analisis struktur bangunan 25 lantai dengan flat plate

Analisis Struktur Bangunan 25 Lantai dengan Flat Plate terhadap Beban Gempa pada Wilayah Risiko Seismik Tinggi dan Risiko Seismik Menengah

Fadhil Dzulfikar1, Sjahril A. Rahim1, Elly Tjahjono1

1. Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia

E-mail: [email protected]

Abstrak

Struktur flat plate pada wilayah gempa tinggi di Indonesia masih jarang digunakan karena lemah terhadap geser pada sambungan kolom-slab. Dengan demikian dalam melakukan perencanaan struktur flat plate pada wilayah gempa tinggi harus dikombinasikan dengan sistem struktur penahan beban lateral yaitu kombinansi dinding geser struktural khusus dan perimeter frame (SRPMK). Struktur flat plate hanya didesain sebagai struktur penahan beban gravitasi. Hubugan kolom-slab harus memiliki kapasitas untuk mampu mengikuti deformasi yang telah diperbesar oleh faktor defleksi (Cd) akibat beban gempa. Proporsi dimensi kolom akan menentukan besarnya gaya lateral yang diterima oleh kolom tersebut. Semakin kecil dimensi kolom maka semakin kecil gaya lateral yang diterima oleh kolom tersebut. Pada wilayah gempa menengah struktur flat plate dapat digunakan sebagai bagian dari sistem penahan beban lateral. Dalam perencanaan ini struktur flat plate dimodelkan sebagai equivalent slab-beam yang merupakan bagian sistem rangka pemikul momen menengah. Sistem penahan beban lateral pada perencanaan pada wilayah gempa menengah merupakan kombinasi dari dinding geser struktural khusus, perimeter frame (SRPMM) dan slab-column frame (SRMM). Dari hasil analisa didapatkan bahwa jika perencanaan mengikuti kaidah perencanaan tersebut maka flat plate dapat digunakan pada wilayah gempa tinggi dan menengah dan struktur masih bersifat daktail. Kata Kunci : flat plate, perimeter frame, equivalent slab-beam, hubungan kolom-slab, deformasi, punching shear

Strctural Analysis of Building Structure 25 Story with Flat Plate to Lateral Load on High Seismic Risk Region and Medium Seismic Region

Abstract

Flat plate structure for high seismic risk region in Indonesia is not commonly used because it has high

risk on shear failure on the slab-column connection. Therefore the building design in high seismic risk region should be combined with lateral resisting system, a dual system combining shearwall and perimeter frame (SMRF). Flat plate structure is only designed as gravity resisting system. Slab-column connection should have capacity to follow the bigger deformation by deflection factor (Cd) caused by lateral force. The proportion of the interior column dimension would determine the amount of lateral force received. The smaller the column dimension, the smaller the lateral force accepted by the column itself. In an region with medium seismic risk, flat plate structure can be used as component to resist lateral force. In this kind of design, flat plate is modeled as equivalent slab beam which also a part of slab-column moment frames. Lateral resisting system component in the medium seismic risk region is a combination of shear wall and slab-column moment frames (IMRF). From this design, the writer found that if the design follow the guidelines plan, the flat plate can be used both in high seismic risk region and medium seismic risk region and structure is still ductile. Keywords: flat plate, perimeter frame, equivalent slab-beam, slab-column connection, deformation, punching shear

Analisis Struktur ..., Fadhil Dzulfikar, FT UI, 2017

Pendahuluan

Banyak engineer di Indonesia yang menganggap bahwa flat plate tidak boleh

dibangun pada wilayah gempa karena flat plate bersifat tidak daktail dan hanya mampu

menahan beban gravitasi. Pada wilayah risiko seismik rendah hingga menengah rangka

kolom-slab dapat didesain sebagai sistem struktur penahan beban gravitasi sekaligus sebagai

sistem struktur penahan beban lateral. Sedangkan pada wilayah risiko seismik tinggi, rangka

kolom-slab hanya dapat dapat didesain sebagai sistem struktur penahan beban gravitasi.

Walaupun hanya mampu menahan beban gravitasi, sambungan kolom-slab harus mampu

mengikuti perubahan bentuk dari struktur utama akibat beban gempa. Pada penelitian ini akan

menyajikan cara perencanaan dan analisa terhadap struktur bangunan 25 lantai dengan lantai

flat plate yang dirancang terhadap beban gempa pada wilayah risiko seismik tinggi dan risiko

seismik menengah.

Pada bangunan gedung yang direncanakan pada wilayah risiko sesimik tinggi,

perencanaan terhadap sistem struktur penahan beban lateral (shearwall dan perimeter frame)

dilakukan secara terpisah dengan sistem struktur penahan beban gravitasi (flat plate dan

kolom interior). Perencanaan terhadap sistem struktur penahan beban gravitasi dilakukan

secara statik yang merupakan penurunan dari model perencanaan terhadap sistem struktur

penahan beban lateral yang telah dianalisa secara statik dan dinamik.

Sambungan kolom-slab pada perencanaan ini merupakan komponen struktur yang

tidak ditetapkan sebagai bagian sistem penahan gaya gempa. Oleh karena itu proporsi dimensi

kolom interior atau kolom yang berada dibawah struktur flat plate dibuat sekecil mungkin

sehingga kolom tersebut akan menerima proporsi gaya gempa yang kecil dibandingkan

dengan kolom eksterior. Sistem penahan lateral yang digunakan pada perencanaan ini adalah

sistem ganda yang merupakan kombinasi dari dinding geser khusus dan perimeter frame

(SRPMK). Pada saat melakukan perencanaan terhadap sistem penahan beban lateral, beban

gempa 100% dipikul oleh perimeter frame dan shearwall. Agar memenuhi persyaratan sistem

ganda maka perimeter frame minimal mampu memikul 25% gaya gempa desain.

Nilai kapasitas geser pada sambungan kolom-slab harus memenuhi persyaratan

!!! ≥ !! agar tidak dibutuhkan tulangan geser pada sambungan kolom-slab. Berdasarkan

ACI 352.1R-11, sambungan slab-kolom harus proporsional untuk kemampuan layan dan

kondisi batas ultimate untuk menahan aksi dan perubahan bentuk (deformasi) yang terjadi.

Untuk sambungan kolom slab dua arah tanpa balok pada wilayah gempa tinggi harus

memenuhi persyaratan kapasitas simpangan lateral.


Berdasarkan ACI 352.1R-11 Guide for Design of Slab-Column Connections in

Monolithic Concrete Structures nilai maksimum dari perbandingan simpangan (drift ratio)

yang diizinkan untuk sambungan slab-kolom adalah :

!" = 0.035− 0.05!" !"#!$ 0 ≤ !" ≤ 0.6

0.0015 !"#!$ 0.6 ≤ !" ≤ 1

Nilai VR merupakan perbandingan geser gravitasi yang didefinisikan sebagai berikut :

!" = !!"∅!!

Berdasarkan SNI 2847:2013 pasal 21.13.6 gaya gravitasi terfaktor !!" ditentukan

menggunakan kombinasi beban 1.2! + 1.0!. Sambungan slab-kolom pada slab dua arah

tanpa balok dalam perencanaan ini merupakan komponen struktur yang tidak ditetapkan

sebagai bagian dari sistem penahan beban lateral sehingga untuk nilai drift ratio tidak boleh

melebihi persyaratan yang telah ditentukan diatas.

Gambar 1. Grafik batasan drift ratio pada sambungan slab-kolom

Sumber : ACI 352.1R-11

Gambar 2. Kebutuhan terhadap tulangan geser pada sambungan slab-kolom

Sumber : ACI 318M-11 Pasal 21.13.6(b)


Apabila nilai drift ratio pada sambungan slab kolom berada diatas nilai drift ratio

yang telah ditentukan maka sambungan slab kolom tersebut membutuhkan tulangan geser.

Apabila sambungan tersebut membutuhkan tulangan geser maka sambungan tersebut harus

dianalisa secara nonlinier dengan tetap memperhatikan nilai faktor pembesaran defleksi (Cd).

Pada bangunan gedung yang direncanakan pada wilayah risiko sesimik menengah,

rangka kolom-slab didesain sebagai sistem struktur penahan beban gravitasi sekaligus sebagai

sistem struktur penahan beban lateral. Sambungan kolom-slab pada perencanaan ini

merupakan komponen struktur sebagai bagian sistem penahan gaya gempa. Proporsi dimensi

kolom eksterior tidak terlalu besar sehingga gaya gempa desain dapat terdistribusi kedalam

kolom interior. Sistem penahan lateral yang digunakan pada perencanaan ini adalah sistem

ganda yang merupakan kombinasi dari dinding geser khusus, perimeter frame (SRPMM), dan

rangka kolom-slab (SRMM), sehingga gaya gempa desain 100% dipikul oleh shearwall,

perimeter frame, dan rangka kolom-slab.

Rangka pemikul momen slab-kolom dimodelkan berdasarkan konsep equivalent slab-

beam yang diusulkan oleh Grossman (1997). Model tersebut mensimulasikan kekakuan

lateral dan transfer gaya lateral antara slab dan kolom dalam batasan elastik deformasi lateral.

Equivalent slab-beam merupakan komponen lentur dengan dengan ketebalan setebal pelat dan

dengan lebar selebar “effective slab width”. Lebar efektif balok-pelat (effective slab width)

ditentukan dengan mempertimbangkan bentuk geometri sambungan kolom-slab dan drift

ratio. Dengan metode ini flat plate dapat dianggap sebagai bagian dari komponen struktur

penahan beban lateral.

!!! = !! 0.3!! + !!!!!! + !! − !! /2 . ! 0.9ℎ . !!"

Dengan batasan :

0.2!!!!"!! ≤ !!! ≤ 0.5!!!!"!!

Dimana ! merupakan faktor lebar ekuivalen, !!! merupakan lebar efektif slab, !!

merupakan faktor degredasi kekauan slab pada tiap tingkat, !! merupakan panjang bentang

sejajar beban lateral, !! merupakan panjang bentang tegak lurus beban lateral, !! merupakan

lebar kolom sejajar beban lateral, !! merupakan lebar kolom tegak lurus beban lateral, !

merupakan tebal efektif, dan !!" merupakan modifikasi faktor, 1,0 (kolom interior), 0,8

(kolom eksterior), dan 0,6 (kolom sudut).

Untuk sambungan pelat kolom tanpa penulangan geser pada wilayah gempa menengah

yang merupakan bagian dari sistem penahan gaya lateral, nilai geser dua arah yang


diakibatkan oleh beban gravitasi terfaktor (!!") tidak boleh melebihi dari nilai 0.4∅!!. Beban

gravitasi terfaktor ditentukan dengan kombinasi beban 1.2! + 1.0!.

Metodologi Penelitian

Perencanaan dilakukan pada bangunan gedung perkantoran berlantai 25 yang

berlokasi di Jakarta (wilayah risiko seismik tinggi) dan Balikpapan (wilayah risiko seismik

menengah). Tinggi lantai pada level pertama adalah 4 m dan tinggi lantai pada level

berikutnya adalah 3.2 m sehingga tinggi total bangunan adalah 84 m.

Gambar 3. Denah tipikal struktur bangunan

1. Perencanaan pada wilayah risiko seismik tinggi

a) Perencanaan terhadap sistem struktur penahan beban lateral

Pada perencanaan ini model yang digunakan adalah model 1. Pada model 1 pelat

dimodelkan sebagai elemen membran dan dinding geser dimodelkan sebagai elemen shell.

Sedangkan balok dan kolom dimodelkan sebagan elemen line. Pada kolom interior dilakukan

moment end release pada bagian start dan end sehingga akan terjadi perilaku sendi pada

ujung kolom interior. Dengan adanya perilaku sendi ini maka kolom interior tidak akan

memikul gaya gempa desain. Oleh karena itu gaya gempa desain akan 100% dipikul oleh

perimeter frame dan shearwall. Pada model 1 analisa dilakukan secara statik dan dinamik.

Gaya gempa desain yang dikenakan pada sistem struktur penahan lateral merupakan gaya

gempa dinamik.

b) Perencanaan terhadap sistem struktur penahan beban gravitasi


Pada perencanaan ini model yang digunakan adalah model 2. Model 2 merupakan

penurunan model 1. Pada model 2 hanya dilakukan perubahan terhadap jenis elemen pada

pelat dan bagian moment end release pada kolom interior. Pada model 2 pelat dimodelkan

sebagai elemen shell. Pada kolom interior dilakukan unrelease pada bagian moment end

release. Dengan dilakukannya unrelease pada moment end release kolom interior

mengakibatkan kolom interior akan ikut memikul gaya gempa desain. Dengan proporsi

dimensi kolom interior yang lebih kecil dibandingkan kolom eksterior akan mengakibatkan

gaya gempa desain hampir 100% dipikul oleh perimeter frame dan shearwall. Agar gaya

gempa desain tepat 100% dipikul oleh perimeter frame dan shearwall maka dilakukan

pembesaran pada gaya gempa desain. Analisa pada pelat dilakukan dengan metode strip

design dengan membagi lajur kolom dan lajur tengah dengan menggunakan software ETABS.

Tabel 1. Dimensi Komponen Struktur pada Risiko Seismik Tinggi

Komponen

Struktur

fc’

[MPa] Level Lantai

1-5 6-10 11-15 16-20 21-25

Balok

B101 [mm x mm] 40 600 x 650 600 x 650 600 x 650 600 x 650 550 x 600

B102 [mm x mm] 40 800 x 850 800 x 850 650 x 850 550 x 850 550 x 850

B103 [mm x mm] 40 550 x 550 550 x 550 550 x 550 550 x 550 550 x 550

B105 [mm x mm] 40 600 x 600 600 x 600 600 x 600 600 x 600 600 x 600

B106 [mm x mm] 40 500 x 600 500 x 600 500 x 600 500 x 600 500 x 600

Kolom

C101 [mm x mm] 50 1300 x 1600 1300 x 1500 1200 x 1300 1200 x 1200 1000 x 1000

C102 [mm x mm] 50 1300 x 1600 1300 x 1500 1200 x 1300 1200 x 1200 1000 x 1000

C105 [mm x mm] 50 1000 x 1500 1000 x 1400 1000 x 1300 1000 x 1200 1000 x 1000

C106 [mm x mm] 50 1000 x 1300 1000 x 1200 1000 x 1100 1000 x 1000 900 x 900

C107 [mm x mm] 50 750 x 750 700 x 700 650 x 650 600 x 600 550 x 550

C108 [mm x mm] 50 750 x 750 700 x 700 650 x 650 600 x 600 550 x 550

Dinding Geser

SW100 [mm] 50 450

SW200 [mm] 50 300

SW201 [mm] 50 300

SW202 [mm] 50 300


2. Perencanaan pada wilayah risiko seismik menengah

a) Perencanaan terhadap sistem struktur penahan beban lateral

Sistem struktur yang digunakan sebagai penahan beban lateral pada wilayah gempa

menengah adalah sistem ganda yaitu kombinasi antara sistem rangka dan shearwall. Untuk

sistem rangka merupakan sistem rangka pemikul momen menengah yang merupakan

kombinasi dari rangka tepi dan slab-column frame. Berdasarkan pasal 7.2.5.1 SNI 1726:2012

untuk sistem ganda, rangka pemikul momen harus mampu menahan paling sedikit 25 persen

gaya gempa desain. Struktur pelat pada lajur kolom dimodelkan sebagai equivalent slab-beam

yang mengacu pada konsep yang diusulkan oleh Grossman (1997). Analisa equivalent slab-

beam untuk masing-masing arah, arah X dan Y, dilakukan secara terpisah dengan transfer

beban satu arah. Untuk analisa beban gempa dilakukan dengan analisa statik yang didapatkan

dari analisa dinamik pada saat analisa struktur dalam arah X dan Y secara bersama. Pada saat

analisa dalam masing – masing arah diberikan komponen torsi dalam arah tegak lurus dengan

arah yang sedang dilakukan analisa.

b) Perencanaan terhadap sistem struktur penahan beban gravitasi

Sistem struktur yang digunakan sebagai penahan beban gravitasi adalah lebar pelat

yang dibatasi oleh komponen equivalent slab-beam. Pelat tersebut dianalisa sebagai pelat dua

arah sedangkan beban yang dipikul hanya beban gravitasi.

SW300 [mm] 50 300

SW301 [mm] 50 300

SW302 [mm] 50 300

SW400 [mm] 50 300

SW401 [mm] 50 300

SW402 [mm] 50 300

SW500 [mm] 50 450

Pelat Lantai

FP01 40 250


Tabel 2. Dimensi Komponen Struktur pada Risiko Seismik Menengah

Komponen

Struktur

fc’

[MPa] Level Lantai

1-5 6-10 11-15 16-20 21-25

Balok

B101 [mm x mm] 40 600 x 650 600 x 650 600 x 650 600 x 600 500 x 600

B102 [mm x mm] 40 800 x 850 800 x 850 750 x 800 700 x 750 550 x 650

B103 [mm x mm] 40 500 x 500 500 x 500 450 x 500 450 x 500 450 x 450

B105 [mm x mm] 40 500 x 500 500 x 500 500 x 500 500 x 500 500 x 500

B106 [mm x mm] 40 500 x 500 500 x 500 450 x 500 450 x 500 450 x 450

Kolom

C101 [mm x mm] 50 1200 x 1500 1200 x 1400 1100 x 1200 1100 x 1100 900 x 900

C102 [mm x mm] 50 1200 x 1500 1200 x 1400 1100 x 1200 1100 x 1100 900 x 900

C105 [mm x mm] 50 900 x 1400 900 x 1300 900 x 1200 900 x 1100 900 x 900

C106 [mm x mm] 50 900 x 1200 900 x 1100 900 x 1000 900 x 900 800 x 800

C107 [mm x mm] 50 900 x 900 850 x 850 800 x 800 750 x 750 700 x 700

C108 [mm x mm] 50 900 x 900 850 x 850 800 x 800 750 x 750 700 x 700

Dinding Geser

SW100 [mm] 50 450

SW200 [mm] 50 300

SW201 [mm] 50 300

SW202 [mm] 50 300

SW300 [mm] 50 300

SW301 [mm] 50 300

SW302 [mm] 50 300

SW400 [mm] 50 300

SW401 [mm] 50 300

SW402 [mm] 50 300

SW500 [mm] 50 450

Pelat Lantai

FP01 40 250


Hasil dan Pembahasan

1. Perencanaan pada wilayah risiko seismik tinggi

Proporsi dimensi kolom interior dan eksterior sangat berpengaruh terhadap besarnya

gaya lateral yang akan dipikul oleh kolom tersebut. Pada wilayah risiko seismik tinggi, kolom

interior hanya digunakan sebagai sistem penahan beban gravitasi. Proporsi dimensi kolom

interior dibuat sekecil mungkin sehingga kolom interior akan memikul beban lateral

seminimal mungkin. Dimensi kolom eksterior dibuat lebih besar daripada dimensi kolom

interior sehingga beban lateral sebagian besar akan ditahan oleh kolom eksterior dan

shearwall.

Pada grafik gaya lateral statik, grafik warna biru (Fstatik model 1) merupakan gaya

lateral statik yang ditahan oleh kolom eksterior dan shearwall. Grafik warna merah (Fstatik

model 2) merupakan gaya lateral yang ditahan oleh kolom interior, kolom eksterior, dan

shearwall. Gaya lateral statik model 2 merupakan gaya lateral statik model 1 yang telah

diperbesar. Pembesaran pada model 2 dilakukan agar gaya lateral statil model 1 100% ditahan

oleh kolom eksterior dan shearwall. Hal tersebut diakibatkan karena tidak dilakukannya

unrelease moment pada kolom interior. Grafik tersebut juga menunjukan bahwa gaya lateral

statik telah sebagian besar ditahan oleh kolom eksterior dan shearwall. Besarnya gaya lateral

yang ditahan oleh kolom interior akan berpengaruh terhadap punching shear pada hubungan

slab – kolom.

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500 2000

Elevasi (m)

Gaya geser (kN)

Gaya Lateral Sta<k Arah X

F sta<k model 1 F sta<k model 2

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500 2000

Elevasi (m)

Gaya geser (kN)

Gaya Lateral Sta<k Arah Y

F sta<k model 1

F sta<k model 2

Gambar 4. Gaya Lateral Statik


Gambar 5. Unrelease Moment pada Kolom Interior

Analisis struktur pelat dilakukan dengan menggunakan program ETABS 2016

Ultimate 16.0.0 .Model yang dianalisis adalah model 2 yang merupakan penururnan dari

model 1. Model 2 merupakan model untuk analisis sistem struktur penahan gravitasi yaitu

pelat dan kolom interior. Pada model 2 pelat dimodelkan sebagai elemen shell dan dianalisa

secara 3D dengan melakukan pembagian pada lajur kolom dan lajur tengah. Analisa

dilakukan dengan metode strip design. Lebar lajur kolom merupakan nilai terkecil dari

0.25!! dan 0.25!! . Pada struktur pelat yang akan dilakukan analisis memiliki nilai !! = 4 !

dan !! = 6 !, sehingga untuk lebar lajur kolom total yang merupakan penjumlahan dari lajur

kolom kanan dan kiri adalah sebesar 2 m. Sedangkan untuk lajur tengah merupakan lebar lajur

desain yang dibatasi oleh lajur kolom tersebut.

Gambar 6. Lajur Kolom pada Pelat

Pada perencanaan ini didapatkan nilai punching shear ratio kurang dari 1 sehingga

tidak membutuhkan tulangan geser maupun mempertebal pelat. Akan tetapi perlu dilakukan

pengecekan kembali terhadap kebutuhan tulangan geser tersebut berdasarkan nilai drift ratio

tingkat.


Gambar 7. Nilai Punching Shear pada Pelat

Berdasarkan kurva deformasi ASCE 7-10 Chapter 12 nilai rasio simpangan antar

lantai perlu dikalikan dengan faktor pembesaran defleksi (Cd) yang mana nilainya sesuai

dengan sistem struktur penahan lateral yang digunakan. Dalam perencanaan ini sistem

penahan lateral yang digunakana adalah sistem ganda dengan rangka pemikul momen khusus

yang mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan dan dinding

beton bertulang khusus. Berdasarkan SNI 1726:2012 Tabel 9 nilai faktor pembesaran defleksi

untuk sistem struktur penahan lateral tersebut adalah 5.5.

Berdasarkan grafik diatas maka dapat disimpulkan bahwa pada sambungan slab-kolom

pada perencanaan ini tidak membutuhkan tulangan geser karena berada dibawah batas nilai

drift ratio yang telah disyaratkan.

2. Perencanaan pada wilayah risiko seismik menengah

0

20

40

60

80

100

0 0.5 1 1.5

Elevasi (m)

Vu/φVc

Punching Shear

Punching shear desain

Punching shear max

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

DriO ra

<o

Vug/φVc

Kapasitas Lateral Dri4 Y

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

DriO ra

<o

Vug/φVc

Kapasitas Lateral Dri4 X

Gambar 8. Kapasitas Lateral Drift


Struktur pelat yang direncanakan pada wilayah gempa menengah dianalisa dan

dimodelkan secara elastik 3D dengan menggunakan program ETABS 2016 Ultimate 16.0.0.

Struktur pelat pada lajur kolom dimodelkan sebagai equivalent slab-beam yang mengacu pada

konsep yang diusulkan oleh Grossman (1997). Model tersebut mensimulasikan kekakuan

lateral dan transfer gaya lateral antara slab dan kolom dalam batasan elastik deformasi lateral.

Lebar efektif slab ditentukan dengan mempertimbangkan bentuk geometri sambungan kolom-

slab dan drift ratio. Nilai momen inersia untuk balok lebar adalah sebesar 1.0!! dan untuk

menghindari kontribusi beban sendiri dari komponen struktur tersebut maka nilai mass dan

weight dari komponen tersebut bernilai sama dengan 0. Nilai rigid zone factor untuk

komponen balok lebar bernilai 1. Untuk komponen slab penahan beban gravitasi dimodelkan

sebagai elemen membran dengan reduksi momen inersia sebesar 0.25.

Analisa untuk masing-masing arah, arah X dan Y, dilakukan secara terpisah dengan

transfer beban satu arah. Untuk analisa beban gempa dilakukan dengan analisa statik yang

didapatkan dari analisa dinamik pada saat analisa struktur dalam arah X dan Y secara

bersama. Pada saat analisa dalam masing – masing arah diberikan komponen torsi dalam arah

tegak lurus dengan arah yang sedang dilakukan analisa. Untuk sambungan kolom – slab tidak

dilakukan moment end release sehingga rangka kolom – slab akan ikut memikul beban lateral.

Bagian lajur kolom pelat didesain menjadi bagian dari sistem penahan beban lateral

berdasarkan peraturan SRPMM, sedangkan bagian lajur tengah didesain hanya memikul

beban gravitasi.

Gambar 9 Equivalent slab – beam arah Y, torsional member arah X

Nilai modifier factor pada torsional member sama seperti balok. Nilai kekakuan

flexure direduksi sebesar 0.35!!, torsion bernilai 0.2, dan untuk nilai mass dan weight

berniali 0 agar tidak terjadi duplikasi beban pada komponen pelat. Sedangkan pada equivalent


slab – beam nilai kekauan flexure bernilai 1.0!! (service state) dan untuk nilai mass dan

weight berniali 0 agar tidak terjadi duplikasi beban pada komponen pelat.

Sambungan pelat – kolom ini merupakan sambungan tanpa tulangan geser yang

dirancang sebagai bagian dari sistem penahan beban lateral. Geser dua arah yang diakibatkan

oleh beban gravitasi terfaktor !!" tidak boleh melebihi 0.4∅!!. Beban gravitasi terfaktor

!!" ditentukan dengan kombinasi 1.2! + 1.0!. Untuk pengecekan terhadap geser dua arah

dilakukan terhadap geser dua arah yang diakibatkan oleh beban gravitasi terfaktor dan akibat

kombinasi pembebanan akibat beban gempa. Pengecekan kapasitas geser dilakukan pada

masing – masing arah secara independen.


Tabel 3. Tegangan geser kolom interior akibat unbalanced moment dan Vu pada arah X

Lantai

Kolom interior

Lebar efektif lentur !f

Mu !fMu N As lentur !t

Mu lentur !vMu

Momen Inersia Polar Penampang Kritis bo

Tegangan Geser

b h C b b1 b2 jc V1 V2 φVc

mm mm mm mm kNm kNm buah mm2 kNm kNm mm mm mm4 mm MPa MPa MPa 1 750 750 750 1500 0.6 68.6 41.2 3 602.9 0.1046 44.6 -3.4 972 972 3.596E+10 3888 0.19 0.19 1.58 2 750 750 750 1500 0.6 96.3 57.8 4 803.8 0.0777 59.4 -1.6 972 972 3.596E+10 3888 0.17 0.17 1.58 3 750 750 750 1500 0.6 128.6 77.1 6 1205.8 0.0508 89.1 -12.0 972 972 3.596E+10 3888 0.18 0.18 1.58 4 750 750 750 1500 0.6 156.4 93.9 7 1406.7 0.0431 104.0 -10.1 972 972 3.596E+10 3888 0.19 0.19 1.58 5 750 750 750 1500 0.6 175.8 105.5 8 1607.7 0.0374 118.8 -13.4 972 972 3.596E+10 3888 0.19 0.19 1.58 6 700 700 700 1450 0.6 188.0 112.8 8 1607.7 0.0360 118.8 -6.1 922 922 3.087E+10 3688 0.20 0.20 1.58 7 700 700 700 1450 0.6 208.1 124.9 9 1808.6 0.0317 133.7 -8.9 922 922 3.087E+10 3688 0.21 0.21 1.58 8 700 700 700 1450 0.6 224.9 134.9 10 2009.6 0.0282 148.6 -13.6 922 922 3.087E+10 3688 0.21 0.21 1.58 9 700 700 700 1450 0.6 241.2 144.7 10 2009.6 0.0282 148.6 -3.9 922 922 3.087E+10 3688 0.21 0.21 1.58 10 700 700 700 1450 0.6 249.4 149.6 11 2210.6 0.0254 163.4 -13.8 922 922 3.087E+10 3688 0.21 0.21 1.58 11 650 650 650 1400 0.6 249.1 149.5 11 2210.6 0.0244 163.4 -13.9 872 872 2.6292E+10 3488 0.22 0.22 1.58 12 650 650 650 1400 0.6 264.1 158.4 11 2210.6 0.0244 163.4 -5.0 872 872 2.6292E+10 3488 0.23 0.23 1.58 13 650 650 650 1400 0.6 275.9 165.6 12 2411.5 0.0221 178.3 -12.7 872 872 2.6292E+10 3488 0.23 0.23 1.58 14 650 650 650 1400 0.6 288.5 173.1 12 2411.5 0.0221 178.3 -5.2 872 872 2.6292E+10 3488 0.23 0.23 1.58 15 650 650 650 1400 0.6 290.1 174.1 12 2411.5 0.0221 178.3 -4.2 872 872 2.6292E+10 3488 0.23 0.23 1.58 16 600 600 600 1350 0.6 280.6 168.3 12 2411.5 0.0212 178.3 -9.9 822 822 2.2199E+10 3288 0.24 0.24 1.58 17 600 600 600 1350 0.6 291.3 174.8 12 2411.5 0.0212 178.3 -3.5 822 822 2.2199E+10 3288 0.24 0.24 1.58 18 600 600 600 1350 0.6 299.0 179.4 13 2612.5 0.0194 193.1 -13.7 822 822 2.2199E+10 3288 0.24 0.24 1.58 19 600 600 600 1350 0.6 305.9 183.5 13 2612.5 0.0194 193.1 -9.6 822 822 2.2199E+10 3288 0.24 0.24 1.58 20 600 600 600 1350 0.6 310.4 186.2 13 2612.5 0.0194 193.1 -6.9 822 822 2.2199E+10 3288 0.24 0.24 1.58 21 550 550 550 1300 0.6 306.3 183.8 13 2612.5 0.0185 193.1 -9.3 772 772 1.8564E+10 3088 0.26 0.26 1.58 22 550 550 550 1300 0.6 309.7 185.8 13 2612.5 0.0185 193.1 -7.3 772 772 1.8564E+10 3088 0.26 0.26 1.58 23 550 550 550 1300 0.6 312.8 187.7 13 2612.5 0.0185 193.1 -5.4 772 772 1.8564E+10 3088 0.26 0.26 1.58


24 550 550 550 1300 0.6 310.7 186.4 13 2612.5 0.0185 193.1 -6.7 772 772 1.8564E+10 3088 0.26 0.26 1.58 25 550 550 550 1300 0.6 323.8 194.3 14 2813.4 0.0134 208.0 -13.7 772 772 1.8564E+10 3088 0.26 0.26 1.58

Tabel 4 Tegangan geser kolom interior akibat unbalanced moment dan Vu pada arah Y

Lantai

Kolom interior



Mu lentur !vMu


Tegangan Geser

b h C b b1 b2 jc V1 V2 φVc mm mm mm mm kNm kNm buah mm2 kNm kNm mm mm mm4 mm MPa MPa MPa

1 750 750 750 1500 0.6 61.8 37.1 3 602.9 0.1018 44.6 -7.5 972 972 3.6E+10 3888 0.23 0.23 1.63 2 750 750 750 1500 0.6 92.9 55.7 4 803.8 0.0756 59.4 -3.7 972 972 3.6E+10 3888 0.22 0.22 1.63 3 750 750 750 1500 0.6 116.1 69.7 5 1004.8 0.0599 74.3 -4.6 972 972 3.6E+10 3888 0.24 0.24 1.63 4 750 750 750 1500 0.6 134.4 80.7 6 1205.8 0.0494 89.1 -8.5 972 972 3.6E+10 3888 0.25 0.25 1.63 5 750 750 750 1500 0.6 146.2 87.7 6 1205.8 0.0494 89.1 -1.4 972 972 3.6E+10 3888 0.26 0.26 1.63 6 700 700 700 1450 0.6 151.9 91.1 7 1406.7 0.0389 104.0 -12.9 922 922 3.09E+10 3688 0.28 0.28 1.68 7 700 700 700 1450 0.6 161.3 96.8 7 1406.7 0.0389 104.0 -7.2 922 922 3.09E+10 3688 0.29 0.29 1.68 8 700 700 700 1450 0.6 169.0 101.4 7 1406.7 0.0389 104.0 -2.6 922 922 3.09E+10 3688 0.29 0.29 1.68 9 700 700 700 1450 0.6 176.2 105.7 8 1607.7 0.0337 118.8 -13.1 922 922 3.09E+10 3688 0.29 0.29 1.68 10 700 700 700 1450 0.6 179.9 107.9 8 1607.7 0.0337 118.8 -10.9 922 922 3.09E+10 3688 0.30 0.30 1.68 11 650 650 650 1400 0.6 178.5 107.1 8 1607.7 0.0311 118.8 -11.8 872 872 2.63E+10 3488 0.31 0.31 1.73 12 650 650 650 1400 0.6 183.8 110.3 8 1607.7 0.0311 118.8 -8.6 872 872 2.63E+10 3488 0.31 0.31 1.73 13 650 650 650 1400 0.6 187.2 112.3 8 1607.7 0.0311 118.8 -6.5 872 872 2.63E+10 3488 0.31 0.31 1.73 14 650 650 650 1400 0.6 190.9 114.5 8 1607.7 0.0311 118.8 -4.3 872 872 2.63E+10 3488 0.31 0.31 1.73 15 650 650 650 1400 0.6 190.0 114.0 8 1607.7 0.0311 118.8 -4.9 872 872 2.63E+10 3488 0.31 0.31 1.73 16 600 600 600 1350 0.6 183.0 109.8 8 1607.7 0.0285 118.8 -9.0 822 822 2.22E+10 3288 0.32 0.32 1.78 17 600 600 600 1350 0.6 185.3 111.2 8 1607.7 0.0285 118.8 -7.7 822 822 2.22E+10 3288 0.32 0.32 1.78 18 600 600 600 1350 0.6 185.7 111.4 8 1607.7 0.0285 118.8 -7.4 822 822 2.22E+10 3288 0.32 0.32 1.78 19 600 600 600 1350 0.6 186.8 112.1 8 1607.7 0.0285 118.8 -6.8 822 822 2.22E+10 3288 0.31 0.31 1.78


20 600 600 600 1350 0.6 183.3 110.0 8 1607.7 0.0285 118.8 -8.9 822 822 2.22E+10 3288 0.31 0.31 1.78 21 550 550 550 1300 0.6 177.5 106.5 8 1607.7 0.0258 118.8 -12.4 772 772 1.86E+10 3088 0.32 0.32 1.80 22 550 550 550 1300 0.6 178.0 106.8 8 1607.7 0.0258 118.8 -12.0 772 772 1.86E+10 3088 0.32 0.32 1.80 23 550 550 550 1300 0.6 176.4 105.9 8 1607.7 0.0258 118.8 -13.0 772 772 1.86E+10 3088 0.31 0.31 1.80 24 550 550 550 1300 0.6 172.0 103.2 7 1406.7 0.0300 104.0 -0.8 772 772 1.86E+10 3088 0.31 0.31 1.80 25 550 550 550 1300 0.6 177.2 106.3 8 1607.7 0.0258 118.8 -12.5 772 772 1.86E+10 3088 0.30 0.30 1.80

Tabel 5 Tegangan geser kolom eksterior akibat unbalanced moment dan Vu pada arah X

Lantai

Kolom eksterior



Mu lentur !vMu


Tegangan Geser


1 1000 1300 1300 2050 1 146.8 146.8 10 2009.6 0.0411 148.6 -1.8 1222 1522 7.0159E+10 5488 0.15 0.15 1.27 2 1000 1300 1300 2050 1 170.5 170.5 12 2411.5 0.0338 178.3 -7.7 1222 1522 7.0159E+10 5488 0.15 0.15 1.27 3 1000 1300 1300 2050 1 201.2 201.2 14 2813.4 0.0285 208.0 -6.8 1222 1522 7.0159E+10 5488 0.16 0.16 1.27 4 1000 1300 1300 2050 1 228.0 228.0 16 3215.4 0.0246 237.7 -9.7 1222 1522 7.0159E+10 5488 0.17 0.17 1.27 5 1000 1300 1300 2050 1 251.1 251.1 17 3416.3 0.0230 252.6 -1.5 1222 1522 7.0159E+10 5488 0.18 0.18 1.27 6 1000 1200 1200 1950 1 264.2 264.2 18 3617.3 0.0203 267.4 -3.2 1222 1422 7.0131E+10 5288 0.18 0.18 1.29 7 1000 1200 1200 1950 1 279.7 279.7 19 3818.2 0.0191 282.3 -2.5 1222 1422 7.0131E+10 5288 0.18 0.18 1.29 8 1000 1200 1200 1950 1 293.6 293.6 20 4019.2 0.0180 297.1 -3.5 1222 1422 7.0131E+10 5288 0.18 0.18 1.29 9 1000 1200 1200 1950 1 306.7 306.7 21 4220.2 0.0170 312.0 -5.3 1222 1422 7.0131E+10 5288 0.18 0.18 1.29 10 1000 1200 1200 1950 1 318.3 318.3 22 4421.1 0.0161 326.8 -8.6 1222 1422 7.0131E+10 5288 0.19 0.19 1.29 11 900 1000 1000 1750 1 305.9 305.9 21 4220.2 0.0149 312.0 -6.1 1122 1222 5.4612E+10 4688 0.23 0.23 1.35 12 900 1000 1000 1750 1 309.8 309.8 21 4220.2 0.0149 312.0 -2.2 1122 1222 5.4612E+10 4688 0.24 0.24 1.35 13 900 1000 1000 1750 1 312.9 312.9 22 4421.1 0.0141 326.8 -14.0 1122 1222 5.4612E+10 4688 0.25 0.25 1.35 14 900 1000 1000 1750 1 315.8 315.8 22 4421.1 0.0141 326.8 -11.1 1122 1222 5.4612E+10 4688 0.25 0.25 1.35 15 900 1000 1000 1750 1 318.4 318.4 22 4421.1 0.0141 326.8 -8.5 1122 1222 5.4612E+10 4688 0.25 0.25 1.35


16 900 900 900 1650 1 312.6 312.6 22 4421.1 0.0131 326.8 -14.2 1122 1122 5.4587E+10 4488 0.24 0.24 1.38 17 900 900 900 1650 1 313.1 313.1 22 4421.1 0.0131 326.8 -13.8 1122 1122 5.4587E+10 4488 0.24 0.24 1.38 18 900 900 900 1650 1 313.1 313.1 22 4421.1 0.0131 326.8 -13.7 1122 1122 5.4587E+10 4488 0.24 0.24 1.38 19 900 900 900 1650 1 313.9 313.9 22 4421.1 0.0131 326.8 -12.9 1122 1122 5.4587E+10 4488 0.24 0.24 1.38 20 900 900 900 1650 1 312.4 312.4 22 4421.1 0.0131 326.8 -14.4 1122 1122 5.4587E+10 4488 0.26 0.26 1.38 21 700 700 700 1450 1 278.8 278.8 19 3818.2 0.0134 282.3 -3.5 922 922 3.087E+10 3688 0.29 0.29 1.50 22 700 700 700 1450 1 275.9 275.9 19 3818.2 0.0134 282.3 -6.4 922 922 3.087E+10 3688 0.29 0.29 1.50 23 700 700 700 1450 1 271.1 271.1 19 3818.2 0.0134 282.3 -11.2 922 922 3.087E+10 3688 0.28 0.28 1.50 24 700 700 700 1450 1 266.2 266.2 18 3617.3 0.0143 267.4 -1.2 922 922 3.087E+10 3688 0.28 0.28 1.50 25 700 700 700 1450 1 265.6 265.6 18 3617.3 0.0143 267.4 -1.8 922 922 3.087E+10 3688 0.28 0.28 1.50

Tabel 6 Tegangan geser kolom eksterior akibat unbalanced moment dan Vu pada arah Y

Lantai

Kolom eksterior



Mu lentur !vMu


Tegangan Geser


1 700 1200 1200 1950 1 182.1 182.1 13 2612.5 0.0357 193.1 -11.0 922 1422 3.1E+10 4688 0.19 0.19 1.35 2 700 1200 1200 1950 1 180.0 180.0 13 2612.5 0.0357 193.1 -13.1 922 1422 3.1E+10 4688 0.18 0.18 1.35 3 700 1200 1200 1950 1 180.0 180.0 13 2612.5 0.0357 193.1 -13.1 922 1422 3.1E+10 4688 0.20 0.20 1.35 4 700 1200 1200 1950 1 207.2 207.2 14 2813.4 0.0329 208.0 -0.8 922 1422 3.1E+10 4688 0.21 0.21 1.35 5 700 1200 1200 1950 1 215.8 215.8 15 3014.4 0.0306 222.8 -7.0 922 1422 3.1E+10 4688 0.22 0.22 1.35 6 700 1100 1100 1850 1 222.3 222.3 15 3014.4 0.0278 222.8 -0.5 922 1322 3.1E+10 4488 0.23 0.23 1.38 7 700 1100 1100 1850 1 226.8 226.8 16 3215.4 0.0258 237.7 -10.9 922 1322 3.1E+10 4488 0.24 0.24 1.38 8 700 1100 1100 1850 1 230.3 230.3 16 3215.4 0.0258 237.7 -7.4 922 1322 3.1E+10 4488 0.24 0.24 1.38 9 700 1100 1100 1850 1 233.2 233.2 16 3215.4 0.0258 237.7 -4.5 922 1322 3.1E+10 4488 0.24 0.24 1.38 10 700 1100 1100 1850 1 236.0 236.0 16 3215.4 0.0258 237.7 -1.7 922 1322 3.1E+10 4488 0.24 0.24 1.38 11 700 1000 1000 1750 1 238.2 238.2 17 3416.3 0.0217 252.6 -14.4 922 1222 3.09E+10 4288 0.25 0.25 1.40


12 700 1000 1000 1750 1 239.4 239.4 17 3416.3 0.0217 252.6 -13.1 922 1222 3.09E+10 4288 0.25 0.25 1.40 13 700 1000 1000 1750 1 240.1 240.1 17 3416.3 0.0217 252.6 -12.4 922 1222 3.09E+10 4288 0.25 0.25 1.40 14 700 1000 1000 1750 1 240.5 240.5 17 3416.3 0.0217 252.6 -12.1 922 1222 3.09E+10 4288 0.25 0.25 1.40 15 700 1000 1000 1750 1 240.4 240.4 17 3416.3 0.0217 252.6 -12.2 922 1222 3.09E+10 4288 0.25 0.25 1.40 16 700 900 900 1650 1 239.5 239.5 17 3416.3 0.0192 252.6 -13.1 922 1122 3.09E+10 4088 0.26 0.26 1.43 17 700 900 900 1650 1 238.6 238.6 17 3416.3 0.0192 252.6 -14.0 922 1122 3.09E+10 4088 0.26 0.26 1.43 18 700 900 900 1650 1 237.3 237.3 16 3215.4 0.0206 237.7 -0.4 922 1122 3.09E+10 4088 0.25 0.25 1.43 19 700 900 900 1650 1 236.3 236.3 16 3215.4 0.0206 237.7 -1.4 922 1122 3.09E+10 4088 0.25 0.25 1.43 20 700 900 900 1650 1 234.4 234.4 16 3215.4 0.0206 237.7 -3.3 922 1122 3.09E+10 4088 0.25 0.25 1.43 21 700 700 700 1450 1 231.6 231.6 16 3215.4 0.0153 237.7 -6.1 922 922 3.09E+10 3688 0.27 0.27 1.50 22 700 700 700 1450 1 229.9 229.9 16 3215.4 0.0153 237.7 -7.8 922 922 3.09E+10 3688 0.26 0.26 1.50 23 700 700 700 1450 1 227.0 227.0 16 3215.4 0.0153 237.7 -10.7 922 922 3.09E+10 3688 0.26 0.26 1.50 24 700 700 700 1450 1 223.7 223.7 16 3215.4 0.0153 237.7 -14.0 922 922 3.09E+10 3688 0.26 0.26 1.50 25 700 700 700 1450 1 221.5 221.5 15 3014.4 0.0166 222.8 -1.3 922 922 3.09E+10 3688 0.25 0.25 1.50

Berdasarkan tabel diatas nilai tegangan geser yang diakibatkan dari Vu dan unbalanced moment kurang dari kapasitas tegangan geser yang

ada, sehingga pada sambungan kolom-slab tidak membutuhkan tulangan geser. Nilai !!!! merupakan selisih dari !! pada sambungan kolom-

slab yang telah direduksi oleh fraksi momen dengan !! yang diberikan oleh tulangan lentur yang telah disediakan. Tabel diatas menunjukkan

selisih nilai tersebut negatif, hal tersebut menunjukan bahwa tulangan lentur yang disediakan pada sambungan kolom-slab telah mampu untuk

menahan unbalanced moment yang terjadi. Selisih tersebut seharusnya bernilai 0, tetapi karena pembulatan pada jumlah tulangan yang akan

dipasang sehingga membuat terjadi selisih pada nilai momen tersebut.


Kesimpulan Berdasarkan perencanaan dan analisa yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :

• Perencaanaan pada wilayah gempa tinggi

1. Dalam mendesain struktur flat plate harus dikombinasikan dengan sistem penahan

lateral karena dalam wilayah gempa tinggi struktur flat plate hanya mampu

menerima beban gravitasi

2. Perencanaan sistem struktur penahan beban gravitasi dianalisa secara independen

dengan sistem struktur penahan beban lateral

3. Perencanaan sistem struktur penahan beban gravitasi dianalisa secara statik yang

diturunkan dari analisa dinamik pada sistem struktur penahan beban lateral

4. Agar beban lateral 100% ditahan oleh perimeter frame dan dinding geser pada

saat perencanaan sistem struktur penahan beban lateral, maka pada kolom interior

harus dilakukan moment end release

5. Kolom interior harus sekecil mungkin agar kolom interior tidak menahan beban

lateral yang besar sehingga akan mengurangi nilai unbalanced moment yang

timbul pada sambungan kolom-slab

6. Penulangan lentur pada sambungan kolom-slab harus bersifat daktail dengan

pembatasan pada tegangan tarik neto !t ≥ 0.004

7. Sambungan kolom-slab masih mampu mengikuti simpangan desain yang telah

diperbesar oleh nilai Cd

• Perencaanaan pada wilayah gempa menengah

1. Flat plate dapat dianggap sebagai bagian dari komponen rangka pemikul momen

menengah

2. Perencanaan flat plate dilakukan dengan metode equivalent slab-beam

3. Equivalent slab-beam harus dianalisa secara terpisah pada masing – masing arah

4. Transfer beban pada equivalent slab-beam adalah transfer beban satu arah pada

masing – masing arah

5. Equivalent slab-beam dianalisa sebagai komponen lentur balok

6. Lajur tengah pada flat plate dianalisa sebagai sistem penahan beban gravitasi

7. Sambungan kolom-slab masih mampu mengikuti simpangan desain yang telah

diperbesar oleh nilai Cd


Asumsi perencana yang menyebutkan bahwa sistem struktur flat plate tidak dapat

digunakan pada wilayah gempa tinggi adalah kurang tepat, karena jika sistem struktur

flat plate dibangun berdasarkan tata cara perencanaan diatas maka struktur flat plate

akan mampu mengikuti simpangan desain dan bersifat daktail.

Saran

Untuk studi lebih lanjut mengenai perumusan tata cara perencanaan sistem sruktur

flat plate, maka perlu dilakukan pengembangan lebih lanjut yakni :

1. Analisa dilengkapi dengan analisa statik non-linier untuk mendapatkan kurva

kapasitas pada jalur kolom

2. Pengembangan tata cara perencanaan lebih lanjut dapat menggunakan bangunan

irregular

3. Untuk penelitian selanjutnya dicoba melakukan variasi pada dimensi kolom dan

pelat agar mendapatkan proporsi yang efektif

Daftar Referensi Imran, Iswandi. (2014). Perencaan Lanjut Struktur Beton Bertulang. Bandung: Penerbit ITB

Badan Standarisasi Nasional. (2012). Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk

Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2012

Badan Standarisasi Nasional. (2013). Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan

Gedung, SNI 03-2847-2013

Expanded Commentary ASCE 7-10. (2010). Minimum Design Load for Buildings and Other

Structures : Chapter 11 -12, American Society for Civil Engineer

ACI 352.1R- 11. (2011). Guide of Slab-Column Connections in Monolithic Concrete

Structures. American Concrete Institute, Farmington Hills, MI

Shin, Myoungsu, Thomas H. K. Kang, dan Jacob S. Grossman. (2009). Practical Modelling

Of High-Rise Dual Systems With Reinforced Concrete Slab-Column Frames. The

Structural Design Of Tall And Special Buildings. John Willey and Sons, Ltd


analisis struktur bangunan 25 lantai dengan flat plate

Documents