PRESENTASI TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PRESENTASI TUGAS AKHIR STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA MENGGUNAKAN SISTEM SELF CENTERING DENGAN SISTEM PRATEKAN PADA BALOK DAN KOLOM AKIBAT BEBAN GEMPA Oleh Syaiful Rachman Dosen Pembimbing: Budi Suswanto, ST.,MT.,Ph.D

2 I. LATAR BELAKANG

3 1.1 LATAR BELAKANG Ketika terjadi gempa fisik,ekonomi maupun jiwa terjadi berbagai macam kerugian baik Pada Desain Struktur Tahan Gempa Konvensional struktur bangunan didesain berdeformasi inelastis dan mengalami simpangan lateral agar bisa bertahan dari keruntuhan (collapse) Dalam konsep desain struktur tahan gempa tersebut struktur diharapkan mampu bertahan ketika terjadi gempa ringan,sedang hingga gempa kuat,walaupun diijinkan terjadinya kerusakan

4 Pada gempa menengah hingga kuat struktur yang terkena gempa di desain akan mengalami kerusakan pada strukturnya dengan mekanisme Strong column Weak Beam Kerugian berupa korban jiwa selama ini relatif bisa diatasi dengan namun Kerugian Finansial dan Ekonomi akibat rusaknya gedung yang tidak mudah diperbaiki lagi menjadi sangat signifikan karena Struktur utama seperti balok dan kolom mengalami kerusakan Maka dari itu dikembangkanlah suatu sistem struktur tahan gempa yang tidak hanya mempertimbangkan aspek life safety penghuninya tapi juga desain struktur yang mampu meminimalisir kerugian ekonomi akibat rusaknya gedung yang tidak mudah diperbaiki

5 Struktur Self Centering merupakan sistem yang terdiri dari strand baja pasca tarik dan elemen pendisipasi energi pada sambungan balok kolom yang mampu mengurangi kerusakan struktur secara signifikan dan mengembalikan struktur keposisi semula pasca beban gempa (Ricles 2001 et.al dan Garlock 2002) Untuk mengeliminasi potensi timbulnya sendi plastis pada dasar kolom yang dapat mengurangi perilaku self centering struktur maka diberi kabel strand prategang pada kolom dasar untuk meminimalisir potensi terjadinya sendi plastis

6 RUMUSAN MASALAH 1. Bagaimana mendesain dan menganalisa struktur tahan gempa sistem Self Centering Steel Moment Resisting Frame (SC-MRF) 2. Bagaimana menganalisa beban gempa dengan model analisis non-linier. 3. Bagaimana perilaku kolom dasar yang diberi perkuatan strand baja pratekan setelah diberi beban gempa 4. Bagaimana mengevaluasi perilaku struktur self centering setelah terjadi gempa dengan analisa pushover berdasarkan criteria performance based design

7 TUJUAN 1. Mendesain dan Menganalisa struktur tahan gempa dengan menggunakan sistem Self Centering-Steel Moment Resisting Frame (SC-SMRF) 2. Menganalisa beban gempa dengan model analisis non linier 3. Menganalisa perilaku kolom dasar setelah diberi beban gempa 4. Mengevaluasi perilaku struktur Self Centering setelah terjadi gempa dengan analisa pushover berdasarkan kriteria performance based design

8 BATASAN MASALAH 1.Pada studi ini tidak membahas mengenai metode pelaksanaan konstruksi bangunan 2.Tidak meninjau aspek analisis biaya 3.Tidak membahas bangunan bawah 4.Analisa hanya menggunakan pendekatan rumus dari jurnal-jurnal yang ada 5.Analisa model menggunakan Analisis 2 dimensi

9 1.5 MANFAAT PENULISAN Memberikan alternatif baru dalam perencanaan gedung tahan gempa Menambah wawasan baru tentang studi struktur tahan gempa di dunia Teknik Sipil khususnya para akademisi di Indonesia yang relatif masih baru

10 II. TINJAUAN PUSTAKA

11 KONSEP SELF CENTERINF SISTEM Self Centering Moment Resisting Frame (SC-MRF) adalah sistem struktur tahan gempa yang terdiri dari elemen pendisipasi energi (energy dissipation) atau biasa disebut ED dan strand baja prategang yang bekerja parallel dengan balok (Ricles et al 2001,Garlock 2002). Pada saat menerima beban lateral gempa struktur melakukan respon dengan mekanisme gap opening (celah membuka) pada joint balok-kolom dimana gaya strand prategang membeerikan restoring force (gaya pemulih) untuk menutup gap yang terjadi selama gempa

12 MEKANISME GAP OPENING

13 GAMBAR 2.2 A) SKEMA ELEVASI SATU LANTAI SC-MRF B) DEFORMASI DARI DEKOMPRESI SC-MRF C) IDEALISASI PERILAKU HUBUNGAN SC-MRF PADA SAMBUNGAN

14 Pada SC-SMRF strands bekerja parallel dengan balok dan memampatkan balok ke permukaan kolom. Ketika moment pada sambungan telah melewati moment tahanan oleh strands pasca tarik,rotasi relatif terjadi antara balok dan kolom () (Ricles and garlock 2001 &2002).

15 DETAIL SAMBUNGAN SC MRF

16 Gambar 2.9 Skematik Kolom Prategang

17 Gambar 2.10 Momen Rotasi Dasar Kolom

18 III. METODOLOGI

19 Mulai A Studi Literatur: Jurnal dan Proceeding Self Centering Preliminary design Analisa Sistem struktur Self Centering : Analisisa Pushover dengan SAP 2000 ver Pembebanan (PPIUG 1983, SNI 2002) dan Pendimensian Pemodelan dan Analisa Struktur dengan SAP 2000 ver 14 Not OK Not OK Evaluasi kinerja struktur dengan ATC-40, FEMA 356, dan SNI OK Kesimpulan Kontrol Dimensi OK Selesai Perencanaan Sambungan A

20 3.2 STUDI KASUS Gambar 3.1 Model denah tipikal Struktur Rangka Baja Pemikul Momen Sistem Self Centering (Gambar oleh Hoseok chi and Judy Liu, 2006)

21 lantai 6 (Atap) Beban Mati Balok Anak WF 250 x 250 x 14 x 14 = 82,2 x 6 x 20 = 9864 kg Balok Induk W36x135 = 200,9 x 6 x 49 = kg Kolom kolom eksterior W14x283 = 421,1 x 4 x 18 = kg kolom interior W36x170 = 253 x 4 x 12 = kg Pelat Atap = 374,1 x 30 x 36 = kg = kg Beban Hidup 0,3x = 100 x 30 x 36 = kg kg lantai 3-4 Beban Mati Balok Anak WF 350 x 250 x 8 x 12 = 87 x 6 x 20 = kg Balok Induk W36x182 = 270,8 x 6 x 49 = 79615,2 kg Kolom kolom eksterior W14x342 = 509 x 4 x 18 = kg kolom interior W36x210 = 312,5 x 4 x 12 = kg Pelat lantai = 484,1 x 30 x 36 = kg = kg Beban Hidup 0,3x = 250 x 30 x 36 = kg kg lantai 5 Beban Mati Balok Anak WF 350 x 250 x 8 x 12 = 87 x 6 x 20 = kg Balok Induk W36x135 = 200,9 x 6 x 49 = 59064,6 kg Kolom kolom eksterior W14x283 = 421,1 x 4 x 18 = 30319,2 kg kolom interior W36x170 = 253 x 4 x 12 = kg Pelat lantai = 484,1 x 30 x 36 = kg = kg Beban Hidup 0,3x = 250 x 30 x 36 = kg kg lantai 1-2 Beban Mati Balok Anak WF 350 x 250 x 8 x 12 = 87 x 6 x 20 = kg Balok Induk W36x194 = 288,7 x 6 x 49 = 84877,8 kg Kolom kolom eksterior W14x398 = 592 x 4 x 18 = kg kolom interior W36x328 = 488,1 x 4 x 12 = 23428,8 kg Pelat lantai = 484,1 x 30 x 36 = kg = kg Beban Hidup 0,3x = 250 x 30 x 36 = kg kg

22 TAKSIRAN WAKTU GETAR ALAMI T SECARA EMPIRIS Perhitungan waktu getar alami memakai rumusan empiris (perkiraan awal) berdasarkan method A (UBC ). dengan perumusan: Tx = Ty = Ct. (H) 3/4 dimana: Ct = 0,0731 untuk sistem struktur rangka pemikul momen (UBC section ) H = 24 m ( Tinggi gedung ) Pada arah B-T (arah X) T 1 = C t (H) 3/4 = 0,0731 (24) 3/4 = 0,7926 detik Berdasarkan pasal 5.6 SNI , waktu getar alami struktur gedung ( T 1 ) dibatasi oleh T 1 < ζ n dimana: = 0,15 Untuk zona Gempa 6,(tabel 8 SNI ) n = jumlah tingkat = 6 T 1 < x n 0,7926 detik < 0,15 x 6= 0,9 detik OK

23 C diperoleh dari gambar 2 respon spektrum gempa rencana (SNI ). Untuk Tx = Ty = 0,7926 detik, Zone 6 dan jenis tanah lunak, diperoleh C1=0,95/T1 =0,95/0,7926 = 1,198

24 GAYA GEMPA TIAP LANTAI

25 KONTROL KINERJA BATAS LAYAN DAN KINERJA BATAS ULTIMATE

26 ANALISA PUSHOVER

27 DISTRIBUSI SENDI PLASTIS

28 STEP 1

29 STEP 2

30 STEP 3

31 STEP 4

32 STEP 5

33 STEP 6

34 collapse STEP 7

35 EVALUASI PERILAKU SEISMIK

36 Hasil ini menunjukkan bahwa µ aktual masih lebih kecil daripada µ desain maksimum yang disyaratkan (µ = 5,2 untuk untuk SRPMK dan R aktual juga lebih kecil dari R desain R = 8,5

37 1). Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 273/356) Arah X : Te = 0,430 detik (lihat waktu getar alami efektif) C 0 = 1,4 (Tabel 3.2 FEMA 356 untuk bangunan lebih dari 10 lantai) C 1 = 1 untuk Te Ts Ts = 1 adalah waktu getar karakteristik dari kurva respon spektrum wilayah 6 tanah lunak dimana terdapat transisi bagian akselerasi konstan ke bagian kecepatan konstan. C 2 = 1,0 C 3 = 1,0 kekakuan pasca leleh adalah positif Sa = 0,42/T = 0,42/1,636 = 0,257 Maka target perpindahan (performance point)dapat dihitung sebagai berikut, Te T C0C1C 2C3Sa g 0, 181m 2 2

38 2). Metode Spektrum Kapasitas (ATC 40) Parameter damping = 5 % Family of Demand Spectra : 5%, 10%, 20% dan 40% Structural behavior : Type A (bangunan baru) Cv Ca

39 2). Metode Spektrum Kapasitas (ATC 40) Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa performance point arah X tercapai pada peralihan 0,090 meter dan gaya geser sebesar ,5 kg

40 3). Metode Koefisien Perpindahan yang Diperbaiki (FEMA 440) Arah X: Te = 0,430 detik (lihat waktu getar alami efektif) C 1 = 1,0 C 2 = 1,0 C 0 = 1,4 (Tabel 3.2 FEMA 356 untuk bangunan lebih dari 10 lantai) C 3 = 1,0 kekakuan pasca leleh adalah positif Sa = 0,95/T = 0,42/1,636 = 2,2 Maka target perpindahan dapat dihitung sebagai berikut, T C 2 e 0C1C 2C3Sa g T 2 0,181

41 4). Kinerja Batas Ultimit Menurut SNI

42 Tabel di atas menunjukkan dari keempat kriteria diatas diperoleh target perpindahan maksimum untuk arah X adalah 0,181 m (FEMA 356, FEMA 440). Ternyata dengan melihat tabel distribusi sendi plastis dapat disimpulkan bahwa pada saat terjadi target perpindahan maksimum arah X, struktur masih berkinerja immediate occupancy. Hal ini menunjukkan bahwa gedung yang direncanakan sudah memenuhi kinerja yang diharapkan karena tidak mengalami kerusakan yang signifikan pada struktur utama yaitu balok dan kolom. Bahkan pada saat balok pertama kali mengalami collapse kolom dasar belum mengalami sendi plastis

43 PENUTUP

44 KESIMPULAN 1) Dari analisa pushover didapatkan target peralihan (performance point) sebagai berikut : 2) Ternyata dengan melihat tabel 8.1 dapat disimpulkan bahwa pada saat terjadi target perpindahan maksimum arah X struktur masih berkinerja immediate occupancy. Hal ini menunjukkan bahwa gedung yang direncanakan sudah memenuhi kinerja yang diharapkan karena tidak mengalami kerusakan yang signifikan pada struktur utama yaitu balok dan kolom. Hal ini cukup sesuai dengan tujuan dari penggunaan sistem self centering itu sendiri yaitu menghindari kerusakan pada struktur utama akibat gempa

45 SARAN 1) Salah satu parameter untuk menilai perilaku self centering dari struktur yaitu tidak adanya residual drift/residual drift sangat kecil dalam batas toleransi yaitu 0,02. Namun untuk mengetahui nilai residual drift perlu melakukan penelitian berdasarkan hasil eksperimental yang dibandingkan dengan hasil analitis. Untuk itu dikemudian hari diperlukan tidak hanya penelitian yang bersifat analitis teoritis tapi juga berdasarkan hasil eksperimental 2) Studi tentang struktur self centering masih perlu diperdalam mengingat cakupan bahasannya yang masih sangat luas agar didapat hasil studi yang lebih baik dan komprehensif

46