laporan pemodelan struktur

8/13/2019 laporan pemodelan struktur

1/17

ANALISIS STATIK PUSHOVER STRUKTUR RANGKA

BRESING EKSENTRIK TIPE V-TERBALIK

1. PendahuluanSistem Rangka Baja Berpengaku Eksentrik (SRBE) merupakan sistem struktur

pemikul beban gempa yang memiliki kinerja yang baik dalam hal kekuatan,

kekuatan, daktilitas, maupun disipasi energi. Elemen yang memegang peranan

penting pada SRBE adalah elemen link yang berfungsi menyerap energi gempa

melalui mekanisme leleh, yang dapat berupa leleh geser atau leleh lentur.

Link merupakan elemen struktur yang direncanakan untuk berperilaku inelastis

serta mampu untuk berdeformasi plastis yang besar, karena memikul momen lentur

dan geser yang paling besar di antara komponen struktur lainnya. Deformasi inelastis

yang dialami link dapat berupa deformasi lentur atau geser, dan ditunjukkan dengan

besarnya sudut rotasi plastis yang terbentuk di antara sumbu balok dan sumbu link.

Gambar 1.1. Rotasi link pada SRBE tipe

Kajian yang dilakukan Moestopo, et al, (2009) menunjukkan bahwa untuk

panjang ink yang sama, peningkatan kekuatan dan kekakuan SRBE akan diperoleh

sejalan dengan peningkatan rasio L/H, artinya plastisifikasi atau kelelehan link akan

terjadi pada tingkat pembebanan lateral yang lebih tinggi untuk struktur yang tidak

langsing (L/H besar). Hal ini disebabkan karena kemiringan bresing yang lebih landai


2/17


3/17

Gambar 2.1. Denah Bangunan

2.2. Data StrukturParameter yang digunakan dalam pembebanan gempa mengacu pada kelas

situs D. Pada penelitian ketinggian gedung yang ditinjau hanya satu yaitu gempa pada

arah X baik untuk model SRPM, dan SRBE. Tinggi masing-masing kolom 4,00 m,

panjang balok divariasikan m.

Adapun mutu bahan yang digunakan pada perencanaan bangunan ini adalah

sebagai berikut.

a. Mutu baja:Tegangan leleh, = 250 MPa

Tegangan putus, = 410 Mpa

Modulus elastisitas, = 200.000 Mpa

b. Mutu Beton ( digunakan dalam memodel Pelat )Kuat tekan Fc = 25 Mpa

Modulus elastis, E = 23500 MPa


4/17

Tebal Pelat Lantai = 12 cm

Tebal Pelat Atap = 10 cm

Adapun pembebanan struktur yang bekerja pada struktur ini sebagai berikut :

Beban mati () = Berat sendiri struktur

Beban mati tambahan ( ) = 121 kg/m2 (pelat atap),

145 kg/m2 (pelat lantai)

Beban hidup atap () = 100 kg/m2

Beban hidup lantai () = 250 kg/m2

Beban gempa () = Berdasarkan SNI 03-1726-2012

Gambar 2.2. Inpu beban gempa menggunakan autoloadIBC 2006 pada SAP2000


5/17

3. Metode PelaksanaanAdapun langkahlangkah dalam penelitian ini dapat disajikan dalam bentuk

diagram alir ( flowchart ) sebagai berikut :

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

Mulai

Sruktur Rangka Bresing Eksentrik

Pemodelan dan pembebanan

rangka

Kontrol

rasio

tegangan

Analisi Pushover

strukturSRBE

Selesai

Pemasukan data perencanaan

dan dimensi struktur

kinerja, berat struktur, simpangan dan

pembahasan

Tidak OK

OK


6/17

Uraian gambar diagram alir tersebut dijelaskan sebagai berikut :

a. Pemasukkan data perencanaan dan dimensi struktur,Merupakan tahap persiapan dalam proses perencanaan struktur berupa

memasukkan data perencanaan seperti data material dan dimensi struktur pada

program

b. Pemodelan strukturMemodel 3D struktur baja terbuka dengan sistem rangka pemikul momen, dan

sistem rangka bresing eksentris sesuai dengan denah bangunan pada model

yang telah ditentukan, beserta dimensi yang telah dipersiapkan. Selanjutnya

dilakukan pengerjaan beban pada struktur akibat beban mati, beban mati

tambahan (akibat akibat plafond, penggantung, spesi, tegel, dan lain-lain),

beban hidup, dan beban gempa. Beban mati akibat berat sendiri struktur

dihitung sesuai dengan dimensi struktur pada program (self weight multiplier).

Kemudian definisikan kombinasi pembebanan sesuai dengan SNI 03-1726

2012.

c. Kontrol Rasio Tegangan dan SimpanganKemudian model dilakukan analisis dan selanjutnya dilakukan desain

berdasarkan AISC-LRFD99 yang sudah built in pada SAP2000 untuk

mengetahui rasio tegangan hingga memenuhi batasan yang telah ditentukan

yaitu 0,95.

d. Analisis PushoverApabila sudah memenuhi persyaratan yang ditentukan, maka kedua struktur

dapat dilakukan analisispushover.

e. Kinerja dan Berat Struktur serta PembahasanSelanjutnya dapat diamati hasil kinerja yang didapat terhadap masing-masing

struktur,


7/17

4. Hasil Analisis dan Pembahasan4.1. Dimensi Profil

Setelah struktur dimodelkan dan memenuhi kontrol stress ratio 0,95 maka

dipilih profil masingmasing batang sebagai berikut :

Gambar 4.1. Hasil desain (frame Section) berdasarkan AISC-LRFD93


8/17

4.2. SimpanganSimpangan antar lantai tingkat desain () seperti yang ditentukan dalam SNI

03-1726-2012 tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat ijin (a) seperti

yang didapatkan pada tabel 16 untuk semua tingkat dengan kategori resiko gempa IV

yaitu simpangan yang dihitung tidak boleh melampaui 0,015 kali tinggi tingkat.

Selanjutnya berdasarkan hasil analisis diperoleh total besar simpangan arah x dan y

untuk masing-masing model.

000.35total

hs

mmxa

600000.40015,0

Simpangan dilihat berdasarkan arah gempa x dan arah gempa y, dimana

penyajian data masingmasing tingkat disajikan sebagai berikut :

Tabel 4.1. Simpangan akibat beban gempa arah X

Lantai U1 (mm) U2 (mm) U3 (mm)

10 22,11613 5,52525 -0,00002

9 19,59688 4,93914 -0,00002

8 17,00106 4,33236 -0,00002

7 14,29129 3,70395 -0,00002

6 11,55598 3,07956 -0,00002

5 8,90370 2,47732 -0,00001

4 6,40359 1,91319 -0,00001

3 4,26060 1,40958 -0,00001

2 2,41184 0,85092 -0,00001

1 0,96276 0,37261 0,00000

0 0,00000 0,00000 0,00000


9/17

Tabel 4.2. Simpangan akibat beban gempa arah Y

Lantai U1 (mm) U2 (mm) U3 (mm)

10 6,45767 19,51786 0,00002

9 5,72280 17,49537 0,00001

8 4,96406 15,39764 0,00001

7 4,17221 13,22007 0,00001

6 3,37293 11,04811 0,00001

5 2,59790 8,94077 0,00001

4 1,86761 6,95326 0,00001

3 1,24285 5,15883 0,00001

2 0,70247 3,13918 0,00000

1 0,27968 1,38913 0,00000

0 0,00000 0,00000 0,00000

Dari kedua tabel diatas terlihat simpangan maksimal terjadi pada lantai 10

yang merupakan bagian tertinggi dari gedung dengan simpangan sebesar 22,12 mm

untuk beban gempa arah X dan 6,46 mm untuk beban gempa arah Y. Sehingga

gedung tersebut memenuhi persyaratan simpangan ijin berdasarkan SNI 03-1726-

2012 dimana simpangan yang terjadi lebih kecil dari 600 mm.


10/17

4.3. Kurva statik Push OverSetelah melakukan analisis pushover dengan SAP 2000, maka akan

didapatkan kurvapushoveryang menunjukkan hubungan perpindahan dan gaya geser

dasar suatu struktur.

4.4. Target PerpindahanKriteria evaluasi kinerja kondisi bangunan didasarkan pada gaya dan

deformasi yang terjadi ketika perpindahan titik kontrol sama dengan target

perpindahan t. Dua metode yang digunakan untuk menentukan target perpindahan

yaitu metode kinerja batas ultimit (SNI 1726-2002) dan metode koefisien

perpindahan (FEMA 356).

Berikut adalah idealisasi kurvapushoverberdasarkan FEMA 356 :

Gambar 4.2. Kurva idealisasi Push over

Berdasarkan metode kinerja batas ultimit (SNI 1726-2002), maka mengacu

pada beban gempa nominal yang diperoleh dari analisa struktur dengan cara auto

load diperoleh simpangan ultimate yang dapat terjadi pada bagian atap yaitu :

t = . R . x

dimana :

t = Simpangan ultimate berdasarkan SNI 03-1726-200

0

50

100

150

200

250

300

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

GayaGeserDasar(KN)

Perpindahan Atap (m)

Kurva idealisasi push over

Target Perpindahan


11/17

= Faktor pengali dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh gempa

rencana ( = 0,7)

R = Faktor reduksi gempa (SRBE = 8)

X = Simpangan maksumim yang terjadi pada suatu sistem

Sehingga didapatkan :

t = 0,7 . 8 . 22,12 = 123,872 mm

Dari kedua metode diatas digunakan nilai target perpindahan yang paling besar

(menentukan) untuk arah x adalah berdasarkan FEMA 356 yaitu sebesar 0,236 m.

4.5.

Evaluasi Kinerja StrukturSelanjutnya komponen struktur dievaluasi pada kondisi dimana target

perpindahan tercapai. Kriteria evaluasi kinerja kondisi bangunan didasarkan pada

gaya dan deformasi yang terjadi ketika perpindahan titik kontrol sama dengan target

perpindahan t.

Tabel 4.3 Tabel Kinerja Struktur

Step

Displacement BaseForceAtoB BtoIO IOtoLS LStoCP CPtoC CtoD DtoE BeyondE Tota

m KN

0 -0,000261 0 1180 0 0 0 0 0 0 0 1180

1 0,064199 372,213 1179 1 0 0 0 0 0 0 1180

2 0,081928 471,196 1174 2 2 1 0 1 0 0 1180

3 0,081978 220,143 1174 1 2 1 0 1 0 1 1180

4 0,088256 195,118 1174 1 2 1 0 0 1 1 1180

5 0,088256 195,118 1174 1 2 1 0 0 0 2 1180

6 0,094639 169,675 1174 1 2 1 0 0 0 2 1180

7 0,145554 271,212 1172 3 0 2 0 1 0 2 1180

8 0,145604 155,52 1172 2 0 2 0 1 0 3 1180

9 0,162222 109,345 1172 2 0 2 0 0 1 3 1180

10 0,162222 109,345 1172 2 0 2 0 0 0 4 1180

11 0,168317 92,41 1172 2 0 2 0 0 0 4 1180


12/17

12 0,32985 205,689 1167 3 2 3 0 1 0 4 1180

13 0,3299 73,919 1167 3 1 3 0 0 0 6 1180

14 0,652604 164,894 1158 6 2 6 1 1 0 6 1180

15 0,652654 66,108 1157 6 3 5 1 0 0 8 1180

16 0,862295 98,011 1155 6 4 5 1 1 0 8 1180

17 0,862345 76,298 1154 6 5 5 1 0 0 9 1180

18 0,926571 85,647 1150 10 5 5 1 0 0 9 1180

19 1,020087 92,308 1147 8 6 7 2 1 0 9 1180

20 1,020137 53,329 1146 9 6 7 2 0 0 10 1180

21 1,156715 64,728 1146 8 7 7 2 0 0 10 1180

22 1,185516 66,26 1146 8 5 8 2 1 0 10 1180

23 1,185566 53,851 1146 8 5 8 2 0 0 11 1180

24 1,257997 58,002 1146 8 5 8 1 1 0 11 1180

25 0,905517 23,182 1146 8 5 8 1 0 0 12 1180

Catatan: A: Origin Point (titik awal), B: Yield Point ( titik leleh), IO: Immediate Occupancy

(pengguanaan sedang), LS: Life Safety (Aman untuk dihuni), CP: Collapse Prevention (Pecegahan

Keruntuhan), C: Ultimate Point (titik batas), D:Residual Point (titik sisa), E: Failure Point (titik

keruntuhan).

Berdasarkan tabel 4.3 diatas maka terlihat kelelehan pertama terjadi pada step ke-

3 dimana kelelehan tersebut terjadi pada bagian link yang memang direncanakan

untuk leleh pertama kali.


13/17

Gambar 4.3. Kinerja bangunan pada step ke-3 analisisPushover

Dari tabel 4.3 juga dapat dilihat bahwa target perpindahan struktur terjadi pada

saat step ke-12 dimana perpindahan struktur sudah melewati simpangan ultimate

sebesar 236 mm. kinerja bangunan pada step ke-12 ditunjukkan pada gambar 4.4.


14/17


Pada gambar 4.4. terlihat dua buah link pada bagian bawah bangunan sudah

mengalami leleh sedangkan bresing pada dua lantai terbawah sudah mengalami

kondisiyieldpoint atau segera dapat dihuni. Sehingga struktur sesuai dengan konsep

desain yang diharapkan yaitu balok lemah kolom kuat. Dengan target perpindahan

sebesar t 236 mm dan gaya geser dasar sebesar 139,650 ton.


15/17

Kinerja bangunan pada step ke-25 sebagai step terakhir dari analisis push over

ditampilkan pada gambar 4.5 dimana keruntuhan pada link sudah terjadi di setengah

tinggi bangunan.



16/17

4.6. Kurva Push OverSetelah melakukan analisis pushover dengan SAP 2000, maka akan

didapatkan kurvapushoveryang menunjukkan hubungan perpindahan dan gaya geser

dasar suatu struktur. Berikut adalah kurvapushoverpada model struktur.

Gambar 4.6 Kurva pushover model struktur

Berdasarkan gambar 4.6 dapat dilihat bahwa gaya geser dasar maksimum

yang dapat terserap oleh struktur sebesar 471,196 KN pada saat perpindahan sebesar

81mm. setelah menapai gaya geser dasar maksimum struktur mengalami penurunan

yang drastis pada gaya geser dasar yag dapat terserap dampai dengan perpindahan

maksimal yang terjadi yaitu 1258 mm. sedangkan pada bagian akhir kurva terlihat

penurunan perpindahan menjadi sebesar 905 mm dengan gaya heser dasar sebesar

23,182KN.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Gayageserdasar(KN)

Perpindahan (m)

Kurva Pushov


17/17

5. KesimpulanDari hasil analisis yang dilakukan didapat kan beberapa kesimpulan yang dapat

disampaikan yaitu :

i. Simpangan maksimal yang terjadi pada struktur diakibatkan oleh beban gempapada arah x dengan simpangan sebesar 22,12 mm, jauh lebih kecil dibandingkan

dengan simpangan ijin menurut SNI 03-1726-2002 sebesar 600 mm

ii. Pada analisis pushover, kelelehan pertama terjadi pada bagian link pada step ke-3 pada analisis pushover

iii. Nilai target perpindahan berdasarkan FEMA 356 yaitu sebesar 0,236 m dicapaipada step ke 12

iv. Gaya geser dasar maksimum yang dapat terserap oleh struktur sebesar 471,196KN pada saat perpindahan sebesar 81mm (step ke-3)

laporan pemodelan struktur

Documents