SRPMK Vs Dual Sistem [PDF]

Citation preview

Jurnal Ilmiah Teknik dan Informatika



Vol. 1, No. 2, Agsutus 2016



Perbandingan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) Dengan Sistem Ganda 1



2



Iis Roin Widiati , Saleh Ilmi Sidik Rabrusun Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik dan Sistem Informasi, Universitas Yapis Papua UNIYAP, Jl. DR. Sam Ratulangi No.11 Dok V Atas, Tlp (0967) 534012, 550355, Jayapura-Papua [email protected]



Abstrak Saat ini, tipe sistem struktur yang biasa digunakan pada bangunan berlantai khususnya di kawasan Indonesia, yaitu Sistem Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Ganda (dual system). Tujuan penelitian ini adalah dengan membandingan antara kinerja Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Ganda pada Gedung Baru Uniyap. Adapun lokasi penelitian ini adalah Gedung Baru Uniyap yang terletak di Kota Jayapura, Provinsi Papua. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode analisis struktur gedung menggunakan software bantu yaitu SAP2000 v14. Analisis respons dinamik 3 dimensi dengan membandingkan 2 model struktur yaitu model pertama Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan model kedua yaitu Sistem Ganda (dual system). Dari hasil analisis yang dilakukan, diperoleh bahwa pada Sistem Ganda berat struktur sedikit lebih besar 1% atau 328,405 kN dari berat keseluruhan SRPMK yaitu 33433,065 kN, untuk struktur Sistem Ganda di mana periode dan frekuensi struktur diperoleh dari hasil analisis masih lebih kecil dari periode untuk struktur SRPMK yaitu 0,715 detik. Perbandingan base shear untuk struktur Sistem Ganda lebih besar dari SRPMK untuk beban gempa arah-X dengan persentase 8% lebih besar dan untuk beban gempa arah-Y dengan persentase 24% lebih besar. Kata kunci: Struktur, Sistem Ganda, Frekuensi.



1 Pendahuluan Ilmu pengetahuan dan penerapan teknologi dalam bidang pembangunan konstruksi teknik sipil mengalami perkembangan yang pesat, membuat kita dituntut untuk lebih produktif, kreatif dan inovatif, terutama dalam hal perancangan struktur. Salah satu kriteria dalam merencanakan struktur bangunan gedung adalah kekuatan serta perilaku bangunan tinggi. Meningkatnya kebutuhan akan gedung tinggi harus diimbangi dengan pemahaman tentang sistem struktur gedung tinggi, terutama ketahanan terhadap gempa. Dalam SNI 1726-2012 telah diatur sistem ataupun subsistem struktur untuk merencanakan struktur gedung tahan gempa. Masing-masing sistem dan subsistem tentunya memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing sesuai dengan karakteristik gedung maupun beban, terutama beban gempa yang merupakan beban lateral. Saat ini, tipe sistem struktur yang biasa digunakan pada bangunan berlantai khususnya di kawasan Indonesia, yaitu Sistem Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus dan Sistem Ganda. Sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK) dapat memikul beban gravitasi dan beban lateral. Namun pada sistem ganda, SRPMK akan bertugas memikul beban gravitasi dan dinding struktur/geser memikul beban lateral. Adapun tujuan penelitian ini adalah membandingkan hasil detailing dari Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Ganda dalam hal Drift, Base Shear, dan Ketidakberaturan Torsional (Torsional Irregurality). Mengacu pada penelitian ini, struktur bangunan yang akan direncanakan adalah model Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Ganda. Kedua jenis ini (SRPMK dan Sistem Ganda) ditujukan untuk membandingkan hasil detailing dari Sistem Rangka Pemikul



Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Ganda dalam hal Simpangan Lateral (Drift), Beban Geser Dasar (Base Shear), dan Ketidakberaturan Torsional (Torsional Irregurality). Untuk perhitungan menggunakan Software SAP 2000 V.14.



2. Metode Penelitian Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode analisis struktur gedung menggunakan software bantu yaitu SAP2000 V.14. Adapun data-data yang mendukung terhadap metode ini diambil dari data-data sekunder yang didapat dari konsultan perencana CV. Mega Cipta Konsultan. Pemodelan Struktur Dalam tugas akhir ini akan dilakukan analisis respons dinamik 3 dimensi dengan membandingkan 2 model struktur yaitu model pertama Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan model kedua yaitu Sistem Ganda (dual system). Struktur dimodelkan menggunakan software SAP2000 v14. Pemasukkan Data Data-data yang dimasukkan berupa data bangunan sebuah gedung perkuliahan, dengan jumlah lantai direncanakan 6 buah lantai. Tinggi tiap tingkat adalah 4 m. Tinggi total rangka beton beton diukur dari lantai dasar adalah 24 m. Mutu bahan yang akan digunakan untuk menghitung kekuatan dan struktur tersebut adalah beton f’c 25 MPa dan baja f’y 240 MPa. Beban-beban yang akan ditinjau adalah beban mati 2400 km/m3, beban hidup 250 km/m2, beban gempa yang dihitung secara dinamis dengan analisis respon spektrum. Dimensi Elemen Struktur



59



Jurnal Ilmiah Teknik dan Informatika



Vol. 1, No. 2, Agsutus 2016



yang lebih kaku dibanding SRPMK. Dimensi kolom dibuat sama dari lantai 1 hingga lantai 6 untuk setiap tingkat. perbedaan hanya pada penggunaan variasi sistem SRPMK dan Sistem Ganda. Dimensi kolom seperti tercantum pada lampiran 1 tabel 1. Komponen stuktur Balok untuk masing-masing sistem SRPMK dan Sistem Ganda dimodelkan sama. Dimensi balok seperti yang tercantum pada lampiran 1 tabel 2. Plat beton bertulang digunakan sebagai plat untuk plat atap dan plat lantai dengan ketebalan masing-masing 120 mm. Dinding Geser (shear wall) Pada gedung dengan Sistem Ganda ini sebesar 30 cm. Ketebalan dinding geser direncanakan dengan menghitung kekakuan lateral/geser untuk Sistem Ganda. Analisis Struktur Analisisnya dilakukan berdasarkan analisis spektrum respons (Response Spectrum). Analisis ini berfungsi untuk menentukan



Beban Spektrum Respons Untuk analisis gempa yang diaplikasikan pada gedung Baru Uniyap ini mengacu pada SNI 1726 2012 dengan wilayah gempa Jayapura dan kondisi tanah sedang (SD). Perhitungan spectrum gempa rencana yang telah dijelaskan pada Bab III dan dapat dilihat seperti pada lampiran 3 Gambar 1 Skala gaya analisis Spektrum Respon Gempa Di dalam SNI 1726 2012 pasal 7.9.4.1 disebutkan bahwa nilai akhir respon dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh dari Gempa Rencana dalam satu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 85% nilai respon ragam yang pertama. Selanjutnya output gaya geser dasar beban statik ekivalen (ELF), beban spektrum respon (RS), dapat dilihat pada lampiran 3 Tabel 6 untuk gedung SRPMK dan gedung dengan Sistem Ganda pada lampiran 3 Tabel 7



nilai simpangan lateral (drift) dan beban geser 1) dasar (Base Shear) dan Ketidakberaturan Torsional (Torsional Irregurality) pada SRPMK dan sistem ganda.



Untuk gedung dengan SRPMK Arah X V Statik (E-X)



=



1798,87 kN



3. Analisis Dan Pembahasan



V Dinamik (RS-X)



=



1314,638 kN



85% V Statik



=



1529,0378 kN



V Dinamik (RS-X)








85% V Statik



batasan simpangan antar lantai ijin ( a). 1. (OCKo)ntoh perhitungan story drift untuk lantai atap pada model SRPMK dapat dilihat di bawah ini : koefisien Cd = 5,5 Simpangan pada lantai atap = δ6 = 0,031 m Simpangan pada lantai bawah = δ5 = 0,027 m Stor(OydKr)ift = 5= δ6- δ5= 0,031 – 0,027 = 0,003 m Pembesaran story drift 5 = Cd 5/I = 5,5(0,003)/1 = 0,018 m Pembesaran drift rasio = 5/h5 =



Faktor-faktor pengali tersebut di atas kemudian dikalikan dengan faktor skala yang telah ditetapkan sebelumnya sehingga diperoleh hasil yang telah memenuhi persyaratan V Dinamik > 85% V Statik, untuk gedung dengan Sistem Ganda tidak dihitung lagi karena telah memenuhi syarat. Hasilnya ditunjukkan pada lampiran 4 Tabel 8 3)



defleksi yang telah diperbesar (δ) dan harus memenuhi



0,018/4 = 0,004439 = 0,444% < 2%



Berikut pada tabel dapat dilihat simpangan antar lantai pada struktur SRPMK untuk masing-masing arah X dan arah Y dapat dilihat pada lampiran 5 Tabel 9 (arah X) dan lampiran 5 Tabel 10 (arah Y).



Untuk gedung dengan SRPMK setelah koreksi Arah X V Statik (E-X) V Dinamik (RS-X)



= =



1798,87 kN 1529,108 kN



85% V Statik



=



1529,0378 kN



V Dinamik (RS-X)



>



85% V Statik



V Statik (E-Y)



=



1798,87 kN



V Dinamik (RS-Y)



=



1529,1 kN



85% V Statik



=



1529,0378 kN



V Dinamik (RS-Y)



>



85% V Statik



Arah Y



Dari hasil perhitungan spektrum respon di atas maka dibuatlah grafik perbandingan dan dapat dilihat bahwa persentase dari Sistem Ganda lebih besar dari SRPMK untuk beban gempa arah x dengan persentase 8% lebih besar dan untuk beban gempa arah y dengan persentase 24% lebih besar.



Dari



hasil



dapat



disimpulkan



sistem



dengan



menggunakan dinding geser (Shear Wall) lebih kuat dalam menahan gempa dibandingkan dengan sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK). Grafik perbandingan dapat dilihat pada lampiran 4 Gambar 2 dan Gambar 3. Simpangan Antar Lantai (Story Drift)



2. Contoh perhitungan story drift untuk lantai atap pada model Sistem Ganda dapat dilihat di bawah ini : koefisien Cd = 5 Simpangan pada lantai atap = δ6 = 0,0167 m Simpangan pada lantai bawah = δ5 = 0,0133 m Story drift = 5 = δ6 - δ5= 0,0167 – 0,0133 = 0,003 m Pembesaran story drift 5 = Cd 5/I = 5(0,0034)/1 = 0,017 m Pembesaran drift ratio= 3/h3 = 0,017/4 = (OK) 0,004256 = 0,426% < 2% Berikut pada tabel dapat dilihat simpangan antar lantai pada struktur Sistem Ganda untuk masingmasing arah X dan arah Y dapat dilihat pada lampiran 5 Tabel 11 (arah X) dan lampiran 5 Tabel 12 (arah Y). Dari hasil di atas dibuat grafik perbandingan drift SAP2000 dan dapat kita lihat bahwa struktur Sistem Ganda memiliki kekakuan yang lebih baik. Walaupun begitu keduanya memenuhi syarat kinerja batas yang ditentukan SNI 1726 2012 yaitu lebih kecil dari 2%. Grafik tersebut dapat dilihat pada lampiran 6 Gambar 4 untuk drift total Arah X dan Gambar 5 untuk drift total Arah Y (OK)



Ketidakberaturan Torsional (Torsional Irregurality) 61



Jurnal Ilmiah Teknik dan Informatika



Untuk analisis elemen struktur yang memperhitungkan pembebanan spectrum response harus melibatkan torsi yang dipengaruhi oleh factor amplifikasi (Ax). Hasil perhitungan momen ketidakberaturan torsional . Pada tabel perhitungan torsional Irregularity, untuk sistem SRPMK mengalami torsi sedangkan pada Sistem ganda (dual system) tidak terjadi torsional. Hal ini menunjukkan bahwa gedung dual system lebih kaku dalam menahan gaya lateral seperti beban gempa.



Vol. 1, No. 2, Agsutus 2016



menyeluruh pada struktur. Bisa dibandingkan dengan hasil analisis menggunakan program lain seperti Etabs, Adina, Sanspro, Staad, dan lainlain. Struktur juga bisa dibandingkan dengan menggunakan sistem penahan gaya lateral seperti Bracing, Tuned Mass Damper (TMD), Base Isolation, atau teknologi lain yang lebih maju.



Daftar Pustaka: 4. Kesimpulan



Perbandingan base shear untuk struktur Sistem Ganda lebih besar dari SRPMK untuk beban gempa arah-X dengan persentase 8% lebih besar dan untuk beban gempa arah-Y dengan persentase 24% lebih besar. Story drift untuk sistem SRPMK lebih besar dibandingkan dengan Sistem Ganda. Hal ini menunjukkan bahwa kekakuan sistem SRPMK lebih kecil bila dibandingkan dengan Sistem Ganda. Struktur model SRPMK pada perhitungan Torsional Irregurality mengalami ketidakberaturan torsi berlebihan karena lebih dari 1,4 kali simpangan antar tingkat, sedangkan struktur untuk model Sistem Ganda mengalami ketidakberaturan torsi saja karena lebih dari 1,2 kali simpangan antar tingkat. Untuk struktur Sistem Ganda di mana periode dan frekuensi struktur diperoleh dari hasil analisis masih lebih kecil dari periode untuk struktur SRPMK yaitu 0,715 detik. Melakukan pengecekan terhadap keseluruhan komponen struktural seperti analisis kolom. Tujuannya selain untuk memberikan kekuatan yang memadai terhadap struktur, juga agar didapatkan hasil perencanaan yang baik sesuai kebutuhan. Selain itu agar didapatkan gambaran perilaku struktural secara



- Badan Standarisasi Nasional. (2013). Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2013). - Badan Standarisasi Nasional. (2012). Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2012). Badan Standarisasi Nasional. 1987. - Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (PPPURG 1987). - Dewobroto, W,. (2007). Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan Sap2000. Jakarta: PT Elex Media Komputindo. - Purwono, R., (2010). Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, Surabaya: Cetakan Keempat, Penerbit itspress. - Sila, Ardi Azis., (2013). Peningkatan Frekuensi Alami Struktur Dengan Teknik Initial Presstressing, Program Studi Teknik Sipil, UGM, Yogyakarta.



62