Perencanaan_Gempa_untuk_Struktur_Gedung.pdf

PERENCANAAN PERENCANAAN GEMPA UNTUK STRUKTUR STRUKTUR GEDUNG GEDUNG PERKANTO PERKANTORAN RAN 9 LANTAI LANTAI 1 2 1 1 0 0 1 4

Kata Pengantar

Indonesia termasuk daerah dengan tingkat resiko gempa yang cukup tinggi. Karena itu diper diperluk lukan an desain desain bangun bangunan an dengan dengan strukt struktur ur yang yang tahan tahan gempa. gempa. Dala Dalam m Tugas Tugas ini membah membahas as satu satu macam macam strukt struktur ur gedun gedung g kantor kantor 9 lantai lantai yang yang memil memilik ikii konfig konfigura urasi si simetris dan sistem lantai One-Way Beam and Slab (balok-pelat satu arah), arah), Struktur gedung gedung direnc direncana anakan kan berda berdasar sarkan kan SNI 03-172 03-1726-2 6-2002 002.. Setela Setelah h gaya gaya gempa gempa renca rencana na dihitu dihitung ng berdas berdasar arkan kan Tata Tata Cara Cara terseb tersebut, ut, kemudi kemudian an dilaku dilakuka kan n pendet pendetail ailan an analis analisaa struktur dengan aplikasi STAADPro. Di dalam tugas ini, akan dibahas mengenai analisis dan desain tahan gempa untuk zona wilayah 3. Desa Desain in terh terhad adap ap stru strukt ktur ur ters terseb ebut ut meng menggu guna naka kan n dua dua cara cara yait yaitu u cara manu manual al (lan menggunakan STAADPro dan cara (langk gkah ah demi demi lang langka kah) h).. Dala Dalam m

perencanaan ini akan diperoleh hasil analisis dan desain balok, kolom, plat lantai, dan shear wall.

Disusun Disusun Oleh,

Maria Luciana & Putri Namarina

i


Daftar Isi

Kata Pengantar

i

Daftar Isi

ii

Bab I

Bab II

Bab III

Pendahuluan

I.1.

Lataar Belakang

1

I.2.

Tujuan Penulisan

1

I.3.

Ruang Lingkup Pembahasan

2

I.4.

Sistematika Penulisan

2

Kajian Pustaka

II.1.

Konsep Perencanaan Struktur

3

II.2.

Tinjauan Perencanaan Struktur Tahan Gempa

3

II.3.

Spektrum Respons

12

II.4.

Fungsi Spektrum Respons

13

II.5.

Spektrum Respons di Indonesia

14

II.6.

Aplikasi Menggunakan STAADPro 2007

16

II.7.

Analisa Penampang

16

Kriteria Perencanaan

III.1.

Pendahuluan

17

III.2.

Kondisi Tanah

17

III.3.

Material/Bahan

17

III.4.

Kombinasi Pembebanan

18

III.5.

Standard/Code

19

III.6.

Software/Perangkat Lunak

19

III.7.

Gambar 3D Struktur

20

III.8.

Denah Lantai

22

ii


Daftar Isi

Kata Pengantar

i

Daftar Isi

ii

Bab I

Bab II

Bab III

Pendahuluan

I.1.

Lataar Belakang

1

I.2.

Tujuan Penulisan

1

I.3.

Ruang Lingkup Pembahasan

2

I.4.

Sistematika Penulisan

2

Kajian Pustaka

II.1.

Konsep Perencanaan Struktur

3

II.2.

Tinjauan Perencanaan Struktur Tahan Gempa

3

II.3.

Spektrum Respons

12

II.4.

Fungsi Spektrum Respons

13

II.5.

Spektrum Respons di Indonesia

14

II.6.

Aplikasi Menggunakan STAADPro 2007

16

II.7.

Analisa Penampang

16

Kriteria Perencanaan

III.1.

Pendahuluan

17

III.2.

Kondisi Tanah

17

III.3.

Material/Bahan

17

III.4.

Kombinasi Pembebanan

18

III.5.

Standard/Code

19

III.6.

Software/Perangkat Lunak

19

III.7.

Gambar 3D Struktur

20

III.8.

Denah Lantai

22

ii


Bab IV

Bab V

Bab VI

Data & Perhitungan

IV.1.

Data Teknis

24

IV.2.

Data Beban

24

IV.3.

Data Desain Gempa

24

IV.4.

Perhitungan Beban

25

IV.5.

Perhitungan Beban Gempa

25

IV.6.

Perhitungan Pelat Lantai

31

Model Struktur 

Denah Tipikal

35



Tampak Barat Timur

36



Tampak Utara Selatan

37

Analisis Struktur dengan STAADPro 2007

38

Data Input 

Nodes

Sheet No.

1



Beams

Sheet No.

10



Plates

Sheet No.

27



Section Properties

Sheet No.

32



Plate Thickness

Sheet No.

32



Materials

Sheet No.

32



Support

Sheet No.

33



Basic Load Cases

Sheet No.

33



Combination Load Cases

Sheet No.

34

Diagram Reaksi (Load 5) 

Diagram Displacement Displacement



Bending Z



Bending Y



Shear Z



Shear Y



Axial Force

iii


Data Output 

Node Displacement Summary

Sheet No.

1



Beam Displacement Summary

Sheet No.

1



Beam End Forces Summary

Sheet No.

1



Beam Forces Detail Summary

Sheet No.

2



Max Forces by Property

Sheet No.

2



Reactions

Sheet No.

2



Failed Member

Sheet No.

3



Statictic Check Result

Sheet No.

3

Data Query 

Balok Utama



Balok Anak



Shear Wall



Plate

Bab VII

Kesimpulan

v

Bab VIII

Daftar Isi

vi

iv

PERENCANAAN GEMPA UNTUK STRUKTUR GEDUNG PERKANTORAN 9 LANTAI 1 2 1 1 0 0 1 4

BAB I PENDAHULUAN

I.1.

LATAR BELAKANG Indonesia merupakan negara yang rawan terhadap gempa. Ada tiga jalur gempa yang bertemu di Indonesia sehingga dapat mengakibatkan terjadinya cukup banyak gempa di wilayah Indonesia. Beberapa kejadian gempa yang telah terjadi menunjukkan bahwa perencanaan struktur bangunan tahan gempa di Indonesia sangat penting. Disamping itu, Indonesia mengenal beberapa jenis struktur bangunan. Salah satunya dan juga merupakan struktur yang paling sering digunakan adalah struktur bangunan beton. Biaya yang relatif lebih murah merupakan salah satu alasan struktur bangunan beton lebih diminati oleh pemilik bangunan. Beton adalah material yang kuat dalam kondisi tekan, tetapi lemah dalam kondisi tarik. Kuat tarik beton bervariasi dari 8 sampai 14 persen dari kuat tekannya [Nawy, 2000]. Dengan sifat tersebut, beton dimanfaatkan sebagai material pembentuk struktur yang baik seperti beton bertulang, dimana dalam struktur tersebut beton dan tulangan baja yang kuat terhadap tarik bekerja sama menahan gaya-gaya yang ada. Jika pada struktur bangunan tersebut terdapat bentang yang cukup besar, maka bentang yang besar ini akan mengakibatkan momen lentur yang besar pada balok beton sepanjang bentang tersebut. Hal ini menyebabkan balok beton tersebut harus menahan tarik yang besar. Oleh karena itu, diperlukan pendesainan balok beton tersebut dengan menggunakan beton prategang yang dapat membuat gaya dalam yang bekerja sepanjang bentangnya menjadi tekan.

I.2.

TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penyusunan Tugas ini antara lain: 1.

Menganalisis dan mendesain struktur bangunan tahan gempa yang memiliki bentang besar dengan melakukan perhitungan desain balok dan plat lantai beton bertulang secara Manual berdasarkan SNI 03-1726-2002.

2.

Menganalisis dan mendesain struktur bangunan tahan gempa dengan melakukan perhitungan desain komponen balok, kolom, plat lantai beton bertulang, dan shear wall menggunakan program STAADPro;

Pa e 1


I.3.

RUANG LINGKUP PEMBAHASAN Analisis dan desain struktur yang dilakukan terbatas pada: 1.

Analisis dan desain dilakukan pada struktur bangunan beton 9 lantai yang berfungsi sebagai kantor;

2.

Analisis dan desain detail connections antara struktur balok dan struktur kolom tidak dibahas;

I.4.

3.

Cara pelaksanaan tidak dibahas;

4.

Beban yang diperhitungkan adalah beban mati, beban hidup, dan beban gempa;

5.

Bangunan terletak di wilayah gempa 3 dan di atas tanah sedang.

SISTEMATIKA PENULISAN Tugas akhir ini dibagi menjadi 8 bab antara lain: Bab 1

Pendahuluan, bab ini menguraikan tentang latar belakang, tujuan penulisan, ruang lingkup pembahasan, dan sistematika penulisan

Bab 2

Tinjauan Pustaka, pada bab ini menjelaskan tentang ketentuan desain struktur beton bertulang tahan gempa

Bab 3

Kriteria Perencanaan, pada bab ini akan dipaparkan spesifikasi dari perencanaan gempa untuk struktur gedung perkantoran 9 lantai yang dijadikan bahan perencanaan dalam tugas ini.

Bab 4

Data & Perhitungan merupakan bab yang berisikan urutan analisa perhitungan Perencanaan gempa untuk struktur gedung dengan spesifikasi yang telah dipaparkan pada bab yang sebelumnya.

Bab 5

Model Struktur adalah bab yang berisikan gambar Tampak dari Struktur Gedung yang direncanakan, digambar dengan aplikasi AutoCAD.

Bab 6

Analisis Struktur dengan STAADPro 2007, berisikan result berupa data Input dan Output, diagram, query, dan data perform analysis.

Bab 7

Kesimpulan dan Saran, pada bab ini berisi kesimpulan dari hasil analisis dan desain serta kesimpulan tentang program yang digunakan yaitu STAADPro, dan saran-saran untuk desain tahan gempa struktur beton bertulang.

Bab 8

Daftar Isi berisikan Sumber-Sumber Informasi yang dijadikan sebagai pedoman dalam penyusunan tugas ini.

Page 2


BAB II KAJIAN PUSTAKA

II.1.

Konsep Perencanaan Struktur Konsep perencanaan struktur diperlukan sebagai dasar teori bagi perencanaan dan

perhitungan struktur. Konsep ini meliputi pemodelan struktur, pembebanan, pengaruh gempa pada struktur, pemodelan tanah sebagai tumpuan dasar, evaluasi parameter dan daya dukung tanah.

II.2.

Tinjauan perencanaan struktur tahan gempa Tinjauan ini diperlukan untuk mengetahui metode analisis yang akan digunakan untuk perencanaan struktur terhadap pengaruh gempa.

A. Metode analisis struktur terhadap beban gempa Metode analisis yang dapat digunakan untuk memperhitungkan pengaruh beban gempa terhadap struktur adalah sebagai berikut : 1.

Metode analisis statik. Analisis perancangan struktur bangunan terhadap pengaruh beban gempa secara

statis, pada prinsipnya adalah menggantikan gaya-gaya horizontal yang bekerja pada struktur akibat pergerakan tanah dengan gaya-gaya statis yang ekivalen, dengan tujuan penyederhanaan dan kemudahan di dalam perhitungan. Metode ini disebut Metode Gaya Lateral Ekivalen (Equivalent Lateral Force Method). Pada metode ini diasumsikan bahwa gaya horizontal akibat gempa yang bekerja pada suatu elemen struktur, besarnya ditentukan berdasarkan hasil perkalian antara suatu konstanta berat atau massa dari elemen struktur tersebut. 2.

Metode analisis dinamis Analisis dinamis untuk perancangan struktur tahan gempa dilakukan jika

diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada struktur, serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa. Pada struktur bangunan tingkat tinggi atau struktur dengan bentuk atau konfigurasi yang tidak teratur. Analisis dinamis dapat dilakukan dengan cara elastis maupun inelastis.

Page 3


Pada cara elastis dibedakan Analisis Ragam Riwayat Waktu (Time History Modal Analysis), dimana pada cara ini diperlukan rekaman percepatan gempa dan Analisis Ragam Spektrum Respons (Response Spectrum Modal Analysis), dimana pada cara ini respons maksimum dari tiap ragam getar yang terjadi didapat dari Spektrum Respons Rencana (Design Spectra). Sedangkan pada analisis dinamis inelastis digunakan untuk mendapatkan respons struktur akibat pengaruh gempa yang sangat kuat dengan cara integrasi langsung (Direct Integration Method). B.

Kriteria dasar perencanaan

Pada tahap awal dari perecanaan struktur bangunan, konfigurasi denah, material struktur dan bentuk struktur harus ditentukan terlebih dahulu. Pemilihan ini akan mempengaruhi tahap selanjutnya dari proses perancangan struktur. Beberapa kriteria yang perlu diperhatikan antara lain :

II.2.1.

Pembebanan Besar dan macam beban yang bekerja pada struktur sangat tergantung

dari jenis struktur. Berikut ini akan disajikan jenis-jenis beban, data beban serta faktor-faktor dan kombinasi pembebanan sebagai dasar acuan bagi perhitungan struktur.

1.

Jenis-jenis Beban Jenis-jenis beban yang biasa diperhitungkan dalam perencanaan struktur bangunan gedung adalah sebagai berikut : a)

Beban Mati ( Dead Load ) Beban mati merupakan beban yang bekerja akibat gravitasi yang bekerja tetap pada posisinya secara terus menerus dengan arah ke bumi tempat struktur didirikan. Yang termasuk beban mati adalah berat struktur sendiri dan juga semua benda yang tetap posisinya selama struktur berdiri.

b)

Beban hidup ( Live load ) Beban hidup merupakan beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung dan barang-barang yang dapat berpindah, mesin dan peralatan lain yang dapat digantikan selama umur gedung.

Page 4


c)

Beban gempa ( Earthquake Load ) Besarnya beban gempa dasar nominal horizontal akibat gempa menurut Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Rumah dan Gedung (SNI–1726 – 1998 ), dinyatakan sebagai berikut :

V B



C . I .W T R

............................................................2.1.

dimana : V

=

t W =

beban gempa dasar nominal (beban gempa rencana) kombinasi dari beban mati dan beban hidup vertikal yang direduksi

C

=

faktor respons gempa, yang besarnya tergantung dari jenis tanah dasar (Tabel 2.1) dan waktu getar struktur (Gambar2.1)

2.

I

=

faktor keutamaan struktur (Tabel 2.2)

R

=

faktor reduksi gempa (Tabel 2.3)

Perhitungan Berat Bangunan (Wt ) Karena besarnya beban gempa sangat dipengaruhi oleh berat dari struktur bangunan, maka perlu dihitung berat dari masing-masing lantai bangunan. Berat dari bangunan dapat berupa beban mati yang terdiri dari berat sendiri material-material konstruksi dan elemen-elemen struktur, serta beban hidup yang diakibatkan oleh hunian atau penggunaan bangunan. Karena kemungkinan terjadinya gempa bersamaan dengan beban hidup yang bekerja penuh pada bangunan adalah kecil, maka beban hidup yang bekerja dapat direduksi besarnya. Berdasarkan standar pembebanan yang berlaku di Indonesia, untuk memperhitungkan pengaruh beban gempa pada struktur bangunan gedung, beban hidup yang bekerja dapat dikalikan dengan faktor reduksi sebesar 0,5.

Page 5


3.

Jenis Tanah Dasar Untuk menentukan harga c harus diketahui terlebih dahulu jenis tanah tempat struktur bangunan berdiri. Untuk menentukan jenis tanah menggunakan rumus tegangan geser tanah sebagai berikut :

τ = c + Σ σ i tg φ ………………………..………….…………… 2.2 σ I = γ i . hi ………………………………………….………….... 2.3 dimana :

τ

= tegangan geser tanah (kg / cm 2)

c

= nilai kohesi tanah pada lapisan paling dasar lapisan yang ditinjau

σ i = tegangan normal masing – masing lapisan tanah (kg / cm 2) γ i = berat jenis masing – masing lapisan tanah (kg / cm 3) h i = tebal masing – masing lapisan tanah (cm) φ

= sudut geser pada lapisan paling dasar lapisan yang ditinjau.

Kedalaman minimal untuk menentukan jenis tanah adalah 5 meter. Ada tiga jenis tanah untuk menentukan nilai c tersebut, yaitu seperti yang tertetara dalam tabel 2.1.

Tabel 2.1 Jenis-jenis tanah

4.

Faktor Respons Gempa (C ) Setelah dihitung waktu getar dari struktur bangunan pada arah-X (Tx) dan arah-Y (Ty), maka harga dari Faktor Respons Gempa (C ) dapat ditentukan dari Diagram spektrum respons gempa rencana (Gambar2.1).

Page 6


Gambar 2.1 Respons spektrum gempa rencana untuk wilayah gempa 2.

5.

Faktor Keutamaan Struktur ( I ) Menurut SNI Gempa 2003, pengaruh gempa rencana harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan ( I ) menurut persamaan :

I = I 1 I 2 ................................................................. 2.4 Dimana I 1 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa selama umur rencana dari gedung. Sedangkan I 2 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan umur rencana dari gedung tersebut. Faktor-faktor Keutamaan I 1 , I 2 dan I ditetapkan menurut Tabel 2.2. Besarnya beban gempa rencana yang direncanakan untuk berbagai kategori bangunan gedung, tergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur bangunan selama umur rencana yang diharapkan. Karena gedung perkantoran merupakan bangunan yang memiliki fungsi biasa, serta dengan adanya asumsi probabilitas terjadinya gempa tersebut selama kurun waktu umur rencana gedung adalah 10%, maka berlaku I1 = 1,0. Gedung-gedung dengan jumlah tingkat sampai 10, karena berbagai alasan dan tujuan pada umumnya mempunyai umur kurang dari 50 tahun, sehingga I2 < 1 karena periode ulang gempa tersebut adalah kurang dari 500 tahun.

Page 7


Gedung-gedung dengan jumlah tingkat lebih dari 30, monumen dan bangunan monumental, mempunyai masa layan yang panjang, bahkan harus dilestarikan untuk generasi yang akan datang, sehingga I2 > 1 karena periode ulang gempa tersebut adalah lebih dari 500 tahun. Pada contoh ini, bangunan perkantoran direncanakan mempunyai umur rencana 50 tahun, dengan demikian I2 = 1. Untuk bangunan gedung perkantoran dari Tabel 2.2 didapatkan harga I = 1.

Tabel 2.2 Faktor keutamaan untuk berbagai

kategori gedung dan bangunan

6.

Faktor Reduksi Gempa ( R) Jika Ve adalah pembebanan maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur bangunan gedung yang bersifat elastik penuh dalam kondisi di ambang keruntuhan, dan Vn adalah pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur bangunan gedung, maka berlaku hubungan sebagai berikut :

V n



V e R

.....................................................................................2.5

Page 8


R disebut Faktor Reduksi Gempa yang besarnya dapat ditentukan menurut persamaan : 1 ,6 ≤ R = μ f1 ≤ Rm ....................................................................... 2.6 Pada persamaan di atas, f1 adalah Faktor Kuat Lebih Beban dan Bahan yang terkandung di dalam sistem struktur dan μ (mu) adalah Faktor Daktilitas Struktur bangunan gedung. Faktor Daktilitas Struktur adalah perbandingan atau rasio antara simpangan maksimum dari struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana pada saat mencapai kondisinya di ambang keruntuhan, dengan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan yang pertama pada elemen struktur. Rm adalah Faktor Reduksi Gempa Maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan. Pada Tabel 2.3 dicantumkan nilai R untuk berbagai nilai μ yang bersangkutan, dengan ketentuan bahwa nilai μ dan R tidak dapat melampaui nilai maksimumnya.

Tabel 2.3 Parameter daktilitas struktur gedung

Nilai μ di dalam perencanaan struktur bangunan gedung dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi harganya tidak boleh diambil lebih besar dari nilai Faktor Daktilitas Maksimum μm yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem atau subsistem struktur gedung.

Page 9


Nilai μm ditetapkan dari beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut nilai Rm yang bersangkutan. Bangunan gedung perkantoran direncanakan sebagai Sistem Rangka Pemikul Momen. Sistem struktur ini pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, dimana beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur. Untuk sistem rangka pemikul momen biasa dari beton bertulang harga μm = 2,1 dan Rm = 3,5. Untuk struktur bangunan gedung yang direncanakan beperilaku elastis penuh pada saat terjadi gempa rencana, dari Tabel 2.3 didapat harga μ = 1 dan R = 1,6.

II.2.2.

Parameter Tanah Sebelum kita menentukan jenis pondasi yang akan digunakan, terlebih

dahulu harus diketahui kondisi tanah tempat bangunan akan didirikan. Untuk keperluan tersebut, maka dilakukan penyelidikan tanah (soil investigation). Penyelidikan yang dilakukan terdiri dari penyelidikan lapangan (field test) dan penyelidikan laboratorium (laboratory test). Penyelidikan tanah dimaksudkan untuk mengetahui kondisi geoteknik, baik keadaan, jenis dan sifat-sifat yang menjadi parameter dari tanah pondasi rencana. Yang dimaksud dengan kondisi geoteknik adalah : a.

Struktur dan penyebaran tanah serta batuan.

b.

Sifat fisis tanah (soil properties).

c.

Sifat teknis tanah atau batuan (engineering properties).

d.

Kapasitas dukung tanah terhadap pondasi yang diperbolehkan sesuai dengan tipe pondasi yang akan digunakan. Hasil penyelidikan tanah di lokasi dimana bangunan ini akan didirikan,

dapat dilihat secara lengkap pada lampiran yang terletak pada bagian akhir tugas akhir ini.

II.2.3.

Analisis Daya Dukung Tanah Perhitungan daya dukung tanah sangat diperlukan guna mengetahui

kemampuan tanah sebagai dasar bagi struktur pondasi. Daya dukung tanah merupakan kemampuan tanah dalam mendukung beban baik berat sendiri struktur pondasi maupun beban struktur atas secara keseluruhan tanpa terjadinya keruntuhan. Tanah mempunyai sifat untuk meningkatkan kepadatan dan kekuatan gesernya apabila mendapat tekanan.

Page 10


Apabila beban yang bekerja pada tanah pondasi melebihi daya dukung batasnya, tegangan geser yang ditimbulkan di dalam tanah pondasi melampaui ketahanan geser tanah pondasi maka akan berakibat keruntuhan geser dari tanah pondasi. Nilai daya dukung tersebut dibatasi oleh suatu daya dukung batas (ultimate bearing capacity), yang merupakan keadaan saat mulai terjadi keruntuhan. Bila kedalaman pemasangan ( Df ) ternyata lebih kecil dari lebar pondasi ( B), maka hal ini biasa disebut pondasi dangkal. Daya dukung batas yang dapat diberikan oleh pondasi untuk pondasi menerus lurus dengan lebar B, diberikan dengan persamawan berikut yang terkenal dengan rumus daya dukung Terzaghi.

qult = c.Nc + γ Df.Nq + 0,5.γ.B. N γ ............................................ 2.7 Dengan c adalah kohesi tanah, sedangkan γ adalah berat isi tanah. Nc,Nq,N γ adalah fungsifungsi yang tergantung dari sudut geser dalam tanah itu, dan dinamakan koefisien-koefisien daya dukung. Perlu dicatat bahwa persamaan tersebut di atas digunakan untuk pasir padat, kerakal, dan lempung keras. Untuk keadaan dimana tanah pondasi adalah pasir lepas atau lempung buruk maka sebagai ganti Nc,Nq, N γ digunakan Nc’,Nq’,N γ’ untuk keadaaan geser setempat karena c dan φ pada keadaan ini adalah lebih kecil daripada yang tersebut di atas, menurut Terzhagi nilai c’=(0,5-0.67c) dan nilai φ’ =(0,50,67) φ

Tabel 2.4 Koefisien daya dukung dari Terzaghi

Page 11


Disamping Terzaghi, Meyerhoff memberikan persamaan daya dukung tanah sebagai berikut : Beban vertikal :

qult = c. Nc.sc + Dγ Nq.dq.sq + 0,5 γ BN γ.sγ.d γ ................ 2.8 Beban miring :

qult = c. Nc.sc. ic + Dγ Nq.iq.sq + 0,5 γ BN γ.iγ.d γ ............. 2.9 Persamaan Meyerhoff mirip dengan saran Terzaghi tetapi memasukkan faktor bentuk sq, faktor kedalaman di dan faktor kemiringan ii .

Tabel 2.5 Faktor-faktor bentuk, kedalaman, dan kemiringan untuk persamaan

daya dukung Meyerhoff. dimana :

II.3.

Kp

= tan2(45+φ /2)

ϑ

= sudut resultan diukur dari vertikal tanpa tanda

B,L,D

= sudah ditentukan sebelumnya

Spektrum Respons Spektrum respons adalah salah satu cara penyelesaian problem persamaan diferensial gerakan struktur MDOF. Walaupun memakai prinsip dinamik, tetapi metode ini bukanlah kategori analisis riwayat waktu.

Page 12


Penggunaan metode ini hanya terbatas pada pencarian respons-respons maksimum. Dengan memakai spektrum respons yang telah disiapkan (tiaptiap daerah gempa), maka respons-respons maksimum dapat dicari dalam waktu yang relatif singkat dibanding dengan cara analisis riwayat waktu. Namun demikian penyelesaian problem dengan cara ini hanya bersifat pendekatan artinya spektrum respons akan diperoleh dengan asumsi-asumsi tertentu. Pada kenyataannya perlu diketahui prinsip dasar pada analisis dan desain struktur bangunan tahan gempa yaitu antara suplai ( supply) dan kebutuhan (demand ). Kebutuhan yang dimaksud dalam hal ini adalah kebutuhan kekuatan struktur sedemikian sehingga dengan tercukupinya kebutuhan kekuatan struktur mampu menahan beban dengan aman. Spektrum respons akan berfungsi sebagai alat untuk mengestimasi dalam menentukan dalammenentukan strenght demand. Di lain pihak, suplai kekuatan dapat dilakukan setelah melakukan desain elemen struktur. Desain elemen dapat dilakukan dengan berdasar pada kekuatan bahan hasil uji elemen di laboratorium. Dengan demikian desain kekuatan harus didasarkan atas kekuatan yang nyata/riil atas bahan yang dipakai. Estimasi kebutuhan kekuatan struktur ( strenght demand ) akibat beban gempa pada prinsipnya adalah menentukan seberapa besar beban horisontal yang akan bekerja pada tiaptiap massa. Hal ini terjadi karena beban gempa akan mengakibatkan struktur menjadi bergetar dan pengaruhnya dapat diekivalenkan/seolah-olah terdapat gaya horisontal yang bekerja pada tiap-tiap massa. Spektrum respons dapat dipakai untuk menentukan gaya horisontal maupun simpangan struktur MDOF tersebut.

II.4.

Fungsi Spektrum Respons Spektrum respons adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik/plot antara periode getar struktur T, lawan respons-respons maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Respons-respons maksimum dapat berupa simpangan maksimum ( spektrum displacement, SD) kecepatan maksimum ( spektrum velocity, SV ) atau percepatan maksimum ( spektrum accelaration, SA) massa struktur. Terdapat dua macam spektrum yaitu spektrum elastik dan spektrum inelastik. Spektrum elastik adalah spektrum yang didasarkan atas respons elastik struktur, sedangkan spektrum inelastik (juga disebut desain spektrum respons) adalah spektrum yang di scale down dari spektrum elastik dengan nilai daktilitas tertentu. Nilai spektrum dipengaruhi oleh periode getar, rasio redaman, tingkat daktilitas dan jenis tanah. Dengan demikian suatu spektrum suatu gempa tertentu dapat dinyatakan dalam bentuk:

•

SD (ξ, T, μ, S )

•

SV (ξ, T, μ, S )

•

SA (ξ, T, μ, S ) Page 13


Dengan ξ adalah rasio redaman, T adalah periode getar dan μ adalah daktilitas struktur dan S adalah jenis tanah. Berdasarkan persamaan diatas dapat diketahui bahwa respons spektrum suatu struktur akan bergantung pada beban gempa, daktilitas struktur, rasio redaman, periode getar, dan jenis tanah setempat. Umumnya beban gempa, rasio redaman, daktilitas dan jenis tanah sudah dijadikan suatu variabel kontrol.

II.5.

Spektrum Respons di Indonesia Telah disajikan pada Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung SNI–1726–2002, bahwa di Indonesia terdapat 6 daerah gempa. Pembagian daerah gempa ini didasarkan pada frekuensi kejadian dan potensi daya rusak gempa yang terjadi pada daerah tersebut. Daerah gempa–I adalah daerah gempa terkecil sedangkan daerah gempa–VI adalah daerah gempa paling besar. Pembagian daerah gempa tersebut terdapat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.7 Pembagian daerah gempa di Indonesia

Selanjutnya tiap-tiap daerah gempa akan mempunyai spektrum respons sendiri-sendiri, seperti pada Gambar 2.8 spektrum respons dalam hal ini adalah plot antara koefisien gempa dasar C lawan periode getar struktur T . secara umum dapat dikatakan bahwa koefisien gempa dasar C utamanya dipengaruhi oleh daerah gempa, periode getar T dan jenis tanah.

Page 14


Gambar 2.8 Spektrum respons untuk masing-masing daerah gempa

Page 15


II.6.

Aplikasi Menggunakan STAADPro 2007 Analisa struktur pada perencanaan struktur gedung ini dilakukan dengan menggunakan program STAADPro 2007 yang merupakan salah satu program analisis struktur yang telah dikenal luas dalam dunia teknik sipil dan juga merupakan program versi terakhir yang paling lengkap dari seri-seri program analisis struktur STAADPro. Graphis user interface dari STAADPro 2007 digunakan untuk merancang, menganalisa, mendesain, dan menampilkan geometri struktur, property dan hasil analisis. Prosedur dari analisis ini dapat dibagi ke dalam 3 (tiga) bagian (Haryanto, 2001) , yaitu :

II.7.

1.

Preprocessing (Pra Proses).

2.

Solving (Penyelesaian).

3.

Post Processing (Pasca Proses).

Analisa Penampang Analisa penampang yang dilakukan pada perencanaan struktur gedung mengacu pada Standar Tata Cara Penghitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SK-SNI T-15-03-1991), dengan analisa balok, kolom, plat lantai, dan shear wall didasarkan pada hasil dari analisa struktur yang telah dilakukan sebelumnya dengan menggunakan porgram STAADPro 2007.

Page 16


BAB III KRITERIA PERENCANAAN

III.1.

Pendahuluan Laporan Perhitungan Struktur ini memuat Analisis dan Perencanaan Struktur Bangunan

Gedung Perkantoran yang berlokasi di Jakarta. Struktur bangunan dianalisis terhadap beban gravitasi dan gempa. Pondasi dirancang menggunakan pondasi tiang pancang ukuran 30x30 cm dipancang sampai kedalaman tertentu hingga mencapai tanah keras untuk mendapatkan daya dukung ijin yang direkomendasikan oleh geotechnical engineer.

III.2.

Kondisi Tanah Mengacu kepada Laporan Hasil Penyelidikan Tanah yang dilakukan oleh PT Lucia Geotek

Kondisi Tanah pada lokasi proyek adalah berupa Tanah Sedang.

III.3.

Material/Bahan 1.

MUTU BAHAN Semua bahan untuk struktur harus dalam keadaan baru, bebas dari cacat dan terjamin mutunya, sesuai dengan standarisasi.

2.

MUTU BETON Standard : Peraturan Beton Indonesia SNI-03-2847-2002. Designation : K-300

3.

MUTU BAJA TULANGAN / BESI BETON Standard : Peraturan Beton Indonesia SNI-03-2847-2002

4.

Designation : fy = 400 MPa

D

≥ 12 mm

: fy = 240 MPa

D

≤ 10 mm

MUTU BAHAN STRUKTUR BAJA Standard

: ASTM

Designation : A.36 / setara dengan tegangan leleh Fy = 240 MPa.

5.

6.

MUTU BAUT/BOLT Untuk Baut Non-Struktural menggunakan

:

Black Bolt A.307/ST.37

Untuk Baut Struktural menggunakan

:

High-Strength BoltASTM A-325

MUTU LAS Standard : AWS Designation : E.70xx

Page 17


III.4.

Kombinasi Pembebanan Mengacu kepada Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung dan Peraturan Gempa untuk Gedung di Indonesia. Beban Mati (=DL)

Termasuk berat sendiri dari semua bahan bangunan dan semua komponen gedung. Beban Hidup (=LL)

Tabel 3.2 Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Beban Gempa (=E)

Beban Gempa mengacu kepada Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung SNI-1726-2002. Jakarta masuk Wilayah/Zone-3 atau sebesar 0,15g. Peraturan Beton Indonesia untuk Bangunan Gedung SNI 03-2847-2002 Pasal 11 : 

Kuat perlu U untuk menahan beban mati DL, beban hidup LL, paling tidak harus sama dengan U = 1,2 DL + 1,6 LL (Pasal 11.2.1)



Apabila ketahanan struktur terhadap beban gempa E harus diperhitungkan dalam perencanaan, maka nilai kuat perlu U harus diambil sebagai2) : U =

2)

1,2 DL + 1,0 LL ± 1,0 E (Pasal 11.2.3)

Faktor beban untuk LL boleh direduksi menjadi 0,5 kecuali untuk ruangan garasi,

ruangan pertemuan dan semua ruangan yang beban hidup LL-nya lebih besar daripada 500 kg/m2.

Oleh karena itu di dalam input data Staad.Pro, kombinasi pembebanan 5, 6 dan 7 adalah : LOAD 5 = 1,2 DL + 1,6 LL LOAD 6 = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 Ex + 0,3 Ey LOAD 7 = 1,2 DL + 1,0 LL + 0,3 Ex + 1,0 Ey Ex = Gaya Gempa dalam arah X Ey = Gaya Gempa dalam arah Z

Page 18


Selengkapnya dapat dilihat dalam tabel berikut ini : (Pasal 4.2.2. SNI-1726-2002)

III.5.

Standard/Code •

Peraturan Pembebanan Indonesia SNI-1727-1989-F

•

Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia untuk Gedung SNI-1726-2002.

•

Peraturan Beton Indonesian untuk Bangunan Gedung, SNI-03-2847-2002

•

American Society of Testing Materials "ASTM Standards in Building Codes" vol. 1 & 2, 1986

•

American Institute of Steel Constructions (AISC)

•

American Concrete Institute "Building Code Requirements for Reinforced Concrete ACI 318RM-2002" and Commentary 2002

III.6.

Software/Perangkat Lunak Dengan StaadPro 2007

Page 19


III.7.

Gambar 3D Struktur

Gambar 3.1. 3D Rendered

Page 20


Gambar 3.2. 3D Rendered

Page 21


III.8.

Denah Lantai

Gambar 3.3. Denah Lantai Tipikal

Page 22


Gambar 3.4. Denah Lantai Tipikal Dengan Balok Anak

Page 23


BAB IV DATA & PERHITUNGAN

IV.1.

Data Teknis 1.

Tinggi Lantai Dasar :

4.

semuanya :

5,00 meter

2.

Tinggi Lantai Tipikal di

5.

atasnya : 3,60 meter (8 Lantai)

3.

600 x 600 mm

IV.2.

300 x 600 mm

Tebal Pelat Lantai dan atap : 120 mm

7.

Tebal Shear Wall : 350 mm

Data Beban (Beban Hidup & Beban Mati) 1.

2.

Beban Mati pada Lantai (DL) •

Berat partisi = 200 kg/m2

•

Berat screed + keramik, plafond, ME = 150 kg/m2

Beban Mati pada Atap •

3.

4.

Beban mati atap = 50 kg/m2

Beban Hidup Lantai Tipikal (LL1) •

Beban hidup = 250 kg/m2

Beban Hidup pada Atap (LL2) •

IV.3.

6.

400 x 600 mm

Dimensi Balok Anak semuanya :

Dimensi Kolom semuanya :

Dimensi Balok Induk

Beban hidup atap = 150 kg/m2

Data Desain Gempa 1.

Lokasi bangunan gedung di Zona Gempa Wilayah 3

2.

Kondisi tanah di lokasi gedung termasuk dalam kategori tanah sedang Untuk tanah keras : Tabel 5. Pasal 4.7.2 SNI 1726-2002 Percepatan puncak batuan dasar = 0,15 g

Page 24


IV.4.

Perhitungan Beban (Beban Hidup & Beban Mati) 1.

PERHITUNGAN BEBAN MATI A. Lantai Tipikal 1)

Berat pelat lantai 120 mm

: 0,12 x 2400

= 288 kg/m2

2)

Berat screed, keramik, plafond & MEP

:

= 150 kg/m2

3)

Berat partisi

:

= 200 kg/m2

DL

= 638 kg/m2

B. Lantai Atap/Roof

2.

1)

Berat pelat lantai 120 mm

: 0,12 x 2400

= 288 kg/m2

2)

Berat screed, keramik, plafond & MEP

:

= 80 kg/m2

3)

Berat partisi

:

= 0 kg/m2

DL

= 368 kg/m2

LL1

= 250 kg/m2

LL2

= 150 kg/m2

PERHITUNGAN BEBAN HIDUP A. Lantai Tipikal

B. Lantai Atap/Roof

IV.5.

Perhitungan Beban Gempa 1.

Gedung ini dipergunakan sebagai ruang kuliah, Faktor Keutamaan Struktur, I = 1,00 (Tabel 1. Pasal 4.1.2 SNI 1726-2002)

2.

Untuk Gedung arah Utara-Selatan adalah Gedung dengan sistem Rangka Pemikul Momen Khusus, Faktor Reduksi Gempa, R = 8,5.

3.

Untuk Gedung arah Barat-Timur adalah Gedung dengan sistem Rangka Pemikul Momen Khusus, Faktor Reduksi Gempa, R = 8,5 (Tabel 3. Pasal 4.3.6 SNI 1726-2002). Lokasi bangunan di Jakarta termasuk dalam Wilayah/Zone 3 : 

Kondisi tanah setempat adalah termasuk kategori tanah sedang



Percepatan puncak batuan dasar = 0,15 g.



Percepatan puncak muka tanah, Ao = 0,23 g. Tc = 0,60 detik (Tabel 6. Pasal 4.7.6 SNI 1726-2002)

Page 25


Gambar 3.1. Respons Spektrum Gempa Rencana

4.

Perhitungan Berat/Massa Struktur Gedung A.

Berat Struktur Lantai 1 •

Berat Kolom = {((0,6 x 0,6 x 5) x 2400 x 20 + ) + ((0,6 x 0,6 x 1,8) x 2400 x 20)} = 86.400 kg + 31.104 kg

•

= 117.504 kg.

Berat Balok Induk = {(0,4 x 0,6 x 5,4) x 2400 x 16 + ) + ((0,4 x 0,6 x 4,4) x 2400 x 15)} = 49.766 kg + 38.016

•

= 87.782 kg.

Berat Balok Anak = (0,3 x 0,6 x 4,6) x 2400 x 12 = 23.847 kg

•

Berat Pelat Lantai = (24 x 15) x 0,12 x 2400

B.

= 23.847 kg.

= 103.680 kg.

Berat Struktur Lantai 2,3,4,5,6,7,8 •

Berat Kolom = (0,6 x 0,6 x 3,6) x 2400 x 20 = 86.400 kg

•

= 62.208 kg.

Berat Balok Induk = {(0,4 x 0,6 x 5,4) x 2400 x 16 ) + ((0,4 x 0,6 x 4,4) x 2400 x 15)} = 49.766 kg + 38.016

= 87.782 kg.

Page 26


•


•

= 23.847 kg.


= 103.680 kg.

C. Berat Struktur Lantai 9 (Atap) •

Berat Kolom = (0,6 x 0,6 x 1,8) x 2400 x 20

•

= 31.104 kg.

Berat Balok Induk = {(0,4 x 0,6 x 5,4) x 2400 x 16 ) + ((0,4 x 0,6 x 4,4) x 2400 x 15)} = 49.766 kg + 38.016

•

= 87.782 kg.


•

= 23.847 kg.


= 103.680 kg.

D. Beban Mati dan Beban Hidup Tiap Lantai •

Beban Mati = 350 kg/m2 x (24 x 15)

•

= 126.000 kg.

Beban Hidup = 250 kg/m2 x (24 x 15) = 90.000 kg. Beban Hidup dapat direduksi = 50% x 90.000 kg

E.

= 45.000 kg.

Beban Mati dan Beban Hidup Pada Atap •

Beban Mati = 50 kg/m2 x (24 x 15)

•

= 18.000 kg.

Beban Hidup = 150 kg/m2 x (24 x 15) = 54.000 kg. Beban Hidup dapat direduksi = 50% x 54.000 kg

= 27.000 kg.

Page 27


F.

Berat Struktur /Massa per Lantai Berat Lantai – 1 :

•

= (117.504 + 87.782 + 23.847 + 103.680) + 126.000 kg + 45.000 kg = 503.813 kg.

Berat Lantai – 2,3,4,5,6,7,8 :

•

= (62.208 + 87.782 + 23.847 + 103.680) + 126.000 kg + 45.000 kg = 448.517 kg.

Berat Lantai – 9 (atap) :

•

= (31.104 + 87.782 + 23.847 + 103.680) + 18.000 kg + 27.000 kg = 291.413 kg.

5.

Perencanaan Gempa TAHAP 1 : MENGHITUNG PERIODE NATURAL Menurut Waktu Getar Alami Str. Portal Gedung (T) UBC-97 : A.

Arah Utara-Selatan Arah Utara-Selatan merupakan SRPM beton T



0,0731.H

3 4

T U  S  0,0731.(33,8) 3 4  1,025 det Tc = 0,60 det

;

T = 1,025 det

T > Tc , sehingga didapat Faktor Respons Gempa : A R



A M xT C



0,55 x0,60



0,330

C T  A R / T  0,330 / 1,025  0,337 Page 28


B.

Arah Barat-Timur Arah Barat-Timur merupakan SRPM beton T



0,0731.H

3 4

T U  S  0,0731.(33,8) 3 4  1,025 det Tc = 0,60 det

;

T = 1,025 det

T > Tc , sehingga didapat Faktor Respons Gempa : A R



A M xT C



0,55 x0,60



0,330

C T  A R / T  0,330 / 1,025  0,337

TAHAP 2 : MENGHITUNG BASE SHEAR

V B



Dimana :

C . I .W T R

C

= Faktor Respon Gempa (Ct 0,337)

I

= Faktor Keutamaan - Tabel 1

Wt

= Berat Total Bangunan (Wx = 2.826.152 kg)

R

= Faktor Reduksi Gempa - Tabel 3

Maka dapat dihitung sebagai berikut : A.

Arah Utara-Selatan

V B  B.

0 , 337 x 1, 0 x 3.934.845 8 ,5

 156 . 005 kg

Arah Barat-Timur

V B 

0 , 337 x 1, 0 x 3.934.845 8 ,5

 156 . 005 kg

TAHAP 3 : MENGHITUNG GAYA LATERAL EQUIVALENT

F X 

(V B .W X h X )  W X h X

Dimana : V B

= Base Shear ( V B =112.049 kg)

W X h X = Berat Struktur suatu lantai  W X h X = Berat Struktur seluruh lantai

Maka dapat dihitung sebagai berikut : Lantai 8 Arah Utara-Selatan & Barat-Timur (Nilai VB sama)

F 9 U  S 

(156 . 005 )  ( 9 . 849 . 759 ) 73 . 227 . 433

F 9 U  S  20 . 970 kg Page 29


Perbandingan antara tinggi gedung terhadap panjang denah dalam arah pembebanan gempa Utara-Selatan = 33,8/24 = 1,41 < 3 dan Perbandingan antara tinggi gedung terhadap panjang denah dalam arah pembebanan gempa Barat-Timur = 33,8/15 = 2,25 < 3 Sehingga tidak perlu ada beban horizontal terpusat 0,1Vb di lantai tingkat paling atas. Gaya Lateral Equivalent untuk lantai lainnya (lengkap) dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3. Tabel 2 :

Gaya Lateral Equivalent dan Gaya Geser per lantai arah Utara - Selatan

Dalam contoh perhitungan ini ada 5 portal dalam arah Utara-Selatan, sehingga gaya gempa lateral equivalent yang bekerja untuk tiap portal di lantai 9 adalah 20.970/5 = 4194 kg. Tabel 3 :

Gaya Lateral Equivalent dan Gaya Geser per lantai arah Barat - Timur

Dalam contoh perhitungan ini ada 4 portal dalam arah Barat-Timur, sehingga gaya gempa lateral equivalent yang bekerja untuk tiap portal di lantai 9 adalah 20.970/4 = 5243 kg

Page 30


IV.6.

Perhitungan Pelat Lantai

IDENTIFIKASI TIPE PELAT LANTAI : S-1, S-2, S-3 dan S-4

Sisi Panjang : 5,00 meter = Ly Sisi Pendek

: 3,00 meter = Lx

Anggap ke-4 sisi terjepit elastis / menerus. Dari hasil perhitungan pelat beton bertulang diperoleh penulangan pelat adalah D12-200

Page 31


Page 32


Page 33


Page 34


BAB V MODEL STRUKTUR

Page 35


Page 36


Page 36



K1 = 300x300 B1 = 300x600 B2 = 400x600

Page 37


BAB VI ANALISIS STRUKTUR STAADPRO 2007

Result List : VI.1.

Data Input

VI.2.

Diagram Reaksi (Load 5)

VI.3.

Data Output

VI.4.

Data Query

Page 38


Y Z

X

Load 5 : Displacement

Y Z

X

Load 5 : Bending Z


Y X

Z

Load 5 : Bending Y

Y Z

X

Load 5 : Shear Z


Y X

Z

Load 5 : Shear Y

Y Z

X

Load 5 : Axial Force


BAB VII PENUTUP

VII.1. 1.

Kesimpulan Struktur gedung perkantoran ini dianalisis dengan metode analisa beban statik ekivalen, karena bentuk bangunan gedung ini sangat beraturan dan memiliki ketinggian kurang dari 40 m.

2.

Pada perhitungan perencanaan plat dua arah yang telah dilakukan, diperoleh hasil tulangan utama D12 - 200.

3.

Gaya Gempa Terbesar (Fi) = 7209 kg pada lantai 8 arah barat-timur.

4.

Momen, gaya geser, dan torsi terbesar yang didapat dari hasil analisis struktur gedung kampus ini adalah akibat dari Kombinasi Pembebanan 5 (Load Combination 5), yaitu : LOAD 5 = 1,2 DL + 1,6 LL.

5.

Displacement maksimum arah horizontal terjadi pada balok nomor 697, maka setelah dilakukan perhitungan didapatkan jarak spasi sengkang yang cukup rapat.

6.

Pada hasil analisa dari Staad Output Tidak terdapat Failed Members atau penampang balok/kolom yang gagal rencana.

VII.2.

Saran Analisa yang dilakukan pada beberapa komponen struktur gedung perkantoran ini, ada

beberapa yang diperoleh hasil tulangan minimum yang disyaratkan. Oleh karena itu, perlu lebih diperhatikan perkiraan perencanaan awal dimensi dari komponen struktur tersebut dengan tepat dan teliti agar dapat memenuhi kriteria kekuatan (strenght), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), dan umur rencana bangunan (durability).

v

Perencanaan_Gempa_untuk_Struktur_Gedung.pdf

Recommend Documents