Analisis Struktur Gedung Bertingkat Rendah Dengan Software Etabs v9

(1)

ANALISIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT

RENDAH DENGAN SOFTWARE ETABS V9.5.0

Afret Nobel, ST

Akan Ahli Struktur

(2)

Dimensi balok yang diinput dalam ETABS ada beberapa macam dan diberi kode sesuai dengan dimensinya. Untuk balok menggunakan balok T (balok di tengah) dan balok L (balok di tepi) sedangkan untuk kolom menggunakan kolom persegi dengan ukuran 40x80cm (Lantai dasar dan 1), 40x70cm (lantai 2 dan 3) dan 40x60cm (lantai 4).

(8)

Gambar 10 Contoh input data balok T 30x50cm

(9)

1.5.3 Pelat lantai dan pelat atap

Untuk pelat lantai menggunakan tebal 12 cm dan untuk pelat atap menggunakan tebal 10 cm. Masing-masing diberi notasi S1230 dan S1030. Pelat dimodelkan sebagai membrane. (S1230, S = Slab, 12 = tebal pelat, dan 30 = mutu beton)

Gambar 12 Input data dan dimensi pelat

(10)

1.6 PEMBEBANAN 1.6.1 Beban Gravitasi

1.6.1.1 Beban mati pada pelat lantai Rsoof (atap)

1. Screed + water proofing (5 cm) =0,05 x 2100 kg/m3 = 105 kg/m2

2. Waterproofing (1 cm) = 15 kg/m2

3. Mechanical / Electrical = 15 kg/m2

4. Ducting + Lighting + Ceiling = 30 kg/m2 + Beban mati total (qSDL) = 165 kg/m2

Lantai tipikal perpustakaan

1. Screed (2 cm) = 0,02m x 2100 kg/m3 _{= 42 kg/m}2

2. Mechanical / Electrical = 15 kg/m2

3. Finishing (keramik 1 cm) = 24 kg/m2 4. Ducting + Lighting + Ceiling = 30 kg/m2₊

Beban mati total (qSDL) = 111 kg/m2

1.6.1.2 Beban mati pada balok

1. Beban dinding pasangan ½ batu = 250 X 3,5 = 875 kg/m 2. Beban dinding pasangan ½ batu = 250 x 3,7 = 925 kg/m 3. Beban dinding pasangan ½ batu = 250 x 3,5 = 875 kg/m 4. Beban reaksi tangga akibat beban mati = 1000 kg/m

Catatan: Tinggi bata dikurangi tinggi balok di atasnya. 1.6.1.3 Beban hidup pada pelat lantai

1. Lantai atap = 100 kg/m2

2. Lantai perpustakaan (ruang umum) = 250 kg/m2 3. Lantai perpustakaan (ruang buku) = 400 kg/m2

(11)

Gambar 15 Input beban mati pada pelat lantai

Gambar 16 Input beban mati pada pelat atap

(12)

Gambar 18 Input beban hidup pada pelat atap

Gambar 19 Input beban mati (pasangan bata) pada balok arah x

(13)

1.6.2 Beban Gempa

Adapun parameter-parameter pembebanan gempa yang akan digunakan dalam analisis struktur adalah sebagai berikut:

1. Wilayah gempa : 3

2. Jenis tanah : Tanah lunak 3. Analisis yg

digunakan

: • Analisis statik ekivalen

• Analisis dinamik menggunakan spectrum response

4. Faktor reduksi daktilitas struktur (R)

: 5,5

Gambar 21 Input data massa

KETERANGAN: Berdasarkan PPIUG 1983, untuk gedung perpustakaan menggunakan faktor reduksi beban hidup sebesar 0,80.

(14)

Gambar 22 Input diafragma pada masing-masing lantai

(15)

1.7 METODE ANALISIS STRUKTUR TERHADAP GEMPA 1.7.1 Metode Statik Ekivalen

Gaya geser dasar nominal pada struktur akibat gempa menurut SNI 03-1726-2002, dihitung dengan rumus sebagai berikut:

= 1

I

V

C

Wt

R

Waktu getar alami dapat diperoleh dari hasil Modal Analysis dengan ETABS untuk Mode 1 yang memungkinkan struktur berperilaku elasto plastis.

Gambar 24 Mode 1 (arah x) dengan T=1,4513

Untuk menghindari penggunaan struktur yang terlalu fleksibel, maka perlu dilakukan kontrol terhadap waktu getar yang diperoleh. Syarat yang harus dipenuhi: T < ξ n (lihat SNI 03-1726-2002), dengan, n = jumlah tingkat. Maka T < (0,18*4 = 0,72). Untuk Mode 1 dengan T = 1.4513 > 0.72.

Catatan: Pembatasan nilai T untuk bangunan bertingkat rendah akan menghasilkan bangunan yg sangat kaku. Oleh karena itu, perlu ditinjau ulang. (Rastandi).

(16)

Tabel 1 Distribusi gaya geser tingkat

LANTAI Massa Lantai Hi

Kg m X Y X Y Kg Kg Kg Kg ATAP 57,808 21.00 79,427 91,492 79,427 91,492 STORY4 81,100 16.80 162,849 179,731 83,422 88,238 STORY3 79,297 12.60 225,023 243,694 62,174 63,964 STORY2 79,740 8.40 269,483 285,948 44,460 42,253 STORY1 82,898 4.20 293,767 305,856 24,284 19,909 293,767 305,856 TOTAL TOTAL Setelah Diskalakan GESER Fi

Tabel 2 Eksentrisitas rencana arah x

PUSAT LATERAL ed1 ed2 1.5 ec + 0.05 b ec - 0.05 b (1) (2) ATAP 20.00 20.00 0 40 2.000 -2.000 22.00 18.00 STORY 4 20.08 20.00 0.084 40 2.126 -1.916 22.13 18.08 STORY 3 20.10 20.00 0.099 40 2.149 -1.901 22.15 18.10 STORY 2 20.10 20.00 0.099 40 2.149 -1.901 22.15 18.10 STORY 1 20.10 20.00 0.095 40 2.143 -1.905 22.14 18.10 ARAH X SETELAH KOREKSI LANTAI PUSAT MASSA PUSAT KEKAKU AN ec b

Tabel 3 Eksentrisitas rencana arah y

PUSAT LATERAL ed1 ed2 1.5 ec + 0.05 b ec - 0.05 b (1) (2) ATAP 9.00 8.89 0.112 18 1.068 -0.788 9.956 8.100 STORY 4 9.14 8.84 0.303 18 1.355 -0.597 10.196 8.244 STORY 3 9.27 8.76 0.508 18 1.662 -0.392 10.420 8.366 STORY 2 9.28 8.57 0.711 18 1.967 -0.189 10.533 8.377 STORY 1 8.90 8.15 0.753 22 2.230 -0.347 10.375 7.798 ARAH Y SETELAH KOREKSI PUSAT KEKAKU AN ec b LANTAI PUSAT MASSA

(17)

Gambar 25 Input beban gempa statik arah x

(18)

1.7.2 Metode Analisis Response Spectrum

Besar beban gempa ditentukan oleh percepatan gempa rencana dan massa total struktur. Massa total struktur terdiri dari berat sendiri elemen struktur, beban mati dan beban hidup yang dikalikan faktor reduksi 0,8. Percepatan gempa diambil dari data zone 3 peta wilayah gempa (lihat SNI 03-1726-2002).

Gambar 27 Input data kurva spectrum gempa rencana

Nilai spectrum response tersebut harus dikalikan dengan suatu faktor skala (FS) yang besarnya = g x I/R dengan g = percepatan gravitasi (g = 9,81 m/det2). FS = 9,81 x 1/5,5 = 1.7836 (I = faktor keutamaan gedung, R = faktor reduksi) Analisis dinamik dilakukan dengan metode superposisi spectrum response dengan mengambil response maksimum dari 4 arah gempa yaitu 0°, 45°, 90°, dan 135°. Nilai redaman untuk struktur beton diambil, Damping = 0,05.

(19)

Gambar 28 Input data response spectrum gempa (SPEXY & SPEXX) 1.8 KOMBINASI PEMBEBANAN

(20)

Gambar 30 Contoh input kombinasi beban (COMB10)

Untuk kombinasi pembebanan gempa dengan metode statik ekivalen, menurut SNI 03-1726-2002 harus dilakukan dengan meninjau secara bersamaan 100% gempa arah x (ex) dan 30% gempa arah y (ey), dan sebaliknya. Dengan demikian kombinasi pembebanan untuk gempa statik ekivalen menjadi sebagai berikut: • U = 1,4 DL • U = 1,2 DL + 1,6 LL • U = 0,9 DL + 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 0,9 DL + 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 0,9 DL + 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy • U = 0,9 DL + 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL - 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL - 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy

(21)

• U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy

Untuk kombinasi pembebanan gempa dinamik dengan response spectrum, kombinasi pembebanannya sebagai berikut:

• U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 SPECX + 0,3 . 1,0 SPECY • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 0,3 . 1,0 SPECX + 1,0 SPECY • U = 0,9 DL + 1,0 SPECX + 0,3 . 1,0 SPECY

• U = 0,9 DL + 0,3 . 1,0 SPECX + 1,0 SPECY 1.9 ANALISIS

1.9.1 Kinerja Batas Layan (∆S)

∆ = 0, 03 = 0, 03 4, 2=0, 02 =2, 2 5,5

s

xhi

x

m

cm

R

Tabel 4 Kinerja batas layan

Bahwa diperoleh kinerja batas layan dari gedung yang ditinjau < 2,20 cm. Maka ∆s memenuhi syarat.

1.9.2 Kinerja Batas Ultimit (∆m)

∆

m

=0, 02

xhi

=0, 02 420

x

=8, 4

cm

Tabel 5 Kinerja batas ultimit

Bahwa diperoleh kinerja batas ultimit dari gedung yang ditinjau < 8,40cm. Maka ∆m memenuhi syarat. Ux Uy ∆ Ux ∆ Uy ∆ Ux ∆ Uy (m) (m) (m) (m) (cm) (cm) ATAP 0.066 0.063 0.0066 0.0091 0.66 0.91 STORY4 0.059 0.054 0.0120 0.0138 1.20 1.38 STORY3 0.047 0.040 0.0165 0.0169 1.65 1.69 STORY2 0.031 0.023 0.0180 0.0153 1.80 1.53 STORY1 0.013 0.008 0.0129 0.0078 1.29 0.78 Story Ux Uy ∆ Ux ∆ Uy ∆ Ux * § ∆ Uy * § (m) (m) (m) (m) (cm) (cm) ATAP 0.066 0.063 0.0066 0.0091 2.54 3.50 STORY4 0.059 0.054 0.0120 0.0138 4.62 5.31 STORY3 0.047 0.040 0.0165 0.0169 6.35 6.51 STORY2 0.031 0.023 0.0180 0.0153 6.93 5.89 STORY1 0.013 0.008 0.0129 0.0078 4.97 3.00 Story

(22)

1.9.3 Parameter perencanaan konstruksi beton

Sebelum dilakukan analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter perencanaan konstruksi beton menurut

terhadap SNI 03-2847

ketentuan (Options) untuk perencanaan Design).

Gambar 31 Faktor reduksi kekuatan yang disesuaikan dengan SNI

Gambar 32

Parameter perencanaan konstruksi beton

analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter perencanaan konstruksi beton menurut American Concrete Institute (ACI 318

2847-1992. Penyesuaian dilakukan dengan mengubah ) untuk perencanaan konstruksi beton (Concrete Frame

Faktor reduksi kekuatan yang disesuaikan dengan SNI

32 Momen arah x akibat gempa statik ekivalen

analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter (ACI 318-99) 1992. Penyesuaian dilakukan dengan mengubah (Concrete Frame

(23)

Gambar 33 Momen arah x akibat gempa

Gambar 34 Gaya geser arah x akibat gempa statik ekivalen Momen arah x akibat gempa response spectrum

Gaya geser arah x akibat gempa statik ekivalen spectrum

(24)

Gambar 35 Gaya geser arah x akibat gempa Dari kedua metode analisis dapat disimpul

berbeda. Penggunaan beban gempa statik ekivalen hanya untuk struktur gedung yang beraturan, sedangkan beban gempa dinamik bisa untuk struktur gedung beraturan maupun struktur gedung tidak beraturan.

1.9.4 Penulangan kolom dan balok

Hasil perhitungan penulangan kolom dan balok dengan kombinasi pembebanan yang telah ditetapkan dapat dilihat pada gambar dibawah berikut. Tampak bahwa tidak satupun elemen kolom atau balok yang mengalamai over strength (O/S) yang ditandai dengan warna mera

secara keseluruhan struktur aman terhadap berbagai macam kombinasi beban yang telah ditetapkan.

Sebagai contoh cara menetapkan jumlah tulangan kolom berdasarkan hasil desain penulangan adalah sebagai berikut:

Luas tulangan longitudinal kolom yang dibutuhkan = 7892 mm Misal digunakan tulangan deform D22, maka luas 1 tulangan = cm2

Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 7892/380 = 20,76 buah Maka digunakan tulangan

Luas tulangan geser kolom arah sumbu kuat = arah sumbu lemah = Gaya geser arah x akibat gempa response spectrum

Dari kedua metode analisis dapat disimpulkan bahwa hasilnya tidak jauh berbeda. Penggunaan beban gempa statik ekivalen hanya untuk struktur gedung yang beraturan, sedangkan beban gempa dinamik bisa untuk struktur gedung beraturan maupun struktur gedung tidak beraturan.

Penulangan kolom dan balok

Hasil perhitungan penulangan kolom dan balok dengan kombinasi pembebanan yang telah ditetapkan dapat dilihat pada gambar dibawah berikut. Tampak bahwa tidak satupun elemen kolom atau balok yang mengalamai over strength (O/S) yang ditandai dengan warna merah pada elemennya. Dengan demikian secara keseluruhan struktur aman terhadap berbagai macam kombinasi beban

Sebagai contoh cara menetapkan jumlah tulangan kolom berdasarkan hasil desain penulangan adalah sebagai berikut:

longitudinal kolom yang dibutuhkan = 7892 mm2

Misal digunakan tulangan deform D22, maka luas 1 tulangan = π/4 x 22

Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 7892/380 = 20,76 buah Maka digunakan tulangan 22 D 22

Luas tulangan geser kolom arah sumbu kuat = arah sumbu lemah = 0.703 spectrum

kan bahwa hasilnya tidak jauh berbeda. Penggunaan beban gempa statik ekivalen hanya untuk struktur gedung yang beraturan, sedangkan beban gempa dinamik bisa untuk struktur gedung

Hasil perhitungan penulangan kolom dan balok dengan kombinasi pembebanan yang telah ditetapkan dapat dilihat pada gambar dibawah berikut. Tampak bahwa tidak satupun elemen kolom atau balok yang mengalamai over strength h pada elemennya. Dengan demikian secara keseluruhan struktur aman terhadap berbagai macam kombinasi beban

Sebagai contoh cara menetapkan jumlah tulangan kolom berdasarkan hasil

/4 x 222 = 380

(25)

Misal digunakan tulangan P 12, maka luas sengkang 2P = 2 x π/4 x 102 = 157,08 mm2

Jarak sengkang yang dibutuhkan = 157,08 /0,703 = 223,44 mm Maka gunakan sengkang 2 P 10 – 200. (Cek syarat di SNI)

(26)

1.10 DAFTAR REFERENSI

Ilham, M. N, Analisis Struktur Gedung Bertingkat dengan Software ETABS 9.2.0 Rastandi, J. I (2006), Dampak Pembatasan Waktu Getar Alami pada Gedung Bertingkat Rendah, Seminar HAKI

SNI 03-1726-2002, “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung”

SNI 03-2847-2002, “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung”

(27)

1.11 TENTANG PENULIS

Anda diperbolehkan untuk mengirimkan lewat pos dan email dan memberikan buku elektronik ini kepada siapa saja yang Anda inginkan, selama Anda tidak mengubah, atau mengedit isinya dan format digitalnya.

Sebenarnya, kami akan sangat senang bila Anda membuat duplikat buku elektronik ini sebanyak-banyaknya. Tetapi bagaimanapun, hak untuk membuat buku dalam bentuk cetak atas naskah ini untuk dijual adalah tindakan yang tidak dibenarkan.

Afret Nobel adalah alumni Diploma Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada Angkatan 2005 dan Alumni Ekstensi Teknik Sipil Universitas Indonesia Angkatan 2009. Papanya seorang petani dan Mamanya pedagang. (Atas nama bangsa Indonesia, Jakarta, 20 Oktober 2013)

www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com

Kiranya buku ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat kami harapkan.

Analisis Struktur Gedung Bertingkat Rendah Dengan Software Etabs v9