Senayan Res Seminar Unpar

8/16/2019 Senayan Res Seminar Unpar

1/13


2/13

Gambar 1. Gambar perspektif Gedung ApartemenSenayan Residence, Jakarta.

Perencanaan ketahanan gempa struktur gedung ini didasarkan atas standar baru SNI-03-1726-2002 dan jika tidak disebut lain, pasal-pasal yang disebut dalam makalah ini adalah pasal-pasal dari standar barutersebut. Seluruh analisis yang disebut dalam makalah ini telah dilakukan dengan program ETABS Version8.43.

2. Data Tanah dan Kegempaan

Karena Gedung Apartemen Senayan Residence ini terletak di wilayah DKI Jakarta, maka lokasinyatermasuk dalam Wilayah Gempa 3 menurut Peta Wilayah Gempa Indonesia menurut Pasal 4.7.1.

Depth (m)0,00 Layer

GWL –1,00

-2,00 Silty clay, soft, organic materials, fill materialN = 6Su = 25 kPa

1

-8,00 Clayey silt/silty clay, very soft, organic materialsN = 3Su = 20 kPa

2

-11,00 Clayey silt, stiff, silty sand lenses, looseN = 9Su = 40 kPa

3

-13,00 Clayey silt, silty sand lenses, very stiffN = 19Su = 70 kPa

4

-15,00 Silty sand, very denseN > 50Su = 60 kPa

5

-18,50 Clayey silt, very stiff, hardN = 24Su = 95 kPa

6

-24,50 Silty sand, very dense, clayey silt, hardN = 50Su=100 kPa

7

-30,50 Clayey silt, very stiff, silty sand lenses, denseN = 23Su = 90 kPa

8

-34,50 Silty sand, very denseN > 50Su=170 kPa

9

-44,50 Silty clay, very stiffN = 19Su = 75 kPa

10

-49,00 Silty sand, medium denseN = 30Su=200 kPa

11

-61,00 Silty clay, very stiffN = 25Su=100 kPa

12

Gambar 2. Profil tanah representatif di lokasi Gedung Apartemen Senayan Residence,Jakarta, berikut parameter tanah N dan S

u untuk masing-masing lapisan.

Comment [PTW1]:


3/13

Di dalam Gambar 2 ditunjukkan profil tanah representatif di lokasi gedung ini, berikut nilai-nilai TestPenetrasi Standar N dan Kuat Geser Niralir Su untuk masing-masing lapisan. Sampai kedalaman –61,00 mmasih terdapat nilai N = 25, sehingga lapisan batuan dasar (N > 60) berada masih jauh di bawahnya.Sesuai Pasal 4.6.3 jenis tanah setempat ditentukan berdasarkan nilai rata-rata berbobot parameter tanahsampai kedalaman tidak lebih dari 30 m. Sampai kedalaman ini terdapat 8 lapisan tanah masing-masingdengan tebal, nilai Test Penetrasi Standar dan Kuat Geser Niralir berturut-turut sebagai berikut : t 1 = 2,00m, N1 = 6, Su1 = 25 kPa; t2 = 6,00 m, N2 = 3, Su2 = 20 kPa; t3 = 3,00 m, N3 = 9, Su3 = 40 kPa; t4 = 2,00 m,N4 = 19, Su4 = 70 kPa; t5 = 2,00 m, N5 > 50, Su5 = 60 kPa; t6 = 3,50 m, N6 = 24, Su6 = 95 kPa; t7 = 6,00m, N7 = 50, Su7 = 100 kPa; t8 = 5,50 m, N8 = 23, Su8 = 90 kPa. Dengan demikian, nilai rata-rata berbobot

nilai Test Penetrasi Standar dan Kuat Geser Niralir menurut Pasal 4.6.3 adalah berturut-turut:

159,03,34

30

i/N

m

1i it

m

1i it

N


4/13

Untuk Lantai 23 s/d Lantai 25 (Atap) subsistem struktur terdiri dari corewall – column – beam – slab, dimana slab-nya dimodelkan sebagai membran (rigid diaphragm), corewall dibagi dalam shell-elements,sedangkan column dan beam dimodelkan sebagai frame element. Untuk Lantai Besmen 1 s/d Lantai 22subsistem struktur terdiri dari corewall – column – beam – flat slab, di mana flat slab-nya dibagi dalamshell-elements, demikian juga corewall-nya, sedangkan column dan beam dimodelkan sebagai frameelement. Secara keseluruhan sistem struktur ini adalah tidak simetris dan tidak beraturan, sehinggaanalisisnya dilakukan secara 3D sesuai Pasal 7.1.1.

Gambar 4. Sistem struktur atas dan struktur bawah Gedung Apartemen SenayanResidence, Jakarta, yang terjepit pada taraf lantai besmen bawah

Untuk arah pembebanan gempa yang ditinjau, ditetapkan eksentrisitas rencana ed antara Pusat Massalantai dan Pusat Rotasi lantai sesuai Pasal 5.4.2. Dalam hal ini, koordinat Pusat Rotasi lantai yangmerupakan sifat unik dari suatu sistem struktur, langsung dihitung oleh komputer, demikian juga koordinatPusat Massa lantai sebagai titik tangkap resultante beban mati berikut beban hidup yang sesuai (30%)yang bekerja pada lantai itu. Hasil perhitungan eksentrisitas rencana tidak ditunjukkan dalam makalah ini.

Kekakuan unsur-unsur struktur beton bertulang dihitung berdasarkan penampang retak dengan meninjaupersentase efektifitas kekakuan sesuai Pasal 5.5.1, di mana untuk kolom dan balok persentaseefektifitasnya adalah 75% sedangkan untuk dinding geser (corewall) 60%. Balok yang memikul lantaidiperhitungkan sebagai balok T.

Untuk analisis statik akibat beban gravitasi modulus elastisitas beton bertulang ditetapkan sesuai dengan

mutu beton yang dipakai (berkisar antara f’c = 30 MPa sampai f’c = 45 MPa), sedangkan untuk analisisdinamik akibat vibrasi bebas dan beban gempa, modulus elastisitas tersebut dinaikkan 30%, karenapembebanannya bersifat sementara.

Karena jumlah tingkat gedung ini adalah 25 > 10 dengan ketinggian total 124,40 m > 40 m, maka dalamanalisis terhadap beban gempa diperhitungkan juga Pengaruh P-Delta sesuai Pasal 5.7.

3.2. Karakteristik Dinamik Struktur

Untuk mengetahui bagaimana karakteristik dinamik dari struktur gedung ini secara keseluruhan, dilakukananalisis vibrasi bebas dengan menentukan terlebih dahulu sistem sumbu koordinatnya (sumbu-x, sumbu-ydan sumbu-z).

Struktur tower kembar tiga ini, ternyata menunjukkan karakteristik dinamik yang menarik, yang terlihat dari9 ragam vibrasi pertama yang ditunjukkan dalam Tabel 1.


5/13

Tabel 1. Karakteristik dinamik struktur Gedung Apartemen SenayanResidence, Jakarta

Modal participating mass ratio(% massa)

NomorRagam

Waktu getaralami(det) Ux Uy Rz

Pola gerakdominan

1234

56789

3,803,723,702,55

2,512,491,991,941,94

0,00570,01150,0048

27,0909

22,35934,35490,00850,00980,0044

22,229027,89878,45160,0039

0,01340,00260,00190,00240,0014

2,85129,89846,91334,1215

13,09790,04762,60492,90771,8417

Translasi-yTranslasi-yTranslasi-yTranslasi-x

Translasi-xTranslasi-xRotasi-zRotasi-zRotasi-z

Yang pertama dapat dilihat dari Tabel 1 adalah perihal waktu getar alami yang pertama (fundamental),yaitu T1 = 3,80 det, yang tidak boleh melampaui batas yang diizinkan menurut Pasal 5.6. Menurut pasal ini,waktu getar fundamental di Wilayah Gempa 3 tidak boleh melampaui 0,18 kali jumlah tingkat. Untukstruktur gedung ini batas tersebut adalah 0,18 x 25 = 4,50 det. > T1 = 3,80 det. (o.k.).

Selanjutnya yang dapat dilihat dari Tabel 1 adalah perihal pola gerak ragam pertama yang menurut Pasal7.1.1 harus dominan dalam translasi. Untuk struktur gedung ini persyaratan ini dipenuhi, karena pola gerakragam pertama, kedua dan ketiga adalah dominan dalam translasi-y (o.k.). Persyaratan ini diadakan untukmencegah terjadinya respons struktur terhadap gempa yang dominan dalam rotasi.

Yang menarik adalah pola gerak ragam vibrasi bebas yang ditunjukkan oleh masing-masing dari ke 3struktur tower. Hal ini tidak dapat terlihat langsung dari Tabel 1, tetapi harus dilihat dari hasil plottingbentuk masing-masing ragam, atau lebih jelas lagi dari pengamatan gerak vibrasi bebas masing-masingragam di layar komputer. Di dalam Gambar 4 ditunjukkan plotting bentuk masing-masing ragam tersebut.Dari gambar ini dapat dilihat, bahwa pada ragam pertama, kedua dan ketiga yang dominan bergerakdalam translasi-y adalah berturut-turut struktur Tower 3, Tower 1 dan Tower 2. Pada ragam keempat,kelima dan keenam yang dominan bergerak dalam translasi-x adalah berturut-turut struktur Tower 3,Tower 1 dan Tower 2. Pada ragam ketujuh, kedelapan dan kesembilan yang dominan bergerak dalamrotasi-z adalah berturut-turut struktur Tower 3, Tower 1 dan Tower 2. Jadi, gerak dominan vibrasi bebastertentu secara matematik sebagai solusi dari eigenproblem dilakukan oleh masing-masing dari ke tigastruktur tower secara bergiliran dalam urutan yang sama. Namun demikian, karena ke tiga tower tersebutdigerakkan pada saat yang sama (berhubung dalam satu model), maka secara fisik ke tiga tower tersebutpraktis mulai bergerak pada saat yang sama, dengan waktu getar masing-masing sedikit berbeda.

Dari kasus gedung ini dapat disimpulkan, bahwa Pasal 7.1.1 harus dilengkapi dengan kalimat berikut.“Dalam hal dihadapi beberapa struktur gedung yang menjulang ke atas dari satu struktur bagian bawahbersama, maka gerak ragam pertama yang paling dominan dari masing-masing struktur yang menjulangtersebut harus dominan dalam translasi”.

3.3. Respons Dinamik Struktur terhadap Gempa

Sebagai langkah pertama ditinjau respons dinamik struktur terhadap Gempa Rencana untuk struktur yangelastik penuh (faktor reduksi gempa R = 1) dengan meninjau Spektrum Respons seperti ditunjukkan dalamGambar 3.

Analisis dilakukan dengan metoda analisis ragam spektrum respons sesuai Pasal 7.2.1 dengan faktorkeutamaan gedung ditetapkan I = 1 (gedung biasa, Pasal 4.1.2) dan faktor reduksi gempa R = 1. Responsdinamik yang dihitung adalah gaya geser tingkat.


6/13

Ragam 1, T1 = 3,80 det. Ragam 2, T2 = 3,72 det. Ragam 3, T3 = 3,70 det.

Ragam 4, T4 = 2,55 det.Ragam 5, T5 = 2,51 det.

Ragam 6, T6 = 2,49 det.

Ragam 7, T7 = 1,99 det. Ragam 8, T8 = 1,94 det. Ragam 9, T9 = 1,94 det.

Gambar 5. Pola gerak vibrasi bebas 9 ragam pertama strukturGedung Apartemen Senayan Residence, Jakarta.

Jumlah ragam yang ditinjau dalam superposisi respons ragam mencapai lebih dari 100, agar modalparticipating mass ratios mencapai sedikitnya 90% untuk Ux, Uy, Rx, Ry dan Rz, sesuai persyaratanmenurut Pasal 7.2.1. Dalam hal ini, metoda superposisi yang dipakai adalah yang dikenal denganKombinasi Kuadratik Lengkap (KKL) atau Complete Quadratic Combination (CQC), sesuai Pasal 7.2.2.

Di dalam Gambar 6 untuk gempa arah-x dan arah-y diplot kurva-kurva gaya geser tingkat sebagai responsdinamik terhadap Gempa Rencana untuk struktur elastik penuh (R=1). Kurva pertama adalah yang

dihitung berdasarkan superposisi respons ragam (kurva KKL) dengan meninjau lebih dari 100 ragam.


7/13


8/13

3.4. Tingkat Daktilitas Struktur

Faktor reduksi gempa dari struktur Tower 1, Tower 2 dan Tower 3 dihitung dari gaya geser tingkat yangdipikul oleh unsur-unsur vertikal masing-masing tower di tingkat dasar (di tingkatnya yang paling bawah),berikut pembagian pemikulan gaya geser tersebut oleh kolom-kolom (portal terbuka) dan dinding-dindinggeser. Dari hasil analisis respons dinamik yang ditunjukkan di depan, gaya-gaya geser tingkat tersebutadalah seperti ditunjukkan dalam Tabel 2.

Tabel 2. Gaya geser tingkat di tingkat dasar struktur Gedung

Apartemen Senayan Residence, Jakarta

Gempa arah-x (kN) Gempa arah-y (kN)Gaya geser tingkat

Tower 1 Tower 2 Tower 3 Tower 1 Tower 2 Tower 3

Kolom

Dinding geser

5993

93194

5483

95496

6950

95930

8785

72813

8216

73363

8861

72200

Total 99187 100979 102880 81598 81579 81061

Karena menurut Tabel 3 Pasal 4.3.4 nilai faktor reduksi gempa untuk portal terbuka adalah R = 8,5 danuntuk dinding geser kantilever daktail parsial R = 5,5, maka nilai rata-rata berbobot faktor reduksi gempauntuk struktur gedung ini dalam arah-x dan arah-y menurut Pasal 4.3.5 adalah sebagai berikut:

Tower 1 :

5,6217649

99187

5,5

93194

8,5

5993

99187

xR ==+

= ; 5,7214272

81598

5,5

72813

8,5

8785

81598

yR ==+

= ;

Tower 2 :

5,6118008

100979

5,5

95496

8,5

5483

100979xR ==

+

= ; 5,7014305

81579

5,5

73363

8,5

8216

81579yR ==

+

= ;

Tower 3 :

5,6318259

102880

5,5

95930

8,5

6950

102880xR ==

+

= ; 5,7214170

81061

5,5

72200

8,5

8861

81061yR ==

+

= ;

Untuk analisis 3D struktur secara keseluruhan harus ditinjau faktor reduksi gempa representatif yangmerupakan nilai rata-rata berbobot untuk ke dua arah sumbu koordinat, sesuai Pasal 7.2.1. Dengandemikian, untuk struktur gedung ini faktor reduksi gempa representatif adalah sebagai berikut :

Tower 1 :

5,6631914

180785

5,72

81598

5,62

99187

8159899187R ==

+

+=

Tower 2 :

5,6532312

182558

5,70

81579

5,61

100979

81579100979R ==

+

+=


9/13

Tower 3 :

5,6732445

183941

5,72

8101

5,63

102880

81061102880R ==

+

+=

Berhubung struktur besmen harus tetap berperilaku elastik dalam segala kemungkinan pembebanangempa (Pasal 5.1.5), termasuk pada saat struktur atas berada di ambang keruntuhan (Pasal 9.1.1), makanilai faktor reduksi gempa representatif adalah R = 1,60 (Pasal 4.3.3).

3.5. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen

Penentuan beban gempa nominal statik ekuivalen dijelaskan dalam Tabel 3 untuk gempa arah-x dandalam Tabel 4 untuk gempa arah-y. Dalam lajur 1 dari ke dua tabel tersebut dicantumkan nomorlantai/tingkat dan dalam lajur 2 gaya geser tingkat yang kurvanya ditunjukkan dalam Gambar 6 (kurvaKKL). Beban gempa statik ekuivalen yang bekerja pada taraf suatu lantai tingkat (menangkap pada PusatMassa lantai tingkat itu), didapat sebagai selisih dari gaya geser tingkat yang bekerja di bawah dan di ataslantai tingkat tersebut. Dengan cara demikian didapatlah beban gempa statik ekuivalen pada semua taraflantai tingkat. Di atas lantai dasar beban-beban tersebut bekerja pada struktur Tower 1, Tower 2 danTower 3, di mana masing-masing struktur mendapat beban sebanding dengan massa lantainya,sedangkan di bawah lantai dasar beban tersebut bekerja pada struktur besmen secara keseluruhan.Beban-beban gempa statik ekuivalen ini kemudian dibagi dengan faktor reduksi gempa representatif R daristruktur yang bersangkutan, sehingga menjadi beban gempa nominal statik ekuivalen sesuai dengandaktilitas yang dimilikinya. Hasil perhitungan ini ditunjukkan dalam Tabel 3 untuk gempa arah-x dan dalam

Tabel 4 untuk gempa arah-y. Dalam ke dua tabel ini beban-beban gempa nominal statik ekuivalen untukTower 1, Tower 2, Tower 3 dan Besmen ditunjukkan berturut-turut dalam lajur 3, 4, 5 dan 6.

Sepanjang kedalaman besmen, dalam arah gempa yang ditinjau, masih harus ditinjau pembebanangempa nominal dari tanah di depannya sesuai Pasal 9.3.1. Dalam pembebanan ini termasuk tekananhidrodinamik dari air tanah, yang penentuannya telah dibahas dalam tulisan lain dari penulis pertama(Ref.2).

Beban-beban gempa nominal statik ekuivalen dalam arah-x dan arah-y yang diuraikan di atas dipakaidalam analisis statik 3D untuk perencanaan struktur selanjutnya, sesuai dengan Pasal 7.2.4. Perencanaantersebut menyangkut pengendalian simpangan struktur ke samping sehubungan dengan kinerja struktur,dan pemenuhan syarat-syarat kekuatan struktur itu sendiri.

3.6. Kinerja Struktu r

Kinerja struktur yang pertama yang diperiksa adalah yang disebut kinerja batas layan, yang ditentukanoleh simpangan antar-tingkat akibat beban gempa nominal dikalikan dengan faktor kuat lebih beban danbahan f 1 (1,60). Hal ini adalah untuk membatasi kemungkinan terjadinya pelelehan baja dan peretakanbeton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan non-struktur dan ketidaknyamananpenghuni (Pasal 8.1.1).

Kinerja struktur yang kedua yang diperiksa adalah yang disebut kinerja batas ultimit, yang ditentukan olehsimpangan antar-tingkat akibat beban gempa nominal dikalikan dengan faktor reduksi gempa R yangbersangkutan, yaitu simpangan antar-tingkat pada saat struktur atas berada di ambang keruntuhan. Hal iniadalah untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia pada saat Gempa Rencana bekerja (Pasal 8.2.1).

Kedua persyaratan kinerja batas di atas pada struktur gedung ini dipenuhi.


10/13


11/13


12/13

Untuk struktur Besmen :

U = 1,2 Dn + 1,6 Ln

U = 1,05 { Dn + Ln + f 2 (1,0 Enx + 0,3 Eny) }

U = 1,05 { Dn + Ln + f 2 (0,3 Enx + 1,0 Eny) }

U = 0,90 Dn + 1,10 f 2 (1,0 Enx + 0,3 Eny)

U = 0,90 Dn + 1,10 f 2 (0,3 Enx + 1,0 Eny)

Dengan tulangan yang terpasang, kekuatan balok dan kolom pada setiap pertemuannya harus jugamemenuhi persyaratan “kolom kuat balok lemah” (Pasal 4.5). Hal ini berarti, bahwa kapasitas (momenleleh) penampang kolom selalu harus lebih besar dari kapasitas (momen leleh) penampang baloknya disetiap pertemuan. Dengan demikian, pada saat Gempa Rencana bekerja, sendi-sendi plastis dapatdiharapkan akan terbentuk pada ujung-ujung balok dan tidak pada kolomnya, di samping juga pada kakikolom-kolom dan dinding-dinding geser.

Apabila karena alasan-alasan tertentu kapasitas kolom dengan tulangan maksimum tidak dapat dibuatlebih tinggi dari kapasitas baloknya, misalnya pada balok transfer atau pada ukuran kolom yang dibatasikarena alasan arsitektur, maka kekuatan kolom cukup direncanakan terhadap momen nominal maksimumyang mungkin dapat terjadi di dalam struktur elastik, yaitu sebesar momen akibat beban gempa nominaldikalikan R/1,60.

Kekuatan unsur-unsur struktur pada gedung ini telah direncanakan menurut cara yang diuraikan di atasdengan sebaik-baiknya.

4. Fondasi Tiang Bor

Fondasi gedung ini terdiri dari fondasi tiang bor Φ 80 cm dengan daya dukung aksial yang diizinkan untuk

beban tetap (beban gravitasi) P = 3750 kN . Berhubung untuk perencanaan kekuatan (daya dukung)fondasi, prinsip-prinsip perencanaan beban dan kuat terfaktor belum dibakukan (baru direkomendasikan),maka pada gedung ini perencanaannya masih dilakukan berdasarkan beban yang diizinkan. Artinya,beban pada fondasi P akibat beban nominal (tidak terfaktor) tidak boleh melampaui daya dukung yangdiizinkan. Dalam hal ini, daya dukung tiang fondasi dapat dirumuskan sebagai berikut :

P = Dn + Ln < P

P = Dn + Ln + 1,0 Enx + 0,3 Eny < 1,5 P

P = Dn + Ln + 0,3 Enx + 1,0 Eny < 1,5 P

sedangkan persyaratan daya dukung kapasitas (pada saat struktur atas berada di ambang keruntuhan)dapat dirumuskan sebagai berikut :

P = Dn + Ln + f 2 (1,0 Enx + 0,3 Eny) < 2,5 P

P = Dn + Ln + f 2 (0,3 Enx + 1,0 f 2 Eny) < 2,5 P

di mana f 2 adalah faktor kuat lebih struktur atas yang telah dibahas dalam bab 3.7 (Pasal 9.1.1).

Seperti dapat dilihat, pada pembebanan gempa nominal daya dukung tiang fondasi yang diizinkan dapatditingkatkan 1,5 kali, sedangkan pada pembebanan gempa maksimum yang mungkin terjadi, daya dukung

tiang fondasi yang diizinkan dapat ditingkatkan 2,5 kali.


13/13

Dengan ketentuan-ketentuan di atas, fondasi tiang bor gedung ini telah direncanakan dengan sebaik-baiknya.

REFERENSI

1. SNI-03-1726-2002 : “Tatacara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung”, BadanStandarisasi Nasional, 2002.

2. Wangsadinata, W. (2002) : “Pembebanan Gempa pada Dinding Besmen”, Jurnal Teknik SipilUNTAR, No.3, tahun ke-VIII, Nop. 2002.

3. PT. Wiratman & Associates (2004) : “Perencanaan struktur Gedung Apartemen SenayanResidence”, Jakarta, Mei 2004.

Senayan Res Seminar Unpar

Documents

Transcript of Senayan Res Seminar Unpar