Bab 3. Analisis Gempa

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

BAB III ANALISIS BEBAN GEMPA

3. Analisis Gempa

Analisis beban gempa dilakukan dengan 2 cara yaitu statik ekuivalen dan dinamik respons spektrum. spektrum. Hasil analisis dari kedua perhitungan gempa tersebut tersebut diambil yang yang menghasilkan  pengaruh gaya dalam paling besar. Perhitungan analisis struktur gedung terhadap beban gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012) dengan tahapan sebagai berikut. a. Menentukan Katagori Resiko Struktur Bangunan dan Faktor Keutamaan

Berdasarkan Pasal 4.1.2 SNI 03-1726-2012 disebutkan bahwa Gedung Sekolah dan fasilitas pendidikan termasuk dalam katagori resiko IV dengan faktor keutamaan gempa I e sebesar 1,5. b. Menentukan Kelas Situs

Salah satu cara penetapan kelas situs melalui penyelidikan tanah dilakukan dengan mengolah data N-SPT sampai kedalaman 30 m sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 5.1. Hasil data tanah berdasarkan nilai SPT (Soil ( Soil Penetration Test ) dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Dimana :  N

: nilai hasil hasil test penetrasi standar rata- rata,

ti : tebal lapisan lapisan tanah ke-i,  Ni : hasil test penetrasi penetrasi standar lapisan tanah ke-i.

Getaran yang disebabkan oleh gempa cenderung membesar pada tanah lunak dibandingkan pada tanah keras atau batuan. Proses penentuan klasifikasi tanah tersebut  berdasarkan data tanah pada kedalaman hingga 30 m, karena menurut penelitian hanya

Copyright © www.PerencanaanStruktu www.PerencanaanStruktur.com r.com

33

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

lapisan- lapisan tanah sampai kedalaman 30 m saja yang menentukan pembesaran gelombang gempa (Wangsadinata, 2006). Data tanah tersebut adalah : a. Shear wave velocity (kecepatan rambat gelombang geser),  b. Standard penetration resistance (uji resistance  (uji penetrasi standard SPT), dan c. Undrained shear strength (kuat geser  undrained   undrained ). ). Dari 3 parameter tersebut minimal harus dipenuhi 2, dimana data yang terbaik adalah Vs ( shear  shear wave velocity) velocity) dan data yang digunakan harus dimulai dari permukaan tanah, bukan dari bawah basement  (HATTI,   (HATTI, 2006). Perhitungan Nilai SPT untuk penentuan jenis tanah ditunjukkan pada Tabel 3.1 berikut.

Tabel 3.1. Nilai 3.1.  Nilai N-SPT Laporan Akhir Akhir Soil Investigation Lapis

Kedalaman (m)

Tebal (m)

N SPT

N'= Tebal/ N SPT

1

0-2

2

12

0.167

2

2-4

2

28

0.071

3

4-6

2

47

0.043

4

6-8

2

52

0.038

5

8 - 10

2

48

0.042

6

10 - 12

2

24

0.083

7

12 - 14

2

23

0.087

8

14 - 16

2

49

0.041

9

16 - 18

2

38

0.053

10

18 - 20

2

38

0.053

11

20 - 22

2

39

0.051

12

22 - 24

2

41

0.049

13

24 - 26

2

38

0.053

14

26 - 28

2

42

0.048

15

28 - 30

2

43

0.047

ƩH=

 Nilai rata-rata N =

∑ ∑

=

 

30

Ʃ N'=

0.924

= 32,47

Copyright © www.PerencanaanStruktu www.PerencanaanStruktur.com r.com

34

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Berdasarkan SNI Gempa Gempa 03-172603-1726- 2012 Pasal 5.3, nilai rata- rata N sebesar 32,47 32,47 masuk masuk ke dalam katagori tanah sedang (SD)  sesuai pada Tabel 3.2 berikut. Tabel 3.2. Klasifikasi Situs

c. Menentukan Parameter Percepatan Gempa (S s, S1)

Parameter percepatan gempa (Ss, S1) dapat diketahui secara detail melalui situs online Dinas PU di link : http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ Data yang diinput dalam situs tersebut adalah sebagai berikut : Jenis input

= diisi koordinat atau nama Kota.

Jenis batuan

= keras, sedang, atau lunak.

Input parameter percepatan gempa melalui situs online PU ditunjukkan pada Gambar 3.1  berikut.

Gambar 3.1. Input Data Kota pada Website puskim.pu.go.id

Copyright © www.PerencanaanStruktu www.PerencanaanStruktur.com r.com

35

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.2. Ouput Desain Spektra pada Website puskim.pu.go.id

Hasil output  percepatan gempa (S s, S1) untuk lokasi gedung di Kota Yogyakarta adalah sebesar SS = 1,219 g dan S1 = 0,447.

d. Menentukan Koefisien Situs dan Parameter Respons Spectra Percepatan Gempa

Berdasarkan

website

http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/

didapatkan nilai parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (S MS) dan  perioda 1 detik (SM1) sesuai ditunjukkan pada Gambar 3.3 berikut.

Gambar 3.3. Respons Spektrum Desain Berdasark an Website Puskim.pu.go.id

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

36

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

e. Menentukan Spectrum Respon Desain Penentuan

respons

spektrum

desain

berdasarkan

website

resmi

Dinas

PU

di

link

http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ yang ditunjukkan pada Gambar 3.4 berikut.

Gambar 3.4. Respons Spektrum Desain Berdasarkan Website puskim.pu.go.id f. Menentukan Katagori Desain Seismic

Penentuan Kategori Desain Seismik (KDS) berdasarkan kategori risiko dan parameter respons spektral percepatan desain sesuai Tabel 6 dan Tabel 7 SNI Gempa 03-1276-2012 Pasal 6.5 sebagai berikut. Tabel 3.3. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Perioda Pendek.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

37

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Tabel 3.4. Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Perioda 1 Detik

Berdasarkan perhitungan sebelumnya, didapatkan nilai parameter percepatan respons spektral pada perioda pendek, SDS  = 0,823g  dan parameter percepatan respons spektral  pada perioda 1 detik, SD1 = 0,462g, maka termasuk katagori resiko D.

g. Pemilihan Sistem Struktur dan Parameter Sistem

Berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.2.2 dan hasil seminar HAKI dirumuskan  pemilihan sistem struktur untuk berbagai tingkat kegempaan pada Tabel 3.5 berikut : Tabel 3.5. Pemilihan Sistem Struktur Berdasarkan Tingkat Resiko Gempa Code SNI 03-1726-2012 Sistem Penahan Gempa

Tingkat Resiko Kegempaan Rendah Menengah Tinggi A, B

C

D, E, F

SRMB/ M/ K SDSB/ K

SRMM/ K SDSB/ K

SRMK SDSK

Jenis struktur Gedung yang ditinjau masuk pada katagori tingkat resiko gempa tinggi (D), sehingga digunakan sistem penahan gempa SRMK (Struktur Rangka Momen Khusus) sesuai ditunjukkan pada Tabel 3.6 berikut.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

38

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Tabel 3.6. Faktor R, Cd, Ω0 untuk Sistem Penahan Gempa

h. Menghitung Periode Struktur (T)

Waktu getar struktur adalah peristiwa bergetar dan bergoyangnya struktur dalam 1  periode. Peristiwa tersebut dimodelkan sebagai model massa terpusat (lump mass model ) ditunjukkan pada Gambar 3.5 sebagai berikut.

Gambar 3.5. Peristiwa Bergetarnya Struktur dalam 1 Periode

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

39

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Perioda fundamental pendekatan T a  (detik) ditentukan dari persamaan Ta = Ct . hxn

,

Dimana : hn

: ketinggian struktur (m) di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur,

Ct dan x

: ditentukan sesuai SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.8.2.1 seperti pada Tabel 3.7 berikut : Tabel 3.7. Nilai Parameter Pendekatan untuk C t dan x Tipe Struktur

Ct

x

Rangka baja pemikul momen

0,0724

0,8

Rangka beton pemikul momen

0,0466

0,9

Rangka baja dengan bresing eksentris

0,0731

0,75

Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk

0,0731

0,75

Semua sistem struktur lainnya

0,0488

0,75

Perhitungan perkiraan periode struktur untuk rangka beton pemikul momen adalah sebagai berikut. Ta = Ct x hnx = 0,0466 x 29,6 0,9 = 0,983 detik. Pada program ETABS waktu getar alami (T c) dapat diketahui secara otomatis dari hasil ragam getar atau  Modal Analysis dengan cara  Run, kemudian  Display  –   Show Mode Shapes. Waktu getar analisis ETABS untuk  Mode  1 dan  Mode  2 ditunjukkan pada Gambar 3.6 berikut.

Gambar 3.6. Waktu Getar Struktur Mode 1 (arah Y) dengan T 1 = 1,0178 detik

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

40

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Waktu getar struktur   Mode 1 (Tcy) pada arah Y adalah sebesar 1,0178 detik, berarti struktur gedung kemungkinan   akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 3.6 setiap 1,0178 detik. Perilaku struktur tersebut dapat dilihat dengan cara  Run - Start  Animation. Animasi yang telah dijalankan dapat dilihat bahwa struktur tersebut dominan mengalami translasi (tanpa rotasi) pada arah Y pada  Mode  1. Berarti struktur tersebut mempunyai kekakuan yang cukup. Waktu getar gedung pada Mode 2 ditunjukkan pada Gambar 3.7 berikut.

Gambar 3.7. Waktu Getar Struktur Mode 2 (arah X) dengan T 2 = 1,0173 detik Waktu getar struktur pada Mode 2 (Tcx) pada arah X adalah sebesar 1,0173 detik, berarti struktur gedung kemungkinan   akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 3.7 setiap 1,0173 detik.

 Nilai waktu fundamental struktur awal bangunan (T c) yang didapatkan dari hasil analisis model program struktur dibatasi tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan atas  pada perioda yang dihitung (C u) dari Tabel 14 SNI Gempa 2012 dan perioda fundamental  pendekatan Ta seperti ditunjukkan pada Tabel 3.8 berikut. .

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

41

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Tabel 3.8. Koefisien Batas Atas Periode yang Dihitung Parameter percepatan respons spektral desain pada 1 detik, SD1 ≥ 0,4  0,3 0,2 0,15 ≤ 0,1 

Koefisien Cu 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7

Dari perhitungan yang telah dilakukan didapatkan nilai S D1 sebesar 0,462 g dan T a 0,983 detik. maka besarnya periode maksimum adalah sebagai berikut : Tmaks

= Cu x Ta = 1,4 x 0,983 = 1,376 detik.

Kontrol batasan waktu getar : Tcx

< Tmaks

1,0173 < 1,376 detik → OK, batasan periode terpenuhi. Tcy

< Tmaks

1,0178 < 1,376 detik

→ OK, batasan periode terpenuhi.

Besarnya waktu getar untuk setiap mode bisa diketahui dengan cara Run  –  Dispay  –  Show Tables  –   Analysis Result  –   Modal Information  –   Building Modal Information  –   Modal  Participating Mass Ratios.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

42

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.8. Besarnya Waktu Getar Struktur untuk Setiap Mode

Selisih antar periode getar pada setiap mode ditunjukkan pada Tabel 3.9 sebagai berikut : Tabel 3.9. Perhitungan Selisih Periode (ΔT) setiap Mode Mode

Period (T)

Δ T (%)

1 2 3 4 5 6 7 8

1.017847 1.017311 0.973154 0.321823 0.321323 0.306042 0.178083 0.176924

0.05 4.34 66.93 0.16 4.76 41.81 0.65 4.02

Keterangan : ΔT : Selisih periode/ waktu getar yang dihitung dengan cara = (T 1  – T2) / T 1 x 100% dan seterusnya.

Jika periode stuktur melebihi batas periode maksimum yang disyaratkan, maka struktur bisa diubah konfigurasinya, atau dengan memperkecil massa (m) dan memperbesar penampang untuk menambah nilai kekakuan (k).

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

43

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

3.1. Gempa Statik Ekuivalen

Beban gempa statik ekuivalen adalah penyederhanaan dari perhitungan beban gempa yang sebenarnya, dengan asumsi tanah dasar dianggap tetap (tidak bergetar), sehingga beban gempa diekuivalensikan menjadi beban lateral statik yang bekerja pada pusat massa struktur tiap lantai bangunan. Perhitungan gempa statik ekuivalen dapat dilakukan secara otomatis dengan  Auto Lateral  Loads  dan secara manual dengan cara menginput besarmya beban gempa ke pusat massa struktur tiap lantai. Ilustrasi dari perencanaan gempa dengan metode statik ekuivalen ditunjukkan pada Gambar 3.9 berikut.

Gambar 3.9. Ilustrasi dari Analisis Gempa dengan Met ode Statik Ekuivalen Tahap perhitungan gempa statik ekuivalen adalah sebagai berikut. a. Menghitung Berat Struktur

Berat gedung (W) akibat berat sendiri secara otomatis dapat dihitung dengan ETABS dengan cara menyeleksi luasan masing- masing lantai, kemudian Assign  –  Group Names sesuai pada Gambar 3.10 berikut.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

44

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.10. Pembuatan Group pada Tiap Lantai untuk Mengetahui B erat Gedung

Setelah masing- masing lantai dibuat Group, berat sendiri gedung pada setiap lantai dapat diketahui dengan cara Display  –  Show Tables  –  Building Data  – Groups  –  Groups Masses and Weights, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.11 berikut.

Gambar 3.11. Berat dan Massa Bangunan Tiap Lantai

Berat gedung tambahan seperti plesteran, dinding, keramik, dll harus dihitung secara manual ditambah dengan 30% beban hidup.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

45

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Beban Mati Tambahan 2

▪ Beban Mati Tambahan Plat Lantai 1 sampai 6 (Luas = 1365,12 m ) Beban mati yang bekerja pada plat lantai gedung meliputi : 2

Beban pasir setebal 1 cm = 0,01 x 16

= 0,16 kN/m

Beban spesi setebal 3 cm = 0,03 x 22

= 0,66 kN/m2

Beban keramik setebal 1 cm = 0,01 x 22

= 0,22 kN/m2

Beban plafon dan penggantung

= 0,2 kN/m

Beban Instalasi ME

= 0,25 kN/m2

2

2

Beban mati pada plat lantai 1-6 = 1,49 kN/m x Luas lantai = 1,49 x 1365,12 = 2034,03 kN.

Beban mati yang bekerja pada balok meliputi :

Beban dinding bata 3,7 m panjang total 331,2 m = 2,5 x 3,7 x 331,2 = 3063,6 kN. Beban dinding partisi 1,5 m panjang tot al 158,4 m = 0,2 x 2 x 158,4 = 47,52 kN. Total beban mati pada plat lantai 1-6

WD = 2034,03 + 3063,6 + 47,52 = 5145,15 kN 2

▪ Beban Mati Tambahan pada Plat Lantai 7 (Luas = 898,56 m ) Berat waterproofing aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 kN/m

2

kN/m2

Berat plafon dan penggantung

= 0,2

Berat Instalasi ME

= 0,25 kN/m

2

Total beban mati pada plat atap = 0,73 kN/m2 x Luas lantai = 0,73 x 898,56 = 655,95 kN.

▪ Beban Mati Tambahan pada Plat Atap (Luas = 34,56 m 2) Berat waterproofing aspal tebal 2 cm = 0,02 x 14 = 0,28 kN/m2 kN/m

2

Berat plafon dan penggantung

= 0,2

Berat Instalasi ME

= 0,25 kN/m2 2

Total beban mati pada plat atap = 0,73 kN/m x Luas lantai = 0,73 x 34,56 = 25,23 kN. Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

46

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Beban Hidup

▪ Beban Hidup pada Lantai 1 sampai 6 (Luas = 1365,12 m 2) Beban hidup yang bekerja pada untuk Gedung perkantoran adalah 2,5 kN/m 2. Total beban hidup pada plat lantai 1-6

2

= 2,5 kN/m  x Luas lantai = 2,5 x 1365,12 = 3412,8 kN.

Reduksi beban hidup sebesar 25 %

= 0,25 x 3412,8 = 853,2 kN

▪ Beban Hidup pada Lantai 7 (Luas = 898,56 m 2) 2

Beban hidup yang bekerja pada untuk atap Gedung adalah 1 kN/m . Total beban hidup pada plat lantai 7

= 1 kN/m2 x Luas lantai = 1 x 898,56

Reduksi beban hidup sebesar 25 %

= 898,56 kN.

= 0,25 x 898,56 = 224,64 kN

▪ Beban Hidup pada Lantai Atap (Luas = 34,56 m 2) Beban hidup yang bekerja pada untuk atap Gedung adalah 1 kN/m 2. 2

Beban hidup pada plat lantai atap = 1 kN/m  x Luas lantai = 1 x 34,56

= 34,56 kN.

Beban reaksi akibat lift, R1 = 47 kN ; R2 = 59 kN. Reduksi beban hidup sebesar 25 % = (0,25 x 34,56) + 2 x (47 + 59) = 220,64 kN

Berat struktur yang digunakan dalam perhitungan gempa berdasarkan SNI Gempa 17262012 Pasal 7.7.2 adalah beban mati sendiri struktur, beban mati tambahan, dan beban hidup tereduksi 30% seperti ditunjukkan pada Tabel 3.10 berikut :

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

47

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Tabel 3.10. Berat Struktur Gedung Lantai

Beban Mati

Beban Hidup

Berat

Beban

A plat 2

L dinding

L Partisi

Tambahan (kN)

Tereduksi (kN)

Sendiri (kN)

Total (kN)

(m )

( m)

( m)

1

5145.15

853.20

4901.18

10899.53

1365.12

331.20

158.40

2

5145.15

853.20

4803.73

10802.08

1365.12

331.20

158.40

3

5145.15

853.20

4803.73

10802.08

1365.12

331.20

158.40

4

5145.15

853.20

4803.73

10802.08

1365.12

331.20

158.40

5

5145.15

853.20

4803.73

10802.08

1365.12

331.20

158.40

6

5145.15

853.20

4803.73

10802.08

1365.12

331.20

158.40

7

655.95

224.64

4089.83

4970.42

898.56

0.00

0.00

 Atap

25.23

220.64

484.49

730.36

34.56

0.00

0.00

Beban Total

31552.07

5564.48

33494.16

70610.71

b. Menghitung Koefisien Respons Seismik

Koefisien respons seismic dihitung berdasarkan SNI Gempa 1726- 2012 Pasal 7.8.1.1 V = Cs x W

C  s 

S  DS 

  R       I e  



0,823

  8      1,5 

 0,154 g 

Keterangan : Cs = koefisien respons seismic W = berat seismic efektif SDS = parameter percepatan spectrum respon desain dalam rentang periode pendek seperti yang ditentukan dalam SNI Gempa 1726- 2012 Pasal 7.8.1.1 Ie = faktor keutamaan gempa seperti yang ditentukan dalam SNI Gempa 1726- 2012 Pasal 4.1.2.

Berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.8.1.1 nilai koefisien respon seismik tidak  boleh kurang dari : Csmin = 0,044 S DS Ie

≥ 0,01

= 0,044 x 0,823 x 1,5

≥ 0,01

= 0,0543

≥  0,01

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

48

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

S  D1

Csmaks 

  R     I    e  

AZZA REKA STRUKTUR

1,0173

T 

S  D1

Csmaks X  

  R     I    e  

 

T  x  CsmaksY  

S  D1

  R   T  y     I e  

0,462 g 

  8    1 , 5    

 0,0851 g 

1,0173

  

0,462 g 

  8   1,0178   1,5 

 0,0851 g 

c. Menghitung Gaya Geser Dasar

Perhitungan nilai gaya geser dalam arah yang ditetapkan dihitung berdasarkan SNI Gempa 1726 –  2012 Pasal 7.8.1 sebagai berikut: Vx = Csx x W = 0,0851 x 70610,71= 6008,97 kN. Vy = Csy x W = 0,0851 x 70610,71= 6008,97 kN. d. Menghitung Distribusi Beban Gempa

Perhitungan gaya gempa menggunakan persamaan sesuai SNI gempa 03 -1726-2014 Pasal 7.8.3 sebagai berikut : Fx = Cvx x V w x h x

=

k 

.V 

n

w h i

k 

i

i 1

Dimana : Cvx

= faktor distribusi vertikal

V

= gaya geser dasar (kN)

Wi dan wx = berat seismik efektif total struktur di tingkat i atau x hi dan hx

= tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x (m)

k

= exponen yang terkait dengan periode struktur T

≥ 2,5 , nilai k = 2

0,5 < T < 2,5 , nilai k = 2 , atau ditentukan dengan interpolasi linear antara 1 dan 2.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

49

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Distribusi beban gempa yang bekerja pada struktur ditunjukkan pada Tabel 3.11 berikut. Tabel 3.11. Perhitungan Gaya Gempa Tiap Lantai Tingkat Lantai

Beban Total (kN)

h (m)

W x hk  (kN)

Fx (kN)

Fy (kN)

Lantai 1

10899.53

3.90

165781.79

52.17

53.65

Lantai 2

10802.08

7.60

623928.24

196.35

201.91

Lantai 3

10802.08

11.30

1379317.83

434.08

446.36

Lantai 4

10802.08

15.00

2430468.41

764.88

786.52

Lantai 5

10802.08

18.70

3777379.98

1188.75

1222.40

Lantai 6

10802.08

22.40

5420052.56

1705.71

1753.98

Lantai 7

4970.42

26.10

3385897.63

1065.55

1095.71

 Atap

730.36

29.80

648586.05

204.11

209.89

Σ Wt = 

70610.71

Σ W x Z = 

17831412.492

Simulasi arah pengaruh gempa rencana yang sembarang terhadap struktur gedung harus ditinjau dalam arah utama dianggap penuh (100%) dan  30% untuk arah tegak lurusnya .

Beban gempa yang diinput pada 2 arah tersebut sebagai antisipasi datangnya gempa dari arah yang tidak terduga, misalnya dari arah 15°, 30°, 45°, dll. Besarya beban gempa yang diinput ke pusat massa ditunjukkan pada Tabel 3.12 berikut. Tabel 3.12. Perhitungan Gaya Gempa arah X dan Y Tingkat Lantai

Perhitungan gempa 100% arah yang ditinjau dan 30% arah tegak lurus Fx (kN)

30% Fx (kN)

Fy (kN)

30% Fy (kN)

Lantai 1

52.17

15.65

53.65

16.09

Lantai 2

196.35

58.91

201.91

60.57

Lantai 3

434.08

130.22

446.36

133.91

Lantai 4

764.88

229.46

786.52

235.96

Lantai 5

1188.75

356.63

1222.40

366.72

Lantai 6

1705.71

511.71

1753.98

526.20

Lantai 7

1065.55

319.67

1095.71

328.71

 Atap

204.11

61.23

209.89

62.97

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

50

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

e. Menentukan Eksentrisitas Rencana (e d)

Berdasarkan SNI Gempa 1726- 2002 pasal 5.4.3 disebutkan bahwa : Antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana e d. Apabila ukuran horisontal terbesar denah struktur gedung pada lantai tingkat itu, diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa dinyatakan dengan ‘ b’, maka eksentrisitas rencana e d harus ditentukan sebagai berikut : untuk 0 < e



0,3 b , maka e d = 1,5 e + 0,05 atau e d = e –  0,05 b

 Nilai dari keduanya dipilih

yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau

subsistem struktur gedung yang ditinjau, dimana eksentrisitas (e) adalah pengurangan antara pusat massa dengan pusat rotasi. Nilai pusat massa dan rotasi bangunan dapat dicari pada ETABS dengan cara  Run  –   Display  –   Show Tables Draw Point Objects  –   Analysis Results  –   Building Output  –   Center Mass Rigidity yang ditunjukkan pada Gambar 3.12 berikut.

Gambar 3.12. Nilai Pusat Rotasi (XCR dan YCR) tiap Lantai

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

51

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Besarnya eksentrisitas rencana (ed) tiap lantai dihitung pada Tabel 3.13 berikut : Tabel 3.13. Perhitungan Eksentrisitas Rencana (e d) Tiap Lantai Lantai

1 2 3 4 5 6 7  Atap

Pusat Massa (m)

Pusat Rotasi (m)

ed = 1,5e + 0,05b

Koordinat pusat massa (m)

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 29.424 32.124

10.793 10.794 10.794 10.794 10.794 10.794 9.63 5.667

32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.389

10.671 10.599 10.566 10.552 10.544 10.54 10.539 9.442

1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 -3.38 0.68

1.26 1.37 1.42 1.44 1.46 1.46 -0.28 -4.58

31.32 31.32 31.32 31.32 31.32 31.32 29.02 31.71

9.408 9.227 9.144 9.109 9.089 9.079 10.823 4.860

Hasil perhitungan eksentrisitas rencana (e d), digunakan nilai e d yang paling berpengaruh = 1,5 e + 0,05 b. Besarnya eksentrisitas tersebut dapat diinput ke ETABS dengan cara  Define  –  Static Load Case  –  Pilih Gempa EQ x atau EQy –  Modify Lateral Load  –  Override. Pada SNI Gempa 2002 Pasal 5.4.1 disebutkan bahwa titik tangkap beban gempa statik dan dinamik adalah pada pusat massa. Untuk mengetahui koordinat titik pusat massa tersebut dapat dilakukan dengan cara mengurangi pusat rotasi dengan eksentrisitas rencana (e d). Perhitungan koordinat pusat massa ditunjukkan dalam Tabel 3.14 berikut. Tabel 3.14. Koordinat Pusat Massa pada Tiap Lantai Lantai

1 2 3 4 5 6 7  Atap

Pusat Massa (m)

Pusat Rotasi (m)

ed = 1,5e + 0,05b (m)

Koordinat pusat massa (m)

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 29.424 32.124

10.793 10.794 10.794 10.794 10.794 10.794 9.63 5.667

32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.4 32.389

10.671 10.599 10.566 10.552 10.544 10.54 10.539 9.442

1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 1.08 -3.38 0.68

1.26 1.37 1.42 1.44 1.46 1.46 -0.28 -4.58

31.32 31.32 31.32 31.32 31.32 31.32 29.02 31.71

9.408 9.227 9.144 9.109 9.089 9.079 10.823 4.860

Adanya perbedaan letak dinding yang tidak beraturan, perbedaan dimensi struktur antar lantai yang berbeda, dll menyebabkan letak titik pusat massa setiap lantai pun berbeda beda. Koordinat pusat massa yang telah diketahui tersebut, kemudian diinput ke ETABS untuk memasukkan gaya gempa statik dengan cara  Draw  –  Draw Point Objects. Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

52

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.13. Koordinat Pusat Massa pada Lantai 1

Gambar 3.14. Koordinat Pusat Massa pada Lantai 2 Input koordinat pusat massa pada lantai berikutnya (lantai 3 sampai lantai atap) juga dilakukan dengan cara yang sama. f. Input Beban Gempa Statik

Perhitungan beban gempa statik ekuivalen scara manual dilakukan dengan cara menginput  beban gempa nominal statik ekuivalen F i pada pusat massa tiap lantai gedung. Agar gempa statik dapat diinput secara manual, maka definisi dari beban gempa harus diubah dulu dengan cara  Define  –   Static Load Cases  –   Pilih Load Eqx dan Eqy  –   None, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.15 sebagai berikut. Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

53

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.15. Pendefinisian Beban Gempa Statik secara Manual

g. Input Beban Gempa Statik Ekuivalen

Pada SNI Gempa 2002 Pasal 5.4.1 disebutkan bahwa titik tangkap beban gempa statik dan dinamik adalah pada pusat massa. Jadi gaya gempa lateral ekuivalen (Fx dan Fy) yang telah dihitung pada tersebut diinput ke koordinat pusat massa bangunan tiap lantai dengan cara klik koordinat pusat massa, kemudian  Assign  –   Joint/ Point Loads  –   Force  –   Load Case Name EQ X  / EQ Y  seperti ditunjukkan pada Gambar 3.16.

Gambar 3.16. Input Beban Gempa arah X (EQ X) pada Lantai 1

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

54

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.17. Input Beban Gempa arah Y (EQ Y) pada Lantai 1

Catatan :

▪ Input beban gempa lantai berikutnya dapat diinput dengan cara yang sama. ▪ Perhitungan gempa statik ekuivalen bisa dilakukan dengan cara manual atau otomatis, tergantung dari konfigurasi struktur dan denah gedung.

Penyatuan beban gempa yang bekerja dengan elemen Gedung harus disatukan dengan diafragma dengan cara Klik luasan plat pada lantai, kemudian  Assign  –   Joint/ point  –   Diafragms  –  Add New Diafragms ditujukkan pada Gambar 3.18 berikut.

Gambar 3.18. Input Diafragma pada Masing –  masing Lantai

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

55

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Elemen lantai yang didefinisikan sebagai diafragma ditunjukkan pada Gambar 3.19 berikut

Gambar 3.19. Elemen Plat di Setiap Lantai yang Bekerja sebagai Diafragma

3.2. Gempa Dinamik Respons Spektrum Analisis beban gempa dinamik respons spektrum ditentukan oleh percepatan gempa rencana dan massa total struktur. Dalam analisis struktur terhadap beban gempa dinamik, massa  bangunan sangat menentukan besarnya gaya inersia akibat gempa. Maka massa tambahan yang diinput pada ETABS meliputi massa akibat beban mati tambahan dan beban hidup yang direduksi dengan faktor reduksi 0,3 (sesuai fungsi gedung, lihat Tabel 2.4). Massa akibat berat sendiri ( self weight ) elemen struktur sudah dihitung secara otomatis oleh  program. Jadi hanya perlu input massa tambahan (berupa plesteran, dinding, keramik, dll) yang dilakukan dengan cara Define  –  Mass Source.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

56

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.20. Input Massa Beban Mati Tambahan (Dead) dan Beban Hidup Tereduksi

a. Input Respons Spektrum Gempa Rencana

Desain gempa dinamik respons spektrum disusun berdasarkan respons t erhadap percepatan tanah ( ground acceleration) hasil rekaman gempa. Desain kurva respons spektrum untuk zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang yang telah diinput ditunjukkan pada Gambar 3.21 berikut.

Gambar 3.21. Desain Kurva Respons Spektrum Gempa Dinamik

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

57

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Input data kurva spektrum gempa rencana kedalam ETABS dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu : input manual ke program ETABS dan input otomatis. Input otomatis nilai spektrum gempa dapat dilakukan dengan cara mencopy data spektrum dari Excel ke notepad  kemudian dimasukkan ke ETABS dengan cara  Define  –   Response Spectrum Functions  –   Spectrum From File  –   Add New Spectrum seperti ditunjukkan pada Gambar 3.22 sebagai berikut.

Gambar 3.22. Nilai Kurva Spektrum Gempa yang Dibuat di Excel dan Copy ke Notepad

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

58

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.23. Input Otomatis Kurva Response Spect rum dengan Spectrum From File

b. Menentukan Tipe Analisis Ragam Respons Spektrum

Penentuan tipe ragam respons spektrum mengacu SNI Gempa 03-1726-2002 Pasal 7.2.2 sebagai beriku : • CQC (Complete Quadrati c Combin atio n) Jika struktur gedung memiliki waktu getar alami yang berdekatan atau selisih nilainya kurang dari 15%, ) • SRSS (Squar e Root of the Sum of Squares 

Jika struktur gedung memiliki waktu getar alami yang berjauhan. Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan pada Tabel 3.9 terlihat bahwa waktu getar struktur ada yang melebihi 15%, maka digunakan kombinasi ragam spektrum SRSS. Input  spectrum case dilakukan dengan cara Define  –  Response Spectrum Case  –  Add New Spectrum. Data yang harus diinput adalah sebagai berikut : • Redaman struktur beton ( damping  )

= 0,05

Merupakan perbandingan redaman struktur beton dengan redaman kritis = 0,05. • Input Response Spectra Faktor keutamaan (I) Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

= 1,5 (untuk gedung pendidikan) 59

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Faktor reduksi gempa (R)

= 8 (untuk daktalitas penuh)

Faktor skala gempa arah X

= (G x I)/ R = 9,81 x 1,5/ 8 = 1,839

Faktor skala gempa arah Y

= 30% x Gempa arah X = 0,346

Response Spectrum Case Data dengan ETABS ditunjukkan pada Gambar 3.24 berikut :

Gambar 3.24. Response Spectrum Case Gempa Arah X (RSPX)

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

60

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.25. Response Spectrum Case Gempa Arah Y (RSPY

c. Kontrol Partisipasi Massa

Berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.2.1 disebutkan bahwa jumlah ragam vibrasi yang ditinjau dalam penjumlahan respons harus menghasilkan partisipasi massa minimum 90%. Besarnya partisipasi massa pada struktur dapat diketahui dengan cara  Run

 –   Display  –   Show Tables  –   Analysis Result  –   Modal Information  –   Building Modal  Information Table Modal Participating Mass Ratio ditunjukkan pada Gambar 3.26  berikut.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

61

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.26. Nilai Partisipasi Massa untuk Arah X dan Y

d. Gaya Geser Dasar Nominal, V ( Base Shear )

Pada SNI Gempa 03-1726-2012 Pasal 7.1.3 disebutkan bahwa : Nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama. Bila respons dinamik struktur gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal V, seperti persamaan berikut : Vdinamik > 0,8 Vstatik  Cara menampilkan base shear akibat beban gempa statik dan dinamik dapat dilakukan dengan cara Run  –   Display  –   Show Table  –  Pilih Load Case untuk EQ x , EQ y, RSP  x , RSP  y, TH  x dan TH  y.

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

62

GROUP  RS RSGROUP

BAB III. Analisis Beban Gempa

AZZA REKA STRUKTUR

Gambar 3.28. Seleksi Load Case untuk Perhitungan Base Shear  Agar seleksi data dapat dipilih dengan lebih muda,  Load Case  bisa dipilih satu per satu. Mulai dari EQx, EQ y, RSPx, RSPy, THx dan THy. Jumlah base shear  untuk masing- masing gempa dijumlahkan seperti ditunjukkan pada Tabel 3.15 berikut. Tabel 3.15. Besarnya Gaya Geser Dasar (Base Shear) Nominal untuk Masing- masing Gempa Tipe Beban Gempa Statik Dinamik

Eqx Eqy RSPx RSPy

FX -13825.8 -908.41 5769.08 5587.14

FY

80% Statik X

80% Statik Y

-1018.57 -14019.4 1736.83 9925.02

-11060.63 - 726.73

-814.86 - 11215.52

Hasil nilai dari Tabel 3.15 tersebut dapat disimpulkan persyaratan gaya geser gempa dinamik belum terpenuhi (Vdinamik < 0,8 Vstatik ), maka besanya V dinamik   harus dikalikan nilainya dengan faktor skala 0,8 V statik . V dinamik 

Faktor Skala Gempa Dinamik Respon Spektrum : ▪ Arah X =

11060,63 5769,08

▪ Arah Y =

11215,52 9925,02

= 1,92.

= 1,13

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

63

BAB III. Analisis Beban Gempa

GROUP  RS RSGROUP

AZZA REKA STRUKTUR

 Nilai faktor skala yang telah dikoreksi tersebut diinput ke ETABS dengan cara  Define  –   Response Spectrum Cases  –  Modify/ Show Spectrum.

U1 = 1,839 x 1,92 = 3,53 U2 = 0,30 x 3,53 = 1,059

Gambar 3.28. Modifikasi Faktor Skala Gempa D inamik Respon Spektrum X (RSP X)

U1 = 1,839 x 1,92 = 3,53 U2 = 0,30 x 3,53 = 1,059

Gambar 3.29. Modifikasi Faktor Skala Gempa D inamik Respon Spektrum Y (RSP Y)\

Copyright © www.PerencanaanStruktur.com

64