Perencanaan Bangunan Tahan Gempa

FTSL ITB Prodi Teknik Sipil

Perencanaan Bangunan Tahan Gempa

Pelatihan Software ETABS

Ediansjah Zulkifli

Daftar Isi

1

Pendahuluan

1.1 Sistem 1.1.1 1.1.2 1.1.3

1 . . . .

2 2 2 2

1.2 Sistem rangka pemikul momen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

1.3 Desain 1.3.1 1.3.2 1.3.3 2

Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Frame System (Sistem Rangka) . . . . . . . . . . . . . . Momen Resisting Frame System (Sistem Rangka Pemukul Dual System (Sistem Dual Rangka dan Dinding Geser) . .

. . . . . . . . . . Momen) . . . . .

SRPMK berdasarkan SNI 03-2847-2002 . . . . . . . . . . . . . . Desain SRPMK pada elemen balok (elemen menerima lentur) . . Desain SRPMK pada elemen kolom (elemen menerima lentur dan Desain SRPMK pada hubungan balok-kolom . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . . . . . . aksial) . . . .

. 3 . 3 . 7 . 12

Perangkat lunak ETABS

15

2.1 Terminologi pemodelan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Teknik analisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.3 Kombinasi beban . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3

Perencanaan bangunan tahan gempa, studi kasus

18

3.1 Data bangunan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.2 Data pembebanan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2.1 Beban gravitasi pada struktur gedung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2.2 Beban gempa pada struktur gedung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.3 Pemodelan struktur gedung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Inisialisasi pemodelan struktur . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Data material dan elemen-elemen struktur gedung . . 3.3.3 Pemodelan elemen kolom pada struktur gedung . . . 3.3.4 Pemodelan elemen balok pada struktur gedung . . . . 3.3.5 Pemodelan elemen pelat lantai pada struktur gedung .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

30 30 33 39 42 46

3.4 Pembebanan pada model struktur gedung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.4.1 Pembebanan gravitasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 3.4.2 Pembebanan gempa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.5 Langkah-langkah tambahan dalam pemodel 3.5.1 Mass Source . . . . . . . . . . . . 3.5.2 Special Seismic Data . . . . . . . 3.5.3 Diafragma Kaku . . . . . . . . . .

struktur gedung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

55 55 56 57 i

I-MHERE@ETABS 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7

Meshing Elemen Shell . Perletakan (restraints) . Preferences Design . . . Setting Analysis Option

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

58 60 62 63

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

65 65 70 76 86

3.6

Analisis struktur . . . . . . . 3.6.1 RUN 1 Struktur . . . 3.6.2 RUN 2 Struktur . . . 3.6.3 RUN 3 Struktur . . . 3.6.4 RUN Check Struktur .

4

Analisis statik non-linier

4.1

Pengertian dan prosedur analisis beban dorong statik . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.1.1 Pengertian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.1.2 Prosedur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

4.2

Sendi plastis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.2.1 Hinge properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.2.2 Distribusi Sendi Plastis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4.3

Distribusi vertikal beban gempa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3.1 Distribusi beban gempa merata (uniform) . . . . . . . . . . . . . 4.3.2 Distribusi beban gempa sesuai bentuk moda . . . . . . . . . . . 4.3.3 Distribusi beban gempa berdasarkan ASCE 07-05 / IBC 2006 [1]

. . . .

. . . .

98 98 99 99

4.4

Performance based design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1 Pengertian dan prosedur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4.1.1 Tahapan Capacity Spectrum Method berdasarkan ATC-40 [6] . . 4.4.1.2 Pembentukan Kurva Kapasitas Bilinear (Force-Displacement) [15] 4.4.1.3 Tahapan Displacement Coefficient Method (FEMA-356) [15] . . 4.4.1.4 Tahapan Displacement Coefficient Method (FEMA-440) [7] . . .

. . . . . .

101 101 102 108 109 112

4.5

Taraf Kinerja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.5.1 Klasifikasi Taraf Kinerja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.5.2 Klasifikasi Deformation Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

4.6

Evaluasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 4.6.1 Hasil Capacity Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

5

Daftar Pustaka

ii

. . . . .

. . . .

88

. . . .

. . . .

. . . .

121

FTSL ITB

Daftar Gambar 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10

Tipikal gedung bertingkat banyak . . . . . . . . . . . . Ketentuan Umum Balok . . . . . . . . . . . . . . . . . Keterangan Ketentuan Lentur Balok [2] . . . . . . . . . Keterangan Ketentuan Penulangan Transversal Balok [2] Tulangan Transversal dan Pengait [2] . . . . . . . . . . Kuat lentur minimal kolom [2] . . . . . . . . . . . . . . Tulangan transversal spiral [2] . . . . . . . . . . . . . . Tulangan transversal tertutup persegi [2] . . . . . . . . Contoh tulangan transversal pada kolom [2] . . . . . . . Luas efektif hubungan balok-kolom [2] . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. 1 . 4 . 5 . 6 . 7 . 8 . 9 . 10 . 11 . 13

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28

Denah lantai tipikal bangunan gedung . . . . Peta Gempa . . . . . . . . . . . . . . . . . Respons spektra . . . . . . . . . . . . . . . ETABS startup screen . . . . . . . . . . . . Inisialisasi pemodelan struktur baru . . . . . Building plan grid system dan stroy definition Edit Story Data . . . . . . . . . . . . . . . Two windows view . . . . . . . . . . . . . . Define material properties . . . . . . . . . . Material properties data . . . . . . . . . . . Define frame properties . . . . . . . . . . . Column rectangular section . . . . . . . . . Column reinforcement data . . . . . . . . . Column set modifiers data . . . . . . . . . . Beam rectangular section . . . . . . . . . . Beam reinforcement data . . . . . . . . . . Beam set modifier data . . . . . . . . . . . Define Frame Properties . . . . . . . . . . . Define Wall/Slab/Deck sections . . . . . . . Wall/Slab section . . . . . . . . . . . . . . Slab set modifier data . . . . . . . . . . . . Pemodelan elemen kolom, similar stories . . Select plan level . . . . . . . . . . . . . . . Column object properties . . . . . . . . . . Kolom-kolom Roof . . . . . . . . . . . . . . Konfigurasi Kolom Akhir . . . . . . . . . . . Pemodelan elemen balok, similar stories . . . Beam object properties . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18 21 22 30 30 31 31 32 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 43 iii

I-MHERE@ETABS 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 3.36 3.37 3.38 3.39 3.40 3.41 3.42 3.43 3.44 3.45 3.46 3.47 3.48 3.49 3.50 3.51 3.52 3.53 3.54 3.55 3.56 3.57 3.58 3.59 3.60 3.61 3.62 3.63 3.64 3.65 3.66 3.67 3.68 3.69 3.70 3.71 3.72 3.73 3.74 iv

Elemen-elemen balok pada grid 1, similar stories . Replikasi elemen-elemen balok, similar stories . . . Elemen balok sumbu X dan Y, similar stories . . . Elemen kolom dan balok akhir . . . . . . . . . . . Slab object properties . . . . . . . . . . . . . . . Set building view options . . . . . . . . . . . . . Penggambaran elemen pelat lantai, similar stories Struktur gedung (balok-kolom dan pelat) . . . . . Load case definition . . . . . . . . . . . . . . . . Slab select section . . . . . . . . . . . . . . . . . Uniform surface loads . . . . . . . . . . . . . . . Frame Distributed Load . . . . . . . . . . . . . . Uniform surface loads, floor . . . . . . . . . . . . Uniform surface loads, roof . . . . . . . . . . . . Define Response Spectrum Function . . . . . . . Response Spectrum UBC 97 Function Definition . Define Response Spectra . . . . . . . . . . . . . . Response Spectrum Case Data . . . . . . . . . . Mass Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Special Seismic Load Effect . . . . . . . . . . . . Assign Diaphragms . . . . . . . . . . . . . . . . Diaphragms Extent . . . . . . . . . . . . . . . . Select Slab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Auto Mesh Option . . . . . . . . . . . . . . . . . Slab Meshing form . . . . . . . . . . . . . . . . . Meshing Elemen Shell . . . . . . . . . . . . . . . Titik-titik perletakan pada level BASE . . . . . . . Select plan,level BASE . . . . . . . . . . . . . . . Restraints assignment, level BASE . . . . . . . . Concrete Frame Design Preference . . . . . . . . Live Load Reduction Factor . . . . . . . . . . . . Analysis Option . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dynamic Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . P-Delta Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . Show Mode Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . Mode Shape 1 (translasi sumbu x) . . . . . . . . Mode Shape 2 (translasi sumbu y) . . . . . . . . Display Show Tables Run 1 . . . . . . . . . . . . Modal Participating Mass Ratio (Jumlah Mode) . Center Mass Rigidity . . . . . . . . . . . . . . . . Modal Participating Mass Ratio (Periode Getar) . Response Spectrum Base Reactions (Arah Gempa) Set Modifier Balok (Run 2) . . . . . . . . . . . . Set Modifier Kolom (Run 2) . . . . . . . . . . . . Response Spectrum Run 2 (E1) . . . . . . . . . . Response Spectrum Run 2 (E2) . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43 44 44 45 46 46 47 48 49 50 50 51 52 52 53 53 54 54 55 56 57 57 58 58 59 59 60 60 61 62 62 63 63 64 65 66 66 67 67 68 68 69 70 70 71 71

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS 3.75 3.76 3.77 3.78 3.79 3.80 3.81 3.82 3.83 3.84 3.85 3.86 3.87 3.88 3.89 3.90 3.91 3.92

Show Table Form . . . . . . . . . . . . Kombinasi yang dipilih . . . . . . . . . . Control Drift Ratio . . . . . . . . . . . . Gaya Geser Dasar Dinamik CQC arah X . Gaya Geser Dasar Dinamik CQC arah Y . Response Spectrum Run 3 (tanpa torsi) Response Spectrum Run 3 (dengan torsi) Define Load Combination . . . . . . . . Load Combination 1 . . . . . . . . . . . Design Combo Frame . . . . . . . . . . Design Info Frame . . . . . . . . . . . . Longitudinal Reinforcing . . . . . . . . . Display Tables Beam Summary Data . . select Cases/ Combo . . . . . . . . . . . Beam Summary Data . . . . . . . . . . Assign Beam Longitudinal Reinforcing . Reinforcement Data to be Checked . . . Display Design Result . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

72 72 73 74 75 76 77 78 78 79 79 79 80 80 81 83 86 87

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27

Static Load Cases Pushover . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modify Lateral Load EX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Modify Lateral Load EY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Assign Frame Hinges Balok . . . . . . . . . . . . . . . . . . Assign Frame Hinges Kolom . . . . . . . . . . . . . . . . . . Roof Plan View (Pushover joint) . . . . . . . . . . . . . . . Pushover joint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pushover Cases GRAV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pushover Cases PUSH1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pushover Cases PUSH2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pushover Cases PUSH3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pushover Cases PUSH4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pushover Cases PUSH5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pushover Cases PUSH6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kurva Hubungan Force-Displacement . . . . . . . . . . . . . Kurva Hubungan Force-Displacement / Momen Rotasi . . . . Sendi Plastis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pola Distribusi Pembebanan . . . . . . . . . . . . . . . . . . Response Spectra dengan redaman 5 persen . . . . . . . . . Bentuk ADRS (Acceleration-Displacement Response Spectra) Capacity Curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Capacity Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Plot Demmand Spectrum dan Capacity Spectrum . . . . . . Representasi Bilinier Capacity Spectrum . . . . . . . . . . . . Damping Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Maximum Strain Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Demand Spectrum dan Representasi Bilinear . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

89 89 90 90 91 91 92 92 93 93 94 94 95 95 97 97 98 101 102 102 103 103 104 104 105 105 107

FTSL ITB

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

v

I-MHERE@ETABS 4.28 4.29 4.30 4.31 4.32 4.33 4.34 4.35

vi

Kurva Bilinear pada DCM . . . . . . . Tahapan DCM berdasarkan FEMA-356 Capacity Spectrum PUSH1 . . . . . . Capacity Spectrum PUSH2 . . . . . . Capacity Spectrum PUSH3 . . . . . . Capacity Spectrum PUSH4 . . . . . . Capacity Spectrum PUSH5 . . . . . . Capacity Spectrum PUSH6 . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

. . . . . . . .

108 109 116 117 118 118 119 119

FTSL ITB

Daftar Tabel 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11

Perkiraan luas minimum penampang elemen kolom . . . . . . . . . . Faktor keutamaan struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Parameter Daktilitas Struktur Gedung . . . . . . . . . . . . . . . . . Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, ... . . Jenis-jenis Tanah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah Kontrol Drift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Koefisien ψ untuk menghitung faktor respons gempa vertikal [3] . . . Tulangan Longitudinal Balok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tulangan Transversal Balok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tulangan Longitudinal dan Transversal Kolom . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

19 23 25 26 28 29 74 78 82 84 85

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11

Nilai Koefisien Cu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Effective Seismic Weight berdasarkan ASCE 07-05 / IBC 2006 . Nilai K berdasarkan ATC-40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SRAmin dan SRVmin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Structural Behavior Type (ATC-40) . . . . . . . . . . . . . . . Faktor Modifikasi C0 berdasarkan FEMA-356 . . . . . . . . . . Faktor Modifikasi Cm berdasarkan FEMA-356 . . . . . . . . . Faktor Modifikasi C2 berdasarkan FEMA-356 . . . . . . . . . . Klasifikasi Taraf Kinerja berdasarkan Kondisi Balok dan Kolom . Deformation Limit pada berbagai tingkat kinerja ATC-40 . . . Performance Level Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

100 100 106 106 106 110 110 111 114 115 117

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . .

vii

1 Pendahuluan " Earthquakes don’t kill people, buildings do " Nick Ambraseys - Seismolog, Imperial College London Indonesia merupakan negara dengan sebagian besar wilayahnya memiliki tingkat kerawanan yang tinggi terhadap gempa bumi. Dari kejadian-kejadian gempa bumi pada beberapa tahun terakhir di Indonesia, banyak sarana dan prasarana fisik yang rusak akibat dampak dari peristiwa gempa ini. Selain bangunan-bangunan fisik yang mengalami kerusakan, hal yang paling penting dari peristiwa ini adalah banyaknya nyawa manusia yang hilang atau mengalami cedera akibat runtuh atau hancurnya bangunan pada saat gempa bumi terjadi. Hal inilah yang menyebabkan perlunya pemenuhan terhadap kaidah-kaidah perencanaan dan pelaksanaan suatu sistem struktur bangunan yang dapat bertahan dan melindungi penghuninya pada saat gempa terjadi, sehingga ungkapan dari seorang seismolog Inggris yang dikutip pada bagian awal pendahuluan ini dapat dihindari.

Gbr. 1.1: Tipikal gedung bertingkat banyak

Untuk mendukung realisasi dari tujuan-tujuan tersebut, pembuatan modul pelatihan penggunaan software yang relevan dengan Infrastruktur Tahan Gempa merupakan hal yang penting.

1

I-MHERE@ETABS Pada saat ini, analisis dan perencanaan Infrastruktur Tahan Gempa yang dilakukan terutama untuk bangunan-bangunan gedung bertingkat tinggi dengan berbagai macam konfigurasi hampir tidak mungkin dilakukan tanpa penggunaan software komputer sebagai alat bantu. Salah satu software yang umum dan banyak digunakan di Indonesia adalah ETABS. Analisis dan perencanaan struktur dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ETABS.

1.1 Sistem Struktur 1.1.1 Frame System (Sistem Rangka) Merupakan sistem struktur yang sistem rangkanya mampu memikul seluruh beban gravitasi. Sedangkan beban lateral dapat dipikul oleh dinding geser atau bresing.

1.1.2 Momen Resisting Frame System (Sistem Rangka Pemukul Momen) Pada sistem rangka pemikul momen, beban gravitasi mampu dipikul oleh rangka struktur. Pada sistem ini beben lateral dipikul dengan cara aksi lentur pada setiap elemennya. Terdapat ciri pada sistem struktur ini 1. Beban ditransfer oleh geser di kolom sehingga menghasilkan momen pada balok dan kolom 2. Hubungan balok-kolom harus didisain dengan baik sebab hubungan balok-kolom merupakan bagian yang penting agar sistem bekerja dengan baik 3. Momen dan geser dari beban lateral harus ditambahkan pada struktur dari beban gravitasi

1.1.3 Dual System (Sistem Dual Rangka dan Dinding Geser) Berikut ini adalah beberapa syarat sistem Dual: 1. Sistem rangka mampu memikul beban gravitasi 2. Beban lateral dipikul oleh dinding geser atau bresing dan sistem rangka. Rangka harus didisain sehingga mampu memikul setidaknya 25 persen dari gaya geser dasar struktur. Apabila rangka memikul beban lateral lebih kecil dari 25 persen beban geser total, maka dalam mendisain rangka diperlukan kombinasi pembebanan khusus dengan perbesar pada gaya lateral hingga rangka dapat memikul gaya lateral 25 persen gaya geser total. 3. Dual sistem harus didisain agar mampu memikul gaya geser dasar total yang proporsional terhadap kekakuan relatif memperhitungkan iteraksi dual sistem pada semual lantai.

2

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

1.2 Sistem rangka pemikul momen Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) adalah sistem rangka ruang dimana komponen-komponen struktur balok, kolom dan join-joinnya menahan gaya-gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial [14]. Sistem Rangka Pemikul Momen dapat dibagi menjadi: 1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) Suatu sistem rangka yang memenuhi ketentuan-ketentuan pasal 3 hingga pasal 20 SNI 03-28472002. Sistem rangka ini pada dasarnya memiliki tingkat daktilitas terbatas dan hanya cocok digunakan di daerah dengan risiko gempa yang rendah (zona 1 dan 2). 2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) Suatu sistem rangka yang memenuhi ketentuan-ketentuan untuk rangka pemikul momen biasa juga memenuhi ketentuan-ketentuan detailing pasal 23.2(2(3)) dan pasal 23.10 SNI 03-28472002. Sistem rangka ini pada dasarnya memiliki tingkat daktilitas sedang dan dapat digunakan di daerah dengan zona gempa 1 hingga zona 4. 3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) Suatu sistem rangka yang selain memenuhi ketentuan-ketentuan untuk rangka pemikul momen biasa juga memenuhi ketentuan-ketentuan pasal 23.2 sampai dengan pasal 23.5 SNI 03-28472002. Sistem ini memiliki daktilitas penuh dan wajib digunakan di zona 5 dan 6.

1.3 Desain SRPMK berdasarkan SNI 03-2847-2002 1.3.1 Desain SRPMK pada elemen balok (elemen menerima lentur) Berikut ini adalah beberapa ketentuan yang berlaku untuk komponen-komponen struktur pada Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) yang memikul gaya akibat beban gempa dan direncanakan untuk memikul lentur (elemen balok) [4]: BU .a Gaya aksial tekan terfaktor pada komponen struktur tidak boleh melebihi 0.1Ag f‘c . BU .b Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari empat kali tinggi effektifnya BU .c Perbandingan lebar terhadap tinggi tidak boleh kurang dari 0.3. BU .d Lebar tidak boleh kurang dari 250 [mm] BU .e Lebar tidak boleh lebih dari lebar komponen struktur pendukung (diukur pada bidang tegak lurus terhadap sumbu longitudinal komponen struktur lentur) ditambah jarak pada tiap sisi komponen struktur pendukung yang tidak melebihi tiga perempat tinggi komponen struktur lentur. Sebagai penjelasan tambahan untuk ketentuan - ketentuan umum dalam mendisain penampang elemen struktur yang mengalami lentur dapat dilihat pada gambar 1.2

FTSL ITB

3

I-MHERE@ETABS

Gbr. 1.2: Ketentuan Umum Balok

Ketentuaan untuk tulangan longitudinal pada elemen yang direncanakan memikul lentur dan beban gempa [4]: BL .a Pada setiap irisan penampang komponen struktur lentur, jumlah tulangan atas dan bawah tidak boleh kurang dari √ f‘c 1.4 bw d dan bw d, 4fy fy kecuali untuk komponen struktur besar dan masif, luas tulangan yang diperlukan pada setiap penampang, positif maupun negatif, paling sedikit harus sepertiga lebih besar dari yang diperlukan berdasarkan analisis. BL .b Rasio tulangan (ρ) tidak boleh melebihi 0.025. BL .c Sekurang - kurangnya harus ada dua batang tulangan atas dan dua batang tulangan bawah yang dipasang secara menerus. BL .d Kuat lentur positif komponen struktur lentur pada muka kolom tidak boleh lebih kecil dari setengah kuat lentur negatifnya pada muka tersebut. Baik kuat lentur negatif maupun positif pada setiap penampang sepanjang bentang tidak boleh kurang dari seperempat kuat lentur terbesar yang disediakan pada kedua muka kolom tersebut (gambar 1.3). -

4

+ − Muend ≥ 12 Muend

+ Muspan ≥ 14 max[Mu+ , Mu− ]end − Muspan ≥ 14 max[Mu+ , Mu− ]end

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 1.3: Keterangan Ketentuan Lentur Balok [2]

BL .e Sambungan lewatan pada tulangan lentur hanya diizinkan jika ada tulangan spiral atau seng˜kang tertutup yang mengikat bagian sambungan lewatan tersebut. Spasi sengkang yang mengikat d daerah sambungan lewatan tersebut tidak boleh melebihi atau 100 [mm]. Sambungan 4 lewatan tidak boleh digunakan pada daerah hubungan balok-kolom, pada daerah hingga jarak dua kali tinggi balok dari muka kolom dan pada tempat-tempat yang berdasarkan analisis, memperlihatkan kemungkinan terjadinya leleh lentur akibat perpindahan lateral inelastis struktur rangka. Ketentuaan untuk tulangan transversal pada elemen yang direncanakan memikul lentur dan beban gempa (elemen balok) [4]: BT .a Sengkang tertutup harus dipasang pada komponen struktur pada daerah hingga dua kali tinggi balok diukur dari muka tumpuan ke arah tengah bentang, di kedua unjung komponen struktur lentur, dan pada daerah dua kali tinggi balok pada kedua sisi dari suatu penampang dimana leleh lentur diharapkan dapat terjadi sehubungan dengan terjadinya deformasi inelastis struktur rangka. BT .b Sengkang tertutup pertama harus dipasang tidak lebih dari 50 [mm] dari muka tumpuan. Jarak d maksimum antara sengkang tertutup tidak boleh melebihi , delapan kali diameter terkecil 4 tulangan memanjang, 24 kali diameter batang tulangan sengkang tertutup, dan 300 [mm] (gambar 1.4).

FTSL ITB

5

I-MHERE@ETABS

Gbr. 1.4: Keterangan Ketentuan Penulangan Transversal Balok [2]

BT .c Pada daerah yang memerlukan sengkang tertutup, tulangan memanjang pada perimeter harus mempunyai pendukung lateral yang didapat dari sudut sebuah sengkang atau kait ikat yang sudut dalamnya tidak lebih dari 135o dan tidak boleh ada batang tulangan sepanjang masingmasing sisi sengkang atau sengkang ikat yang jarak bersihnya lebih dari 150 [mm] terhadap batang tulangan yang didukung secara lateral. Jika tulangan longitudinal terletak disekeliling perimeter suatu lingkaran, maka sengkang berbentuk lingkaran penuh dapat dipergunakan BT .d Pada daerah yang tidak memerlukan sengkang tertutup, sengkang dengan kait gempa pada d kedua ujungnya harus dipasang dengan spasi tidak lebih dari di sepanjang bentang komponen 2 struktur ini (gambar 1.5).

6

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 1.5: Tulangan Transversal dan Pengait [2]

BT .e Sengkang tertutup dalam komponen struktur lentur diperbolehkan terdiri dari dua unit tulan˜gan, yaitu: sebuah sengkang dengan kait gempa pada kedua ujung dan ditutup oleh pengikat silang. Pada pengikat silang yang berurutan yang mengikat tulangan memanjang yang sama, kait 90 derajatnya harus dipasang secarang selang seling. Jika tulangan memanjang yang diberi pengikat silang dikekang oleh pelat lantai hanya pada satu sisi saja maka kait 90 derajatnya harus dipasang pada sisi yang dikekang.

1.3.2 Desain SRPMK pada elemen kolom (elemen menerima lentur dan aksial) Ketentuan berikut berlaku untuk elemen struktur SRPMK yang memikul gaya akibat beban gempa, dan menerima beban aksial terfaktor yang lebih besar dari 0.1Ag f‘c [4]: KU .a Ukuran penampang terkecil, diukur pada garis lurus yang melalui titik pusat geometris penam-

FTSL ITB

7

I-MHERE@ETABS pang, tidak kurang dari 300 [mm]. KU .b Perbandingan antara ukuran terkecil penampang terhadap ukuran dalam arah tegak lurusnya tidak kurang dari 0.4. Ketentuan kuat lentur minimum kolom [4] adalah : KK .a Kuat lentur kolom harus memenuhi persamaan  X X 6 Me ≥ Mg , 5 P dimana Me adalah jumlah momen pada pusat hubungan balok-kolom sehubungan dengan kuat lentur nominal kolom yang merangka pada hubungan balok-kolom tersebut. Kuat lentur kolom harus dihitung dengan gaya aksial terfaktor, yang sesuai dengan P arah gaya-gaya lateral yang ditinjau yang menghasilkan nilai kuat lentur terkecil. Sedangkan Mg jumlah momen pada pusat balok-kolom sehubungan dengan kuat lentur nominal balok-balok yang merangkak pada hubungan balok-kolom tersebut (gambar 1.6) .

Gbr. 1.6: Kuat lentur minimal kolom [2]

KK .b Kuat lentur harus dijumlahkan sedemikian hingga momen kolom berlawanan dengan momen balok KK .c Jika butir a tidak dipenuhi maka kolom pada hubungan balok-kolom tersebut harus direncanakan dengan memberikan tulangan transversal seperti yang ditentukan pada butir KT a s/d e yang dipasang sepanjang tinggi kolom. Tulangan memanjang pada kolom harus memenuhi beberapa ketentuan berikut [4]: KL .a Rasio tulangan memanjang ρt tidak boleh kurang dari 0.01 dan tidak boleh lebih dari 0.06

8

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS KL .b Sambungan lewatan hanya diizinkan di lokasi setengah panjang elemen struktur yang berada ditengah, direncanakan sebagai sambungan lewatan tarik, dan harus diikat dengan tulangan spiral atau sengkang tertutup yang direncanakan. Beberapa ketentuan tulangan transverasal kolom adalah [4]: KT .a Rasio volumetrik tulangan spiral atau sengkang cincin (ρs ) ,tidak boleh kurang dari 0.12

f‘c fyh

dan juga tidak boleh kurang dari 0.45



 Ag f‘c -1 Ac fy

dengan fy adalah kuat leleh tulangan spiral tidak boleh diambil lebih dari 400 [MPa] (gambar 1.7) .

Gbr. 1.7: Tulangan transversal spiral [2]

FTSL ITB

9

I-MHERE@ETABS KT .b Luas total penampang sengkang tertutup persegi (Ash ) tidak boleh kurang dari    f‘c Ag 0.3 s hc -1 , fyh Ach dan



f‘c 0.09 s hc fyh



,

(gambar 1.8).

Gbr. 1.8: Tulangan transversal tertutup persegi [2]

KT .c Tulangan transversal harus berupa sengkang tunggal atau tumpuk. Tulangan pengikat silang dengan diameter dan spasi yang sama dengan diameter dan spasi sengkang tertutup boleh digunakan. Tiap ujung tulangan pengikat silang harus terkait pada tulangan longitudinal terluar. Pengikat silang yang berurutan harus ditempatkan secara selang-seling berdasarkan

10

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS bentuk kait ujungnya (gambar 1.9).

Gbr. 1.9: Contoh tulangan transversal pada kolom [2]

KT .d Bila kuat rencana pada bagian inti komponen struktur telah memenuhi ketentuan kombinasi pembebanan termasuk pengaruh gempa maka persamaan    f‘c Ag 0.3 s hc -1 , fyh Ach dan 0.45



 Ag f‘c -1 , Ac fy

tidak perlu diperhatikan. KT .e Bila tebal selimut beton di luar tulangan transversal pengekang melebihi 100 [mm], tulangan transversal tambahan perlu dipasang dengan spasi tidak melebihi 300 [mm]. Tebal selimut di luar tulangan transversal tambahan tidak boleh melebihi 100 [mm]. KT .f Tulangan transversal harus diletakkan dengan spasi tidak lebih daripada satu per empat dari diameter terkecil komponen struktur, enam kali diameter tulangan longitudinal, dan tidak lebih dari sx , sesuai dengan persyaratan   350 − hx sx = 100 + ( ) . 3 Nilai sx tidak perlu lebih besar dari 150 [mm] dan tidak perlu lebih kecil dari 100 [mm]. KT .g Tulangan pengikat silang tidak boleh dipasang dengan spasi lebih daripada 350 [mm] dari sumbu ke sumbu dalam arah tegak lurus sumbu komponen struktur. KT .h Tulangan transversal harus dipasang sepanjang lo dari setiap muka hubungan balok-kolom dan juga sepanjang lo pada kedua sisi dari setiap penampang yang berfungsi membentuk leleh lentur akibat deformasi lateral inelastis struktur rangka. Panjang lo ditentukan tidak kurang daripada tinggi penampang komponen struktur pada muka hubungan balok-kolom atau pada segmen

FTSL ITB

11

I-MHERE@ETABS yang berpotensi membentuk leleh lentur, seperenam bentang bersih komponen struktur, dan 500 [mm] KT .i Bila gaya-gaya kasial terfaktor pada kolom akibat beban gempa melampaui 0.1Ag f‘c , dan gaya aksial tersebut berasal dari komponen struktur lainnya yang sangat kaku yang didukungnya, misalnya dinding, maka kolom tersebut harus diberi tulangan transversal pada seluruh tinggi kolom KT .j Bila tulangan transversal tidak dipasang diseluruh panjang kolom maka pada daerah sisanya harus dipasang tulangan spiral atau pengekang tertutup dengan spasi sumbu ke sumbu tidak lebih daripada nilai terkecil dari enam kali diameter tulangan longitudinal kolom atau 150 [mm].

1.3.3 Desain SRPMK pada hubungan balok-kolom Ketentuan umum untuk hubungan balok kolom adalah [4]: HU .a Gaya-gaya pada tulangan longitudinal balok di muka hubungan balok-kolom harus ditentukan dengan menganggap bahwa tegangan pada tulangan tarik lentur adalah 1.25fy . HU .b Kuat hubungan balok-kolom harus direncanakan menggunakan faktor reduksi kekuatan HU .c Tulangan longitudinal balok yang berhenti pada suatu kolom harus diteruskan hingga mencapai sisi jauh dari inti kolom terkekang dan diangkur. HU .d Bila tulangan longitudinal balok diteruskan hingga melewati hubungan balok-kolom, dimensi kolom dalam arah paralel terhadap tulangan longitudinal balok tidak boleh kurang dari 20 kali diameter tulangan longitudinal terbesar balok untuk beton berat normal. Bila digunakan beton ringan maka dimensi tersebut tidakb oleh kurang daripada 26 kali diameter tulangan longitudinal terbesar balok. Kententuan tulangan transversal pada hubungan balok kolom adalah [4]: HT .a Tulangan transversal berbentuk sengkang tertutup sesuai yang ditentukan pada KT s/d harus dipasang di dalam daerah hubungan balok-kolom, kecuali bila hubungan balok-kolom tersebut dikekang oleh komponen-komponen struktur sesuai HIb HT .b Pada hubungan balok-kolom dimana balok-balok dengan lebar setidak-tidaknya sebesar tiga perempat lebar kolom, merangka pada keempat sisinya, harus dipasang tulangan transversal paling sedikit sejumlah setengan dari yang ditentukan pada KT a s/d e. Tulangan transversal ini dipasang di daerah hubungan balok-kolom setinggi balok terendah yang merangka ke hubungan tersebut. Pada daerah tersebut, spasi tulangan transversal dapat diperbesar menjadi 150 [mm] HT .c Pada hubungan balok-kolom, dengan lebar balok lebih besar daripada lebar kolom, tulangan trasnversal yang ditentukan pada KT a s/d e harus dipasang pada hubungan tersebut untuk memberikan kekangan terhadap tulangan longitudinal balok yang berada diluar daerah inti kolom, terutama bila kekangan tersebut tidak disediakan oleh balok yang merangka pada hubungan tersebut.

12

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS Ketentuan kekuatan geser nominal hubungan balok-kolom [4]: HK .a Kuat geser nominal hubungan balok-kolom tidak boleh diambil lebih besar daripada ketentuan berikut ini untuk beton berat normal. √ - Untuk hubungan balok-kolom yang terkekang pada keempat sisinya 1.7 f‘c Ai √ - Untuk hubungan yang terkekang pada ketiga sisinya atau dua sisi yang berlawanan 1.25 f‘c Ai √ - Untuk hubungan lainnya 1.0 f‘c Ai Luas hubungan balok-kolom Ai ditunjukkan pada gambar 1.10. Suatu balok yang merangka pada hubungan balok-kolom dianggap memberikan kekangan bila setidak-tidaknya tiga perempat bidang muka hubungan balok-kolom tersebut tertutupi oleh balok yang merangka tersebut. Hubungan balok-kolom dapat dianggap terkekang bila ada empat balok yang merangka pada keempat sisi hubungan balok-kolom tersebut

Gbr. 1.10: Luas efektif hubungan balok-kolom [2]

HK .b Untuk beton ringan, kuat geser nominal hubungan balok koloma tidak boleh diambil lebih besar daripada tiga per empat nilai-nilai yang diberikan pada butir HK a Panjang penyaluran tulangan tarik harus memenuhi ketentuan sebagai berikut [4]: HP .a Panjang penyaluran ldh untuk tulangan tarik dengan kait 90o dalam beton berat normal tidak boleh diambil lebih kecil daripada 8db , 150 [mm], dan nilai ldh =

FTSL ITB

fy db √ 5.4 f ‘c

13

I-MHERE@ETABS untuk diameter tulangan sebesar 10 [mm] hingga 36 [mm]. Untuk beton ringan, panjang penyaluran tulangan tarik tidak boleh diambil lebih kecil dari 10db , 190[mm], dan 1.25 kali nilai ldh . Kait 90o harus ditempatkan di dalam inti terkekang kolom atau komponen batas. HP .b Untuk diameter 10 [mm] hingga 36 [mm], panjang penyaluran tulangan tarik ld tanpa kait tidak boleh diambil lebih kecil daripada 2.5 kali panjang penyaluran ldh bila ketebalan pengecoran beton di bawah tulangan tersebut kurang daripada 300 [mm], dan 3.5 kali panjang penyaluran ldh bila ketebalan pengecoran di bawah tulangan tersebut melebihi 300 [mm]

14

FTSL ITB

2 Perangkat lunak ETABS Software yang digunakan dalam perencanaan bangunan tahan gempa ini adalah ETABS versi 9.x. ETABS merupakan perangkat lunak yang dirancang khusus untuk menganalisis dan merencanakan struktur gedung secara tiga dimensi [9]. Struktur gedung diidealisasikan oleh ETABS sebagai rakitan (assemblage) dari luasan, garis dan objek titik [11]. Objek-objek ini merepresentasikan elemen-elemen dinding, lantai, kolom, balok, pengaku (bracing ) dan pegas (spring ). Geometri struktur dapat tidak simetris dan denah gedung tidak harus selalu persegi. Perilaku torsi dari lantai gedung dan kompatibilitas antar lantai dapat direpresentasikan secara akurat oleh program ETABS [8].

2.1 Terminologi pemodelan Dalam program ETABS, bagian-bagian fisik dari suatu struktur gedung direpresentasikan sebagai Objects, Members dan Elements. Objects merepresentasikan elemen-elemen fisik dari struktur gedung (balok, kolom, pelat, dll.). Elements (shell, membrane, dll.) mengacu kepada metoda elemen hingga yang digunakan oleh program untuk menghasilkan matriks kekakuan struktur. Dalam banyak kasus objects dan elements berkorespondensi langsung, dan objects inilah yang "digambar" oleh pengguna melalui antarmuka (GUI, Graphical User Interface) program ETABS. Objects bertujuan untuk merepresentasikan secara akurat elemen-elemen fisik dari struktur gedung dengan meminimalisasi intervensi dari pengguna dalam pemodelan matematika yang digunakan (elements) dalam analisis struktur tersebut. Sebagai contoh, sebuah garis (line object) dapat memodelkan suatu balok induk dari struktur gedung secara utuh dan akurat, tanpa perlu membagi-bagi balok induk menjadi elemen-elemen yang lebih kecil, walaupun banyak balok-balok anak atau elemen-elemen struktur lainnya (termasuk pola pembebanannya) yang terhubung pada balok induk ini. Meshing dari suatu elemen fisik pelat lantai dilakukan otomatis oleh program ETABS menjadi elemen-elemen hingga (shell atau membrane) yang diperlukan dalam analisis. Dengan menggunakan software ETABS, pemodelan dan penyajian hasil analisis cukup dilakukan hanya dalam tingkatan object saja. Hal ini merupakan terminologi pemodelan ETABS yang sangat menguntungkan dalam pemodelan dan analisis struktur gedung dibandingkan dengan software-software lainnya [10].

2.2 Teknik analisis Berikut ini adalah beberapa jenis-jenis analisis yang dapat dilakukan oleh program ETABS, meliputi analisis modal, analisis respon spektrum, analisis riwayat waktu, analisis P-Delta dan analisis non-linier. – Analisis statik linier Analisis statik linier secara otomatis akan diikut sertakan dalam setiap kasus beban (load case) yang didefinisikan. Efek non-linier dari geometri dan material tidak diperhitungkan dalam analisis statik linier, kecuali apabila efek dari analisis inisial P-Delta diikut sertakan dalam setiap kasus beban statik.

15

I-MHERE@ETABS – Analisis modal Analisis ini menghitung ragam getar dari struktur berdasarkan kekakuan dan massa struktur yang merupakan dasar untuk perhitungan analisis respon spektra dan analisis riwayat waktu. Analsis ragam getar yang dapat dilakukan adalah analisis vektor eigen dan analisis vektor Ritz. – Analisis respon spektra Dalam analisis ini percepatan tanah akibat gempa dalam setiap arah diberikan sebagai kurva respon spektra yang merupakan hubungan antara respon akselerasi pseudo-spectral dan perioda getar dari struktur. Analisis ini bertujuan untuk mendapatkan respon maksimum dari struktur. – Analisis dinamik riwayat waktu Analisis dinamik riwayat waktu digunakan untuk mengetahui respon dari struktur terhadap pembebanan dinamik. – Analisis dinamik riwayat waktu non-linier Metode analisis riwayat waktu non-linier yang digunakan dalam ETABS adalah perbaharuan dari metode Analisis Nonlinier Cepat "Fast Nonlinear Analysis"(FNA). Metode ini sangat efisien dan dimaksudkan untuk digunakan dengan sistem struktur yang elastis linier, tetapi memiliki sejumlah elemen-elemen nonlinier standar, seperti bangunan dengan dasar isolator dan/atau peredam. – Initial P-Delta analysis Initial P-Delta analysis mengakomodasi perilaku kekakuan lateral elemen pada sistem struktur akibat adanya gaya aksial tekan atau tarik. Gaya aksial tekan akan mengurangi kekakuan lateral dari elemen dan sebaliknya untuk gaya aksial tarik, yang merupakan efek P-Delta. – Analisis statik non-linier Analisis statis nonlinier yang dapat dilakukan ETABS: – Nonlinier material pada elemen balok dan kolom. – Nonlinear, hook, dan perilaku plastis pada link. – Nonlinier geometris, termasuk large deflection dan efek P-Delta. – Analisis nonlinear pada saat konstruksi. – Analisis statik beban dorong (pushover analysis).

2.3 Kombinasi beban Kombinasi pembebanan yang digunakan dalam mendisain sistem rangka struktur di ETABS adalah sebagai berikut: 1.4D 1.2D + 1.6L 1.2D + 0.5L ± Ev ± SPECTF

1.2D + 0.5L ± Ev ± SPECTFT 0.9D ± Ev ± SPECTF

0.9D ± Ev ± SPECTFT

(Bila ditotalkan terdapat 10 Kombinasi)

16

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS Apabila struktur yang dianalisis adalah dual sistem maka SPECTF dan SPECTFT merupakan spektra gempa yang didalam faktor skalanya berisi g

I fD γf , R

pada arah gempa dimana bekerja dual sistem (sistem rangka dan dinding geser). Nilai γf :   0.25 Gaya geser total pada satu arah yang ditinjau γf = max 1, . Gaya geser rangka pada arah yang ditinjau Arah yang ditinjau haruslah arah dimana dual sistem bekerja.

FTSL ITB

17

3 Perencanaan bangunan tahan gempa, studi kasus Perencanaan struktur bangunan mengacu kepada SNI 03-2847-2002 (SNI Beton) [4], SNI 03-17262002 (SNI Gempa) [3] dan Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung [12]. Kedua standar ini (SNI Gempa dan SNI Beton) masing-masing mengacu kepada ACI 318-02 [2] dan UBC 1997 [13].

3.1 Data bangunan Bangunan yang akan direncanakan adalah struktur gedung 12 lantai. Luas setiap lantai tipikal adalah 63 × 25 [m2 ]. Fungsi dari bangunan adalah gedung perkantoran. Bangunan akan didisain dengan jenis struktur Frame System. Data dari bangunan gedung ini adalah: A. Tinggi lantai 1 (dasar) = 4.5 [m] dan tinggi lantai-lantai tipikal di atasnya = 3.5 [m]. B. Dimensi balok adalah - B-25X50 dengan ukuran 25 [cm] × 50 [cm] dipasang dari story 9 hingga story atap - B-30X50 dengan ukuran 30 [cm] × 50 [cm] dipasang dari story 5 hingga story 8 - B-40X60 dengan ukuran 40 [cm] × 60 [cm] dipasang dari story 1 hingga story 4

Gbr. 3.1: Denah lantai tipikal bangunan gedung

C. Tebal pelat lantai dan pelat atap = 15 [cm]. D. Mutu beton yang digunakan fc′ = 30 [MPa].

18

I-MHERE@ETABS E. Tegangan leleh baja fy = 420 [MPa]. p F. Modulus Elastisitas E = 4700 fc′ [MPa]. Perkiraan awal minimum dari luas penampang elemen kolom (Acol ) dapat dihitung berdasarkan beban gravitasi pada tributary area (Atrib ) yang dipikul oleh kolom: h i nstr Atrib × (1.2 DL + 1.6 LL) + LDetc (Acol ) = , (3.1) 0.65 × fc′ dimana nstr adalah jumlah lantai yang dipikul di atas elemen kolom yang ditinjau, DL adalah besar beban mati total persatuan luas, LL adalah besar beban hidup total persatuan luas dan LDetc adalah beban terfaktor lainnya yang dipikul kolom. Perkiraan dimensi kolom ditampilkan pada tabel 3.1.

Ukuran Kolom 50 [cm] × 50 [cm] 60 [cm] × 60 [cm] 80 [cm] × 80 [cm]

Story Story 9 s/d Story atap Story 5 s/d Story 8 Story 1 s/d Story 4

Tab. 3.1: Perkiraan luas minimum penampang elemen kolom

3.2 Data pembebanan 3.2.1 Beban gravitasi pada struktur gedung A. Beban mati Beban mati pada gedung ini adalah: – Berat sendiri struktur (balok, kolom, pelat, dinding). – Beban mati tambahan (superimposed), yaitu: – Plesteran keramik direncanakan setebal 1.5 [cm] dengan berat jenis mortar adukan sebesar 2000 [kg/m3 ]. – Berat lantai keramik = 14 [kg/m2 ]. – Berat plafon = 10 [kg/m2 ]. – Mechanical and electrical = 20 [kg/m2 ]. – Beban tembok = (tinggi tipikal lantai − tinggi balok) [m] x 250 [kg/m2 ] (untuk tembok 12 bata). Beban tembok ini diberikan hanya pada balok-balok disisi luar gedung. B. Beban hidup Beban hidup [12] pada pelat lantai struktur gedung ini adalah sebesar 250 [kg/m2 ] untuk perkantoran. Untuk pelat lantai atap ditetapkan sebesar 100 [kg/m2 ].

FTSL ITB

19

I-MHERE@ETABS 3.2.2 Beban gempa pada struktur gedung Gedung berada di wilayah gempa 4 [3] di atas tanah sedang. Analisis beban gempa dilakukan dengan cara respon spektra. A. Klasifikasi beban gempa Berdasarkan SNI-03-1726-2003 [5], beban gempa di klasifikasikan menjadi beberapa bagian sebagai berikut. a. Beban Gempa Rencana. Beban Gempa Rencana adalah nilai beban gempa yang peluang dilampauinya dalam rentang masa layan gedung 50 tahun adalah 10 persen atau nilai beban gempa yang perioda ulangnya adalah 500 tahun. b. Beban Gempa Nominal. Nilai Beban Gempa Nominal ditentukan oleh tiga hal, yaitu oleh besarnya Gempa Rencana, oleh tingkat daktilitas yang dimiliki struktur yang terkait, dan oleh tahanan lebih yang terkandung di dalam struktur tersebut. Menurut Standar ini, tingkat daktilitas struktur bangunan gedung dapat ditetapkan sesuai dengan kebutuhan, sedangkan faktor tahanan lebih dari f1 untuk struktur bangunan gedung secara umum nilainya sekitar 1,6. Dengan demikian, Beban Gempa Nominal adalah beban akibat pengaruh Gempa Rencana yang direduksi dengan faktor daktilitas struktur dan faktor tahanan lebih f1 . c. Beban Gempa Sedang. Beban Gempa Sedang adalah nilai beban gempa yang peluang dilampauinya dalam rentang masa layan gedung 50 tahun adalah 50 persen atau nilai beban gempa ynag perioda ulangnya adalah 75 tahun. Akibat Beban Gempa Sedang tersebut struktur bangunan gedung tidak boleh mengalami kerusakan struktural namun dapat mengalami kerusakan non-struktural ringan. d. Beban Gempa Kuat. Beban Gempa Kuat adalah nilai beban gempa yang peluang dilampauinya adalah rentang masa layan gedung 50 tahun adalah 2 persen atau nilai beban gempa yang perioda ulangnya adalah 2.500 tahun. Akibat Beban Gempa Kuat tersebut struktur bangunan gedung dapat mengalami kerusakan struktural yang berat namun harus tetap dapat berdiri sehingga korban jiwa dapat dihindarkan B. Kategori gedung Standar ini menentukan pengaruh Gempa Rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Akibat pengaruh Gempa Rencana, struktur gedung secara keseluruhan harus masih berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan. Gempa Rencana ditetapkan mempunyai perioda ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadinya terbatas pada 10 persen selama umur gedung 50 tahun. Untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I menurut persamaan : I = I1 I2

(3.2)

di mana I1 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, sedangkan I2 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. Faktor-faktor Keutamaan I1 , I2 dan I ditetapkan menurut Tabel 3.2.

20

FTSL ITB

Gbr. 3.2: Peta Gempa

I-MHERE@ETABS

FTSL ITB

21

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.3: Respons spektra 22

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Tab. 3.2: Faktor keutamaan struktur

C. Keteraturan struktur bangunan gedung Struktur gedung ditetapkan sebagai struktur gedung beraturan, apabila memenuhi ketentuan sebagai berikut : - Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10 tingkat atau 40 m. - Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan dan kalaupun mempunyai tonjolan, panjang tonjolan tersebut tidak lebih dari 25 persen dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut. - Denah struktur gedung tidak menunjukkan coakan sudut dan kalaupun mempunyai coakan sudut, panjang sisi coakan tersebut tidak lebih dari 15 persen dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut. - Sistem struktur gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu utama ortogonal denah struktur gedung secara keseluruhan. - Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka dan kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur bagian gedung yang menjulang dalam masingmasing arah, tidak kurang dari 75 persen dari ukuran terbesar denah struktur bagian gedung sebelah bawahnya. Dalam hal ini, struktur rumah atap yang tingginya tidak lebih dari 2 tingkat tidak perlu dianggap menyebabkan adanya loncatan bidang muka. - Sistem struktur gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan, tanpa adanya tingkat lunak.

FTSL ITB

23

I-MHERE@ETABS Yang dimaksud dengan tingkat lunak adalah suatu tingkat, di mana kekakuan lateralnya adalah kurang dari 70 persen kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80 persen kekakuan lateral rata-rata 3 tingkat di atasnya. Dalam hal ini, yang dimaksud dengan kekakuan lateral suatu tingkat adalah gaya geser yang bila bekerja di tingkat itu menyebabkan satu satuan simpangan antar-tingkat. - Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya setiap lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150 persen dari berat lantai tingkat di atasnya atau di bawahnya. Berat atap atau rumah atap tidak perlu memenuhi ketentuan ini. - Sistem struktur gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah perpindahan tersebut. - Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang atau bukaan yang luasnya lebih dari 50 persen luas seluruh lantai tingkat. Kalaupun ada lantai tingkat dengan lubang atau bukaan seperti itu, jumlahnya tidak boleh melebihi 20 persen dari jumlah lantai tingkat seluruhnya. Untuk struktur gedung beraturan, pengaruh Gempa Rencana dapat ditinjau sebagai pengaruh beban gempa statik ekuivalen, sehingga menurut Standar ini analisisnya dapat dilakukan berdasarkan analisis statik ekuivalen. Struktur gedung yang tidak memenuhi ketentuan-ketentuan diatas, ditetapkan sebagai struktur gedung tidak beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh Gempa Rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik, sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respons dinamik. D. Daktilitas struktur dan pembebanan gempa nominal a. Faktor daktilitas struktur gedung µ adalah rasio antara simpangan maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan δm dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama y, yaitu: 1, 0 ≤ µ =

δm ≤ µm δy

(3.3)

Dalam pers. 3.3 µ = 1,0 adalah nilai faktor daktilitas untuk struktur gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan m adalah nilai faktor daktilitas maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur gedung yang bersangkutan menurut Pasal Dd b. Apabila Ve adalah pembebanan maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur gedung elastik penuh dalam kondisi di ambang keruntuhan dan Vy adalah pembebanan yang menyebabkan pelelehan pertama di dalam struktur gedung, maka dengan asumsi bahwa struktur gedung daktail dan struktur gedung elastik penuh akibat pengaruh Gempa Rencana menunjukkan simpangan maksimum δm yang sama dalam kondisi di ambang keruntuhan, maka berlaku hubungan sebagai berikut : Vy =

Ve µ

(3.4)

di mana µ adalah faktor daktilitas struktur gedung c. Apabila Vn adalah pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana yang harus

24

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS ditinjau dalam perencanaan struktur gedung, maka berlaku hubungan sebagai berikut : Vn =

Vy Ve = f1 R

(3.5)

di mana f1 adalah faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur gedung dan nilainya ditetapkan sebesar : f1 = 1, 6

(3.6)

dan R disebut faktor reduksi gempa menurut persamaan: 1, 6 ≤ R = µf1 ≤ Rm

(3.7)

Dalam pers. 3.7 R = 1,6 adalah faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan Rm adalah faktor reduksi gempa maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan menurut Pasal Dd Dalam Tabel 3.3 dicantumkan nilai R untuk berbagai nilai yang bersangkutan, dengan ketentuan bahwa nilai dan R tidak dapat melampaui nilai maksimumnya menurut Pasal Dd

Tab. 3.3: Parameter Daktilitas Struktur Gedung

d. Nilai faktor daktilitas struktur gedung µ di dalam perencanaan struktur gedung dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar dari nilai faktor daktilitas maksimum µm yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem atau subsistem struktur gedung. Dalam Tabel 3.4 ditetapkan nilai µm yang dapat dikerahkan oleh beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut faktor reduksi maksimum Rm yang bersangkutan.

FTSL ITB

25

I-MHERE@ETABS

Tab. 3.4: Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor tahanan lebih struktur dan faktor tahanan lebih

26

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS e. Apabila dalam arah pembebanan gempa akibat pengaruh Gempa Rencana sistem struktur gedung terdiri dari beberapa jenis subsistem struktur gedung yang berbeda, faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung itu untuk arah pembebanan gempa tersebut, dapat dihitung sebagai nilai rata-rata berbobot dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh masingmasing jenis subsistem sebagai besaran pembobotnya menurut persamaan : R=

ΣVs ΣVs /Rs

(3.8)

di mana Rs adalah nilai faktor reduksi gempa masing-masing jenis subsistem struktur gedung dan Vs adalah gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing jenis subsistem struktur gedung tersebut, dengan penjumlahan meliputi seluruh jenis subsistem struktur gedung yang ada. Metoda ini hanya boleh dipakai, apabila rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa dari jenis-jenis subsistem struktur gedung yang ada tidak lebih dari 1,5. f. Untuk jenis subsistem struktur gedung yang tidak tercantum dalam Tabel 3.4, nilai faktor daktilitasnya dan faktor reduksi gempanya harus ditentukan dengan cara-cara rasional, misalnya dengan menentukannya dari hasil analisis beban dorong statik (static push-over analysis) E. Jenis tanah dan perambatan gelombang gempa a. Kecuali bila lapisan tanah di atas batuan dasar memenuhi syarat-syarat yang ditetapkan dalam Pasal Ec, pengaruh Gempa Rencana di muka tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa dari kedalaman batuan dasar ke muka tanah dengan menggunakan gerakan gempa masukan dengan percepatan puncak untuk batuan dasar menurut Tabel 3.6. Akselerogram gempa masukan yang ditinjau dalam analisis ini, harus diambil dari rekaman gerakan tanah akibat gempa yang didapat di suatu lokasi yang mirip kondisi geologi, topografi dan seismotektoniknya dengan lokasi tempat struktur gedung yang ditinjau berada. Untuk mengurangi ketidak-pastian mengenai kondisi lokasi ini, paling sedikit harus ditinjau 4 buah akselerogram dari 4 gempa yang berbeda, salah satunya harus diambil Gempa El Centro N-S yang telah direkam pada tanggal 15 Mei 1940 di California. . b. Batuan dasar adalah lapisan batuan di bawah muka tanah yang memiliki nilai hasil Test Penetrasi Standar N paling rendah 60 dan tidak ada lapisan batuan lain di bawahnya yang memiliki nilai hasil Test Penetrasi Standar yang kurang dari itu, atau yang memiliki kecepatan rambat gelombang geser vs yang mencapai 750 m/detik dan tidak ada lapisan batuan lain di bawahnya yang memiliki nilai kecepatan rambat gelombang geser yang kurang dari itu. c. Jenis tanah ditetapkan sebagai Tanah Keras, Tanah Sedang dan Tanah Lunak, apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 m paling atas dipenuhi syarat-syarat yang tercantum dalam Tabel 3.5.

FTSL ITB

27

I-MHERE@ETABS

Tab. 3.5: Jenis-jenis Tanah

Dalam Tabel 3.5 vs , N dan Su adalah nilai rata-rata berbobot besaran itu dengan tebal lapisan tanah sebagai besaran pembobotnya yang harus dihitung menurut persamaan-persamaan sebagai berikut : Pm ti vs = Pm i=1 (3.9) t /v i=1 i s i Pm ti N = Pm i=1 (3.10) i=1 ti /Ni Pm ti Su = Pm i=1 (3.11) t /S ui i=1 i

di mana ti adalah tebal lapisan tanah ke-i, vs i adalah kecepatan rambat gelombang geser melalui lapisan tanah ke-i, Ni nilai hasil Test Penetrasi Standar lapisan tanah ke-i, Su i adalah kuat geser niralir lapisan tanah ke-i dan m adalah jumlah lapisan tanah yang ada di atas batuan dasar. Selanjutnya, dalam Tabel 3.5 PI adalah Indeks Plastisitas tanah lempung, wn adalah kadar air alami tanah dan Su adalah kuat geser niralir lapisan tanah yang ditinjau.

d. Yang dimaksud dengan jenis Tanah Khusus dalam Tabel 3.5 adalah jenis tanah yang tidak memenuhi syarat-syarat yang tercantum dalam tabel tersebut. Di samping itu, yang termasuk dalam jenis Tanah Khusus adalah juga tanah yang memiliki potensi likuifaksi yang tinggi, lempung sangat peka, pasir yang tersementasi rendah yang rapuh, tanah gambut, tanah dengan kandungan bahan organik yang tinggi dengan ketebalan lebih dari 3 m, lempung sangat lunak dengan PI lebih dari 75 dan ketebalan lebih dari 10 m, lapisan lempung dengan 25 kPa < Su < 50 kPa dan ketebalan lebih dari 30 m. Untuk jenis Tanah Khusus percepatan puncak muka tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa menurut Pasal Ea

28

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Tab. 3.6: Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah untuk masingmasing Wilayah Gempa Indonesia

FTSL ITB

29

I-MHERE@ETABS

3.3 Pemodelan struktur gedung 3.3.1 Inisialisasi pemodelan struktur Langkah pertama yang dilakukan untuk merencanakan struktur gedung sesuai dengan data pada sub-bab 3.1 adalah dengan memulai model baru pada program ETABS.

Gbr. 3.4: ETABS startup screen

A. Jalankan program ETABS dan klik X untuk menutup window Tip of the Day apabila tampil. B. Sesuaikan satuan yang akan digunakan dengan meng-klik drop-down menu pada sudut kanan bawah program ETABS (gambar 3.4). Satuan default program ETABS adalah [kip-in], satuan yang akan digunakan selanjutnya dalam pelatihan ini adalah [kgf-m]. C. Klik File > New Model pada menubar. Setelah form inisialisasi (gambar 3.5) tampil, lalu klik tombol pilihan No. Keterangan lebih lanjut tentang form ini dapat dilihat dengan menekan tombol keyboard F1 pada saat form ini tampil.

Gbr. 3.5: Inisialisasi pemodelan struktur baru

D. Setelah meng-klik tombol No di atas, akan muncul form (gambar 3.6) untuk menginisialisasi data bangunan yaitu ukuran denah, tinggi lantai dasar dan tinggi setiap lantai tipikal di atas lantai

30

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.6: Building plan grid system dan stroy definition

dasar dari struktur gedung. form ini digunakan untuk menentukan grid horizontal, data setiap tingkat dari gedung dan untuk kasus tertentu model struktur dapat juga digenerasi dari template. Untuk studi kasus dalam pelatihan ini tidak digunakan template yang disediakan oleh program ETABS. E. Isikan data gedung yang akan direncanakan yaitu jumlah grid di arah X, Y dan spasi masingmasing grid. Tinggi lantai dasar dan tinggi lantai tipikal di atasnya juga diisikan dalam form ini. Data gedung yang digunakan untuk studi kasus dalam bab ini dapat dilihat pada form gambar 3.6. F. Pilih Grid Only lalu klik OK. G. Atur story data, dengan cara pilih dan klik Edit > Edit Story Data > Edit Story pada menubar untuk menampilkan form pada gambar 3.7. Story diatur sehingga typical story adalah dari story 1 hingga story 4, dari story 5 hingga story 8, dari story 9 hingga story 11 sedangkan story roof merupakan master story tersendiri.

Gbr. 3.7: Edit Story Data

FTSL ITB

31

I-MHERE@ETABS Setelah meng-klik tombol OK, model dari struktur gedung akan terlihat di window utama ETABS dengan tampilan dua windows vertikal. Denah gedung (Plan View ) ditampilkan pada bagian sebelah kiri dan tampak 3 dimensi (3-D View ) pada bagian sebelah kanan seperti pada gambar 3.8.

Gbr. 3.8: Two windows view

32

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS 3.3.2 Data material dan elemen-elemen struktur gedung Langkah selanjutnya adalah memasukkan data material dan elemen yang digunakan sesuai dengan data pada sub-bab 3.1. A. Data material (Material properties) Untuk memudahkan kita dalam memasukkan material properties, input satuan dirubah dahulu menjadi [N-mm] dengan meng-klik ComboBox di bagian sudut kanan bawah (gambar 3.4). – pilih dan klik Define > Material Properties pada menubar untuk menampilkan form pada gambar 3.9:

Gbr. 3.9: Define material properties – Pilih CONC lalu klik Modify/Show Material untuk menampilkan form pada gambar 3.10.

Gbr. 3.10: Material properties data – Isikan data yang sesuai untuk material beton bertulang (fc′ dan fy ) sesuai dengan sub-bab 3.1 (gambar 3.10). – Tutup form dengan meng-klik tombol OK setelah selesai melakukan pengisian data material.

FTSL ITB

33

I-MHERE@ETABS B. Elemen-elemen struktur gedung 1. Elemen kolom Elemen kolom di kelompokkan menjadi 3 buah ukuran, Kolom ukuran 50X50 cm, ukuran 60X60 cm dan ukuran 80X80 cm. Berikut adalah cara mendefinisikan elemen kolom. – pilih dan klik Define > Frame Sections pada menubar untuk menampilkan form pada gambar 3.11.

Gbr. 3.11: Define frame properties – Klik ComboBox di form ini dan pilih Add Rectangular untuk menampilkan form pada gambar 3.12.

Gbr. 3.12: Column rectangular section – Data penampang kolom CR-50X50 diisikan pada form ini. Label kolom dalam studi kasus ini didefinisikan sebagai CR-50X50, dengan ukuran penampang adalah 500[mm] × 500[mm]. – Klik tombol Reinforcement untuk menampilkan form pada gambar 3.13. Tipe penulangan tentukan dahulu yaitu sebagai penulangan kolom. Selanjutnya sebaiknya biarkan ETABS yang menentukan berapa banyak jumlah tulangan perlu dengan cara memilih

34

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS Reinforcement to be Design pada form ini. Namun tentukan dahulu Configuration of Reinforcement, dan jarak Cover to Rebar Center. Untuk selanjutnya form ini dapat diisi dengan data tulangan yang sesuai, data pada form ini dapat dirubah di kemudian waktu apabila diperlukan. Klik tombol OK setelah selesai, untuk kembali ke form sebelumnya.

Gbr. 3.13: Column reinforcement data – Selanjutnya Klik tombol Set Modifiers untuk menampilkan form Set Modifiers kolom lalu isi form tersebut seperti gambar 3.14.

Gbr. 3.14: Column set modifiers data – Elemen kolom CR-60X60 dan CR-80X80 Langkah yang sama seperti pada kolom CR-50X50 di atas dilakukan untuk mendefinisikan elemen kolom CR-60X60 dan CR-80X80. Label kolom CR-60X60 dalam studi kasus ini didefinisikan dengan ukuran penampang adalah 600[mm]×600[mm], dan label kolom CR80X80 dalam studi kasus ini didefinisikan dengan ukuran penampang adalah 800[mm] × 800[mm].

FTSL ITB

35

I-MHERE@ETABS 2. Elemen balok Untuk elemen balok dibuat 3 jenis ukuran balok B-25X50, B-30X50 dan B-40X60. Untuk setiap jenis ukuran balok di definisikan dua kali, satu untuk balok melintang (arah sumbu Y), satu lagi untuk balok memanjang (arah sumbu X). Berikut adalah langkah langkah untuk mendefinisikan elemen balok – Pilih dan klik Define > Frame Sections pada menubar untuk menampilkan form pada gambar 3.11. – Klik ComboBox di form ini dan pilih Add Rectangular untuk menampilkan form pada gambar 3.15.

Gbr. 3.15: Beam rectangular section – Data penampang balok diisikan pada form ini. Label kolom dalam studi kasus ini didefinisikan sebagai B-25X50-X, ukuran penampang adalah b × h = 250[mm] × 500[mm]. – Klik tombol Reinforcement untuk menampilkan form pada gambar 3.16. form ini diisi dengan tipe penulangan adalah penulangan balok. Lalu kosongkan data tulangan untuk membiarkan ETABS menghitung banyaknya tulangan perlu. Data ini dapat dirubah dikemudian waktu apabila diperlukan. Klik tombol OK setelah selesai, untuk kembali ke form sebelumnya.

Gbr. 3.16: Beam reinforcement data

36

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS – Selanjutnya Klik tombol Set Modifiers untuk menampilkan form Set Modifiers balok lalu isi form tersebut seperti gambar 3.17.

Gbr. 3.17: Beam set modifier data – Lalu sama seperti mendefinisikan balok B-25X50-X, definisikan juga untuk balok B25X50-Y, B-30X50-X, B-30X50-Y, B-40X60-X, dan B-40X60-Y Pada form Define Frame Properties akan tersedia semua elemen balok dan kolom seperti pada gambar 3.18.

Gbr. 3.18: Define Frame Properties

FTSL ITB

37

I-MHERE@ETABS 3. Elemen pelat lantai – pilih dan klik Define > Wall/Slab/Deck Sections pada menubar untuk menampilkan form pada gambar 3.19. – Pilih SLAB1ComboBox di form ini dan klik tombol Modify/Show Section untuk menampilkan form pada gambar 3.20.

Gbr. 3.19: Define Wall/Slab/Deck sections – Isikandata elemen  pelat lantai yang sesuai pada form ini. Tebal pelat lantai adalah 15 [cm] 0.15 [m] dengan tipe elemen hingga yang digunakan adalah Shell (gambar 3.20).

Gbr. 3.20: Wall/Slab section – Selanjutnya klik tombol Set Modifiers untuk menampilkan form Set Modifiers slab lalu isi form tersebut seperti gambar 3.21.

38

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.21: Slab set modifier data 3.3.3 Pemodelan elemen kolom pada struktur gedung Pemodelan elemen kolom pada ETABS dilakukan dengan ’menggambar’ geometri objek garis (line object) pada garis bantu atau grid yang telah didefinsikan sebelumnya. Elemen kolom yang dimodelkan sebagai objek garis ini dapat digambar pada tampak 3 dimensi dari struktur atau juga pada tampak denahnya. Dalam studi kasus ini, dimana dimensi elemen kolom adalah - CR-50X50 (dari stori 9 hingga stori atap) - CR-60X60 (dari stori 5 hingga stori 8) - CR-80X80 (dari stori 1 hingga stori 4) akan lebih memudahkan apabila elemen kolom ’digambar’ pada tampak denahnya.

Gbr. 3.22: Pemodelan elemen kolom, similar stories

FTSL ITB

39

I-MHERE@ETABS A. Klik ComboBox pada sudut kanan bawah dan pilih Similar Stories (gambar 3.22). Hal ini dilakukan agar ketika kita ’menggambar’ elemen kolom pada denah suatu lantai (Plan View ), otomatis elemen kolom ini akan terdefinisikan juga untuk semua lantai-lantai yang telah didefinisikan sebelumnya sebagai lantai yang similar (gambar 3.8) dengan lantai yang sedang ditinjau. B. Window yang diset aktif adalah Plan View window pada main window ETABS. Untuk lebih memudahkan dapat juga Plan View window dimaksimalkan, sehingga main window ETABS hanya menampilkan 1 window saja. C. Atur agar Plan View dimulai pada lantai paling atas. Klik View > Set Plan View lalu pilih ROOF pada form (gambar 3.23), lalu kilik OK.

Gbr. 3.23: Select plan level

D. Penggambaran elemen kolom dimulai dengan meng-klik Draw > Draw Line Objects > Create Column in Region or at Clicks (Plan) pada menubar (gambar 3.22) atau dengan meng-klik icon

pada toolbar vertikal di sebelah kiri main window ETABS.

E. Pilih penampang elemen kolom CR-50X50 pada form pilihan yang tampil (gambar 3.24).

Gbr. 3.24: Column object properties

F. Penggambaran dilakukan dengan meng-klik tombol kiri pada mouse di lokasi-lokasi titik kolom yang diinginkan (gambar 3.25).

40

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.25: Kolom-kolom Roof

G. Langkah yang sama (D s/d F) diatas dilakukan kembali dalam pemodelan kolom-kolom lainnya. Perlu ditambahkan lagi kolom dengan label penampang CR-50X50) untuk similar story dari story 9 hingga story 11, label penampang CR-60X60) untuk similar story dari story 5 hingga story 8, dan label penampang CR-80X80) untuk similar story dari story 1 hingga story 4. pada struktur gedung. Hingga diperoleh keseluruhan konfigurasi kolom yang diinginkan. (gambar 3.26)

Gbr. 3.26: Konfigurasi Kolom Akhir

FTSL ITB

41

I-MHERE@ETABS 3.3.4 Pemodelan elemen balok pada struktur gedung Dalam studi kasus ini dimesi balok adalah - B-25X50-X (dari story 9 hingga story atap sejajar sumbu X) - B-25X50-Y (dari story 9 hingga story atap sejajar sumbu Y) - B-30X50-X (dari story 5 hingga story 8 sejajar sumbu X) - B-30X50-Y (dari story 5 hingga story 8 sejajar sumbu Y) - B-40X60-X (dari story 1 hingga story 4 sejajar sumbu X) - B-40X60-Y (dari story 1 hingga story 4 sejajar sumbu Y) A. Klik View > Set Plan View lalu pilih ROOF pada form (gambar 3.23), lalu kilik OK. Hal ini dilakukan untuk Plan View pada lantai paling atas (ROOF). B. Klik ComboBox pada sudut kanan bawah dan pilih Similar Stories (gambar 3.27). Hal ini dilakukan agar ketika elemen balok ini ’digambar’ pada denah suatu lantai (Plan View ), otomatis elemen balok ini akan terdefinisikan juga untuk semua lantai-lantai tipikal dengan lantai yang sedang ditinjau.

Gbr. 3.27: Pemodelan elemen balok, similar stories

C. Penggambaran elemen balok dimulai dengan meng-klik Draw > Draw Line Objects > Draw Lines (Plan, Elev, 3D) pada menubar, atau dengan meng-klik icon meng-klik icon

, atau bisa juga dengan

pada toolbar vertikal di sebelah kiri main window ETABS.

D. Pilih Type of Line adalah Frame dan penampang elemen balok B-25X50-X pada form pilihan yang tampil (gambar 3.28).

42

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.28: Beam object properties

E. Penggambaran menggunakan icon dilakukan dengan meng-klik tombol kiri pada mouse di posisi awal dan akhir yang diinginkan dari lokasi elemen balok (gambar 3.27). Tombol kanan dari mouse digunakan untuk menghentikan proses penggambaran line object yang sedang dilakukan. Sedangkan apabila menggunakan icon yang diinginkan sebagai lokasi balok.

dilakukan cukup dengan mem-block grid

F. Penggambaran elemen-elemen balok selanjutnya pada arah sumbu-X dapat dilakukan dengan cara me-replicate dari elemen balok yang telah ada pada grid 1 (gambar 3.27). G. Pilih (select) elemen-elemen balok pada grid 1 (gambar 3.29). Untuk memilih elemen gunakan icon

pada toolbar vertikal di sebelah kiri main window ETABS.

Gbr. 3.29: Elemen-elemen balok pada grid 1, similar stories

H. Klik Edit > Replicate pada menubar, lalu diisikan dy=5.0 dan Number=5 pada form yang tampil (gambar 3.30). Hal ini dilakukan untuk mereplikasi seluruh balok di grid 1 ke grid-grid di arah sumbu-X lainnya pada denah bangunan.

FTSL ITB

43

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.30: Replikasi elemen-elemen balok, similar stories

I. Langkah yang sama dilakukan untuk menggambar dan mereplikasi balok-balok lainnya pada gridgrid yang searah dengan sumbu-Y . (gambar 3.31)

Gbr. 3.31: Elemen balok sumbu X dan Y, similar stories

J. Selanjutnya klik View > Set Plan View lalu pilih STORY 11 pada form (gambar 3.23), lalu klik OK. Hal ini dilakukan untuk menampilkan Plan View pada STORY 11. Ulangi langkah B s/d I pada sub-bab 3.3.4 dengan menggambarkan balok B-25X50-X dan B-25X50-Y K. Klik View > Set Plan View lalu pilih STORY 8 pada form (gambar 3.23), lalu klik OK. Hal ini dilakukan untuk menampilkan Plan View pada STORY 8. Ulangi langkah B s/d I pada sub-bab 3.3.4 dengan menggambarkan balok B-30X50-X dan B-30X50-Y L. Dan yang terakhir klik View > Set Plan View lalu pilih STORY 4 pada form (gambar 3.23), lalu klik OK. Hal ini dilakukan untuk menampilkan Plan View pada STORY 4. Ulangi langkah B s/d I pada sub-bab 3.3.4 dengan menggambarkan balok B-40X60-X dan B-40X60-Y

44

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS M. Hingga akhirnya semua balok pada setiap story tergambar. (gambar 3.32)

Gbr. 3.32: Elemen kolom dan balok akhir

FTSL ITB

45

I-MHERE@ETABS 3.3.5 Pemodelan elemen pelat lantai pada struktur gedung Pelat lantai untuk semua story tebalnya 15 cm. A. klik View > Set Plan View lalu pilih STORY ROOF pada form (gambar 3.23), lalu klik OK. Pastikan Similar Stories terpilih pada Combo Box dikanan bawah windows ETABS B. Penggambaran elemen pelat lantai dimulai dengan meng-klik Draw > Draw Area Objects > Draw Rectangular Areas (Plan, Elev) pada menubar, atau dengan meng-klik icon toolbar vertikal di sebelah kiri main window ETABS.

pada

C. Pilih penampang elemen pelat SLAB1 pada form pilihan yang tampil (gambar 3.33).

Gbr. 3.33: Slab object properties

D. Untuk memudahkan dan memperjelas penggambaran pelat lantai, opsi tampilan di layar monitor diset terlebih dahulu dengan meng-klik Set Building View Options icon sebelah atas main window ETABS.

pada toolbar di

E. Lalu dipilih opsi Object Fill dengan meng-klik CheckBox pada form yang tampil (gambar 3.34), lalu klik tombol OK.

Gbr. 3.34: Set building view options

46

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS F. Penggambaran dilakukan dengan meng-klik tombol kiri pada mouse dan men-drag mouse dari posisi awal menuju posisi akhir dari kedua sudut yang berhadapan dari suau luasan pelat. Pada contoh ini, elemen pelat pertama kali digambar dengan men-drag mouse dari titik 2-A menuju titik 1-B pada gambar 3.35. Karena elemen pelat yang tipikal, penggambaran elemen-elemen berikutnya pada denah dapat dilakukan dengan cara mereplikasi.

Gbr. 3.35: Penggambaran elemen pelat lantai, similar stories

G. Langkah tipikal pada sub-bab 3.3.4 sebelumnya dilakukan untuk mereplikasi elemen pelat pada arah X dan Y pada denah gedung di seluruh bangunan. H. Selanjutnya klik View > Set Plan View lalu pilih STORY 11 pada form (gambar 3.23), lalu klik OK. Hal ini dilakukan untuk menampilkan Plan View pada story 11. Lalu pastikan juga combo box yang terpilih di kanan bawah adalah Similar Stories (langkah B pada sub-bab 3.3.4). I. Lakukan kembali penggambaran elemen pelat seperti yang telah dijelaskan pada bagian B s/d G di sub-bab 3.3.5. J. Selanjutnya klik View > Set Plan View lalu pilih STORY 8 pada form (gambar 3.23), lalu klik OK. Hal ini dilakukan untuk menampilkan Plan View pada story 8. Lalu pastikan juga combo box yang terpilih di kanan bawah adalah Similar Stories (langkah B pada sub-bab 3.3.4). K. Lakukan kembali penggambaran elemen pelat seperti yang telah dijelaskan pada bagian B s/d G di sub-bab 3.3.5. L. Selanjutnya klik View > Set Plan View lalu pilih STORY 4 pada form (gambar 3.23), lalu klik OK. Hal ini dilakukan untuk menampilkan Plan View pada story 4. Lalu pastikan juga combo box yang terpilih di kanan bawah adalah Similar Stories (langkah B pada sub-bab 3.3.4). M. Lakukan kembali penggambaran elemen pelat seperti yang telah dijelaskan pada bagian B s/d G di sub-bab 3.3.5.

FTSL ITB

47

I-MHERE@ETABS Untuk memeriksa geometri pemodelan yang telah dilakukan sampai dengan tahapan ini, denah bangunan dan tampak 3 dimensi dalam 2 windows vertikal (gambar 3.36) dapat ditampilkan dengan memilih Options > Windows > Two Tiled Vertically pada menubar.

Gbr. 3.36: Struktur gedung (balok-kolom dan pelat)

48

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

3.4 Pembebanan pada model struktur gedung 3.4.1 Pembebanan gravitasi Berat sendiri struktur dhitung secara otomatis oleh program ETABS. Dalam studi kasus ini, kasus beban (load case) untuk pembebanan gravitasi dibagi menjadi beban mati berat sendiri (dead load ), beban mati tambahan super impose dead load ) dan beban hidup (live load ). Input Kasus beban dilakukan dengan memilih Define > Static Load Cases pada menubar lalu mendefinsikannya di form gambar 3.37.

Gbr. 3.37: Load case definition

Pengaruh berat sendiri struktur hanya dimasukkan di kasus beban DEAD dengan memasukkan faktor pengali (Self Weight Multiplier ) sebesar 1 (gambar 3.37). Beban mati tambahan total selain berat sendiri sesuai data pembebanan pada sub-bab 3.2.1 pada studi kasus ini adalah sebesar 74 [kg/m2 ]. Dikarenakan pada studi kasus ini properties pelat adalah sama untuk keseluruhan lantai gedung (sub-bab 3.3.2), maka beban ini dapat dimasukkan dengan langkah-langkah berikut: A. Sesuaikan satuan yang akan digunakan dengan meng-klik drop-down menu pada sudut kanan bawah program ETABS (gambar 3.4). Satuan default program ETABS adalah [kip-in], satuan yang akan digunakan selanjutnya dalam pelatihan ini adalah [kgf-m]. B. Pilih elemen pelat berdasarkan properties-nya yaitu SLAB1 dengan meng-klik Select > By Wall/Slab/Deck Section pada menubar, lalu pilih SLAB1 (gambar 3.38) dan klik tombol OK.

FTSL ITB

49

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.38: Slab select section

C. Setelah terpilih elemen pelat SLAB1 klik Assign > Shell/Area Loads > Uniform pada menubar. Setelah tampil form pengisian data, isikan data beban mati tambahan sebesar 344 [kg/m2 ] seperti pada gambar 3.39.

Gbr. 3.39: Uniform surface loads

Selain beban mati tambahan pada pelat terdapat juga beban mati tambahan pada balok. Beban mati tambahan ini berasal dari beban tembok sesuai yang telah didefinisikan pada sub-bab 3.2.1. Apabila dihitung maka beban tembok yang diberikan pada balok-balok pada sisi luar gedung adalah sebesar 750 [kg/m] A. Pilih View > Set Plan View > STORY 11. Lalu ubah ComboBox di bagian kanan bawah tampilan menjadi Similar Stories. B. Untuk memudahkan, maka pilih symbol pada toolbar di sisi kiri tampilan ETABS. Selanjutnya pilihlah balok-balok pada sekeliling gedung yang akan diberi beban tembok. C. Selanjutnya pilih Assign > Frame/Line Loads > Distributed lalu masukkan besarnya beban seperti pada gambar 3.40. D. Beban tembok juga dimasukkan pada story - story lainnya kecuali story atap. Pilih View > Set Plan View > STORY 8. Pastikan ComboBox di bagian kanan bawah tampilan menjadi Similar Stories. lakukan kembali langkah B dan C

50

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.40: Frame Distributed Load

E. Pilih View > Set Plan View > STORY 4. Pastikan ComboBox di bagian kanan bawah tampilan menjadi Similar Stories. lakukan kembali langkah B dan C

FTSL ITB

51

I-MHERE@ETABS Beban hidup sesuai data pembebanan pada sub-bab 3.2.1 pada studi kasus ini adalah sebesar 250 [kg/m2 ] untuk perkantoran. Untuk pelat lantai atap ditetapkan sebesar 100 [kg/m2 ]. Dimasukkan dengan langkah yang hampir sama seperti langkah di atas hanya dengan besar beban dan kasus beban yang beban yang berbeda. A. Pilih elemen pelat berdasarkan properties-nya yaitu SLAB1 dengan meng-klik Select > By Wall/Slab/Deck Section pada menubar, lalu pilih SLAB1 (gambar 3.38) dan klik tombol OK. B. Dikarenakan besar beban hidup yang berbeda di lantai atap (ROOF), klik Select > Deselect > By Story Level pada menubar, lalu pilih ROOF dan klik OK. C. Klik Assign > Shell/Area Loads > Uniform pada menubar. Setelah tampil form pengisian data, isikan data beban hidup sebesar 250 [kg/m2 ] seperti pada gambar 3.41.

Gbr. 3.41: Uniform surface loads, floor

D. Pemasukan data beban hidup untuk lantai atap dapat dilakukan dengan meng-klik Select > By Story Level lalu dipilih ROOF. E. Klik Assign > Shell/Area Loads > Uniform pada menubar, setelah tampil form pengisian data, isikan data beban hidup sebesar 100 [kg/m2 ] seperti pada gambar 3.42.

Gbr. 3.42: Uniform surface loads, roof

52

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS 3.4.2 Pembebanan gempa Pembebanan gempa dilakukan dengan memasukkan kurva respon spektra sesuai wilayah gempa A. Pilih Define > Response Spectrum Functions pada menubar. Pilih UBC97 Spectrum pada ComboBox di form ini (gambar 3.43). Selanjutnya Klik Add New Function.

Gbr. 3.43: Define Response Spectrum Function

B. Masukkan nilai Ca dan Cv sesuai dengan wilayah gempa dan jenis tanah dari bangunan (nilai Ca dan Cv dapat dilihat pada gambar 3.3). Untuk bangunan dengan wilayah gempa 4 dan jenis tanah sedang maka nilai Ca = 0.28 dan Cv = 0.42. Sedangkan untuk rasio redaman diisi dengan 0.05 (gambar 3.44). Lalu klik OK hingga semua form tertutup.

Gbr. 3.44: Response Spectrum UBC 97 Function Definition

FTSL ITB

53

I-MHERE@ETABS C. Selanjutnya untuk memberikan beban gempa pada bangunan. Pilih Define > Response Spectrum Cases pada menubar. Akan muncul form seperti pada gambar 3.45. Lalu klik Add New Spectrum.

Gbr. 3.45: Define Response Spectra

D. Masukkan spektrum gempa yang telah di definisikan sebelumnya pada form yang muncul. Lalu pada kolom Scale Factor diisi dengan besarnya gaya gravitasi. (gambar 3.46)

Gbr. 3.46: Response Spectrum Case Data

54

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

3.5 Langkah-langkah tambahan dalam pemodel struktur gedung 3.5.1 Mass Source Massa harus didefinisikan terlebih dahulu agar ETABS dapat menghitung massa dari gedung. Massa gedung diambil dari 100 persen beban mati dan 25 persen beban hidup. A. Pilih Define > Mass Source pada menubar. Lalu isi form Mass Source, pilih Mass Definition From Loads, lalu Define satu persatu Mass Multiplier dari tiap bebannya seperti pada gambar 3.47.

Gbr. 3.47: Mass Source

B. Beri tanda Check pada pilihan Include Lateral Mass Only dan Lump Lateral Mass at Story Levels. Lalu klik OK untuk kembali ke tampilan awal.

FTSL ITB

55

I-MHERE@ETABS 3.5.2 Special Seismic Data Special Seismic Data untuk disain tidak perlu dimasukkan. Untuk itu maka perlu didefinisikan terlebih dahulu. A. Pilih Define > Special Seismic Load Effect pada menubar. Lalu klik Do Not Include Special Seismic Design Data seperti pada gambar 3.48.

Gbr. 3.48: Special Seismic Load Effect

B. Selanjutnya klik OK untuk kembali ke tampilan awal.

56

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS 3.5.3 Diafragma Kaku Dilakukan diaframa kaku untuk semua elemen pelat pada masing-masing lantai. A. Pilih Select > by Wall/Slab/Deck Sections pada menubar. Pilih SLAB1 lalu klik OK. B. Selanjutnya pilih Assign > Shell/Area > Diaphragms (gambar 3.49. Pilih diafragma D1 lalu klik OK. Bila belum ada diafragma D1, maka tambahkan dengan memilih Add New Diaphragms lalu pilih diaragma Rigid pada form yang muncul.

Gbr. 3.49: Assign Diaphragms

C. Maka pada tampilan ETABS akan berubah seperti gambar 3.50

Gbr. 3.50: Diaphragms Extent

FTSL ITB

57

I-MHERE@ETABS 3.5.4 Meshing Elemen Shell Karena elemen yang digunakan untuk elemen Slab adalah elemen shell maka untuk memperoleh hasil yang lebih akurat perlu dilakukan meshing pada elemen ini. Terdapat dua macam cara melakukan meshing elemen di ETABS. Cara yang pertama adalah ETABS di-setting agar meshing secara otomatis. Sedangkan cara yang kedua adalah kita melakukan meshing elemen secara manual. A. Cara Pertama. Men-setting agar ETABS melakukan meshing secara Otomatis a. Pilih Select > by Wall/Slab/Deck Sections pada menubar. Pilih SLAB1 dengan menekan tombol Ctrl pada keyboard sehingga dapat dipilih keduanya secara sekaligus seperti pada gambar 3.51. Lalu klik OK.

Gbr. 3.51: Select Slab

b. Pilih Assign > Shell/Area > Area Object Mesh Option pada menubar. Pada form yang muncul, pilih Auto Mesh Object into Structural Elements. Beri tanda check pada keempat pilihan dibawahnya, dan isi Maximum Element Size sebesar 1[m] (lihat gambar 3.52).

Gbr. 3.52: Auto Mesh Option

58

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS B. Cara Kedua. Secara Manual melakukan meshing pada elemen shell a. Pilih Select > by Wall/Slab/Deck Sections pada menubar. Pilih SLAB1 lalu klik OK. b. Pilih Edit > Mesh Area. Masukkan jumlah elemen hasil meshing. 4 buah elemen sejajar Sumbu X dan 4 buah elemen sejajar Sumbu Y (gambar 3.53) lalu klik OK.

Gbr. 3.53: Slab Meshing form

c. Hasil meshing elemen slab dapat dilihat pada gambar 3.54

Gbr. 3.54: Meshing Elemen Shell

FTSL ITB

59

I-MHERE@ETABS 3.5.5 Perletakan (restraints) Tahap terakhir dari pemodelan geometri struktur dalam studi kasus ini adalah penentuan titik-titik perletakan dari struktur. Dalam studi kasus ini semua titik di lantai dasar (elevasi 0 [m]) dianggap mempunyai jenis perletakan jepit. A. Klik ComboBox pada sudut kanan bawah dan pilih One Story (gambar 3.55). Hal ini dilakukan agar kita meng-assign perletakan hanya pada satu lantai yang sedang ditinjau.

Gbr. 3.55: Titik-titik perletakan pada level BASE

B. Window yang diset aktif adalah Plan View window pada main window ETABS. C. Atur agar Plan View dimulai pada bagian dasar lantai 1 (BASE). Klik View > Set Plan View pada menubar, atau dengan meng-klik icon pada toolbar di sebelah atas main window ETABS. Lalu pilih BASE pada form (gambar 3.56), lalu kilik OK.

Gbr. 3.56: Select plan,level BASE

60

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS D. Pilih (select) semua titik-titik pada level BASE (gambar 3.55). E. Pilih menu inisialisasi jenis perletakan dengan meng-klik Assign > Joint/Point > Restraints (Supports) pada menubar atau dengan meng-klik icon window ETABS.

pada toolbar di sebelah atas main

F. Pilih degree of freedom tertahan yang sesuai dengan perletakan jepit, yaitu dengan meng-klik CheckButtons yang tersedia pada form Assign Restraints (gambar 3.57). Hal ini bisa juga dilakukan dengan meng-klik tombol fast restraints

pada form.

Gbr. 3.57: Restraints assignment, level BASE

FTSL ITB

61

I-MHERE@ETABS 3.5.6 Preferences Design Pengaturan preference design dimaksudkan agar ETABS menghitung sesuai dengan peraturan yang berlaku. A. Pilih Optins > Preferences > Concrete Frame Design pada menubar. Lalu ganti Design Code-nya menjadi ACI 318-99 kemudian ganti beberapa nilai Phi agar sesuai dengan SNI 032847-2002 seperti pada gambar 3.58. Lalu klik OK

Gbr. 3.58: Concrete Frame Design Preference

B. Pilih Optins > Preferences > Live Load Reduction pada menubar. Lalu ganti menjadi Influence Area (ASCE7-95) seperti pada gambar 3.59. Lalu klik OK

Gbr. 3.59: Live Load Reduction Factor

62

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS 3.5.7 Setting Analysis Option Sebelum melakukan Analisis lebih baik di setting terlebih dahulu tipe analisis yang akan dilakukan ETABS A. Pilih Analyze > Set Analysis Options pada menubar. Klik pada gambar Full 3D atau beri tanda check pada UX, UY, UZ, RX, RY, dan RZ (gambar 3.60).

Gbr. 3.60: Analysis Option

B. Beri tanda check juga pada Dinamic Analysis. Lalu klik Set Dynamic Parameter. Masukkan Number of Modes sebanyak 36 (Total Mode suatu struktur yang di diafragma kaku adalah 3 kali jumlah tingkat struktur itu). Lalu pilih tipe analisis Eigenvector (gambar 3.61). Lalu klik OK.

Gbr. 3.61: Dynamic Parameter

FTSL ITB

63

I-MHERE@ETABS C. Setelah kembali pada form gambar 3.60 beri tanda check pada Include P-Delta. Lalu klik Set P-Delta Parameter. Pada form P-Delta Parameter pilih metode Non-iterative Base on Mass (gambar 3.62).

Gbr. 3.62: P-Delta Parameter

64

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

3.6 Analisis struktur 3.6.1 RUN 1 Struktur Tujuan dari RUN 1 Struktur adalah - untuk memastikan dua mode pertama struktur adalah translasi - Jumlah mode shape struktur mencukupi (diatas 90 persen pada semua arah). - Menentukan Massa Struktur, Periode Getar Struktur, dan Arah Gempa yang harus bekerja pada struktur. Maka langkah - langkah yang harus dilakukan adalah A. Untuk memastikan bahwa kedua mode pertama dari stuktur adalah translasi maka struktur perlu di-animasi-kan. a. Pilih Analyze > Run Analysis pada menubar untuk me-run struktur b. Setelah selesai di-run. Pilih View > Set Plan View pada menubar lalu pilih ROOF dan klik OK. Kemudian pilih Display > Show Mode Shape pada menubar lalu pilih Mode Number 1 (gambar 3.63) selanjutnya klik OK. Klik Start Animation pada sisi kanan bawah tampilan ETABS sehingga struktur bergerak sesuai mode shape-nya. Periksa apakah gerakan struktur translasi (gambar 3.64).

Gbr. 3.63: Show Mode Shape

FTSL ITB

65

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.64: Mode Shape 1 (translasi sumbu x)

c. Cek juga arah gerakan struktur pada mode shape kedua dengan meng-klik tanda panah kekanan di sisi kanan bawah dari tampilan ETABS (gambar 3.65).

Gbr. 3.65: Mode Shape 2 (translasi sumbu y)

d. Setelah diperiksa ternyata kedua mode pertama dari struktur adalah translasi

66

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS B. Untuk menampilkan hasil analisis dalam bentuk tabel, pilih Display > Show Tables pada menubar. Di kolom Edit pilih Mass Data, Modal Information, dan Building Output. Lalu untuk beban dan kombinasinya dapat ditampilkan seluruhnya (gambar 3.66). Lalu klik OK

Gbr. 3.66: Display Show Tables Run 1

C. Untuk memeriksa apakah jumlah Mode Shape sudah mencukupi, pilih Modal Participating Mass Ratio pada ComboBox di form table yang muncul (gambar 3.67). Pada mode terakhir di cek nilai SumUX, SumUY, SumRX, SumRY, dan SumRZ semuanya harus diatas 90 persen. Dari gambar 3.67 terlihat bahwa syarat itu terpenuhi.

Gbr. 3.67: Modal Participating Mass Ratio (Jumlah Mode)

FTSL ITB

67

I-MHERE@ETABS D. Selanjutnya pilih Center Mass Rigidity pada ComboBox. Lalu catat Massa Tiap Lantai dan Massa Total Gedung. (gambar 3.68)

Gbr. 3.68: Center Mass Rigidity

E. Pilih Modal Participating Mass Ratio pada ComboBox. Lalu catat Periode Getar dari mode 1 (T1 ) dan mode 2 (T2 ) (gambar 3.69).

Gbr. 3.69: Modal Participating Mass Ratio (Periode Getar)

F. Pilih Response Spectrum Base Reactions pada ComboBox. Lalu catat nilai F1 dan F2 dari mode 1 akibat gempa SPEC1 (gambar 3.70). Dari nilai F1 dan F2 maka arah gempa dapat dihitung dengan rumus θ = arctan( F2 F1 ). Dalam studi kasus ini diperoleh θ = 0 derajat.

68

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.70: Response Spectrum Base Reactions (Arah Gempa)

G. Setelah selesai mengambil data yang diperlukan, maka ETABS dapat di-unlock kembali dengan meng-klik symbol

FTSL ITB

pada toolbar.

69

I-MHERE@ETABS 3.6.2 RUN 2 Struktur Tujuan dari RUN 2 Struktur adalah - Memeriksa Story Drift struktur - Menentukan Faktor Skala. A. Setelah ETABS di-unlock ubah Set Modifier pada elemen balok dan kolom. Pilih Define > Frame Section lalu ubah set modifier dari elemen balok Ib = 0.35Ib (gambar 3.71), sedangkan set modifier untuk elemen kolom diubah menjadi Ik = 0.7Ik (gambar 3.72).

Gbr. 3.71: Set Modifier Balok (Run 2)

Gbr. 3.72: Set Modifier Kolom (Run 2)

B. Tambahkan dua buah spektrum gempa baru yang diarahkan pada arah gempa hasil perhitungan dari RUN 1 dan tegak lurus dari arah gempa itu. Pilih Define > Response Spectrum Cases lalu klik Add New Spectrum. Spektrum gempa pertama diisi sama seperti gambar 3.73, dan faktor skala diisi dengan nilai g RI . Lalu tambahkan spektrum gempa yang kedua, form Response

70

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS Spectrum kedua diisi hampir sama dengan form pertama, namun pada bagian Input Response Spectra direction yang dipilih adalah U2 dengan scale factor yang sama yaitu sebesar g RI dan Excitation angel sebesar sudut θ = 0 yang diperoleh dari RUN 1 (gambar 3.74). Lalu klik OK untuk kembali ke tampilan awal ETABS.

Gbr. 3.73: Response Spectrum Run 2 (E1)

Gbr. 3.74: Response Spectrum Run 2 (E2)

C. Kemudian struktur dapat di run ulang dengan cara menekan tombol F5 pada keyboard atau memilih Analyze > Run Analysis pada menubar. D. Lalu lakukan control terhadap inter story drift ratio. Pilih Display > Show Tables pada menubar. Di kolom Edit pilih Mass Data, Modal Information, dan Building Output (gambar 3.75). Lalu untuk kombinasinya dipilih dari kombinasi E1 dan E2 (gambar 3.76)

FTSL ITB

71

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.75: Show Table Form

Gbr. 3.76: Kombinasi yang dipilih

0.03 30mm i E. Lakukan pengontrolan drift pada tiap lantai dalam kondisi service dengan rumus ∆S hi < min[ R , hi ]. i Sedangkan pada kondisi ultimate dikontrol dengan rumus 0.7R ∆S hi < 0.02. Pengontrolan dilakukan untuk Response Spectra Case E2 dan Response Spectra Case E2.

72

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.77: Control Drift Ratio

Dari hasil drift ratio yang dikeluarkan ETABS (gambar 3.77) maka dapat di kontrol drift pada setiap lantai struktur. (tabel 3.7)

FTSL ITB

73

I-MHERE@ETABS

Tab. 3.7: Kontrol Drift Story

Drift X

Drift Y

Story Roof Story 11 Story 10 Story 9 Story 8 Story 7 Story 6 Story 5 Story 4 Story 3 Story 2 Story 1

0.000743 0.001142 0.001439 0.001593 0.001548 0.001635 0.001654 0.001450 0.001133 0.001097 0.000990 0.000547

0.000655 0.001037 0.001321 0.001463 0.001389 0.001470 0.001497 0.001315 0.001004 0.000987 0.000912 0.000528

Tinggi Lantai (m) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 4.5

Max Drift Allowed (Service) 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529 0.003529

Max Drift Allowed (Ultimate) 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361 0.003361

Keterangan

OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK

F. Selanjutnya untuk menentukan besarnya faktor skala, maka perlu diketahui terlebih dahulu besarnya gaya geser dasar CQC akibat gempa. Pilih Display > Show Tables. Di kolom Edit pilih Mass Data, Modal Information, dan Building Output. Lalu untuk beban dan kombinasinya dapat ditampilkan seluruhnya (gambar 3.66). Lalu klik OK G. Catat nilai F1 dari Spec E1 untuk semua mode dan arah (Vo1 ) seperti pada gambar 3.78, dan nilai F2 dari Spec E2 untuk semua mode dan arah (Vo2 ) seperti pada gambar 3.79.

Gbr. 3.78: Gaya Geser Dasar Dinamik CQC arah X

74

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.79: Gaya Geser Dasar Dinamik CQC arah Y

H. Lalu nilai faktor skala dapat dihitung dengan cara : Arah X

Arah Y

Tx = T1 T ax = Ct H

Ty = T2 x

T ay = Ct H x

Ct = 0.0731(frame system)

Ct = 0.0731(frame system)

x = 0.75

x = 0.75

T = T1 bila T1 ≤ Cu T ax

T = T2 bila T2 ≤ Cu T ay

T = T ax bila T1 > Cu T ax (dengan Cu = 1.2) 2.5Ao I Ar I Cs = min[ , ] R RT Wtotal = Mtotal gravitasi

T = T ay bila T2 > Cu T ay 2.5Ao I Ar I Cs = min[ , ] R RT Wtotal = Mtotal gravitasi

V s1 = Cs Wtotal 0.8V s1 fD1 = max[ , 1] V o1

V s2 = Cs Wtotal 0.8V s2 fD2 = max[ , 1] V o2

Nilai faktor skala yang digunakan fD = max [fD1 , fD2 ]

(3.12)

Dalam studi kasus ini nilai faktor skala yang diperoleh adalah fD = 1.931 I. ETABS dapat di-unlock kembali dengan meng-klik symbol

FTSL ITB

pada toolbar.

75

I-MHERE@ETABS 3.6.3 RUN 3 Struktur Tujuan dari RUN 3 Struktur adalah - Mendisain elemen struktur - Memeriksa apakah dimensi balok dan kolom sudah cukup kuat - Menentukan jumlah tulangan perlunya. A. Tambahkan dua buah spektrum gempa baru yang diarahkan pada arah gempa hasil perhitungan dari RUN 1. Masing-masing spektrum gempa terdiri dari dua buah gempa yang saling tegak lurus dengan kombinasi absolute 100 persen dan 30 persen. Pilih Define > Response Spectrum Cases lalu klik Add New Spectrum. Spektrum gempa pertama diisi sama seperti gambar 3.80, gempa pada arah U1 dan U2 dengan faktor skala fD g RI . Lalu tambahkan spektrum gempa yang kedua, form Response Spectrum kedua diisi hampir sama dengan form pertama, namun pada bagian Eccentricity diisi dengan nilai 0.05 (gambar 3.81). Lalu klik OK untuk kembali ke tampilan awal ETABS.

Gbr. 3.80: Response Spectrum Run 3 (tanpa torsi)

76

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.81: Response Spectrum Run 3 (dengan torsi)

B. Tambahkan kombinasi pembebanan untuk disain, pilih Define > Load Combinations lalu klik Add New Combo (gambar 3.82). Masukkan kombinasi pembebanan satu per satu (gambar 3.83). Total kombinasi pembebanan untuk Struktur Frame System adalah 10 buah kombinasi masing - masingnya adalah sebagai berikut: 1.4D 1.2D + 1.6L 1.2D + 0.5L ± Ev ± SP ECT 1.2D + 0.5L ± Ev ± SP ECT W T 0.9D ± Ev ± SP ECT 0.9D ± Ev ± SP ECT W T (Bila ditotalkan terdapat 10 Kombinasi) Dengan Ev adalah gempa vertikal yang menurut persamaan (20) pada SNI 03-1726-2002 (SNI Gempa) [3], nilainya sebesar

Ev = ψIAo D

(3.13)

Dan nilai ψ dapat diperoleh berdasarkan wilayah gempa struktur (tabel 3.8)

FTSL ITB

77

I-MHERE@ETABS Wilayah Gempa Wilayah 1 Wilayah 2 Wilayah 3 Wilayah 4 Wilayah 5 Wilayah 6

ψ 0.5 0.5 0.5 0.6 0.7 0.8

Tab. 3.8: Koefisien ψ untuk menghitung faktor respons gempa vertikal [3]

Gbr. 3.82: Define Load Combination

Gbr. 3.83: Load Combination 1

C. Kemudian struktur dapat di run ulang dengan cara menekan tombol F5 pada keyboard atau memilih Analyze > Run Analysis pada menubar. D. Sebelum melakukan Frame Design, pilih terlebih dahulu Design Combo yang telah di buat sebelumnya. Pilih Design > Concrete Frame Design > Select Design Combo lalu ganti default kombinasi dari ETABS dengan 10 kombinasi yang telah di define sebelumnya seperti pada gambar 3.84. Selanjutnya Concrete Frame siap di disain dengan memilih Design > Concrete Frame Design > Start/Check of Structure pada menubar.

78

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.84: Design Combo Frame

E. Setelah ETABS selesai mendisain, maka hasil disain dapat dilihat dengan memilih Design > Concrete Frame Design > Display Design Info pada menubar (gambar 3.85). Pada form Design Info ini dapat beberapa macam design output yang dihasilkan ETABS setelah mendisain concrete frame salah satunya Longitudinal Reinforcing (gambar 3.86)

Gbr. 3.85: Design Info Frame

Gbr. 3.86: Longitudinal Reinforcing

FTSL ITB

79

I-MHERE@ETABS F. Penulangan Longitudinal Balok Dari tulangan longitudinal yang dihasilkan oleh ETABS dilakukan penentuan jumlah tulangan memanjang yang diperlukan oleh masing-masing balok. Pengelompokan beberapa balok yang tipikal (akan dipasang tulangan dengan jumlah yang sama), dapat dilakukan untuk mempermudah penulangan. Dalam studi kasus ini balok dengan label yang sama dirancang untuk memiliki jumlah tulangan yang sama pula. Untuk memudahkan mencari nilai luas tulangan terbesar digunakan bantuan program Excel. a Pilih Select > by Frame Sections lalu pilih balok B-25X50-X. Lalu klik OK b Ubah satuan terlebih dahulu dalam [N-mm] untuk memudahkan. c Pilih Display > Show Tables pada form Edit pilih Beam Summary Data (gambar 3.87). Lalu klik pada select Cases/Combo disebelah kanan form, dan pilih Combo1 s/d Combo10 (gambar 3.88), pastikan pula option Section Only di-check dibagian kanan form. Lalu tekan OK.

Gbr. 3.87: Display Tables Beam Summary Data

Gbr. 3.88: select Cases/ Combo

80

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS d Akan muncul tabel seperti pada gambar 3.89. Data ini seluruhnya dipindahkan ke Excel, dengan cara pilih Edit > Copy Entire Table. Buka program Microsoft Excel lalu klik paste pada menubar atau tekan Ctrl+V untuk menampilkan data yang telah di-copy tadi.

Gbr. 3.89: Beam Summary Data

FTSL ITB

81

I-MHERE@ETABS Label Balok B-25X50-X B-25X50-Y B-30X50-X B-30X50-Y B-40X60-X B-40X60-Y

Atas Bawah Atas Bawah Atas Bawah Atas Bawah Atas Bawah Atas Bawah

Tulangan Tumpuan Jumlah Luas [mm] 3 1472.622 2 981.747 3 1472.622 2 981.747 4 1963.495 2 981.747 4 1963.495 3 1472.622 4 1963.495 2 981.747 4 1963.495 3 1472.622

Tulangan Lapangan Jumlah Luas [mm] 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747 2 981.747

Tab. 3.9: Tulangan Longitudinal Balok e Dengan menggunakan bantuan Excel data dapat di-sort sehingga dapat diperoleh luas tulangan longitudinal maksimal yang diperlukan oleh balok B-25X50-X. f Dari luas tulangan perlu inilah dapat diperoleh jumlah tulangan longitudinal pada sisi atas dan bawah balok di daerah tumpuan dan lapangan. Perhatikan pula syarat penulangan (BL.a s/d BL.e) terutama pada point BL.d. Jumlah tulangan boleh dianggap sebanding dengan besarnya Momen. g Ulangi kembali langkah Fa s/d Ff diatas untuk balok-balok lainnya. (B-25X50-Y, B-30X50-X, B-30X50-Y, B-40X60-X, B-40X60-Y) h Dalam studi kasus ini gunakan tulangan D25 [mm] untuk semua balok. Hasil jumlah tulangan yang dipasang pada setiap balok dalam studi kasus ini adalah pada tabel 3.9. G. Lalu ETABS dapat di-unlock kembali dengan meng-klik symbol

pada toolbar.

H. Pilih Define > Frame Section, pilih salah satu elemen balok lalu klik Modify/Show Property. Selanjutnya klik Reinforcement lalu isikan luas tulangan yang tadi telah dihitung berdasarkan tabel 3.9. (gambar 3.90)

82

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.90: Assign Beam Longitudinal Reinforcing

I. Lakukan langkah H diatas pada setiap balok untuk memasang tulangan longitudinal pada seluruh balok. J. Setelah seluruh tulangan longitudinal balok dipasang, Run kembali ETABS dengan menekan F5 lalu Run Design ETABS dengan memilih Design > Concrete Frame Design > Start Design/Check of Structure K. Penulangan Transversal Balok Setelah seluruh tulangan longitudinal balok terpasang, baru dilakukan penulangan transversal pada Balok, untuk memastikan bahwa tulangan transversal yang terpasang lebih kuat dari tulangan longitudinal yang terpasang. a) Lakukan lagi hal yang sama seperti pada saat melakukan penulangan longitudinal balok langkah F diatas. Setelah data tabel dipindahkan ke Excel dicari nilai maksimum dari VRebar. Nilai ini merupakan Av s yang digunakan untuk melakukan penulangan transversal. b) Tulangan transversal yang digunakan adalah D10 [mm] dengan 2 kaki, juga dihitung pada dua posisi, di lapangan dan di tumpuan. Hasilnya lalu ditabelkan sebagai berikut. (tabel 3.10)

FTSL ITB

83

I-MHERE@ETABS Label Balok B-25X50-X B-25X50-Y B-30X50-X B-30X50-Y B-40X60-X B-40X60-Y

Tulangan Tumpuan Jumlah Jarak [mm] 2D10 175 2D10 125 2D10 150 2D10 100 2D10 125 2D10 75

Tulangan Lapangan Jumlah Jarak [mm] 2D10 175 2D10 125 2D10 150 2D10 100 2D10 125 2D10 75

Tab. 3.10: Tulangan Transversal Balok L. Penulangan Longitudinal dan Transversal Kolom Setelah tulangan balok ditentukan, barulah menentukan tulangan Kolom. Hal ini bertujuan agar syarat Strong Column Weak Beam terpenuhi, sehingga dapat di pastikan bahwa ETABS juga telah menghitung kekuatan kolom yang dibutuhkan dengan mempertimbangkan tulangan longitudinal yang telah terpasang pada balok. Sama seperti ketika menulangi balok, ketika menulangi kolom pun sebaiknya dilakukan beberapa pengelompokan kolom. Kolom-kolom yang diinginkan memiliki jumlah tulangan yang sama dikelompokkan menjadi satu kelompok. Dalam studi kasus ini setiap kolom dengan label yang sama akan memiliki tulangan yang sama pula. Berikut adalah langkah-langkah penulangan kolom: 1. Pilih Select > by Frame Sections lalu pilih kolom CR-50X50. Lalu klik OK 2. Ubah satuan terlebih dahulu dalam [N-mm] untuk memudahkan. 3. Pilih Display > Show Tables pada form Edit pilih Column Summary Data. Lalu klik pada select Cases/Combo disebelah kanan form, dan pilih Combo1 s/d Combo10 (gambar 3.88), pastikan pula option Section Only di-check dibagian kanan form. Lalu tekan OK. 4. Sama seperti pada saat menulangi balok, seluruh data kolom di copy kedalam Microsoft Excel untuk di-sort, sehingga diperoleh luas tulangan dan Av s maksimum yang diperlukan. 5. Selanjutnya luas tulangan dan Av s digunakan untuk menulangi kolom. Dalan studi kasus ini digunakan ukuran tulangan 25 [mm] untuk tulangan longitudinal dan ukuran 10 [mm] untuk tulangan transversal 6. Untuk menulangi kolom CR-60X60 dan CR-80X80 ulangi kembali langkah L1 s/d L5. 7. Berikut adalah hasil penulangan kolom. (tabel 3.11)

84

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Tab. 3.11: Tulangan Longitudinal dan Transversal Kolom Label Kolom

Tulangan Longitudinal Jumlah

CR-50X50 CR-60X60 CR-80X80

16D25 12D25 24D25

Tulangan Transversal Tumpuan (sekitar Joint) Lapangan Jumlah Jarak [mm] Jumlah Jarak [mm] 3D10 125 3D10 150 3D10 200 3D10 200 3D10 200 3D10 200

M. Setelah diperoleh tulangan kolom, ETABS dapat di-unlock kembali dengan meng-klik symbol pada toolbar.

FTSL ITB

85

I-MHERE@ETABS 3.6.4 RUN Check Struktur Tujuan dari RUN Check Struktur adalah untuk memastikan bahwa hasil disain tulangan maupun dimensi mampu menahan beban yang bekerja. Setiap elemen baik balok dan kolom dimasukkan jumlah tulangan yang akan dipasang. Kemudian ETABS di run kembali untuk memastikan semua elemen balok dan kolom kuat menahan beban.

A. Setelah ETABS di unlock, pilih Define > Frame Sections pilih kolom CR-50X50. Lalu tekan Modify/ Show Property, lalu pilih Reinforcment. Masukkan jumlah dan ukuran tulangan yang telah dihitung sesuai dengan tabel 3.11. Dan kemudian pilih Reinforcement to be Check (gambar 3.91). Lalu klik OK dua kali untuk kembali ke form Define Frame Properties

Gbr. 3.91: Reinforcement Data to be Checked

B. Lakukan juga point A diatas untuk kolom-kolom lainnya (CR-60X60 dan CR-80X80) C. Run kembali struktur dengan menekan F5 lalu kemudian Run Design ETABS dengan memilih Design > Concrete Frame Design > Start Design/Check of Structure D. Setelah run selesai, Periksa kekuatan elemen - elemen balok dan kolom. Pastikan tidak ada yang mengalami Over Stress. Pilih Design > Concrete Frame Design > Display Design Info (gambar 3.92). Pada Combo Box Design Output ubah menjadi Column P-M-M Interaction Ratios, lalu klik OK

86

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 3.92: Display Design Result

E. Periksa elemen kolom, pastikan tidak ada yang mengalami Over Stress. F. Kemudian pilih lagi Design > Concrete Frame Design > Display Design Info untuk memeriksa Design Output (6/5) Beam/Column Capacity Ratios. Pastikan tidak ada elemen kolom yang mengalami Over Stress. G. Bila terdapat elemen yang Over Stress, maka langkah pertama yang dapat dilakukan adalah perbanyak jumlah tulangan. Jika terpaksa harus mengubah dimesi dari kolom, maka sebaiknya Analisis diulangi dari Run 1 subbab 3.6.1

FTSL ITB

87

4 Analisis statik non-linier 4.1 Pengertian dan prosedur analisis beban dorong statik 4.1.1 Pengertian Analisis pushover merupakan suatu cara analisis statik non-linier yang merupakan penyederhanaan dari analisis non-linier riwayat waktu (time history ). Analisis pushover dilakukan dengan mengaplikasikan suatu beban yang nilainya meningkat secara bertahap pada suatu struktur sampai dengan suatu kondisi tertentu yang diinginkan sehingga didapat gambaran perilaku struktur baik sebelum terjadi kelelehan pertama kali maupun sesudahnya. Di dalam analisis statik non-linier ini, pengaruh gempa rencana terhadap struktur bangunan gedung dianggap sebagai beban-beban statik yang menangkap pada pusat massa masing-masing lantai. Nilai beban-beban statik inilah yang ditingkatkan secara bertahap sampai melampaui pembebanan yang menyebabkan terjadinya pelelehan pertama (sendi plastis) pada struktur gedung. Penigkatan beban yang lebih lanjut mengakibatkan struktur mengalami perubahan bentuk paska-elastik yang besar sampai mencapai kondisi plastik. Analisis pushover bertujuan untuk mengevaluasi perilaku seismik struktur terhadap beban gempa rencana dengan : - Memperoleh nilai µ aktual dan R aktual dari struktur - Memperlihatkan skema kelelehan (formasi sendi plastis) yang terjadi - Menentukan performance level dari struktur yang dianalisis

4.1.2 Prosedur Analisis beban dorong yang dilakukan memiliki tahapan sebagai berikut a. Desain komponen-komponen struktur dan menentukan jumlah tulangan yang diperlukan untuk masing-masing komponen b. Memasang tulangan pada masing-masing komponen struktur dengan memperhatikan persyaratan tulangan c. Mendefinisikan sendi plastis Pushover Load Cases d. Melakukan analisis beban dorong e. Melakukan evaluasi analisis beban dorong Pada ETABS langkang-langkah berikut dapat dilakukan, namun mebelum melakukan analisis nonlinier beban dorong statik (pushover ), tulangan balok dan kolom harus sudah terpasang terlebih dahulu.

88

I-MHERE@ETABS A. Setelah penulangan pada balok dan kolom selesai, ETABS dapat di-unlock kembali dengan mengklik symbol

pada toolbar

B. Pada menubar pilih Define > Static Load Cases, lalu tambahkan dua buah beban gempa static berdasarkan IBC 2006 (gambar 4.1)

Gbr. 4.1: Static Load Cases Pushover

C. Lalu pilih bebannya dan selanjutnya klik Modify Lateral Load, masukkan data seperti pada gambar 4.2 dan 4.3.

Gbr. 4.2: Modify Lateral Load EX

FTSL ITB

89

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.3: Modify Lateral Load EY

D. Lalu modelkan sendi platis yang terjadi pada struktur. Pilih semua elemen balok dengan cara klik Select > by Frame Section > Pilih Semua Elemen Balok pada menubar lalu selanjutnya pada menubar klik Assign > Frame/Line > Frame Nonlinear Hinges. Isi form yang tampil seperti pada gambar 4.4. Kemudian pilih semua elemen kolom pada Story 1 dengan cara klik View

Gbr. 4.4: Assign Frame Hinges Balok

> Set Plan View > STORY 1 pada menubar lalu pilih secara manual semua elemen kolom pada lantai itu, pastikan terpilih One Story pada Combo Box di kanan bawah tampilan ETABS, lalu pilih Assign > Frame/Line > Frame Nonlinear Hinges pada menubar. Selanjutnya isi form yang tampil seperti pada gambar 4.5

90

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.5: Assign Frame Hinges Kolom

E. run ETABS dengan cara meng-klik Analyze > Run, lalu lakukan frame design dengan cara meng-klik Design > Concrete Frame Design > Start Design/Check of Structure. F. Sebelum mendefinisikan gaya - gaya Pushover, harus ditentukan terlebih dahulu joint yang akan dibaca peralihannya. Joint ini adalah joint tengah pada lantai atap. Cara mencari tahu nomor jointnya adalah - Pilih Display > Display Undeform Shape pada menubar, Pilih View > Set Plan View lalu pilih ROOF - Klik kanan pada joint tepat di pusat lantai atap. (gambar 4.6). Akan muncul form seperti pada gambar 4.7.

Gbr. 4.6: Roof Plan View (Pushover joint)

FTSL ITB

91

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.7: Pushover joint

- Nomor joint yang tertera pada form seperti pada gambar 4.7 inilah yang akan dicatat peralihannya. Joint nomor 1875 G. Selanjutnya definisikan pushover cases dengan cara meng-klik Define > Static Nonlinear/Psuhover Cases pada menubar. Tambahkan 7 buah pushover cases sebagai berikut (gambar 4.8 s/d gambar 4.14)

Gbr. 4.8: Pushover Cases GRAV

92

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.9: Pushover Cases PUSH1

Gbr. 4.10: Pushover Cases PUSH2

FTSL ITB

93

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.11: Pushover Cases PUSH3

Gbr. 4.12: Pushover Cases PUSH4

94

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.13: Pushover Cases PUSH5

Gbr. 4.14: Pushover Cases PUSH6

FTSL ITB

95

I-MHERE@ETABS Struktur siap di Run. Pilih Analyze > Run Static Nonlinear Analysis. Lama analisis dan keakuratan hasil analisis tergantung pada stepping yang ditentukan ketika mendefinisikan Pushover Cases diatas

96

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

4.2 Sendi plastis 4.2.1 Hinge properties Pemodelan sendi dilakukan untuk mendefinisikan perilaku non-linier force displacement dan/atau momen-rotasi yang dapat ditempatkan pada beberapa tempat di sepanjang bentang balok atau kolom. Pemodelan ini dilakukan dengan mengacu kepada kurva hubungan force-displacement yang memiliki tipe yang sama dengan kurva hubungan antara momen-rotasi seperti yang terlihat pada gambar 4.15

Gbr. 4.15: Kurva Hubungan Force-Displacement

Kurva pada gambar 4.15 memiliki lima titik utama, yaitu titik A,B,C,D dan E. Titik A merupakan titik awal sebelum struktur dikenai beban gempa. Titik B memperlihatkan kelelehan, namun deformasi belum terjadi. Titik C merepresentasikan kekuatan sisa (residual strength) untuk analisis pushover. Sementara titik E menunjukkan kondisi keruntuhan total.

Gbr. 4.16: Kurva Hubungan Force-Displacement / Momen Rotasi

Sendi plastis yang digunakan dalam pemodelan adalah: 1. Balok Sendi plastis pada elemen balok menggunakan Default-M3 sesuai program ETABS dengan nilai Relative Distance-nya 0,(0.5),dan 1. Hal ini dilakukan dengan alasan bahwa balok akan efektif menahan momen pada arah sumbu kuatnya (sumbu 3), oleh sebab itu sumbu inilah yang akan mengalami sendi plastis pada balok.

FTSL ITB

97

I-MHERE@ETABS 2. Kolom Sendi plastis pada elemen kolom menggunakan Default-PMM sesuai program ETABS dengan nilai Relative Distance-nya 0 dan 1. Hal ini dilakukan dengan alasan bahwa pada elemen kolom terdapat hubungan antara gaya aksial dan momen seperti pada diagram iterasi kolom.

4.2.2 Distribusi Sendi Plastis Sendi plastis akibat momen lentur akan terjadi bila beban yang bekerja pada struktur melebihi kapasistas momen lentur yang ditinjau. Sendi plastis pada pemodelan struktur dapat terjadi pada elemen balok dan kolom. Akan tetapi kolom harus didisain lebih kuat daripada balok (kolom-kuat, balok-lemah). Oleh karena itu, sendi plastis boleh terjadi pada balok dan hanya pada kolom lantai dasar saja (beam-sway mechanism)

Gbr. 4.17: Sendi Plastis

4.3 Distribusi vertikal beban gempa Berikut ini akan disajikan beberapa macam bentuk distribusi beban gempa untuk analisis beban dorong, yaitu distribusi beban gempa merata , distribusi beban gempa sesuai bentuk moda serta distribusi beban gempa berdasarkan ASCE 07-05 / IBC 2006 [1].

4.3.1 Distribusi beban gempa merata (uniform) Distribusi beban gempa yang merata membagi beban gempa yang diaplikasikan pada pusat massa masing-masing lantai dengan besar yang sama rata. Pembagian beban didasarkan pada perbandingan massa masing-masing lantai terhadap massa total. Rumus berikut digunakan untuk menentukan distribusi bebena gempa merata. Fi =

98

mi V Σmi

(4.1)

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS dimana mi = massa lantai ke-i dan V = gaya geser dasar

4.3.2 Distribusi beban gempa sesuai bentuk moda Distribusi beban gempa mengikuti bentuk mode merupakan pembagian beban gempa yang diaplikasikan pada pusat massa masing-masing lantai dengan perbandingan beban pada masing-masing lantai sesuai dengan perbandingan mode-nya. Distribusi beban gempa berdasarkan bentuk mode hanya baik diasumsikan bila struktur gedung memiliki Modal Participating Mass Ratio lebih besar daripada 80 persen. Besarnya distribusi vertikal beban gempa untuk masing-masing lantai ditentukan oleh rumus sebagai berikut: Fi =

mi φi V Σmi φi

(4.2)

dimana mi = massa lantai ke-i, φi = aplitude of the elastic first mode at i-th story dan V = gaya geser dasar

4.3.3 Distribusi beban gempa berdasarkan ASCE 07-05 / IBC 2006 [1] Berikut ini adalah metode untuk menentukan besarnya beban statik yang dianggap terpusat pada masing-masing pusat massa pada setiap lantai berdasarkan ASCE 07-05 / IBC 2006. 1. Menghitung nilai Cs SDS I SDS I ; )] R RT untuk struktur dengan nilai Si ≥ 0.6g, maka nilai Cs minimum : Cs = max[0.01; min(

(4.3)

0.5S1 I (4.4) R dengan Cs = Koefisien Respon Gempa, SDS = 2.5 Ao , SD1 = Ar , R = Faktor Reduksi Gempa, I = Faktor Keutamaan Bangunan, T = Periode fudamental. Nilai Periode Fundamental dapat dihitung dengan ketentuan sebagai berikut Cs,min =

  Ta , T = T1 ,   Cu Ta ,

bila T1 ≤ Ta bila Ta < T1 < Cu Ta bila T1 ≥ Cu Ta

T1 merupakan nilai periode fundamental bangunan untuk mode 1. Sementara Cu diperoleh dari tabel 4.1. 2. Menentukan nilai W W adalah berat bangunan ditambah dengan beban-beban lain yang dimasukkan dalam effective seismic weight seperti ketentuan Tabel4.2

FTSL ITB

99

I-MHERE@ETABS

Tab. 4.1: Nilai Koefisien Cu SD1 Cu

≥ 0.4 1.4

0.3 1.4

0.2 1.5

0.15 1.6

≤ 0.1 1.7

Tab. 4.2: Effective Seismic Weight berdasarkan ASCE 07-05 / IBC 2006 Description

Include in Seismic Weight

Areas of storage (other than public garages and open parking garages) Building with partitions Building with roofs designed for snow

25 percent of floor live load

Permanent equipment

10 [psf] or actual weight, whichever is greater Where flat roof snow loads are greater than 30 [psf], 20 percent of the design snow load needs to be icluded, regardless of actual roof slope 100 percent of operating weight

3. Menentukan nilai gaya geser dasar Gaya geser dasar akibat beban gempa dapat ditentukan dengan rumus : V = Cs W (4.5) 4. Menentukan nilai distribusi gaya gempa Nilai distribusi gaya gempa pada masing-masing lantai struktur adalah (4.6) Fx = Cvx V Sementara nilai Cvx diperoleh dari rumus sebagai berikut: Wi Hik Cvx = Pn k i=1 Wi Hi

(4.7)

dengan nilai k ditentukan sebagai berikut   untuk struktur denganT ≤ 0.5 detik 1, k = 2, untuk struktur denganT ≥ 2.5 detik   2 atau interpolasi antara 1 dan 2, untuk struktur dengan 0.5 detik < T < 2.5 detik

Dimana Wi = Berat lantai ke-i, Hi = Tinggi antar lantai ke-i, V = Gaya geser dasar dan Fx = Distribusi gaya gempa masing-masing lantai Ketiga pola distribusi pembebanan gempa dapat dilihat pada gambar 4.18.

100

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.18: Pola Distribusi Pembebanan

4.4 Performance based design 4.4.1 Pengertian dan prosedur Disain berbasis kinerja merupakan suatu metode disain dimana pengendalian nisbah simpangan dipandang sebagai pengendalian terhadap kerusakan struktur apabila struktur dibebani oleh gempa rencana. Analisis struktur tidak hanya ditinjau dari segi kekuatan saja, tetapi juga ditinjau dari besarnya peralihan yang dialami struktur. Kinerja adalah bagaimana struktur akan berperilaku ketika mengalami gempa. Ide utama dari evaluasi performance based design adalah mencocokkan "permintaan" dengan "kapasitas". Permintaan adalah besarnya gempa yang diaplikasikan kepada struktur, sementara kapasitas adalah kemampuan struktur untuk menahan beban gempa tersebut. Pada disain berdasarkan kinerja ini, ukuran daripada permintaan dan kapasitas adalah peralihan Disain struktur berdasarkan konsep kinerja ini dapat memberikan penjelasan mengenai bagian bangunan yang akan mengalami kegagalan pertama kali dan selanjutnya. Seiring dengan bertambahnya beban, elemen-elemen lainnya akan mengalami leleh dan deformasi inelastis. Oleh sebab itu dapat disimpulkan bahwa kelebihan cara analisis ini adalah dapat diperolehnya gambaran perilaku struktur, deformasi bagian-bagian struktur, dan urutan bagian-bagian struktur yang mengalami leleh setelah struktur melewati batas elastiknya. Penilaian struktur tahan gempa tidak hanya kekuatan dan daktilitas saja, tetapi juga dinilai dari kinerja bangunan saat gempa, ATC-40 [6] menggunakan metode spektrum kapasitas (Capacity Spectrum Method ) untuk menilai kinerja struktur terhadap gempa yang dilakukan dengan menggunakan tata cara FEMA-356 dan FEMA-440 [7]. Disain berbasis kinerja (Performance Based Design) ini dipakai untuk mengevaluasi kinerja bangunan yang telah berdiri maupun bangunan baru. Terdapat beberapa jenis prosedur evaluasi metode analisis beban dorong yaitu Capacity Spectrum

FTSL ITB

101

I-MHERE@ETABS Method (CMS) dan Displacement Coefficient Method (DCM). Prosedur CMS akan dilakukan berdasarkan tata cara ATM-40. Sementara prosedur DCM akan dilakukan berdasrkan tata cara FEMA-256 dan FEMA-440 Prosedur evaluasi berdasarkan CMS menggunakan perpotongan dari kurva kapasitas dan kurva response spectrum yang mengalami reduksi untuk memperkirakan nilai peralihan maksimum dari struktur yang dianalisis. Sementara prosedur dengan DCM menggunakan koefisien-koefisisen tertentu untuk memperkirakan peralihan masksimum dari sktruktur yang sedang dianalisis.

4.4.1.1 Tahapan Capacity Spectrum Method berdasarkan ATC-40 [6] 1. Menentukan respons spektrum tradisional dengan redaman 5 persen (Gambar 4.19).

Gbr. 4.19: Response Spectra dengan redaman 5 persen

2. Mengubah respons spektrum tradisional dengan redaman 5 persen (Sa*-T) menjadi demand spectrum (Sa*-Sd) dalam bentuk ADRS (gambar 4.20).

Gbr. 4.20: Bentuk ADRS (Acceleration-Displacement Response Spectra)

3. Menentukan kurva kapasitas (Vb-xroof ). Kurva kapasitas merupakan kurva yang memperlihatkan hubungan antara masing-masing nilai peralihan lantai atap dengan gaya geser dasarnya (base shear) akibat pemberian beban lateral secara bertahap pada struktur (gambar 4.21).

102

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.21: Capacity Curve

4. Mengubah kurva kapasitas (Vb-xroof ) menjadi capacity spectrum (Sa*-Sd) (gambar 4.22)

Gbr. 4.22: Capacity Spectrum PN

P F1 = Pi=1 N

(mi φi1 )

2 i=1 (mi φi1 )

PN

2 i=1 (mi φi1 ) PN 2 i=1 (mi ) i=1 (mi φi1 )

α1 = PN

(4.8)

(4.9)

Dengan P F1 = Modal Patricipating Factor untuk mode 1, α1 = Modal Mass Coefficient untuk mode 1, mi = massa lantai ke-i, φi = φ lantai ke-i mode 1, V = gaya geser dasar, W = berat mati bangunan, ∆roof = peralihan atap Sa = spectral acceleration Sd = spectral displacement 5. Plot demand spectrum dan capacity spectrum dalam satu grafik dengan sumbu x sebagai Sd dan sumbu y sebagai Sa*. Kemudian menentukan perkiraan awal api dan dpi (gambar 4.23)

FTSL ITB

103

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.23: Plot Demmand Spectrum dan Capacity Spectrum

6. Membentuk kurva representasi bilinear dari capacity spectrum (gambar 4.24) Dengan Ki adalah

Gbr. 4.24: Representasi Bilinier Capacity Spectrum Initial Stiffness, didefinisikan sebagai garis singgung dari kurva capacity spektrum dari kondisi awal. Untuk komponen yang didominasi oleh lentur, nilai Ki kira-kira adalah nilai fullycracked stiffness. Untuk komponene yang didominasi oleh geser, nilai Ki kira-kira adalah nilai uncracked-stiffness. Kurva bilinear dari capacity spectrum dibuat sedemikian rupa sehingga luas daerah A1 sama dengan A2 . Dengan pertimbangan agar masing-masing daerah memiliki energi yang sama. 7. Menentukan nilai βo Damping Energi (ED ) (gambar 4.25): ED = 4(ay dp i − dy ap i)

104

(4.10)

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.25: Damping Energy

Maximum Strain Energi (ES0 ) (gambar 4.26): ES0 =

api dpi 2

(4.11)

Gbr. 4.26: Maximum Strain Energy

βo =

1 ED 1 4(ay dpi − dy api 0.637(ay dpi − dy api ) = x 100 (dalam persen) api dpi 4π ES0 4π api dpi

(4.12)

2

8. Menghitung faktor reduksi spektral (SRA dan SRV). Kemudian, plot demand spectrum yang sudah dipengaruhi oleh faktor reduksi spektral dengan kurva representasi bilinear. a. Menentukan nilai K (tabel 4.3)

FTSL ITB

105

I-MHERE@ETABS Structural Behavior Type

βo (percent)

≤ 16.25 > 16.25 ≤ 25 > 25 any value

Type A Type B Type C

K

1 1.13 −

0.51(ay dpi −dy api ) api dpi

0.67

0.446(ay dpi −dy api ) api dpi

3.33

Tab. 4.3: Nilai K berdasarkan ATC-40 b. Menentukan nilai βef f βef f = β0 K + 5 (dalam persen)

(4.13)

c. Menentukan nilai SRA dan SRV SRA =

3.21 − 0.68Ln(βef f ) ≥ SRAmin 2.12

(4.14)

2.31 − 0.41Ln(βef f ) ≥ SRVmin (4.15) 1.65 Dengan nilai SRAmin dan SRVmin untuk masing-masing tipe struktur dapat dilihat pada tabel 4.4 Structural Behavior Type dapat dilihat pada tabel 4.5 SRV =

Structural Type A B C

SRAmin 0.33 0.44 0.56

SRVmin 0.5 0.56 0.67

Tab. 4.4: SRAmin dan SRVmin

Shaking Duration Short Long

Essentially Existing Building Type A Type B

Average Existing Building Type B Type C

Poor Existing Building Type C Type C

Tab. 4.5: Structural Behavior Type (ATC-40)

106

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS d. Plot demand spectrum yang sudah dupengaruhi oleh faktor reduksi spektral dengan kurva bilinier (gambar 4.27)

Gbr. 4.27: Demand Spectrum dan Representasi Bilinear

9. Menentukan titik potong antara demand spectrum yang sudah dipengaruhi oleh faktor reduksi spektral dengan kurva representasi bilinear. yaitu titik (di , ai ). Apabila titik perpotongan tersebut ada di dalam batas toleransi 5 persen, maka spektral performance point adalah (dpi , api ). Apabila titik perpotongan tersebut ada di luar batas toleransi 5 persen, maka ulang lagi prosedur mulai dari langkah 6 dengan api = ai , dpi = di sampai memenuhi batas toleransi 5 persen. 10. Mengubah dpi (spektral displacement saat performance terjadi) menjadi nilai displacement saat performance terjadi dan mengubah api (spectral acceleration saat performance terjadi) menjadi nilai gaya geser saat performance terjadi. Sd =

∆roof P F1 φ1,roof

(4.16)

Maka displacement saat performance terjadi ∆roof = Sd P F1 φ1,roof ∆roof = dpi P F1 φ1,roof

Sa =

V W α1

(4.17)

(4.18)

Maka gaya geser saat performance terjadi V = Sa W α1 V = api W α1

(4.19)

Dengan P F1 = Modal Participating Factor untuk mode 1, α1 = Modal Mass Coefficient untuk mode 1, φ1,roof = φ lantai atap, mode 1, V = gaya geser dasar, W = berat mati bangunan, ∆roof = peralihan atap, Sa = Spectral acceleration dan Sd = Spectral displacement Sehingga nilai performance point adalah (∆roof ,V )

FTSL ITB

107

I-MHERE@ETABS 4.4.1.2 Pembentukan Kurva Kapasitas Bilinear (Force-Displacement) pada Displacement Coefficient Method [15] Kurva kapasitas bilinier dari DCM, dalam hal ini adalah berdasarkan tata cara FEMA-356 dan FEMA440 dibentuk kurva hubungan force-displacement (gambar 4.28) Dengan Ki = Initial Stiffness Ke =

Gbr. 4.28: Kurva Bilinear pada DCM

Effective Stiffness, nilainya diambil sebagai gradien garis yang berpotongan pada kurva kapasitas pada ordinat 0.6 Vy. Nilai Vy tidak boleh lebih besar daripada nilai gaya geser maksimum pada titik-titik dalam kurva kapasitas aktual. Hubungan antara Initial Stiffness dan Effective Stiffness adalah r Ki Te = Ti (4.20) Ke Dengan Te = periode fundamental efektif bangunan Ti = periode mode ke-i Kurva representasi bilinear dari kurva kapasitas pada DCM bersifat sangat sensitif karena representasi kurva bilinear yang sedikit berbeda saja akan menghasilkan nilai performance point yang berbeda juga.

108

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS 4.4.1.3 Tahapan Displacement Coefficient Method berdasarkan FEMA-356 [15] Nilai target displacement berdasarkan FEMA-356 adalah (gambar 4.29)

Gbr. 4.29: Tahapan DCM berdasarkan FEMA-356

δt = C0 C1 C2 C3 Sa

Te2 g 4π 2

(4.21)

Dengan δt = target displacement g = percepatan gravitasi C0 = faktor modifikasi yang menghubungkan spectral displacement pada suatu sistem derajat kebebasan tunggal dengan peralihan lantai atap pada bangunan dengan sistem derajat kebebasan banyak. Nilai untuk C0 dapat dilihat pada tabel 4.6. C1 = faktor modifikasi yang menghubungkan peralihan maksimum yang diharapkan dari pergerakan pada sistem derajat kebebasan tunggal inelastik dengan peralihan yang dihitung menggunakan respons elastik linier.

C1 =

 1.0,  1+

(R−1)Ts Te

R

R=

bila Te ≥ Ts ,

untuk Te < Ts

Sa W Cm Vy

(4.22)

Dengan Te = periode fundamental efektif bangunan, Ts = periode karakteristik dari respons spektrum, didefinisikan sebagai periode transisi terletak pada perpotongan segmen akselerasi konstan dengan segmen velocity, R = ratio dari permintaan kekuatan elastis untuk menghitung koefisien kuat leleh, Sa = response spectrum acceleration pada periode getar fundamental bangunan, Vy = kuat leleh

FTSL ITB

109

I-MHERE@ETABS

Tab. 4.6: Faktor Modifikasi C0 berdasarkan FEMA-356 Shear Buildings2 Other Buildings Triangular Uniform Any Load Pattern Load Load Pattern Pattern 1 1 1 1 2 1.2 1.15 1.2 3 1.2 1.2 1.3 5 1.3 1.2 1.4 10+ 1.3 1.2 1.5 1. Linear interpolation shall be used to calculate intermediate values 2. Buildings in which, for all stories, interstory drift decreases with increasing height. Number of Stories

yang dihitung dari kurva hubungan gaya dan peralihan yang ideal dari analisis nonlinier pushover, W = beban gempa effetif dan Cm = effectif model mass untuk mode fundamental dengan menggunakan analisis Eigen value (tabel 4.7).

Tab. 4.7: Faktor Modifikasi Cm berdasarkan FEMA-356 Nilai Cm No. of Stories Concrete Moment Frame Concrete Shear Wall Concrete Pier-Sprandel Steel Moment Frame Steel Concretic Braced Frame Steel Eccentric Braced Frame Other

1-2 1 1 1 1 1 1 1

3 or more 0.9 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 1

C2 = faktor modifikasi yang memperlihatkan pengaruh dari pinched hysteretic shape, shape degradation, dan strength deterioration pada respons peralihan maksimum. Nilai C2 dapat dilihat pada tabel 4.8. Nilai Ts dihitung dengan persamaan berikut Ts =

SD1 SDS

C3 = faktor modifikasi untuk menggambar kenaikan peralihan akibat pengaruh P-∆  1, untuk bangunan dengan positive-yield stiffness 3 C3 = 2 1 + |a|(R−1) , untuk bangunan dengan negative-yiled stiffness Te

110

(4.23)

FTSL ITB

FTSL ITB T ≥ Ts second3

1

2

Framing Type 1 Type 2 Type 11 Type 22 Intermediate Occupancy 1 1 1 1 Life Safety 1 1 1 1 Intermediate Occupancy 1.3 1 1.1 1 Colapse Prevention 1.5 1 1.2 1 1. Structural in which more than 30 percent of the story shear at any level is resisted by any combination of the following components, elements, or frames: ordinary moment-resisting frame, concentrically-braced frames, frames with partially restrained connections, tension-only braces, unreinforced masonry walls, shear-critical, pier, and spendrels of reinfoced concrete masonry. 2. All frames not assigned to Framing Type 1 3. Linear interpolation shall be used for intermediate values of T.

Structural Performance Level

T ≤ 0.1 second3

Tab. 4.8: Faktor Modifikasi C2 berdasarkan FEMA-356

I-MHERE@ETABS

111

I-MHERE@ETABS dengan α adalah rasio post-yield stiffness terhadap effective elastic stiffness.

4.4.1.4 Tahapan Displacement Coefficient Method berdasarkan FEMA-440 [7] Nilai target displacement berdasarkan FEMA-440 adalah sebagai berikut Te2 g 4π 2

(4.24)

Σ(Wi φi )/g ] Σ(Wi φ2i )/g

(4.25)

δt = C0 C1 C2 Sa Dengan C0 = M P F1 = [

 R−1 untuk 0.2 s ≤ Te ≤ 1 s  1 + aTe2 , C1 = nilai C1 dengan Te = 0.2 s, untuk Te ≤ 0.2 s   1, untuk Te > 1 s

dengan nilai a sesuai ketentuan berikut

  130, a = 90,   60,

untuk Site Clases B untuk Site Clases C untuk Site Clases D,E,F

 1 R−1 2  untuk 0.2 s ≤ T ≤ 0.7 s 1 + 800 ( T ) , C2 = nilai C2 dengan T = 0.2 s, untuk T < 0.2 s   1, untuk T > 0.7 s

dengan nilai R adalah

R=

Sa W Cm Vy

(4.26)

Dimana Te =T1 = periode fundamental efektif bangunan, R = ratio dari permintaan kekuatan elastis untuk menghitung koefisien kuat leleh, Sa = response spectrum acceleration pada periode getar fundamental bangunan, Vy = kuat leleh yang dihitung dari kurva hubungan gaya dan peralihan yang ideal dari analisis nonlinier pushover, W = beban gempa efektif dan Cm = effective model mass untuk mode fundamental dengan menggunakan analisis Eigen value. Nilainya diperoleh dari tabel 4.7

112

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

4.5 Taraf Kinerja Taraf Kinerja menunjukkan keadaan atau tingkat kerusakan yang terjadi pada suatu bangunan bila beban gempa rencana terjadi. Taraf kinerja merupakan kondisi batas maksimum kerusakan struktural maupun nonstruktural yang terjadi pada struktur akibat beban gempa rencana itu. Taraf kinerja dinyatakan sesuai kriteria tingkat kerusakan fisik yang terjadi, ancaman terhadap keruskan jiwa manusia dan kemampuan layan struktur pasca gempa.

4.5.1 Klasifikasi Taraf Kinerja Berikut ini beberapa macam klasifikasi taraf kinerja, yaitu: 1. Taraf Penghunian Segera (Immediate Occupancy [IO]) Pada taraf ini struktur bangunan aman. Resiko korban jiwa dari kegagalan struktur tidak terlalu berat, gedung tidak mengalami kerusakan yang berarti dan dapat segera difungsikan/beroperasi kembali setelah mengalami gempa. Struktur bangunan yang seharusnya berada dalam kategori ini adalah bangunan sebagai sarana penyelamatan, bangunan yang menyimpan barang berbahaya atau bangunan yang dapat mempengaruhi ekonomi nasional bila rusak parah. Contohnya adalah rumah saki, gedung bahan bakar/ bahan berbahaya, dan kantor pemadam kebakaran. 2. Taraf Kontrol Kerusakan (Demage Control [DC]) Pada taraf ini struktur bangunan rusak, namun tidak runtuh. Risiko korban jiwa sangat rendah. Kerusakan yang terjadi bervariasi diantara kategori [IO] dan [LS]. Kriteria yang ingin dicapai lebih ketat daripada taraf [LS] namun kelayakan huni bukanlah masalah utama [IO]. Contoh bangunan yang seharusnya berada dalam taraf ini adalah benguna-bangunan bersejarah 3. Taraf Keselamatan Jiwa (Life Safety [LS]) Kerusakan struktural dapat terjadi tetapi keruntuhan struktural parsial maupun total tidak terjadi. Resiko korban jiwa masih sangat rendah. Contohnya pada gedung perkantoran, perumahan, gudang, bangunan niaga dan lainnya. 4. Taraf Keamanan Terbatas (Limited Safety [LS]) Taraf ini bukan merupakan level spesifik, tetapi merupakan taraf di antara [LS] dan [CP] 5. Taraf Stabilitas Struktur (Collapse Prevention atau Structural Stability [CP]) Pada taraf ini, gedung berada di ambang batas keruntuhan total. 6. Taraf yang tidak diperhitungkan Taraf ini bukan merupakan tingkat kinerja, tetapi khusus untuk situasi-situasi dimana hanya untuk evaluasi seismik nonstruktural atau retrofit.

FTSL ITB

113

I-MHERE@ETABS Penjelasan khusus mengenai kondisi balok dan kolom pada berbagai kategori taraf kinerja ditunjukkan pada tabel 4.9.

Tab. 4.9: Klasifikasi Taraf Kinerja berdasarkan Kondisi Balok dan Kolom Taraf Kinerja Penghunian Segera [IO]

Kontrol Kerusakan [DC]

Keselamatan Jiwa [LS]

Stabilitas Struktur [CP]

114

Balok Mengelupasnya selimut beton terbatas terjadi pada join balokkolom. Retak akibat lentur sangat terbatas terjadi pada daerah sendi. Tidak terdapat lendutan permanen. Kapasistas struktur menahan gaya gravitasi tetap. Mengelupasnya selimut beton terbatas terjadi pada join balokkolom. Retak akibat lentur sangat terbatas terjadi pada daerah sendi. Tidak terjadi lendutan permanen. Kapasitas struktur menahan gaya gravitasi tetap. Mengelupasnya selimut beton sekeliling join balok-kolom dan daerah sendi. Retak akibat lentur dan geser terjadi pada daerah sendi dan mengarah pada join balokkolom. Lendutan vertikal perma1 nen mendekati 175 bentang. Kapasitas struktur menahan gaya gravitasi tetap. Mengelupasnya selimut beton yang meluas pada join balok-kolom dan daerah sendi. Retak yang meluas akibat lentur dan geser terjadi pada daerah sendi dan mengarah pada join balok-kolom. Kegagalan sengkang geser. Lendutan vertikal 1 permanen mendekati 175 bentang. Kapasitas struktur menahan gaya gravitasi tetap.

Kolom Retak akibat lentur dan geser sangat terbatas tanpa disertai dengan mengelupasnya selimut beton. Tidak ada peralihan horisontal permanen. Kapasitas struktur menahan gaya gravitasi tetap. Retak akibat lentur dan geser sangat terbatas tanpa atau dengan sedikit mengelupasnya selimut beton. Tidak ada peralihan horisontal permanen. Kapasitas struktur menahan gaya gravitasi tetap. Sendi telah terjadi pada bagian bawah bangunan, menyebabkan mengelupasnya selimut beton di atas dan di bawah join balokkolom. Peralihan horisontal permanen mendekati 2 persen beda peralihan antar lantai. Kapaistas struktur menahan gaya gravitasi tetap. Sendi telah terbentuk pada bagian bawah bangunan menyebabkan mengelupasnya selimut beton yang signifikan di atas dan di bawah join balok-kolom dan beton pada inti join hancur. Peralihan horisontal permanen mendekati 3.5 persen beda peralihan antar lantai. Kpasitas struktur menahan gaya gravitasi tetap hampir di seluruh struktur.

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS 4.5.2 Klasifikasi Deformation Limit Performance Point hasil evaluasi menggunakan Capacity Spectrum Method maupun Displacement Coefficient Method, digunakan untuk mendapatkan nilai drift. Nilai drift ini digunakan sebagai indikator kinerja dari struktur yang sedang dianalsis. Tabel 4.10 memperlihatkan klasifikasi batas deformasi pada berbagai tingkat kinerja

Tab. 4.10: Deformation Limit pada berbagai tingkat kinerja ATC-40

Interstory Drift Limet Maximum Total Drift ( Xmax ) H Maximum Inelastic Drift

FTSL ITB

Immediate Occupancy 0.01

Performance Level Demage Life Safety Control 0.01-0.02 0.02

Structural Stability 0.33 VP ii

0.005

0.005-0.015

No Limit

No Limit

115

I-MHERE@ETABS

4.6 Evaluasi 4.6.1 Hasil Capacity Spectrum Dari hasil Capacity Spectrum output ETABS (gambar 4.30 s/d 4.35) dapat diperoleh besar Drift Ratio. Nilai drift ratio ini yang digunakan untuk memeriksa taraf kinerja dari bangunan dan kelayakannya. Gempa yang dikerjakan pada bangunan adalah Response Spectrum Wilayah 4 Tanah Sedang (Ca=0.28 dan Cv=0.42)

Gbr. 4.30: Capacity Spectrum PUSH1

116

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.31: Capacity Spectrum PUSH2

Kemudian dengan melihat hasil peralihan dari gambar 4.30 s/d 4.35 dan dengan menggunakan tabel 4.10 dapat diperoleh Performance Level dari struktur, disajikan pada tabel 4.11.

Tab. 4.11: Performance Level Struktur Pushover PUSH1 PUSH2 PUSH3 PUSH4 PUSH5 PUSH6

Displacement [m] 0.398 0.361 0.330 0.299 0.296 0.374

Maximum drift 0.009255 0.008395 0.007674 0.006953 0.006883 0.008697

total

Performance Level Immediate Immediate Immediate Immediate Immediate Immediate

Occupancy Occupancy Occupancy Occupancy Occupancy Occupancy

Dari hasil analisis Pushover seluruhnya menunjukkan bahwa Performance Level dari struktur ini adalah Immediate Occupancy . Dengan mengacu pada tabel 4.9 terlihat bahwa tidak terjadi kerusakan yang berarti pada struktur ketika menerima beban gempa.

FTSL ITB

117

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.32: Capacity Spectrum PUSH3

Gbr. 4.33: Capacity Spectrum PUSH4

118

FTSL ITB

I-MHERE@ETABS

Gbr. 4.34: Capacity Spectrum PUSH5

Gbr. 4.35: Capacity Spectrum PUSH6

FTSL ITB

119

5 Daftar Pustaka [1] ASCE Standard 07-05. Minimum Design Load for Building and Other Structures. American Society of Civil Engineerings, 2005. [2] Committee 318. Building Code Requirements for Structural Concrete: (ACI 318-02) and Commentary (ACI 318R-02). American Concrete Institute, 38800 Country Club Drive, Farmington Hills, MI 48331, USA, 2002. [3] Badan Standardisasi Nasional. SNI - Standar Nasional Indonesia. In Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung, SNI-03-1726-2002. BSN, Jakarta, Indonesia, 2002. [4] Badan Standardisasi Nasional. SNI - Standar Nasional Indonesia. In Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002. BSN, Jakarta, Indonesia, 2002. [5] Badan Standardisasi Nasional. SNI - Standar Nasional Indonesia. In Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2003. BSN, Jakarta, Indonesia, 2003. [6] California Seismic Safety Commission. Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings (ATC-40), volume 1. Applied Technology Council. [7] California Seismic Safety Commission. Improvement of Nonlinier Static Seismic Analysis Procedure. Applied Technology Council (ATC-55 Project), 2005. [8] Computer and Structures Inc. CSI Analysis Reference Manual, for SAP2000, ETABS and SAFE. 1995 University Avenue Berkeley, California 94704 USA, October 2005. [9] Computer and Structures Inc. ETABS User’s Guide. 1995 University Avenue Berkeley, California 94704 USA, version 9 edition, November 2005. [10] Computer and Structures Inc. Introductory Tutorial. 1995 University Avenue Berkeley, California 94704 USA, November 2009. [11] Computer and Structures Inc. Welcome to ETABS. 1995 University Avenue Berkeley, California 94704 USA, November 2009. [12] Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung. Departemen Pekerjaan Umum, Jalan Tamansari No. 84 Bandung, 1983. [13] ICC. Uniform Building Code 1997 - UBC, volume 1, 2, 3. ICC - International Code Council, 1997. [14] Iswandi Imran and Fajar Hendrik. Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa; Berdasarkan SNI 03-2847-2002. Penerbit ITB, Jalan Ganesha 10 Bandung, 2009. [15] American Society of Civil Engineers. Prestandard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings. Federal Emergency Management Agency, 2000.

121