UNIVERSITAS INDONESIA
PERANCANGAN BANGUNAN TINGGI DAN STRUKTUR BETON PRATEGANG PERANCANGAN BANGUNAN PERKANTORAN DAERAH JAKARTA
Wisnu Pratama Putra 0806329691
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DEPOK JUNI 2012
1. PENDAHULUAN a. Latar Belakang
Indonesia merupakan daerah yang tinggi aktivitas kegempaannya, relatif lebih besar dibanding banyak negara-negara lain. Oleh karena itu, pembangunan gedung di Indonesia diwajibkan mengikuti tata cara yang berlaku (SNI 03-1726-2002) mengenai ketahanan ketahanan terhadap beban gempa. Hal ini i ni bertujuan agar sekiranya jikalau terjadi t erjadi gempa besar sekalipun, struktur tak akan runtuh dan tak akan memakan nyawa. Di samping itu, sebagai negara berkembang, Indonesia membutuhkan banyak gedung sebagai fasilitas dijalankannya roda ekonomi bangsa. Di kota-kota besar seperti Jakarta, bangunan tingkat tinggi adalah sebuah hal yang lazim. Bangunan-bangunan Bangunan-bangunan ini pada umumnya berfungsi sebagai perkantoran karena letaknya yang memang strategis terhadap alur urbanisasi penduduk Jakarta. Dalam tugas ini, sebuah gedung perkantoran baru, akan didesain untuk dibangun di Jakarta. Kehadiran gedung perkantoran baru ini diharapkan dapat menambah aktifitas perekonomian bangsa serta mampu menjadi wadah bagi instansi atau perusahaan yang ingin tinggal di jantung ibukota. Bentuk denah kantor juga dibuat tidak simetris melainkan berbentuk seperti salib dengan tujuan menarik minat para pelanggan nantinya. Bangunan ini akan diberikan pembebanan gravitasi, gempa, dan angin lalu akan dianalisa karakteristik serta performanya.
b. Tujuan Pembuatan Tugas
Adapun tujuan dari dilakukannya tugas ini ialah : -
Mengetahui karakteristik dinamik dari bangunan yang bersangkutan (periode getar, pola ragam getar, partisipasi massa).
-
Mengetahui performa layan dan performa ultimit bangunan berdasarkan nilai simpangan antar lantai ( interstory drift ). ).
-
Mencari luas tulangan untuk komponen utama struktur (balok induk, kolom, dan dinding geser).
2. PERMODELAN
Bangunan yang akan dianalisis ialah bangunan perkantoran 12 lantai dengan menggunakan sistem ganda (sistem kombinasi rangka pemikul momen menengah dan dinding geser). Dalam peninjauan beban gempa, sistem struktur seperti ini memiliki faktor
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
reduksi R = 6,5. Nantinya bangunan akan dianalisis dengan menggunakan program ETABS V9.6. Adapun spesifikasi dari bangunan tersebut ialah : 2
Luas
: 624 m
Panjang
: 24 m
Lebar
: 32 m
Tinggi
: 4 m (lantai pertama) dan 3,6 m (lantai berikutnya)
Ukuran kolom : 2
Kolom Biasa (persegi) : 800 x 800 mm
Kolom Ujung (persegi) : 1000 x 1000 mm
Kolom Depan (silinder) : D 1000 mm
Ukuran balok induk : 400 x 600 mm
Ukuran balok anak : 250 x 500 mm
Tebal shear wall : 250 mm
Tebal pelat : 120 mm
2
2
2
Sementara itu, spesifikasi material yang digunakan ialah :
Beton o
Kuat tekan fc’ = 33 Mpa
o
Modulus elastis E = 4700 √fc’ = 27000 Mpa
o
Berat jenis : 2400 kg/m
3
Baja tulangan o
Fy = 400 Mpa.
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Denah lantai 1 bangunan dapat dilihat pada gambar berikut : 6000
8000
6000
6000
6000
6000
6000
Gambar 1 Denah Bangunan Lantai 1
Denah bangunan lantai 2-11 tipikal dapat dilihat pada gambar berikut :
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
6000
8000
6000
6000
6000
6000
6000
Gambar 2 Denah Bangunan Lantai 2-11
Denah bangunan lantai atap dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3 Denah Lantai Atap
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Bentuk 3D bangunan dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4 Bentuk 3D Bangunan
Beberapa tampak bangunan dapat dilihat pada gambar berikut :
Depan bangunan
Gambar 5 Tampak Kiri secara 3D
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Depan bangunan
Gambar 6 Tampak Kanan secara 3D
Dalam perencanaan bangunan terhadap beban gempa, momen inersia penampang dari setiap komponen struktur direduksi oleh karena mempertimbangkan penampang akan retak saat terjadi gempa. Besarnya faktor reduksi dan permodelan tiap elemen tersebut yakni : -
Balok : dimodelkan sebagai elemen beam biasa dimana distribusi
tegangan masih elastis. Reduksi momen inersia menghasilkan Ie = 35% dari Ig untuk arah lenturnya. Torsional constant juga diisi dengan angka 25%. -
Kolom : dimodelkan sebagai line element biasa, reduksi momen inersia
menghasilkan Ie = 70% Ig untuk kedua arah. -
Dinding Geser : dimodelkan sebagai shell element karena memiliki DOF
terlengkap. Dinding geser juga didiskritisasi dengan membaginya sebanyak 16 elemen dalam satu lantai. Reduksi kekakuan diambil 70% baik untuk kekakuan bending maupun membrane. -
Pelat : dimodelkan sebagai membrane element karena asumsi pelat sangat
kaku dalam arah bidangnya dan hanya mentransfer gaya gravitasi ke Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
sistem penahan gaya gravitasi (tidak berkontribusi dalam menahan gaya gravitasi). Reduksi kekakuan diambil sebesar 25% untuk kekakuan membrane.
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2002, massa bangunan yang berkontribusi dalam analisa beban gempa ialah W DL
+ αWLL dimana α = 0,3. Pendefinisian kontribusi
massa ini dilakukan dengan mendefinisikan fitur mass source pada ETABS
Gambar 7 Definisi Sumber Massa Struktur
Selain
itu,
diperhitungkan. P-∆
dalam
analisa
bangunan
tinggi,
fenomena
P- ∆ juga
harus
adalah suatu efek tambahan pada gaya-gaya dalam, momen guling,
dan displacement struktur akibat adanya displacement lateral
(∆) yang menjadi
eksentrisitas bagi beban gravitasi pada bangunan tinggi. Efek ini kemudian menimbulkan pertambahan yang akumulatif dan dikenal sebagai second order effect . Untuk dapat mengetahui efek order kedua dengan akurat, dipakai cara iterasi dalam analisa P - ∆.
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Gambar 8 Parameter P-∆
Menurut peraturan bangunan (ACI 1999, AISC 1994) efek P- ∆
dapat disebabkan
oleh dua hal yakni pergoyangan dari seluruh struktur dan deformasi antara ujung-ujung dari setiap komponen. Efek pergoyangan lebih signifikan; dan bisa dihitung secara cukup akurat dengan mengikutsertakan beban-beban gravitasi total dari setiap lantai bangunan dan tidak terpengaruhi sama sekali oleh beban lateral. Efek deformasi hanya signifikan bila kolom yang ada sangat langsing atau kolom berdefleksi secara single curvature; analisis ini membutuhkan gaya-gaya dalam tiap komponen akibat beban gravitasi dan beban lateral. Oleh karena itu, load case yang dimasukkan di ETABS hanyalah beban gravitasi sesuai dengan mass source.
3. PEMBEBANAN
a. Gravitasi : pembebanan gravitasi pada struktur bangunan 12 lantai ini meliputi -
Berat sendiri struktur : dalam permodelan, berat sendiri dinamakan sebagai Dead Load dengan self weight multiplier sebesar 1.
-
Beban mati tambahan : berdasarkan Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, beban mati tambahan diambil sebesar 1,8 2
2
kN/m untuk atap (screed dan CME) dan 2,4 kN/m untuk pelat lantai (screed, CME, partisi). Dalam model, beban mati tambahan dimodelkan
sebagai SuperDeadLoad (SDL). -
2
2
Beban hidup : diambil sebesar 1 kN/m untuk atap dan 2,5 kN/m untuk pelat lantai. Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
b. Gempa : pembebanan gempa dilakukan dengan memasukkan kurva respon spektrum untuk wilayah Jakarta dengan kondisi tanah yang sesuai. Berdasarkan SNI 03-1726-2002, kurva respon seismik untuk wilayah Jakarta (wilayah 3) ialah :
Gambar 9 Kurva Respon Seismik wilayah 3 SNI 03-1726-2002
Sistem penahan gaya lateral yang digunakan yakni sistem ganda yang terdiri dari Sistem Dinding Geser dengan Sistem Pemikul Momen Menengah dan memiliki faktor reduksi R = 6,5. Wilayah Jakarta merupakan wilayah tanah lunak, sehingga nilai respon seismik maksimum pada periode predominant adalah 0,75. Pembebanan gempa yang dimasukkan ke dalam ETABS ialah :
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Gambar 10 Kurva Respon Spektrum yang Dimasukkan ke ETABS
Untuk menkonversi nilai respon seismik C menjadi spektral percepatan SA, nilai scale factor yang dimasukkan dalam load case harus sesuai. Scale factor dapat dihitung
berdasarkan faktor keutamaan (I), faktor reduksi beban gempa (R), dan percepatan gravitasi. Diketahui I = 1, R = 6,5, dan g = 9,81, scale factor = I x g / R = 1,509. Eksentrisitas rencana diambil nilai pendekatan rata-rata sebesar 7%.
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Setelah
permodelan
seluruh
komponen
dan
pembebanan
sudah
selesai
dilaksanakan, model yang ada kemudian di cek untuk mengetahui keberadaan komponen yang tidak tersambung, line element yang menindih elemen lainnya, dan sebagainya. Hasil pengecekan dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 11 Pengecekan Model
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Gambar 12 Hasil Pengecekan Model
Setelah hasil pengecekan menunjukkan tidak ada yang bermasalah, analisis siap dilaksanakan.
4. HASIL ANALISA a. Partisipasi Massa Bangunan
Pastisipasi massa ialah jumlah massa bangunan yang dibawa oleh tiap pola ragam getar (modes). Sesuai dengan SNI 03-1726-2002, partisipasi massa akumulatif dari bangunan untuk ketiga arah DOF (translasi x, translasi y, dan rotasi z) haruslah melebihi 90%. Nilai parstisipasi massa dapat dilihat pada tabel berikut :
Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Period UX UY 1,264406 0 69,9816 0,995985 70,4091 0 0,935775 0,0002 0 0,308314 0 17,744 0,246737 19,6554 0 0,220622 0,0067 0 0,156239 0 5,3539 0,126076 4,9143 0 0,11123 0,1616 0 0,10479 0 2,4389 0,089318 2,1926 0 0,077666 0 1,3217 0,064878 1,7441 0 0,063747 0 0,7298 0,053202 0 0,9546
SumUX 0 70,4091 70,4092 70,4092 90,0646 90,0713 90,0713 94,9856 95,1472 95,1472 97,3398 97,3398 99,0838 99,0838 99,0838
SumUY RZ 69,9816 0 69,9816 0,008 69,9816 69,2546 87,7256 0 87,7256 0,0081 87,7256 19,467 93,0795 0 93,0795 0,1221 93,0795 3,7421 95,5184 0 95,5184 0,2295 96,8401 0 96,8401 0,0294 97,5699 0 98,5245 0
SumRZ 0 0,008 69,2626 69,2626 69,2707 88,7377 88,7377 88,8598 92,6019 92,6019 92,8314 92,8314 92,8608 92,8608 92,8608
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
16 17 18
0,039432 0,038237 0,023161
0 0,7934 0
0,9768 0 0,4647
99,0838 99,8772 99,8772
99,5013 99,5013 99,9661
0 0,0577 0
92,8608 92,9185 92,9185
Dapat dilihat dari tabel diatas, dengan 18 pola ragam getar partisipas massa untuk ketiga arah DOF (Ux, Uy, Rz) sudah mencapai angka 90%. Berarti kita tidak perlu menambah jumlah pola ragam getar kembali.
b. Pengecekan Gaya Geser Dasar
Hal selanjutnya yang perlu untuk diketahui ialah perbandingan antara gaya geser dasar dinamik dengan gaya geser dasar statik, dimana menurut SNI 03-1726-2002 harus memenuhi persamaan : Vdinamik > 0,8 Vstatik V dinamik didapatkan dari ETABS dengan mempertimbangkan seluruh kontribusi pola ragam getar yang di kombinasikan dengan metode CQC : Spec EQX EQX
Mode 1 2
Dir U1 U1
F1 0 7460,08
F2 0 0
F3 0 0
M1 0 0
M2 0 235434
M3 0 -89488
EQX
3
U1
0,24
0
0
0
7,684
-3,048
EQX
4
U1
0
0
0
0
0
0
EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX EQX
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 All
U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 U1 All
2096,26 0,16 0 412,51 2,45 0 140,15 0 83,39 0 0 55,13 0 0 7771,9
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
12520,2 0,787 0 1697,24 3,362 0 281,071 0 146,344 0 0 60,793 0 0 235823
-25251 -2,767 0 -5105 -35,241 0 -1778,5 0 -1124 0 0 -820,93 0 0 93272,9
EQY
1
U2
0
5882,86
0
186342
0
94125,8
EQY EQY EQY
2 3 4
U2 U2 U2
0 0 0
0 0 1928,3
0 0 0
0 0 -12067
0 0 0
0 0 30852,8
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY EQY
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 All
U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 U2 All
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 510,02 0 0 180,78 0 81,37 0 43,2 27 0 22,76 12,46 6224,79
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 -2581,6 0 0 -509,56 0 -207,21 0 -76,571 -47,796 0 -31,482 -16,516 186793
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 8160,36 0 0 2892,5 0 1301,98 0 691,173 431,997 0 364,199 199,415 99596,6
Sedangkan V statik dapat dicari dengan rumus
Massa bangunan dapat dilihat pada tabel berikut : Story STORY12 STORY11 STORY10 STORY9 STORY8 STORY7 STORY6 STORY5 STORY4 STORY3 STORY2 STORY1
Diaphragm D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 D1 Total (ton)
MassX 648,1321 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 678,6129 9342,848
MassY 648,1321 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 801,6103 678,6129 9342,848
Tx Cx I R Wt
0,9959 s 0,75 1 6,5 91653,34 kN
Ty Cy I R Wt
1,26 s 0,595238 1 6,5 91653,34 kN
VstatikX
10575,39 kN
V statikY
8393,163 kN
0,8 VstatikX
8460,308 kN
0,8 V statikY
6714,53 kN
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Gaya Geser arah X L a n t a i
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
V dinamik x V statik x 0,8 V statik x
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
Gaya Geser
Gaya Geser arah Y L a n t a i
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
V dinamik y V statik y 0,8 V statik y
0
2000
4000
6000
8000
10000
Gaya Geser
Dapat dilihat perbandingan V dinamikX < daripada 0,8 V statikX (7771,9 < 8460,308) sehingga dibutuhkan faktor pembesaran gaya gempa sebanyak 0,8 V statikX /
VdinamikX =
8460,308/7771,9 = 1,088. Pada akhirnya gaya gempa arah x yang harus di assign kedalam ETABS harus memiliki scale factor = 1,088 x 1,509 = 1,642. Begitu juga dengan gaya geser arah y, butuh faktor pembesaran sebesar 1,078 x 1,509 = 1,628. Keseluruhan analisa selanjutnya sudah menggunakan gaya gempa arah x dan y yang sudah dimodifikasi faktor pembesarannya.
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
c. Pengecekan Kinerja Layan dan Kinerja Ultimit Struktur Berdasarkan SNI 03-1726-2002 (simpangan antar lantai)
Kinerja batas layan struktur ditentukan oleh simpangan antar lantai bangunan akibat pengaruh gempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan juga untuk mencegah kerusakan non-struktur dan ketidaknyamanan penghuni. Sedangkan kinerja ultimit struktur juga ditentukan oleh simpangan antar tingkat, bertujuan untuk mencegah keruntuhan struktur dan mencegah terjadinya tumbukan antara kedua gedung yang berdekatan. Perhitungan drift dapat dilihat pada tabel berikut : Akibat gempa arah x : Story
Load
Drift index X
STORY12
EQX
0,001
STORY12
EQX
STORY11
EQX
STORY11
EQX
STORY10
EQX
STORY10
EQX
STORY9
EQX
STORY9
EQX
STORY8
EQX
STORY8
EQX
STORY7
EQX
STORY7
EQX
STORY6
EQX
STORY6
EQX
STORY5
EQX
STORY5
EQX
STORY4
EQX
STORY4
EQX
STORY3
EQX
STORY3
EQX
STORY2
EQX
STORY2
EQX
STORY1
EQX
STORY1
EQX
Drift index Y 0,000
0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,000 0,000
drift x (mm)
drift y (mm)
batas layan (mm)
drift ultimit x (mm)
drift ultimit y (mm)
batas ultimit (mm)
4,864
0,000
16,615
20,340
0,000
72,000
0,000
0,918
16,615
0,000
3,839
72,000
5,090
0,000
16,615
21,288
0,000
72,000
0,000
0,950
16,615
0,000
3,975
72,000
5,227
0,000
16,615
21,860
0,000
72,000
0,000
0,968
16,615
0,000
4,050
72,000
5,310
0,000
16,615
22,206
0,000
72,000
0,000
0,979
16,615
0,000
4,095
72,000
5,306
0,000
16,615
22,191
0,000
72,000
0,000
0,976
16,615
0,000
4,080
72,000
5,206
0,000
16,615
21,770
0,000
72,000
0,000
0,958
16,615
0,000
4,005
72,000
4,986
0,000
16,615
20,851
0,000
72,000
0,000
0,918
16,615
0,000
3,839
72,000
4,637
0,000
16,615
19,391
0,000
72,000
0,000
0,857
16,615
0,000
3,583
72,000
4,147
0,000
16,615
17,344
0,000
72,000
0,000
0,763
16,615
0,000
3,192
72,000
3,503
0,000
16,615
14,649
0,000
72,000
0,000
0,641
16,615
0,000
2,680
72,000
2,869
0,000
16,615
11,999
0,000
72,000
0,000
0,479
16,615
0,000
2,002
72,000
1,652
0,000
18,462
6,909
0,000
80,000
0,000
0,256
18,462
0,000
1,069
80,000
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Kinerja Layan akibat Gempa x
L a n t a i
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Drift x (mm) Drft y (mm) Batas Layan (mm)
0
5
10
15
20
Drift (mm)
Kinerja Ultimit akibat Gempa x
L a n t a i
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Drift Ultimit x (mm) Drift Ultimit y (mm) Batas Ultimit (mm)
0
20
40
60
80
100
Drift (mm)
Akibat gempa arah y : Story
Load
STORY12
EQY
STORY12
EQY
STORY11
EQY
STORY11
EQY
STORY10
EQY
STORY10
EQY
STORY9
EQY
STORY9
EQY
STORY8
EQY
STORY8
EQY
Drift index X 0,000
Drift index Y 0,002
0,000 0,002 0,000 0,002 0,000 0,002 0,000 0,002
0,000
batas layan (mm) 16,615
drift ultimit x (mm) 3,101
0,000
batas ultimit (mm) 72,000
0,000
6,239
16,615
0,000
26,091
72,000
0,767
0,000
16,615
3,207
0,000
72,000
0,000
6,505
16,615
0,000
27,205
72,000
0,781
0,000
16,615
3,267
0,000
72,000
0,000
6,700
16,615
0,000
28,018
72,000
0,788
0,000
16,615
3,297
0,000
72,000
0,000
6,840
16,615
0,000
28,605
72,000
0,788
0,000
16,615
3,297
0,000
72,000
0,000
6,883
16,615
0,000
28,785
72,000
drift x (mm)
drift y (mm)
0,742
drift ultimit y (mm)
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
STORY7
EQY
STORY7
EQY
STORY6
EQY
STORY6
EQY
STORY5
EQY
STORY5
EQY
STORY4
EQY
STORY4
EQY
STORY3
EQY
STORY3
EQY
STORY2
EQY
STORY2
EQY
STORY1
EQY
STORY1
EQY
0,000 0,002 0,000 0,002 0,000 0,002 0,000 0,002 0,000 0,001 0,000 0,001 0,000 0,000
0,774
0,000
16,615
3,237
0,000
72,000
0,000
6,797
16,615
0,000
28,424
72,000
0,745
0,000
16,615
3,116
0,000
72,000
0,000
6,548
16,615
0,000
27,385
72,000
0,695
0,000
16,615
2,906
0,000
72,000
0,000
6,113
16,615
0,000
25,564
72,000
0,623
0,000
16,615
2,605
0,000
72,000
0,000
5,458
16,615
0,000
22,824
72,000
0,522
0,000
16,615
2,183
0,000
72,000
0,000
4,550
16,615
0,000
19,030
72,000
0,410
0,000
16,615
1,716
0,000
72,000
0,000
3,355
16,615
0,000
14,031
72,000
0,224
0,000
18,462
0,937
0,000
80,000
0,000
1,609
18,462
0,000
6,730
80,000
Kinerja Layan akibat Gempa y
L a n t a i
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Drift x (mm) Drift y (mm) Batas Layan (mm)
0
5
10
15
20
Drift (mm)
Kinerja Ultimit akibat Gempa y
L a n t a i
12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Drift Ultimit x (mm) Drift Ultimit y (mm) Batas Ultimit (mm)
0
20
40
60
80
100
Drift (mm)
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Dapat dilihat dari tabel dan grafik diatas, nilai simpangan antar lantai baik akibat pengaruh gempa x dan gempa y masih berada di dalam batas layan dan ultimit. Oleh karena itu, tidak perlu dilakukan perbesaran komponen struktur untuk menambah kekakuan.
d. Pengecekan Sistem Ganda
Meski didesain dengan memakai sistem ganda Dinding Geser dan SRPMM sehingga memiliki R = 6,5, harus di cek pula berapa gaya geser yang masuk ke frame dan berapa kapasitas gaya geser frame. Hasil perbandingan menghasilkan :
Arah x Gaya Geser Struktur 8456,94 Gaya Geser Shear Wall 7844,17 Gaya Geser Frame 612,77 Persentase Shear Wall 92,75423498 Persentase Frame 7,245765017
kN kN kN % %
Arah y Gaya Geser Struktur 6715,67 Gaya Geser Shear Wall 5895,01 Gaya Geser Frame 820,66 Persentase Shear Wall 87,77992 Persentase Frame 12,22008
kN kN kN % %
Dapat dilihat bahwa gaya geser yang masuk pada portal ( frame) belum mencapai 25% oleh karena itu, kapasitas portal harus dicek apakah mampu menahan 25% gaya gempa nominal. Permodelan yang awal kembali di analisis dengan menghilangkan dinding geser lalu memberikan gaya gempa sebesar ¼ dari gaya gempa awal.
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Gambar 13 Model Struktur tanpa Dinding Geser
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Setelah dianalisis, model kemudian dicek dengan menggunakan fitur concrete design pada ETABS. Dari hasil pengecekan, didapat bahwa tidak ada elemen portal yang mengalami overstress setelah diberikan gaya gempa sebesar ¼ gempa awal. Ini berarti bahwa
kapasitas portal mampu menahan 25% gaya geser total struktur, sehingga sistem penahan gaya lateral tetaplah merupakan sistem ganda dengan Dinding Geser dan SRPMM dan tidak perlu dilakukan perubahan nilai faktor reduksi beban gempa R pada analisa awal .
5. PERANCANGAN TULANGAN
Perancangan tulangan dilakukan dengan memanfaatkan fitur concrete design pada ETABS V.9.6. Setelah mengaktifkan fasilitas ini, kita bisa mencari tahu berapa luas tulangan yang dibutuhkan pada tiap komponen struktur baik itu tulangan longitudinal maupun tulangan geser. a. Penulangan Balok serta Detail
Balok yang dijelaskan detail penulangannya ialah balok yang memiliki persentase tulangan longitudinal terbesar, yakni balok B66 dan B68 pada lantai 8 bangunan.
Berdasarkan
konfigurasi
penulangan
yang
dikeluarkan
program
ETABS,
didapatkan bahwa :
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
2
Luas tulangan (mm )
2171
656
1257
1805
695
1680
Tumpuan Kiri 2
As Top
2171,00
mm
As Bottom
1805,00
mm
Diameter As 1 tulangan n Top
25,00
mm
491,07
mm
4,42
buah
5,00
n Bottom
3,68
buah
4,00
Kapasitas Momen (Intermediate Frames)
2
As
2455,36
mm
2
As
1964,29
mm
fy
400,00
Mpa
fy
400,00
Mpa
a
87,54
mm
a
70,03
mm
buah
d
534,50
mm
d
534,50
mm
buah
Mn
481,97
kNm
Mn
392,45
kNm
160,66
kNm
Mn+ > 1/3 Mn
Jumlah Tulangan Digunakan
2
-
1/3 Mn
+
2
OK!
Tengah Bentang 2
As Top
656,00
mm
As Bottom
695,00
mm
Diameter As 1 tulangan n Top
25,00
mm
491,07
mm
0,01
buah
2,00
n Bottom
0,01
buah
2,00
Kapasitas Momen (Intermediate Frames)
2
As
982,14
mm
2
As
982,14
mm
fy
400,00
Mpa
fy
400,00
Mpa
a
35,01
mm
a
35,01
mm
buah
d
534,50
mm
d
534,50
mm
buah
Mn
203,10
kNm
Mn
203,1
kNm
Jumlah Tulangan Digunakan
2
-
+
2
Tumpuan Kanan 2
As Top
1257,00
mm
As Bottom
1680,00
mm
Diameter As 1 tulangan n Top
25,00
mm
491,07
mm
2,56
buah
3,00
n Bottom
3,42
buah
4,00
Kapasitas Momen (Intermediate Frames)
2
As
1473,21
mm
2
As
1964,29
mm
fy
400,00
Mpa
fy
400,00
Mpa
a
52,52
mm
a
70,03
mm
buah
d
534,50
mm
d
534,500
mm
buah
Mn
299,50
kNm
Mn
392,45
kNm
134,09
kNm
Mn+ > 1/3 Mn
Jumlah Tulangan Digunakan
2
+ -
1/3 Mn
-
OK!
Selain itu, pada sembarang titik di sepanjang bentang balok, kuat momen positif atau negatif tidak boleh kurang dari 1/5 kuat momen maksimum pada join (1/5 x 481,97 = 96,393 kNm). Bisa dilihat bahwa kuat momen minimum pada tengah bentang ialah 203,1 kNm dimana sudah melebihi 1/5 kuat momen maksimum pada join. Berarti persyaratan ini sudah dipatuhi.
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
2
Bisa dilihat bahwa konfigurasi penulangan lentur yang ada sudah memenuhi persyaratan SRPMM. Sedangkan untuk penulangan geser untuk diameter sengkang 13 mm ialah : Spasi Maks
d/4 8 D25 24 D sengkang
136,75
mm Governs!
200 312
mm mm
300
mm
Sehingga dipasang sengkang D13 dengan spasi 125 mm. Sedangkan nilai V yang diperlukan ialah Ve perlu
Goyangan ke kiri 291,47 kN Governs! Goyangan ke kanan 230,6505185
kN
Dan V yang disediakan oleh sengkang : Av (3 kaki) fy s d V sengkang
2
398,3571 mm 400 Mpa 125 mm 534,5 mm 681,3501 kN
Dapat dilihat bahwa V yang disediakan sengkang melebihi V perlu. Oleh karena itu, desain tulangan transversal sudah oke. Lokasi pendetailan penulangan balok dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 14 Detail Tulangan Balok
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Gambar 15 Detail Spasi Sengkang dalam 1 Balok
b. Penulangan Kolom serta Detail
Hampir mirip dengan pencarian tulangan untuk balok, penulangan kolom juga dilakukan dengan memanfaatkan fitur concrete design pada ETABS. Dicari kolom dengan rasio penulangan geser dan lentur terbesar, kemudian kita cari tahu berapa buah jumlah tulangan yang diperlukan. Jumlah tulangan yang diperlukan untuk setiap jenis kolom dapat dilihat pada tabel di bawah :
Kol Perimeter 1000 x 1000 Lokasi C12,C18,C28,C31 Diameter 32 mm
Kol biasa 800 x 800 Lokasi C37, C32 Diameter Tulangan 32 mm
As
2
As
804,5714
mm
2
2
As needed
10000
mm
2
17,45526 buah 18 buah
n tulangan Digunakan
12,42898 14
buah buah
804,5714 mm
As needed n tulangan Digunakan
14044
mm
Kolom Silinder D1000 Lokasi C2, C4,C33,C34 Diameter 25 mm
As
491,0714286
mm
2
As needed
7854
mm
2
n tulangan Digunakan
15,9936 16
buah buah
Sedangkan untuk penulangan geser, jarak maksimum dan panjang penulangan dapat dilihat pada tabel berikut : Spasi Maksimum 8 Diameter Tul Longitudinal 24 Diameter Sengkang 0,5 smallest column
Kolom 800x800 256 mm Governs! 456 mm 400 mm Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
dimension 300 mm Panjang Lo Highest column dimension Ln/6 500 mm
300
mm
800 600 500
mm mm mm
Governs!
Spasi Maksimum 8 Diameter Tul Longitudinal 24 Diameter Sengkang 0,5 smallest column dimension 300 mm Panjang Lo Highest column dimension Ln/6 500 mm
Kolom 1000x1000 mm 256 Governs! mm 456
Spasi Maksimum
Kolom C1000
8 Diameter Tul Longitudinal 24 Diameter Sengkang 0,5 smallest column dimension 300 mm Panjang Lo Highest column dimension Ln/6 500 mm
256 456
500 300
mm mm
1000 mm 600 mm 500 mm
500 300
mm mm
Governs!
Governs!
mm mm
1000 mm 600 mm 500 mm
Governs!
Berarti untuk tulangan geser, digunakan D19-250 hanya sepanjang lo kolom. Namun untuk simplifikasi, tulangan geser dipasang dengan spasi 250 mm di sepanjang kolom tiap lantai. Pendetailan penulangan kolom dapat dilihat pada gambar berikut :
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
Gambar 16 Detail Penulangan Geser Kolom
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
6. PENUTUP
a. Kesimpulan Dari analisa yang sudah dilakukan, kesimpulan yang didapatkan ialah : -
Partisipasi massa bangunan sudah baik.
-
Gaya geser dinamik bangunan belum mencapai 80% gaya statik. Oleh karena itu diperlukan suatu faktor pembesaran kembali agar gaya geser dinamik mencapai 80% gaya statik.
-
Kinerja layan dan ultimit bangunan berdasarkan simpangan antar lantai sudah oke.
-
Sistem penahan gaya lateral berupa sistem ganda karena portal mampu menahan 25% gaya geser, meskipun pada analisis yang dilakukan, tidak sampai 25% gaya geser struktur masuk pada portal.
-
Detail penulangan dapat dilakukan dengan lancar untuk memenuhi persyaratan SRPMM.
b. Saran -
Waktu pengerjaan tugas yang ditambah agar hasil tugas bisa menjadi lebih lengkap.
-
Menggunakan SRPMK untuk sistem penahan gaya lateral.
Perancangan Struktur Bangunan Tinggi – Departemen Teknik Sipil 2012
