Analisis Struktur Gedung Bertingkat Rendah Dengan Software Etabs v9

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

ANALISIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT RENDAH DENGAN SOFTWARE ETABS V9.5.0

Afret Nobel, ST Akan Ahli Struktur

Halaman | 1

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Table of Contents 1.1

DATA STRUKTUR ............................................................................. 3

1.2

METODE ANALISIS .......................................................................... 3

1.3

PERATURAN DAN STANDAR ............................................................. 3

1.4

SPESIFIKASI MATERIAL ................................................................... 3

1.5

PEMODELAN STRUKTUR DENGAN ETABS .......................................... 4

1.5.1

Grid Struktur............................................................................. 4

1.5.2

Input data balok dan kolom ....................................................... 7

1.5.3

Pelat lantai dan pelat atap ......................................................... 9

1.6

PEMBEBANAN................................................................................. 10

1.6.1

Beban Gravitasi........................................................................ 10

1.6.2

Beban Gempa .......................................................................... 13

1.7

METODE ANALISIS STRUKTUR TERHADAP GEMPA ............................ 15

1.7.1

Metode Statik Ekivalen ............................................................. 15

1.7.2

Metode Analisis Response Spectrum .......................................... 18

1.8

KOMBINASI PEMBEBANAN .............................................................. 19

1.9

ANALISIS ....................................................................................... 21

1.9.1

Kinerja Batas Layan (∆S) .......................................................... 21

1.9.2

Kinerja Batas Ultimit (∆m) ........................................................ 21

1.9.3

Parameter perencanaan konstruksi beton ................................... 22

1.9.4

Penulangan kolom dan balok .................................................... 24

1.10

DAFTAR REFERENSI ....................................................................... 26

1.11

TENTANG PENULIS ......................................................................... 27

Halaman | 2

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

ANALISIS STRUKTUR GEDUNG DENGAN SOFTWARE ETABS V9.5.0

1.1

DATA STRUKTUR

1. 2.

Fungsi bangunan Struktur

: :

3. 4.

Elevasi Luas bangunan (per lantai)

: :

5. 6. 7.

Tebal pelat beton Dimensi Kolom Dimensi balok

: : :

1.2

METODE ANALISIS Analisis struktur portal utama

1.3 1. 2. 3. 4. 1.4

Gedung Perpustakaan Struktur beton bertulang dengan balok kolom 3 dimensi 4 lantai + 1 lantai atap • Lantai dasar : ± 754 m2 • Lantai 2 ~ 4 : ± 672 m2 • Lantai atap : ± 720 m2 12 cm & 10 cm 40x80 cm, 40x70 cm, dan 40x60 cm 30X50 cm, 25x50 cm, dan 30x70 cm

:

metode kekakuan tiga dimensi dengan bantuan program ETABS V9.5.0

PERATURAN DAN STANDAR Tata cara perencanaan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 032847-2002) Pedoman perencanaan pembebanan untuk rumah dan gedung (PPIUG1983) Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung (SNI 031726-2002) American Concrete Institute Building Code (ACI 318-99) SPESIFIKASI MATERIAL

1.

Mutu Baja

2.

Mutu Beton

:

fy = 400 MPa (BJTD 40), untuk Ø > 10 mm; fy = 240 MPa (BJTP 24), untuk Ø < 10 mm. Pelat, Balok, Kolom : K-350 (fc’=30 MPa)

Untuk semua elemen struktur kolom, balok dan pelat digunakan beton dengan kuat tekan beton yang disyaratkan, fc’ = 30 Mpa (Setara dengan mutu beton K350). Modulus elastisitas beton, Ec = 4700 √fc’ = 25742,96 MPa

Halaman | 3

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 1 Input material struktur 1.5

PEMODELAN STRUKTUR DENGAN ETABS

1.5.1 Grid Struktur

Gambar 2 Grid rencana (ETABS)

Halaman | 4

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 3 Elevasi rencana (ETABS)

Gambar 4 Denah lantai 1

Halaman | 5

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 5 Denah lantai 2 s/d 4

Gambar 6 Denah lantai atap

Gambar 7 Elevation view arah x

Halaman | 6

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 8 Elevation view arah y 1.5.2 Input data balok dan kolom Dimensi balok yang diinput dalam ETABS ada beberapa macam dan diberi kode sesuai dengan dimensinya. Untuk balok menggunakan balok T (balok di tengah) dan balok L (balok di tepi) sedangkan untuk kolom menggunakan kolom persegi dengan ukuran 40x80cm (Lantai dasar dan 1), 40x70cm (lantai 2 dan 3) dan 40x60cm (lantai 4).

Gambar 9 Input data dimensi balok dan kolom

Halaman | 7

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 10 Contoh input data balok T 30x50cm

Gambar 11 Contoh input kolom 40x70cm

Halaman | 8

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

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

Gambar 12 Input data dan dimensi pelat

Gambar 13 Contoh input pelat lantai tebal 12 cm

Halaman | 9

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

1.6

PEMBEBANAN

1.6.1 Beban Gravitasi 1.6.1.1 Beban mati pada pelat lantai

Rsoof (atap) 1. Screed + water proofing (5 cm) =0,05 x 2100 kg/m3 = 105 kg/m2 2. Waterproofing (1 cm) = 15 kg/m2 3. Mechanical / Electrical = 15 kg/m2 4. Ducting + Lighting + Ceiling = 30 kg/m2 + Beban mati total (qSDL) = 165 kg/m2 Lantai tipikal perpustakaan 1. Screed (2 cm) = 0,02m x 2100 kg/m3 2. Mechanical / Electrical 3. Finishing (keramik 1 cm) 4. Ducting + Lighting + Ceiling Beban mati total (qSDL)

= 42 kg/m2 = 15 kg/m2 = 24 kg/m2 = 30 kg/m2+ = 111 kg/m2

1.6.1.2 Beban mati pada balok 1. 2. 3. 4.

Beban Beban Beban Beban

dinding pasangan ½ batu = 250 X 3,5 dinding pasangan ½ batu = 250 x 3,7 dinding pasangan ½ batu = 250 x 3,5 reaksi tangga akibat beban mati

= = = =

875 kg/m 925 kg/m 875 kg/m 1000 kg/m

Catatan: Tinggi bata dikurangi tinggi balok di atasnya. 1.6.1.3 Beban hidup pada pelat lantai 1. Lantai atap 2. Lantai perpustakaan (ruang umum) 3. Lantai perpustakaan (ruang buku)

= 100 kg/m2 = 250 kg/m2 = 400 kg/m2

Gambar 14 Static load case definition

Halaman | 10

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 15 Input beban mati pada pelat lantai

Gambar 16 Input beban mati pada pelat atap

Gambar 17 Input beban hidup pada pelat lantai

Halaman | 11

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 18 Input beban hidup pada pelat atap

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

Gambar 20 Input beban mati (pasangan bata) pada balok arah y Halaman | 12

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

1.6.2 Beban Gempa Adapun parameter-parameter pembebanan gempa yang akan digunakan dalam analisis struktur adalah sebagai berikut: 1. 2. 3.

Wilayah gempa Jenis tanah Analisis yg digunakan

: : :

3 Tanah lunak • Analisis statik ekivalen • Analisis dinamik menggunakan spectrum

4.

Faktor reduksi daktilitas struktur (R)

:

5,5

response

Gambar 21 Input data massa KETERANGAN: Berdasarkan PPIUG 1983, untuk gedung menggunakan faktor reduksi beban hidup sebesar 0,80.

perpustakaan

Halaman | 13

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 22 Input diafragma pada masing-masing lantai

Gambar 23 Diafragma pada masing-masing lantai

Halaman | 14

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

1.7

METODE ANALISIS STRUKTUR TERHADAP GEMPA

1.7.1 Metode Statik Ekivalen Gaya geser dasar nominal pada struktur akibat gempa menurut SNI 03-17262002, dihitung dengan rumus sebagai berikut:

V = C1

I Wt R

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

Gambar 24 Mode 1 (arah x) dengan T=1,4513 Untuk menghindari penggunaan struktur yang terlalu fleksibel, maka perlu dilakukan kontrol terhadap waktu getar yang diperoleh. Syarat yang harus dipenuhi: T < ξ n (lihat SNI 03-1726-2002), dengan, n = jumlah tingkat. Maka T < (0,18*4 = 0,72). Untuk Mode 1 dengan T = 1.4513 > 0.72.

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

Halaman | 15

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Tabel 1 Distribusi gaya geser tingkat LANTAI

ATAP STORY4 STORY3 STORY2 STORY1

Massa Lantai

Hi

Kg

m

57,808 81,100 79,297 79,740 82,898 TOTAL

Setelah Diskalakan GESER Fi X Y X Kg Kg Kg 79,427 91,492 79,427 162,849 179,731 83,422 225,023 243,694 62,174 269,483 285,948 44,460 293,767 305,856 24,284 TOTAL 293,767

21.00 16.80 12.60 8.40 4.20

Y Kg 91,492 88,238 63,964 42,253 19,909 305,856

Tabel 2 Eksentrisitas rencana arah x ARAH X LANTAI

ATAP STORY 4 STORY 3 STORY 2 STORY 1

PUSAT MASSA

20.00 20.08 20.10 20.10 20.10

PUSAT KEKAKU AN 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00

ec

PUSAT LATERAL SETELAH KOREKSI ed1 ed2 1.5 ec + 0.05 b ec - 0.05 b (1) (2)

b

0 0.084 0.099 0.099 0.095

40 40 40 40 40

2.000 2.126 2.149 2.149 2.143

-2.000 -1.916 -1.901 -1.901 -1.905

22.00 22.13 22.15 22.15 22.14

18.00 18.08 18.10 18.10 18.10

Tabel 3 Eksentrisitas rencana arah y ARAH Y LANTAI

ATAP STORY 4 STORY 3 STORY 2 STORY 1

PUSAT MASSA

9.00 9.14 9.27 9.28 8.90

PUSAT KEKAKU AN 8.89 8.84 8.76 8.57 8.15

ec

0.112 0.303 0.508 0.711 0.753

PUSAT LATERAL ed1 ed2 SETELAH KOREKSI 1.5 ec + 0.05 b ec - 0.05 b (1) (2)

b

18 18 18 18 22

1.068 1.355 1.662 1.967 2.230

-0.788 -0.597 -0.392 -0.189 -0.347

9.956 10.196 10.420 10.533 10.375

8.100 8.244 8.366 8.377 7.798

Halaman | 16

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 25 Input beban gempa statik arah x

Gambar 26 Input beban gempa statik arah y

Halaman | 17

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

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

Gambar 27 Input data kurva spectrum gempa rencana Nilai spectrum response tersebut harus dikalikan dengan suatu faktor skala (FS) yang besarnya = g x I/R dengan g = percepatan gravitasi (g = 9,81 m/det2). FS = 9,81 x 1/5,5 = 1.7836 (I = faktor keutamaan gedung, R = faktor reduksi) Analisis dinamik dilakukan dengan metode superposisi spectrum response dengan mengambil response maksimum dari 4 arah gempa yaitu 0°, 45°, 90°, dan 135°. Nilai redaman untuk struktur beton diambil, Damping = 0,05.

Halaman | 18

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

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

KOMBINASI PEMBEBANAN

Gambar 29 Input kombinasi beban

Halaman | 19

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 30 Contoh input kombinasi beban (COMB10) Untuk kombinasi pembebanan gempa dengan metode statik ekivalen, menurut SNI 03-1726-2002 harus dilakukan dengan meninjau secara bersamaan 100% gempa arah x (ex) dan 30% gempa arah y (ey), dan sebaliknya. Dengan demikian kombinasi pembebanan untuk gempa statik ekivalen menjadi sebagai berikut: • U = 1,4 DL • U = 1,2 DL + 1,6 LL • U = 0,9 DL + 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 0,9 DL + 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 0,9 DL + 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy • U = 0,9 DL + 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy • U = 0,9 DL - 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL - 0,3 . 1,0 EQx + 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL - 0,3 . 1,0 EQx - 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy

Halaman | 20

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com • U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQx + 0,3 . 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy • U = 1,2 DL + 1,0 LL - 1,0 EQx - 0,3 . 1,0 EQy Untuk kombinasi pembebanan gempa dinamik dengan response spectrum, kombinasi pembebanannya sebagai berikut: • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 1,0 SPECX + 0,3 . 1,0 SPECY • U = 1,2 DL + 1,0 LL + 0,3 . 1,0 SPECX + 1,0 SPECY • U = 0,9 DL + 1,0 SPECX + 0,3 . 1,0 SPECY • U = 0,9 DL + 0,3 . 1,0 SPECX + 1,0 SPECY 1.9

ANALISIS

1.9.1 Kinerja Batas Layan (∆S)

∆s =

0, 03

R

xhi =

0, 03 x 4, 2 = 0, 02m = 2, 2cm 5,5

Tabel 4 Kinerja batas layan Story ATAP STORY4 STORY3 STORY2 STORY1

Ux (m) 0.066 0.059 0.047 0.031 0.013

Uy (m) 0.063 0.054 0.040 0.023 0.008

∆ Ux (m) 0.0066 0.0120 0.0165 0.0180 0.0129

∆ Uy (m) 0.0091 0.0138 0.0169 0.0153 0.0078

∆ Ux (cm) 0.66 1.20 1.65 1.80 1.29

∆ Uy (cm) 0.91 1.38 1.69 1.53 0.78

Bahwa diperoleh kinerja batas layan dari gedung yang ditinjau < 2,20 cm. Maka ∆s memenuhi syarat. 1.9.2 Kinerja Batas Ultimit (∆m)

∆m = 0, 02xhi = 0, 02x 420 = 8, 4cm Tabel 5 Kinerja batas ultimit Story ATAP STORY4 STORY3 STORY2 STORY1

Ux (m) 0.066 0.059 0.047 0.031 0.013

Uy (m) 0.063 0.054 0.040 0.023 0.008

∆ Ux (m) 0.0066 0.0120 0.0165 0.0180 0.0129

∆ Uy (m) 0.0091 0.0138 0.0169 0.0153 0.0078

∆ Ux * § ∆ Uy * § (cm) (cm) 2.54 3.50 4.62 5.31 6.35 6.51 6.93 5.89 4.97 3.00

Bahwa diperoleh kinerja batas ultimit dari gedung yang ditinjau < 8,40cm. Maka ∆m memenuhi syarat.

Halaman | 21

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

1.9.3 Parameter perencanaan konstruksi beton Sebelum dilakukan analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter perencanaan konstruksi beton menurut American Concrete Institute (ACI 318-99) 318 terhadap SNI 03-2847 2847-1992. 1992. Penyesuaian dilakukan dengan mengubah ketentuan (Options) untuk perencanaan konstruksi beton (Concrete Frame

Design).

Gambar 31 Faktor reduksi kekuatan yang disesuaikan dengan SNI

Gambar 32 Momen arah x akibat gempa statik ekivalen

Halaman | 22

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 33 Momen arah x akibat gempa response spectrum

Gambar 34 Gaya geser arah x akibat gempa statik ekivalen

Halaman | 23

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Gambar 35 Gaya geser arah x akibat gempa response spectrum Dari kedua metode analisis dapat disimpul disimpulkan kan bahwa hasilnya tidak jauh berbeda. Penggunaan beban gempa statik ekivalen hanya untuk struktur gedung yang beraturan, sedangkan beban gempa dinamik bisa untuk struktur gedung beraturan maupun struktur gedung tidak beraturan. 1.9.4 Penulangan kolom dan balok Hasil perhitungan penulangan kolom dan balok dengan kombinasi pembebanan yang telah ditetapkan dapat dilihat pada gambar dibawah berikut. Tampak bahwa tidak satupun elemen kolom atau balok yang mengalamai over strength (O/S) yang ditandai dengan warna mera merah h pada elemennya. Dengan demikian secara keseluruhan struktur aman terhadap berbagai macam kombinasi beban yang telah ditetapkan. Sebagai contoh cara menetapkan jumlah tulangan kolom berdasarkan hasil desain penulangan adalah sebagai berikut: Luas tulangan longitudinal kolom yang dibutuhkan = 7892 mm2 Misal digunakan tulangan deform D22, maka luas 1 tulangan = π/4 /4 x 222 = 380 cm2 Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 7892/380 = 20,76 buah Maka digunakan tulangan 22 D 22 Luas tulangan geser kolom arah sumbu kuat = arah sumbu lemah = 0.703 mm2

Halaman | 24

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com Misal digunakan tulangan P 12, maka luas sengkang 2P = 2 x π/4 x 102 = 157,08 mm2 Jarak sengkang yang dibutuhkan = 157,08 /0,703 = 223,44 mm Maka gunakan sengkang 2 P 10 – 200. (Cek syarat di SNI)

Gambar 36 Concrete Design Information

Halaman | 25

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

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

Bertingkat Rendah, Seminar HAKI SNI 03-1726-2002, “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan

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

Gedung” PPIUG 1983, “Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung”

Halaman | 26

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

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

www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com

Anda diperbolehkan untuk mengirimkan lewat pos dan email dan memberikan buku elektronik ini kepada siapa saja yang Anda inginkan, selama Anda tidak mengubah, atau mengedit isinya dan format digitalnya. Sebenarnya, kami akan sangat senang bila Anda membuat

duplikat

buku

elektronik

ini

sebanyak-

banyaknya. Tetapi bagaimanapun, hak untuk membuat buku dalam bentuk cetak atas naskah ini untuk dijual adalah tindakan yang tidak dibenarkan.

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

Halaman | 27

Twitter: @AfretNobel | facebook: http://www.facebook.com/afretnobel