Analisis struktur gedung bertingkat rendah dengan software etabs v9

www.LaporanTeknikSipil.Wordpress.com

Halaman | 1

ANALISIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT

RENDAH DENGAN SOFTWARE ETABS V9.5.0

Afret Nobel, ST Akan Ahli Struktur

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


Halaman | 2

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 | 3

ANALISIS STRUKTUR GEDUNG DENGAN SOFTWARE ETABS V9.5.0

1.1 DATA STRUKTUR

1. Fungsi bangunan : Gedung Perpustakaan 2. Struktur : Struktur beton bertulang dengan balok kolom 3

dimensi 3. Elevasi : 4 lantai + 1 lantai atap 4. Luas bangunan

(per lantai) : • Lantai dasar : ± 754 m2

• Lantai 2 ~ 4 : ± 672 m2 • Lantai atap : ± 720 m2

5. Tebal pelat beton : 12 cm & 10 cm 6. Dimensi Kolom : 40x80 cm, 40x70 cm, dan 40x60 cm 7. Dimensi balok : 30X50 cm, 25x50 cm, dan 30x70 cm

1.2 METODE ANALISIS

Analisis struktur portal utama

: metode kekakuan tiga dimensi dengan bantuan program ETABS V9.5.0

1.3 PERATURAN DAN STANDAR

1. Tata cara perencanaan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 03-2847-2002)

2. Pedoman perencanaan pembebanan untuk rumah dan gedung (PPIUG-1983)

3. Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung (SNI 03-1726-2002)

4. American Concrete Institute Building Code (ACI 318-99)

1.4 SPESIFIKASI MATERIAL

1. Mutu Baja : fy = 400 MPa (BJTD 40), untuk Ø > 10 mm; fy = 240 MPa (BJTP 24), untuk Ø < 10 mm.

2. Mutu Beton 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 K-350).

Modulus elastisitas beton, Ec = 4700 √fc’ = 25742,96 MPa



Halaman | 4

Gambar 1 Input material struktur

1.5 PEMODELAN STRUKTUR DENGAN ETABS

1.5.1 Grid Struktur

Gambar 2 Grid rencana (ETABS)



Halaman | 5

Gambar 3 Elevasi rencana (ETABS)

Gambar 4 Denah lantai 1



Halaman | 6

Gambar 5 Denah lantai 2 s/d 4

Gambar 6 Denah lantai atap

Gambar 7 Elevation view arah x



Halaman | 7

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 | 8

Gambar 10 Contoh input data balok T 30x50cm

Gambar 11 Contoh input kolom 40x70cm



Halaman | 9

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 | 10

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 = 42 kg/m2 2. Mechanical / Electrical = 15 kg/m2 3. Finishing (keramik 1 cm) = 24 kg/m2 4. Ducting + Lighting + Ceiling = 30 kg/m2+

Beban mati total (qSDL) = 111 kg/m2

1.6.1.2 Beban mati pada balok

1. Beban dinding pasangan ½ batu = 250 X 3,5 = 875 kg/m 2. Beban dinding pasangan ½ batu = 250 x 3,7 = 925 kg/m 3. Beban dinding pasangan ½ batu = 250 x 3,5 = 875 kg/m 4. Beban reaksi tangga akibat beban mati = 1000 kg/m

Catatan: Tinggi bata dikurangi tinggi balok di atasnya.

1.6.1.3 Beban hidup pada pelat lantai

1. Lantai atap = 100 kg/m2 2. Lantai perpustakaan (ruang umum) = 250 kg/m2 3. Lantai perpustakaan (ruang buku) = 400 kg/m2

Gambar 14 Static load case definition



Halaman | 11

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 | 12

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 | 13

1.6.2 Beban Gempa

Adapun parameter-parameter pembebanan gempa yang akan digunakan dalam analisis struktur adalah sebagai berikut:

1. Wilayah gempa : 3 2. Jenis tanah : Tanah lunak 3. Analisis yg

digunakan : • Analisis statik ekivalen

• Analisis dinamik menggunakan spectrum response

4. Faktor reduksi daktilitas struktur (R)

: 5,5

Gambar 21 Input data massa

KETERANGAN: Berdasarkan PPIUG 1983, untuk gedung perpustakaan

menggunakan faktor reduksi beban hidup sebesar 0,80.



Halaman | 14

Gambar 22 Input diafragma pada masing-masing lantai

Gambar 23 Diafragma pada masing-masing lantai



Halaman | 15

1.7 METODE ANALISIS STRUKTUR TERHADAP GEMPA

1.7.1 Metode Statik Ekivalen

Gaya geser dasar nominal pada struktur akibat gempa menurut SNI 03-1726-

2002, dihitung dengan rumus sebagai berikut:

= 1

IV C 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 | 16

Tabel 1 Distribusi gaya geser tingkat

LANTAI Massa Lantai Hi

Kg m X Y X Y

Kg Kg Kg Kg

ATAP 57,808 21.00 79,427 91,492 79,427 91,492

STORY4 81,100 16.80 162,849 179,731 83,422 88,238

STORY3 79,297 12.60 225,023 243,694 62,174 63,964

STORY2 79,740 8.40 269,483 285,948 44,460 42,253

STORY1 82,898 4.20 293,767 305,856 24,284 19,909

293,767 305,856TOTAL TOTAL

Setelah Diskalakan

GESER Fi

Tabel 2 Eksentrisitas rencana arah x

PUSAT LATERAL

ed1 ed2

1.5 ec + 0.05 b ec - 0.05 b (1) (2)

ATAP 20.00 20.00 0 40 2.000 -2.000 22.00 18.00

STORY4 20.08 20.00 0.084 40 2.126 -1.916 22.13 18.08

STORY3 20.10 20.00 0.099 40 2.149 -1.901 22.15 18.10

STORY2 20.10 20.00 0.099 40 2.149 -1.901 22.15 18.10

STORY1 20.10 20.00 0.095 40 2.143 -1.905 22.14 18.10

ARAH X

SETELAH KOREKSILANTAI

PUSAT

MASSA

PUSAT

KEKAKU

AN

ec b

Tabel 3 Eksentrisitas rencana arah y

PUSAT LATERAL

ed1 ed2

1.5 ec + 0.05 b ec - 0.05 b (1) (2)

ATAP 9.00 8.89 0.112 18 1.068 -0.788 9.956 8.100

STORY4 9.14 8.84 0.303 18 1.355 -0.597 10.196 8.244

STORY3 9.27 8.76 0.508 18 1.662 -0.392 10.420 8.366

STORY2 9.28 8.57 0.711 18 1.967 -0.189 10.533 8.377

STORY1 8.90 8.15 0.753 22 2.230 -0.347 10.375 7.798

ARAH Y

SETELAH KOREKSIPUSAT

KEKAKU

AN

ec bLANTAIPUSAT

MASSA



Halaman | 17

Gambar 25 Input beban gempa statik arah x

Gambar 26 Input beban gempa statik arah y



Halaman | 18

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 | 19

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

1.8 KOMBINASI PEMBEBANAN

Gambar 29 Input kombinasi beban



Halaman | 20

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 | 21

• 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)

∆ = = = =0,03 0,03

4,2 0,02 2,25,5

s xhi x m cmR

Tabel 4 Kinerja batas layan

Bahwa diperoleh kinerja batas layan dari gedung yang ditinjau < 2,20 cm. Maka

∆s memenuhi syarat.

1.9.2 Kinerja Batas Ultimit (∆m)

∆ = = =0,02 0,02 420 8, 4m xhi x cm

Tabel 5 Kinerja batas ultimit

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

∆m memenuhi syarat.

Ux Uy ∆ Ux ∆ Uy ∆ Ux ∆ Uy

(m) (m) (m) (m) (cm) (cm)

ATAP 0.066 0.063 0.0066 0.0091 0.66 0.91

STORY4 0.059 0.054 0.0120 0.0138 1.20 1.38

STORY3 0.047 0.040 0.0165 0.0169 1.65 1.69

STORY2 0.031 0.023 0.0180 0.0153 1.80 1.53

STORY1 0.013 0.008 0.0129 0.0078 1.29 0.78

Story

Ux Uy ∆ Ux ∆ Uy ∆ Ux * § ∆ Uy * §

(m) (m) (m) (m) (cm) (cm)

ATAP 0.066 0.063 0.0066 0.0091 2.54 3.50

STORY4 0.059 0.054 0.0120 0.0138 4.62 5.31

STORY3 0.047 0.040 0.0165 0.0169 6.35 6.51

STORY2 0.031 0.023 0.0180 0.0153 6.93 5.89

STORY1 0.013 0.008 0.0129 0.0078 4.97 3.00

Story


1.9.3 Parameter perencanaan konstruksi beton

Sebelum dilakukan analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter

perencanaan konstruksi beton menurut

terhadap SNI 03-2847

ketentuan (Options) untuk perencanaan

Design).

Gambar 31 Faktor reduksi kekuatan yang disesuaikan dengan SNI

Gambar 32


Halaman |

Parameter perencanaan konstruksi beton

analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter

perencanaan konstruksi beton menurut American Concrete Institute (ACI 318

2847-1992. Penyesuaian dilakukan dengan mengubah

) untuk perencanaan konstruksi beton (Concrete Frame

Faktor reduksi kekuatan yang disesuaikan dengan SNI

32 Momen arah x akibat gempa statik ekivalen


Halaman | 22

analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter

(ACI 318-99)

1992. Penyesuaian dilakukan dengan mengubah

(Concrete Frame

Faktor reduksi kekuatan yang disesuaikan dengan SNI


Gambar 33 Momen arah x akibat gempa

Gambar 34 Gaya geser arah x akibat gempa statik ekivalen


Halaman |

Momen arah x akibat gempa response spectrum

Gaya geser arah x akibat gempa statik ekivalen


Halaman | 23

spectrum


Gambar 35 Gaya geser arah x akibat gempa

Dari kedua metode analisis dapat disimpul

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

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 mm

Misal digunakan tulangan deform D22, maka luas 1 tulangan =

cm2

Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 7892/380 = 20,76 buah

Maka digunakan tulangan

Luas tulangan geser kolom arah sumbu kuat = arah sumbu lemah =


Halaman |

Gaya geser arah x akibat gempa response spectrum

Dari kedua metode analisis dapat disimpulkan bahwa hasilnya tidak jauh



beraturan maupun struktur gedung tidak beraturan.

Penulangan kolom dan balok




(O/S) yang ditandai dengan warna merah pada elemennya. Dengan demikian



desain penulangan adalah sebagai berikut:

longitudinal kolom yang dibutuhkan = 7892 mm2

Misal digunakan tulangan deform D22, maka luas 1 tulangan = π/4 x 22

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


Halaman | 24

spectrum

kan bahwa hasilnya tidak jauh






h pada elemennya. Dengan demikian



/4 x 222 = 380

0.703 mm2



Halaman | 25

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 | 26

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 | 27

1.11 TENTANG PENULIS

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.

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

Kiranya buku ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu, saran dan kritik

yang membangun sangat kami harapkan.


Analisis struktur gedung bertingkat rendah dengan software etabs v9

Education

Transcript of Analisis struktur gedung bertingkat rendah dengan software etabs v9