Analisis Dinamis Portal Bertingkat Banyak Multi Bentang Dengan Variasi Tingkat (Storey) Pada Tiap Bentang

Transkripsi

1 Analisis Dinamis Portal Brtingkat Banyak Multi Bntang Dngan Variasi Tingkat (Story) Pada Tiap Bntang Hiryco Manalip Rky Stnly Windah Jams Albrt Kaunang Univrsitas Sam Ratulangi Fakultas Tknik Jurusan Sipil ABSTRAK Struktur bangunan brtingkat banyak pada dasarnya rntan trhadap gmpa, trutama struktur yang mmiliki gomtri yang tidak braturan akan mngalami simpangan yang lbih bsar dibanding struktur simtris. SNI mngatur tntang bangunan braturan dan bangunan tidak braturan srta mtod analisis yang dapat digunakan. Pnlitian ini dilakukan dngan mmbuat bbrapa modl bangunan multi portal (spuluh) lantai baik yang braturan maupun tidak braturan untuk kmudian dibandingkan simpangan modl yang braturan dngan yang tidak braturan untuk mngtahui prilaku bangunan tidak braturan trhadap bban gmpa, srta mnganalisis smua modl yang ada dngan mtod statik kuivaln dan analisis ragam spktrum rspons untuk kmudian mmbandingkan hasil simpangan yang dibrikan olh kdua mtod trsbut. Hasil pnlitian mnunjukkan bahwa simpangan struktur tidak braturan trhadap struktur braturan brvariasi dngan simpangan lbih bsar skitar 41% pada modl trtntu dari struktur braturan, dan bbrapa modl struktur tidak braturan sbnarnya dapat divaluasi mnggunakan mtod statik kuivaln karna mmbrikan simpangan yang rlatif lbih bsar dibanding analisis dinamis. Kata kunci : SNI , mtod statik kuivaln, analisis ragam spktrum rspons, simpangan, struktur tidak braturan PENDAHULUAN Latar Blakang Indonsia mrupakan ngara dimana gmpa mrupakan hal yang biasa trjadi dan sringkali dngan krugian baik matrial maupun nyawa. Bangunan brtingkat banyak mrupakan salah satu bangunan yang rntan trhadap gmpa. Tidak simtrisnya atau tidak braturnya bangunan stidaknya akan mmpngaruhi massa dan kkakuan kolom stiap lantai yang mnurut analisa dinamis adalah hal-hal yang mnntukan dformasi latral gdung. SNI mngatur bagaimana suatu struktur dapat disbut braturan shingga dapat dianalisa rsponsnya mnggunakan mtod statik kuivaln sdangkan bangunan yang tidak braturan harus ditinjau brdasarkan pngaruh bban dinamik, shingga analisisnya harus dilakukan brdasarkan analisis dinamik. Tujuan Pnlitian - Mnghitung simpangan struktur dari bbrapa struktur brtingkat dngan variasi jumlah lantai stiap bntang arah horizontal - Mnntukan struktur tidak braturan yang masih dapat ditinjau sbagai struktur braturan, shingga dapat divaluasi mnggunakan mtod statik kuivaln. - Mngtahui pngaruh dari ktidakbraturan struktur akibat jumlah tingkat yang brbda-bda stiap bntang trhadap simpangan struktur. Batasan Masalah a. Struktur bangunan adalah bton brtulang (spuluh) lantai dngan tinggi tiap lantai sama, dngan jarak antar lantai 3, m. b. 1 (satu) bukanlah lantai dasar (bas) dan lantai (spuluh) mrupakan plat atap. c. Bangunan mmiliki (lima) bntang yang sama panjang pada kdua arah dnahnya. d. Variasi jumlah lantai untuk mnsimulasikan ktidaksimtrisan struktur adalah pada bntangbntang yang tlah ada.. Analisa simpangan yang trjadi pada variasivariasi akan dilakukan dngan softwar ETABS. f. Analisis dinamis yang dimaksud dalam pnlitian ini adalah analisis ragam spktrum rspons. g. Tidak mmasukan prhitungan bangunan bawah (pondasi) h. Tiap Pnampang lmn struktural sprti plat, balok, dan kolom pada satu tingkatan (story) sama dngan tingkat lainnya (idntik). Manfaat Pnlitian a. Bagi prncana dan praktisi Dari hasil pnlitian ini, prncana dapat mngtahui brapa bsar pngaruh dari variasi TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 1

2 ktidakbraturan akibat jumlah lantai yang brbda tiap bntang suatu struktur, srta struktur tidak braturan yang masih dapat ditinjau mnggunakan mtod statik kuivaln (analisis gaya latral kuivaln). b. Bagi pnliti slanjutnya Dari hasil pnlitian ini, pnliti dapat mlanjutkan pnlitian pngaruh ktidakbraturan struktur dngan mnambah paramtr bangunan brtingkat lainnya. LANDASAN TEORI Konfigurasi Struktur Hubungan antara konfiguasi struktur trhadap kinrja kgmpaan/ ktahanan trhadap gmpa dipngaruhi olh skala bangunan (scal), tinggi bangunan (hight), ukuran datar (horizontal siz), proporsi bangunan (proportion), simtrisitas bangunan (symmtry), distribusi dan konsntrasi bangunan (distribution and concntration), dnah struktur bangunan (structural plan dnsity), sudut bangunan (cornrs). Pnylidikan pasca-gmpa tlah mngarahkan pngamatan bahwa bangunan dngan konfigurasi tidak tratur (irrgular) lbih rntan mngalami krusakan dibanding dngan bangunan yang mmiliki konfigurasi bangunan tratur (rgular). SNI tlah mngatur konfigurasi bangunan yang disbut tidak braturan dan bangunan yang braturan, srta mtod analisis yang dirkomndasikan untuk digunakan ktika mngvaluasi konfigurasi bangunan trtntu. Ktidakbraturan bangunan dalam SNI mmbagi struktur tidak braturan mnjadi 2 yaitu:ktidakbraturan horizontal dan ktidakbraturan vrtikal. Ktidakbraturan pada pnlitian ini trmasuk dalam ktidakbraturan vrtikal. Sistm struktur SNI 1726 tlah mngatur jnis-jnis sistm struktur, dalam pnlitian ini digunakan Sistm Rangka Pmikul Momn Khusus (SRPMK). Suatu struktur dapat dikatgorikan sbagai struktur dngan sistm rangka pmikul momn khusus apabila mmnuhi prsyaratan yang dispsifikasikan dalam SNI , dimana dalam praturan itu disbutkan bahwa struktur harus mmnuhi SNI pasal sampai dan pasal 21. sampai Ssuai dngan SNI pasal 7.2.1, kofisin modifikasi rspons (R) dan kofisin lain harus dipilih ssuai dngan sistm struktur yang digunakan ssuai dngan nilai yang trtra pada tabl 9 hal 34 pada SNI Nilai kofisin modifikasi rspons (R) untuk Sistm Rangka Pmikul Momn Khusus (SRPMK) bangunan bton brtulang ssuai dngan tabl 9 pada SNI adalah 8 (dlapan), nilai ini dan bbrapa kofisin lain sprti faktor kutamaan bangunan (I) akan digunakan baik pada mtod statik kuivaln dan analisis dinamis sbagai faktor pngali yang akan mmpngaruhi hasil simpangan analisis. Analisis Dinamis pada ETABS ETABS mnggunakan mtod finit lmnt. Massa bangunan yang kmudian didapat mnggunakan mtod ini brbda dari asumsi lumpd mass matrix yang biasa digunakan, dmikian juga dngan drajat kbbasan struktur yang jumlahnya mncapai ratusan drajat kbbasan bahkan lbih. (CSi Analysis Rfrnc Manual, halaman 8) ETABS scara otomatis mngkonvrsi objk pada modl struktur yang tlah trgambar kdalam modl brbasis lmn, dan modl itu yang kmudian digunakan untuk analisis. Modl ini disbut modl analisis (analysis modl), dan trdiri atas lmnlmn hingga. Hasil analisis kmudian dikmbalikan kdalam bntuk objk. a. Modal analysis Analisis modal pada softwar ETABS dibagi mnjadi 2 mtod, yaitu mtod Eignvctor dan mtod Ritz-Vctor. Kdua mtod ini dapat mmbrikan hasil yang cukup mmuaskan untuk dipakai sbagai basis dari analisis dinamis (analisis spktrum rspons). Mtod Eignvctor pada ETABS scara umum sama dngan yang dijlaskan sblumnnya (subbab 2.3) trutama prsamaan untuk mncari ignpairs. Namun analisis pada ETABS mnggunakan matriks massa ssuai dngan mtod finit lmnt dan ragam pada ruang. Pada pnlitian ini digunakan mtod Eignvctor pada softwar ETABS sbagai dasar modal analysis. b. Rspons Spctrum Analysis Analisis rspons spktrum mncari kmungkinan rspons trbsar dari prsamaan prsamaan dynamic quilibrium. Prcpatan dasar gmpa dibrikan dari kurva rspons spktra (yang didfinisikan pada ETABS). Prcpatan yang didfinisikan pada program ini mrupakan prcpatan pada 3 arah sumbu utama, namun hanya satu nilai positif yang dibrikan untuk stiap nilai rspons. Nilai rspons ini trmasuk simpangan, gaya, dan tgangan. (Sumbr: CSI Analysis Rfrnc Manual, Computrs & Structurs, Inc). TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 2

3 DIAGRAM ALIR PENELITIAN MULAI Mncari data awal prncanaan struktur Mmbuat pmodlan struktur braturan 3D Mmbuat pmodlan struktur tidak braturan 3D Mnntukan jnis pmbbanan dan mlakukan prhitungan bban Analisis Rspons struktur dinamis trhadap prilaku struktur Mlakukan kontrol A Mlakukan pngolahan data dan pmbahasan hasil dari tiap modl Ksimpulan SELESAI Variasi Jumlah Tiap Bntang Ktidakbraturan yang akan disimulasikan pada modl-modl struktur dalam pnlitian ini adalah sbagai brikut. Bntang A2 A3 A4 A Jumlah Bntang B1 B2 B3 B4 C1 Jumlah Bntang C2 C3 C4 D1 D2 Jumlah Tabl 1 Daftar variasi jumlah lantai HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Simpangan Modl -A RSP A Tabl 2 Simpangan akibat RSP modl -A Gambar 1 Diagram Alir TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 3

4 RSP A3 A4 A Tabl 2 Simpangan akibat RSP modl -A SImpangan Arah Akibat RSP Simpangan EQ A Tabl 3 Tabl SImpangan akibat EQ modl -A EQ A3 A4 A Tabl 3 Tabl SImpangan akibat EQ modl -A Simpangan maksimum trjadi pada modl A yang mrupakan pngmbangan trkstrim dari modl A2. Modl A2-A (modl struktur braturan) dapat divaluasi mnggunakan mtod statik kuivaln karna simpangan yang dibrikan mtod ini lbih bsar daripada hasil mtod spktrum rspons. Disp A2 Disp A3 Disp A4 Disp A Disp Gambar 2 Grafik Simpangan akibat RSP modl - A TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 4

5 Simpangan Modl -B4 RSP B Tabl 4 Simpangan akibat RSP modl -B4 SImpangan Arah Akibat RSP RSP B2 B3 B Tabl 4 Simpangan akibat RSP modl -B4 EQ B Tabl Tabl SImpangan akibat EQ modl -B4 Gambar 3 Grafik Simpangan akibat RSP modl - B4 EQ B2 B3 B Simpangan Disp B1 Disp B2 Disp B3 Disp B4 Disp Tabl Tabl SImpangan akibat EQ modl -B4 Simpangan maksimum trjadi pada modl B4 yang mrupakan pngmbangan trkstrim dari modl B1. Modl B1-B4 (modl struktur braturan) dapat divaluasi mnggunakan mtod statik kuivaln karna simpangan yang dibrikan mtod ini lbih bsar daripada hasil mtod spktrum rspons. TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21

6 Simpangan Modl -C4 RSP C Tabl 6 Simpangan akibat RSP modl -C4 SImpangan Arah Akibat RSP RSP C2 C3 C Tabl 6 Simpangan akibat RSP modl -C4 Gambar 4 Grafik Simpangan akibat RSP modl - C4 EQ C Tabl 7 Tabl SImpangan akibat EQ modl -C Simpangan Disp C1 Disp C2 Disp C3 Disp C4 Disp TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 6

7 EQ C2 C3 C Tabl 7 Tabl SImpangan akibat EQ modl -C4 Simpangan maksimum trjadi pada modl C4 yang mrupakan pngmbangan trkstrim dari modl C1. Modl C1-C4 (modl struktur braturan) dapat divaluasi mnggunakan mtod statik kuivaln karna simpangan yang dibrikan mtod ini lbih bsar daripada hasil mtod spktrum rspons. Simpangan Modl -D2 RSP D1 D Tabl 8 Simpangan akibat RSP modl -D2 Gambar Grafik Simpangan akibat RSP modl - D2 EQ D1 D Tabl 9 Tabl SImpangan akibat EQ modl -D2 Simpangan Arah Akibat RSP SImpangan Disp D1 Disp D2 Disp Simpangan maksimum trjadi pada modl D2 yang mrupakan pngmbangan trkstrim dari modl D1. Modl D1-D2 (modl struktur braturan) dapat divaluasi mnggunakan mtod statik kuivaln karna simpangan yang dibrikan mtod ini lbih bsar daripada hasil mtod spktrum rspons. TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 7

8 Ktidakbraturan Gomtri Vrtikal % % 2% 3% 4% Gambar 6 Grafik simpangan arah akibat ktidakbraturan gomtri vrtikal % % 2% 3% 4% Gambar 7 Grafik simpangan arah akibat ktidakbraturan gomtri vrtikal Trlihat dari grafik diatas simpangan arah akibat ktidakbraturan gomtri vrtikal dari variasi %- % trjadi pningkatan yang cukup signifikan dibandingkan simpangan arah akibat ktidakbraturan gomtri vrtikal lbih dari %, dimana trjadi pnurunan simpangan maksimum arah dan kmudian simpangan maksimum arah itu mningkat kmbali, ttapi tidak mncapai simpangan arah akibat ktidakbraturan gomtri vrtikal sbsar %. Simpangan pada arah akibat ktidakbraturan gomtri vrtikal mngakibatkan fluktuasi simpangan pada ktidakbraturan %-%. Ktidakbraturan lbih dari % mngakibatkan pnurunan simpangan arah scara linar. Ktidakbraturan Gomtri Massa % % % 1% 2% 2% Gambar 8 Grafik simpangan arah akibat ktidakbraturan massa % % % 1% 2% 2% Gambar 9 Grafik simpangan arah akibat ktidakbraturan massa Variasi ktidakbraturan massa mngakibatkan simpangan arah yang fluktuatif siring brtambahnya prsntas ktidakbraturan, dimana puncak simpangan trjadi pada variasi %-6% ktidakbraturan massa. Pada simpangan arah, ktidakbraturan massa juga mmbrikan hasil yang fluktuatif mirip dngan simpangan pada arah. Puncak simpangan trjadi pada ktidakbraturan massa dngan variasi 4%- %. TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 8

9 PENUTUP Ksimpulan 1. Simpangan trbsar mnurut analisis rspons spktrum trdapat pada modl C4 2. Smua modl dapat divaluasi mnggunakan mtod statik kuivaln, namun tidak disarankan karna hasil dsain mnggunakan mtod ini akan boros. 3. Ktidakbraturan gomtri vrtikal mngakibatkan struktur mngalami simpangan yang lbih bsar dibanding struktur braturan, dngan puncak simpangan arah trjadi pada ktidakbraturan gomtri %, sdangkan puncak simpangan arah trjadi pada 6% dan % ktidakbraturan gomtri vrtikal. 4. Ktidakbraturan Massa mngakibatkan struktur mngalami simpangan yang lbih bsar dibanding dngan struktur braturan, puncak simpangan arah akibat ktidakbraturan ini trjadi pada rang %-6%, sdangkan puncak simpangan arah trjadi pada rang 4%-%. Saran 1. Pnlitian analisis dinamis bangunan brtingkat dapat dilakukan untuk bangunan brtingkat dngan ktinggian lbih dari 4 m. 2. Pnlitian dapat dilakukan untuk mnbandingkan praturan SNI dngan SNI untuk bangunan tidak braturan. 3. Pnlitian slanjutnya dapat mnambahkan shar wall untuk mngtahui pngaruhnya pada bangunan tidak braturan. DAFTAR PUSTAKA Clough R., Pnzin J. (23), Dynamics of Structurs, Computrs & Structurs, Inc., Brkly, California. Chopra A.K, (199), Dynamics of Structurs. Nw Jrsy: Prntic Hall Paz, M., Ligh, W. (24). Structural Dynamics: Thory and Computation. Kluwr Acadmic Publishr SNI (22), Standar Prncanaan Ktahanan Gmpa Untuk Struktur Bangunan Gdung, Jakarta Badan Standarisasi Nasional. (212), Tata Cara Prncanaan Ktahanan Gmpa untuk Struktur Bangunan Gdung dan Non Gdung, SNI , Jakarta. Badan Standarisasi Nasional. (212), Prsyaratan Bton Struktural Untuk Bangunan Gdung, SNI , Jakarta. Computrs & Structurs, Inc. (21), CSi Analysis Rfrnc Manual, Brkly, California TEKNO Vol.13/No.63/Agustus 21 9