TUGAS AKHIRdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 1. 22. · iii KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas segala berkah

TUGAS AKHIR

STUDI KEANDALAN STRUKTUR GEDUNG TINGGI TIDAK

BERATURAN MENGGUNAKAN PUSHOVER ANALYSIS

PADA TANAH MEDIUM

DISUSUN OLEH :

ULFA NURDIANTI

D111 08 304

JURUSAN SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR

2013

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas segala

berkah dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang

berjudul “STUDI KEANDALAN STRUKTUR GEDUNG TINGGI TIDAK

BERATURAN MENGGUNAKAN PUSHOVER ANALYSIS PADA TANAH

MEDIUM”, sebagai salah satu syarat yang diajukan untuk menyelesaikan studi

pada Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas Hasanuddin.

Kami menyadari sepenuhnya bahwa selesainya tugas akhir ini berkat

bantuan dari berbagai pihak, utamanya dosen pembimbing kami :

Pembimbing I : Prof. Dr. Ing. Herman Parung, M.Eng

Pembimbing II : Dr. Eng. A. Arwin Amiruddin, ST.MT.

Dengan segala kerendahan hati, kami juga ingin menyampaikan terima kasih

serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :

1. Ayahanda Bardin dan ibunda Farida tercinta atas pengorbanan dan doa

kepada kami.

2. Bapak DR. Ing Ir. Wahyu H. Piarah, MS, ME. selaku Dekan Fakultas

Teknik Universitas Hasanuddin.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. H. Lawalenna Samang, MS.M.Eng. selaku ketua Jurusan

Sipil Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

4. Bapak Prof. Dr. Ing. Herman Parung, M.Eng. selaku dosen pembimbing I,

yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan

pengarahan mulai dari awal penelitian hingga selesainya penulisan ini.

iv

5. Bapak Dr. Eng. A. Arwin Amiruddin, ST.MT. selaku dosen pembimbing II,

yang telah banyak meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan

dan pengarahan kepada kami.

6. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas

Hasanuddin.

7. Saudara-saudara tercinta Husnaeni, Sahardin, Arnia, Hasmia, dan

Nurcahyani yang senantiasa berdoa dan terus memberikan semangat .

8. Penulis juga menghaturkan terima kasih kepada senior dan teman-teman

angkatan 2008 , khususnya Sita, Dian, Prima, Wana, Nata, Ningsi, Ellen,

Ona dan seluruh teman-teman yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu

persatu.

Kami menyadari bahwa tulisan ini tidak luput dari kekurangan-kekurangan.

Oleh karena itu penulis mengharapkan kepada para pembaca, kiranya dapat

memberikan sumbangan pemikiran demi kesempurnaan dan pembaharuan tugas

akhir ini.

Akhir kata, semoga ALLAH SWT melimpahkan Rahmat dan Taufiq-Nya

kepada kita, dan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pihak-pihak

yang berkepentingan.

Makassar, Juli 2013

Penulis

v

ABSTRAK

Analisis pushover atau analisis beban dorong statik merupakan prosedur

analisis untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu bangunan terhadap gempa

dengan memberikan pola beban statik tertentu dalam arah lateral yang besarnya

ditingkatkan secara bertahap (incremental) sampai struktur tersebut mencapai

target displacement tertentu atau mencapai pola keruntuhan tertentu. Hasil dari

analisis ini berupa kurva kapasitas yang dapat menunjukkan titik kinerja gedung

pada saat menerima beban gempa. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi

kinerja bangunan tinggi tidak beraturan yaitu gedung Karebosi Condotel. Perilaku

struktur dievaluasi secara tiga dimensi (3D) berdasarkan analisis beban dorong

statik (Pushover Analysis) dengan menggunakan software SAP 2000 Versi 15.

Hasil dari analisis pushover menunjukkan bahwa titik kinerja gedung Karebosi

Condotel untuk pembebanan gempa arah-X (portal arah memanjang gedung)

adalah 0,132 meter dengan gaya geser dasar yang terjadi 926,851 ton, sedangkan

untuk pembenanan gempa arah-Y (portal arah pendek gedung) diperoleh titik

kinerja gedung yaitu 0,133 meter dengan gaya geser yang terjadi adalah 673,099

ton. Dari titik kinerja diperoleh simpangan struktur (structural-drift ratio) yang

terjadi akibat pembebanan gempa arah-X dan arah-Y adalah 0,198% dan 0,199%

maka level kinerja struktur berdasarkan batas simpangan yang disyaratkan oleh

FEMA 356 dan ATC-40 termasuk pada level Immediate Occupancy.

Kata kunci : Analisis pushover, Kurva Kapasitas, Titik Kinerja, Level Kinerja

Struktur

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ………………………………………………………..

LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………..….

KATA PENGANTAR………………………………………………………

ABSTRAK…………………………………………………………………………

DAFTAR ISI…………………………………………………………………

DAFTAR NOTASI……………………………………………………………

DAFTAR TABEL………..…………………………………………………..

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………….

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang………………………………………..……..

1.2. Rumusan Masalah………..……………………………….….

1.3. Tujuan Penelitian………………………………………………

1.4. Batasan Masalah……………………………………………..

1.5. Sistematika Penulisan……………………………………………..

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Struktur Bangunan Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan

2.2. Perencanaan Tahan Gempa Berbasis Kinerja……………………

2.3. Evaluasi Kinerja Struktur dengan Analisa Pushover....................

2.3.1. Analisa Pushover……………………………………

i

ii

iii

v

vi

ix

x

xii

xiv

I-1

I-3

I-3

I-4

I-5

II-1

II-3

II-7

II-7

II-10

II-11

II-11

vii

2.3.2. Target Perpindahan………………………………….…

2.3.3. Level Kinerja Struktur………………………………………

BAB III TINJAUAN UMUM DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Model Struktur Bangunan………………………………………..

3.2. Data……………………………………………………………

3.2.1 Data Bangunan………………………………………..

3.2.2 Data Material…………………………………………..

3.2.3 Dimensi Elemen Struktur………………………………

3.3. Analisa Pembebanan Pada Struktur……………………………

3.3.1 Beban Gravitasi………………………………………..

3.3.2 Beban Gempa…………………………………………..

3.4. Diagram Alir Penelitian……………………….…………………

BAB IV PEMBAHASAN

4.1. Analisis Struktur……….…………………………………..…

4.2. Analisa Pushover……………………………………………………

4.3. Kurva kapasitas……………………………………………………

4.3.1. Menentukan Target Perpindahan dengan

Metode Spektrum Kapasitas (ATC 40) ………………

4.3.2. Evaluasi Kinerja Struktur………………………………

4.3.3. Sendi Plastis……………………………………………

II-12

II-18

III-1

III-4

III-4

III-4

III-5

III-6

III-6

III-7

III-9

IV-1

IV-10

IV-12

IV-17

IV-22

IV-23

viii

BAB V PENUTUP

5.1. Kesimpulan……………………………………………………

5.2. Saran……………………………………………………………

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

V-1

V-2

ix

DAFTAR NOTASI

Ca = Peak Ground Acceleration atau percepatan batuan dasar gempa periode

ulang tertentu

Cv = koefisien percepatan gempa dari kurva Respons Spektrum pada saat

periode bangunan sebesar 1 detik

Fi = beban gempa nominal pada lantai ke-i

g = percepatan gravitasi 9,81 m/det2

I = faktor keutamaan bangunan

n = jumlah tingkat gedung

R = faktor reduksi gempa

T1 = waktu getar alami fundamental stuktur (detik)

V1 = gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama

Wt = total beban mati dan beban hidup yang dapat direduksi

zi = ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral

δT = target perpindahan

ξ = koefisien pembatas yang ditetapkan berdasarkan Tabel 8 pada SNI 03-

1726-2002

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kriteria Kinerja……………….………….………………….…

Tabel 2.2 Batasan Tipe Bangunan berdasarkan ATC-40….….….….….

Tabel 2.3 Target level kinerja struktur gedung menurut

FEMA 356 (2000)…….…….…….…….…….…….…….…….

Tabel 2.4 Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur

(FEMA 356, 2000) …….…….…….…….…….…….…….…….

Tabel 2.5 Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur

(ATC-40,1996)……………………………………………………

Tabel 3.1 Dimensi Elemen Struktur……………………………………

Tabel 4.1 Distribusi Gaya Geser Dasar Sepanjang Tinggi Gedung……

Tabel 4.2 Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah X (Tx)………………

Tabel 4.3 Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah Y (Ty) )…………… …

Tabel 4.4 Gaya Reaksi Dasar (belum dikoreksi)……………………………

Tabel 4.5 Gaya Reaksi Dasar (setelah dikoreksi)……………………………

Tabel 4.6 Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-32

arah-X………………………………………………………………

Tabel 4.7 Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-31

arah-Y…………………………………………………………

Tabel 4.8 Target perpindahan dan gaya geser dasar pada titik kontrol

Tabel 4.9 Perbandingan target perpindahan dengan batasan

displacement………………………………………………………

II-4

II-16

II-18

II-19

II-19

III-5

IV-3

IV-5

IV-6

IV-7

IV-8

IV-14

IV-16

IV-20

IV-22

IV-17

IV-21

xi

Tabel 4.7 Perhitungan drift ratio berdasarkan titik kontrol

perpindahan pada saat target perpindahan tercapai……………

Tabel 4.8 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi

pada elemen struktur untuk arah pembebanan-X………………

Tabel 4.9 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi

pada elemen struktur untuk arah pembebanan-Y……………

IV-22

IV-23

IV-26

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tonjolan-tonjolan pada Gedung……………………………………

Gambar 2.2 Sistem Tidak Paralel………………………………………………

Gambar 2.3 Loncatan Bidang Muka………………………………………

Gambar 2.4 Bukaan pada Bangunan………………………………………

Gambar 2.5 Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja…………………

Gambar 2.6 Posisi Sumbu Lokal Balok………………………………………

Gambar 2.7 Posisi Sumbu Lokal Kolom………………………………………

Gambar 2.8 Kurva Beban – Perpindahan Umum………………………………

Gambar 2.9 Penentuan Titik Kinerja menurut Metode Spektrum

Kapasitas ………..…………….…………….…………….…

Gambar 2.10 Parameter Data Respons Spektrum Rencana…………………

Gambar 2.11 Prosedur Analisis Kinerja (ATC-40) ………………………………

Gambar 3.1 Denah Gedung Karebosi Condotel…………………………

Gambar 3.2 Elevasi Antar Tingkat Gedung Karebosi Condotel ……………

Gambar 3.3 Tampilan Tiga Dimensi Gedung Karebosi Condotel ……………

Gambar 3.4 Respons Spektrum Wilayah 2………………………………………

Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian………………………………………… …

Gambar 4.1 Simpangan antar tingkat arah-X……………………………………

Gambar 4.2 Simpangan antar tingkat arah-Y………………………………

Gambar 4.3 Input pembebanan gravitasi…………………………………………

Gambar 4.4 Bentuk deformasi struktur akibat beban gravitasi……………

II-1

II-2

II-2

II-3

II-6

II-9

II-10

II-10

II-15

II-16

II-17

III-1

III-2

III-3

III-7

III-9

IV-9

IV-10

IV-11

IV-11

xiii

Gambar 4.5 Input pembebanan arah-X dan arah-Y………………………

Gambar 4.6 Kurva Kapasitas Arah-X…………………………………………

Gambar 4.7 Kurva Kapasitas Arah-Y………………………………………

Gambar 4.8 Perbandingan kurva kapasitas gedung arah-X dan arah-Y……

Gambar 4.9 Input nilai Ca dan Cv dari kurva respon spektrum…………

Gambar 4.10 Kurva kapasitas arah-X dalam format ADRS………………

Gambar 4.11 Kurva kapasitas arah-Y dalam format ADRS………………

Gambar 4.12 Perbandingan gaya geser dasar hasil analisis Respon

Spektrum dengan gaya geser dasar hasil analisis

Pushover………………………………………………………

Gambar 4.13 Distribusi sendi plasti pada step-6 untuk pembebanan

arah-X…………………………………………………………

Gambar 4.14 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada

portal D……………………………………………………

Gambar 4.15 Distribusi sendi plasti pada step-6 untuk pembebanan

arah-Y……………………………………………………………

Gambar 4.16 Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada

portal 6…………………………………………………………

IV-12

IV-13

IV-15

IV-17

IV-18

IV-18

IV-19

IV-21

IV-25

IV-25

IV-28

IV-29

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gedung Karebosi Condotel

Lampiran 2 Tutorial SAP2000 versi 15 Pushover Analysis

Lampiran 3 Output Pushover Analysis

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam Standar Nasional Indonesia (SNI 03-1726-2002) tentang Tata Cara

Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, struktur bangungan gedung

dibedakan ke dalam dua kategori, yaitu struktur bangunan gedung beraturan, dan

tidak beraturan. Menurut Paulay dan Priestley (1991), bangunan dengan bentuk

beraturan, sederhana dan simetris lebih disukai dalam desain ketahanan gempa

dibandingkan bangunan yang tidak beraturan. Struktur gedung yang

ketinggiannya melebihi batas ketinggian struktur gedung beraturan harus

memperhitungkan tambahan momen guling akibat efek P-Delta yang terjadi pada

struktur gedung yang fleksibel. Bangunan tidak beraturan juga mudah mengalami

puntir akibat pusat massa dan pusat kekakuan yang tidak berimpit. Selain itu,

bangunan tidak beraturan juga dapat mengalami respon yang tak terduga akibat

pengaruh ragam yang lebih tinggi (higher mode effect).

Perencanaan struktur bangunan gedung tidak beraturan umumnya

didasarkan pada analisa dinamik elastis yang merupakan analisa yang paling

sederhana, tetapi kegunaannnya masih terbatas untuk mengetahui terbentuknya

sendi plastis pertama. Kenyataannya bahwa perilaku keruntuhan bangunan pada

saat gempa adalah inelastis. Analisa ini tidak mampu memperhitungkan cadangan

kekuatan yang ada pada struktur mulai dari terbentuknya sendi plastis pertama

hingga keruntuhan yang sebenarnya. Sehingga evaluasi yang dapat

I-2

memperkirakan kondisi inelastis bangunan pada saat gempa terjadi diperlukan

untuk mendapatkan jaminan bahwa kinerja gedung memuaskan saat gempa.

Analisa pushover (ATC 40, 1996) merupakan salah satu komponen

performance based seismic design yang memanfaatkan teknik analisa non-linier

berbasis komputer untuk menganalisa perilaku inelastis struktur dari berbagai

macam intensitas gerakan tanah (gempa), sehingga dapat diketahui kinerjanya

pada kondisi kritis yang menjadi sarana untuk mengetahui kinerja struktur

bangunan terhadap gempa. Analisa pushover atau analisa beban dorong statik

merupakan prosedur analisa untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu

bangunan terhadap gempa dengan memberikan pola beban statik tertentu dalam

arah lateral yang besarnya ditingkatkan secara bertahap (incremental) sampai

struktur tersebut mencapai target displacement tertentu atau mencapai pola

keruntuhan tertentu.

Hasil akhir dari analisis ini berupa kurva kapasitas struktur (capacity

curve) yang menggambarkan hubungan antara gaya geser dasar (base shear) dan

perpindahan atap (roof displacement). Melalui kurva kapasitas tersebut dapat

diketahui kinerja dari struktur gedung yang dianalisis. Selain itu, analisa pushover

juga dapat memperlihatkan secara visual perilaku struktur pada saat kondisi

elastis, plastis dan sampai terjadinya keruntuhan pada elemen-elemen strukturnya.

Metode analisa pushover dapat menghasilkan informasi yang sangat berguna

karena mampu menggambarkan respons in-elastis bangunan ketika mengalami

gempa.

I-3

Berkaitan dengan latar belakang di atas maka penulis tertarik untuk

menyusun Tugas Akhir dengan judul :

“STUDI KEANDALAN STRUKTUR GEDUNG TINGGI TIDAK

BERATURAN MENGGUNAKAN PUSHOVER ANALYSIS PADA TANAH

MEDIUM”

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang masalah, maka dalam penelitian

ini pokok permasalahan yang ada dirumuskan sebagai berikut :

1. Bagaimana perilaku/kinerja struktur gedung tinggi tidak beraturan

berdasarkan titik evaluasi kinerjanya pada kondisi inelastis dengan

melakukan analisis statik beban dorong (Pushover Analysis).

2. Bagaimana mengestimasi model kerusakan struktur dengan cara

menentukan posisi-posisi sendi plastis pada struktur gedung setelah

melakukan analisis statik beban dorong (Pushover Analysis).

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Menghasilkan kurva kapasitas (capacity curve) struktur gedung.

2. Menentukan titik kinerja (performance point) struktur gedung pada kondisi

inelastis.

3. Menentukan level kinerja (performance level) struktur gedung pada saat

titik kinerja tercapai.

I-4

4. Menganalisa skema kelelehan (distribusi sendi plastis) yang terjadi akibat

pengaruh beban gempa.

1.4. Batasan Masalah

Ruang lingkup pembahasan dibatasi pada :

1. Gedung yang dianalisis adalah gedung Karebosi Condotel, Makassar

dengan ketinggian 18 lantai atau 66,65 meter.

2. Data struktur gedung Karebosi Condotel berupa dimensi struktur dan mutu

bahan berdasarkan data dari proyek Karebosi Condotel yang diperoleh dari

PT. Pembangunan Perumahan Persero Tbk. selaku kontraktor dari proyek

tersebut.

3. Jenis beban yang digunakan dalam meninjau perilaku struktur adalah

beban gravitasi dan beban lateral. Beban gravitasi yang dimaksud

mencakup beban mati dan beban hidup tereduksi yang mengacu pada

Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983, sedangkan beban

lateral yang ditinjau adalah beban gempa. Pembebanan lateral yang

digunakan melalui analisis ragam respons spektrum gempa wilayah 2 pada

kondisi tanah medium yang mengacu pada SNI 03-1726-2002.

4. Perilaku struktur dievaluasi secara tiga dimensi (3D) berdasarkan analisis

statik beban dorong (Pushover Analysis) dengan menggunakan software

aplikasi sipil SAP 2000 Versi 15.

5. Penentuan target perpindahan struktur gedung berdasarkan metode

spektrum kapasitas (ATC-40).

I-5

6. Pedoman-pedoman yang digunakan sebagai acuan adalah :

- Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Bertulang untuk Bangunan

Gedung (SK SNI 03-2847-2002)

- Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983

- Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung

(SK SNI 03-1726-2002)

- Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of

Buildings (FEMA 356)

- Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings Volume 1 (ATC

40)

1.5. Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran umum mengenai keseluruhan penyusunan

Tugas Akhir ini, maka berikut ini penulis uraikan secara singkat sistematika

penulisan yang dibagi dalam 5 (lima) bab, yaitu :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan garis besar sekaligus pengantar dalam penyusunan

yang menguraikan secara umum tentang latar belakang, rumusan

masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika

penulisan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan dasar-dasar teori mengenai struktur bangunan

beraturan dan tidak beraturan, perencanaan tahan gempa berbasis

kinerja, dan analisa pushover.

I-6

BAB III : GAMBARAN UMUM DAN METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini menguraikan tinjauan umum penelitian mengenai gambaran

umum Gedung Karebosi Condotel serta bagan alir dan prosedur

analisis.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini menyajikan hasil analisis perhitungan data-data yang

diperoleh serta pembahasan dari hasil analisis.

BAB V : PENUTUP

Bab ini merupakan bab yang berisikan kesimpulan dan saran yang

penulis kemukakan sesuai dengan pembahasan dalam tulisan ini.

II-1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Struktur Bangunan Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan

Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 03-1726-2002) tentang Tata

Cara Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, struktur bangunan gedung

dibedakan ke dalam 2 (dua) kategori, yaitu :

1. Struktur Bangunan Gedung Beraturan, dan

2. Struktur Bangunan Gedung tidak Beraturan

Adapun yang dimaksud dengan struktur bangunan gedung beraturan

adalah struktur bangunan gedung yang memenuhi kriteria antara lain :

Tinggi struktur bangunan gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak

lebih dari sepuluh tingkat atau 40 m.

Denah struktur bangunan gedung adalah persegi panjang atau dengan tonjolan

≤ 25 % ukuran terbesar denah bangunan.

dimana : K1 < 25% A K2 < 25% B

Gambar 2.1. Tonjolan-tonjolan pada Gedung

Sistem struktur bangunan gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem

pemikul beban lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar.

II-2

Gambar 2.2. Sistem Tidak Paralel

Sistem struktur bangunan gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka

dan kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur

bagian gedung yang menjulang dalam masing-masing arah ≥ 75% dari ukuran

terbesar denah struktur bagian gedung yang ada di bawahnya.

dimana : A ≥ 75% B

Gambar 2.3. Loncatan Bidang Muka

Sistem struktur bangunan gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan,

tanpa adanya tingkat lunak.

Sistem struktur bangunan gedung memiliki berat lantai tingkat yang

beraturan.

Sistem struktur bangunan gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem

pemikul beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali

bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah

perpindahan tersebut.

II-3

Sistem struktur bangunan gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa

lubang atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh tingkat.

Gambar 2.4. Bukaan pada Bangunan

Sedangkan struktur bangunan gedung yang tidak memenuhi kriteria-

kriteria seperti diatas, dikategorikan sebagai struktur bangunan gedung tidak

beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh Gempa Rencana

harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa yang berperilaku dinamik,

dan analisisnya dilakukan berdasarkan analisis respons dinamik, yaitu suatu

analisis dinamik yang memperhatikan semua ragam getar yang mungkin terjadi

pada struktur bangunan. Analisis respons dinamik dapat dilakukan dengan analisis

ragam spektrum respons dan analisis respons dinamik riwayat waktu.

2.2. Perencanaan Tahan Gempa Berbasis Kinerja

Konsep perencanaan tahan gempa berbasis kinerja yang dikenal dengan

Performanced Based Earthquake Engineering (PBEE) merupakan kombinasi dari

aspek tahanan dan aspek layan. Konsep PBEE dapat digunakan untuk mendesain

bangunan baru (Performanced Based Seismic Design) maupun evaluasi bangunan

yang sudah ada (Performanced Based Seismic Evaluation).

Metode tersebut mulai populer sejak diterbitkannya dokumen Vision 2000

(SEAOC, 1995) dan NEHRP (BSSC, 1995), yang didefinisikan sebagai strategi

II-4

dalam perencanaan, pelaksanaan dan perawatan / perkuatan sedemikian agar suatu

bangunan mampu berkinerja pada suatu kondisi gempa yang ditetapkan, yang

diukur dari besarnya kerusakan dan dampak perbaikan yang diperlukan. Kriteria

kinerja yang ditetapkan Vision 2000 dan NEHRP adalah sebagai berikut :

Tabel 2.1. Kriteria Kinerja

Level Kinerja Penjelasan

NEHRP Vision 2000

Operational Fully Functional Tak ada kerusakan berarti pada struktur dan

non-struktur, bangunan tetap berfungsi.

Immediate

Occupancy

Operational Tidak ada kerusakan yang berarti pada

struktur, dimana kekuatan dan kekakuannya

kira-kira hampir sama dengan kondisi sebelum

gempa. Komponen non-struktur masih berada

ditempatnya dan sebagian besar masih

berfungsi jika utilitasnya tersedia. Bangunan

dapat tetap berfungsi dan tidak terganggu

dengan masalah perbaikan.

Life Safety Life Safe Terjadi kerusakan komponen struktur,

kekakuan berkurang, tetapi masih mempunyai

ambang yang cukup terhadap keruntuhan.

Komponen non-struktur masih ada tetapi tidak

berfungsi. Dapat dipakai lagi jika sudah

dilakukan perbaikan.

Collapse

Prevention

Near Collapse Kerusakan yang berarti pada komponen

struktur dan non-struktur. Kekuatan struktur

dan kekakuannya berkurang banyak, hampir

runtuh. Kecelakaan akibat kejatuhan material

bangunan yang rusak sangat mungkin terjadi.

II-5

Metodologi yang didasarkan pada performance based seismic design ini

merupakan kriteria desain dan evaluasi yang diekspresikan sebagai obyektivitas

dari daya guna struktur. Hal tersebut dapat menetapkan berbagai tingkatan kinerja

struktur (multiple performance objective level), dimana tingkatan kinerja

(performance) dari struktur bangunan merupakan pilihan yang dapat direncanakan

pada tahap awal dengan berbagai kondisi batas. Kondisi batas ini bersifat

fleksibel, karena merupakan kesepakatan dari pihak pemilik bangunan (owner)

dan perencana. Tujuan utama dari performance based seismic design ialah

menciptakan bangunan tahan gempa yang daya gunanya dapat diperkirakan.

Performance based seismic design mempunyai dua elemen utama dalam

perencanaannya yaitu kapasitas struktur (capacity) dan beban (demand). Beban

(demand) merupakan representasi dari gerakan tanah akibat gempa bumi, dimana

yang akan digambarkan sebagai kurva respon spektrum. Kapasitas struktur adalah

kemampuan dari struktur untuk menanggulangi gaya gempa tanpa mengalami

kerusakan.

Proses perencanaan tahan gempa berbasis kinerja dimulai dengan

membuat model rencana bangunan kemudian melakukan simulasi kinerjanya

terhadap berbagai kejadian gempa. Setiap simulasi memberikan informasi tingkat

kerusakan (level of damage), ketahanan struktur, sehingga dapat memperkirakan

berapa besar keselamatan (life), kesiapan pakai (occupancy) dan kerugian harta

benda (economic loss) yang akan terjadi. Perencana selanjutnya dapat mengatur

ulang resiko kerusakan yang dapat diterima sesuai dengan resiko biaya yang

dikeluarkan.

II-6

Hal penting dari perencanaan berbasis kinerja adalah sasaran kinerja

bangunan terhadap gempa dinyatakan secara jelas, sehingga pemilik, penyewa,

asuransi, pemerintahan atau penyandang dana mempunyai kesempatan untuk

menetapkan kondisi apa yang dipilih, selanjutnya ketetapan tersebut digunakan

insinyur perencana sebagai pedomannya. Sasaran kinerja terdiri dari kejadian

gempa rencana yang ditentukan (earthquake hazard) , dan taraf kerusakan yang

diijinkan atau level kinerja (performance level) dari bangunan terhadap kejadian

gempa tersebut.

Mengacu pada FEMA-273 (1997) yang menjadi acuan klasik bagi

perencanaan berbasis kinerja maka kategori level kinerja struktur , adalah :

Segera dapat dipakai (IO = Immediate Occupancy),

Keselamatan penghuni terjamin (LS = Life-Safety),

Terhindar dari keruntuhan total (CP = Collapse Prevention).

Gambar 2.5. Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja

perpindahan atap

kriteria kinerja FEMA 273

% biaya perbaikan

waktu perbaikan, hari

runtuhbatas

elastisgayageser

dasar

IO LS CP

25% 50% 100%0

01 7 30 180

II-7

Gambar 2.5 menjelaskan secara kualitatif level kinerja (performance

levels) FEMA 273 yang digambarkan bersama dengan suatu kurva hubungan

gaya-perpindahan yang menunjukkan perilaku struktur secara menyeluruh

(global) terhadap pembebanan lateral. Performance point merupakan estimasi

dimana kapasitas struktur mampu menahan beban (demand) yang diberikan. Dari

titik kinerja (performance point) ini dapat diketahui tingkat kerusakan struktur

berdasarkan perpindahan lateralnya (drift). Selain itu dapat juga dikorelasikan

dibawahnya berapa prosentase biaya dan waktu yang diperlukan untuk perbaikan.

Informasi itu tentunya sekedar gambaran perkiraan, meskipun demikian sudah

mencukupi untuk mengambil keputusan apa yang sebaiknya harus dilakukan

terhadap hasil analisis bangunan tersebut.

2.3. Evaluasi Kinerja Struktur dengan Analisa Pushover

2.3.1. Analisa Pushover

Analisis pushover (ATC 40, 1996) merupakan salah satu komponen

Performance Based Seismic Design yang menjadi sarana dalam mencari kapasitas

dari suatu struktur. Menurut SNI 03-1726-2002, analisa pushover atau analisa

beban dorong statik adalah suatu cara analisa statik dua dimensi atau tiga dimensi

linier dan non-linier, dimana pengaruh gempa rencana terhadap struktur gedung

dianggap sebagai beban-beban statik yang menangkap pada pusat massa masing-

masing lantai, yang nilainya ditingkatkan secara berangsur-angsur sampai

melampaui pembebanan yang menyebabkan terjadinya pelelehan (sendi plastis)

pertama di dalam struktur gedung, kemudian dengan peningkatan beban lebih

II-8

lanjut mengalami perubahan bentuk elastoplastis yang besar sampai mencapai

kondisi di ambang keruntuhan.

Prosedur analisisnya akan menjelaskan bagaimana mengidentifikasikan

bagian-bagian dari bangunan yang akan mengalami kegagalan terlebih dahulu.

Seiring dengan penambahan beban akan ada elemen-elemen yang lain mengalami

leleh dan mengalami deformasi inelastic. Hasil akhir dari analisis ini berupa nilai-

nilai gaya-gaya geser dasar (base shear) untuk menghasilkan perpindahan dari

struktur tersebut. Nilai-nilai tersebut akan digambarkan dalam bentuk kurva

kapasitas yang merupakan gambaran perilaku struktur dalam bentuk perpindahan

lateral terhadap beban (demand) yang diberikan. Selain itu, analisis pushover

dapat menampilkan secara visual elemen-elemen struktur yang mengalami

kegagalan, sehingga dapat dilakukan pencegahan dengan melakukan pendetailan

khusus pada elemen struktur tersebut.

Analisa pushover dapat digunakan sebagai alat bantu untuk perencanaan

tahan gempa, asalkan menyesuaikan dengan keterbatasan yang ada , yaitu :

Hasil analisa pushover masih berupa suatu pendekatan, karena bagaimanapun

perilaku gempa yang sebenarnya adalah bersifat bolak-balik melalui suatu

siklus tertentu, sedangkan sifat pembebanan pada analisa pushover adalah

statik monotonik.

Pemilihan pola beban lateral yang digunakan dalam analisa adalah sangat

penting.

Keandalan analisa pushover menurun sejalan dengan bertambahnya pengaruh

ragam yang lebih tinggi.

II-9

Untuk membuat model analisa nonlinier akan lebih rumit dibanding model

analisa linier. Model tersebut harus memperhitungkan karakteristik inelastik

beban-deformasi dari elemen-elemen yang penting dan efek P-Δ.

Karena yang dievaluasi adalah komponen maka jumlahnya relatif sangat

banyak, oleh karena itu analisa pushover sepenuhnya harus dikerjakan oleh

komputer (fasilitas pushover dan evaluasi kinerja yang terdapat secara built-in

pada program SAP2000, mengacu pada FEMA - 356). Tahapan utama dalam

analisa pushover adalah :

1. Perilaku leleh dan pasca leleh pada elemen struktur dimodelkan dalam hinges

properties yang merupakan kondisi dimana struktur mengalami leleh

pertama, sehingga dimensi dan mutu beton serta tulangan mempengaruhi.

Hinges properties untuk elemen balok adalah momen M3, yang berarti sendi

plastis terjadi hanya karena momen searah sumbu lokal 3. Posisi sumbu lokal

3 pada elemen balok dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut ini.

Gambar 2.6. Posisi Sumbu Lokal Balok

Hinge properties untuk elemen kolom adalah P-M2-M3 yang artinya sendi

plastis terjadi karena interaksi gaya aksial (P) dan momen (M) sumbu lokal 2

dan sumbu lokal 3. Posisi sumbu lokal 2 dan sumbu lokal 3 pada kolom dapat

dilihat pada gambar 2.7 berikut.

Sumbu Lokal 1

Sumbu Lokal 2

Sumbu Lokal 3

II-10

Gambar 2.7. Posisi Sumbu Lokal Kolom

Jika tidak ada data eksperimental atau analisis dari perilaku plastifikasi sendi

plastis elemen balok dan kolom maka kurva Beban-Lendutan Umum berikut,

dengan parameter a, b, c, seperti yang didefinisikan dalam Tabel 6-7 and 6-8

FEMA 356, dapat digunakan untuk mengevaluasi komponen portal beton

yang dikerjakan secara otomatis oleh program komputer SAP2000.

(a) Deformasi (b) Rasio Deformasi

Gambar 2.8. Kurva Beban – Perpindahan Umum

2. Letak sendi plastis pada analisa Pushover dengan SAP2000 hanya dapat

dinyatakan sebagai panjang relatif 0 dan 1, yang berarti sendi plastis terletak

pada joint-joint pertemuan balok dan kolom. Dengan kata lain, sendi plastis

Sumbu Lokal 1

Sumbu Lokal 3

Sumbu Lokal 2

da

b

A

BC

D E c

1.0

e

A

BC

D E c

1.0

Q

QyQ

Qy

orh

Δ Δ θ

II-11

hanya bisa diletakkan pada start joint, end joint, ataupun pada kedua joint

tersebut dari elemen balok atau kolom.

3. Menentukan titik kontrol untuk memonitor besarnya perpindahan struktur.

Rekaman besarnya perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar digunakan

untuk menyusun kurva pushover.

4. Analisis Pushover dilakukan setelah struktur dibebani oleh beban gravitasi

yang direncanakan. Jadi setelah struktur dibebani oleh beban gravitasi, beban

statik lateral diberikan secara berangsur-angsur untuk mencapai target

displacement tertentu.

Ada 2 macam bentuk load application control untuk analisa statis nonlinear

yaitu a load-controlled dan displacement-controlled.

A load-controlled dipakai apabila kita tahu pembesaran beban yang akan

diberikan kepada struktur yang diperkirakan dapat menahan beban

tersebut, contohnya adalah beban gravitasi. Pada load-controlled semua

beban akan ditambahakan dari nol hingga pembesaran yang diinginkan.

Displacement-controlled dipakai apabila kita mengetahui sejauh mana

struktur kita bergerak tetapi kita tidak tahu beban yang harus dimasukkan.

Ini sangat berguna untuk mengetahui perilaku struktur tidak stabil dan

mungkin kehilangan kapasitas pembawa beban selama analisa dilakukan.

5. Membuat kurva pushover yang menggambarkan hubungan antara gaya geser

dasar (base shear) dan perpindahan (displacement).

6. Estimasi besarnya perpindahan lateral saat gempa rencana (target

perpindahan). Titik kontrol didorong sampai taraf perpindahan tersebut, yang

II-12

mencerminkan perpindahan maksimum yang diakibatkan oleh intensitas

gempa rencana yang ditentukan.

7. Mengevaluasi level kinerja struktur ketika titik kontrol tepat berada pada

target perpindahan merupakan hal utama dari perencanaan barbasis kinerja.

Komponen struktur dan aksi perilakunya dapat dianggap memuaskan jika

memenuhi kriteria yang dari awal sudah ditetapkan, baik terhadap persyaratan

deformasi maupun kekuatan. Karena yang dievaluasi adalah komponen maka

jumlahnya relatif sangat banyak, oleh karena itu proses ini sepenuhnya harus

dikerjakan oleh komputer (fasilitas pushover dan evaluasi kinerja yang

terdapat secara built-in pada program SAP2000, mengacu pada FEMA - 356).

Oleh karena itulah mengapa pembahasan perencanaan berbasis kinerja

banyak mengacu pada dokumen FEMA.

2.3.2. Target Perpindahan

Gaya dan deformasi setiap komponen / elemen dihitung terhadap

“perpindahan tertentu” di titik kontrol yang disebut sebagai “target perpindahan”

dengan notasi δt dan dianggap sebagai perpindahan maksimum yang terjadi saat

bangunan mengalami gempa rencana. Menurut Wiryanto Dewobroto (2005) untuk

mendapatkan perilaku struktur pasca keruntuhan maka perlu dibuat analisa

pushover untuk membuat kurva hubungan gaya geser dasar dan perpindahan

lateral titik kontrol sampai minimal 150% dari target perpidahan, δt.

Permintaan membuat kurva pushover sampai minimal 150% target

perpindahan adalah agar dapat dilihat perilaku bangunan yang melebihi kondisi

II-13

rencananya. Perencana harus memahami bahwa target perpindahan hanya

merupakan rata-rata nilai dari beban gempa rencana. Perkiraan target perpindahan

menjadi kurang benar untuk bangunan yang mempunyai kekuatan lebih rendah

dari spektrum elastis rencana. Meskipun tidak didukung oleh data pada saat

dokumen FEMA 356 ditulis tetapi diharapkan bahwa 150% target perpindahan

adalah perkiraan nilai rata-rata ditambah satu standar deviasi perpindahan dari

bangunan dengan kekuatan lateral melebih 25% dari kekuatan spektrum elastis.

Analisa pushover dilakukan dengan memberikan beban lateral pada pola

tertentu sebagai simulasi beban gempa, dan harus diberikan bersama-sama dengan

pengaruh kombinasi beban mati dan tidak kurang dari 25% dari beban hidup yang

disyaratkan. Kriteria evaluasi level kinerja kondisi bangunan didasarkan pada

gaya dan deformasi yang terjadi ketika perpindahan titik kontrol sama dengan

target perpindahan δt. Jadi parameter target perpindahan sangat penting

peranannya bagi perencanaan berbasis kinerja.

Ada beberapa cara menentukan target perpindahan, salah satunya adalah

Capacity Spectrum Method atau Metode Spektrum Kapasitas (FEMA 274 / 440,

ATC 40).

Metode Spektrum Kapasitas (ATC 40)

Dalam Metode Spektrum Kapasitas, proses dimulai dengan menghasilkan

kurva hubungan gaya perpindahan yang memperhitungkan kondisi inelastis

struktur yang hasilnya diplot-kan dalam format ADRS (acceleration displacement

response spectrum).

II-14

Kurva kapasitas dengan modifikasi tertentu diubah menjadi spektrum

kapasitas (capacity spectrum), sedangkan respons spektrum diubah dalam format

acceleration displacement response spectrum, ADRS. Format ADRS adalah

gabungan antara acceleration dan displacement respons spektra dimana absis

merupakan acceleration (Sa) dan ordinat merupakan displacement (Sd) sedangkan

periode, T, adalah garis miring dari pusat sumbu.

Format tersebut adalah konversi sederhana dari kurva hubungan gaya

geser dasar dengan perpindahan lateral titik kontrol dengan menggunakan properti

dinamis sistem dan hasilnya disebut sebagai kurva kapasitas struktur. Gerakan

tanah gempa juga dikonversi ke format ADRS. Hal itu menyebabkan kurva

kapasitas dapat di-plot-kan pada sumbu yang sama sebagai gaya gempa perlu.

Pada format tersebut waktu getar ditunjukkan sebagai garis radial dari titik pusat

sumbu.

Waktu getar ekivalen, Te, dianggap sebagai secant waktu getar tepat

dimana gerakan tanah gempa perlu yang direduksi karena adanya efek redaman

ekivalen bertemu pada kurva kapasitas. Karena waktu getar ekivalen dan redaman

merupakan fungsi dari perpindahan maka penyelesaian untuk mendapatkan

perpindahan inelastik maksimum (titik kinerja) adalah bersifat iteratif. ATC-40

menetapkan batas redaman ekivalen untuk mengantisipasi adanya penurunan

kekuatan dan kekakuan yang bersifat gradual. Respons spektrum dalam bentuk

ADRS ini kemudian dimodifikasi dengan memasukkan pengaruh effective

damping yang terjadi akibat terbentuknya sendi plastis. Spektrum ini dinamakan

demand spectrum.

II-15

Gambar 2.9. Penentuan Titik Kinerja menurut Metode Spektrum Kapasitas

Gambar 2.9 menunjukkan metode spektrum kapasitas menyajikan secara

grafis tiga buah grafik yaitu spektrum kapasitas (capacity spectrum) , respons

spektrum dan spektrum demand dalam format ADRS. Untuk mengetahui perilaku

dari struktur yang ditinjau terhadap intensitas gempa yang diberikan, kurva

kapasitas kemudian dibandingkan dengan tuntutan (demand) kinerja yang berupa

respons spektrum berbagai intensitas (periode ulang) gempa. Target perpindahan

diperoleh melalui titik perpotongan antara spektrum kapasitas dan dan spektrum

demand.

Metode ini secara khusus telah built-in dalam program SAP2000 , proses

konversi kurva pushover dan kurva respon spektrum yang direduksi dikerjakan

otomatis dalam program.

Data yang perlu dimasukkan cukup memberikan kurva Respons Spektrum

Rencana dengan parameter seperti pada gambar berikut :

Perpindahan Spektra

Percepatan

Spektra 2.5CARespon Spektrum Elastis

dengan redaman 5%

Perpotongan antara Spektrum

Kapasitas dengan Respon Spektrum

Tereduksi

CV / T

Spektrum Kapasitas

SRA x 2.5CA

SRV x CV / TRespon Spektrum TereduksiKurva Biliner dari

Spektrum Kapasitas

SapiSay

Sdy Sdpi Sdp

II-16

Waktu Getar ( detik )To Ts

Ca

2.5 Ca

Cv / T

Gambar 2.10. Parameter Data Respons Spektrum Rencana

Gambar 2.10. merupakan kurva respons spektrum yang diambil dari SNI 03-1726-

2002 yang penggunaaanya disesuaikan dengan wilayah pembangunan

berdasarkan Peta Gempa Indonesia dan kondisi tanah pada lokasi struktur gedung.

Untuk mengetahui titik performa dari struktur, maka data yang perlu diinputkan

adalah nilai Ca dan Cv, yaitu :

Ca = Peak Ground Acceleration atau percepatan batuan dasar gempa periode

ulang tertentu

Cv = koefisien percepatan gempa dari kurva Respons Spektrum pada saat

periode bangunan sebesar 1 detik.

Pada Metode Spektrum Kapasitas terdapat tiga keadaan bangunan, yakni

tipe A,B, dan C, dengan batasan-batasan dari ketiga tipe bangunan tersebut adalah

sebagai berikut :

Tabel 2.2. Batasan Tipe Bangunan berdasarkan ATC-40

Shaking

Duration

Essentially

New Building

Average Existing

Building

Poor Existing

Buliding

Short Type A Type B Type C

Long Type B Type C Type C

Per

cepat

an S

pek

tral

( g

,s )

𝑇𝑠 = 𝐶𝑣 2.5 𝐶𝑎

𝑇𝑜 = 0.2 𝑇𝑠

Menentukan waktu getar

II-17

Prosedur analisa kinerja menggunakan bangunan dengan menggunakan metode

analisa statik non linear ditampilkan pada gambar 2.11 berikut :

Gambar 2.11. Prosedur Analisis Kinerja (ATC-40)

Penyederhanaan

analisa non linear

Kapasitas

Fokus dari penyederhanaan analisa non linear adalah

“Pushover” atau Capacity Curve yaitu yang

menampilkan lateral displacement sebagai fungsi

terhadap gaya yang dikenakan pada struktur. Proses ini

tidak terpengaruh metode yang digunakan untuk

menghitung tuntutan dan memberikan wawasan yang

berharga bagi perekayasa.

Metode Spektrum Kapasitas A,B, dan C

Spektrum Elastis dikurangi sampai memotong

kurva kapasitas di koordinat spektral untuk

mendapatkan Performance Point ap,dp. Equal

Displacement Point a0,d

0 dapat dipakai sebagai

awal yang baik untuk proses iterasi untuk

mendapatkan performance point tersebut.

.

Performance

Menggunakan Performance Point atau Target

Displacement, respon keseluruhan dari

struktur dan deformasi masing-masing

elemen dibandingkan terhadap nilai batas

perilaku yang telah ditentukan untuk

bangunan.

II-18

2.3.3. Level Kinerja Struktur

Target level kinerja struktur gedung menurut FEMA 356 (2000)

ditampilkan dalam tabel 2.3. berikut :

Tabel 2.3. Target level kinerja struktur gedung menurut FEMA 356 (2000)

Collapse

Prevention Level Live Safety Level

Immediate

Occupancy Level

Operational

Level

Kerusakan

menyeluruh Berat Sedang Ringan Sangat ringan

Umum Kekakuan dan

kekuatan yang

tersisa tinggal

sedikit, tetapi

kolom dan dinding

tetap berfungsi

dalam memikul

beban. Simpangan

permanen besar.

Kerusakan pada

dinding pengisi dan

parapet. Bangunan

di ambang runtuh.

Kekakuan dan

kekuatan masih

banyak tersisa pada

setiap tingkat.

Kemampuan

memikul beban

gravitasi elemen

tetap berfungsi.

Tidak terdapat

kegagalan out-of-

plane pada dinding

atau parapet.

Terdapat

simpangan

permanen.

Kerusakan pada

partisi. Bangunan

membutuhkan

perbaikan.

Tidak ada

simpangan

permanen. Struktur

tetap memiliki

kekuatan dan

kekakuan rencana.

Retak ringan pada

partisi, langit-langit

dan elemen

struktur. Elevator

dapat difungsikan

kembali. Proteksi

terhadap api dapat

beroperasi.

Tidak ada

simpangan

permanen.

Struktur tetap

memiliki

kekuatan dan

kekakuan

rencana. Retak

ringan pada

partisi, langit-

langit dan elemen

struktur. Semua

sistem yang

penting untuk

beroperasi tetap

berfungsi.

Komponen

nonstruktur

Kerusakan besar Resiko kejatuhan

dapat dicegah,

tetapi banyak

komponen

arsitektural,

sistem mesin dan

listrik yang rusak.

Peralatan dan

muatan umumnya

aman, tetapi

mungkin tidak

beroperasi akibat

adanya kerusakan

mesin.

Terdapat

kerusakan yang

tidak berarti.

Daya dan utilitas

tetap tersedia,

yang

dimungkinkan

dari sumber

cadangan.

II-19

Tabel 2.4. Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur

(FEMA 356, 2000)

Level Kinerja Struktur Drift (%) Keterangan

Immediate Occupancy 1,0 Transient

Live Safety 2,0

1,0

Transient

Permanent

Collapse Prevention 4,0 Transient atau permanent

Tabel 2.5. Batasan simpangan untuk berbagai level kinerja struktur

(ATC-40,1996)

Batasan simpangan

antar tingkat

Level kinerja struktur

Immediate

Occupancy

Damage

Control Live Safety

Structural

Stability

Simpangan total

maksimum 0,01 0,01-0,02 0,02 0,33

𝑉𝑖

𝑃𝑖

Simpangan inelastis

maksimum 0,005 0,005-0,015

Tidak

dibatasi

Tidak

dibatasi

III-1

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

A

B

C

D

5000

2600

5000

9870

I

I

II II

x

y

BAB III

TINJAUAN UMUM DAN METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Model Struktur Bangunan

Model struktur bangunan yang ditinjau dalam penelitian ini adalah Gedung

Karebosi Condotel, Makassar yang ditampilkan pada gambar 3.1. berikut:

Gambar 3.1. Denah Gedung Karebosi Condotel

Struktur berada pada wilayah gempa 2 menurut Standar Perencanaan

Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002) dengan kondisi

tanah di bawah bangunan adalah tanah medium.

III-2

6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000 6000

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Potongan I-I Potongan II-II

LT.1

LT.4

LT.3

LT.2

LT.5

D

5000 2600 5000

LT.6

LT.7

LT.8

LT.9

LT.10

LT.11

LT.12

LT.13

LT.14

LT.15

LT.16

LT.17

LT.18

3500

3500

5000

5000

4000

5000

3400

3500

3500

3500

4500

3500

3500

3500

4100

3550

4100

+0.000

+3.400

+8.400

+12.400

+17.400

+22.400

+25.900

+29.400

+32.900

+36.400

+39.900

+44.400

+47.900

+51.400

+54.900

+59.000

+62.550

+66.650

A B C

Gambar 3.2. Elevasi Antar Tingkat Gedung Karebosi Condotel

Gambar 3.2 menunjukkan elevasi antar tingkat gedung. Ketinggian gedung

yang mencapai 18 lantai dan 66,65 meter diukur dari taraf penjepitan lateral

melebihi batasan untuk struktur gedung beraturan yang hanya dibatasi sampai

tidak lebih dari sepuluh tingkat atau 40 m.

III-3

(a) Tampak depan (b) Tampak belakang

Gambar 3.3. Tampilan Tiga Dimensi Gedung Karebosi Condotel

Gambar 3.3 merupakan tampilan tiga dimensi model struktur bangunan

pada program aplikasi SAP 2000 yang terdiri atas element frame pada balok dan

kolom, serta element shell pada pelat, dinding geser, dan tangga. Analisis

dilakukan hanya pada struktur bagian atas, sehingga struktur dapat dianggap

terjepit yaitu pada bidang di atas poer pondasi tiang pancang.

III-4

3.2. Data ( Sumber : PT. Pembangunan Perumahan Persero Tbk. )

3.2.1. Data Bangunan

Data bangunan Gedung Karebosi Condotel adalah sebagai berikut :

Nama Bangunan : Karebosi Condotel

Lokasi : Jl. Jend. H. M. Jusuf No. 1 , Makassar

Konsultan Perencana : PT. Ketira Engineering Consultant

(Struktur)

Fungsi Bangunan : Hotel

Jumlah Tingkat : 18 Lantai

Tinggi Bangunan : 66,65 meter

3.2.2. Data Material

Adapun data-data material yang digunakan pada Gedung Karebosi

Condotel adalah sebagai berikut :

Beton

Kolom, shearwall : K- 400 ( fc’ = 33,2 Mpa)

Balok, pelat lantai : K- 300 ( fc’ = 25 Mpa)

Tangga : K- 300 ( fc’ = 25 Mpa)

Baja Tulangan

D10, > D12 : Tulangan ulir U40 (BJTD 40)

III-5

3.2.3. Dimensi Elemen Struktur

Tabel 3.1. Dimensi Elemen Struktur

Elemen Struktur Keterangan

Luas Bangunan ± 15.192,627 m2

Tinggi Bangunan 66,65 meter

Balok

B1 (130x300); B2 (150x300);

B3(200x400); B4 (150x500);

B5 (200x500); B6 (250x500);

B7 (300x500); B8 (400x500);

B9(200x600); B10 (250x600);

B11 (300x600); B12(400x600);

B13 (300x700); B14 (300x800);

B15(400x800); B16 (450x900);

B17 (300x1000); B18 (500x1000);

B19 (300x1300); B20 (500x1300);

B21(400x1250); B22 (300x750)

Kolom

Persegi ( lantai 1-15)

C1 (400x600); C2 (500x800);

C3 (500x1000); C4 (650x1000);

C5 (200x400)

Silinder ( lantai 16-17) C6 (Ø 400); C7 (Ø 500)

Dinding Geser t : 250 mm / 300 mm / 150 mm

Pelat Lantai

S1 dan S2 t : 120 mm

Sumber : PT. Pembangunan Perumahan Persero Tbk.

III-6

3.3. Analisa Pembebanan Pada Struktur

Analisa pembebanan pada struktur dilakukan dengan menggunakan alat

bantu (software) program aplikasi SAP 2000 Versi 15 dengan asumsi pembebanan

yang diambil dari Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983

dan SNI 03-1726-2002 sebagai berikut :

3.3.1. Beban Gravitasi

Beban tetap terdiri dari beban mati (dead load) dan beban hidup (live

load). Untuk peninjauan gempa, maka beban hidup yang ditinjau dikalikan dengan

suatu koefisien reduksi tergantung dari penggunaan gedung. Dengan mengacu

pada PPIUG 1983, untuk gedung Karebosi Condotel yang difungsikan sebagai

hotel maka koefisien reduksi beban hidup untuk peninjauan gempa adalah 0,3 atau

beban hidup direduksi menjadi 30 %.

Beban Hidup :

a. Beban hidup plat lantai ( hotel ) = 250 kg/m2

b. Beban hidup plat atap = 100 kg/m2

c. Beban hidup tangga = 300 kg/m2

Beban Mati :

a. Berat plafond + duching = 18 kg/m2

b. Finishing plat atap (3 cm) = 63 kg/m2

c. Finishing plat lantai (2 cm) = 66 kg/m2

III-7

3.3.2. Beban Gempa

Struktur gedung Karebosi Condotel dikategorikan sebagai struktur gedung

tidak beraturan, maka peninjauan beban gempa dilakukan dengan metode analisis

dinamik respons spektrum dengan mengacu pada SNI 03-1726-2002.

a) Respons Spektrum Gempa Rencana

Berdasarkan Peta Wilayah Gempa Indonesia SNI 03-1726-2002, kota

Makassar sebagai lokasi pembangunan gedung berlokasi di wilayah gempa 2

dari zona gempa Indonesia. Diagram Respons Spektrum Gempa Rencana

untuk wilayah gempa 2 dengan kondisi tanah sedang diperlihatkan pada

gambar 3.4.

Gambar 3.4. Respons Spektrum Wilayah 2

b) Faktor Keutamaan ( I )

Gedung Karebosi Condotel memiliki fungsi bangunan sebagai hunian,

maka dari Tabel Faktor Keutamaan Bangunan SNI 03-1726-2002 pasal 4.1.2

III-8

masuk dalam kategori gedung umum seperti untuk perkantoran, hunian dan

parkir sehingga faktor keutamaan struktur diambil I = 1.

c) Faktor Reduksi Gempa ( R )

Dari tabel Faktor Reduksi Gempa SNI 03-1726-2002, pasal 4.3, struktur

gedung ini termasuk dalam kategori struktur sistem ganda yang terdiri dari

struktur rangka penahan momen dengan dinding geser beton bertulang.

Meskipun zona wilayah gempa berada pada wilayah gempa 2 yang termasuk

zona gempa ringan, tetapi mempertimbangkan klasifikasi konstruksi berupa

high building (18 lantai), maka struktur ini direncanakan sebagai sistem

rangka pemikul momen menengah (SRPMM). Faktor reduksi gempa diambil

R= 6,5.

III-9

3.4. Diagram Alir Penelitian

Prosedur analisis untuk mengevaluasi kinerja bangunan dengan

menggunakan analisis statik beban dorong (Pushover Analysis) ditampilkan pada

gambar 3.5 berikut.

Mulai

Pemodelan struktur gedung dengan menggunakan

program komputer SAP2000 versi 15

Pengumpulan data gedung Karebosi Condotel

Instal penampang balok, kolom, plat, tangga

dan dinding geser

Lakukan Pushover Analysis

Input data-data :

fy, fu, f’c, modulus

elastis baja dan beton

Input beban mati, beban

hidup, beban gempa (Respons

spektrum wilayah 2) dan

kombinasi pembebanan

A

III-10

Gambar 3.5. Diagram Alir Penelitian

Program Komputer di Run untuk melakukan

analisis pada struktur

Menampilkan kurva kapasitas (perpindahan

titik kontrol versus gaya geser dasar)

Menentukan titik kinerja gedung dengan

Metode Spektrum Kapasitas

A

Evaluasi Kinerja Gedung

Drift Ratio < 1%

(level kinerja

Immediate

Occupancy)

Y N Kinerja Bangunan

Memuaskan

Kinerja Bangunan

Tidak Memuaskan

Selesai

Evaluasi Komponen Elemen Struktur

(distribusi sendi plastis)

IV-1

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis Struktur

a) Waktu Getar Alami Fundamental Struktur Gedung

Waktu Getar Alami Struktur Gedung Berdasarkan UBC-1997

Berdasrkan UBC, nilai waktu getar alami bangunan dapat ditentukan

dengan menggunakan persamaan berikut;

T = Ct (hn)3/4

dimana : Ct = 0.0853 SRPM baja

Ct = 0.0731 SRPM beton

Ct = 0.0488 untuk sistem struktur lainnya.

Untuk struktur gedung Karebosi Condotel, didapatkan nilai waktu getar

alami bangunan :

T1 = 0,0731 (66,65)3/4

= 1,7052 detik

Waktu Getar Alami Struktur Gedung Berdasarkan Analisa Modal

Waktu getar alami struktur bangunan juga dapat diperoleh dari hasil

analisis SAP 2000 melalui analisis modal. Hasil analisis waktu getar

struktur adalah sebagai berikut :

E I G E N M O D A L A N A L Y S I S

CASE: MODAL

USING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS

NUMBER OF STIFFNESS DEGREES OF FREEDOM = 13989

NUMBER OF MASS DEGREES OF FREEDOM = 6163

MAXIMUM NUMBER OF EIGEN MODES SOUGHT = 54

MINIMUM NUMBER OF EIGEN MODES SOUGHT = 1

NUMBER OF RESIDUAL-MASS MODES SOUGHT = 0

IV-2

NUMBER OF SUBSPACE VECTORS USED = 24

RELATIVE CONVERGENCE TOLERANCE = 1.00E-09

FREQUENCY SHIFT (CENTER) (CYC/TIME) = .000000

FREQUENCY CUTOFF (RADIUS) (CYC/TIME) = -INFINITY-

ALLOW AUTOMATIC FREQUENCY SHIFTING = YES

Original stiffness at shift : EV= 0.0000000E+00, f= .000000, T= -INFINITY-

Number of eigenvalues below shift = 0

Found mode 1 of 54: EV= 8.0092747E+00, f= 0.450419, T= 2.220155





::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::






NUMBER OF EIGEN MODES FOUND = 54

NUMBER OF ITERATIONS PERFORMED = 71

NUMBER OF STIFFNESS SHIFTS = 3

Mode pertama merupakan waktu getar alami fundamental struktur (T1).

Maka dari hasil analisis modal, diketahui bahwa waktu getar alami

fundamental (T1) pada struktur gedung tinjauan adalah 2,2201 detik.

b) Gaya Geser Dasar Nominal

Gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama ditentukan

dengan persamaan berikut :

V1 = C1 x I x Wt

R

dimana : C1 = faktor respons gempa dari kurva respons spektrum, untuk

T1 = 1,7052 detik maka C1 = 0,13488

Wt = berat total gedung

= DL + 0,3 LL = 10.496.466,08 + ( 0,3 x 2.890.045,95 )

= 11.363.479,86 kg

IV-3

sehingga :

V1 = C1 x I x W t

R =

0,13488 x 1,0 x 11.363.479,86

6,5 = 235.807,89 kg

Beban geser dasar nominal V1 dibagikan sepanjang struktur gedung menurut

persamaan :

Fi = Wi x zi

Wi x zini=1

x V

dimana : Fi = beban gempa nominal pada lantai ke-i

Wi = berat lantai tingkat ke-i termasuk beban hidup yang sesuai

zi = ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan

lateral

V = beban geser dasar nominal

Tabel 4.1. Distribusi Gaya Geser Dasar Sepanjang Tinggi Gedung

Lantai Zi (m) Wi (Kg) Wi x zi (Kgm) Fi x,y (Kg)

2 3,40 775.897,98161 2.638.053,14 1.662,69

3 8,40 960.672,60929 8.069.649,92 5.086,06

4 12,40 850.451,82684 10.545.602,65 6.646,59

5 17,40 803.930,12288 13.988.384,14 8.816,47

6 22,40 812.605,82473 18.202.370,47 11.472,42

7 25,90 715.756,14796 18.538.084,23 11.684,01

8 29,40 607.259,10365 17.853.417,65 11.252,49

9 32,90 607.259,10399 19.978.824,52 12.592,07

10 36,40 607.259,10304 22.104.231,35 13.931,65

11 39,90 607.259,10305 24.229.638,21 15.271,23

12 44,40 646.922,67366 28.723.366,71 18.103,50

13 47,90 607.259,10306 29.087.711,04 18.333,14

14 51,40 607.259,10306 31.213.117,90 19.672,72

15 54,90 607.259,10306 33.338.524,76 21.012,30

16 59,00 785.422,62018 46.339.934,59 29.206,71

17 62,55 349.898,55671 21.886.154,72 13.794,21

18 66,65 411.107,77344 27.400.333,10 17.269,63

Ʃ 11.363.479,86 374.137.399,10 235.807,89

IV-4

c) Pembatasan Waktu Getar Fundamental Struktur

Dalam pasal 5.6. SNI 03-1726-2002 disebutkan bahwa untuk mencegah

penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami

fundamental (T1) dari struktur gedung harus dibatasi menurut persamaan :

T1 < ζ n

dimana : T1 = waktu getar alami fundamental stuktur (detik)

n = jumlah tingkat gedung

ξ = koefisien pembatas yang ditetapkan berdasarkan Tabel

8 pada SNI 03-1726-2002

Berdasarkan peta gempa Indonesia, gedung Karebosi Condotel, Makassar

berada pada wilayah gempa 2, maka didapatkan nilai ζ = 0,19. Sehingga

nilai T1 maksimum untuk struktur gedung Karebosi Condotel dengan jumlah

tingkatan (n) 18 lantai adalah :

T 1 = 1,7052 detik < 0,19 x 18

T 1 = 1,7052 detik < 3,42 detik (aman)

Analisis waktu getar struktur dengan cara T-Rayleigh

Dalam pasal 6.2.2 SNI 03-1726-2002 disebutkan bahwa apabila waktu getar

alami fundamental T1 struktur gedung ditentukan dengan rumus empirik,

maka nilainya tidak boleh menyimpang lebih dari 20% dari waktu getar

alami fundamental yang ditentukan dengan rumus Rayleigh sebagai berikut:

T1 = 6,3 Widi

2ni=1

g Fidini=1

IV-5

Tabel 4.2. Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah X (Tx)

Lantai Zi

(m) Wi (Kg) Fi x,y (Kg) di (mm) di2 Wi x di2 Fi x di

2 3,40 775.897,98161 1.662,69 0,6651 0,442 343.224,69 1.105,85

3 8,40 960.672,60929 5.086,06 2,9809 8,886 8.536.310,87 15.161,05

4 12,40 850.451,82684 6.646,59 5,4398 29,591 25.166.080,63 36.156,10

5 17,40 803.930,12288 8.816,47 8,8274 77,923 62.644.639,54 77.826,51

6 22,40 812.605,82473 11.472,42 12,6425 159,833 129.881.069,34 145.040,11

7 25,90 715.756,14796 11.684,01 15,1718 230,184 164.755.266,19 177.267,52

8 29,40 607.259,10365 11.252,49 17,6597 311,865 189.382.862,84 198.715,57

9 32,90 607.259,10399 12.592,07 20,0747 402,994 244.721.520,36 252.782,04

10 36,40 607.259,10304 13.931,65 22,4186 502,594 305.204.554,49 312.328,14

11 39,90 607.259,10305 15.271,23 24,6785 609,028 369.838.016,99 376.871,16

12 44,40 646.922,67366 18.103,50 27,5504 759,025 491.030.184,90 498.758,67

13 47,90 607.259,10306 18.333,14 29,5570 873,616 530.511.419,79 541.872,50

14 51,40 607.259,10306 19.672,72 31,4277 987,700 599.790.014,84 618.268,28

15 54,90 607.259,10306 21.012,30 33,1792 1.100,859 668.506.838,79 697.171,30

16 59,00 785.422,62018 29.206,71 35,0758 1.230,312 966.314.674,90 1.024.448,69

17 62,55 349.898,55671 13.794,21 36,6544 1.343,545 470.104.470,15 505.618,31

18 66,65 411.107,77344 17.269,63 38,3234 1.468,683 603.786.992,91 661.830,97

Ʃ 11.363.479,86 235.807,89 5.830.518.142,22 6.141.222,76

T-Rayleigh dalam arah-X :

Tx = 6,3 5.830.518.142,22

9810 (6.141.222,76)

= 1,95989 detik

T awal = 1,7052 detik ( 87,003% T-Rayleigh)

= 80% < 87,003% < 120% T-Rayleigh

IV-6

Tabel 4.3. Perhitungan T – Rayleigh dalam Arah Y (Ty)

Lantai Zi

(m) Wi (Kg) Fi x,y (Kg) di (mm) di2 Wi x di2 Fi x di

2 3,40 775.897,98161 1.662,69 1,2715 1,617 1.254.403,8 2.114,1

3 8,40 960.672,60929 5.086,06 5,7881 33,502 32.184.551,4 29.438,7

4 12,40 850.451,82684 6.646,59 9,9939 99,878 84.941.459,2 66.425,3

5 17,40 803.930,12288 8.816,47 15,6126 243,753 195.960.603,3 137.648,0

6 22,40 812.605,82473 11.472,42 21,5686 465,205 378.027.891,2 247.444,1

7 25,90 715.756,14796 11.684,01 25,1876 634,415 454.086.575,3 294.292,3

8 29,40 607.259,10365 11.252,49 29,0294 842,706 511.740.929,3 326.653,0

9 32,90 607.259,10399 12.592,07 33,0675 1.093,46 664.013.270,4 416.388,3

10 36,40 607.259,10304 13.931,65 37,0641 1.373,75 834.220.680,0 516.364,2

11 39,90 607.259,10305 15.271,23 40,9643 1.678,07 1.019.025.635,9 625.575,4

12 44,40 646.922,67366 18.103,50 45,8193 2.099,41 1.358.154.799,8 829.489,7

13 47,90 607.259,10306 18.333,14 49,1153 2.412,31 1.464.898.842,9 900.437,5

14 51,40 607.259,10306 19.672,72 51,9666 2.700,53 1.639.919.916,9 1.022.324,3

15 54,90 607.259,10306 21.012,30 54,3038 2.948,90 1.790.748.005,2 1.141.047,7

16 59,00 785.422,62018 29.206,71 55,9022 3.125,06 2.454.489.644,1 1.632.719,3

17 62,55 349.898,55671 13.794,21 56,8752 3.234,79 1.131.847.783,7 784.548,2

18 66,65 411.107,77344 17.269,63 59,5290 3.543,70 1.456.843.373,6 1.028.043,9

Ʃ 11.363.479,86 235.807,89 15.472.358.366,0 10.000.953,8

T-Rayleigh dalam arah-Y :

Ty = 6,3 15.472.358.366,0

9810 (10.000.953,8)

= 2,50186 detik

T awal = 2,50186 detik (68,156% T-Rayleigh)

Dari hasill perhitungan waktu getar alami dengan Rumus Rayleigh

didapatkan Ty= 2,50186 detik. Karena harga Ty yang didapat dari Rumus

Rayleigh mempunyai perbedaan yang lebih dari 20% dibandingkan dengan

waktu getar struktur yang dihitung dengan rumus empiris (T1 = 2,50186

IV-7

detik), maka untuk penentuan nilai faktor respons gempa dari kurva respons

spektrum digunakan waktu getar yang didapat dari Rumus Rayleigh.

Gaya geser dasar nominal gaya geser dasar nominal :

V1 = C1 x I x W t

R

= 0,09193x 1,0 x 11.363.479,86

6,5

= 160.717,15 kg

d) Analisis Dinamik Linier

Dalam SNI 03-1726-2002 pasal 7.1.3 disebutkan bahwa nilai akhir respons

dinamik struktur gedung ( V ) terhadap pembebanan gempa nominal akibat

pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu harus memenuhi

persyaratan berikut :

V ≥ 0,8 V1

dimana V1 adalah gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang

pertama.

Tabel 4.4. Gaya Reaksi Dasar (belum dikoreksi)

OutputCase CaseType GlobalFX GlobalFY GlobalFZ

Text Text Kgf Kgf Kgf

DEAD LinStatic - - 10.496.466,08

LIVE LinStatic - - 2.890.045,95

RS-X LinRespSpec 145.912,36 58.178,06 -

RS-Y LinRespSpec 58.178,07 130.565,98 -

IV-8

Arah-X

Hasil analisis respons spektrum :

Vx = 145.912,36 kg < 0,8 V1 = 188.646,31 kg

Dari hasil analisis, tampak bahwa gaya geser dasar arah-X masih

dibawah syarat 80% dari gaya geser dasar nominal, maka gaya geser

hasil analisis ragam respons spektrum arah-Y harus dikalikan dengan

suatu faktor skala :

Faktor Skala = 0,8 V1

Vy = 1,29287

Arah-Y

Hasil analisis respons spektrum :

Vy = 130.565,98 kg < 0,8 V1 = 128.573,72 kg

Dari hasil analisis, tampak bahwa gaya geser dasar arah-Y telah

memenuhi syarat 80% dari gaya geser dasar nominal.

Tabel 4.5. Gaya Reaksi Dasar (setelah dikoreksi)

OutputCase CaseType GlobalFX GlobalFY GlobalFZ

Text Text Kgf Kgf Kgf

DEAD LinStatic - - 10.496.466,08

LIVE LinStatic - - 2.890.045,95

RS-X LinRespSpec 188.645,77 75.216,7 -

RS-Y LinRespSpec 58.178,07 130.565,98 -

e) Hasil Analisis Dinamik Linier

Dalam SNI 03-1726-2002 pasal 8.1.1 disebutkan bahwa kinerja batas layan

struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh

IV-9

Gempa Rencana, yang dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut

akibat pengaruh gempa nominal yang telah dibagi faktor skala. Dalam

segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur

gedung tidak boleh melampaui 0,03/R kali tinggi tingkat yang bersangkutan

atau 30 mm, bergantung mana yang nilainya terkecil. Simpangan antar

tingkat yang telah dibagi faktor skala yang terjadi pada gedung Karebosi

Condotel akibat pengaruh gempa nominal dalam arah-X dan arah-Y

diperlihatkan dalam gambar 4.1 dan gambar 4.2.

Gambar 4.1. Simpangan antar tingkat arah-X

0

10

20

30

40

50

60

70

0,0000 0,0200 0,0400

Ele

vasi

Ged

un

g (

m)

Simpangan Antar Tingkat Arah-X

Portal A

Portal B

Portal D

Batas Ratio

Simpangan

Struktur

IV-10

Gambar 4.2. Simpangan antar tingkat arah-Y

Simpangan antar tingkat maksimum yang terjadi pada gedung Karebosi

Condotel untuk arah-X dan arah-Y adalah sebesar 0,0025 m dan 0,0053 m.

Syarat batas simpangan antar tingkat untuk masing-masing tingkat seperti

yang diperlihatkan pada dalam gambar 4.1 dan gambar 4.2. masih belum

dilampaui. Dengan demikian ditinjau dari kinerja batas layan, maka gedung

Karebosi Condotel masih memenuhi kriteria.

4.2. Analisa Pushover

Analisis pushover dilakukan dalam dua tahap pembebanan, yaitu:

Tahap pertama, struktur gedung dibebani oleh beban gravitasi, yaitu

kombinasi beban mati dengan koefisien pembebanan 1,0 dan beban

0

10

20

30

40

50

60

70

0,0000 0,0200 0,0400

Ele

vasi

Ged

un

g (

m)

Simpangan Antar Tingkat Arah-Y (m)

Portal 10

Portal 6

Portal 1

Batas Rasio

Simpangan

Struktur

IV-11

hidup dengan koefisien pembebanan 0,3. Pada tahap ini, sudah

diperhitungkan kondisi nonlinier.

Gambar 4.3. Input pembebanan gravitasi

Gambar 4.4. Bentuk deformasi struktur akibat beban gravitasi

IV-12

Tahap kedua, analisis dilanjutkan dengan memberikan pola beban

dorong lateral pada struktur. Pendefinisian tahap kedua melalui menu

Define-Loads Cases-Add New Case.

Nama analisis adalah PUSH.

Tipe analisis ditentukan Static-Nonliniear.

Karena tahap kedua baru dilakukan setelah tahap pertama selesai, maka

opsi Continue from State at End of Nonlinier Case diaktifkan, dengan

akhir dari analisis GRAV sebagai permulaan dari analisis tahap kedua.

Tipe beban adalah Acceleration untuk pembebanan arah-X, dan untuk

pembebanan arah-Y dengan scale factor yang digunakan adalah 1,0.

Gambar 4.5. Input pembebanan arah-X dan arah-Y

4.3. Kurva Kapasitas

Kurva kapasitas (capacity curve) merupakan kurva hubungan antara

perpindahan lateral lantai teratas/atap (displacement) dengan gaya geser dasar

(base shear) sebagai hasil dari analisis pushover yang disajikan dalam gambar di

bawah ini :

Pembebanan%20Tahap%202.pptx

IV-13

Keterangan : Satuan ( meter, ton )

Gambar 4.6. Kurva Kapasitas Arah-X

Dari kurva kapasitas yang dihasilkan untuk arah-X, diperoleh bahwa

analisis pushover berhenti di langkah (step) 32, yaitu pada saat perpindahan titik

kontrol mencapai 69% dari target displacement maksimum 0,02H yang

diharapkan tercapai yaitu 0,913618 m dan gaya geser dasar sebesar 3.308,2583

ton.

IV-14

Tabel 4.6. Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-32 arah-X

Step Displacement BaseForce

m Tonf

0 -0,000668 0,0000

1 0,000754 13,8642

2 0,027682 274,2775

3 0,055158 492,1058

4 0,082709 672,2154

5 0,110364 824,2191

6 0,137100 951,0388

7 0,164181 1066,7286

8 0,191617 1175,0872

9 0,220703 1283,1637

10 0,249117 1383,5673

11 0,275962 1474,4964

12 0,302975 1564,0562

13 0,329930 1651,9443

14 0,360565 1750,2008

15 0,387835 1836,2508

16 0,417902 1929,7014

17 0,445560 2015,1991

18 0,476512 2110,0511

19 0,516103 2229,6951

20 0,549561 2328,7690

21 0,581485 2420,7628

22 0,610909 2504,0493

23 0,640040 2585,5476

24 0,682558 2703,4158

25 0,715633 2794,4426

26 0,745524 2874,5583

27 0,774361 2951,4455

28 0,801018 3021,0658

29 0,830288 3096,9858

30 0,861695 3177,5293

31 0,896159 3264,0922

32 0,913618 3308,2583

IV-15

Keterangan : Satuan ( meter, ton )

Gambar 4.7. Kurva Kapasitas Arah-Y

Sedangkan pada arah-Y, analisis berhenti di langkah ke-31, yaitu pada saat

perpindahan titik kontrol mencapai 65% dari target displacement maksimum

0,02H yang diharapkan tercapai yakni 0,866411 m dan gaya geser dasar

2494,8618 ton.

IV-16

Tabel 4.7. Perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar step 0-31 arah-Y

Step Displacement BaseForce

m Tonf

0 0,010882 0,0000

1 0,016507 41,0764

2 0,043538 234,4534

3 0,070753 400,0313

4 0,097833 529,0275

5 0,125819 646,2827

6 0,152719 743,5095

7 0,181001 838,3919

8 0,209708 931,1649

9 0,238715 1020,6895

10 0,269467 1112,9191

11 0,299651 1200,9562

12 0,329083 1285,0409

13 0,359757 1370,1579

14 0,390086 1452,1112

15 0,422329 1536,4663

16 0,450950 1609,6751

17 0,478494 1676,9223

18 0,510122 1751,9080

19 0,540103 1821,0670

20 0,572980 1894,3910

21 0,602717 1959,2453

22 0,630457 2018,6645

23 0,659004 2078,7602

24 0,687274 2137,3140

25 0,715985 2196,1909

26 0,744998 2254,9871

27 0,774548 2314,3898

28 0,805707 2376,2484

29 0,832387 2428,9223

30 0,859600 2481,7294

31 0,866411 2494,8618

IV-17

Berikut ini adalah perbandingan kurva pushover untuk arah-X dan arah-Y :

Gambar 4.8. Perbandingan kurva kapasitas gedung arah-X dan arah-Y

Dari gambar 4.8 tampak bahwa kinerja gedung akibat pembebanan lateral arah-X

(arah memanjang dari denah gedung) mampu menerima gaya geser dasar yang

lebih besar dengan peningkatan displacement gedung yang relatif sama besarnya

akibat pembebanan lateral arah-Y(arah pendek dari denah gedung).

4.3.1. Menetukan Target Perpindahan dengan Metode Spektrum Kapasitas

(ATC 40)

Metode ini terdapat secara langsung pada program SAP2000, input yang

diperlukan adalah sebagai berikut :

0,00

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

3.000,00

3.500,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00

Gay

a G

ese

r D

asar

(To

n)

Perpindahan Titik Kontrol (m)

Kurva kapasitas Arah-X

Kurva Kapasitas Arah-Y

IV-18

1. Dari kurva respon spektrum rencana SNI 03-1726-2006 untuk wilayah

gempa 2 tanah sedang diperoleh Ca = 0,15 dan Cv = 0,23.

Gambar 4.9. Input nilai Ca dan Cv dari kurva respon spektrum

2. Tipe bangunan : tipe B (tabel 2.4) karena bangunan adalah bangunan

baru dan anggapan durasi getarnya panjang

Arah-X

IV-19

Gambar 4.10. Kurva kapasitas arah-X dalam format ADRS

Arah-Y

Performance Point

IV-20

Gambar 4.11. Kurva kapasitas arah-Y dalam format ADRS

Keterangan : : Capacity Curve

: Family of Demand Spectra

: Single Demand Spectrum (ADRS)

Titik kinerja (performance point) atau target perpindahan gedung

merupakan perpotongan antara kurva spektrum kapasitas dan spektrum demand

dalam format ADRS, yang menunjukkan bagaimana kekuatan struktur dalam

memenuhi suatu beban yang diberikan. Dari gambar 4.10 dan gambar 4.11

didapatkan nilai target perpindahan dan gaya geser dasar pada titik kontrol

tinjauan yang dapat dilihat pada tabel 4.5. berikut.

Tabel 4.8. Target perpindahan dan gaya geser dasar pada titik kontrol

Target perpindahan (meter) Gaya geser dasar (Ton)

Arah-X 0,132 926,851

Arah-Y 0,133 673,099

Performance Point

IV-21

Berikut ini perbandingan gaya geser dasar hasil analisis Respon Spektrum dengan

gaya geser dasar hasil analisis Pushover untuk pembebanan arah X dan arah Y :

Keterangan : : Gaya geser dasar hasil analisis Respon Spektrum

: Gaya geser dasar hasil analisis Pushover

Gambar 4.12. Perbandingan gaya geser dasar hasil analisis Respon Spektrum

dengan gaya geser dasar hasil analisis Pushover

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1.000,00

1.200,00

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20

Gaya

Ges

er D

asar

(To

n)




0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1.000,00

1.200,00

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Gaya

Ges

er D

asar

(To

n)




IV-22

4.3.2. Evaluasi Kinerja Struktur

Tabel 4.9. Perbandingan target perpindahan dengan batasan displacement

Kriteria

Target perpindahan Batasan

displacement

0,02H (m) x (%) y (%)

Spektrum kapasitas 0,132 9,90 0,133 10,0 1,333

Level kinerja struktur (structural performance levels) ditentukan melalui

kriteria roof drift ratio yang diperoleh pada saat target perpindahan tercapai.

Tabel 4.10. Perhitungan drift ratio berdasarkan perpindahan titik kontrol

pada saat target perpindahan tercapai

Metode Spektrum

Kapasitas

Elevasi Gedung

(m) δt

Roof drift ratio

(%)

Level Kinerja

Gedung

Arah-X

Arah-Y

66,65

66,65

0,132

0,133

0,198

0,199

IO

IO

Nilai roof drift ratio yang ditampilkan pada tabel di atas masih lebih kecil

dari 1%, sehingga dapat disimpulkan bahwa berdasarkan batas simpangan yang

disyaratkan oleh FEMA 356 (tabel 2.4) dan ATC-40 (tabel 2.5), level kinerja

gedung pada saat target perpindahan tercapai adalah Immediate Occupancy.

Kinerja gedung Immediate Occupancy berarti pada saat struktur menerima beban

gempa diharapkan tidak terjadi simpangan permanen, tidak ada kerusakan yang

berarti pada struktur sehingga bangunan dapat tetap berfungsi dan tidak terganggu

dengan masalah perbaikan, dimana kekuatan dan kekakuannya kira-kira hampir

sama dengan kondisi sebelum gempa. Komponen non-struktur masih berada

ditempatnya dan sebagian besar masih berfungsi jika utilitasnya tersedia.

IV-23

4.3.3. Sendi Plastis

Melalui analisis pushover, dapat diketahui pula jumlah elemen struktur yang

telah mengalami kerusakan pada tiap tahap (step) peningkatan beban lateral serta

saat titik kinerja tercapai. Jumlah elemen-elemen struktur yang telah melewati

batas kriteria penerimaan (acceptance criteria) atau distribusi sendi plastis yang

terjadi pada elemen struktur gedung Karebosi Condotel menurut arah

pembebanannya dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel 4.11. Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada elemen

struktur untuk arah pembebanan-X gedung

Step AtoB B to IO to LS to CP to C to D to BeyondE Total

IO LS CP C D E

0 3444 32 0 0 0 0 0 0 3476

1 3440 36 0 0 0 0 0 0 3476

2 3404 72 0 0 0 0 0 0 3476

3 3206 270 0 0 0 0 0 0 3476

4 3088 388 0 0 0 0 0 0 3476

5 2954 522 0 0 0 0 0 0 3476

6 2840 636 0 0 0 0 0 0 3476

7 2750 726 0 0 0 0 0 0 3476

8 2675 801 0 0 0 0 0 0 3476

9 2609 867 0 0 0 0 0 0 3476

10 2537 939 0 0 0 0 0 0 3476

11 2487 989 0 0 0 0 0 0 3476

12 2444 1032 0 0 0 0 0 0 3476

13 2393 1083 0 0 0 0 0 0 3476

14 2351 1125 0 0 0 0 0 0 3476

15 2317 1156 3 0 0 0 0 0 3476

IV-24


IO LS CP C D E

16 2292 1176 8 0 0 0 0 0 3476

17 2271 1190 15 0 0 0 0 0 3476

18 2243 1199 34 0 0 0 0 0 3476

19 2198 1198 80 0 0 0 0 0 3476

20 2166 1195 115 0 0 0 0 0 3476

21 2138 1177 161 0 0 0 0 0 3476

22 2105 1147 224 0 0 0 0 0 3476

23 2093 1118 265 0 0 0 0 0 3476

24 2070 1063 343 0 0 0 0 0 3476

25 2035 1015 426 0 0 0 0 0 3476

26 2006 996 474 0 0 0 0 0 3476

27 1978 988 509 1 0 0 0 0 3476

28 1964 965 545 2 0 0 0 0 3476

29 1940 961 571 4 0 0 0 0 3476

30 1915 952 604 5 0 0 0 0 3476

31 1883 962 622 9 0 0 0 0 3476

32 1870 962 626 16 0 2 0 0 3476

Titik kinerja (performance point) struktur untuk pembebanan arah-X

gedung adalah 0,132 m berada di antara step-5 dan step-6, sehingga evaluasi

komponen struktur dilakukan pada step 6 dengan displacement yang terjadi

0,1371 m > 0,132 m (δt). Distribusi sendi plastis yang terjadi pada step-6

memperlihatkan tidak ada komponen struktur yang melewati batas kinerja

Immediate Occupancy (IO) sehingga dapat dikatakan kinerja komponen struktur

masih dalam keadaan aman pada saat titik kinerja tercapai.

IV-25

Gambar 4.13. Distribusi sendi plasti pada step-6 untuk pembebanan arah-X

Warna pada sendi plastis menunjukkan secara grafis posisi dan tingkat

kerusakan yang terjadi pada sendi plastis. Distribusi sendi plastis pada tiap

tahapan peningkatan beban lateral hingga titik kinerja tercapai yang terjadi pada

komponen struktur ditampilkan pada gambar 4.14.

Sebelum pembebanan

Beban gravitasi

Step-1

IV-26

Step-2

Step-3

Step-4

Step-5

Step-6

Keterangan :

B IO LS CP C D E

IO : Immediate Occupancy LS : Life Safety

CP : Collapse Prevention Satuan : meter, radian

Gambar 4.14. Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada portal D

Tabel 4.12. Jumlah elemen dan tingkat kerusakan yang terjadi pada elemen

struktur untuk arah pembebanan-Y gedung


IO LS CP C D E

0 3444 32 0 0 0 0 0 0 3476

1 3439 37 0 0 0 0 0 0 3476

2 3367 109 0 0 0 0 0 0 3476

IV-27


IO LS CP C D E

3 3247 229 0 0 0 0 0 0 3476

4 3157 319 0 0 0 0 0 0 3476

5 3061 415 0 0 0 0 0 0 3476

6 2962 514 0 0 0 0 0 0 3476

7 2894 582 0 0 0 0 0 0 3476

8 2825 650 1 0 0 0 0 0 3476

9 2767 699 10 0 0 0 0 0 3476

10 2712 734 30 0 0 0 0 0 3476

11 2653 769 54 0 0 0 0 0 3476

12 2596 810 70 0 0 0 0 0 3476

13 2534 850 92 0 0 0 0 0 3476

14 2472 895 106 3 0 0 0 0 3476

15 2417 930 120 9 0 0 0 0 3476

16 2361 966 134 15 0 0 0 0 3476

17 2316 993 142 22 0 3 0 0 3476

18 2266 1021 150 30 0 9 0 0 3476

19 2219 1045 160 38 0 13 0 1 3476

20 2166 1076 171 41 0 21 0 1 3476

21 2129 1095 181 34 0 36 0 1 3476

22 2101 1096 199 37 0 42 0 1 3476

23 2064 1109 216 35 0 51 0 1 3476

24 2035 1123 219 36 0 61 1 1 3476

25 2014 1130 224 38 0 66 3 1 3476

26 1987 1133 240 40 0 70 5 1 3476

27 1961 1139 247 44 0 79 5 1 3476

28 1941 1133 260 53 0 82 6 1 3476

29 1919 1138 270 50 0 89 8 2 3476

30 1900 1142 278 50 0 96 8 2 3476

31 1893 1145 279 51 0 97 9 2 3476

IV-28

Titik kinerja (performance point) struktur untuk pembebanan arah-Y

gedung adalah 0,133 m berada di antara step-5 dan step-6, sehingga evaluasi

komponen struktur dilakukan pada st

Documents

TUGAS AKHIRdigilib.unhas.ac.id/uploaded_files/temporary/Digital... · 2021. 1. 22. · iii KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas segala berkah