45
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
46
3.2 Preliminary Desain Dalam tugas akhir ini akan dilakukan penelitian dengan permodelan
struktur bangunan 15 lantai untuk fungsi perkantoran dengan tinggi lantai tipikal 4 m. Denah bangunan berukuran 18 x 32 m, jarak antar kolom melintang sebesar 6
m dan jarak antar kolom memanjang sebesar 8 m pelat lantai dengan tebl 12 cm dan pelat atap tebal 10 cm. Bangunan berada di lokasi Medan dengan jenis tanah
keras dan merupakan open frame building. Permodelan struktur bangunan dibuat 2 jenis, yaitu struktur gedung dengan kolom beton bertulang dan kolom baja
hollow tampang tube. Penelitian akan membandingkan dimensi dan berat dari kedua jenis kolom. Dengan mutu material yang digunakan :
Tabel 3.1 Mutu material
Material Mutu
Modulus Elastisitas BETON
f
c = 35 Mpa
Ec = 27805,57 Mpa Tulangan
f
y = 390 Mpa
Es = 200.000 Mpa BAJA
Hollow Tube f
y = 325 Mpa
Es = 200.000 Mpa f
u = 490 Mpa
WF fy = 325 Mpa
fu = 490 Mpa
3.3 Permodelan Struktur Kedua struktur dari baja hollow dan beton bertulang akan di modelkan 3
dimensi dengan menggunakan bantuan software SAP2000. Pada software ini permodelan dapat diidealisasikan dalam berbagai macam elemen, antara lain joint
titik, frame batang dan shell pelat, sampai pada elemen solid pias elemen 3 dimensi untuk permodelan finite element.Balok dan kolom pada bangunan
bertingkat dimodelkan sebagai frame, dan shell untuk pelat lantai. Untuk analisa ini tidak digunakan sistem penahan lateral untuk struktur gedung. Berikut
merupakan modelisasi untuk struktur baja dan beton.
47
Gambar 3.1 Modelisasi struktur beton bertulang
Gambar 3.2 Denah gedung dengan kolom beton bertulang
8000 8000
8000 8000
6000
6000
6000
48
Gambar 3.3Modelisasi struktur baja hollow tube
Gambar 3.4Denah gedung dengan kolom baja hollow
8000 8000
8000 8000
6000
6000
6000
49
3.4 Pembebanan Struktur Beban yang dikenakan pada struktur terdiri dari beban mati akibat berat
sendiri struktur, beban mati tambahan, beban hidup, dan beban gempa.Beban mati akibat berat sendiri struktur dihitung dengan sendirinya oleh sap2000 berdasarkan
data material properties yang diinput sesuai jenis material. Spesifikasi material yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
• Beton Bertulang
fc’ = 35 Mpa
Modulus Elastisitas E = 4700
√fc’ Berat Jenis
= 2400 kgm
2
Tulangan ulir fy = 390 Mpa
Tulangan polos fy = 295 Mpa
• Mutu Baja
Nippon Steel STKR 490 fy = 325 Mpa fu
= 490 Mpa Elastisitas E
= 200.000 Mpa •
Beban Mati Tambahan Lantai 1.
Screed 20 mm = 42 kgm
2
2. Keramik 10mm
= 24 kgm
2
3. Plafond + Penggantung
= 18 kgm
2
4. Mekanikal + Elektrikal+Plumbing
= 30 kgm
2
= 114 kgm
2
+ •
Beban Mati Tambahan Atap 1.
Plafond + Penggantung = 18 kgm
2
2. Mekanikal + Elektrikal+Plumbing
= 30 kgm
2
= 48 kgm
2
+
• Beban Dinding Partisi
= 250 kgm
2
50
• Beban Hidup Kantor
Lantai = 250 kgm
2
Atap = 100 kgm
Dalam peninjauan gempa, menurut PPIUG 1987 beban hidup untuk gedung perkantoran dapat direduksi dengan koefisien reduksi sebesar 0,3.
3.5 Beban Gempa Pada penelitian ini pembebanan gempa yang ditinjau pada bangunan
berdasarkan SNI 1726-2012 “ Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung”. Analisa gempa menggunakan metode
ragam respons spektrum.Pada SNI 1726-2012 ini grafik respons spektrum dirancang sendiri berdasarkan parameter-parameter percepatan menurut wilayah
dan struktur gedung. Peta gempa terdiri dari 2 peta yaitu untuk periode pendek T=0,2 detik dan periode 1 detik T=1 detik. Berikut merupakan peta gempa
pada SNI 1726-2012.
Gambar 3.5 Peta gempa periode pendek Ss
51
Gambar 3.6 Peta gempa periode 1 detik S
1
Berikut merupakan langkah-langkah pembuatan diagram respon spektra : 1.
Menentukan nilai S
1
dan Ss berdasarkan peta gempa periode pendek dan perode 1 detik.
Untuk wilayah medan di dapat nilai S
1
= 0,332 dan Ss = 0,526 2.
Menentukan koefisien situs berdasarkan kelas situs, dari tabel 2.7 dan 2.8 dapat diketahui koefisien situs Fa dan Fv. Dimana kelas situs ditentukan
berdasarkan : Tabel 3.2 Kelas situs
52
Maka untuk tanah sedang yang merupakan kelas situs SD di dapat : Fa
= 1,190 Fv
= 1,468 3.
Menentukan nilai parameter spektrum respons percepatan pada periode pendek S
MS
dan periode 1 detik S
M1
dengan rumusan : S
MS
= Fa Ss = 1,190 x 0,526 = 0,625 S
M1
= Fv S
1
= 1,468 x 0,332 = 0,488 4.
Menghitung parameter percepatan spektral desain perioda pendek S
DS
dan perioda 1 detik S
D1.
S
DS
= 23 S
MS
= 23 x 0,625 = 0,417 S
D1
= 23 S
M1
= 23 x 0,488 = 0,325
5. Penentuan kategori desain seismik KDS
Berdasarkan pasal 6.5 SNI 1726-2012 struktur dengan kategori resiko I,II,dan III yang berlokasi dimana parameter respons spektral percepatan
terpetakan S
1
≥ 0,75 harus ditetapkan dengan KDS E, struktur yang berkategori resiko IV dengan S
1
≥ ditetapkan sebagai struktur dengan KDS F. Dari tabel 2.9 dan 2.10 berdasarkan nilai SDS didapat Kategori Desain
Seismik C, dan dengan nilai SD1 didapat KDC D. jadi digunakan kategori desain seismik yang lebih parah yaitu D.
6. Spektrum respons desain
• Untuk perioda yang lebih kecil dari T
0,
spektrum respons percepatan desain, Sa harus diambil melalui persamaan :
• Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengan T
dan lebih kecil atau sama dengan Ts, spektrum respons percepatan desain Sa sama
dengan S
DS.
• Untuk perioda lebis besar dari Ts, spektrum respons percepatan
desain Sa diambil berdasarkan persamaan :
53
�
�
= �
�1
�
�� = 0,2 ��1
��� = 0,2
0,325 0,417
= 0,156
�� = ��1
��� =
0,325 0,417
= 0,780
Gambar 3.7 Respon spektrum desain Respon Spektra Wilayah Medan Kondisi Tanah Keras
3.6 Kombinasi Pembebanan Komponen struktur bangunan dirancang dengan kekuatan minimal mampu
menahan beban yang dihitung berdasarkan kombinasi berikut : •
Kombinasi 1 : 1,4 D •
Kombinasi 2 : 1,2 D + 1,6L •
Kombinasi 3 : 1,2D + 0,5L + Ex + 0,3 Ey •
Kombinasi 4 : 1,2D + 0,5L + Ex - 0,3 Ey •
Kombinasi 5 : 1,2D + 0,5L - Ex + 0,3 Ey •
Kombinasi 6 : 1,2D + 0,5L - Ex - 0,3 Ey •
Kombinasi 7 : 0,9DL + Ex + 0,3Ey •
Kombinasi 8 : 0,9DL + Ex - 0,3Ey
0,1 0,2
0,3 0,4
0,5
1 2
3 4
5
P e
rc e
p a
ta n
R e
sp o
n S
p e
k tr
a
g
Periode, T detik
Respon Spektrum Desain
54
• Kombinasi 9 : 0,9DL - Ex + 0,3Ey
• Kombinasi 10 : 0,9DL - Ex - 0,3Ey
• Kombinasi 11 :1,2D + 0,5L + 0,3Ex + Ey
• Kombinasi 12 : 1,2D + 0,5L + 0,3Ex - Ey
• Kombinasi 13 : 1,2D + 0,5L - 0,3Ex + Ey
• Kombinasi 14 : 1,2D + 0,5L – 0,3Ex - Ey
• Kombinasi 15 : 0,9DL + 0,3Ex + Ey
• Kombinasi 16 : 0,9DL + 0,3Ex - Ey
• Kombinasi 17 : 0,9DL - 0,3Ex + Ey
• Kombinasi 18 : 0,9DL - 0,3Ex - Ey
3.7 Analisis Permodelan Permodelan dianalisis menggunakan analisa dinamik respon
spektra dengan 8 mode shape untuk tercapai partisipasi massa minimal sebesar 90 sesuai syarat SNI 1726-2012 pasal 7.9.1. Metoda analisis pada sap2000
dilakukan dengan menginput grafik respon spektra yang telah dibuat sebelumnya. Gaya gempa dengan respon spektra ini kemudian dikalikan
dengan suatu faktor koreksi yaitu IR x g, dengan I faktor keutamaan gedung Tabel 2 SNI 1726-2012, R faktor reduksi gempa sesuai jenis struktur
berdasarkan tabel 9 SNI 1726-2012 dan g merupakan percepatan gravitasi bumi 9,8 ms
2
. 3.8 Base shear struktur
Gaya geser dasar seismik sturktur yang dihitung dengan analisa dinamis harus memenuhi syarat
≥ 85 gaya geser dasar statik ekivalen. Jika gaya geser dasar tidak memenuhi persyaratan tersebut, maka ordinat respon spektrum harus
dikalikan dengan faktor skala dengan persamaan : ������ ����� =
0,85 �
������
�
�������
Penentuan gaya geser dasar seismik dengan prosedur statik ekivalen berdasarkan pasal 7.8 SNI 03-1726-2012 sebagai berikut :
55
� = �
�
� Keterangan :
• �
�
= koefisien respon seismik •
� = berat seismik efektif Nilai
�
�
ditentukan dengan : �
�
=
�
��
�
� ��
�
, tidak perlu melebihi dari �
�
=
�
�1
��
� ��
�
dan tidak kurang dari �
�
= 0,44 �
��
�
�
≥ 0,01 Perioda fundmental pendekatan struktur Ta dalam detik ditentukan berdasarkan
persamaan : �
�
= �
�
ℎ
� �
Nilai �
�
dan x berdasarkan tabel tabel 2.12 Periode struktur tidak boleh melebihi batas maksimum yaitu
� = �
�
�
�
, dengan nilai
�
�
berdasarkan tabel 2.11
3.9 Kontrol Simpangan antar tingkat izin Setelah model struktur selesai dianalisis, maka akan diperiksa
simpangan antar tingkat yang terjadi pada struktur berdasarkan defleksi yang terjadi pada tiap-tiap lantai. Persyaratan simpangan antar tingkat izin
∆a berdasarkan SNI 03-1726-2012 tertera dalam tabel berikut :
Tabel 3.3 Batasan simpangan antar lantai
ℎ
��
=tinggi tingkat dibawah lantai x.
56
Dengan nilai simpangan antar tingkat sesuai dengan persamaan berikut : �
�
= �
�
�
��
�
�
Keterangan : �
�
= faktor amplifikasi defleksi Tabel 9 SNI 1726-2012 Untuk beton = 2.5, baja = 3
�
��
= defleksi yang ditentukan dengan analisis elastis �
�
= faktor keutamaan gempa
57
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN
