Outrigger

ANALISIS RESPON BEBAN ANGIN PADA BANGUNAN BETON TINGKAT TINGGI YANG MENGGUNAKAN SISTEM OUTRIGGER TRUSS

TUGAS AKHIR

 Diajukan untuk melengkapi melengkapi tugas-tugas dan dan memenuhi memenuhi syarat dalam menempuh Colloqium Doctum/Ujian Sarjana (Insinyur) Teknik Sipil

VERIK ANGERIK 04 0404 053

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009 Verik angerik : Analisis Respon Beban Angin Pada Bangunan Beton Tingkat Tinggi Yang Menggunakan Sistem Outrigger Truss, 2009. USU Repository © 2009

ABSTRAK

Bangunan tingkat tinggi merupakan suatu bukti dari perkembangan dan kemajuan dari suatu negara. Inovasi di dalam dunia teknik sipil terus mengalami kenaikan seiring dengan  peningkatan  peningkatan kebutuhan dan perkembangan zaman. Sistem struktur pada bangunan bangunan tingkat tinggi juga mengalami kemajuan dan semakin beragam pula penggunaannya, dengan tujuan untuk dapat menahan beban yang bekerja secara lateral yaitu beban angin dan beban gempa yang dianggap sangat berbahaya bagi keamanan dan kestabilan suatu struktur. Beban angin merupakan suatu fluida yang sifatnya dinamis serta mengalami kenaikan kecepatan dan tekanan seiring dengan pertambahan ketinggian, sehingga dianggap berbahaya bagi suatu struktur yang bertingkat tinggi t inggi.. Salah satu sistem struktural yang cukup efektif digunakan untuk menahan beban lateral pada bangunan tingkat tinggi adalah sistem outrigger truss. Sistem struktural yang masih kurang dikenal di Indonesia ini merupakan sejenis bracing (pengekang) yang dalam aplikasinya tidak direncanakan di semua lantai pada bangunan tingkat tinggi. Outrigger  dipasang dengan cara menghubungkan core wall dari suatu bangunan dengan kolom terluar  pada suatu bangunan bangunan bertingkat tinggi dengan tujuan untuk menambah menambah kekakuan dan kekuatan suatu struktur.Penggunaan outrigger   ini dapat dipasang pada beberapa lantai (double) ataupun hanya satu lantai saja ( single) sesuai dengan kebutuhan perencanaan dan ketinggian gedung. Outrigger  yang  yang prinsip pr insip kerjanya mengakukan suatu lantai pada bangunan tingkat tinggi ini, dapat direncanakan dengan profil baja yang dipasang diagonal ataupun  berupa  berupa dinding beton. Salah satu manfaat utama dari pemasangan outrigger   ini adalah mampu mereduksi displacement  dan   dan bahaya dari inter-storey drift  yang   yang ditimbulkan akibat beban lateral yang  bekerja  bekerja pada bangunan tersebut. Hasil perhitungan dan analitis telah membukt membuktik ikan an bahwa  penggunaan  penggunaan outrigger dapat mengurangi mengurangi displacement   serta inter-storey drift   dibandingkan dengan bangunan yang tidak menggunakannya.Lokasi optimum dari pemasangan outrigger  ini juga dapat ditentukan melalui perhitungan analitis jika dipasang single  ataupun dapat melalui perkiraan yaitu pada sekitar pertengahan ketinggian bangunan. Selain itu, parameter yang dapat digunakan untuk menentukan lokasi optimum pemasangan single outrigger   ini adalah parameter defleksi lateral.

Verik angerik : Analisis Respon Beban Angin Pada Bangunan Beton Tingkat Tinggi Yang Menggunakan Sistem Outrigger Truss, 2009. USU Repository © 2009

ABSTRAK

Bangunan tingkat tinggi merupakan suatu bukti dari perkembangan dan kemajuan dari suatu negara. Inovasi di dalam dunia teknik sipil terus mengalami kenaikan seiring dengan  peningkatan  peningkatan kebutuhan dan perkembangan zaman. Sistem struktur pada bangunan bangunan tingkat tinggi juga mengalami kemajuan dan semakin beragam pula penggunaannya, dengan tujuan untuk dapat menahan beban yang bekerja secara lateral yaitu beban angin dan beban gempa yang dianggap sangat berbahaya bagi keamanan dan kestabilan suatu struktur. Beban angin merupakan suatu fluida yang sifatnya dinamis serta mengalami kenaikan kecepatan dan tekanan seiring dengan pertambahan ketinggian, sehingga dianggap berbahaya bagi suatu struktur yang bertingkat tinggi t inggi.. Salah satu sistem struktural yang cukup efektif digunakan untuk menahan beban lateral pada bangunan tingkat tinggi adalah sistem outrigger truss. Sistem struktural yang masih kurang dikenal di Indonesia ini merupakan sejenis bracing (pengekang) yang dalam aplikasinya tidak direncanakan di semua lantai pada bangunan tingkat tinggi. Outrigger  dipasang dengan cara menghubungkan core wall dari suatu bangunan dengan kolom terluar  pada suatu bangunan bangunan bertingkat tinggi dengan tujuan untuk menambah menambah kekakuan dan kekuatan suatu struktur.Penggunaan outrigger   ini dapat dipasang pada beberapa lantai (double) ataupun hanya satu lantai saja ( single) sesuai dengan kebutuhan perencanaan dan ketinggian gedung. Outrigger  yang  yang prinsip pr insip kerjanya mengakukan suatu lantai pada bangunan tingkat tinggi ini, dapat direncanakan dengan profil baja yang dipasang diagonal ataupun  berupa  berupa dinding beton. Salah satu manfaat utama dari pemasangan outrigger   ini adalah mampu mereduksi displacement  dan   dan bahaya dari inter-storey drift  yang   yang ditimbulkan akibat beban lateral yang  bekerja  bekerja pada bangunan tersebut. Hasil perhitungan dan analitis telah membukt membuktik ikan an bahwa  penggunaan  penggunaan outrigger dapat mengurangi mengurangi displacement   serta inter-storey drift   dibandingkan dengan bangunan yang tidak menggunakannya.Lokasi optimum dari pemasangan outrigger  ini juga dapat ditentukan melalui perhitungan analitis jika dipasang single  ataupun dapat melalui perkiraan yaitu pada sekitar pertengahan ketinggian bangunan. Selain itu, parameter yang dapat digunakan untuk menentukan lokasi optimum pemasangan single outrigger   ini adalah parameter defleksi lateral.

Verik angerik : Analisis Respon Beban Angin Pada Bangunan Beton Tingkat Tinggi Yang Menggunakan Sistem Outrigger Truss, 2009. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat rahmat dan karunia-Nya, akhirnya penyusunan penyusunan Tugas Akhir ini dapat saya selesaikan dengan baik, Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1) di Fakultas Teknik T eknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara (USU). Penulis menyadari bahwa selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan, motivasi dan bantuan semua pihak. Untuk itu melalui tulisan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang yang tulus kepada : 1. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT. dan Bapak Ir. Robert Panjaitan selaku Dosen Pembimbing saya yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran untuk memberikan dukungan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Teruna Jaya, M.Sc selaku sekretaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak dosen pembanding yaitu Bapak Ir. Nurjulisman, Bapak Ir. Mawardi S. , Bapak M. Aswin, ST, MT. atas bimbingan, saran, kritik dan penilaian yang diberikan pada Tugas Akhir ini. 5. Bapak / Ibu Staff pengajar Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang selama ini ikhlas dan sabar dalam mencurahkan ilmunya kepada seluruh anak didiknya termasuk penulis. 6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil yang telah memberikan  bantuan dalam dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 7. Papa dan Mama, terima kasih karena telah memberikan kasih sayang, dukungan dan semangat yang luar biasa untuk menyelesaikan semua tugas, mata kuliah, dan juga makanan untuk lembur selama empat tahun ini. Thank you so much, I love you, dad and mom! 8. Buat ciciku tercinta Veda dan iparku tersayang Mas Dion Hambali, ter ima kasih buat dukungan dan doanya, juga untuk saran serta tips untuk karir. Untuk pasangan  pengantin  pengantin baru ini, saya ucapkan selamat berbulan madu dan cepat punya

momongan biar saya segera mempunyai keponakan. Juga adikku tercinta Verin. You’re all so precious for me! 9. O Ku dan Siau Ku yang memberi dukungan. 10. Teman-teman dan keluarga besar dari “MY Home” yang luar biasa, Nyak Fena dan Mr. Maxi yang akan married tahun ini, Charles, Wawan dan Cece yang sudah mau ke Palembang, Steffi, Franky, Lia, Erna, Reffy, Sherly, Andreas, Wendy, Liana, Marni, Hasan, Maik, Herlinda, Delfin, Dessy, Richard, Vritz, Budi, Susan, Darwin, AA, Winston, Ci Mega, Ko Maximilian, Dedy, Cindy T, Vecilia yang lagi di KL. Terima kasih buat dukungan kalian yang luar biasa. Doa-doa yang kalian tabur tidak akan sia-sia. Be excellent and keep reaching out for the lost!!! 11. Anak-anak yang di Jakarta, Cindy, Ronny dan Heppy yang luar biasa dan senantiasa mendukung dan mendoakan dari pulau seberang. Love you guys!!! Juga Eka dan Ko Wang-Wang yang sudah meniti karir di ibukota tanah air (sukses ya!). Herry yang lagi gencar-gencarnya di Bali. 12. Sammuel Steven yang lagi masa pemulihan di New York, get well soon my lil bro! 13. Pipi my doggy, Titi my kitty dan Jojo my greeny pet yang selalu menemani waktu mengerjakan Tugas Akhir ini. 14. Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang kompak, norak dan gokil abis, Erwin, Robert (seperjuangan TA), Marlon, Samuella, Nuel, Eric, Orry, SPICE (Siska, Indah, Muti, Agus, Grace), Fantastic Five Irigasi (Icha, Sheila, Rizky, Mario), Trio KP (Acha dan Dian), Ko Andy `02, Fira, Freddy, Citra, Andy, Dessy, Rio dan yang stambuk `04 lainnya tanpa saya sebutkan namanya satu  per satu yang telah memberikan masukan, semangat dan motivasi yang positif buat saya.

Penulis menyadari manusia tidak luput dari kesilapan dan kesalahan, demikian juga  penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini sehingga Tugas Akhir ini masih memiliki kesalahan dan kekurangan walaupun penulis telah berusaha semaksimal mungkin. Oleh karena itu dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis akan menerima saran dan kritik yang positif demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Harapan penulis, semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua khusunya yang bergerak dalam bidang Teknik Sipil.

Medan,

Februari 2009

Penulis

Verik Angerik

DAFTAR ISI

ABSTRAK .........................................................................................................

i

KATA PENGANTAR .......................................................................................

ii

DAFTAR ISI ......................................................................................................

v

DAFTAR GAMBAR .........................................................................................

viii

DAFTAR TABEL ..............................................................................................

x

DAFTAR NOTASI .............................................................................................

xi

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ......................................................................

I-1

1.1

Latar Belakang ................................................................. I - 1

1.2

Perumusan Masalah ......................................................... I - 3

1.3

Tujuan Penelitian ............................................................. I - 4

1.4

Pembatasan Masalah ........................................................ I - 4

1.5

Metodologi Penelitian ...................................................... I - 6

TEORI DASAR ........................................................................... 2.1

II - 1

Bangunan Tingkat Tinggi ................................................. II - 1 2.1.1. Sejarah dan Perkembangan ..................................... II - 1 2.1.2. Klasifikasi Bangunan Tingkat Tinggi ................... II - 3

2.2

Sistem Outrigger Truss ..................................................... II - 6 2.2.1. Umum .................................................................... II - 6 2.2.2. Karakterisitik Outrigger Truss .............................. II - 9 2.2.3. Aplikasi .................................................................. II - 12 2.2.4. Keuntungan Pemakaian Outrigger Truss .............. II - 13 2.2.5. Permasalahan ......................................................... II - 14 2.2.6. Contoh ................................................................... II - 16

2.3

Aksi dan Penyebaran Gaya pada Bangunan Tingkat Tinggi ................................................................................. II - 19

BAB III

RESPON BEBAN ANGIN PADA BANGUNAN TINGKAT TINGGI ......................................................................................... III - 1 3.1

Beban Angin ...................................................................... III - 1 3.1.1. Kecepatan Angin ................................................... III - 1 3.1.2. Beban Angin dalam Peraturan ............................... III - 2 3.1.3. Arah Angin ............................................................ III - 4 3.1.4. Turbulensi .............................................................. III - 4

3.2

Perhitungan Beban Angin pada Bangunan Tingkat Tinggi III - 4

3.3

Perhitungan pada Bangunan Tingkat Tinggi ..................... III - 8 3.3.1. Kekakuan ............................................................... III - 8 3.3.2.  Displacement  .......................................................... III - 8

3.4

Lokasi Optimum Penempatan Outrigger Truss pada Bangunan Tingkat Tinggi .................................................. III - 16

BAB IV

ANALISIS DAN PERHITUNGAN ............................................

IV - 1

4.1

Data Bangunan Tingkat Tinggi ......................................... IV - 1

4.2

Perhitungan Beban Angin ................................................. IV - 3

4.3

Kekakuan .......................................................................... IV - 7

4.4

 Displacement  ..................................................................... IV - 8

4.4.1.  Displacement Model Struktur I ............................. IV - 10 4.4.2.  Displacement Model Struktur II ........................... IV - 11 4.4.3.  Displacement Model Struktur III .......................... IV - 13 4.4.4.  Displacement Model Struktur IV .......................... IV - 14 4.4.5.  Displacement Model Struktur V ........................... IV - 16 4.4.6. Pendataan .............................................................. IV - 17 4.5

 Inter-storey Drift  ................................................................ IV - 30

4.6

Menentukan Lokasi Optimum Penempatan Single Outrigger  .......................................................................... IV - 43

4.6.1. Defleksi Lateral ..................................................... IV - 43 4.6.2. BAB V

Lokasi Optimum Single Outrigger  ....................... IV - 47

KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... V - 1 5.1

Kesimpulan ........................................................................ V - 1

5.2

Saran .................................................................................. V - 2

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1

Sistem Outrigger Truss  pada Bangunan Tingkat Tinggi (Tampak Samping)

Gambar I.2

Sistem Outrigger Truss pada Bangunan Tingkat Tinggi (Tampak Atas)

Gambar I.3

Model Bangunan 40 Lantai

Gambar II.1

Klasifikasi Sistem Struktur Bangunan Tingkat Tinggi (CTBUH, Group SC, 1980)

Gambar II.2

Bangunan Tingkat Tinggi dengan Sistem Outrigger Truss

Gambar II.3

Bangunan Tingkat Tinggi dengan Sistem Outrigger Truss  yang Konvensional

Gambar II.4

Transfer Gaya dalam Sistem Outrigger Tr uss yang Konvensional

Gambar III.1

Karakteristik Kecepatan Angin

Gambar III.2

Kecepatan Maksimum Angin

Gambar III.3

Grafik Beban Angin Berdasarkan Ketinggian Bangunan

Gambar III.4 (a)

 Displacement  Satu Arah

Gambar III.4 (b)

 Double Flexure

Gambar III.5

Aliran Turbulen

Gambar III.6

Pemodelan dalam Penempatan Outrigger

Gambar IV.1

Bangunan 40 Lantai

Gambar IV.2

Grafik Beban Angin Berdasarkan Ketinggian Bangunan

Gambar IV.3

Distribusi Beban Angin

Gambar IV.4

Core Wall

Gambar IV.5

Distribusi Beban Angin pada Model I

Gambar IV.6

Distribusi Beban Angin pada Model II

Gambar IV.7

Distribusi Beban Angin pada Model III

Gambar IV.8

Distribusi Beban Angin pada Model IV

Gambar IV.9

Distribusi Beban Angin pada Model V

Gambar IV.10

Grafik Hasil Displacement  pada Model I

Gambar IV.11

Grafik Hasil Displacement  pada Model II

Gambar IV.12

Grafik Hasil Displacement  pada Model III

Gambar IV.13

Grafik Hasil Displacement  pada Model IV

Gambar IV.14

Grafik Hasil Displacement  pada Model V

Gambar IV.15

Grafik Perbandingan Hasil  Displacement 

Gambar IV.16

Grafik Hasil Inter-storey Drift  pada Model I

Gambar IV.17

Grafik Hasil Inter-storey Drift  pada Model II

Gambar IV.18

Grafik Hasil Inter-storey Drift  pada Model III

Gambar IV.19

Grafik Hasil Inter-storey Drift  pada Model IV

Gambar IV.20

Grafik Hasil Inter-storey Drift  pada Model V

Gambar IV.21

Grafik Perbandingan Hasil  Inter-storey Drift 

Gambar IV.22

Grafik Defleksi Terhadap Lantai Bangunan

Gambar IV.23

Grafik Lokasi Optimum Penempatan Single Outrigger

DAFTAR TABEL

Tabel IV.1

Perhitungan Hasil  Displacement  pada Model I

Tabel IV.2

Perhitungan Hasil  Displacement  pada Model II

Tabel IV.3

Perhitungan Hasil  Displacement  pada Model III

Tabel IV.4

Perhitungan Hasil  Displacement  pada Model IV

Tabel IV.5

Perhitungan Hasil  Displacement  pada Model V

Tabel IV.6

 Displacement   pada Puncak Bangunan

Tabel IV.7

Persentase Pengurangan  Displacement 

Tabel IV.8

Perhitungan Hasil  Inter-storey Drift  pada Model I

Tabel IV.9

Perhitungan Hasil  Inter-storey Drift  pada Model II

Tabel IV.10

Perhitungan Hasil  Inter-storey Drift  pada Model III

Tabel IV.11

Perhitungan Hasil  Inter-storey Drift  pada Model IV

Tabel IV.12

Perhitungan Hasil  Inter-storey Drift  pada Model V

Tabel IV.13

 Inter-storey Drift Maksimum

Tabel IV.14

Persentase Pengurangan  Inter-storey Drift 

Tabel IV.15

Hasil Perhitungan Defleksi Lateral

DAFTAR NOTASI

W 

Besar Beban Angin

K 

Nilai Kekakuan

 A

Luasan Penampang

 E C 

Modulus Elastisitas dari Core

d 

Jarak Antar Kolom

 L

Tinggi Bangunan

 I 

Momen Inersia dari Core Wall

b 

Lebar Core

h 

Tinggi Core

 ∆n

 Displacement  pada Model n

%  ∆

Persentase Pengurangan  Displacement 

 M 

Nilai Momen

 ISD

Hasil Perhitungan Inter-storey Drift 

% ISD

Persentase Pengurangan  Inter-storey Drift 

 x

Ketinggian Pemasangan Outrigger  Diukur dari Puncak Bangunan

 Z 

Ketinggian Pemasangan Outrigger  Diukur dari Tanah Rotasi dari Kantilever Akibat Beban Angin Secara Lateral Saat  Z = L Rotasi dari Kantilever Akibat Kekakuan Rotasi Final dari Kantilever Saat  Z = L

BAB I PENDAHULUAN

I.1.

Latar Belakang

Inovasi dalam perencanaan struktur terus menerus dikembangkan dalam mendesain  bangunan tingkat tinggi dengan tujuan dapat menahan beban gempa dan tekanan angin. 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 design 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 truss pada bangunan tingkat tinggi. Sistem outrigger truss biasanya digunakan sebagai salah satu sistem struktural yang efektif untuk mengontrol beban yang bekerja secara lateral. Ketika beban lateral yang tergolong kecil maupun menengah bekerja pada suatu struktur, baik beban angin ataupun gempa yang menimbukan respons pada bangunan, maka kerusakan struktur secara struktural maupun non-struktural dapat dihindari. Sistem outrigger   ini dapat dan umumnya digunakan  pada bangunan bertingkat tinggi yang juga terletak pada daerah yang merupakan zona gempa ataupun yang beban anginnya cukup berdampak pada bangunan. Sistem outrigger  truss  merupakan salah satu sistem penahan beban lateral yang umumnya direncanakan dengan profil baja dan dipasang secara diagonal (juga dapat berupa struktur dinding beton ataupun struktur komposit). Kolom bagian terluar dari bangunan tingkat tinggi terhubung dengan core wall  yang terdapat di bagian tengah bangunan dengan  batang-batang outrigger truss yang bersifat sangat kaku pada satu tingkat atau lebih (Gambar I.1). Ketika beban lateral bekerja pada bangunan, penekukan pada core wall memutar batang-

 batang outrigger   yang kaku yang juga terhubung dengan core wall serta mempengaruhi tarik dan tekan pada kolom.

Gambar I.1 – Sistem Outrigger Truss pada Bangunan Tingkat Tinggi (Tampak Samping)

Outrigger  Truss Shear Wall (Core Wall)

Column

Gambar I.2 – Sistem Outrigger Truss pada Bangunan Tingkat Tinggi (Tampak Atas)

Outrigger truss yang digunakan pada bangunan tingkat tinggi tidak dipasang pada

setiap lantai. Pemasangan outrigger truss  disesuaikan dengan kebutuhan dan perencanaan dari bangunan tersebut. Umumnya, outrigger truss dapat dipasang hanya pada satu lantai saja ataupun lebih pada bangunan.

I.2.

Perumusan Masalah

Dalam tugas akhir ini akan dibahas penggunaan sistem outrigger  truss  yang akan ditempatkan di beberapa lantai pada bangunan beton setinggi 40 lantai, dan pengaruh respon yang ditimbulkan oleh beban angin terhadap bangunan tingkat tinggi yang menggunakan outrigger   dan yang tidak menggunakan

outrigger . Perencanaan beban angin akan

diperhitungkan secara analitis. Dengan program perhitungan EXCEL, lokasi penempatan

outrigger  truss  yang optimum dan displacement   secara lateral serta inter-storey drift   dapat

diperoleh.

I.3.

Tujuan Penelitian

Dari tugas akhir ini penulis ingin mendapatkan beberapa tujuan akhir, diantaranya: 1. Membandingkan penggunaan outrigger  truss  pada bangunan tingkat tinggi dengan  bangunan tingkat tinggi yang tidak menggunakannya; dengan menunjukkan displacement  secara lateral akibat dari beban angin.

2. Menunjukkan hasil dari inter-storey drift   yang merupakan hasil dari selisih displacement   tiap lantai.

3. Menentukan lokasi optimum penempatan outrigger truss  pada bangunan tingkat tinggi.

I.4.

Pembatasan Masalah

Pada penelitian ini permasalahan dibatasi pada : 1. Bangunan yang dianalisis adalah bangunan 40 lantai. 2. Bangunan memiliki core wall  5 m x 5 m dengan ketebalan 50 cm yang mempunyai ruang 5 m di kedua sisi (Gambar I.3). 3. Bangunan tingkat tinggi yang dianalisis adalah bangunan dari beton, tetapi dianalisis dalam bentuk portal dua dimensi. 4. Outrigger truss yang digunakan adalah dari baja, tetapi dianalisis dalam bentuk portal dua dimensi.

5. Outrigger   yang akan dimodelkan dalam lima bentuk permodelan berupa single truss yang artinya hanya satu lantai pada bangunan yang akan dipasang outrigger . 6. Tinggi setiap lantai adalah 3.5 m yang menjadikan tinggi bangunan secara keseluruhan menjadi 140 m. 7. Perencanaan beban menggunakan peraturan ACI 318 – 08, dalam hal ini hanya beban angin saja. 8. Bangunan diasumsi sebagai bangunan kelas B berukuran 15 m x 15 m yang berada di tengah kota dengan masa waktu penggunaan 50 tahun. 9. Karena peninjauan menggunakan beban angin akan menggunakan parameter yang sangat banyak, maka analisis akan dibatasi hanya dari 5 model bangunan dengan dimensi yang tetap yaitu dari segi ketinggian per lantai yang tetap, bentang lebar yang tetap, jumlah lantai sebanyak 40 (tidak dibandingkan dengan bangunan yang lebih tinggi atau yang lebih rendah dari 40 lantai) dan single truss.

5m

5m

5m

Gambar I.3 – Model Bangunan 40 Lantai

I.5.

Metodologi Penelitian

Metode pengerjaan dan pembahasan tugas akhir ini adalah secara teoritis dan analitis. Adapun tahapan pengerjaannya antara lain: 1. Pengenalan dan pembahasan teoritis mengenai bangunan tingkat tinggi dan sistem outrigger truss.

2. Pembahasan teori mengenai tata cara menganalisis struktur dengan metode  perhitungan. 3. Pembahasan respon pada bangunan tingkat tinggi yang ditimbulkan oleh beban lateral seperti beban angin. 4. Analisis dan perhitungan struktur terhadap respon dari beban angin. 5. Membandingkan hasil displacement   dari bangunan yang menggunakan outrigger truss dan yang tidak menggunakannya.

6. Membandingkan hasil inter-storey drift   akibat displacement   dari bangunan yang menggunakan outrigger truss dan yang tidak menggunakannya. 7. Menunjukkan lokasi optimum dari penempatan outrigger truss  pada bangunan 40 lantai. 8. Menyimpulkan dan menyarankan hasil dari analisis.

BAB II TEORI DASAR

II.1.

Bangunan Tingkat Tinggi

II.1.1. Sejarah dan Perkembangan

Walaupun bangunan tingkat tinggi umumnya dianggap sebagai produk dari dunia internasioanal ataupun negara industri yang maju dan modern, ternyata keinginan manusia untuk membangun jalan menuju ke langit hampir seusia dengan peradaban manusia. Piramid kuno di Mesir, kuil Mayan di Tikal, Guatemala dan Kutab Minar di India adalah beberapa contoh yang nyata dan menjadi saksi dari keinginan tersebut. Gedung pencakar langit dalam  pemikiran modern mulai bermunculan sekitar satu abad yang lalu. Itupun setelah berakhirnya Perang Dunia II yang menyebabkan arus urbanisasi yang deras serta perkembangan populasi yang mendesak kebutuhan akan pembangunan gedung tingkat tinggi. Perkembangan dari bangunan tingkat tinggi mengikuti alur dari kemajuan dan  perkembangan kota. Urbanisasi, yang dimulai seiring dengan gencarnya industrialisasi, masih terus berjalan di berbagai tempat di dunia hingga saat ini. Di Amerika Serikat, proses ini  bermula dari abad ke – 19. Masyarakat mulai berpindah dari jalur rural (desa) menuju urban (kota) yang memicu dan memaksa kota untuk meningkatkan daya tampungnya. Teknologi  pembangunan menanggapi hal ini dengan serius; sehingga pada masa ini baja ringan, eskalator dan lift   serta suplai energi listrik juga mulai dikenal dengan dimulainya daya tampung kota secara vertikal. Dampak dominan dari bangunan tingkat tinggi terhadap tata kota telah mengundang  banyak kontroversi antara gedung kota dengan bangunan kuno yang bersejarah. Bentuk bentuk dari bangunan tingkat tinggi telah mengubah dan membentuk garis-garis langit pada

 banyak kota di berbagai negara. Namun demikian, semuanya dibangun dan diciptakan dengan tujuan menyerukan karakteristik dan pernyataan simbol dari kemakmuran dan kemajuan suatu negara serta perwakilan dari ambisi perekonomian masyarakatnya. Sistem struktural untuk bangunan tingkat tinggi telah mengalami evolusi yang dramatis dari beberapa dekade yang lalu hingga pada tahun 1990-an. Perkembangan dan kemajuan dalam bentuk sistem struktural ini telah menjadi sebuah respon kegerakan menuju trend arsitektural yang terus berkembang dalam perencanaan gedung tingkat tinggi. Pada tahun 1980-an, mulai dikenal bangunan tingkat tinggi dengan gaya internasional dan designdesign modern. Gedung-gedung tinggi berbentuk prisma, bergeometri vertikal dan gedung tinggi beratap rata mulai bermunculan dan menjamur di kota-kota besar serta menjadi umum dan dikenal masyarakat. Zaman dan teknologi dunia pembangunan terus berkembang sehingga mengakibatkan gedung-gedung tinggi semakin beragam bentuknya dengan tampilan dan design yang semakin luar biasa pula. Hal ini mendongkrak kemajuan dari perkembangan bangunan tingkat tinggi yang telah menjadi kebutuhan masyarakat sehari-hari (sebagai apartemen, hotel, perkantoran, sekolah, rumah sakit, gedung serba guna maupun pusat perbelanjaan); serta meningkatkan perkembangan estetika dunia arsitektural yang berpengaruh pada tata kota. Sistem struktural yang inovatif seperti megaframe, interior super diagonal braced  frame, hybrid steel, core  dan sistem outrigger   telah menjadi perwakilan dari sebuah

 perkembangan sistem struktural pada bangunan tingkat tinggi.

II.1.2. Klasifikasi Bangunan Tingkat Tinggi

Bangunan tingkat tinggi didefinisikan sebagai bangunan yang ketinggiannya menciptakan berbagai kondisi pada design, pembangunan dan penggunaannya lebih

maksimal daripada bangunan biasa pada waktu dan tempat tertentu. Para insinyur teknik sipil khususnya ahli struktur harusnya mengetahui dan menyadari pentingnya suatu sistem dari struktur dapat menahan beban yang bekerja secara lateral, apalagi telah dikategorikan jenis dari sistem struktural bangunan tingkat tinggi. Pada tahun 1965, Fazlur Khan menyadari bahwa hirarki dari sistem struktur ini dapat dikategorikan dengan tujuan dapat menjadi pendekatan yang efektif untuk penahanan beban lateral (Gambar II.1). Tipe yang pertama merupakan sistem penahan momen yang efisien untuk gedung bertingkat 20 hingga 30 lantai. Tipe berikutnya merupakan generasi dari sistem tubular dengan efisiensi dari kantilever yang tinggi. Tampilan bagan dari sistem ini terus dimodernisasi secara periodik dalam jangka waktu tertentu apabila ada sistem baru yang ditemukan dan dikembangkan dalam perencanaan bangunan tingkat tinggi. Proses pengklasifikasian bangunan tingkat tinggi ini didasarkan pada kriteria teknik dan sistem yang keduanya menjelaskan aspek fisis dan aspek design dari bangunan tersebut, seperti berikut: -

-

-

Material •

Baja

•

Beton

•

Komposit

Sistem penahan beban gravitasi •

Floor Framing (balok, slab)

•

Kolom

•

Truss

•

Pondasi

Sistem penahan beban lateral

-

-

•

Dinding

•

Frame

•

Truss

•

Diaphragm

Tipe beban lateral •

Angin

•

Seismik

Kekuatan dan kebutuhan kenyamanan •

Drift

•

Acceleration

•

Ductility

 S  M E   S  T  M S  E  Y  T  S  S   S  R M Y  A   S  S  L  E  T  E   U S  M G B Y  A  N I   U S  R T  T  F  C L  R A  R A  A  L  I   A  R T  U E  E  R B  H T  A  U  S  N I   P T  I   V  I   I   I   I   I   I   E  E  E E  P  P  P P  Y  Y  Y Y  T  T  T  T   0  2  1 

 0  1  1 

 0   0  1 

 0   0   9   8 

 0   0  7   6 

 0   5 

 0  4 

 0   3 

 0  2 

 0  1 

Gambar II.1 – Klasifikasi Sistem Struktur Bangunan Tingkat Tinggi (CTBUH, Group SC, 1980)

 0 

II.2.

Sistem Outrigger Truss

II.2.1. Umum

Inovasi dalam perencanaan struktur terus menerus berkembang di dalam perencanaan  bangunan tingkat tinggi dengan tujuan dapat menahan beban dan tekanan angin. Seiring dengan perkembangan zaman banyak sistem dan metode perencanaan yang dapat digunakan untuk bangunan tingkat tinggi; salah satunya adalah pengunaan sistem outrigger truss. Ketika outrigger   menjadi salah satu bagian dari struktur yang bersatu dengan  bangunan tingkat tinggi dalam dua puluh lima tahun terakhir; outrigger  ternyata mempunyai sejarah tersendiri dalam pemakaiannya sehari-hari sebagai salah satu unsur struktural. Salah satu pemakaian sistem outrigger   adalah pada kapal layar yang besar. Kapal layar yang besar pada masa lalu maupun masa ini didapati telah menggunakan sistem outrigger   untuk menahan tekanan angin yang bekerja pada layar kapal. Caranya adalah dengan menyesuaikannya dengan tonggak layar ( mast ) yang tinggi dan ramping pada kapal sebaik mungkin. Dalam bangunan tingkat tinggi, core wall  dapat diidentikkan dengan tonggak layar dari kapal dan outrigger   berperan seperti alat untuk menggelar layar ( spreader ), sedangkan kolom terluar dari bangunan berperan seperti tali ataupun rantai penyokong layar pada kapal (stay ataupun shroud ). Sistem outrigger truss  digunakan sebagai salah satu sistem struktural yang efektif untuk mengontrol beban yang bekerja secara lateral. Ketika beban lateral bekerja pada suatu struktur, baik beban angin ataupun gempa, maka kerusakan struktur secara str uktural maupun non-struktural dapat diminimalkan. Sistem ini umumnya digunakan pada bangunan  bertingkat tinggi yang juga terletak pada daerah yang merupakan zona gempa ataupun yang  beban anginnya cukup besar berpengaruh.

Kerusakan bangunan akibat beban lateral secara konvensional dapat dicegah dengan memperkuat dan memperkaku struktur bangunan terhadap gaya lateral yang bekerja padanya.  Namun, kerusakan secara non struktural umumnya disebabkan karena adanya inter-storey drift (perbedaan simpangan antar tingkat). Usaha memperkecil inter-storey drift   dapat

dilakukan dengan memperkaku bangunan dalam arah lateral. Sistem outrigger  truss  merupakan salah satu sistem pengaku dan penahan beban lateral yang umumnya berupa profil baja (bisa juga dari beton ataupun komposit). Kolom  bagian terluar dari bangunan tingkat tinggi terhubung dengan core wall  yang terdapat di  bagian tengah bangunan dengan outrigger truss  yang sangat kaku pada satu tingkat atau lebih. Konsep dari pemakaian outrigger truss  telah tersebar luas dewasa ini, apalagi di dalam perencanaan bangunan bertingkat tinggi. Penggunaan outrigger truss pada bangunan tingkat tinggi di luar negeri apalagi negara maju sudah sangat berkembang. Di dalam konsep ini, outrigger truss  berfungsi sebagai penahan beban lateral yang menghubungkan core dengan kolom yang terletak pada bagian terluar dari bangunan tersebut. Core yang dimaksud dapat berupa shear wall ataupun braced frame sesuai perencanaan. Serupa dengan yang terjadi pada kapal layar, outrigger   mengurangi momen yang  berputar pada core  yang juga berfungsi sebagai kantilever murni, dan mentransfer momen yang telah dikurangi ke kolom yang berada di luar core secara tarikan ataupun tekanan. Pada kapal layar  , outrigger   dapat mengurangi dampak dari sambungan yang kritis yang menghubungkan tonggak layar dengan balok pada kapal ( keel beam). Akibatnya, ukuran dari tonggak layar pun dapat diminimalkan. Keuntungan ini dapat diaplikasikan pada  bangunan tingkat tinggi yang didapati sanggup untuk mengurangi momen yang berputar pada core.

Perputaran momen dari penyokong layar ( stay) dan tonggak layar ( mast ) yang

diberikan ke balok kapal ( keel beam); adalah momen yang sama pada bangunan yang ditransfer ke kolom terluar pada bangunan tingkat tinggi. Penggunaan dan efisiensi dari outrigger   berakar baik dalam sejarahnya tersendiri. Outrigger   juga telah menjadi salah satu elemen kunci dalam perencanaan bangunan tingkat

tinggi yang efisien dan ekonomis.

X = Belt Truss X = Outrigger 

= Core Wall

= Exterior Columns

Gambar II.2 – Bangunan Tingkat Tinggi dengan Sistem Outrigger Truss

II.2.2. Karakteristik Outrigger Truss

Sistem outrigger truss  dapat mengefisienkan penggunaan dari material struktur. Sistem outrigger truss ini memaksimalkan kekuatan aksial dan kekakuan dari kolom bagian terluar untuk menahan bagian dari perputaran momen yang merupakan efek dari pembebanan lateral. Namun, tidak hanya itu, beberapa masalah mengenai pembatasan ruang dan komplikasi secara struktural dapat terjadi seiring dengan penggunaan outrigger truss  (akan dibahas lebih lanjut pada II.2.5). Dalam konsep outrigger   yang konvensional, outrigger truss  dihubungkan secara langsung dari shear wall ataupun braced frame dengan kolom pada bangunan tingkat tinggi. Secara umum, kolom yang dimaksud adalah kolom yang terletak pada sisi terluar dari  bangunan. Gambar II.3 merupakan bagian yang ideal pada sebuah bangunan tingkat tinggi yang menggunakan 2 (dua) set outrigger truss, termasuk salah satunya yang berada pada  puncak bangunan. Kenyataannya, outrigger truss yang digunakan pada bangunan tingkat tinggi tidak dipasang pada setiap lantai bangunan. Pemasangan outrigger truss  disesuaikan dengan kebutuhan dan perencanaan dari bangunan tersebut. Umumnya, outrigger truss  dapat dipasang setiap 10 atau 20 lantai. Outrigger truss  pada gambar II.3 menunjukkan sebuah bangunan bertingkat tinggi,

dengan diagonal ganda dalam simbol konfigurasi “X”. Jumlah penggunaan batang-batang outrigger truss dapat bervariasi tergantung dari ketinggian dari bangunan yang akan ditinjau.

Gambar II.3 – Bangunan Tingkat Tinggi dengan Sistem Outrigger Truss yang Konvensional

Cara dari kolom terluar dari bangunan menahan bagian dari perputaran momen yang dihasilkan oleh angin maupun beban-beban lainnya yang bekerja pada bangunan digambarkan dalan Gambar II.4. Outrigger truss, yang terhubung dengan core dan kolom di luar core, meregangkan kembali perputaran pada core dan mengkonversi bagian dari momen  pada core  menjadi pasangan gaya vertikal pada kolom. Pemendekan dan perpanjangan dari kolom serta deformasi dari outrigger   dapat menyebabkan beberapa perputaran pada core. Dalam perencanaan umum, perputaran terhitung kecil sehingga core  membalikkannya ke arah bawah outrigger truss.

Gambar II.4 – Transfer Gaya dalam Sistem Outrigger Truss yang Konvensional

II.2.3. Aplikasi

Dalam konsep penggunaan outrigger truss  yang konvensional, outrigger truss terhubung secara langsung dengan core dan kolom terluar dari bangunan yang mengkonversi momen pada core menjadi pasangan gaya vertikal pada kolom. Tetapi di dalam perencanaan dan aplikasi lapangannya, outrigger truss  tidak hanya bisa direncanakan secara independen. Kenyataannya, untuk merencanakan suatu bangunan tingkat tinggi yang menggunakan outrigger truss  juga dapat dikombinasikan dengan sistem struktural lainya yang juga dikenal

dengan belt truss. Pada gambar II.2 juga telah diberi gambaran bahwa belt

truss  merupakan

sistem

 pengaku yang juga menunjang dan menopang outrigger truss. Sama halnya dengan  perencanaan outrigger truss, belt truss sendiri juga hanya dipasang pada lantai-lantai tertentu sesuai dengan perencanaan yang telah dibuat. Jadi, dimana batang-batang

outrigger 

diletakkan, dipasang dan direncanakan; maka di sana pula terdapat belt truss  yang lebih sering berupa profil dari baja dan akan mendukung kinerja dari outrigger truss sendiri.  Belt truss tidaklah terhubung dengan core wall  yang ada pada bangunan.  Belt truss

dipasang

dengan

posisi

mengelilingi

seluruh

bagian

terluar

dari

struktur

yang

menghubungkan kolom-kolom terluar dari bangunan secara horizontal.  Belt truss juga hanya dipasang pada lantai-lantai yang menggunakan outrigger truss  saja sebagai penambahan kekuatan dan kekakuan struktur.

II.2.4. Keuntungan Penggunaan Outrigger Truss

Untuk kebanyakan bangunan tingkat tinggi secara umum, jawaban dari permasalahan  pada struktur core  dan sistem tubular adalah daya kerja dari satu atau lebih dari lantai yang dipasang outrigger . Outrigger   menghubungkan core  pada bangunan dengan kolom terluar  pada bangunan dengan sistem truss maupun elemen dinding. Sistem outrigger  dapat dibentuk dengan kombinasi baja, beton, maupun struktur komposit. Ketika outrigger   telah dipasang dan diefektifkan dengan baik, maka dapat memberikan keuntungan secara struktural dan fungsional bagi keseluruhan perencanaan bangunan, diantaranya: 1. Momen yang berputar pada core  dan peningkatan deformasi yang terjadi dapat dikurangi melalui momen yang berputar berlawanan arah yang bekerja pada core  pada masing-masing persimpangan outrigger . Momen ini ditimbulkan dari pasangan gaya pada kolom terluar yang terhubung dengan outrigger. 2. Pengurangan yang signifikan dan kemungkinan hilangnya gaya ke atas dan gaya regang melalui kolom dan pondasi. 3. Penempatan jarak kolom terluar tidak didasarkan pada pertimbangan struktural saja dan dapat dengan mudah dikaitkan dengan pertimbangan estetika dan fungsional.

4. Framing terluar dapat berupa balok biasa yang sederhana dan  framing  kolom tanpa harus membutuhkan sambungan  frame  yang kaku, mengakibatkan perencanaan  bangunan lebih ekonomis.

II.2.5. Permasalahan

Setiap sistem perencanaan dan material struktur tentunya memiliki keunggulan dan kelemahannya masing-masing. Begitu pula dengan sistem outrigger truss  yang mempunyai  beberapa keunggulan, diantaranya dapat mengurangi displacement   serta inter-storey drift akibat beban lateral. Tetapi, hal ini juga tidak terluput dari beberapa kelemahan. Ada  beberapa masalah yang dapat ditimbulkan dalam pengunaan outrigger truss. Masalah yang ditimbulkan dapat membatasi aplikasi dari konsep di dalam lapangan, diantaranya: 1. Ruang yang termakan akibat pemasangan outrigger truss  (terutama bagian yang diagonal); memakan tempat yang cukup banyak pada lantai dimana outrigger truss dipasang. Bahkan pada lantai penyimpanan mesin dan perlengkapan, keberadaan outrigger truss  merupakan masalah yang paling utama karena tidak tertutup

kemungkinan bahwa satu lantai yang menggunakan outrigger  tidak dapat difungsikan sebagaimana mestinya. 2. Masalah arsitektural dan fungsional dari bangunan tersebut yang dapat menjadi  pertimbangan karena pengaruh dari pemasangan outrigger truss   yang terhubung dengan core wall pada bagian tengah bangunan. 3. Cara untuk menghubungkan outrigger truss dengan core wall dapat menjadi suatu hal yang sangat rumit. Tingkat kesulitan akan semakin tinggi apabila sistem core  yang direncanakan adalah shear wall dari beton. 4. Dalam beberapa hal, core dan outrigger truss tidak akan memendek secara bersamaan karena pengaruh gaya gravitasi. Outrigger truss  haruslah sangat kaku agar dapat

 berfungsi dengan efektif dan maksimal. Outrigger truss  dapat mengalami tegangan yang cukup signifikan ketika mencoba untuk mengontrol perbedaan pemendekan antara core  dan batang-batang outrigger truss. Ketelitian yang tinggi dan biaya tambahan juga diperlukan dalam permasalahan ini. Selain itu, penyelesaian beberapa sambungan truss  harus ditunda hingga bangunan hampir mencapai puncak  penyelesaian pembangunannya karena lantai bangunan yang menggunakan outrigger  haruslah sangat kaku. Semua usaha ini dilakukan untuk mengurangi masalah yang terjadi akibat perbedaan pemendekan.

Karena masalah utama terletak pada terbatasnya ruang muat dan gerak akibat  penempatan

outrigger truss,

maka biasanya lantai yang menggunakan

outrigger 

dimaksimalkan sebaik mungkin agar tidak menjadi bagian dari bangunan megah dan tinggi yang tidak berfungsi sama sekali. Agar dapat menjadi lantai dari bangunan yang efektif dan maksimal, adapun langkah yang dapat dilakukan sebagai solusi adalah menjadikan lantai-lantai yang menggunakan outrigger   ini menjadi ruangan mesin ataupun genset . Caranya adalah dengan menyesuaikan

ukuran mesin yang akan menempati ruangan yang juga sedikit terhimpit oleh batang-batang outrigger , agar dapat muat dalam petak-petak ruangan yang terbentuk akibat pemasangan outrigger truss. Alternatif lainnya yang dapat dijadikan solusi adalah menjadikan ruangan

tersebut menjadi gudang panyimpanan stok barang ataupun tempat penyimpanan barang barang ataupun perlengkapan kantor lainnya. Selain itu, bisa dimanfaatkan pula sebagai ruangan kontrol, ruangan pengawasan keamanan, ruangan kompresor AC ataupun ruangan  panel listrik.

II.2.6. Contoh

Penggunaan outrigger truss   telah berkembang di dalam dunia pembangunan sejauh ini, apalagi di negara-negara maju seperti di Amerika Serikat, Australia dan negara industri lainnya. Di Indonesia penggunaan system outrigger truss  belum begitu dikenal karena kurangnya pembangunan gedung bertingkat tinggi yang signifikan. Berikut merupakan  beberapa contoh gedung-gedung tingkat tinggi di dunia yang menggunakan sistem outrigger truss untuk membuktikan bahwa dunia pembangunan terus berkembang, diantaranya:

1. Gedung City Spire di New York , Amerika Serikat -

Arsitek

: Murphy Jahn

-

Struktur

: Robert Rosenwasser Associates

-

Tahun selesai

: 1987

-

Ketinggian

: 248 m

-

Jumlah lantai

: 75 tingkat

-

Fungsi

: Perkantoran dan pemukiman

-

Kecepatan angin

: 47 m/dtk

-

Defleksi lateral maksimum

: H/500

-

Tipe struktur

: Shear wall dengan outrigger  pada lantai

transfer dan lantai kantor -

Pondasi

: Batu karang, 4 MPa

-

Kolom

: 56 MPa

-

Core

: Dinding beton

2. Gedung Chifley Tower  di Sydney, Australia -

Arsitek

: Kohn,Pedersen, Fox dan Travis

-

Struktur

: Flack and Kurtz Australia dan Thornton-

Tomasetti Associates -

Tahun selesai

: 1992

-

Ketinggian

: 215 m

-

Jumlah lantai

: 50 tingkat

-

Fungsi

: Perkantoran

-

Kecepatan angin

: 50 m/dtk

-

Defleksi lateral maksimum

: H/400

-

Tipe struktur

: Braced steel core dengan outrigger   pada lantai

5, 29 – 30, 42 – 43 -

Pondasi

: Batu kali, 5 MPa

-

Kolom

: Baja, 250 – 350 MPa

-

Core

: Braced Steel Frame

3. Gedung One Liberty Place, Philadelphia, Pennsylvania, Amerika Serikat -

Tahun selesai

: 1988

-

Ketinggian

: 167,3 m

-

Jumlah lantai

: 44 tingkat

4. Gedung Figueroa at Wilshire, Los Angeles, California, Amerika Serikat -

Tahun selesai

: 1990

-

Ketinggian

: 218,5 m

-

Jumlah lantai

: 53 tingkat

5. Gedung Four Allen Center , Houston, Texas, Amerika Serikat

-

Tahun selesai

: 1984

-

Ketinggian

: 210,5 m

-

Jumlah lantai

: 50 tingkat

6. Gedung Trump Tower , New York, Amerika Serikat -

Tahun selesai

: 1982

-

Ketinggian

: 202 m

-

Jumlah lantai

: 58 tingkat

7. Gedung Waterfront Place, Brisbane, Australia -

Tahun selesai

: 1990

-

Ketinggian

: 158 m

-

Jumlah lantai

: 40 tingkat

8. Gedung Prudential Plaza, Chicago, Illinois, Amerika Serikat -

Tahun selesai

: 1990

-

Ketinggian

: 278 m

-

Jumlah lantai

: 64 tingkat

9. Gedung Citibank Plaza, Hong Kong -

Tahun selesai

: 1992

-

Ketinggian

: 220 m

-

Jumlah lantai

: 41 tingkat

10. Gedung  Broadway Denver , Colorado, Amerika Serikat

-

Tahun selesai

: 1985

-

Ketinggian

: 198 m

-

Jumlah lantai

: 43 tingkat

Gedung-gedung tersebut merupakan bangunan tingkat tinggi yang menggunakan sistem outrigger . Di Indonesia, penggunaan sistem bracing ini belum terlalu dikenal.

II.3.

Aksi dan Penyebaran Gaya pada Bangunan Tingkat Tinggi

Beban-beban yang bekerja pada suatu struktur dapat ditimbulkan oleh alam maupun oleh manusia sendiri. Oleh karena itu, terdiri dari dua sumber utama untuk pembebanan  bangunan yaitu dari aspek geofisika dan manusia. Gaya geofisika yang merupakan hasil dari perubahan alam yang terus berlangsung, dapat diklasifikasikan lagi ke dalam gaya gravitasional, meteorologikal dan seismologikal. Sebagai akibat dari gravitasi, berat dari bangunan itu sendiri telah menghasilkan gaya strukturnya tersendiri yang dinamakan beban mati ( dead load ). Beban ini terhitung konstan karena berjalan sesuai dengan usia bangunannya. Beban-beban meteorologikal sangat bervariasi dalam hal bentuk, waktu dan juga lokasi yang dapat berupa angin, temperatur, kelembapan, hujan, salju maupun es. Beban-beban seismologikal merupakan dampak dari gerakan tanah atau bumi yang tidak terprediksi (bencana alam) seperti beban gempa. Sumber gaya yang diciptakan oleh manusia dapat berupa variasi dari getaran ataupun tekanan yang ditimbulkan dari mobil, eskalator, mesin dan sebagainya.

Ataupun dapat

 berupa langkah kaki manusia dan juga peralatan yang dapat menghasilkan dampak terhadap  bangunan. Struktur bangunan bertingkat tinggi yang terdiri dari bidang-bidang vertikal seperti rangka beserta bidang horizontal berupa struktur lantai. Gaya gravitasi dan lateral disebar melalui struktur lantai ke bidang-bidang vertikal bangunan, lalu dari bidang-bidang itu ke  bumi. Intensitas arah dan jenis aksi dari aliran gaya bergantung pada bentuk bidang-bidang vertikal dan juga pada susunannya didalam bangunan. Pada bangunan tingkat tinggi, kekakuan yang memadai sangat diperlukan untuk dapat menahan gaya lateral akibat angin ataupun gempa. Gaya-gaya ini menimbulkan tegangan yang besar dan menyebabkan pergerakan ke samping atau getaran. Dengan demikian, suatu  jenis pengaku harus disediakan pada arah memanjang dan melintang bangunan. Gaya-gaya lateral disebarkan melalui lantai yang bertindak sebagai balok horizontal ke  bidang-bidang bangunan vertikal yang diperkaku. Selanjutnya bidang-bidang ini meneruskan gaya ke pondasi. Hanya sambungan geser antara bidang-bidang horizontal dan bidang-bidang vertikal dapat meneruskan gaya lateral. Sambungan sendi atau rol di antara bidang-bidang tersebut hanya meneruskan beban gravitasi. Jumlah dan jenis sistem penyebaran lateral akan menimbulkan besarnya tekanan yang bekerja pada permukaan tanah. Oleh karena itu, tekanan yang bekerja terhadap tanah yang melebihi batas harus dihindari. Sistem rangka kaku dalam pemodelan struktur merupakan suatu rangka struktur yang gaya-gaya lateralnya dipikul oleh sistem struktur dengan sambungan-sambungannya direncanakan secara kaku dan komponen strukturnya direncanakan untuk memikul efek dari gaya aksial, gaya geser, lentur, dan torsi.

Shear Wall Exterior Column

Diagonal to bottom chord connections shall be left loose for approximately 360 days after outrigger truss has been installed

Gambar II.5 – Contoh Pemasangan Outrigger  pada Dearborn Center , Chicago, Illinois, Amerika Serikat

BAB III RESPON BEBAN ANGIN PADA BANGUNAN TINGKAT TINGGI

III.1. Beban Angin

Selain beban gempa, permasalahan beban angin juga menjadi hal yang utama dalam  perencanaan bangunan tingkat tinggi karena berpengaruh pada kekuatan bangunan dan juga menyangkut masalah kenyamanan ( serviceability) dari pengguna bangunan tersebut. Untuk memahami semua masalah angin dan memprediksi karakteristik angin secara ilmiah mungkin merupakan suatu hal yang mustahil. Hal ini disebabkan oleh pengaruh beban angin pada bangunan yang bersifat dinamis dan dipengaruhi oleh

beberapa faktor

lingkungan.

III.1.1. Kecepatan Angin

Karakter dinamis dari angin dapat dilihat pada gambar III.1. Kecepatan angin didapat dari ketinggian spesifik pada bangunan, dengan indikasi dari dua fenomena yaitu kecepatan angin yang konstan dan kecepatan tekanan angin yang bervariasi. Alhasil, angin mempunyai dua komponen yaitu statis dan dinamis. Secara umum, kecepatan angin terus bertambah seiring dengan pertambahan ketinggiannya, seperti yang ditunjukkan gambar III.2. Tingkat pertambahan kecepatan angin ini merupakan faktor dari kekasaran tanah, yang awalnya diperlambat dari tanah hingga makin cepat sesuai pertambahan ketinggian. Semakin banyak halangan pada keadaan sekeliling (pohon, gedung, rumah, dsb), ketinggian yang diperlukan angin untuk mencapai kecepatan maksimum (V max) juga semakin besar.

 Average

 

Actual TIME

Gambar III.1 – Karakteristik Kecepatan Angin

V max

V max

Gambar III.2 – Kecepatan Maksimum Angin

III.1.2. Beban Angin dalam Peraturan

Penelitian secara ekstensif terus dilakukan untuk mendapatkan prediksi dari aksi  beban angin pada bangunan tingkat tinggi. Peraturan bangunan yang dipakai hanya merupakan pendekatan statis yang membayang-bayangi aksi dinamis dari karakteristik beban angin. Nilai dari tekanan angin merupakan fungsi persamaan dari kecepatan angin tahunan dalam satuan mph ( mile per hour ), 30 kaki (ft) diatas permukaan tanah dengan masa waktu 50 tahun.

Menggunakan rumus dan metode dari referensi VI ( High-rise Builiding Structures by Wolfgang Schueller ), tekanan angin yang dihasilkan oleh angin pada suatu bangunan tingkat

tinggi dapat dikalkulasi dengan rumus: 2

 p = 0.002558  C  D V   

(III.1)

dimana:  p

= tekanan pada muka bangunan (psf)

C  D

= koefisien bentuk

V 

= kecepatan maksimum (mph)

Koefisien bentuk C  D  bergantung kepada bentuk bangunan dan bentuk atap dari  bangunan. Untuk bangunan tinggi berbentuk segi empat, nilai C  D  nya 1,3, yang merupakan  penjumlahan dari efek tekanan angin 0,8 dan efek hisapan dari angin 0,5. Nilai dari tekanan angin dapat diperoleh dari persamaan ketinggian bangunan. Dalam hal ini, rumus persamaan diberikan pada bangunan yang berada pada 30 ft (9,144 m) di atas permukaan tanah dengan kecepatan angin sebesar 75 mph (33,5 m/s) yang menghasilkan: 2

 p = 0.002558 (1,3) (75) ≈ 18 psf 

Sehingga menghasilkan kode bangunan untuk bangunan tinggi segi empat dengan kecepatan angin 75 mph (33,5 m/s) yang telah digambarkan dalam grafik sebagai berikut:

500

34

400

33

3 00

32

200

30

100

28

60 40 25

24 15 0

10

18

21

20

30

40

WIND LOAD ON WALL (psf)

Gambar III.3 – Grafik Beban Angin Berdasarkan Ketinggian Bangunan

III.1.3. Arah Angin

Semua pergerakan bangunan merespon terhadap arah angin. Ketika sejumlah udara yang bergerak dalam arah tertentu bersentuhan dengan

permukaan bangunan, sebuah

 perputaran gaya akan ditimbulkan. Gaya inilah yang disebut tekanan angin. Tekanan angin ini dapat menjadi besar baik karena pertambahan kecepatan angin maupun pertambahan area dimana angin semakin bekerja dengan leluasa. Beban angin yang besar pada lebih dari satu sisi bangunan dapat menyebabkan double  flexure pada bangunan (Gambar III.4 b).

D

WIND

Gambar III.4 (a) –  Displacement  Satu Arah

WIND

D/2

D/2 Gambar III.4 (b) –  Double Flexure

 Double flexure dapat berdampak positif ataupun negatif pada pergerakan bangunan.  Displacement   berbagai arah dapat menjadi lebih kecil dari yang seharusnya jika aliran udara

atau angin yang sama datang secara bersamaan pada bangunan hanya pada satu sisi saja. Design aerodinamis pada bangunan juga dapat mendukung untuk memperkecil displacement   pada double flexure. Tekanan angin terbesar selalu terjadi ketika arah angin

tegak lurus dengan muka bangunan. Ketika aliran angin menubruk permukaan bangunan pada  bagian lain selain 90 ⁰, kebanyakan dari aliran angin tersebut mengalir ke arah yang lain dengan sendirinya.

III.1.4. Turbulensi

Ketika sejumlah massa udara yang bergerak bertemu dengan objek-objek penghalang, seperti bangunan, maka respon yang ditimbulkan angin akan seperti fluida yang lain yaitu  bergerak ke tiap sisi kemudian bergabung kembali pada aliran yang utama. Kecepatan angin  bertambah ketika massa udara yang lebih besar bergerak menuju area yang konstan pada waktu yang bersamaan. Efek Venturi merupakan salah satu contoh aksi turbulensi angin. Turbulensi bekerja ketika angin yang bergerak tersebut melewati spasi antara dua bangunan tingkat tinggi.

WIND

Gambar III.5 – Aliran Turbulen Angin

III.2. Perhitungan Beban Angin pada Bangunan Tingkat Tinggi

Perhitungan beban angin dapat menggunakan grafik pada gambar III.3. Hasil  pembacaan grafik (psf) akan dikalikan dengan tinggi lantai yang bersangkutan (ft) serta dikali dengan panjang bentang bangunan (ft). Hasil dari beban angin akan diperhitungkan dalam satuan kips. Momen perlawanan yang dihasilkan oleh berat bangunan itu sendiri adalah dengan menggunakan rumus:

(III.2) dimana:  M res

= momen perlawanan (ft k)

W  DL

= beban mati (kips)

D

= bentang lebar bangunan (ft)

Selain itu, perput aran momen yang terjadi dapat dihitung dengan rumus: (III.3) dimana:  M rot 

= perputaran momen (ft k)

W i

= beban angin pada ketinggian i (kips)

hi

= garis tengah ketinggian i (ft)

Sehingga dari kedua momen ini dapat diperoleh angka keamanan ( safety factor ) untuk mengatasi perputaran. Rumusnya adalah: (III.4) dimana: SF 

= safety factor

 M res

= momen perlawanan (ft k)

 M rot 

= perputaran momen (ft k)

III.3. Perhitungan pada Bangunan Tingkat Tinggi III.3.1. Kekakuan

Berdasarkan referensi VII karya B. S. Taranath, nilai dari kekakuan K  dapat diperoleh dari gaya p yang bekerja pada tiap kolom terluar dari bangunan dengan persamaan  p = A E δ /  L; dimana δ = d / 2, sehingga menghasilkan persamaan:

(III.5) dan kontribusi persamaan (III.5) ke dalam rumus kekakuan akan menjadi: (III.6) dimana: K 

= nilai kekakuan

 A

= luas dari kolom

 E 

= modulus elastisitas dari core

d 

= jarak dari kolom ke kolom

 L

= tinggi bangunan

III.3.2. Displacement

Untuk membandingkan hasil displacement   pada model bangunan 40 lantai, akan dibagi perhitungan displacement   dalam 5 kasus (Gambar III.6). Lima contoh model  pemasangan outrigger   pada bangunan 40 lantai adalah sebagai berikut: 1. Model struktur tanpa outrigger . 2. Model struktur dengan 1 outrigger  pada lantai teratas. 3. Model struktur dengan 1 outrigger  pada ¾ dari ketinggian bangunan. 4. Model struktur dengan 1 outrigger  pada ½ dari ketinggian bangunan. 5. Model struktur dengan 1 outrigger  pada ¼ dari ketinggian bangunan.

Gambar III.6 – Permodelan dalam Penempatan Outrigger (a)  x = 0; (b)  x = ¼ L; (c) x = ½ L; (d) x = ¾ L

Model struktur pertama dari analisis bangunan 40 lantai ini tanpa menggunakan outrigger .  Displacement  pada model struktur yang pertama dapat langsung ditentukan secara

analitis dengan menggunakan persamaan: (III.7) dimana:  ∆

= displacement  pada lantai tertinggi (mm)

W 

= besar beban angin per ketinggian bangunan

 L

= tinggi bangunan

 E 

= modulus elastisitas dari core

 I 

= momen inersia dari core

Pada model struktur yang kedua, outrigger   dipasang pada lantai tertinggi pada  bangunan ( x = 0 atau  Z = L ) yang menyebabkan lantai teratas (lantai 40) menjadi lantai yang kaku. Nilai  x  merupakan lokasi penempatan outrigger   yang diukur dari puncak bangunan sedangkan nilai  Z   adalah ketinggian tempat outrigger   dipasang yang diukur dari permukaan tanah. Persamaan dari perputaran sudut yang terjadi akibat pemasangan outrigger   dapat dituliskan dalam persamaan: (III.8) dimana: = rotasi dari kantilever akibat beban angin secara lateral saat  Z = L = rotasi dari kantilever akibat kekakuan = rotasi final dari kantilever saat  Z = L

Tanda negatif pada

menunjukkan rotasi ataupun perputaran yang terjadi akibat kekakuan

 berlawanan arah dengan rotasi atau perputaran akibat beban luar (angin). Untuk kantilever  bangunan tinggi dengan momen inersia  I   dan modulus elastisitas  E   dan mendapat beban angin merata secara lateral W , maka: (III.9)

Jika  M 2 dan K 2  mewakili momen dan kekakuan pada model struktur yang kedua yaitu pada saat outrigger   ditempatkan pada puncak bangunan (lantai 40) atau  Z = L, maka persamaan (III.8) dapat diuraikan menjadi: (III.10)

Sehingga momen  M 2 menjadi:

(III.11)

 Displacement  ∆2 pada puncak bangunan dapat diperoleh dengan mensuperposisikan defleksi

dari kantilever akibat beban angin merata W  dan defleksi akibat momen pengaruh outrigger , sehingga akan diperoleh:

Sehingga menjadi: (III.12)

Pada model struktur yang ketiga, outrigger   dipasang pada lantai 30 pada bangunan yaitu pada posisi  x = 0.25  L atau  Z = 0.75 L. Defleksi lateral  y yang ditimbulkan oleh beban lateral yang merata adalah: (III.13)

Dengan mendiferensialkan  y terhadap  x, maka akan didapatkan didapat kan persamaan untuk

yaitu:

(III.14)

Substitusikan nilai  x = ¼  L ke persamaan (III.14) sehingga akan menghasilkan: menghasilkan:

Dan hasilnya menjadi: (III.15)

 M 3 dan K 3  mewakili momen dan kekakuan pada model struktur yang ketiga yaitu pada saat outrigger  ditempatkan   ditempatkan pada lantai 30 atau  Z = ¾ L, maka persamaan (III.8) dapat diuraikan

menjadi: (III.16)

Mengingat Mengingat nilai K 3 = 4 K 2 / 3, maka persamaan  M 3 dapat ditulis:

Sehingga  M 3 akan menjadi:

(III.17)

Berdasarkan nilai  M 2 pada persamaan (III.11), maka persamaan persamaan (III.17) dapat juga ditulis: (III.18)

 Displacement   Displacement ∆3 pada saat  Z = ¾ L dapat diperoleh dari persamaan:

Dan nilai ∆3 dapat diperoleh dengan persamaan: (III.19)

Pada model struktur yang keempat, outrigger  dipasang   dipasang pada lantai 20 pada bangunan 40 lantai lantai yaitu yaitu pada posisi  x = 0.5  L atau  Z = 0.5  L. Perputaran akibat beban merata W  pada   pada 3

 Z  =  = ½ L sama dengan 7 W L / 48 E I , sehingga persamaan perputaran (III.8) akan menjadi:

(III.20)

yang keempat yaitu pada saat  M 4 dan K 4 mewakili momen dan kekakuan pada model struktur yang outrigger   ditempatkan pada pertengahan ketinggian gedung (lantai 20) atau  x = Z = ½ L.

 Nilai kekakuan K 4 = 2 K 2, maka persamaan  M 4 (III.20) dapat diuraikan menjadi: menjadi:

(III.21)

Berdasarkan nilai  M 2 pada persamaan (III.11), maka persamaan persamaan (III.21) dapat juga ditulis: (III.22)

Dan displacement ∆4 pada saat  Z = ½ L dapat diperoleh dari persamaan:

Akan menjadi: (III.23)

Pada model struktur yang terakhir dalam permodelan struktur 40 lantai ini, outrigger  dipasang pada lantai 10 pada bangunan 40 lantai yaitu pada posisi posis i  x = 0.75  L atau  Z = 0.25  L. Perputaran akibat beban luar merata W  pada   pada  Z  =  = ¼  L dideferensialkan dan sama dengan W 3

 L  / 6 E I (37 / 64), sehingga sehingga persamaan perputaran (III.8) (III. 8) akan menjadi:

(III.24)

 M 5 dan K 5 mewakili persamaan momen dan kekakuan pada model struktur yang kelima yaitu

 pemasangan outrigger  pada  pada lantai 10 dari bangunan 40 lantai yaitu pada  x = ¾  L atau Z =  ¼

 L. Nilai kekakuan dari K 5 = 4 K 2, maka persamaan  M 5  (III.24) dapat diuraikan dan setelah

diperhitungkan serta disubstitusi dengan nilai  M 2 (III.11) akan menjadi: (III.25)

Dan displacement ∆5 pada saat  x = ¾ L atau Z = ¼ L dapat diperoleh dari persamaan:

Akan menjadi: (III.26)

III.4. Lokasi Optimum Penempatan Single Outrigger pada Bangunan Tingkat Tinggi

Pada ilustrasi dan permodelan struktur bangunan 40 lantai sebelumnya diketahui  bahwa mengikat kolom terluar dengan core  merupakan fungsi dari dua buah karakteristik, yaitu kekakuan yang diakibatkan oleh outrigger   dan perputaran sudut yang terjadi akibat lokasi penempatan outrigger   terhadap beban luar yang merata (angin). Kekakuan dari outrigger   akan mencapai nilai minimum ketika ditempatkan pada lantai teratas, yakni pada lantai 40. Dan nilai kekakuan akan maksimum ketika ditempatkan  pada lantai yang lebih bawah, dalam permodelan ini adalah lantai 10. Sedangkan rotasi  perputaran terjadi akibat dari beban angin yang bervariasi nilainya secara parabolik, dari yang memiliki nilai maksimum di atas hingga mencapai nilai nol di bawah. Dengan demikian, dari sudut pandang kekakuan dan juga pertimbangan perputaran yang terjadi, lokasi outrigger dapat ditentukan. Dan sangat jelas bahwa lokasi optimum dari penempatan outrigger truss adalah di sekitar bagian tengah dari ket inggian bangunan. Dengan asumsi outrigger   yang digunakan adalah sangat kaku, maka lokasi optimum dari penempatan outrigger   dapat diperoleh dengan perhitungan kalkulus. Langkah pertama

adalah menggunakan persamaan untuk perputaran pada  x, yang merupakan lokasi  penempatan outrigger   diukur dari puncak bangunan.

(III.27)

dimana: W 

= besar beban angin

 M  x

= momen pada  x

K  x

= kekakuan outrigger  pada x yang senilai dengan

 L

= tinggi bangunan

 E 

= modulus elastisitas dari core

 I 

= momen inersia dari core

 A

= luas dari kolom yang mengikat outrigger

 x

= lokasi dari outrigger   yang diukur dari lantai teratas

d 

= jarak dari kolom ke kolom

Kemudian, nilai defleksi pada puncak bangunan dapat diperoleh dari nilai  M  x  dengan  persamaan: (III.28)

Lokasi optimum dari penempatan outrigger  adalah lokasi dimana defleksi Y  M  bernilai maksimum. Didapatkan dari cara mendiferensialkan persamaan (III.28) terhadap  x  dan hasilnya adalah nol.

(III.29)

Sehingga diperoleh: (III.30)

BAB IV ANALISIS DAN PERHITUNGAN

IV.1. Data Bangunan Tingkat Tinggi

Bangunan yang akan dianalisis adalah bangunan 40 lantai (Gambar IV.1) dengan  perincian data sebagai berikut:

5m

5m

5m

Gambar IV.1 – Bangunan 40 Lantai

Ketinggian (dari jalan hingga atap)

: 140 m

Jumlah lantai

: 40 lantai

Bangunan

: Beton

 Live load pada lantai

: 2.5 kPa (50 psf)

Kecepatan angin

: - 33.5 m/s (75 mph) - 50 tahun

Defleksi lateral maksimum

: H/500

Balok

: - Beton - Ukuran (50 x 50) cm

Kolom

: - Beton - Ukuran (50 x 50) cm - Jarak antar kolom 5 m - 84 MPa (12000 psi)

Core

: - Dinding beton dengan ketebalan 50 cm - Ukuran (5 x 5) m - 84 MPa (12000 psi)

Outrigger 

: - Profil baja - Dipasang sesuai dengan permodelan

IV. 2. Perhitungan Beban Angin

Kode bangunan untuk bangunan tinggi segi empat dengan kecepatan angin 75 mph (33,5 m/s) telah digambarkan dalam bentuk grafik pada (Gambar IV.2) sebagai berikut:

500

34

400

33

3 00

32

200

30

100

28

60 40 25

24 15 0

10

18 20

21 30

40

WIND LOAD ON WALL (psf)

Gambar IV.2 – Grafik Beban Angin Berdasarkan Ketinggian Bangunan

Bangunan tingkat tinggi yang dianalisis mempunyai ketinggian 140 m dan jika dikonversi ke satuan ft (1 ft = 0.3048 m), maka ketinggian bangunan akan menjadi 460 ft. Ketinggian dari tiap lantai adalah 3.5 m dan dikonversi akan menjadi 11.5 ft, serta bentang lebar bangunan sebesar 15 m dikonversi ke satuan ft akan menjadi 49.213 ft. Berdasarkan grafik beban angin (Gambar IV.2), maka beban angin yang bekerja pada  bangunan setinggi 460 ft (140 m) adalah sebagai berikut: -

15 psf untuk 0 – 25 ft di atas tanah

-

18 psf untuk 26 – 40 ft di atas tanah

-

21 psf untuk 41 – 60 ft di atas tanah

-

24 psf untuk 61 – 100 ft di atas tanah

-

28 psf untuk 101 – 200 ft di atas tanah

-

30 psf untuk 201 – 300 ft di atas tanah

-

32 psf untuk 301 – 400 ft di atas tanah

-

33 psf untuk 401 – 500 ft di atas tanah

Maka, akibat pengaruh angin terhadap ketinggian bangunan akan memberikan distribusi  beban angin yang akan ditunjukkan (Gambar IV.3) berikut:

W8

2 0.033 ft/k

0.032 ft/k

2

W7

2

W6

0.030 ft/k

W5

2 0.028 ft/k

0.024 ft/k

W4

2

0.021 ft/k

2

0.018 ft/k2 2 0.015 ft/k

W3 W2 W1

414 ‘

92 ‘

322 ‘

92 ‘

230 ‘

92 ‘

138 ‘

92 ‘

74.75 ‘

34.5 ‘

46 ‘

23 ‘

28.75 ‘

11.5 ‘

11.5 ‘

23 ‘

49.213 ‘

460 ‘

Perhitungan beban angin yang terdistribusi pada tiap lantai bangunan 40 lantai setinggi 140 m (460 ft) dengan bentang lebar sepanjang 15 m (49. 213 ft) adalah sebagai  berikut:

-

W 1 = (0.015) (23) (49.213)

=

16.978 k

-

W 2 = (0.018) (11.5) (49.213) =

10.187 k

-

W 3 = (0.021) (23) (49.213)

=

23.770 k

-

W 4 = (0.024) (34.5) (49.213) =

40.748 k

-

W 5 = (0.028) (92) (49.213)

=

126.773 k

-

W 6  = (0.030) (92) (49.213)

=

135.828 k

-

W 7  = (0.032) (92) (49.213)

=

144.883 k

-

W 8  = (0.033) (92) (49.213)

=

149.411 k

=

648.578 k

W total

+

Beban angin yang bekerja pada bangunan W total  yang telah diperoleh yaitu 648.578 k dikonversi kembali ke satuan SI yaitu ke satuan kN, dimana 1 kips = 4.448 kN. Jadi, beban angin W total akan menjadi: W total = 2884.8749 kN 6 W total = 2.88487 x 10  N

IV.3. Kekakuan

 Nilai dari kekakuan K  dapat diperoleh dari persamaan (III.6) yaitu: (III.6)

•

Mencari luasan dari kolom ( A) 2

 A = 50 x 50 = 2500 cm  = 0.25 m •

2

Elastisitas dari core ( E C) 

43076.2115 MPa 4.30762 x 10 10 Pa = 4.30762 x 10 10 N/m2 •

Jarak antar kolom ( d ) adalah 5 m

•

Tinggi bangunan ( L)  L = 40 x 3.5 = 140 m

•

Jadi, nilai dari kekakuan ( K ) adalah:

9.615223214 x 10 8 Nm

IV.4.  Displacement

Untuk menentukan dan membandingkan hasil displacement   pada model bangunan 40 lantai, akan dibagi perhitungan displacement   dalam 5 kasus / model seperti yang telah ditunjukkan pada (Gambar III.6). Lima contoh model struktur dengan pemasangan outrigger   pada bangunan 40 lantai adalah sebagai berikut: 1. Model struktur tanpa outrigger . 2. Model struktur dengan 1 outrigger  pada lantai teratas. 3. Model struktur dengan 1 outrigger  pada ¾ dari ketinggian bangunan. 4. Model struktur dengan 1 outrigger  pada ½ dari ketinggian bangunan. 5. Model struktur dengan 1 outrigger  pada ¼ dari ketinggian bangunan.

Sebelum menghitung dan menganalisis hasil displacement   pada 5 jenis model  bangunan 40 lantai, maka terlebih dahulu akan dilakukan perhitungan momen inersia yang ditimbulkan oleh core  (Gambar IV.4). Core  jika tampak dari atas adalah berbentuk segi empat simetris (persegi) berukuran (5 x 5) m dengan ketebalan dinding sebesar 50 cm dan tingginya dihitung dari muka tanah adalah 140 m. Perhitungan dari inersia adalah sebagai  berikut:

5

2.5

0.25 5

Gambar IV.4 – Inersia

Jadi, inersia dari core adalah:

35.06771 m4

IV.4.1. Displacement Model Struktur I

Model struktur pertama dari analisis bangunan ini tidak menggunakan outrigger .  Displacement   Displacement   pada model struktur yang pertama dapat langsung ditentukan secara analitis

dengan persamaan: (III.7)

Beban angin yang bekerja diasumsi beban yang bekerja dengan distribusi secara merata, sehingga beban W   yang digunakan dalam kalkulasi adalah beban angin total yaitu sebesar 648.578 k.  = W total W  = total = 648.578 k  = 2884.8749 kN W  = 6

W  =  = 2.88487 x 10  N

W = 2.88487 x 10 6 N

L

Gambar IV.5 – Distribusi Beban Angin pada Model I

Jadi, displacement   maksimum yang terjadi pada bangunan 40 lantai ketika tidak dipasang  adalah: outrigger  adalah:

655.052 mm

IV.4.2. Displacement Model Struktur II

Pada model struktur yang kedua, outrigger   dipasang pada lantai tertinggi pada  bangunan  bangunan ( x = 0 atau  Z = L) yaitu pada lantai 40. Lantai 40 menjadi kaku karena adanya sistem outrigger , dengan distribusi beban angin secara merata pada model ini juga.

W = 2.88487 x 106 N

L

Gambar IV.6 – Distribusi Beban Angin pada Model II

Mencari nilai momen  M 2 dengan persamaan (III.11):

(III.11)

•

Beban angin ( W ) = 2.88487 x 10 6 N

•

Tinggi bangunan (L) = 140 m

•

Elastisitas dari core ( E ) = 4.30762 x 10 10 N/m2

•

Inersia core ( I ) = 35.06771 m4

•

 Nilai kekakuan ( K 2) = K  = 961522321.4 Nm

Sehingga, nilai  M 2 adalah:

5507729.202 Nm

 Displacement ∆2 dapat dihitung dengan persamaan (III.12) yaitu:

(III.12)

Dengan menginput semua data yang diketahui, maka nilai ∆2 akan menjadi:

619.320 mm

IV.4.3. Displacement Model Struktur III

Pada model struktur yang ketiga, outrigger  dipasang pada bangunan yaitu pada posisi  x = 0.25  L atau  Z = 0.75  L. Artinya lantai 30 yang diperkaku karena adanya outrigger .

W = 2.88487 x 106 N

x = 0,25 L

z = 0,75 L

Gambar IV.7 – Distribusi Beban Angin pada Model III

Setelah persamaannya diturunkan dan telah diuraikan pada bab III sebelumnya serta mengingat bahwa nilai K 3 = 4 K 2 / 3, maka persamaan  M 3 menjadi: (III.18)

Sehingga, nilai  M 3 adalah:

7270202.546 Nm

 Displacement ∆3 pada saat  Z = ¾ L dapat diperoleh dari persamaan:

(III.19)

 Nilai dari ∆3 adalah:

610.744 mm

IV.4.4. Displacement Model Struktur IV

Pada model struktur yang keempat, outrigger   dipasang pada lantai 20 pada bangunan 40 lantai yaitu pada posisi x = 0.5 L atau  Z = 0.5 L.

W = 2.88487 x 106 N

x = 0,5 L

z = 0,5 L

Gambar IV.8 – Distribusi Beban Angin pada Model IV

 Nilai kekakuan K 4 = 2 K 2, maka persamaan  M 4 diuraikan menjadi: (III.22)

Sehingga, nilai  M 4 menjadi:

9638526.103 Nm

Dan displacement ∆4 pada saat  Z = ½ L dapat diperoleh dari persamaan (III.23) berikut: (III.23)

Jadi, nilai dari ∆4 adalah:

607.886 mm

IV.4.5. Displacement Model Struktur V

Pada model struktur yang kelima dalam permodelan struktur 40 lantai ini, outrigger  dipasang pada posisi  x = 0.75 L atau Z = 0.25  L. Yang berarti lantai 10 diperkaku.

W = 2.88487 x 106 N

x = 0,75 L

z = 0,25 L

Gambar IV.9 – Distribusi Beban Angin pada Model V

 Nilai kekakuan dari K 5 = 4 K 2, maka nilai persamaan  M 5 diturunkan dan diuraikan dan akan menjadi: (III.25)

Sehingga, nilai  M 5 menjadi:

12667777.16 Nm

Dan displacement ∆5 pada saat  x = ¾ L atau Z = ¼ L dapat diperoleh dari persamaan: (III.26)

Jadi, nilai dari ∆5 akan menjadi:

618.963 mm

IV.4.6. Pendataan

Tujuan dari hasil perhitungan analitis terhadap 5 model struktur bangunan 40 lantai adalah menhasilkan output   yang berupa displacement . Perhitungan telah dilakukan dan hasil dari perhitungan dari 5 model tersebut telah disajikan dalam bentuk tabel dan grafik sebagai  berikut:

Tabel IV.1 - Perhitungan  Displacement  pada Model Struktur I W L K

20606.21429 140 961522321.4

N/m m Nm

E

43076200000

N/m2

I

35.06771

 No.

m4

Lantai

x (m)

Δ (mm)

1

0

0.0

0.000

2

1

3.5

0.805

3

2

7.0

3.167

4

3

10.5

7.008

5

4

14.0

12.249

6

5

17.5

18.818

7

6

21.0

26.640

8

7

24.5

35.646

9

8

28.0

45.766

10

9

31.5

56.935

11

10

35.0

69.087

12

11

38.5

82.161

13

12

42.0

96.096

14

13

45.5

110.833

15

14

49.0

126.317

16

15

52.5

142.493

17

16

56.0

159.309

18

17

59.5

176.714

19

18

63.0

194.661

20

19

66.5

213.103

21

20

70.0

231.997

22

21

73.5

251.301

23

22

77.0

270.974

24

23

80.5

290.980

25

24

84.0

311.281

26

25

87.5

331.844

27

26

91.0

352.638

28

27

94.5

373.632

29

28

98.0

394.800

30

29

101.5

416.115

31

30

105.0

437.554

32

31

108.5

459.096

33

32

112.0

480.721

34

33

115.5

502.411

35

34

119.0

524.152

36

35

122.5

545.930

37

36

126.0

567.733

38

37

129.5

589.553

39

38

133.0

611.383

40

39

136.5

633.217

41

40

140.0

655.052

700,000

600,000

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0,000     )    m    m     (    t    n    e    m    e    c    a     l    p    s    i    D

   0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m)

Model 1

Gambar IV.10 – Grafik Hasil  Displacement  Model Struktur I

Tabel IV.2 - Perhitungan Displacement  pada Model Struktur II W L K

20606.21429 140 961522321.4

N/m m Nm

E

43076200000

N/m2

I

35.06771

m4

M

5507729.202

Nm

 No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

1

0

0.0

0.000

2

1

3.5

0.783

3

2

7.0

3.078

4

3

10.5

6.807

5

4

14.0

11.892

6

5

17.5

18.260

7

6

21.0

25.836

8

7

24.5

34.552

9

8

28.0

44.337

10

9

31.5

55.126

11

10

35.0

66.854

12

11

38.5

79.459

13

12

42.0

92.880

14

13

45.5

107.059

15

14

49.0

121.940

16

15

52.5

137.468

17

16

56.0

153.591

18

17

59.5

170.260

19

18

63.0

187.425

20

19

66.5

205.041

21

20

70.0

223.065

22

21

73.5

241.453

23

22

77.0

260.166

24

23

80.5

279.166

25

24

84.0

298.417

26

25

87.5

317.886

27

26

91.0

337.541

28

27

94.5

357.352

29

28

98.0

377.291

30

29

101.5

397.333

31

30

105.0

417.455

32

31

108.5

437.634

33

32

112.0

457.852

34

33

115.5

478.091

35

34

119.0

498.336

36

35

122.5

518.573

37

36

126.0

538.791

38

37

129.5

558.980

39

38

133.0

579.135

40

39

136.5

599.249

41

40

140.0

619.320

700,000

600,000

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

Displacement(mm)

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m)

Model 2

Gambar IV.11 – Grafik Hasil  Displacement  Model Struktur II

Tabel IV.3 - Perhitungan Displacement  pada Model Struktur III W L K

20606.21429 140 961522321.4

N/m m Nm

E

43076200000

N/m2

I

35.06771

m4

M

7270202.546

Nm

 No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

1

0

0.0

0.000

2

1

3.5

0.778

3

2

7.0

3.057

4

3

10.5

6.759

5

4

14.0

11.806

6

5

17.5

18.126

7

6

21.0

25.643

8

7

24.5

34.289

9

8

28.0

43.994

10

9

31.5

54.692

11

10

35.0

66.318

12

11

38.5

78.811

13

12

42.0

92.108

14

13

45.5

106.154

15

14

49.0

120.890

16

15

52.5

136.262

17

16

56.0

152.219

18

17

59.5

168.711

19

18

63.0

185.689

20

19

66.5

203.107

21

20

70.0

220.921

22

21

73.5

239.089

23

22

77.0

257.571

24

23

80.5

276.330

25

24

84.0

295.330

26

25

87.5

314.536

27

26

91.0

333.918

28

27

94.5

353.444

29

28

98.0

373.089

30

29

101.5

392.826

31

30

105.0

412.631

32

31

108.5

432.484

33

32

112.0

452.364

34

33

115.5

472.254

35

34

119.0

492.140

36

35

122.5

512.007

37

36

126.0

531.844

38

37

129.5

551.643

39

38

133.0

571.396

40

39

136.5

591.097

41

40

140.0

610.744

700,000

600,000

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0,000

    )    m    m     (    t    n    e    m    e    c    a     l    p    s    i    D

   0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m)

Model 3

Gambar IV.12 – Grafik Hasil  Displacement  Model Struktur III

Tabel IV.4 - Perhitungan Displacement  pada Model Struktur IV W L K

20606.21429 140 961522321.4

N/m m Nm

E

43076200000

N/m2

I

35.06771

m4

M

9638526.103

Nm

 No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

1

0

0.0

0.000

2

1

3.5

0.776

3

2

7.0

3.050

4

3

10.5

6.742

5

4

14.0

11.778

6

5

17.5

18.081

7

6

21.0

25.579

8

7

24.5

34.201

9

8

28.0

43.880

10

9

31.5

54.547

11

10

35.0

66.140

12

11

38.5

78.594

13

12

42.0

91.851

14

13

45.5

105.852

15

14

49.0

120.539

16

15

52.5

135.860

17

16

56.0

151.762

18

17

59.5

168.195

19

18

63.0

185.110

20

19

66.5

202.462

21

20

70.0

220.206

22

21

73.5

238.301

23

22

77.0

256.707

24

23

80.5

275.385

25

24

84.0

294.301

26

25

87.5

313.420

27

26

91.0

332.710

28

27

94.5

352.142

29

28

98.0

371.688

30

29

101.5

391.323

31

30

105.0

411.023

32

31

108.5

430.767

33

32

112.0

450.534

34

33

115.5

470.309

35

34

119.0

490.075

36

35

122.5

509.818

37

36

126.0

529.529

38

37

129.5

549.197

39

38

133.0

568.816

40

39

136.5

588.380

41

40

140.0

607.886

700,000

600,000

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0,000

    )    m    m     (    t    n    e    m    e    c    a     l    p    s    i    D

   0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m)

Model 4

Gambar IV.13 – Grafik Hasil  Displacement  Model Struktur IV

Tabel IV.5 - Perhitungan Displacement  pada Model Struktur V W L K

20606.21429 140 961522321.4

N/m m Nm

E

43076200000

N/m2

I

35.06771

m4

M

12667777.16

Nm

 No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

1

0

0.0

0.000

2

1

3.5

0.783

3

2

7.0

3.077

4

3

10.5

6.805

5

4

14.0

11.889

6

5

17.5

18.254

7

6

21.0

25.828

8

7

24.5

34.541

9

8

28.0

44.323

10

9

31.5

55.108

11

10

35.0

66.832

12

11

38.5

79.432

13

12

42.0

92.848

14

13

45.5

107.022

15

14

49.0

121.896

16

15

52.5

137.418

17

16

56.0

153.534

18

17

59.5

170.195

19

18

63.0

187.353

20

19

66.5

204.961

21

20

70.0

222.975

22

21

73.5

241.354

23

22

77.0

260.057

24

23

80.5

279.048

25

24

84.0

298.289

26

25

87.5

317.747

27

26

91.0

337.390

28

27

94.5

357.189

29

28

98.0

377.116

30

29

101.5

397.146

31

30

105.0

417.254

32

31

108.5

437.420

33

32

112.0

457.624

34

33

115.5

477.848

35

34

119.0

498.078

36

35

122.5

518.299

37

36

126.0

538.501

38

37

129.5

558.675

39

38

133.0

578.813

40

39

136.5

598.910

41

40

140.0

618.963

700,000

600,000

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0,000     )    m    m     (    t    n    e    m    e    c    a     l    p    s    i    D

   0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m) Model 5

Gambar IV.14 – Grafik Hasil  Displacement  Model Struktur V

700,000

600,000

500,000

400,000

300,000

200,000

100,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

    )    m    m     (    t    n    e    m    e    c    a     l    p    s    i    D

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m)

Model 1

Model 2

Model 3

Model 4

Model 5

Gambar IV.15 – Grafik Perbandingan Hasil  Displacement 

Dari hasil perhitungan, terbukti bahwa bangunan tingkat tinggi yang dipasang outrigger   mengalami displacement   lebih kecil daripada bangunan yang tidak menggunakan outrigger . Di lokasi manapun outrigger   digunakan hasil displacement   yang terjadi adalah

selalu lebih kecil dari yang seharusnya terjadi. Tabel berikut menunjukkan persentase  pengurangan displacement  akibat pemasangan outriggger . Persentase pengurangan displacement  dihitung dengan: (IV.2)

Tabel IV.7 – Persentase Pengurangan  Displacement  No

Model Struktur

∆ max (mm)

∆' max (mm)

% ∆ (%)

1

I

655.052

655.052

0

2

II

619.320

655.052

5.45

3

III

610.744

655.052

6.76

4

IV

607.886

655.052

7.21

5

V

618.963

655.052

5.51

IV.5.  Inter-storey Drift  Displacement   yang

ditimbulkan

oleh

model-model

struktur

tersebut

juga

mengakibatkan terjadinya inter-storey drift   yaitu selisih dari displacement   tiap lantai. Hal ini merupakan suatu hal yang juga diperhitungkan karena cukup beresiko dan dianggap  berbahaya untuk suatu bangunan tingkat tinggi. Perhitungan dari inter-storey drift   dalam  bentuk tabel dan grafik sebagai berikut:

Tabel IV.7 - Perhitungan Inter-storey Drift  pada Model Struktur I  No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

ISD (mm)

1

0

0.0

0.000

0.000

2

1

3.5

0.805

0.805

3

2

7.0

3.167

2.362

4

3

10.5

7.008

3.840

5

4

14.0

12.249

5.242

6

5

17.5

18.818

6.568

7

6

21.0

26.640

7.822

8

7

24.5

35.646

9.006

9

8

28.0

45.766

10.120

10

9

31.5

56.935

11.169

11

10

35.0

69.087

12.152

12

11

38.5

82.161

13.074

13

12

42.0

96.096

13.935

14

13

45.5

110.833

14.737

15

14

49.0

126.317

15.484

16

15

52.5

142.493

16.176

17

16

56.0

159.309

16.816

18

17

59.5

176.714

17.405

19

18

63.0

194.661

17.947

20

19

66.5

213.103

18.443

21

20

70.0

231.997

18.894

22

21

73.5

251.301

19.304

23

22

77.0

270.974

19.673

24

23

80.5

290.980

20.005

25

24

84.0

311.281

20.301

26

25

87.5

331.844

20.563

27

26

91.0

352.638

20.794

28

27

94.5

373.632

20.994

29

28

98.0

394.800

21.168

30

29

101.5

416.115

21.315

31

30

105.0

437.554

21.439

32

31

108.5

459.096

21.542

33

32

112.0

480.721

21.625

34

33

115.5

502.411

21.690

35

34

119.0

524.152

21.741

36

35

122.5

545.930

21.778

37

36

126.0

567.733

21.804

38

37

129.5

589.553

21.820

39

38

133.0

611.383

21.830

40

39

136.5

633.217

21.834

41

40

140.0

655.052

21.835

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

    )    m    m     (    D    S    I

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m) Model 1

Gambar IV.16 – Grafik Hasil  Inter-Storey Drift  Model Struktur I

Tabel IV.8 - Perhitungan Inter-storey Drift  pada Model Struktur II  No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

ISD (mm)

1

0

0.0

0.000

0.000

2

1

3.5

0.783

0.783

3

2

7.0

3.078

2.295

4

3

10.5

6.807

3.729

5

4

14.0

11.892

5.085

6

5

17.5

18.260

6.367

7

6

21.0

25.836

7.577

8

7

24.5

34.552

8.715

9

8

28.0

44.337

9.785

10

9

31.5

55.126

10.789

11

10

35.0

66.854

11.728

12

11

38.5

79.459

12.605

13

12

42.0

92.880

13.421

14

13

45.5

107.059

14.179

15

14

49.0

121.940

14.881

16

15

52.5

137.468

15.528

17

16

56.0

153.591

16.123

18

17

59.5

170.260

16.668

19

18

63.0

187.425

17.165

20

19

66.5

205.041

17.616

21

20

70.0

223.065

18.023

22

21

73.5

241.453

18.388

23

22

77.0

260.166

18.713

24

23

80.5

279.166

19.000

25

24

84.0

298.417

19.251

26

25

87.5

317.886

19.469

27

26

91.0

337.541

19.655

28

27

94.5

357.352

19.811

29

28

98.0

377.291

19.939

30

29

101.5

397.333

20.042

31

30

105.0

417.455

20.122

32

31

108.5

437.634

20.179

33

32

112.0

457.852

20.218

34

33

115.5

478.091

20.239

35

34

119.0

498.336

20.245

36

35

122.5

518.573

20.237

37

36

126.0

538.791

20.218

38

37

129.5

558.980

20.190

39

38

133.0

579.135

20.155

40

39

136.5

599.249

20.114

41

40

140.0

619.320

20.071

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

    )    m    m     (    D    S    I

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m) Model 2

Gambar IV.17 – Grafik Hasil  Inter-Storey Drift  Model Struktur II

Tabel IV.9 - Perhitungan Inter-storey Drift  pada Model Struktur III

 No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

ISD (mm)

1

0

0.0

0.000

0.000

2

1

3.5

0.778

0.778

3

2

7.0

3.057

2.279

4

3

10.5

6.759

3.702

5

4

14.0

11.806

5.048

6

5

17.5

18.126

6.319

7

6

21.0

25.643

7.518

8

7

24.5

34.289

8.646

9

8

28.0

43.994

9.705

10

9

31.5

54.692

10.698

11

10

35.0

66.318

11.626

12

11

38.5

78.811

12.492

13

12

42.0

92.108

13.298

14

13

45.5

106.154

14.045

15

14

49.0

120.890

14.736

16

15

52.5

136.262

15.373

17

16

56.0

152.219

15.957

18

17

59.5

168.711

16.492

19

18

63.0

185.689

16.978

20

19

66.5

203.107

17.418

21

20

70.0

220.921

17.814

22

21

73.5

239.089

18.168

23

22

77.0

257.571

18.483

24

23

80.5

276.330

18.759

25

24

84.0

295.330

19.000

26

25

87.5

314.536

19.206

27

26

91.0

333.918

19.381

28

27

94.5

353.444

19.527

29

28

98.0

373.089

19.645

30

29

101.5

392.826

19.737

31

30

105.0

412.631

19.805

32

31

108.5

432.484

19.853

33

32

112.0

452.364

19.880

34

33

115.5

472.254

19.890

35

34

119.0

492.140

19.885

36

35

122.5

512.007

19.867

37

36

126.0

531.844

19.837

38

37

129.5

551.643

19.799

39

38

133.0

571.396

19.753

40

39

136.5

591.097

19.701

41

40

140.0

610.744

19.647

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

    )    m    m     (    D    S    I

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m) Model 3

Gambar IV.18 – Grafik Hasil  Inter-Storey Drift  Model Struktur III

Tabel IV.10 - Perhitungan Inter-storey Drift  pada Model Struktur IV

 No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

ISD (mm)

1

0

0.0

0.000

0.000

2

1

3.5

0.776

0.776

3

2

7.0

3.050

2.274

4

3

10.5

6.742

3.693

5

4

14.0

11.778

5.035

6

5

17.5

18.081

6.303

7

6

21.0

25.579

7.498

8

7

24.5

34.201

8.622

9

8

28.0

43.880

9.678

10

9

31.5

54.547

10.668

11

10

35.0

66.140

11.592

12

11

38.5

78.594

12.455

13

12

42.0

91.851

13.257

14

13

45.5

105.852

14.000

15

14

49.0

120.539

14.688

16

15

52.5

135.860

15.321

17

16

56.0

151.762

15.902

18

17

59.5

168.195

16.433

19

18

63.0

185.110

16.915

20

19

66.5

202.462

17.352

21

20

70.0

220.206

17.744

22

21

73.5

238.301

18.095

23

22

77.0

256.707

18.406

24

23

80.5

275.385

18.679

25

24

84.0

294.301

18.916

26

25

87.5

313.420

19.119

27

26

91.0

332.710

19.290

28

27

94.5

352.142

19.432

29

28

98.0

371.688

19.546

30

29

101.5

391.323

19.635

31

30

105.0

411.023

19.700

32

31

108.5

430.767

19.744

33

32

112.0

450.534

19.768

34

33

115.5

470.309

19.774

35

34

119.0

490.075

19.766

36

35

122.5

509.818

19.744

37

36

126.0

529.529

19.711

38

37

129.5

549.197

19.668

39

38

133.0

568.816

19.619

40

39

136.5

588.380

19.564

41

40

140.0

607.886

19.506

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

    )    m    m     (    D    S    I

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m) Model 4

Gambar IV.19 – Grafik Hasil  Inter-Storey Drift  Model Struktur IV

Tabel IV.11 - Perhitungan Inter-storey Drift  pada Model Struktur V  No.

Lantai

x (m)

Δ (mm)

ISD (mm)

1

0

0.0

0.000

0.000

2

1

3.5

0.783

0.783

3

2

7.0

3.077

2.295

4

3

10.5

6.805

3.728

5

4

14.0

11.889

5.084

6

5

17.5

18.254

6.365

7

6

21.0

25.828

7.574

8

7

24.5

34.541

8.712

9

8

28.0

44.323

9.782

10

9

31.5

55.108

10.785

11

10

35.0

66.832

11.724

12

11

38.5

79.432

12.600

13

12

42.0

92.848

13.416

14

13

45.5

107.022

14.173

15

14

49.0

121.896

14.875

16

15

52.5

137.418

15.522

17

16

56.0

153.534

16.116

18

17

59.5

170.195

16.661

19

18

63.0

187.353

17.158

20

19

66.5

204.961

17.608

21

20

70.0

222.975

18.014

22

21

73.5

241.354

18.379

23

22

77.0

260.057

18.703

24

23

80.5

279.048

18.990

25

24

84.0

298.289

19.241

26

25

87.5

317.747

19.458

27

26

91.0

337.390

19.643

28

27

94.5

357.189

19.799

29

28

98.0

377.116

19.927

30

29

101.5

397.146

20.030

31

30

105.0

417.254

20.108

32

31

108.5

437.420

20.166

33

32

112.0

457.624

20.204

34

33

115.5

477.848

20.224

35

34

119.0

498.078

20.230

36

35

122.5

518.299

20.221

37

36

126.0

538.501

20.202

38

37

129.5

558.675

20.174

39

38

133.0

578.813

20.138

40

39

136.5

598.910

20.097

41

40

140.0

618.963

20.053

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

    )    m    m     (

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m) Model 5

   D    S    I

Gambar IV.20 – Grafik Hasil  Inter-Storey Drift  Model Struktur V

25,000

20,000

15,000

10,000

5,000

0,000    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0  ,    0    0    7    4    1    8    5    2    9    6    3    0    7    4    1    8    5    2    9    1    2    2    3    4    4    5    6    7    7    8    9    9    0    1    1    1    1    1

ISD (mm)

   0  ,    6    2    1

   0  ,    3    3    1

   0  ,    0    4    1

Height (m)

Model 1

Model 2

Model 3

Model 4

Model 5

Gambar IV.21 – Grafik Perbandingan Hasil  Inter-Storey Drift

 Inter-storey drift   pada lima model bangunan telah dihitung dan terbukti bahwa nilai

dari model yang tidak menggunakan outrigger   lebih besar daripada yang menggunakan outrigger . Hasil perhitungan telah ditabelkan beserta dengan persentase pengurangan interstorey drift terhadap nilai maksimumnya.

Persentase pengurangan inter-storey drift   dihitung dengan: (IV.3)

Tabel IV.14 – Persentase Pengurangan  Inter-storey Drift  No

Model Struktur

ISD max (mm)

ISD' max (mm)

% ISD (%)

1

I

21.835

21.835

0

2

II

20.071

21.835

8.08

3

III

19.647

21.835

10.02

4

IV

19.506

21.835

10.70

5

V

20.053

21.835

8.16

IV.6. Menentukan Lokasi Optimum Penempatan Single Outrigger IV.6.1. Defleksi Lateral

 Nilai defleksi pada puncak bangunan dapat diperoleh dari nilai  M  x dengan persamaan: (III.28)

 Nilai ini hanya diperhitungkan pada model II, III, IV dan V karena bertujuan untuk menentukan lokasi optimum penempatan outrigger . Jadi, model I tidak diperhitungkan karena model I merupakan model struktur yang tidak menggunakan outrigger .

Perhitungan: •

Model II:  x

=0

 L

= 140 m

 M 2

= 5507729.202 Nm

 E 

= 4.30762 x 10 10 N/m2

 I 

= 35.06771 m4

1.4947 x 10 -2 m

•

Model III:  x

= 0.25 L

= 35 m

 L

= 140 m

 M 3

= 7270202.546 Nm

 E 

= 4.30762 x 10 10 N/m2

 I 

= 35.06771 m4

1.8472 x 10 -2 m

•

Model IV:  x

= 0.5 L

= 70 m

 L

= 140 m

 M 4

= 9638526.103 Nm

 E 

= 4.30762 x 10 10 N/m2

 I 

= 35.06771 m4

1.9592 x 10 -2 m

•

Model V:  x

= 0.75 L

= 105 m

 L

= 140 m

 M 5

= 12667777.16 N

 E 

= 4.30762 x 10 10 N/m2

 I 

= 35.06771 m4

1.5021 x 10 -2 m

Hasil perhitungan disajikan dalam bentuk tabel berikut untuk mempermudah dalam memasukkan nilai ke dalam grafik:

Tabel IV.15 – Hasil Perhitungan Defleksi Lateral No

Model Struktur

x (m)

Defleksi lateral (mm)

1

II

0

14.947

2

III

35

18.472

3

IV

70

19.592

4

V

105

15.021

IV.6.2. Lokasi Optimum Single Outrigger

Lokasi optimum dari penempatan single outrigger   adalah lokasi dimana defleksi Y  M   bernilai maksimum. Didapatkan dari cara mendiferensialkan persamaan (III.28) terhadap  x dan hasilnya adalah nol.

(III.29)

Sehingga diperoleh: (III.30)

Dari hasil perhitungan pada tabel (IV.15) dapat dilihat bahwa model IV mempunyai nilai defleksi yang maksimum dan dapat diprediksi bahwa lokasi outrigger   yang optimum  berada di sekitar bagian tengah ketinggian bangunan. Nilai hasil defleksi lateral terhadap ketinggian bangunan akan disajikan dalam bentuk grafik pada (Gambar IV.22) berikut:

Lokasi Optimum Single Outrigger  45 40 35 30         i       a 25        t       n       a 20        L

15 10 5 0 0

5

10

15

20

Parameter Defleksi Puncak Bangunan (mm)

Gambar IV.22 – Grafik Defleksi Terhadap Lantai Bangunan

25

 Nilai defleksi maksimum antara lantai 20 hingga lantai 25, dan lebih tepatnya berada pada lantai 22. Sehingga, akan memberikan lokasi optimum pada lantai 22 yang telah digambarkan dalam grafik berikut:

Lokasi Optimum Single Outrigger  45 40 35 30         i       a 25        t       n       a 20        L

22

15 10 5 0 0

5

10

15

20

25

Parameter Defleksi Puncak Bangunan (mm)

Gambar IV.17 – Grafik Lokasi Optimum Penempatan Single Outrigger 

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1.

Kesimpulan

Dari hasil analisis respon beban angin terhadap bangunan beton tingkat tinggi setinggi 40 lantai yang menggunakan sistem outrigger , dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai  berikut: 1. Bangunan tingkat tinggi yang menggunakan sistem outrigger   dapat mengurangi displacement   secara lateral dibandingkan dengan bangunan identik yang tidak

menggunakannya. Pada model struktur IV, penggunaan outrigger   dapat mengurangi displacement   secara lateral sebanyak 7.21 %.

Tabel IV.7 – Persentase Pengurangan  Displacement  No

Model Struktur

∆ max (mm)

∆' max (mm)

% ∆ (%)

1

I

655.052

655.052

0

2

II

619.320

655.052

5.45

3

III

610.744

655.052

6.76

4

IV

607.886

655.052

7.21

5

V

618.963

655.052

5.51

2. Karena penggunaan outrigger   dapat mengurangi displacement   secara lateral, maka secara langsung juga dapat mengurangi inter-storey drift   yang dianggap berbahaya untuk sebuah bangunan tingkat tinggi. Pada model sturktur IV, juga dapat mengurangi inter-storey drift  sebesar 10.7 %.

Tabel IV.14 – Persentase Pengurangan  Inter-storey Drift  No

Model Struktur

ISD max (mm)

ISD' max (mm)

% ISD (%)

1

I

21.835

21.835

0

2

II

20.071

21.835

8.08

3

III

19.647

21.835

10.02

4

IV

19.506

21.835

10.70

5

V

20.053

21.835

8.16

3. Lokasi penempatan single outrigger   pada bangunan 40 lantai adalah di tengah ketinggian gedung yaitu pada lantai 20 atau pada model stuktur yang IV. Terbukti dari  perhitungan hasil displacement yang paling minimum dari kelima model struktur. 4. Jika menggunakan parameter defleksi maksimum, maka sesuai dengan grafik pada (Gambar IV.17) lokasi optimum dari penempatan single outrigger   juga berada di sekitar pertengahan ketinggian gedung tetapi lebih tepatnya pada lantai 22.

V.2.

Saran

1. Perlunya studi yang lebih mendalam mengenai bangunan tingkat tinggi di dalam mata kuliah teknik sipil agar mahasiswa dapat lebih memahami studi secara struktural dan aplikasi di dalam dunia lapangan kelak. Tidak terluput juga dari pembahasan bracing karena merupakan suatu kesatuan dengan bangunan tingkat tinggi. 2.

Penerapan metode perhitungan secara analitis lebih ditingkatkan agar pengenalan dasar dan filosofi dari konsep struktur lebih mudah dipahami.