Tugas Besar Struktur BetonMuchamad Januar Pratito(3111106032)Anggoro Suwignyo (3111106033)

BAB VANALISA STRUKTUR UTAMA

5.1. UMUMDidalam analisa struktur, struktur utama merupakan struktur komponen dimana kekuatannya mempengaruhi perilaku dari gedung tersebut. Struktur utama ini berfungsi untuk menahan beban yang berasal dari beban gravitasi dan beban lateral berupa beban gempa. Komponen struktur utama terdiri atas balok dan kolom yang menjadi dalam satu kesatuan system rangka pemikul momen.Dalam analisa struktur utama dari gedung ini, permodelan struktur mengacu pada peraturan SNI 03-1726-2002 dengan dengan system rangka pemikul momen.

5.2. PERMODELAN STRUKTURPerencanaan struktur ini di modelkan sebagai system rangka pemikul momen, yaitu suatu bangunan dengan asumsi bahwa struktur memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral di pikul rangka pemikul beban gempa menggunakan rangka pemikul momen khusus. Permodelan struktur ini mengambil peraturan yang di isyaratkan dalam SNI 03-1726-2002.Struktur dimodelkan sebagai struktur rangka terbuka (open frame) dengan lantai dimodelkan sebagai digragma kaku ( rigid diaphragm). Beban gempa merupakan beban gempa dinamis dengan pusat massa struktur sebagai pusat gempanya.

5.3. DATA PERENCANAANPerencanaan bangunan didasarkan pada data-data berikut ini adalah sebagai berikut :1. Mutu Beton: 40 MPa2. Mutu baja tulangan : 400 MPa3. Jumlah lantai: 3 lantai4. Tinggi lantai 2: 5,0 m5. Tinggi lantai 3 & atap: 4,0 m6. Tinggi bangunan: 13 m7. Luas bangunan: 31x13 ( 532 m2 ) 8. Dimensi kolom: 40 x 40 cm9. Dimensi balok: 30 x 40 cm10. Wilayah gempa: Zone 6

1 2 3 4 5.4 Beban GravitasiPembebanan disajikan dengan tipikal SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Khusus) untuk desain 3 lantai. Perhitungan pembebanan berupa beban gravitasi yaitu beban mati (DL) dan beban hidup (LL) yang bekerja pada tiap lantai serta beban lateral (gempa) dengan analisa diafragma. Sedangkan untuk analisa struktur dimodelkan secara ruang (3D) dengan perhitungan gaya dalam menggunakan program bantu ETABS. Berat sendiri balok atau pelat sebagai beban mati tidak dimasukkan dalam pembebanan tetapi dipakai sebagai frame dalam analisa struktur ETABS. Beban Lantai 2 & 3A. Beban Pada Pelat Lantai1. Beban Mati (DL)NoJenis BebanBerat SatuanJumlahBeban Area

1Berat Sendiri2400kg/m312cm0kg/m2

2Spesi21kg/m32cm42kg/m2

3Ubin24kg/m31cm24kg/m2

4Plafond + Rangka18kg/m31Ls18kg/m2

5Inst. Listrik + AC + Plumbing40kg/m31Ls40kg/m2

Qd124kg/m2

2. Beban Hidup (LL) = 250 kg/m2 x 0,3 = 75 kg/m2 (Beban hidup apartemen)B. Beban Pada Balok Lantai1. Beban Mati (DL) Lantai 1Berat Dinding= (5,0-0,4) m x 250 kg/m2= 1150 kg/m (Balok 30/40)2. Beban Mati (DL) Lantai 2 & 3Berat Dinding= (4,0-0,4) m x 250 kg/m2= 900 kg/m (Balok 30/40)3. Beban Hidup (LL)Tidak ada

Beban AtapA. Beban Pada Pelat Atap1. Beban Mati (DL)NoJenis BebanBerat SatuanJumlahBeban Area

1Berat Sendiri2400kg/m310cm0kg/m2

2Spesi21kg/m32cm42kg/m2

3Plafond + Rangka18kg/m31Ls18kg/m2

4Inst. Listrik + AC + Plumbing40kg/m31Ls40kg/m2

Qd100kg/m2

2. Beban Hidup (LL)= 100 kg/m2 x 0,3 = 30 kg/m2B. Beban Pada Balok Atap1. Beban Mati (DL)Tidak ada2. Beban Hidup (LL)Tidak ada Beban LuivelA. Beban Pada Pelat Luivel1. Beban Mati (DL)NoJenis BebanBerat SatuanJumlahBeban Area

1Berat Sendiri2400kg/m310cm0kg/m2

2Spesi21kg/m32cm42kg/m2

3Plafond + Rangka18kg/m31Ls18kg/m2

Qd60kg/m2

2. Beban Hidup (LL)= 100 kg/m2 x 0,3 = 30 kg/m2

5.5. TITIK PUSAT MASSA BANGUNANBeban gempa bekerja pada pusat massa struktur bangunan,dengan catatan struktur per lantai di modelkan sebagai diafragma (rigid diagragma). Berikut adalah perlitungan titik berat tiap lantai.nya

A1 = 4 m x 6 m = 24 m2A2 = 4 m x 21 m = 84 m2A3 = 4 m x 30 m = 120 m2A4 = 4 m x 18 m = 72 m2A5 = 4 m x 9 m = 36 m2Untuk lantai 2 dan 3 :Statik momen terhadap sumbu y y :

Statik momen terhadap sumbu x x :

Titik Pusat massa bangunan untuk lantai 2 dan 3 adalah x = 6 m dan y = 14,839 m

Untuk lantai Atap :Karena Luas bidang untuk atap adalah bidang simetris, dengan ukuran 12 m x 30 m, maka untuk titik pusat massa adalah x = 15 m dan y = 6 m5.6 Titik Pusat Kekakuan StrukturUntuk mendapatkan koordinat titik pusat kekakuan struktur dapat digunakan rumus sebagai berikut

Dimana : Ix = momen inersia (cm4) x, y= jarak terhadap statis momen arah X

JointXYbIxIx.XIx.Y

(m)(m)(m)(m)(m)(m)

1000,30,00160,00000,0000

2400,30,00160,00640,0000

3800,30,00160,01280,0000

41200,30,00160,01920,0000

5060,30,00160,00000,0096

6460,30,00160,00640,0096

7860,30,00160,01280,0096

81260,30,00160,01920,0096

90120,30,00160,00000,0192

104120,30,00160,00640,0192

118120,30,00160,01280,0192

1212120,30,00160,01920,0192

130180,30,00160,00000,0288

144180,30,00160,00640,0288

158180,30,00160,01280,0288

1612180,30,00160,01920,0288

170240,30,00160,00000,0384

184240,30,00160,00640,0384

198240,30,00160,01280,0384

2012240,30,00160,01920,0384

210300,30,00160,00000,0480

224300,30,00160,00640,0480

238300,30,00160,01280,0480

2412300,30,00160,01920,0480

Jumlah0,03840,23040,5760

Tabel 4.1 Pusat kekakuan struktur lantai

Kekakuan arah x lantai 2,3,atap Kekakuan arah y lantai 2,3,atap 5.7. EXSENTRISITAS ANTARA PUSAT MASSA BANGUNAN DENGAN PUSAT KEKAKUAN.

Menurut SNI 03-1726-2002 pasal 5.4.3 antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat harusdengan suatu exsentrisitas rencana [ed] yang di tentukan sebagai berikut:ed = 1,5 e + 0,05 . bAtau ed = e 0,05 . bEksentrisitas rencana tersebut dipilih di antara keduanya yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsure atau subsistem struktur gedung yang di tinjau, maka diplih koordinat pusat massa baru akibat eksentrisitas dengan persamaaned = 1,5 e + 0,05 . bDari hasil perhitungan pusat massa bangunan dan pusat kekakuan struktur dapat dilihat pada table di bawah ini :

Tabel Eksentrisitas terhadap arah XLantaiPusat MassaPusat Kekakuaneb (arah x)(1.5e)+(0,05.b)e-0,05.bEd

arah Xarah X(m)(m)

atap6,06,00,000120,60-0,60-0,60

36,06,00,000120,60-0,60-0,60

26,06,00,000120,60-0,60-0,60

Tabel Eksentrisitas terhadap arah YLantaiPusat MassaPusat Kekakuaneb (arah x)(1.5e)+(0,05.b)e-0,05.bEd

arah Yarah Y(m)(m)

atap15,00015.000.000301,5000-1,5-1,5

314,83915.00-0.161301,2585-1,4195-1,4195

214,83915.00-0.161301,2585-1,4195-1,4195

5.8. MASSA BEBAN TIAP LANTAIDari hasil perhitungan beban tiap lantai, maka nilai translasi arah sumbu x (V1) dan y (V2), serta momen of inersia (MMI) dapat diperoleh dengan rumus :

V1=V2=M/g dan MMI =Dimana nilai g= 9,8 m/dt2Berdasaarkan denah struktur b=30m dan d=12mTabel Massa beban per lantaiLantaiBerat lantaiV1V2MMI

(kg)(kg/dt2/m)(kg/dt2/m)(kg/dt2/,m2/m)

atap198.28020232,6520232,6517250360,00

3446.82145593,9845593,983.966.676.26

2446.82145593,9845593,983.966.676.26

5.9. PERHITUNGAN GAYA LATERAL PADA STRUKTURUntuk perencanaan gaya gempa dipergunakan peraturan SNI 03-1726-2002. Peraturan gaya gempa ini dipergunakan untuk menganalisa gempa yang di hasilkan pada analisa dinamis, dimana letak banguanan terletak pada zone gempa 6.Proses perhitungan menggunakan bantuan program ETABS V.9.7 yang perlu dimasukkan adalah grafik respon spectrum gaya rencana dari zone ini yang ada. Bangunan ini direncanakan dibangun pada daerah tanah sedang.

Dari penentuan gempa SNI 03-1726, didapat :I=1 ( factor keutamaan , tabel 1)R=8,5( SRPMK , tabel 2)Nilai ordita respon spectrum dilakukan factor koreksi I/R, dimana I adalah factor keutamaan sedangkan R faktor reduksi gempa reprentatif dari struktur gedung yang bersangkutan SNI 03-1726-2002 pasal 7.2.1 sehimgga input respon spectrum.

Tabel 5.4 Input respon spectrumTcI/Rc koreksi

0.000.360.120.042

0.200.900.120.106

0.400.900.120.106

0.600.900.120.106

0.800.680.120.079

1.000.540.120.064

1.200.450.120.053

1.400.390.120.045

1.600.340.120.040

1.800.300.120.035

2.000.270.120.032

2.200.250.120.029

2.400.230.120.026

2.600.210.120.024

2.800.190.120.023

3.000.180.120.021

5.10 Gaya Geser horizontal total akibat gempa

Tabel Gaya Geser GempaLantaiHi (m)wi (kg)Wi.hi (kg.m)Fi (kg)30%Fi(kg)

atap13198.2802.577.64033.738,2510121,475

39446.8214.021.38952.635,2215.790,566

25446.8212.234.10529.241,798.772,537

100000

wi.hi8.833.134

5.11. KOMBINASI PEMBEBANAN Sistem struktur dimodelkan sebagai momen resisting frame system perletakan jepit sebagai dasar kolom. Struktur utama di analisa menggunakan program EBATS Versi 9.6. Analisa dilakukan dengan kombinasi-kombinasi pembebanan yang di isyaratkan dalam SNI-03-1726-2002 pasal 11.2Untuk dapat menyalurkan gaya lateral supaya dapat diterima oleh komponen struktur penahan gaya lateral. Maka lantai dimodelkan sebagai diagragma yang kaku ( Rigid Diaphragma ) , jadi joint dalam satu bidang lantai dianggap di anggap bergerak dengan arah dan besar yang sama ketika mendapat tekanan gaya lateral.Adapun kombinasi pembebanan yang di isyaratkan dalam SNI 03-1726-2002 pasal 11.2 adalah sebagai berikut : U = 1,4 D U = 1,2 D + 1,6 L U = 1,2 D 1 L 1 Ex U = 1,2 D 1 L 1 Ey U = 0,9 D 1 Ex U = 0,9 D 1 Ey

Pemodelan Struktur bangunan (12m x 30m ; tinggi 13m)

Pemodelan pembebanan balok struktur bangunan

Pemodelan pembebanan plat struktur bangunan

Pemodelan pembebanan gempa static (story 2)

5.12Kontrol Hasil Analisa StrukturA. Kontrol Nilai Akhir Respon SpektrumPerbandingan nilai hasil analisa ETABS V.9.7.0 diantara respon spektrum dan beban statik pada dasarnya harus dikontrol sesuai dengan SNI 03-1726-2002 Pasal 7.1.3, dengan syarat V dinamik 0,8 V statik.

StoryPointLoadFXFY

BASE1GEMPASTATIKX-63488,8-19046,6

BASE1GEMPASTATIKY-19046,6-63488,8

BASE1RSPX45178,6813745,68

BASE1RSPY13552,7644981,38

Dari hasil tersebut terlihat nilai-nilai respon spektrum (RSP) yang merupakan beban dinamik dengan nilai statik (STATIK).V dinamik 0,8 V statik.45178,68 0,8 x 13745,68(Ok)

5.14 Kontrol Simpangan Antar Tingkat Gempa statik ekuivalen Kinerja batas layan (s)Simpangan antara tingkat harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa rencana, untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan. Simpangan yang terjadi tidak boleh melampaui (0,03/R).hi atau 30mm, tergantung yang mana yang nilainya terkecil. (SNI 03-1726-2002, pasal 8.1.2)

s = s =

Gambar Grafik Simpangan Struktur Arah X

Tabel Analisa s akibat gempa arah X

Lantaihi (m) s (mm)Drift s antar tingkat (mm)Syarat drift s (mm)Keterangan

atap1332,494,6914,1OK

3927,8011,0014,1OK

2516,8016,8017,6OK

Gambar Grafik Simpangan Struktur Arah Y

Tabel Analisa s akibat gempa arah YLantaihi (m) s (mm)Drift s antar tingkat (mm)Syarat drift s (mm)Keterangan

atap1331,805,2614,1OK

3926,5410,5414,1OK

2516,0016,0017,6OK

Kinerja batas ultimit (m)Simpangan antar tingkat harus dihitung dan simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa rencana dalam kondisi gedung diambang keruntuhan. Simpangan struktur gedung akibat gempa nominal dikalikan dengan faktor pengali m = x s = 0,7 R (untuk gedung beraturan) = 0,7 R / Faktor skala (untuk gedung tidak beraturan)Untuk memenuhi kinerja batas ultimit m tidak boleh lebih besar dari 0,02 x h = 0,02 x 4,0 m = 0,08 m = 80 mm 0,02 x h = 0,02 x 5,0 m = 0,10 m = 100 mmContoh perhitungan kinerja batas ultimit m lantai 2 akibat gempa arah X dan arah Y adalah sx = 16,80 0 = 16,80 mmmx= 16,80 mm x 0,7 x 8,5 = 99,96 mm sy = 16,00 0 = 16,00 mmmy= 16,00 mm x 0,7 x 8,5 = 95,20 mmTabel Analisa m akibat gempa arah XLantaihi (m)Drift s antar tingkat (mm)Drift m antar tingkat (mm)Syarat drift m (mm)Keterangan

atap134,6927,9180OK

3911,0065,4580OK

2516,8099,60100OK

Tabel Analisa m akibat gempa arah YLantaihi (m)Drift s antar tingkat (mm)Drift m antar tingkat (mm)Syarat drift m (mm)Keterangan

atap135,2631,3080OK

3910,5462,7180OK

2516,0095,20100OK

Gempa dinamik Kinerja batas layan (s)

Gambar Grafik Simpangan Struktur Arah YGambar Grafik Simpangan Struktur Arah X

Tabel Simpangan struktur akibat beban gempa dinamik arah X dan YLantaihi (m)RSPXRSPY

ArahArah

X (mm)Y (mm)X (mm)Y (mm)

atap1318,325,855,5319,4

3915,614,994,7216,26

259,653,042,989,76

Tabel Analisa s akibat gempa dinamik RSPX arah X Lantaihi (m) s (mm)Drift s antar tingkat (mm)Syarat drift s (mm)Keterangan

atap1318,322,7114,1OK

3915,615,9614,1OK

259,659,6517,6OK

Tabel Analisa s akibat gempa dinamik RSPY arah YLantaihi (m) s (mm)Drift s antar tingkat (mm)Syarat drift s (mm)Keterangan

atap1319,43,1414,1OK

3916,266,5014,1OK

259,769,7617,6OK

Kinerja batas ultimit (m)Tabel Analisa m akibat gempa dinamik RSPX arah XLantaihi (m)Drift s antar tingkat (mm)Drift m antar tingkat (mm)Syarat drift m (mm)Keterangan

atap132,7116,3080OK

395,9635,4680OK

259,6557,42100OK

Tabel Analisa m akibat gempa dinamik RSPY arah YLantaihi (m)Drift s antar tingkat (mm)Drift m antar tingkat (mm)Syarat drift m (mm)Keterangan

atap133,1418,6880OK

396,5038,6880OK

259,7658,07100OK

81