PRESENTASI TUGAS AKHIR

PRESENTASI TUGAS AKHIR STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA MENGGUNAKAN SISTEM SELF CENTERING DENGAN SISTEM PRATEKAN PADA BALOK DAN KOLOM AKIBAT BEBAN GEMPA Oleh Syaiful Rachman 3105 100 093 Dosen Pembimbing: Budi Suswanto, ST.,MT.,Ph.D

I. LATAR BELAKANG

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

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

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

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

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

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

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

II. TINJAUAN PUSTAKA

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

MEKANISME GAP OPENING

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

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).

DETAIL SAMBUNGAN SC MRF

Gambar 2.9 Skematik Kolom Prategang

Gambar 2.10 Momen Rotasi Dasar Kolom

III. METODOLOGI

Mulai A Studi Literatur: Jurnal dan Proceeding Self Centering Preliminary design Analisa Sistem struktur Self Centering : Analisisa Pushover dengan SAP 2000 ver 14.2.2 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 03-1726- 2002 OK Kesimpulan Kontrol Dimensi OK Selesai Perencanaan Sambungan A

3.2 STUDI KASUS 6@4m 4@9m Gambar 3.1 Model denah tipikal Struktur Rangka Baja Pemikul Momen Sistem Self Centering (Gambar oleh Hoseok chi and Judy Liu, 2006)

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 = 59065 kg Kolom kolom eksterior W14x283 = 421,1 x 4 x 18 = 30319 kg kolom interior W36x170 = 253 x 4 x 12 = 12144 kg Pelat Atap = 374,1 x 30 x 36 = 404028 kg = 515420 kg Beban Hidup 0,3x = 100 x 30 x 36 = 32400 kg 547820 kg lantai 3-4 Beban Mati Balok Anak WF 350 x 250 x 8 x 12 = 87 x 6 x 20 = 10440 kg Balok Induk W36x182 = 270,8 x 6 x 49 = 79615,2 kg Kolom kolom eksterior W14x342 = 509 x 4 x 18 = 36648 kg kolom interior W36x210 = 312,5 x 4 x 12 = 15000 kg Pelat lantai = 484,1 x 30 x 36 = 522828 kg = 664531 kg Beban Hidup 0,3x = 250 x 30 x 36 = 81000 kg 745531 kg lantai 5 Beban Mati Balok Anak WF 350 x 250 x 8 x 12 = 87 x 6 x 20 = 10440 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 = 12144 kg Pelat lantai = 484,1 x 30 x 36 = 522828 kg = 634796 kg Beban Hidup 0,3x = 250 x 30 x 36 = 81000 kg 715796 kg lantai 1-2 Beban Mati Balok Anak WF 350 x 250 x 8 x 12 = 87 x 6 x 20 = 10440 kg Balok Induk W36x194 = 288,7 x 6 x 49 = 84877,8 kg Kolom kolom eksterior W14x398 = 592 x 4 x 18 = 42624 kg kolom interior W36x328 = 488,1 x 4 x 12 = 23428,8 kg Pelat lantai = 484,1 x 30 x 36 = 522828 kg = 684199 kg Beban Hidup 0,3x = 250 x 30 x 36 = 81000 kg 765199 kg

TAKSIRAN WAKTU GETAR ALAMI T SECARA EMPIRIS Perhitungan waktu getar alami memakai rumusan empiris (perkiraan awal) berdasarkan method A (UBC 1630.2.2). dengan perumusan: Tx = Ty = Ct. (H) 3/4 dimana: Ct = 0,0731 untuk sistem struktur rangka pemikul momen (UBC section 1630.2.2) 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 03 1726 2002, waktu getar alami struktur gedung ( T 1 ) dibatasi oleh T 1 < ζ n dimana: = 0,15 Untuk zona Gempa 6,(tabel 8 SNI 03-1726-2002) n = jumlah tingkat = 6 T 1 < x n 0,7926 detik < 0,15 x 6= 0,9 detik OK

C diperoleh dari gambar 2 respon spektrum gempa rencana (SNI 03-1726-2002). Untuk Tx = Ty = 0,7926 detik, Zone 6 dan jenis tanah lunak, diperoleh C1=0,95/T1 =0,95/0,7926 = 1,198

GAYA GEMPA TIAP LANTAI

KONTROL KINERJA BATAS LAYAN DAN KINERJA BATAS ULTIMATE

ANALISA PUSHOVER

DISTRIBUSI SENDI PLASTIS

STEP 1

STEP 2

STEP 3

STEP 4

STEP 5

STEP 6

collapse STEP 7

EVALUASI PERILAKU SEISMIK

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

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

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

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 382830,5 kg

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

4). Kinerja Batas Ultimit Menurut SNI 03-1726-2002

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

PENUTUP

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

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