Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser Pada Tiap Sisinya

The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear Wall Installations On Each Of It Sides

TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disusun oleh :

DIAN BUDHI WINANTO NIM. I 0105021

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2010

Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser Pada Tiap Sisinya

The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear Wall Installations On Each Of It Sides

TUGAS AKHIR

Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disusun oleh :

DIAN BUDHI WINANTO NIM. I 0105021

SKRIPSI

Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan tim penguji pendadaran

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disetujui,

Pembimbing I

Ir. M u n a w a r HS NIP. 19470828 197603 1 001

Pembimbing II

Purnawan Gunawan, ST, MT NIP 19731209 199802 1 001

ABSTRAK Dian Budhi Winanto, 2010, Perubahan Nilai Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat Setelah Pemasangan Dinding Geser pada Tiap Sisinya, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Di seluruh dunia, gempa dapat terjadi ratusan kali setiap harinya. Suatu jaringan alat seismograph (alat untuk mencatat pergerakan tanah akibat gempa) yang terpasang di seluruh dunia, mendeteksi sekitar 1 juta gempa ringan terjadi setiap tahunnya. Gempa kuat di daerah pemukiman dapat menyebabkan banyak kerugian materi dan korban jiwa. Dalam 500 tahun terakhir, gempa telah menyebabkan jutaan korban jiwa di seluruh dunia, termasuk gempa yang terjadi akhir- akhir ini di beberapa daerah di Indonesia. Oleh karena itu pada daerah rawan gempa seperti Indonesia perlu dilakukan perencanaan yang menyeluruh terhadap desain bangunan tahan gempa. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi telah memunculkan salah satu solusi untuk meningkatkan kinerja struktur bangunan tingkat tinggi yaitu dengan pemasangan dinding geser dengan menggunakan komponen batas (boundary element) sebagai subsistem penahan beban lateral dari sistem struktur. Metode penelitian berupa analisis struktur baja 8 lantai dengan ukuran 30m x 50m tanpa dinding geser dan dengan dinding geser yang direncanakan sebagai pusat perdagangan. Perhitungan analisis struktur menggunakan perangkat lunak ETABS v.9.0. Hasil dari analisis ini adalah simpangan masing-masing tingkat, simpangan antar tingkat dan simpangan antar tingkat maksimum. Hasil analisis tersebut digunakan untuk mengontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur. Hasil analisis menunjukan bahwa dengan penggunaan dinding geser dapat mengurangi simpangan horisontal (drift), simpangan antar tingkat dan waktu getar alami. Penggunaan dinding geser mampu mengurangi simpangan horisontal tingkat yaitu sebesar 83,96 % pada arah X dan 87,33 % pada Arah Y. Simpangan antar tingkat berkurang sebesar 79,33 % pada arah X dan 82,9 % pada Arah Y. Hal ini berarti bahwa penggunaan dinding geser dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan dan stabilitas struktur. Kata kunci : Simpangan horisontal, dinding geser

ABSTRACT Dian Budhi Winanto, 2010, The Change Of Drifts Value Of High Rise Building After The Shear Wall Installations On Each Of It Sides. Civil Engineering Major Technique Faculty of Sebelas Maret University Surakarta. Earth quakes have been happened a hundreds everydays in all around of the world. An unit of seishmograph are installed to detect a million quakes that happen every days. This disaster can give a bad effect in matery and million death. In last of 500 years, quake caused a million death in all around of the world, so did in Indonesia at last. So in In the country like Indonesia need an over all quake resistant building design. The increase of science and technology knowing have been set a solution to increase the ability of high rise building with the installation of shear wall that use a boundary element as lateral resistant subsystem. Research methods using analysis of 8 floor steel structures with a size 30m x 50m without shearwalls and with shearwalls planned as a trade center. Calculation of structural analysis using ETABS software v.9.0. The results of this analysis is drift of each level, drift between the level and maximum drift between the level. The results of this analysis is used to control the limit performance counter and the limit performance ultimit of structure. Results of analysis showed that the use of shearwalls can reduce the drift of each level, drift between the level and time of natural vibration. The use of shear walls can reduce the level of the drift 83,96 % % in the X direction and 87,33 % in the Y direction. Drift between the level decreased 79,33 % in the X direction and 82,9 % in the Y direction. This means that the use of shear walls can increase the stiffness, strength and stability of the structure. Keywords : drift, shearwall

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat

dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan.skripsi ini dengan baik.

Adapun maksud dan tujuan penyusunan skripsi yang berjudul Perubahan Nilai

Simpangan Horisontal Bangunan Bertingkat setelah Pemasangan Dinding Geser

pada Tiap Sisinya adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis banyak menerima bantuan dari berbagai

pihak, oleh karena itu penyusun ucapkan terima kasih kepada :

1. Pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

2. Pimpinan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

3. Ir. Sofa Marwoto, selaku Dosen Pembimbing Akademik.

4. Ir. Munawar HS, selaku Dosen Pembimbing Skripsi I.

5. Purnawan Gunawan, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing Skripsi II.

6. Kedua orang tua beserta keluarga penulis.

7. Rekan-rekan mahasiswa Jurusan Teknik Sipil angkatan 2005

8. Semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini yang tidak dapat

disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam

penyusunan skripsi ini, meski penulus telah berusaha maksimal.

Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi

penulis sendiri dan bagi semua civitas akademika Jurusan Teknik Fakultas Teknik

Sipil Universitas Sebelas Maret Surakarta

Surakarta, Januari 2010

Penyusun

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

HALAMAN MOTTO iii

HALAMAN PERSEMBAHAN iv

ABSTRAK v

KATA PENGANTAR vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR NOTASI xi

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR GAMBAR xv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah 1

1.2. Rumusan Masalah 2

1.3. Batasan Masalah 2

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Manfaat Penelitian 3

BAB 2 DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka 4

2.2. Konsep Dasar Perancangan 6

2.2.1. Prosedur Desain 6

2.2.2.

2.2.3.

2.2.4.

Pembebanan

Perancangan Tahan Gempa

Simpangan Horisontal Drifts

7

8

17

2.3. Dinding Geser Shear wall 17

2.3.1. Perilaku Material Dan Elemen Dinding Geser

Sebagai Struktur Beton

2.3.2. Konsep Desain Dinding Geser

2.3.3. Penulangan shear wall

2.3.4. Jenis- Jenis Dinding Geser

18

18

19

22

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Model Struktur 23

3.1.1. Model Struktur Tanpa Dinding Geser 23

3.1.2. Model Struktur Dengan Dinding Geser 25

3.2. Metodologi Penelitian 26

3.2.1. Metodologi Penelitian 26

3.2.2. Tahapan Penelitian 26

3.2.3. Flowchart 28

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis 29

4.2. Struktur Gedung Tanpa Dinding Geser 29

4.2.1. Permodelan Gedung 29

4.2.2. Beban- beban 31

4.3. Kontrol Stabilitas Gedung 44

4.3.1. Kinerja Batas Layan Struktur Gedung 44

4.3.2. Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung 45

4.4. Struktur Gedung Dipasang Shearwall 46

4.4.1 Permodelan 46

4.4.2 Beban Gempa 47

4.5. Kontrol Stabilitas Gedung 56

4.5.1. Kinerja Batas Layan Struktur Gedung

4.5.2 Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung

56

57

4.6. Rekapitulasi 57

4.7. Kontrol Portal

4.7.1. Kontrol Stabilitas Momen

4.7.2. Kontrol terhadap axial

59

59

61

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 62

5.2 Saran 62

DAFTAR PUSTAKA xvii

LAMPIRAN xviii

DAFTAR NOTASI

A : Luas dimensi profil batang

Am : Percepatan respons maksimum

B : Panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau

C1 : Faktor respons gempa yang didapat dari spektrum respons gempa Rencana

di : Simpangan tingkat

E : Modulus elastisitas

En : Beban gempa nominal

Fi : Beban-beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada pusat

massa lantai tingkat

Fy : Tegangan leleh profil batang

g : Percepatan gravitasi

H : Tinggi puncak bagian utama struktur

Hw : Tinggi dinding geser

I : Faktor keutamaan gedung

I1 : Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur

gedung

I2 : Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian umur gedung tersebut

kc : Faktor panjang tekuk

L : Lebar rangka berpenopang

Lb : Panjang batang penopang diagonal

Le : Panjang efektif dari penopang diagonal

Leq : Pusat berat massa

Ln : Beban hidup nominal

lw : Lebar dinding geser

R : Faktor reduksi gempa

Rn : Kekuatan nominal struktur gedung

Ru : Kekuatan ultimit struktur gedung

t : Tebal penampang

T : Waktu getar alami struktur gedung

T1 : Waktu getar alami fundamental

Tc : Waktu getar alami sudut

TRayleigh : Waktu getar alami fundamental yang ditentukan dengan rumus Rayleigh

V : Beban geser dasar nominal statik ekuivalen

Wi : Berat lantai tingkat

Wt : Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai

Zi : Ketinggian lantai tingkat diukur dari taraf penjepitan lateral

H1 : Geser tingkat akibat beban lateral

: Deformasi lateral

δm : Simpangan antar tingkat

: Faktor reduksi kekuatan

: Faktor beban

: Koefisien yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur

ξ : Faktor pengali simpangan struktur antar tingkat akibat pembebanan

gempa nominal pada kinerja batas ultimit

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Faktor Keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan

9

Tabel 2.2 Parameter daktilitas struktur gedung 11 Tabel 2.3. Klasifikasi Sistem Struktur, Sistem Pemikul Beban Gempa, Faktor

Modifikasi Respons, R, dan faktor kuat cadang struktur, Ω0. 12

Tabel 2.4. Koefisien ζ yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur

14

Tabel 4.1

Beban Angin pada Arah x dan Arah y 35

Tabel 4.2.

Berat Lantai 1 36

Tabel 4.3.

Berat Lantai 2-5 37

Tabel 4.4.

Berat Lantai 6 37

Tabel 4.5.

Berat Lantai 7

38

Tabel 4.6. Berat Lantai 8 39

Tabel 4.7. Beban Tereduksi 40

Tabel 4.8. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen 42

Tabel 4.9. Perhitungan T Rayleigh arah X 39

Tabel 4.10 Perhitungan T Rayleigh arah Y 43

Tabel 4.11 Simpangan Horisontal Arah X 44

Tabel 4.12 Simpangan Horisontal Arah Y 44

Tabel 4.13 Kontrol Gedung Arah X 45

Tabel 4.14. Kontrol Gedung Arah Y 45

Tabel 4.15. Berat Mati Lantai 1 47

Tabel 4.16. Berat Mati Lantai 2-5 48

Tabel 4.17. Berat Mati Lantai 6 48

Tabel 4.18. Berat Mati Lantai 7 49

Tabel 4.19. Berat Mati Lantai 8 50

Tabel 4.20. Beban Tereduksi 51

Tabel 4.21. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen 53

Tabel 4.22 Perhitungan T Rayleigh arah X 54

Tabel 4.23 Perhitungan T Rayleigh arah Y 54

Tabel 4.24 Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen 55

Tabel 4.25 Simpangan Horisontal Arah X 56

Tabel 4.26 Simpangan Horisontal Arah y 56

Tabel 4.27 Kontrol Gedung Arah X 57

Tabel 4.28. Kontrol Gedung Arah Y 57

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kestabilan Struktur Portal 6

Gambar 2.2. Faktor Respons Gempa berdasarkan Wilayah Gempa 9

Gambar 2.3. Defleksi Lateral 10

Gambar 2.4 Kerjasama Struktur Rangka Dengan Dinding Geser 18

Gambar 3.1. Denah struktur tanpa shearwall 22

Gambar 3.2. Model 3 dimensi struktur tanpa shearwall 22

Gambar 3.3. Denah struktur dengan shearwall 23

Gambar 3.4. Model 3 dimensi struktur dengan shearwall 23

Gambar 3.5.

Gambar 4.1.

Gambar 4.2.

Gambar 4.3.

Gambar 4.4.

Gambar 4.5.

Gambar 4.6.

Gambar 4.7.

Gambar 4.8.

Gambar 4.9.

Gambar 4.10.

Diagram Alir

Denah struktur tanpa shear wall

Beban Angin

Respon Spektrum Gempa Rencana

Denah Gedung Dengan Shear Wall

Model 3 dimensi struktur dengan shearwal

Respon Spektrum Gempa Rencana

Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal X

Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal Y

Nilai Zx Berdasarkan Profil Baja

Nomogram Untuk Mencari K

28

31

34

41

46

46

52

58

58

59

61

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Di seluruh dunia, gempa dapat terjadi ratusan kali setiap harinya. Suatu jaringan alat

seismograph (alat untuk mencatat pergerakan tanah akibat gempa) yang terpasang di

seluruh dunia, mendeteksi sekitar 1 juta gempa ringan terjadi setiap tahunnya. Gempa

kuat di daerah pemukiman dapat menyebabkan banyak kerugian materi dan korban

jiwa. Dalam 500 tahun terakhir, gempa telah menyebabkan jutaan korban jiwa di

seluruh dunia, termasuk gempa yang terjadi akhir- akhir ini di beberapa daerah di

Indonesia.

Persiapan-persiapan yang memadai seperti pendidikan atau sosialisasai mengenai

bahaya gempa, perancangan keselamatan saat terjadi gempa, perkuatan struktur

bangunan yang sudah berdiri dan desain struktur bangunan tahan gempa, dapat

mengurangi jumlah korban jiwa dan kerusakan infrastruktur yang disebabkan oleh

gempa.

Semakin tinggi bangunan semakin rawan bangunan tersebut dalam menahan gaya

lateral, terutama gaya gempa. Gaya lateral ini dapat menyebabkan simpangan

horisontal. Jika nilai simpangan ini melebihi batas aman, tentu saja bangunan dapat

runtuh. Oleh karena itu pada daerah rawan gempa seperti Indonesia perlu dilakukan

perencanaan yang menyeluruh terhadap desain bangunan tahan gempa. Perkembangan

ilmu pengetahuan dan teknologi telah memunculkan salah satu solusi untuk

meningkatkan kinerja struktur bangunan tingkat tinggi yaitu dengan pemasangan

dinding geser dengan menggunakan komponen batas (boundary element) sebagai

subsistem penahan beban lateral dari sistem struktur. Dinding geser dipasang untuk

menambah kekakuan struktur dan menyerap gaya geser yang besar seiring dengan

semakin tingginya struktur. Komponen batas berfungsi untuk menahan gaya vertikal dari

tributrary area dinding geser, sehingga panel dinding geser dapat menjadi lebih tipis.

Untuk membuktikan perubahan nilai simpangan horisontal, maka diperlukan adanya

suatu penelitian lebih lanjut. Penelitian ini mencoba untuk membandingkan besarnya

drift struktur baja tahan gempa akibat pembebanan angin dan gempa pada stuktur baja

sebelum dan sesudah dipasang shearwall. Gedung dapat dikatakan aman apabila nilai

simpangan tidak melampaui kinerja batas layan gedung dan kinerja batas ultimit.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang dapat diambil dari uraian diatas adalah bagaimana perubahan

drift struktur baja tahan gempa akibat pembebanan aksial maupun lateral karena

pemasangan dinding geser.

1.3 Batasan Masalah

Batasan Masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Penelitian berupa analisis gedung struktur baja dengan tambahan pengaku dinding

geser

b. Perletakan Dinding geser tidak simetris

c. Struktur bangunan dianalisis terhadap gaya gempa di Zone 4 berdasarkan SNI-1726-

2002 pada tanah keras.

d. Peraturan yang digunakan selain SNI-1726-2002, antara lain : LRFD dan SNI 1729

BAJA.

e. Analisis struktur ditinjau dalam 3 dimensi menggunakan bantuan software ETABS

v.9.0

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan drift struktur baja tahan

gempa akibat pembebanan lateral (beban angin atau beban gempa) dan beban gravitasi

(beban hidup dan beban mati) pada stuktur baja sebelum dan sesudah dipasang

shearwall.

1.5 Manfaat Penelitian

a. Manfaat teoritis

Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil khususnya dalam struktur

portal 3 dimensi baja dengan penambahan shearwall dalam pengaruhnya terhadap

nilai simpangan horisontal (drift).

b. Manfaat praktis

Dengan mengetahui pengaruh penggunaan shear wall, diharapkan dapat

digunakan sebagai salah satu alternatif penyelesaian terhadap struktur

bangunan bertingkat pada suatu wilayah dengan kekuatan gempa tertentu.

BAB 2

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Pada dasarnya setiap system struktur pada suatu bangunan merupakan penggabungan

berbagai elemen struktur secara tiga dimensi yang cukup rumit. Fungsi utama dari

sistem struktur adalah memikul secara aman dan efektif beban yang bekerja pada

bangunan serta menyalurkannya ke tanah melalui fondasi. Beban yang bekerja pada

bangunan terdiri dari beban vertikal, horisontal, dan beban lain. Hal yang penting pada

struktur bangunan tinggi adalah stabilitas dan kemampuannya untuk menahan gaya

lateral, baik yang disebabkan oleh angin dan gempa bumi. Beban angin lebih terkait

pada dimensi ketinggian bangunan, sedangkan beban gempa lebih terkait pada masa

bangunan.(Jimmy, 2004)

Schodek (1999 ) menyatakan bahwa pada struktur stabil apabila dikenakan beban,

struktur tersebut akan mengalami perubahan bentuk (deformasi) yang lebih kecil

dibandingkan struktur yang tidak stabil. Hal ini disebabkan karena pada struktur yang

stabil memiliki kekuatan dan kestabilan dalam menahan beban.

Stabilitas merupakan hal sulit di dalam perencanaan struktur yang merupakan gabungan

dari elemen-elemen. Untuk memperjelas mengenai kestabilitas struktur akan

diilustrasikan dalam Gambar 2.1

Pada Gambar 2.1 (a) struktur stabil karena struktur belum mendapatkan gaya dari luar,

apabila suatu struktur dikenakan gaya horisontal maka akan terjadi deformasi seperti

yang terlihat pada Gambar 2.1(b). Hal ini disebabkan karena struktur tidak mempunyai

kapasitas yang cukup untuk menahan gaya horisontal dan struktur tidak mempunyai

kemampuan untuk mengembalikan bentuk struktur ke bentuk semula apabila beban

horisontal dihilangkan sehingga akan terjadi simpangan horisontal (drift) yang

berlebihan yang dapat menyebabkan keruntuhan. Menurut Schodek (1999) terdapat

beberapa cara untuk menjamin kestabilan struktur seperti pada Gambar 2.1.(c) Cara

pertama dengan menambahkan elemen struktur diagonal pada struktur, sehingga

struktur tidak mengalami deformasi menjadi jajaran genjang seperti pada Gambar

2.1(b). Hal ini disebabkan karena dengan menambahkan elemen struktur diagonal gaya-

gaya yang dikenakan pada struktur akan disebarkan keseluruh bagian termasuk ke

elemen diagonal, gaya- gaya yang diterima masing-masing struktur akan brerkurang

sehingga simpangan yang dihasilkan lebih kecil. Cara kedua adalah dengan

menggunakan dinding geser. Elemennya merupakan elemen permukaan bidang kaku,

yang tentunya dapat menahan deformasi akibat beban horisontal dan simpangan

horisontal yang akan dihasilkan akan lebih kecil. Cara ketiga adalah dengan mengubah

hubungan antara elemen struktur sedemikian rupa sehingga perubahan sudut untuk

suatu kondisi pembebanan tertentu. Hal ini dengan membuat titik hubung kaku diantara

elemen struktur sebagai contoh, meja adalah struktur stabil karena adanya titik hubung

kaku di antara setiap kaki meja dengan permukaan meja yang menjamin hubungan

sudut konstan di antara elemen tersebut, sehingga struktur menjadi lebih kaku. Dalam

menentukan letak bresing maupun dinding geser hendaknya simetris. Hal ini untuk

menghindari efek torsional.

(a) Susunan kolom dan balok (b) Ketidakstabilan terhadap beban horizontal

Δ

(c) Tiga metode dasar untuk menjamin kestabilan struktur sederhana meliputi : penopang diagonal, bidang geser dan titik hubung kaku.

(d) Setiap metode yang dipakai untuk menjamin kestabilan pada struktur harus dipasang secara simetris. Apabila tidak, dapat terjadi efek torsional pada struktur.

Gambar 2.1 Kestabilan Struktur Portal

2.2 Konsep Dasar Perancangan

2.2.1. Prosedur Desain

Prosedur desain dapat dianggap terdiri dari dua bagian, yaitu : desain fungsional dan

kerangka kerja struktural. Secara garis besar, prosedur desain secara iteratif dapat

digambarkan sebagai berikut :

a. Perencanaan. Penenetuan fungsi –fungsi yang akan dilayani oleh struktur yang

bersangkutan

b. Konfigurasi struktur pendahuluan. Susunan dari elemen- elemen yang akan

melayani fungsi pada langkah 1.

c. penentuan beban – beban yang harus dipikul

d. pemilihan batang pendahuluan

e. Analisis

f. Evaluasi

g. redesain

h. Keputusan akhir

2.2.2. Pembebanan

Gedung menerima beban-beban, bukan hanya beban secara lateral. Namun, beban

gravitasi. Untuk itu beban tersebut harus dijabarkan dan dikelompokkan untuk

memudahkan analisis.

a. Beban – beban

Beban –beban yang akan ditanggung oleh suatu struktur atau elemen struktur tidak

selalu dapat diramalkan dengan tepat sebelumnya. Bahakan, jika beban-beban tersebut

telah diketahui dengan baik pada salah satu lokasi pada sebuah struktur tertentu,

distribusi bebannya dari elemen yang satu ke elemen yang lain pada keseluruhan

struktur biasanya masih membutuhkan asumsi dan pendekatan. Dalam bagian-bagian ini

akan dibicarakan beberapa jenis beban yang paling dikenal.

Adapun beban yang bekerja pada struktur antara lain :

1) Beban mati

Beban mati merupakan beban gaya berat pada suatu posisi tertentu. Beban ini

disebut demikian karena bekerja terus menerus menuju arah bumi pada saat

struktur telah berfungsi.

2) Beban mati tambahan

Beban mati tambahan merupakan beban yang disebabkan oleh elemen – elemen

tambahan non struktural pada suatu gedung, seperti: plafond, partisi, tembok

pasangan bata, instalasi listrik, dan lain lain.

3) Beban hidup

Beban gravitasi yang bekerja pada saat struktur telah berfungsi, namun berveriasi

dalam besar dan lokasinya, disebut beban hidup. Contohnya adalah beban orang,

furnitur, perkakas yang dapat bergerak, kendaraan, dan barang- barang yang

disimpan.

4) Beban hidup atap

atap memikul beberapa beban hidup antara lain : beban hujan dan beban

perawatan. Untuk beban hujan berdasarkan SNI besarnyan sebesar 0,1 t/m2

sedangkan untuk beban perawatan sebesar 0,02 t/m2

5) beban angin

6) Beban Gempa

b. Kombinasi Pembebanan

Berdasarkan pembebanan yang ada maka digunakan kombinasi dengan Persamaan 2.1 –

2.6:

1) 1,4 DL (2.1)

2) 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 La (2.2)

3) 1,2 DL + 1,6 La + 0,5 LL (2.3)

4) 1,2 DL + 1,3 WL + 0,5 LL + 0,5 La (2.4)

5) 1,2 DL + 0,8 LL ± 2.8 E (2.5)

6) 0,9 DL ±2,8 E (2.6)

Keterangan:

DL : adalah beban mati yang disebabkan oleh berat elemen struktur dan beban

tetap pada struktur.

LL : adalah pengaruh beban hidup akibat pengguna gedung dan peralatan

bergerak.

La : adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,

peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda

bergerak.

WL : adalah beban angin.

E : adalah beban gempa yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002.

2.2.3. Perancangan Tahan Gempa

Tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup

kuat, mampu-layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan

kemudahan pelaksanaan.

a. Gempa rencana dan kategori gedung

Gempa Rencana ditetapkan mempunyai perioda ulang 500 tahun, agar

probabilitas terjadinya terbatas pada 10% selama umur gedung 50 tahun. Sehingga

diharapkan, struktur gedung secara keseluruhan masih berdiri, walaupun sudah

berada dalam kondisi di ambang keruntuhan.

b. Keutamaan gedung

Untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya

keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang

diharapkan, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu

Faktor Keutamaan I menurut Persamaan 2.7 :

I = I1 I2 (2.7)

di mana I1 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa

berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur

gedung, sedangkan I2 adalah Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda

ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. Faktor-faktor

Keutamaan I1, I2 dan I ditetapkan menurut Tabel 2.1

Tabel 2.1 Faktor Keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan

Kategori gedung Faktor Keutamaan

I1 I2 I

Gedung umum seperti untuk penghunian, 1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah 1,4 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya 1,6 1,0 1,6

Cerobong, tangki di atas menara 1,5 1,0 1,5 Catatan : Untuk semua struktur bangunan gedung yang ijin penggunaannya diterbitkan sebelum

berlakunya Standar ini maka Faktor Keutamaam, I, dapat dikalikan 80%.

c. Daktilitas struktur bangunan dan pembebanan gempa nominal

Faktor daktilitas struktur gedung adalah rasio antara simpangan maksimum

struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di

ambang keruntuhan m dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya

pelelehan pertama y, nilai harus lebih besar atau sama dengan satu. Nilai

didapatkan dari Persamaan 2.8 :

my

m0,1

(2.8)

Dalam persamaan di atas = 1,0 adalah nilai faktor daktilitas untuk struktur

gedung yang berperilaku elastik penuh, sedangkan m adalah nilai faktor

daktilitas maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur gedung yang

bersangkutan.

Apabila Ve adalah pembebanan maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang

dapat diserap oleh struktur gedung elastik penuh dalam kondisi di ambang

keruntuhan dan Vy adalah pembebanan yang menyebabkan pelelehan pertama di

dalam struktur gedung, maka dengan asumsi bahwa struktur gedung daktail dan

struktur gedung elastik penuh akibat pengaruh Gempa Rencana menunjukkan

simpangan maksimum m yang sama dalam kondisi di ambang keruntuhan, maka

berlaku Persamaan 2.9, yaitu :

e

yVV (2.9)

di mana adalah faktor daktilitas struktur gedung.

Apabila Vn adalah pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana

yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur gedung, maka berlaku Persamaan

2.10, yaitu :

RV

fV

V e

1

yn (2.10)

di mana f1 adalah faktor kuat lebih beban dan bahan yang terkandung di dalam

struktur gedung dan nilainya ditetapkan seperti dalam persamaan 2.11 sebesar :

6,1f1 (2.11)

dan R disebut faktor reduksi gempa menurut Persamaan 2.12 adalah sebagai

berikut :

m1 RfR6,1 (2.12)

Dalam pers.(6) R = 1,6 adalah faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang

berperilaku elastik penuh, sedangkan Rm adalah faktor reduksi gempa maksimum

yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan.

Dalam Tabel 2.2 dicantumkan nilai R untuk berbagai nilai yang bersangkutan,

dengan ketentuan bahwa nilai dan R tidak dapat melampaui nilai

maksimumnya.

Tabel 2.2 Parameter daktilitas struktur gedung

Taraf kinerja struktur R

Elastik penuh 1,0 1,6

1,5 2,4 2,0 3,2

2,5 4,0

Taraf kinerja struktur R

Daktail parsial

3,0 4,8

3,5 5,6

4,0 6,4 4,5 7,2 5,0 8,0

Daktail penuh 5,3 8,5

Nilai faktor daktilitas struktur gedung di dalam perencanaan struktur gedung

dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak boleh diambil lebih besar dari nilai

faktor daktilitas maksimum m yang dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem

atau subsistem struktur gedung. Dalam Tabel 2.3 ditetapkan nilai m yang dapat

dikerahkan oleh beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung, berikut

faktor reduksi maksimum Rm yang bersangkutan.

Tabel 2.3. Klasifikasi Sistem Struktur, Sistem Pemikul Beban Gempa, Faktor

Modifikasi Respons, R, dan faktor kuat cadang struktur, Ω0.

Apabila dalam arah pembebanan gempa akibat pengaruh Gempa Rencana sistem

struktur gedung terdiri dari beberapa jenis subsistem struktur gedung yang

berbeda, faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung itu untuk arah

pembebanan gempa tersebut, dapat dihitung sebagai nilai rata-rata berbobot

dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing jenis subsistem sebagai

besaran pembobotnya menurut persamaan :

ss

sR/V

VR

(2.13)

di mana Rs adalah nilai faktor reduksi gempa masing-masing jenis subsistem

struktur gedung dan Vs adalah gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing

jenis subsistem struktur gedung tersebut, dengan penjumlahan meliputi seluruh

jenis subsistem struktur gedung yang ada. Metoda ini hanya boleh dipakai, apabila

rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa dari jenis-jenis subsistem struktur

gedung yang ada tidak lebih dari 1,5.

Untuk jenis subsistem struktur gedung yang tidak tercantum dalam Tabel 2.2,

nilai faktor daktilitasnya dan faktor reduksi gempanya harus ditentukan dengan

cara-cara rasional, misalnya dengan menentukannya dari hasil analisis beban

dorong statik (static push-over analysis).

d. Waktu Getar Alami Waktu getar alami struktur gedung dapat dihitung dengan rumus-rumus

pendekatan sebagai berikut :

1) Untuk struktur-struktur gedung berupa portal-portal tanpa unsur pengaku yang

dapat membatasi simpangan :

T = 0.085. H0.75 untuk portal baja (2.14)

T = 0.060. H0.75 untuk portal beton (2.15)

2) Untuk struktur gedung yang lain :

T = 0.090. H. B(-0,5) (2.16)

dimana :

T : waktu getar gedung pada arah yang ditinjau (detik)

B : panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau (meter)

H : tinggi puncak bagian utama struktur (meter)

e. Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental

Pemakaian struktur bangunan gedung yang terlalu fleksibel sebaiknya dihindari

dengan membatasi nilai waktu getar fundamentalnya. Pembatasan waktu getar

fundamental dari suatu struktur gedung dimaksudkan untuk:

1) Untuk mencegah Pengaruh P-Delta yang berlebihan.

2) untuk mencegah simpangan antar-tingkat yang berlebihan pada taraf pembebanan

gempa yang menyebabkan pelelehan pertama, yaitu untuk menjamin kenyamanan

penghunian dan membatasi kemungkinan terjadinya kerusakan struktur akibat

pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, maupun kerusakan non-

struktural.

3) untuk mencegah simpangan antar-tingkat yang berlebihan pada taraf pembebanan

gempa maksimum, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan

struktur yang menelan korban jiwa manusia;

4) untuk mencegah kekuatan (kapasitas) struktur terpasang yang terlalu rendah,

mengingat struktur gedung dengan waktu getar fundamental yang panjang

menyerap beban gempa yang rendah (terlihat dari Diagram Spektrum Respons),

sehingga gaya internal yang terjadi di dalam unsur-unsur struktur menghasilkan

kekuatan terpasang yang rendah.

Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar

alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi, bergantung pada koefisien ζ

untuk Wilayah Gempa tempat struktur gedung berada dan jumlah tingkatnya, n

menurut persamaan :

T1 < ζ n (2.17)

di mana koefisien ζ ditetapkan menurut Tabel 2.4.

Tabel 2.4. Koefisien yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur Wilayah Gempa

1 0,20

0.60

0.34

0.28

0.24

0 0.5 1.0 2.0 3.00.60.2

lunak) (TanahT

0.85C

sedang) (TanahT

0.42C

keras) (TanahT

0.30C

0.85

0.70

T

Wilayah Gempa 4

C

2

3

4

5

6

0,19

0,18

0,17

0,16

0,15

Sumber : SNI-1726-2002 hal. 24

f. Arah pembebanan gempa Dalam perencanaan struktur gedung, arah utama pengaruh Gempa Rencana harus

ditentukan sedemikian rupa, sehingga memberi pengaruh terbesar terhadap unsur-

unsur subsistem dan sistem struktur gedung secara keseluruhan. Berdasarkan SNI 03-

1729-2002 pasal 15.11.2.3 menyatakan untuk mensimulasikan arah pengaruh Gempa

Rencana yang sembarang terhadap struktur gedung baja, pengaruh pembebanan gempa

dalam arah utama harus dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan

dengan pengaruh gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama tadi tetapi

efektifitasnya hanya sebesar minimal 30% tapi tidak lebih dari 70%. Gaya gempa terletak

di pusat massa lantai-lantai tingkat.

g. Faktor Respons Gempa

Nilai respons gempa rencana dihitung dengan menggunakan Gambar 2.2

Gambar 2.2 Faktor Respons Gempa berdasarkan Wilayah Gempa

h. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen

Besarnya beban geser nominal statik ekuivalen (V) yang terjadi di tingkat dasar

dapat dihitung menurut Persamaan 2.18

tWR

ICV 1 (2.18)

di mana C1 adalah nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons

Gempa Rencana menurut Gambar 2.4 untuk waktu getar alami fundamental T1,

sedangkan Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai.

Beban geser dasar nominal V menurut Persamaan 2.18 harus dibagikan sepanjang tinggi

struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalen Fi yang

menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i menurut Persamaan 2.19

VZW

ZWF n

iii

jji

1.

. (2.19)

i. Analisis Ragam Spektrum Respons

Suatu cara analisis untuk menentukan respons dinamik struktur gedung 3 dimensi yang

berperilaku elastik penuh terhadap pengaruh suatu gempa melalui suatu metoda

analisis yang dikenal dengan analisis ragam spektrum respons, di mana respons dinamik

total struktur gedung tersebut didapat sebagai superposisi dari respons dinamik

maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui spektrum respons Gempa

Rencana.

Apabila untuk analisis 3D sumbu-sumbu koordinat diambil sejajar dengan arah sumbu-

sumbu utama denah struktur, kemudian dilakukan analisis vibrasi bebas, maka pada

struktur gedung beraturan gerak ragam pertama akan dominan dalam translasi dalam

arah salah satu sumbu utamanya, sedangkan gerak ragam kedua akan dominan dalam

translasi dalam arah sumbu utama lainnya. Dengan demikian, struktur 3D gedung

beraturan praktis berperilaku sebagai struktur 2D dalam masing-masing arah sumbu

utamanya. pengaruh gempa pada struktur gedung beraturan dengan menerapkan

metoda Analisis Ragam dapat dianggap seolah-olah berupa beban gempa statik

ekuivalen yang dihitung sebagai respons dinamik ragam fundamentalnya saja.

j. Kinerja Struktur Gedung

1) Kinerja Batas Layan

Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat

pengaruh Gempa Rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan

peretakan beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan non-struktur

dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar-tingkat ini harus dihitung dari

simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal yang telah dibagi

faktor skala.

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal

simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh

melampaui 1 = 0,03/R kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung

yang mana yang nilainya terkecil.

2) Kinerja Batas Ultimit

Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar-

tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana dalam kondisi

struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya

keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk

mencegah benturan berbahaya antar-gedung atau antar bagian struktur gedung yang

dipisah dengan sela pemisah (delatasi). Simpangan dan simpangan antar-tingkat ini

harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal,

dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ sebagai berikut :

a) Untuk struktur gedung beraturan didefinisikan dalam Persamaan 2.20

ξ = 0.7 R (2.20)

b) Untuk struktur gedung tidak beraturan factor pengali didapatkan melalui

Persamaan 2.21

aFaktorSkalR.7.0

(2.21)

di mana R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut.

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala hal

simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh

melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.

2.2.4. Simpangan Horisontal Drifts Besarnya sinpangan horisontal (drift) harus dipertimbangkan sesuai dengan peraturan

yang berlaku, yaitu untuk kinerja batas layan struktur dan kinerja batas ultimit. Menurut

McCormac (1981 ) menyatakan bahwa simpangan strukutur dapat dinyatakan dalam

bentuk Drift Indeks. Simpangan horisontal dapat terjadi karena adanya gaya lateral,

seperti terlihat pada Gambar 2.4

Gambar 2.4. Defleksi Lateral

2.3. Dinding Geser Shear wall

Berdasarkan SNI 1726 2002 dinding geser dibedakan menjadi 2 macam :

a. Dinding Geser Beton Bertulang Kantilever

Dinding geser beton bertulang kantilever merupakan suatu subsistem struktur

Δ

gedung yang fungsi utamanya adalah untuk memikul beban geser akibat

pengaruh Gempa Rencana, yang runtuhnya disebabkan oleh momen lentur

(bukan oleh gaya geser) dengan terjadinya sendi plastis pada kakinya, di mana

nilai momen lelehnya dapat mengalami peningkatan terbatas akibat

pengerasan regangan. Rasio antara tinggi dan lebar dinding geser tidak boleh

kurang dari 2 dan lebar tersebut tidak boleh kurang dari 1,5 m.

b. Dinding Geser Beton Bertulang Berangkai

dinding geser beton bertulang berangkai suatu subsistem struktur gedung yang

fungsi utamanya adalah untuk memikul beban geser akibat pengaruh Gempa

Rencana, yang terdiri dari dua buah atau lebih dinding geser yang dirangkaikan oleh

balok-balok perangkai dan yang runtuhnya terjadi dengan sesuatu daktilitas tertentu

oleh terjadinya sendi-sendi plastis pada ke dua ujung balok-balok perangkai dan

pada kaki semua dinding geser, di mana masing-masing momen lelehnya dapat

mengalami peningkatan hampir sepenuhnya akibat pengerasan regangan. Rasio

antara bentang dan tinggi balok perangkai tidak boleh lebih dari 4.

2.3.1. Perilaku Material Dan Elemen Dinding Geser Sebagai Struktur Beton

Modulus Young atau modulus elastisitas beton (Ec) bisa diambil sebesar

4700 cf ' MPa, dimana f’c merupakan kuat tekan beton dalam Mpa. Nilai

regangan beton pada tegangan maksimum kira-kira 0,002 untuk semua mutu

beton. Bentuk penurunan percabangan kurva tegangan-regangan bervariasi sesuai

tulangan melintang yang terpasang.

2.3.2. Konsep Desain Dinding Geser Dalam menahan gaya, dinding geser bekerja sama dengan komponen rangka

struktur agar mampu menahan gaya lateral maupun gaya lain yang bekerja secara

optimum. Kerja sama struktur tersebut adalah sebagai berikut :

a. sistem rangka gedung yaitu sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka

ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding

geser atau rangka bressing. Untuk sistem rangka gedung dengan dinding geser

beton bertulang sebagai elemen penahan beban lateral memiliki nilai R = 5,5.

b. sistem ganda, yang terdiri dari:

1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi,

2) pemikul beban lateral berupa dinding geser atau rangka bresing dengan

rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen harus direncanakan secara

terpisah mampu memikul sekurang-kurangnya 25% dari seluruh beban

lateral,

3) kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersama-sama

seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi /sistem ganda.

Kerjasama anatara struktur rangka dengan dindin geser dapat dilihat dalam

Gambar 2. 5 berikut

Gambar 2.5 kerjasama struktur rangka dengan dinding geser

2.3.3. Penulangan shear wall Menurut konsep gaya dalam, dinding geser didesain berdasarkan gaya dalam yang

terjadi akibat beban gempa. Gaya dalam yang terjadi berupa Vu dan Mu menjadi dasar

desain dalam konsep ini. Konsep desain dinding geser berdasarkan gaya dalam mengacu

pada SNI Beton 2847-2002. Geser rencana dinding struktur diperoleh dari analisa beban

lateral dengan load factor yang sesuai sedangkan kuat geser nominal, Vn dinding

struktural harus memenuhi Persamaan 2.22:

yncvn fcfaV '( ) (2.22)

Di mana :

acv adalah luas penampang total dinding struktural. Sedangkan, nilai koefisien α c

berdasarkan Persamaan 2.23 dan 2.24

koefisien α c = ¼ untukw

wl

h ≥ 1,5 (2.23)

α c = 1/6 untukw

wl

h ≥ 2 (2.24)

dimana hw adalah tinggi sedangkan lw merupakan lebar dari shear wall. ρn merupakan

rasio penulangan horizontal. Kuat geser nominal sistem dinding struktural yang secara

bersama-sama memikul beban lateral tidak boleh diambil melebihi Persamaan 2.25,

yaitu

cfaV cvn '32 , (2.25)

dan kuat geser nominal tiap dinding individual tidak boleh diambil melebihi Persamaan

2.26, yaitu

cfaV cpn '65 (2.26)

dengan acp adalah luas penampang dinding yang ditinjau. Dinding juga harus mempunyai

tulangan geser tersebar yang memberikan tahanan dalam dua arah orthogonal pada

bidang dinding. Apabila rasiow

wl

h tidak melebihi 2, rasio penulangan vertikal ρv tidak

boleh kurang daripada rasio penulangan horisontal ρn. Komponen batas atau boundary

element pada dinding harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

a. Komponen batas harus menerus secara horizontal dari sisi serat tekan terluar

sejarak tidak kurang daripada (c – 0,1 ) dan c/2.

b. Pada daerah penampang berflens, komponen batas harus mencakup lebar

efektif flens pada sisi tekan dan harus menerus setidak-tidaknya 300 mm

kedalam web.

c. Tulangan transversal komponen batas khusus harus memenuhi persyaratan

berikut:

1) Rasio volumetrik tulangan spiral atau sengkang cincin, ρs, tidak boleh

kurang dari Persamaan 2.27:

)/'(12,0 yhs fcf (2.27)

Dimana f’c merupakan mutu beton sedangkan fyh merupakan kuat leleh

baja.

2) Luas total penampang sengkang tertutup persegi Ash tidak boleh kurang

dari Persamaan 2.28:

)/'(09,0 yhcsh fcfshA (2.28)

Dimana s merupakan spasi sengkang, hc merupakan tinggi.

d. Tulangan transversal harus berupa sengkang tunggal atau tumpuk. Tulangan

pengikat silang dengan diameter dan spasi yang sama dengan diameter dan

spasi sengkang tertutup bisa digunakan. Tiap ujung tulangan pengikat silang

harus terkait pada tulangan longitudinal terluar.

e. Tulangan transversal harus diletakan dengan spasi tidak lebih daripada satu

perempat dari dimensi terkecil komponen struktur, enam kali diameter tulangan

longitudinal, dan sx sesuai dengan Persamaan 2.29 berikut ini:

3350

100 xx

hs (2.29)

Dimana hx merupakan jarak vertical. Nilai tidak perlu lebih besar daripada 150

mm dan tidak perlu lebih kecil daripada 100 mm.

f. Tulangan pengikat silang tidak boleh dipasang dengan spasi lebih daripada 350

mm dari sumbu ke sumbu dalam arah tegak lurus sumbu komponen struktur

(boundary element).

g. Tulangan transversal komponen batas khusus pada dasar dinding struktural

harus dipasang menerus ke dalam fondasi setidak-tidaknya sejarak panjang

penyaluran tulangan utama terbesar pada komponen batas khusus tersebut

kecuali bila komponen batas tersebut berhenti pada fondasi telapak atau pelat,

SPACING < 18"

Lw

2 LAYERS IF T> 10" OR

CAPACITYVu > CONCRETE SHEAR

Hw

T

Hw/Lw < 2.0Av > Ah FOR

CONCRETE CAPACITYUNLESS Vu < 1/2

REINF > 0.25%OF GROSS AREA

yang mana tulangan transversal komponen batas khusus tersebut harus

dipasang hingga setidak-tidaknya sejauh 300 mm ke dalam fondasi telapak atau

pelat.

h. Tulangan horizontal pada badan dinding harus diangkur di dalam inti terkekang

dari komponen batas tersebut agar dapat mengembangkan kuat lelehnya, fy.

i. Penulangan pada dinding geser dapat dilihat dalam Gambar 2.6 berikut :

Gambar 2.6 Penulangan dinding geser

2.3.4. Jenis- Jenis Dinding Geser

Jenis dinding geser biasanya dikategorikan berdasarkan geometrinya yaitu:

a. Flexural wall, dinding geser yang memiliki rasiow

wl

h ≥ 2 , dimana desain

dikontrol oleh lentur sehingga memiliki rasio perbandingan M/V yang tinggi.

b. Squat wall, dinding geser yang memiliki rasiow

wl

h ≤ 1 atau 2, dimana desain

dikontrol oleh geser sehingga memiliki rasio perbandingan M/V yang rendah.

c. Coupled shear wall dimana momen yang terjadi pada dasar dinding

dikonversikan menjadi gaya tarik tekan yang bekerja pada coupled beam-nya.

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Model Struktur

3.1.1 Model Struktur Tanpa Shearwall

Metode penelitian ini menggunakan metode analisis perancangan. Model gedung yang

akan dianalisis berupa gedung 8 lantai termasuk atap. Ukuran denah 30 m x 50 m.

Tinggi antar lantai 5 m. Fungsi gedung digunakan sebagai pusat perdagangan. Struktur

yang digunakan dalam gedung ini adalah struktur baja. Gaya gempa diberikan di pusat

massa tiap lantai. Analisis yang digunakan menggunakan analisis 3 dimensi

menggunakan bantuan software ETABS v.9.0. Denah gedung selengkapnya seperti dalam

Gambar 3.1.

7.00

8.00

8.00

7.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

void

50.00

a) denah lantai 1-7

7.00

8.00

8.00

7.00

30.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

50.00

b) denah lantai 8

Gambar 3.1 Denah struktur tanpa shearwall

Agar bentuk fisik gedung bertingkat ini terlihat lebih jelas, maka dibuat permodelan tiga

dimensi seperti Gambar 3.2

Gambar 3.2 Model 3 dimensi struktur tanpa shearwall

3.1.2 Model Struktur dengan Shearwall

Jika gedung 8 lantai tersebut tidak aman, maka perlu pemasangan shear wall. Adapun

shear wall akan dipasang pada setiap sisi gedung. Denah dari bangunan tersebut dapat

dilihat pada Gambar 3.3

7.00

8.00

8.00

7.00

30.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

void

50.00

Gambar 3.3 Denah struktur dengan shearwall

untuk permodelan gedung yang telah dipasang shear wall dalam bentuk tiga dimensi

dapat dilihat pada Gambar 3.4

Gambar 3.4 Model 3 dimensi struktur dengan shearwal

3.2 Metodologi Penelitian

3.2.1 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan analisis perancangan,

kemudian dibandingkan untuk memperoleh kesimpulan

3.2.2 Tahapan Penelitian

Untuk mewujudkan uraian diatas maka langkah analisis yang hendak dilakukan adalah

sebagai berikut :

Mencari data-data yang mendukung perancangan struktur, seperti; denah struktur,

geometri, model struktur, dan beban yang akan digunakan

a. Melakukan pemodelan struktur 3 dimensi tanpa shearwall dan menentukan

dimensi profil yang akan dipakai

b. Menghitung, dan menentukan jenis beban antara lain beban mati, beban hidup,

beban gempa dan beban angin, kemudian meletakkan beban pada model struktur

tanpa shearwall.

c. Melakukan analisis struktur terhadap model struktur tanpa shearwall dengan

bantuan software ETABS v.9.0 untuk mengetahui besarnya nilai story displacement

pada tiap-tiap lantai gedung.

d. Melakukan kontrol struktur terhadap model struktur tanpa shearwall untuk

mengetahui apakah struktur aman atau tidak berdasar kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimit struktur.

e. Melakukan pemodelan struktur 3 dimensi dengan shearwall.

f. Menghitung, dan menentukan jenis beban antara lain beban mati, beban hidup,

beban gempa dan beban angin, kemudian meletakkan beban pada model struktur

dengan shearwall

g. Melakukan analisis struktur terhadap model struktur dengan shearwall dengan

bantuan software ETABS v.9.0 untuk mengetahui besarnya nilai story displacement

pada tiap-tiap lantai gedung.

h. Melakukan kontrol struktur terhadap model struktur untuk mengetahui apakah

struktur aman atau tidak berdasar kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit

struktur.

i. Melakukan analisis data dan pembahasan model struktur sebelum dan sesudah

dipasang shearwall untuk mendapatkan hubungan antara variabel-variabel yang

diteliti dalam penelitian ini.

j. Mengambilan kesimpulan. Pada tahap ini, dengan berdasarkan hasil analisis data

dan pembahasan, dibuat suatu kesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitian.

3.2.3.Flowchart

Untuk membantu proses analisis tidak keluar dari batasan masalah maka perlu adanya

suatu diagram alir kerja, yang dapat dilihat dalam Gambar 3. 5

Gambar 3.5 Diagram Alir

BAB 4

Mulai

Data Yang Dibutuhkan

Analisis Gedung 3 dimensiTanpa Shear wall

Nilai Rotasi UntukMenentukan Sistem

Rangka Pemikul

Perhitungan Beban Gempa

Analisis Gedung 3 dimensiTanpa Shear wall

Drifts x dan Drifts y

Kontrol Gedung

Analisis Gedung 3 dimensiSetelah Pemasangan Shear wall

Nilai Rotasi UntukMenentukan Sistem

Rangka Pemikul

Perhitungan Beban Gempa

Drifts x dan Drifts y

Analisis Gedung 3 dimensiSetelah Pemasangan Shear wall

Kontrol Gedung

Selesai

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis

Dalam Tahap analisis semua parameter, baik berupa beban maupun struktur akan

diterjemahkan dalam bentuk tiga dimensi Etabs. Software etabs yang akan digunakan

adalah etabs v9.0. Etabs akan menganalisis setiap input yang ada baik berupa beban dari

luar berupa beban lateral dan aksial maupun beban struktur itu sendiri. Kemudian Etabs

akan mengeluarkan output berupa momen, displacements, drifts, dan output lain yang

mampu disajikan oleh etabs. Selanjutnya output etabs berupa drifts akan digunakan

sebagai acuan penarikan kesimpulan dalam analisis struktur ini.

4.2. Struktur Gedung Tanpa Shear wall

Gedung merupakan satu kesatuan sistem. Salah satu sistem tersebut adalah sistem

struktur. Struktur gedung tanpa shear wall berarti struktur tersebut tidak diberi

pengaku. Dengan kata lain struktur baja yang digunakan dalam sistem struktur tidak

mendapat bantuan untuk menahan simpangan horisontal.

4.2.1. Permodelan Gedung

Gedung yang akan dianalisis merupakan gedung 8 lantai. Adapun data dari gedung

tersebut antara lain :

a. Panjang (arah y) : 50 m

b. Lebar (arah x) : 30 m

c. Tinggi antar lantai : 5 m

d. Void dari lantai 1 sampai 6 sedangkan untuk lantai 7 dan 8(atap) tanpa void.

Pada tahap ini gedung akan dianalisis secara 3 dimensi sebelum gedung dipasang shear

wall. Dari analisis ini akan didapatkan drift yang kemudian dapat digunakan sebagai

acuan untuk mengontrol kemampuan layan gedung tersebut. Denah gedung sebelum

pemasangan dinding geser selengkapnya dapat dilihat dalam Gambar 4.1.

7.00

8.00

8.00

7.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

void

50.00

a) denah lantai 1-7

7.00

8.00

8.00

7.00

30.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

50.00

b) denah lantai 8

Gambar 4.1 Denah struktur tanpa shear wall

4.2.2. Beban- beban

Adapun beban-beban yang bekerja pada gedung adalah sebagai berikut :

a. Beban Mati

Beban mati yang akan dimasukkan dalam analisis etabs terdiri dari dua beban,

yaitu : beban struktur disebut dead, sedangkan beban mati tambahan atau

beban komponen didefinisikan sebagai super dead loads. Berikut beban

tambahan komponen gedung yang digunakan antara lain :

Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen

Baja : 7850 kg/m3 = 7,850 t/m3

Beton : 2200 kg/m3 = 2,200 t/m3

Beton bertulang : 2400 kg/m3 = 2,400 t/m3

Pasir : 1800 kg/m3 = 1,800 t/m3

Adukan semen : 21 kg/m2/cm = 0,021 t/m2/cm

Eternit : 11 kg/m2 = 0,011 t/m2

Penggantung langit-langit : 7 kg/m2 = 0,007 t/m2

Penutup lantai (keramik) : 17 kg/m2 = 0,015 t/m2(tebal1 cm)

Berat aspal :1400 kg/m2 = 0,014 t/m2 (per 1 cm tebal)

Pasangan batu bata : 250 kg/ m2 = 0,25 t/ m2

Partisi : 20 kg/ m2 = 0,02 t/ m2

b. Beban hidup

Gedung akan difungsikan sebagai toserba atau pusat perbelanjaan. Berdasarkan SNI

03-1727-1989 tabel 2 besar beban hidup adalah 250 kg/m2. Besar beban hidup di

lantai atap berdasarkan SNI 03-1727-1989 pasal 2.1.2.b adalah 100 kg/m2.

Beban hidup atap : 100 kg/m2 = 0,100 t/m2

Beban air hujan : 20 kg/m2 = 0,020 t/m2

Beban hidup lantai ( toserba ) : 250 kg/m2 = 0,250 t/m2

Koefisien reduksi ( toserba ) : 0,8

c. Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan yang digunakan sebagai berikut:

1) 1,4 DL

2) 1,2 DL + 1,6 LL + 0,5 La

3) 1,2 DL + 1,6 La + 0,5 LL

4) 1,2 DL + 1,3 WL + 0,5 LL + 0,5 La

5) 1,2 DL + 0,8 LL ± 2.8 E

6) 0,9 DL ±2,8 E

Keterangan:

DL : adalah beban mati yang disebabkan oleh berat elemen struktur dan beban

tetap pada struktur.

LL : adalah pengaruh beban hidup akibat pengguna gedung dan peralatan

bergerak.

La : adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,

peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda

bergerak.

WL : adalah beban angin.

E : adalah beban gempa yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002.

4.2.3. perhitungan beban

a. Beban Mati pada Plat

1) Beban Lantai 1, 2, 3, 4, 5, 6 , dan 7

Beban spesi = 0,021 t/m2 × 2= 0,042 t/m2

Pasir Urug = 1,6 x 0,02 = 0,032 t/m2

Beban keramik = 1,7 × 0,01 = 0,017 t/m2

Beban plafond = 0,007 t/m2

Adukan semen = 0.021×2 = 0.042 t/m2

Penggantung (bentang 5 m) = 0,011 t/m2

Beban instalasi listrik (asumsi) = 0,007 t/m2 +

qD = 0,160 t/m2

2) Beban Lantai 8 (atap)

Beban aspal (tebal 3 cm) = 3 × 0,014 = 0,042 t/m2

Beban plafond = 0,007 t/m2

Penggantung (bentang 5 m) = 0,011 t/m2

Beban instalasi listrik (asumsi) = 0,007 t/m2 +

qD = 0,067 t/m2

b. Beban Angin

Kecepatan angin, V = 80 km/jam = 22,2222 m/dt

Pangin = 162222,22

16

22

V

= 30,8642 kg/m2 = 6,4462.10-3 kip/ft2

Koefisien angin tekan = 0,9

Bidang luar berupa dinding vertikal yang berada di pihak angin (PPIUG hal 23)

L = Jarak antar lantai

= 5m = 16,4042 ft

qW = Koefisien angin tekan × Pangin × Jarak antar portal

= 0,9 × 6,4462.10-3 × 16,4042 = 0,0952 kip/ft

A

7.0 m

B

8.0 m

D

7.0 m

C

8.0 m

E A

7.0 m

B

8.0 m

D

7.0 m

C

8.0 m

E

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

W9

W8

W7

W6

W5

W4

W3

W2

W1

A7.0 m

B8.0 m

D7.0 m

C8.0 m

E

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 m

5.0 mh2

h3

h4

h5

h6

h7

h8

h9

Wq

Gambar 4.2. Beban Angin

Beban angin terdistribusi sepanjang tinggi gedung. Beban angin berupa beban titik

seperti terlihat dalam Gambar 4.2. beban angin bekerja separuhnya pada tepi gedung.

Mw = ½ × qW × h92

= ½ × 0,0952 × 131,23322 = 819,7745 kip.ft

Σ h2 = h92 + h8

2 + h72 + h6

2 + h52 + h4

2 + h32 + h2

2 + h12

= 402 + 352 + 302 + 252 + 202 + 152 + 102 + 52 + 02

= 5100 m2 = 54895,6120 ft2

kiph

hMW w 9597,154895,6120

2332,131819,77458 29

kiph

hMW w 7148,154895,6120

8291,1147745,1987 28

kiph

hMW w 4698,154895,6120

4249,987745,8196 27

kiph

hMW w 2248,1

54895,61200208,827745,1985 2

6

kiph

hMW w 9799,054895,6120

6166,657745,1984 25

kiph

hMW w 7350,054895,6120

2125,497745,1983 24

kiph

hMW w 4899,054895,6120

8083,327745,1982 23

kiph

hMW w 2450,054895,6120

4042,167745,1981 22

Beban beban di atas merupakan beban titik. Beban ini bekerja sepanjang tinggi

bangunan, adapun beban tersebut dapat lebih jelas seperti dalam Tabel 4.1

Tabel 4.1. Beban Angin

Beban Angin Arah x (kip) W8 1,9597 W7 1,7148 W6 1,4698 W5 1,2248 W4 0,9799 W3 0,735 W2 0,4899 W1 0,245

c. Beban Gempa

beban gempa merupakan salah satu beban lateral yang bekerja selain beban angin.

Adapun besar kecilnya gempa bergantung pada berat suatu gedung, baik beban mati

maupun beban hidup yang ada di dalam gedung tersebut.

1) Berat Mati Total Gedung

a) Lantai 1

Beban yang ada pada lantai 1 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom,

maupun balok. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga

menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 5 m di baawah plat

lantai 1 dan 2,5 m di atas plat lantai 1. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat

dilihat dalam Tabel 4.2

Tabel 4.2 Berat Lantai 1

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4000 0,12 1180 339,84 Balok anak 0,0998 160 15,97 Balok induk 0,1788 512 91,55 Kolom W 0,2712 7,5 111,87 Spesi 0,0210 1180 49,56 Pasir urug 1,6000 0,02 1180 37,76 Keramik ( 1 cm) 0,0170 1180 20,06 Plafond 0,0110 1180 12,98 Penggantung (5 m) 0,0070 1180 8,26 Inst listrik (asumsi) 0,0070 1180 8,26 Dinding pas Bata 0,4500 7,5 160 540,00

Total 1236,11

b) Lantai 2-5

Beban yang ada pada lantai 2 sampai 5 antara lain beban struktur, berupa: plat,

kolom, maupun balok. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond

juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di

bawah dan 2,5 m di atas plat lantai yang ditinjau. Kalkulasi beban – beban tersebut

dapat dilihat dalam Tabel 4.3

Tabel 4.3 Berat Lantai 2 -5

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas(m²)

Berat (ton)

Plat 2,4000 0,12 1180 339,84

Balok anak 0,0998 160 15,97

Balok induk 0,1788 512 91,55

Kolom W 0,2712 5 74,58

Spesi 0,0210 1180 49,56

Pasir urug 1,6000 0,02 1180 37,76

Keramik ( 1 cm) 0,0170 1180 20,06

Plafond 0,0110 1180 12,98

Penggantung (5 m) 0,0070 1180 8,26

Inst listrik (asumsi) 0,0070 1180 8,26

Dinding pas Bata 0,4500 5 160 360,00 Total 1018,82

c) Lantai 6

Beban yang ada pada lantai 6 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom,

maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengrangi lendutan pada

balok induk lantai 6. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga

menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah plat

lantai tinjauan dan 2,5 m di atas plat lantai tinjauan. Kalkulasi beban – beban

tersebut dapat dilihat dalamTabel 4.4

Tabel 4.4 Berat Lantai 6

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4000 0,12 1180 339,84

Balok anak 0,0998 160 15,97

Balok induk 0,1788 512 91,55

Kolom W 0,2712 5 74,58

Spesi 0,0210 1180 49,56

Pasir urug 1,6000 0,02 1180 37,76

Keramik ( 1 cm) 0,0170 1180 20,06

Plafond 0,0110 1180 12,98

Penggantung (5 m) 0,0070 1180 8,26

Inst listrik (asumsi) 0,0070 1180 8,26

Dinding pas Bata 0,4500 5 160 360,00

Struktur Tambahan 0,0984 70,711 6,96 Total 1025,78

d) Lantai 7

Beban yang ada pada lantai 7 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom,

maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengrangi lendutan pada

balok induk lantai 7. Pada lantai 7, plat tidak lagi bervoid. Di atas plat lantai 7

dipasang tiga kolom tambahan. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit

plafond juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m

di bawah plat lantai tinjauan dan 2,5 m di atas plat lantai tinjauan. Kalkulasi beban –

beban tersebut dapat dilihat dalamTabel 4.5

Tabel 4.5 Berat Lantai 7

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4000 0,12 1180 339,84

Balok anak 0,0998 160 15,97

Balok induk 0,1788 512 91,55

Kolom W 0,2712 2,5 37,29

Kolom W 0,2712 2,5 37,29

Spesi 0,0210 1180 49,56

Pasir urug 1,6000 0,02 1180 37,76

Keramik ( 1 cm) 0,0170 1180 20,06

Plafond 0,0110 1180 12,98

Penggantung (5 m) 0,0070 1180 8,26

Inst listrik (asumsi) 0,0070 1180 8,26

Dinding pas. Bata 0,4500 5 160 360,00

Struktur Tambahan 0,0984 14,1422 1,39 Total 1020,22

e. Lantai 8

beban yang ada di lantai 8 sama seperti lantai yang lain. Namun, beban berupa

keramik dan spesi tidak ada. Beban berupa lapisan aspal setebal 3 cm merupakan

beban yang ada di lantai 8 sebagai lapisan kedap air untuk mengantisipasi air di

waktu hujan. Kalkulasi beban beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Berat Lantai 8

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4000 0,12 1500 432,00

Balok anak 0,0998 160 15,97

Balok induk 0,1788 512 91,55

Kolom W 0,2712 2,5 37,29

Aspal 0,0140 3 1500 63,00

Plafond 0,0110 1500 16,50

Penggantung (5 m) 0,0070 1500 10,50

Inst. listrik (asumsi) 0,0070 1500 10,50

Dinding pas. Bata 0,4500 2,5 160 180,00 Total 857,31

2) Beban Hidup Gedung

a) Lantai 1- 6

q = 0,250 t/m2 (Tabel 2, SNI 03-1727-1989)

WL = 0,25 ×(15×30×2)+(7×20 × 2)m2 = 295 ton

b) Lantai 7

q = 0,250 t/m2 (Tabel 2, SNI 03-1727-1989)

WL = 0,25 ×(50 ×30)m2 = 375 ton

c) Lantai 8 (atap)

Beban hidup lantai = (50 × 30) × 0,100 = 150 ton

Beban air hujan = (50 × 30) × 0,02 = 30 ton

3) Beban Tereduksi

Pada perencanaan balok induk dan portal (beban vertikal/gravitasi), untuk

memperhitungkan peluang terjadinya nilai beban hidup yang berubah-ubah, beban

hidup merata tersebut dapat dikalikan dengan koefisien reduksi. Reduksi Beban Hidup

pada perencanaan balok induk dan portal (beban horisontal/gempa dan angin), dapat

dikalikan dengan faktor reduksi. Nilai faktor reduksi beban hidup ini tergantung pada

fungsi bangunan tersebut. Gedung yang direncanakan berfungsi sebagai pusat

perbelanjaan. Besar beban tereduksi tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.7 sebagai

berikut.

Tabel 4.7. Beban Tereduksi

Lantai beban mati (ton)

beban hidup (ton)

0.8 × beban hidup (ton)

Beban mati + 0.8 × beban hidup (ton)

8 857,31 180 144 1001,31 7 1020,22 375 300 1320,22 6 1025,78 295 236 1261,78 5 1018,82 295 236 1254,82 4 1018,82 295 236 1254,82

3 1018,82 295 236 1254,82 2 1018,82 295 236 1254,82 1 1236,11 295 236 1472,11

base 0 0 0 0 Total 10074,72

4) Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen Diketahui bangunan untuk perdagangan / fasilitas umum terletak pada tanah sedang

dan berdiri pada zona gempa IV.

Faktor Keutamaan Gempa

I1 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung,

(perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1

I2 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian umur gedung (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1

I = I1 I2 = 1,0 (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1

5) Faktor Reduksi Gempa (R) Untuk sistem rangka pemikul momen biasa, Faktor Reduksi Gempa, R = 4,5

Nilai ini didapatkan berdasarkan nilai rotasi sekurang-kurangnya 0,01 rad (SNI 1729

baja) dari analisis struktur sebelum diberi beban gempa.

6) Waktu Getar Alami Fundamental (T1) Rumus empiris memakai metode A dari UBC section 1630.2.2

Dengan tinggi gedung (H) = 40 m

Ct = 0,085

T1 = Ct. (H)0,75

= 0,085 × 400,75 = 1,352 detik

Kontrol pembatas T sesuai pasal 5.6 SNI-1726-2002 hal. 27

ξ = 0,17 (wilayah gempa 4)

n = 8

T = ξ . n

T = 0,17 × 8 = 1,36 detik

Kontrol

T1 < ξ . n

1,352 < 1,36 , dipakai T1 = 1,352 detik

7) Faktor Respons Gempa Setelah dihitung waktu getar dari struktur bangunan maka harga dari Faktor Respon

Gempa C dapat ditentukan dari Diagram Spektrum Respon Gempa Rencana dapat

dilihat pada Gambar 4.3.

Dari grafik respon spektrum gempa rencana dengan waktu getar alami fundamental

(T1) sebesar 1,352 detik terletak pada zona gempa 4 dengan jenis tanah keras maka

diperoleh nilai C1 sebesar 0,222.

0.60

0.34

0.28

0.24

0 0.5 1.0 2.0 3.00.60.2

lunak) (TanahT

0.85C

sedang) (TanahT

0.42C

keras) (TanahT

0.30C

0.85

0.70

T

Wilayah Gempa 4

C

Gambar 4.3 Respon Spektrum Gempa Rencana

8) Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen (V) Besarnya beban gempa statik ekuivalen bergantung pada nilai C, I keutamaan

gedung, dan R reduksi. Nialai R didapatkan dari hasil analisis gedung sebelum

diberikan beban gempa. Nilai R ini didapatkan dari nilai rotasi struktur gedung. Rotasi

gedung sebesar sekurang-kurangnya 0,01, maka struktur rangka yang digunakan

adalah sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK). Besarnya nilai V beban

gempa statik ekuivalen adalah sebagai berikut:

WtR

ICiVi

tonVi 185,485231,85295,4

1222,0

9) Pembagian Beban Geser Nominal Sepanjang Tinggi Gedung

Rasio tinggi gedung dengan lebar ukuran gedung terbebani gempa:

80,05040

xL

H

Karena H/Lx < 3, maka beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi

struktur gedung sehingga menjadi beban-beban gempa nominal static ekuivalen Fi

yang menangkap pada pusat massa lantai iap tingkat ke i. Dengan rumus dibawah ini

didapat Fi seperti di Tabel 4.8.

VZiWi

WixZiFi n

ni

.

Tabel 4.8. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen

Lantai Zi(m) Wi(ton) Wi×Zi(ton m) Fi x(ton) Fiy(ton) 8 40 1001,31 40052,58 90,73 63,51 7 35 1320,22 46207,55 104,67 73,27 6 30 1261,78 37853,46 85,74 60,02 5 25 1254,82 31370,60 71,06 49,74 4 20 1254,82 25096,48 56,85 39,79 3 15 1254,82 18822,36 42,64 29,85 2 10 1254,82 12548,24 28,42 19,90 1 5 1472,11 7360,57 16,67 11,67

base 0 0 0,000 0 0 219311,851

Setelah didapatkan besar gaya F, maka dilakukan analisis etabs 9.0 menghasilkan output

berupa simpangan horisontal d.

Kemudian dilakukan analisis terhadap T rayleigh berdasarkan nilai d,

Analisis terhadap T Rayleigh arah x

n

iii

n

iii

dFg

dWT

1

1

2

1 3.6

Untuk analisis T rayleigh data – data yang digunakan dapat dilihat dalam Tabel 4.9

berikut:

Tabel 4.9. Perhitungan T Reyleigh arah X

Lantai Wi (ton) di x (m) di x ² (m²) Wi × di x ² Fix (ton) Fix × di x (ton m) 8 1001,31 0,115 0,013 13,19 90,73 10,41 7 1320,22 0,114 0,013 17,04 104,67 11,89 6 1261,78 0,106 0,011 14,22 85,74 9,10 5 1254,82 0,092 0,009 10,71 71,06 6,56 4 1254,82 0,074 0,005 6,90 56,85 4,22 3 1254,82 0,053 0,003 3,53 42,64 2,26 2 1254,82 0,031 0,001 1,19 28,42 0,88 1 1472,11 0,011 0,000 0,17 16,67 0,18

base 0 0 0 0 0 0 66,95 45,50

Kontrol waktu getar alami fundamental

T1 < 1.2 T1 Rayleigh

1,352 < 4,53 maka dipakai T sebesar 1,352 detik

Sedangkan untuk arah y adalah seperti dalam Tabel 4.10 sebagai berikut :

Tabel 4.10. Perhitungan T Rayleigh arah Y

Lantai Wi(ton) di y(m) di y ²(m²) Wi × di x ² Fiy(ton) Fiy × di y(ton m) 8 1001,31 0,153 0,024 23,53 63,51 9,74 7 1320,22 0,150 0,023 29,84 73,27 11,01 6 1261,78 0,140 0,020 24,79 60,02 8,41 5 1254,82 0,123 0,015 19,11 49,74 6,14 4 1254,82 0,102 0,010 13,15 39,79 4,07 3 1254,82 0,078 0,006 7,63 29,85 2,33 2 1254,82 0,051 0,003 3,28 19,90 1,02 1 1472,11 0,023 0,001 0,79 11,67 0,27

base 0 0 0 0 0 0 122,128 42,99

Kontrol waktu getar alami fundamental

T1 < 1,2 T1 Rayleigh

1,352 < 4,64 maka dipakai T sebesar 1,352 detik

4.3 Kontrol Stabilitas Gedung

det78,3429,1068.9

172,3753.61 x

T

det87,3873,548.9

842,2023.61 x

T

Gedung akan dikontrol berdasarkan nilai simpangan horizontal tingkat dan simpangan

horizontal antar tingkat. Dari hasil analisis etabs 9 didapatkan output berupa simpangan

horizontal seperti dalam Tabel 4.11 dan 4.12.

Tabel 4.11. Simpangan Horisontal Arah X

Lantai di x (m) δm (m) 8 0,115 0,001 7 0,114 0,007 6 0,106 0,014 5 0,092 0,018 4 0,074 0,021 3 0,053 0,022 2 0,031 0,020 1 0,011 0,011

base 0

Tabel 4.12. Simpangan Horisontal Arah Y

Lantai di y(m) δm (m) 8 0,153 0,003 7 0,150 0,010 6 0,140 0,017 5 0,123 0,021 4 0,102 0,024 3 0,078 0,027 2 0,051 0,028 1 0,023 0,023

base 0

4.3.1. Kinerja Batas Layan Struktur Gedung

Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja

batas layan, maka simpangan antar tingkat ( δm ) dibatasi dengan perhitungan sebagai

berikut :

HRm03,0

5222,003,0

m

δm < 0,333 atau δm < 0,03 m, maka diambil δm < 0,03 m

4.3.2. Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung

Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja

batas ultimit, maka simpangan antar tingkat maksimum ( δm x ξ ) dibatasi dengan

perhitungan sebagai berikut :

δm x ξ < 0,02 H

δm x 0,7 R < 0,02 H

δm x 0,7 x 4,5 < 0,02 x 5

3,15 δm < 0,1 m

Untuk kontrol batas layan dan batas ultimit dapat dilihat dalam Tabel 4.13 dan 4.14.

berikut :

Tabel 4.13 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah X

Lantai di x (m) δm (m) δm < 30mm (Batas layan) 3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit) 8 0,115 0,001179 aman aman 7 0,114 0,007463 aman aman 6 0,106 0,013776 aman aman 5 0,092 0,018217 aman aman 4 0,074 0,021119 aman aman 3 0,053 0,022239 aman aman 2 0,031 0,0202 aman aman 1 0,011 0,010599 aman aman

base 0

Tabel 4.14 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah Y

Lantai di y(m) δm (m) δm < 30mm (Batas layan) 3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit) 8 0.153309 0.002972 aman aman 7 0.150337 0.010163 aman aman 6 0.140174 0.016764 aman aman 5 0.12341 0.021028 aman aman 4 0.102382 0.024425 aman aman 3 0.077957 0.026798 aman aman 2 0.051159 0.028014 aman aman 1 0.023145 0.023145 aman aman

base 0

4.4 Struktur Gedung Dipasang Shearwall

Setelah nilai simpangan horisontal didapatkan dari analisis gedung tanpa shear wall ,

langkah selanjutnya adalah melakukan analisis untuk mendapatkan nilai simpangan

horisontal pada gedung yang telah dipasang shear wall. Dengan adanya shear wall ini

diharapkan struktur lebih baik lagi untuk menahan beban lateral.

4.4.1. Permodelan

Gedung yang digunakan tetap sama namun dipasang shearwall pada tiap sisi gedung

dengan ketebalan 15 cm. Denah gedung yang telah dipasang shear wall dapat dilihat

dalam Gambar 4.4 berikut

Gambar 4.4 Denah Gedung Dengan Shear Wall untuk permodelan gedung yang

telah dipasang shear wall dalam

bentuk tiga dimensi dapat

dilihat pada Gambar 4.5

7.00

8.00

8.00

7.00

30.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

void

50.00

Gambar 4.5. Model 3 dimensi struktur dengan shearwal

4.4.2. Beban Gempa

Untuk mencari besar beban gempa maka dilakukan perhitungan beban mati dan beban

hidup gedung tersebut

a. Beban mati gedung

1) Lantai 1

Beban yang ada pada lantai 1 antara lain beban struktur, berupa: plat, shear wall, kolom,

maupun balok. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga

menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 5 m di baawah plat

lantai 1 dan 2,5 m di atas plat lantai 1. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat

Tabel 4.15

Tabel 4.15 berat mati lantai 1

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4 0,12 1180 339,84 Balok anak 0,100 160 15,97 Balok induk 0,179 512 91,55 Kolom W 0,271 7,5 111,87 Spesi 0,021 1180 49,56 Pasir urug 1,6 0,02 1180 37,76 Keramik ( 1 cm) 0,017 1180 20,06 Plafond 0,011 1180 12,98 Penggantung (5 m) 0,007 1180 8,26 Inst listrik (asumsi) 0,007 1180 8,26 Dinding pas Bata 0,45 7,5 160 540,00 Shearwall 2,4 0,15 7,5 69 186,30

Total 1422,41

2) Lantai 2-5

Beban yang ada pada lantai 2 sampai 5 antara lain beban struktur, berupa: plat, shear

wall, kolom, maupun balok, Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond

juga menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah

sampai 2,5 m di atas plat lantai yang ditinjau. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat

dilihat dalamTabel 4. 16.

Tabel 4.16 berat mati lantai 2-5

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2.4 0.12 1145 329.76 Balok anak 0.100 160 15.97 Balok induk 0.179 512 91.55 Kolom W 0.271 5 74.58 Spesi 0.021 1145 48.09 Pasir urug 1.6 0.02 1145 36.64 Keramik ( 1 cm) 0.017 1145 19.47 Plafond 0.011 1145 12.60 Penggantung (5 m) 0.007 1145 8.02 Inst. listrik (asumsi) 0.007 1145 8.02 Dinding pas. Bata 0.45 5 160 360.00 Shearwall 2.4 0.15 5 69 124.20

Total 1128.88

3) lantai 6

Beban yang ada pada lantai 6 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, shear wall,

maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengrangi lendutan pada

balok induk lantai 6. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga

menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah sampai

2,5 m di atas plat lantai yang ditinjau. Kalkulasi beban – beban yang ada pada lantai 2

sampai 5 tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4. 17.

Tabel 4.17 Berat Mati Lantai 6

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4 0,12 1145 329,76 Balok anak 0,100 160 15,97 Balok induk 0,179 512 91,55 Kolom W 0,271 2,5 37,29 Spesi 0,021 1145 48,09 Pasir urug 1,6 0,02 1145 36,64 Keramik ( 1 cm) 0,017 1145 19,47 Plafond 0,011 1145 12,60 Penggantung (5 m) 0,007 1145 8,02

Inst listrik (asumsi) 0,007 1145 8,02 Dinding pas Bata 0,45 5 160 360,00

Shearwall 2,4 0,15 5 69 124,20 Struktur Tambahan 0,0984 70,711 6,96

Total 1098,55

4) lantai 7 Beban yang ada pada lantai 7 antara lain beban struktur, berupa: plat, kolom, shear wall,

maupun balok. Ada beberapa brace yang dipasang untuk mengurangi lendutan pada

balok induk lantai 7. Pada lantai 7, plat tidak lagi bervoid. Di atas plat lantai 7 dipasang

tiga kolom tambahan. Beban lain antara lain beban yang disebabkan unit plafond juga

menambah beban mati yang bekerja. Beban yang ditinjau adalah 2,5 m di bawah sampai

2,5 m di atas plat lantai 7. Kalkulasi beban – beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4.

18.

Tabel 4.18 Berat Mati Lantai 7

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4 0,12 1145 329,76 Balok anak 0,100 160 15,97 Balok induk 0,179 512 91,55 Kolom W 0,271 2,5 37,29 Kolom W 0,271 2,5 37,29 Spesi 0,021 1145 48,09 Pasir urug 1,6 0,02 1145 36,64 Keramik ( 1 cm) 0,017 1145 19,47 Plafond 0,011 1145 12,60 Penggantung (5 m) 0,007 1145 8,02 Inst listrik (asumsi) 0,007 1145 8,02 Dinding pas Bata 0,45 5 160 360,00 Shearwall 2,4 0,15 5 69 124,20 Struktur Tambahan 0,0984 70,711 6,96

Total 1135,84

5) lantai 8

Beban yang ada di lantai 8 sama seperti lantai yang lain. Namun, beban berupa keramik

dan spesi tidak ada. Beban berupa lapisan aspal setebal 3 cm merupakan beban yang

ada di lantai 8 sebagai lapsan kedap air untuk mengantisipasi air di waktu hujan. Beban

yang ditinjau adalah plat lantai sampai 2,5 m di bawah plat lantai tersebut. Kalkulasi

beban beban tersebut dapat dilihat dalam Tabel 4. 19.

Tabel 4.19 Berat Mati Lantai 8

Berat Jenis

Tebal (m)

Tinggi (m)

Panjang (m)

Luas (m²)

Berat (ton)

Plat 2,4 0,12 1500 432,00 Balok anak 0,100 160 15,97 Balok induk 0,179 512 91,55 Kolom W 0,158 5 43,44 Aspal 0,014 3 1500 63,00 Plafond 0,011 1500 16,50 Penggantung (5 m) 0,007 1500 10,50 Inst listrik (asumsi) 0,007 1500 10,50 Dinding pas Bata 0,45 5 160 360,00 Shearwall 2,4 0,15 5 69 124,20 Struktur Tambahan 0,0984 14,1422 1,39

Total 1169,05

b. Beban Hidup Gedung 1) Lantai 1- 6

q = 0,250 t/m2 (Tabel 2, SNI 03-1727-1989)

WL = 0,25 ×(15×30×2)+(7×20 × 2)m2 = 295 ton

2) Lantai 7

q = 0,250 t/m2 (Tabel 2, SNI 03-1727-1989)

WL = 0,25 ×(50 ×30)m2 = 375 ton

3) Lantai 8 (atap)

Beban hidup lantai = (50 × 30) × 0,100 = 150 ton

Beban air hujan = (50 × 30) × 0,02 = 30 ton

c. Beban Tereduksi

Pada perencanaan balok induk dan portal (beban vertikal/gravitasi), untuk

memperhitungkan peluang terjadinya nilai beban hidup yang berubah-ubah, beban

hidup merata tersebut dapat dikalikan dengan koefisien reduksi. Reduksi Beban Hidup

pada perencanaan balok induk dan portal (beban horisontal/gempa dan angin), dapat

dikalikan dengan faktor reduksi. Nilai factor reduksi beban hidup ini tergantung pada

fungsi bangunan tersebut. Gedung yang direncanakan berfungsi sebagai pusat

perbelanjaan. Besar beban tereduksi tersebut dapat dilihat dalam faktor beban hidup =

0,8 (Tabel 4 SNI 03-1727-1989), dapat dilihat dalam Tabel 4.20

Tabel 4.20. Beban Tereduksi

Lantai beban mati (ton)

beban hidup (ton)

0.8 × beban

hidup (ton)

Beban mati + 0.8 × beban hidup (ton)

8 1169,05 180 144 1313,05 7 1135,84 375 300 1435,84 6 1098,55 295 236 1334,55 5 1128,88 295 236 1364,88 4 1128,88 295 236 1364,88 3 1128,88 295 236 1364,88 2 1128,88 295 236 1364,88 1 1422,41 295 236 1658,41

base 0 0 0 0 Total 11201,40

d, Beban Geser Dasar Nominal Statik Ekuivalen Diketahui bangunan untuk perdagangan atau fasilitas umum terletak pada tanah sedang

dan berdiri pada zona gempa IV.

Faktor Keutamaan Gempa

I1 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan

penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, (perniagaan)

SNI-1726-2002 Tabel 1

I2 = 1,0 Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan

penyesuaian umur gedung (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1

I = I1 I2 = 1,0 (perniagaan) SNI-1726-2002 Tabel 1

e. Faktor Reduksi Gempa (R) Untuk sistem rangka pemikul momen biasa, Faktor Reduksi Gempa, R = 4,2 Nilai ini

didapatkan berdasarkan nilai rotasi sekurang-kurangnya 0,01 rad dan sifat struktur baja

yang bekerja sama dengan struktur dinding geser, maka digunakan sistem ganda (SNI

1729 baja) dari analisis struktur sebelum diberi beban gempa.

f. Waktu Getar Alami Fundamental (T1) Rumus empiris memakai metode A dari UBC section 1630.2.2

Dengan

0.60

0.34

0.28

0.24

0 0.5 1.0 2.0 3.00.60.2

lunak) (TanahT

0.85C

sedang) (TanahT

0.42C

keras) (TanahT

0.30C

0.85

0.70

T

Wilayah Gempa 4

C

tinggi gedung (H) = 40 m

Ct = 0,085

T1 = Ct. (H)0,75

= 0,085 × 400,75 = 1,352 detik

Kontrol pembatas T sesuai pasal 5.6 SNI-1726-2002 hal. 27

ξ = 0,17 (wilayah gempa 4)

n = 8

T = ξ . n

= 0,17 × 8 = 1,36 detik

Kontrol

T1 < ξ . n

1,352 < 1,36 , dipakai T1 = 1,352 detik

g. Faktor Respons Gempa Dari grafik respon spektrum gempa rencana dengan waktu getar alami fundamental (T1)

sebesar 1,352 detik terletak pada zona gempa 4 dengan jenis tanah keras maka

diperoleh nilai C1 sebesar 0,222

Gambar 4.6 Respon Spektrum Gempa Rencana

h. Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen (V) Perhitungan beban geser dasar nominal statik ekuivalen (V) berdasarkan Persamaan

berikut:

WtR

ICiVi

tonVi 79,5914,112012,4

1222,0

i. Pembagian Beban Geser Nominal Sepanjang Tinggi Gedung

Rasio tinggi gedung dengan lebar ukuran gedung terbebani gempa:

Karena H/Lx < 3, maka beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi

struktur gedung sehingga menjadi beban-beban gempa nominal static ekuivalen Fi yang

menangkap pada pusat massa lantai iap tingkat ke i. Dengan rumus dibawah ini didapat

Fi seperti di Tabel 4.21.

Tabel 4.21. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen

Lantai Zi Wi Wi×Zi Fi x(ton) Fiy(ton) 8 40 1313,05 52522,11 126,02 88,21 7 35 1435,84 50254,47 120,58 84,40 6 30 1334,55 40036,58 96,06 67,24 5 25 1364,88 34122,10 81,87 57,31 4 20 1364,88 27297,68 65,50 45,85 3 15 1364,88 20473,26 49,12 34,39 2 10 1364,88 13648,84 32,75 22,92 1 5 1658,41 8292,07 19,90 13,93

base 0 0 0 0 0 246647,12

Setelah didapatkan besar gaya F, maka dilakukan analisis etabs 9.0 menghasilkan output

berupa simpangan horisontal d. Kemudian dilakukan analisis terhadap T rayleigh

berdasarkan nilai d,

Untuk analisis T rayleigh data – data yang digunakan dapat dilihat dalam Tabel 4.22 dan

4.23 berikut:

Tabel 4.22. Perhitungan T Reyleigh arah X

Lantai Wi di x di x ² Wi × di x ² Fix(ton) Fix × dix(tonm)

8 1313,05 0,012104 0,000146507 0,1924 126,02 1,53 7 1435,84 0,01059 0,000112148 0,1610 120,58 1,28

n

iii

n

iii

dFg

dWT

1

1

2

1 3.6

80,05040

xL

H

VZiWi

WixZiFi n

ni

.

6 1334,55 0,00882 7,77924E-05 0,1038 96,06 0,85 5 1364,88 0,006963 4,84834E-05 0,0662 81,87 0,57 4 1364,88 0,005111 2,61223E-05 0,0357 65,50 0,33 3 1364,88 0,003364 1,13165E-05 0,0154 49,12 0,17 2 1364,88 0,001836 3,3709E-06 0,0046 32,75 0,06 1 1658,41 0,000654 4,27716E-07 0,0007 19,90 0,01

base 0 0 0 0,0000 0 0 0,5798 4,792702

Kontrol waktu getar alami fundamental

T1 < 1.2 T1 Rayleigh

1,352 > 0,84 maka dipakai T sebesar 0,84 detik

Tabel 4.23. Perhitungan T Reyleigh arah y

Lantai Wi di y di y ² Wi × di y² Fiy Fiy × di y

8 1313,05 0,013571 0,000184172 0,2418 88,21 1,20 7 1435,84 0,011645 0,000135606 0,1947 84,40 0,98 6 1334,55 0,0096 0,00009216 0,1230 67,24 0,65 5 1364,88 0,007511 5,64151E-05 0,0770 57,31 0,43 4 1364,88 0,005461 2,98225E-05 0,0407 45,85 0,25 3 1364,88 0,003552 1,26167E-05 0,0172 34,39 0,12 2 1364,88 0,001906 3,63284E-06 0,0050 22,92 0,04 1 1658,41 0,000664 4,40896E-07 0,0007 13,93 0,01

base 0 0 0 0,0000 0 0 0,7001 3,68

Kontrol waktu getar alami fundamental

T1 < 1,2 T1 Rayleigh

1,352 > 1,05 maka dipakai T sebesar 1,05 detik

0,847<1,05 untuk perhitungan C digunakan T yang paling kritis yaitu 0,84 detik

j. Faktor Respons Gempa Dari grafik respon spektrum gempa rencana dengan waktu getar alami fundamental (T1)

sebesar 0,84 detik terletak pada zona gempa 4 dengan jenis tanah keras maka diperoleh

nilai C1 sebesar 0,43

k. Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen (V)

ikx

T det877,068,38.9

7001,03.61

ikx

T det7,0792,48.9

5798,03.61

Perhitungan beban geser dasar nominal statik ekuivalen (V) berdasarkan Persamaan

berikut:

l. Pembagian Beban Geser Nominal Sepanjang Tinggi Gedung Rasio tinggi gedung dengan lebar ukuran gedung terbebani gempa:

80,05040

xL

H

Karena H/Lx < 3, maka beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi

struktur gedung sehingga menjadi beban-beban gempa nominal static ekuivalen Fi yang

menangkap pada pusat massa lantai iap tingkat ke i. Dengan rumus dibawah ini didapat

Fi seperti di tabel 4.24.

Tabel 4.24. Distribusi Beban Geser Nominal Statik Ekuivalen

Lantai Zi Wi Wi×Zi Fi x (ton) Fiy (ton) 8 40 1313,05 52522,11 243,41 170,39 7 35 1435,84 50254,47 232,90 163,03 6 30 1334,55 40036,58 185,54 129,88 5 25 1364,88 34122,10 158,13 110,69 4 20 1364,88 27297,68 126,51 88,56 3 15 1364,88 20473,26 94,88 66,42 2 10 1364,88 13648,84 63,25 44,28 1 5 1658,41 8292,07 38,43 26,90

base 0 0 0,00 0 0 246647,12

4.5 Kontrol Stabilitas Gedung

Gedung akan dikontrol berdasarkan nilai simpangan horizontal tingkat dan simpangan

horizontal antar tingkat. Dari hasil analisis etabs 9 didapatkan output berupa simpangan

horizontal seperti dalam Tabel 4.25 dan 4.26.

Tabel 4.25. Simpangan Horisontal Arah X

Lantai di x (m) δm (m) 8 0,023379 0,002923 7 0,020456 0,00342 6 0,017036 0,003588 5 0,013448 0,003575

tonVi 06,11434,112012,4

143,0

WtR

ICiVi

VZiWi

WixZiFi n

ni

.

4 0,009873 0,003375 3 0,006498 0,002952 2 0,003546 0,002283 1 0,001263 0,001263

base 0

Tabel 4.26. Simpangan Horisontal Arah y

Lantai di y(m) δm (m) 8 0,026213 0,003721 7 0,022492 0,003950 6 0,018542 0,004034 5 0,014508 0,003960 4 0,010548 0,003688 3 0,00686 0,003179 2 0,003681 0,002398 1 0,001283 0,001283

base 0 0

4.5.1. Kinerja Batas Layan Struktur Gedung

Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja

batas layan, maka simpangan antar tingkat ( δm ) dibatasi dengan perhitungan sebagai

berikut :

HRm03,0

5222,003,0

m

δm < 0,333 atau δm < 0,03 m, maka diambil δm < 0,03 m

4.5.2. Kinerja Batas Ultimit Struktur Gedung

Untuk mengetahui bahwa struktur portal bidang ini aman atau tidak berdasar kinerja

batas ultimit, maka simpangan antar tingkat maksimum ( δm x ξ ) dibatasi dengan

perhitungan sebagai berikut :

δm x ξ < 0,02 H

δm x 0,7 R < 0,02 H

δm x 0,7 x 4,5 < 0,02 x 5

3,15 δm < 0,1 m

Untuk kontrol batas layan dan batas ultimit dapat dilihat dalam Tabel 4.27 dan 4.28.

berikut :

Tabel 4.27 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah X

Lantai di x (m) δm (m) δm < 30mm (Batas layan)

3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit)

8 0,023379 0,002923 aman aman 7 0,020456 0,003420 aman aman 6 0,017036 0,003588 aman aman 5 0,013448 0,003575 aman aman 4 0,009873 0,003375 aman aman 3 0,006498 0,002952 aman aman 2 0,003546 0,002283 aman aman 1 0,001263 0,001263 aman aman

base 0 0

Tabel 4.28 Kontrol Batas Layan dan Ultimit Gedung Arah Y

Lantai di y(m) δm (m) δm < 30mm (Batas layan)

3.15 × δm < 0.1 m (batas ultimit)

8 0,026213 0,003721 aman aman 7 0,022492 0,003950 aman aman 6 0,018542 0,004034 aman aman 5 0,014508 0,003960 aman aman 4 0,010548 0,003688 aman aman 3 0,00686 0,003179 aman aman 2 0,003681 0,002398 aman aman 1 0,001283 0,001283 aman aman

base 0 0

Penggunaan dinding geser mampu mengurangi simpangan horisontal tingkat yaitu

sebesar 83,96 % pada arah X dan 87,33 % pada Arah Y. Simpangan antar tingkat

berkurang sebesar 79,33 % pada arah X dan 82,9 % pada Arah Y.

4.6 Rekapitulasi

Setelah masing-masing nilai simpangan horizontal baik dari gedung tanpa shear wall

maupun gedung yang telah dipasang shear wall didapatkan. Maka akan terlihat

perbandingan besarnya nilai simpangan horizontal yang terjadi pada gedung tersebut.

Perbandingan tersebut dapat terlihat dalam Gambar 4.7 dan 4.8

Gambar 4. 7 Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal X

Gambar 4.8 Diagram Perbandingan Nilai Simpangan Horisontal Portal y

4.7 Kontrol Portal

Dengan adanya gaya-gaya yang bekerja, maka pada balok dan kolom akan timbul reaksi

dari struktur. Reaksi tersebut dapat berupa beban aksial maupun momen-momen yang

ada. Untuk itu perlu adanya suatu control, apakah momen ataupun gaya gaya yang lain

dapat ditanggung oleh struktur tersebut.

4.7.1 Kontrol Stabilitas Momen

Berdasarkan hasil analisis Etabs Nonlinier v.9

M2 = 129,337 kip.ft

M1 = 90,569 kip.ft

Mmax = 106,632 kip.ft

Dari tabel LRFD 4-20 untuk profil W12x120 dapat dilihat dalam Tabel 4.9 berikut

diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4.9 Nilai Zx Berdasarkan Profil Baja

Lb = 22,9659ft = 275,5908 inch

Lp = 13,0 ft = 156 inch

Lr = 75,5 ft = 906 inch

Fl = fy – fr = 36 – 10 = 26 ksi

Sehingga Lp < Lb < Lr, maka:

Mr = (Fy - Fr) × Sx

= (36 - 10) × 163 = 4238 kip inch = 353,167 kip.ft

Mp = Fy × Zx = 36 × 186 = 6696 kip.inch = 558 kip.ft

Cb = 3,23,005,175,12

2

1

2

1

MM

MM

………………...(LRFD 6-197)

= 3,2129,33790,5693,0

129,33790,56905,175,1

2

= 2,632 ≥ 2,3 (tidak memenuhi)

Cb = 5,24,06,0

1

2

1

MM

……………………………..…...(LRFD 6-197)

= 5,2

129,33790,5694,06,0

1

= 3,126 ≥ 2,5 (tidak memenuhi)

Digunakan Cb = 1,0

= 525,338 kip.ft ≤ 558 kip.ft

Dipakai Mn = Mp = 558kip.ft

ØMn = 0,9 × Mn

= 0,9 × 558

= 502,2 kip.ft

Kontrol :

0,2123 kip.ft ≤ 1 ..........(OK!)

Jadi profil bisa menahan momen.

558156 906

156 275,5908) 167,533558(5850,1Mn

1502,2

106,632

1

MnMu

4.7.2 Kontrol terhadap axial

Berdasarkan hasil analisis Etabs Nonlinier v.9

Pu = 682,4 kip

Lkolom = 16,405ft = 196,854 inch

Lbalok = 22,966ft = 275.591 inch

Profil yang digunakan :

Kolom = W21x182dengan Ix = 4730 in4, Ag = 53,6 in2, ry = 3,00 in

Balok = W12x120 dengan Ix = 1070 in4 , Ag = 35,3 in2, ry = 3,13 in,

GA=

591,2751070

196,8544730

g

g

c

c

LILI

= 6,19

GB = 0 (karena Jepit)

Untuk mencari nilkai K digunakan Nomogram seperti Gambar 4.10.

Gambar 4.10. Nomogram Untuk Mencari K

K = 1,58 (dari nomogram LRFD halaman 6-186)

ryLxK .

= 00,3

854,19658,1 = 103,676

λC = E

FyryLxK

..

2 …………………..……………...……...(LRFD 2-22)

= 103,676× 29000.36

2 = 1,16

Pada LRFD halaman 6-149

untuk λC = 0,72diproleh FyFcrC .

= 0,484

maka FcrC . = 36 x 0,484= 17,424 ksi

ØC Pn = ØC .Fcr x Ag

= 17,424 x 53,6 = 933,9264 kip

933,9264 682,4

Pn

Pu

C = 0,73 > 0,2

Maka

198

2

MnMu

PnPu

C

).........(155,0 OK

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Hasil analisis menunjukan bahwa dengan penggunaan dinding geser dapat mengurangi

simpangan horisontal (drift), simpangan antar tingkat dan waktu getar alami.

12,502.9

632,106.89264,93324,682

Penggunaan dinding geser mampu mengurangi simpangan horisontal tingkat yaitu

sebesar 83,96 % pada arah X dan 87,33 % pada Arah Y. Simpangan antar tingkat

berkurang sebesar 79,33 % pada arah X dan 82,9 % pada Arah Y. Hal ini berarti bahwa

penggunaan dinding geser dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan dan stabilitas

struktur.

5.2. Saran

Berdasarkan hasil penelitian, saran yang perlu dikembangkan dalam penelitian ini adalah

:

1. Perletakan dinding geser simetris.

2. Denah gedung dirancang tidak beraturan sehingga bisa memberikan efek dinamis

dan pengaruh P-Δ.

3. Perlu dilakukan analisis struktur gedung tidak berpenopang dan berpenopang

dengan analisis gempa Response Spectrum atau Time History untuk mengetahui efek

dari pembebanan gempa secara dinamis.

4. Perlu dilakukan analisis kolom untuk mengetahui kapasitas bedasarkan besarnya

momen.

5. Perlu dilakukan analisis balok untuk mengetahui besarnya defleksi yang terjadi.

6. Perlu analisis sambungan

DAFTAR PUSTAKA

AISC. 1995. Load & Resistance Factor Design. 2nd Ed. USA: American Institute of Steel Construction, Inc.

Anonim (a). 2002. SNI 03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. BSN. Bandung.

Anonim(b). 2002. SNI 03-2729-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Bandung: BSN.

Anonim(c). 2002. SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung. Bandung: BSN.

Anonim(d). 1989. SNI 03-1727-1989 Tata Cara Perhitungan Pembebanan Untuk Bangunan Rumah dan Gedung. Bandung: BSN.

Handayani , C.D . 2007. Perubahan Drift yang Tejadi pada Struktur Gedung Tahan Gempa dengan Diamond Bracing. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

McCormac, J.C. 2002. Desain Beton Bertulang Jilid 2. Jakarta : Erlangga

Salmon, C.G., dan Johnson, J.E . 1991. Struktur Baja: Disain dan Perilaku. Edisi kedua. Jakarta: Erlangga

Schodek, D.L.. 1999. Struktur. Edisi kedua. Jakarta: Erlangga.

Yuliari, E dan Suhelda . 2008. Evaluasi Perbandingan Konsep Desain Dinding Geser Tahan Gempa Berdasarkan SNI Beton. Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Teknologi Bandung.