Aplikasi Perencanaan Gedung Dengan ETABS

RENUNGAN

Disaat kita hidup dalam kemewahan, selalu mengenakan aksesoris mahal, bergaul dengan lingkungan orang- orang yang berada… Ingatlah, bahwa masih banyak orang- orang yang hidupnya jauh di bawah kita. Orang- orang yang selalu berpikir “Besok apa yang bisa dimakan..?” Orang- orang yang memiliki beberapa keterbatasan, mulai dari tidak adanya orang tua, minimnya dana untuk bersekolah, dan sedikitnya pakaian yang bisa mereka kenakan.

Apa yang bisa Kita bantu…??

Kami berharap, ebook ini tidak di copy paste tanpa izin dari Penulis, karena ebook ini dijual

dan lebih dari 10% dana yang terkumpul akan disedekahkan dan digunakan untuk

menyantuni anak- anak yatim piatu tersebut . Anda bisa berpartisipasi untuk mempromosikan ebook ini ke teman- teman dan rekan kerja, melalui pembelian online di website Kami di : www.engineerwork.blogspot.com , Kami memang bukan orang yang sempurna, Kami juga bukan orang yang suci, tapi kami memiliki niatan yang tulus untuk peduli dan membantu orang- orang seperti mereka.

Best Regard,

RS RS

GROUP GROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Muhammad Miftakhur Riza Manager and Structural Engineer at ARS GROUP

KATA PENGANTAR

Ilmu teknik sipil pada dasarnya adalah ilmu yang kuno. Orang- orang terdahulu pun telah mampu menciptakan berbagai macam konstruksi yang kokoh, hal tersebut dibuktikan dengan berbagai macam penemuan bangunan- bangunan prasejarah. Namun ilmu teknik sipil tersebut terus berkembang karena 3 hal yaitu : adanya inovasi material- material baru, teknik atau metode pelaksanaan yang semakin canggih, dan adanya teknologi yang membantu dalam hal perencanaan, pengawasan, dll.

Perkembangan ilmu teknik sipil dirasakan begitu cepat karena adanya keinginan dan kebutuhan manusia yang semakin meningkat, seperti banyaknya gedung- gedung tinggi, jembatan, bangunan air, dan sarana prasarana lainnya. Sekarang untuk merencanakan semua itu tidak menjadi masalah dan bisa dilakukan dengan cepat karena kecanggihan teknologi untuk mendesain bangunan sipil.

ETABS (Extended Three dimension Analysis of Building Systems) adalah salah satu progam computer yang digunakan khusus untuk perencanaan gedung dengan konstruksi beton, baja, dan komposit. Software tersebut mempunyai tampilan yang hampir sama dengan SAP karena dikembangkan oleh perusahaan yang sama (Computers and Structures Inc, CSI) yaitu salah satu perusahaan pembuat piranti lunak (software) untuk perencanaan- perencanaan struktur. Software- software dari CSI tersebut sudah digunakan di lebih dari 160 negara.

Buku ini membahas dengan detail cara- cara untuk mendesain struktur gedung dengan ETABS yang meliputi : pemodelan struktur, input pembebaban, analisis gempa, dan perhitungan struktur balok, kolom, plat, serta pondasi. Buku ini sangat cocok sebagai referensi para pelajar yang sedang mendalami ilmu struktur dan para praktisi di dunia teknik sipil.

Penulis,

DAFTAR ISI

1. Sistem Struktur

2. Asumsi yang Digunakan

3. Peraturan dan Standar Perencanaan

4. Material Struktur

4.1. Beton

4.2. Baja Tulangan

4.3. Baja Profil

5. Detail Elemen Struktur

5.3. Plat Lantai

5.4. Shear Wall

5.5. Momen Inersia Penampang

6. Pemodelan Struktur

6.1. Penggambaran Elemen Balok

6.2. Penggambaran Elemen Kolom

6.3. Penggambaran Elemen Plat

6.4. Penggambaran Elemen Shear Wall

6.5. Pemodelan Pondasi

6.6. Kekakuan Sambungan (joint) Balok- Kolom

7. Denah Struktur

8.1. Kombinasi Pembebanan

8.2. Perhitungan Beban Mati

8.2.1. Beban Mati pada Plat Lantai

8.2.2. Beban Mati pada Plat Atap

8.2.3. Beban Mati pada Balok

8.2.4. Beban pada Tangga

8.2.4.1. Beban pada Plat Tangga

8.2.4.2. Beban pada Bordes

8.3. Beban Hidup

8.4. Beban Gempa

8.4.1. Perhitungan Gempa Statik Ekuivalen secara Otomatis

8.4.1.1. Lantai Tingkat sebagai Diafragma

8.4.1.2. Waktu Getar Alami (T)

8.4.1.3. Faktor Keutamaan (I)

8.4.1.4. Penentuan Jenis Tanah

8.4.1.5. Perhitungan Beban Gempa Nominal (V)

8.4.1.6. Eksentrisitas Rencana (ed)

8.4.2. Perhitungan Gempa Statik Ekuivalen secara Manual

8.4.2.1. Perhitungan Berat Gedung (Wt)

8.4.2.2. Input Beban Gempa Statik Ekuivalen

8.4.3. Analisis Gempa Dinamik Respons Spektrum

8.4.3.1. Respons Spektrum Gempa Rencana

8.4.4. Analisis Gempa Dinamik Time History

9. Kontrol dan Analisis

9.1. Analisis Ragam Respon Spektrum

9.2. Partisipasi Massa

9.3. Gaya Geser Dasar Nominal, V (Base Shear)

9.4. Kinerja Sruktur Gedung

9.4.1. Kinerja Batas Layan

9.4.2. Kinerja Batas Ultimit

10. Perhitungan Struktur dengan ETABS

10.1. Peraturan yang Digunakan

10.4. Penulangan Balok

10.4.1. Desain Tulangan Utama Balok

10.4.2. Desain Tulangan Geser (sengkang)

10.4.3. Desain Tulangan Torsi

10.4.4. Desain Tulangan Badan

10.4.5. Kontrol Pesyaratan Balok pada SRPMK 101

10.4.6. Gambar Detail Penulangan Balok

10.5. Penulangan Kolom 104

10.5.1. Desain Tulangan Utama Kolom

10.5.2. Desain Tulangan Geser Kolom

10.5.3. Kontrol Pesyaratan Kolom pada SRPMK

10.5.4. Gambar Detail Penulangan Kolom

10.6. Penulangan Plat Lantai 112

10.7. Desain Pondasi 113

10.7.1. Data Tanah

10.7.2. Daya Dukung Pondasi Tiang Bor

11. Perhitungan Estimasi Biaya Pekerjaan Struktur 118 DAFTAR PUSTAKA

PENULIS

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

KASUS

Sebuah gedung perkantoran 8 lantai akan direncanakan dengan struktur beton. Sistem perencanaan dengan SRPMK (Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus). Gedung tersebut terletak di lokasi zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang.

1. Sistem Struktur

Pemodelan struktur dilakukan dengan Program ETABS v9.7.2 (Extended Three- dimensional Analysis of Building Systems. Perencanaan dengan Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Pemodelan struktur gedung 8 lantai untuk gedung perkantoran yang akan didesain ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 1.1. Rencana Pemodelan Struktur Gedung Perkantoran 8 Lantai

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

2. Asumsi yang Digunakan

a. Efek P-delta diabaikan.

b. Plat lantai dianggap sebagai elemen shell yang bersifat menerima beban tegak lurus bidang (vertikal) dan beban lateral (horizontal) akibat gempa.

c. Pondasi dianggap jepit, karena desain pondasi menggunakan bore pile (pondasi dalam), sehingga kedudukan pondasi diasumsikan tidak mengalami rotasi dan translasi.

3. Peraturan dan Standard Perencanaan

a. Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Gedung SNI 03-1726-2000.

b. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Gedung SNI 03-2847-2002.

c. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002.

d. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987.

Untuk memulai pembuatan model struktur pada ETABS, dapat dilakukan dengan cara File – New Model – No.

Gambar 3.1. Tampilan Awal Program ETABS

Setelah itu akan muncul kolom yang berisi data teknis bangunan. Kolom tersebut diisi sesuai dengan model struktur gedung yang akan di desain yang meliputi :

a. Jumlah lantai (Number of Stories),

b. Ketinggan antar lantai yang sama (Typical Story Height),

c. Ketinggian lantai bawah (Bottom Story Height), dan

d. Penentuan satuan (Units) yang akan digunakan.

GROUP GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

AZZA REKA STRUKTUR RS RS

Keterangan :

▪) Number of Stories : jumlah

lantai. ▪) Typical Story Height :

ketinggan antar lantai yang sama.

▪) Bottom Story Height : ketinggian lantai bawah.

▪) Units : pilihan satuan yang

akan digunakan.

Gambar 3.2. Input Data Jumlah Lantai, Ketinggiannya, dan Satuan

Denah struktur gedung cenderung mempunyai kesamaan (typical) dengan lantai- lantai di bawah atau di atasnya, sehingga pada ETABS dapat dibuat hubungan kesamaan antar lantai dengan menganggap satu/ beberapa lantai sebagai acuan lantai yang lain (Master Story).

Keterangan :

▪) Master Story : bagian lantai yang digunakan untuk acuan lantai yang lain.

▪) Similar to : lantai yang mempunyai karakteristik yang

sama (dengan Master Story).

Gambar 3.3. Data Karakteristik Lantai pada ETABS

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Jarak antar As untuk penggambaran kolom dan balok dapat diinput dengan cara Edit – Edit Grid Data – Modify/ Show System sebagai berikut.

Gambar 3.4. Coordinate System

Gambar 3.5. Input Data Jarak- jarak Grid atau As Bangunan

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Tampilan grid yang telah diinput ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 3.6. Grid atau Sumbu As untuk Penggambaran Balok dan Kolom

4. Material Struktur

Struktur gedung didesain menggunakan bahan beton bertulang dengan mutu dan persyaratan sesuai dengan standard peraturan yang ada sebagai berikut :

4.1. Beton

Kuat beton yang disyaratkan, fc’

= 30 Mpa

Modulus elastisitas beton, Ec = 4700 √fc′ = 25742,96 MPa = 25742960 kN/m² Angka poison, υ

Modulus geser, G = Ec / [ 2( 1 + υ ) ] = 8757,91MPa = 8757910 kN/m²

4.2. Baja Tulangan

Diameter ≤ 12 mm menggunakan baja tulangan polos BJTP 24 dengan tegangan leleh, fy = 240 MPa. Diameter > 12 mm menggunakan baja tulangan ulir BJTD 40 dengan tegangan leleh, fy = 400 MPa.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

4.3. Baja Profil

Mutu baja profil yang digunakan untuk struktur baja harus memenuhi persyaratan setara dengan BJ 40 dengan tegangan leleh fy = 400 MPa.

Bahan struktur beton yang digunakan adalah dengan spesifikasi berikut : Mass per unit volume

F’c (mutu kuat tekan beton) = 20 MPa = 20000 kNm Fy (tegangan leleh tulangan utama), BJ 40

= 400 Mpa = 400000 kNm Fys (tegangan leleh tulangan geser/ sengkang), BJ 24 = 240 Mpa = 240000 kNm

Data bahan tersebut dapat diinput ke dalam ETABS dengan cara Define – Material Properties – Conc – Modify seperti ditunjukkan pada Gambar berikut ini.

Gambar 4.1. Material Property Data (satuan kNm)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

5. Detail Elemen Struktur

Elemen- elemen struktur yang digunakan dalam perencanaan gedung ditunjukkan sebagai berikut :

▪ Jenis struktur

= Beton bertulang

▪ Pondasi

= Bore pile diameter 40 cm

▪ Kode balok

= TB 1 - 40x80 (balok tie beam arah X) = TB 2 - 30x50 (balok tie beam arah Y)

= B 1 - 40x70 (balok utama lantai 1 – lantai 4) = B 2 - 40x70 (balok utama lantai 5 – lantai 7) = B 3 - 40x70 (balok utama lantai 5 – lantai 7) = B 4 - 20x50 (balok pemikul lift lantai atap)

= B A - 30x60 (balok anak lantai 1 - lantai 7) = B B - 20x40 (balok anak lantai atap)

▪ Kode Kolom

= K 1 - 70x70 (kolom utama lantai 1 – lantai 4) = K 2 - 70x70 (kolom utama lantai 5 – lantai 6) = K 3 - 20x20 (kolom utama lantai atap)

5.1. Balok

Input elemen struktur balok dilakukan dengan cara Define – Frame Section – AddRectangular .

Gambar 5.1. Input Profil Balok dan Kolom

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Detail penampang balok yang digunakan ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 5.2. Input Profil Balok B1-40x70 Gambar 5.3. Input Profil Balok BA-40x60 (satuan : meter)

(satuan : meter)

Gambar 5.4. Input Profil Balok B4-20x50 Gambar 5.5. Input Profil Balok TB1-40x80 (satuan : meter)

(satuan : meter)

Gambar 5.6. Input Profil Balok TB2-30x50

(satuan : meter)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

5.2. Kolom

Input elemen struktur kolom dilakukan dengan cara Define – Frame Section – Add Rectangular .

Gambar 5.7. Input Profil Kolom K1-70x70 Gambar 5.8. Input Profil Kolom K3-70x70 (satuan : meter)

(satuan : meter)

Detail penulangan kolom bisa klik Reinforcement sebagai berikut :

Gambar 5.9. Desain Penulangan Gambar 5.10. Desain Penulangan Kolom K1-70x70 (satuan : meter)

Kolom K3-20x20 (satuan : meter)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Keterangan :

▪ Cover to rebar center : tebal selimut beton berdasarkan SNI Beton 03-2847-2002

Pasal 9.7.

▪ Number of bar in 3 dir : jumlah tulangan arah sumbu 3. ▪ Number of bar in 2 dir : jumlah tulangan arah sumbu 2. ▪ Bar size : dimensi tulangan tepi. ▪ Corner Bar size

: dimensi tulangan ujung atau tepi sudut.

Karena ada perbedaan ukuran atau dimensi tulangan yang digunakan di Amerika dengan di Indonesia, maka untuk membuat ukuran tulangan yang kita inginkan bisa dilakukan dengan cara Option – Preferences – Reinforcement Bar Sizes .

Gambar 5.11. Input Dimensi Tulangan Baru - Diameter 22 (satuan : mm)

Keterangan :

▪ Bar ID

: identitas nama tulangan,

▪ Bar Area 2 : luas tulangan, dapat dihitung dengan cara A = ¼ x πxd , ▪ Bar diameter : ukuran diameter tulangan.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2002 Pasal 9.7 tebal selimut beton minimum yang diizinkan adalah sebagai berikut :

Tabel 5.1. Persyaratan Tebal Selimut Minimum

Tebal selimut tersebut dapat diinput ke ETABS dengan cara Define – Frame Section – Rectangular – Reinforcement – Concrete cover to Rebar Center . Tebal selimut untuk balok dan kalom 40 mm, serta untuk Tie Biem 60 mm.

Gambar 5.12.Tebal Selimut untuk Gambar 5.13.Tebal Selimut untuk Balok (satuan : meter)

Tie Beam (satuan : meter)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

5.3. Plat Lantai

Input elemen plat dilakukan dengan cara Define – Wall/ Slab – Deck Section – Add New Slab . Ada 3 asumsi dalam pemodelan plat lantai yaitu :

▪ Shell : plat diasumsikan menerima gaya vertikal akibat beban mati dan hidup, juga menerima gaya horizontal/ lateral akibat gempa.

▪ Membrane : plat diasumsikan menerima gaya horizontal saja. ▪ Plate : plat diasumsikan hanya menerima gaya vertikal saja, akibat

beban mati dan hidup.

▪ Thick Plate : plat diasumsikan mempunyai ketebalan lebih, biasanya digunakan untuk jalan beton, tempat parkir dan plat yang

berfungsi sebagai pondasi.

Dalam perencanaan ini, plat dimodelkan sebagai Shell, sehingga selain menerima gaya vertikal akibat beban mati dan hidup, plat juga diasumsikan menerima gaya horizontal/ lateral akibat gempa. Input data plat ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 5.14. Input Data Plat Lantai

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 5.15. Data Plat S 1 Gambar 5.16. Data Plat S 2 Gambar 5.17. Data Plat S 3 Lantai Basement

Lantai 1- Lantai 7

Lantai Atap

Pada plat lantai basement (S 1 ) diasumsikan sebagai Thick Plate, karena dimensi plat yang digunakan relatif tebal dan plat tersebut juga menumpu di tanah sebagai pondasi.

5.4. Shear Wall

Adanya gerakan lift menyebatkan getaran yang berakibat retaknya dinding, maka digunakan shear wall untuk meredam getaran tersebut dan untuk memperbesar kekakuan gedung akibat pengaruh gempa. Karena shear wall tersebut dimodelkan berbentuk tube untuk lubang lift, maka bisa juga disebut core lift. Pemodelan shear wall tersebut dapat dilakukan dengan cara Define – Wall/ Slab – Deck Section – Add New Wall .

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 5.18. Input Elemen Wall

Shear wall tersebut dapat diasumsikan sebagai Thick Plate, karena dimensi dinding yang digunakan relatif tebal dan karena plat tersebut juga menumpu di tanah sebagai pondasi.

5.5. Momen Inersia Penampang

Besarnya waktu getar alami struktur (T) dapat diketahui dengan menganggap bahwa momen inersia penampang untuk arah 2 axis atau 3 axis adalah utuh tanpa mengalami keretakan, sehingga nilai faktor pengali diisi 1 dengan cara Define – Frame Sections – Pilih Elemen Balok atau Kolom – Modify/ Show Property – Set Modifiers .

Gambar 5.19. Nilai Faktor Pengali 1 untuk Penampang Utuh Balok

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 5.20. Nilai Faktor Pengali 1 untuk Penampang Utuh Kolom

6. Pemodelan Struktur

Pemodelan struktur gedung dilakukan secara 3D dengan menggambar semua elemen balok, kolom, plat, dan shear wall. Cara penggambaran masing- masing elemen ditunjukkan sebagai berikut.

6.1. Penggambaran Elemen Balok Penggambaran elemen balok dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story

untuk beberapa lantai yang mempunyai denah balok yang sama (typical), sedangkan untuk kasus dimana lantai yang didesain berbeda dengan lantai yang lain, maka dapat digunakan pilihan One Story. Karakteristik tiap lantai tersebut dapat dilihat pada Gambar

3.3. Penggambaran elemen balok tersebut dilakukan dengan cara Draw – Draw Line Objects – Draw Lines.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.1. Denah Rencana Balok Tie Beam (elevasi +1 meter)

Gambar 6.2. Denah Rencana Balok Lantai 1 sampai Lantai 4 (Similar Stories)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.3. Denah Rencana Balok Lantai 5 sampai Lantai 6 (Similar Stories)

Gambar 6.4. Denah Rencana Balok Lantai Lantai 7 (elevasi +26,2 meter)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

Gambar 6.5. Denah Rencana Balok Lantai Atap (elevasi +28,7 meter)

6.2. Penggambaran Elemen Kolom Penggambaran elemen kolom dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story

untuk lantai yang mempunyai denah kolom yang sama (typical), sedangkan untuk kasus dimana lantai yang didesain berbeda dengan lantai yang lain, maka dapat digunakan pilihan One Story. Karakteristik tiap lantai tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.3. Penggambaran elemen kolom dapat dilakukan dengan cara Draw – Draw Line Objects – Create Column in Region.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.6. Denah Rencana Kolom Lantai 1 sampai Lantai 4 (Similar Story)

Gambar 6.7. Denah Rencana Kolom Lantai 5 sampai Lantai 7 (Similar Story)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

6.3. Penggambaran Elemen Plat Penggambaran elemen plat dapat dilakukan dengan cara Draw – Draw Area Objects –

Create Areas at Click. Karena ada lantai yang mempunyai jenis plat yang sama (typical), maka penggambaran plat dapat dilakukan secara praktis dengan pilihan Similar Story , sedangkan untuk kasus dimana lantai yang di desain berbeda dengan lantai yang lain, maka dapat digunakan pilihan One Story. Plat lantai yang diinput ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 6.8. Denah Rencana Plat Lantai Basement (S 1 )

Gambar 6.9. Denah Rencana Plat Lantai 1 sampai lantai 7 Basement (S 2 )

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.10. Denah Rencana Plat Lantai Atap (S 3 )

6.4. Penggambaran Elemen Shear Wall Penggambaran elemen wall dapat dilakukan dengan cara Draw – Draw Area Objects –

Create Areas at Click. Tampilan harus diubah terlebih dahulu menjadi XZ (tampak samping). Elemen wall yang diinput ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 6.11. Elemen Shear Wall Memanjang pada As C-D dan I-J

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.12. Elemen Shear Wall Melintang pada As 2-3

Elemen shear wall didesain mempunyai sifat yang hampir sama dengan kolom yaitu menerima beban aksial dan lentur, maka shear wall tersebut harus dimodelkan sebagai elemen Pilar (Pier) . Pemodelan elemen Pier tersebut dilakukan dengan cara memilih elemen shear wall terlebih dahulu, kemudian Assign – Shell/ Area – Pier Label - Add New Pier.

Gambar 6.13. Pembuatan Pier untuk Elemen Wall

Wall 1 adalah shear wall yang terletak di sebelah kiri dan Wall 2 adalah shear wall yang terletak di sebelah kanan.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.14. Pemodelan Elemen Wall sebagai Pier

Gambar 6.15. Tampak Elemen Wall 1 (kiri) dan Wall 2 (kanan)

Asumsi desain tulangan untuk shear wall dan dimensinya dapat diinput langsung dengan fasilitas Section Designer dengan cara pilih salah satu tipe wall, kemudian Design – Shear Wall Design – Define – Pier Section for Checking – Add New Pier Section – Section Designer . Karena bentuk penampang shear wall dari lantai dasar sampai lantai atap adalah sama, maka dapat digunakan pilihan Start from Existing Wall Pier .

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.16. Pembuatan Detail Elemen Wall 1 (sebelah kiri) dengan Section Designer

Gambar 6.17. Detail Penulangan dan Dimensi Elemen Wall 1 dengan Section Designer

Gambar 6.18. Pembuatan Detail Elemen Wall 2 (sebelah kanan) dengan Section Designer

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.19. Detail Penulangan dan Dimensi Elemen Wall 2 dengan Section Designer

Pemodelan elemen wall sebagai pilar (Pier) dilakukan dengan memberikan tulangan langsung, sehingga elemen Pier tersebut harus dimodelkan dengan General Reinforcement. Bentuk dan desain wall dari lantai atas sampai bawah bentuknya sama, maka Section at Bottom dan at Top juga sama.

Pemodelan General Reinforcement tersebut dilakukan dengan cara memilih/ menyeleksi wall terlebih dahulu, kemudian Design – Shear Wall Design – Assign Pier Sections for Checking – General Reinforcing Pier Sections.

Gambar 6.20. General Reinforcing untuk Wall 1 dan Wall 2

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

6.5. Pemodelan Pondasi

Pemodelan pondasi diasumsikan sebagai jepit, karena desain pondasi yang menggunakan bore pile (pondasi dalam), sehingga kedudukan pondasi dianggap tidak mengalami rotasi dan translasi. Pemodelan tumpuan tersebut dapat dilakukan dengan klik semua kolom pada lantai dasar, kemudian Assign – Joint/ Point – Restrains .

Gambar 6.21. Penentuan Tipe Tumpuan Pondasi sebagai Jepit

6.6. Kekakuan Sambungan (joint) Balok- Kolom

Tingkat kekakuan balok- kolom dapat dimodelkan sebagai Rigid Zone Offset atau daerah yang kaku, karena pada struktur beton hubungan balok dan kolom adalah monolite. Nilai Rigid Zone Factor atau faktor kekakuan berkisar dari 0 sampai 1. Angka 0 untuk tanpa kekakuan dan 1 untuk sangat kaku (full rigid). Tidak ada ketentuan khusus untuk nilai tersebut, sepenuhnya adalah Engineering Judgement. Namun manual program menyarankan nilai Rigid Zone Factor adalah ≤ 0,5.

Pada ETABS nilai kekakuan tersebut dapat diinput dengan memilih semua elemen balok- kolom dengan cara Select – By Frame Sections.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 6.22. Pemilihan Seluruh Elemen Balok dan Kolom

Setelah semua elemen balok- kolom dipilih, nilai kekakuan (rigid factor) dapat dimasukkan dengan cara Assign – Frame/ Line – End (Length) Offsets .

Gambar 6.23. Input Faktor Kekakuan Balok – Kolom

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

7. Denah Struktur

Pemodelan dan denah struktur rencana balok, kolom, plat, serta shear wall pada ETABS ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 7.1. Perencanaan Struktur Gedung Perkantoran secara 3D dengan ETABS

Gambar 7.2. Denah Rencana Balok, Kolom, dan Plat Lantai Tie Beam

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 7.3. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lantai 1 – Lantai 4 (Similar Story)

Gambar 7.4. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lantai 5 – Lantai 6 (Similar Story)

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 7.5. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lantai 7

Gambar 7.6. Denah Rencana Balok, Kolom, Plat Lantai Atap

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Tampak struktur shear wall pada As 3 dan As D ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 7.7. Penampang Shear Wall pada As 3

Gambar 7.8. Penampang Shear Wall pada As D

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8. Pembebanan

Jenis beban yang bekerja pada gedung meliputi :

a. Beban mati sendiri elemen struktur (Self Weight)

Meliputi : berat balok, kolom, shear wall, dan plat.

b. Beban mati elemen tambahan (Superimposed Dead Load)

Meliputi : dinding, keramik, plesteran, plumbing, mechanical electrical, dll.

c. Beban hidup (Live Load) : berupa beban luasan yang ditinjau berdasarkan fungsi bangunan.

d. Beban Gempa (Earthquake Load): ditinjau terhadap beban gempa statik dan dinamik.

Beban mati sendiri elemen struktur (Self Weight) yang terdiri dari kolom, balok dan plat sudah dihitung secara otomatis dalam ETABS dengan memberikan faktor pengali berat sendiri (self weight multiplier) sama dengan 1, sedangkan beban mati elemen tambahan yang terdiri dari dinding, keramik, plesteran, plumbing, dll diberikan faktor pengali sama dengan 0, karena beban tersebut diinput secara manual.

Beban mati elemen tambahan sebaiknya dibuatkan Load Case tersendiri, misal Dead untuk beban mati tambahan dan SW untuk beban mati sendiri (Self Weight). Hal ini untuk menghindari kerancuan antara beban mati tambahan dengan berat sendiri, dan untuk memisahkan massa bangunan tambahan dengan massa bangunan itu sendiri. Jenis beban yang bekerja pada struktur gedung dapat diinput dengan cara Define – Static Load Case.

Gambar 8.1. Jenis- jenis Beban yang Bekerja pada Struktur Gedung

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.1. Kombinasi Pembebanan

Struktur bangunan dirancang mampu menahan beban mati, hidup dan gempa sesuai peraturan SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 4.1.1 dimana gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, sehingga probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun. Kombinasi pembebanan yang digunakan mengacu pada SNI Beton 03-2847-2002 Pasal 11.2 sebagai berikut :

Kombinasi = 1,4 D Kombinasi = 1,2 D + 1,6 L Kombinasi = 1,2 D + Lr ± 1 E

Keterangan :

D : beban mati (dead load), meliputi berat sendiri gedung (self weight, SW) dan beban mati tambahan (superimposed dead load, D), L : beban hidup (live load), tergantung fungsi gedung, Lr : beban hidup yang boleh direduksi dengan faktor pengali 0,5

E : beban gempa (earthquake load), ditinjau terhadap gempa statik (EQ X , EQ Y ), gempa dinamik respons spektrum (RSP X , RSP Y ), dan gempa dinamik time history (TH X , TH Y ).

Rincian kombinasi pembebanan tersebut ditunjukkan pada Tabel 8.1 berikut :

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Tabel 8.1. Kombinasi Pembebanan

Nama Kombinasi

Kombinasi Pembebanan

Jenis Kombinasi

Kombinasi 1

1,4 D + 1,4 SW

Kombinasi pembebanan tetap

Kombinasi 2

1,2 D + 1,2 SW + 1,6 L

(akibat beban mati dan hidup)

Kombinasi 3

1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L + 1 EQ X

Kombinasi pembebanan sementara

Kombinasi 4

1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L - 1 EQ X

(akibat beban mati, hidup, dan gempa statik) Kombinasi 5

1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L + 1 RSP X Kombinasi pembebanan sementara

Kombinasi 8 1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L - 1 RSP X (akibat beban mati, hidup, dan gempa dinamik respons spektrum)

1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L + 1 TH X Kombinasi pembebanan sementara

Kombinasi 10 1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L - 1 TH X (akibat beban mati, hidup, dan gempa Kombinasi 11

1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L + 1 TH Y

dinamik time history)

Kombinasi 12

1,2 D + 1,2 SW + 0,5 L - 1 TH Y

Berbagai kombinasi pembebanan tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define – Load Combination – Add New Combo .

Gambar 8.2. Input Berbagai Macam Kombinasi Pembebanan pada ETABS

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 8.3. Berbagai Macam Kombinasi Pembebanan yang telah Diinput

Seluruh kombinasi pembebanan yang telah diinput dalam ETABS tersebut dapat dilihat dengan cara Display – Load Definitions – Load Combinations sebagai berikut :

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Kombinasi pembebanan yang telah diinput ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.4. Output Kombinasi Pembebanan ETABS

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.2. Perhitungan Beban Mati (Dead Load)

Beban mati adalah beban dari semua elemen gedung yang bersifat permanen termasuk peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung. Jenis- jenis beban mati pada gedung ditunjukkan pada Tabel berikut :

Tabel 8.2. Jenis Beban Mati pada Gedung

No.

Jenis Beban Mati

kN/m 3

2 Beton

22 kN/m 3

3 Pasangan batu kali

22 kN/m 3

4 Mortar, spesi

22 kN/m 3

5 Beton bertulang

24 kN/m 3

6 Pasir

16 kN/m 3

7 Lapisan aspal

14 kN/m 2

8 Air

10 kN/m 3

9 Dinding pasangan bata ½ batu

kN/m 2

10 Curtain wall kaca + rangka

kN/m 2

11 Langit- langit dan penggantung

kN/m 2

12 Cladding metal sheet + rangka

kN/m 2

13 Finishing lantai (tegel atau keramik)

22 kN/m 3

14 Marmer, granit per cm tebal

kN/m 2

15 Instalasi plumbing (ME)

kN/m 2

16 Penutup atap genteng

kN/m 2

8.2.1. Beban Mati pada Plat Lantai

Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi :

Beban pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16 2 = 0,16 kN/m Beban spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22 2 = 0,66 kN/m Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22 2 = 0,22 kN/m Beban plafon dan penggantung 2 = 0,2 kN/m Beban Instalasi ME 2 = 0,25 kN/m

2 Total beban mati pada plat lantai = 1,49 kN/m

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.2.2. Beban Mati pada Plat Atap

Beban mati yang bekerja pada plat atap gedung meliputi : Berat waterproofing dengan aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 2 = 0,28 kN/m

Berat plafon dan penggantung 2 = 0,2 kN/m Berat Instalasi ME 2 = 0,25 kN/m

2 Total beban mati pada plat atap = 0,73 kN/m

Beban mati didistribusikan pada plat secara merata dengan cara Assign – Shell/ Area Loads – Uniform – Load Case Name – Dead . Distribusi beban mati yang bekerja pada plat ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.5. Distribusi Beban Mati pada Plat Lantai

8.2.3. Beban Mati pada Balok

Beban mati yang bekerja pada balok meliput i : Beban dinding pasangan bata ½ batu = 3,6 x 2,50

= 9 kN/m

Beban dinding partisi (cladding) = 2 x 0,20

= 0,40 kN/m

Beban reaksi pada balok akibat tangga

= 13,65 kN/m

Beban reaksi pada balok akibat gerakan lift

= 70 kN

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Beban mati pada balok yang berupa beban garis seperti beban dinding dan partisi diinput dengan cara Assign – Frame/ Line Loads – Distributed . Sedangkan beban mati yang berupa titik seperti beban lift dan reaksi tumpuan kuda- kuda diinput dengan cara Assign – Frame/ Line Loads – Point . Distribusi beban mati yang bekerja pada balok ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.6. Distribusi Beban Mati pada Balok

8.2.4. Beban pada Tangga

Beban pada tangga meliputi beban mati yang berupa antrede, optrede, dan finishing berupa pasangan keramik. Data teknis tangga dalam perencanaan adalah sebagai berikut :

Gambar 8.7. Komponen Tangga

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Keterangan :

Langkah datar (antrede)

= 30 cm

Langkah naik (optrede)

= 20 cm

Jumlah total

Pemodelan struktur tangga dengan SAP v. 14 ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 8.8. Pemodelan Struktur Tangga dengan SAP 2000

Plat tangga dimodelkan sebagai elemen Shell dimana plat tersebut menerima beban vertikal (akibat beban mati dan hidup) dan menerima beban horizontal (akibat gempa). Agar tegangan yang bekerja pada pelat tangga dapat merata, maka plat dibagi dengan pias- pias kecil dengan cara Edit- Devide Areas .

Gambar 8.9. Pembagian Pias- pias Kecil untuk Meratakan Tegangan yang Terjadi

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.2.4.1. Beban pada Plat Tangga

Beban mati yang bekerja pada plat tangga meliputi : Berat finishing lantai (spesi dan tegel) tebal 5 cm = 0,05 x 22

= 1,1 kN Beban mati total trap beton = ½ x 0,3 x 0,2 x 9 x 1,25

= 0,34 kN Berat besi pegangan (handrill)

= 0,1 kN Beban hidup 2 = 3 kN/m

8.2.4.2. Beban pada Bordes

Beban mati yang bekerja pada bordes meliputi : Berat finishing lantai (spesi dan tegel) tebal 5 cm = 0,05 x 22

= 1,1 kN Beban hidup 2 = 3 kN/m

Distribusi beban mati pada tangga dengan SAP ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.10. Distribusi Beban Mati pada Tangga

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Distribusi beban mati dan hidup pada tangga adalah beban terbagi merata pada plat, sehingga dapat diinput dengan cara Assign – Shell/ Area Loads – Uniform ditunjukkan pada Gambar berikut.

Gambar 8.11. Distribusi Beban Mati pada Tangga

Tulangan plat lantai tangga dapat didesain langsung pada SAP dengan cara mengganti elemen plat menjadi shell, dengan cara Define – Area Section – Modify – Shell Layered – Modify/ Show Layer Defintion – Quick Start.

Gambar 8.12. Desain Penulangan Plat Tangga Arah X dan Y

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Tegangan yang terjadi pada tangga akibat beban mati dan hidup (kombinasi 2) ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 8.13. Tegangan yang Terjadi Akibat Beban Mati dan Hidup (Mu max = 7,89 kNm)

Kontrol Kekuatan Tangga :

Luas tulangan terpakai, As = ¼ x π x d² x b/S

= ¼ x 3,14 x 12² x 1000/200 = 542,6 mm²

As x fy

Tinggi blok regangan, a =

0,85 x fc ′ xb

542,6 x 240

= 7,66 mm

Tinggi efektif, d = tebal plat – selimut – ½ diameter tulangan

= 120 – 20 – ½ x 12 = 94 mm

a -6

Momen nominal, Mn = As x fy x (d - ) x 10

2 7,66 -6

= 542,6 x 240 x ( 94 –

) x 10 = 11,74 kNm

9,39 ≥ 7,89 → OK, Plat tangga mampu menerima beban.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.3. Beban Hidup (Live Load)

Beban hidup adalah beban yang bekerja pada lantai bangunan tergantung dari fungsi ruang yang digunakan. Besarnya beban hidup lantai bangunan menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987 ditunjukkan pada Tabel berikut :

Tabel 8.3. Beban Hidup untuk Gedung

No.

Jenis Beban Hidup

Beban

Satuan

1 2 Dak atap bangunan 1 kN/m 2 2 Rumah tinggal 2 kN/m

3 2 Kantor, sekolah, hotel, pasar, rumah sakit 2,5 kN/m

4 2 Hall, tangga, coridor, balcony 3 kN/m 5 2 Ruang olahraga, pabrik, bioskop, bengkel, 4 kN/m

perpustakaan, tempat ibadah, parkir, aula 2 kN/m

6 Panggung penonton

5 kN/m

Reduksi beban dapat dilakukan dengan cara mengalikan beban hidup dengan koefisien reduksi yang nilainya tergantung pada penggunaan bangunan. Besarnya koefisien reduksi beban hidup untuk perencanaan portal dan gempa ditentukan sebagai berikut :

Tabel 8.4. Faktor Reduksi Beban Hidup untuk Gedung

No.

Fungsi Bangunan

Faktor Reduksi Faktor Reduksi

untuk Portal

untuk Gempa

1 Perumahan : rumah tinggal, asrama hotel, rumah

0,30 sakit 2 Gedung pendidikan : sekolah, ruang kuliah

0,50 3 Tempat pertemuan umum, tempat ibadah, bioskop,

0,50 restoran, ruang dansa, ruang pergelaran

0,30 5 Gedung perdagangan dan ruang penyimpanan : toko, toserba, pasar, gudang, ruang arsip,

4 Gedung perkantoran : kantor, bank

0,80 perpustakaan 6 Tempat kendaraan: garasi, gedung parkir

0,50 7 Bangunan industri : pabrik, bengkel

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Dari Tabel 8.3, beban hidup yang bekerja untuk perkantoran adalah sebagai berikut : Beban hidup ruang kerja

= 2,5 kN/m²

Beban hidup lantai atap

= 1 kN/m²

Distribusi beban hidup pada lantai dilakukan dengan cara Assign – Shell/ Area Loads – Uniform – Load Case Name – Life.

Gambar 8.14. Distribusi Beban Hidup pada Lantai Gedung Perkantoran (2,5 kN/m 2 )

Semua elemen plat dapat dibagi menjadi pias- pias kecil agar disribusi beban dari plat ke balok bisa lebih halus dan merata dengan cara pilih elemen plat, kemudian Edit – Mesh Areas. Elemen plat lantai yang telah dibagi menjadi pias- pias kecil dengan Meshing Areas dapat dilihat pada Gambar berikut :

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 8.15. Pembagian Plat Menjadi Pias- pias Kecil (Meshing Areas)

Elemen shear wall yang telah dibagi menjadi pias- pias kecil dengan Meshing Areas dapat dilihat pada Gambar berikut :

Gambar 8.16. Detail Elemen Shear Wall yang telah Dihaluskan dengan Meshing Areas

Pembagaian elemen plat menjadi pias- pias kecil cukup dilakukan setiap jarak 0,5 m – 1,5 m, karena pembagian pias yang terlalu rapat/ banyak akan membuat proses Run Analysis menjadi lebih lama.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.4. Beban Gempa

Analisis beban gempa dilakukan dengan 2 cara yaitu statik ekuivalen dan dinamik respons spektrum. Untuk perhitungan gempa statik ekuivalen dapat dilakukan secara otomatis dengan Auto Lateral Loads dan secara manual dengan cara menginput besarmya beban gempa ke pusat massa struktur tiap lantai.

8.4.1. Perhitungan Gempa Statik Ekuivalen secara Otomatis

Beban gempa statik ekuivalen adalah penyederhanaan dari perhitungan beban gempa yang sebenarnya dengan asumsi tanah dasar dianggap tetap (tidak bergetar), sehingga beban gempa diekuivalensikan menjadi beban lateral statik yang bekerja pada pusat massa struktur tiap lantai bangunan.

Besarnya beban gempa yang bekerja pada struktur dapat dilakukan secara otomatis dengan cara Define - Static Load Cases – Pilih gempa Eqx dan Eqy – Auto Lateral Load – User Coefficient .

Gambar 8.17. Pendefinisian Beban Gempa Statik secara Otomatis dengan Auto Lateral Load

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

Setelah Auto Lateral Load dipilih, kemudian klik Modify Lateral Load - User Coefficient dan tetapkan arah untuk masing- masing gempa untuk arah X dan Y sebagai berikut.

Gambar 8.18. Pendefinisian Beban Gempa Statik EQ X Arah X

Gambar 8.19. Pendefinisian Beban Gempa Statik EQ Y Arah Y

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

8.4.1.1. Lantai Tingkat sebagai Diafragma

Pada SNI Gempa 1726-2002 Pasal 5.3.1 disebutkan bahwa lantai tingkat, atap beton dan sistem lantai dengan ikatan suatu struktur gedung dapat dianggap sangat kaku (rigid) dalam bidangnya dan dianggap bekerja sebagai diafragma terhadap beban gempa horisontal. Maka, masing- masing lantai tingkat didefinisikan sebagai diafragma kaku dengan cara Assign – Joint/ point – Diafragms – Add New Diafragms seperti pada Gambar berikut.

Gambar 8.20. Input Diafragma pada Masing – masing Lantai

Elemen lantai yang didefinisikan sebagai diafragma ditunjukkan pada Gambar berikut :

Gambar 8.21. Elemen Plat di Setiap Lantai yang Bekerja sebagai Diafragma

RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

AZZA REKA STRUKTUR

8.4.1.2. Waktu Getar Alami (T)

Berdasarkan UBC (Uniform Building Code) 1997 section 1630.2.2, estimasi atau perkiraan waktu getar alami gedung dengan struktur beton dapat dihitung dengan rumus :

T = 0,0731 x H 0,75 = 0,0731 x 26,2 0,75 = 0,846 detik

Berdasarkan SNI Gempa 1226- 2002 waktu getar struktur dapat didekati dengan Rumus Rayleigh.

T R = 6,3 i = 1

Dimana : W i : berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai (direduksi),

z i : ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral,

F i : beban gempa statik ekuivalen pada lantai tingkat ke-i,

d i : simpangan horisontal lantai tingkat ke-i dinyatakan dalam mm,

2 g : percepatan gravitasi yang ditetapkan sebesar 9,81 m/det , n : nomor lantai tingkat paling atas.

Pada ETABS waktu getar alami dapat diketahui secara otomatis dari hasil ragam getar atau Modal Analysis dengan cara Run, kemudian Display – Show Mode Shapes. Waktu getar analisis ETABS untuk Mode 1 dan Mode 2 ditunjukkan sebagai berikut :

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Gambar 8.22. Waktu Getar StrukturMode 1 (arah X) dengan T 1 = 0,7877 detik

Waktu getar struktur Mode 1 (T 1 ) pada arah X adalah sebesar 0,7877 detik, berarti struktur gedung kemungkinan akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 8.22 setiap 0,7877 detik.

Perilaku struktur tersebut dapat dilihat dengan cara Start Animation. Dari animasi yang telah dijalankan dapat dilihat bahwa struktur tersebut dominan mengalami translasi (tanpa rotasi) pada arah X pada Mode 1. Berarti struktur tersebut mempunyai kekakuan yang cukup.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

Waktu getar gedung pada Mode 2 ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 8.23. Waktu Getar StrukturMode2 (arah Y) dengan T 2 = 0,7366 detik

Waktu getar struktur pada Mode 2 (T 2 ) pada arah Y adalah sebesar 0,7366 detik, berarti struktur gedung kemungkinan akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 8.23 setiap 0,7366 detik.

Dalam SNI Gempa Pasal 5.6 disebutkan bahwa waktu getar alami fundamental harus dibatasi untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel dengan

persayaratan T 1 < ζ n , dimana n adalah jumlah lantai dan koefisien ζ tergantung dari zona gempa seperti pada Tabel berikut.

Tabel 8.5. Koefisien ζ yang membatasi waktu getar alami Fundamental struktur gedung

RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

AZZA REKA STRUKTUR

Lokasi gedung berada pada zona 3, maka ζ = 0,18 Maka T 1 < ζxn 0,7877 < 0,18 x 8

0,7877 < 1,44 → OK , waktu getar struktur gedung memenuhi persyaratan. Gedung

mempunyai kekakuan yang cukup.

8.4.1.3. Faktor Keutamaan Gedung (I)

Pada SNI Gempa 1736-2002 Pasal 4.1.2 disebutkan bahwa untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan (Important Factor, I) menurut persamaan

I=I 1 x I 2 . Faktor- faktor keutamaan I 1, I 2 dan I ditetapkan pada Tabel berikut.

Tabel 8.6. Faktor Keutamaan (Important Factor, I) untuk Berbagai Kategori Gedung

Semakin penting fungsi gedung, maka nilai faktor keutamaannya juga akan semakin besar.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

8.4.1.4. Penentuan Jenis Tanah

Konsep perancangan konstruksi didasarkan pada analisis kekuatan batas (ultimate- strength) yang mempunyai daktilitas cukup untuk menyerap energi gempa sesuai dengan peraturan yang berlaku. Pembagian zona gempa di Indonesia dapat dilihat pada Peta Gempa berikut.

Gambar 8.24. Zona Gempa di Indonesia

Berdasarkan SNI Gempa 1726-2002 Pasal 4.6.3 jenis tanah ditetapkan sebagai tanah keras, tanah sedang, dan tanah lunak. Jika lapisan setebal maksimum 30 m paling atas dipenuhi syarat- syarat yang tercantum dalam Tabel berikut :

Tabel 8.7. Jenis- jenis Tanah

Jenis Kecepatan rambat gelombang Nilai hasil Test Penetrasi Kuat geser niralir tanah

geser rata-rata, v s (m/det) Standar rata-rata, N rata-rata, S u (kPa)

Lunak Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20,

w n ≥ 40% dan S u < 25 kPa

Khusus Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

AZZA REKA STRUKTUR

Hasil data tanah berdasarkan nilai SPT (Soil Penetration Test) dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Dimana : N : nilai hasil test penetrasi standar rata- rata, t i : tebal lapisan tanah ke-i,

N i : hasil test penetrasi standar lapisan tanah ke-i.

Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung membesar pada tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah tersebut berdasarkan data tanah pada kedalaman hingga 30 m, karena menurut penelitian hanya lapisan- lapisan tanah sampai kedalaman 30 m saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa (Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah shear wave velocity (kecepatan rambat gelombang geser), standard penetration resistance (uji penetrasi standard SPT) dan undrained shear strength (kuat geser undrained).

Dari 3 parameter tersebutminimal harus dipenuhi 2, dimana data yang terbaik adalah Vs (shear wave velocity) dan data yang digunakan harus dimulai dari permukaan tanah, bukan dari bawah basement (HATTI, 2006). Contoh Perhitungan Nilai SPT untuk penentuan jenis tanah ditunjukkan pada Tabel berikut.

RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

AZZA REKA STRUKTUR

Tabel 8.8. Perhitungan Nilai SPT Rata- rata

Lapis N SPT

Kedalaman (m) Tebal (m)

N'= Tebal/ N SPT

Dari hasil perhitungan didapat nilai Test Penetrasi Standar rata- rata, N = 16,36 maka berdasarkan Tabel 8.7 termasuk katagori Tanah Sedang.

8.4.1.5. Perhitungan Beban Gempa Nominal (V)

Beban gempa nominal statik ekuivalen yang terjadi di tingkat dasar dapat dihitung berdasarkan zona gempa, faktor reduksi untuk jenis struktur yang digunakan, fungsi gedung, dan berat total gedung dengan persamaan :

C : nilai faktor respons gempa, yang ditentukan berdasarkan wilayah gempa, kondisi tanah dan waktu getar alami (T),

I : faktor keutamaan gedung (berdasarkan SNI Gempa 1726-2002 Pasal 4.1.2), R : faktor reduksi gempa (berdasarkan SNI Gempa 1726-2002 Pasal 4.3.3), W t : berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai (direduksi),

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

Nilai faktor respon gempa berdasarkan wilayah gempa dan jenis tanah ditentukan sebagai berikut :

Katagori tanah sedang, maka C = 0,33/ T

Karena waktu getar struktur untuk arah X dan Y berbeda, maka nilai faktor respon gempa juga berbeda. Nilai spektrum gempa rencana dihitung sebagai berikut berikut :

▪ Gempa statik arah X (Mode 1), T 1 = 0,7877 detik →C 1 = 0,33/ 0,7877 = 0,4189. ▪ Gempa statik arah Y (Mode 2), T 2 = 0,7366 detik →C 2 = 0,33/ 0,7366 = 0,4480.

Beban geser nominal untuk perhitungan gempa statik dapat dihitung sebagai berikut :

C 1 ▪ Vx = xI W t

R 0,4189 x 1

x 114172,20 = 5626,67 kN

C 2 ▪ Vy = xI W t

R 0,448 x 1

x 114172,20 = 6017,55 kN

Karena struktur gedung didesain dengan daktilitas penuh, diambil faktor daktilitas μ = 5,3 dan ditetapkan kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam struktur gedung

f 1 = 1,6 sesuai SNI Gempa 1726- 2002 Pasal 4.3.3. M aka R = μ x f 1 = 5,3 x 1,6 = 8,5. Besarnya nilai faktor daktalitas ( μ) dan reduksi gempa (R) ditunjukkan pada Tabel berikut.

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

Tabel 8.9. Parameter Daktilitas Struktur Gedung

Besarnya koefisien gaya geser gempa untuk arah X dan Y dapat dihitung sebagai berikut : ▪ Koefisien gaya geser dasar gempa arah X = C 1 x I / R = 0,4189 x 1/ 8,5 = 0,0492.

▪ Koefisien gaya geser dasar gempa arah Y = C 2 x I / R = 0,4480 x 1/ 8,5 = 0,0527.

Besarnya nilai koefisien gaya geser gempa untuk arah X dan Y tersebut diinput ke ETABS dengan cara Define – Static Load Cases – Pilih Load EQ X dan EQ Y – Modify lateral Load – Base Shear Coefficient.

Gambar 8.25. Koefisien Gaya Geser Dasar Gempa Arah X

Gambar 8.26. Koefisien Gaya Geser Dasar Gempa Arah Y

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.4.1.6. Eksentrisitas Rencana (e d )

SNI Gempa 1726- 2002 pasal 5.4.3 menyebutkan bahwa : Antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana e d . Apabila ukuran horisontal terbesar denah struktur gedung pada lantai tingkat itu, diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa dinyatakan dengan ‘b’, maka eksentrisitas rencana e d harus ditentukan sebagai berikut : untuk 0 < e ≤ 0,3 b , maka e d = 1,5 e + 0,05 atau e d = e – 0,05 b

Nilai dari keduanya dipilih yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau, dimana eksentrisitas (e) adalah pengurangan antara pusat massa dengan pusat rotasi. Nilai pusat massa dan rotasi bangunan dapat dicari pada ETABS dengan cara Run – Display – Show Tables Draw Point Objects – Analysis Results – Building Output – Center Mass Rigidity.

Gambar 8.27. Nilai Pusat Rotasi (XCR dan YCR) tiap Lantai

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS GROUP

Besarnya eksentrisitas rencana (e d ) tiap lantai dihitung pada Tabel berikut :

Tabel 8.10. Perhitungan Eksentrisitas Rencana (e d ) Tiap Lantai

Pusat Massa Pusat Rotasi Eksentrisitas (e) ed = 1,5e + 0,05b ed = e - 0,05b Lantai

Tie Beam 32,4 10,683 32,4

-1,08 -0,47 Atap

Dari hasil perhitungan eksentrisitas rencana (e d ), digunakan nilai e d yang paling berpengaruh = 1,5 e + 0,05 b. Besarnya eksentrisitas tersebut dapat diinput ke ETABS dengan cara Define – Static Load Case – Pilih Gempa EQ x atau EQ y – Modify Lateral Load – Override .

Gambar 8.28. Input Besarnya Eksentrisitas Rencana (e d ) arah X

Gambar 8.29. Input Besarnya Eksentrisitas Rencana (e d ) arah Y

AZZA REKA STRUKTUR RS RS GROUP GROUP

Aplikasi Perencanaan Struktur Gedung dengan ETABS

8.4.2. Perhitungan Beban Gempa Statik Ekuivalen secara Manual

Perhitungan beban gempa statik ekuivalen scara manual dilakukan dengan cara menginput beban gempa nominal statik ekuivalen F i pada pusat massa tiap lantai gedung. Besarnya beban gempa tersebut dihitung dengan persamaan :

Wi z i