Post on 28-Dec-2015
description
Input data ETABS
MINGGU, 15 JANUARI 2012
http://irerrormt.blogspot.com/2012/01/analisa-etabs-proyek-p3son-hambalang.html
Analisa ETABS proyek P3SON hambalang sentul pada bangunan Asrama Senior Elit Putra
IV. TUGAS KHUSUS
4.1 Umum
Pada bab ini tugas khusus yang akan diselesaikan adalah
mengenai analisis kekuatan konstruksi pada Proyek
Pembangunan Lanjutan Pusat Pendidikan Pelatihan dan
Sekolah Olahraga Nasional terutama pada bangunan
Asrama Senior Elit Putra menggunakan program analisis
ETABS versi 9.7.0
4.2 Pembahasan
4.2.1 Kriteria Perencanaan
a. Peraturan dan Referensi Perencanaan
1. Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur
Bangunan Gedung SNI-1726-2002.
2. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Gedung
SKSNI 02-2847-2002.
3. Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan
Gedung SKBI.1.3.53.1987.
4. Paulay.T, Park R, Reinforced Concrete Structures, John
Wiley and Sons, 1975.
5. Computers and Structures, Inc., Analysis Reference
Manual for SAP2000, ETABS, and SAFE, October 2005.
b. Konfigurasi dan Sistem Struktur
Sesuai SNI 1726 ps.4.2.1 bentuk denah bangunan Asrama
Senior Elit Putra merupakan konfigurasi gedung yang
beraturan namun berdasarkan tinjauan elevasi gedung
pada masing-masing lantai, bangunan ini merupakan
bangunan yang tidak beraturan. Oleh karena itu dalam
peninjauan perilaku struktur saat menerima beban lateral
gempa dianalisa secara dinamis. Penetapan sistem struktur
gedung merupakan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM),
sesuai SNI 1726 ps.4.3., dalam hal ini sistem penahan
beban lateral terdapat pada rangkaian portal pada arah
melintang maupun longitudinal.
Gambar 4.1 Tipikal Denah Lantai 1 Asrama Senior Elit
Putra
c. Syarat Kekakuan dan Komponen Struktur
Pengaruh retak pada komponen struktur akibat beban
gempa diperhitungkan pada analisis struktur, sehingga
momen inersia penampang komponen struktur utuh (Igross)
akan dikalikan prosentase efektifitas penampang < 1
sebagaimana diatur pada SNI 2847 maupun SNI 1726.
d. Stiffeness and Drift Limitations
Parameter yang digunakan untuk mengestimasi kekakuan
bangunan gedung adalah simpangan antar lantai (drift
index) yang didefinisikan sebagai rasio antara defleksi
maksimum puncak bangunan dengan tinggi total
bangunan. Pemilihan nilai drift indexdan kekakuan yang
cukup dalam perencanaan struktur harus dilakukan agar
bangunan tidak berdeformasi melebihi drift indexpada saat
mengalami beban ekstrim. SNI 1726 2002 mengatur
beberapa parameter untuk mengendalikan drift
index yaitu:
1. Pembatasan waktu getar alami fundamental
Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu
fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari
struktur gedung harus dibatasi, bergantung pada koefisien
ξ. Untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada
dan jumlah tingkatnya n menurut persamaan:
T1 < ξ n
dimana koefisien ξ ditetapkan menurut tabel 8 SNI 1726
2002.
2. Kinerja batas layan
Untuk memenuhi persyartan kinerja batas layan struktur
gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang
dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh
melampaui R/0,03 kali tinggi tingkat yang bersangkutan
atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.
3. Kinerja batas ultimit
Simpangan dan simpangan antar-tingkat ini harus dihitung
dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan
gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ
sebagai berikut:
- Untuk struktur gedung beraturan
ξ = 0,7 R
- Untuk struktur gedung tidak beraturan
ξ = 0,7 R
4.2.2 Material Konstruksi
a. Material beton
Kuat beton yang disyaratkan, f’c = 20 MPa
Modulus elastisitas beton, Ec = 4700√f’c = 21019 MPa
Angka Poisson, υ = 0,2
Modulus geser, G = Ec / [2(1+υ) ] = 9602345 kN/m2
b. Material baja tulangan
Diameter ≤ 12 mm menggunakan BJTP (polos) fy = 240
MPa
Diameter > 12 mm menggunakan BJTD (deform) fy = 400
MPa
4.2.3 Dimensi Frame
a. Balok
- Lantai 1 (LT. 1, LT.1a, LT. 2)
- Balok TB1,TB2 : 500 x 750 mm
- Balok TB3 : 400 x 600 mm
- Balok TB4 : 500 x 700 mm
- Balok TB5 : 350 x 600 mm
- Balok OV1-2 : 350 x 600 mm
- Balok TBD : 350 x 800 mm
- Balok TBa : 300 x 650 mm
- Balok S1, S2, S3 : 350 x 650 mm
- Lantai 2 (LT.2, LT.1a, LT.2)
- Balok B1, B2 : 400 x 650 mm
- Balok B3, B6 : 300 x 500 mm
- Balok B4, B5, B7 : 350 x 600 mm
- Balok B8, B9 : 250 x 600 mm
- Balok B10 : 200 x 600 mm
- Balok S1, S3 : 350 x 600 mm
- Balok S2 : 300 x 500 mm
- Balok S4 : 250 x 500 mm
- Lantai 2a
- Balok B1, B2 : 400 x 650 mm
- Balok B3, B6, B4 : 350 x 600 mm
- Balok B5 : 350 x 800 mm
- Balok S1 : 350 x 600 mm
- Balok S2, S4 : 300 x 600 mm
- Balok S5 : 350 x 600 mm
- Balok S6 : 250 x 500 mm
- Balok S7 : 250 x 600 mm
- Lantai 3a, 4a, 5a, 6a
- Balok B1, B2 : 400 x 650 mm
- Balok B3, B6, B4 : 350 x 600 mm
- Balok B5 : 350 x 800 mm
- Balok S1 : 350 x 600 mm
- Balok S2, S4 : 300 x 600 mm
- Balok S5 : 350 x 600 mm
- Balok S6 : 250 x 500 mm
- Balok S7 : 250 x 600 mm
- Lantai 3, 4, 5, 6
- Balok B1, B2 : 400 x 650 mm
- Balok B3 : 350 x 500 mm
- Balok B4, B5, B7 : 350 x 600 mm
- Balok B6 : 300 x 500 mm
- Balok B8, B9 : 250 x 600 mm
- Balok B10 : 200 x 600 mm
- Balok S1, S3 : 350 x 600 mm
- Balok S2, S5 : 300 x 500 mm
- Balok S4 : 250 x 600 mm
- Balok S6 : 250 x 500 mm
b. Kolom
- Kolom K1 : 550 x 800 mm (pondasi - lantai 4)
- Kolom K1 : 500 x 800 mm (lantai 4 - atap)
- Kolom K2 : 750 x 750 mm
- Kolom K3 : 250 x 700 mm
- Kolom K4 : 700 x 700 x 300 mm
- Kolom K5 : 300 x 900 mm
c. Plat Lantai dan Atap
Berdasarkan gambar shop drawing untuk tebal plat lantai
dan atap yang digunakan adalah 150 mm.
4.2.4 Analisa Pembebanan
a. Beban Gravitasi
- Beban mati pada plat lantai
1. Beban hidup
Beban hidup (PPI’83 tabel 3.1) = 250 kg/m2
2. Beban mati
Beban mati lantai bangunan :
Beton = 2400 kg/m3
Keramik = 25 kg/m2
Spesi per cm tebal = 21 kg/m2
Langit – langit dan penggantung = 11 kg/m2
Beban mati pada plat lantai :
Beton = 1x1x0,12x2400 = 288 kg/m2
Berat pasir tebal 5 cm = 0,05x16 = 80 kg/m2
Keramik = 1x1x25 = 25 kg/m2
Spesi = (0,03/0,01) x 21 = 63 kg/m2
Jadi, beban mati pada plat lantai = 451 kg/m2
- Beban pada bordes
1. Beban hidup
Beban hidup (PPI’83 tabel 3.1) = 300 kg/m2
Faktor reduksi (PPI’83 tabel 3.3) = 0,75
Beban hidup pada plat lantai = 0,75 x 300 = 225 kg/m2
2. Beban mati
Beban mati lantai bangunan :
Beton = 2400 kg/m3
Keramik = 25 kg/m2
Spesi per cm tebal = 21 kg/m2
Beban mati pada bordes :
Beton = 0,15 x 2400 = 360 kg/m
Keramik + Spesi = 1 x 1x25 = 25 kg/m
Spesi = (0,02/0,01) x 21 = 42 kg/m
Jadi, beban mati pada plat bordes = 427 kg/m2
- Beban pada balok
1. Beban mati
Dinding ½ batu bata = 250 kg/m2
Beban mati merata tiap 1 m dinding :
Tinggi dinding lantai = 3,6 x 250 = 900 kg/m
- Beban pada tangga
1. Beban hidup
Beban hidup tangga (PPI’83 tabel 3.1) : 300 kg/m2
Faktor reduksi (PPI’83 tabel 3.3) = 0,75
Beban hidup pada plat lantai = 0,75 x 300 = 225 kg/m2
α = 27o
225/cos α = 252,52 kg/m2
2. Beban mati
Plat tangga = 0,25 x 2400 = 600 kg/m2
Keramik = (0,24 + 0,2)x1x3,2x25 = 35,2 kg/m2
Spesi = (0,24+0,2)x1x3,2x21 =29,568 kg/m2
Jadi beban mati pada plat lantai tangga = 664,768 kg/m2
664,768/cos α =746,0866 kg/m2
- Beban pada atap
1. Beban hidup
Pada gording = beban orang = 100 kg/m
Pada atap = hujan =(40 –(0,8x44,5)) = 4,52 kg/m2
2. Beban mati
Penutup atap corrugated metal sheet = 15 kg/m2
b. Beban Angin
Beban angin = 25 kg/m2
Faktor reduksi (PPI’83 tabel 4.1) = 0,8
Beban angin = 0,8 x 25 = 20 kg/m2
Beban hidup = 4,52 x 6 = 0,2712 kN/m
c. Beban gempa
Beban gempa pada perencanaan struktur bangunan
gedung Asrama Senior Elit Putra P3SON di Hambalang-
Sentul, Jawa Barat ini ditinjau secara dinamis sebagaimana
ketentuan yang ditetapkan dalam SNI 1726-2002. Hal ini
dilakukan mengingat bahwa dari sisi keteraturan bentuk
geometri bangunan secara vertikal, bangunan asrama ini
masuk dalam kategori bangunan yang tidak teratur.
Fungsi response spectrum sesuai peta wilayah gempa
untuk daerah Sentul Jawa Barat adalah wilayah resiko
gempa 4 (lihat gambar 4.2). Hasil tes tanah menunjukkan
bahwa nilai SPT pada lokasi proyek berkisar antara 30 – 60
pada kedalaman kurang dari 30 meter sehingga tinjauan
percepatan gerakan tanah berada pada media tanah
sedang.
Gambar 4.2 Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan
puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun
Metode analisis yang digunakan terhadap gempa :
1. Metode Statik Ekivalent
Untuk menghindari penggunaan struktur yang terlalu fleksibel, maka perlu
dilakukan kontrol terhadap waktu getar yang diperoleh. Syarat yang harus
dipenuhi : T < ξ n
Tabel 4.1 Koefisien ξ yang membatasi waktu getar alami
fundamental struktur gedung
Batasan periode getar
T = 0,0731(H)3/4 = 0,0731 (25,2) 3/4 = 0,82218 detik
ξ = 0,17 (wilayah zona gempa 4)
jadi, T < ξ.n
0,82218 < 0,17(6)
0,82218 < 1,02 ….ok!
Kurva respons spektrum gempa rencana untuk wilayah gempa zona 4
dengan kondisi tanah sedang menurut SNI-03-1726-2002 adalah seperti pada
Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Respons Spektrum Gempa Rencana
Nilai spektrum gempa rencana dihitung sebagai berikut :
Gempa statik, T = 0,82218 detik, maka :
C1 = 0,42/T = 0,42/0,82218 = 0,5108.
Untuk taraf kinerja struktur gedung daktail parsial, maka diambil :
faktor daktilitas, µ= 3. Ditetapkan kuat lebih beban dan bahan yang terkandung
di dalam struktur gedung :
f1 = 1,6. Maka : R =µ.f1 = 4,8.
Fi = gaya horisontal pada masing-masing taraf lantai.
I = faktor keutamaan (diambil, I = 1).
Wt = jumlah beban mati dan beban hidup yang direduksi (faktor reduksi diambil
= 0,5) yang bekerja di atas taraf penjepitan lateral.
Koefisien gaya geser dasar gempa arah
X = C1.I/R = 0,5108 x 1/4,8 = 0,1064.
Koefisien gaya geser dasar gempa arah
Y = C1.I/R = 0,5108 x 1/4,8 = 0,1064.
Koefisien tersebut diinputkan kedalam ETABS untuk gempa statik arah X
(GEMPAX) dan gempa statik arah Y (GEMPAY).
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 (BS),
beban mati (MATI) dan beban hidup
(HIDUP) yang dikalikan dengan faktor reduksi 0,5. Percepatan gempa diambil
dari data zona 4 Peta Wilayah Gempa Indonesia menurut Tatacara Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002).
Nilai spectrum respons tersebut dikalikan dengan suatu
factor skala (scale factor) yang besarnya = g x I/R dengan
g = percepatan grafitasi (g = 981 cm/det2). Scale factor =
9,81 x 1 / 4,8 = 2,044. Analisis dinamik dilakukan dengan
metode superposisi spectrum response, dengan mengambil
respon maksimum dari 4 arah gempa, yaitu 0o, 45o, 90o,
dan 135o. Nilai redaman untuk struktur beton
diambil, Damping = 0,05. Digunakan number eigen NE = 3
dengan mass partisipation factor ≥ 90 % dengan kombinasi
dinamis (modal combination) CQC dan directional
combination SRSS. Karena hasil dari analisis spectrum
response selalu bersifat positif (hasil akar), maka perlu
faktor +1 dan –1 untuk mengkombinasikan dengan
response statik.
3. Metode Analisis Dinamik Time History
Analisis dinamik linier riwayat waktu (time history) sangat
cocok digunakan untuk analisis struktur yang tidak
beraturan terhadap pengaruh gempa rencana. Mengingat
gerakan tanah akibat gempa di suatu lokasi sulit
diperkirakan dengan tepat, maka sebagai input gempa
dapat didekati dengan gerakan tanah yang disimulasikan.
Dalam analisis ini digunakan hasil rekaman akselerogram
gempa sebagai input data percepatan gerakan tanah
akibat gempa. Rekaman gerakan tanah akibat gempa
diambil dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang
direkam pada tanggal 15 Mei 1940.
Dalam analisis ini redaman struktur yang harus
diperhitungkan dapat dianggap 5% dari redaman kritisnya.
Faktor skala yang digunakan = g x I/R dengan g =
percepatan grafitasi (g = 981
cm/det2). Scale factor = 9,81 x 1 / 4,8 = 2,044 Untuk
memasukkan beban gempa Time History ke dalam ETABS
maka harus didefinisikan terlebih dahulu ke dalam Time
History Case dan akselerogram tersebut terjadi selama 10
detik, maka dengan interval waktu 0,1 detik, jumlah output
stepnya menjadi = 10/0,1 = 100. Data-data tersebut
diinputkan ke dalam ETABS untuk gempa Time History arah
X dan Y.
d. Kombinasi pembebanan
Kombinasi pembebanan yang digunakan untuk analisa
struktur bangunan asrama senior elit putra proyek P3SON,
sebagai berikut :
- U = 1,4DL
- U = 1,2DL + 1,6LL
- U = 1,2DL+1,0LL+1,6WL
- U = 0,9DL + 1,3WL
- U = 1,2DL+1,0LL+1,0EL
- U = 0,9DL+1,1(1,3EL)
- U = 1,0DL+1,0LL
Di mana:
DL : Beban mati
LL : Beban hidup
EL : Beban gempa
WL : Beban angin
4.2.5 Pemodelan Struktur
Analisa struktur terhadap bangunan asrama senior elit
putra P3SON di Hambalang Sentul ini, menggunakan
prinsip metode elemen hingga (finite element method)
dengan memanfaatkan program bantu analisa struktur
ETABS v.9.7.0 Pemodelan struktur portal 3 dimensi
dirancang sebagai sistem rangka pemikul momen untuk
kategori menengah. Hal ini berarti bahwa penahan beban
gravitasi (beban sendiri struktur, beban mati tambahan,
beban hidup) dan beban lateral(angin, gempa),
sepenuhnya dipikul oleh frame system. Oleh karena itu
balok dan kolom dirancang sebagai suatu kesatuan model
elemen portal yang harus mampu memberikan respons
atas pembebanan yang berupa gaya normal, lintang, dan
momen pada 6 derajat kebebasan (degree of freedom).
Kondisi tersebut dilakukan dengan tidak memberi batasan
derajat kebebasan (Ux,Uy,Uz,Rx,Ry,Rz = 0) pada masing-
masing nodal. Namun demikian khusus untuk elemen
kolom, nodal pada kaki kolom di restrain secara fixed untuk
membatasi perpindahannya (Ux,Uy,Uz,Rx,Ry,Rz ≠ 0) lihat
gambar 4.3
Model area load digunakan untuk simulasi beban
merata tributary area pada struktur plat lantai, beban
dinding sebagai line loadsedangkan reaksi akibat tumpuan
struktur tangga dan rangka atap dimodelkan sebagai joint
load. Beban lateral angin pada kedua arah sumbu utama
global x dan y ditinjau sebagai area load yang secara
horizontal bekerja pada null element yang dipasang pada
perimeter bangunan, dimana null element ini tidak akan
mempengaruhi kekakuan element maupun mass
source nya.
Pengaruh beban gempa pada struktur bangunan ditinjau
dengan menggunakan metode response spectrum
analysis sebagaimana program default yang terdapat pada
fitur ETABS v.9.x.x untuk peninjauan beban gempa. Dimana
fungsi response spectrumdimodifikasi untuk user define
disesuaikan dengan wilayah zona gempa 4 dan kondisi
tanah sedang.
Gambar 4.3 Model undeformed shape bangunan senior elit putra proyek P3SON
Gambar 4.4 Model pembebanan pada bangunan senior elit putra proyek P3SON
4.2.6 Hasil Analisa Struktur
Secara kualitatif gaya-gaya berupa momen, gaya lintang,
dan gaya normal pada elemen struktur senior elit putra
dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 4.5 Tipikal diagram momen lentur (M33)
Gambar 4.6 Tipikal diagram gaya lintang (F22)
Gambar 4.7 Tipikal diagram gaya normal (Axial Force)
Desain kekuatan penampang balok dan kolom menggunakan kode ACI318M-99 yang terdapat pada design library ETABS release 9.7.0