Evaluasi Sendi Plastis Dengan Analisis Pushover Pada Gedung Tidak Beraturan.

(1)

EVALUASI SENDI PLASTIS DENGAN ANALISIS PUSHOVER

PADA GEDUNG TIDAK BERATURAN

DAVID VITORIO LESMANA 0521012

Pembimbing: Olga C. Pattipawaej, Ph.D.

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG ABSTRAK

Indonesia merupakan wilayah rawan terhadap gempa, untuk mengurangi resiko bencana yang terjadi maka diperlukan konstruksi bangunan tahan gempa. Perencanaan tahan gempa umumnya didasarkan pada analisis struktur elastis yang kemudian diberi faktor beban untuk mensimulasi kondisi ultimate (batas).

Pemodelan struktur pada bangunan menggunakan perangkat lunak ETABS 9. Struktur bangunan yang dimodelkan adalah bangunan yang berfungsi sebagai apartemen setinggi 5 lantai yang berada di wilayah gempa 4 di Indonesia dan di desain menurut SRPMK. Pada Tugas Akhir ini, analisis dan evaluasi kinerja dilakukan dengan analisis beban dorong statik (pushover), menggunakan metode direct displacement based design untuk menghitung panjang sendi plastis pada balok terbesar, yaitu sebesar 1.070,64 mm, menghasilkan gaya geser ultimit, Vu sebesar 9.476.471,38 kg.

Hasil analisis menunjukkan gaya geser saat leleh pertama, Vy sebesar 6.174.884kg dan Δy sebesar 0,1331m. Gaya geser maksimum, Vm sebesar 7.900.925kg dengan Δm sebesar 0,3918m. Hasil analisis pushover menghasilkan displacement 0,319 m, yang menunjukkan level kinerja struktur gedung berada dalm tingkat Damage Control.

(2)

vi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

Halaman

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... i

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... ii

ABSTRAK ... iii

PRAKATA ... iv

DAFTAR ISI ... vi

DAFTAR NOTASI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xv

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 4

1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ... 5

1.4 Sistematika Pembahasan ... 5

BAB 2 STUDI PUSTAKA 2.1 Pengertian Analisis Beban Dorong Statik ... 8

2.2 Tahapan Utama dalam Analisa Pushover ... 10

2.3 Sendi Plastis ... 11

2.4 Properti Sendi ... 13

2.5 Target Perpindahan ... 14

(3)

2.7 Konsep Desain Kapasitas ... 16

2.8 Batasan Peralihan, Drift ... 17

2.9 Direct Displacement Based Design ... 20

2.10 Performance Point ... 29

2.11 Klasifikasi Tingkat Keamanan ... 30

BAB 3 STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN 3.1 Model Struktur ... 32

3.1.1 Data Struktur ... 32

3.1.2 Data Material ... 33

3.1.3 Data Pembebanan ... 33

3.2 Analisis Beban Dorong Statik dengan Perangkat Lunak ETABS ... 33

3.2.1 Tahapan dalam Melakukan Pemodelan Struktur ... 33

3.2.2 Pemodelan Beban ... 41

3.2.3 Pemodelan Sendi Plastis ... 44

3.2.4 Prosedur Pemodelan Struktur Gedung SRPMK ... 45

3.2.4 Analisis Statik Beban Dorong ... 46

3.3 Kurva Kapasitas ... 48

3.4 Distribusi Sendi Plastis ... 49

3.5 Perbandingan Perhitungan Aktual dan Desain ... 58

3,6 Performance Point ... 59

3.7 Direct Displacement Based Design ... 59

3.8Performance Level ... 60

BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN 4.1 Kesimpulan ... 61

(4)

viii Universitas Kristen Maranatha 4.2 Saran ... 62 DAFTAR PUSTAKA ... 64 LAMPIRAN ... 66

(5)

DAFTAR NOTASI

db : diameter tulangan

Fi : distribusi gaya geser dasar lantai ke-i

' c

f : kuat leleh yang disyaratkan untuk tulangan non-prategang

f : tegangan leleh

hb : tinggi penampang balok

he : tinggi efektif

hi : tinggi lantai ke-i dari dasar

hn : tinggi lantai ke-n

l : bentang elemen yang ditinjau

lb : panjang balok bersih dari pusat ke pusat kolom

lc : panjang balok bersih dari muka kolom

lp : panjang sendi plastis

Keff : kekakuan efektif

me : massa efektif

mi : massa lantai ke-i

R : nilai faktor modifikasi respon Sa : spektral percepatan

Sd : spektral perpindahan

T : periode struktur

Teff : waktu getar efektif

(6)

x Universitas Kristen Maranatha u

V : gaya geser ultimit

Vy : kuat leleh bangunan

W : berat struktur

α1 ; koefisien massa ragam

Δd : perpindahan struktur SDOF ekivalen

Δi : perpindahan lateral setiap tingkat

Δroof : perpindahan atap t : target perpindahan

: regangan leleh tulangan

cm : regangan tekan maksimum beton sm : regangan tarik maksimum tulangan

ξ : faktor pengali

θd : drift rencana

θy : drift leleh

θp : drift plastis

μθ : daktilitas drift

μ : daktilitas struktur

Φi1 : perpindahan pada lantai i ragam ke-1

Φm : curvature maksimum

Φy : curvature leleh

Φmc : curvature tekan maksimum beton

(7)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik Analisis Statik Beban Dorong (ATC, 2004) ... 8

Gambar 2.2 Kurva Kapastitas Tipikal (ATC-40,1997) ... 9

Gambar 2.3 Sendi Plastis pada Balok, Kondisi Plastis ... 12

Gambar 2.4 Sendi Plastis pada Balok, Distribusi Plastis ... 12

Gambar 2.5 Default-M3 dan Default-PMM ... 13

Gambar 2.6 Titik Kinerja pada Metode Kapastias Spektrum ... 14

Gambar 2.7 Modifikasi Kurva Kapasitas menjadi Spektrum Kapasitas ... 15

Gambar 2.8 Performance Level ... 20

Gambar 2.9 Simulasi SDOF ... 24

Gambar 2.10 Respons Spektra Perpindahan Desain ... 26

Gambar 2.11 Kekakuan efektif struktur ... 27

Gambar 3.1 Model Struktur ... 34

Gambar 3.2 Material Properti Data ... 35

Gambar 3.3 Definisi Penampang ... 36

Gambar 3.4 Definisi Pelat ... 37

Gambar 3.5 Pemodelan Balok Mengguanakan Garis Bantu... 38

Gambar 3.6 Pemodelan Kolom ... 39

Gambar 3.7 Pemodelan Tumpuan ... 40

Gambar 3.8 Pemodelan Pelat ... 41

Gambar 3.9 Definisi Beban ... 42

Gambar 3.10 Pemodelan Beban Gempa ... 42

(8)

xii Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.12 Pemodelan Sendi Plastis pada Kolom ... 44

Gambar 3.13 Pemodelan Sendi Plastis pada Balok ... 45

Gambar 3.14 Concrete Frame Design Overwrites ... 45

Gambar 3.15 Beban Gravitasi pada Analisis Statik Beban Dorong ... 46

Gambar 3.16 Kontrol Peralihan ... 47

Gambar 3.17 Titik Perpindahan Terbesar pada Atap ... 47

Gambar 3.18 Kurva Kapasitas ... 49

Gambar 3.19 Sendi Plastis pada Step 8, Lantai 1 ... 51

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kriteria Kinerja ... 3

Tabel 2.1 Redaman Ekivalen Tiap Tingkat Kinerja ... 25

Tabel 2.2 Deformation limit untuk Berbagai Macam Tingkat Kinerja ... 30

Tabel 3.1 Data Elevasi Tiap Lantai ... 34

Tabel 3.2 Data Displacement-Base Force ... 48

Tabel 3.3 Distribusi Sendi Plastis pada Lantai 1 ... 50

Tabel 3.4 Distribusi Sendi Plastis pada Lantai 2 ... 51

Tabel 3.5 Distribusi Sendi Plastis pada Lantai 3 ... 52

Tabel 3.6 Distribusi Sendi Plastis pada Lantai 4 ... 52

Tabel 3.7 Distribusi Sendi Plastis pada Lantai 5 ... 52

Tabel 3.8 Distribusi Sendi Plastis Lantai 1 dengan Modifikasi Relative Distance ... 53

Tabel 3.9 Distribusi Sendi Plastis Lantai 2 dengan Modifikasi Relative Distance ... 54

Tabel 3.10 Distribusi Sendi Plastis Lantai 3 dengan Modifikasi Relative Distance ... 55

Tabel 3.11 Distribusi Sendi Plastis Lantai 4 dengan Modifikasi Relative Distance ... 55

Tabel 3.12 Distribusi Sendi Plastis Lantai 5 dengan Modifikasi Relative Distance ... 55

Tabel 3.13 Tabel Perbandingan Sendi Plastis untuk Level B-IO ... 56

(10)

xiv Universitas Kristen Maranatha Tabel 3.15 Tabel Perbandingan Sendi Plastis untuk Level LS-CP ... 57 Tabel 3.16 Tabel Kerusakan Sendi Plastis untuk Kerusakan yang Terjadi .. 57 Tabel 3.17 Perbandingan Perhitungan Aktual dan Desain ... 58 Tabel 3.18 Hasil Metode Direct Displcement Based Design pada Balok

45/85 ... 60 Tabel 3.19 Gaya Geser Dasar dan Waktu Getar Efektif ... 60

(11)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Preliminary Design ... 66

(12)

66 Universitas Kristen Maranatha

LAMPIRAN

Lampiran 1 Preliminary Design 1. Pendimensian balok

• Balok untuk bentang 2-4m 40 3 , 33 12 4000

12 = = ≈

= L cm

h cm

20 2 =

= h

b cm

• Balok untuk bentang 4-6m 50 12 6000

12 = =

= L

h cm

b cm

• Balok untuk bentang 6-8m 70 12 8000

12 = =

= L

h cm

35b= cm

• Balok untuk bentang 8-10m 85

12 10000

12 = =

= L

h cm

b cm

Tabel L1.1 merupakan hasil keluaran perangkat lunak ETABS untuk desain penulangan balok.

(13)

67 Tabel L1.1 Preliminary design balok

Balok Tulangan Lentur Tulangan Geser

Lapangan Tumpuan Lapangan Tumpuan

B20/40 3D19 2D19 D10-200 D10-100

B25/50 3D19 2D19 D10-200 D10-100

B35/70 6D19 4D19 D10-200 D10-100

B45/85 8D22 5D22 D10-200 D10-100

2. Penentuan tebal pelat

• Untuk penelitin ini diambil tebal pelat 14 cm, maka panjang panel maksimum adalah :

⎟⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + + = 9 36 1500 8 , 0 ln fy y h ⎟⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ + + = 9 36 1500 240 8 , 0 ln 140 y mm y 6562,5

ln = = 6,562m

• Pembebanan pelat

q pelat = 0,14 . 2400 = 336 kg/m2

q SDL = 150 kg/m2

q LL = 250 kg/m2

q total = 1,2 q DL + 1,6 q LL = 1,2.(336+150) + 1,6.(250)

(14)

Universitas Kristen Maranatha = 983,2 kg/m2

• Gaya Dalam Pelat

Berdasrkan Tabel PBI’71 dimana ly/lx = 7/6 = 1,167ൎ1,2 Mlx = -Mtx = 0,001. q lx2. X

= 0,001. 983,2. 62.46 = 1628,2 kg/m2 Mly = -Mty = 0,001. q lx2. X

= 0,001. 983,2. 62.38 = 1345,0 kg/m2

• Penulangan Pelat Arah X

As =

jd fy Mn . . ' Φ

As = 2

' 03 , 673 140 . 9 , 0 . 400 . 8 , 0 16282000 mm =

As 1d10 = 0,79cm2

s = 0,117cm,ambils 10cm

7303 , 6 79 , 0 ' = =

Sehingga penulangan pelat untuk arah x digunakan d10-100

Arah Y

As = 2

' 97 , 555 140 . 9 , 0 . 400 . 8 , 0 13450000 mm =

As 1d10 = 0,79cm2

s = 0,142cm,ambils 10cm

5597 , 5 79 , 0 ' = =

(15)

Tabel L1.2 memperlihatkan tulangan pelat yang dipakai untuk arah x dan y.

Tabel L1.2 Preliminary design pelat

Pelat (14cm) Tulangan

Arah X D10-100

Arah Y D10-100

3. Preliminary Design Kolom Pembebanan lantai 1-5 :

• Berat pelat lantai : Tebal pelat x γ beton x luas pelat : (0.14 x 2400) x (6,6 x 6,6) : 14.636,16 kg x 5

: 73.180,8 kg

• Berat balok lantai : ( luas balok x panjang ) x γ beton : {1/2(0.45 x 0.85) x (6,6+6,6)} x 2400 : 6.058,8 kg x 5

: 30.294 kg

• SDL : W.SDL x luas pelat

: (150) x (6,6 x 6,6) : 6.534 kg x 5 : 32.670 kg

• LL : Beban lantai x luas pelat

: 250 x (6,6 x 6,6) : 10.890 kg x 5 : 54.450 kg

(16)

Universitas Kristen Maranatha Sehingga jumlah beban diperoleh sebagai berikut:

ΣD = 190.594,8 kg = 1.905.948 N

Kolom harus kuat menahan beban mati dengan 40% kekakuan tekannya (SNI– 1726 – 2002).

A ≥

' 85 . 0 %

40 x x fc

∑

A ≥

30 85 . 0 % 40

1.905.948 x x

A ≥ 186.857,65 mm2

Dimensi kolom yang dicoba : 75/75

Cek : A ≥ 186.857,65 mm2

( 750 x 750 ) ≥ 186.857,65 mm2

562.500 mm2 ≥ 186.857,65 mm2 → Ok!

• Penulangan kolom, diasumsikan menggunakan tulangan 12D25, f’c = 30 MPa, fy = 400 MPa.

(17)

71 Lampiran 2 Analisis Bangunan Tahan Gempa

Model struktur yang digunakan berada di wilayah gempa 4 dengan jenis tanah keras di Indonesia (Gambar L.2.1).

Gambar L.2.1 Koefisien Dasar Gempa C

Model struktur yang digunakan berfungsi sebagai apartemen, sesuai pasal 4.1.2 SNI 1726-2002, menggunakan faktor keutamaan (I) = 1 (Tabel L.2.1).

(18)

Universitas Kristen Maranatha Tabel L.2.1 Faktor Keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan

bangunan

Kategori Gedung Faktor Keutamaan

I1 I2 I3

Gedung umum seperti untuk perhunian, perniagaan dan perkantoran.

1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televise.

1,4 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun.

1,6 1,0 1,6

Cerobong, tanki diatas menara. 1,5 1,0 1,5

Langkah selanjutnya melakukan analisis statik ekivalen untuk perhitungan gedung tahan gempa. Tabel L2.2 merupakan hasil analisis vibrasi bebas hasil keluaran perangkat lunak ETABS.

(19)

(20)

Universitas Kristen Maranatha Dari Tabel L2.2 diperoleh waktu getar sebagai berikut:

Tx = 1,7620 det

Ty = 1,8219 det

Pola ragam gerak:

Mode 1 = Dominan translasi arah y (76,4943%)

Mode 2 = Dominan translasi arah x (45,8409%)

Mode 3 = Dominan translasi arah x (32,6704%)

Respon total partisipasi massa:

Ux = 99,8716%

Uy = 99,8349%

Rz = 99,865%

Hasil respon total partisipasi massa telah memenuhi syarat partisipasi massa ragam efektif minimum adalah 90% (SNI – 1726 – 2002).

• Besarnya base shear struktur Vb, berdasarkan SNI 03-1726-2002 Untuk arah X (Tabel L2.3):

Vb,x = Wt x

R I C

, .

Tabel L2.3 Base shear untuk arah X

Story Massa Wix C I R Vb x (kg)

Atap 1330724.5 13054407.81 5 1489798.1 14614919.58 4 1512255.5 14835226.91

3 1541820.8 15125262.48 0.170252 1 8,5 1754220.41 2 1541698.7 15124064.48

1 1511399 14826824.15 Total Wt = 87580705.41

(21)

Untuk arah Y (Tabel L2.4):

Vb,y = Wt y

R I C

, .

Tabel L2.4 Base shear untuk arah Y

Story Massa Wiy C I R Vb y (kg)

Atap 1330724.5 13054407.81 5 1489798.1 14614919.58 4 1512255.5 14835226.91

3 1541820.8 15125262.48 0.164656 1 8,5 1696548.22 2 1541698.7 15124064.48

1 1511399 14826824.15 Total Wt = 72965785.83

Gaya gempa rencana dihitung dengan menggunakan statik ekivalen, sesuai pasal 6.1.3 SNI 03-1726-2002, yaitu :

Untuk arah X (Tabel L2.5):

x Vb z W z W Fx _n i i i i i _. _,

. .

∑

₌

Tabel L2.5 Gaya gempa untuk arah X

Story Massa Wix C I R Vb x (kg) Zi (m) Wix.Zi Fx (kg) Atap 1330724.5 13054407.81 27,6 360301655.6 471309.66

5 1489798.1 14614919.58 23,4 341989118.2 447355.07 4 1512255.5 14835226.91 19,2 284836356.7 372593.7 3 1541820.8 15125262.48 0.1703 1 8,5 1754220.41 14,2 214778727.2 280951.49 2 1541698.7 15124064.48 9,2 139141393.2 182010.49 1 1511399 14826824.15 4,2 62272661.42 81458.706 Total Wt = 87580705.41 1341047251 1754220.4

Untuk arah Y (Tabel L2.6):

y Vb z W z W Fy _n i i i i i _. _,

. .

∑

₌

(22)

Universitas Kristen Maranatha Tabel L2.6 Gaya gempa untuk arah Y

Story Massa Wiy C I R Vb y Zi (m) WiyZi Fy (kg) Atap 1330724.5 13054407.81 27,6 360301655.6 455814.76

5 1489798.1 14614919.58 23,4 341989118.2 432647.72 4 1512255.5 14835226.91 19,2 284836356.7 360344.21 3 1541820.8 15125262.48 0.1647 1 8,5 1696548.22 14,2 214778727.2 271714.86 2 1541698.7 15124064.48 9,2 139141393.2 176026.67 1 1511399 14826824.15 4,2 62272661.42 78780.649 Total Wt = 72965785.83 1341047251 1696548.2

Waktu getar fundamental dihitung sesuai dengan pasal 6.2.1 SNI 03-1726-2002, yaitu :

i n i i n i i i d F g d W T . . . 3 , 6 1 1 2

∑

= = =

Hasil waktu getar fundamentat untuk arah x dan y dapat dilihat pada Tabel L2.7 dan L2.8.

Tabel L2.7 Waktu getar fundamental untuk arah X

Story Diaphragm Load di,x (m) Wi,x Fix Wix.di,x^2 Fix.di,x Tx (det) Atap D1 EQX 0.0244 13054408 471309.7 7772.0722 11499.9556

5 D1 EQX 0.0229 14614920 447355.1 7664.2100 10244.4312 4 D1 EQX 0.0203 14835227 372593.7 6113.4487 7563.6520

3 D1 EQX 0.0153 15125262 280951.5 3540.6727 4298.5578 1.7373 2 D1 EQX 0.0092 15124064 182010.5 1280.1008 1674.4965

1 D1 EQX 0.0029 14826824 81458.71 124.6936 236.2302 Total 26495.1980 35517.3234

Tabel L2.8 Waktu getar fundamental untuk arah Y

Story Diaphragm Load di,x (m) Wi,y Fiy Wiy.di,y^2 Fiy.di,y Ty (det) Atap D1 EQY 0.0261 13054408 455814.8 8892.7931 11896.7653

5 D1 EQY 0.0245 14614920 432647.7 8772.6055 10599.8691 4 D1 EQY 0.0216 14835227 360344.2 6921.5235 7783.4350

3 D1 EQY 0.0163 15125262 271714.9 4018.6310 4428.9522 1.8247 2 D1 EQY 0.0097 15124064 176026.7 1423.0232 1707.4587

1 D1 EQY 0.0031 14826824 78780.6 142.4858 244.2200 Total 30171.0621 36660.7003

(23)

Berdasarkan pasal 6.2.2 SNI 03-1726-2002, hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, nilainya tidak boleh menyimpang lebih dari 20% dari nilai yang dihitung menurut pasal 6.2.1

Untuk batas maksimun:

Tx = 1,2 x Tx(Ray) = 1,2 x 1,7373det = 2,0848det

Ty = 1,2 x Ty(Ray) = 1,2 x 1,322det = 2,1896det

Æ Tx struktur (1,7620det) < Tx maks (2,0848det)

Æ Ty struktur (1,8219det) < Ty maks (2,1896det)

(24)

Universitas Kristen Maranatha B. Analisis Respon Spekrum

• Sudut arah pembebanan gempa Tabel L2.9 Analisis respon spektrum

Spec Mode Dir F1 F2 F3 M1 M2 M3 SPEC1 1 U1 83554.38 -465919.5 0 9247690.17 1658004.418 -601584.25 SPEC1 2 U1 1611568.84 483691.86 0 -9590343.02 31937080.68 -12209286.00 SPEC1 3 U1 1225463.75 -335.59 0 8474.72 24229771.82 -9258712.66 SPEC1 4 U1 22395.89 -114826 0 -311065.31 -64311.927 -156180.02 SPEC1 5 U1 351838.6 114460.98 0 324820.71 -1049223.249 -2518745.79 SPEC1 6 U1 245321.56 -95.61 0 -805.36 -725409.046 -1754371.44 SPEC1 7 U1 12801.97 -53314.87 0 309348.41 75297.41 -95750.82 SPEC1 8 U1 139985.04 52978.62 0 -309928.88 828531.066 -1099733.13 SPEC1 9 U1 84060.27 -188.89 0 1106.61 497817.26 -657657.68 SPEC1 10 U1 41781.46 -67861.86 0 35913.60 14507.171 -300520.26 SPEC1 11 U1 72431.14 67132.67 0 -31866.13 21846.966 -526918.19 SPEC1 12 U1 51781.81 74.35 0 -298.35 14550.015 -375102.84 SPEC1 13 U1 84662.96 -6348.9 0 14687.36 197052.735 -649376.81 SPEC1 14 U1 260.48 5611.54 0 -13025.39 603.329 -2435.77 SPEC1 15 U1 33485.36 430.46 0 -1035.97 77772.608 -256986.05 SPEC1 All All 2776009.28 217771.71 0 4237181.84 53333966.83 20934840.92 SPEC2 1 U2 -465919.46 2598079.8 0 -51567361.08 -9245434.364 3354579.52 SPEC2 2 U2 483691.86 145173.95 0 -2878419.31 9585507.995 -3664461.69 SPEC2 3 U2 -335.59 0.09 0 -2.32 -6635.345 2535.51 SPEC2 4 U2 -114826.01 588724.66 0 1594863.58 329733.806 800750.89 SPEC2 5 U2 114460.98 37236.72 0 105671.46 -341335.845 -819404.47 SPEC2 6 U2 -95.61 0.04 0 0.31 282.729 683.77 SPEC2 7 U2 -53314.87 222034.24 0 -1288307.47 -313582.396 398762.33 SPEC2 8 U2 52978.62 20050.24 0 -117295.42 313565.164 -416204.07 SPEC2 9 U2 -188.89 0.42 0 -2.49 -1118.655 1477.84 SPEC2 10 U2 -67861.86 110221.91 0 -58331.22 -23562.692 488107.99 SPEC2 11 U2 67132.67 62221.79 0 -29535.06 20248.821 -488373.17 SPEC2 12 U2 74.35 0.11 0 -0.43 20.891 -538.58 SPEC2 13 U2 -6348.9 476.11 0 -1101.41 -14777.04 48696.95 SPEC2 14 U2 5611.54 120890.95 0 -280609.71 12997.684 -52474.49 SPEC2 15 U2 430.46 5.53 0 -13.32 999.786 -3303.62 SPEC2 All All 217771.71 2825089.9 0 54209428.46 4236481.41 1630574.50

(25)

Berdasarkan Tabel L.2.9, besarnya gaya gempa untuk arah x:

F1 = 2.776.009,28kg F2 = 217.771,71 kg

Sementara besarnya gaya gempa untuk arah y

F1 = 217.771,71kg F2 = 2.825.089,9 kg

Sudut arah pembebanan gempa untuk arah X o 48 , 4 1 F 2 F

tan 1 =

α −

Sudut arah pembebanan gempa untuk arah Y o 6 , 85 1 2

tan 1 =

= −

F F α

Nilai akhir respon sruktur gedung terhadap pembebanan gempa menurut pasal 7.2.3 SNI 03-1726-2002, V≥0,8V1

Arah x Arah y

Vd = Vd,x = 2.776.009,28 kg Vd,y = 2.825.089,9 kg

Vs = Vb,x = 1.754.220.41 kg Vb,y = 1.696.548.22 kg

Vd,x ≥ 0,8 Vb,x Vd,y ≥ 0,8 Vb,y

2.776.009,28 kg > 1.403.376,33 kg 2.825.089,9 kg > 1.357.238,58 kg Faktor skala dihitung menurut pasal 7.2.3 SNI 1726-2002

Untuk arah X,

95932 , 4 28 , 009 . 776 . 2 33 , 376 . 403 . 1 Vd Vb 8 , 0 skala

Faktor = = =

Untuk arah Y,

71295 , 4 9 , 089 . 825 . 2 58 , 238 . 357 . 1 Vd Vb 8 , 0 skala

(26)

1 Universitas Kristen Maranatha

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Indonesia terletak dalam wilayah rawan gempa dengan intensitas moderat hingga tinggi. Terbukti pada tahun 2004, tercatat tiga gempa besar di Indonesia, yaitu di kepulauan Alor (11 Nov, skala 7.5), gempa Papua (26 Nov, skala 7.1), dan gempa Aceh (26 Des, skala 9.2) yang disertai tsunami. Gempa Aceh menjadi yang terbesar pada abad ini setelah gempa Alaska 1964 (Kerry Sieh, 2004).

(27)

Kondisi itu menyadarkan, bahwa Indonesia merupakan daerah rawan terjadinya gempa.

Di Indonesia, perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa menjadi sangat penting, tetapi pada kenyataannya banyak dijumpai perencanaan struktur gedung yang tidak memperhitungkan beban gempa. Perencanaan struktur bangunan tahan gempa bertujuan untuk mengurangi jatuhnya korban apabila gempa kembali terjadi. Selain menelan korban jiwa, gempa juga merusak struktur bangunan, tipe kerusakan yang terjadi, yaitu pada kolom lantai paling bawah bangunan tingkat tinggi maupun bangunan tingkat rendah, karena itu bangunan tingkat tinggi maupun tingkat rendah sebaiknya direncanakan sebagai suatu bangunan tahan gempa.

Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menganalisis perencanaan struktur tahan gempa, baik secara analisis elastik (linear) dan inelastik (nonlinear) sebagai perilaku baban lateral yang terjadi pada struktur. Metode analisis elastik meliputi analisis statik ekivalen dan analisis dinamik respons spektrum, sedangkan metode analisis inelastik meliputi analisis beban dorong statik (pushover analysis) dan analisis riwayat waktu (inelastic dynamic

time history analysis).

Perencanaan bangunan tahan gempa yang sedang populer saat ini yaitu dengan performance based seismic design, yang memanfaatkan teknik analisa nonlinier berbasis komputer untuk menganalisis perilaku inelastik struktur dari berbagai macam intensitas gempa, sehingga dapat diketahui kinerjanya pada kondisi kritis. Selanjutnya dapat dilakukan tindakan bilamana struktur tidak

(28)

Universitas Kristen Maranatha

memenuhi persyaratan yang diperlukan. Metode tersebut mulai popular sejak diterbitkannya dokumen Vision 2000 (SEAOC, 1995) dan NEHRP (BSSC, 1995) yang didefinisikan sebagai strategi dalam perencanaan, pelaksanaan dan perawatan/perkuatan sedemikian rupa agar suatu bangunan mampu berkinerja baik pada suatu kondisi gempa yang ditetapkan, yang diukur dari besarnya kerusakan dan dampak perbaikan yang dilakukan. Kriteria kinerja yang ditetapkan Vision 2000 dan NEHRP dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Kriteria Kinerja

Level Kinerja

Penjelasan

NEHRP Vision 2000

Operational Fully Functional

Tak ada kerusakan berarti pada struktur dan non-struktur, bangunan tetap berfungsi.

Immediate

Occupancy Operational

Tidak ada kerusakan yang berarti pada struktur, dimana kekuatan dan kelaukannya kira-kira hamper sama dengan kondisi sebalum gempa. Komponen non-struktur masih berada ditempatnya dan sebagian besar masih berfungsi jika utilitasnya tersedia. Bangunan dapat tetap berfungsi dan tidak terganggu dengan masalh perbaikan.

Life Safety Life Safe

Terjadi kerusakan komponen struktur, kekakuan berkurang, tetapi masi mempunyai ambang yang cukup terhadap keruntuhan. Kmponen non-struktur masih ada tetapi tidak berfungsi. Dapat dipakai lagi jika sudah dilakukan perbaikan.

Collapse Prevention

Near Collapse Kerusakan yang berarti pada komponen struktur dan non-struktur. Kekuatan struktur dan kelakuannya berkurang banyak, hampir runtuh. Kecelakaan akibat kejatuhan material bangunan yang rusak sangat mungkin terjadi. Sumber: Civil Engineering National Conference : Sustainability Construction &

Structural Engineering Based on Professionalism – Unika Soegijapranata,

(29)

Badan Federal Emergency Management Agency (FEMA) bekerja sama dengan Applied Technology Council (ATC), Earthquake Engineering Research

Center (EERC) Universitas California, Berkeley, Building Seismic Safety Council

(BSSC), dan SAC Joint Venture banyak menghasilkan publikasi yang terkait dengan perencanaan berbasis kinerja. Meskipun saat ini perencanaan berbasis kinerja difokuskan pada perencanaan bangunan tahan gempa, tetapi cara yang sama dapat juga digunakan untuk perencanaan bangunan terhadap bahaya yang lain, seperti bahaya angin, ledakan, dan lainnya.

1.2Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan evaluasi sendi plastis dengan analisis pushover pada gedung tidak beraturan. Analisis yang dilakukan meliputi evaluasi perilaku seismic, meliputi gaya geser dasar struktur, peralihan, dan drift struktur, untuk melihat apakah bangunan tersebut dapat bertahan terhadap gempa atau tidak. Evaluasi sendi plastis yang ditinjau adalah mengevaluasi panjang sendi plastis pada balok.

1.3. Ruang Lingkup Pembahasan

Ruang lingkup pembahasan yang dibatasi meliputi:

1. Model struktur yang ditinjau adalah model struktur bangunan bertingkat lima, berfungsi sebagai apartemen.

2. Gedung terletak di wilayah gempa 4 untuk jenis tanah keras. 3. Beban gempa sesuai dengan SNI 1726–2002.

(30)

Universitas Kristen Maranatha

4. Beban angin pada struktur tidak diperhitungkan.

5. Evaluasi kinerja menggunakan analisis beban dorong statik dengan perangkat lunak ETABS versi 9.0.0.

6. Pondasi diasumsikan telah memenuhi syarat sehingga tidak ditinjau.

7. Basement tidak diikutkan dalam penelitian ini dan dianggap sebagai

penjepitan lateral.

8. Target peralihan untuk analisis beban dorong dianggap sebesar 0,5.

9. Model struktur gedung menggunakan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK).

10.Desain penulangan menurut SRPMK menggunakan hasil dari perangkat lunak ETABS.

1.4 Sistematika Pembahasan

Dalam penulisan Tugas Akhir ini terdiri dari 4 bab dan terdiri dari beberapa sub bab didalamnya. Secara garis besar, isi tiap bab adalah sebagai berikut:

BAB 1 PENDAHULUAN

Membahas latar belakang masalah, tujuan penelitian, ruang lingkup pembahasan, dan sistematika pembahasan.

BAB 2 STUDI PUSTAKA

Bagian ini menjelaskan mengenai pengertian analisis beban dorong statik, tahapan analisis pushover, properti sendi, target perpindahan, metoda spektrum kapasitas, konsep desain kapasitas, batasan peralihan, drift, direct displacement

(31)

based design, performance point, klasifikasi tingkat keamanan, serta teori-teori

yang akan dipakai pada Tugas akhir ini.

BAB 3 STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN

Bagian ini berisi tentang model struktur yang ditinjau dengan analisis

pushover menggunakan perangkat lunak ETABS, dengan data struktur, material,

beban gempa, langkah-langkah permodelan struktur, hasil analisis keluaran dari perangkat lunak ETABS, perhitungan performance based design menggunakan ATC 40, serta pembahasannya.

BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN

Bagian ini merupakan bab penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran dari Tugas Akhir yang dibuat dan merupakan kesimpulan dari hasil kinerja dari struktur dan hasil evaluasi sendi plastis yang dimodelkan dengan analisis

(32)

61 Universitas Kristen Maranatha

BAB 4

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis dan pembahasan keseluruhan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Hasil analisis pushover telah menyebabkan sendi plastis yang terjadi pada balok dan kolom, baik pada lantai dasar maupun lantai diatasnya, hal ini

(33)

tidak sesuai dengan kriteria kolom kuat-balok lemah yang memungkinkan sendi plastis terjadi hanya pada balok.

2. Panjang sendi plastis dihitung untuk balok terbesar 45/85, yaitu sebesar 1.070,64 mm. Panjang sendi plastis yang terjadi pada balok diperkirakan setengah dari tinggi penampang, maka hasil perhitungan panjang sendi plastis pada balok menggunakan metode Priestley 2000 dapat digunakan. 3. Distribusi sendi plastis yang terjadi secara keseluruhan berada dalam level

IO-CP dan sendi plastis terjadi pada balok dan kolm yang menyebabkan keruntuhan pada struktur.

4. Jumlah sendi plastis dengan menggunakan default relative disance (0-1) memiliki hasil yang lebih besar dibandingkan dengan struktur yang menggunakan modifikasi relative distance (0,0976-0,9024), maka panjang sendi plastis dihitung untuk mencegah terjadinya pelelehan yang lebih banyak pada struktur.

5. Daktilitas aktual struktur gedung lebih kecil daripada daktilitas desain, maka struktur lebih bersifat elastik.

6. Drift struktur yang diperoleh menurut klasifikasi deformation limits

ATC-40, yaitu sebesar 0,0115 menunjukkan bahwa struktur gedung berada dalam tingkat kinerja Damage Control.

4.2 Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, disampaikan beberapa saran sebagai berikut:

(34)

Universitas Kristen Maranatha

1. Penelitian lebih lanjut, dilakukan perhitungan basement agar mendapatkan hasil yang lebih akurat.

2. Penelitian lebih lanjut, dilakukan dengan memasukkan input struktur dengan seteliti mungkin agar struktur tidak mengalami kesalahan saat dianalisis menggunakan perangkat lunak.

3. Penyederhanaan balok dapat dilakukan bila struktur terlalu rumit dan tidak beraturan.

4. Pemodelan struktur sebaiknya menggunakan data struktur yang sudah ada sebelumnya.

(35)

DAFTAR PUSTAKA

1. ATC 40, (1996), Seismic Evaluation and retrofit of Concrete Buildings, Volume 1, California.

2. Boen, T. (2007), Engineering Engineered Buildings, from Non-Engineered to 3D Non-Linear Analysis, Performance Based Design, Seminar dan Pameran HAKI 2007, “Konstruksi Tahan Gempa di Indonesia”.

3. Chiorean,G.C. (2003), Application of Pushover Analysis on Reinforced Concrete Bridge Model, Project POCTI/36019/99.

4. Dewobrto,W. (2005), Evaluasi Kinerja Struktur Baja Tahan Gempa dengan Analisis Pushover, Seminar Bidang Kajian 1, Program Doktor Teknik Sipil, Universitas Parahyangan (tidak dipublikasikan).

5. http://digilib.petra.ac.id/viewer.php.

6. http://www.pdf-search-engine.com/atc-40-pdf.html.

7. Kerry Sieh, “The Science behind the Aceh Earthquake”, Caltech Media Relations, 30 Des 2004, http://pr.caltech.edu/media/Press_Releases/ PR12628.html.

8. Peter Fajfar .(2000), A Nonlinear Analysis Method for Performance Based Seismic Design, Earthquake Spectra, Vol.16 No.3.

9. Pranata, Y.A (2006), Evaluasi Kinerja Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa dengan Pushover Analysis,Jurnal Teknik Sipil, Vol. 3 , No. 1, Januari 2006.

(36)

Universitas Kristen Maranatha

10.Pranata, Y.A (2008), Kajian Daktilitas Struktur Gedung Beton Bertulang dengan Analisis Riwayat Waktu dan Analisis Beban Dorong, Jurnal Teknik Sipil, Vol 8, No.3, Juni 2008.

11.Pranata,Y.A (2006), Studi Perencanaan Berbasis Kinerja pada Rangka Beton Bertulang dengan Metode Direct Displacement-Based Design, Jurnal Teknik Sipil, Vol.3 , No.2 , Juli 2006.

12.SNI – 1726 – 2002 (2002), Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung, Departemen Pemukiman dan Prasana

(1)

Universitas Kristen Maranatha based design, performance point, klasifikasi tingkat keamanan, serta teori-teori

yang akan dipakai pada Tugas akhir ini.

BAB 3 STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN

Bagian ini berisi tentang model struktur yang ditinjau dengan analisis

pushover menggunakan perangkat lunak ETABS, dengan data struktur, material,

beban gempa, langkah-langkah permodelan struktur, hasil analisis keluaran dari perangkat lunak ETABS, perhitungan performance based design menggunakan ATC 40, serta pembahasannya.

BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN

(2)

61 Universitas Kristen Maranatha

BAB 4

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis dan pembahasan keseluruhan yang dilakukan pada Tugas Akhir ini, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Hasil analisis pushover telah menyebabkan sendi plastis yang terjadi pada balok dan kolom, baik pada lantai dasar maupun lantai diatasnya, hal ini

(3)

Universitas Kristen Maranatha

tidak sesuai dengan kriteria kolom kuat-balok lemah yang memungkinkan sendi plastis terjadi hanya pada balok.

IO-CP dan sendi plastis terjadi pada balok dan kolm yang menyebabkan keruntuhan pada struktur.

5. Daktilitas aktual struktur gedung lebih kecil daripada daktilitas desain, maka struktur lebih bersifat elastik.

6. Drift struktur yang diperoleh menurut klasifikasi deformation limits

ATC-40, yaitu sebesar 0,0115 menunjukkan bahwa struktur gedung berada dalam tingkat kinerja Damage Control.

4.2 Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, disampaikan beberapa saran sebagai berikut:

(4)

Universitas Kristen Maranatha

1. Penelitian lebih lanjut, dilakukan perhitungan basement agar mendapatkan hasil yang lebih akurat.

2. Penelitian lebih lanjut, dilakukan dengan memasukkan input struktur dengan seteliti mungkin agar struktur tidak mengalami kesalahan saat dianalisis menggunakan perangkat lunak.

3. Penyederhanaan balok dapat dilakukan bila struktur terlalu rumit dan tidak beraturan.

4. Pemodelan struktur sebaiknya menggunakan data struktur yang sudah ada sebelumnya.

(5)

64 Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR PUSTAKA

1. ATC 40, (1996), Seismic Evaluation and retrofit of Concrete Buildings, Volume 1, California.

3. Chiorean,G.C. (2003), Application of Pushover Analysis on Reinforced Concrete Bridge Model, Project POCTI/36019/99.

4. Dewobrto,W. (2005), Evaluasi Kinerja Struktur Baja Tahan Gempa dengan Analisis Pushover, Seminar Bidang Kajian 1, Program Doktor Teknik Sipil, Universitas Parahyangan (tidak dipublikasikan).

5. http://digilib.petra.ac.id/viewer.php.

6. http://www.pdf-search-engine.com/atc-40-pdf.html.

7. Kerry Sieh, “The Science behind the Aceh Earthquake”, Caltech Media Relations, 30 Des 2004, http://pr.caltech.edu/media/Press_Releases/ PR12628.html.

8. Peter Fajfar .(2000), A Nonlinear Analysis Method for Performance Based Seismic Design, Earthquake Spectra, Vol.16 No.3.

9. Pranata, Y.A (2006), Evaluasi Kinerja Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa dengan Pushover Analysis,Jurnal Teknik Sipil, Vol. 3 , No. 1, Januari 2006.

(6)

Universitas Kristen Maranatha

10.Pranata, Y.A (2008), Kajian Daktilitas Struktur Gedung Beton Bertulang dengan Analisis Riwayat Waktu dan Analisis Beban Dorong, Jurnal Teknik Sipil, Vol 8, No.3, Juni 2008.

11.Pranata,Y.A (2006), Studi Perencanaan Berbasis Kinerja pada Rangka Beton Bertulang dengan Metode Direct Displacement-Based Design, Jurnal Teknik Sipil, Vol.3 , No.2 , Juli 2006.

12.SNI – 1726 – 2002 (2002), Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung, Departemen Pemukiman dan Prasana

Evaluasi Sendi Plastis Dengan Analisis Pushover Pada Gedung Tidak Beraturan.