bab iii studi kasus - · pdf filebab iii studi kasus ... • baja yang digunakan adalah...
TRANSCRIPT
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐1
BAB III
STUDI KASUS
Pada bagian ini dilakukan 2 pemodelan yakni : pemodelan struktur dan juga pemodelan
beban lateral sebagai beban gempa yang bekerja. Pada dasarnya struktur yang ditinjau adalah
struktur portal terbuka flat plate dalam bentuk 3D. Akan tetapi masih sangat sulit untuk
melihat perilaku pelat secara khusus dalam bentuk 3D. Sehingga dilakukan pemodelan
struktur 3D ke dalam bentuk 2D, yang mana pelat akan dimodelkan sebagai balok.
Pemodelan struktur dalam 2D ini juga akan digunakan untuk melihat perilaku struktur
terhadap beban gempa. Pemodelan beban gempa sebagai beban lateral dilakukan dengan
pemodelan beban dorong statik ekivalen. Seluruh pemodelan dibuat dengan menggunakan
bantuan perangkat lunak SAP 2000 v.11.0.0.
3.1 Dimensi Struktur
Model struktur adalah model rangka portal terbuka yang diasumsikan terletak pada
wilayah gempa 5 Indonesia.
Secara umum model yang dianalisis adalah sebagai berikut :
• Bangunan terdiri dari 10 lantai, yang mana arah sumbu-x dan sumbu-y memiliki
3 bentang.
• Panjang tiap bentang atau jarak antar kolom adalah 6 m.
• Tinggi tiap lantai adalah 3,5 m
• Perletakan pada struktur adalah perletakan jepit
• Kuat tekan material beton yang digunakan adalah 30 MPa, berat jenis beton
adalah 2400 kg/m .
• Baja yang digunakan adalah baja ulir dengan kekuatan material 400 MPa
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐2
Gambar 3.1 : Tampak Atas Model Struktur dalam SAP 2000
Gambar 3.2 : Perspektif Model Struktur dalam SAP 2000
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐3
3.2 Pembebanan Pada Struktur
Perencanaan pembebanan dimaksudkan untuk memberikan pedoman dalam
menentukan beban - beban yang bekerja pada bangunan. Di dalam Tugas akhir ini,
lebih difokuskan terhadap beban gempa, sehingga analisis yang dilakukan adalah
terhadap beban sebagai berikut : Beban Mati (DL), Beban Mati Tambahan (SIDL),
Beban Hidup (LL), dan Beban Gempa (E).
Secara umum beban yang direncanakan sesuai dengan Pedoman Perencanaan untuk
Rumah dan Gedung ( SKBI – 1987 ) sebagai berikut :
3.2.1 Beban Mati ( DL )
Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur gedung bertingkat ini adalah terdiri
dari Beban mati struktural dan Beban mati tambahan.
• Beban Mati Struktural
Beban mati struktural ini merupakan berat sendiri elemen bangunan yang
memiliki fungsi structural menahan beban. Beban dari berat sendiri dari elemen-
elemen tersebut diantaranya sebagai berikut :
Baja = 7850 kg/m
Beton Bertulang = 2400 kg/m
• Beban Mati Tambahan
Beban Mati Tambahan meliputi beban mekanikal/elektrikal, pemipaan, keramik
lantai, plafond dan dinding. Beban SIDL diambil sebesar 120 kg/m
3.2.2 Beban Hidup
Beban hidup yang diperhitungkan adalah beban hidup selama masa layan. Beban
hidup yang direncanakan dalah sebagai berikut :
• Beban Hidup Pada Lantai Gedung
Beban hidup yang digunakan mengacu pada standard pedoman pembebanan yang
ada, yaitu sebesar 250 kg/m
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐4
• Beban Hidup pada Atap Gedung
Beban hidup yang digunakan mengacu pada standard pedoman pembebanan yang
ada, yaitu sebesar 100 kg/m
3.2.3 Beban Gempa
Beban gempa yang direncanakan adalah berdasarkan kriteria yang diberikan bahwa
bangunan ini berada pada gempa zona 5 sesuai dengan ketentuan SNI 03-1726-2002.
Berikut adalah respon spectra dari wilyah gempa 5 :
Gambar 3.3 : Respon Spektra Wilayah Gempa 5
Struktur diasumsikan terletak di atas tanah sedang dengan parameter C = 0.32 dan C
= 0,50. Pemodelan Gempa dilakukan secara static ekivalen yang mengacu pada UBC
1997. Dan data yang diganti adalah data C dan C yang disesuaikan dengan peratuan
gempa menurut SNI 03-1726-2002.
3.2.4 Kombinasi Pembebanan
Kombinasi dan factor perbesaran beban yang digunakan dalam perencanaan struktur
adalah sebagai berikut :
• 1,4 DL + 1,4 SIDL
• 1,2 ( DL+SIDL) + 0,5 LL + 1,0 Ex + 0,3 Ey
• 1,2 ( DL+SIDL) + 0,5 LL + 1,0 Ey + 0,3 Ex
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐5
• 0,9 ( DL+SIDL) + 1,0 Ex + 0,3 Ey
• 0,9 ( DL+SIDL) + 1,0 Ey + 0,3 Ex
Keterangan :
• DL = Beban Mati
• SIDL = Beban Mati Tambahan
• LL = Beban Hidup
• Ex = Beban Gempa Arah-x
• Ey = Beban Gempa Arah-y
Dari kombinasi pembebanan tersebut dilakukan preliminary ukuran penampang yaitu
kolom dan juga pelat.
3.2.5 Preliminari Desain
Preliminari desain adalah tahap awal untuk memberikan informasi tentang perkiraan
geometri dari penampang struktur tersebut. Jadi dari semua kombinasi pembebanan
yang telah dijelaskan sebelumnya, dilakukan preliminary penampang yaitu pelat dan
juga kolom.
Untuk memodel struktur sebagai rangka ekivalen, akan diambil salah satu jalur untuk
ditinjau. Dalam hal ini akan diambil jalur yang di tengah sebagai model rangka
ekivalen karena memang jalur yang ditengah lebih dominan terhadap beban
khususnya juga terhadap pengaruh beban lateral. Model dibuat berdasarkan metode
lebar efektif pelat akibat pengarug beban gravitasi dan lateral. Berikut adalah lebar
efektif pelat yang ditinjau.
Tabel 3.1 : Lebar Efektif Pelat Yang dimodel sebagai Balok
Kolom αe αi L2 (mm) x.αe.L2 (mm) x.αi.L2 (mm) Kolom 1-2 0,29 0,963 6000 1736,92 5707,57 Kolom 3-4 0,29 0,963 6000 1736,56 5706,76 Kolom 5-7 0,34 0,963 6000 2000,21 5714,58 Kolom 8-10 0,39 0,963 6000 2308,57 5695,30
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐6
Setelah lebar efektif pelat didapatkan maka akan dilakukan preliminary dimensi
elemen struktur dan juga pengecekan terhadap elemen pelat, dan kolom :
3.2.5.1 Pelat
Untuk sistem pelat 2 arah, SK – SNI memberikan batasan tebal minimum pelat
untuk membatasi agar defleksi terjadi lebih kecil daripada defleksi yang diizinkan.
Semua lantai direncanakan memiliki ketebalan yang sama. Dalam hal ini
direncanakan tanpa menggunakan drop panel, dan tidak memiliki balok tepi,
sehingga di dapat tebal pelat sebagai berikut :
Tebal pelat = = ≈ 210 mm
Dalam SNI, belum terdapat persyaratan desain SRPMK terhadap struktur flat
plate, khususnya pada bagian pelat. Untuk perencanaan terhadap elemen pelat dari
struktur cenderung menggunakan peraturan yang ada pada struktur flat plate dari
SRPMM. Ada beberapa persyaratan balok yang digunakan, karens dalam
perencanaan ini dilakukan pemodelan lemen pelat sebagai elemen balok. Pada
kesempatan ini masalah detailing terhadap pelat tidak ditinjau lebih lanjut. Karena
memang tujuan nya bukan untuk mencaentukan detail dengan sebenarnya, akan
tetapi pendeketan perilaku struktur flat plate, yang dimodel sebagai balok. Untuk
pelat akan dilakukan pengecekan terhadap kekuatan, dan akan dilakukan terhadap
peninjauan peraturan yang ada dan juga SRPMM.
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐7
• Pengecekan Terhadap Geser
Pengecekan pelat terhadap geser dilakukan terhadap kondisi tanpa transfer momen dan juga kondisi dengan transfer momen.
Desain geser untuk 2 arah tanpa adanya transfer momen:
Vu < Ф Vn
Tabel 3.2 : Tabel Perhitungan Geser Tanpa adanya Transfer Momen
Kolom
Vc = β
f ′ b
( N )
Vc = α
f ′ b d
( N )
Vc = f ′ b d
( N )
Ф Vn
( N )
Vu
( N )
1-2 Interior 1.644.263,12 1.207.180,52 1.096.175,41 876.940,33 400.827,89 OK 1-2 Eksterior 1.134.333,42 872.430,75 756.222,28 604.977,82 202.134,49 OK 3-4 Interior 1.644.263,12 1.207.180,52 1.096.175,41 876.940,33 405.464,78 OK 3-4 Eksterior 1.134.333,42 872.430,75 756.222,28 604.977,82 206.771,38 OK 5-7 Interior 1.540.195,83 1.172.491,42 1.026.797,22 821.437,78 409.306,46 OK 5-7 Eksterior 1.056.282,95 846.413,93 704.188,63 563.350,91 210.502,86 OK 8-10 Interior 1.436.128,55 1.137.802,33 957.419,03 765.935,22 411.085,83 OK 8-10 Eksterior 978.232,49 820.397,10 652.154,99 521.723,99 212.392,43 OK
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐8
Desain geser untuk 2 arah dengan adanya transfer momen :
< Ф , dimana :
Ф = Ф V V
; untuk pelat dengan tulangan geser
Tabel 3.3 : Tabel Perhitungan Geser dengan Adanya Transfer Momen
Kolom Vb d
( MPa )
γ M CJ
( MPa )
= V
+ γ M CJ
( MPa )
Ф
( tanpa Tul. Geser )
MPa
Ф
( dengan Tul. Geser )
MPa
1-2 Interior 0,668 38,330 39,00 1,46 2,19 1-2 Eksterior 0,488 1,585 2,07 1,46 2,19 3-4 Interior 0,675 38,742 39,42 1,46 2,19 3-4 Eksterior 0,499 1,590 2,09 1,46 2,19 5-7 Interior 0,728 33,378 34,11 1,46 2,19 5-7 Eksterior 0,546 1,558 2,10 1,46 2,19 8-10 Interior 0,784 19,127 19,91 1,46 2,19 8-10 Eksterior 0,595 1,009 1,60 1,46 2,19
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐9
• Pengecekan Terhadap Lentur
Jumlah tulangan yang digunakan pada pelat ini adalah, tulangan untuk menahan gravitasi dan juga tulangan untuk kapasitas transfer
momen sebagai lentur terhadap kolom. Karena pelat dimodel sebagai balok, ada beberapa persyaratan balok sesuai dengan peraturan
yang harus dipenuhi, yaitu :
Setidaknya 2 tulangan menerus harus diberikan di bagian atas dan bawah balok di sepanjang bentang. → diasumsikan memenuhi
Luas tulangan atas dan bawah masing – masing tidak boleh kurang dari
, ′ . b . d = , √ . 5700 . 210 = 4098 mm , dan , . . = , . . = 4189 mm . Rasio tulangan ρ tidak melebihi
0,025 tulangan maksimum = 0.025 x 5700 x 210 = 29.925 mm
Tulangan yang digunakan harus memenuhi persyaratan tersebut dan dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
Tabel 3.4 : Tulangan Pelat ( balok ) Tulangan Gravitasi Tulangan Lateral Total Maksimum
( mm ) Minimum
( mm ) Tulangan input
Atas ( mm ) Bawah ( mm ) Atas ( mm ) Bawah ( mm ) Atas ( mm ) Bawah ( mm ) Atas ( mm ) Bawah ( mm ) Lantai 1 3012 1534 2491 2491 5502 4025 29.925 4241 5502 4189 Lantai 2 3012 1534 2491 2491 5502 4025 29.925 4241 5502 4189 Lantai 3 3204 1530 2518 2518 5721 4048 29.925 4241 5721 4189 Lantai 4 3204 1530 2518 2518 5721 4048 29.925 4241 5721 4189 Lantai 5 3358 1558 2161 2161 5519 3719 29.925 4241 5519 4189 Lantai 6 3358 1558 2161 2161 5519 3719 29.925 4241 5519 4189 Lantai 7 3358 1558 2161 2161 5519 3719 29.925 4241 5519 4189 Lantai 8 3421 1588 1233 1233 4655 2821 29.925 4241 4655 4189 Lantai 9 3421 1588 1233 1233 4655 2821 29.925 4241 4655 4189 Lantai 10 3421 1588 1233 1233 4655 2821 29.925 4241 4655 4189
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐10
3.2.5.2 Kolom
Pada desain kolom, ukuran tidak sama untuk semua lantai. Ukuran kolom
dibedakan menjadi 4 bagian, yakni : lantai 1 – 2, lantai 3 – 4, lantai 5 - 7 dan
lantai 8 – 10. Pada tiap lantai, kolom akan direncakan mempunyai ukuran yang
sama baik interior maupun eksterior. Pada awalnya struktur dimodel dengan
ukuran tertentu, dan menghasilkan gaya aksial dari output program SAP.
Setelah dicek ternyata ukuran yang dimodel di awal telah memenuhi persyaratan
gaya aksial. Persamaan untuk syarat batas ukuran kolom adalah sebagai berikut :
A P, ′
• Kolom Lantai 1 – 2. Pu terbesar = 4.505.898,7 N
Maka :
A P, ′ = . . ,
, . = 250.327,71 mm
Ukuran kolom = 250.327,71 = 500 mm
• Kolom Lantai 3 – 4. Pu terbesar = 3.554.947,73 N
Maka :
A P, ′ = . . ,
, . = 197.497,09 mm
Ukuran kolom = √197.497,09 = 444 mm
• Kolom Lantai 5 – 7. Pu terbesar = 2.618.636,19 N
Maka :
A P, ′ = . . ,
, . = 145.479,79 mm
Ukuran kolom = 145.479,79 = 381 mm
• Kolom Lantai 8 – 10. Pu terbesar = 1.250.569,51 N
Maka :
A P, ′ = . . ,
, . = 69.476,06 mm
Ukuran kolom = √69.476,06 = 263 mm
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐11
Jadi dalam hal ini ukuran kolom yang didefenisikan di awal digunakan sebagai
model struktur yang akan ditinjau.
Tabel 3.5 : Ukuran Kolom yang Digunakan
Lantai Ukuran
1 600 x 600
2 600 x 600
3 600 x 600
4 600 x 600
5 550 x 550
6 550 x 550
7 550 x 550
8 500 x 500
9 500 x 500
10 500 x 500
Untuk desain sesuai dengan peraturan SRPMK, ada beberapa persyaratan yang harus
dipenuhi oleh kolom, yakni :
• Beban aksial terfaktor yang dipikul oleh kolom harus lebih besar dari A ′
→ OK
• Ukuran penampang terkecil, diukur pada garis lurus yang melalui titik pusat
geometris penampang tidak kurang dari 300 mm → OK
• Perbandingan antara ukuran terkecil penampang terhadap ukuran dalam arah
tegak lurusnya tidak kurang dari 0,4 → OK
Tulangan kolom
Seperti yang telah diuraikan sebelumnya, untuk persyaratan SRPMK sesuai dengan
SNI 03-2847-2002 akan dikaji secara khusus mengenai kebutuhan tulangan kolom
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐12
untuk memenuhi strong column weak beam. Untuk SNI 03-2847-2002 menggunakan
nilai λ sebesar 6/5. Dalam mencari tulangan kolom yang dibutuhkan dilakukan proses
iterasi secara trial dan error di dalam perangkat lunak SAP 2000 supaya memperoleh
faktor pengali tahanan momen balok dan kolom ( λ ) yang memenuhi persyaratan
tersebut.
Berikut ini adalah penulangan kolom yang dipasang beserta nilai λ nya :
Tabel 3.6 : Tulangan Kolom dan Nilai λ nya
Kolom Ukuran Tulangan λ
Lantai 1 Eks 600x600 9802 2,61
Int 600x600 12082 2,56
Lantai 2 Eks 600x600 9802 2,11
Int 600x600 12082 2,18
Lantai 3 Eks 600x600 7733 1,94
Int 600x600 9802 2,05
Lantai 4 Eks 600x600 7733 1,92
Int 600x600 9802 1,96
Lantai 5 Eks 550x550 7733 1,91
Int 550x550 9802 1,82
Lantai 6 Eks 550x550 7733 2,02
Int 550x550 9802 1,84
Lantai 7 Eks 550x550 7733 1,77
Int 550x550 9802 1,76
Lantai 8 Eks 500x500 5155 1,55
Int 500x500 9802 1,71
Lantai 9 Eks 500x500 5155 1,80
Int 500x500 9802 1,75
Lantai 10 Eks 500x500 5155 -
Int 500x500 9802 -
Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa semua kolom memenuhi persyaratan nilai λ > 6/5
sehingga sudah dapat dikatakan bahwa memenuhi persyaratan strong column weak beam.
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐13
Pada kolom 10 tidak di desain untuk memenuhi persyaratan tersebut karena memang sangat
kecil kemungkinan untuk mengalami sendi plastis pada kolom tersebut.
3.3 Validasi Model Terhadap Gaya Geser Dasar
3.3.1 Penentuan Periode Alami Struktur
Penentuan periode alami struktur dilakukan pada mode pertama untuk melakukan
perhitungan gaya gempa statik ekivalen. Periode alami pertama berpengaruh terhadap
besaran C. perhitungan periode alami :
T = 0,0731 H /
= 0,0731 35 /
= 1,052 detik
3.3.2 Penentuan Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekivalen ( Base Shear )
Untuk analisis statik ekivalen diperlukan perhitungan gaya geser dasar dan gaya
lateral tiap lantai. Selain itu pehitungan ini dapat digunakan untuk mengecek apakah
struktur dibuat sudah benar maka dilakukan perhitungan manual terhadap gaya geser
dasar atau base shear. Perhitungan manual didekati persamaan yaitu :
. ..
b tC IV WR
=
Dimana :
• Nilai C :
Nilai C dalam perhitungan analisis statik ekivalen untuk sistem struktur yang
berada pada zona wilayah gempa 5 ( tanah sedang ) adalah sebagai berikut :
Karena nilai T > TC , yang mana T = 1,052 detik dan TC = 0,6 detik maka,
perhitungan faktor respons gempa untuk zona 5 adalah :
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐14
C AT
, dimana ; A = A . TC = 0,83 . 0,6 = 0,498
jadi C AT
= ,,
= 0,473
• Penentuan Nilai I dan R :
Nilai I adalah nilai indeks kegunaan dari bangunan yang mana diambil nilai I
= 1, sedangkan nilai R yang merupakan daktilitas dari bangunan diambil R
=8,5 untuk wilayah gempa 5.
• Penentuan berat beban struktur ( Wt ) :
Penentuan berat akan dihitung total berat struktur secara keseluruhan yang
meliputi berat pelat dan kolom tiap lantai. Berikut adalah gambar
perbandingan berat struktur yang akan ditinjau, untuk struktur dalam 3D berat
struktur adalah berat struktur secara keseluruhan, sedangkan untuk pemodelan
rangka ( daerah yang diarsir ) sebagai 2D, hanya diambil sebagai jalur
efektifnya saja untuk menganalisis terhadap pengaruh beban lateral.
Gambar 3.4 : Perbandingan Berat Struktur 3D dan Model Rangka 2D ( arsir )
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐15
Perhitungan berat struktur untuk 3D antara lain sebagai berikut :
Tabel 3.7 : Berat Struktur Secara Keseluruhan ( 3D )
Lantai Tinggi Berat Lantai (DL) LL SIDL (m) (KN) (KN) (KN)
10 1,75 1.801 324 388,8 9 3,5 1.969 810 388,8 8 3,5 1.969 810 388,8 7 3,5 2.040 810 388,8 6 3,5 2.040 810 388,8 5 3,5 2.040 810 388,8 4 3,5 2.117 810 388,8 3 3,5 2.117 810 388,8 2 3,5 2.117 810 388,8 1 5,25 2.359 810 388,8 ∑ 35 20.567 7.614 3.888
DL + SIDL + 0,3 LL = 26.738,76
Perhitungan berat struktur untuk jalur 2D antara lain sebagai berikut :
Tabel 3.8 : Berat Struktur Model Rangka Ekivalen ( 2D )
Lantai Tinggi Berat Lantai (DL) LL SIDL (m) (KN) (KN) (KN)
10 1,75 559,104 102,6 123,12 9 3,5 601,104 256,5 123,12 8 3,5 601,104 256,5 123,12 7 3,5 618,744 256,5 123,12 6 3,5 618,744 256,5 123,12 5 3,5 618,744 256,5 123,12 4 3,5 638,064 256,5 123,12 3 3,5 638,064 256,5 123,12 2 3,5 638,064 256,5 123,12 1 5,25 698,544 256,5 123,12 ∑ 35 6230,28 2411,1 1231,2
DL + SIDL + 0,3 LL = 8.184,81
Untuk perhitungan beban geser dasar yang terjadi maka dilakukan kombinasi beban
gravitasi dan gempa yang terjadi yakni : DL + SIDL + 0,3 LL.
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐16
Struktur dengan bentuk 3D, dari SAP disapatkan nilai V shear sebesar 1.466.244,66
N ( output SAP ). sedangkan untuk struktur dengan bentuk 2D Vb shear sebesar
456.921,9 N ( output SAP ). Perbandingan V shear dari SAP tersebut yang
didapatkan adalah sebagai berikut :
V DV D
. , N. . , N
0,312 ( SAP )
Dari persamaan perhitungan manual V shear yang terjadi, nilai V shear tersebut
berbanding lurus dengan nilai beban total struktur yang terjadi. Sehingga dapat
dilakukan perbandingan langsung karena koefisien yang lain adalah sama.
Perbandingan beban yang ditinjau yang terjadi dalam struktur adalah sebagai berikut:
D D
. . N. , N
0,306 ( manual )
Tingkat kesalahan : , , ,
x 100% = 1,84 %
Tingkat kesalahan yang didapat kurang dari 10%, maka dapat dikatakan perbandingan
struktur sudah memadai.
Dalam hal ini model yang akan kita analisis adalah, model dalam rangka bentuk 2D,
sehingga dilakukan pengecekan terhadap Gaya Geser dasar hasil output SAP dengan
Perhitungan manual.
Jadi berat struktur pada saat terjadi Gempa adalah 456.921,9 N, maka:
V C .IR
Wt , .,
8.184,81 = 455,461 KN
Sedangkan V shear hasil output dari SAP adalah 456.921,9 N, dengan pendefinisian
sumber massa DL + SIDL + 0,3 LL.
Tingkat kesalahan : . , N – . N . N
x 100% = 0,32 %
Karena tingkat kesalahan yang didapat kurang dari 10%, maka dapat dikatakan
struktur yang dimodel sudah sesuai.
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐17
3.4 Pemodelan Analisis Pushover
Dalam analisis pushover terhadap struktur flat plate, sangat sulit untuk melihat perilaku
pelat dalam struktur tersebut. Sehingga dilakukan pemodelan dalam bentuk 2-D, yang
mana pelat akan dimodel sebagai balok ekivalen. Dalam hal ini diambil rangka bagian
tengah, karena memang lebih dominan terhadap pengaruh pembebanan, dalam hal ini
adalah beban lateral. Berikut adalah gambar dari pemodelan tersebut :
Gambar 3.5 : Perspektif Model Rangka 2-D Struktur dalam SAP 2000
Setelah model 2-D selesai dibuat, maka tahapan berikutnya adalah mendefinisikan
menu-menu yang ada pada program SAP, sehingga program tersebut akan dapat
langsung melakukan analisis pushover. Pendefinisian yang dilakukan adalah
pendefinisian kasus statik non linier dan pendefinisian perilakuk sendi plastis.
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐18
3.4.1 Pendefinisian Kasus Statik Non Linier Pada Analisis Pushover
Dalam SAP 2000 ada beberapa hal harus didefenisikan terlebih dahulu, sebelum
melakukan analisis Pushover. Kasus tersebut adalah kasus pembebanan gravitasi dan
kasus pembebanan lateral. Jadi sebelum kasus pembebanan lateral dilakukan (
pushover ) , di dalam model struktur sebenarnya juga ada pembebanan gravitasi yakni
Beban mati dan Beban Hidup terfaktor.
1. Kasus Pembebanan Gravitasi
Kasus pembebanan gravitasi adalah kasus awal yang harus didefenisikan sebelum
melakukan analisis pushover. Pendefenisisn kasus ini dilakukan sesuai dengan
pola pembebanan gravitasi, yang mana beban – beban yang bekerja adalah beban
gravitasi seperti Beban Mati (DL), Beban Mati Tambahan (SIDL), dan juga
BEban Hidup (LL). Untuk Beban Mati (DL) dan Beban Mati Tambahan (SIDL),
didefenisikan akan bekerja secara keseluruhan karena memang sifatnya yang
statis, sehingga diberi faktor pengali 1 terhadap beban tersebut. Sedangkan untuk
Beban Hidup (LL), berdasarkan engineering judgement diambil faktor pengali
0.3 yang karena memang sifatnya bergerak atau tidak statis. Anggapan ini
diambil mendasar pada, pada saat terjadinya gempa tidak seluruhnya beban hidup
akan bekerja pada struktur.
Gambar 3.6 : Tampilan Pendefenisian Kasus Pembebanan Gravitasi
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐19
2. Kasus Pembebanan Lateral ( Pushover )
Ini adalah kasus sebenarnya dari analisis pushover. Arah beban dorong akan
diambil dalam 1 arah saja karena memang struktur yang dimodel adalah simetris.
Pada kasus ini struktur akan didorong dengan beban hingga struktur mengalami
keruntuhan pada defleksi tertentu. Beban yang berpengaruh pada kasus ini
tentunya adalah beban gempa. Jadi sebelum kasus pembebanan lateral terjadi,
kasus diawali dengan pembebanan gravitasi karena menggambarkan bahwa
sebelum struktur dikenai beban gempa, struktur tersebut sudah atau sedang
menerima pembebanan gravitasi.
Gambar 3.7 : Tampilan Pendefenisian Kasus Pembebanan Lateral
3.4.2 Pendefinisian Sendi Plastis
Sebelum melakukan analisis pushover, harus juga dilakukan pendefinisian terhadap
sendi plastis yang akan terjadi. Pendefinisian tersebut adalah pendefinisian perilaku
inelastic dari struktur tersebut.
Pada struktur portal flat plate terdapat dua elemen struktur berupa kolom dan pelat
(dimodel sebagai balok). Kemungkinan terjadinya sendi plastis adalah di bagian
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐20
ujung – ujung elemen struktur. Oleh karena itu sendi plastis di assign pada seluruh
ujung – ujung elemen struktur, dengan anggapan pada titik tersebut lah nantinya yang
akan mengalami sendi plastis. Sendi plastis yang di assign pada elemen struktur,
berbeda antara kolom dan balok, hal ini dikarenakan pengaruh gaya dalam yang
diterima elemen struktur tersebut.
Pada kolom, akan di assign hinge properties berupa interaksi antara Gaya aksial P dan
Momen M3 ( P-M3).
Gambar 3.8 : Tampilan Pendefenisian Sendi Plastis di Kolom
Sedangkan pada balok akan kita assign sendi plastis, yakni berupa momen M3.
Dalam hal ini sendi plastis akibat momen lentur akan menjadi kontrol terhadap
kekuatan geser maupun kekuatan lentur itu sendiri. Jadi pada saat terjadi sendi plastis
kita akan mengecek kekuatan geser dari pelat tersebut begitu juga dengan kekutan
lentur, karena memang transfer terhadap kolom adalah berupa lentur dan geser.
Analisis Perilaku Struktur Pelat Datar ( Flat Plate ) Sebagai Struktur Rangka Tahan Gempa BAB III STUDI KASUS
Yose Mahedi Tampubolon ( 15004105 ) ) III‐21
Gambar 3.9 : Tampilan Pendefenisian Sendi Plastis di Balok (Pelat)
Keseluruhan pendefinisian sendi plastis ini akan secara otomatis dapat dilakukan
dengan program SAP 2000.