Download - laporan pemodelan struktur
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
1/17
ANALISIS STATIK PUSHOVER STRUKTUR RANGKA
BRESING EKSENTRIK TIPE V-TERBALIK
1. PendahuluanSistem Rangka Baja Berpengaku Eksentrik (SRBE) merupakan sistem struktur
pemikul beban gempa yang memiliki kinerja yang baik dalam hal kekuatan,
kekuatan, daktilitas, maupun disipasi energi. Elemen yang memegang peranan
penting pada SRBE adalah elemen link yang berfungsi menyerap energi gempa
melalui mekanisme leleh, yang dapat berupa leleh geser atau leleh lentur.
Link merupakan elemen struktur yang direncanakan untuk berperilaku inelastis
serta mampu untuk berdeformasi plastis yang besar, karena memikul momen lentur
dan geser yang paling besar di antara komponen struktur lainnya. Deformasi inelastis
yang dialami link dapat berupa deformasi lentur atau geser, dan ditunjukkan dengan
besarnya sudut rotasi plastis yang terbentuk di antara sumbu balok dan sumbu link.
Gambar 1.1. Rotasi link pada SRBE tipe
Kajian yang dilakukan Moestopo, et al, (2009) menunjukkan bahwa untuk
panjang ink yang sama, peningkatan kekuatan dan kekakuan SRBE akan diperoleh
sejalan dengan peningkatan rasio L/H, artinya plastisifikasi atau kelelehan link akan
terjadi pada tingkat pembebanan lateral yang lebih tinggi untuk struktur yang tidak
langsing (L/H besar). Hal ini disebabkan karena kemiringan bresing yang lebih landai
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
2/17
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
3/17
Gambar 2.1. Denah Bangunan
2.2. Data StrukturParameter yang digunakan dalam pembebanan gempa mengacu pada kelas
situs D. Pada penelitian ketinggian gedung yang ditinjau hanya satu yaitu gempa pada
arah X baik untuk model SRPM, dan SRBE. Tinggi masing-masing kolom 4,00 m,
panjang balok divariasikan m.
Adapun mutu bahan yang digunakan pada perencanaan bangunan ini adalah
sebagai berikut.
a. Mutu baja:Tegangan leleh, = 250 MPa
Tegangan putus, = 410 Mpa
Modulus elastisitas, = 200.000 Mpa
b. Mutu Beton ( digunakan dalam memodel Pelat )Kuat tekan Fc = 25 Mpa
Modulus elastis, E = 23500 MPa
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
4/17
Tebal Pelat Lantai = 12 cm
Tebal Pelat Atap = 10 cm
Adapun pembebanan struktur yang bekerja pada struktur ini sebagai berikut :
Beban mati () = Berat sendiri struktur
Beban mati tambahan ( ) = 121 kg/m2 (pelat atap),
145 kg/m2 (pelat lantai)
Beban hidup atap () = 100 kg/m2
Beban hidup lantai () = 250 kg/m2
Beban gempa () = Berdasarkan SNI 03-1726-2012
Gambar 2.2. Inpu beban gempa menggunakan autoloadIBC 2006 pada SAP2000
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
5/17
3. Metode PelaksanaanAdapun langkahlangkah dalam penelitian ini dapat disajikan dalam bentuk
diagram alir ( flowchart ) sebagai berikut :
Gambar 3.1. Diagram alir penelitian
Mulai
Sruktur Rangka Bresing Eksentrik
Pemodelan dan pembebanan
rangka
Kontrol
rasio
tegangan
Analisi Pushover
strukturSRBE
Selesai
Pemasukan data perencanaan
dan dimensi struktur
kinerja, berat struktur, simpangan dan
pembahasan
Tidak OK
OK
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
6/17
Uraian gambar diagram alir tersebut dijelaskan sebagai berikut :
a. Pemasukkan data perencanaan dan dimensi struktur,Merupakan tahap persiapan dalam proses perencanaan struktur berupa
memasukkan data perencanaan seperti data material dan dimensi struktur pada
program
b. Pemodelan strukturMemodel 3D struktur baja terbuka dengan sistem rangka pemikul momen, dan
sistem rangka bresing eksentris sesuai dengan denah bangunan pada model
yang telah ditentukan, beserta dimensi yang telah dipersiapkan. Selanjutnya
dilakukan pengerjaan beban pada struktur akibat beban mati, beban mati
tambahan (akibat akibat plafond, penggantung, spesi, tegel, dan lain-lain),
beban hidup, dan beban gempa. Beban mati akibat berat sendiri struktur
dihitung sesuai dengan dimensi struktur pada program (self weight multiplier).
Kemudian definisikan kombinasi pembebanan sesuai dengan SNI 03-1726
2012.
c. Kontrol Rasio Tegangan dan SimpanganKemudian model dilakukan analisis dan selanjutnya dilakukan desain
berdasarkan AISC-LRFD99 yang sudah built in pada SAP2000 untuk
mengetahui rasio tegangan hingga memenuhi batasan yang telah ditentukan
yaitu 0,95.
d. Analisis PushoverApabila sudah memenuhi persyaratan yang ditentukan, maka kedua struktur
dapat dilakukan analisispushover.
e. Kinerja dan Berat Struktur serta PembahasanSelanjutnya dapat diamati hasil kinerja yang didapat terhadap masing-masing
struktur,
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
7/17
4. Hasil Analisis dan Pembahasan4.1. Dimensi Profil
Setelah struktur dimodelkan dan memenuhi kontrol stress ratio 0,95 maka
dipilih profil masingmasing batang sebagai berikut :
Gambar 4.1. Hasil desain (frame Section) berdasarkan AISC-LRFD93
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
8/17
4.2. SimpanganSimpangan antar lantai tingkat desain () seperti yang ditentukan dalam SNI
03-1726-2012 tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat ijin (a) seperti
yang didapatkan pada tabel 16 untuk semua tingkat dengan kategori resiko gempa IV
yaitu simpangan yang dihitung tidak boleh melampaui 0,015 kali tinggi tingkat.
Selanjutnya berdasarkan hasil analisis diperoleh total besar simpangan arah x dan y
untuk masing-masing model.
000.35total
hs
mmxa
600000.40015,0
Simpangan dilihat berdasarkan arah gempa x dan arah gempa y, dimana
penyajian data masingmasing tingkat disajikan sebagai berikut :
Tabel 4.1. Simpangan akibat beban gempa arah X
Lantai U1 (mm) U2 (mm) U3 (mm)
10 22,11613 5,52525 -0,00002
9 19,59688 4,93914 -0,00002
8 17,00106 4,33236 -0,00002
7 14,29129 3,70395 -0,00002
6 11,55598 3,07956 -0,00002
5 8,90370 2,47732 -0,00001
4 6,40359 1,91319 -0,00001
3 4,26060 1,40958 -0,00001
2 2,41184 0,85092 -0,00001
1 0,96276 0,37261 0,00000
0 0,00000 0,00000 0,00000
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
9/17
Tabel 4.2. Simpangan akibat beban gempa arah Y
Lantai U1 (mm) U2 (mm) U3 (mm)
10 6,45767 19,51786 0,00002
9 5,72280 17,49537 0,00001
8 4,96406 15,39764 0,00001
7 4,17221 13,22007 0,00001
6 3,37293 11,04811 0,00001
5 2,59790 8,94077 0,00001
4 1,86761 6,95326 0,00001
3 1,24285 5,15883 0,00001
2 0,70247 3,13918 0,00000
1 0,27968 1,38913 0,00000
0 0,00000 0,00000 0,00000
Dari kedua tabel diatas terlihat simpangan maksimal terjadi pada lantai 10
yang merupakan bagian tertinggi dari gedung dengan simpangan sebesar 22,12 mm
untuk beban gempa arah X dan 6,46 mm untuk beban gempa arah Y. Sehingga
gedung tersebut memenuhi persyaratan simpangan ijin berdasarkan SNI 03-1726-
2012 dimana simpangan yang terjadi lebih kecil dari 600 mm.
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
10/17
4.3. Kurva statik Push OverSetelah melakukan analisis pushover dengan SAP 2000, maka akan
didapatkan kurvapushoveryang menunjukkan hubungan perpindahan dan gaya geser
dasar suatu struktur.
4.4. Target PerpindahanKriteria evaluasi kinerja kondisi bangunan didasarkan pada gaya dan
deformasi yang terjadi ketika perpindahan titik kontrol sama dengan target
perpindahan t. Dua metode yang digunakan untuk menentukan target perpindahan
yaitu metode kinerja batas ultimit (SNI 1726-2002) dan metode koefisien
perpindahan (FEMA 356).
Berikut adalah idealisasi kurvapushoverberdasarkan FEMA 356 :
Gambar 4.2. Kurva idealisasi Push over
Berdasarkan metode kinerja batas ultimit (SNI 1726-2002), maka mengacu
pada beban gempa nominal yang diperoleh dari analisa struktur dengan cara auto
load diperoleh simpangan ultimate yang dapat terjadi pada bagian atap yaitu :
t = . R . x
dimana :
t = Simpangan ultimate berdasarkan SNI 03-1726-200
0
50
100
150
200
250
300
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
GayaGeserDasar(KN)
Perpindahan Atap (m)
Kurva idealisasi push over
Target Perpindahan
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
11/17
= Faktor pengali dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh gempa
rencana ( = 0,7)
R = Faktor reduksi gempa (SRBE = 8)
X = Simpangan maksumim yang terjadi pada suatu sistem
Sehingga didapatkan :
t = 0,7 . 8 . 22,12 = 123,872 mm
Dari kedua metode diatas digunakan nilai target perpindahan yang paling besar
(menentukan) untuk arah x adalah berdasarkan FEMA 356 yaitu sebesar 0,236 m.
4.5.
Evaluasi Kinerja StrukturSelanjutnya komponen struktur dievaluasi pada kondisi dimana target
perpindahan tercapai. Kriteria evaluasi kinerja kondisi bangunan didasarkan pada
gaya dan deformasi yang terjadi ketika perpindahan titik kontrol sama dengan target
perpindahan t.
Tabel 4.3 Tabel Kinerja Struktur
Step
Displacement BaseForceAtoB BtoIO IOtoLS LStoCP CPtoC CtoD DtoE BeyondE Tota
m KN
0 -0,000261 0 1180 0 0 0 0 0 0 0 1180
1 0,064199 372,213 1179 1 0 0 0 0 0 0 1180
2 0,081928 471,196 1174 2 2 1 0 1 0 0 1180
3 0,081978 220,143 1174 1 2 1 0 1 0 1 1180
4 0,088256 195,118 1174 1 2 1 0 0 1 1 1180
5 0,088256 195,118 1174 1 2 1 0 0 0 2 1180
6 0,094639 169,675 1174 1 2 1 0 0 0 2 1180
7 0,145554 271,212 1172 3 0 2 0 1 0 2 1180
8 0,145604 155,52 1172 2 0 2 0 1 0 3 1180
9 0,162222 109,345 1172 2 0 2 0 0 1 3 1180
10 0,162222 109,345 1172 2 0 2 0 0 0 4 1180
11 0,168317 92,41 1172 2 0 2 0 0 0 4 1180
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
12/17
12 0,32985 205,689 1167 3 2 3 0 1 0 4 1180
13 0,3299 73,919 1167 3 1 3 0 0 0 6 1180
14 0,652604 164,894 1158 6 2 6 1 1 0 6 1180
15 0,652654 66,108 1157 6 3 5 1 0 0 8 1180
16 0,862295 98,011 1155 6 4 5 1 1 0 8 1180
17 0,862345 76,298 1154 6 5 5 1 0 0 9 1180
18 0,926571 85,647 1150 10 5 5 1 0 0 9 1180
19 1,020087 92,308 1147 8 6 7 2 1 0 9 1180
20 1,020137 53,329 1146 9 6 7 2 0 0 10 1180
21 1,156715 64,728 1146 8 7 7 2 0 0 10 1180
22 1,185516 66,26 1146 8 5 8 2 1 0 10 1180
23 1,185566 53,851 1146 8 5 8 2 0 0 11 1180
24 1,257997 58,002 1146 8 5 8 1 1 0 11 1180
25 0,905517 23,182 1146 8 5 8 1 0 0 12 1180
Catatan: A: Origin Point (titik awal), B: Yield Point ( titik leleh), IO: Immediate Occupancy
(pengguanaan sedang), LS: Life Safety (Aman untuk dihuni), CP: Collapse Prevention (Pecegahan
Keruntuhan), C: Ultimate Point (titik batas), D:Residual Point (titik sisa), E: Failure Point (titik
keruntuhan).
Berdasarkan tabel 4.3 diatas maka terlihat kelelehan pertama terjadi pada step ke-
3 dimana kelelehan tersebut terjadi pada bagian link yang memang direncanakan
untuk leleh pertama kali.
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
13/17
Gambar 4.3. Kinerja bangunan pada step ke-3 analisisPushover
Dari tabel 4.3 juga dapat dilihat bahwa target perpindahan struktur terjadi pada
saat step ke-12 dimana perpindahan struktur sudah melewati simpangan ultimate
sebesar 236 mm. kinerja bangunan pada step ke-12 ditunjukkan pada gambar 4.4.
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
14/17
Gambar 4.4. Kinerja bangunan pada step ke-12 analisisPushover
Pada gambar 4.4. terlihat dua buah link pada bagian bawah bangunan sudah
mengalami leleh sedangkan bresing pada dua lantai terbawah sudah mengalami
kondisiyieldpoint atau segera dapat dihuni. Sehingga struktur sesuai dengan konsep
desain yang diharapkan yaitu balok lemah kolom kuat. Dengan target perpindahan
sebesar t 236 mm dan gaya geser dasar sebesar 139,650 ton.
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
15/17
Kinerja bangunan pada step ke-25 sebagai step terakhir dari analisis push over
ditampilkan pada gambar 4.5 dimana keruntuhan pada link sudah terjadi di setengah
tinggi bangunan.
Gambar 4.5. Kinerja bangunan pada step ke-25 analisisPushover
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
16/17
4.6. Kurva Push OverSetelah melakukan analisis pushover dengan SAP 2000, maka akan
didapatkan kurvapushoveryang menunjukkan hubungan perpindahan dan gaya geser
dasar suatu struktur. Berikut adalah kurvapushoverpada model struktur.
Gambar 4.6 Kurva pushover model struktur
Berdasarkan gambar 4.6 dapat dilihat bahwa gaya geser dasar maksimum
yang dapat terserap oleh struktur sebesar 471,196 KN pada saat perpindahan sebesar
81mm. setelah menapai gaya geser dasar maksimum struktur mengalami penurunan
yang drastis pada gaya geser dasar yag dapat terserap dampai dengan perpindahan
maksimal yang terjadi yaitu 1258 mm. sedangkan pada bagian akhir kurva terlihat
penurunan perpindahan menjadi sebesar 905 mm dengan gaya heser dasar sebesar
23,182KN.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Gayageserdasar(KN)
Perpindahan (m)
Kurva Pushov
-
8/13/2019 laporan pemodelan struktur
17/17
5. KesimpulanDari hasil analisis yang dilakukan didapat kan beberapa kesimpulan yang dapat
disampaikan yaitu :
i. Simpangan maksimal yang terjadi pada struktur diakibatkan oleh beban gempapada arah x dengan simpangan sebesar 22,12 mm, jauh lebih kecil dibandingkan
dengan simpangan ijin menurut SNI 03-1726-2002 sebesar 600 mm
ii. Pada analisis pushover, kelelehan pertama terjadi pada bagian link pada step ke-3 pada analisis pushover
iii. Nilai target perpindahan berdasarkan FEMA 356 yaitu sebesar 0,236 m dicapaipada step ke 12
iv. Gaya geser dasar maksimum yang dapat terserap oleh struktur sebesar 471,196KN pada saat perpindahan sebesar 81mm (step ke-3)