Latar Belakang. Prinsip kerja outrigger & linked beam. Composite Shear Plate Coupling Beam. Photo pelaksanaan di lapangan

Transkripsi

1 Latar Belakang Prinsip kerja outrigger & linked beam Composite Shear Plate Coupling Beam Suryani Mettawana, Structure Engineer, DS&P Photo pelaksanaan di lapangan TINJAUAN BALOK PERANGKAI KHUSUS (RC LINKED BEAM) DENGAN GAYA GESER TINGGI PADA DINDING OUTRIGGER GEDUNG 50 LANTAI Latar Belakang Vu < Ø Vn Vn = Vc + Vs Linked beam pada gedung tinggi biasanya menghasilkan gaya geser yang sangat besar. Apakah bisa dikerjakan dengan cara memperbesar penampang jika Vu > Ø Vn? Bagaimana jika dimensi yang diperoleh menjadi tidak layak/feasible untuk dibangun? Apartemen 50 lantai di atas 3 lapis basement Luas lantai tipikal = 1600 m2 (27x61) Tebal core 65cm Periode getar 6.5 s Sepasang Outrigger setinggi 3 lantai di level 22,23,24 1

2 Outrigger Lokasi Outrigger Definisi: A support that extends out from the base of a tall item to add stability. Outrigger system performance is affected by: 1. outrigger locations through the height of a building, 2. the number of levels of outriggers provided, 3. their plan locations, 4. the presence of belt trusses to engage adjacent perimeter columns versus stand alone mega columns, 5. outrigger truss depths, 6. and the primary structural materials used Reduce bending moment and add building stiffness Lokasi Link Beam pada Dinding Outrigger 4 buah linked beam pada dinding outrigger Momen guling diubah menjadi gaya tarik tekan M2 = M1 + Vu.L Nilai M1 = 68% M2 Nilai Vu.L = 32% M2 Vu Overturning moment less 32% M1 = t.m M2 = t.m Vu = 1420 t L M2 M1 = ton L = 26.7m 2

3 Gaya Geser Core Wall dan Gaya Axial Kolom Outrigger Gedung tinggi harus KUAT dan KAKU terhadap beban gempa dan angin. Gunakan outrigger dinding beton Hanya akibat beban gempa, belum digabung dengan beban mati dan beban hidup Tidak ada complete perimeter column frame maka harus mengandalkan kekakuan core Semakin kaku core wall, semakin besar gaya geser pada coupling beam. CEK COUPLING RATIO COUPLING BEAM (Linked Beam) Menggabungkan (coupled) dua atau lebih RC wall agar bekerja bersama-sama, sehingga lebih efisien Hasil Study Hybrid Coupled Wall 12 lantai Keuntungan dari coupling beam 1. Mereduksi bending momen di dasar coupled shear wall 2. Menambah kekakuan gedung 3. Mendisipasi energi gempa. Sebagai penghubung yang daktail sehingga dapat mengalami simpangan yang relatif besar setelah leleh tanpa kehilangan kekuatan Perilaku coupling beam sangat menentukan perilaku secara keseluruhan dari sistem coupled walls Moment vs displacement Efek coupling ratio terhadap roof deflection 3

4 Coupling Beam Ratio (CR) Dilakukan berbagai analisa & percobaan untuk mencari nilai CR optimum CR = 0 % Tidak ada coupling action (balok di modelkan sebagai pin) Nilai proporsi overturning moment yang ditahan oleh system coupled CR 50% Coupling action menahan setengah overturning moment, sisanya ditahan oleh reaksi momen individu tiap wall (m 1 dan m 2 ) CR = 100% Kedua dinding beton berperilaku efektif sebagai satu kesatuan. Yang mana akan tercapai jika jarak coupling beam mendekati nol. Performance based design approach Peraturan yang ada (strength based design) CR < 50% agar Vu < Ø Vn. Tetapi struktur kurang efisien Rekomendasi Gunakan CR 60%-80% dengan pembatasan tegangan tekan pada dinding beton < 35% kapasitas tekannya. Untuk mengatasi Vu yang besar, dilakukan modifikasi Flow chart desain Ya Coupling Beams L n /H<4 Vu < Ø Vn O/S shear H re-check dimensi Ln L n /H<2 dan V u > 1 / 3 f c A cw Tidak Ya Coupling Beams dengan tul. diagonal 2 1 Coupling Beams Konvensional 3 Alternatif lain Composite Shear Plate 4

5 Perbandingan gaya geser pada coupling beam tipikal dan coupling beam pada outrigger Nilai CR = 74% Tipe Spandrel Concrete grade Width (mm) Geometry Depth (mm) Span (mm) Shear (kn) Factored Loads Moment (kn-m) Spandrel tipikal SP2 Fc 30 MPa Spandrel outrigger Fc 45 MPa Ø Vn Composite Shear Plate Linked Beam Langkah Perhitungan Composite Shear Plate Coupling Beam Pasang tulangan horisontal 1. Embedded plate didesain untuk mentransfer semua gaya geser dan momen ujung pelat baja ke dalam dinding beton. 2. Gaya geser Vu ditahan seluruhnya oleh pelat baja tentukan tebal pelat 3. Hitung panjang penyaluran pelat baja ke dalam dinding berdasarkan diagram keseimbangan di atas 4. Nilai w adalah tegangan tumpu beton akibat gaya geser dan momen yang dipindahkan dari pelat baja ke beton lewat shear stud. Dengan menghitung keperluan jumlah shearstud, diperoleh nilai w 5. Perhatikan syarat jarak antar shear stud dan ketentuan desain baja lainnya 5

6 PHOTO PELAKSANAAN DINDING OUTRIGGER Shear stud groups 352 buah pada pelat tebal 32mm 6

7 REFERENSI 1. Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SK SNI Indonesia 2. T.Paulay, M.J.N. Priestley, Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings (1991) 3. Structural Engineering Institute (SEI) of the American Society of Civil Engineers (ASCE) (2010). Recommendations for Seismic Design of Hybrid Coupled Wall Systems. USA. 4. Final Report Structural Loads: Wind Tunnel Test Pakubuwono Signature Tower, CPP (March 2011) 5. Ho Jung Lee, Daniel A. Kuchma, William Baker, and Lawrence C. Novak (2008). Design and Analysis of Heavily Loaded Reinfoced Concrete Link Beams for Burj Dubai., ACI Structural Journal. 6. Wai-Yin Lam, Ray Kai-Leung Su and Hoat-Joen Pam, Experimental Study on Embedded Steel Plate Composite Coupling Beam, Journal of Structural Council on Tall Building and Urban Habitat (2012). Outrigger Design for High-Rise 7

8 News / Articles TERIMA KASIH 8