TUGAS AKHIR
MODIFIKASI PERENCANAAN MENGGUNAKAN SISTEM RANGKA BRESING KONSENTRIS KHUSUS PADA GEDUNG APARTEMEN METROPOLIS Oleh : AAN FAUZI
3109 105 018
Dosen Pembimbing : DATA IRANATA, ST. MT. PhD
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
Gedung apartemen Metropolis direncanakan ulang dengan 25 lantai Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki ancaman gempa bumi cukup tinggi pada zone gempa 6 Alternatif konstruksi gedung menggunakan struktur baja. keunggulan baja sebagai bahan struktur : • kekuatan baja jauh lebih tinggi daripada beton maupun kayu. Kekuatan yang tinggi ini terdistribusi secara merata. Kekuatan baja bervariasi dari 300 Mpa sampai 2000 Mpa (The Kozai Club 1983). • Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan batang struktur dari baja mempunyai ukuran tampang yang lebih kecil daripada batang struktur dengan bahan lain • Struktur yang terbuat dari baja lebih ringan daripada struktur dengan bahan lain. Dengan demikian kebutuhan fondasi juga lebih kecil. • Sifat mudah dibentuk. Struktur dari baja dapat dibongkar untuk kemudian dipasang kembali.
LATAR BELAKANG
SNI 03-1729-2002 mengkIasifikasikan beberapa macam sistem struktur untuk bangunan baja tahan gempa, yang meliputi: • Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) • Sistem Rangka Pemikul Momen Terbatas (SRPMT) • Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) • Sistem Rangka Batang Pemikul Momen Khusus (SRBPMK) • Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus (SRBKK) • Sistem Rangka Bresing Konsentris Biasa (SRBKB) • Sistem Rangka Bresing Eksentrik (SRBE)
sistem struktur untuk bangunan baja tahan gempa dipakai Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus (SRBKK)
GAMBAR MODIFIKASI
GAMBAR MODIFIKASI
RUMUSAN MASALAH Permasalahan utama dalam penyusunan tugas akhir ini adalah Bagaimana melakukan perancangan modifikasi gedung Apartemen Metropolis menggunakan struktur rangka bresing konsentris khusus (SRBKK), Sedangkan detail permasalahan dari penyusunan tugas akhir ini adalah : • Bagaimana menentukan Preliminary desain penampang struktur baja. • Bagaimana merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat, balok anak dan tangga. • Bagaimana memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.7.1. • Bagaimana merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. • Bagaimana merencanakan Bresing konsentris pada struktur bangunan. • Bagaimana merencanakan hubungan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur, yaitu kekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability). • Bagaimana menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam bentuk gambar tenik.
TUJUAN Tujuan yang diharapkan dalam perencanaan struktur gedung ini adalah sebagai berikut: • Menentukan Preliminary desain penampang struktur baja. • Merencanakan struktur sekunder yang meliputi pelat, balok anak dan tangga. • Memodelkan dan menganalisa struktur dengan menggunakan program bantu ETABS 9.7.1. • Merencanakan struktur utama yang meliputi balok dan kolom. • Merencanakan Bresing Konsentris pada struktur bangunan. • Merencanakan hubungan sambungan yang memenuhi kriteria perancangan struktur, yaitu kekuatan (strength), kekakuan dan stabilitas (stability). • Menuangkan hasil perhitungan dan perencanaan dalam bentuk gambar tenik.
BATASAN MASALAH Perencanaan struktur gedung ditinjau dari segi teknis saja, yaitu: • Perencanaan tidak meninjau metode pelaksanaan dan biaya konstruksi. • Perencanaan ini tidak termasuk memperhitungkan sistem utilitas bangunan, perencanaan pembuangan saluran air bersih dan kotor, instalasi/ jaringan listrik, finishing, dsb.
TINJAUAN PUSTAKA
UMUM Tujuan desain bangunan tahan gempa adalah untuk mencegah terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan korban jiwa, dengan tiga kriteria standar sebagai berikut: Gempa ringan Bangunan tidak boleh rusak secara struktural dan arsitektural (komponen arsitektural diperbolehkan terjadi kerusakan seminimum mungkin) Gempa sedang Komponen struktural (balok dan kolom) tidak diperbolehkan rusak sama sekali tetapi komponen arsiektural diperbolehkan terjadi kerusakan (seperti : kaca) Gempa Berat Boleh terjadi kerusakan pada komponen struktural tetapi tidak menyebabkan keruntuhan bangunan.
UMUM KONSEP DESAIN : Pada struktur gedung tinggi, kekakuan merupakan syarat penting untuk diperhatikan, karena kekakuan dapat menahan gaya beban lateral. Adanya aksi gaya beban lateral pada portal (frame) dapat menimbulkan momen lentur, momen puntir, gaya geser dan gaya aksial pada semua elemen struktur. Sehingga gaya-gaya tersebut menyebabkan perlemahan pada struktur tersebut. Dan untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan rangka pengaku Bresing.
UMUM
Gambar Kekakuan struktur setelah dipasang bresing.
UMUM
eccentric bracing
cocentric bracing Gambar macam-macam bresing.
UMUM gambar pemakain bresing pada struktur gedung baja.
SRBKK (Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus) Sistem Rangka
Bresing Konsentrik merupakan pengembangan dari sistem portal tidak berpengaku atau lebih dikenal dengan Moment Resisting Frames (MRF)
Sistem Rangka
Bresing Konsentrik dikembangkan sebagai sistem penahan gaya lateral dan memiliki tingkat kekakuan yang cukup baik.
SRBKK (Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus) Kekakuan sistem ini terjadi akibat adanya elemen pengaku yang berfungsi sebagai penahan gaya lateral yang terjadi pada struktur. Sistem ini penyerapan energinya dilakukan melalui pelelehan yang dirancang terjadi pada pelat buhul.
SRBKK (Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus) Pengembangan daktilitas dilakukan melalui aksi yang terjadi pada bresing dengan cara: ◦ Bresing leleh pada bagian yang tertarik ◦ Bresing mengalami tekuk pada bagian yang tertekan
Konsep batang bresing dalam menerima gaya gempa
SRBKK (Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus) Mekanisme keruntuhan direncanakan terjadi pada elemen bressing dan pelat buhul sambungan bresing ke balok dan kolom. Pada saat terjadi gempa besar, diharapkan terjadi tekuk pada batang bresing (akibat beban aksial yang diterimanya) sehingga terjadi putaran sudut pada ujung bresing yang kemudian menyebabkan pelat buhul pada sambungan ujung bresing leleh (terjadi sendi plastis).
SRBKK (Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus) • Persyaratan Umum Rangka Bresing SNI 02-1729-2002 butir 15.1
Kelangsingan Jika batang elemen bressing mempunyai profil yang langsing maka akan mengurangi kekakuan bressing. Sehingga diupayakan agar elemen yang digunakan tidak menggunakan profil langsing.
kc L 2625 r fy
Analisis Tekuk Berdasarkan jenis elemen bressing yang mengalami gaya aksial, maka elemen bressing harus dicek terhadap tekuk.
METODOLOGI
METODOLOGI
Mulai
Pengumpulan data dan Studi literatur
Preliminary Desain
Pembebanan
Struktur sekunder
Permodelan dan Analisa Struktur menggunakan SAP2000
Kontrol Desain
OK PerhitunganStruktur pondasi
Penggambaran Hasil perencanaan
Selesai
Tidak
DATA PERENCANAAN Data
modifikasi gedung :
Nama gedung : Apartemen Metropolis Tower A & B Fungsi gedung : Apartemen Zone gempa : 6 (Peta zone gempa SNI 1726-2002) Tinggi gedung : 80.00 m (25 lantai + Atap) Material struktur: Baja Profil solid dan Kolom komposit Mutu baja : BJ 37 Mutu beton : f’c 30 Sistem struktur : Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus
ANALISA STRUKTUR
PEMODELAN STRUKTUR •Penempatan Bresing
PEMODELAN STRUKTUR Menggunakan program bantu ETABS 9.7.1
PEMBEBANAN GEMPA SNI 03-1726-2002 Pasal 4.2.1 Pengaruh Gempa Rencana akan ditinjau sebagai pengaruh gempa dinamik, sehingga analisisnya dilakukan berdasarkan analisis respon dinamik SNI 03-1726-2002 ps 5.8.2 •Gempa Respon Spektrum X : 100% efektifitas untuk arah X dan 30% efektifitas arah Y •Gempa Respon Spektrum Y : 100% efektifitas untuk arah Y dan 30% efektifitas arah X
KONTROL DESAIN SNI 03-1726-2002 Kontrol Partisipasi Massa (SNI 1726 ps 7.2.1) Kontrol Nilai Akhir Respon Spektrum (SNI 1726 ps 7.1.3) Kontrol Waktu Getar Alami Fundamental (SNI 03– 1726–2002 Ps.5.6) Kontrol Kinerja Struktur Gedung ( SNI 1726 ps 8)
ANALISA DESAIN •BRESING RSP X
RSPY
Lantai Bresing X (%)
Ket.
Bresing Y (%)
Ket.
Atap
66.03
OK
33.86
OK OK
64.81
25
31.24
OK
24
30.36
OK
33.55
OK
23
31.03
OK
36.65
OK
22
30.88
OK
38.58
OK
21
32.02
OK
39.80
OK
20
34.28
OK
42.01
OK
19
30.05
OK
36.74
OK
18
31.70
OK
38.40
OK
17
32.69
OK
39.16
OK
16
33.67
OK
39.86
OK
15
34.74
OK
40.63
OK
14
35.97
OK
41.59
OK
38.19
OK
43.59
OK
12
35.96
OK
40.60
OK
11
37.95
OK
42.43
OK
39.22
OK
43.20
OK
9
42.41
OK
48.62
OK
8
43.81
OK
49.73
OK
45.56
OK
51.70
OK
6
47.39
OK
53.95
OK
5
45.23
OK
51.67
OK
4
48.71
OK
58.02
OK
3
46.04
OK
54.19
OK
44.35
OK
53.16
OK
32.66
OK
34.38
OK
13
10
7
2 1
Persentase gaya batang tarik bresing (30,05%-66,03%).
SNI 03-1729-2002 Ps. 15.11.2.3. Masing-masing arah gaya lateral yang sejajar dengan bidang bresing, minimal 30% tapi tidak lebih dari 70% gaya horizontal total harus dipikul oleh batang bresing tarik.
ANALISA DESAIN • BRESING
Persyaratan kelangsingan batang bresing untuk SRBKK sesuai SNI 03-1729-2002 Butir 15.11.2.1 yaitu :
•Data profil ][ 300 x 100 x 10 x 16 d
300 mm Ix
bf
100 mm Iy
tw
10 mm ix
tf
16 mm iy 2 A g 117,6 cm Sx r 16 mm Sy tp h
4 16127 cm 4 2527.4 cm 3 11.71 cm 3 4.64 cm 3 1075.12 cm 3 240.7 cm
3 10 mm Zx 1267.92 cm 3 230,8 mm Zy 405.6 cm
kc L 2625 55, 64 169, 44....OK r fy Rasio beban aksial Nu 115547,59 0,96 1..... OK c N n 120299, 41
ANALISA DESAIN • BALOK BRESING
Persyaratan balok bresing untuk SRBKK sesuai SNI 03-1729-2002 Butir 15.11.2.2 •Data profil WF 500 x 200 x 10 x 16
d
500
mm Ix
47800 cm4
bf
200
mm Iy
2140 cm4
tw
10
mm ix
20.46 cm3
tf
16
Ag r h
mm iy 2 114.2 cm Sx
4.33 cm3 1910.0 cm3
20
mm Sy
214.0 cm3
428
mm Zx
3 2096.0 cm 3 332.0 cm
Zy
rasio kapasitas Mu 39442 0,87 1 (memenuhi) .M n 0,9 50304 •Interaksi lentur dan geser Mu V 0, 625 u 1,375 .M n .Vn 0,87 0, 625 0, 42 1,1325 1,375 (memenuhi)
ANALISA DESAIN • KOLOM
Persyaratan balok bresing untuk SRBKK sesuai SNI 03-1729-2002 Butir 15.11.2.2 •Data profil Beton 80 x 80 cm King Cross 588x300x12x20 f y
240
Mpa Ix
127020 cm4
d
588
mm Iy
132585 cm4
bf
300
mm ix
18.16 cm3
tw
12
mm iy
18.56 cm3
tf
20
4320,4 cm3
Ag r
385
mm Sx cm2 Sy
28
mm Zx
h
492
mm Zy
3 5228.64 cm 3 5340.53 cm
4419,5 cm3
Rasio kuat rencana Nu 1124361,86 0, 65 1 (memenuhi) N n 0,85 2044388,5 Nu 0, 2 Nn M uy N u 8 M ux N n 9 M nx M ny 0.95 1, 0.....OK
1, 0
ANALISA DESAIN Persyaratan kekuatan kolom SNI 03-1729-2002 Ps. 15.6.1 Nu 0,65 0,4 Nn Maka, Gaya aksial terfaktor kolom tanpa adanya pengaruh momenmomen yang bekerja ditetapkan berdasarkan kombinasi pembebanan 1,2 D + γL L + Ω0 Eh Nu 1811030, 07 1, 0 (memenuhi) N n 0,85 2044388,5
Hubungan balok ke kolom Perbandingan momen kolom terhadap momen balok. * M pcx
M
* pbx
1
Z (f N A 1 (1,1R M M ) c
yc y
uc
p
g
y
2,08 1......OK
ANALISA DESAIN
GAMBAR RENCANA
GAMBAR RENCANA
Terima Kasih
