Analisis Struktur Gedung Bertingkat Rendah Dengan Software Etabs

8/10/2019 Analisis Struktur Gedung Bertingkat Rendah Dengan Software Etabs

1/28

http://ekhalmussaad.wordpress.com/

Halaman 1

ANALISIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT

RENDAH DENGAN SOFTWARE ETABS V.9.6.0

Muhammad Haykal, S.T.

Akan Ahli Struktur


2/28


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.. 8

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 EKUIVALEN.. 15

1.7.2 METODE ANALISIS RESPON SPECTRUM 17

1.8 KOMBINASI PEMBEBANAN.. 19

1.9 ANALISIS... 20

1.9.1 KINERJA BATAS LAYAN (S) 20

1.9.2 KINERJA BATAS ULTIMIT (M) 21

1.9.3 PARAMETER PERENCANAAN KONS. BETON 22

1.9.4 PENULANGAN KOLOM DAN BALOK... 24

1.10DAFTAR REFERENSI.. 27

1.11TENTANG PENULIS 28


3/28


Halaman 3

ANALISIS STRUKTUR GEDUNG DENGAN SOFTWARE ETABS V9.6.0

1.1. DATA STRUKTUR

1. Fungsi bangunan : Gedung Pertokoan

2. Struktur : Struktur beton bertulang dengan balok kolom 3 dimensi

3. Elevasi : 3 lantai + 1 lantai atap

4. Tebal pelat beton : 12 cm & 10 cm

5. Dimensi Kolom : 50x50 cm, 25x25 cm, dan 15x15 cm

6. Dimensi balok : 40X60 cm, 20x40 cm, dan 20x30 cm

1.2. METODE ANALISIS

Analisis struktur portal utama : metode kekakuan tiga dimensi dengan bantuan

program ETABS V9.6.0

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 > 10 mm;

fy = 240 MPa (BJTP 24), untuk < 10 mm.

2. Mutu Beton Pelat, Balok, Kolom : K-300 (fc=25MPa)

Untuk semua elemen struktur kolom, balok dan pelat digunakan beton dengan

kuat tekanbeton yang disyaratkan, fc = 25Mpa (Setara dengan mutu beton K-300).

Modulus elastisitas beton, Ec = 4700. 25^0.5 = 23500 MPa


4/28


Halaman 4

Gambar 1 Input Material Struktur

5.1 PEMODELAN STRUKTUR DENGAN ETABS

1.5.1 GRID STRUKTUR

Gambar 2 Grid Rencana Etabs


5/28


Halaman 5

Gambar 3 Elevasi Rencana (Etabs)

Gambar 4 Denah Lantai 1


6/28


Halaman 6




7/28


Halaman 7

Gambar 7 Denah Lantai Atap

Gambar 8 Elevation View Arah Y

Gambar 9 Elevation View Arah X


8/28


Halaman 8

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 40x60cm, 20x40cm, dan

20x30cm. sedangkan untuk kolom menggunakan kolom persegi

dengan ukuran 50x50cm (Lantai dasar 1, dan 2), 25x25cm (lantai 3) dan

15x15cm (kolom praktis).

Gambar 10 Input data dimensi balok dan kolom

Gambar 11 Contoh input data balok 40x60cm


9/28


Halaman 9

Gambar 12 Contoh input kolom 50x50cm

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 Pelat 120 dan Pelat 100. Pelat dimodelkan

sebagai membrane.

Gambar 13 Input data dan dimensi pelat

Gambar 14 Contoh input pelat lantai tebal 12 cm


10/28


Halaman 10

1.6 PEMBEBANAN

1.6.1 Beban Gravitasi

a. Beban mati (DL)

berat sendiri komponen struktur sudah dihitung secara otomatis oleh ETABS berdasarkan

input data dimensi dan karakteristik material yang direncanakan.

Beban mati tambahan untuk lantai 1-3 (plat lantai pertokoan) :

Berat finishing lantai (Spesi) 5cm x 21 kg/m2 = 105 kg/m2

Keramik = 24 kg/m2

Berat instalasi ME = 25 kg/m2

Berat langit-langit + penggantung = 18 kg/m2

+

= 172 kg/m2

Beban mati tambahan untuk lantai 4 dan 5 (plat atap beton) :

Berat finishing lantai (Spesi) 5cm x 21 kg/m2 = 105 kg/m2

Berat instalasi ME = 25 kg/m2

Berat langit-langit + penggantung = 18 kg/m2+

Lantai 4 = 148 kg/m2

Lantai 5 = 21 kg/m

2

Beban mati pada balok untuk tinggi antar lantai 3 m :

Berat dinding bata (1/2 bata) = 250 kg/m2

Tinggi balok tepi = 0,4 m

Beban merata = (3 - 0,4) x 250

= 650 kg/m

Beban mati pada balok untuk tinggi antar lantai 4 m :

Berat dinding bata (1/2 bata) = 250 kg/m2

Tinggi balok tepi = 0,6 m

Beban merata = (4 - 0,6) x 250

= 850 kg/m

a. Beban hidup (LL)

Lantai 1-3 (plat lantai pertokoan) = 250 kg/m2

Lantai 4 (plat atap beton) = 100 kg/m2


11/28


Halaman 11

Lantai 5 (plat atap beton) = 250 kg/m2

b. Beban lift

Berat sendiri mesin lift P1 = 800 kg

Kapasitas penumpang maksimal 10 orang P2 = 800 kg +

Beban akibat gaya reaksi lift P = 1600 kg

c. Beban atap

Beban akibat gaya reaksi untuk dudukan kuda-kuda P1 = 1406,54 kg

P2 = 1406,54 kg

Gambar 15 Static load case definition

Gambar 16 Input beban mati pada pelat lantai


12/28


Halaman 12

Gambar 17 Input beban mati pada pelat atap

Gambar 18 Input beban hidup pada pelat lantai

Gambar 19 Input beban hidup pada pelat atap


13/28


Halaman 13

Gambar 20 Input beban mati (pasangan bata) pada balok arah x

Gambar 21 Input beban mati (pasangan bata) pada balok arah y

1.6.2 Beban Gempa

Adapun parameter-parameter pembebanan gempa yang akan digunakan dalam analisis

struktur adalah sebagai berikut:

1. Wilayah gempa : 5

2. Jenis tanah : Tanah keras

3. Analisis yg digunakan : Analisis statik ekivalen

Analisis dinamik menggunakan spectrum response

4. Faktor reduksi daktilitas struktur (R) : 8,5


14/28


Halaman 14

Gambar 22 Input data massa

KETERANGAN: Berdasarkan PPIUG 1983, untuk gedung perpustakaan menggunakan

faktor reduksi beban hidup sebesar 0,80.

Gambar 23 Input diafragma pada masing-masing lantai

Gambar 24 Diafragma pada masing-masing lantai


15/28


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 25 Mode 1 (arah x) dengan T=0.4239

Untuk menghindari penggunaan struktur yang terlalu fleksibel, maka perlu dilakukan kontrol

terhadap waktu getar yang diperoleh. Syarat yang harus dipenuhi : T < .n (lihat SNI 03-

1726-2002), dengan n = jumlah tingkat = 3. Untuk Wilayah gempa 5, maka nilai = 0.16.

Maka batas maksimum waktu getar = 0,16 x 3 = 0,48 sec. Untuk Mode 1 dengan T = 0,4239

sec < 0,48 sec (OK), jadi fleksibilitas struktur memenuhi ketentuan SNI-03-1726-2002.

Catatan: Pembatasan nilai T untuk bangunan bertingkat rendah akan

menghasilkan bangunan yg sangat kaku.


16/28


Halaman 16

LantaiPusat

kekakuanPusat massa e b (arah y) 1.5e + 0.05b e-0.05b ed x-kr (m)

5 1.571 1.5 0.071 25 1.3565 -1.179 -1.179 2.679

4 13.497 12.495 1.002 25 2.753 -0.248 -0.248 12.743

3 12.189 13.028 0.839 25 2.5085 -0.411 -0.411 13.439

2 11.278 12.998 1.72 25 3.83 0.47 0.47 12.528

1 15.699 14.251 1.448 25 3.422 0.198 0.198 14.053

Lantai

zi

(m) Wi (kg) wi.zi Fix,y (kg)

Lantai 5(plat atap lift) 16 2772,696438 44363,14301 209,538035

Lantai 4 (plat atap) 15 78087,69025 1171315,354 5532,410487

Lantai 3 12 385575,9109 4626910,931 21854,03826

Lantai 2 8 506661,5591 4053292,472 19144,69721

Lantai 1 4 299412,2402 1197648,961 5656,790589

1272510,097 11093530,86

LantaiPusat

kekakuanPusat massa e

b (arahx)

1.5e + 0.05b e-0.05b ed y-kr (m)

5 26.021 26.125 0.104 30 1.656 -1.396 -1.396 27.521

4 13.285 12.967 0.318 30 1.977 -1.182 -1.182 14.149

3 15.084 12.865 2.219 30 4.8285 0.719 0.719 12.146

2 15.982 12.421 3.561 30 6.8415 2.061 2.061 10.36

1 12.032 11.828 0.204 30 1.806 -1.296 -1.296 13.124

Tabel 1 Distribusi gaya geser horizontal akibat gempa

Tabel 2 Eksentrisitas rencana arah x

Tabel 3 Eksentrisitas rencana arah y


17/28


Halaman 17

Gambar 26 Input beban gempa statik arah x

Gambar 27 Input beban gempa statik arah y

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 5 peta wilayah

gempa (lihat SNI 03-1726-2002).


18/28


Halaman 18

Gambar 28 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 1/8,5 =

1.1541 (I = faktor keutamaan gedung, R = faktor reduksi).

Analisis dinamik dilakukan dengan metode superposisi spectrum response denganmengambil response maksimum dari 4 arah gempa yaitu 0, 45, 90, dan 135. Nilai

redaman untuk struktur beton diambil, Damping = 0,05.

Gambar 29 Input data response spectrum gempa (SPEXY & SPEXX)


19/28


Halaman 19

1.8 KOMBINASI PEMBEBANAN

Gambar 30 Input kombinasi beban

Gambar 31 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


20/28


Halaman 20

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

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, kombinasipembebanannya 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)sx = 5,34,77

= 0,53 mm

sy = 5,743,81

= 1,93 mm

Besar simpangan antar tingkat s tidak boleh melebihi :

s =0, 03

.hiR

atau < 30 mm

Untuk lantai (h = 4000 mm)

s =0,03

.40008,5

= 14,12 mm < 30 mm

Untuk lantai (h = 3000 mm)

s =0,03

.30008,5

= 10,59 mm < 30 mm

Perhitungan kinerja batas layan (s) dapat dilihat pada table berikut :


21/28


Halaman 21

Lantai hi (m) s(mm)

drift s antar tingkat

(mm)

Syarat drift s

(mm) Keterangan

story 4 3 5.3 0.53 10.59 OK

story 3 4 4.77 1.33 14.12 OK

story 2 4 3.44 1.92 14.12 OK

story 1 4 1.52 1.52 14.12 OK

1.9.2 Kinerja Batas Ultimit (m)

m = 0,7. R. s

= 0,7. 8,5. 1,52

= 9,044 mm

Batas m tidak boleh melebihi :

m = 0,02. hi= 0,02. 4000

= 80 mm

m = 0,02. hi

= 0,02. 3000

= 60 mm

Perhitungan kinerja batas ultimit (m) dapat dilihat pada table berikut :

Lantai hi (m) s(mm)

drift M antar tingkat

(mm)

Syarat drift M

(mm) Keterangan

story 4 3 5.3 31.535 60 OK

story 3 4 4.77 28.3815 80 OK

story 2 4 3.44 20.468 80 OK

story 1 4 1.52 9.044 80 OK

Lantai hi (m) s(mm)

drift s antar tingkat

(mm)

Syarat drift s

(mm) Keterangan

story 4 3 5.74 1.93 10.59 OK

story 3 4 3.81 1.35 14.12 OK

story 2 4 2.46 1.37 14.12 OK

story 1 4 1.09 1.09 14.12 OK

Tabel 4 Kinerja Batas Layan Akibat Gempa Arah X

Tabel 5 Kinerja Batas Layan akibat gempa arah Y

Tabel 6 Analisa m akibat gempa arah X


22/28


Halaman 22

Lantai hi (m) s(mm)

drift M antar tingkat

(mm)

Syarat drift M

(mm) Keterangan

story 4 3 5.74 34.153 60 OK

story 3 4 3.81 22.6695 80 OK

story 2 4 2.46 14.637 80 OK

story 1 4 1.09 6.4855 80 OK

1.9.3 Parameter perencanaan konstruksi beton

Sebelum dilakukan analisis struktur, perlu dilakukan penyesuaian parameter perencanaan

konstruksi beton menurut American Concrete Institute (ACI 318-99) terhadap SNI 03-2847-

2002. Penyesuaian dilakukan dengan mengubah ketentuan (Options) untuk perencanaan

Konstruksi beton (Concrete frame Design).

Gambar 32 Faktor reduksi kekuatan yang disesuaikan dengan SNI

Gambar 33 Momen Arah X Akibat Gempa Statik Ekuivalen

Tabel 7 Analisa m akibat gempa arah Y


23/28


Halaman 23

Gambar 34 Momen arah x akibat gempa Response Spectrum

Gambar 35 Gaya geser arah x akibat gempa statik ekivalen


24/28


Halaman 24

Gambar 36 Gaya geser arah x akibat gempa Response Spectrum

Dari kedua metode analisis dapat disimpul bahwa hasilnya tidak jauh 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 merahpada elemennya. Dengan demikian 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 = 51,613 mm

Misal digunakan tulangan deform D22, maka luas 1 tulangan = /4 x 2,22 = 3,801cm2

Jumlah tulangan yang dibutuhkan = 51,613/3,801 = 13,58 buah

Maka digunakan tulangan 14 D 22

Luas tulangan geser kolom arah sumbu kuat = arah sumbu lemah = 0.087 cm2

Misal digunakan tulangan P 10, maka luas sengkang 2 P = 2 x /4 x 1,02= 1,571 cm2.

Jarak sengkang yang dibutuhkan = 1,571 /0,087 = 18,06 cm.

Maka digunakan sengkang 2 P 10150. (Cek syarat di SNI)


25/28


Halaman 25

Gambar 37 Tulangan Longitudinal

Gambar 38 Tulangan geser


26/28


Halaman 26

Gambar 39 Concrete Design Information


27/28


Halaman 27

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.


28/28


1.12TENTANG PENULIS

Muhammad Haykal adalah alumni Universitas Muhammadiyah

Yogyakarta. Papanya seorang petani dan Mamanya adalah seorang

pedagang. (Atas nama bangsa Indonesia,

Yogyakarta, 22 Februari 2014)


Anda diperbolehkan untuk mengirimkan lewat pos dan

email dan memberikan buku elektronik ini kepada siapasaja 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.

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

yang membangun sangat kami harapkan.
http://ekhalmussaad.wordpress.com/http://ekhalmussaad.wordpress.com/http://ekhalmussaad.wordpress.com/

Documents

Analisis Struktur Gedung Bertingkat Rendah Dengan Software Etabs