Latar Belakang. Prinsip kerja outrigger & linked beam. Composite Shear Plate Coupling Beam. Photo pelaksanaan di lapangan

Latar Belakang Prinsip kerja outrigger & linked beam Composite Shear Plate Coupling Beam Suryani Mettawana, Structure Engineer, DS&P

Photo pelaksanaan di lapangan

TINJAUAN BALOK PERANGKAI KHUSUS (RC LINKED BEAM) DENGAN GAYA GESER TINGGI PADA DINDING OUTRIGGER GEDUNG 50 LANTAI DAVYSUKAMTA & PARTNERS

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Structural Engineers

DAVYSUKAMTA & PARTNERS Structural Engineers

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Latar Belakang

Vu < Ø Vn

Apartemen 50 lantai di atas 3 lapis basement

Vn = Vc + Vs

Linked beam pada gedung tinggi biasanya menghasilkan gaya geser yang sangat besar.

Luas lantai tipikal = 1600 m2 (27x61)

Apakah bisa dikerjakan dengan cara memperbesar penampang jika Vu > Ø Vn ? Bagaimana jika dimensi yang diperoleh menjadi tidak layak/feasible untuk dibangun?

Periode getar 6.5 s

Tebal core 65cm

Sepasang Outrigger setinggi 3 lantai di level 22,23,24


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

1

Lokasi Outrigger

Outrigger Definisi: A support that extends out from the base of a tall item to add stability. Outrigger system performance is affected by: 1. outrigger locations through the height of a building, 2. the number of levels of outriggers provided, 3. their plan locations, 4. the presence of belt trusses to engage adjacent perimeter columns versus stand alone mega columns, 5. outrigger truss depths, 6. and the primary structural materials used


Reduce bending moment and add building stiffness

Lokasi Link Beam pada Dinding Outrigger

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

4 buah linked beam pada dinding outrigger

DAVYSUKAMTA & PARTNERS

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


Momen guling diubah menjadi gaya tarik tekan M2 = M1 + Vu.L Nilai M1 = 68% M2 Nilai Vu.L = 32% M2

Overturning moment less 32%

Vu

M1 = 80000 t.m M2 = 117000 t.m Vu = 1420 t L = 26.7m

L DAVYSUKAMTA & PARTNERS Structural Engineers

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

M2


M1 = 80.000ton ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

2

Gaya Geser Core Wall dan Gaya Axial Kolom Outrigger

Gedung tinggi harus KUAT dan KAKU terhadap beban gempa dan angin.

Gunakan outrigger dinding beton Hanya akibat beban gempa, belum digabung dengan beban mati dan beban hidup

Tidak ada ‘complete perimeter column frame’ maka harus mengandalkan kekakuan core

Semakin kaku core wall, semakin besar gaya geser pada coupling beam. CEK COUPLING RATIO DAVYSUKAMTA & PARTNERS

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


COUPLING BEAM (Linked Beam)

Menggabungkan (coupled) dua atau lebih RC wall agar bekerja bersama-sama, sehingga lebih efisien


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Hasil Study Hybrid Coupled Wall 12 lantai

Keuntungan dari coupling beam 1. Mereduksi bending momen di dasar coupled shear wall 2. Menambah kekakuan gedung 3. Mendisipasi energi gempa. Sebagai penghubung yang daktail sehingga dapat mengalami simpangan yang relatif besar setelah leleh tanpa kehilangan kekuatan

Perilaku coupling beam sangat menentukan perilaku secara keseluruhan dari sistem coupled walls DAVYSUKAMTA & PARTNERS Structural Engineers

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Moment vs displacement DAVYSUKAMTA & PARTNERS Structural Engineers

Efek coupling ratio terhadap roof deflection ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

3

Dilakukan berbagai analisa & percobaan untuk mencari nilai CR optimum

Coupling Beam Ratio (CR) CR = 0 % Tidak ada coupling action (balok di modelkan sebagai pin)

Nilai proporsi overturning moment yang ditahan oleh system coupled

CR 50% Coupling action menahan setengah overturning moment, sisanya ditahan oleh reaksi momen individu tiap wall (m1 dan m2) CR = 100% Kedua dinding beton berperilaku efektif sebagai satu kesatuan. Yang mana akan tercapai jika jarak coupling beam mendekati nol.


Peraturan yang ada (strength based design) CR < 50% agar Vu < Ø Vn. Tetapi struktur kurang efisien

Rekomendasi

Performance based design approach


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


Flow chart desain

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Coupling Beams Ln/H<4

H Gunakan CR 60%-80% dengan pembatasan tegangan tekan pada dinding beton < 35% kapasitas tekannya. Untuk mengatasi Vu yang besar, dilakukan modifikasi

Vu < Ø Vn

Ln Ya

O/S shear

re-check dimensi

Ln/H<2 dan Vu>1/3√fc’Acw

2 Ya

Tidak

Coupling Beams dengan tul. diagonal

3 1

Coupling Beams Konvensional

Alternatif lain

Composite Shear Plate


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

4

Perbandingan gaya geser pada coupling beam tipikal dan coupling beam pada outrigger

Nilai CR = 74% Tipe Spandrel

Concrete grade

Geometry Width (mm)

Depth (mm)

Factored Loads Span (mm)

Shear (kN)

Moment (kN-m)

Ø Vn

Spandrel tipikal SP2

Fc’ 30 MPa

300

1300

950

700 - 1000

400-550

1424

Spandrel outrigger

Fc’ 45 MPa

450

1300

1020

4270

2216

2510



ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Langkah Perhitungan Composite Shear Plate Coupling Beam

Composite Shear Plate Linked Beam

Pasang tulangan horisontal

1. 2. 3. 4.

5. DAVYSUKAMTA & PARTNERS Structural Engineers

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Embedded plate didesain untuk mentransfer semua gaya geser dan momen ujung pelat baja ke dalam dinding beton. Gaya geser Vu ditahan seluruhnya oleh pelat baja tentukan tebal pelat Hitung panjang penyaluran pelat baja ke dalam dinding berdasarkan diagram keseimbangan di atas Nilai w adalah tegangan tumpu beton akibat gaya geser dan momen yang dipindahkan dari pelat baja ke beton lewat shear stud. Dengan menghitung keperluan jumlah shearstud, diperoleh nilai w Perhatikan syarat jarak antar shear stud dan ketentuan desain baja lainnya DAVYSUKAMTA & PARTNERS Structural Engineers

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

5


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


PHOTO PELAKSANAAN DINDING OUTRIGGER


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


Shear stud groups 352 buah pada pelat tebal 32mm

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

6



ISEMS, 7 – 8 Nov 2013


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

REFERENSI 1. 2. 3.

4. 5.

6.

7.


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SK SNI 03-2847-2002. Indonesia T.Paulay, M.J.N. Priestley, Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings (1991) Structural Engineering Institute (SEI) of the American Society of Civil Engineers (ASCE) (2010). Recommendations for Seismic Design of Hybrid Coupled Wall Systems. USA. Final Report – Structural Loads: Wind Tunnel Test Pakubuwono Signature Tower, CPP (March 2011) Ho Jung Lee, Daniel A. Kuchma, William Baker, and Lawrence C. Novak (2008). Design and Analysis of Heavily Loaded Reinfoced Concrete Link Beams for Burj Dubai., ACI Structural Journal. Wai-Yin Lam, Ray Kai-Leung Su and Hoat-Joen Pam, Experimental Study on Embedded Steel Plate Composite Coupling Beam, Journal of Structural Engineering @ASCE/August 2005 Council on Tall Building and Urban Habitat (2012). Outrigger Design for High-Rise DAVYSUKAMTA & PARTNERS Structural Engineers

ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

7

http://www.davysukamta.com News / Articles

TERIMA KASIH


ISEMS, 7 – 8 Nov 2013

8

Latar Belakang. Prinsip kerja outrigger & linked beam. Composite Shear Plate Coupling Beam. Photo pelaksanaan di lapangan

Recommend Documents