BAB I PENDAHULUAN. apartemen, perkantoran, sekolahan dan rumah sakit, ataupun untuk penggunaan ganda

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Rancangan sebuah bangunan tinggi untuk penggunaan tunggal seperti apartemen, perkantoran, sekolahan dan rumah sakit, ataupun untuk penggunaan ganda berskala lebih besar, sudah tentu memerlukan pendekatan berbagai disiplin ilmu perencanaan, fabrikasi bahan, dan konstruksi bangunan. Para ahli secara keseluruhan dalam tim tersebut harus menggunakan pendekatan perencanaan bangunan sebagai suatu sistem yang menyeluruh dimana struktur penunjang fisik sebagai bagian organik tumbuh bersama rancangan bangunan tersebut. Struktur tidak boleh dipandang sebagai suatu tambahan yang tidak berhubungan dalam ruang fungsional oleh perancangnya, karena skala bangunan tinggi pasti memerlukan sistem penunjang struktur yang rumit dimana gaya-gaya fisik dan lingkungan merupakan penentu rancangan yang penting. Dalam hal ini bangunan harus mampu menahan gaya-gaya vertikal gravitasi dan gaya horizontal angin serta gaya gempa di bawah tanah. Dapat dikatakan bahwa struktur bangunan tinggi yang dikembangkan hingga sekarang ini banyak menggunakan gabungan dari struktur shear wall dan struktur core wall. Dimana struktur shear wall adalah unsur pengaku vertikal yang dirancang untuk menahan gaya lateral atau gaya gempa yang bekerja pada bangunan. Dalam aplikasi 19

2 konstruksi di lapangan, shear wall ini sering ditempatkan di bagian ujung dalam fungsi ruang suatu bangunan, ataupun ditempatkan memanjang di tengah searah tinggi bangunan, yang mana akan berfungsi untuk menahan beban angin ataupun beban gempa yang ditransfer melalui struktur portal atau struktur lantai. Sedangkan core wall adalah merupakan sistem dinding pendukung linear yang cukup sesuai untuk bangunan tinggi yang kebutuhan fungsi dan utilitasnya tetap yang juga berfungsi untuk memenuhi kekakuan lateral yang diperlukan oleh struktur bangunan. Dan dalam aplikasi konstsruksi di lapangan kita dapat mengenal struktur core wall ini sebagai struktur ruang lift, shaft atau service duct. Struktur core wall ini juga biasanya ditempatkan memanjang searah tinggi bangunan. Sebagai gambarannya, core wall dapat dibayangkan sebagai penahan lateral yang mirip dengan balok besar yang terkantiliver dari tanah. Oleh sebab itu tegangan geser dan lentur yang bekerja pada dinding inti menyerupai balok berpenampang persegi, dengan anggapan bahwa struktur itu akan sanggup menahan gaya-gaya yang bekerja padanya dan tidak akan runtuh. Karena inti ini juga memikul beban gravitasi, keuntungannya adalah timbul pratekan oleh gaya-gaya induksi sehingga inti tersebut tidak perlu dirancang untuk menahan tegangan tarik oleh lentur yang diakibatkan oleh beban lateral (hal ini nyata sangat berlaku pada struktur inti beton yang besar). Dalam aplikasi desain konstruksi dewasa ini, penggunaan core wall dipertimbangkan sebagai suatu bagian dari sistem konstruksi bangunan tinggi yang bisa memikul gaya puntir (torsi), yang dapat terjadi akibat adanya eksentrisitas beban atau 20

3 eksentrisitas struktur. Selain itu, struktur ini juga dapat dibuat secara asimetris dan ditempatkan di dalam ataupun di luar bangunan Perumusan Masalah Semakin tinggi suatu bangunan, pentingnya aksi gaya lateral menjadi semakin berarti. Pada ketinggian tertentu, ayunan lateral bangunan menjadi demikian besar sehingga pertimbangan kekakuan, kekuatan bahan struktur, akan sangat menentukan keberhasilan rancangan. Tingkat kekakuan terutama bergantung pada jenis sistem struktur yang dipilih. Selain itu, efisiensi suatu sistem struktur tertentu berhubungan (berbanding lurus) dengan kuantitas material yang dipergunakan. Sehingga optimasi suatu struktur untuk kebutuhan ruang tertentu haruslah menghasilkan kekakuan maksimum, tetapi dengan berat seminimal mungkin. Dengan demikian akan menciptakan suatu sistem struktur yang inovatif dan dapat diterapkan hingga ambang ketinggian tertentu. Kestabilan dan kekakuan suatu jenis struktur bangunan tinggi untuk menahan beban sangat tergantung pada sistem struktur itu sendiri. Dalam proses perencanaan suatu bangunan tinggi (apakah bangunan itu terbuat dari beton ataupun baja), kita mempunyai tujuan yang hendak dicapai adalah bahwa bangunan itu nantinya akan mampu menahan beban-beban vertikal, horizontal maupun beban gempa yang terjadi padanya. Untuk aplikasi struktur bangunan tinggi konstruksi beton, ada dua sistem struktur yang dapat diterapkan yang dipertimbangkan mampu menahan gaya-gaya luar 21

4 seperti yang disebutkan di atas (gaya-gaya horizontal, vertikal, maupun gempa), yakni kita dapat mengaplikasikan sistem struktur shear wall (dinding geser) atau menggunakan sistem struktur core wall (dinding inti). Sesuai penjelasan sebelumnya pada bagian pendahuluan, sistem shear wall ini direncanakan dengan menempatkan struktur dinding geser tersebut sesuai dengan tujuan perencanaan yang kita kehendaki, sehingga mampu mengeliminasi gaya-gaya luar yang akan timbul pada struktur tersebut. Sedangkan sistem core wall kita aplikasikan pada struktur shaft perpipaan, shaft lift, dimana kita kadangkala merencanakan suatu sistem tabung beton yang konstruksinya adalah berupa pelat beton tipis, yang dibuat dari bawah hingga ke atas bangunan. Pemahaman analisis suatu struktur inti terhadap beban lateral bergantung pada bentuk, tingkat homogenitas, kekakuan dan arah datangnya beban. Di setiap lantai terdapat bukaan struktur inti yang berkesinambungan yang dikombinasikan dengan balok pengikat yang akan menimbulkan karakteristik perilaku struktur inti tersebut. Struktur inti tersebut dapat berlaku sebagai penampang terbuka dan terpengaruh gaya yang bekerja padanya (menekuk) pada bagian atasnya, terutama jika menerima gaya asimetris yang menimbulkan puntir. Dengan demikian, tegangan torsi tambahan pada bagian atas inti akan terjadi bersamaan dengan lentur lateral tambahan serta geser pada bagian dasar bangunan. 22

5 Gambar 1.1. Denah tampang core wall 2 cell Dalam tesis ini pembahasannya akan difokuskan pada struktur core wall dua cell, yaitu core wall yang diberi pelat pengaku di bagian tengahnya. Dengan adanya beban torsi pada pelat dinding, maka akan terjadi pelengkungan (warping). Oleh sebab itu, dalam tesis ini, analisis dari permasalahannya akan membahas core wall dua cell dengan konsep dinding tipis (thin wall) Tujuan Pembuatan Tesis Adapun tujuan pembahasan yang diharapkan dari penulisan tesis ini intinya adalah sebagai berikut : Dengan adanya beban Torsi yang terjadi pada Core Wall 2 Cell dari analisa pembebanan akibat beban angin, akan ditinjau bagaimana tegangan-tegangan yang terjadi pada pelat tipis Core Wall 2 Cell tersebut. Core Wall berperilaku bagai dinding penahan yang mampu mengeliminasi gaya-gaya Torsi dimana Core Wall 2 Cell bisa diumpamakan seperti balok besar berpenampang 23

6 segi empat ataupun kolom besar yang juga berpenampang segi empat dengan kondisi jepit bebas menjulang dari bawah sampai ke atas Pembatasan Masalah Sebagai pembatas permasalahan yang akan dibahas dalam penulisan tesis ini adalah sebagai berikut : a. Beban luar yang ditinjau hanya beban angin yang dimodifikasi menimbulkan beban torsi pada pelat core wall 2 cell. b. Analisa perhitungan struktur akan dibantu dnegan menggunakan methode elemen hingga c. Material pelat core wall 2 cell yang dianalisa diasumsikan terbuat dari beton. d. Bahan yang ditinjau diasumsikan bersifat homogen, isotropis dan berlaku Hukum Hooke e. Menggunakan teori lendutan kecil sehingga diasumsikan penampang masih utuh serta belum sampaim pada stadium retak.. e. Tampang core wall 2 cell yang ditinjau adalah pelat tipis bertampang segi empat Metodologi Pembuatan Tesis Metodologi yang dipakai dalam penyusunan tesis ini adalah kajian studi literatur secara analitis yang menyangkut pembahasan core wall 2 ceel, dimana hasil 24

7 analisis perhitungannya akan dibandingkan dengan hasil perhitungan dengan menggunakan Metode Finite Elemen Sistematika Penulisan Tesis Sebagai salah satu produk tulisan ilmiah, maka penulisan tesis ini akan mengacu kepada format penulisan tulisan ilmiah yang baku, yang sesuai dengan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Perumusan Masalah 1.3. Tujuan Pembuatan Tesis 1.4. Pembatasan Masalah 1.5. Metodologi Pembuatan Tesis 1.6. Sistematika Penulisan Tesis BAB II : LANDASAN TEORI CORE WALL 2.1. Karakterisitik Bentuk dan Letak Core Wall 2.2. Karakterisitik Beban Core Wall 2.3. Torsi pada batang penampang dinding tipis terbuka 2.4. Torsi pada batang penampang dinding tipis tertutup 25

8 BAB III : IDEALISASI STRUKTUR CORE WALL 2 CELL 3.1. Box Girder Dengan Dua Lubang 3.2. Gaya-Gaya dan Tegangan Shell dalam Terminologi Gaya Batang BAB IV : ANALISA PEMBAHASAN STRUKTUR CORE WALL DUA CELL 4.1. Masalah Torsi 4.2. Torsi dan Lentur pada Batang dengan Penampang Dinding Tipis Terbuka 4.3. Torsi pada Batang dengan Penampang Dinding Tipis Tertutup 4.4. Lentur dan Torsi pada Penampang Persegi BAB V : METODE ELEMEN HINGGA 5.1.Constant Strain Triangle Elemen (CST Elemen) dan Elemen Segi Empat 5.2. Element Quadrilateral Empat Noche Isoparametrik BAB VI APLIKASI 6.1.Data Data 6.2.BebanTorsi 6.3.Distribusi Tegangan 6.4.Distribusi Tegangan Pada Sekat Tengah BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN 7.1. Kesimpulan 7.2. Saran 26