Analisis Perbandingan Efektifitas Struktur Gedung dengan Menggunakan Shearwall dan kombinasi antara Shearwall-Outrigger
Yachub Syahriar, M. Faishal Mukarrom, Data Iranata, Trijoko Wahyu Adi.
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail:
[email protected]
Abstrak— Sampai saat ini, dinding geser telah umum digunakan untuk memikul beban geser akibat gempa. Untuk bangunan bertingkat tinggi dimensi dinding geser yang dibutuhkan menjadi besar karena momen lentur dan gaya geser yang harus ditahan menjadi sangat besar. Salah satu solusi mengatasi masalah tersebut adalah pemasangan outrigger pada bangunan bertingkat tinggi. Outrigger adalah komponen dinding yang berfungsi sebagai balok. Penggunaan outrigger dapat mengurangi momen yang terjadi pada dinding geser beserta kolom dinding geser, sehingga diharapkan dimensi pada dinding geser dapat berkurang. Penambahan kekakuan tersebut dapat mengurangi drift maksimum struktur dan periode bangunan. Sehingga penggunaan outrigger juga dapat menambah kekakuan struktur gedung.
Tinggi lantai pada bangunan gedung juga mempengaruhi besarnya drift maksimum. Oleh karena itu variasi tinggi bangunan juga akan menentukan efektifitas penggunaan system ourigger. Sehingga pada tiap variasi tinggi lantai juga akan berbeda – beda penggunaan sistem penahan beban lateralnya. Tugas Akhir ini bertujuan untuk mengetahui elemen struktur mana yang paling efektif untuk digunakan pada gedung bertingkat tinggi.
Dalam pembahasan TA ini dianalisa 2 variasi ketinggian gedung dengan tinggi 30,40. Dari masing-masing ketinggian tersebut dimodelkan dengan dua jenis penggunaan elemen struktur yang dipakai untuk menahan beban lateral, yaitu struktur gedung yang menggunakan shear wall dan struktur gedung yang menggunakan kombinasi antara shear wall dan outrigger. Untuk gedung 30 lantai (shearwall) membutuhkan waktu 251 hari dengan biaya sebesar Rp50,971,351,579.23 untuk gedung 30 lantai (shearwall – outrigger) membutuhkan waktu 253 hari dengan biaya sebesar Rp Rp50,649,941,835.31, dan untuk gedung 40 lantai (shearwall) membutuhkan waktu 371 hari dengan biaya sebesar Rp71,098,029,367.24, untuk gedung 40 lanttai (shearwall – outrigger) membutuhkan waktu 373 hari dengan biaya sebesar Rp70,222,078,830.15.
Kata Kunci— efektifitas biaya dan waktu, outrigger, shearwall.
PENDAHULUAN
I
ndonesia adalah sebuah negara dengan aktifitas gempa bumi tektonik yang tinggi. Dari segi geologi lokasi Indonesia terletak pada 4 lempeng tektonik utama yaitu lempeng Eurasia, Indo-Australia, Pasifik, dan Filipina.
Saat ini, semakin sempitnya lahan di kota-kota besar mengharuskan pola pembangunan gedung secara vertikal. Pembangunan gedung secara vertikal sangat rentan terhadap bahaya beban lateral seperti angin dan gempa bumi.
Untuk mengatasi masalah tersebut beberapa elemen dari gedung harus dirancang sedemikian rupa sehingga mampu menahan gaya-gaya lateral (beban angin dan gempa bumi) yang terjadi. Elemen utama gedung yang harus direncanakan terhadap pengaruh beban gempa antara lain balok, kolom, dan shear wall.
Sampai saat ini, shear wall telah umum digunakan untuk memikul beban geser akibat gempa. "Untuk bangunan bertingkat tinggi dimensi dinding geser yang dibutuhkan menjadi besar karena momen lentur dan gaya geser yang harus ditahan menjadi sangat besar"(Elias, 2007). Sehingga shear wall yang digunakan pada gedung bertingkat tinggi perlu dianalisa keefektifitasannya karena semakin besar dimensi shear wall semakin besar pula biaya konstruksinya.
Inovasi dalam perencanaan struktur terus menerus dikembangkan dalam mendesain bangunan tingkat tinggi dengan tujuan dapat menahan beban lateral. Pembangunan gedung bertingkat tinggi dapat dilakukan jika teknik-teknik perencanaan pembangunan yang digunakan dapat memaksimalkan kapasitas dari bahan-bahan struktur tersebut. Seiring dengan perkembangan zaman, banyak sistem desain dan metode perencanaan yang terus dikembangkan dalam dunia teknik sipil dan dapat digunakan untuk merencanakan bangunan tingkat tinggi, salah satunya adalah penerapan dan penggunaan sistem outrigger pada bangunan tingkat tinggi.
Outrigger adalah komponen dinding yang berfungsi sebagai balok setinggi satu lantai. Penggunaan outrigger dapat mengurangi momen yang terjadi pada dinding geser beserta kolom dinding geser. Hal ini mengakibatkan dimensi shear wall dapat direduksi. Penggunaan outrigger juga dapat menambah kekakuan struktur gedung. Penambahan kekakuan tersebut dapat mengurangi drift maksimum struktur dan periode bangunan.
Tidak semua tipe ketinggian gedung dapat dikatakan efektif jika menggunakan outrigger. Variasi tinggi bangunan juga akan menentukan efektifitas penggunaan sistem outrigger. Pada tiap gedung dengan variasi jumlah lantai yang berbeda, juga akan berbeda – beda penggunaan sistem penahan beban lateral yang efektif. Sehingga dalam pembahasan TA ini akan dianalisa 2 variasi ketinggian gedung dengan tinggi 30 dan 40 lantai tanpa ataupun menggunakan outrigger. Kemudian kita akan mengetahui sistem mana yang lebih efektif dari segi analisa struktur dan analisa biaya dan waktu untuk tinggi variasi gedung bertingkat tersebut .
METODOLOGI
Metodologi Tugas Akhir ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Penjelasan lengkap tentang Metodologi dapat dilihat pada buku Tugas Akhir penulis [1].
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kurva Kapasitas Struktur
Berikut ini akan disajikan hasil analisis pushover berupa kurva kapasitas struktur. Dari kurva kapasitas struktur ini akan didapatkan nilai dari faktor daktilitas struktur yang aktual. Nilai daktilitas didapatkan dari perbanadingan antara deformasi atap gedung sesaat sebelum runtuh (Xm) dengan deformasi atap gedung dalam batas elastisnya atau ketika memasuki fase plastisnya (Xy). Titik keruntuhan dalam kurva adalah berada pada ujunng kurva teratas yang setelah itu kurva langsung turun vertikal. Sedangkan titik di mana struktur memasuki fase plastis adalah titik dimana kurva mengalami pembelokan yang pertama.
Berikut ini disajikan perbandingan kurva kapasitas struktur 30 lantai:
Kurva kapasitas gedung 30 lantai tanpa outrigger.
base shear (kN)
base shear (kN)
Deformasi atap (m)
Gambar 2. Kurva Kapasitas Struktur Gedung 30 Lantai yang tidak Menggunakan Outrigger
Fakktor daktilitas ( ) = XmXy
= 0,27170,06084
= 4,46
Kurva kapasitas struktur gedung 30 lantai dengan outrigger
base shear (kN)
base shear (kN)
Deformasi atap (m)
Gambar 3. Kurva Kapasitas Struktur Gedung 30 Lantai yang menggunakan Outrigger
Faktor daktilitas ( ) = XmXy
= 0,087410,0479
= 1,824
Dari nilai faktor daktilitas kedua tipe gedung sebelumnya dapat diketahui bahwa struktur gedung 30 lantai yang menggunakan outrigger, mempunyai nilai daktilitas yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur gedung 30 lantai yang tidak menggunakan outrigger. Sehingga dapat diketahui bahwa struktur gedung 30 lantai yang menggunakan outrigger memiliki kekakuan yang lebih besar.
Sedangkan perbandingan kurva kapasitas struktur untuk gedung 40 lantai adalah sebagai berikut:
Kurva kapasitas gedung 30 lantai tanpa outrigger.
base shear (kN)
base shear (kN)
Deformasi atap (m)
Gambar 4. Kurva Kapasitas Struktur Gedung 40 Lantai yang tidak menggunakan Outrigger
Faktor daktilitas ( ) = XmXy
= 0,2780,07448
= 3,73
Kurva kapasitas struktur gedung 40 lantai dengan outrigger
base shear (kN)
base shear (kN)
Deformasi atap (m)
Gambar 5. Kurva Kapasitas Struktur Gedung 40 Lantai yang menggunakan Outrigger
Faktor daktilitas ( ) = XmXy
= 0,19510,07273
= 2,68
Dari nilai faktor daktilitas kedua tipe gedung sebelumnya dapat diketahui bahwa struktur gedung 40 lantai yang menggunakan outrigger, mempunyai nilai daktilitas yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur gedung 40 lantai yang tidak menggunakan outrigger. Sehingga dapat diketahui bahwa struktur gedung 40 lantai yang menggunakan outrigger memiliki kekakuan yang lebih besar.Peramalan Jumlah Kendaraan
Analisa Waktu
Untuk mengetahui seberapa besarnya pengaruh penggunaan outrigger pada lama pengerjaan struktur gedung dari awal persiapan sampai selesai, durasi lama pengerjaan struktur gedung yang menggunakan outrigger perlu dibandingkan dengan struktur gedung yang tidak menggunakan outrigger (menggunakan shearwall saja).
Beberapa hal yang perlu dibandingkan dari segi waktu adalah:
Durasi pengerjaan struktur tiap lantai
Durasi total dari pengerjaan struktur gedung
Dari kedua hal diatas maka dapat dianalisis struktur mana yang lebih efisien jika ditinjau dari segi lama pengerjaannya.
Dari analisis biaya dan waktu yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya didapat waktu lama pengerjaan struktur gedung yang menggunakan shearwall saja dan struktur gedung yang menggunakan kombinasi antara shearwall dan outrigger. Berikut lama durasi pengerjaan struktur gedung jika disajikan dalam bentuk grafik.
Gambar 6.Grafik Hubungan Antara Lantai Gedung dan Durasi selesai Pengerjaan per Lantai Struktur Gedung 30 Lantai Tanpa Outrigger
Gambar 7.Grafik Hubungan Antara Lantai Gedung dan Durasi Pengerjaan per Lantai Struktur Gedung 40 Lantai Tanpa Outrigger
Gambar 8.Grafik Hubungan Antara Lantai Gedung dan Durasi Pengerjaan per Lantai Struktur Gedung 40 Lantai yang Menggunakan Outrigger.
Gambar 9. Grafik Hubungan Anatara Lantai Gedung dan Durasi Pengerjaan per Lantai Struktur Gedung 30 Lantai yang Menggunakan Outrigger.
Untuk memudahkan mengetahui perbandingan dari grafik diatas dapat dilihat pada gambar 6.6 untuk struktur gedung 30 lantai dan gambar 6.7 untuk struktur gedung 40 lantai.
Gambar 10.Durasi Pengerjaan Tiap Lantai Struktur Gedung 30 Lantai
Gambar 11. Durasi Pengerjaan Tiap Lantai Struktur Gedung 40 Lantai
Dari grafik lama pengerjaan struktur tiap lantai untuk gedung 30 lantai dan 40 lantai dapat dianalisis bahwa sebenarnya antara gedung yang memakai outrigger dan yang tidak memakai outrigger atau dengan kata lain hanya memakai shearwall saja hampir tidak ada perbedaan yang signifikan. Yang berbeda hanya pada saat pengerjaan lantai 30 dari masing-masing tipe struktur gedung.
Gedung yang memakai outrigger sebagai penahan gaya lateralnya lebih lama pengerjaannya pada saat sampai pada lantai 30 yang adalah . hal ini dikarenakan ada penambahan volume elemen struktur gedung berupa outrigger.
Gambar 12. Grafik Durasi total Gedung
Kemudian pada Gambar 13 dapat kita lihat perbandingan antara Gedung yang memakai struktur outrigger dengan tidak. Lebih lama pengerjaan waktu yang menggunakan struktur otrigger.
Gambar 13.Grafik Perbedaan tinggi Struktur gedung terhadap Total durasi
Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa lama pelaksanaan struktur gedung dengan yang menggunakan outrigger dan tidak, tidak jauh berbeda.
Analisa Biaya
Hasil perhitungan biaya pada masing-masing gedung adalah :
Tabel 1.Biaya konstruksi gedung 30 lantai.
Tabel 2.Biiaya konstruksi gedung 40 lantai
Dari perhitungan biaya tersebut maka kami sajikan dalam grafik berikut :
Shear wall shearwall-outrigger
Gambar 14.Grafik Perbedaan Total biaya pada Gedung 30 dan 40 Lantai
Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa baik gedung 30 lantai maupun 40 lantai mengalami penurunan biaya konstruksi jika menambahkan outrigger sebagai komponen penahan beban lateral. Hal ini dikarenakan pemakaian outrigger dapat berakibat mengecilnya dimensi elemen struktur yang lainnya karena outrigger mampu memperkecil gaya dalam yang diterima oleh elemen struktur yang lain.
α1α2
α1
α2
Tinggi gedung (lantai)
Gambar 15.Grafik Hubungan Antara Tinggi Struktur Gedung Dengan Total Biaya Konstruksi.
Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa α1 (gradien garis hubungan tinggi gedung dengan total biaya konstruksi untuk gedung yang tidak menggunakan outrigger) lebih besar dari pada α2 (gradien garis hubungan tinggi gedung dengan total biaya konstruksi untuk gedung yang menggunakan outrigger). Hal tersebut menunjukkan bahwa jika dilakukan perhitungan untuk total biaya konstruksi gedung 40 lantai keatas maka selisih total biaya konstruksi akan semakin bertambah besar dengan lebih kecilnya total biaya konnstruksi untuk gedung yang menggunakan outrigger.
KESIMPULAN/RINGKASAN
Dari hasil analisis yang telah dilakukan, baik analisis struktur, analisis waktu, maupun analisis biaya, dapat disimpulkan bahwa:
Jika ditinjau dari segi strukturnya, gedung 30 lantai yang menggunakan outrigger memiliki faktor daktilitas yang lebih kecil yaitu sebesar 1,824 jika dibandingkan dengan faktor daktilitas srtuktur gedung yang tidak menggunakan outrigger yaitu sebesar 4,46. Sama halnya dengan struktur gedung 40 lantai. Yang menggunakan outrigger memiliki faktor daktilitas sebesar 2,68 yang dimana lebih kecil dari pada faktor daktilitas struktur gedung yang tidak menggunakan outrigger yaitu sebesar 3,73. Jadi dapat disimpulkan bahwa sruktur gedung yang menggunakan outrigger mempunyai nilai kekakuan yang lebih besar dari pada struktur gedung yang tidak menggunakan outrigger.
Penggunaan outrigger dapat memperkecil gaya dalam yang diterima shearwall. Hal ini mengakibatkan dimensi strukturnya dapat diperkecil.
Untuk gedung 30 lantai ( shearwall ) membutuhkan waktu 251 hari dengan biaya sebesar Rp50,971,351,579.23 untuk gedung 30 lantai (shearwall – outrigger ) membutuhkan waktu 253 hari dengan biaya sebesar Rp Rp50,649,941,835.31, dan untuk gedung 40 lantai ( shearwall ) membutuhkan waktu 371 hari dengan biaya sebesar Rp71,098,029,367.24, untuk gedung 40 lanttai (shearwall – outrigger) membutuhkan waktu 373 hari dengan biaya sebesar Rp70,222,078,830.15.
Untuk kurva gedung yang menggunakan outrigger memiliki nilai α yang lebih kecil jika dibandingkan dengan kurva gedung yang tidak menggunakan outrigger. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi lantai gedung struktur total biaya antara shearwall dengan shearwall-outrigger lebih murah struktur yang menggunakan shearwall-outrigger dengan selisih biaya yang akan semakin besar.
Tingkat kelangsingan struktur = lebar gedungtinggi gedung
Tingkat kelangsingan gedung 30 lantai = 30120 = 0,25
Tingkat kelangsingan gedung 40 lantai = 30160 = 0,1875
Gedung dengan tingkat kelangsingan lebih kecil dari 0,25 lebih efektif untuk memakai outrigger sebagai elemen struktur penahan gaya lateralnya.
DAFTAR PUSTAKA
Danang, A. Hartandyo dan Patria Kusumaningrum. 2004. Tugas Akhir : Perilaku Struktur Beton dengan Dinding Geser Dilengkapi dengan Outrigger di Bawah Beban Gempa Kuat. Bandung : Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung.
Fany, Fahrizal.2012. Analisa Perbandingan Metode Pelaksanaan Cast in Situ Dengan Pracetak Terhadap Biaya dan Waktu Pada Proyek Dian Regency Apartemen. Surabaya.Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Jatmikanto,Rahmat.2011. Studi Perbandingan Rigid Pavement Metode Konvensional dengan Metode PPCP ( Precast Prestress Concrete Pavement) Ditinjau dari Segi Biaya dan Waktu. Surabaya: ITS.
Mukarrom, M. Faishal dan Yachub Syahriar.2013.Analisis Perbandingan Efektifitas Struktur Gedung dengan Menggunakan Shearwall dan Kombinasi Antara Shearwall-outrigger.Surabaya.Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Purwono, Rachmat.2005.Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa Edisi Keempat.Surabaya:itspress.
Rahman,Sofyan.2012. Optimasi Lokasi untuk Group Tower Crane pada Proyek Apartemen Guna Wangsa Surabaya,Surabaya.Institut Teknologi SepuluhNopember
Sastraatmadja, A. Soedradjat. Analisa (cara modern) Anggaran Biaya Pelaksanaan .Bandung: Nova
Schodek, Daniel L.1999. Struktur Edisi kedua.Jakarta: Erlangga
Taranath, Bungale S. 1988. Structural Analisis and Design of Tall Building. Singapore : Mc-Graw-Hill Book Company.
Tam and Arthur W T Leung. 2008. Genetic Algorithm Modeling Aided with 3D Visualization in Optimizing Construction Site Facility LayoutInternational. Department of Building & Construction and Division of Building Science and Technology, City University of Hong Kong.
6
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6
gedung tanpa outrigger
gedung dengan outrigger
gedung dengan outrigger
gedung tanpa outrigger
