1110/FT.01/SKRIP/07/2012
UNIVERSITAS INDONESIA
EVALUASI BANGUNAN BERTINGKAT AKIBAT BEBAN GEMPA DENGAN BALOK PRATEGANG SEBAGAI TRANSFER BEAM
SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil
WISNU PRATAMA PUTRA 0806329691
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DEPOK JUNI 2012
ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Skripsi ini adalah hasil karya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah dinyatakan dengan benar.
Nama
: Wisnu Pratama Putra
NPM
: 0806329691
Tanda Tangan : Tanggal
: 25 Juni 2012
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini diajukan oleh Nama NPM Program Studi Judul Skripsi
: : : : :
Wisnu Pratama Putra 0806329691 Teknik Sipil Evaluasi Bangunan Bertingkat akibat Beban Gempa dengan Balok Prategang sebagai Transfer Beam
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia DEWAN PENGUJI
Pembimbing : Dr. Ir. Yuskar Lase, DEA
Penguji I
: Ir. Syahril A Rahim, M.Eng
Penguji II
: Mulia Orientielize, S.T, M.Eng
Ditetapkan di : Depok Tanggal : 25 Juni 2012
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan berkat-Nya, saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Sipil kekhususan Struktur pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Selain itu tentunya, dengan skripsi, banyak pelajaran yang dapat diambil baik itu pelajaran teknis maupun non-teknis. Saya menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, dari awal perkuliahan sampai pada penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih kepada: 1. Tuhan Yesus Kristus karena atas rahmat-Nya lah yang begitu besar, saya bisa diberikan kesempatan untuk menjalani dan menyelesaikan pembuatan skripsi ini. 2. Ayah, ibu dan kakak adik saya yang telah memberikan doa, perhatian, dan kasih sayangnya serta bantuan biaya dalam penyusunan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ir. Yuskar Lase, DEA, selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikiran untuk mengarahkan penulis dalam penyusunan skripsi selama satu tahun ini. 4. Bapak Ir. Syahril A Rahim, M.Eng, selaku dosen penguji serta dosen penulis dalam beberapa mata kuliah, yang telah begitu banyak memberikan ilmu praktis dan teoritis tentang keindahan dunia teknik sipil. Totalitas beliau dalam mengajar telah menjadi inspirasi bagi penulis untuk terus bersemangat. 5. Seluruh tim dosen departemen teknik sipil FTUI khususnya dosen peminatan struktur, Pak Josia, Ibu Elly, Ibu Cece, Ibu Essy, Pak Heru, dan lain-lain. 6. Seluruh teman-teman satu bimbingan dengan Pak Yuskar, terima kasih untuk sharing ilmu yang telah diberikan. 7. Seluruh keluarga besar Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan angkatan 2008. 8. Emiliana, teman baik penulis yang selalu mengingatkan untuk terus bersemangat dalam menjalankan sekaligus menyelesaikan tugas akhir ini.
v
9. Teman-teman KUKTEK UI + KMK UI angkatan 2008 yang telah lulus terlebih dahulu dan senantiasa memberikan motivasi bagi penulis untuk senantiasa melaju. 10. SMA Strada St.Thomas Aquino, teman-teman di kelas XI IPA 3 dan XII IPA 2 oleh karena kultur serta kondisi alam yang pada akhirnya “memaksa” penulis untuk berubah sekaligus berhasil masuk ke Universitas Indonesia. 11. Seluruh pihak, kerabat, sahabat, teman baik, teman, mantan teman baik, dan semua yang telah membantu penyelesaian skripsi ini yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Akhir kata, saya berharap Tuhan Yang Maha Esa berkenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Saya sadar bahwa masih banyak kekurangan yang terjadi dalam penulisan skripsi ini, saran dan masukan tentu akan semakin menambah kebaikan dari skripsi ini. Untuk keindahan ilmu pengetahuan, dan untuk orang-orang yang telah berjasa diluar sana, skripsi ini didedikasikan.
Depok, Juni 2012
Penulis
vi
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Wisnu Pratama Putra NPM : 0806329691 Program Studi : Teknik Sipil Departemen : Teknik Sipil Fakultas : Teknik Jenis karya : Skripsi demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive RoyaltyFree Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul : Evaluasi Bangunan Bertingkat akibat Beban Gempa dengan Balok Prategang sebagai Transfer Beam beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan, mengalihmedia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat, dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di : Depok Pada tanggal : Juni 2012 Yang menyatakan
(Wisnu Pratama Putra)
vii
ABSTRAK
Nama Program Studi Judul
: Wisnu Pratama Putra : Teknik Sipil : Evaluasi Bangunan Bertingkat akibat Beban Gempa dengan Balok Prategang sebagai Transfer Beam
Kebutuhan perluasan ruang vertikal di daerah perkotaan terutama Jakarta terkadang mengalami hambatan dari keberadaan bangunan purbakala yang harus dilestarikan. Oleh karena itu bangunan baru yang ingin dibangun diatas bangunan purbakala harus menggunakan sistem transfer, yang dalam penelitian ini berupa balok prategang dan kolom pendukungnya. Terletak pada wilayah gempa, nantinya beban gempa termasuk gempa vertikal dan beban gravitasi akan dikerjakan pada bangunan bertingkat yang akan diteliti. Selain itu, untuk menjamin bahwa sistem transfer tidak gagal terlebih dahulu daripada komponen struktur lainnya, gaya gempa pada sistem transfer diperbesar dengan faktor kuat lebih yang diambil berdasarkan SNI 03-1726-2002. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kinerja sistem transfer akan semakin baik dengan penambahan dimensi dari balok prategang. Selain itu, kinerja sistem transfer akan semakin baik seiring dengan pertambahan jumlah lantai yang dipikulnya. Displacement pada titik tengah balok prategang akan semakin berkurang seiring peningkatan jumlah lantai dengan profil dan gaya prategang yang berbeda-beda serta akan berkurang juga seiring dengan peningkatan dimensi balok prategang. Dapat dilihat juga dengan adanya sistem prategang pada balok transfer, kebutuhan tulangan longitudinal non-prategang pada balok dapat berkurang. Kata kunci: bangunan purbakala, bangunan sistem transfer, balok transfer, balok prategang, kolom pendukung, gempa vertikal, faktor kuat lebih, respons dinamik, tulangan.
viii
ABSTRACT
Name Study Program Title
: Wisnu Pratama Putra : Civil Engineering : Evaluation of Multi-Story Building with Prestress System as Transfer Beam under Seismic Loads
The need of vertical expansion in cities especially Jakarta sometimes has obstacle from the existence of heritage building which should be kept. Therefore the new building intended to be built above the heritage building must use particular transfer system, in this research it would be a prestress beam and its supporting column. Located in seismic region, later a seismic load including its vertical and horizontal component and gravity force will be assigned to the multi-story building. In addition, to guarantee the transfer system doesn’t fail before the other structural components do, seismic forces for transfer system will be scaled up with excessive strength factor based on SNI 03-1726-2002. This research shows that the performance of transfer system will be better with the increase of transfer beam dimension. Furthermore, the performance of transfer system also will be better with the increase of number of stories. Displacements at transfer beam mid-span will be less with increasing amount of stories held with different transfer beam dimensions and different prestress loads, also will be less with the increase of prestress beam dimension. It is observable since the existence of prestress system at transfer beam, the need of non-prestress longitudinal reinforcement will be reduced.
Key word: heritage building, transfer system building, transfer beam, prestress beam, supporting column, vertical seismic loads, excessive strength factor, dynamic response, reinforcement.
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................... iii HALAMAN PENGESAHAN.............................................................................. iv KATA PENGANTAR ............................................................................................v ABSTRAK .......................................................................................................... viii BAB 1 Pendahuluan...............................................................................................1 1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.2 Rumusan Permasalahan ............................................................................ 2 1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 2 1.4 Batasan Penelitian ...................................................................................... 2 1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................ 3 1.6 Hipotesis Penelitian .................................................................................... 4 BAB 2 Dasar Teori .................................................................................................5 2.1 Perancangan Bangunan Bertingkat Tahan Gempa................................ 5 2.1.1 Perancangan Bangunan Tahan Gempa ..................................................... 5 2.1.2 Modelisasi Dinamik Struktur (MDOF) .................................................... 6 2.1.3 Analisis Getaran Bebas dan Getaran Paksa.............................................. 7 2.1.3.1 Getaran Bebas ................................................................................... 7 2.1.3.2 Getaran Paksa.................................................................................... 8 2.1.4 Respons Spektrum .................................................................................... 9 2.2 Sistem Struktur Penahan Beban Gravitasi dan Lateral ...................... 12 2.2.1 Sistem Penahan Beban Gravitasi............................................................ 12 2.2.2 Sistem Penahan Beban Lateral ............................................................... 12 2.3 Transfer Beam berupa Balok Prategang ................................................ 14 2.3.1 Transfer beam dan Pola Keruntuhannya ................................................ 14 2.3.2 Balok Prategang ..................................................................................... 17 BAB 3 Metodologi Penelitian ..............................................................................31 3.1 Permodelan Struktur ............................................................................... 31 3.2 Variasi Permodelan.................................................................................. 35 3.2.1 Variasi Jumlah Lantai............................................................................. 35 3.2.2 Variasi Tinggi Transfer Beam (TB) ....................................................... 35 3.3 Pembebanan Struktur ............................................................................. 36 3.3.1 Pembebanan Gravitasi ............................................................................ 36 3.3.2 Pembebanan Gempa ............................................................................... 36 3.4 Skema Analisa Struktur .......................................................................... 39 BAB 4 Hasil dan Analisa .....................................................................................41 4.1 Variasi I : Variasi Jumlah Lantai Bangunan ........................................ 41 4.2 Perbandingan Hasil dan Analisa dari Variasi I .................................... 41
x
4.2.1 Periode Getar .......................................................................................... 41 4.2.2 Pola Ragam Getar dan Partisipasi Massa ............................................... 42 4.2.3 Gaya Geser Dasar ................................................................................... 43 4.2.4 Gaya Geser Tingkat ................................................................................ 43 4.2.5 Kinerja Sistem Transfer.......................................................................... 44 4.2.6 Penulangan ............................................................................................. 59 4.2.6.1 Tulangan Longitudinal Balok ......................................................... 59 4.2.6.2 Tulangan Geser Balok..................................................................... 60 4.2.6.3 Tulangan Longitudinal Kolom ........................................................ 61 4.2.6.4 Tulangan Geser Kolom ................................................................... 62 4.2.6.5 Tulangan Longitudinal Shear Wall (SW) ....................................... 62 4.2.6.6 Tulangan Geser SW ........................................................................ 63 4.2.7 Diskusi Variasi I ..................................................................................... 63 4.3 Variasi II : Variasi Ketinggian Transfer Beam (TB) ............................ 65 4.4 Perbandingan Hasil dan Analisa Variasi II........................................... 65 4.4.1 Periode Getar .......................................................................................... 65 4.4.2 Pola Ragam Getar dan Partisipasi Massa ............................................... 66 4.4.3 Gaya Geser Dasar ................................................................................... 66 4.4.4 Gaya Geser Tingkat ................................................................................ 67 4.4.5 Kinerja Sistem Transfer.......................................................................... 68 4.4.5.1 Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer oleh TB... 68 4.4.5.2 Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer oleh TB ...... 69 4.4.5.3 Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer.......................... 70 4.4.5.4 Displacement di Tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa 70 4.4.5.5 Gaya-gaya dalam Kolom Pendukung dengan Kombinasi Pembebanan Service ...................................................................................... 74 4.4.5.6 Gaya-gaya Dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service .... 81 4.4.6 Penulangan ............................................................................................. 82 4.4.6.1 Tulangan Longitudinal Balok ......................................................... 82 4.4.6.2 Tulangan Geser Balok..................................................................... 83 4.4.6.3 Tulangan Longitudinal Kolom ........................................................ 84 4.4.6.4 Tulangan Geser Kolom ................................................................... 84 4.4.6.5 Tulangan Longitudinal Dinding Geser (SW) .................................. 85 4.4.6.6 Tulangan Geser Dinding Geser (SW) ............................................. 86 4.4.7 Diskusi Variasi II (Perbedaan Tinggi TB) ............................................. 86 BAB 5 Kesimpulan dan Saran ............................................................................88 5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 88 5.2 Saran ......................................................................................................... 89
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Kurva Respon Seismik Wilayah Gempa 4 ....................................... 10 Gambar 2.2 Dinding Geser Berangkai .................................................................. 13 Gambar 2.3 Bangunan Sistem Ganda ................................................................... 14 Gambar 2.4 Keruntuhan Diagonal Splitting Failure pada Balok Beton................ 15 Gambar 2.5 Shear Compression Failure .............................................................. 16 Gambar 2.6 Shear Flexure Failure ....................................................................... 16 Gambar 2.7 Retak Lentur Awal ............................................................................ 17 Gambar 2.8 Retak Miring ..................................................................................... 17 Gambar 2.9 Retak Sebelum Kegagalan ................................................................ 17 Gambar 2.10 (a) Sebuah Bagian dari Penampang Balok Prategang, (b) Bagian dari Balok Beton Bertulang .......................................................................................... 18 Gambar 2.11 Balok prategang diatas dua tumpuan .............................................. 19 Gambar 2.12 Kurva Beban-Defleksi Balok Prategang ......................................... 25 Gambar 2.13 Penampang Balok Prestress Simple Span ....................................... 27 Gambar 2.14 (a) Balok Prategang Menerus ; (b) Lendutan yang Terjadi apabila Reaksi di Tengah Bentang Diabaikan ; (c) Reaksi Perletakkan di Tengah Bentang akibat Prestressing ; (d) Defleksi Balok yang Sebenarnya Akibat Prestressing.. 28 Gambar 2.15 (a) Momen Primer Sebagai Hasil Perkalian Gaya Prategang Dengan Eksentrisitas terhadap cgc ; (b) Momen Sekunder Akibat Reaksi di Tengah Bentang ; (c) Momen Total ................................................................................... 29 Gambar 2.16 Lokasi C-line dan cgs line pada Balok Menerus............................. 29 Gambar 3.1 Denah Struktur Lantai Dasar............................................................. 32 Gambar 3.2 Denah struktur lantai 3 ...................................................................... 32 Gambar 3.3 Denah struktur lantai 4 ...................................................................... 33 Gambar 3.4 Tampak Depan Portal Bangunan....................................................... 33 Gambar 3.5 Bentuk 3D Bangunan ........................................................................ 34 Gambar 3.6 Variasi Jumlah Lantai (4,6, dan 8 lantai) .......................................... 35 Gambar 3.7 Spektrum Respons Gempa Rencana Wilayah 3 ................................ 38 Gambar 3.8 Skema Penelitian ............................................................................... 39 Gambar 3.9 Skema Analisa Struktur..................................................................... 40 Gambar 4.1 Periode Getar Bangunan Variasi I..................................................... 42 Gambar 4.2 Gaya Geser Tingkat Bangunan Variasi I........................................... 44 Gambar 4.3 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan ................................................................. 44 Gambar 4.4 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan ................................................................. 46 Gambar 4.5 Gaya Geser yang Ditransfer TB untuk Ketiga Jenis Bangunan ........ 47 Gambar 4.6 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gravitasi.... 48 Gambar 4.7 Displacement ux dan uy di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gempa ............................................................................................................................... 48 Gambar 4.8 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 49
xii
Gambar 4.9 Displacement ux di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 49 Gambar 4.10 Displacement uy di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 50 Gambar 4.11 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan ..................................................................................................... 51 Gambar 4.12 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 51 Gambar 4.13 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 52 Gambar 4.14 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 52 Gambar 4.15 Gaya Geser Kolom Pendukung C6 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 53 Gambar 4.16 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan ..................................................................................................... 53 Gambar 4.17 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 54 Gambar 4.18 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 54 Gambar 4.19 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 55 Gambar 4.20 Gaya Geser Kolom Pendukung C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 55 Gambar 4.21 Gaya Vertikal yang Ditransfer TB .................................................. 58 Gambar 4.22 Rasio Penulangan Longitudinal Balok ............................................ 60 Gambar 4.23 Rasio Penulangan Geser Balok ....................................................... 61 Gambar 4.24 Rasio Penulangan Longitudinal Kolom .......................................... 61 Gambar 4.25 Rasio Penulangan Geser Kolom...................................................... 62 Gambar 4.26 Rasio Penulangan Longitudinal SW ............................................... 62 Gambar 4.27 Rasio Penulangan Geser SW........................................................... 63 Gambar 4.28 Periode Getar Bangunan 6 Lantai dengan Perbedaan Tinggi TB ... 66 Gambar 4.29 Gaya Geser Tingkat Ketiga Jenis Bangunan Pada Variasi II.......... 67 Gambar 4.30 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan ................................................................. 68 Gambar 4.31 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan ................................................................. 69 Gambar 4.32 Gaya Geser yang Ditransfer TB untuk Ketiga Jenis Bangunan ...... 70 Gambar 4.33 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gravitasi.. 71 Gambar 4.34 Displacement ux dan uy di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gempa ................................................................................................................... 71 Gambar 4.35 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 72 Gambar 4.36 Displacement ux di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 73 Gambar 4.37 Displacement uy di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 73
xiii
Gambar 4.38 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan ..................................................................................................... 74 Gambar 4.39 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 75 Gambar 4.40 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 75 Gambar 4.41 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 76 Gambar 4.42 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 76 Gambar 4.43 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan ..................................................................................................... 77 Gambar 4.44 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 77 Gambar 4.45 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 78 Gambar 4.46 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 78 Gambar 4.47 Gaya Geser Kolom Pendukung C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 79 Gambar 4.48 Gaya Vertikal yang Ditransfer TB .................................................. 81 Gambar 4.49 Perbandingan Tulangan Longitudinal Balok arah x dan arah y Untuk Ketiga Jenis Bangunan .......................................................................................... 83 Gambar 4.50 Perbandingan Tulangan Longitudinal Balok arah x dan arah y Untuk Ketiga Jenis Bangunan .......................................................................................... 84 Gambar 4.51 Perbandingan Tulangan Longitudinal Kolom Untuk Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 84 Gambar 4.52 Perbandingan Tulangan Geser Kolom Untuk Ketiga Jenis Bangunan ............................................................................................................................... 85 Gambar 4.53 Perbandingan Tulangan Longitudinal SW Untuk Ketiga Jenis Bangunan .............................................................................................................. 85 Gambar 4.54 Perbandingan Tulangan Geser SW Untuk Ketiga Jenis Bangunan 86
xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2-1 Presentase Total Kehilangan Gaya Prategang ...................................... 23 Tabel 2-2 Tegangan yang Diizinkan pada Komponen Balok Prategang .............. 24 Tabel 3-1 Faktor Keutamaan I pada Bangunan..................................................... 37 Tabel 3-2 Besarnya koefisien Ψ untuk menghitung Cv ........................................ 38 Tabel 4-1 Perbandingan Periode Getar Bangunan ................................................ 42 Tabel 4-2 Gaya Geser Dasar Bangunan Variasi I ................................................. 43 Tabel 4-3Rasio Beban Vertikal yang Ditransfer TB terhadap Beban Vertikal Total Seluruh Bangunan ................................................................................................. 45 Tabel 4-4 Rasio Gaya Geser yang Ditransfer dengan Gaya Geser Dasar Bangunan ............................................................................................................................... 47 Tabel 4-5 Rasio Gaya Aksial dan Geser yang Ditransfer Sistem Transfer Terhadap Gaya Geser dan Aksial Total Bangunan ............................................................... 57 Tabel 4-6 Rasio Beban Vertikal yang Ditransfer TB Terhadap Beban Vertikal Seluruh Bangunan ................................................................................................. 58 Tabel 4-7 Tabel Perbandingan Periode Getar Bangunan dengan Variasi Ketinggian TB ....................................................................................................... 65 Tabel 4-8 Perbandingan Gaya Geser Dasar Ketiga Jenis Bangunan .................... 67 Tabel 4-9 Perbandingan Rasio Beban Vertikal yang Ditransfer TB dengan Beban Vertikal Keseluruhan Bangunan ........................................................................... 69 Tabel 4-10 Rasio Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer dengan Gaya Geser Dasar Bangunan .......................................................................................... 70 Tabel 4-11 Displacement ux di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 72 Tabel 4-12 Displacement uy di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan .......................................................................................................... 73 Tabel 4-13 Rasio Perbandingan Gaya Aksial dan Geser pada Sistem Transfer terhadap Gaya Aksial dan Geser Seluruh Bangunan ............................................ 80 Tabel 4-14 Rasio Beban Vertikal yang Ditransfer TB Terhadap Beban Vertikal Seluruh Bangunan ................................................................................................. 81
xv
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Perpindahan penduduk dari desa ke kota disebut dengan urbanisasi. Bertambahnya arus urbanisasi akan diikuti dengan pertambahan jumlah penduduk di kota besar sehingga mengakibatkan semakin padatnya pemukiman dan semakin terbatasnya lahan yang ada. Selain itu, gradien pertambahan penduduk di kotakota besar selalu bernilai positif sehingga pertambahan penduduk selalu terjadi setiap tahunnya. Salah satu masalah yang akan timbul apabila pertambahan penduduk terus terjadi adalah semakin terbatasnya ruang. Untuk itu, para ahli konstruksi mengakalinya dengan membangun ruang ke atas bukan ke samping dalam bentuk bangunan bertingkat. Bangunan bertingkat (multi-story building) adalah bangunan yang memiliki lebih dari satu tingkat saja. Meskipun sepertinya merupakan sebuah solusi yang cukup efektif, pembangunan bangunan bertingkat tidak semudah seperti yang direncanakan. Ada beberapa penghambat dalam rencana ini, antara lain adanya heritage building atau bangunan purbakala yang keberadaannya tidak bisa diganggu gugat. Bangunan purbakala ini dilindungi sebagai salah satu simbol atau objek wisata kota yang bersangkutan. Dengan adanya bangunan purbakala, bangunan bertingkat yang direncanakan tidak bisa dibangun. Oleh karena itu, munculah gagasan untuk membangun sebuah bangunan bertingkat di atas bangunan purbakala yang bersangkutan, tanpa mengganggu keberadaan bangunan purbakala. Pembangunan
bangunan
bertingkat
diatas
bangunan
purbakala
menimbulkan tantangan baru, dimana struktur bawah dari bangunan bertingkat terhalangi oleh keberadaan bangunan purbakala. Untuk itu, digunakanlah transfer beam yang berperan memindahkan gaya-gaya dari struktur atas ke struktur yang ada di bawahnya. Ketidakberadaan kolom-kolom bangunan bertingkat diharapkan dapat
tergantikan
perannya
oleh
1
balok
transfer
ini.
Metode
2
inilah yang akan menjadi objek dalam penelitian, dimana balok prategang dalam struktur bangunan bertingkat akan diberikan beban gempa.
1.2 Rumusan Permasalahan Penggunaaan balok prategang sebagai transfer beam pada bangunan bertingkat diatas bangunan purbakala merupakan suatu bentuk struktur yang sangat menarik untuk diteliti. Dengan tujuan membatasi dan mencegah luasnya permasalahan yang mungkin timbul, perumusan masalah yang diciptakan ialah : a.
Bagaimana karakteristik dinamik (pola ragam getar dan periode getar bangunan) akibat beban gempa yang bekerja?
b. Bagaimana respon struktur (displacement dan gaya geser lantai) terhadap beban gempa yang bekerja? c.
Bagaimana kinerja sistem transfer pada balok transfer yang menggunakan balok prategang serta kinerja kolom-kolom pendukungnya?
d. Bagaimana rasio kebutuhan tulangan struktur terhadap variasi yang akan dijalankan?
1.3 Tujuan Penelitian Dengan perumusan seperti yang sudah tertera di atas, tujuan dari penelitian ini adalah: a.
Untuk menjelaskan perilaku struktur (pola ragam getar, periode getar, partisipasi massa) akibat beban gempa yang diberikan.
b. Untuk menjelaskan respon struktur terhadap beban gempa yang diberikan. c.
Untuk mengetahui kinerja sistem transfer yang terdiri dari balok prategang serta kolom pendukung pada struktur.
d.
Untuk mencari rasio (kg/m3) tulangan longitudinal yang dibutuhkan pada setiap komponen struktur dan membandingkannya terhadap berbagai variasi penelitian.
1.4 Batasan Penelitian Adapun pembatasan masalah dalam penelitian ini ialah :
3
a.
Pembebanan yang dilakukan ialah pembebanan gravitasi dan pembebanan gempa.
b. Variasi yang dilakukan ialah variasi jumlah lantai total dan variasi ketinggian balok transfer. c.
Denah bangunan dibuat simetris dan terdiri dari dua buah persegi berukuran 18 m x 18 m. Kolom terdapat di setiap jarak 6 m pada gedung.
d. Ukuran kolom : -
Kolom baris pertama tempat diletakannya transfer beam : 1200 x 1200 mm2
e.
f.
Kolom baris-baris berikutnya : 800 x 800 mm2
Ukuran balok : -
Balok induk : 600 x 300 mm2
-
Balok anak : 500 x 250 mm2
-
Balok prategang sebagai transfer beam : 2500 x 1000 mm2
Tebar dinding geser yang digunakan yakni 250 mm. Sistem penahan beban lateral berupa sistem ganda.
g.
Metode konstruksi bangunan sama sekali tidak ditinjau. Tahapan-tahapan konstruksi serta detailing dari setiap komponen terutama komponen transfer beam belum dipertimbangkan.
h.
Kebutuhan tulangan yang dicantumkan merupakan kebutuhan tulangan teoritis sesuai dengan yang tertera pada program. Segala hal yang menyimpang dari standar bangunan yang berlaku akan diabaikan.
i.
Rasio tulangan longitudinal balok yang diperhitungkan terbatas hanya untuk tulangan non-prategang.
1.5 Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan penelitian, pembatasan masalah, serta sistematika penulisan laporan. BAB II : DASAR TEORI
4
Bab ini memberikan penjelasan dasar teori penelitian yang akan dilakukan berdasarkan teori-teori yang sudah ada sebelumnya BAB III : METODOLOGI PENELITIAN Bab ini berisi tentang uraian mengenai prosedur analisa, modelisasi struktur, variabel analisa dan prosedur kerja yang dilakukan untuk tugas akhir ini. BAB IV : HASIL DAN ANALISA Bab ini berisi tentang perbandingan antara hasil-hasil yang didapatkan pada bangunan-bangunan yang berada pada variasi I dan II serta analisa terhadap hasil tersebut. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang kesimpulan dari penelitian yang sudah dibuat beserta saran untuk penelitian di masa depan.
1.6 Hipotesis Penelitian Hipotesis awal penelitian ialah luas tulangan yang didapatkan akan semakin sedikit dengan menurunnya jumlah lantai. Karakteristik dinamik struktur yang berupa pola ragam getar dan periode getar berubah-ubah dengan perbedaan jumlah lantai, semakin sedikit lantai periode getar akan semakin pendek. Semakin sedikit lantai, respons dinamik struktur juga akan semakin kecil. Untuk pengaruh pertambahan tinggi transfer beam, semakin tinggi transfer beam, akan semakin rendah periode getar dan sedikit jumlah tulangan yang dibutuhkan. Hipotesis inilah yang akan diklarifikasi dalam penelitian.
BAB 2 DASAR TEORI
2.1 Perancangan Bangunan Bertingkat Tahan Gempa Bagian perancangan bangunan tinggi tahan gempa ini dibagi menjadi empat yakni : perancangan bangunan tahan gempa, modelisasi dinamik struktur (sistem Multi-Degree-Of-Freedom), analisis getaran bebas dan getaran paksa, dan respon spektrum. 2.1.1 Perancangan Bangunan Tahan Gempa Jika bagian dasar bangunan tiba-tiba bergerak, seperti pada kejadian gempa bumi, bagian atas bangunan tidak akan merespon secara langsung melainkan akan diam terlebih dahulu (lag) oleh karena ketahanan inersia dan fleksibilitas bangunan. Tegangan dan distorsi yang dihasilkan pada bangunan akan sama dengan jika pada dasar bangunan berada pada kondisi awal ketika gaya horizontal yang bervariasi terhadap waktu bekerja pada bagian atas bangunan. Gaya tersebut disebut gaya inersia, merupakan hasil perkalian massa struktur dengan percepatan tanah akibat gempa. Oleh karena pergerakan tanah akibat gempa ditinjau dalam 3D, deformasi struktur pada umumnya juga memiliki perilaku 3D (satu horizontal, dua vertikal). Gaya horizontal yang terjadi akibat gempa lebih dipertimbangkan dalam perancangan daripada gaya vertikal, karena ketahanan terhadap gaya vertikal biasanya sudah dipenuhi oleh desain penahan gaya gravitasi. Beban gempa adalah beban akibat perpecatan tanah yang menghasilkan baik gaya lateral maupun gaya vertikal, namun gaya lateral lebih dipertimbangkan dalam perencanaan gedung akibat gempa. Oleh karena itu, dalam gedung harus ada sistem penahan gaya lateral yang berupa : Sistem Portal : sistem portal menahan gaya gempa dengan sifat lentur dari kolom dan balok. Balok, lantai penahan, dan kolom biasanya bertemu pada satu titik dan titik itu disebut rigid joints. Selama gempa besar terjadi, lendutan per lantai (penyimpangan lantai) dapat ditahan oleh sistem struktur portal dengan membentuk sendi-sendi plastis pada balok tanpa membuat kolom roboh. Jenis-
5
6
jenis portal seperti ini mampu menahan pembebanan gravitasi sekaligus memiliki ketahanan yang cukup terhadap beban lateral ke segala arah. Sistem Dinding Geser : bangunan dengan dinding geser biasanya lebih kaku dibanding bangunan dengan struktur portal. Lendutan akibat gaya lateral biasanya bernilai kecil kecuali rasio tinggi-lebar dari dinding cukup besar sehingga menyebabkan masalah guling. Guling (overturning) ini terjadi ketika terdapat bukaan yang melebar pada dinding geser atau ketika rasio tinggi-lebar dari dinding melebihi nilai 5. Pada beberapa kasus, jika kebutuhan fungsional mengijinkan, gaya lateral yang bekerja pada gedung dapat ditahan seluruhnya oleh dinding geser. Efek pembebanan gravitasi pada dinding tidaklah signifikan dan tidak berpengaruh dalam desain. Sistem Kombinasi / sistem ganda : sistem portal dan sistem dinding geser dapat digunakan secara bersama-sama dan membentuk sistem kombinasi. Ketika portal dan dinding geser berinteraksi, sistem dapat dikatakan sistem kombinasi bila portal sendiri mampu menahan 25% gaya geser nominal yang terjadi. Sistem kombinasi juga biasa disebut sebagai dual, hybrid, atau sistem dinding-portal. Sistem penahan gaya lateral akan dibahas pada bagian lain dari bab ini. 2.1.2 Modelisasi Dinamik Struktur (MDOF) Eksitasi dinamik adalah gaya dinamik, berubah terhadap waktu yang bekerja pada struktur. Eksitasi dinamik dibagi menjadi dua, yakni eksitasi deterministik dan eksitasi non-deterministik. Eksitasi deterministik adalah eksitasi yang dapat dideterminasi, beban yang terjadi terus menerus dengan urutan waktu tertentu. Berupa gerakan harmonik atau periodik, contohnya getaran akibat mesin dan getaran pada jembatan akibat kendaraan yang lewat. Eksitas nondeterministik adalah eksitasi yang bebannya terjadi secara acak dan besarannya diperoleh dari data riwayat waktu (time history). Contoh eksitasi nondeterministik adalah beban gempa. Beban gempa yang terjadi pada struktur berupa percepatan tanah Ug(t) yang arah dan besarnya tidak beraturan. Persamaan keseimbangan dinamik struktur MDOF akibat beban gempa ialah
7
[M]u + [C]u + [K]u = -[M] ι Ug(t) Dimana
(2.1)
[M] : matriks massa yang simetris dan bersifat semi-definit positif [C]
: matriks redaman yang simetris dan bersifat semi-definit positif
[K]
: matriks kekakuan yang bersifat simetris dan definit positif.
ι
: faktor pengaruh percepatan tanah.
Persamaan diatas dapat diselesaikan dengan metode integrasi langsung atau numerik antara lain metode Newmark, metode Wilson, dan finite difference. Solusi dari persamaan diatas akan memberikan nilai besarnya lendutan yang terjadi pada struktur. Untuk bangunan tingkat tinggi, analisis persamaan dinamiknya menggunakan teori Multi-Degree-Of-Freedom (MDOF). 2.1.3 Analisis Getaran Bebas dan Getaran Paksa 2.1.3.1 Getaran Bebas Struktur MDOF yang mengalami getaran bebas adalah struktur yang bergetar tanpa adanya eksitasi dinamik. Struktur mampu bergetar karena sebelumnya diberikan lendutan/kecepatan awal atau dikatakan struktur diganggu dari posisi seimbangnya kemudian dilepas. Persamaan keseimbangan dinamik struktur MDOF dengan p(t) = 0 dan tanpa redaman ialah [M]u + [K]u = 0
(2.2)
Dengan solusi dari persamaan diatas ialah un(t) = q n(t) φn
(2.3)
qn(t) adalah fungsi waktu dari displacement dan φn adalah variabel yang konstan (tidak berubah terhadap waktu). Fungsi waktu dari displacement merupakan fungsi gerakan harmonik sederhana qn(t) = An cos ωn t + Bn sin ωn t
(2.4)
dimana An dan Bn adalah konstanta integrasi yang dapat diperoleh dari kondisi awal yang menimbulkan getaran. Subtitusi persamaan (2.4) ke (2.3) menghasilkan u(t) = φn (An cos ωn t + Bn sin ωn t) (2.5) bila (2.5) disubtitusi ke (2.2) maka [-ω2mφn + kφn] qn(t) = 0
(2.6)
8
untuk menyelesaikan persamaan (2.6), frekuensi alami ωn dan pola ragam getar φn harus memenuhi kondisi kφn = ω2mφn
(2.7)
atau dapat ditulis juga [k-ω2m] φn = 0
(2.8)
dimana φn adalah pola ragam getar dan merupakan nilai eigen dari persamaan, ω adalah frekuensi alami dan vektor eigen dari persamaan. Persamaan diatas memiliki solusi trivial jika φn = 0 dan tidak akan terjadi karena φn = 0 tidak akan menghasilkan gerakan. Solusi non-trivial terjadi jika det [k-ω2m] = 0
(2.9)
persamaan (2.9) dapat diselesaikan menggunakan metode hasil bagi Rayleigh, iterasi vektor dengan perubahan, dan metode transformasi (kφ = ω2mφ) . Pada akhirnya, nilai-nilai ω dan φn dapat diketahui. Pola ragam getar φn adalah sebuah pola getaran yang terjadi untuk tiaptiap mode pada struktur MDOF. Pola ragam getar bersifat orthogonal dimana φnT M φr = 0 jika n ≠ r atau ωn ≠ ωr (2.10) dari sifat ortogonalitas pola ragam getar, diketahui bahwa Kn = φnT K φn dan Mn = φnT M φn Dimana
Kn
dan
Mn
masing-masing
(2.11) adalah
kekakuan
dan
massa tergeneralisasi untuk mode ke-n. Kn dan Mn digunakan pada analisa pola ragam getar untuk struktur MDOF yang terkena getaran paksa. 2.1.3.2 Getaran Paksa Persamaan keseimbangan
dinamik untuk
struktur MDOF
yang
mengalami getaran paksa (dalam hal ini beban gempa) ialah [M]u + [C]u + [K]u = -[M] ι ug(t)
(2.12)
Dengan ι adalah vektor pengaruh percepatan tanah. [M] ι analog dengan distribusi spasial s dan – ug(t) analog dengan p(t). Oleh karena itu, Гn dan sn dapat dihitung dengan rumus Гn =
; sn = Гn m φn
(2.13)
respons dari persamaan keseimbangan dinamik (2.15) ialah un(t) = Гn φn Dn(t) ; fn(t) = sn An(t) (2.14)
9
An(t) = ω2 Dn(t)
(2.15)
Dimana un adalah displacement pada DOF ke-n, fn(t) adalah gaya statik ekivalen yang bekerja pada DOF ke-n, dan An(t) adalah respons pseudoacceleration akibat percepatan tanah ug(t), Dn(t) adalah respons pseudodisplacement akibat percepatan tanah u g(t). Total displacement yang terjadi ialah u(t) = ∑
u (t) = ∑
Гn φn Dn(t)
(2.16)
Suatu struktur MDOF memiliki jumlah pola getar sebanyak DOF yang ada pada struktur bersangkutan. Setiap pola getar dikatakan memiliki massa masing-masing atau effective modal mass (M n*) yang bearti massa yang digerakkan oleh pola ragam getar ke-n. Effective modal mass dapat dihitung dengan rumus : Mn* = ∑
(2.17)
dimana rasio partisipasi massa (effextive mass ratio) dapat dihitung dengan EMR =
∗
(2.18)
dan sesuai SNI 03-1726-2003 EMR minimum haruslah ≥ 90%. Gaya geser dasar pola getar ke-n (Vbn) pada struktur MDOF dapat dihitung dengan Vbn = Mn* An(t)
(2.19)
dan momen guling pada dasar struktur (Mbn) yakni : Mb n = h* Vb n
(2.20)
dimana h* = tinggi efektif pola ragam getar. Keseluruhan analisa diatas merupakan analisa respon riwayat waktu atau Time History Analysis (THA). Menurut SNI 03-1726-2003, gaya geser dasar penjumlahan dari seluruh pola ragam getar harus melebihi atau sama dengan 80% gaya geser dasar statik atau gaya geser dasar pola ragam getar pertama. Vb ≥ 0,8 Vb 1 = 0,8 V statik
(2.21)
2.1.4 Respons Spektrum Analisa respons spektrum adalah suatu analisis respons struktur MDOF berdasarkan kurva respons spektrum. Kurva respons spektrum menunjukkan nilai
10
respon struktur maksimum serta periode getarnya, yang diambil dari analisa riwayat waktu (time-history analysis). Kekurangan dari analisa respon spektrum ialah kurva respons spektrum tidak menunjukkan kapan terjadinya respons maksimum struktur, kurva hanya menunjukkan nilai maksimum respons tersebut. Namun analisa respons spektrum lebih banyak digunakan karena ilmu teknik sipil lebih concern ke nilai maksimum. Berikut diberikan contoh kurva respon seismik bangunan sesuai dengan SNI 03-1726-2002 untuk wilayah gempa 4 :
Gambar 2.1. Kurva Respon Seismik Wilayah Gempa 4 Sumber : SNI 03-1726-2002
Dari persamaan (2.16) diketahui bahwa nilai lendutan yang terjadi adalah : u(t) = ∑
u (t) = ∑
Гn φn Dn(t)
(2.22)
dalam persamaan ini, lendutan yang dicari masih merupakan fungsi waktu u(t) yang nilainya berubah-ubah. Ketika struktur sudah menggunakan kurva respons spektrum, nilai respons maksimum dari tiap pola ragam getar dicari dengan mem-plot periode getar dari pola getar ke kurva respons spektrum. Nilai yang masih berubah-ubah terhadap waktu menjadi satu nilai tetap dan maksimum. Oleh karena itu lendutan yang terhitung adalah lendutan maksimum yakni : u=∑
u = ∑
Гn φn SD
(2.23)
dimana spectral displacement (SD) berelasi dengan spectral acceleration (SA) dan spectral velocity (SV) menurut : SDn = ωn SVn = ωn2 SAn
(2.24)
11
Nilai gaya geser pola ragam getar ke-n menurut analisa respon spektrum menjadi Vbn = Mn* . SAn
(2.25)
Dan momen guling yang terjadi adalah Mb n = h* Vb n
(2.26)
Lendutan (u), gaya geser dasar (Vb n), dan momen guling (Mb n) yang dihitung pada persamaan (2.23), (2.25), dan (2.26) adalah respons maksimum struktur pada pola ragam getar ke-n yang dihitung dengan analisa spektrum respons (r). Untuk mendapatkan respons maksimum total dari struktur, respons maksimum dari tiap pola ragam getar ini dijumlahkan dengan beberapa metode yang berbeda. Metode yang lazim digunakan ialah Sum of The Root of Sum Squares (SRSS) dan Complete Quadratic Combination (CQC). a.
SRSS SRSS adalah metode penjumlahan yang tidak mempertimbangkan
hubungan antara pola ragam getar dari suatu struktur bangunan MDOF. SRSS cocok digunakan untuk bangunan yang memiliki keberaturan, yang periode getar dari tiap pola getarnya terpisah cukup jauh. Ketika dipakai untuk menganalisis bangunan tidak beraturan, akurasi metode SRSS jauh berkurang sehingga tidak pantas digunakan. Kombinasi metode SRSS dirumuskan dengan ro = ∑
!"
(2.27)
dimana ro = jumlah respons maksimum total tiap pola getar dan rno = respons maksimum pola getar ke-n. b. CQC CQC adalah metode penjumlahan yang mempertimbangkan hubungan antara pola ragam getar dari suatu struktur bangunan MDOF. CQC cocok digunakan pada bangunan beraturan maupun bangunan tidak beraturan dengan rentang periode getar yang bervariasi. Kombinasi metode CQC dirumuskan dengan ∑ ro = #∑ %
$% !% !
(2.28)
dimana p in adalah koefisien korelasi yang besarnya ζß $% = (
'( ( )ß+, )( -ß . )( )/'( ß.
(2.29)
12
untuk redaman yang kecil dan $% =
0'( ( )ß+, )ß+, 1/( ( -ß . )( )/'( ß. ( )ß. )(
(2.30)
untuk redaman yang besar.
2.2 Sistem Struktur Penahan Beban Gravitasi dan Lateral 2.2.1 Sistem Penahan Beban Gravitasi Sistem penahan beban gravitasi struktur terdiri atas sistem portal (kolom dan balok) serta transfer beam. Kolom dan balok serta transfer beam membentuk suatu kesatuan struktur 3 dimensi dan menahan beban gravitasi yang terjadi. Beban gravitasi berasal dari beban mati berat sendiri struktur dan bekerja pada struktur yang bersangkutan. 2.2.2 Sistem Penahan Beban Lateral Sistem penahan beban lateral pada bangunan tinggi umumnya terdiri dari : sistem dinding geser, sistem rangka pemikul momen, dan kombinasi dari keduanya atau sistem ganda. Untuk bangunan dengan tinggi lebih dari 40 lantai, sistem ganda lebih sering digunakan. Pembahasan dari jenis sistem tersebut yakni: •
Sistem Dinding Geser Bangunan yang menggunakan dinding geser pada umumnya lebih kaku
dibanding dengan sistem portal sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya deformasi yang berlebihan. Kekuatan yang dibutuhkan dapat diperoleh dengan melakukan detailing pemasangan tulangan transversal dan longitudinal yang tepat pada dinding geser. Gaya lateral yang dihasilkan dari gempa akan mengakibatkan gaya geser dan momen guling pada dinding. Oleh karena pecahan yang besar, gaya geser lateral hampir seluruhnya masuk ke dinding struktur atau dinding geser. Gaya geser ini akan mengakibatkan deformasi dinding geser dan mengubah bentuk dinding geser dari yang tadinya rectangular menjadi parallelogram. Pada ujung dinding geser tempat gaya bekerja, ada kecenderungan dinding akan terangkat dan ada kecenderungan dinding akan terdorong ke bawah pada ujung yang tidak dikenai gaya geser. Kecenderungan ini menimbulkan ketahanan terhadap momen guling. •
Sistem Dinding Geser Berangkai
13
Pada kebanyakan bangunan geser, terdapat pola bukaan untuk mengakomodasi kebutuhan akan pintu dan jendela. Beberapa dinding geser yang terdapat diantara bukaan-bukaan tersebut dinamakan dinding berangkai. Dinding geser berangkai dihubungkan dengan balok yang disebut link beam.
Gambar 2.2 Dinding Geser Berangkai Sumber : Reinforced Concrete Design on Tall Buildings, Bungale S taranath
•
Sistem Portal Penahan Momen Pada sistem ini, gaya lateral yang terjadi dipikul oleh interaksi antara
balok dan kolom. Deformasi ditahan sedemikian rupa pada sistem ini dengan membuat koneksi rigid antara balok dan kolom. Bangunan tinggi dengan sistem portal penahan momen dapat meningkatkan gaya tarik dan gaya tekan secara signifikan pada kolom. Agar kolom terlindungi, ACI 318-05 mensyaratkan bahwa kekuatan lentur kolom harus 20% lebih besar daripada kekuatan lentur balok pada lantai yang sama. Hal ini bertujuan agar ketika struktur telah menjadi plastis, sendi plastis terjadi di balok bukan kolom. •
Sistem Ganda Pada sistem ini, portal beton bertulang berinteraksi dengan dinding geser
dan bersama-sama menahan gaya lateral yang terjadi. Oleh karena bentuk lendutan pada dinding berbeda dengan lendutan pada portal, dinding akan berperilaku seperti kantilever. Portal yang daktail, berinteraksi dengan dinding yang kaku dapat menghasilkan besaran disipasi energi yang signifikan dan kemampuan mengontrol story drift selama terjadi gempa.
14
Gambar 2.3 Bangunan Sistem Ganda Sumber : Materi Kuliah Struktur Beton Bertulang Lanjut, Steffie Tulimar
Dalam interaksi antara portal-dinding geser, sebuah struktur dikatakan sistem ganda bila portal menahan lebih dari atau sama dengan 25% gaya geser nominal yang terjadi. Dalam permodelan, apabila gaya geser pada portal belum mencapai 25% maka dinding geser dilepas, portal dikenakan gaya gempa 0,25 kali gaya gempa nominal dan kemudian didesain portal yang menahan 0,25 gaya gempa tersebut.
2.3 Transfer Beam berupa Balok Prategang 2.3.1 Transfer beam dan Pola Keruntuhannya Transfer beam atau balok transfer adalah adalah balok yang berfungsi untuk mendistribusikan gaya-gaya secara lateral, dari struktur atas ke struktur yang ada di bawahnya. Oleh karena itu, balok transfer membutuhkan kekuatan terhadap lentur dan geser yang sangat kuat. Untuk dapat menciptakan kekuatan ini, ketinggian dari penampang balok transfer harus dinaikkan jauh lebih banyak dibandingkan balok biasa (Londhe : 2010). Rasio bentang geser / d balok (rasio a/d) akan berbeda dengan balok biasa dan membuat mekanisme transfer gaya menjadi berbeda. Balok transfer juga merupakan komponen horizontal dari sebuah struktur yang memindahkan gaya gravitasi yang begitu berat dari lantai atasnya melalui mekanisme geser dengan membentuk retak diagonal. Karena retak diagonal sudah tercipta, pemahaman konvensional plane remain plane pada analisa balok transfer
15
sudah tidak berlaku lagi. Selain itu, untuk balok tanpa tulangan web, penambahan ukuran penampang justru akan memperkecil kuat geser penampang. Hal ini dikenali sebagai size effects. Dalam perencanaan balok transfer (transfer beam), sangat penting diketahui pula pola keruntuhan (modes of failure) dari balok transfer yang digunakan. Pola / mekanisme keruntuhan ini sangat bergantung dari berbagai faktor antara lain : rasio tulangan longitudinal, rasio tulangan transversal, rasio a/d, dan kuat tekan beton. Beberapa pola keruntuhan balok transfer akibat kegagalan geser yang mungkin terjadi ialah : •
Diagonal Splitting Failure Pola keruntuhan dimana retak diagonal terbentuk dari titik beban bekerja
ke titik perletakkan. Retak ini akan menganggu aliran gaya geser horizontal dari tulangan longitudinal ke daerah kompresi beton dan perilaku balok akan berubah dari beam action menjadi arch action. Pola keruntuhan paling umum ketika mekanisme ini terjadi ialah gagalnya pengangkuran diujung tension tie balok. Kegagalan ini biasa dialami oleh balok dengan rasio a/d sangat kecil (0-1).
Gambar 2.4 Keruntuhan Diagonal Splitting Failure pada Balok Beton Sumber : Plate Reinforced Concrete Beam : Experimental Work, N.K Subedi : 1997
•
Shear-compression Failure Kegagalan jenis ini ditandai dengan terjadinya retak miring dan bila tidak
disediakan tulangan web, maka retak ini akan mengurangi kekuatan zona kompresi beton dan kemudian beton akan mengalami kegagalan crushing pada zona kompresi di atas retak. Oleh karena retak miring lebih cepat berkembang dibanding retak lentur, kegagalan dicapai ketika nilai momen lentur maksimum
16
belum tercapai. Kegagalan jenis ini biasa dialami oleh balok dengan nilai rasio a/d 1 – 2,5.
Gambar 2.5 Shear Compression Failure Sumber : Reinforced Concrete Mechanic and Design 3rd edition, James Mac Gregor
•
Shear-flexure Failure Kegagalan jenis ini diawali dengan terbentuknya retak lentur di tengah
bentang kemudian akibat perubahan konsentrasi tegangan di dekat ujung retakan, retak kemudian merambat dalam arah miring. Retak flexure-shear tidak dapat diprediksi dengan menghitung tegangan utama pada balok. Oleh karena itu, persamaan empiris telah diciptakan untuk menghitung beban flexure-shear. Kegagalan jenis ini terjadi pada balok dengan rasio a/d 2,5 – 6.
Gambar 2.6 Shear Flexure Failure Sumber : Reinforced Concrete Mechanic and Design 3rd edition, James Mac Gregor
Pada balok transfer menerus, Singh dalam makalahnya yang berjudul “Design of Continous Deep Beams using the Strut and Tie Method” menunjukkan retak tipikal balok transfer selama pembebanan dalam masa bekerja balok adalah sebagai berikut :
17
Gambar 2.7 Retak Lentur Awal Sumber : Design of a Continuous Deep Beam using The Strut and Tie Method, Singh : 2006
Gambar 2.8 Retak Miring Sumber : Design of a Continuous Deep Beam using The Strut and Tie Method, Singh : 2006
Gambar 2.9 Retak Sebelum Kegagalan Sumber : Design of a Continuous Deep Beam using The Strut and Tie Method, Singh : 2006
2.3.2 Balok Prategang Menurut definisi ACI, beton prategang ialah beton yang didalamnya mengalami tegangan internal dengan besar dan distribusi sedemikian rupa sehingga dapat mengimbangi tegangan yang terjadi akibat gaya luar sampai batas
18
tertentu. Beton prategang adalah beton yang diberikan tegangan sebelum dibebani oleh beban kerja. Pada elemen beton bertulang, tegangan ini diberikan dengan menarik tulangan atau untaian kawat baja yang terdapat pada tendon yang dipasang. Prinsip-prinsip dasar dari beton prategang yakni : •
Konsep pertama : sistem prategang untuk mengubah beton menjadi bahan yang elastis. Konsep ini ialah konsep yang paling sering digunakan oleh kebanyakan insinyur dimana beton yang tadinya bersifat getas menjadi bahan yang elastis dengan pemberian tegangan awal. Beton yang tidak mampu menahan tarikan dan kuat menahan tekan dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menahan tegangan tarik. Dari konsep ini, lahirlah kriteria “tidak ada tegangan tarik” pada beton. Karena bersifat elastis, distribusi tegangan juga akan bersifat linier dan analisa tegangan dapat menggunakan analisa tegangan elastis. Namun penerapan konsep ini menjadikan beton prategang sangatlah konvensional (tidak mengijinkan adanya tegangan tarik).
•
Konsep kedua : sistem prategang dengan kombinasi baja mutu tinggi dan beton. Konsep yang mempertimbangkan beton prategang sebagai kombinasi baja mutu tinggi dengan beton dimana baja menahan tarik dan beton menahan tekan. Kedua gaya tersebut membentuk kopel untuk melawan momen eksternal. Kelebihan pada balok prategang ialah, baja ditarik terlebih dahulu sehingga mencapai suatu nilai tertentu di bawah kekuatan maksimalnya. Pada beton bertulang biasa, seringkali beton sudah retak terlebih dahulu pada saat baja belum mencapai kekuatan penuh. Inilah yang membedakan balok prategang dan balok beton bertulang biasa.
Gambar 2.10 (a) Sebuah Bagian dari Penampang Balok Prategang, (b) Bagian dari Balok Beton Bertulang Sumber : Design of Prestressed Concrete Structures, T.Y Lin – Ned H Burns
19
•
Konsep ketiga : sistem prategang untuk menyeimbangkan beban. Konsep ini berdasarkan pada pemberian gaya prategang untuk
menyeimbangkan gaya-gaya yang bekerja pada suatu batang sehingga elemenelemen yang dikenai bending seperti balok dan pelat tidak akan mengalami tegangan akibat momen lentur. Konsep ini dikembangkan oleh T.Y Lin dalam bukunya yang berjudul “Design of Prestressed Concrete Structures”. Anggap ada sebuah balok diatas dua tumpuan seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.11 Balok prategang diatas dua tumpuan Sumber : Design of Prestressed Concrete Structures, T.Y Lin – Ned H Burns
Apabila F = gaya prategang, L = panjang bentang, dan h = tinggi parabola, maka gaya terdistibusi secara merata keatas yang terjadi sebagai pengganti gaya prategang adalah sebesar Wb = 8 F h / L2
(2.31)
Jika gaya Wb sebagai pengganti gaya prategang mampu mengimbangi beban luar yang ada, maka potongan balok hanya akan mengalami tegangan tekan seragam f = F / A. Konsep Load Balancing Method ini sangat menguntungkan jika struktur yang ada merupakan struktur statis tak tentu. Keuntungan bisa didapatkan dari mudahnya melakukan perhitungan maupun visualisasi struktur prategang. Dalam
pelaksanaan
struktur
balok
prategang,
tentunya
harus
dipertimbangkan pula kehilangan gaya prategang (loss of prestress) yang dapat
20
dibagi menjadi dua yakni kehilangan sesaat dan kehilangan bergantung-waktu. Berikut penjelasannya : Kehilangan sesaat (immediate losses) : •
Perpendekan elastis beton Beton akan mengalami perpendekkan pada saat penarikan tendon
dilakukan. Karena tendon yang melekat pada beton di sekitarnya secara simultan juga memendek maka tendon akan kehilangan sebagian dari gaya prategang yang dipikulnya. Perlu diketahui bahwa jika hanya ada satu tendon atau jika semua tendon ditarik secara bersamaan maka kehilangan gaya prategang akibat perpendekan elastis ini tidak akan terjadi. Besarnya kehilangan prategang akibat perpendekan elastik beton untuk balok pratarik ialah : ∆fp ES = n fcs n = Es / Ec ; fcs =
(2.32) -3% 45
9(
61 + : ( ; +
<9 =
(2.33)
dimana : ∆fp ES = kehilangan gaya prategang akibat perpendekan elastis beton (Mpa) n = rasio modulus elastis baja dan beton fcs = tegangan beton pada level titik berat tendon. Untuk balok pasca-tarik, nilai kehilangan prategang yang terjadi ialah 50% dari yang terhitung pada balok pra-tarik. •
Kehilangan akibat gesekan Kehilangan gaya prategang akibat gesekan yang serius biasanya terjadi
diantara tendon dan bahan-bahan di sekelilingnya. Kehilangan ini terdiri dari dua komponen yakni length effect (untuk segmen tendon lurus) dan curvature effect (untuk segmen tendon melengkung). Curvature effect terjadi akibat gesekan antara tendon dan duct yang mengelilinya, ketika tendon ditarik pada ujung balok. Besarnya kehilangan tegangan dapat dihitung dengan rumus : f2 = f1 e-µα dimana : f2 = tegangan akhir (Mpa) f1 = tegangan awal (Mpa) µ = koefisien gesek antara strand dengan tendon
(2.34)
21
α = central angle dari setiap segmen tendon. Sedangkan length effect atau curvature effect terjadi akibat gesekan antara tendon dengan beton yang mengelilinginya. Kehilangan terjadi akibat ketidaksempurnaan sepanjang alignment tendon baik dia harped tendons maupun draped tendons. Perhitungan kehilangan sama dengan curvature effect : f2 = f1 e-K L
(2.35)
dimana : f2 = tegangan akhir (Mpa) f1 = tegangan awal (Mpa) K = koefisien wooble L = panjang segmen tendon (m). Kehilangan total akibat kedua efek tersebut dapat digabungkan menjadi : ∆f = - f1 (µα + K L) •
(2.36)
Kehilangan akibat slip angkur Kehilangan akibat slip angkur terjadi pada balok pasca-tarik dimana
angkur akan menelusup ke dalam beton ketika dilakukan pembajian tendon. Kehilangan ini dapat dengan mudah dihilangkan dengan melakukan overstressing atau pemberian tegangan yang sedikit dilebihkan pada saat penarikan tendon. Pada umumnya, penelusupan angkur ke beton berkisar antara (6,35 mm sampai 9,53 mm) (Nawy : 1996). Besarnya kehilangan tegangan dapat dihitung dengan rumus : ∆fpA =
∆? @
A$
dimana : ∆fpA = kehilangan prategang akibat slip angkur (Mpa) ∆A = besarnya defleksi angkur (mm) L = panjang segmen tendon (mm) Eps = modulus elastis baja (Mpa)
Kehilangan Jangka Panjang (Long Term Losses) •
Relaksasi tegangan baja
(2.37)
22
Tendon stress-relieved mengalami kehilangan pada gaya prategang akibat perpanjangan konstan beton terhadap waktu (creep) dan besarnya pengurangan gaya bergantung tidak hanya dari durasi gaya prategang yang ditahan, melainkan juga rasio antara gaya prategang awal dan kuat leleh baja prategang fp i/fp y. Besarnya kehilangan prategang akibat relaksasi tegangan baja ialah : ∆fpRel = 6
BCD; 6 FGH% FGI E
− 0,55; N$′P
(2.38)
dimana : ∆fpRel = kehilangan prategang akibat relaksasi tegangan baja (Mpa) t = waktu (jam) fp’i = tegangan inisial tendon (Mpa) fpy = tegangan leleh tendon (Mpa) Kehilangan tegangan seperti ini disebut relaksasi tegangan. ACI 318-09 membatasi tegangan tarik pada tendon prategang adalah sebagai berikut : Untuk tegangan akibat gaya pendongkrak tendon, fpj = 0,94 fpy tapi lebih kecil daripada yang terkecil antara 0,8 fpu dan nilai maksimum yang disarankan pembuat tendon. Sesaat setelah transfer gaya prategang, fpi = 0,82 fpy tetapi tidak lebih besar dari 0,74 fp u. Pada tendon post-tensioned gaya tarik prategang di pengangkuran dan perangkai sesaat setelah transfer gaya ialah 0,7 fpu. •
Creep Losses Pengalaman masa lalu menunjukkan bahwa terjadi aliran dalam material
yang dikenai gaya atau tegangan. Aliran lateral atau deformasi ini dinamakan rangkak (creep). Kehilangan tegangan akibat rangkak terjadi jika dan hanya jika material dikenai sustain loads atau beban tetap. Kehilangan tegangan akibat rangkak dapat dicari dengan rumus : ∆fpCR = n Kcr (fcs - fcsd)
(2.39)
dimana : ∆fpCR = kehilangan prategang akibat creep (Mpa) n = rasio antara modulus elastis baja dan beton Kcr = 2 untuk balok pratarik dan 1,6 untuk balok pasca-tarik
23
fcs = tegangan beton pada elevasi titik berat tendon sesaat setelah transfer (Mpa) fcsd = tegangan beton pada elevasi titik berat tendon akibat beban mati tambahan (Mpa). •
Shrinkage Losses Seperti halnya rangkak, susut (shrinkage) juga terjadi pada beton oleh
karena beberapa faktor antara lain proporsi campuran, tipe aggregat, tipe semen, waktu curing, dan lain-lain. Pada umumnya, 80% susut terjadi pada tahun pertama dari waktu bekerja struktur. Dalam balok prategang pasca-tarik, kehilangan akibat susut menjadi sedikit berkurang oleh karena sedikit susut telah terjadi sebelum dilakukan penarikan pada tendon. Kehilangan tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut : ∆fpCR = 8,2 x 10 -6 KSH EPS (1 – 0,06 V/S) (100 – RH) (2.39) dimana : ∆fpCR = kehilangan prategang akibat susut (Psi) KSH = koefisien yang bergantung pada lamanya waktu perendaman EPS = modulus elastic baja prategang (Psi) V = volume (in3) ; S = keliling (in) RH = relative humidity. Jumlah kehilangan gaya prategang secara total dalam presentase prategang dapat dinyatakan pada tabel berikut. Tabel 2-1 Presentase Total Kehilangan Gaya Prategang Pre-tensioned (%)
Post-tensioned(%)
Perpendekan elastis dan lenturan balok Rangkak beton
4
1
6
5
Susut beton
7
6
Relaksasi tendon
8
8
TOTAL
25
20
Sumber : Design of Prestressed Concrete Structures, T.Y Lin – Ned H Burns
Setelah mengetahui konsep dan adanya kehilangan gaya prategang yang terjadi, analisis dan desain penampang prategang dapat dilakukan. Analisis yang
24
akan dipaparkan adalah analisis penampang untuk menahan lentur. Andaikan ada sebuah balok prategang dikenai gaya prategang sebesar F bekerja sejauh eksentrisitas e dari titik berat, maka tegangan f yang terjadi di serat atas dan bawah penampang ialah : Q
f=
4
+
Q9I
(2.40)
4
dan tegangan akibat beban luar yang menghasilkan momen lentur M dihitung dengan teori elastik biasa. I
f=
(2.41)
=
kombinasi dari persamaan (2.30) dan (2.31) menghasilkan persamaan yang menyatakan besarnya tegangan total pada penampang beton prategang yakni Q
f= −4 ±
Q9I =
±
I
(2.42)
=
dimana f = tegangan pada serat yang ingin ditinjau (Mpa) F = gaya prategang yang terjadi (kN) A = luas penampang netto beton (mm2) e = eksentrisitas gaya F dari titik berat penampang (mm) y = jarak titik yang ingin ditinjau dari titik berat penampang (mm) I = momen inersia penampang netto (mm4) Dalam analisis, dapat juga dicari solusi pendekatan dengan menggunakan penampang bruto beton. Selain itu, analisis dapat dilakukan pada kondisi awal : gaya prategang penuh dan gaya-gaya luar belum seluruhnya bekerja balok dan kondisi akhir : gaya prategang sudah mengalami kehilangan dan gaya-gaya luar sudah bekerja sepenuhnya pada balok. Tegangan-tegangan yang terjadi pada komponen struktur prategang dibatasi berdasarkan ACI 318M-08 : Tabel 2-2 Tegangan yang Diizinkan pada Komponen Balok Prategang
Baja
Tegangan yang Diizinkan Akibat gaya Prategang Segera setelah peralihan 0,8 fpu / 0,9 fy 0,7 fpu Segera setelah Peralihan
Beton
Pada beban Kerja
Tarik
Tekan
Tarik
Tekan
-0,25 √fci’
-0,6 fci'
-0,5 √fc’
-0,45 fc'
25
Sumber : Design of Prestressed Concrete Structures, T.Y Lin – Ned H Burns
Setelah dibebani oleh gaya luar, struktur balok prategang akan mengalami retak pertama pada serat bawahnya dan dapat dihitung dengan analisa tegangan elastis biasa dengan asumsi bahwa retak pertama terjadi ketika tegangan di serat bawah mencapai nilai modulus keruntuhan (fr). Berdasarkan persamaan (2.33), untuk tegangan di serat bawah, rumus tegangan akan menjadi : Q
Q 9I
4
=
fr = − −
+
Q=
Mcr = T U +
5S
I
(2.43)
= F: =
(2.44)
+ 4V
V
dimana : Mcr = momen yang mengakibatkan retak pertama pada serat bawah struktur (kN m) fr = modulus keruntuhan beton (0,7
NW′)
Setelah terjadi retak, apabila beban bertambah terus maka akan mengakibatkan bertambahnya defleksi dan pada akhirnya menggagalkan struktur. Kurva beban dan defleksi pada sebuah struktur balok prategang dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.12 Kurva Beban-Defleksi Balok Prategang Sumber : Materi Kuliah Perancangan Bangunan Tinggi dan Beton Prategang, Sjahril A Rahim
Momen nominal pada balok prategang dapat dihitung dengan rumus : Mn = Ap fps (d – a/2)
(2.45)
26
dimana : Mn = momen nominal balok prategang (kN m) Ap = luas tendon (mm2) Fps = tegangan tendon pada sesaat sebelum gagal (Mpa) ; dapat dicari dengan iterasi, cara grafis, dan persamaan ACI. Desain pendahuluan penampang beton prategang untuk menahan lentur dapat dibentuk dengan prosedur yang sederhana (Lin:1982). Dalam praktek, tinggi penampang balok (h) biasanya sudah diketahui atau dasumsikan demikian juga momen total MT pada penampang. Pada beban kerja (serviceability), lengan momen untuk gaya-gaya dalam dapat bervariasi antara 0,3 h – 0,8 h dengan ratarata 0,65 h. oleh karena itu, gaya prategang yang efektif ialah : F = T = MT / 0,65 h
(2.46)
Jika tegangan efektif untuk baja adalah fse, maka luas baja yang diperlukan yakni: Aps =
FQ XY
=
(2.47)
E,Z[ \ FXY
Gaya prategang total Aps fse sama dengan gaya C pada penampang beton. Gaya ini akan menimbulkan tegangan satuan rata-rata pada beton yakni ] 4V
=
^ 4V
=
4_XFXY
(2.48)
4V
Tegangan serat rata-rata untuk desain pendahuluan dapat diambil kirakira 50% tegangan maksimum fc’, dibawah beban kerja. Hal ini menghasilkan 4_XFXY 4V
= 0,5 NW H ; aW =
4 _XFXY E,[ FVH
(2.49)
Pendekatan dalam desain pendahulan ini hanya terdapat pada koefisien 0,65 dan 0,5. Koefisien-koefisien ini sangat bervariasi, tergantung pada bentuk penampang. Namun dengan pengalaman dan pengetahuan yang
cukup,
pendekatan dapat diperbaiki tingkat akurasinya sehingga preliminary design mendekati design akhir.
Balok Prategang Menerus (Continous Prestressed Beams) Dalam pelaksanaan struktur bangunan, seringkali diperlukan balok prategang yang dipasang berada dalam keadaan “menerus” atau continous dimana satu bentang balok terletak diatas beberapa perletakkan. Hal ini membawa
27
beberapa kerugian antara lain desain yang tercipta tidak ekonomis karena momen sangat bervariasi sepanjang bentang dan terjadinya kehilangan akibat geser yang besar karena perbedaan kelengkungan tendon. Namun demikian, struktur balok menerus memberikan beberapa keuntungan juga antara lain momen pada struktur menerus (struktur statis tak tentu) akan lebih kecil dibanding pada struktur satu bentang. Selain itu, alat pengangkuran yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit dan hal ini mengakibatkan pengurangan biaya penarikan secara signifikan. Defleksi pada struktur juga lebih kecil karena nilai momennya yang kecil dan menimbulkan ketahanan terhadap beban lateral yang baik pada frame yang kaku. Perbedaan paling mendasar dari balok prategang satu bentang dengan balok prategang menerus ialah keberadaan reaksi yang menahan defleksi akibat prategang (camber) pada struktur menerus. Reaksi ini kemudian menimbulkan secondary moment atau momen sekunder pada struktur prategang. Jika pada balok satu bentang, beban akibat berat sendiri balok prategang tidak diperhitungkan, dan bila balok dikenai gaya prategang eksentrik, maka resultan tegangan tekan (C-line) pada potongan penampang akan berhimpit dengan titik berat baja prategang seperti ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.13 Penampang Balok Prestress Simple Span Sumber : Design of Prestressed Concrete Structures, T.Y Lin – Ned H Burns
Momen lentur akibat prategang dapat dicari dengan mengalikan gaya prategang dan jarak antara cgc dan cgs sepanjang bentang, balok akan berdefleksi ke atas akibat prategang (camber) namun tidak ada reaksi eksternal yang diciptakan. Pada balok menerus, kondisinya lebih rumit. Momen akibat prategang kini akan disebut sebagai momen primer (primary moment) dan akan menyebabkan defleksi ke atas seperti pada kasus balok simple span. Namun
28
defleksi ini ditahan oleh redundant perletakkan, dan reaksi perletakkan dari redundant tersebut akan menimbulkan momen sekunder (secondary moment) pada balok. Nilai momen total bisa didapatkan dengan menjumlahkan nilai momen primer dan momen sekunder.
Gambar 2.14 (a) Balok Prategang Menerus ; (b) Lendutan yang Terjadi apabila Reaksi di Tengah Bentang Diabaikan ; (c) Reaksi Perletakkan di Tengah Bentang akibat Prestressing ; (d) Defleksi Balok yang Sebenarnya Akibat Prestressing Sumber : Design of Prestressed Concrete, Arthur H Nilson
Dengan bentuk balok seperti pada gambar 2.14, momen akibat prestressing akan menjadi :
29
Gambar 2.15 (a) Momen Primer Sebagai Hasil Perkalian Gaya Prategang Dengan Eksentrisitas terhadap cgc ; (b) Momen Sekunder Akibat Reaksi di Tengah Bentang ; (c) Momen Total Sumber : Design of Prestressed Concrete, Arthur H Nilson
Pada balok menerus, letak C-line tidak akan berhimpit dengan cgs line oleh karena keberadaan momen sekunder dan jarak antara kedua lokasi ini ditentukan dengan rumus : y = M2 / P
(2.50)
dimana y = jarak antara C-line dan cgs line (m) M2 = momen sekunder (kN m) P = besarnya gaya prategang (kN)
Gambar 2.16 Lokasi C-line dan cgs line pada Balok Menerus Sumber : Design of Prestressed Concrete, Arthur H Nilson
Dan untuk menganalisa tegangan pada potongan, digunakan nilai e* yakni jarak antara C-line dengan cgc line. e* dihitung dengan rumus
30
e* = MTOTAL / P
(2.51)
dimana y = jarak antara C-line dan cgc line (m) MTOTAL = momen sekunder (kN m) P = besarnya gaya prategang (kN), dan tegangan yang terjadi pada serat atas dan bawah potongan pada kondisi service ialah (murni akibat prestressing) : fatas = −
39 4
fbawah = −
(1 −
39 4
9∗ Vb :(
(1 +
)
9∗ V( :(
(2.52) )
(2.52)
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Permodelan Struktur Struktur yang ditinjau dalam penelitian ini ialah sebuah bangunan bertingkat perkantoran yang dibawahnya terdapat bangunan purbakala sehingga harus menggunakan transfer beam sebagai pengganti kolom. Nantinya struktur akan dianalisis dengan menggunakan program ETABS v9.6.0 Adapun spesifikasi dari ukuran struktur ialah : •
Luas : 648 m2
•
Panjang : 18 m (jarak antar kolom 6 m)
•
Lebar : 36 m (jarak antar kolom 18 m pada baris pertama dan 6 m pada baris-baris berikutnya)
•
Tinggi : bervariasi antara 4, 6, dan 8 lantai (tiga lantai pertama masingmasing berjarak 4 m, lantai-lantai berikutnya 3,6 m)
•
Ukuran kolom : 1200 x 1200 mm2 untuk kolom baris pertama dan 800 x 800 mm2 pada baris-baris berikutnya.
•
Ukuran balok induk : 400 x 600 mm2 (bentang 6 m) dan 400 x 900 mm2 (bentang 12 m)
•
Ukuran balok anak : 500 x 250 mm2
•
Tebal shear wall : 250 mm
•
Ukuran transfer beam : 1000 x 2500 mm2 dan terletak pada lantai 3 baris pertama bangunan. Berikut
dapat
dilihat
denah
31
dari
struktur
lantai
dasar.
32
Gambar 3.1 Denah Struktur Lantai Dasar Sumber : Hasil Olahan Penulis
Denah lantai 3 dimana sudah ada transfer beam
Gambar 3.2 Denah struktur lantai 3 Sumber : Hasil Olahan Penulis
Dan berikut adalah denah lantai 4 dimana kolom-kolom sudah terpasang di transfer beam
33
Gambar 3.3 Denah struktur lantai 4 Sumber : Hasil Olahan Penulis
Tampak depan portal bangunan adalah sebagai berikut :
Gambar 3.4 Tampak Depan Portal Bangunan Sumber : Elevation View Model dari Program ETABS
Bentuk 3d dari bangunan dengan 8 lantai adalah sebagai berikut :
34
Gambar 3.5 Bentuk 3D Bangunan Sumber : 3D View Model dari Program ETABS
Bangunan dalam penelitian akan dianalisis secara 3 dimensi dan menggunakan bahan-bahan yang memiliki karakteristik sebagai berikut : •
•
Beton Kuat tekan fc ‘
: 33 Mpa
Modulus Elastis
: 4700 √fc′ = 27000 Mpa
Berat Jenis Beton
: 2400 kg/m3
Beton untuk Transfer Beam Kuat tekan fc ‘
: 33 Mpa
Modulus Elastis
: 4700 √fc′ = 27171,78 Mpa
Berat Jenis Beton
: 2400 kg/m3
Baja tulangan Tegangan Leleh •
: 400 Mpa
Untaian Kawat Prategang Jenis
: uncoated seven wire strand – low relaxation
Diameter nominal
: 12,7 mm
Berat nominal
: 1,1 kg/m
UTS
: 183,7 Kn
35
Kuat leleh
: 1670 Mpa
Tegangan maks
: 1860 Mpa
Luas nominal
: 98,71 mm2
Modulus Elastis
: 190.000 Mpa
3.2 Variasi Permodelan Dalam penelitian ini, dilakukan dua buah variasi permodelan yang dijalankan. Variasi pertama adalah jumlah lantai, dan variasi kedua adalah variasi denah. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dalam uraian berikut : 3.2.1 Variasi Jumlah Lantai Variasi pertama yang menjadi objek penelitian adalah variasi jumlah lantai. Jumlah lantai diprediksi akan berpengaruh terhadap karakterisitik dan respon dinamik dari struktur yang bersangkutan.
Gambar 3.6 Variasi Jumlah Lantai (4,6, dan 8 lantai) Sumber : 3D View Model Program ETABS
3.2.2 Variasi Tinggi Transfer Beam (TB) Variasi kedua sekaligus terakhir yang digunakan dalam penelitian ini ialah variasi tinggi transfer beam. Dalam variasi ini, kontrol dilakukan terhadap bangunan 6 lantai namun tinggi balok prategang yang digunakan adalah 2000
36
mm, 1800 mm, dan 1600 mm. Perbedaan tinggi balok prategang (transfer beam) diprediksi akan menimbulkan perbedaan pada respon struktur yang ditimbulkan:
3.3 Pembebanan Struktur Pembebanan Struktur Meliputi 3.3.1 Pembebanan Gravitasi •
Beban Mati Berat sendiri struktur beton (γ = 24 Kn/m3) Mortar dan penutup pelat lantai : 1,1 Kn/m2 MEP : 0,3 Kn/m2 Dinding bata : 2,5 Kn/m3 Partisi dalam : 1 Kn/m2
•
Beban hidup Lantai perkantoran : 2,5 Kn/m2 Lantai atap : 1 Kn/m2
3.3.2 Pembebanan Gempa •
Wilayah gempa Gedung perkantoran yang diteliti diasumsikan berada di wilayah Jakarta.
Bersasarkan SNI 03-1726-2002 mengenai ketahanan bangunan terhadap gempa, Jakarta termasuk dalam wilayah gempa ke 3 dan memiliki percepatan puncak muka tanah 0,3 g. •
Jenis tanah Daya dukung tanah yang ada : tanah lunak.
•
Faktor keutamaan bangunan tahan gempa Untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya
keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I menurut persamaan : I = I1 I2
(3.1)
di mana I1 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung, sedangkan I2 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda
37
ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut. Faktor-faktor keutamaan I1, I2 dan I ditetapkan menurut Tabel: Tabel 3-1 Faktor Keutamaan I pada Bangunan Faktor keutamaan
Kategori Gedung
I1
I2
I
1,0
1,0
1,0
1,0
1,6
1,6
1,4
1,0
1,4
1,6
1,0
1,6
1,5
1,0
1,5
Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan perkantoran Monumen dan bangunan monumental Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan bercun Cerobong, tangki di atas menara
Sumber : SNI 03-1726-2002
Untuk bangunan perkantoran seperti gedung dalam penelitian, diambil faktor keutamaan I = 1. •
Faktor reduksi R Faktor reduksi beban gempa merupakan nilai rasio antara beban gempa
maksimum akibat pengaruh gempa rencana pada struktur bangunan dengan beban gempa nominal pada struktur bangunan daktail. Faktor reduksi gempa bergantung pada sistem penahan beban lateral yang digunakan pada bangunan. Untuk gedung dalam penelitian, sistem penahan gaya lateral menggunakan sistem ganda shear wall dengan dan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) + balok prategang diambil nilai R sebesar 5,5 pada arah memanjang. Untuk arah memendek digunakan sistem tunggal Dinding Geser Daktail Parsial dengan R = 5,5. •
Respon Spektrum
38
Koefisien pengaruh gempa C pada wilayah 3 dapat dilihat pada spektrum respons di bawah :
Gambar 3.7 Spektrum Respons Gempa Rencana Wilayah 3 Sumnber : SNI 03-1726-2002
•
Pengaruh Gempa Vertikal Balok transfer dalam struktur yang akan diteliti memiliki kepekaan yang
tinggi terhadap beban gravitasi sekaligus memiliki bentang yang relatif panjang dibanding dengan komponen lainnya. Oleh karena itu balok transfer harus diperhitungkan terhadap komponen vertikal gerakan tanah akibat gempa yang terjadi. Pergerakan vertikal ini dapat ditinjau sebagai beban vertikal statik ekuivalen yang arahnya bisa ke atas maupun ke bawah. Faktor respons gempa vertical Cv dapat dihitung dengan rumus : Cv = ψ Ao I
(3.4)
Dimana : Ψ = koefisien yang bergantung pada wilayah gempa Ao = percepatan puncak batuan dasar I = faktor keutamaan bangunan gedung Besarnya ψ dapat dilihat pada tabel di bawah Tabel 3-2 Besarnya koefisien Ψ untuk menghitung Cv Wilayah Gempa
Ψ
1
0,5
2
0,5
39
3
0,5
4
0,6
5
0,7
6
0,8
Sumber : SNI 03-1726-2002
3.4 Skema Analisa Struktur Dalam penelitian ini, output yang diharapkan berhasil didapatkan ialah karakteristik dinamik dan respons struktur. Karakteristik dinamik berupa pola ragam getar dan periode alami. Sedangkan respons struktur berupa displacement (u), gaya geser dasar, dan tulangan Adapun skema penelitian dan skema analisis struktur yang yakni :
Gambar 3.8 Skema Penelitian Sumber : Hasil Olahan Peneliti
40
Skema analisa struktur dapat dilihat pada gambar dibawah :
START
Preliminary Design ------------------------------Estimasi Dimensi Komponen Properti material
Variasi 1 variasi jumlah lantai
Variasi 2 variasi tinggi transfer beam
Modelisasi Struktur dengan beban
Modelisasi Struktur dengan beban
Analisis Struktur
Pengecekan Preliminary Design
OK
Output : pola ragam getar, Tn, displacement, gaya geser, rasio tulangan
FINISH
Gambar 3.9 Skema Analisa Struktur Sumber : Hasil Olahan Peneliti
NOT OK
BAB 4 HASIL DAN ANALISA Bab berikut berisi tentang permodelan bangunan pada setiap variasi, hasil analisanya, serta perbandingan antara hasil-hasil yang didapat dalam setiap variasi. Analisa terhadap hasil yang bersangkutan akan diberikan kemudian. Klarifikasi tentang hipotesis yang pada awalnya dibuat akan diberikan pada akhir dari bab ini. 4.1 Variasi I : Variasi Jumlah Lantai Bangunan Untuk mengetahui karakteristik dinamik bangunan serta kinerja sistem transfer secara lebih jelas, dilakukan dua macam variasi dalam penelitian ini. Variasi pertama ialah variasi jumlah lantai, dimana digunakan bangunan dengan jumlah lantai masing-masing 8 lantai, 6 lantai, dan 4 lantai. Output yang dikeluarkan dari permodelan berupa periode getar, pola ragam getar dan partisipasi massa, gaya geser dasar, gaya geser tingkat, kinerja sistem transfer, dan penulangan. Dalam bab ini akan ditunjukkan hanya hasil perbandingan dari ketiga jenis model yang ada serta analisanya. Seluruh tahapan permodelan dimulai dari bentuk bangunan, properti material, pembebanan, dan hasil output masing-masing model dapat dilihat pada lampiran I-V. 4.2 Perbandingan Hasil dan Analisa dari Variasi I Setelah mendapatkan hasil dari ketiga buah model dalam variasi pertama, keseluruhan hasil tersebut dibandingkan untuk mengetahui pengaruh dari ketinggian lantai terhadap output penelitian yang ada. Hasil-hasil perbandingan yakni : 4.2.1 Periode Getar Periode getar merupakan waktu yang dibutuhkan oleh struktur untuk melakukan satu kali pergerakan getaran sesuai dengan pola ragam getar yang dimilikinya.
Periode
getar
dari
41
ketiga
bangunan
yakni
:
42
Tabel 4-1 Perbandingan Periode Getar Bangunan Tx (s) Ty (s) Trz (s) 1,064 0,783 0,490 0,688 0,483 0,304 0,484 0,330 0,197
8 Lantai 6 Lantai 4 Lantai
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
T (s)
Periode Getar Bangunan 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0
1,064 0,783
0,688 0,483 0,304
0,490
8 Lantai
6 Lantai Tx
Ty
0,484 0,330 0,197
4 Lantai
Trz
Gambar 4.1 Periode Getar Bangunan Variasi I Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Sesuai dengan gambar diatas, bangunan 8 lantai memiliki periode getar yang lebih besar baik untuk translasi x, translasi y, maupun rotasi z. Hal ini sesuai dengan hipotesis dimana periode berbanding lurus dengan massa bangunan dan semakin tinggi bangunan akan semakin menambah massa dan oleh karena itu menambah periode getar. 4.2.2 Pola Ragam Getar dan Partisipasi Massa Pada variasi jumlah lantai ini, seluruh bangunan memiliki pola ragam getar setipe dimana pola ragam getar 1, 2, 3 berturut-turut ialah translasi x, translasi y, dan rotasi z. Partisipasi massa seluruh bangunan mencapai 90% dalam jumlah mode yang tak jauh berbeda menandakan bahwa bangunan cukup beraturan dan tidak ada perubahan massa atau kekakuan yang cukup signifikan di sepanjang bangunan.
43
Bangunan 8 lantai membutuhkan 7 modes untuk mencapai partisipasi massa 90%, bangunan 6 lantai membutuhkan 9 modes, dan bangunan 4 lantai membutuhkan 15 modes. Pada bangunan 4 lantai membutuhkan modes yang cukup banyak terutama untuk mencapai partisipasi massa rotasi z 90%. Hal ini disebabkan karena bangunan 4 lantai sangat kaku jika dipasang dinding geser. 4.2.3 Gaya Geser Dasar Gaya geser dasar bangunan berbanding lurus dengan massa dan koefisien respon seismik serta berkaitan dengan periode getar dan faktor reduksi gaya gempa yang dimiliki bangunan. Nilai gaya geser dasar bangunan melalui analisa dinamik beserta rasio terhadap berat total bangunan yakni yakni : Tabel 4-2 Gaya Geser Dasar Bangunan Variasi I Gaya Geser Dasar Dinamik Vx 5691,02 8 Lantai Vy 6082,2 Vx 4212,11 6 Lantai Vy 4288,62 Vx 2393,15 4 Lantai Vy 2480,19
kN kN kN kN kN kN
Rasio (%) 10,890 11,638 11,965 12,182 12,290 12,737
% % % % % %
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa bangunan 8 lantai memiliki gaya geser dasar dinamik yang paling besar diantara ketiganya. Diketahui bahwa periode getar bangunan arah x dan arah y berada pada rentang periode pre-dominant sehingga nilai respon seismik yang dihasilkan ialah sama. Nilai faktor reduksi juga sama oleh karena kesamaan sistem penahan gaya lateral yang dipilih. Oleh karena itu gaya geser dasar bangunan 8 lantai paling besar karena memang massanya lebih besar dibanding massa bangunan 6 dan 4 lantai. 4.2.4 Gaya Geser Tingkat Gaya geser tingkat merupakan distribusi gaya geser dasar pada setiap lantai. Perbandingan gaya geser tingkat pada ketiga model bangunan ialah :
44
Story Shear Bangunan 8 Story Shear X Bangunan 8 Lantai
7
Lantai
6
Story Shear Y Bangunan 8 Lantai
5 4
Story Shear X Bangunan 6 Lantai
3
Story Shear Y Bangunan 6 Lantai
2
Story Shear X Bangunan 4 Lantai
1 0
2000
4000
6000
8000
Story Shear Y Bangunan 4 Lantai
V (kN)
Gambar 4.2 Gaya Geser Tingkat Bangunan Variasi I Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.2.5 Kinerja Sistem Transfer •
Beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer TB Perbandingan beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer oleh
TB pada ketiga jenis bangunan dapat dilihat pada gambar berikut : Beban Vertikal yang Ditransfer TB (kN) Dead Load
Live Load
SuperDead Load
Total 5244,95
3171,77
3444,23
2077,81 1440,18 987,27 201,73251,18 Bangunan 4 Lantai
476,29617,67
Bangunan 6 Lantai
1021,39 779,33
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.3 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
45
Dapat dilihat bahwa semakin banyak jumlah lantai, maka TB juga memikul beban vertikal akibat beban gravitasi yang juga lebih besar. Hal ini disebabkan beban gravitasi pada bangunan 8 lantai juga lebih besar dibanding bangunan 6 dan 4 lantai. Selain itu kita juga mencari rasio beban vertikal yang ditransfer TB terhadap beban vertikal keseluruhan bangunan yakni : Tabel 4-3Rasio Beban Vertikal yang Ditransfer TB terhadap Beban Vertikal Total Seluruh Bangunan Rasio (%) Bangunan 8 Lantai Bangunan 6 Lantai Bangunan 4 Lantai
18,21% 16,19% 12,92%
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa rasio beban yang ditransfer TB pada bangunan 8 lantai lebih besar dibanding pada bangunan 6 dan 4 lantai. Hal ini diakibatkan oleh karena TB pada bangunan 8 lantai memiliki profil terbesar dibandingkan dengan bangunan 6 dan 4 lantai. Dengan kekakuan serta momen inersia yang lebih besar, TB pada bangunan 8 lantai mampu memikul beban dengan persentase lebih tinggi. •
Beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer TB Perbandingan beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer oleh TB
pada ketiga jenis bangunan dapat dilihat pada gambar berikut :
46
Gaya Gempa yang Ditransfer TB (kN) EQx
EQy
Ev1
Bangunan 4 Lantai
Ev2
Eqx + Eqy + Ev1
Bangunan 6 Lantai
Eqx + Eqy + Ev2 Bangunan 8 Lantai 1686,49
710,93 194,84 276,09 68,0513,2 -185,76 -104,51
283,4 333,1 94,43
689,03 704,79 311,98
292,67 66,15
-311,68 -669,72
Gambar 4.4 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa semakin banyak jumlah lantai, maka TB juga memikul beban vertikal akibat beban gempa yang juga lebih besar. Hal ini disebabkan gaya gempa pada bangunan 8 lantai juga lebih besar dibanding bangunan 6 dan 4 lantai (seperti yang ditunjukkan pada perbandingan gaya geser lantai tadi). •
Gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer Gaya-gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer (kombinasi TB dan
kolom pendukung) untuk ketiga jenis bangunan dapat dilihat pada gambar berikut:
47
Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer (kN) 1800 1600 1400 1200 800 400 200 0
1679,39
627,22
539,48 245,2
150,1 85,71
Bangunan 4 Lantai Bangunan 6 Lantai Bangunan 8 Lantai EQx
EQy
Gambar 4.5 Gaya Geser yang Ditransfer TB untuk Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya geser yang ditransfer oleh TB semakin besar pada bangunan dengan lantai lebih banyak oleh karena gaya gempa pada bangunan yang berlantai lebih banyak lebih besar pula. Selain itu rasio gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer terhadap gaya geser dasar bangunan ialah : Tabel 4-4 Rasio Gaya Geser yang Ditransfer dengan Gaya Geser Dasar Bangunan Rasio (%) Vx Bangunan 8 Lantai Vy Vx Bangunan 6 Lantai Vy
29,509% 8,870% 14,891% 5,717%
Vx
6,272%
Vy
3,456%
Bangunan 4 Lantai
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat dari tabel perbandingan rasio, sistem transfer pada bangunan 8 lantai mampu mentransfer gaya geser dengan rasio terbesar terhadap gaya geser dasar. Hal ini menunjukkan bahwa TB pada bangunan 8 lantai, yang mana memiliki profil terbesar, mampu memikul gaya lebih banyak dengan TB
48
pada bangunan lainnya sehingga gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfernya pun semakin besar. •
Displacement di tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa Displacement uz di Tengah TB akibat Beban Gravitasi (mm) Dead Load
Live Load
Super Dead Load
13,234 10,8397 8,4457 3, 2
3, 2
Bangunan 4 Lantai
9 4
Bangunan 6 Lantai
2,
42 5
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.6 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gravitasi Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Displacement ux akibat Eqx dan uy akibat Eqy di Tengah TB (mm) Eqx
Eqy
25,3026 20,3642 11,8345
11,7087 8,4755 5 Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.7 Displacement ux dan uy di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gempa Sumber : Hasil Olahan Peneliti
49
Displacement Uz di Titik Tengah Bentang TB (mm) 10,00 7,14
6,28
5,00
5,58 PE
0,00
PE + DL +SDL
Bangunan 4 Lantai Bangunan 6 Lantai Bangunan 8 Lantai -3,49 -4,56 -5,00 -6,41 -10,00
-15,00
-8 -10,9 -12,56
-10,579961 -14
-12,8
PE + DL + SDL + LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
-16 5,1 75 9
-20,00
Gambar 4.8 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Displacement Ux Titik Tengah Bentang TB (mm) 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00
26, 21,1
PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2
12,35 3 4,
7,35 6
9,02 3
PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.9 Displacement ux di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
50
Displacement Uy Titik Tengah Bentang TB (mm) 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00
12, 8,9 5,3 2,0
3,32 5
PE+DL+SDL+LL+E1 4,
PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.10 Displacement uy di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dari gambar hasil displacement pada titik tengah bentang TB, dapat dilihat bahwa besarnya displacement uz pada titik tengah bentang TB akibat beban gravitasi menjadi semakin kecil seiring dengan bertambahnya lantai bangunan. Sebaliknya, akibat beban gempa dan kombinasi pembebanan service, displacement ux dan uy semakin bertambah seiring bertambahnya lantai. Hal ini tentu berkaitan dengan gaya-gaya dalam pada TB dan pada portal depan, serta perbandingan dari matriks gaya luar dan matriks kekakuan dari komponenkomponen tesebut. •
Gaya-gaya dalam kolom pendukung dengan kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya dalam kolom pendukung lantai tiga dan lantai satu dengan
kombinasi pembebanan service dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
51
Kolom Pendukung Lantai 3 : Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 & C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 6 Lantai
Bangunan 8 Lantai
-52,87 -109,8 -149,73 -893-1,90704,841,1 -967-,95492,61 -122-4 9919,93 -2015,73 -2295,53 -250-82,43057,96 -296-02,83589,99 -3324,29 -3784,4
-437-54,11788,84 -538-541,251,91
Gambar 4.11 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai
-23,9
-42,75
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 8 Lantai -52,85
-222-215,384,66 -2264-2,42486,3 -294-02,90611,87 -4951,87 -5335-5,65679,7 -5861 -654-637,787,74 -7985,96 -8505-9,20679,5 -9449,02 -10951,03 -11525,27
Gambar 4.12 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
52
Gaya Geser Kolom Pendukung C2 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 6 Lantai 39,28
14,02 -51,2 -642,2 -1307-,4895,-3867,-4625,29
Bangunan 8 Lantai 70,46
-113-,15461,65
-227,78 -191,68 -346,58 -310,48
-202-,27592,66 -490,71 -813,5
-406,49
-728,83
Gambar 4.13 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Geser Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E1
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4 660,9 660,91
236,82 236,82
0
0
0
45,56 45,56 15,21 15,21
Bangunan 4 Lantai
221,46 221,46
78,41 78,41 0
0
0
Bangunan 6 Lantai
0 0
0
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.14 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
53
Gaya Geser Kolom Pendukung C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E1
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4 813,07 728,85 490,71
107,49 65,25 51,2642,23 85,3827,42 -14,02
406,48
346,59 310,49 227,77 191,67 113,15471,65
-39,28
Bangunan 4 Lantai
252,67 202,79
-70,47
Bangunan 6 Lantai
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.15 Gaya Geser Kolom Pendukung C6 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Sedangkan untuk kolom pendukung pada lantai 1 :
Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 & C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 8 Lantai
-52,31 -108,71 -148,43 -108-71,1097,97 -114-21,1340,15 -145-71,45475,57 -227-82,53558,19 -2,46185,2 -2757 -327-73,26035,42 -3671,83 -4131,99
-470-24,50590,12 -577-95,68217,85
Gambar 4.16 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
54
Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 6 Lantai
-23,9
Bangunan 8 Lantai
-42,75
-52,85
-234-42,71087,54 -236-82,38980,75 -308-13,13023,18 -5143,87 -5548 -5,87642,9 -6053 -67-6649,58,54 -8262,44 -8240,27 -9314,51 -9725,5 -112-6161,89483,22
Gambar 4.17 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Geser Kolom Pendukung C2 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai 36,53
12,09 -44,-5514,05 -81,39 -63,98 -110,81 -93,41
-106-1 ,2342,49 -221,52 -187,8 -344,91-310,28
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 8 Lantai 67,76
-195-2 ,8463,98 -401,19 -482,44 -723,91 -805,16
Gambar 4.18 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
55
Gaya Geser Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 6 Lantai
Bangunan 8 Lantai 675,08 675,08
250,33 250,33
0
0
0
57,59 57,59 18,81 18,81
225,71 225,71
82,47 82,47 0
0
0
0 0
0
Gambar 4.19 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Geser Kolom Pendukung C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 8 Lantai 805,18 723,92 482,43
110, 93,4 44,5514,05 81,36 63,95 -12,09
344,02 310,29 221,52 187,79 106,21432,5
-36,53
401,18 244 195,87
-67,76
Gambar 4.20 Gaya Geser Kolom Pendukung C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat dari sebagian besar perbandingan gaya-gaya dalam pada kolom pendukung baik kolom pendukung lantai tiga maupun kolom pendukung
56
lantai satu, bangunan 8 lantai menghasilkan gaya-gaya dalam yang lebih besar dibandingkan dengan bangunan 6 dan 4 lantai. Gaya aksial pada kolom merepresentasikan beban vertikal yang ditanggung oleh sistem transfer akibat kombinasi pembebanan service. Pada bangunan 8 lantai, gaya-gaya aksial kolom menjadi lebih besar karena beban gravitasi pada bangunan tersebut juga lebih besar dibanding model bangunan-bangunan lainnya. Gaya geser pada kolom pendukung merepresentasikan gaya lateral struktur akibat kombinasi pembebanan service yang ditransfer oleh sistem transfer. Sekali lagi, kolom-kolom pendukung pada bangunan 8 lantai mengalami gaya dalam yang lebih besar oleh karena gaya gempa pada bangunan ini juga lebih besar. Selain memang karena gaya luar lebih besar, perlu diperhatikan bahwa dimensi sistem transfer yang terdiri dari TB dan kolom pendukung, mempunyai nilai berbeda-beda untuk tiap model bangunan. Dimensi terbesar terdapat pada dimensi sistem transfer bangunan 8 lantai. Tak heran jika sistem transfer pada bangunan ini mampu memikul gaya-gaya yang lebih besar dibanding dengan sistem transfer pada kedua model lainnya. Selain itu perlu diperhatikan bahwa gaya geser pada kolom pendukung C2 dan C6 memiliki besaran yang sama namun berbeda tanda. Hal ini disebabkan oleh karena kedua kolom mengalami gaya lintang ke arah yang sama pada suatu goyangan dan gaya lintang yang diambil ialah yang terbesar antara akibat goyangan ke kiri maupun goyangan ke kanan. Juga perlu diperhatikan, pada kolom C4, gaya-gaya geser akibat beban gravitasi = 0 oleh karena kehadiran gaya-gaya geser akibat pembebanan gravitasi yang saling menghilangkan terjadi pada kolom C4. Untuk kolom-kolom pendukung di lantai 1, dicaritahu pula rasio gayagaya dalam aksial dan gesernya dengan gaya aksial dan geser lantai 1 akibat pembebanan dari keseluruhan bangunan, agar kita dapat mengetahui gambaran seberapa banyak gaya-gaya yang ditransfer oleh sistem transfer. Rasio tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :
57
Tabel 4-5 Rasio Gaya Aksial dan Geser yang Ditransfer Sistem Transfer Terhadap Gaya Geser dan Aksial Total Bangunan
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
•
Gaya-gaya dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya yang ditransfer TB dengan kombinasi pembebanan service
untuk ketiga jenis bangunan yakni :
58
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB (kN) PE
PE+DL+SDL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E1
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4 62876,29877,97 5786,71 4935,05 4865,87 4433,8
34473,648403,49456,11 30472,86192,86 2971,15 1666 1,53977,65 135185,460,15 12901,29252,22 401,07
275,67
119,97 Bangunan 4 Lantai
Bangunan 6 Lantai
Bangunan 8 Lantai
Gambar 4.21 Gaya Vertikal yang Ditransfer TB Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa TB bangunan 8 lantai memikul beban yang paling besar dibanding kedua bangunan lainnya. Hal ini terjadi karena memang bangunan 8 lantai menerima gaya-gaya yang lebih besar baik gaya gravitasi maupun gaya gempa. Sama halnya seperti pada kolom pendukung, rasio beban vertikal yang ditransfer TB terhadap beban vertikal keseluruhan bangunan ialah : Tabel 4-6 Rasio Beban Vertikal yang Ditransfer TB Terhadap Beban Vertikal Seluruh Bangunan Gaya Vertikal yang Ditransfer Kombinasi service TB
Bangunan 8 lantai
Bangunan 6 lantai
PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4 Kombinasi service
401,07 kN 4865,87 kN 5645,19 kN 6287,97 kN 5786,71 kN 4935,05 kN 4433,8 kN Gaya Vertikal yang Ditransfer
Aksial Total Seluruh Bangunan
Rasio (%)
54783,55 64125,55 72763,44 72763,44 55908,05 55908,05
17,764 17,607 17,283 15,906 17,654 15,861 Aksial
59
TB PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
275,67 kN 2971,15 kN 3447,44 kN 3680,95 kN 3446,11 kN 3047,69 kN 2812,86 kN Gaya Vertikal yang Ditransfer
Kombinasi service TB
Bangunan 4 lantai
PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
119,97 1358,4 1560,15 1666,37 1597,65 1290,95 1222,22
kN kN kN kN kN kN kN
Total Seluruh Bangunan
Rasio (%)
37287,86 43605,86 48101,5 48101,5 39394,53 39394,53
15,936 15,812 15,305 14,328 15,473 14,280 Aksial
Total Seluruh Bangunan
Rasio (%)
21309,48 24567,48 27910,5 27910,5 21371,07 21371,07
12,749 12,701 11,941 11,448 12,081 11,438
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa rasio beban vertikal yang ditransfer terhadap beban vertikal keseluruhan bangunan yang paling besar terjadi pada bangunan 8 lantai. Hal ini terjadi oleh karena profil TB bangunan 8 lantai merupakan profil terbesar di antara profil pada bangunan lainnya dan baik pembebanan gempa dan pembebanan gravitasi terjadi paling besar pada bangunan 8 lantai. 4.2.6 Penulangan Perbandingan rasio penulangan untuk ketiga jenis bangunan dapat dilihat pada gambar dibawah ini : 4.2.6.1 Tulangan Longitudinal Balok
60
Penulangan Longitudinal Balok 8 Penulangan Longitudinal balok arah X bangunan 8 lantai
7
Lantai
6
Penulangan Longitudinal Balok arah Y bangunan 8 lantai
5
Penulangan Longitudinal Balok arah X bangunan 4 lantai
4 3
Penulangan Longitudinal Balok arah Y bangunan 4 lantai
2
Penulangan Longitudinal Balok arah X bangunan 6 lantai
1 0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
Penulangan Longitudinal Balok arah Y bangunan 6 lantai
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.22 Rasio Penulangan Longitudinal Balok Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dari grafik diatas, secara umum kita dapat melihat bahwa untuk ketiga jenis model bangunan pada variasi I, tulangan longitudinal balok arah x berkurang pada saat di lantai 3 bangunan. Hal ini terjadi karena tulangan longitudinal balok arah x di lantai 3 sangat dipengaruhi oleh TB yang mana menggunakan gaya prategang sehingga hanya sedikit tulangan non-prategang yang dibutuhkan. 4.2.6.2 Tulangan Geser Balok Dalam melakukan penghitungan tulangan geser balok SRPMM, ada dua cara yang dapat ditempuh yakni menggunakan momen probable dari balok yang bersangkutan dengan φ = 1 dan λ = 1 atau dengan menggunakan kombinasi pembebanan seperti yang tertera pada peraturan, namun untuk gaya gempa, koefisiennya dikalikan 2 lagi. Dalam penelitian ini, perhitungan tulangan geser mengacu pada program dengan mengasumsikan bahwa program sudah mengambil nilai maksimum dari kedua cara tersebut. Perbandingan kebutuhan tulangan geser untuk bangunan variasi I ialah :
61
Penulangan Geser Balok 8
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 8 Lantai
7
Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 8 Lantai
Lantai
6 5
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 6 Lantai
4 3
Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 6 Lantai
2
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 4 Lantai
1 0,000
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 4 Lantai
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.23 Rasio Penulangan Geser Balok Dari grafik diatas, secara umum kita dapat melihat bahwa untuk ketiga jenis model bangunan pada variasi I, tulangan geser balok arah x bertambah secara signifikan pada saat di lantai 3 bangunan. Hal ini terjadi karena tulangan geser balok arah x di lantai 3 sangat dipengaruhi oleh TB yang mana membutuhkan tulangan geser yang jauh lebih banyak dibanding dengan balokbalok lainnya. 4.2.6.3 Tulangan Longitudinal Kolom Penulangan Longitudinal Kolom 8 7
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 8 Lantai
Lantai
6 5 4
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai
3 2 1 0,00
50,00
100,00
150,00
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 4 Lantai
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.24 Rasio Penulangan Longitudinal Kolom Sumber : Hasil Olahan Peneliti
62
4.2.6.4 Tulangan Geser Kolom Penulangan Geser Kolom 8 Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 8 Lantai
7
Lantai
6
Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 8 Lantai
5
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 6 Lantai
4 3
Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 6 Lantai
2
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 4 Lantai
1 0,00
2,00
4,00
6,00
Rasio (kg/m3)
Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 4 Lantai
Gambar 4.25 Rasio Penulangan Geser Kolom Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.2.6.5 Tulangan Longitudinal Shear Wall (SW) Penulangan Longitudinal SW 8 7
Lantai
6 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 8 Lantai
5 4
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai
3
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 4 Lantai
2 1 0,00
50,00
100,00 150,00
200,00 250,00
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.26 Rasio Penulangan Longitudinal SW Sumber : Hasil Olahan Peneliti
63
4.2.6.6 Tulangan Geser SW Penulangan Geser SW 8 7
Lantai
6 Penulangan Geser SW Bangunan 8 Lantai
5 4
Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai
3
Penulangan Geser SW Bangunan 4 Lantai
2 1 0,00
50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 Rasio (kg/m3)
Gambar 4.27 Rasio Penulangan Geser SW Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.2.7 Diskusi Variasi I Beberapa hal yang dapat diperhatikan dari perbandingan variasi pertama (variasi jumlah lantai) ialah : •
Periode getar bangunan akan semakin tinggi dengan bertambahnya massa bangunan oleh karena itu bangunan 8 lantai memiliki periode getar terbesar dibanding bangunan lainnya.
•
Pola ragam getar ketiga jenis bangunan tipikal. Partisipasi massa rotasi z untuk bangunan 4 lantai membutuhkan lebih banyak pola ragam getar oleh karena kekakuan yang berlebihan.
•
Gaya geser dasar bangunan 8 lantai lebih besar dibanding bangunan 6 dan 4 lantai.
•
Gaya geser per tingkat bangunan 8 lantai lebih besar dibanding bangunan 6 dan 4 lantai.
•
Gaya-gaya dalam baik pada TB maupun kolom pendukung, lebih besar terjadi pada bangunan 8 lantai oleh karena beban gravitasi dan beban gempa
64
yang dialami lebih besar serta kapasitas pemikulan TB yang memang lebih besar. •
Pada bangunan 4 lantai, kinerja sistem transfer terjadi secara cukup baik ketika mentransfer beban-beban vertikal bangunan. Namum ketika mentransfer beban geser, kinerja kurang optimal, terlihat dari gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer tidak sampai 10% dari gaya geser total pada kombinasi pembebanan service. Hal ini terjadi karena pada bangunan 4 lantai beban geser banyak masuk ke dinding geser.
•
Displacement uz, ux, dan uy pada titik tengah TB terjadi paling besar di bangunan 4 lantai. Hal ini disebabkan oleh karena perbandingan beban yang dialami TB dan kekakuan TB yang tidak linear antara ketiga jenis model tersebut.
•
Kebutuhan tulangan longitudinal balok arah x cenderung menurun di lantai 3 pada ketiga jenis bangunan, dikarenakan pada lantai 3 terdapat TB yang sudah diberikan gaya prategang.
•
Pemberian gaya prategang pada TB di lantai 3 efektif untuk mengurangi jumlah tulangan longitudinal non-prategang yang dibutuhkan pada lantai tersebut, jika dibandingkan dengan rasio kebutuhan tulangan longitudinal pada lantai lainnya. Hal ini terbukti dengan berkurangnya rasio kebutuhan tulangan longitudinal pada lantai 3 untuk ketiga jenis bangunan.
•
Kebutuhan tulangan geser balok arah x, sebaliknya, justru meningkat di lantai 3 oleh karena kebutuhan tulangan geser TB yang lebih besar secara signifikan dibanding dengan balok-balok lain di lantai 3.
•
Kebutuhan tulangan longitudinal kolom meningkat seiring dengan bertambahnya lantai bangunan.
•
Kebutuhan tulangan geser kolom cukup sulit untuk dianalisa oleh karena pola dari kebutuhan tulangan sangat random. Keadaan ini terjadi kemungkinan besar karena besaran tulangan geser yang diambil ialah eksak dari hasil program.
•
Kebutuhan tulangan longitudinal dan geser SW meningkat seiring dengan bertambahnya lantai bangunan.
65
4.3 Variasi II : Variasi Ketinggian Transfer Beam (TB) Variasi kedua dalam penelitian ini ialah variasi ketinggian dari TB yang digunakan. Jumlah lantai bangunan diambil tetap : bangunan 6 lantai, ketinggian TB diambil bervariasi antara 800x2000, 800x1800, dan 800x1600. Seluruh langkah permodelan sama persis seperti model-model sebelumnya, hanya ketinggian TB yang dibedakan. Untuk bangunan dengan TB 2000x800, hasilnya output sama dengan bangunan 6 lantai pada variasi pertama. Hasil output inilah yang akan dibandingkan dengan bangunan TB 1800x800 dan bangunan TB 1600x800. Seluruh tahapan permodelan bangunan 6 lantai TB 1800x800 dan bangunan 6 lantai TB 1600x800 dapat dilihat pada lampiran IV-V.
4.4 Perbandingan Hasil dan Analisa Variasi II Setelah mendapatkan hasil dari ketiga buah model dalam variasi kedua, keseluruhan hasil tersebut dibandingkan untuk mengetahui pengaruh dari perbedaan ketinggian TB terhadap output penelitian yang ada. Hasil-hasil perbandingan yakni : 4.4.1 Periode Getar Periode getar merupakan waktu yang dibutuhkan oleh struktur untuk melakukan satu kali pergerakan getaran sesuai dengan pola ragam getar yang dimilikinya. Periode getar dari ketiga bangunan yakni : Tabel 4-7 Tabel Perbandingan Periode Getar Bangunan dengan Variasi Ketinggian TB TB 2000x800 TB 1800x800 TB 1600x800
Tx 0,783 0,786 0,789
Ty 0,483 0,483 0,483
Trz 0,330 0,330 0,330
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
66
Periode Getar Bangunan 1,0
T (s)
0,8 0,6 0,4
0,783
0,789
0,786 0,483
0,483 0,330
0,483 0,330
0,330
0,2 0,0 TB 800x2000
TB 800x1800 Tx
Ty
TB 800x1600
Trz
Gambar 4.28 Periode Getar Bangunan 6 Lantai dengan Perbedaan Tinggi TB Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Berdasarkan hasil gambar diatas, dilihat bahwa bangunan dengan TB 800x2000 memiliki periode mode pertama yang lebih kecil daripada bangunan dengan TB 800x1800 dan TB 800x1600. Hal ini menunjukkan bahwa kekakuan bangunan dengan TB 800x2000 sedikit lebih besar dibanding dengan bangunan lainnya. 4.4.2 Pola Ragam Getar dan Partisipasi Massa Pada variasi jumlah lantai ini, seluruh bangunan memiliki pola ragam getar setipe dimana pola ragam getar 1, 2, 3 berturut-turut ialah translasi x, translasi y, dan rotasi z. Partisipasi massa seluruh bangunan mencapai 90% dalam jumlah mode yang tak jauh berbeda menandakan bahwa bangunan cukup beraturan dan tidak ada perubahan massa atau kekakuan yang cukup signifikan di sepanjang bangunan. Ketiga jenis bangunan membutuhkan 9 modes untuk mencapai partisipasi massa 90% pada ketiga arah DOF mayor (translasi x, translasi y, dan rotasi z). Hal ini menunjukkan bahwa tingkat keberaturan diantara ketiga model dengan perbedaan ketinggian TB tidak jauh berbeda. 4.4.3 Gaya Geser Dasar Gaya geser dasar bangunan berbanding lurus dengan massa dan koefisien respon seismik serta berkaitan dengan periode getar dan faktor reduksi gaya
67
gempa yang dimiliki bangunan. Nilai gaya geser dasar bangunan melalui analisa dinamik beserta rasio terhadap berat total bangunan yakni yakni : Tabel 4-8 Perbandingan Gaya Geser Dasar Ketiga Jenis Bangunan Gaya Geser Dasar Dinamik TB 800x2000 Vx 4212,11 Vy 4288,62 TB 800x1800 Vx 4193,83 Vy 4271,38 TB 800x1600 Vx 4175,26 Vy 4253,98
Rasio (%) 11,965 12,182 11,957 12,178 11,949 12,174
kN kN kN kN kN kN
% % % % % %
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa bangunan 6 lantai dengan TB 800x2000 memiliki gaya geser dasar baik arah x maupun arah y yang sedikit lebih besar dibanding model-model lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kaku bangunan, semakin besar gaya gempa yang akan dialaminya. 4.4.4 Gaya Geser Tingkat Gaya geser tingkat merupakan distribusi gaya geser dasar pada setiap lantai. Perbandingan gaya geser tingkat pada ketiga model bangunan ialah : Story Shear Bangunan 6 Lantai dengan Balok Transfer Bervariasi 6 5 Lantai
Story Shear x 800x2000 4
Story Shear y 800x2000 Story Shear x 800x1800
3
Story Shear y 800x1600
2
Story Shear X 800x1600 1
Story Shear Y 800x1600 0
1000
2000
3000
4000
5000
V (kN)
Gambar 4.29 Gaya Geser Tingkat Ketiga Jenis Bangunan Pada Variasi II Sumber : Hasil Olahan Peneliti
68
Dengan perbedaan massa dan kekakuan yang tidak terlalu jauh diantara ketiga jenis bangunan, dapat dilihat bahwa gaya geser tingkatnya (story shears) juga tidak begitu berbeda. Dari grafik bahkan terlihat nilai gaya geser tingkat ketiga jenis bangunan ini berhimpit satu sama lain. 4.4.5 Kinerja Sistem Transfer 4.4.5.1 Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer oleh TB Perbandingan beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer oleh TB pada ketiga jenis bangunan dapat dilihat pada gambar berikut : Beban Vertikal yang Ditransfer TB (kN) Dead Load
Live Load
3171,77 2077,81
SuperDead Load
Total
2976,1 1932,67
2748,84 1769,17
476,29617,67
454,4 588,98
426,91552,76
Bangunan 6 Lantai TB 800x2000
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
Gambar 4.30 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa semakin besar ketinggian TB, maka TB juga memikul beban vertikal akibat beban gravitasi yang juga lebih besar. Hal ini disebabkan kemampuan TB untuk mentransfer gaya vertikal akan lebih besar seiring dengan pertambahan tinggi. Selain itu kita juga mencari rasio beban vertikal yang ditransfer TB terhadap beban vertikal keseluruhan bangunan yakni :
69
Tabel 4-9 Perbandingan Rasio Beban Vertikal yang Ditransfer TB dengan Beban Vertikal Keseluruhan Bangunan Rasio (%) TB 2000x800 TB 1800x800 TB 1600x800
16,19% 15,24% 14,13%
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa rasio beban yang ditransfer TB pada bangunan 6 lantai dengan TB 2000x800 lebih besar dibanding dengan model lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan TB untuk memikul beban vertikal akibat beban gravitasi akan semakin besar seiring peningkatan ketinggian. 4.4.5.2 Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer oleh TB Perbandingan beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer oleh TB pada ketiga jenis bangunan dapat dilihat pada gambar berikut : Gaya Gempa yang Ditransfer TB (kN) EQx
EQy
Ev1
Ev2
Eqx + Eqy + Ev1
710,93 283,4 333,1 94,43
66,15
Eqx + Eqy + Ev2
666,62 267,71 310,35 88,56
66,37
617,13 250,82 284,59 81,72
-265,38
-289,9
-311,68
Bangunan 6 Lantai TB 800x2000
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
67,16
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
Gambar 4.31 Perbandingan Jumlah Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer TB untuk Ketiga Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Melalui gambar diatas, sekali lagi ditunjukkan bahwa kapasitas pemikulan beban dari TB akan semakin meningkat seiring dengan ketinggian TB.
70
4.4.5.3 Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer Gaya-gaya geser yang ditransfer oleh sistem trasnfer untuk ketiga jenis bangunan dapat dilihat pada gambar berikut : Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer (kN) EQx
627,2
EQy
553,09
245,2
505,53
243,56
Bangunan 6 Lantai TB 800x2000
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
241,95
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
Gambar 4.32 Gaya Geser yang Ditransfer TB untuk Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer semakin besar pada bangunan dengan TB 2000x800. Selain itu rasio gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer terhadap gaya geser dasar bangunan ialah : Tabel 4-10 Rasio Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer dengan Gaya Geser Dasar Bangunan Rasio (%) Vx TB 2000x800 Vy Vx TB 1800x800 Vy
14,891% 5,717% 13,19% 5,7%
Vx
12,11%
Vy
5,69%
TB 1600x800
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.4.5.4 Displacement di Tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa
71
Besarnya displacement pada titik tengah TB dapat dilihat pada gambargambar berikut : Displacement uz di Tengah TB akibat Beban Gravitasi (mm) Dead Load
Live Load
Super Dead Load 14,5623
12,5019 8,4457 4,1255 3,1275
2,9942 2,165 Bangunan 6 Lantai TB 800x2000
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
4,9158 3,7286
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
Gambar 4.33 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gravitasi Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Displacement ux akibat Eqx dan uy akibat Eqy di Tengah TB (mm) Eqx
Eqy
20,36
20,47
20,58
8,48
8,45
8,43
Bangunan 6 Lantai TB 800x2000
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
Gambar 4.34 Displacement ux dan uy di Tengah Bentang TB Akibat Beban Gempa Sumber : Hasil Olahan Peneliti
72
Displacement Uz di Titik Tengah Bentang TB (mm) 10,00 6,28
6,77
7,17
Bangunan 6 Lantai TB 800x20-040,56
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
5,00
0,00
-5,00
PE PE + DL+ SDL PE + DL + SDL + LL PE+DL+SDL+LL+E1
-10,00
-10,795916
-12,31
-1232,908970
-13, 4
-15,00
PE+DL+SDL+LL+E2
-9,86
PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
-165,087497
-16, -20,00
-20,
-25,00
Gambar 4.35 Displacement uz di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Tabel 4-11 Displacement ux di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan UX (mm)
Bangunan 6 Lantai TB 800x2000
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
21,11 7,35 21,13 7,36
21,27 7,44 21,28 7,45
21,44 7,54 21,46 7,56
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
73
Displacement Ux Titik Tengah Bentang TB (mm) 25,00 21,46 4
21,27 8
21,11 3
20,00 15,00
PE+DL+SDL+LL+E1
10,00
PE+DL+SDL+LL+E2 7,54 6
7,44 5
7,35 6
PE+DL+SDL+LL+E3
5,00
PE+DL+SDL+LL+E4 0,00 Bangunan 6 Lantai Bangunan 6 Lantai Bangunan 6 Lantai TB 800x2000 TB 800x1800 TB 800x1600
Gambar 4.36 Displacement ux di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Tabel 4-12 Displacement uy di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan UY (mm) PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 6 Lantai TB 800x2000 3,32 8,91 3,35 8,94
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 3,35 8,91 3,38 8,95
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 3,39 8,93 3,43 8,96
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Displacement Uy Titik Tengah Bentang TB (mm) 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00
8,91 4
8,95 1
8,936 PE+DL+SDL+LL+E1
3,32 5
3,35 8
Bangunan 6 Lantai TB 800x2000
Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
3,
PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3
Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
PE+DL+SDL+LL+E4
Gambar 4.37 Displacement uy di Tengah Bentang TB Akibat Kombinasi Pembebanan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
74
Dari gambar hasil displacement pada titik tengah bentang TB, dapat dilihat bahwa besarnya displacement arah uz, ux , dan uy rata-rata akan semakin besar seiring dengan menurunnya ketinggian TB. Hal ini disebabkan oleh karena menurunnya momen inersia pada TB dengan ketinggian penampang yang lebih rendah, sehingga displacement yang terjadi menjadi lebih besar. Namun dalam beberapa kasus, perbedaan displacement yang terjadi tidak terlalu signifikan sehingga grafik terlihat sedikit berhimpit. Hal ini terjadi karena memang profil TB hanya berbeda sedikit saja. 4.4.5.5
Gaya-gaya dalam Kolom Pendukung dengan Kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya dalam kolom pendukung lantai tiga dan lantai satu dengan
kombinasi pembebanan service dapat dilihat pada gambar dibawah ini : Kolom Pendukung Lantai 3 :
Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 & C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 6 Lt TB 800x1600 -110,17
Bangunan 6 Lt TB 800x1800 -109,69
-1951,59 -2229,83
-241-62,93138,7 -285-02,71721,91
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 6 Lt TB 800x2000 -109,8
-1986,92 -2266,61
-246-72,31767,45 -291-02,68120,9
-2015,73 -2295,53
-250-82,43057,96 -296-02,83589,99
Gambar 4.38 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
75
Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
Bangunan 6 Lt TB 800x1800 -62,85
-79,18
-4635,23 -5069,29 -5254,15 -5503,63 -613-56,63420,5
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 6 Lt TB 800x2000 -42,75
-4799,51
-4951,87
-5324,27 -5432,92 -5689,41 -634 7 ,3 -6586,95
-5335,66 -5579,7 -5861 -654 -637,787,74
Gambar 4.39 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Geser Kolom Pendukung C2 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E1
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4 296,5
38,22
38,62
-109-,19358,06
-179,18
-213,86 -277,59 -312,27
39,28
-114-,10432,52 -223,86
-187,96
-332,39
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
Bangunan 6 Lt TB 800x1800
-113-,15461,65
-191,68 -227,78 -310,48 -346,58 Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.40 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
76
Gaya Geser Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E1
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4 236,82 236,82
220,29 220,29 202,4 202,4
0
0
0
0
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
78,41 78,41
73,01 73,01
67,15 67,15
0
0
0 0
Bangunan 6 Lt TB 800x1800
0
Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.41 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Geser Kolom Pendukung C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E1
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4 346,59
332,41
312,29 213,86
310,49
296,51
277,6
227,77
223,85
191,67
179,17 142,53 114,03
138,07 109,95
-38,22
87,96
-38,62
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
Bangunan 6 Lt TB 800x1800
141,65 113,57
-39,28 Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.42 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 3 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
77
Sedangkan untuk kolom pendukung pada lantai 1 :
Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 & C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
-108,97
-108,54
-2215,01 -2493,45
-266-62,65126,45
-316-83,1148,07 Bangunan 6 Lt TB 800x1600
-2249,89 -2529,68
PE+DL+SDL+LL+E1
-108,71
-2278,35 -2558,19
-271-62,64534,88
-322-83,1676,61 Bangunan 6 Lt TB 800x1800
-275-72,46185,2
-327-73,26035,42 Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.43 Gaya Aksial Kolom Pendukung C2 dan C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
-79,18
-62,85
-4827,23 -523-25,44197,35 -5695,63 -635-66,4541,3 Bangunan 6 Lt TB 800x1600
-4991,51 -5397,47 -5587,12 -5881,41 -65-5687,157,75 Bangunan 6 Lt TB 800x1800
PE+DL+SDL+LL+E1
-42,75
-5143,87 -5548 -5,87642,9 -6053 -67-6649,58,54 Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.44 Gaya Aksial Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
78
Gaya Geser Kolom Pendukung C2 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
38,62
35,5
-102,73 -128,97
36,53
-106,61 -133,22
-208,08 -310,9
-175,72
-106,24 -132,49 -184,13 -217,64
-278,54 -330,22
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
PE+DL+SDL+LL+E1
-221,52
-296,7
Bangunan 6 Lt TB 800x1800
-187,8
-310,28 -344,91 Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.45 Gaya Geser Kolom Pendukung C2 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Gaya Geser Kolom Pendukung C4 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
0
0
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
82,47 82,47
76,94 76,94
70,94 70,94 0
250,33 250,33
233,38 233,38
215,03 215,03
0
PE+DL+SDL+LL+E1
0
0
Bangunan 6 Lt TB 800x1800
0 0
0
Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.46 Gaya Geser Kolom Pendukung C4 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
79
Gaya Geser Kolom Pendukung C6 (kN) PE
PE+DL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
310,92
330,23 278,55
208,07
344,02 296,72
217,63 175,71
-35,5
221,52
-38,62
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
310,29
184,12
133,23 106,61
128,98 102,74
PE+DL+SDL+LL+E1
Bangunan 6 Lt TB 800x1800
187,79
132,5 106,24
-36,53 Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.47 Gaya Geser Kolom Pendukung C6 Lantai 1 pada Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat dari sebagian besar perbandingan gaya-gaya dalam pada kolom pendukung baik kolom pendukung lantai tiga maupun kolom pendukung lantai satu, bangunan 6 lantai dengan TB 800x2000 menghasilkan gaya-gaya dalam yang lebih besar dibandingkan dengan bangunan dengan TB 800x1800 dan TB 800x1600. Gaya aksial pada kolom merepresentasikan beban vertikal yang ditanggung oleh sistem transfer akibat kombinasi pembebanan service. Pada bangunan 6 lantai TB 800x2000, gaya-gaya aksial kolom menjadi lebih besar karena memang beban vertikal yang mampu dipikul oleh sistem transfer pada bangunan ini lebih besar dibanding dengan model-model lainnya. Gaya geser pada kolom pendukung merepresentasikan gaya lateral struktur akibat kombinasi pembebanan service yang ditransfer oleh sistem transfer. Sekali lagi, kolom-kolom pendukung pada bangunan 6 lantai TB 800x2000 mengalami gaya geser yang lebih besar oleh karena gaya gempa pada bangunan ini juga lebih besar. Selain itu perlu diperhatikan bahwa gaya geser pada kolom pendukung C2 dan C6 memiliki besaran yang sama namun berbeda tanda. Hal ini disebabkan oleh karena kedua kolom mengalami gaya lintang ke arah yang sama pada suatu
80
goyangan dan gaya lintang yang diambil ialah yang terbesar antara akibat goyangan ke kiri maupun goyangan ke kanan. Juga perlu diperhatikan, pada kolom C4, gaya-gaya geser akibat beban gravitasi = 0 oleh karena kehadiran gaya-gaya geser akibat pembebanan gravitasi yang saling menghilangkan terjadi pada kolom C4. Untuk kolom-kolom pendukung di lantai 1, dicaritahu pula rasio gayagaya dalam aksial dan gesernya dengan gaya aksial dan geser lantai 1 akibat pembebanan dari keseluruhan bangunan, agar kita dapat mengetahui gambaran seberapa banyak gaya-gaya yang ditransfer oleh sistem transfer. Rasio tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini : Tabel 4-13 Rasio Perbandingan Gaya Aksial dan Geser pada Sistem Transfer terhadap Gaya Aksial dan Geser Seluruh Bangunan
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
81
4.4.5.6 Gaya-gaya Dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya yang ditransfer TB dengan kombinasi pembebanan service untuk ketiga jenis bangunan yakni : Gaya Vertikal yang Ditransfer TB (kN) PE
PE+DL+SDL
PE+DL+SDL+LL
PE+DL+SDL+LL+E2
PE+DL+SDL+LL+E3
PE+DL+SDL+LL+E4
3360,9 3062,935156,99 282206,16,25 2636,04
314,11
3680,95 3447,434446,11 3047,69 2971,15 2812,86
3541,79 3272,63321,94 2951,9 2818,18 2732,06
296,53
Bangunan 6 Lt TB 800x1600
PE+DL+SDL+LL+E1
275,67
Bangunan 6 Lt TB 800x1800
Bangunan 6 Lt TB 800x2000
Gambar 4.48 Gaya Vertikal yang Ditransfer TB Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa TB 800x2000 memikul beban yang paling besar dibanding kedua bangunan lainnya. Hal ini terjadi karena memang kapasitas pemikulan TB 800x2000 lebih besar dibanding dengan kedua jenis TB lainnya sehingga secara langsung memperngaruhi gaya-gaya dalam pada kolom pendukung yang ada di bawahnya. Sama halnya seperti pada kolom pendukung, rasio beban vertikal yang ditransfer TB terhadap beban vertikal keseluruhan bangunan ialah : Tabel 4-14
Kombinasi Service
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB
TB 800x2000
PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1
275,67 2971,15 3447,44 3680,95
kN kN kN kN
Aksial Total Seluruh Bangunan
Rasio (%)
37287,86 43605,86 48101,50
15,94 15,81 15,30
82
PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Kombinasi Service
3446,11 3047,69 2812,86
kN kN kN
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB
TB 800x1800
PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Kombinasi Service
296,53 2818,18 3272,63 3541,79 3321,94 2951,9 2732,06
kN kN kN kN kN kN kN
PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
314,11 2636,04 3062,95 3360,9 3156,99 2820,16 2616,25
kN kN kN kN kN kN kN
14,33 15,47 14,28 Aksial
Total Seluruh Bangunan
Rasio (%)
37149,62 43467,62 47942,53 47942,53 39277,03 39277,03
15,17 15,06 14,78 13,86 15,03 13,91
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB
TB 800x1600
48101,50 39394,53 39394,53
Aksial Total Seluruh Bangunan
Rasio (%)
37011,38 43329,38 47783,55 47783,55 39159,53 39159,53
14,24 14,14 14,07 13,21 14,40 13,36
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
Dapat dilihat bahwa pada TB 800x2000, rasio beban vertikal yang ditransfer lebih besar dibanding dengan kedua jenis TB lainnya. Sekali lagi, hal ini terjadi karena kemampuan pemikulan beban pada TB dengan penampang yang lebih besar akan bertambah pula. 4.4.6 Penulangan Perbandingan rasio penulangan untuk ketiga jenis bangunan pada variasi kedua dapat dilihat pada gambar dibawah ini : 4.4.6.1 Tulangan Longitudinal Balok
83
Penulangan Longitudinal Balok dengan Variasi Ketinggian TB 6
Penulangan Longitudinal Balok arah X (800x2000)
Lantai
5 4
Penulangan Longitudinal Balok arah Y (800x2000)
3
Penulangan Longitudinal Balok arah X (800x1800)
2
Penulangan Longitudinal Balok arah Y (800x1800)
1
Penulangan Longitudinal Balok arah X (800x1600) 0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
3
Rasio (kg/m )
Penulangan Longitudinal Balok arah Y (800x1600)
Gambar 4.49 Perbandingan Tulangan Longitudinal Balok arah x dan arah y Untuk Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.4.6.2 Tulangan Geser Balok Dalam melakukan penghitungan tulangan geser balok SRPMM, ada dua cara yang dapat ditempuh yakni menggunakan momen probable dari balok yang bersangkutan dengan φ = 1 dan λ = 1 atau dengan menggunakan kombinasi pembebanan seperti yang tertera pada peraturan, namun untuk gaya gempa, koefisiennya dikalikan 2 lagi. Dalam penelitian ini, perhitungan tulangan geser mengacu pada program dengan mengasumsikan bahwa program sudah mengambil nilai maksimum dari kedua cara tersebut. Perbandingan kebutuhan tulangan geser untuk bangunan variasi II ialah :
84
Penulangan Geser Balok dengan Variasi Ketinggian TB
Lantai
6 5
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 6 Lantai (800x2000)
4
Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 6 Lantai (800x2000)
3
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 6 Lantai (800x1800)
2
Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1800)
1
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 6 Lantai (800x1600)
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
Rasio (kg/m3)
Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1600)
Gambar 4.50 Perbandingan Tulangan Longitudinal Balok arah x dan arah y Untuk Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.4.6.3 Tulangan Longitudinal Kolom Penulangan Longitudinal Kolom dengan Variasi Ketinggian TB 6
Lantai
5 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai (800x2000)
4
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai (800x1800)
3 2
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai (800x1600)
1 0,000
50,000
100,000
150,000
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.51 Perbandingan Tulangan Longitudinal Kolom Untuk Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.4.6.4 Tulangan Geser Kolom
85
Penulangan Geser Kolom dengan Variasi Ketinggian TB 6
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 6 Lantai (800x2000)
5
Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 6 Lantai (800x2000)
Lantai
4
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 6 Lantai (800x1800)
3
Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1800) 2
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 6 Lantai (800x1600) Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1600)
1 0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.52 Perbandingan Tulangan Geser Kolom Untuk Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.4.6.5 Tulangan Longitudinal Dinding Geser (SW) Penulangan Longitudinal SW dengan Variasi Ketinggian TB 6
Lantai
5 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai (800x2000)
4
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai (800x1800)
3 2
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai (800x1600)
1 0
50
100
150
200
250
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.53 Perbandingan Tulangan Longitudinal SW Untuk Ketiga Jenis Bangunan
86
Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.4.6.6 Tulangan Geser Dinding Geser (SW) Penulangan Geser SW dengan Variasi Ketinggian TB 6
Lantai
5
Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai (800x2000)
4
Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai (800x1800)
3 2 1 0
50
100
150
200
Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai (800x1600)
Rasio (kg/m3)
Gambar 4.54 Perbandingan Tulangan Geser SW Untuk Ketiga Jenis Bangunan Sumber : Hasil Olahan Peneliti
4.4.7 Diskusi Variasi II (Perbedaan Tinggi TB) •
Periode getar bangunan akan semakin tinggi dengan berkurangnya kekakuan dan hal ini terjadi pada bangunan 6 lantai dengan TB 1800x800 dan TB 1600x800.
•
Pola ragam getar ketiga jenis bangunan tipikal. Partisipasi massa juga hamper mirip dengan dibutuhkannya 9 modes untuk mencapai partisipasi massa 90% pada ketiga jenis bangunan
•
Gaya geser dasar bangunan TB 800x2000 lebih besar sedikit dibanding kedua model lainnya.
•
Gaya geser per tingkat bangunan TB 800x2000 lebih besar sedikit dibanding kedua model lainnya.
•
Gaya-gaya dalam baik pada TB maupun kolom pendukung, lebih besar terjadi pada bangunan TB 800x2000 oleh karena kemampuan pemikulan beban dari TB yang lebih besar pula.
87
•
Displacement uz, ux, dan uy pada titik tengah TB terjadi paling besar di bangunan TB 800x1600. Hal ini disebabkan oleh karena profil dan inersia TB yang lebih kecil dibandingkan dengan kedua model lainnya.
•
Kebutuhan tulangan longitudinal balok arah x cenderung menurun di lantai 3 pada ketiga jenis bangunan, dikarenakan pada lantai 3 terdapat TB yang sudah diberikan gaya prategang.
•
Kebutuhan tulangan geser balok arah x, sebaliknya, justru meningkat di lantai 3 oleh karena kebutuhan tulangan geser TB yang lebih besar secara signifikan dibanding dengan balok-balok lain di lantai 3.
•
Kebutuhan tulangan longitudinal kolom meningkat seiring dengan bertambahnya lantai bangunan.
•
Kebutuhan tulangan geser kolom cukup sulit untuk dianalisa oleh karena pola dari kebutuhan tulangan sangat random. Keadaan ini terjadi kemungkinan besar karena besaran tulangan geser yang diambil ialah eksak dari hasil program.
•
Kebutuhan tulangan longitudinal dan geser SW meningkat seiring dengan berkurangnya kekakuan TB.
88
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil permodelan serta pengolahan data pada bangunan dengan menggunakan sistem transfer, didapatkan kesimpulan sebagai berikut : a.
Bangunan baru yang ingin dibangun diatas bangunan purbakala dapat menggunakan sistem transfer berupa transfer beam (TB) dan kolom pendukung untuk dapat mengangkangi bangunan lama.
b. Perilaku bangunan masih didominasi oleh pembebanan gravitasi. TB pada lantai 3 seluruh model bangunan bersifat gravity dominated. c.
Oleh karena balok transfer memiliki kepekaan yang tinggi terhadap beban gravitasi dan bentang yang relatif cukup panjang dibanding komponen struktur lain, perlu dikerjakan gempa vertikal pada bangunan sistem transfer yang akan diteliti. Koefisien gempa vertikal dapat diambil dari SNI 031726-2002 dan dimasukkan dalam kombinasi pembebanan.
d. Untuk dapat menjamin bahwa sistem transfer tidak gagal terlebih dahulu dibandingkan dengan komponen struktur lain, gaya gempa yang diberikan pada sistem transfer dikali dengan faktor kuat lebih yang diambil berdasarkan SNI 03-1726-2002. Diharapkan pula dengan adanya faktor kuat lebih ini, tidak terjadi pelelehan terlebih dahulu pada sistem transfer. e.
Kinerja sistem transfer, yakni rasio antara beban yang ditransfer oleh sistem transfer terhadap beban yang bekerja pada keseluruhan bangunan, akan semakin efektif seiring dengan pertambahan lantai. Hal ini dapat dilihat dari perbandingan rasio pada variasi I dimana sistem transfer bangunan 8 lantai memiliki nilai rasio yang lebih besar.
f.
Pada variasi II (variasi ketinggian TB), kinerja sistem transfer yang lebih efektif terjadi pada bangunan dengan TB tertinggi (800x2000). Hal ini terjadi karena kapasitas pemikulan dari balok transfer yang memang lebih besar.
g.
Adanya gaya prategang pada TB di lantai 3 efektif mengurangi jumlah kebutuhan tulangan longitudinal non-prategang pada balok di lantai yang
89
bersangkutan bila dibandingkan dengan lantai-lantai lainnya. Selain itu, pada umumnya kebutuhan tulangan longitudinal seluruh komponen struktur bertambah sebanding dengan pertambahan jumlah lantai yang dipikul dan berbanding terbalik dengan pertambahan luas penampang TB. h.
Terjadi lonjakan kebutuhan tulangan geser pada balok di lantai 3 setiap bangunan oleh karena keberadaan TB yang memang membutuhkan banyak tulangan geser. Nilai lonjakan tulangan geser cukup besar, bervariasi antara 90% - 100% jika dibandingkan dengan lantai diatasnya. Dengan demikian, hipotesis awal peneliti yang terdiri dari : kebutuhan
tulangan sebanding dengan jumlah lantai yang dipikul, respons dinamik yang semakin besar dengan kenaikan jumlah lantai yang dipikul, dan kebutuhan tulangan yang berkurang seiring dengan kenaikan tinggi profil TB terbukti. Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa balok prategang dapat digunakan menjadi TB secara efektif karena mengurangi kebutuhan tulangan longitudinal nonprategang pada balok.
5.2 Saran Berdasarkan analisis yang telah dilakukan serta kesimpulan yang telan dicapai, dapat disarankan beberapa hal berikut : a.
Mencoba untuk tidak mengganti dimensi sistem transfer pada penelitian variasi I untuk lebih mengetahui karakteristik dari sistem transfer.
b. Mencoba untuk menggunakan TB yang berupa deep beam ditambah dengan gaya prategang untuk lebih bisa memaksimalkan kapasitas pemikulan dari TB. Analisa strut and tie akan dibutuhkan dalam penghitungan jenis komponen seperti ini. c.
Menggunakan profil tendon yang berbeda dari profil yang ada pada penelitian saat ini untuk menghasilkan gaya penyeimbang berupa beban terpusat (draped tendons).
d. Melakukan analisa gaya dorong statik non-linear (pushover analysis) untuk mengetahui persebaran sendi plastis pada daerah sistem transfer pada khususnya dan seluruh daerah bangunan pada umumnya.
90
DAFTAR PUSTAKA Chopra , Anil K. 1997. Dynamic of Structures 3rd ed. Prentice-Hall Departemen Pekerjaan Umum. 1987. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk rumah dan gedung (SKBI-1.3.53.1987 UDC : 642.042). Yayasan Badan penerbit PU. Kumar, Dileep. ”Shear Strength of Reinforced Concrete Beams without Web Reinforcement”. Palakkad College. Li, J.H. 2010. Assessment of Low-rise Building with Transfer Beam under Seismic Forces. Elsevier Engineering Structure. Lin, T.Y & Burns. 1982. Design of Prestressed Concrete Structures. New York : John Wiley & Sons. Londhe, R S. 2010. Shear Strength Analysis and Prediction of Concrete Transfer Beam in High Rise Building. Indian Journal of Strucutral Engineering and Mechanics. MacGregor, James G. 2005. Reinforced Concrete: Mechanics and Design 4th ed in SI units. New Jersey : Prentice-Hall. Nawy, Edward G. 1996. Design of Prestressed Concrete : Fundamental Approach : New Jersey : Prentice-Hall. Nilson, Arthur H. 1987. Design of Prestressed Concrete. Singapore : John Wiley and Sons : Standar Nasional Indonesia. Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002). Badan Standarisasi Nasional, 2002 Singh et all. 2006. Design of Continous Deep Beams using Strut and Tie Model. ASIAN Journal of Civil Engineering. T.Paulay, M.J.N Priestley. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings. John Wiley & Sons inc, 1992. Taranath, Bungale S. 1998. Reinforced Concrete Design of Tall Buildings 2nd ed : McGraw-Hill. Tumilar, Steffie. 1998. Advanced Reinforced Concrete.
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI Bangunan 8 Lantai Bangunan 8 lantai adalah bangunan sistem transfer pertama yang dimodelkan dalam penelitian ini. Spesifikasi struktur yakni : •
Luas
: 648 m2
•
Panjang
: 18 m
•
Lebar
: 36 m
•
Tinggi
: 30 m
•
Ukuran kolom pendukung : 1200 x 1200 mm2.
•
Ukuran kolom lain : 800 x 800 mm2
•
Ukuran balok induk : 400 x 600 mm2 (bentang 6 m) dan 400 x 900 mm2 (bentang 12 m)
•
Ukuran balok anak : 500 x 250 mm2
•
Tebal shear wall : 250 mm
•
Ukuran transfer beam : 1000 x 2500 mm2.
Spesifikasi material yang digunakan ialah : •
Beton Kuat tekan fc ‘ Modulus Elastis
: 33 Mpa : 4700 √fc′ = 27000 Mpa
Berat Jenis Beton : 2400 kg/m3 •
Beton untuk Transfer Beam Kuat tekan fc ‘ Modulus Elastis
: 33 Mpa : 4700 √fc′ = 27171,78 Mpa
Berat Jenis Beton : 2400 kg/m3 •
Baja tulangan Tegangan Leleh
•
: 400 Mpa
Untaian Kawat Prategang Jenis
: uncoated seven wire strand – low relaxation
Diameter nominal : 12,7 mm Berat nominal
: 1,1 kg/m
UTS
: 183,7 Kn
Kuat leleh
: 1670 Mpa
Tegangan maks
: 1860 Mpa : 98,71 mm2
Luas nominal
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI Modulus Elastis
: 190.000 Mpa
Ukuran Tendon
: Ө 90 mm
Bentuk denah dan permodelan 3D bangunan dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar IV. 1 Denah Lantai 1 Bangunan 8 Lantai Denah lantai 3 bangunan dimana sudah ada balok transfer :
Gambar IV. 2 Denah Lantai 3 Bangunan 8 Lantai Tampak depan bangunan :
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
Gambar IV. 3 Tampak Depan Bangunan 8 Lantai Dan bentuk 3D bangunan ialah sebagai berikut :
Gambar IV. 4 Bentuk 3D Tampak Depan Bangunan Beberapa hal yang dilakukan dalam permodelan ialah :
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI -
Kolom : dimodelkan sebagai frame element, memiliki faktor reduksi momen inersia pada arah I22 dan I33 sebesar 0,7.
-
Balok : dimodelkan sebagai frame element, memiliki faktor reduksi momen inersia pada arah I22 dan I33 sebesar 0,7 dan torsional constant sebesar 0,25.
-
Dinding Geser : dimodelkan sebagai shell element, memiliki faktor reduksi kekakuan baik membrane maupun bending sebesar 0,7.
-
Pelat : dimodelkan sebagai shell element dan didiskritisasi, memiliki faktor reduksi kekakuan baik membrane maupun bending sebesar 0,25.
Pembebanan yang dilakukan ialah : -
Pembebanan Gravitasi o Berat sendiri struktur : dimodelkan sebagai DEAD LOAD dengan self weight multiplier = 1. o Beban mati tambahan Pelat atap : mortar dan penutup pelat lantai (1,5 kN/m2) + MEP (0,3 kN/m2) = 1,8 kN/m2. Pelat lantai bangunan : mortar dan penutup pelat pantai (1,5 kN/m2) + partisi (1 kN/m2) + MEP (0,3 kN/m2) = 2,4 kN/m2 Dinding bata di perimeter bangunan : 1,5 kN/m2. o Beban hidup Pelat atap : 1 kN/m2. Pelat lantai bangunan : 2,5 kN/m2.
-
Pembebanan Gempa Berada di wilayah Jakarta dengan karakteristik tanah lunak, pembebanan gempa sesuai SNI 03-1726-2002 ialah :
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
Dengan response spectrum cases yang dimasukkan ke dalam ETABS ialah :
Dengan scale factor sebesar 1,784 diambil dari I x g / R = 1 x 9,81 / 5,5 = 1,784 dan dipakai untuk kedua arah yakni arah x dan y. -
Pembebanan Gempa Vertikal Dalam peraturan SNI 03-1726-2002, struktur-struktur yang peka terhadap pembebanan gravitasi termasuk balok transfer harus dikenakan gempa vertikal. Besarnya gempa vertikal yang terjadi dapat dihitung dengan persamaan sesuai SNI 03-1726-2002 : Cv = ψ Ao I ; ψ = 0,5 (wilayah gempa 3), Ao = 0,3 (tanah lunak), I = 1. Cv = 0,15, nilai Cv kemudian dijadikan koefisien untuk menghitung besarnya gempa vertikal.
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI EV1 = 0,15 DL + 0,15 SDL + 0,15 x 0,3 LL = 0,15 DL + 0,045 LL (arah ke bawah) EV2 = 0,15 DL (arah ke atas) -
Pembebanan Gaya Prategang Gaya prategang yang bekerja pada balok diberikan secara equivalent load dari hasil metode load balancing yang dikembangkan oleh T.Y Lin. Sebelum melakukan load balancing, kita harus mengetahui perilaku balok prategang apakah dia didominasi oleh beban gravitasi (gravity dominated) atau beban gempa (seismic dominated). Untuk mengetahui hal ini, cukup dilihat besarnya momen yang dialami balok akibat kedua jenis pembebanan diatas. Untuk daerah tumpuan, momen-momennya ialah : MDL + MSDL + MLL = 5549,85 kN m MEQX + MEQY = 855,58 kN m. Oleh karena momen dari gaya-gaya gravitasi > momen dari gaya gempa maka balok berada dalam kondisi gravity dominated. Tendon seharusnya diletakkan seatas mungkin dari cgc balok. Setelah dipertimbangkan ukuran dan jumlah tendon serta lokasi penempatannya, diambil nilai etumpuan = 425 mm, dimana e = jarak dari serat teratas balok ke centroid seluruh tendon pada daerah tumpuan. elapangandiambil sebesar 140 mm dimana elapangan = jarak dari serat terbawah balok ke centroid tendon pada daerah lapangan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar IV. 5 Detail Eksentrisitas Tendon pada Balok Prategang
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
Untuk load balancing, yang akan dilakukan ialah menyeimbangkan momen lapangan pada balok. Nilai momen-momen dapat dilihat pada tabel berikut : Balok Transfer MDL
3500,218 Kn m
pada jarak 9 m
MLL
850,219 Kn m
pada jarak 9 m
MSDL
1116,897 Kn m
pada jarak 9 m
M GRAVITASI TOTAL
5467,334 Kn m
elapangan = 1250 – 140 mm = 1110 mm. P dibutuhkan = MgravitasiTOTAL / elapangan = 4925,526 kN Tegangan final strand = 0,6 fpu = 1816 Mpa A needed = P / 0,6 fpu = 4413,55 mm2 A nominal 1 strand = 98,71 mm2 Butuh strand = 44,71, ambil 44 buah strand. Setelah diketahui kebutuhan jumlah strand, kemudian dicari besarnya equivalent load balancing : Eksentrisitas load balancing dapat dilihat dari gambar berikut :
Dengan 44 strand yang dibutuhkan, diambil P lateral akibat prategang = 4847,055 kN. Besarnya beban ekivalen terbagi rata keatas dan kebawah ialah = 289,477 qekivalen (↑↑↑) =,
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI qekivalen (↓↓↓) =,
= 1157,907
Beserta momen luar akibat eksentrisitas tendon yang bekerja pada ujung ialah : P x etumpuan = 4847,055 x 0,825 = 3998,821 kN m. Permodelan pembebanan gaya prategang menjadi :
Gambar IV. 6 Pembebanan Gaya Prategang pada Balok
Gambar IV. 7 Pembebanan Momen akibat Gaya Prategang pada Balok
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI Setelah semua pembebanan dimasukkan ke dalam model, analisa terhadap model pun dilakukan. HASIL RUNNING : -
Periode Getar, Pola Ragam Getar, dan Partisipasi Massa Bangunan 8 Lantai
Periode getar, pola ragam getar, dan partisipasi massa bangunan 8 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
PeriodUXUYUZ 01,064198 78,7216 0 79,33520,687748 0,087300,48388 0,288266 13,60450 0,218484013,094 0,14802901,2259 0,1382930,25260 0,1282113,01810 0,11640500,93 0,0974181,09790 0,09327901,0056 0,07962401,2668 0,0750490,85730 0,06117301,1624 0,0541151,34410 0,04721201,0094 0,0313970,90530 0,02780400,8817
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
SumUX SumUY RZSumRZ 78,721600,15460,1546 78,7216 79,335200,1546 78,8089 79,3352 75,9977 76,1523 92,4134 79,33520,1428 76,2952 92,4134 92,42920 76,2952 92,4134 93,65510 76,2952 92,666 93,6551 16,1446 92,4397 95,684 93,65510,0139 92,4536 95,684 94,58520 92,4536 96,782 94,58520,0452 92,4988 96,782 95,59080 92,4988 96,782 96,85760 92,4988 97,6393 96,85760,715 93,2138 97,639398,020 93,2138 98,9834 98,02010,0488 93,2626 98,9834 99,02950 93,2626 99,8887 99,02950,1326 93,3952 99,8887 99,91120 93,3952
Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa : Mode 1 : T = 1,0642 s ; arah translasi x Mode 2 : T = 0,6877 s ; arah translasi y Mode 3 : T = 0,4838 s ; arah rotasi z Selain itu pada mode ke 7 partisipasi massa untuk ketiga DOF mayor (translasi x, translasi y, rotasi z) sudah mencapai 90% sehingga sudah memenuhi peraturan SNI 03-1726-2002. Modes yang sudah ada tidak perlu ditambah kembali. -
Gaya Geser Dasar Struktur
Gaya geser dasar dinamik struktur berdasarkan analisa program harus dibandingkan dengan gaya geser dasar statik struktur yang dihitung dengan rumus V = C I Wt / R.
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI Gaya geser dinamik harus melebihi 80% gaya statik struktur. Perbandingan kedua hasil dapat dilihat pada perhitungan dibawah : Berdasarkan hasil ETABS, Vxbase dinamik = 5691,02 kN Vybase dinamik = 6082,2 kN Cx I Rx Massa bangunan Wt V = C I Wt / R Vxstatik Vystatik
0,704756 1 5,5 5327,355 ton 52261,36 kN
Cy I Ry
0,75 1 5,5
6696,638 kN 7126,549 kN
0.8 Vxstatik 5357,31 kN 0.8 Vystatik 5701,239 kN
Vx dan Vy dinamik sudah lebih besar daripada 80% V statik oleh karena itu faktor perbesaran untuk pembebanan gempa tidak perlu dilakukan. -
Gaya Geser Tingkat Struktur
Berdasarkan analisa dinamik yang dilakukan ETABS, didapatkan grafik gaya geser lantai struktur bangunan 8 lantai ialah sebagai berikut :
Story Shear Bangunan 8 Lantai 8 7 6 5 Lantai 4
Story Shear X Bangunan 8 Lantai Story Shear Y Bangunan 8 Lantai
3 2 1 0
2000
4000
6000
8000
V (kN) Gambar IV. 8 Gaya Geser Tingkat Bangunan 8 Lantai -
Kinerja Layan dan Kinerja Ultimit Struktur Bangunan 8 Lantai
Kinerja batas layan struktur ditentukan oleh simpangan antar lantai bangunan akibat pengaruh gempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI peretakan beton yang berlebihan juga untuk mencegah kerusakan non-struktur dan ketidaknyamanan penghuni. Sedangkan kinerja ultimit struktur juga ditentukan oleh simpangan antar tingkat, bertujuan untuk mencegah keruntuhan struktur dan mencegah terjadinya tumbukan antara kedua gedung yang berdekatan. Pembatasan simpangan antar lantai untuk kedua jenis kasus ialah : Kinerja Layan : simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 0,03/R * h lantai. Kinerja Ultimit : simpangan antar tingkat dikali dengan faktor 0,7R, hasilnya tidak boleh melebihi 0,02 * h lantai. Hasil perhitungan kinerja layan dan ultimit bangunan dapat dilihat pada grafik berikut : Drift Bangunan 8 Lantai akibat eqx 8 7 6 Lantai 5 4 3 2 1 0
Drift x Drift y Batas Layan Batas Ultimit Drift Ultimit x 50
100
Drift Ultimit y
Drift (mm) Gambar IV. 9 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa x Drift Bangunan 8 Lantai akibat eqy 8 7 6 Lantai 5 4 3 2 1 0
Drift x Drift y Batas Layan Batas Ultimit 50 Drift (mm)
100
Drift Ultimit x Drift Ultimit y
Gambar IV. 10 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa y Dapat dilihat dari grafik diatas bahwa nilai simpangan antar-lantai bangunan tidak melebihi batas baik simpangan layan maupun simpangan ultimit. Hal ini
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI menunjukkan bahwa kekakuan struktur sudah memadai sehingga tidak terjadi simpangan yang berlebihan. -
C2
Kinerja Sistem Transfer
C4
C6
Gambar IV. 11 Sistem Transfer Bangunan 8 Lantai Sistem transfer dalam bangunan 8 lantai terdiri atas balok transfer (TB) yang berupa balok prategang dan kolom-kolom pendukung berukuran 1200x1200 mm2 yang berada di sepanjang lantai 1-4 bangunan. Kinerja dari sistem transfer ini akan dievaluasi dengan mencari tahu besarnya gaya-gaya yang ditransfer, gaya-gaya dalam pada kolom pendukung, dan displacement baik pada balok transfer maupun titik tengah struktur. Pembahasan lebih lengkapnya dapat dilihat sebagai berikut :
Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer oleh TB Beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut :
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
DL SDL LL Total
Beam 1 3444,23 kN 1021,39 kN 779,33 kN 5244,95 Total
Beam 2 3444,26 1021,4 779,34 5245
kN kN kN kN
Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer oleh TB Hampir sama dengan beban gravitasi, beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : Balok Transfer EQ x689,03 EQ y292,67
kN kN
Ev1
704,79
kN
Ev2 Eqx + Eqy + Ev1 Eqx + Eqy + Ev2
-669,72 1686,49 311,98
kN kN kN
Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer Gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer dapat dilihat dari penjumlahan gayagaya geser kolom pendukung pada lantai 1.
Gambar IV. 12 Gaya Geser Pada Kolom Pendukung Merepresentasikan Gaya Geser yang Ditransfer oleh TB
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI Besarnya gaya-gaya dapat dilihat pada tabel dibawah : Gaya Geser yang Ditransfer Sistem Transfer Eqx1679,39 kN Eqy539,48 kN Displacement di Tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa Selain gaya-gaya yang ditransfer, dilihat juga besarnya displacement yang terjadi pada titik tengah bentang TB akibat beban gravitasi dan beban gempa. Hasil displacement dapat dilihat pada tabel berikut : GAYA GRAVITASI Uz Uz Uz
Beam 1 -8,4457 Beam 1 -2,165 Beam 1 -2,9942
mm mm mm
Dead Load
Uz
Live Load
Uz
SDL
Uz
Beam 2 -8,4457 mm Beam 2 -2,1165 mm Beam 2 -2,9942 mm
GAYA GEMPA Ux Uy
Beam 1 25,3026 Beam 1 11,8345
mm mm
Eqx Eqy
Ux Uy
Beam 2 25,3026mm Beam 2 11,8345mm
Dalam melihat displacement pada titik tengah TB, digunakan juga kombinasi pembebanan service yang sudah dilakukan sebelumnya untuk menghitung gaya-gaya dalam. Besarnya displacement yakni : Bangunan 8 Lantai Displacement di Titik Tengah TB Kombinasi serviceuz (mm)ux (mm) PE5,583 PE+DL+SDL-3,492 PE+DL+SDL+LL-8,601 PE+DL+SDL+LL+E1-12,88026,086 PE+DL+SDL+LL+E2-12,6709,017 PE+DL+SDL+LL+E3-9,18426,099 PE+DL+SDL+LL+E4-8,9749,030
uy (mm)
4,367 12,255 4,409 12,297
Gaya-gaya Dalam Kolom Pendukung dengan Kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya dalam pada kolom pendukung yang terletak tepat di bawah TB dan kolomkolom pendukung pada lantai satu bangunan juga dicaritahu. Gaya aksial menandakan besarnya gaya vertikal dari struktur yang ada di atasnya. Gaya geser
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI merepresentasikan gaya lateral pada struktur. Selain itu, digunakan kombinasi pembebanan service yakni kombinasi pembebanan gaya-gaya dengan faktor = 1 dan kombinasi dianggap mewakili kondisi bangunan sebenernya. Kombinasi pembebanan dapat dilihat sebagai berikut : 1. PE 2. PE + DL + SDL 3. PE + DL + SDL + LL 4. PE + DL + SDL + LL +E, dimana E1 = EV1 + Eqx + 0,3 Eqy E2 = EV1 + 0,3 Eqx + Eqy E3 = EV2 + Eqx + 0,3 Eqy E4 = EV2 + 0,3 Eqx + Eqy Besarnya gaya-gaya dalam pada kolom pendukung lantai 3 : Lantai 3 PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Aksial C2 -149,73 -3324,29 -3784,4 -5384,2 -5151,91 -4375,18 -4178,84
C4
C6 -52,85 -7985,96 -9449,02 -10951,03 -11525,27 -8505,26 -9079,5
-149,72 -3324,83 -3784,46 -5348,35 -5151,98 -4375,26 -4178,89
Geser C4
C2 70,46 -202,79 -252,66 -813,5 -490,71 -728,83 -406,49
C6
0 0 0 660,9 221,46 660,91 221,46
-70,47 202,79 252,67 813,07 490,71 728,85 406,48
Kolom pendukung lantai 1 : Lantai 1 PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
C2 -148,43 -3671,83 -4131,99 -5779,81 -5627,85 -4702,09 -4550,12
Aksial C4 -52,85 -8262,44 -9725,5 -11266,98 -11843,22 -8240,27 -9314,51
C6 -148,42 -3671,88 -4132,05 -5779,96 -5627,92 -4702,21 -4550,13
C2 67,76 -195,86 -243,98 -805,16 -482,44 -723,91 -401,19
Geser C4 0 0 0 675,08 225,71 675,08 225,71
C6 -67,76 195,87 -244 805,18 482,43 723,92 401,18
Gaya-gaya Dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service Sama seperti kolom pendukung, gaya-gaya dalam TB juga dilihat berdasarkan kombinasi pembebanan service yang sudah dibuat. Bedanya pada balok transfer yang
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI dilihat hanya gaya lintangnya karena dianggap merepresentasikan beban vertikal yang ditransfer ke bawah. Besarnya gaya lintang tersebut yakni : Kombinasi service PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
-
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB 401,07kN 4865,87kN 5645,19kN 6287,97kN 5786,71kN 4935,05kN 4433,8kN
Penulangan
Pada bagian ini, akan dicaritahu kebutuhan tulangan yang dibutuhkan pada bangunan 8 lantai dengan balok prategang sebagai TB. Kebutuhan tulangan yang dicari berupa rasio berat tulangan dibagi dengan volume beton pada tiap komponen struktur (kg/m3). Tulangan-tulangan yang dicari ialah tulangan longitudinal balok, tulangan geser balok, tulangan longitudinal kolom, tulangan geser kolom, tulangan londitudinal dinding geser dan tulangan geser dinding geser. Seperti yang sudah diungkapkan sebelumnya, tulangan yang diambil merupakan eksak berasal dari program tanpa ada penyempurnaan kembali sehingga rasio yang dihasilkan mungkin agak kecil. Kombinasi pembebanan yang dilakukan ialah : = 1,4 1) = 1,2 + 1,6 2) = 1,2 + + + 30% 1 3) + = 1,2 + + − 30% 1 4) + = 1,2 + + 30% 1 5) − + = 1,2 + − 30% 1 6) − + = 1,2 + + + 30% 1 7) + = 1,2 + + − 30% 1 8) + = 1,2 + + 30% 1 9) + − = 1,2 + − 30% 1 10) − + = 0,9 + + 30% 2 11) − = 0,9 + − 30% 2 12) −
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI 13) 14) 15) 16) 17) 18)
= 0,9 = 0,9
−
= 0,9
− +
= 0,9
+
= 0,9 = 0,9
− −
+ 30% − 30% + 30% − 30% + 30% − 30%
− − − − − −
2 2 2 2 2 2
Sedangkan faktor reduksi kekuatan berdasarkan SNI 03-2847-2002 ialah : -
Lentur tanpa beban aksial : 0,8
-
Aksial tarik dengan lentur : 0,8
-
Aksial tekan dengan lentur dan komponen tulangan spiral : 0,7
-
Komponen struktur lainnya : 0,65
-
Geser dan torsi : 0,75
-
Geser untuk gempa kuat : 0,55
-
Geser pada hubungan balok-kolom dan pada balok perangkai : 0,8
Untuk memasukkan nilai-nilai ini ke dalam ETABS, dapat digunakan fitur concrete frame design preference. Hasilnya dapat dilihat pada gambar dibawah :
Gambar IV. 13 Concrete Frame Design Preferences sesuai dengan SNI 03-2847-2002 Setelah semua bagian diinput dengan benar, fitur concrete frame design dapat dilakukan. Tulangan Longitudinal Balok Tulangan longitudinal balok yang akan dihitung rasionya hanyalah tulangan balok induk pada setiap lantai di seluruh bangunan. Luas tulangan yang tertera pada
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI komponen dikalikan dengan panjang balok kemudian dikalikan dengan berat jenis baja untuk mendapatkan berat tulangan (kg). Berat tulangan ini kemudian dibagi dengan volume beton balok untuk mendapatkan rasio tulangan. Berikut diberikan tabel perhitungan rasio tulangan longitudinal balok arah x pada lantai 8 bangunan : Lantai
BALOK
L(m) Vbeton
B2
6
1,44
B3
6
1,44
B4
6
1,44
B5
6
1,44
B6
6
1,44
B7
6
1,44
B 114
6
1,44
B9
6
1,44
B 10
6
1,44
B11
6
1,44
B 12
6
1,44
B 115
6
1,44
13747500
0,01
110,01
76,39
B22
6
1,44
8328000
0,01
66,64
46,28
As 4
8
As 3
As 1
Penulangan Longitudinal Balok Arah X As1 As2 As3 Vol(mm3) Vol(m3) Berat(kg) Ratiotiapblk Atas 876 228 855 Bwh 482 444 501 6087000 0,006087 48,70841 33,8252846 Jlh 1358 672 1356 Atas 858 231 886 Bwh 506 437 495 6121500 0,006122 48,98448 34,0170001 Jlh 1364 668 1381 Atas 863 228 873 Bwh 492 430 488 0,01 48,40 33,61 Jlh 1355 658 1361 6048000 Atas 873 228 863 Bwh 488 430 492 Jlh 1361 658 1355 6048000 0,01 48,40 33,61 Atas 886 231 858 Bwh 495 437 506 Jlh 1381 668 1364 6121500 0,01 48,98 34,02 Atas 855 228 876 Bwh 501 444 482 Jlh 1356 672 1358 0,01 48,71 33,83 Atas 440 1776 1017 6087000 Bwh 440 1175 1365 Jlh 880 2951 2382 Atas 1369 352 1258 13746000 0,01 110,00 76,39 Bwh 590 805 567 Jlh 1959 1157 1825 Atas 1183 317 1228 9147000 0,01 73,19 50,83 Bwh 517 798 531 Jlh 1700 1115 1759 Atas 1228 317 1193 Bwh 531 798 517 8533500 0,01 68,29 47,42 Jlh 1759 1115 1710 Atas 1258 352 1368 Bwh 567 805 590 8548500 0,01 68,41 47,50 Jlh 1825 1157 1958 Atas 1017 1776 440 Bwh 1366 1175 440 9145500 0,01 73,18 50,82 Jlh 2383 2951 880 Atas 1400 371 634
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
B23
6
1,44
B24
6
1,44
B25
6
1,44
B26
6
1,44
B27
6
1,44
Ratio Tulangan Lantai 8 (kg/m3 beton)
25,92
Bwh Jlh Atas Bwh Jlh Atas Bwh Jlh Atas Bwh Jlh Atas Bwh Jlh Atas Bwh Jlh
603 2003 1032 753 1785 805 805 1610 1434 617 2051 1125 681 1806 634 805 1439
684 1055 291 581 872 368 697 1065 368 697 1065 291 581 872 371 684 1055
TOTAL
805 1439 1125 681 1806 1434 617 2051 805 805 1610 1033 753 1786 1400 603 2003
8002500
0,01
64,04
44,47
8686500
0,01
69,51
48,27
8686500
0,01
69,51
48,27
8004000
0,01
64,05
44,48
8328000
0,01
66,64
46,28
149416500
0,15
1195,64
46,13
Dapat dilihat dari hasil pengolahan diatas, rasio tulangan longitudinal balok arah x pada lantai 8 bangunan 8 lantai ialah 46,13 kg/m3. Perhitungan seperti ini dilanjutkan untuk balok arah x dan arah y sampai lantai 1 bangunan. Untuk mencari kebutuhan tulangan longitudinal non-prategang pada TB yang terletak di lantai 3 bangunan, harus dilakukan analisa manual karena perhitungan tulangan harus
memakai
momen sekunder
pada
kombinasi
pembebanannya.
Sketsa
mendapatkan momen sekunder balok prategang menerus digambarkan dalam gambar berikut :
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
Gambar IV. 14 Sketsa Momen Sekunder pada Balok Prategang Menerus Setelah didapatkan momen sekunder, Mu dapat dicari dengan melibatkan momen sekunder balok prategang. Hasil perhitungan momen total, momen primer, momen sekunder, dan Mu balok dapat dilihat pada tabel berikut : Momen Total Tumpuan Kiri 4402,780Kn m
Tengah Bentang -3170,564Kn m
Tumpuan Kanan 4894,413Kn m
Momen Primer (MP) Tumpuan Kiri 3998,821Kn m
Tengah Bentang -5380,226Kn m
Tumpuan Kanan 3998,821Kn m
Momen Sekunder (MS) Tumpuan Kiri 403,959Kn m
Tengah Bentang 2209,662Kn m
Tumpuan Kanan 895,592Kn m
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI Dan dari hasil kombinasi pembebanan dengan mengikutsertakan momen sekunder, didapatkan Mu pada masing-masing potongan : Tumpuan Kiri : Mu = -10782,404 kNm Tengah Bentang : Mu = 9546,46 kNm Tumpuan Kanan : Mu = -16866,465 kNm. Kuat lentur balok prategang parsial dapat dihitung dari persamaan : =
−
+
(
−)
Dimana : Mn = kuat lentur nominal balok prategang. As = luas tulangan non-prategang (mm2) fy = kuat leleh tulangan non-prategang (Mpa) d = jarak serat tekan terluar ke centroid tulangan non prategang (mm) Ast = luas nominal tendon (mm2) fps = tegangan tendon pada kondisi failure dt = jarak serat tekan terluar ke centroid tendon (mm) a = (As fy + Ast Fps) / 0,85 fc’ b jumlah strand digunakan = 44 strand, dan tegangan tendon pada kondisi failure dapat diambil dengan menggunakan persamaan SNI 03-2847-2002 pasal 20.7 ayat 2 untuk fefektif > 0,5 fpu : =
−
+
−
′
Dimana : fpu = tegangan ultimate strand (Mpa) γp = faktor yang memperhitungkan tipe tendon, diambil 0,28 β1 = 0,85 ρp = rasio tulangan prategang Aps/b d ω = ρ fy/fc’ ω’ = ρ’ fy/fc’ Dari hasil perhitungan didapatkan fps = 1783,312 Mpa Dengan metode Load Resistance Factor Design (LFRD) ketentuan berikut harus dipenuhi : φMn > Mu Berdasarkan perhitungan, didapatkan luas tulangan yang dibutuhkan :
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI As tumpuan kiri : 6450 mm2 As tengah bentang : 6450 mm2 As tumpuan kanan : 6450 mm2, nilai-nilai ini kemudian dimasukkan ke dalam tabel perhitungan rasio tulangan longitudinal seperti yang telah diperlihatkan diatas. Hasil rasio tulangan longitudinal balok arah x dan arah y per lantai yakni : Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1
Rasio (kg/m3) Long Balok arah x Long Balok arah y 46,1337,51 53,1148,18 56,6249,60 59,1450,05 58,4649,28 43,5049,09 47,8025,03 38,3022,50
Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 8 Lantai 8 7 6 Lantai 5 4 3 2 1 0,00
Penulangan Longitudinal balok arah X Penulangan Longitudinal Balok arah Y 20,00
40,00
60,00
80,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 15 Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 8 Lantai Dapat dilihat bahwa kebutuhan tulangan longitudinal balok arah x menurun ketika di lantai 3 dikarenakan keberadaan balok prategang yang otomatis mengurangi jumlah tulangan non-prategang. Fenomena ini juga terjadi pada model-model lainnya. Tulangan Geser Balok Tulangan geser balok yang akan dihitung rasionya juga merupakan balok induk pada setiap lantai di seluruh bangunan. Rasio tulangan geser yang tertera pada komponen dikalikan dengan tinggi dan panjang balok kemudian dikalikan dengan berat jenis baja
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI untuk mendapatkan berat tulangan (kg). Berat tulangan ini kemudian dibagi dengan volume beton balok untuk mendapatkan rasio tulangan. Berikut diberikan tabel perhitungan rasio tulangan geser balok arah x pada lantai 8 bangunan : Lantai
B2
6
1,44
B3
6
1,44
B4
6
1,44
B5
6
1,44
B6
6
1,44
B7
6
1,44
B114
6
1,44
B9
6
1,44
B10
6
1,44
Penulangan Geser Balok Arah X Vol(m3) Av1 Av2 Av3 0,36 0,36 Tulangan 0,36 0,4 b 0,6 0,001296 h (m) 0,6 h 1,5 l' 3 1,5 Tulangan 0,36 0,36 0,36 0,4 b 0,6 h 0,6 0,001296 h (m) 1,5 l' 3 1,5 Tulangan 0,36 0,076 0,36 0,4 b 0,6 h 0,6 0,0007848 h (m) 1,5 l' Tulangan 0,36 3 1,5 0,4 b 0,076 0,36 0,6 h 1,5 l' 0,6 0,0007848 h (m) Tulangan 0,36 3 1,5 0,4 b 0,36 0,36 0,6 h 1,5 l' 0,6 0,001296 Tulangan 0,36 h (m) 0,4 b 3 1,5 0,6 h 0,36 0,36 1,5 l' Tulangan 0,519 h (m) 0,6 0,001296 0,4 b 3 1,5 0,6 h 1,823 1,728 1,5 l' Tulangan 0,36 0,6 0,0053037 h (m) 0,4 b 0,6 h 3 1,5 1,5 l' 0,36 0,36 Tulangan 0,36 0,4 b 0,6 0,001296 h (m) 0,6 h 3 1,5 1,5 l' 0,36 0,36 Tulangan 0,36 0,4 b 0,6 0,001296 h (m)
1,44
3 0,36 h (m)
BALOK
L(m) Vbeton
As 4
8
As 3
B11
6
1,5 0,36 0,6
0,001296
Berat(kg) Ratiotiapblk 10,37111
7,20216
10,37111
7,20216
6,2802835
4,361308
6,2802835
4,361308
10,37111
7,20216
10,37111
7,20216
42,442329 29,4738395
10,37111
7,20216
10,37111
7,20216
10,37111
7,20216
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
B12
B115
B22
B23
B24
6
6
6
6
6
1,44
1,44
1,44
1,44
1,44
As 1 B25
B26
B27
6
6
6
1,44
1,44
1,44
h l' Tulangan b h l' Tulangan b h l' Tulangan b h l' Tulangan b h l' Tulangan b h l' Tulangan b h l' Tulangan b h l' Tulangan b h l'
0,6 1,5 0,36 0,4 0,6 1,5 1,728 0,4 0,6 1,5 0,36 0,4 0,6 1,5 0,069 0,4 0,6 1,5 0,077 0,4 0,6 1,5 0,36 0,4 0,6 1,5 0,073 0,4 0,6 1,5 0,36 0,4 0,6 1,5
3 0,36
1,5 0,36
h (m)
0,6
3 1,823
1,5 0,519
h (m)
0,6
3 0,36
1,5 0,36
h (m)
0,6
3 0,073
1,5 0,073
h (m)
0,6
3 0,109
1,5 0,109
h (m)
0,6
3 0,36
1,5 0,077
h (m)
0,6
3 0,073
1,5 0,069
h (m)
0,6
3 0,36
1,5 0,36
h (m)
0,6
3 Total Volume Beton lantai 8 25,92
0,001296
10,37111
7,20216
0,0053037 42,442329 29,4738395
0,001296
10,37111
7,20216
0,0002592 2,0742221
1,440432
0,0003636 2,9096726
2,020606
0,0010413 8,3328991
5,7867355
0,0002592 2,0742221
1,440432
0,001296
7,20216
1,5 Total Berat Tulangan
10,37111
216,54734 8,354450028
Dapat dilihat dari hasil tabel diatas, rasio tulangan geser balok arah x pada lantai 8 bangunan 8 lantai ialah 8,354 kg/m3. Hasil rasio tulangan geser balok arah x dan arah y per lantai yakni : Rasio Penulangan Geser (kg/m3) LantaiGeser XGeser Y 88,3544,927
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI 7 6 5 4 3 2 1
7,180 7,283 7,546 8,385 19,913 6,402 7,296
5,388 5,683 6,070 5,797 6,109 4,401 2,136
Penulangan Geser Balok Bangungan 8 Lantai 8 7 6 5 Lantai 4
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 8 Lantai Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 8 Lantai
3 2 1 0,000 5,000 10,000 15,000 20,000 25,000 Rasio (kg/m3)
Gambar IV. 16 Rasio Penulangan Geser Balok Bangunan 8 Lantai Dapat dilihat untuk kebutuhan tulangan geser balok arah x, justru lonjakan terjadi di lantai 3 oleh karena keberadaan TB yang membutuhkan banyak tulangan geser. Penulangan Kolom Hampir sama dengan penulangan balok, pada kolom juga dicaritahu nilai rasio tulangan longitudinal dan transversalnya. Satu hal yang perlu dicatat bahwa penulangan ini merupakan hasil eksak dari program tanpa ada perubahan lebih lanjut. Nilai rasio tulangan longitudinal dan transversal kolom per lantai untuk bangunan 8 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Lantai 8 7 6 5 4 3
Penulangan Longitudinal 80,02 80,02 80,02 80,02 109,49 86,97
Geser arah X
Geser Arah Y
2,35 1,56 1,56 2,19 3,95 3,40
4,22 3,34 3,35 3,99 2,69 1,26
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI 2 1
94,76 107,85
3,40 3,61
1,28 2,68
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 8 Lantai 8 7 6 5 Lantai 4
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 8 Lantai
3 2 1 0,00
50,00
100,00
150,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 17 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 8 Lantai Penulangan Geser Kolom Bangunan 8 Lantai 8 7 6 Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 8 Lantai Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 8 Lantai
5 Lantai 4 3 2 1 0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 18 Penulangan Geser Kolom Bangunan 8 Lantai Penulangan Dinding Geser (SW) Dinding geser yang digunakan dalam model ialah sebuah dinding bentuk kanal dengan end piers pada setiap ujungnya. Rasio tulangan didapatkan dengan memanfaatkan fitur shear wall design dari program ETABS, dan kemudian diolah untuk diketahui berat dari tulangan-tulangan yang ada. Bentuk dinding geser dengan pier ujung dapat dilihat pada gambar berikut :
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
Gambar IV. 19 SW dengan End Piers hasil Section Designer ETABS Dengan menggunakan tulangan secara uniform reinforcing, didapatkan rasio tulangan longitudinal dan tulangan geser SW sebagai berikut : Lantai 8 7 6 5 4 3 2 1
Rasio (kg/m3) Longitudinal 38,34 38,34 38,34 38,34 65,95 105,83 148,78 225,47
Geser 78,36 78,36 78,36 101,93 143,80 191,69 224,41 240,21
Penulangan Geser SW Bangunan 8 Lantai 8 7 6 Lantai5 4 3 2 1 0,00
Penulangan Geser SW Bangunan 8 Lantai 100,00
200,00
300,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 20 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 8 Lantai
LAMPIRAN I : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 8 LANTAI
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 8 Lantai 8 7 6 Lantai5 4
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 8 Lantai
3 2 1 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 Rasio (kg/m3)
Gambar IV. 21 Penulangan Geser SW Bangunan 8 Lantai
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI Bangunan 6 Lantai Bangunan model kedua dalam variasi lantai ialah bangunan 6 lantai. Spesifikasi struktur yakni : •
Luas
: 648 m2
•
Panjang
: 18 m
•
Lebar
: 36 m
•
Tinggi
: 30 m
•
Ukuran kolom pendukung : 1000 x 1000 mm2.
•
Ukuran kolom lain : 700 x 700 mm2
•
Ukuran balok induk : 400 x 600 mm2 (bentang 6 m) dan 400 x 900 mm2 (bentang 12 m)
•
Ukuran balok anak : 500 x 250 mm2
•
Tebal shear wall : 250 mm
•
Ukuran transfer beam : 800 x 2000 mm2.
Spesifikasi material yang digunakan ialah : •
Beton Kuat tekan fc ‘ Modulus Elastis
: 33 Mpa : 4700 √fc′ = 27000 Mpa
Berat Jenis Beton : 2400 kg/m3 •
Beton untuk Transfer Beam Kuat tekan fc ‘ Modulus Elastis
: 33 Mpa : 4700 √fc′ = 27171,78 Mpa
Berat Jenis Beton : 2400 kg/m3 •
Baja tulangan Tegangan Leleh
•
: 400 Mpa
Untaian Kawat Prategang Jenis
: uncoated seven wire strand – low relaxation
Diameter nominal : 12,7 mm Berat nominal
: 1,1 kg/m
UTS
: 183,7 Kn
Kuat leleh
: 1670 Mpa
Tegangan maks
: 1860 Mpa : 98,71 mm2
Luas nominal
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI Modulus Elastis
: 190.000 Mpa
Ukuran Tendon
: Ө 90 mm
Perlu diperhatikan bahwa ada perbedaan dimensi komponen antara permodelan bangunan 8 lantai dan permodelan bangunan 6 lantai. Perbedaan dimensi tersebut dapat dilihat dari tabel berikut : Perbedaan Dimensi (mm2) Bangunan 8 Lantai Kolom pendukung1200 x 1200 Kolom lainnya800 x 800 PC beams1000 x 2500
Bangunan 6 lantai Kolom pendukung1000 x 1000 Kolom lainnya700 x 700 PC beams800 x 2000
Untuk dimensi yang lain seperti balok induk, balok anak, dan dinding geser, ukuran disamakan. Bentuk denah dan permodelan 3D bangunan dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar IV. 22 Denah Lantai 1 Bangunan 6 Lantai
Denah lantai 3 bangunan dimana sudah ada balok transfer :
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Gambar IV. 23 Denah Lantai 3 Bangunan 6 Lantai Tampak depan bangunan :
Gambar IV. 24 Tampak Depan Bangunan 6 Lantai Dan bentuk 3D bangunan ialah sebagai berikut :
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Gambar IV. 25 Bentuk 3D Tampak Depan Bangunan Pembebanan yang dilakukan ialah : Untuk pembebanan gravitasi dan gempa sama seperti bangunan 8 lantai. -
Pembebanan Gaya Prategang Gaya prategang yang bekerja pada balok akan dihitung dengan metode load balancing dan prosedur yang sama persis dengan perhitungan di model bangunan 8 lantai. Momen-momen lapangan akibat beban gravitasi dan beban gempa pada balok ialah : MDL + MSDL + MLL = 2938 kN m MEQX + MEQY = 260,46 kN m. Oleh karena momen dari gaya-gaya gravitasi > momen dari gaya gempa maka balok berada dalam kondisi gravity dominated. Tendon seharusnya diletakkan seatas mungkin dari cgc balok. elapangan = 1250 – 140 mm = 1110 mm. P dibutuhkan = MgravitasiTOTAL / elapangan = 3416,27 kN Tegangan final strand = 0,6 fpu = 1816 Mpa A needed = P / 0,6 fpu = 3061,181 mm2 A nominal 1 strand = 98,71 mm2 Butuh strand = 31,01, ambil 32 buah strand.
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI Setelah diketahui kebutuhan jumlah strand, kemudian dicari besarnya equivalent load balancing : Dengan 32 strand yang dibutuhkan, diambil P lateral akibat prategang = 3525,13 kN. Besarnya beban ekivalen terbagi rata keatas dan kebawah ialah qekivalen (↑↑↑) =, qekivalen (↓↓↓) =,
= 156,13 = 624,514
Beserta momen luar akibat eksentrisitas tendon yang bekerja pada ujung ialah : P x etumpuan = 3525,13 x 0,575 = 2026,95 kN m. Permodelan pembebanan gaya prategang menjadi :
Gambar IV. 26 Pembebanan Gaya Prategang pada TB Bangunan 6 Lantai
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Gambar IV. 27 Pembebanan Momen akibat Gaya Prategang pada TB Setelah semua pembebanan dimasukkan ke dalam model, analisa terhadap model pun dilakukan. HASIL RUNNING : -
Periode Getar, Pola Ragam Getar, dan Partisipasi Massa Bangunan 6 Lantai
Periode getar, pola ragam getar, dan partisipasi massa bangunan 6 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
PeriodUXUYSumUX SumUY RZSumRZ 0 81,223700,32090,32090,782935 81,2237 083,03200,32090,48296983,032 81,2237 0,1080 81,331783,032 80,0347 80,35570,330053 0,190791 11,63160 92,963483,0320 80,3557 0,17932608,9955 92,9634 92,02760 80,3557 0,13292401,0445 92,963493,0720 80,3557 0,1086241,84610 94,809593,0726,7292 87,0849 0,10167200,1664 94,8095 93,23840 87,0849 0,0972741,1565095,966 93,23844,9598 92,0447 0,08786401,607695,966 94,84610 92,0447 0,081470,66710 96,6331 94,84611,0435 93,0882 0,06630902,0694 96,6331 96,91550 93,0882 0,0644591,56570 98,1988 96,91550,3075 93,3956 0,05920801,2336 98,1988 98,14910 93,3957 0,0476840,98030 99,1791 98,14910,0167 93,4123
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI 16 0,038957 17 0,025604 18 0,023766
0 0,7451 0
1,0625 99,1791 99,2116 0 99,9242 99,2117 0,7146 99,9242 99,9262
0 93,4123 0,2341 93,6465 0 93,6465
Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa : Mode 1 : T = 0,783 s ; arah translasi x Mode 2 : T = 0,483 s ; arah translasi y Mode 3 : T = 0,33 s ; arah rotasi z Selain itu pada mode ke 9 partisipasi massa untuk ketiga DOF mayor (translasi x, translasi y, rotasi z) sudah mencapai 90% sehingga sudah memenuhi peraturan SNI 03-1726-2002. Modes yang sudah ada tidak perlu ditambah kembali. -
Gaya Geser Dasar Struktur
Gaya geser dasar dinamik struktur berdasarkan analisa program harus dibandingkan dengan gaya geser dasar statik struktur yang dihitung dengan rumus V = C I Wt / R. Gaya geser dinamik harus melebihi 80% gaya statik struktur. Perbandingan kedua hasil dapat dilihat pada perhitungan dibawah : Berdasarkan hasil ETABS, Vxbase dinamik = 4212,11 kN Vybase dinamik = 4288,62 kN Cx 0,75 I 1 Rx 5,5 Massa bangunan 3588,68 ton 35204,68 kN Wt V = C I Wt / R Vxstatik 4800,68 kN Vystatik 4800,68 kN
Cy I Ry
0,75 1 5,5
0.8 Vxstatik 3840,544 kN 0.8 Vystatik 3840,544 kN
Vx dan Vy dinamik sudah lebih besar daripada 80% V statik oleh karena itu faktor perbesaran untuk pembebanan gempa tidak perlu dilakukan. -
Gaya Geser Tingkat Struktur
Berdasarkan analisa dinamik yang dilakukan ETABS, didapatkan grafik gaya geser lantai struktur bangunan 6 lantai ialah sebagai berikut :
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Story Shear Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai
Story Shear X Bangunan 6 Lantai Story Shear Y Bangunan 6 Lantai
3 2 1 0
1000
2000
3000
4000
5000
V (kN) Gambar IV. 28 Gaya Geser Tingkat Bangunan 6 Lantai -
Kinerja Layan dan Kinerja Ultimit Struktur Bangunan 6 Lantai
Kinerja Layan : simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 0,03/R * h lantai. Kinerja Ultimit : simpangan antar tingkat dikali dengan faktor 0,7R, hasilnya tidak boleh melebihi 0,02 * h lantai. Hasil perhitungan kinerja layan dan ultimit bangunan dapat dilihat pada grafik berikut : Drift Bangunan 6 Lantai akibat eqx 6 5
Drift x
4 Lantai
Drift y
3
Batas Layan Batas Ultimit
2 1 0
20
40
60
80
100
Drift Ultimit x Drift Ultimit y
Drift (mm) Gambar IV. 29 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa x
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Drift Bangunan 6 Lantai akibat eqy 6 5 Lantai 4 3 2 1 0
Drift x Drift y Batas Layan Batas Ultimit 100
50 Drift (mm)
Drift Ultimit x Drift Ultimit y
Gambar IV. 30 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa y Dapat dilihat dari grafik diatas bahwa nilai simpangan antar-lantai bangunan tidak melebihi batas baik simpangan layan maupun simpangan ultimit. Hal ini menunjukkan bahwa kekakuan struktur sudah memadai sehingga tidak terjadi simpangan yang berlebihan. -
C2
Kinerja Sistem Transfer
C4
C6
Gambar IV. 31 Sistem Transfer Bangunan 6 Lantai Sistem transfer dalam bangunan 6 lantai terdiri atas balok transfer (TB) yang berupa balok prategang dan kolom-kolom pendukung berukuran 1000x1000 mm2 yang berada di sepanjang lantai 1-4 bangunan. Kinerja dari sistem transfer ini akan dievaluasi dengan mencari tahu besarnya gaya-gaya yang ditransfer, gaya-gaya dalam
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI pada kolom pendukung, dan displacement baik pada balok transfer maupun titik tengah struktur. Pembahasan lebih lengkapnya dapat dilihat sebagai berikut :
Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer oleh TB Beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : DL SDL LL Total
Beam 1 2077,81 kN 617,67 kN 476,29 kN 3171,77 Total
Beam 2 2077,83 617,68 476,29 3171,8
kN kN kN kN
Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer oleh TB Hampir sama dengan beban gravitasi, beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : Balok Transfer EQ x283,4 EQ y94,43
kN kN
Ev1
333,1
kN
Ev2 Eqx + Eqy + Ev1 Eqx + Eqy + Ev2
-311,68 710,93 66,15
kN kN kN
Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer Gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer dapat dilihat dari penjumlahan gayagaya geser kolom pendukung pada lantai 1.
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Gambar IV. 32 Gaya Geser Pada Kolom Pendukung Merepresentasikan Gaya Geser yang Ditransfer oleh TB Besarnya gaya-gaya dapat dilihat pada tabel dibawah : Gaya Geser yang Ditransfer Sistem Transfer Eqx627,22 Eqy245,2
kN kN
Displacement di Tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa Selain gaya-gaya yang ditransfer, dilihat juga besarnya displacement yang terjadi pada titik tengah bentang TB akibat beban gravitasi dan beban gempa. Hasil displacement dapat dilihat pada tabel berikut : GAYA GRAVITASI Uz Uz Uz
Beam 1 -10,8397 mm Beam 1 -2,6504 mm Beam 1 -3,4979 mm
Dead Load
Uz
Live Load
Uz
SDL
Uz
Beam 2 -10,8399 Beam 2 -2,6504 Beam 2 -3,4979
GAYA GEMPA Beam 1 Ux 20,3642 mm Beam 1 Uy 8,4755 mm
Eqx Eqy
Ux Uy
Beam 2 20,3645 Beam 2 8,4734
mm mm
mm mm mm
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Dalam melihat displacement pada titik tengah TB, digunakan juga kombinasi pembebanan service yang sudah dilakukan sebelumnya untuk menghitung gaya-gaya dalam. Besarnya displacement yakni : Bangunan 6 Lantai Displacement di Titik Tengah TB Kombinasi Serviceuz (mm) ux (mm) uy (mm) PE6,283 PE+DL+SDL-4,557 PE+DL+SDL+LL-10,705 PE+DL+SDL+LL+E1-14,32921,1123,316 PE+DL+SDL+LL+E2-13,9597,3468,907 PE+DL+SDL+LL+E3-10,95821,1253,346 PE+DL+SDL+LL+E4-10,5877,3608,937
Gaya-gaya Dalam Kolom Pendukung dengan Kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya dalam pada kolom pendukung yang terletak tepat di bawah TB dan kolomkolom pendukung pada lantai satu bangunan juga dicaritahu. Gaya aksial menandakan besarnya gaya vertikal dari struktur yang ada di atasnya. Gaya geser merepresentasikan gaya lateral pada struktur. Selain itu, digunakan kombinasi pembebanan service yakni kombinasi pembebanan gaya-gaya dengan faktor = 1 dan kombinasi dianggap mewakili kondisi bangunan sebenernya. Kombinasi pembebanan dapat dilihat sebagai berikut : 1. PE 2. PE + DL + SDL 3. PE + DL + SDL + LL 4. PE + DL + SDL + LL +E, dimana E1 = EV1 + Eqx + 0,3 Eqy E2 = EV1 + 0,3 Eqx + Eqy E3 = EV2 + Eqx + 0,3 Eqy E4 = EV2 + 0,3 Eqx + 1 Eqy Besarnya gaya-gaya dalam pada kolom pendukung lantai 3 : Lantai 3 PE
C2 -109,8
Aksial C4 -42,75
C6 -109,79
C2 39,28
Geser C4 0
C6 -39,28
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
-2015,73 -2295,53 -2960,38 -2859,99 -2508,35 -2407,96
-4951,87 -5861 -6543,7 -6787,74 -5335,66 -5579,7
-2015,76 -2295,57 -2960,44 -2860,03 -2508,4 -2407,99
-113,56 -141,65 -346,58 -227,78 -310,48 -191,68
0 0 236,82 78,41 236,82 78,41
C2 36,53 -106,24 -132,49 -344,91 -221,52 -310,28 -187,8
Geser C4 0 0 0 250,33 82,47 250,33 82,47
113,57 141,65 346,59 227,77 310,49 191,67
Kolom pendukung lantai 1 : Lantai 1 PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
C2 -108,71 -2278,35 -2558,19 -3277,63 -3205,42 -2757,41 -2685,2
Aksial C4 -42,75 -5143,87 -6053 -6764,5 -6958,54 -5548,86 -5742,9
C6 -108,7 -2278,39 -2558,23 -3277,69 -3205,46 -2757,46 -2685,22
C6 -36,53 106,24 132,5 344,02 221,52 310,29 187,79
Gaya-gaya Dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service Sama seperti kolom pendukung, gaya-gaya dalam TB juga dilihat berdasarkan kombinasi pembebanan service yang sudah dibuat. Bedanya pada balok transfer yang dilihat hanya gaya lintangnya karena dianggap merepresentasikan beban vertikal yang ditransfer ke bawah. Besarnya gaya lintang tersebut yakni : Kombinasi service PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
-
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB 275,67kN 2971,15kN 3447,44kN 3680,95kN 3446,11kN 3047,69kN 2812,86kN
Penulangan
Tulangan Longitudinal Balok Dengan cara yang sama seperti pada penulangan bangunan 8 lantai, didapatkan rasio tulangan longitudinal balok arah x dan arah y per lantai untuk bangunan 6 lantai ialah sebagai berikut :
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Lantai 6 5 4 3 2 1
Rasio (kg/m3) Long Balok arah xLong Balok arah y 40,5333,47 46,1743,69 48,3444,02 38,6944,09 40,0522,47 34,3721,00
Rasio Penulangan Longitudinal Balok Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai
Penulangan Longitudinal Balok arah X Penulangan Longitudinal Balok arah Y
3 2 1 0,00
20,00
40,00
60,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 33 Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 6 Lantai Dapat dilihat bahwa kebutuhan tulangan longitudinal balok arah x menurun ketika di lantai 3 dikarenakan keberadaan balok prategang yang otomatis mengurangi jumlah tulangan non-prategang. Fenomena ini juga terjadi di model bangunan 8 lantai Tulangan Geser Balok Hasil rasio tulangan geser balok arah x dan arah y per lantai yakni : Rasio (kg/m3) Lantai Geser X Geser Y 6,473,43 6 5,594,24 5 7,205,15 4 14,044,47 3 5,972,50 2 3,672,17 1
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Penulangan Geser Balok Bangungan 6 Lantai 6 5 4 Lantai
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 6 Lantai Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 6 Lantai
3 2 1 0,00
5,00
10,00
15,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 34 Rasio Tulangan Geser Balok Bangunan 6 Lantai Dapat dilihat untuk kebutuhan tulangan geser balok arah x, justru lonjakan terjadi di lantai 3 oleh karena keberadaan TB yang membutuhkan banyak tulangan geser. Penulangan Kolom Nilai rasio tulangan longitudinal dan transversal kolom per lantai untuk bangunan 6 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Lantai 6 5 4 3 2 1
Penulangan Longitudinal 80,020 80,020 108,638 80,020 86,601 97,736
Geser arah X 3,754 1,855 3,762 1,790 1,486 1,597
Geser Arah Y 5,055 3,951 2,707 1,486 1,486 2,297
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai
3 2 1 0,000
50,000
100,000
150,000
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 35 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai Penulangan Geser Kolom Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai 3 2 1 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 6 Lantai Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 6 Lantai
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 36 Penulangan Geser Kolom Bangunan 6 Lantai Penulangan Dinding Geser (SW)
Gambar IV. 37 SW dengan End Piers hasil Section Designer ETABS
LAMPIRAN II : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI Dengan menggunakan tulangan secara uniform reinforcing, didapatkan rasio tulangan longitudinal dan tulangan geser SW sebagai berikut : Lantai 6 5 4 3 2 1
Longitudinal 38,34 38,34 38,34 59,82 130,37 200,93
Geser 78,36 78,36 78,36 97,16 144,05 186,43
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai 3 2 1 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 38 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai 3
Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai
2 1 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 Rasio (kg/m3)
Gambar IV. 39 Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
LAMPIRAN III Bangunan 4 Lantai Bangunan model ketiga dalam variasi lantai ialah bangunan 4 lantai. Spesifikasi struktur yakni : •
Luas
: 648 m2
•
Panjang
: 18 m
•
Lebar
: 36 m
•
Tinggi
: 30 m
•
Ukuran kolom pendukung : 800 x 800 mm2.
•
Ukuran kolom lain : 600 x 600 mm2
•
Ukuran balok induk : 400 x 600 mm2 (bentang 6 m) dan 400 x 900 mm2 (bentang 12 m)
•
Ukuran balok anak : 500 x 250 mm2
•
Tebal shear wall : 250 mm
•
Ukuran transfer beam : 600 x 1500 mm2.
Spesifikasi material yang digunakan ialah : •
Beton Kuat tekan fc ‘ Modulus Elastis
: 33 Mpa : 4700 √fc′ = 27000 Mpa
Berat Jenis Beton : 2400 kg/m3 •
Beton untuk Transfer Beam Kuat tekan fc ‘ Modulus Elastis
: 33 Mpa : 4700 √fc′ = 27171,78 Mpa
Berat Jenis Beton : 2400 kg/m3 •
Baja tulangan Tegangan Leleh
•
: 400 Mpa
Untaian Kawat Prategang Jenis
: uncoated seven wire strand – low relaxation
Diameter nominal : 12,7 mm Berat nominal
: 1,1 kg/m
UTS
: 183,7 Kn
Kuat leleh
: 1670 Mpa
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI Tegangan maks Luas nominal
: 1860 Mpa : 98,71 mm2
Modulus Elastis
: 190.000 Mpa
Ukuran Tendon
: Ө 90 mm
Perlu diperhatikan bahwa ada perbedaan dimensi komponen antara permodelan bangunan 8 lantai, permodelan bangunan 6 lantai, dan permodelan bangunan 4 lantai. Perbedaan dimensi tersebut dapat dilihat dari tabel berikut : Bangunan 8 Lantai Kolom pendukung 1200 x 1200 Kolom lainnya800 x 800 PC beams1000 x 2500
Perbedaan Dimensi Bangunan 6 lantai Bangunan 4 lantai Kolom pendukung 1000 x 1000 Kolom pendukung 800 x 800 Kolom lainnya700 x 700 Kolom lainnya600 x 600 PC beams800 x 2000 PC beams600 x 1500
Untuk dimensia yang lain seperti balok induk, balok anak, dan dinding geser, ukuran disamakan. Bentuk denah dan permodelan 3D bangunan dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar IV. 40 Denah Lantai 1 Bangunan 4 Lantai Denah lantai 3 bangunan dimana sudah ada balok transfer :
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Gambar IV. 41 Denah Lantai 3 Bangunan 4 Lantai Tampak depan bangunan :
Gambar IV. 42 Tampak Depan Bangunan 4 Lantai Dan bentuk 3D bangunan ialah sebagai berikut :
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Gambar IV. 43 Bentuk 3D Tampak Depan Bangunan Pembebanan yang dilakukan ialah : Pembebanan gravitasi dan pembebanan gempa sama seperti model-model sebelumnya. -
Pembebanan Gaya Prategang Gaya prategang yang bekerja pada balok akan dihitung dengan metode load balancing dan prosedur yang sama persis dengan perhitungan di model bangunan 8 dan 6 lantai. Momen-momen lapangan akibat beban gravitasi dan beban gempa pada balok ialah : MDL + MSDL + MLL = 1135,878 kN m MEQX + MEQY = 42,32 kN m. Oleh karena momen dari gaya-gaya gravitasi > momen dari gaya gempa maka balok berada dalam kondisi gravity dominated. Tendon seharusnya diletakkan seatas mungkin dari cgc balok. elapangan = 750 – 140 mm = 610 mm. P dibutuhkan = MgravitasiTOTAL / elapangan = 1891,603 kN Tegangan final strand = 0,6 fpu = 1816 Mpa A needed = P / 0,6 fpu = 1694,985 mm2 A nominal 1 strand = 98,71 mm2 Butuh strand = 17,17, ambil 18 buah strand.
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI Setelah diketahui kebutuhan jumlah strand, kemudian dicari besarnya equivalent load balancing : Setelah dipertimbangkan ukuran dan jumlah tendon serta lokasi penempatannya, diambil nilai etumpuan = 350 mm, dimana e = jarak dari serat teratas balok ke centroid seluruh tendon pada daerah tumpuan. elapangandiambil sebesar 140 mm dimana elapangan = jarak dari serat terbawah balok ke centroid tendon pada daerah lapangan. Dengan 18 strand yang dibutuhkan, diambil P lateral akibat prategang = 1982,88 kN. Besarnya beban ekivalen terbagi rata keatas dan kebawah ialah = 61,812 qekivalen (↑↑↑) =, qekivalen (↓↓↓) =,
= 247,248
Beserta momen luar akibat eksentrisitas tendon yang bekerja pada ujung ialah : P x etumpuan = 1982,88 x 0,4 = 793,15 kN m. Permodelan pembebanan gaya prategang menjadi :
Gambar IV. 44 Pembebanan Gaya Prategang pada TB Bangunan 4 Lantai
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Gambar IV. 45 Pembebanan Momen akibat Gaya Prategang pada TB Setelah semua pembebanan dimasukkan ke dalam model, analisa terhadap model pun dilakukan. HASIL RUNNING : -
Periode Getar, Pola Ragam Getar, dan Partisipasi Massa Bangunan 4 Lantai
Periode getar, pola ragam getar, dan partisipasi massa bangunan 4 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Period 0,48995 0,304078 0,196528 0,156844 0,115407 0,110705 0,09002 0,089272 0,087355 0,081335 0,080638 0,078646 0,071769
UX 82,0599 0 0,4072 0 11,764 0 0,2916 0 0,1553 0 0,0853 0 1,3776
UY 0 85,3562 0 4,4116 0 0,5941 0 1,2132 0 0,9095 0,0001 2,3769 0
SumUX SumUY 82,05990 82,0599 85,3562 82,4671 85,3562 82,4671 89,7679 94,2311 89,7679 94,2311 90,3619 94,5227 90,3619 94,5227 91,5751 94,678 91,5751 94,678 92,4846 94,7634 92,4847 94,7634 94,8616 96,141 94,8616
RZ 0,5716 0 83,2463 0 0,0067 0 0,2221 0 0,398 0,0009 5,182 0 0,0084
SumRZ 0,5716 0,5716 83,8179 83,8179 83,8246 83,8246 84,0468 84,0468 84,4448 84,4456 89,6276 89,6276 89,636
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
0,067153 0,065298 0,056101 0,055873 0,045629 0,039004 0,0383 0,029434 0,027607 0,01709 0,014997
0,0001 1,2819 0 0,808 0 0,5882 0,0006 0,6712 0,0001 0,4918 0
0,1979 0 1,5206 0,0001 0,6073 0,0017 1,3388 0,0002 1,0617 0 0,3782
96,1411 97,423 97,423 98,2309 98,231 98,8191 98,8197 99,4908 99,4909 99,9827 99,9827
95,0595 95,0595 96,5801 96,5802 97,1875 97,1892 98,528 98,5282 99,5899 99,5899 99,968
0 0,5924 0 0,0528 0,0001 0,3431 0,0002 0,3751 0 0,0054 0
89,636 90,2284 90,2284 90,2812 90,2813 90,6244 90,6245 90,9997 90,9997 91,005 91,005
Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa : Mode 1 : T = 0,489 s ; arah translasi x Mode 2 : T = 0,304 s ; arah translasi y Mode 3 : T = 0,196 s ; arah rotasi z Selain itu pada mode ke 15 partisipasi massa untuk ketiga DOF mayor (translasi x, translasi y, rotasi z) sudah mencapai 90% sehingga sudah memenuhi peraturan SNI 03-1726-2002. Modes yang sudah ada tidak perlu ditambah kembali. -
Gaya Geser Dasar Struktur
Gaya geser dasar dinamik struktur berdasarkan analisa program harus dibandingkan dengan gaya geser dasar statik struktur yang dihitung dengan rumus V = C I Wt / R. Gaya geser dinamik harus melebihi 80% gaya statik struktur. Perbandingan kedua hasil dapat dilihat pada perhitungan dibawah : Berdasarkan hasil ETABS, Vxbase dinamik = 2393,15 kN Vybase dinamik = 2480,19 kN Cx 0,75 I 1 Rx 5,5 Massa bangunan 1984,71 ton Wt 19472,57 kN V = C I Wt / R Vxstatik 2655,35 kN Vystatik 2655,35 kN
Cy I Ry
0.8 Vxstatik 0.8 Vystatik
0,75 1 5,5
2124,28 kN 2124,28 kN
Vx dan Vy dinamik sudah lebih besar daripada 80% V statik oleh karena itu faktor perbesaran untuk pembebanan gempa tidak perlu dilakukan.
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
-
Gaya Geser Tingkat Struktur
Berdasarkan analisa dinamik yang dilakukan ETABS, didapatkan grafik gaya geser lantai struktur bangunan 4 lantai ialah sebagai berikut :
Story Shear Bangunan 4 Lantai 4 3 Lantai
Story Shear X Bangunan 4 Lantai Story Shear Y Bangunan 4 Lantai
2 1 0
1000
2000
3000
V (kN) Gambar IV. 46 Gaya Geser Tingkat Bangunan 4 Lantai -
Kinerja Layan dan Kinerja Ultimit Struktur Bangunan 4 Lantai
Kinerja Layan : simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 0,03/R * h lantai. Kinerja Ultimit : simpangan antar tingkat dikali dengan faktor 0,7R, hasilnya tidak boleh melebihi 0,02 * h lantai. Hasil perhitungan kinerja layan dan ultimit bangunan dapat dilihat pada grafik berikut : Drift Bangunan 4 Lantai akibat eqx 4 Drift x
3 Lantai
Drift y
2
Batas Layan Batas Ultimit
1
Drift Ultimit x 0
20
40
60
80
100
Drift Ultimit y
Drift (mm) Gambar IV. 47 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa x
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Drift Bangunan 4 Lantai akibat eqy 4 Drift x Drift y
3 Lantai 2
Batas Layan Batas Ultimit
1
Drift Ultimit x 0
20
40
60
80
100
Drift Ultimit y
Drift (mm) Gambar IV. 48 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa y Dapat dilihat dari grafik diatas bahwa nilai simpangan antar-lantai bangunan tidak melebihi batas baik simpangan layan maupun simpangan ultimit. Hal ini menunjukkan bahwa kekakuan struktur sudah memadai sehingga tidak terjadi simpangan yang berlebihan. -
C2
Kinerja Sistem Transfer
C4
C6
Gambar IV. 49 Sistem Transfer Bangunan 6 Lantai Sistem transfer dalam bangunan 4 lantai terdiri atas balok transfer (TB) yang berupa balok prategang dan kolom-kolom pendukung berukuran 800x800 mm2 yang berada di sepanjang lantai 1-4 bangunan. Kinerja dari sistem transfer ini akan dievaluasi dengan mencari tahu besarnya gaya-gaya yang ditransfer, gaya-gaya dalam pada kolom pendukung, dan displacement baik pada balok transfer maupun titik tengah struktur. Pembahasan lebih lengkapnya dapat dilihat sebagai berikut :
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer oleh TB Beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : DL SDL LL Total
Beam 1 987,27 kN 251,18 kN 201,73 kN 1440,18 Total
Beam 2 987,28 251,18 201,73 1440,19
kN kN kN kN
Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer oleh TB Hampir sama dengan beban gravitasi, beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : Balok Transfer EQ x68,05 EQ y13,2
kN kN
Ev1
194,84
kN
Ev2 Eqx + Eqy + Ev1 Eqx + Eqy + Ev2
-185,76 276,09 -104,51
kN kN kN
Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer Gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer dapat dilihat dari penjumlahan gayagaya geser kolom pendukung di lantai 1.
Gambar IV. 50 Gaya Geser Pada Kolom Pendukung Merepresentasikan Gaya Geser yang Ditransfer oleh TB
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Besarnya gaya-gaya dapat dilihat pada tabel dibawah : Gaya Geser yang Ditransfer Sistem Transfer Eqx150,1 Eqy85,71
kN kN
Displacement di Tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa Selain gaya-gaya yang ditransfer, dilihat juga besarnya displacement yang terjadi pada titik tengah bentang TB akibat beban gravitasi dan beban gempa. Hasil displacement dapat dilihat pada tabel berikut : GAYA GRAVITASI Beam 1 -13,234 Beam 1 -2,8321 Beam 1 -3,6253
Uz Uz Uz
mm mm mm
Dead Load Live Load SDL
Uz Uz Uz
Beam 2 -13,2347 Beam 2 -2,8321 Beam 2 -3,6254
mm mm mm
GAYA GEMPA Ux Uy
Beam 1 11,7087 mm Beam 1 5mm
Eqx Eqy
Ux Uy
Beam 2 11,7094mm Beam 2 5mm
Dalam melihat displacement pada titik tengah TB, digunakan juga kombinasi pembebanan service yang sudah dilakukan sebelumnya untuk menghitung gaya-gaya dalam. Besarnya displacement yakni :
Bangunan 4 Lantai Displacement di Titik Tengah TB uz (mm)ux (mm)uy (mm) PE7,136 PE+DL+SDL-6,099 PE+DL+SDL+LL-12,557 PE+DL+SDL+LL+E1-16,14612,3282,039 PE+DL+SDL+LL+E2-15,7884,4745,365 PE+DL+SDL+LL+E3-10,96012,3522,058 PE+DL+SDL+LL+E4-10,6034,4975,383
Gaya-gaya Dalam Kolom Pendukung dengan Kombinasi Pembebanan Service
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI Gaya-gaya dalam pada kolom pendukung yang terletak tepat di bawah TB dan kolomkolom pendukung pada lantai satu bangunan juga dicaritahu. Gaya aksial menandakan besarnya gaya vertikal dari struktur yang ada di atasnya. Gaya geser merepresentasikan gaya lateral pada struktur. Selain itu, digunakan kombinasi pembebanan service yakni kombinasi pembebanan gaya-gaya dengan faktor = 1 dan kombinasi dianggap mewakili kondisi bangunan sebenernya. Kombinasi pembebanan dapat dilihat sebagai berikut : 1. PE 2. PE + DL + SDL 3. PE + DL + SDL + LL 4. PE + DL + SDL + LL +E, dimana E1 = EV1 + Eqx + 0,3 Eqy E2 = EV1 + 0,3 Eqx + Eqy E3 = EV2 + Eqx + 0,3 Eqy E4 = EV2 + 0,3 Eqx + 1 Eqy Besarnya gaya-gaya dalam pada kolom pendukung lantai 3 : Lantai 3 PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
C2 -52,87 -893,97 -1004,84 -1224,91 -1199,93 -967,59 -942,61
Aksial C4 -23,9 -2221,3 -2584,66 -2940,01 -2961,87 -2264,44 -2286,3
C6 -52,87 -893,98 -1004,85 -1224,89 -1199,91 -967,57 -942,59
C2 14,02 -51,24 -62,23 -107,49 -85,36 -87,42 -65,29
Geser C4 0 0 0 45,56 15,21 45,56 15,21
C6 -14,02 51,24 62,23 107,49 85,32 87,42 65,25
C2 12,09 -44,51 -54,05 -110,81 -81,39 -93,41 -63,98
Geser C4 0 0 0 57,59 18,81 57,59 18,81
C6 -12,09 44,51 54,05 110,81 81,36 93,4 63,95
Kolom pendukung lantai 1 : Lantai 1 PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
C2 -52,31 -1087,09 -1197,97 -1457,57 -1445,57 -1142,14 -1130,15
Aksial C4 -23,9 -2344,18 -2707,54 -3081,32 -3103,18 -2368,88 -2390,75
C6 -52,31 -1087,1 -1197,98 -1457,55 -1445,56 -1142,12 -1130,13
Gaya-gaya Dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI Sama seperti kolom pendukung, gaya-gaya dalam TB juga dilihat berdasarkan kombinasi pembebanan service yang sudah dibuat. Bedanya pada balok transfer yang dilihat hanya gaya lintangnya karena dianggap merepresentasikan beban vertikal yang ditransfer ke bawah. Besarnya gaya lintang tersebut yakni : Kombinasi service PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
-
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB 119,97kN 1358,4kN 1560,15kN 1666,37kN 1597,65kN 1290,95kN 1222,22kN
Penulangan
Tulangan Longitudinal Balok Dengan cara yang sama seperti pada penulangan bangunan 8 dan 6 lantai, didapatkan rasio tulangan longitudinal balok arah x dan arah y per lantai untuk bangunan 4 lantai ialah sebagai berikut :
Lantai 4 3 2 1
Rasio (kg/m3) Long Balok arah xLong Balok arah y 35,2934,68 34,8343,22 32,7120,42 31,3920
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Rasio Penulangan Longitudinal Balok Bangunan 4 Lantai 4 3 Lantai
Penulangan Longitudinal Balok arah X Penulangan Longitudinal Balok arah Y
2 1 0,00
10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 Rasio (kg/m3)
Gambar IV. 51 Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 4 Lantai Dapat dilihat bahwa kebutuhan tulangan longitudinal balok arah x pada model bangunan 4 lantai ini justru meningkat di lantai 3 bangunan, berbeda dengan kedua model sebelumnya. Hal ini disebabkan oleh gaya prategang pada TB di bangunan 4 lantai kurang begitu berkontribusi dalam menahan gaya gravitasi sehingga rasio tulangan tetap cukup besar. Tulangan Geser Balok Hasil rasio tulangan geser balok arah x dan arah y per lantai yakni : Rasio (kg/m3) Lantai Geser X Geser Y 5,914,13 4 5,444,14 3 2,382,16 2 1,642,16 1
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Penulangan Geser Balok Bangungan 4 Lantai 4
3 Lantai
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 4 Lantai Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 4 Lantai
2
1 0
2
4
6
8
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 52 Rasio Tulangan Geser Balok Bangunan 4 Lantai Dapat dilihat untuk kebutuhan tulangan geser balok arah x, justru lonjakan terjadi di lantai 3 oleh karena keberadaan TB yang membutuhkan banyak tulangan geser. Penulangan Kolom Nilai rasio tulangan longitudinal dan transversal kolom per lantai untuk bangunan 4 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Lantai 4 3 2 1
Penulangan Longitudinal 111,89 80,02 80,02 84,85
Geser arah X 4,15 0 0 1,797
Geser Arah Y 3,972 0 0 1,797
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 4 Lantai 4 3 Lantai Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 4 Lantai
2 1 0
50
100
150
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 53 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 4 Lantai Rasio Penulangan Geser Kolom Bangunan 4 Lantai 4 3 Lantai 2 1 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 4 Lantai Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 4 Lantai
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 54 Penulangan Geser Kolom Bangunan 4 Lantai Penulangan Dinding Geser (SW) Dinding geser yang digunakan dalam model ialah sebuah dinding bentuk kanal dengan end piers pada setiap ujungnya. Rasio tulangan didapatkan dengan memanfaatkan fitur shear wall design dari program ETABS, dan kemudian diolah untuk diketahui berat dari tulangan-tulangan yang ada. Bentuk dinding geser dengan pier ujung dapat dilihat pada gambar berikut :
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Gambar IV. 55 SW dengan End Piers hasil Section Designer ETABS Dengan menggunakan tulangan secara uniform reinforcing, didapatkan rasio tulangan longitudinal dan tulangan geser SW sebagai berikut : Lantai 4 3 2 1
Longitudinal 38,34 38,34 82,82 145,71
Geser 78,36 78,36 78,36 89,89
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 4 Lantai 4 3 Lantai Penulangan Longitudinal SW Bangunan 4 Lantai
2 1 0,00
50,00 100,00 150,00 200,00 Rasio (kg/m3)
Gambar IV. 56 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 4 Lantai
LAMPIRAN III : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 4 LANTAI
Penulangan Geser SW Bangunan 4 Lantai 4 3 Lantai Penulangan Geser SW Bangunan 4 Lantai
2 1 75,00
80,00
85,00
90,00
95,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 57 Penulangan Geser SW Bangunan 4 Lantai
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800
LAMPIRAN IV Bangunan 6 Lantai TB 1800x800 Spesifikasi struktur dan denah sama seperti bangunan 6 lantai pada variasi pertama. Yang membedakan hanyalah ketinggian TB sehingga ukuran penampang TB menjadi 800x1800. Pembebanan yang dilakukan ialah : Untuk pembebanan gravitasi dan gempa sama seperti bangunan pada model-model sebelumnya. -
Pembebanan Gaya Prategang Momen-momen lapangan akibat beban gravitasi dan beban gempa pada balok ialah : MDL + MSDL + MLL = 2560,907 kN m MEQX + MEQY = 296,91 kN m. Oleh karena momen dari gaya-gaya gravitasi > momen dari gaya gempa maka balok berada dalam kondisi gravity dominated. Tendon seharusnya diletakkan seatas mungkin dari cgc balok. Diambil jarak sejauh 425 mm dari serat teratas ke centroid tendon pada bagian tumpuan balok. Sedangkan jarak dari serat terbawah ke centroid tendon diambil 140 mm, pada daerah lapangan balok. elapangan = 900 – 140 mm = 760 mm. P dibutuhkan = MgravitasiTOTAL / elapangan = 3369,61 kN Tegangan final strand = 0,6 fpu = 1816 Mpa A needed = P / 0,6 fpu = 3019,367 mm2 A nominal 1 strand = 98,71 mm2 Butuh strand = 30,588 ambil 32 buah strand. Setelah diketahui kebutuhan jumlah strand, kemudian dicari besarnya equivalent load balancing : Dengan 32 strand yang dibutuhkan, diambil P lateral akibat prategang = 3525,13 kN. Besarnya beban ekivalen terbagi rata keatas dan kebawah ialah
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 qekivalen (↑↑↑) =, qekivalen (↓↓↓) =,
= 134,368 = 537,473
Beserta momen luar akibat eksentrisitas tendon yang bekerja pada ujung ialah : P x etumpuan = 3525,13 x 0,475 = 1674,43 kN m. Permodelan pembebanan gaya prategang menjadi :
Gambar IV. 58 Pembebanan Gaya Prategang pada TB Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
Gambar IV. 59 Pembebanan Momen akibat Gaya Prategang pada TB 800x1800
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Setelah semua pembebanan dimasukkan ke dalam model, analisa terhadap model pun dilakukan. HASIL RUNNING : -
Periode Getar, Pola Ragam Getar, dan Partisipasi Massa Bangunan 6 Lantai
Periode getar, pola ragam getar, dan partisipasi massa bangunan 6 lantai TB 800x1800 dapat dilihat pada tabel berikut : Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Period 0,785926 0,482762 0,329812 0,190244 0,179126 0,132893 0,108259 0,101478 0,097218 0,087669 0,081368 0,066321 0,06444 0,059378 0,047641 0,039127 0,025593 0,023833
UX 81,1478 0 0,1228 11,6771 0 0 1,8491 0 1,1458 0 0,6775 0 1,597 0 0,9559 0 0,7515 0
UY 0 82,981 0 0 9,0508 1,0295 0 0,158 0 1,5929 0 2,0242 0 1,3062 0 1,0578 0 0,7252
SumUX SumUY 81,14780 81,1478 82,981 81,2706 82,981 92,9477 82,981 92,9477 92,0318 92,9477 93,0613 94,7968 93,0613 94,7968 93,2193 95,9426 93,2193 95,9426 94,8122 96,6201 94,8122 96,6201 96,8364 98,2171 96,8364 98,2171 98,1426 99,173 98,1426 99,173 99,2004 99,9245 99,2004 99,9245 99,9256
RZ 0,3362 0 79,9436 0,0001 0 0 6,6977 0 5,0789 0 0,9671 0 0,2881 0 0,0133 0 0,2384 0
SumRZ 0,3362 0,3362 80,2798 80,2799 80,2799 80,2799 86,9776 86,9776 92,0565 92,0565 93,0237 93,0237 93,3118 93,3118 93,3251 93,3251 93,5635 93,5635
Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa : Mode 1 : T = 0,786 s ; arah translasi x Mode 2 : T = 0,483 s ; arah translasi y Mode 3 : T = 0,33 s ; arah rotasi z Selain itu pada mode ke 9 partisipasi massa untuk ketiga DOF mayor (translasi x, translasi y, rotasi z) sudah mencapai 90% sehingga sudah memenuhi peraturan SNI 03-1726-2002. Modes yang sudah ada tidak perlu ditambah kembali. -
Gaya Geser Dasar Struktur
Gaya geser dasar dinamik struktur berdasarkan analisa program harus dibandingkan dengan gaya geser dasar statik struktur yang dihitung dengan rumus V = C I Wt / R.
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Gaya geser dinamik harus melebihi 80% gaya statik struktur. Perbandingan kedua hasil dapat dilihat pada perhitungan dibawah : Berdasarkan hasil ETABS, Vxbase dinamik = 4193,83 kN Vybase dinamik = 4271,38 kN Cx I Rx Massa Wt
0,75Cy 1I 5,5Ry 3575,3701 35074,38068 kN V = C I Wt / R 4782,870093 kN0.8 Vx 4782,870093 kN0.8 Vy
Vx Vy
0,75 1 5,5
3826,296 kN 3826,296 kN
Vx dan Vy dinamik sudah lebih besar daripada 80% V statik oleh karena itu faktor perbesaran untuk pembebanan gempa tidak perlu dilakukan. -
Gaya Geser Tingkat Struktur
Berdasarkan analisa dinamik yang dilakukan ETABS, didapatkan grafik gaya geser lantai struktur bangunan 6 lantai TB 800x1800 ialah sebagai berikut :
Story Shear Bangunan 6 Lantai TB 800 x 1800 6 5 4 Lantai
Story Shear x 800x1800 Story Shear y 800x1600
3 2 1 0
1000
2000
3000
4000
5000
V (kN) Gambar IV. 60 Gaya Geser Tingkat Bangunan 6 Lantai -
Kinerja Layan dan Kinerja Ultimit Struktur Bangunan 6 Lantai
Kinerja Layan : simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 0,03/R * h lantai. Kinerja Ultimit : simpangan antar tingkat dikali dengan faktor 0,7R, hasilnya tidak boleh melebihi 0,02 * h lantai.
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Hasil perhitungan kinerja layan dan ultimit bangunan dapat dilihat pada grafik berikut : Drift Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 akibat eqx 6 5 Drift x
4 Lantai
AN IV : Batas Layan Batas Ultimit
3 2
Drift Ultimit x
1
Drift Ultimit y 0
20
40
60
80
100
Drift (mm) Gambar IV. 61 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa x Drift Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 akibat eqy 6 5 Drift x Drift y
4 Lantai 3
Batas Layan
2
Batas Ultimit Drift Ultimit x
1
Drift Ultimit y 0
20
40
60
80
100
Drift (mm) Gambar IV. 62 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa y Dapat dilihat dari grafik diatas bahwa nilai simpangan antar-lantai bangunan tidak melebihi batas baik simpangan layan maupun simpangan ultimit. Hal ini menunjukkan bahwa kekakuan struktur sudah memadai sehingga tidak terjadi simpangan yang berlebihan. -
Kinerja Sistem Transfer
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800
C4
C2
C6
Gambar IV. 63 Sistem Transfer Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 Sistem transfer dalam bangunan 6 lantai terdiri atas balok transfer (TB) yang berupa balok prategang dan kolom-kolom pendukung berukuran 1000x1000 mm2 yang berada di sepanjang lantai 1-4 bangunan. Kinerja dari sistem transfer ini akan dievaluasi dengan mencari tahu besarnya gaya-gaya yang ditransfer, gaya-gaya dalam pada kolom pendukung, dan displacement baik pada balok transfer maupun titik tengah struktur. Pembahasan lebih lengkapnya dapat dilihat sebagai berikut :
Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer oleh TB Beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : DL SDL LL Total
Beam 1 1932,67 588,98 454,45 2976,1
kN kN kN Total
Beam 2 1932,69 588,99 454,42 2976,1
Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer oleh TB
kN kN kN kN
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Hampir sama dengan beban gravitasi, beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : Balok Transfer EQ x267,71 EQ y88,56
kN kN
Ev1
310,35
kN
Ev2 Eqx + Eqy + Ev1 Eqx + Eqy + Ev2
-289,9 666,62 66,37
kN kN kN
Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer Gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer dapat dilihat dari penjumlahan gayagaya geser kolom pendukung pada lantai 1.
Gambar IV. 64 Gaya Geser Pada Kolom Pendukung Merepresentasikan Gaya Geser yang Ditransfer oleh TB Besarnya gaya-gaya dapat dilihat pada tabel dibawah : Gaya Geser yang Ditransfer Sistem Transfer Eqx553,9 Eqy243,56
kN kN
Displacement di Tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Selain gaya-gaya yang ditransfer, dilihat juga besarnya displacement yang terjadi pada titik tengah bentang TB akibat beban gravitasi dan beban gempa. Hasil displacement dapat dilihat pada tabel berikut : GAYA GRAVITASI Uz Uz Uz
Beam 1 -12,5019 Beam 1 -3,1275 Beam 1 -4,1255
mm mm mm
Dead Load Live Load SDL
Uz Uz Uz
Beam 2 -12,5019 Beam 2 -3,1275 Beam 2 -4,1255
mm mm mm
GAYA GEMPA Ux Uy
Beam 1 20,4697 Beam 1 8,4514
mm mm
Eqx Eqy
Ux Uy
Beam 2 20,4697 Beam 2 8,4514
mm mm
Dalam melihat displacement pada titik tengah TB, digunakan juga kombinasi pembebanan service yang sudah dilakukan sebelumnya untuk menghitung gaya-gaya dalam. Besarnya displacement yakni : Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 Displacement di Titik Tengah TB uz (mm)ux (mm) PE6,7662 PE+DL-9,8611 PE+DL+SDL+LL-12,9886 PE+DL+SDL+LL+E1-16,960921,2658 PE+DL+SDL+LL+E2-16,69577,4351 PE+DL+SDL+LL+E3-13,069621,2814 PE+DL+SDL+LL+E4-12,80447,4506
uy (mm)
3,3506 8,9136 3,3837 8,9467
Gaya-gaya Dalam Kolom Pendukung dengan Kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya dalam pada kolom pendukung yang terletak tepat di bawah TB dan kolomkolom pendukung pada lantai satu bangunan juga dicaritahu. Gaya aksial menandakan besarnya gaya vertikal dari struktur yang ada di atasnya. Gaya geser merepresentasikan gaya lateral pada struktur. Selain itu, digunakan kombinasi pembebanan service yakni kombinasi pembebanan gaya-gaya dengan faktor = 1 dan
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 kombinasi dianggap mewakili kondisi bangunan sebenernya. Kombinasi pembebanan dapat dilihat sebagai berikut : 1. PE 2. PE + DL + SDL 3. PE + DL + SDL + LL 4. PE + DL + SDL + LL +E, dimana E1 = EV1 + Eqx + 0,3 Eqy E2 = EV1 + 0,3 Eqx + Eqy E3 = EV2 + Eqx + 0,3 Eqy E4 = EV2 + 0,3 Eqx + 1 Eqy Besarnya gaya-gaya dalam pada kolom pendukung lantai 3 : C2
Aksial C4
C6
C2
PE
-109,69
-62,85
-109,69
38,62
0
-38,62
PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3
-1986,92 -2266,61 -2910,61 -2820,9 -2467,16
-4799,51 -5689,41 -6347,3 -6586,95 -5324,27
-1986,96 -2266,65 -2910,67 -2820,94 -2467,22
-114,03 -142,52 -332,39 -223,86 296,5
0 0 220,29 73,01 220,29
114,03 142,53 332,41 223,85 296,51
PE+DL+SDL+LL+E4 -2377,45
-5432,92
-2377,48
-187,96
73,01
87,96
Lantai 3
Geser C4
C6
Kolom pendukung lantai 1 : Aksial Lantai 1 PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Geser
C2
C4
C6
C2
C4
C6
-108,54 -2249,89 -2529,68 -3228,17 -3166,61 -2716,43 -2654,88
-62,85 -4991,51 -5881,41 -6558,1 -6757,75 -5397,47 -5587,12
-108,54 -2249,92 -2529,72 -3228,24 -3166,65 -2716,49 -2654,9
38,62 -106,61 -133,22 -330,22 -217,64 -296,7 -184,13
0 0 0 233,38 76,94 233,38 76,94
-38,62 106,61 133,23 330,23 217,63 296,72 184,12
Gaya-gaya Dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service Sama seperti kolom pendukung, gaya-gaya dalam TB juga dilihat berdasarkan kombinasi pembebanan service yang sudah dibuat. Bedanya pada balok transfer yang
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 dilihat hanya gaya lintangnya karena dianggap merepresentasikan beban vertikal yang ditransfer ke bawah. Besarnya gaya lintang tersebut yakni :
Kombinasi Service
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB
TB 800x1800
-
PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
296,53 2818,18 3272,63 3541,79 3321,94 2951,9 2732,06
kN kN kN kN kN kN kN
Penulangan
Tulangan Longitudinal Balok Dengan cara yang sama seperti pada penulangan bangunan 8 lantai, didapatkan rasio tulangan longitudinal balok arah x dan arah y per lantai untuk bangunan 6 lantai TB 800x1800 ialah sebagai berikut : Rasio (kg/m3) Lantai 6 5 4 3 2 1
Long Balok arah x 39,49 47,18 49,77 38,24 40,16 34,42
Long Balok arah y 33,60 43,34 43,77 44,45 22,46 20,99
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 6 5 Penulangan Longitudinal Balok arah X (800x1800) Penulangan Longitudinal Balok arah Y (800x1800)
4 Lantai 3 2 1 0,00
20,00
40,00
60,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 65 Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 Dapat dilihat bahwa kebutuhan tulangan longitudinal balok arah x menurun ketika di lantai 3 dikarenakan keberadaan balok prategang yang otomatis mengurangi jumlah tulangan non-prategang. Tulangan Geser Balok Hasil rasio tulangan geser balok arah x dan arah y per lantai yakni : Rasio (kg/m3) Lantai Geser X Geser Y 6,53,55 6 5,674,34 5 7,414,59 4 20,174,47 3 5,882,50 2 3,672,17 1
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Penulangan Geser Balok Bangungan 6 Lantai TB 800x1800 6 5 4 Lantai 3 2 1 0,00
5,00 10,00 15,00 20,00 25,00
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 6 Lantai (800x1800) Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1800)
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 66 Rasio Tulangan Geser Balok Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 Dapat dilihat untuk kebutuhan tulangan geser balok arah x, justru lonjakan terjadi di lantai 3 oleh karena keberadaan TB yang membutuhkan banyak tulangan geser. Penulangan Kolom Nilai rasio tulangan longitudinal dan transversal kolom per lantai untuk bangunan 6 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Lantai 6 5 4 3 2 1
Penulangan Longitudinal 80,020 80,020 112,512 80,020 86,559 97,784
Geser arah X 3,923 1,876 3,804 1,790 1,486 1,606
Geser Arah Y 5,078 3,964 2,707 1,486 1,486 2,293
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai (800x1800) 6 5 4 Lantai
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai (800x1800)
3 2 1 0,000
50,000
100,000
150,000
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 67 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 Penulangan Geser Kolom Bangunan 6 Lantai (800x1800) 6 5 4 Lantai 3 2 1 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 6 Lantai (800x1800) Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1800)
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 68 Penulangan Geser Kolom Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 Penulangan Dinding Geser (SW) Dengan menggunakan tulangan secara uniform reinforcing, didapatkan rasio tulangan longitudinal dan tulangan geser SW sebagai berikut : Lantai 6 5 4 3 2 1
Longitudinal 38,34 38,34 38,34 59,82 130,37 211,66
Geser 78,36 78,36 78,36 97,41 144,55 186,67
LAMPIRAN IV : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1800 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 6 5 4 Lantai
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai (800x1800)
3 2 1 0
50
100
150
200
250
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 69 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai TB 800x1800 6 5 4 Lantai Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai (800x1800)
3 2 1 0
50
100
150
200
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 70 Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai TB 800x1800
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600
LAMPIRAN V Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 Spesifikasi struktur dan denah sama seperti bangunan 6 lantai pada variasi pertama. Yang membedakan hanyalah ketinggian TB sehingga ukuran penampang TB menjadi 800x1600. Pembebanan yang dilakukan ialah : Untuk pembebanan gravitasi dan gempa sama seperti bangunan pada model-model sebelumnya. -
Pembebanan Gaya Prategang Momen-momen lapangan akibat beban gravitasi dan beban gempa pada balok ialah : MDL + MSDL + MLL = 2150,775 kN m MEQX + MEQY = 250,46 kN m. Oleh karena momen dari gaya-gaya gravitasi > momen dari gaya gempa maka balok berada dalam kondisi gravity dominated. Tendon seharusnya diletakkan seatas mungkin dari cgc balok. Diambil jarak sejauh 425 mm dari serat teratas ke centroid tendon pada bagian tumpuan balok. Sedangkan jarak dari serat terbawah ke centroid tendon diambil 140 mm, pada daerah lapangan balok. elapangan = 800 – 140 mm = 660 mm. P dibutuhkan = MgravitasiTOTAL / elapangan = 3258,75 kN Tegangan final strand = 0,6 fpu = 1816 Mpa A needed = P / 0,6 fpu = 2920,03 mm2 A nominal 1 strand = 98,71 mm2 Butuh strand = 29,58 ambil 32 buah strand. Setelah diketahui kebutuhan jumlah strand, kemudian dicari besarnya equivalent load balancing :
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 Dengan 32 strand yang dibutuhkan, diambil P lateral akibat prategang = 3525,13 kN. Besarnya beban ekivalen terbagi rata keatas dan kebawah ialah qekivalen (↑↑↑) =, qekivalen (↓↓↓) =,
= 112,61 = 450,43
Beserta momen luar akibat eksentrisitas tendon yang bekerja pada ujung ialah : P x etumpuan = 3525,13 x 0,375 = 1321,92 kN m. Permodelan pembebanan gaya prategang menjadi :
Gambar IV. 71 Pembebanan Gaya Prategang pada TB Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600
Gambar IV. 72 Pembebanan Momen akibat Gaya Prategang pada TB 800x1600 Setelah semua pembebanan dimasukkan ke dalam model, analisa terhadap model pun dilakukan. HASIL RUNNING : -
Periode Getar, Pola Ragam Getar, dan Partisipasi Massa Bangunan 6 Lantai
Periode getar, pola ragam getar, dan partisipasi massa bangunan 6 lantai TB 800x1600 dapat dilihat pada tabel berikut : Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Period 0,789247 0,482621 0,329588 0,189702 0,178978 0,132866 0,107898 0,101288 0,097167 0,08749 0,081296 0,066366 0,064455 0,059591
UX 81,0652 0 0,1393 11,726 0 0 1,8532 0 1,1353 0 0,6885 0 1,6266 0
UY 0 82,9261 0 0 9,1055 1,0166 0 0,1506 0 1,5792 0 1,9604 0 1,3952
SumUX SumUY 81,06520 81,0652 82,9261 81,2046 82,9261 92,9306 82,9261 92,9306 92,0317 92,9306 93,0482 94,7838 93,0482 94,7838 93,1989 95,919 93,1989 95,919 94,7781 96,6075 94,7781 96,6075 96,7385 98,2341 96,7386 98,2341 98,1337
RZ 0,3527 0 79,8492 0,0003 0 0 6,6592 0 5,2024 0 0,8865 0 0,2706 0
SumRZ 0,3527 0,3527 80,2019 80,2022 80,2022 80,2022 86,8614 86,8614 92,0639 92,0639 92,9504 92,9504 93,221 93,221
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 15 16 17 18
0,04759 0,9318 0,039318 0 0,025602 0,7586 0,023895 0
0 1,0557 0 0,7356
99,166 99,166 99,9246 99,9246
98,1337 0,0094 99,1894 0 99,1894 0,2458 99,925 0
93,2304 93,2304 93,4761 93,4761
Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa : Mode 1 : T = 0,789 s ; arah translasi x Mode 2 : T = 0,483 s ; arah translasi y Mode 3 : T = 0,329 s ; arah rotasi z Selain itu pada mode ke 9 partisipasi massa untuk ketiga DOF mayor (translasi x, translasi y, rotasi z) sudah mencapai 90% sehingga sudah memenuhi peraturan SNI 03-1726-2002. Modes yang sudah ada tidak perlu ditambah kembali. -
Gaya Geser Dasar Struktur
Gaya geser dasar dinamik struktur berdasarkan analisa program harus dibandingkan dengan gaya geser dasar statik struktur yang dihitung dengan rumus V = C I Wt / R. Gaya geser dinamik harus melebihi 80% gaya statik struktur. Perbandingan kedua hasil dapat dilihat pada perhitungan dibawah : Berdasarkan hasil ETABS, Vxbase dinamik = 4175,26 kN Vybase dinamik = 4253,98 kN Cx I Rx
0,75 1 5,5
Massa Wt
3562,0567 34943,77623
Vx Vy
Cy I Ry
kN V = C I Wt / R kN0.8 Vx 4765,060395 kN0.8 Vy 4765,060395
0,75 1 5,5
3812,048 3812,048
kN kN
Vx dan Vy dinamik sudah lebih besar daripada 80% V statik oleh karena itu faktor perbesaran untuk pembebanan gempa tidak perlu dilakukan. -
Gaya Geser Tingkat Struktur
Berdasarkan analisa dinamik yang dilakukan ETABS, didapatkan grafik gaya geser lantai struktur bangunan 6 lantai TB 800x1600 ialah sebagai berikut :
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600
Story Shear Bangunan 6 Lantai Balok 800 x 1600 6 5 4 Lantai 3
Story Shear X 800x1600 Story Shear Y 800x1600
2 1 0
1000 2000 3000 4000 5000 V (kN)
Gambar IV. 73 Gaya Geser Tingkat Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 -
Kinerja Layan dan Kinerja Ultimit Struktur Bangunan 6 Lantai
Kinerja Layan : simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 0,03/R * h lantai. Kinerja Ultimit : simpangan antar tingkat dikali dengan faktor 0,7R, hasilnya tidak boleh melebihi 0,02 * h lantai. Hasil perhitungan kinerja layan dan ultimit bangunan dapat dilihat pada grafik berikut : Drift Bangunan 6 Lantai 800x1600 akibat eqx 6 5 Drift x Drift y
4 Lantai 3
Batas Layan
2
Batas Ultimit Drift Ultimit x
1
Drift Ultimit y 0
20
40
60
80
100
Drift (mm) Gambar IV. 74 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa x
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 Drift Bangunan 6 Lantai 800x1600 akibat eqy 6 5 Drift x
4 Lantai
Drift y Batas Layan
3
Batas Ultimit Drift Ultimit x
2 1
Drift Ultimit y 0
20
40
60
80
100
Drift (mm) Gambar IV. 75 Grafik Drift Bangunan akibat Pembebanan Gempa y Dapat dilihat dari grafik diatas bahwa nilai simpangan antar-lantai bangunan tidak melebihi batas baik simpangan layan maupun simpangan ultimit. Hal ini menunjukkan bahwa kekakuan struktur sudah memadai sehingga tidak terjadi simpangan yang berlebihan. -
C2
Kinerja Sistem Transfer
C4 Gambar IV. 76 Sistem Transfer Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
C6
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 Sistem transfer dalam bangunan 6 lantai terdiri atas balok transfer (TB) yang berupa balok prategang dan kolom-kolom pendukung berukuran 1000x1000 mm2 yang berada di sepanjang lantai 1-4 bangunan. Kinerja dari sistem transfer ini akan dievaluasi dengan mencari tahu besarnya gaya-gaya yang ditransfer, gaya-gaya dalam pada kolom pendukung, dan displacement baik pada balok transfer maupun titik tengah struktur. Pembahasan lebih lengkapnya dapat dilihat sebagai berikut : Beban Vertikal akibat Beban Gravitasi yang Ditransfer oleh TB Beban vertikal akibat beban gravitasi yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : DL SDL LL Total
Beam 1 1769,17 kN 552,76 kN 426,91 kN 2748,84 Total
Beam 2 1769,17 552,76 426,91 2748,84
kN kN kN kN
Beban Vertikal akibat Beban Gempa yang Ditransfer oleh TB Hampir sama dengan beban gravitasi, beban vertikal akibat beban gempa yang ditransfer oleh TB dapat diketahui dari besarnya gaya dalam lintang yang terjadi pada balok prategang. Gaya-gaya dalam lintang tersebut dapat dilihat pada tabel berikut : Balok Transfer EQ x250,82 EQ y81,72
kN kN
Ev1
kN
Ev2 Eqx + Eqy + Ev1 Eqx + Eqy + Ev2
284,59
-265,38 kN 617,13 kN 67,16 kN
Gaya Geser yang Ditransfer oleh Sistem Transfer Gaya geser yang ditransfer oleh sistem transfer dapat dilihat dari penjumlahan gayagaya geser kolom pendukung pada lantai 1.
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600
Gambar IV. 77 Gaya Geser Pada Kolom Pendukung Merepresentasikan Gaya Geser yang Ditransfer oleh TB Besarnya gaya-gaya dapat dilihat pada tabel dibawah : Gaya Geser yang Ditransfer Sistem Transfer Eqx505,53 Eqy241,95
kN kN
Displacement di Tengah TB akibat Beban Gravitasi dan Beban Gempa Selain gaya-gaya yang ditransfer, dilihat juga besarnya displacement yang terjadi pada titik tengah bentang TB akibat beban gravitasi dan beban gempa. Hasil displacement dapat dilihat pada tabel berikut : GAYA GRAVITASI Uz Uz Uz
Beam 1 -14,5623 Beam 1 -3,7286 Beam 1 -4,9158
mm mm mm
Dead Load Live Load SDL
Uz Uz Uz
Beam 2 -14,5623 Beam 2 -3,7286 Beam 2 -4,9158
mm mm mm
GAYA GEMPA Ux Uy
Beam 1 20,5823 Beam 1 8,4284
mm mm
Eqx Eqy
Ux Uy
Beam 2 20,5823 Beam 2 8,4284
mm mm
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600
Dalam melihat displacement pada titik tengah TB, digunakan juga kombinasi pembebanan service yang sudah dilakukan sebelumnya untuk menghitung gaya-gaya dalam. Besarnya displacement yakni : Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 Displacement di Titik Tengah TB uz (mm)ux (mm) PE7,1659 PE+DL-12,3122 PE+DL+SDL+LL-16,0408 PE+DL+SDL+LL+E1-20,428721,4379 PE+DL+SDL+LL+E2-20,3087,5387 PE+DL+SDL+LL+E3-15,892221,4555 PE+DL+SDL+LL+E4-15,77157,5562
uy (mm)
3,3918 8,926 3,4286 8,9627
Gaya-gaya Dalam Kolom Pendukung dengan Kombinasi Pembebanan Service Gaya-gaya dalam pada kolom pendukung yang terletak tepat di bawah TB dan kolomkolom pendukung pada lantai satu bangunan juga dicaritahu. Gaya aksial menandakan besarnya gaya vertikal dari struktur yang ada di atasnya. Gaya geser merepresentasikan gaya lateral pada struktur. Selain itu, digunakan kombinasi pembebanan service yakni kombinasi pembebanan gaya-gaya dengan faktor = 1 dan kombinasi dianggap mewakili kondisi bangunan sebenernya. Kombinasi pembebanan dapat dilihat sebagai berikut : 1. PE 2. PE + DL + SDL 3. PE + DL + SDL + LL 4. PE + DL + SDL + LL +E, dimana E1 = EV1 + Eqx + 0,3 Eqy E2 = EV1 + 0,3 Eqx + Eqy E3 = EV2 + Eqx + 0,3 Eqy E4 = EV2 + 0,3 Eqx + 1 Eqy Besarnya gaya-gaya dalam pada kolom pendukung lantai 3 : Lantai 3 PE
C2 -110,17
Aksial C4 -79,18
C6 -110,16
C2 38,22
Geser C4 0
C6 -38,22
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
-1951,59 -2229,83 -2850,12 -2771,91 -2416,91 -2338,7
-4635,23 -5503,63 -6135,64 -6320,5 -5069,29 -5254,15
-1951,63 -2229,87 -2850,19 -2771,95 -2416,97 -2338,73
-109,95 -138,06 -312,27 -213,86 -277,59 -179,18
0 0 202,4 67,15 202,4 67,15
109,95 138,07 312,29 213,86 277,6 179,17
Kolom pendukung lantai 1 : Aksial Lantai 1 PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Geser
C2
C4
C6
C2
C4
C6
-108,97 -2215,01 -2493,45 -3168,14 -3118,07 -2666,52 -2616,45
-79,18 -4827,23 -5695,63 -6356,44 -6541,3 -5232,49 -5417,35
108,96 -2215,05 -2493,49 -3168,21 -3118,11 -2666,58 -2616,48
35,5 -102,73 -128,97 -310,9 -208,08 -278,54 -175,72
0 0 0 215,03 70,94 215,03 70,94
-35,5 102,74 128,98 310,92 208,07 278,55 175,71
Gaya-gaya Dalam TB dengan Kombinasi Pembebanan Service Sama seperti kolom pendukung, gaya-gaya dalam TB juga dilihat berdasarkan kombinasi pembebanan service yang sudah dibuat. Bedanya pada balok transfer yang dilihat hanya gaya lintangnya karena dianggap merepresentasikan beban vertikal yang ditransfer ke bawah. Besarnya gaya lintang tersebut yakni :
Kombinasi Service
Gaya Vertikal yang Ditransfer TB
TB 800x1600
-
PE PE+DL+SDL PE+DL+SDL+LL PE+DL+SDL+LL+E1 PE+DL+SDL+LL+E2 PE+DL+SDL+LL+E3 PE+DL+SDL+LL+E4
Penulangan
Tulangan Longitudinal Balok
314,11 2636,04 3062,95 3360,9 3156,99 2820,16 2616,25
kN kN kN kN kN kN kN
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 Dengan cara yang sama seperti pada model-model sebelumnya, didapatkan rasio tulangan longitudinal balok arah x dan arah y per lantai untuk bangunan 6 lantai TB 800x1600 ialah sebagai berikut : Rasio (kg/m3) Long Balok arah x Long Balok arah y 41,2433,86 48,5243,48 51,4543,93 40,7244,64 40,2822,45 34,520,98
Lantai 6 5 4 3 2 1
Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 6 5 4 Lantai
Penulangan Longitudinal Balok arah X (800x1600) Penulangan Longitudinal Balok arah Y (800x1600)
3 2 1 0,00
20,00
40,00
60,00
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 78 Rasio Tulangan Longitudinal Balok Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 Dapat dilihat bahwa kebutuhan tulangan longitudinal balok arah x menurun ketika di lantai 3 dikarenakan keberadaan balok prategang yang otomatis mengurangi jumlah tulangan non-prategang. Tulangan Geser Balok Hasil rasio tulangan geser balok arah x dan arah y per lantai yakni : Rasio (kg/m3) Lantai Geser X Geser Y
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 6 5 4 3 2 1
6,6 5,66 7,8 22,79 5,91 4,16
3,7 4,27 4,5 4,48 2,17 2,17
Penulangan Geser Balok Bangungan 6 Lantai TB 800x1600 6 5 4 Lantai
Penulangan Geser Balok arah X Bangunan 6 Lantai (800x1600) Penulangan Geser Balok arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1600)
3 2 1 0,00
5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 Rasio (kg/m3)
Gambar IV. 79 Rasio Tulangan Geser Balok Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 Dapat dilihat untuk kebutuhan tulangan geser balok arah x, justru lonjakan terjadi di lantai 3 oleh karena keberadaan TB yang membutuhkan banyak tulangan geser. Penulangan Kolom Nilai rasio tulangan longitudinal dan transversal kolom per lantai untuk bangunan 6 lantai dapat dilihat pada tabel berikut : Lantai 6 5 4 3 2 1
Penulangan Longitudinal 80,020 80,020 117,265 80,020 86,506 97,83
Geser arah X 4,148 1,915 3,92 1,193 1,486 1,603
Geser Arah Y 4,392 3,266 2,707 1,486 1,486 2,289
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai 6 (800x1600) 5 4 Lantai
Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai (800x1600)
3 2 1 0,000
50,000
100,000
150,000
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 80 Penulangan Longitudinal Kolom Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 Penulangan Geser Kolom Bangunan 6 Lantai (800x1600) 6 5 4 Lantai
Penulangan Geser Kolom arah X Bangunan 6 Lantai (800x1600) Penulangan Geser Kolom arah Y Bangunan 6 Lantai (800x1600)
3 2 1 0,000
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 81 Penulangan Geser Kolom Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 Penulangan Dinding Geser (SW) Dengan menggunakan tulangan secara uniform reinforcing, didapatkan rasio tulangan longitudinal dan tulangan geser SW sebagai berikut : Lantai 6 5 4 3 2 1
Longitudinal 38,34 38,34 38,34 61,35 131,9062 213,197
Geser 78,36 78,36 78,36 97,41 146,56 186,93
LAMPIRAN V : PERMODELAN DAN HASIL BANGUNAN 6 LANTAI TB 800X1600 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai
Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai (800x1600)
3 2 1 0
50
100
150
200
250
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 82 Penulangan Longitudinal SW Bangunan 6 Lantai TB 800x1600 Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai 6 5 4 Lantai Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai (800x1600)
3 2 1 0
50
100
150
200
Rasio (kg/m3) Gambar IV. 83 Penulangan Geser SW Bangunan 6 Lantai TB 800x1600
91
