BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN
5.1 Kurva Kapasitas
Kurva Kapasitas menunjukkan hubungan antara gaya gempa dan perpindahan yang terjadi hingga struktur runtuh. Berikut ini adalah kurva
kapasitas dari model model yang dibuat, dimana perpindahan yang ditinjau adalah perpindahan atap dan gaya gempa adalah gaya geser dasar.
Gambar 5.1 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube 10 lantai
Gambar 5.2 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube in Tube 10 lantai
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.3 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube 15 lantai
Gambar 5.4 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube in Tube 15 lantai
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.5 Kurva Kapasitas struktur sistem Tube 20 lantai
Gambar 5.6 Kurva Kapasitas struktur sistem Tube in Tube 20 lantai
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.7 Gabungan Kurva Kapasitas model struktur. 5.2
Performance Point Performance point diperoleh secara langsung dari program ETABS yang
mengacu pada penentuan performance point metode kapasitas spectra prosedur A yang terdapat pada ATC 40. Berikut ini adalah hasil yang
diperoleh : Table 5.1 Performance Point model struktur
Model Keterangan
Tube Tube in Tube
10 lantai V x10
3
kN 14,527
14,717 Roof displacement m
0,287 0,347
15 lantai V x10
3
kN 15,300
15,960 Roof displacement m
0,937 0,434
20 lantai V x10
3
kN 17,111
17,618 Roof displacement m
0,499 0,552
0,00 2,00
4,00 6,00
8,00 10,00
12,00 14,00
16,00 18,00
20,00 22,00
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10
b a
se f
o rc
e x
1 3
k N
roof displacement m
TUBE 10 TUBE IN TUBE 10
TUBE 15 TUBE IN TUBE 15
TUBE 20 TUBE IN TUBE 20
Universitas Sumatera Utara
5.3 Formasi sendi Plastis
Sendi plastis yang direncanakan agar sesuai dengan mekanisme yang direncanakan yaitu beam sidesway mechanism, dimana sendi plastis terjadi
di semua balok dan di beberapa kolom lantai dasar. Urutan terbentuknya sendi plastis pada gambar gambar berikut ini dapat
diketahui dari warna sendi plastis yang menyatakan status sendi plastis tersebut B,IO,LS,CP,D, dan E. Saat pertama kali terbentuk, sendi plastis
akan berwarna ungu B, kemudian pada step berikutnya berubah warna menjadi biru IO, biru muda LS, hijau CP dan seterusnya hingga
merah E. Berikut ini adalah formasi sendi plastis yang terjadi pada stuktur.
5.3.1 Model struktur 10 lantai a. Sistem struktur Tube
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.8 Formasi sendi plastis sistem Tube 10 lantai saat performance point.
Gambar 5.9 Formasi sendi plastis sistem Tube 10 lantai saat displacement maximum.
Pada bagian interior, sendi plastis terjadi pada balok balok tingkat bawah di ikuti oleh balok balok tingkat diatasnya. Sedangkan, pada bagian interior sendi plastis
pada balok terjadi pada hampir seluruh tingkat. Hal ini menunjukkan bahwa, bagian parameter dari struktur tube ini didominasi dalam menyerap gaya lateral.
Dengan terjadinya plastis pada balok lalu diikut i oleh kolom, maka hal ini sesuai dengan konsep strong coloum weak beam. Dengan banyaknya jumlah sendi plastis
yang ada, menunjukkan bahwa stuktur tube ini merupakan struktur yang sangat baik dalam menyerap gaya lateral dan struktur yang lebih daktail.
Universitas Sumatera Utara
b. Sistem Struktur Tube in Tube
Gambar 5.10 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 10 lantai saat performance point.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.11 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 10 lantai saat displacement maximum
5.3.2 Model struktur 15 lantai a. Sistem struktur Tube
Gambar 5.12 Formasi sendi plastis sistem Tube 15 lantai saat performance point.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.13 Formasi sendi plastis sistem Tube 15 lantai saat displacement maximum b.
Struktur Tube in Tube 15 Lantai
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.14 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 15 lantai saat performance point.
Gambar 5.15 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 15 lantai saat displacement maximum.
Universitas Sumatera Utara
5.3.3 Model struktur 20 lantai a. Struktur tube 20 lantai
Gambar 5.16 Formasi sendi plastis sistem Tube 20 lantai saat performance point
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.17 Formasi sendi plastis sistem Tube 20 lantai saat displacement maximum.
b.Struktur Tube in Tube 20 lantai
Gambar 5.18 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 20 lantai saat performance point.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.19 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 20 lantai saat displacement maximum
Urutan sendi Plastis ini pada prinsipnya sama dengan struktur tube 15 lantai, dimana sendi plastis tidak terbentuk mulai dari balok lantai teratas. Sendi plastis
terjadi pertama secara bersamaan pada beberapa balok di lantai 10, diikuti oleh balok balok lantai diatas dan bawahnya. Hal ini menunjukkan bahwa pusat
konsentris perencanaan energi lateral akibat gempa adalah di bagian tengah ketinggian struktur 202 = lantai ke 10.
Universitas Sumatera Utara
5.4 Parameter gempa Berdasarkan kurva kapasitas yang dihasilkan dari analisa statik non linier,
dilakukan pengelolaan data untuk menentukan parameter parameter gempa seperti f1, f2, f, m, dan R. Berikut ini adalah parameter gempa seluruh model
struktur dapat dilihat pada table dibawah ini : Contoh Perhitungan :
• Gaya geser rencana V
b
persamaan 2-2
R IW
T C
v t
= =
W R
I C
V
1 b
KN 7108,99
8.5 78057.6
1 1.1626
0.9 V
b
= =
x
• V
y
= 8151 kN diperoleh dari ETABS 9.0 •
V
m
= 18302 kN diperoleh dari ETABS 9.0 •
Ve, dilakukan dengan memasukkan displacement maksimum ke persamaan kekakuan struktur. Adapun persamaan kekakuan struktur didapat dari dua buah
titik, yaitu titik awal 0,0 dan titik leleh struktur Vy, dy
KN
m
5 .
38735 478
. 101
. 8151
V V
y y
e
= =
= δ
δ
Universitas Sumatera Utara
• Kuat lebih disain f
1
:
1.15 7108,99
8151 1
f =
=
• Kuat cabang bahan f
2
:
2.25 8151
18302 2
f =
=
• Kuat Cabang struktur f :
2.58 2.25
x 1.15
f =
=
• Faktor daktilitas struktur gedung μ :
75 .
4 101
. 478
.
y m
= =
= δ δ
µ
• Faktor reduksi beban gempa R :
45 .
5 7108,99
38735.5 R
= =
Tabel 5.2 Parameter gempa model struktur
Tipe Model
Kondisi yang ditinjau
Parameter Maximum Displacement
Performance point
Tube Tube in Tube
Tube Tube in Tube
10 lantai Vn x 10
3
kN 7,10
7,93 7,10
7,93 Vy x 10
3
kN 8,15
10,38 8,15
10,38 Vm x 10
3
kN 18,30
16,82 14,53
14,95 Ve x 10
3
kN 38,74
41,31 23,28
21,69 f1
1,15 1,31
1,15 1,31
f2 2,25
1,62 1,78
1,44
Universitas Sumatera Utara
f 2,58
2,11 2,05
1,88 R
5,45 5,20
3,28 2,73
µ 4,75
3,98 2,86
2,09
15 lantai Vn x 10
3
kN 8,74
9,93 8,74
9,93 Vy x 10
3
kN 10,75
13,80 10,75
13,80 Vm x 10
3
kN 19,13
21,80 16,34
19,73 Ve x 10
3
kN 51,70
57,68 27,95
30,08 f1
1,23 1,39
1,23 1,39
f2 1,78
1,58 1,52
1,43 f
2,20 2,21
1,87 1,59
R 5,91
5,80 3,13
3,02 µ
4,81 4,18
2,60 2,18
20 lantai Vn x 10
3
kN 12,13
14,00 12,13
14,00 Vy x 10
3
kN 13,71
15,12 10,93
10,67 Vm x 10
3
kN 24,26
27,36 17,11
17,62 Ve x 10
3
kN 72,80
69,1 29,62
25,71 f1
1,13 1,08
1,13 1,08
f2 1,77
1,81 1,57
1,65 f
2,0 1,96
1,77 1,79
R 6,0
4,93 2,44
1.83 µ
5,31 4,57
2,71 2,41
Berikut adalah contoh gambar plot parameter gempa untuk struktur Tube 10 lantai :
Gambar 5.20 Parameter gempa model sistem Tube 10 lantai.
Universitas Sumatera Utara
Kedua jenis struktur dengan jumlah lantai yang sama dimodelkan sedemikian rupa sehingga gaya geser dasar dasar V
b
pada saat performance point tercapai adalah sama. Akantetapi dari hasil output program ETABS dan perhitungan
diperoleh nilai parameter parameter gempa yang berbeda diantaranya sebagai berikut :
1 f
1
sebagai sistem tube in tube
lebih besar daripada sistem tube pada model 10 dan 15 lantai, artinya kuat leleh struktur sistem tube in tube lebih tinggi
untuk nilai Vn yang sama selisih 10 . Disain yang optimal adalah desain yang memiliki nilai f
1
mendekati 1,0. Tabel 5.3 Tabel perbandingan f
1
antara sistem struktur tube dan sistem struktur tube in tube.
Model struktur tingkat
perbandingan f
1
Displacement max Performance point
Tube Tube in tube
Tube Tube in tube
10 1.0
1,14 1.0
1,14 15
1.0 1,13
1.0 1,13
20 1.0
0,96 1.0
0,96
Pada table 5.3, perbandingan f
1 tube in tube
f
1 tube
semakin mengecil dengan bertambahnya tinggi bangunan. Ini dapat menunjukkan bahawa, disain
dengan sistem struktur tube in tube lebih optimal dibandingkan sistem struktur tube bila dihubungkan dengan ketinggian atau tingkat bangunan.
2 f
2
sistem tube lebih besar dibandingkan sistem tube in tube untuk model 10 dan 15 lantai, akantetapi pada model 20 lantai f
2
sistem tube in tube lebih besar.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 5.4 Tabel perbandingan f
2
antara sistem struktur tube dan sistem struktur tube in tube.
Model struktur tingkat
perbandingan f
2
Displacement max Performance point
Tube Tube in tube
Tube Tube in tube
10 1.0
0,72 1.0
0,81 15
1.0 0,89
1.0 0,94
20 1.0
1,02 1.0
1,05
Pada table 5.3, perbandingan f
2 tube in tube
f
2 tube
semakin membesar dengan bertambahnya tinggi bangunan atau tingkat bangunan. Ini menunjukkan
bahwa, sendi plastis yang terbentuk lebih banyak untuk sistem struktur tube in tube.
3 µ sistem struktur tube µ sistem tube in tube, artinya sistem tube pada
model ini lebih daktail dibandingkan dengan sistem tube in tube . Hal ini bias saja terjadi karna daktilitas hanyalah suatu nilai perbandingan antara
displacement maksimum dengan displacement pada saat leleh sendi plastis pertama terjadi . Jadi, jika kekakuan kedua sistem strukt ur sama, maka
sistem tube in tube memiliki nilai daktilitas yang lebih tinggi karna lebih banyak sendi plastis.
4 Nilai reduksi
gempa, R yang digunakan pada desain gaya geser dasar semua
model adalah 8,5. Darti tabel 5.2, terlihat dengan jelas bahwa kedua sistem
tersebut pada saat performance point mempunyai nilai R
aktual
yang lebih kecil
Universitas Sumatera Utara
dibanding R
desain.
,artinya kedua sistem struktur tersebut mempunyai Vn
aktual
yang lebih besar dibandingkan Vn
desain.
Pada saat displacement maximum, pada sistem tube R
desain
yang lebih besar dibanding R
aktual,
artinya Vn
desain
yang lebih kecil dibanding Vn
aktual.
Sistem tube mempunyai R
aktual
yang lebih besar dibanding sistem tube in tube.
5.5 Inter story Drift Simpangan Antar Tingkat
Berikut ini adalah kurva yang menggambarkan simpangan antar tingkat yang terjadi pada struktur :
Gambar 5.21 Inter-story drift struktur 10 lantai max displacement
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
5 10
15 20
25
A x
is T
it le
Axis Title
Interstrory pada max displacement
Tube Tube in tube
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.22 Inter-story drift struktur 10 lantai performance point
Gambar 5.23 Inter-story drift struktur 15 lantai max. displacement
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
5 10
15 20
25
A x
is T
it le
Axis Title
Interstrory pada performance point
Tube Tube in tube
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
5 10
15 20
25
A x
is T
it le
Axis Title
Interstrory pada max displacement
Tube Tube in tube
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.24 Inter-story drift struktur 15 lantai performance point
Gambar 5.25 Inter-story drift struktur 20 lantai Max displacement
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
5 10
15 20
25
A x
is T
it le
Axis Title
Interstrory pada performance point
Tube Tube in tube
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
5 10
15 20
25
A x
is T
it le
Axis Title
Interstrory pada max displacement
Tube Tube in tube
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.26 Inter-story drift struktur 20 lantai performance point Dari gambar dilihat bahawa inter story drif sistem struktur tube in tube
lebih berfluktuasi dibandingkan dengan sistem struktur tube. Jika gambar gambar tersebut diperhatikan lebih seksama, maka pada
sistem struktur tube in tube bentuk grafik merupakan kombinasi dari beberapa kurva. Kurva inter-story drift untuk 10 lantai merupakan kombinasi dua buah
kurva, yaitu kurva pertama lantai 0-5, dan kurva kedua dari lantai 6-10. 5.6
Performance Level Performance level merupakan kondisi disain bangunan pada saat terjadinya gempa
rencana, dalam tugas ini gempa daerah 5. Performance level dari model yang direncanakan diperoleh dengan membandingkan retio roof displacement dari
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5 0,6
5 10
15 20
25
A x
is T
it le
Axis Title
Interstrory pada performance point
Tube Tube in tube
Universitas Sumatera Utara
performance point dengan nilai yang telah ditentukan dalam ATC 40 sebagai berikut :
Tabel 5.5 Performance level
Bangunan tingkat
Model Struktur
Max. Total Roof Displ. Ratio
XmaxH Performance
Level Maximum
Inelastic drift
Performance Level
10 Tube
0.008 IO
0.005 IODC
Tube in Tube 0.010
IODC 0.005
IODC 15
Tube 0.007
IO 0.007
DC Tube in Tube
0.008 IO
0.004 DC
20 Tube
0.007 IO
0.004 DC
Tube in Tube 0.008
IO 0.004
DC
Sistem struktur tube in tube dengan sistem struktur tube mempunyai performance level yang sama pada jumlah tingkat bangunan bersangkutan. Ratio
maximum total simpangan atap pada seluruh model menunjukkan bahwa keseluruhan sistem struktur tersebut berada pada level immediate occupancy,
artinya bangunan tersebut kurang efisien dalam perencanaan atau terlalu boros. Maximum inelastic drift pada bangunan tingkat 10 dan 15 menunjukkan bahwa
keseluruhan sistem struktur tersebut berada pada level demage control, artinya kondisi keseluruhan model tersebut saat inelastic mempunyai perencanaan yang
efisien. Sedangkan bangunan tingkat 20 berada pada level occupancy, artinya kondisi keseluruhan model tersebut saat inelastic mempunyai perencanaan yang
kurang efisien atau boros.
Universitas Sumatera Utara
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN