ANALISIS KERUSAKAN STRUKTUR RANGKA KUBAH MASJID TERHADAP BEBAN GRAVITASI

ANALISIS KERUSAKAN STRUKTUR RANGKA KUBAH MASJID TERHADAP BEBAN GRAVITASI Dwi Retno Fatmawati Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus UI Depok 16424, Indonesia [email protected]

ABSTRAK Struktur bangunan atas berupa kubah telah berkembang dan banyak digunakan dalam konstruksi suatu bangunan. Struktur kubah dapat diselimuti dengan cangkang maupun penutup biasa tergantung pada struktur atapnya. Dalam skripsi ini, penulis membahas mengenai dampak yang terjadi apabila struktur rangka pada kubah masjid terjadi pemotongan baik dalam arah vertikal maupun horizontal dengan memodelkan struktur terpisah atau hanya struktur kubah saja dan permodelan pembebanannya sebagai shell. Dampak kerusakan rangka batang diatas hanya dilakukan dengan pembebanan gravitasi menggunakan perangkat lunak SAP2000 v14. Analisa struktur akibat pembebanan gravitasi dilakukan dengan meninjau reaksi perletakan, lendutan/displacement, gaya-gaya dalam serta rasio tegangan. Kata kunci : Kubah, shell, cangkang,beban gravitasi, pemotongan cincin.

ABSTRACT Upper structure building as dome already grows and use in building construction. Dome structure can be covered by shell or light cover depends on upper frame structure. In this undergraduate thesis discuss about impact of frame structure damage on mosque dome, the damage occurs in ring structure from vertical or horizontal direction. Modeling structure performs separated or just using dome structure and covered by shell. Impact of frame structure damage on mosque analyze under gravity load with SAP2000 v14 software. Analysis structure under gravity load is carried out by reviewing joint reaction, displacement, internal forces and stress ratio. Key Words: Dome, shell, gravity load, ring damage. 1. PENDAHULUAN Seperti yang diketahui, Indonesia merupakan negara yang memiliki umat muslim terbesar di Dunia, sehingga banyak sekali bangunan Masjid yang muncul di Indonesia. Di Indonesia, dari data Departemen Agama tahun 2004, jumlah masjid sebanyak 643.834 buah, meningkat dari data tahun 1997 yang sebanyak 392.044 buah atau naik 64% selama 7 tahun

struktur cangkang adalah bentuk structural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung. Permukaan cangkang dapat mempunyai sembarang bentuk. Bentuk yang paling umum adalah permukaan yang berasal dari kurva yang diputar terhadap satu sumbu (misalnya, permukaan bola,elips, kerucut, dan parabola).

Kubah masjid selain sebagai penutup juga biasanya digunakan untuk tempat desain interior yang biasanya diisi oleh kaligrafi yang sangat indah. Sehingga kekuatan dan keindahan bentuk kubah menjadi komponen yang penting dari sebuah Masjid Kubah dapat diartikan sebagai element struktur dari arsitektur menyerupai rongga setengah bola.

Namun penggunaan kubah cangkang mulai berubah menjadi kubah rangka semenjak ditemukannya kubah geodesik pada pertengahan abad lalu yang memiliki sistem struktur berupa rangka. Sekarang ini telah berkembang menjadi struktur rangka kubah dengan berbagai sistem struktur. Terdapat 2 (dua) jenis kubah rangka yaitu kubah rangka yang difungsikan seperti shell dan kubah rangka yang memiliki batang vertikal dan horizontal.

Kubah sendiri biasanya identik dengan penutupnya ada yang berupa penutupnya yang berupa cangkang, yang dimaksud dengan

Dalam skripsi ini, penulis akan melakukan analisa kerusakan struktural rangka kubah masjid dengan melakukan simulasi pemotongan

Analisis kerusakan..., Dwi Retno Fatmawati, FT UI, 2013

cincin arah vertikal dan horizontal, karena banyaknya batang, sehingga simulasi hanya dilakukan pada batang yang mempunyai dampak terbesar ketika dilakukan pemotongan. Struktur tersebut akan dianalisa akibat pembebanan gravitasi dengan program komputer SAP2000 v14. Pada analisa tersebut yang akan ditinjau yaitu gaya dalam, lendutan dan rasio tegangan pada setiap pemotongan yang dilakukan 1. TUJUAN PENELITIAN Mempelajari dampak dari kerusakan struktur rangka kubah masjid dengan menganalisa gaya dalam batang yang terjadi akibat pemotongan cincin arah vertikal dan horizontal dan mengetahui lokasi portal yang terdapat gaya dalam batang maksimum pada setiap pemotongan serta menganalisa rasio tegangan yang terjadi akibat pemotongan cincin arah vertikal dan horizontal 2. BATASAN MASALAH 1. Permodelan struktur gedung secara 3 dimensi dengan menggunakan program SAP 2000 v.14. 2. Model struktur baik kubah dan portal adalah struktur yang sudah ada atau dianggap sudah sesuai dengan Standar Nasional Indonesia SNI 03-1726-2002. 3. Pembebanan yang digunakan adalah pembebanan gravitasi. 4. Analisa variasi kerusakan elemen batang hanya dilakukan di batang horizontal (cincin). 5. Variasi yang digunakan adalah variasi pemotongan cincin arah vertikal dan horizontal

kubah yang sangat terkenal adalah bangunan Pantheon yang dibangun pada abad ke-2 yang sampai sekarang merupakan bangunan dengan kubah beton tanpa tulangan terbesar di dunia. Sampai saat ini bangunan dengan kubah terbesar cowboys stadiumdi Texas US, yang memiliki diameter 275 m. Pada zaman modern pada tahun 1920 dikembangkan pembangunan kubah yang memiliki cangkang yang tipis, untuk diameter 16 meter hanya memakai cangkang dengan ketebalan 30mm dan untuk diameter 40 m hanya menggunakan cangkang dengan ketebalan 60 mm. Hal tersebut bisa tercapai dengan menggunakan struktural kubah berupa rangka baja ringan berbentuk segitiga yang sekarang dinamakan kubah geodesik. Geodesik konstruksi didasarkan pada prinsip bahwa segitiga adalah bentuk dasarnya yang stabil, terlepas dari ukuran, dan bahwa kerangka segitiga yang diselenggarakan bersama dalam ketegangan memungkinkan penciptaan struktur yang ringan namun sangat kuat. Kubah geodesic merupakan awal dari kubah rangka, dan kemudian berkembang menjadi 2 sistem rangka yang berfungsi sebagai shell seperti kubah geodesic dan ada kubah rangka yang memiliki rangka vertikal dan horizontal. 3.3 GRC

3. STUDI LITERATUR

GRC disebut beton ringan karena bahan pembentuknya hampir sama dengan beton biasa yang dibentuk dari campuran semen dan pasir. Namun bila beton memiliki tulangan baja di dalamnya, GRC menggunakan serat (glassfiber) sebagai penguatnya. Karena penguat tersebut bahannya berupa serat, GRC menjadi lebih ringan dibandingkan dengan beton maka disebutlah beton ringan.

3.1 Struktur Kubah

3.4 Struktur Cangkang

Secara harfiah Kubah diartikan sebagai element struktur dari arsitektur menyerupai rongga setengah bola. Namun ada pengertian dasar yang dikenal secara umum, pertama adalah kubah sebagai lengkung atap yang melengkung setengah bulatan, kedua adalah kubah sebagai konstruksi langit-langit melengkung yang digunakan sebagai media atap

Struktur cangkang adalah bentuk struktural tiga dimensi yang kaku dan tipis serta yang mempunyai permukaan lengkung. Permukaan cangkang dapat mempunyai bentuk sembarang. Bentuk yang umum adalah permukaan yang berasal dari kurva yang diputar terhadap satu sumbu, permukaan translasional yang dibentuk dengan menggeserkan kurva bidang di atas kurva bidang lainnya (misalnya, permukaan parabola eliptik dan silindris), permukaan yang dibentuk dengan menggeserkan dua ujung segmen garis pada dua kurva bidang (permukaan hiperbolik paraboloid dan kinoid), dan berbagai bentuk yang merupakan kombinasi dari yang telah disebutkan diatas.

3.2 Sejarah Kubah Bangunan kubah pertama ditemukan pada zaman pra sejarah terbuat dari gading mammoth dan tulang, diperkirakan berusia 19.280-11.700 SM. Kemudian pada zaman romawi, bangunan


3.5 Perilaku Struktur Cangkang Dengan adanya kelengkungan awal mempengaruhi perilaku gaya membran secara signifikan. Sehingga untuk mempelajari perilakunya cangkang di analogikan sebagai membran yaitu elemen permukaan yang sedemikian tipisnya hingga hanya gaya tarik yang timbul pada struktur cangkang. Membran yang memikul beban tegak lurus dari permukaannya akan berdeformasi secara tiga dimensional disertai terjadinya gaya tarik pada permukaan membran.

( c) Segiempat Peralihan Bilinier Gambar 3.2 Komponen Elemen Hingga Untuk Cangkang

3.7 Struktur Space Truss

Gambar 3.1 Gaya Gaya dan Perpindahan Pada Shell

3.6 Metode Elemen Hingga untuk Cangkang Konsep dasar yang melandasi metode elemen hingga yaitu prinsip diskritisasi yang sebenarnya telah banyak digunakan dalam usaha manusia. Untuk Menganalisis bentuk Geometri cangkang dengan elemen hingga dengan pendekatan menggunakan elemen datar dalam bentuk segitiga atau segiempat. Pada pendekatan ini dilakukan kombinasi peralihan umum dan nodal komponen membrane (tegangan bidang) dan komponen lentur (lenturan pelat). Cara memecahkan elemen campuran ini adalah dengan menggunakan kombinasi elemen segiempat peralihan bilinier (bilinier recplacement rectangle) untuk tegangan bidang (melosh) dan untuk lenturan Plat menggunakan elemen segiempat MZC (melosh, Zienkiewiz dan Cheung). Dengan kombinasi ini maka pada setiap titik nodal akan terdapat peralihan nodal terhadap sumbu lokal.

(a) Komponen Membran Pada elemen segiempat

(b) Komponen Lentur pada elemen segiempat

Sistem struktur atap yang akan di pakai adalah kubah space truss. Space Truss adalah sistem struktur yang menggunakan rangka batang tiga dimensi, dimana batang yang digunakan terbuat dari material yang kuat dan ringan. Space Truss biasanya digunakan dalam struktur yang memiliki bentang panjang tanpa penyangga. Sistem ini memiliki kekuatan dari penyatuan kekakuan rangka triangular. Beban-beban yang ada akan ditransformasikan kedalam gaya tekan dan tarik. (Cahyono, 2005) 3.8 Metode Elemen Hingga Space Truss Dalam menggunakan finite element methode, perlu diperhatikan, bahwa pada tiap element / batang akan terdapat 2 buah titik simpul yaitu simpul awal yang diberi tanda ( 1 ) dan simpul akhir yang diberi tanda ( 2 ) dan sebuah element yang diberi tanda ( a ) seperti tampak pada gambar di bawah ini :

a

1

2

Gambar 3.3 sebuah Element truss

Maka gaya-gaya yang terjadi pada koordinat global adalah : { f } = [k ]{d} dimana : f = gaya-gaya batang dalam arah global k = kekakuan global d = perpindahan global Maka ditentukan matriks kekakuan global adalah:

{k } = [T ][ k ][T ]

−1

Dengan [T] adalah suatu faktor konversi gaya gaya ke arah sumbu global yang berbeda-beda untuk tiap jenis struktur. Setelah diperoleh matriks kekakuan global, maka dapat disusun suatu matriks kekakuan struktur yang


memasukkan semua komponen -komponen elemen yang ada.  f1   k1 0  d1   =    f 2   0 k2  d 2 

Langkah berikutnya yaitu menentukan syaratsyarat-syarat batas yang ada dan kemudian nilai perpindahan dapat diperoleh. Dengan nilai perpindahan global yang diperoleh,gaya-gaya batang untuk tiap element dapat ditentukan dengan : { f } = [ k ]{d } : Dimana :

{d } = [T ]

−1

{d }

4. METODOLOGI PENELITIAN Pada penelitian ini penulis melakukan penelitian dalam beberapa tahap antara lain : 1. Melakukan pemodelan struktur. 2. Menetapkan beban-beban yang akan bekerja pada model, seperti beban hidup dan beban mati. 3. Melakukan pemilihan permodelan struktur (dipisah atau digabung) 4. Melakukan pemilihan permodelan penutup kubah (shell atau beban) 5. Melakukan analisis dengan program SAP 2000 v.14 dengan melakukan pemeriksaan terhadap faktor skala akibat beban gravitasi. 6. Melakukan perbandingan struktur terhadap variasi pembebanan Kubah, pemotongan pada cincin kubah arah vertikal dan horizontal MULAI

Penelitian dimulai dengan adanya masalah yang ditemukan kemudian masalah tersebut selanjutnya ingin dipecahkan oleh peneliti melalui penelitian. Analisa dari penelitian ini menggunakan model bangunan yang sudah ada Pada tulisan ini akan dibahas bangunan tingkat rendah yang menggunakan struktur beton dan struktur kubah terbuat dari baja WF 250 dan 198 untuk batang vertikal dan pipa 3” untuk batang horizontal dengan BJ37 memakai sistem las E70xx dan Angkur MS A30. Bangunan ini terdiri dari 2 lantai dengan tinggi masingmasing 5 m dan kubah utama berdiameter 25 m Pembebanan yang dilakukan adalah beban mati dan beban hidup, untuk beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap, yaitu: • Berat Beton bertulang yaitu 2400 Kg/m3 • Berat Baja yaitu 7849 Kg/m3 • Berat Screed yaitu 10 Kg/m2 • Berat Rangka GRC 15 Kg/m2 • Berat Plafond 30 Kg/m2 Untuk beban hidup hanya beban hujan yaitu 20 kg/m2 4.1 Pemilihan Permodelan Struktur Simulasi pemodelan struktur akan dimodelkan dengan 2 (dua) permodelan : 1. Analisa struktur dilakukan secara terpisah ( struktur kubah saja) dengan asumsi kekuatan struktur bawah lebih kuat dari struktur atas, untuk desain kubah di lakukan secara terpisah kemudian reaksi nya di masukan sebagai beban ketika mendesain portal.

Pemilihan permodelan • Permodelan Struktur • Permodelan Penutup Kubah Gambar 4.2 Permodelan struktur variasi 1 Analisa dengan menggunakan SAP 2000 v.14

2.Permodelan struktur dilakukan secara tergabung (struktur utuh, struktur kubah dengan portal beton) sehingga akan banyak nodal yang di gunakan saat permodelan

Evaluasi output: • Displacement • Gaya-gaya dalam • Rasio Tegangan

SELESAI Gambar 4.1 Kerangka Berpikir Gambar 4.3 Permodelan struktur variasi II


4.2 Pemilihan Permodelan Pembebanan Simulasi pemodelan pembebanakan dimodelkan dengan 2 (dua) permodelan : 1. Penutup Kubah adalah GRC, dan hanya menjadi beban pada Kubah. Dalam hal ini GRC pada tiap ruas batang akan dihitung beratnya dan akan di distribusikan ke batang pengikatnya dengan metode amplop.

Cincin Arah Horizontal

Gambar 4.6 Batang arah horizontal yang patah

5. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan metodologi diatas, sebelum dilakukan analisa variasi terlebih dahulu dilakukan pemilihan permodelan. Gambar 4.4 GRC sebagai beban mati

b. Penutup Kubah Berupa GRC yang di analisa sebagai cangkang dengan tebal yang sama dengan GRC yang memiliki elastisitas yang tinggi dan di asumsi kan sebagai membran. Sehingga lendutan yang akan dihasilkan tidak jauh dari permodelan yang pertama

5.1 Pemilihan Permodelan Struktur Pada struktur terpisah, struktur kubah dianalisa menempel pada tanah, namun hal ini bisa dilakukan bila kekakuan kubah lebih kecil dari 1/10 dari kekakuan struktur beton sehingga struktur kubah tidak memberikan pengaruh kekakuan terhadap keseluruhan struktur. Untuk mengetahui apakah struktur kubah dan bangunan ini harus digabung atau dapat dipisah dapat diketahui dengan pengecekan lendutan arah-X kubah dan struktur bawah bangunan bila diberikan gaya yang sama. Gaya yang diberikan adalah 1000 KN pada ujung atas kubah dan pada sisi tengah beton

Gambar 4.5 GRC sebagai membrane

4.3 Variasi Parameter Variasi struktur rangka kubah masjid arah vertikal and horizontal. Analisa dilakukan pada cincin arah vertical dengan melakukan pemotongan satu demi satu sampai cincin dalam ruas tersebut habis. Terdapat 13 (tiga belas) cincin pada arah vertical. Untuk arah horizontal terdapat 26 (dua puluh enam) cincin.

Cincin arah Vertikal

5.1 Gambar cek kekakuan struktur

Maka persyaratan struktur dipisah adalah: K 2 > 10 K1 , K1 = F , K = F 2 ∆1

Gambar 4.6 Batang arah vertikal yang patah

Dimana: K1 = Kekakuan Kubah


∆2

analisa kubah dengan penutup shell kurang dari 2%.

K 2 = Kekakuan Beton

∆1 = Lendutan Arah X Kubah ∆ 2 = Lendutan Arah X Beton Didapatkan K1 = 63,93 dan

K 2 = 101010,

Output yang didapat adalah Gaya dalam di masing-masing batang vertikal dan Horizontal serta displacement joint.

maka K 2 >10 K1 , Dari hasil pengecekan kekakuan struktur diatas makan disehingga dapat disimpulkan bahwa struktur tersebut bisa dianalisa secara terpisah. 5.2 Pemilihan Permodelan Pembebanan Untuk pemilihan permodelan pembebanan permodelan etode kubah dengan penutup sebagai beban dijadikan batas maksimum karena pada analisa awal ini, beban penutup ditanggung oleh frame dengan menggunakan metode amplop, sedangkan pada metode analisa dengan penutup shell akan memberikan kekakuan tersendiri pada struktur tersebut sehingga kekakuan shell dikecilkan menjadi 1/10000 agar shell tidak memberikan pengaruh kekakuan pada struktur. Frame menanggung beban penutup kubah pada metode kubah dengan penutup sebagai beban. Output yang didapat adalah reaksi perletakan di masing-masing batang vertikal. Berikut beberapa hasil output dan analisa yang didapatkan :

Gambar 5.3 Grafik Perbandingan Gaya Dalam Normal, Lintang dan Momen Batang Vertikal antara shell dan beban

Gambar 5.2 Grafik perbandinga reaksi perletakan antara shell dan beban

Dari hasil pembacaan hasil output reaksi perletakan akibat pembebanan gravitasi, dapat dilihat bahwa perbandingan metode kubah dengan penutup sebagai beban terhadap metode


Gambar 5.4 Grafik perbandingan gaya dalam normal, lintang dan momen batang horizontal antara shell dan beban

terhadap metode analisa kubah dengan penutup shell kurang dari 10%.

Dari hasil pembacaan hasil output Gaya dalam axial akibat pembebanan gravitasi pada batang vertikal maupun horizontal, dapat dilihat bahwa perbandingan metode kubah dengan penutup sebagai beban terhadap metode analisa kubah dengan penutup shell kurang dari 4%.

Dari hasil perbandingan kedua metode analisa tersebut maka dapat disimpulkan bahwa kedua metode diatas baik metode kubah dengan penutup sebagai beban maupun metode analisa kubah dengan penutup shell tidak memiliki pengaruh yang signifikan sehingga metode analisa kubah dengan penutup shell dapat digunakan untuk variasi berikutnya

Namun dari hasil pembacaan hasil output gaya dalam geser dan momen akibat pembebanan gravitasi pada batang vertikal maupun horizontal, dapat dilihat bahwa perbandingan metode kubah dengan penutup sebagai beban terhadap metode analisa kubah dengan penutup shell dari 1-10%. Output yang didapat adalah displacement pada joint yang ditinjau

5.4 Analisa Pemotongan Cincin Pada analisa ini yang di gunakan adalah dengan menghilangkan batang horizontal satu demi satu dalam arah vertikal dan horizontal kemudian dianalisa, hasil outputnya adalah reaksi perletakan pada perletakan kubah arah radial dan vertikal, gaya dalam dan lendutan/displacement pada joint, dan rasio tegangan yang terjadi Yang akan dianalisa adalah reaksi perletakn yang terjadi pada arah radial dan horizontal, gaya dalam maksimal pada setiap pemotongan, lendutan maksimal pada setiap pemotongan dan rasio tegangan terbesar pada setiap pemotongan, selain juga juga menganalisa lokasi portal dari hasil gaya dalam, lendutan joint dan rasio tegangan maksimum.

Gambar 5.5 Grafik perbandingan lendutan vertikal antara shell dan beban

Untuk hasil dari lendutan di joint pada dua metode ini mempunyai perbedaan hanya kurang dari 5 %. Hasil ini menunjukan bahwa kekakuan shell tidak memiliki pengaruh pada analisa ini. Periode getar pada struktur kedua metode diatas terdiri dari 12 mode. Dengan kekakuan yang sudah di kecilkan 1/10000, berikut output dari kedua metode tersebut:

Pemotongan Cincin Arah Vertikal Pemotongan cincin untuk arah vertikal akan dilakukan dari frame terbawah satu demi satu sampai batang di juring tersebut habis. Juring yang akan dipakai adalah juring yang pada pembahasan sebelumnya susah digunakan, agar terdapat relasinya. Output yang didapat adalah :

Gambar 5.6 Perbandingan Periode Getar Shell dan Beban

Hasil output Periode getar struktur kubah tersebut, dapat dilihat bahwa perbandingan metode kubah dengan penutup sebagai beban

Gambar 5.7 Grafik reaksi pemotongan cincin arah vertikal


perletakan

akibat

Output yang didapat adalah gaya dalam di masing-masing batang vertikal:

Gambar 5.10 Lokasi portal dan grafik gaya dalam momen (Mmax dan Mmin) pada Batang Vertikal akibat pemotongan cincin arah vertikal Gambar 5.8 Lokasi portal dan grafik gaya dalam axial (Pmin) pada Batang Vertikal akibat pemotongan cincin arah vertical

Penurunan reaksi perletakan yang terjadi adalah antara 0.12% - 83.9%., sedangkan pada pemotongan ke-13 penurunan 66.4%. Penurunan reaksi perletakan arah vertikal yang terjadi antara 0,16% - 3.55%, sedangkan pada pemotongan ke-13 penurunannya adalah 2,69%.

Gambar 5.9 Lokasi portal dan grafik gaya dalam geser (V2 dan V3) pada Batang Vertikal akibat pemotongan cincin arah vertical

Penurunan gaya dalam batang axial tekan berada antara 0,02% - 1,36 %. Untuk gaya geser sumbu kuat terjadi kenaikan antara 0.18% 176,4%, sedangkan pada sumbu lemah terjadi kenaikan antara 0 – 31150%. Untuk gaya dalam momen maximum peningkatannya antara 0 98,04%, sedangkan untuk gaya dalam momen minimum peningkatannya antara 991,41%. Output yang didapat adalah gaya dalam di masing-masing batang vertikal:

Gambar 5.11Lokasi cincin dan grafik gaya dalam axial (Pmax dan Pmin) pada Batang Horizontal akibat pemotongan cincin arah vertical


Berikut beberapa hasil output dan analisa yang didapatkan :

Gambar 5..12 Lokasi cincin dan grafik gaya dalam geser (V2 dan V3) pada batang horizontal akibat pemotongan cincin arah vertical

Gambar 5.14Lokasi dan Grafik Lendutan pada Joint akibat pemotongan cincin arah vertical

Kenaikan lendutan arah vertikal akibat pemotongan cincin arah vertikal adalah sebesar 0 - 6175, 86% Output yang didapat untuk rasio tegangan pada setiap pemotongan. Berikut beberapa hasil output dan analisa yang didapatkan untuk batang vertikal dan horizontal terbesar:

Gambar 5.13 Lokasi cincin dan grafik gaya dalam momen (Mmax dan Mmin) pada batang horizontal akibat pemotongan cincin arah vertical

Kenaikan axial tarik terbesar adalah 363,76 % dan penurunan axial tarik terbesar adalah 2,2 %. Sedangkan kenaikan axial tekan terbesar adalah 213.3% dan penurunan axial tekan terbesar adalah 2,48%. Kenaikan gaya dalam geser pada sumbu kuat adalah sebesar 0 – 1647,57 %, sedangkan kenaikan gaya dalam geser sumbu lemah adalah 0 – 258233,33%. Kenaikan gaya dalam momen maksimum sebesar 0 3330,7777%, sedangkan untuk gaya dalam momen minimum sebesar 0 – 13785%.

Gambar 5.15 Lokasi dan grafik rasio tegangan batang vertikal akibat pemotongan cincin arah vertical

Rasio tegangan pada batang vertikal akibat pemotongan cincin arah vertikal terdapat pada pemotongan cincin ke-13 sebesar 1.96 terdapat di portal 26. Rasio tersebut sudah melebihi batas mulai dari pemotongan ke-6

Output yang didapat adalah lendutan U3 (arah z) pada di masing-masing joint yang ditinjau.


pemotongan tersebut tidak memberikan banyak pengaruh. Hasil pembacaan hasil output gaya dalam pada batang vertikal akibat pemotongan cincin arah horizontal berupa tabel dan grafik yang dibandingkan hasil dari tiap pemotongan cincin Berikut beberapa hasil output dan analisa yang didapatkan:

Gambar 5.16 Lokasi dan grafik rasio tegangan batang horizontal akibat pemotongan cincin arah vertical

Rasio tegangan pada batang horizontal akibat pemotongan cincin arah vertikal terdapat pada pemotongan cincin ke-12 sebesar 3.76 terdapat di portal 18. Rasio tersebut sudah melebihi batas mulai dari pemotongan ke-8 Pemotongan Cincin Arah Horizontal Output yang didapat adalah reaksi perletakan di masing-masing batang vertikal. Berikut beberapa hasil output dan analisa yang didapatkan : Gambar 5.18 Lokasi portal dan grafik gaya dalam axial (P min) pada batang vertikal akibat pemotongan cincin arah horizontal

Gambar 5.17 Grafik Reaksi Perletakan Akibat Pemotongan Cincin Arah Horizontal

Untuk reaksi perletakan arah radial akibat pemotongan cincin arah horizontal mengalami kenaikan sebesar 0 - 3,23, perletakan arah vertikal akibat pemotongan cincin arah horizontal mengalami penurunan sebesar 0,31%, hasil ini menunjukan bahwa

Gambar 5.19 Lokasi portal dan grafik gaya dalam geser (V2 dan V3) pada batang vertikal akibat pemotongan cincin arah horizontal


Gambar 5.20 Lokasi portal dan grafik gaya dalam geser (Mmax dan Mmin) pada batang vertikal akibat pemotongan cincin arah horizontal

Gambar 5.22 Lokasi cincin dan grafik gaya dalam geser (V2 dan V3) pada batang horizontal akibat pemotongan cincin arah horizontal

Untuk gaya dalam axial tekan akibat pemotongan cincin arah horizontal pada batang vertikal mengalami kenaikan sebesar 0,136%, Untuk gaya dalam geser pada sumbu kuat akibat pemotongan cincin arah horizontal pada batang vertikal mengalami penurunan sebesar 3,08 – 5,26%, sedangkan untuk gaya dalam geser sumbu lemah sebesar 0 - 4100% Untuk gaya dalam momen maksimum akibat pemotongan cincin arah horizontal pada batang vertikal bersifat konstan, sedangkan untuk gaya dalam momen minimum sebesar 3.78%

Gambar 5.23 Lokasi cincin dan grafik gaya dalam amomen (Mmax dan Mmin) pada batang horizontal akibat pemotongan cincin arah horizontal

Gambar 5.21 Lokasi cincin dan grafik gaya dalam axial (Pmax dan Pmin) pada batang horizontal akibat pemotongan cincin arah horizontal

Untuk gaya dalam axial akibat pemotongan cincin arah horizontal pada batang horizontal, untuk axial tarik mengalami kenaikan sebesar 35,19 – 49,15% sedangkan untuk axial tekan bersifat konstan hasil ini menunjukan bahwa pemotongan tersebut tidak memberikan banyak pengaruh. Untuk gaya dalam geser akibat pemotongan cincin arah horizontal pada batang horizontal, untuk sumbu kuat mengalami kenaikan sebesar 0 – 10.29% sedangkan untuk sumbu lemah sebesar 0 – 283,33%. Untuk gaya dalam momen akibat pemotongan cincin arah horizontal pada batang horizontal, untuk momem maksimum mengalami kenaikan


sebesar 0 – 3330,77% sedangkan momen minimum sebesar 0 – 9.65%.

konstan. Ini menunjukan bahwa pemotongan cincin arah horizontal tidak memberikan efek tegangan pada batang vertikal.

Output yang didapat adalah lendutan U3 (arah z) pada di masing-masing joint yang ditinjau. Berikut beberapa hasil output dan analisa yang didapatkan

Gambar 5.26 Lokasi dan grafik rasio tegangan batang horizontal akibat pemotongan cincin arah horizontal

Gambar 5.24 Lokasi dan grafik lendutan pada joint akibat pemotongan cincin arah horizontal

Lendutan akibat pemotongan cincin arah vertikal meningkat tiap dilakukan pempotongan, kenaikan lendutan terbesar sebesar 11.03% lendutan terbesar terdapat pada pemotongan cincin ke-8 sebesar 3.22 mm terdapat di portal 5. Output yang didapat untuk rasio tegangan pada setiap pemotongan. Berikut beberapa hasil output dan analisa yang didapatkan untuk batang vertikal dan horizontal terbesar:

Rasio tegangan pada batang horizontal akibat pemotongan cincin arah horizontal terdapat pada pemotongan cincin ke-1 sebesar 0.28 terdapat di portal 2. 6. KESIMPULAN Dari hasil dan analisa yang sudah dilakukan di bab IV mengenai analisa struktur kubah akibat gaya gravitasi kesimpulan yang dapat ditarik, adalah: 1.

2.

3.

4.

Gambar 5.25 Lokasi dan grafik rasio tegangan batang vertikal akibat pemotongan cincin arah horizontal

Rasio tegangan pada batang vertikal akibat pemotongan cincin arah horizontal rasio nya

5.

Permodelan struktur yang digunakan adalah struktur kubah tanpa portal beton atau hanya kubah saja, karena Kekakuan kubah ( ) = 63,93 dan kekakuan portal beton ( )= 101010, maka >10 , sehingga struktur tersebut bisa dianalisa secara terpisah. Permodelan pembebanan yang digunakan adalah pembebanan dengan metode cangkang (shell) pada penutup kubah dengan mengurangi kekakuan shell sehingga mendapatkan reaksi perletakan, gaya dalam dan lendutan serta periode getar yang tidak jauh berbeda hanya 1-10%. Kekakuan shell yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebesar 1/10000 dan berhasil memberikan perbedaan hanya 110% Pemotongan Cincin Arah Vertikal Pemotongan cincin arah vertikal untuk reaksi perletakan arah radial mengalami penurunan maksimal 88 %. Sedangkan untuk reaksi perletakan arah vertikal mengalami hanya mengalami penurunan sebesar 3 %. Gaya dalam pada batang vertikal untuk gaya dalam axial terjadi penurunan gaya tekan axial 1.36 %, untuk gaya dalam geser pada sumbu kuat terjadi peningkatan 176 %


6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

sedangkan pada sumbu lemah terjadi peningkatan 33308%, untuk gaya dalam momen tarik meningkat 312% sedangkan momen tekan meningkat 989% Gaya dalam pada batang horizontal untuk gaya dalam axial terjadi peningkatan gaya tarik axial sebesar 363% dan untuk tekan sebesar 260%, untuk gaya dalam geser pada sumbu kuat terjadi peningkatan 1657 % sedangkan pada sumbu lemah terjadi peningkatan 276796%, untuk gaya dalam momen tarik meningkat 2265% sedangkan momen tekan meningkat 13881% Lendutan maksimum arah vertikal akibat pemotongan cincin mencapai 182 mm, atau mengalami peningkatan 6279% Rasio tegangan untuk batang vertikal terbesar adalah 1.96 atau meningkat 410% dari sebelum dipotong, dan untuk rasio tegangan batang horizontal sebesar 3.01 atau meningkat sebesar 1408%. Pemotongan Cincin Arah Horizontal Pemotongan cincin arah vertikal untuk reaksi perletakan arah radial mengalami kenaikan 3.2%. Sedangkan untuk reaksi perletakan arah vertikal mengalami hanya mengalami penurunan sebesar 0.3 %. Gaya dalam pada batang vertikal untuk gaya dalam axial terjadi penurunan gaya tekan axial 0.14 %, untuk gaya dalam geser pada sumbu kuat terjadi penurunan 5.3 % sedangkan pada sumbu lemah terjadi peningkatan 4410%, untuk gaya dalam momen tarik meningkat 3.58% sedangkan momen tekan konstan Gaya dalam pada batang horizontal untuk gaya dalam axial terjadi peningkatan gaya tarik axial sebesar 49.13% dan untuk tekan menurun sebesar 0.2%, untuk gaya dalam geser pada sumbu kuat terjadi peningkatan 10.83 % sedangkan pada sumbu lemah terjadi peningkatan 393%, untuk gaya dalam momen tarik meningkat 10.42% sedangkan momen tekan menurun 0.3% Lendutan maksimum arah vertikal akibat pemotongan cincin mencapai 3.22 mm, atau mengalami peningkatan 12.76% Rasio tegangan untuk batang vertikal terbesar adalah 0.39 atau meningkat 1.72% dari sebelum dipotong, dan untuk rasio tegangan batang horizontal meningkat sebesar 41%.

7. SARAN 1. Untuk penelitian ini masih bisa dilanjutkan dengan pembebanan gempa atau dinamik

2. Pada variasi pemotongan cincin masih bias dilakukan dengan pemotongan ring secara bersamaan. 3. Untuk analisa selanjutnya juga bisa ditinjau metode-metode perbaikan yang dapat dilakukan. 8. DAFTAR PUSTAKA 1. A. A. PURBOSARI. 2010. MODIFIKASI PERENCANAAN STADION INDOOR SURABAYA SPORT CENTER (SSC) DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA RUANG (SPACE TRUSS). Teknik Sipil Institut Teknologi Sepuluh November. 2. Anedya. W, 2007. PERKEMBANGAN TEKNOLOGI BANGUNAN DI INDONESIA TAHUN 1945-1975. Jakarta. Jurusan Arsitektur Universitas Pancasila. 3. Anonim. 2002. “SNI 03-2847-2002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung”. Badan Standarisasi Nasional. 4. Bradshaw, R, ; Campbell, D; Gargari, M; Mirmiran, A; & Tripeny, P. 2002. Special Structures: Past, Present, and Future. Amerika. America Society of Civil Engineer. 5. Daniel L. Schodek. 1998. Structure.Prentice Hall inc. 6. David .R, 2001. Finite Element Analysis. Department of Materials Science and Engineering Massachusetts Institute of Technology Cambridge. 7. Dewobroto, Wiryanto, 2007. “Aplikasi Rekaya Konstruksi dengan SAP2000”. Jakarta: PT.Elex Media Komputindo. 8. Dimyati. 2002. MENARA DAN KUBAH. Jurnal Desain & konstruksi, Vol 1, No.2. 9. Indrosaptono, Djoko and Haryanto, 2004. STRUKTUR SHELL PADA Il Palazzetto Dello Sport Italia. Jurnal Jurusan Arsitektur 10. Lancaster, Lynne C. 2005. Concrete vaulted construction in Imperial Rome: innovations in context. illustrated ed. Cambridge University Press. 11. Majid, R. 2010. Pemprograman Elemen Hingga Pada Struktur Shell Dengan Bantuan Visual Basic 6.0. Institut Teknologi Sepuluh November. 12. Mark, Robert and Paul Hutchinson. 1986. "On the Structure of the Roman Pantheon". College Art Association. The Art Bulletin. 13. Nainggolan, J. 2009. Pemograman Finite Element Method Pada Element Truss Dengan Menggunakan Matlab. Teknik Sipil USU. 14. Prof. Suvranu De. Development of Truss Equations. MANE 4240 & CIVL 4240 15. Introduction to Finite Elements


16. Robert, M & Hutchinson, P. 1986. On the Structure of the Roman Pantheon. College Art Association. 17. S, Mohamad, Qatu , Rani, W, & Wenchao, W. 2010. Recent research advances on the dynamic analysis of composite shells . Department of Mechanical Engineering, Mississippi State University, Mississippi State. 18. Sukada, Budi A. /Pour, Yulius/ Syatria, Hilmi. Gedung MPR/ DPR-RI Sejarah Dan Perkembangannya, Jakarta: Tim Panitia Penerbitan Buku Gedung MPR/DPR-RI Sejarah dan Perkembangannya, 1995. 19. Sukawi. 2011. Struktur Membran Dalam Bangunan Bentang Lebar. Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang. 20. W. Eugène Kleinbauer (Ed.). 1989. Modern Perspectives in Western Art History An Anthology of Twentieth-Century Writings on the Visual Arts.ACI Committe 318. 2002. Building Code Requirement for Structural Concrete (ACI 318 – 02) and Commentary (318R-02). American Concrete Institute.


ANALISIS KERUSAKAN STRUKTUR RANGKA KUBAH MASJID TERHADAP BEBAN GRAVITASI

Recommend Documents