Oleh : Irsyad Septian B. ( ) Dosen Pembimbing II : Budi Suswanto ST., MT., Ph.D. Hidayat Soegihardjo., Ir., MS., Dr.

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR STUDI PERBANDINGAN BEBERAPA BENTUK PENAMPANG BRESING ANTI TEKUK PADA STRUKTUR BANGUNAN BAJA AKIBAT BEBAN GEMPA DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE MIDAS FEA Oleh : Irsyad Septian B. ( ) Dosen Pembimbing I : Budi Suswanto ST., MT., Ph.D Dosen Pembimbing II : Hidayat Soegihardjo., Ir., MS., Dr.

2 PENDAHULUAN BRB (Buckling Restrained Brace) atau Bresing Anti Tekuk berfungsi sebagai penahan gaya lateral yang bekerja pada suatu portal sehingga dapat meminimalisir deformasi dan goyangan yang terjadi. Salah satu kelebihan BRB dibandingkan dengan pengaku lainnya adalah kuat menahan gaya tekan maupun tarik.

3 CONTOH GEDUNG DENGAN BRB

4 BAGIAN BAGIAN BRB

5 PENAMPANG YANG AKAN DIBANDINGKAN Steel Tube Concrete Steel Tube Concrete Core Steel Core Steel Penampang Persegi dengan baja inti silang Penampang Lingkaran dengan baja inti silang Steel Tube Core Steel Penampang Multibox

6 BENTUK KONFIGURASI BRB Balok WF Kolom King Cross Two Story X-bracing

7 RENCANA DENAH GEDUNG 10 LANTAI 6 m 6 m 6 m 6 m 6 m Kolom King Cross 6 m 6 m 6 m 6 m 6 m Balok Induk WF Balok Anak WF BRB

8 TAMPAK SAMPING GEDUNG 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m

9 RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana pengaruh pemasangan dari BRB dengan berbagai bentuk penampang terhadap simpangan struktur portal akibat mendapat beban mati, hidup maupun beban gempa dari arah kiri dan kanan? 2. Bagaimana dengan perilaku penampang BRB itu sendiri (deformasi, kontur tegangan, dan regangan) dengan berbagai bentuk penampang terhadap gaya-gaya yang bekerja?

10 BATASAN MASALAH Portal hanya 2 tingkat (two story) yang diambil dari gedung baja 10 lantai dengan BRB. Konfigurasi BRB yang dipakai pada portal adalah berupa kofigurasi two story X braced dengan 3 penampang berbeda (persegi, lingkaran, dan multibox). Program yang digunakan adalah MIDAS FEA dan SAP 2000 v.14. Tidak membahas masalah manajemen konstruksi serta metode pelaksanaan. Tidak membahas perencanaan pondasi dan struktur sekunder. Tidak terlalu mendetail dalam perencanaan sambungan.

11 FLOWCHART Tidak OK OK

12 PERENCANAAN DIMENSI Dimensi Balok Anak : BJ 41 Jenis Profil : WF Dimensi Balok Induk : BJ 41 Lantai 1 3 : WF Lantai 4 6 : WF Lantai 7 10 : WF Dimensi Kolom : BJ 41 Lantai 1 3 : K Lantai 4 6 : K Lantai 7 10 : K

13 KOMBINASI BEBAN COMB. 1 : 1,4 D COMB. 2 : 1,2 D + 1,6 L COMB. 3 : 1,2 D + 1,0 L + 1,3 W COMB. 4 : 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E COMB. 5 : 0,9 D ± 1,0 E Keterangan : D = Beban Mati L = Beban Hidup W = Beban Angin E = Beban Gempa

14 HASIL PEMODELAN SAP 2000 Gaya Aksial Gaya Geser Momen

15 PEMBAHASAN Untuk pembahasan akan difokuskan kepada analisa BRB, diantaranya adalah : 1. Analisa kapasitas penampang BRB 2. Analisa pushover dengan SAP Analisa Midas FEA

16 PERHITUNGAN KAPASITAS BRB Kuat Nominal Tekan (Nn) Nn = Ag. fcr = Ag. (fy/ ω) Dimana : Nn = Daya dukung nominal (kg) Ag = Luas Penampang utuh (cm 2 ) fcr = Tegangan kritis penampang (kg/cm 2 ) fy = Tegangan leleh penampang (kg/cm 2 ) Untuk BRB (Buckling Restrained Braces) : ω = 1 Nn = 59. (2500/1) = kg Beban aksial tekan dari SAP didapat = 88388,6 kg Kontrol : Nu Ø. Nn 88388,6 0, ,6 kg kg... OK

17 PERHITUNGAN KAPASITAS BRB Kuat Nominal Tarik (Rn) Kuat nominal leleh : Rn = Ag. fy = = kg Kuat nominal putus : Karena pada tengah batang tidak ada sambungan maka Ae = Ag, sehingga : Rn = Ae. fu = = kg Karena Ru akibat leleh < Ru akibat putus, maka diambil yang paling kritis yaitu Ru akibat leleh. Beban aksial tarik dari SAP didapat = 88388,55 kg Kontrol : Ru Ø. Rn 88388,55 0, ,55 kg kg...ok

18 ANALISA STATIC PUSHOVER Hasil analisa static push-over digambarkan sebagai kurva kapasitas (Capacity Curve) yang merupakan hubungan antara gaya geser dasar (Base Shear) dengan perpindahan lateral (Displacement). Pada gedung ini diharapkan kelelehan struktur akan terjadi terlebih dahulu pada elemen bresing anti tekuknya. Berikut hasil analisa akibat beban Pushover arah X. Deformed shape step 8 Deformed shape step 12

19 ANALISA STATIC PUSHOVER Berikut kurva hasil analisa static pushover arah X. TABLE: Pushover Curve - POA-X Disp BaseForce cm Kgf Kurva analisa static pushover arah X Tabel analisa static pushover arah X

20 ANALISA MIDAS FEA Titik-titik penampang yang ditinjau

21 PENAMPANG BRB PERSEGI Titik 1 Titik Titik 3 Titik

22 PENAMPANG BRB PERSEGI Titik 5 Titik Titik 7 Titik

23 PENAMPANG BRB LINGKARAN Titik 1 Titik Titik 3 Titik

24 PENAMPANG BRB LINGKARAN Titik 5 Titik Titik 7 Titik

25 PENAMPANG BRB MULTIBOX Titik 1 Titik Titik 3 Titik

26 PENAMPANG BRB MULTIBOX Titik 5 Titik Titik 7 Titik

27 GRAFIK HUBUNGAN TEGANGAN DENGAN REGANGAN Titik 1 Titik 2 Tegangan Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI 60 BRB LINGKARAN BRB MULTIBOX 0 Titik 3 Titik 4 Tegangan Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI BRB LINGKARAN BRB MULTIBOX Tegangan Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI 60 BRB LINGKARAN BRB MULTIBOX 0 Tegangan Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI BRB LINGKARAN BRB MULTIBOX

28 GRAFIK HUBUNGAN TEGANGAN DENGAN REGANGAN Titik 5 Titik 6 Tegangan Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI BRB LINGKARAN Tegangan BRB MULTIBOX 0 Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI BRB LINGKARAN BRB MULTIBOX Titik 7 Titik 8 Tegangan Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI 60 BRB LINGKARAN BRB MULTIBOX 0 Tegangan Grafik Tegangan - Regangan Titik Regangan BRB PERSEGI BRB LINGKARAN BRB MULTIBOX

29 Kesimpulan KESIMPULAN & SARAN Berikut ini adalah hasil yang dapat disimpulkan berdasarkan pemodelan penampang baja BRB dengan midas FEA dan juga analisa manual dalam menentukan penampang BRB yang paling efektif. 1. Jenis BRB yang dianalisa adalah baja inti silang dengan berbagai casing yang berbeda, diantaranya yaitu penampang kotak dengan beton, penampang bulat dengan beton, serta penampang baja multibox. Ketiganya dimodelkan dengan program bantu Midas FEA. 2. Jenis pembebanan yang diberikan adalah beban pressure yang dibebankan pada ujung atas portal sebesar 50N/mm 2 dengan beban rencana dengan load factor 2x, 3x, 4x, hingga 5x. Dan didapatkan bahwa pada step ke-4 BRB telah collapse. 3. Penampang BRB dengan tegangan yang paling besar adalah penampang persegi, dilihat dari grafik pada titik 1, 2, 3, 4, dan 7. Sedangkan penampang multibox memiliki tegangan dan regangan yang rendah, dilihat dari grafik 1, 2, 3, 4, 5, 6, dan Bagian terlemah pada penampang persegi, lingkaran, dan penampang multibox seluruhnya terjadi pada inti baja. Antara inti baja dengan beton ataupun casing terdapat material unbonding, sehingga yang menerima gaya aksial hanyalah inti baja sedangkan casing dan beton hanya berfungsi mencegah tekuk pada inti baja. 5. Hasil analisa pushover portal (two story) menunjukkan bahwa penampang bressing juga mengalami kelelehan terlebih dahulu dibanding dengan penampang yang lainnya.

30 KESIMPULAN & SARAN Saran Saran yang dapat diberikan sesuai dengan Tugas Akhir ini adalah : 1. Studi lebih lanjut mengenai perbandingan penampang BRB yang berbeda bentuk namun memiliki luasan yang sama, contohnya dengan penampang baja inti WF, atau dengan penampang baja inti persegi panjang. 2. Studi lebih lanjut mengenai perbandingan penampang BRB lainnya yang dimodelkan dengan konfigurasi yang berbeda, contohnya dengan konfigurasi diagonal dibandingkan dengan konfigurasi V atau inverted V. 3. Studi lebih lanjut dalam menentukan penampang BRB yang paling optimum dengan mempertimbangkan faktor pelaksanaan dan juga harga. 4. Rekomendasi untuk studi selanjutnya bisa dilakukan tes secara langsung dengan material maupun konfigurasi yang sama untuk lebih bisa mendapatkan hasil yang lebih sesuai dengan keadaan yang sebenarnya. 5. Untuk analisa Midas FEA bisa dicoba untuk melakukan pemodelan dan pembebanan hanya pada bressing-nya saja untuk lebih mendapat hasil yang akurat.

31 DAFTAR PUSTAKA AISC Seismic Provisions for Structural Steel Buildings. Chicago, Illinois : American Institute of Steel Construction. Departemen Pekerjaan Umum Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung. Bandung : Ditjen Cipta Karya Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. Deulkar, dkk Buckling Restrained Braces for Vibration Control of Building Structure. IJRRAS 4, Engelheardt dan Michael D Design of Seismic Resistant Steel Building Structures. University of Texas. Gary dan Paul Seismic Performance of Buckling-Restrained Braced Frames with Eccentric Configurations. Journal of Structural Engineering, ASCE, Larry, dkk Seismic Response and Performance of Buckling-Restrained Braced Frames. Journal of Structural Engineering, ASCE, Marwan dan Isdarmanu Struktur Baja 1. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Qiang Xie State of the Art of Buckling-Restrained Braces in Asia. Journal of Constructional Steel Research 61, Rahai, dkk Cyclic Performance of Buckling Restrained Composite Braces Composed of Selected Materials. International Journal of Civil Engineering, Vol. 7, No. 1, 1-8. Sahoo dan Chao Performance-based plastic design method for buckling-restrained braced frames. Engineering Structures 32, Standar Nasional Indonesia Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung. Badan Standardisasi Nasional. Talebi dan Zahmatkesh Performance of BRBF System and Comparing it with the OCBF. World Academy of Science, Engineering

32 SEKIAN DAN TERIMA KASIH