bab 1 Pendahuluan • Bab 2 Tinjauan Pustaka • Bab 3 Metodologi Penelitian • Bab 4 Analisa dan Pembahasan • Bab 5 Kesimpulan dan Saran
Bab 2 – Tinjauan Pustaka 2.1 Peraturan Gempa SNI 03-1726-2002
• • • • • • • • • • •
Jenis Tanah Wilayah Gempa & Respons Spekrum Kontrol Nilai Waktu Getar Alami Faktor Keutamaan Faktor Reduksi Gempa (R) Berat Seismik Efektif Geser Dasar Seismik Distribusi Vertikal Gaya Gempa Kinerja Batas Layan dan Ultimate P-delta Struktur Gedung Beraturan & Beraturan
2.2 Peraturan Gempa SNI 1726:2012 • Kategori Risiko & Faktor Keutamaan • Wilayah Gempa & Respons Spektrum • Kategori Desain Seismik (KDS) • Faktor Sistem Penahan Gaya Gempa • Penentuan Perioda • Berat Seismik Efektif • Gaya Geser Dasar Seismik • Distribusi Gaya Gempa Lateral Tingkat • Faktor Pembesaran Torsi • Simpangan Antar Tingkat • P-delta • Kombinasi Pembebanan • Redundansi
•
• Tidak
Ketidakberaturan Struktur (Horizontal) - Klasifikasi Diafragma rigid – semi rigid – fleksibel - Gaya Desain Diafragma (Pasal 7.10.1.1) - Elemen Kolektor (Pasal 7.10.2.1) - Kord Ketidakberaturan Struktur (Vertikal) Tetap dilakukan pengecekan walaupun denah dan struktur gedung dibentuk untuk termasuk dalam kategori ketidakberaturan horizontal.
Bab 2 – Tinjauan Pustaka (Ketidakberaturan Horizontal) • Klasifikasi Diafragma a. b. c. d.
Dimensi dan pembebanan Rigid Fleksibel Semirigid
The seismic handbook Farzad Naeim, 2000
Bab 2 – Tinjauan Pustaka (Ketidakberaturan Horizontal) • Gaya Desain Diafragma (SNI 1726:2012 Pasal 7.10.1.1)
Diafragma harus didesain untuk menahan kedua tegangan geser dan lentur yang dihasilkan dari gaya desain serta menyalurkan gaya desain seismik akibat offset horizontal atau perubahan kekakuan dari elemen vertikal. Pada diskontinuitas diafragma, seperti bukaan dan sudut dalam, desain harus menjamin bahwa transfer gaya ke tepi (kord) terkombinasi dengan gaya lainnya dalam diafragma, yaitu kapasitas geser dan tarik diafragma.
Bab 2 – Tinjauan Pustaka (Ketidakberaturan Horizontal) • Elemen Kolektor (SNI 1726:2012 Pasal 7.10.2.1)
• Kord Kord tekan, maks 0,2 f’c. Tulangan sengkang tidak diperlukan apabila bukan sekitar opening Kord tarik Diberi tulangan selebar 0,25 b
b
Bab 3 – Metodologi Penelitian 3.2 Kriteria Perencanaan
• •
H lantai 1 H lantai typical SNI 2002, R SNI 2012, R
= 3,5 m =3m = 8,5 =7
Bab 3 – Metodologi Penelitian 3.2 Kriteria Perencanaan
3.5 Mass Source
SNI 03-1726-2002
SNI 1726:2012
Bab 3 – Metodologi Penelitian 3.3 Variasi Pemodelan
2 BAB 4 ANALISA DAN PEMBAHASAN
Analisa SNI 03-1726-2002 vs SNI 1726:2012 No 1 2 3 4 5 6
Item R Faktor skala Diaphragma Pembebanan Mass Source Beton
7 Kombinasi
SNI 2002
SNI 2012
8.5 1.154 Rigid SNI 03-1727-1989 LL = 0.3 SNI 2847:2013
7 1.401 Semi rigid SNI 1727:2013 LL = 0 SNI 2847:2013
Gempa horizontal
Gempa horizontal & vertikal
Respons Spektrum
• • •
Respons spektrum 2002 > 2012 Tmax 2012 jauh lebih kecil dibandingkan 2002 Hal ini menyebabkan bangunan dituntut untuk lebih kaku agar mendekati Tmax dan menyebabkan gaya gempa yang dihasilkan menjadi lebih besar.
Hasil Analisa Gempa
Hasil Analisa Gempa PERIODE
• T SNI 03-1726-2002 sedikit lebih besar dibandingkan SNI 1726:2012 • W SNI 03-1726-2002 > SNI 1726:2012. • Berat seismik pada SNI 03-17262002 mengikutsertakan 30% Live Load (LL) hunian. • SNI 1726:2012 mempertimbangkan Live (LL) hunian.
tidak Load
Hasil Analisa Gempa • V SNI 1726:2012 > SNI 03-1726-2002 • Faktor pembesaran torsi (Ax) di SNI 1726:2012 pada semua model adalah 1,0 • Nilai redundansi untuk semua model pada SNI 1726:2012 sebesar 1,0 kecuali pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai untuk arah X, yaitu sebesar 1,3. Sedangkan pada SNI 03-1726-2002 tidak dijelaskan tentang redundansi sehingga nilai yang diambil sebesar 1,0. • Story drift untuk semua model pada kedua arah masih di bawah drift limit.
• P-delta pada analisa SNI 1726:2012 dapat diabaikan, sedangkan pada SNI 03-1726-2002 pengaruh P-delta harus ditinjau. • Pada kedua peraturan sama – sama mengkategorikan struktur yang dianalisa sebagai struktur gedung tidak beraturan. Namun, pada SNI 1726:2012 lebih dispesifikasikan jenis ketidakberaturannya yaitu ketidakberaturan horizontal. Dari berbagai macam tipe ketidakberaturan horizontal tersebut, struktur gedung termasuk jenis gedung yang memiliki ketidakberaturan horizontal tipe 2.
Hasil Analisa Gempa DUAL SYSTEM
•
•
• •
•
•
Presentase gaya gempa yang dipikul oleh frame arah X dengan analisa SNI 1726:2012 lebih besar daripada SNI 03-1726-2002. Untuk model H:D = 2,25:5 arah X menunjukkan hasil presentase kontrol sistem ganda yang berbeda dengan rata – rata model lainnya yang disebabkan oleh pengurangan shearwall SW 3 dan SW 8 sehingga presentase gaya gempa yang dipikul frame jauh lebih besar dibandingkan model lainnya. shearwall → menghindari puntir yang tidak diinginkan dan kekakuan yang berlebihan. Kekakuan yang berlebihan menyebabkan output tulangan minimum dari ETABS sehingga tidak bisa dijadikan perbandingan pada berat tulangan. Presentase frame arah Y pada model H:D = 2,25:5 di kedua peraturan tersebut sama – sama tidak mencapai syarat minimum (25%) akibat minimnya elemen frame yang menahan gaya gempa arah Y tersebut. Untuk arah Y, presentase perbedaan kedua peraturan tersebut sangat kecil. Namun pada bangunan 20 lantai, terdapat perbedaan yang menunjukkan presentase gaya gempa yang dipikul oleh frame dengan analisa SNI 03-1726-2002 lebih besar.
Gaya Geser Tingkat Kumulatif • H : D = 5 : 5 30 Lantai
Gaya Geser Tingkat Kumulatif • H : D = 4 : 5 30 Lantai
Gaya Geser Tingkat Kumulatif • H : D = 2,25 : 5 30 Lantai
Gaya Geser Tingkat Kumulatif • H : D = 5 : 5 20 Lantai
Gaya Geser Tingkat Kumulatif • H : D = 4 : 5 20 Lantai
Gaya Geser Tingkat Kumulatif • H : D = 2,25 : 5 20 Lantai
Gaya Geser Tingkat Kumulatif • Hasil tersebut menunjukkan bahwa semakin kecil variasi dimensi sumbu Y dan ketinggian lantainya, semakin kecil pula kenaikan gaya geser tingkat kumulatif yang terjadi. • Semakin kecil variasi dimensi sumbu Y dan ketinggian lantainya maka periode struktur semakin kecil. • SNI 1726:2012, variasi dimensi sumbu Y dan ketinggian lantainya yang semakin kecil menghasilkan periode struktur yang mendekati periode maksimum (Tmax) sehingga menghasilkan faktor skala yang semakin kecil pula. • Kombinasi hal tersebut menyebabkan perbedaan gaya geser tingkat kumulatif yang berbanding lurus dengan perbedaan dimensi variasi sumbu Y dan ketinggian lantainya.
Story Drift • H : D = 5 : 5 30 Lantai
Story Drift • H : D = 4 : 5 30 Lantai
Story Drift • H : D = 2,25 : 5 30 Lantai
Story Drift • H : D = 5 : 5 20 Lantai
Story Drift • H : D = 4 : 5 20 Lantai
Story Drift • H : D = 2,25 : 5 20 Lantai
Story Drift • Semakin kecil kenaikan drift max disebabkan oleh semakin kecil pula kenaikan gaya geser yang terjadi. • Namun pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai drift max arah y justru mengalami penurunan. • Hal ini disebabkan nilai faktor pembesaran defleksi SNI 03-1726-2002 (ξ) sebesar 5,95 > nilai faktor pembesaran defleksi SNI 1726:2012 (Cd) yaitu sebesar 5,5. • Penurunan nilai faktor pembesaran defleksi tersebut sebesar 7,6% sedangkan kenaikan Vy rata – rata hanya sebesar 3,0%.
Berat Tulangan
•
Semakin kecil variasi dimensi sumbu Y dan ketinggian lantainya menghasilkan kenaikan presentase berat tulangan yang semakin kecil pula.
•
Presentase kenaikan tulangan kolom lebih kecil dari elemen lainnya yang disebabkan oleh mayoritas kolom menghasilkan tulangan minimum.
•
Namun terjadi kenaikan pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai yang disebabkan oleh redundansi arah X (ρx) yang berbeda dengan model lainnya, yaitu 1,3.
Ketidakberaturan Horizontal SNI 03-1726-2002 •
Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral adalah 87,5 m dan 57,5 m, lebih dari 10 tingkat atau 40 m.
•
Denah struktur gedung bukan persegi panjang dan memiliki panjang tonjolan lebih dari 25% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut.
•
Denah struktur gedung menunjukkan coakan sudut dan panjang sisi coakan tersebut lebih dari 15% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut.
SNI 1726:2012 Ketidakberaturan Horizontal tipe 2 • Denah bangunan berbentuk U dan apabila diproyeksikan terdapat denah struktur dari dalam hasilnya lebih besar dari 15% dimensi dalam arah yang ditentukan.
Penalti •
Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma - Diafragma ke dinding geser - Kolektor ke dinding geser
•
Prosedur Analisis
Penalti •
Analisa respons dinamik
Ketidakberaturan Horizontal (Tipe 2 SNI 1726:2012) • Pengecekan Ketidakberaturan Horizontal Tipe 2
Ketidakberaturan Horizontal (Tipe 2 SNI 1726:2012) • Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma Gaya desain diafragma ditingkatkan 25% sebagai antisipasi dari ketidakberaturan penyaluran gaya diafragma ke elemen vertikal yang disebabkan oleh ketidakberaturannya denah bangunan. Peningkatan 25% gaya desain diafragma menghasilkan tulangan ekstra pada diafragma ke shearwall sebagai tulangan geser friksi, tulangan elemen kolektor ke shearwall dan tulangan kord pada balok serta pelat lantai. Besarnya jumlah tulangan esktra yang diperlukan tergantung dari besarnya gaya gempa rencana, berat diafragma dan ketebalan pelat lantai
Ketidakberaturan Horizontal (Tipe 2 SNI 1726:2012) • Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma - Diafragma ke shearwall
Tulangan diafragma ke shearwall diperlukan untuk menahan geser friksi antara difragma dengan sisi shearwall.
Ketidakberaturan Horizontal (Tipe 2 SNI 1726:2012) • Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma - Elemen Kolektor ke shearwall
Tulangan kolektor untuk mengumpulkan gaya – gaya geser yang ingin di transfer ke shearwall. Elemen kolektor dimodelisasikan sebagai balok yang memiliki lebar yang sama dengan lebar shear wall.
Ketidakberaturan Horizontal (Tipe 2 SNI 1726:2012) • Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma - Kord (pelat lantai dan balok)
Tulangan kord diperlukan untuk menahan tekan dan tarik di tepi akibat gaya geser utama. Tulangan kord pelat lantai selebar 0,25 b dan diletakkan di tengah ketebalan pelat (antara tulangan pelat lantai) Tulangan kord balok diletakkan di tengah ketebalan balok (antara tulangan longitudinal balok)
Ketidakberaturan Horizontal (Tipe 2 SNI 1726:2012) • Peningkatan 25% Gaya Desain Diafragma - Hasil Tulangan Ekstra
1. Tidak banyak tulangan ekstra pada pelat lantai akibat ketebalan pelat lantai yang cukup memadai, yaitu 130 mm 2. Over stress balok kolektor menunjukkan bahwa lebar efektif (beff) elemen kolektor harus lebih besar dari lebar shearwall sehingga elemen kolektor merupakan perpaduan antara balok dengan pelat lantai. 3. Tulangan ekstra rata – rata terbesar terdapat pada model H : D = 5 : 5 30 Lantai
Ketidakberaturan Horizontal (Tipe 2 SNI 1726:2012) •
Prosedur Analisis Tabel 13 SNI 1726:2012 : Struktur tidak beraturan dengan T < 3,5 Ts dan mempunyai hanya ketidakberaturan horizontal tipe 2, 3, 4 atau 5 atau ketidakberaturan vertikal tipe 4, 5a, atau 5b diizinkan menggunakan prosedur analisa gaya lateral ekivalen, spektrum respons ragam dan riwayat waktu. Hasil Analisa : Gedung memiliki ketidakberaturan horizontal tipe 2 dan T > 3,5Ts untuk gedung 30 lantai, namun T < 3,5Ts untuk gedung 20 lantai. Kesimpulan : Analisa yang digunakan spektrum respons ragam.
adalah
analisa
3 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan •
Analisa dengan SNI 1726:2012 menghasilkan gaya gempa rencana yang lebih besar, namun bukan akibat dari kenaikan percepatan gempanya melainkan karena batasan acuan periode getar yang digunakan pada SNI 1726:2012 lebih kecil daripada SNI 03-1726-2002.
•
Semakin tinggi sifat ketidakberaturan horizontal maka semakin tinggi pula kenaikan gaya geser, drift max dan berat tulangan dari SNI 03-1726-2002 ke SNI 1726:2012. Namun pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai SNI 1726:2012 drift max arah y justru mengalami penurunan. Hal ini disebabkan nilai faktor pembesaran defleksi SNI 03-1726-2002 (ξ) sebesar 5,95, lebih besar dari nilai faktor pembesaran defleksi SNI 1726:2012 (Cd) yaitu sebesar 5,5. Penurunan nilai faktor pembesaran defleksi tersebut sebesar 7,6% sedangkan kenaikan Vy rata – rata hanya sebesar 3,0%. Pada berat tulangan terjadi kenaikan yang besar pada model H:D = 2,25:5 20 Lantai yang disebabkan oleh redundansi arah X (ρx) sebesar 1,3.
•
Penalti ketidakberaturan horizontal menurut SNI 1726:2012 tentang peningkatan 25% gaya desain diafragma menghasilkan tulangan ekstra pada diafragma ke shearwall sebagai tulangan geser friksi, tulangan elemen kolektor ke shearwall dan tulangan kord pada balok serta pelat lantai. Besarnya jumlah tulangan esktra yang diperlukan tergantung dari besarnya gaya gempa rencana dan berat diafragma. Model H:D = 5:5 30 Lantai menghasilkan tulangan ekstra terbesar akibat peningkatan 25% gaya desain diafragma. Tulangan ekstra tersebut menyebabkan desain pada analisa SNI 1726:2012 memerlukan tulangan yang lebih banyak dibandingkan dengan SNI 03-1726-2002.
•
Rentang pertambahan tulangan akibat perbedaan peraturan yaitu sebesar 5,6% - 22,0%. Presentase kenaikan berat tulangan yang paling kecil adalah model H:D = 2,25:5 30 Lantai sebesar 5,6% dan yang terbesar adalah model H:D = 2,25:5 20 Lantai sebesar 22,0%.
•
Referensi
• • • • • • • • • • • •
•
American Concrete Institute (ACI). (2008). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318M-08) and Commentary. ACI 318M-08. American Concrete Institute (ACI). (2011). Building Code Requirements for Structural Concrete. ACI 318-11. American Concrete Institute (ACI). (2014). Building Code Requirements for Structural Concrete. ACI 318-14. American Society of Civil Engineers (ASCE). (2010). Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. ASCE 7-10. Reston, VA : ASCE. Budiono, Bambang. (2011). Presentasi Seminar HAKI 2011: Konsep SNI Gempa 1726-201x. Jakarta: HAKI (Himpunan Ahli Konstruksi Indonesia) CSI Knowledge Base.(2014). Center of Rigidity for Semi-rigid diaphragm. CSI Knowledge Base.(2014). Rigid vs Semi-rigid diaphragm. Federal Emergency Management Agency (FEMA). (2009). NEHRP Recommended Seismic. Washington, D.C. : FEMA Federal Emergency Management Agency (FEMA). (2012). 2009 NEHRP Recommended Seismic Provision Design Example.Washington, D.C. : FEMA Ghosh, S. K. (2014). Significant Changes from ASCE 7-05 to ASCE 7-10, part 1: Seismic Design Provisions. Gregory MacRae & Bruce Deam. (2009). Building Regularity for Simplified Modelling. EQC Project No. 06/514. New Zeland. Himpunan Ahli Konstruksi Indonesia (HAKI). (2015). Shourtcourse HAKI 2015 : Penerapan Tata Cara Perancangan Struktur Tahan Gempa. Jakarta: HAKI (Himpunan Ahli Konstruksi Indonesia). Himanshu Gaur, R.K. Goliya, Krishna Murari, Dr. A. K Mullick. (2014). A Parametric Study of Multy-storey R/C Building With Horizontal Irregularity. International Journal of Research in Engineering and Technology. Ghana, India. IBC SEAOC. (2012). Structural Design Manual Vol 1.
• •
Referensi
• • • • • • • • • • • •
ICC. (2009). International Building Code (IBC). Falls Church, VA : ICC Lujiang Yang, Dewen Liu, Zhongli Guo, Jing Li, Bihui Dai. (2014). Engineering Mechanic in High-Rise Building With Irregular Planer. Applied Mechanic and Material Vol 540 pp 193 – 196. Switzerland. Mario De Stefano, Barbara Pintucchi. (2007). A Areview of Research on Seismic Behaviour of Irregular Buildng Structure Since 2002. Florence, Italy. Naeim, Farzad. (2000). The Seismic Design Handbook 2nd Edition. Los Angeles, CA. National Institute of Standard and Technology (NIST). (2010). NEHRP Seismic Design of Cast-in-place Concrete Diaphragms Chord and Collector. NIST GCR 10917-4. California. Rahim, Sjahril A. (2016) Kuat Lateral Tingkat Struktur. Depok, Indonesia. Rekesh Sakale, R K Arora dan Jitendra Chouchan. (2014). Seismic Behaviour of Building Having Horizontal Irregularities. International Journal of Structural and Civil Enginnering Research Vol 3 No 4. S. K. Ghosh. Significant Changes form ASCE 7-05 to ASCE 7-10, part 1 Seismic Design Provisions. Standard Nasional Indonesia (SNI). (1989). Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. SNI 03-1727-1989. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia. Standard Nasional Indonesia (SNI). (2002). Standard Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung. SNI 03-1726-2002. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia. Standard Nasional Indonesia (SNI). (2012). Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Banunan Gedung dan non Gedung. SNI 1726:2012. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia. Standard Nasional Indonesia (SNI). (2013). Beban Minimum untuk Perencanaan bangunan Gedung dan Struktur Lain. SNI 1727:2013. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia. Standard Nasional Indonesia (SNI). (2013). Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung. SNI 2847:2013. Bandung: Badan Standarisasi Indonesia. Thomas F. Hausler. (2014). The Most Common Errors in Seismic Design and How to Properly Avoid Them. 2014 Annual Conference Proceedings of National Council of Structural Engineers Associates (NCSEA). Kansas City.
TERIMA KASIH
