Analisa Struktur Patung [PDF]

Citation preview

ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



A. MODEL STRUKTUR Analisis struktur Menara Salib Soarowiga dilakukan dengan berbasis elemen hingga (finite element) untuk berbagai kombinasi pembebanan yang meliputi beban mati dan beban hidup dengan pemodelan struktur 3-D (space frame). Pemodelan struktur dilakukan dengan Program ETABS V9.0 (Extended Three Dimensial Analysis of Building System) seperti terlihat pada Gambar 1.



Gambar 1. Model Struktur Menara Salib Soarowiga AUHoPematangsiantar | Halaman



1



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



B. PERATURAN DAN STANDAR 1. Peraturan Beban Minimum untuk Perencanaan Bangunan Gedung dan Struktur Lain (SNI 03-1727-2013). 2. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 03-1726-2012)



C. BAHAN STRUKTUR 1. Beton Untuk semua elemen struktur kolom, balok dan plat digunakan beton dengan kuat tekan beton yang disyaratkan, fc´ = 20.75 Mpa (K-250). Modulus elastis beton, Ec = 4700.√fc´ = 21409.52 Mpa = 21409520 kN/m². Angka poison, ‫ = ט‬0,2.



Gambar 1. Propertis Data



| Halaman



2



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



2. Baja Tulangan Untuk baja tulangan dengan ø > 12 mm digunakan baja tulangan ulir (deform) BJTD 40 dengan tegangan leleh, f y = 400 Mpa = 400000 kN/m². Untuk baja tulangan dengan ø < 12 mm digunakan baja tulangan polos BJTP 24 dengan tegangan leleh, fy = 240 Mpa = 240000 kN/m².



D. DIMENSI ELEMEN STRUKTUR 1. Data Balok dan Kolom Dimensi balok yang diinput dalam ETABS ada beberapa macam yaitu : Data Balok : 1. Sloof 40 cm x 70 cm 2. Balok 35 cm x 60 cm 3. Baja Siku 50.50.7 4. Baja Siku 70.70.7 Data Kolom : 1. Kolom dia 100 cm 2. Kolom dia. 120 cm . 3. Baja Siku L100.100.10



| Halaman



3



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



Gambar 2. Pemodelan Balok dan Kolom di ETABS | Halaman



4



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



2. Data Pelat Atap Untuk pelat lantai digunakan pelat dengan tebal 600 mm.



Gambar 3. Pemodelan Pelat di ETABS



E. JENIS BEBAN 1. Beban Mati (Dead Load) Beban mati tambahan (MATI) yang bukan merupakan elemen struktur seperti finishing lantai, dinding, partisi, dll. Dihitung berdasarkan berat satuan (specific gravity) menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung sebagai berikut



| Halaman



5



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA No.



Konstruksi



GUNUNG SITOLI BARAT



Berat



Satuan



1



Beton bertulang



24.00



kN/m³



2



Beton



22.00



kN/m³



3



Dinding pasangan ½ bata



2.50



kN/m²



4



Curtain wall kaca + rangka



0.60



kN/m²



5



Cladding metal sheet + rangka



0.20



kN/m²



6



Pasangan batu kali



22.00



kN/m³



7



Finishing lantai (tegel)



22.00



kN/m³



8



Marmer, granit per cm tebal



0.24



kN/m²



9



Langit-langit + penggantung



0.20



kN/m²



10



Mortar



22.00



kN/m³



11



Tanah, pasir



17.00



kN/m³



12



Air



10



kN/m³



13



Kayu



9.00



kN/m³



14



Baja



78.50



kN/m³



15



Aspal



14.00



kN/m³



16



Instalasi plumbing (ME)



0.25



kN/m²



Berat sendiri plat lantai dihitung otomatis dalam program ETABS karena merupakan elemen struktur.



2. Beban Hidup (Live Load) Beban hidup (HIDUP) yang bekerja pada lantai bangunan tergantung dari fungsi ruang yang digunakan. Besarnya beban hidup lantai bangunan menurut Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-1727-2013), adalah sebagai berikut : No.



Lantai Bangunan



Beban Hidup



Satuan



1



Ruang kantor



1.92



kN/m²



2



Hall, coridor, balcony



4.79



kN/m²



3



Ruang arsip buku



7.18



kN/m²



4



Tangga dan bordes



4.79



kN/m²



5



Atap bangunan



0.96



kN/m²



6.



Parkir paling bawah



11.97



kN/m²



7.



Parkir di atasnya



1.92



kN/m²



8.



Ramp Parkir



1.92



kN/m²



| Halaman



6



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



Beban hidup pada lantai diinput ke ETABS sebagai shell/area load (uniform) yang didistribusikan secara otomatis ke balok lantai sebagai frame/line load.



3.Beban Gempa (Earthquake) Dalam perencanaan suatu struktur bangunan (gedung, jembatan, dermaga, dan sebagainya) beban gempa merupakan salah satu parameter beban yang paling menentukan. Secara nyata hal ini dapat dilihat dari banyaknya kerusakan dan kegagalan bangunan yang disebabkan bencana gempa bumi. Banyaknya korban yang berjatuhan juga ikut mendorong para ahli untuk lebih memperhatikan efek gempa dalam perencanaan. Untuk merencanakan bangunan tahan gempa yang baik beberapa institusi telah membuat pedoman dalam merencanakan beban gempa. Di Indonesia, pedoman yang wajib digunakan saat ini untuk perencanaan beban gempa adalah SNI 03-1726-2012 yang merupakan pengganti dari



SNI 03-1726-2002. SNI ini



mengacu pada code ASCE 7-10, FEMA P750/2009, dan IBC 2009. Oleh karena itu wajar jika ditemukan banyak kesamaan isi SNI ini dengan ketiga code di atas.



F. METODE ANALISIS STRUKTUR TERHADAP GEMPA SNI 03-1726-2012 A. Metode Gaya Lateral Ekivalen 1. Menetapkan kategori risiko bangunan Kategori risiko bangunan berkaitan dengan tingkat risiko yang diperbolehkan pada bangunan yang direncanakan sesuai peruntukannya. Penentuannya dapat dilihat pada Tabel (SNI Tabel 1) dibawah ini :



| Halaman



7



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



2. Menentukan faktor keutamaan gempa, Ie Nilai Ie didapat berdasarkan kategori risiko bangunan seperti pada Tabel (SNI tabel 2) yaitu:



| Halaman



8



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



3.Menentukan parameter percepatan gempa terpetakan Parameter percepatan gempa yang digunakan adalah percepatan batuan dasar pada perioda pendek (Ss) pada 0.2 detik dan percepatan batuan dasar pada perioda 1 detik (S1) dengan probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun (gempa 2500 tahun). Penggunaan percepatan 0.2 detik dan 1 detik dikarenakan pada interval 0,2 detik sampai 1 detik mengandung energi gempa terbesar. Nilai kedua parameter ini didapat dari Gambar 4 dan Gambar 5 di bawah ini :



Gambar 4.Peta Untuk Ss (SNI Gambar 9)



Gambar 5.Peta Untuk S1 (SNI Gambar 10) | Halaman



9



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



Catatan : Selain dengan peta gempa di atas, penentuan parameter percepatan gempa dapat dilakukan melalui program Desain Spektra Indonesia di situs : http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011



| Halaman



10



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



Dengan diperoleh Spektral Percepatan (g) untuk Tanah Keras maka bisa kita input nilai T dengan SA ke dalam ETABS. Sehingga diperoleh Spectrum Response Design sebagai berikut :



4.Menentukan klasifikasi situs Klasifikasi situs dapat ditetapkan dengan tiga parameter, yaitu : a).Kecepatan rata-rata gelombang geser b). Kuat geser niralir rata-rata c). Tahanan penetrasi standar lapangan rata-rata, atau tahanan penetrasi standar ratarata untuk lapisan tanah non kohesif. Ketentuan mengenai penggunaan parameter di atas dijelaskan dalam SNI pasal 5.3 dan 5.4. Dari parameter-parameter ini dapat diketahui klasifikasi situs sesuai dengan Tabel (SNI Tabel 3) di bawah ini :



| Halaman



11



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



5.Menentukan koefisien situs Koefisien situs Fa dan Fv didapat dari Tabel dibawah ini : Tabel Koefisien Situs Fa (SNI Tabel 4)



| Halaman



12



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



Tabel Koefisien Situs Fv (SNI Tabel 5)



6. Menghitung parameter percepatan spektral desain Parameter percepatan spektral desain SDS dan SD1 dihitung dengan Persamaan (i) dan (ii) (SNI pasal 6.3) dengan nilai SMS dan SM1 dihitung dengan Persamaan (iii) dan (iv) (SNI pasal 6.2).



7. Menentukan koefisien modifikasi respons Koefisien modifikasi respons, R, berkaitan dengan daktilitas rencana struktur. Nilainya bergantung pada sistem struktur yang digunakan. Nilai R ini dapat ditetapkan dari SNI Tabel 9 atau Tabel 20 untuk bangunan menyerupai gedung, dan SNI Tabel 21 untuk bangunan yang tidak menyerupai gedung.



8. Menghitung periode fundamental perkiraan Karena periode fundamental struktur belum dapat ditentukan perlu ditentukan periode fundamental perkiraan, Ta. Nilai Ta ini bisa dihitung dengan Persamaan (v) (SNI Pasal 7.8.2.1) dengan terlebih dahulu menentukan Ct dan x dari Tabel 7.



| Halaman



13



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



Tabel Nilai Koefisien Waktu Getar Perkiraan Ct Dan x (SNI-1726-2012 Tabel 15)



9. Menghitung koefisien respons seismik Koefisien respons seismik, Cs, dihitung dengan Persamaan (vi). Nilai dari Persmaan (vi) tidak perlu melebihi nilai dari Persamaan (vii) dan tidak boleh kurang dari Persamaan (viii) (SNI Pasal 7.8.1.1).



10. Menghitung berat seismik efektif Berat seismik efektif harus menyertakan semua beban mati dan beban lainnya sesuai SNI pasal 7.7.2. Untuk penentuan nilai beban bisa mengacu pada SNI 03-1727-2013.



11. Menghitung gaya geser dasar Gaya geser dasar diperoleh dari perkalian koefisien respons seismik dengan berat seismik efektif seperti ditunjukkan dalam Persamaan (ix).



| Halaman



14



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



4.Beban Angin Besarnya beban angin yang bekerja pada struktur bangunan ini bergantung dari kecepatan angin, rapat massa udara, letak geografis, bentuk, dan ketinggian bangunan, serta kekakuan struktur. Bangunan yang berada pada lintasan angin, akan menyebabkan angin berbelok atau dapat berhenti. Sebagai akibatnya, energy kinetik dari angin akan berubah menjadi energy potensial, yang berupa tekanan atau hisapan pada bangunan.



Gambar pengaruh angin pada Bangunan



Salah satu factor penting yang mempengaruhi besarnya tekanan dan isapan pada bangunan pada saat angin bergerak adalah kecepatan angin. Besarnya kecepatan angin berbeda-beda untuk setiap lokasi geografi. Kecepatan angin rencana biasanya didasarkan untuk periode ulang 50 tahun. Karena kecepatan angin akan semakin tinggi dengan ketinggian di atas tanah, maka tinggi kecepatan rencana juga demikian. Untuk Lokasi ini diambil kecepatan angin 40 kg/m2.



| Halaman



15



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



G. KOMBINASI PEMBEBANAN Semua komponen struktur dirancang memiliki kekuatan minimal sebesar kekuatan yang dihitung berdasarkan kombinasi beban sesuai dengan SNI 03-2847-2002 sebagai berikut : Kombinasi 1 : 1,4.DL Kombinasi 2 : 1,2DL + 1,6 LL Kombinasi 3: 1,2 DL + 1,6 LL +0.8WR Kombinasi 4: 1,2 DL + 1,6 LL +0.8WL Kombinasi 5: 1,2 DL + 0,5 LL + 1,3 WR Kombinasi 6: 1,2 DL + 0,5 LL + 1,3 WL Kombinasi 7: 0,9 DL + 1,3 WR Kombinasi 8: 0,9 DL + 1,3 WL Kombinasi 9: 0,9 DL - 1,3 WR Kombinasi 10: 0,9 DL - 1,3 WL Kombinasi 11: 1,2 DL + 1,0 LL +1,0 EQx + 0,3 EQy Kombinasi 12: 1,2 DL + 1,0 LL +1,0 EQx - 0,3 EQy Kombinasi 13: 1,2 DL + 1,0 LL -1,0 EQx + 0,3 EQy Kombinasi 14: 1,2 DL + 1,0 LL -1,0 EQx - 0,3 EQy Kombinasi 15 : 1,2 DL + 1,0 LL -1,0 SPECX Kombinasi 16: 1,2 DL + 1,0 LL +1,0 SPECY



Keterangan : DL = beban mati (Dead load)



WR = beban Angin Hisap



LL = beban hidup (Live load)



WL = beban Angin Tekan



EQx = beban Gempa arah X EQy = beban Gempa arah Y SPECX = spectrum response arah X SPECY = spectrum response arah Y



| Halaman



16



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



H. ANALISIS 1. Parameter Perencanaan Konstruksi Beton Sebelum dilakukan analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter perencanaan konstruksi beton menurut code saat ini. Penyesuaian dilakukan dengan mengubah ketentuan option untuk perencanaan konstruksi beton (Concrete Frame Design) . Faktor reduksi kekauatan yang digunakan untuk perencanaan konstruksi beton untuk lentur dan tarik diambil 0,8. 2. Asumsi yang digunakan dalam analisis Asumsi struktur dilakukan dengan derajat kebebasan (Degree of Freedom) Full 3D dengan model diafragma lantai kaku baik untuk analisis static maupun dinamik.



Gambar 6 . Derajat Kebebasan



| Halaman



17



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



I .HASIL ANALISIS 1.Perencanaan Balok Concrete frame design ETABS Berikut ini adalah hasil desain tulangan longitudinal maupun tulangan geser diperoleh data dari concrete frame desain ETABS, diambil contoh perhitungan desain balok ukuran 350 x 600 mm, dan untuk perhitungan desain balok lainnya kami tabelkan. 1. Daerah Tumpuan Dari ETABS diperoleh data luas tulangan untuk elemen tersebut :



a) Tulangan Longitudinal -Tulangan Perlu bagian atas A = 2100 mm2 Digunakan besi D19, A =283.385 mm2, Maka jumlah besi n = 2100 mm2/283.385 mm2 = 7 D19.



-Tulangan Perlu bagian bawah A = 1773 mm2 Digunakan besi D19, A =283.385 mm2, Maka jumlah besi n = 1773 mm2/283.385 mm2 = 7 D19.



| Halaman



18



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



b). Tulangan Geser - Av/s Perlu = 1.332 mm2/mm, Digunakan tulangan P10 mm, maka luas sengkang =2*0.25*3.14* (10^2) =157 mm2 Jarak sengkang yang diperlukan = 157/1.332 = 117 mm, pakai jarak 100 mm.



Tabel . Summary Pembesian Struktur Balok(B) dan Kolom(K)



Struktur



Tulangan Longitudinal



Tulangan Geser



Tumpuan



Lapangan



Tumpuan



Lapangan



B.40X70 cm



7D19



7D19



Ø10-150



Ø10-175



B.35X60 cm



7D19



7D19



Ø10-100



Ø10-150



K dia 100 cm



20D19



20D19



Ø10-100



Ø10-125



K dia 120 cm



22D19



22D19



Ø10-100



Ø10-125



Keterangan



| Halaman



19



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



Hasil pengecekan Struktur Baja



Diagram Warna Biru-Hijau-Kuning-Pink Menyatakan Struktur Baja Aman Terhadap Beban yang terjadi. Tampak pada Gambar Model struktur berwarna Hijau dan Kuning yang artinya Profil baja yang kita Gunakan Aman terhadap Beban yang Terjadi sesuai kombinasi yang bekerja.



| Halaman



20



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



4.Perencanaan Pondasi Berdasarkan perhitungan analisa struktur dengan metode ETABS dengan mengambil Gaya-gaya terbesar yaitu = 104,304 Ton (Axial Load) . Sebagai catatan perlu dilakukan Soil Investigation untuk memperoleh daya dukung tanah dan daya dukung tiang pancang dan klasifikasi lapisan tanah sampai dengan tanah kerasnya..Sehingga kita dapat menentukan ke dalaman tiang pancang yang digunakan.



Gambar Gaya axial yang terjadi pada bangunan



Berikut ini perhitungan penulangan pada pile cap pondasi sebagai berikut :



| Halaman



21



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



| Halaman



22



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



| Halaman



23



ANALISA STRUKTUR MENARA SALIB SOAROWIGA



GUNUNG SITOLI BARAT



J.KESIMPULAN a. Dalam perencanaan dan perhitungan struktur tahan Angin dan gempa sesuai dengan peraturan perencanaan struktur SNI 03-1726-2012 dan SNI 03-1727-2013, seluruh elemen pada bangunan dapat dibentuk menjadi suatu kesatuan sistem struktur. Pelat Lantai berfungsi untuk menahan beban gravitasi dan menyalurkan ke balok, sementara kolom berfungsi untuk menahan beban lateral seperti gempa. b. Dalam perencanaan struktur Bangunan menara salib soarowiga ini khususnya yang bertingkat tinggi terdapat beberapa hal yang harus dikontrol untuk mendapatkan hasil analisis yang akurat, antara lain Beban Angin yang bekerja, pembatasan waktu getar fundamental struktur, control partisipasi massa dan control nilai akhir respons spectrum. c. Sangat penting untuk memperhitungkan pengaruh gempa dan angin pada suatu perencanaan bangunan



dan mengaplikasikan pada daerah yang rawan gempa



dengan code atau peraturan Gempa sesuai Lokasi Bangunan tersebut.



DAFTAR REFERENSI - Badan Standardisasi Nasional 2010, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 03-1726-2010. Bandung: BSN. - Badan Standardisasi Nasional 2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 03-1726-2012. Bandung: BSN. - Badan Standardisasi Nasional 2013, Beban minimum untuk perancangan bangunan gedung dan struktur lain, SNI 03-1727-2013. Bandung: BSN. - Chu-Kia Wang, and Charles G. Salmon 1994. Desain Beton Bertulang. Edisi Keempat. Jakarta Erlangga. - Computer and Structures, Inc. (2001) “ETABS Manual : Integreted Building Design Software”, California, Bekerley. - Kiyosi Muto 1993. Analisis Perencanaan Gedung Tahan Gempa, Erlangga, Jakarta. | Halaman



24