4.6 PROSEDUR PERENCANAAN BANGUNAN TAHAN GEMPA DENGAN LEAD RUBBER BEARING
Prosedur perencanaan bangunan tahan gempa dengan Lead Rubber Bearing adalah:
1 Menentukan faktor reduksi gempa R
Faktor reduksi gempa R, menggambarkan sifat kapasitas struktur antara kekuatan lebih dan daktilitas. Daktilitas adalah kemampuan sistem struktur
untuk berdeformasi pada daerah plastis sampai patah. Perlakuan daktilitas sangat penting untuk menyerap energi gempa pada saat lelehnya struktur dan
dispacement yang terjadi saat gempa tidak membahayakan gedung, artinya masih dibawah displacement izin.
2 Nilai faktor reduksi gempa dalam tugas akhir ini diambil R=8.5 karena
bangunan direncanakan bersifat daktail penuh. Semakin besar nilai R maka pengaruh gempanya akan lebih kecil, karena faktor R adalah pembagi terhadap
nilai faktor respon gempa. 3
Karena struktur ini menggunakan analisis non-linier, yaitu analisis respons dinamik riwayat waktu, maka nilai C kondisi jenis tanah dan T waktu tidak
diperlukan, karena analisis respons telah tersedia di program SAP2000 yaitu gempa El-centro pada tanggal 15 mei 1940.
4 Kemudian ditinjau perpindahan horizontal setiap lantai dimana driff dari setiap
lantai harus lebih kecil dari syarat perpindahan yang diizinkan peraturan. 5
Kemudian ditinjau kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit, kemudian dibandingkan struktur mana yang memenuhi syarat.
6 Kemudian ditinjau harga momen, lintang dan normal yang terjadi, dan akan
dibandingkan dengan struktur tanpa dan menggunakan Lead Rubber Bearing.
Universitas Sumatera Utara
4.7 HASIL PERHITUNGAN 4.7.1 K
inerja Batas Layan Δs Dan Kinerja Batas Ultimit Δm Tanpa Menggunakan Lead Rubber Bearing
4. 7.1.1 Kinerja Batas Layan Δs
Gambar 4.20 Struktur tanpa LRB
Hasil displacement maksimum tanpa menggunakan lead rubber bearing berada pada section Y-Z PLANE X= 0 m.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4 Hasil displacement maksimum tanpa LRB
Kinerja batas layan suatu bangunan ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana,yaitu untuk membatasi pelelehan baja secara
berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non-struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari
simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal yang telah dikalikan dengan faktor skala.
Analisis struktur yang harus memenuhi syarat kinerja batas layan dari SNI adalah sebagai berikut :
Simpangan antar tingkat = 0.03Tinggi Tingkat R atau maksimum 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil .
Dimana R adalah faktor reduksi gempa untuk struktur gedung bergantung pada faktor daktalitas struktur tersebut
µ . Dari data ditentukan nilai R adalah 5.6 dengan faktor daktalitas
µ adalah 3.5 dan bangunan berperilaku daktail parsial dengan tinggi tingkat adalah 4000 mm.
Jadi simpangan antar tingkat = 0.0340005.6 = 21.4286 mm LANTAI JOINT
U1 mm
U2 mm
U3 mm
6 84
110.03 135.18
-0.83 5
83 101.86
124.30 -0.79
4 82
87.55 106.19
-0.67 3
81 67.26
80.92 -0.52
2 80
42.32 50.22
-0.35 1
79 16.07
18.57 -0.18
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.5 Drift Antar Tingkat maksimum arah X
Δs1 tanpa LRB LANTAI JOINT
U1 mm
Δs1 mm
Δs ijin mm
6 84
110.03 8.17
21.4286 5
83 101.86
14.31 21.4286
4 82
87.55 20.29
21.4286 3
81 67.26
24.94 21.4286
2 80
42.32 26.25
21.4286 1
79 16.07
16.07 21.4286
Tabel 4.6 Drift Antar Tingkat maksimum arah Y
Δs2 tanpa LRB LANTAI JOINT
U2 mm
Δs2 mm
Δs ijin mm
6 84
135.18 10.88
21.4286 5
83 124.30
18.11 21.4286
4 82
106.19 25.27
21.4286 3
81 80.92
30.7 21.4286
2 80
50.22 31.65
21.4286 1
79 18.57
18.57 21.4286
Tabel 4.7 Drift Antar Tingkat maksimum arah Z
Δs3 tanpa LRB LANTAI JOINT
U3 mm
Δs3 mm
Δs ijin mm
6 84
-0.83 0.04
21.4286 5
83 -0.79
0.12 21.4286
4 82
-0.67 0.15
21.4286 3
81 -0.52
0.17 21.4286
2 80
-0.35 0.17
21.4286 1
79 -0.18
0.18 21.4286
Pada analisa struktur bangunan tanpa Lead Rubber Bearing dengan bantuan program didapat kinerja batas layan
Δs maksimum adalah : Untuk arah x : simpangan maksimum ,
Δs1 = 26.25 mm
Untuk arah y : simpangan maksimum , Δs2 = 31.65 mm
Untuk arah z : simpangan maksimum , Δs3 = 0.18 mm
Universitas Sumatera Utara
Jadi pada struktur tanpa LRB ini tidak memenuhi peraturan kinerja batas layan, karena nilai simpangan antar-tingkat maksimum,
Δs1 = 26.25 mm
Δs yang diijinkan= 21.4286 mm. Maka diperlukan pemasangan bearing pada struktur
bangunan untuk memenuhi persyaratan batas layan.
4.7.1.2 Kinerja Batas Ultimit Δm
Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar-tingkat maksimum struktur bangunan gedung akibat pengaruh
Gempa Rencana, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur bangunan yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah
benturan berbahaya antar-gedung atau antar bagian struktur bangunan gedung yang dipisah dengan sela pemisah sela dilatasi.
Menurut SNI 03-1726-2003, pasal 8.2.1 kinerja batas ultimit adalah: Struktur gedung beraturan:
Δm =0.7xRxΔs Dimana : R = 5.6 Daktail Parsial
Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur bangunan gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur
bangunan gedung tidak boleh melampaui 0.02 x tinggi tingkat yang bersangkutan.
Tabel 4.8 Kinerja batas ultimit maksimum arah X
Δm1 tanpa LRB LANTAI
JOINT U1
mm Δs1
mm Δm1
mm Δm ijin
mm 6
84 110.03
8.17 32.0264
80 5
83 101.86
14.31 56.0952
80 4
82 87.55
20.29 79.5368
80 3
81 67.26
24.94 97.7648
80 2
80 42.32
26.25 102.9
80 1
79 16.07
16.07 62.9944
80
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Kinerja batas ultimit maksimum arah Y
Δm2 tanpa LRB LANTAI
JOINT U2
mm Δs2
mm Δm2
mm Δm ijin
mm
6 84
135.18 10.88
42.6496 80
5 83
124.30 18.11
70.9912 80
4 82
106.19 25.27
99.0584 80
3 81
80.92 30.7
120.344 80
2 80
50.22 31.65
124.068 80
1 79
18.57 18.57
72.7944 80
Tabel 4.10 Kinerja batas ultimit maksimum arah Z
Δm3 tanpa LRB LANTAI
JOINT U3
mm Δs3
mm Δm3
mm Δm ijin
mm 6
84 -0.83
0.04 0.1568
80 5
83 -0.79
0.12 0.4704
80 4
82 -0.67
0.15 0.588
80 3
81 -0.52
0.17 0.6664
80 2
80 -0.35
0.17 0.6664
80 1
79 -0.18
0.18 0.7056
80
Pada analisa struktur bangunan tanpa damper dengan bantuan program didapat kinerja batas ultimit
Δm maksimum adalah : Untuk arah x : simpangan maksimum ,
Δm1 = 102.9 mm
Untuk arah y : simpangan maksimum , Δm2 = 124.068 mm
Untuk arah z : simpangan maksimum , Δm3 = 0.7056 mm
Jadi pada struktur tanpa LRB ini tidak memenuhi peraturan kinerja batas layan, karena nilai simpangan antar-
tingkat maksimum,Δs1 = 102.9 mm Δm yang
Universitas Sumatera Utara
diijinkan= 80 mm. Maka diperlukan pemasangan bearing yaitu LRB pada struktur bangunan untuk memenuhi persyaratan batas ultimit.
4.7.2 Kinerja Batas Layan Δs Dan Kinerja Batas Ultimit Δm Dengan
Menggunakan Lead Rubber Bearing 4.7.2.1 Kinerja Batas layan Δs
T = 2.51 Pakai Isolator
Gambar 4.20 : Struktur dengan menggunakan Lead Rubber Bearing
Universitas Sumatera Utara
Hasil displacement maksimum dengan menggunakan lead rubber bearing berada pada section Y-Z PLANE X=0 m.
Tabel 4.11 Hasil displacement maksimum menggunakan lead rubber bearing LANTAI JOINT
U1 mm
U2 mm
U3 mm
6 121
262.804 267.141
-0.834 5
71 260.027
263.549 -0.800
4 67
255.281 257.664
-1.310 3
43 248.356
249.168 -0.572
2 29
239.294 238.268
-0.401 1
15 228.696
225.703 -0.209
GF 1
218.574 213.825
-0.000001891
Kinerja batas layan suatu bangunan ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruh gempa rencana,yaitu untuk membatasi pelelehan baja secara
berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non-struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari
simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal yang telah dikalikan dengan faktor skala.
Dalam analisanya struktur harus memenuhi syarat kinerja batas layan dari SNI sebagai berikut :
Simpangan antar tingkat = 0.03Tinggi Tingkat R atau maksimum 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.
Dari data ditentukan nilai R adalah 5.6 dan tinggi tingkat adalah 4000 mm Jadi simpangan antar tingkat = 0.0340005.6 = 21.4286 mm
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.12 Drift Antar Tingkat maksimum arah X
Δs1 menggunakan lead rubber bearing
LANTAI JOINT U1
mm Δs1
mm Δs ijin
mm 6
121 262.804
2.534 21.4286
5 71
260.027 4.746
21.4286 4
67 255.281
6.925 21.4286
3 43
248.356 9.062
21.4286 2
29 239.294
10.598 21.4286
1 15
228.696 10.122
21.4286 GF
1 218.574
- -
Tabel 4.13 Drift Antar Tingkat maksimum arah Y
Δs2 menggunakan lead rubber bearing
LANTAI JOINT U2
mm Δs2
mm Δs ijin
mm 6
121 267.141
3.592 21.4286
5 71
263.549 5.885
21.4286 4
67 257.664
8.496 21.4286
3 43
249.168 10.9
21.4286 2
29 238.268
12.565 21.4286
1 15
225.703 11.878
21.4286 GF
1 213.825
- -
Tabel 4.14 Drift Antar Tingkat maksimum arah Z
Δs3 menggunakan lead rubber bearing
LANTAI JOINT U3
mm Δs3
mm Δs ijin
mm 6
121 -0.834
0.034 21.4286
5 71
-0.800 0.51
21.4286 4
67 -1.310
0.728 21.4286
3 43
-0.572 0.171
21.4286 2
29 -0.401
0.192 21.4286
1 15
-0.209 0.208
21.4286 GF
1 -0.000001891
- -
Universitas Sumatera Utara
Pada analisa struktur bangunan menggunakan bearing dengan bantuan program didapat kinerja batas layan
Δs maksimum adalah : Untuk arah x : simpangan maksimum ,
Δs1 = 10.598 mm
Untuk arah y : simpangan maksimum , Δs2 = 12.565 mm
Untuk arah z : simpangan maksimum , Δs3 = 0.728 mm
Pada struktur yang menggunakan bearing didapat simpangan antar-tingkat maksimum,
Δs1 = 10.598 mm
Δs yang diijinkan= 21.4286 mm. Maka struktur yang menggunakan LRB memenuhi persyaratan batas layan.
4.7.2.2 Kinerja Batas Ultimit Δm
Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar-tingkat maksimum struktur bangunan gedung akibat pengaruh
Gempa Rencana, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur bangunan yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah
benturan berbahaya antar-gedung atau antar bagian struktur bangunan gedung yang dipisah dengan sela pemisah sela dilatasi.
Menurut SNI 03-1726-2003, pasal 8.2.1 kinerja batas ultimit adalah: Struktur gedung beraturan:
Δm =0.7xRxΔs Dimana : R = 5.6 Daktail Parsial
Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur bangunan gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur
bangunan gedung tidak boleh melampaui 0.02 x tinggi tingkat yang bersangkutan.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.15 Kinerja batas ultimit maksimum arah X
Δm1 menggunakan lead rubber bearing
LANTAI JOINT
U1 mm
Δs1 mm
Δm1 mm
Δm ijin mm
6 121
262.804 2.534
9.933 80
5 71
260.027 4.746
18.604 80
4 67
255.281 6.925
27.146 80
3 43
248.356 9.062
35.523 80
2 29
239.294 10.598
41.544 80
1 15
228.696 10.122
39.678 80
GF 1
218.574 -
-
Tabel 4.16 Kinerja batas ultimit maksimum arah Y
Δm2 menggunakan lead rubber bearing
LANTAI JOINT
U2 mm
Δs2 mm
Δm2 mm
Δm ijin mm
6 121
267.141 3.592
14.080 80
5 71
263.549 5.885
23.069 80
4 67
257.664 8.496
33.304 80
3 43
249.168 10.9
42.728 80
2 29
238.268 12.565
49.254 80
1 15
225.703 11.878
46.561 80
GF 1
213.825 -
- -
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.17 Kinerja batas ultimit maksimum arah Z
Δm3 menggunakan lead rubber bearing
LANTAI JOINT
U3 mm
Δs3 mm
Δm3 mm
Δm ijin mm
6 121
-0.834 0.034
0.133 80
5 71
-0.800 0.51
1.999 80
4 67
-1.310 0.728
2.853 80
3 43
-0.572 0.171
0.670 80
2 29
-0.401 0.192
0.752 80
1 15
-0.209 0.208
0.815 80
GF 1
-0.000001891 -
- -
Pada analisa struktur bangunan menggunakan bearing dengan bantuan program didapat kinerja batas ultimit
Δm maksimum adalah : Untuk arah x : simpangan maksimum ,
Δm1 = 39.678 mm
Untuk arah y : simpangan maksimum , Δm2 = 49.254 mm
Untuk arah z : simpangan maksimum , Δm3 = 2.853 mm
Pada struktur yang menggunakan bearing didapat kinerja batas ultimit maksimum, Δm2
= 39.678 mm Δm yang diijinkan= 80 mm. Maka struktur yang menggunakan
Lead Rubber Bearing memenuhi persyaratan batas layan.
Universitas Sumatera Utara
4.7.3 Momen 4.7.3.1 Output Momen Tanpa Menggunakan Bearing
a. Pada Kolom
Momen maksimum pada kolom tanpa menggunakan lead rubber bearing berada pada section Y-Z PLANE X= 0 m.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.18 Hasil momen maksimum pada kolom tanpa lead rubber bearing LANTAI
FRAME Momen Negatif Kg-m Momen Positif Kg-m
1 61
-223437.86 337533.6
2 62
-192391.65 244591.83
3 63
-212799.75 180288.4
4 64
-185288.3 77330.38
5 65
-139976.18 77330.38
6 66
-90969.15 61559.59
Dari data tabel 4.18 diperoleh momen maksimum pada kolom tanpa menggunakan lead rubber bearing :
Momen Negatif maksimum M
-
max = -223437.86 kgm di frame batang 61. Momen Positif maksimum M
+
max = 337533.6 kgm di frame batang 61.
b. Pada Balok