its undergraduate 16350 presentation
DESCRIPTION
ITS Undergraduate 16350 PresentationTRANSCRIPT
-
Studi Bangunan Tingkat Tinggi MenggunakanBase Isolation sebagai Pereduksi Beban Gempa
di Wilayah Gempa Tinggi
OLEH :SAMSURYANA (3106 100 042)
DOSEN PEMBIMBING :Tavio, ST, MT., PhDData Iranata, ST, MT., PhD
JURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAANINSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBERSURABAYA 2010
-
Latar Belakang
Gempa bumi merupakan bencana alam yg paling banyak menyebabkan kerusakan.
Indonesia merupakan salah satu negara yg rawan gempa.
Teknologi base isolation system (sistem isolasi dasar) berkembang dgn pesat. Teknologi ini digunakan untuk mendesain bangunan yg berada pada zona gempa tinggi
-
Perumusan Masalah
Bagaimana permodelan Lead Rubber Bearing (LRB) sbgdumper terhadap beban gempa dlm sistem Base Isolation??
Bagaimana analisa dan evaluasi kinerja struktur gedungdgn Base Isolation System apabila dibandingkan dgnstruktur gedung konvensional menggunakan SAP 2000 ??
Bagaimana Respon Spectra yg terjadi akibat beban gempapada struktur gedung konvensional dan struktur gedungdgn Base Isolation System ??
Bagaimana lateral displacement yg timbul pada strukturdgn base isolation system pada daerah dgn zona gempatinggi ??
-
Maksud & Tujuan
Mendapatkan permodelan Lead Rubber Bearing (LRB)
Mendapatkan gaya-gaya dalam tiap elemenstruktur dan kinerja struktur (struktur Base Isolation maupun struktur normal)
Memperoleh Respon Spectra untuk keduabangunan tersebut
Memperoleh Lateral Displacement yg timbulpada struktur dgn Base Isolation
-
Batasan Masalah
Tipe struktur yg ditinjau adalah simetris dan teratur. Tidak meninjau analisa biaya. Analisa perhitungan menggunakan
ACI 318- 2002code, SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung.
Struktur gedung yg ditinjau termasuk struktur betonbertulang dan merupakan Struktur Rangka Pemikul Momen(SRPM).
-
Base Isolation System Merupakan desain alternatif untuk
mengurangi resiko kerusakan bangunan akibat gempa dgn cara mereduksi beban gempa yg bekerja pd bangunan.
Cover Rubber
Energy Dissipation Core
Steel Reinforcing Plates
Internal Rubber Layers
Bottom Mounting Plate
-
Base Isolation System
Struktur Konvensional Struktur dgn Base Isolator
-
Analisa Dinamis Multi Degree of Freedom (MDOF) :
Respon dinamik dari multistory rigid frame buildings termasuk kedalam sistem berderajad kebebasan banyak, dengan asumsi bahwa massa dari frame atau gedung terpusat pada lantainya, dan balok diasumsikan mempunyai kekakuan yang jauh lebih besar dari kolom.
-
Analisis Struktur Konsep bangunan dengan isolator adalah mengeliminasi pengaruh
ragam-ragam getar yang lebih tinggi terhadap struktur. Persamaan gerakan bangunan dengan isolasi seismic akibat gaya gempa, ditinjau atas dua bagian yaitu pertama untuk struktur bangunan diatas isolator dan untuk struktur pada level bearing isolator.
-
MetodologiSTART
STUDI LITERATUR
STUDI KASUS
STRUKTUR
KONVENSIONAL
ANALISA STRUKTUR
DYNAMIC ANALISIS
CHECK PERLETAKAN
KESIMPULAN
SELESAI
STRUKTUR
DGN BASE ISOLATOR
MENGHITUNG PARAMETER STRUKTUR
ANALISA STRUKTUR
DYNAMIC ANALISIS
NOT OK
MENGHITUNG PARAMETER STRUKTUR
-
Layout Denah
-
Pre-eliminary Design
Data Perencanaan Gedung :
Jenis gedung : Perkantoran Tinggi : 20 lantai Luas denah : 30 20 m2
Mutu baja BJ41 (fy) : 320 MPa Mutu beton (fc) : 35 MPa Zona gempa : zona 6 Tebal pelat
Atap : 15 cm
Lantai : 15 cm
Dimensi Kolom : 80/80
Balok induk : 40/60
-
PembebananAtap
Beban mati (DL) : 629184 kg Beban hidup (LL): 60000 kg Berat total lantai atap : Watap = 629184 + (0,8 x 60000)
= 629184 + 48000
= 677184 kg*
(*) pada input SAP 2000, massa total lantai (m) dikurangi massa balok dan kolom.
Jadi massa lantai atap = (677184 221184 172800)/ 9,81= 28868,50 kg s2/m
Momen inersia massa lantai atap :
42222
7336160012
)2030(67718412
)(kgm
dbM
-
Pembebanan
Lantai
Beban mati (DL) : 794584kg Beban hidup (LL): 240000 kg Berat total lantai atap :
Watap = 629184 + (0,8 x 240000)
= 794584 + 192000
= 986184 kg *
*) pada input SAP 2000, massa total lantai (m) dikurangi massa balok dan kolom.
Jadi massa lantai lantai = (986184 221184 172800)/ 9,81= 60366,972 kg s2/m
Momen inersia massa lantai :
4106836612
)220230(98618412
)22( kgmdbM
-
Pembebanan Pembebanan gempa mengacu pada SNI 03-1726-2002 Pasal 5.8.2 yaitu
:Gempa X : efektifitas 100% gempa arah x ; efektifitas 30% gempa arah yGempa Y : efektifitas 30% gempa arah x ; efektifitas 100% gempa arah y
Pembebanan gempa dinamik menggunakan respon spektrum WG 6 dengan kondisi tanah lunak.
Metode penjumlahan respon ragam menggunakan kombinasi kuadratik lengkap (Complete Quadratic Combination atau CQC). Dimana waktu getar alami dianggap berdekatan apabila selisih nilainya dominan kurang dari 15%.
-
Pemodelan Portal memanjang
Fix Base LRB
Tinggi Bangunan :19 lantai @ 4m + base floor @5m= 81m
Lebar bangunan :6 portal @ 5m = 30 m
-
Kontrol Penjumlahan Respon Ragammode Periode selisih
1 2,721 6825,51 %
2 2,46661 827,75%
3 2,1 891 391 30,1 4%
4 0,8877779,00%
5 0,7977338,01 %
6 0,71 764221 ,05%
7 0,5071 1 66,1 2%
8 0,4459453,1 7%
9 0,41 42286,69%
1 0 0,3472943,98%
1 1 0,3075222,1 3%
1 2 0,2861 942,93%
1 3 0,2568942,74%
1 4 0,2294561 ,55%
1 5 0,21 39641 ,45%
1 6 0,1 994331 ,34%
1 7 0,1 860280,55%
1 8 0,1 805761 ,27%
1 9 0,1 679040,08%
20 0,1 671 44
Fix Base
Mode Periode Selisih1 4,2521 1 9
1 6,27%2 4,089433
38,75%3 3,701 95
244,96%4 1 ,252305
6,53%5 1 ,1 86977
1 6,1 0%6 1 ,025966
37,34%7 0,652568
7,53%8 0,577268
4,55%9 0,531 745
1 0,1 7%1 0 0,430036
5,22%1 1 0,377796
2,69%1 2 0,350856
3,83%1 3 0,31 2605
3,72%1 4 0,275438
1 ,87%1 5 0,256766
1 ,61 %1 6 0,240631
2,66%1 7 0,21 4061
1 ,47%1 8 0,1 99362
0,31 %1 9 0,1 96255
0,45%20 0,1 91 797
LRB
-
Layout Joint
JointOutput
CaseU3
(kN)Joint
Output Case
U3 (kN)
1 DCON2 531 0,735 1 9 DCON2 6029,8342 DCON2 6572,753 20 DCON2 7343,0283 DCON2 6792,821 21 DCON2 7567,6444 DCON2 6792,821 22 DCON2 7567,6445 DCON2 6572,753 23 DCON2 7343,0286 DCON2 531 0,735 24 DCON2 6029,8347 DCON2 5885,338 25 DCON2 5885,3388 DCON2 71 95,51 3 26 DCON2 71 95,51 39 DCON2 741 8,402 27 DCON2 741 8,4021 0 DCON2 741 8,402 28 DCON2 741 8,4021 1 DCON2 71 95,51 3 29 DCON2 71 95,51 31 2 DCON2 5885,338 30 DCON2 5885,3381 3 DCON2 6029,834 31 DCON2 531 0,7351 4 DCON2 7343,028 32 DCON2 6572,7531 5 DCON2 7567,644 33 DCON2 6792,8211 6 DCON2 7567,644 34 DCON2 6792,8211 7 DCON2 7343,028 35 DCON2 6572,7531 8 DCON2 6029,834 36 DCON2 531 9,735
TABLE: Joint Reactions TABLE: Joint Reactions
-
Katalog Lead Rubber Bearing (LRB) & Data Histeric LOOP
336,667kN0,02215250yekyf
0,022m152515250
303
dkekQd
y
15250kN/m152510dk10ek
0,1152501525
ekdk Post yield ratio =
Dimana :ke = kekakuan awalkd = kekakuan pasca lelehQd = kekakuan leleh dari inti imah
-
Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai
-
Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai
-
Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai
-
Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai
-
Hasil Perbandingan Manual & SAP 4 lantai
Fix Base LRB Fix Base LRB1 0,1 501 0,371 4 0,1 569 0,37582 0,0454 0,0821 0,0438 0,08313 0,0229 0,0345 0,0235 0,03614 0,01 59 0,01 91 0,01 62 0,01 95
PeriodeManual SAP 2000story
Fix Base LRB Fix Base LRBBase 0,0 26,25 0,0 26,70
1 2,41 28,94 2,45 29,052 5,98 30,27 6,1 0 30,803 8,75 32,1 4 8,90 32,354 1 1 ,56 33,48 1 1 ,85 33,65
storyDisplacement
Manual SAP 2000
-
Elemen Force
Frame P V2 V3 T M2 M3Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m
-1 336,1 5 1 03,01 1 1 1 5,448 0,51 29 498,6749 504,8999-6561 ,65 -1 23,555 -1 25,636 -0,6094 -51 5,51 5 -539,598-1 889,32 1 36,446 1 1 8,1 75 0,0403 504,067 560,5563-7786,1 9 -1 36,984 -1 29,1 42 -0,0368 -522,004 -561 ,733
-21 38,7 1 05,541 1 49,495 0,051 9 554,71 51 509,6306-6528,1 1 -1 26,346 -1 49,81 9 -0,0555 -555,321 -544,425-3482,02 1 38,1 61 1 52,2 0,01 78 559,5576 563,4076-7567,64 -1 38,1 61 -1 52,421 -0,01 78 -559,966 -564,545
1
3
1 3
1 5
TABLE: Element Forces - Frames
Portal memanjang exterior fix base
-
Elemen force
Frame P V2 V3 T M2 M3Text KN KN KN KN-m KN-m KN-m
-1 569,44 64,61 2 74,909 0,9326 226,641 8 220,851 6-6431 ,46 -1 1 4,036 -1 00,776 -0,6448 -302,802 -349,492
-2099,4 1 54,703 78,891 0,0585 237,955 458,5737-7591 ,41 -1 55,1 75 -1 06,855 -0,0628 -320,88 -460,052-21 77,72 69,452 1 55,562 0,0492 450,3504 233,251 6-651 9,62 -1 20,1 99 -1 56,351 -0,0347 -452,423 -367,902
-3483,9 1 59,1 49 1 60,372 0,022 463,021 5 470,6552-7529,59 -1 59,621 -1 60,924 -0,021 2 -464,595 -472,1 59
61
63
73
75
TABLE: Element Forces - Frames
Portal melintang exterior LRB
-
Reduksi Gaya Dalam
Frame Text
Type P KN
Reduksi gaya
V2 KN
Reduksi gaya
V3 KN
Reduksi gaya
T KN-m
Reduksi gaya
M2 KN-m
Reduksi gaya
M3 KN-m
Reduksi gaya
Fix Base 2486,39 1 23,87 1 20,03 0,62 482,21 532,01LRB 21 22,97 66,68 58,27 0,43 1 65,37 1 90,26Fix Base 3092,48 1 26,66 1 41 ,6 0,07 51 7,71 536,98LRB 2708,1 0 78,1 66,31 0,04 1 92,1 6 224,94Fix Base 2593,70 1 26,66 1 41 ,6 0,06 51 7,71 536,98LRB 2350,56 78,67 79,96 0,03 225,68 233,08Fix Base 3054,45 1 38,35 1 44,1 2 0,04 522,39 555,98LRB 3048,44 80,1 8 82,25 0,02 231 ,86 230,95
36%
42%
43%
42%
69%
57%
50%
50%
34%
37%
44%
44%
54%
62%
62%
58%
49%
47%
56%
57%
A
B
C
D
85%
88%
91 %
1 00%
-
Displacement
Fix Base LRB Fix Base LRBbase 0,0 98,8 0,0 99,4
1 5,0 1 08,4 4,6 1 06,82 1 1 ,7 1 1 6,2 1 0,4 1 1 2,83 1 9,0 1 23,8 1 6,5 1 1 8,74 26,2 1 31 ,1 22,6 1 24,45 33,4 1 38,2 28,7 1 30,06 40,3 1 45,0 34,7 1 35,07 46,9 1 51 ,4 40,5 1 40,78 53,2 1 57,6 46,1 1 45,79 59,2 1 63,3 51 ,6 1 50,6
1 0 64,9 1 68,7 56,8 1 55,21 1 70,2 1 73,8 61 ,8 1 59,51 2 75,2 1 78,4 66,5 1 63,61 3 79,8 1 82,6 71 ,0 1 67,41 4 84,0 1 86,4 75,2 1 70,91 5 87,8 1 89,7 79,0 1 74,01 6 91 ,1 1 92,6 82,5 1 76,91 7 93,9 1 95,0 85,6 1 79,41 8 96,2 1 97,0 88,2 1 81 ,61 9 97,9 1 98,5 90,5 1 83,520 99,2 1 99,7 92,3 1 85,1
story
Perbandingan defleksi arah sumbu X (mm)portal x portal y
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
20
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 1 00,0 1 20,0 1 40,0 1 60,0 1 80,0 200,0
sto
ry
Interstory drift (mm)
Fix Base LRB
Portal X
-
DisplacementFix Base LRB Fix Base LRB
base 0,0 98,8 0,0 99,41 5,0 1 08,4 4,6 1 06,82 1 1 ,7 1 1 6,2 1 0,4 1 1 2,83 1 9,0 1 23,8 1 6,5 1 1 8,74 26,2 1 31 ,1 22,6 1 24,45 33,4 1 38,2 28,7 1 30,06 40,3 1 45,0 34,7 1 35,07 46,9 1 51 ,4 40,5 1 40,78 53,2 1 57,6 46,1 1 45,79 59,2 1 63,3 51 ,6 1 50,6
1 0 64,9 1 68,7 56,8 1 55,21 1 70,2 1 73,8 61 ,8 1 59,51 2 75,2 1 78,4 66,5 1 63,61 3 79,8 1 82,6 71 ,0 1 67,41 4 84,0 1 86,4 75,2 1 70,91 5 87,8 1 89,7 79,0 1 74,01 6 91 ,1 1 92,6 82,5 1 76,91 7 93,9 1 95,0 85,6 1 79,41 8 96,2 1 97,0 88,2 1 81 ,61 9 97,9 1 98,5 90,5 1 83,520 99,2 1 99,7 92,3 1 85,1
story
Perbandingan defleksi arah sumbu X (mm)portal x portal y
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
20
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 1 00,0 1 20,0 1 40,0 1 60,0 1 80,0 200,0
stor
y
Interstory drift (mm)
Fix Base LRB
Portal Y
-
Story drift
Fix Base LRB Fix Base LRBinterstory interstory interstory interstory
base 0,0 0,0 0,0 0,01 5,0 9,6 4,6 7,42 6,7 7,8 5,8 6,03 7,3 7,6 6,1 5,94 7,2 7,3 6,1 5,75 7,2 7,1 6,1 5,66 6,9 6,8 6,0 5,07 6,6 6,4 5,8 5,78 6,3 6,2 5,6 5,09 6,0 5,7 5,5 4,9
1 0 5,7 5,4 5,2 4,61 1 5,3 5,1 5,0 4,31 2 5,0 4,6 4,7 4,11 3 4,6 4,2 4,5 3,81 4 4,2 3,8 4,2 3,51 5 3,8 3,3 3,8 3,11 6 3,3 2,9 3,5 2,91 7 2,8 2,4 3,1 2,51 8 2,3 2,0 2,6 2,21 9 1 ,7 1 ,5 2,3 1 ,920 1 ,3 1 ,2 1 ,8 1 ,6
Perbandingan drift arah sumbu X (mm)
storyportal x portal y
-
Gaya Dalam struktur pada zona gempa berbeda
P V2 V3 T M2 M3KN KN KN KN-m KN-m KN-m1 5,945 1 24,997 46,693 20,006 1 20,061 1 94,602
-7567,644 -1 24,997 -46,693 -20,006 -1 20,061 -1 94,45422,988 1 37,889 89,821 20,327 294,909 298,826
-7567,644 -1 37,889 -89,821 -20,327 -294,909 -298,82628,857 1 73,668 1 34,471 23,642 442,1 69 466,998
-7567,644 -1 73,668 -1 34,471 -23,642 -442,1 69 -466,99831 ,256 1 90,1 46 1 52,720 25,1 23 501 ,286 506,580
-7458,657 -1 90,1 46 -1 52,720 -25,1 23 -501 ,286 -506,58032,431 1 98,094 1 61 ,650 25,786 530,739 536,21 2
-7458,657 -1 98,094 -1 61 ,650 -25,786 -530,739 -536,21 262,541 204,306 1 61 ,971 26,439 466,621 478,1 91
-7591 ,406 -204,306 -1 61 ,971 -26,439 -466,621 -478,1 91WG 6
type bangunan WG Rencana
Fix Base
LRB
WG 1
WG 2
WG 3
WG 4
WG 5
-
Reduksi reaksi base
Fix Base LRB Reduksi
X 1 0432,1 8 4950,754 47,46%
Y 1 2220,1 6 4978,907 40,74%
Base Reaction Sumbu
-
Kesimpulan pada struktur gedung yang menggunakan Base Isolator LRB
mempunyai gaya-gaya dalam yang relatif kecil dibandingkanpada gedung dengan fix base.
Pemakaian system rubber base isolator pada strukturgedung memberikan simpangan relatif terhadap ground yang lebih besar, tetapi direduksi oleh simpangan pada base floor.
Pemakaian LRB jika dilihat dari segi ekonomis akan lebihmahal. Tetapi jika dilihat dari segi fungsi opersional suatubangunan, maka pemakaian LRB bisa dijadikan alternatif isolasi seismik.