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