analisis dinamik spektrum respon struktur gedung 2d (kuliah gempa - nop 2013)

7/21/2019 Analisis Dinamik Spektrum Respon Struktur Gedung 2d (Kuliah Gempa - Nop 2013)

1/32

Analisis Dinamik Ragam Respon Spektrum Struktur Gedung 2D

Suatu bangunan gedung perkuliahan 5 lantai (4 tingkat) dari beton bertulang dengan konfigurasi

seperti pada Gambar 1 direncanakan dibangun di kota Semarang.

Gambar 1a. Konfigurasi struktur gedung 3 dimensi

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur # 1

Sa

#4

+m

,

-

+m

4m

4m

4m

+m

44

44

44

44

53

53

53

53

#4

#4

#4

Lt.

Lt.3

Lt.4

Lt.5


2/32

Gambar 1b. Konfigurasi struktur dimensi dan /espon Spektrum Gempa

#ari hasil e0aluasi aal untuk analisis struktur terhadap beban gempa dengan menggunakan S"$

Gempa 12 didapatkan data*data perencanaan sbb. &

Lokasi bangunan termasuk kelas situs S(kondisi tanah lunak) dengan nilai " 15.

angunan digunakan sebagai gedung untuk fasilitas pendidikan dengan kategori resiko $6

dengan Faktor Keutamaan Gempa ( $e ) 7 125.

erdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek ( ) dan perioda 1 detik (

)2 bangunan gedung termasuk dalam Kriteria Desain Seismik(K#S) & #.

Sistem penahan gaya gempa yang diijinkan adalah Sistem RangkaPemikul Momen Khusus (SRPMK), dengan Koefsien ModifkasiRespons(R) = 8,0.

eban gempa 8ang beker9a pada struktur dihitung dengan Metode Analisis Dinamik Ragam

ResponSpektrum2 dengan menin9au 4 ragam getar (mode shape) dari struktur. #iagram /espon

Spektrum untuk ila8ah Semarang dengan kondisi tanah lunak2 diperlihatkan padaGambar 2.

Gambar 2. /espon Spektrum Gempa ila8ah Semarang untuk kondisi tanah lunak

abel /espon Spektrum Gempa untuk ila8ah Kota Semarang dengan kondisi tanah lunak2

bedasarkan standart gempa S"$ 1:+ & 12 adalah sebagai berikut &

%eriode Getar

(detik)

%ercepatan /espon Spektra Sa

( g )

2 2

2 2+

25 2+

1 2+

125 24

23

25 24

32 2

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur #


3/32

Kombinasi pembebanan 8ang ditin9au beker9a pada struktur gedung2 adalah &

Kombinasi %embebanan etap & ! 7 12.# ; 12+.L

Kombinasi %embebanan Sementara & ! 7 12 # ; 25.L ; 12.($eidup2 6 & eban Gempa2 $e (?aktor Keutamaan) 7 125@ /

(Koefisien =odifikasi /espon) 7 A.

!ntuk harga $e 7 125 dan / 7 A2 maka &

Kombinasi %embebanan Sementara & ! 7 12.# ; 25.L ; 21A:.6

Data-data Untuk Peritungan !

Kon"igurasi Struktur

Kolom tepi tingkat 1 s


4/32

Data Masukan $*nput& Untuk SAP 2+++

1. Memili Sistem Satuan

%ada kotak sistem satuan 8ang tersedia2 pilih sistem satuan 8ang digunakan di dalam analisis

struktur (pd contoh perhitungan ini2 digunakan sistem satuan & Kgf*Hm*H).

. Men,usun Kon"igurasi Stuktur

#ari menu File2 pilihNew Model.%ada kotakNew Model Initialization2 pilih sistem satuan 8ang

digunakan 8aitu Kgf2 cm2 H.

Gambar a. =odel struktur pada S'%

%ilih gambar 2D Framedan ketikkan data konfigurasi struktur sbb. &

# ?rame 8pe 7 %ortal

"umber of Stories 7 4"umber of a8s 7



5/32

Stor8 >eight 7 4

a8 Eidth 7 +

Klik IK.

Gambar b.#ata masukan untuk konfigurasi struktur portal dimensi

=asukan data ini2 akan menghasilkan struktur portal 4 lantai dengan ketinggian masing*masing

tingkat 4 cm (Gambar 3c2 Kiri)

!ntuk mendapatkan tinggi tingkat dari lantai satu sama dengan + cm2 maka perlu dilakukan

perubahan koordinat arah - dari 9oint*9oint di tumpuan (Gambar 3c2 Kanan)

%erubahan koordinat dilakukan dengan cara & klik semua 9oint pada tumpuan. %ilih menuEditdan

Move. %ada kotakMove Selected Pointmasukan data &

Hhange coordinate b8 &

#elta , 7

#elta J 7

#elta - 7 *



6/32

Gambar .Konfigurasi struktur dengan tinggi tingkat 1 7 4 meter (Kiri)

dan konfigurasi struktur dengan tinggi tingkat 1 7 + meter (Kanan)

. Mende"inisikan Karakteristik Material

#ari menu De"ine2 pilihMaterial 2 %ada kotakDefineMaterial2 pilih HI"H2 klik Modify/Show

Material.%ada kotakMaterial PropertyData masukkan data material &

8pe of =aterial & $sotropic

Anal,sis Propert, Data

=ass per unit 6olume 7

Eeight per unit 6olume 7 24

=odulus of lasticit8 7 35

%oisson /atio 7 2

Hoeff of hermal pansion 7

Design Propert, Data

Specified Honc Homp Strength2 fCc 7 5

ending /einf. Jield Stress2 f8 7 4

Shear /einf. Jield Stress2 f8s 7 4

Klik IK.

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur # +


7/32

Gambar /. #ata masukan untuk material beton (Honcrete)

/. Mende"inisikan Dimensi 0lemen

#ari menu De"ine2 pilihFrame Sectionsuntuk menampilkan kotakFrame Properties. %ada kotak

hoose Property !ype for "dd2 klik "dd #ectan$%lar2 kemudian klik "dd New Property. %ada

kotak#ectan$%lar Section2 masukkan dimensi balok 5


8/32

Gambar a. #ata penampang balok 5


9/32

Gambar .#ata penampang kolom bulat diameter 4 cm

5. %enempatan lemen %ada Sistem Struktur!ntuk mendefinisikan penempatan elemen pada sistem struktur2 dilakukan sbb. &

Klik balok*balok dari struktur. %ilih menu Assign2 kemudian Frame/a&le dan Frame

Sections. %ada kotakFrame Propertiespilih 532 klik IK.

Klik kolom*kolom tepi dari struktur (kolom ukuran 4


10/32

Load "ame & #'#

8pe & #'#

Self Eeight =ultiplier & 1

Klik 'dd "e Load

Load "ame & L$6

8pe & L$6

Self Eeight =ultiplier &

Klik 'dd "e Load

Load "ame & !'K

8pe & !'K

Self Eeight =ultiplier &

Klik IK

Gambar 4. Kasus pembebanan untuk beban mati2 beban hidup2 dan beban gempa

6. Mende"inisikan Kombinasi Pembebanan $%oad 5ombinationari menu De"ine2 klik om&ination. %ada kotak Define #espone om&ination klik "dd New

om&o. %ada kotak#esponse om&ination Data2 masukkan data &

/esponse Hombination "ame & HI=1

Hombination 8pe & Linear 'dd

#efine Hombination of Hase /esults

Hase "ame & #'#

Hase 8pe & Linear Static

Scale ?actor & 12

Klik 'dd

Hase "ame & L$6


Scale ?actor & 12+

Klik 'dd

Klik IK.



11/32

Gambar 6a. #ata masukan untuk Kombinasi %embebanan 1 (HI=1)

Klik 'dd "e Hombo

/esponse Hombination "ame & HI=

Hombination 8pe & Linear 'dd

#efine Hombination of Hase /esults

Hase "ame & #'#


Scale ?actor & 12

Klik 'dd

Hase "ame & L$6


Scale ?actor & 25

Klik 'dd

Hase "ame & !'K


Scale ?actor & 21A:

Klik 'dd

Klik IK.



12/32

Gambar 6b. #ata masukan untuk Kombinasi %embebanan (HI=)

7. Mende"inisikan #eban Mati 8 #eban 9idup Pada Struktur

a. #eban Mati Pada 0lemen

Klik balok*balok pada lantai 1 8ang akan dibebani mati D 7 324 kg


13/32

Gambar 7. eban mati (kiri) dan beban hidup (kanan) pada struktur (satuan & kg


14/32

#ari menu De"ine2 klik "nalysis ases. %ada kotak "nalysis ases klik !'K kemudian

Modify/Show ase. %ada kotak "nalysis ase Data - #esponse Spectr%m2 masukkan data sbb.

(lihat Gambar 1) &

Gambar 11. #ata masukan untuk metode analisis superposisi ragam spektrum respon

11. Model Massa (erpusat

!ntuk melakukan analisis dinamik2 diperlukan data masukan berupa massa dari setiap lantai

struktur. Salah satu model struktur 8ang sering digunakan untuk keperluan analisis dinamik adalahmodel massa terpusat (l%mp mass model). #engan menggunakan model ini2 massa dari suatu

lantai bangunan dipusatkan pada titik berat lantain8a.



15/32

Gambar 12. =odel massa terpusat untuk analisis dinamik struktur

#engan mengacu pada Gambar 12 massa dari lantai dipusatkan pada 9oint :2 massa lantai 3

dipusatkan pada 9oint A2 massa lantai 4 dipusatkan pada 9oint F2 dan massa lantai 5 dipusatkan pada

9oint 1. !ntuk memasukkan massa dari lantai pada titik berat lantai dilakukan sbb. &

Klik 9oint :2 kemudian klik menu Assign2 'oint2 danMasses.%ada kotak'oint Massesmasukkan

data sbb. (lihat Gambar 13) &

Gambar 1a. #ata masukan untuk massa terpusat pada lantai



16/32

!ntuk memasukkan massa dari lantai 32 42 dan 5 pada masing*masing titik berat lantai bangunan2

dilakukan dengan cara 8ang sama seperti pada lantai .

!ntuk membuat model massa terpusat (l%mp mass model) dari struktur2 maka 9oint*9oint 8ang

terdapat pada suatu lantai harus dikekang (constraint)2 agar 9oint*9oint ini dapat berdeformasi secara

besama*sama2 9ika pada lantai 8ang bersangkutan mendapat pengaruh gempa.

Sebagai contoh2 untuk mengekang 9oint*9oint pada Lantai 12 dilakukan dengan cara memilih 9oint 2:2 dan 1 8ang pada lantai tersebut. Kemudian pilih menu Assign2 'oint2 dan onstraint. %ada

kotak"ssi$n/Define onstraint2 di kotak hoose onstraint !ype to "ddpilihDiaphra$mdan klik

"dd New Diaphra$m.

!ntuk mengekang 9oint*9oint pada lantai 32 42 dan 52 dilakukan dengan cara 8ang sama dengan

lantai .

Gambar 1b. #ata masukan untuk lantai 8ang dikekang (diaphra$m constraint).

12.Ragam Getar Struktur

!ntuk melakukan analisis dinamik perlu didefinisikan 9umlah ragam getar dari struktur 8ang akan

ditin9au dalam perhitungan. !ntuk mendefinisikan 4 ragam getar dari struktur 8ang akan ditin9au di

dalam perhitungan dilakukan sbb. &

#ari menu De"ine2 pilih"nalysis ase. %ada kotak"nalysis ase2 pilih =I#'L kemudian klik

Modify/Show ase. %ada kotak"nalysis ase Data - Modalmasukkan data (lihat Gambar 14) &

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur # 1+


17/32

Gambar 1/. #ata masukan untuk 9umlah ragam getar struktur 8ang dianalisis

1.Analisis Struktur

Karena bangunan dimodelkan sebagai struktur dimensi2 maka untuk efisiensi proses perhitungan2

model struktur ini perlu didefinisikan sebagai struktur dimensi 8ang terletak di bidang ,*-2

dengan cara sbb. &

%ilih menu Anal,:e2 klik Set "nalysis +ptions "nalysis. %ada kotak"nalysis +ptionspilih Plane

Frame 0 Plane12 klik IK. %ilih menu Anal,:e2 klik#%n "nalysis.

Gambar 1. #ata masukan untuk analisis struktur dimensi

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur # 1:


18/32

Gambar 1. #eformasi struktur akibat kombinasi %embebanan etap dan %embebanan Sementara

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur # 1A


19/32

Gambar 1 a. idang momen lentur untuk kombinasi %embebanan etap (ton*m)

Gambar 1 b. idang momen lentur untuk kombinasi %embebanan Sementara (ton*m)

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur # 1F


20/32

Gambar 14-a. idang ga8a geser untuk kombinasi %embebanan etap (ton*m

Gambar 14-b. idang ga8a geser untuk kombinasi %embebanan Sementara (ton*m



21/32

Gambar 16-a. idang ga8a normal (aksial) untuk kombinasi %embebanan etap (ton*m



22/32

Gambar 16-b. idang ga8a normal (aksial) untuk kombinasi %embebanan Sementara (ton*m)

1/. )aktu Getar 8 Ragam Getar

/agam Getar 1 ( 7 123+ detik ) /agam Getar ( 7 24 detik )



23/32

/agam Getar 3 ( 7 21 detik ) /agam Getar 4 ( 7 214 detik )

Gambar 14. %eriode getar struktur () dan ragam getar (mode shape)

1. Ga,a Gempa Pada Struktur



24/32

Gambar 16. Ga8a geser pada kolom*kolom struktur akibat beban gempa < !'K

(satuan & ton)

Bika ga8a geser pada kolom untuk masing*masing tingkat di9umlahkan2 maka akan didapat ga8a

geser tingkat (shear storey) pada struktur (Gambar 1F).

Gambar 17. Ga8a geser tingkat (shear storey) pada struktur akibat beban gempa < !'K

(satuan & ton)



25/32

Gambar 2+a. #istribusi beban Gempa /encana 67E.(Sa) pada struktur gedung

(satuan & ton)



26/32

Gambar 2+b. #istribusi beban Gempa "ominal 67E.(Sa.$e)


27/32

Gambar 21. Simpangan Lantai 3 ( M3 7 324+ cm ) N %embebanan Sementara (HI=)

Lab. Komputasi eknik Sipil !"#$% & S'% * 'nalisis #inamik Struktur # :


28/32

Gambar 21d. Simpangan Lantai ( M 7 23 cm ) N %embebanan Sementara (HI=)

14. Pemeriksaan Simpangan Antar %antai

#ari kriteria perencanaan 8ang terdapat pada S"$ Gempa 12 didapat pers8aratan untuk

perhitungan simpangan antar lantai2 sbb. &

?aktor %embesaran #efleksi & Hd 7 525.

?aktor Keutamaan Gempa & $e 7 125

?aktor redundansi untuk gedung dengan K#S # adalah & O7 123Simpangan antara lantai 8ang dii9inkan untuk gedung dengan kriteria risiko $6 adalah &

Pa7 (215).>2 dimana > & tinggi tingkat

Lantai 5

inggi tingkat 4 & >4 7 4 cm

Simpangan antar lantai 8ang dii9inkan & Pa7 (215).> 7 (215).4 7 + cm

%erpindahan elastis pada Lantai 5 & Me5 7 42: cm%erpindahan 8ang diperbesar pada Lantai 5 & (Me5).Hd


29/32

/asio simpangan antar lantai (drif story) & P43 7 2F 7 4 cm

Simpangan antar lantai 8ang dii9inkan & Pa7 (215).> 7 (215).4 7 + cm

%erpindahan elastis pada Lantai 3 & Me3 7 324+ cm

%erpindahan 8ang diperbesar pada Lantai 3 & (Me3).Hd


30/32

Lampiran (dari S"$ Gempa 1)

Lampiran 3 (dari S"$ Gempa 1)



31/32



32/32

analisis dinamik spektrum respon struktur gedung 2d (kuliah gempa - nop 2013)

Documents