Analisis Gempa Dinamik Time History dengan ETABS

Analisis Gempa Dinamik Time History dengan ETABS

Indonesia adalah negara yang dilalui 2 jalur seismik. Hal ini menyebabkan gempa bumi sering terjadi di negara ini. Bagi seorang insinyur teknik sipil khususnya struktur, beban gempa menjadi aspek penting yang perlu diperhitungkan dalam mendesain bangunan terutama dari segi struktural. Ada 2 pendekatan yang digunakan untuk memperhitungkan beban lateral (gempa bumi) yang bekerja pada suatu struktur, yaitu analisis secara statik ekivalen dan analisis dinamik (respon spektra atau time history).

Analisis dinamik linier riwayat waktu (time history) sangat cocok digunakan untuk analisis struktur yang tidak beraturan terhadap pengaruh gempa rencana. Mengingat gerakan tanah akibat gempa di suatu lokasi sulit diperkirakan dengan tepat, maka sebagai input gempa dapat didekati dengan gerakan tanah yang disimulasikan. Dalam analisis ini digunakan hasil rekaman akselerogram gempa sebagai input data percepatan gerakan tanah akibat gempa. Rekaman gerakan tanah akibat gempa diambil dari akselerogram gempa El-Centro N-S yang terjadi di Imperial Valley, California pada tanggal 15 Mei 1940. Input data akselerogram gempa El-Centro ke dalam ETABS dapat dilakukan dengan beberapa cara.

Kali ini saya mendapatkan ilmu baru dari Mas Andre Puja, seorang Mahasiswa ITB (Indonesia) yang sedang melanjutkan kuliah S2 Structural Engineering di  National Cheng Kung University, Taiwan. Ada 2 cara untuk menganalisis beban lateral time history dengan menggunakan software SAP2000 atau ETABS yaitu:

CARA 1.

Pilih Define- Time History Function- Function from File. Kemudian Browse di My Computer/ C/ Program Files/ Computer and Structures/ ETABS/ Time History Function/ Elcentro. Untuk lebih jelasnya dapat lihat screen shoot berikut ini :

 Gambar 1. Time History Function Definition dengan ETABS

CARA 2.

Download recorded accelerograms dari the PEER database. Kemudian upload accelerogram yang telah didownload ke SAP2000 atau ETABS

Salah satu intitusi yang bernama “The Pacific Earthquake Engineering Research (PEER)”, yang berpusat di University of California at Berkeley, mempunyai data lebih dari 10,000 rekaman strong ground motion yang terdiri dari 173 data gempa yang berbeda yang dapat diakses publik secara online. Alamat websitenya ada di :  http://peer.berkeley.edu/ dan keseluruhan database ini dapat dicari di alamat: http://peer.berkeley.edu/nga/

Sebagai contoh, misalnya kita ingin mendownload accelerogram recorded Gempa Imperial Valley 1940 earthquake. Silakan ikuti langkah seperti pada gambar berikut :

1. Klik situsnya di http://peer.berkeley.edu/nga/search.html

 

Gambar 2. Tampilan Menu Search Ground Motion Records

2. Pada menu Search Ground Motion Records kita bisa memilih lokasi mana yang akan kita cari data Gempanya. Saat event telah terpilih di top drop-down list, kita pilih menu Display Results. Ganti "On Map" dengan "In Table”. Lalu SEARCH. Lalu akan muncul Data Gempa seperti di bawah ini :

Gambar 3. Data Gempa yang Ada di PEER

Dengan meng-klik data yang diinginkan dalam hal ini NGA0006, halaman baru akan muncul dengan beberapa informasi terkait gempa tersebut. Apabila kita me-scroll down,  links menuju 3 komponen dari accelerogram (180°, 270° and vertical) akan muncul.

Gambar 4. Tampilan Records Number Gempa yang Dicari

Dengan right-click pada satu dari link tersebut (misal komponen pertama horizontal ditandai dengan IMPVALL/I-ELC180), halaman baru berupa kumpulan data angka- angka akan terbuka yang berisi time history of the ground acceleration yang dipilih. Seperti berikut ini :

4 baris pertama data di atas adalah berupa keterangan mengenai gempa tersebut, yaitu:

•  Location: “Imperial Valley”
•  Date: 19th May 1940
•  Time: 4:39am
•  Station: “El Centro Array #9”
•  Direction: Horizontal, 180°
•  Units of acceleration: g= 9.81 m/s2 (acceleration of gravity)
•  Number of time instants: 4,000
•  Sampling time: Δt= 0.01 s (f= 100 Hz)

Adapun cara membaca data gempa tersebut adalah dari dari kiri ke kanan per baris lalu ganti ke baris selanjutnya hingga baris terakhir.

Kemudian simpan (save) atau copy paste data accelerogram recorded tersebut dalam di notepad dengan format (.txt). Seperti gambar di bawah ini :

Gambar 5. Simpan ke Format (.txt)

Setelah kita menyimpan data tersebut, baru bisa gunakan ke SAP atau ETABS dengan cara pilih Define- Time History Function- Function from File. Kemudian Browse di My Computer/ C/ Program Files/ Computer and Structures/ ETABS/ Time History Function/ Imperial Valley.

Dalam analisis ini redaman struktur (dumping) yang harus diperhitungkan dapat dianggap 5% dari redaman kritisnya. Faktor skala yang digunakan = G x I/R. Dimana :

• G adalah percepatan gravitasi ( 9,81 m/s²)
• I adalah faktor keutamaan gedung
• R adalah faktor reduksi gempa (dalam kasus ini menggunakan daktalitas parsial R= 4)

Jadi, scale factor = 9,81 x 1 / 4 = 2,45

Untuk memasukkan beban gempa time history ke dalam SAP atau ETABS maka harus didefinisikan terlebih dahulu ke dalam Time History Case. Mengingat akselerogram tersebut terjadi selama 10 detik, maka dengan interval waktu 0,1 detik, jumlah output step-nya menjadi = 10/0,1 = 100. Data-data tersebut diinputkan ke dalam ETABS untuk gempa Time History arah X dan Y seperti Gambar 6 dan 7.

Gambar 6. Time History Case Data untuk arah X

Gambar 7. Time History Case Data untuk arah X

Setelah input data kita masukkan. Kemudian kita Run.
Contoh gaya geser dan momen yang terjadi karena Gempa Dinamik dengan time history dapat dilihat di bawah ini.

    Gambar 8. Gaya Geser (shear) Arah X yang terjadi karena Gempa Dinamik, pada Perencanaan Gedung 9 Lantai

   Gambar 9. Gaya Geser (shear) Arah Y yang terjadi karena Gempa Dinamik, pada Perencanaan Gedung 9 Lantai

Gambar 10. Momen Arah X yang terjadi karena Gempa Dinamik, pada Perencanaan Gedung 9 Lantai

Gambar 11. Momen Arah Y yang terjadi karena Gempa Dinamik, pada Perencanaan Gedung 9 Lantai 

sumber

Read more »

Peningkatan Kuat Dukung Tanah dengan Pondasi Cerucuk

Peningkatan Kuat Dukung Tanah dengan Pondasi Cerucuk

Masyarakat di daerah pantai, rawa dan daerah pasang surut sering menggunakan cerucuk bambu/dolken sebagai pondasi atau perkuatan tanah untuk bangunan rumah/gedung, bangunan jalan, bangunan drainase/irigasi, bangunan break water dan bangunan lainnya. Pada akhir-akhir ini cerucuk bambu dengan matras bambu  mulai banyak digunakan sebagai soil improvement untuk dasar reklamasi pantai atau badan jalan di daerah rawa atau tambak.

Sampai saat ini para Engineer atau para teknisi geoteknik dalam perencanaan cerucuk belum ada acuan yang jelas, sehingga dalam penerapannya didasarkan pangalaman masing-masing Perencana, sehinga hasil perencanaan akan berdampak kurang aman atau terlalu aman sehingga kurang efektif. Agar para Perencana dan Teknisi  merasa yakin dalam merencanakan konstruksi cerucuk dan dapat diterima secara teknis, maka perlu metode atau pedoman perhitungan cerucuk yang diakui oleh para ahli geoteknik. Untuk mendapatkan metode perhitungan tersebut perlu adanya penelitian yang mendalam tentang analisis interaksi tanah lunak dengan cerucuk dan dibuktikan dengan model di laboratorium atau skala penuh.

Sampai sekarang ini belum ada penjelasan ilmiah, bagaimana sistim cerucuk tersebut dapat meningkatkan kapasitas daya dukung tanah dan dapat mengurangi penurunan tanah, akan tetapi dalam praktek dilapangan telah menunjukkan  peningkatan daya dukung tanah lunak/lembek bilamana menggunakan cerucuk bambu/dolken dengan jarak tertentu. Pengembangan cerucuk nantinya harus lebih ekonomis, dapat dipertanggung jawabkan secara ilmiah, dapat dilaksanakan dengan mudah dan dalam perencanaan dapat dengan mudah dipahami oleh para perencana.

Pemerintah melalui Departemen Pekerjaan Umum telah menerbitkan pedoman teknis “Tata cara Pelaksanaan Pondasi Cerucut Kayu di Atas Tanah Lembek dan Tanah Gambut” No.029/T/BM1999 Lampiran No. 6 Keputusan Direktur Jendral Bina Marga No. 76/KPTS/Db/1999 Tanggal 20 Desember 1999. Dari pedoman teknis tersebut tidak menjelaskan tentang Perencanaan.

Ide- ide Yang Mendasari

Menyadur dari suntingan pidato Prof. DR. Ir. R. Roeseno pada Asian Regional Conferention On Tall Building and Urban Habitat di Kuala Lumpur, 1998, menceritakan pengalamnya pada waktu membangun gedung Laboratorium Unair Surabaya tingkat 4 (empat) dengan cerucuk bambu berdiameter 12 cm dan panjang 4-5 meter. Sistem pemasangan cerucuk bambu betul- betul terlepas dari struktur pondasi, adapun yang diharapkan adalah peningktan daya dukung tanah lunak yang sangat kecil menjadi lebih besar, yaitu : dari (q all. ) = 0,25 kg/cm2 menjadi dua kalinya. Dari hasil pengalaman bapak Prof. Roeseno tersebut ada 3 (tiga) hal penting yang perlu dicatat yaitu :

• Dengan pemasangan cerucuk bambu kedalam tanah lunak maka cerucuk bambu tersebut akan memotong bidang longsor (sliding plane) sehingga kuat geser tanah secara keseluruhan akan meningkat.
• Dalam pemasangan cerucuk bambu berdiamter 12 cm, jarak antar cerucuk bambu 40 cm dan panjang 4-5 m, daya dukung tanah yang semula 0,25 kg/cm² dapat meningkat sampai 0,50 kg/cm².
• Dari penulis tersebut memberikan informasi bahwa penjelasan secara ilmiah bagaimana sistim cerucuk dapat meningkatkan kapasitas daya dukung tanah  lunak perlu dikaji lebih lanjut, akan tetapi dalam praktek dengan jarak cerucuk tertentu dapat meningkatkan daya dukung 2 (dua) kali lipat dari aslinya.

Studi daya dukung tiang cerucuk pada model skala kecil yang telah dilakukan oleh Abdul Hadi, Tesis S2, 1990 ITB Bandung difokuskan pada daya dukung pondasi telapak bercerucuk dengan ukuran 20 x 20 cm². Dengan konfigurasi jarak cerucuk dapat disimpulkan bahwa jarak tiang cerucuk yang lebih dekat/pendek dan jumlah cerucuk semakin banyak maka akan terjadi peningkatan daya dukung pondasi telapak yang cukup besar.

Evaluasi hasil percobaan daya dukung pondasi cerucuk ukuran 20x20 cm2, menunjukkan bahwa model cerucuk 2 x 2 jarak 9 d (diameter), model 3 x 3 jarak 4,5d, model 4 x 4 jarak 3 d, model 5 x 5 jarak 2,25 d, model 6 x 6 jarak 1,8 d, tidak menimbulkan keruntuhan blok pondasi, maka daya dukung  cerucuk dapat dihitung dengan menggunakan factor effisiensi. Untuk model 7 x 7 jarak 1,5 d, dan model 8x8 jarak 1,25 d, memberikan keruntuhan blok, maka daya dukung cerucuk dapat dihitung sebagai blok tiang.

Yang cukup menarik dalam penelitian tersebut adalah adanya perubahan peningkatan cohesi undrained (CU) pada pengukuran vane shear test yang dilakukan  pada tanah dalam box, dengan jarak 7,5 cm dari sisi model pondasi cerucuk dan kedalaman 30 cm dari permukaan tanah. Melihat kondisi ini berarti terdapat pemadatan tanah disekeliling kelompok tiang meskipun peningkatan nilai kohesi undrained (Cu) relative kecil, akan tetapi pengaruh daya dukung tanah pondasi akan besar.

Studi Daya Dukung Tanah dengan Cerucuk Bambu di pantai Utara kota Semarang dilakukan oleh Tim penelitii Universitas Katolik Sugiyapranata Semarang pada tahun 1995 (Ir. Y Daryanto dkk). Penelitian tersebut merupakan lanjutan dari Abdul Hadi dengan skala penuh yang dilakukan di daerah terboyo Semarang. Dari hasil penelitian tersebut disimpulkan bahwa pondasi cerucuk bambu tidak dapat dikatakan sebagai “Pondasi” tetapi lebih tepat merupakan perbaikan daya dukung  tanah pendukung pondasi. 

Berikut adalah contoh desain pondasi cerucuk yang pernah kami kerjakan untuk pembangunan beberapa Kantor di daerah Kendal dengan jenis tanah lunak.

 

Materi diatas bersumber dari semnar pondasi cerucuk yang pernah disampaikan oleh Ir Muhrozi, MS (Ketua Labolatorium Mekanika Tanah Undip). Untuk mendapakan uraian yang lebih lengkap tentang pondasi cerucuk, dapat download materi seminar di link berikut Download
Sumber

Read more »

Konstruksi Pondasi Cakar Ayam

Konstruksi Pondasi Cakar Ayam

Dalam mendirikan bangunan- bangunan gedung, jalan-jalan dan landasan pesawat terbang di Indonesia  (juga diluar negeri) sering kali dijumpai keadaan- keadaan tanah yang menyulitkan, antara lain keadaan tanah yang terlalu lembek, sehingga tanpa cara-c ara yang khusus kita tidak dapat membangun diatasnya. Cara-cara yang khusus ini biasanya mahal biayanya dan/atau memakan waktu yang tidak sedikit, misalnya mengadakan perbaikan tanah, membuat pondasi sumuran, pondasi caisson, pondasi tiang pancang dsb.

Maka untuk mengatasi persoalan ini, Prof.Dr. Ir. Sedijatmo telah menemukan suatu cara yang relatif tidak mahal dan tidak memakan waktu, pembuatannyapun tidak sulit, dan tidak memerlukan alat- alat yang khusus dan tinggi harganya. Cara baru ini dinamakan oleh penemunya "Pondasi Cakar Ayam" dan terdiri dari pelat beton bertulang yang tebalnya 10 s/d 12 cm dan dibagian bawahnya diberi pipa- pipa beton bertulang pula yang menempel kuat-kuat pada pelat beton tersebut. Atas jasanya ini, Prof Dr. Sedijatmo menerima penghargaan ilmiah dari Senat Guru Besar ITB

Diameter pipa biasanya diambil 1,20 @ 1.50 meter dan panjangnya antara 1.50 @ 3.00 meter, sedangkan tebalnya pipa biasa diambil 8 cm."Pipa-pipa beton tsb, dimasukkan kadalam tanah yang (biasanya) lembek dan pelat betonnya berada disebelah atasnya. Pelat beton itu akan mengapung diatas tanah lembek dan pipa-pipa beton yang masuk dalam tanah itu menjaga agar pelat diatasnya tetap datar dan kaku. Pelat ini meskipun tipis namun ia bisa mencapai kekakuan (stiffness) yang besar karena pipa beton yang ada di bawahnya, dan pipa-pipa beton ini mengambil kekuatannya dari sifat-sifat tanah yang dikenal sebagai “passieve gronddruk” suatu sifat yang pada system pondasi lain tak pernah dimanfaatkan. Dengan demikian, maka jumlah materiaal yang digunakan dapat direduksi sebesar-besarnya.

Pada dasarnya systeem Cakar Ayam ini dapat digunakan untuk segala macam keadaan tanah, dari yang terlembek sampai kepada yang terkeras. Hanya dari sudut biaya maka penggunaannya akan sangat ekonomis dibanding dengan systeem lain apabila daya tahan tanah yang diizinkan (toe te laten draagvermogen) terletak antara 0,15 kg/ cm2 sampai 0,35 kg/cm2 atau 1,5 ton/m2 sampai 3,5 ton/m2.Untuk keadaan tanah semacani ini pemakaian beton keseluruhannya (pelat dan pipa-pipa) akan sebesar 0,25 s/d 0,30 m3/m2 pelat dengan tulangan tidak lebih dari 90 kg/m3 beton. Cara memasangnyapun sangat sederhana dan dapat dilakukan oleh setiap pemborong yang pernah mengerjakan pekerjaan beton bertulang.

Sebagai contoh pelat pondasi Cakar Ayam seluas 2.300 m² di Semarang selesai dikerjakan dalam waktu 3 bulan dengan baik oleh pemborong kelas menengah. Hingga kini pondasi Cakar Ayam telah dipakai dengan succes dalam proyek :
* 2 bh. hanggar dengan bentang 64 m10-bh. hoogepanningsten P.L.N.
* 2 bh. Watertorens
* 1 bh. Scheepshelling di Tg. Priok.
* 1 bh. Gereja Katolik di Jakarta.
* 2 bh. pondasi diesel generator
* 4. bh. pondasi Pusat Tenaga Listrik; Gas di Palernbangl bh. kantor Doane ( Bea Cukai) di Semarang 1 bh. gedung Bank Indonesia di Pakanbaru
* 1 bh, repair-sation IDA di Godong, Semarang1 Jembatan di Situnggak, Indramayu high tension towers P.L.N. di Gresik, Surabaya 1 gedung P.L.N. bertingkat tiga di Menteng, Jakarta1 hanggar Pertamina di Kmayoran, Jakarta high tension tower di Banjarmasin
high tension tower di Palembang
* 1 bonded Warehouse II di Ancol 'Tg. Priok'

* Pabrik Kompos di Surabaya

* Perluasan kantor Pertamina di Palembang.

Mengenai patent-nya sendiri system Cakar Ayam. tersebut telah di-patent-kan di Negara-negara : - Indonesia dengan no. octrooi 1813
- Jerman Timur
- Inggris
- Perancis
- Italia
- Belgia
- Canada
- USA
- Jerman Barat '

Sebagaimana disebutkan diatas pipa-pipa yang ada dibawah pelat merupakan alat- alat pengkaku pelat (Slab stiffeners)dan bukan merupakan alat- alat penumpu pelat, (slab supporters) karena apabila ada settlement pada pelat pipa-pipa juga akan turut turun. Jadi kalau dibanding dengan pelat dengan balok- penguat maka balok penguat itulah. yang-dilakukan oleh pipa-pipa tersebut. Bedanya ialah bahwa balok penguat tidak memanfaatkan tekanan tanah pasif, sedangkan pipa Cakar Ayam justru mengexploitir adanya tekanan tanah pasif tersebut. Dari pemikiran ini saja sudah dapat dipahami bahwa volume beton pada pipa Cakar Ayam akan kurang (less) jika dibandingkan volume beton pada pipa penguat yang berarti akan lebih ekonomis.
:

Periksalah gambar ini.
Gambar dan uraian tercebut dapat dipahami bahwa pelat akan tetap kaku berkat tekanan pasif yang ada dan ukuran-ukuran dari masing bagian konstruksi dapat ditentukan dari rumus tersebut

Juga tampak bahwa sifat2 phisik tanah (physical properties) menentukan cara positif ukuran-ukuran tersebut. Luas pelat ditetapkan dari perbandingan muatan dan daya dukung tanah yang diizinkan, yang pada konstruksi jalan maupun runways sama sekali tidak menimbulkan kesulitan.

Dibandingkan dengan perhitungan konstruksi pondasi untuk bangunan gedung, maka perhitungan untuk keperluan runways maupun jalan-jalan raya adalah jauh lebih mudah karena muatan yang diatasnya adalah kecil. Sebagai contoh muatan pada runway yang mampu untuk menahan pesawat Jumbo Jet(Boeing 747) tidak akan melebihi 1 ton/m2 dan untuk jalan raya klas 1 tidak melebihi 0,5 ton/m2. Pula untuk kapasitas runway dikemudian hari juga tidak terlalu sulit pelaksanaannya karena hanya dengan menambah tebalnya pelat beton sesuai dengan kebutuhan peningkatan. Sebagai contoh untuk landasan lapangan terbang Banjarmasin kita pergunakan pipa tengah sepanjang 1,80 m, pipa tepi 2,00 m, dan tebal pelat 10 cm sedangkan untuk runway Cengkareng ( 2x3600 mx 60 m) cukup kita pergunakan panjang pipa yang sama hanya tebal pelat yang menjadi 15 cm tebal pelat-pelat tsb, sebaiknya ditambah dengan lapisan hot mixed asphalt sebagai lapisan aus setebal 4 @ 5 cm .

Jikalau pada runway yang konvensionil hanya sebagian dari runway yang dibawah roda yang mendukung muatan, maka pada systeem Cakar Ayam secara teoritis seluruh runway ikut mendukungnya, tetapi dalam perhitungan dimabil sebagian saja dari runway yang berdekatan dengan lokasi pesawat terbang. Jadi pada Cakar Ayam ini luas bagian runway yang mendukung menyesuaikan diri dengan muatan yang ada diatasnya, suatu sifat yang tidak ada pada runway system konvensionil maupun jenis pondasi lainnya.

Terhadap benturan kapal terbang pada landasan,pada waktu kapal terbang mendarat, tidak akan mempengaruhi konstruksi ini karena shock tersebut sebagian besar telah "dimatikan” oleh pegas dan shock-absorber landing gear maupun ban udara yang ada dibawahnya. Bila benturan terlalu besar maka pesawat akan mengalami kerusakan lebih dahulu. Secara teoritis maka pelat untuk runway ini tidak perlu memerlukan sambungan dillatatie sehingga tidak menimbulkan benturan kecil pada roda yang terdapat pada runway beton bertulang yang bersambungan.Untuk keperluan maintenance dillatatie ini bisa diadakan pada jarak-jarak 100 m.

Pengaruh dari pada perbedaan suhu telah diperhitungan didalam penentuan tulangan pelat. Mungkin Saudara-Saudara ingin mehgetahui berapa % penghematan apabila kita membuat runway Cakar Ayam dibanding dengan runway konvensionil. Dari perhitungan biaya yang telah dibuat untulk keperluan lapangan terbang Sjamsudin Noor Banjarmasin kita sampai kepada angka-angka sbb.
Conventional Cakar Ayam
Rp. 100 A Rp. 68 A- ( biaya) .
470 hari 255 hari ( waktu konstruksi)
Pes. DC. 9 Pes. DC.8 (daya dukung)
Biasa minim (maintenance)

Sumber

Read more »

Konsep Desain Strong Column Weak Beam

Konsep Perencanaan Desain Kolom Kuat Balok Lemah atau yang kebih dikenal dengan istilah strong column weak beam concept adalah salah satu cara inovasi desain struktur dengan cara membuat sistem struktur yang fleksible yang mampu berdeformasi saat terjadi gempa (memiliki daktilitas yang tinggi) pada jenis perencanaan SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus). Persyaratan yang ketat pun harus dipenuhi, untuk menghasilkan struktur yang dapat berperilaku daktail secara  SRPMK sesuai dalam SNI 03-2847-2002 bab 23.3.

Faktor reduksi gaya gempa (R) diambil sebesar 8. Hal ini disebabkan karena struktur SPRMK memiliki sifat yang fleksibel dengan daktilitas yang tinggi, sehingga bisa direncanakan dengan gaya gempa rencana yang minimum. Namun kekuatan dan kekakuan dari struktur juga harus diperhatikan untuk mampu menahan beban rencana, baik beban gravitasi maupun gempa, dan struktur harus menghasilan story drift yang sesuai dengan batasan peraturan. Drift dari struktur dihitung dengan beban terfaktor yang diamplifikasi dengan faktor Cd (SNI 1726-2012 Tabel 9).

Respon yang bersifat daktail diharapkan terjadi pada balok, dan pada saat yang sama tidak boleh terjadi keruntuhan geser. Keruntuhan geser pada kolom, sangat fatal bagi struktur karena kolom pada satu lantai menumpu semua lantai di atasnya. Dalam ketentuan SRPMK, keruntuhan geser dihindari dengan pendekatan desain kapasitas. Gaya geser yang diperhitungkan bukan hanya berasal dari gaya geser akibat beban gravitasi (beban hidup, beban mati) tapi juga mempertimbangkan beban geser yang berasal dari kapasitas momen maksimum balok pada saat balok mengalami yielding.

Kapasitas disain dalam SRPMK “kolom kuat balok lemah” digunakan untuk memastikan tidak terjadinya sendi plastis pada kolom selama gempa terjadi. Konsep mekanis keruntuhan ini disebut mekanisme pergoyangan balok (beam side sway mechanisme) seperti ditunjukkan pada Gambar berikut.

 Gambar 1. Beam Side Sway Mechanisme

Mekanisme Kerja Strong Column Weak Beam
Pada saat struktur mendapat gaya lateral gempa, distribusi kerusakan sepanjang ketinggian bangunan bergantung pada distribusi lateral story drift (simpangan antar lantai). Jika struktur memiliki kolom yang lemah, simpangan antar lantai akan cenderung terpusat pada satu lantai (soft story effect) seperti ditunjukkan pada Gambar A. Sebaliknya jika kolom lebih kuat daripada balok (strong column weak beam), maka drift akan tersebar merata dan keruntuhan lokal di satu lantai dapat diminimalkan (Gambar B dan C).

 Gambar 2. Perilaku Struktur saat Mendapat Gaya Lateral Gempa

Kinerja struktur terhadap gempa memiliki beberapa masalah yang harus ditanggapi agar nilai keamanan lebih terjamin. Hubungan balok – kolom merupakan daerah rawan terhadap gaya lateral terutama gempa. Karena tempat tersebut merupakan daerah yang memiliki momen dan gaya geser yang besar yang dapat melelehkan struktur dan terjadi kegagalan.

Prinsip kolom kuat balok lemah bisa dicapai dengan memberikan batasan 6/5 dari Mc/Mb untuk memenuhi syarat minimum tidak terjadinya sendi plastis pada kolom lantai. Dimana :

• Mc adalah jumlah momen kapasitas 2 kolom yang bertemu di joint,
• Mb adalah jumlah momen kapasitas 2 balok yang menumpu di kolom.
  Sumber

Read more »

Download Ebook Penyeleasian Konstruksi Kayu

Download Ebook Penyeleasian Konstruksi Kayu


Sumber

Read more »

Desain Pelat Struktur (Flate System) dengan program SAP 2000 + Gratis Download Buku Tutorial

Penggunaan element 2D/3D shell perlu digunakan dalam desain struktural seperti pelat lantai dan dinding penahan tanah. Menurut beberapa rujukan desain element pelat beton bertulang dengan FE elementshell dikenal dua metode yaitu force method dan resultant method atau lebih dekenal metode wood-armer , perbedaannya yg terakhir memperhitungkantwisting pelat (Mxy) sedangkan pada force method tidak namun memenuhiequilibrium. 

Beberapa rujukan juga menyatakan pada keadaan umum force method sudah mencukupi, namun pada keadaan khusus pelat yg mengalami torsi besar seperti akibat ketidak simetrisan tepi penumpunya atau adanya beban/tumpuan terpusat sembarang. Indikasi tidak memenuhi penggunaan force method dapat diperkirakan dari perbandingan nilai torsi pelat Mxy terhadap Mx atau My yg lebih besar dari 0,10. Metode moment resultant tersebut direkomendasikan oleh Park&Gamble.

**SAFE (BeamBot,Top,Left,Rght+flens –> default) Mutu Beton Ec, G, Nu juga dibiarkan defaultprogram.

Ditinjau pelat sederhana panel 6×6m, jenis two-ways berikut. Analisa dilakukan dgn program bantu SAFE, kemudian model dan properties di-export ke file S2K agar dapat dihitung dan dibandingkan hasilnya dgn SAP2000 (tidak ada modifikasi atau tambahan input). Digunakan juga pembanding dgn metode yang sederhana dan biasa banyak digunakan yaitu Tabel Koefisien Pelat PBI-71.

Perhitungan dan (Krx, Kry) elemen kolom penumpunya

Satuan (kN-m)

Luas penampang, A = 0.3*0.3 = 0.09 m^2

Inersia, Ikx = Iky = (1/12)*0.3*0.3^3 = 0.000675 m^4

Tinggi kolom, Lk = 4.0 m

Mod. Elastisitas Beton, Ec = 2.5*10^7 MPa

Kekakuan translasi

Kt = (A*Ec)/Lk = 562500 kN/m’

Kekakuan rotasi (ujung jepit)

Krx = Kry = (4*Ec*Ik)/Lk = 16875 kN.m/rad (*180/Pi <–drjt)

Pelat Lantai

Tebal, tp = 15 cm = 0.15 m

Lstrip = 3.0 m (** middle strip)

Beban Merata

- akibat berat sendiri pelat

qDead = tp*24*Lstrip = 10.8 kN/m’

Beban merata pada SAFE yang dikonversi menjadi nodal force dalam SAP2000 hasil export.

- akibat beban hidup ~400kgf/m^2

qLive = 4*Lstrip = 12 kN/m’

Kombinasi beban mati dan hidup yg ditinjau (ACI318-95)

qUlt=(1.4*qDead)+(1.7*qLive) = 35.52 kN/m’

Perhitungan momen rencana pelat (per lebar strip) pada lapangan/positif dihitung manual (dgn SpreadSheet jika node banyak)

Mlap = 7.7789+8.4742+8.9358+8.9358+8.4742+7.7789

= 50.38 kN.m

Perhitungan momen rencana pelat (per lebar strip) dihitung manual dgn Tabel koefisien momen PBI-71

- Jika ditinjau tump. elastis (Clx = 36)

Mlap_te = 0.001*qUlt*Lspan^2*Clx = 46.03392 kN.m

- Jika ditinjau tumpuan sederhana (Clx = 44)

Mlap_ts = 0.001*qUlt*Lspan^2*Clx = 56.26368 kN.m

Keadaan sesungguhnya diantara keduanya karena dimensi balok cukup besar ditambah sayap sehingga kekakuan torsinya akan menahan rotasi tumpuan. Secara konservatif misal diambil nilai tengah

Mlap_avg = (Mlap_te+Mlap_ts)/2 = 51.1488 kN.m

Sedangkan untuk Momen Negatif jepit tak terduga pada tumpuan, biasa diperhitungkan separuh momen lapangan.

Mtump = Mlap_avg/2 = 25.5744 kN.m

Dengan menggunakan koefisien maka besarnya momen tumpuan

- Jika ditinjau jepit elastis (Ctx=36)

Mtump_te = 0.001*qUlt*Lspan^2*Ctx = 46.03392 kN.m

- Jika diinjau jepit elastis (Ctx=0)

Mtump_ts = 0.001*qUlt*Lspan^2*Ctx = 0.00 kN.m

Secara konservatif juga misal diambil nilai tengah

Mtump_avg = (Mtump_te+Mtump_ts)/2 = 23.01696 kN.m

Sekedar untuk perkiraan saja, adanya hubungan antara besarnya momen positif (lapangan) & negatif (tumpuan) terhadap momen totalnya (penjumlahan absolut)

- Momen total hasil perhitungan Tabel koefisien momen PBI-71

Mtot = 51.1488+23.01696 = 74.16576 kN.m

- Momen total Hasil SAFE/SAP2000

Mtot = 31.07+50.37 = 81.44 kN.m

Momen rencana hasil program SAFE dan SAP 2000 terlihat selisihnya kecil, SAFE menggunakan nilai terbesar nodal reactive force pada corner nodes element shell yg ditinjau/bertemu. 

Kesimpulan, kekakuan torsi balok penumpu menahan rotasi sangat berpengaruh pada distribusi momen positif dan negatif strip yang ditinjau. Pada permasalahan sederhana yg ditinjau ini, hasil tabel PBI-71 menunjukkan momen lapangan cukup mendekati dan nilainya diatas hasil program 

(aman). Sedangkan pada tumpuan perhitungan tabel koefisien hasilnya underestimate (tidak aman).

Lebih lanjut perlu studi penentuan kekakuan torsi balok dan kekakuan lentur kolom cara analitis/empiris, rigid zone kolom, model element solid atau sederhana dgn rigid links. Perlu juga diadakan perbandingan/selisih antara hasil force method dan moment resultant pada keadaan pelat khusus seperti yg disebutkan diawal, juga untuk jenis pelat tanpa balok (flat plate w/o drop pannel) check geser pons juga.




Bonus : Dwonload Buku Desain Konstruksi dengan SAP 2000

Sumber

Read more »

Download Ebook Konstruksi Gudang Baja

Download Ebook Konstruksi Gudang Baja


Sumber

Read more »

Download Ebook Hitungan Pondasi Tapak Bujur Sangkar

Download Ebook Hitungan Pondasi Tapak Bujur Sangkar

sumber

Read more »

Download Ebook Conversi Tabel

Download Ebook Conversi Tabel

Sumber

Read more »

Download Ebook Tata Cara Perhitingan Struktur Beton SNI 2002

Download Ebook Tata Cara Perhitingan Struktur Beton SNI 2002 (free)


sumber

Read more »

Download Ebook rangka Atap Baja

Download Rangka Atap Baja - Type 1

Download Rangka Atap Baja - Type 2

Download Rangka Atap Baja - Type 3

sumber

Read more »

Mengenal Lebih Dekat Struktur Bambu

Mengenal Lebih Dekat Struktur Bambu

Struktur kayu khususnya bambu memang dapat dibilang kalah populer dibanding struktur baja atau struktur beton, sehingga saat kita melihat bangunan dengan struktur kayu atau bambu rasanya jadi takjub sendiri. Naah, itulah yang saya alami saat diundang rapat di salah satu Rumah Makan unik di Yogyakarta oleh Om Irawan dan Tante Teri, Dosen UGM dan Owner dari bimbingan belajar inggris anak “Happy Honey Bee”.

Banyak temen- temen saya yang bilang… “Ih…, kamu tuh temennya kok Tante dan Om- om sih…” Hahahahaha… Ya yang namanya bergaul kan boleh dengan siapa sajaa, lagipula justru saya banyak belajar dari orang- orang dewasa. Betuuul…?
:D

Mungkin hanya beberapa orang di Indonesia ini saja yang dapat membanggakan struktur kayu rancangannya. Itu saja dikarenakan arsiteknya memang menginginkannya Ketidak-populeran struktur kayu, ternyata tidak hanya terjadi di dunia praktisi (proyek lapangan). Kalaupun ada, maka umumnya struktur kayu tersebut hanya dijumpai pada pembuatan  bangunan non-permanen. Maklum konstruksi kayu khan hanya mengandalkan kayu hasil tebangan hutan, apa adanya. Kayu yang baik mahal harganya sehingga sudah kalah ekonomis dengan baja ringan.

Padahal di luar sana, di Kanada, Swedia, Jepang, Cina, dan Amerika Selatan, konstruksi kayu dan bambu berkembang pesat menuju era yang belum pernah ada di negeri ini. Kita ini sangat tertinggal. Jadi kalau melihat negeri ini, yang struktur kayunya kembang kempis, hanya berkembang pada taraf finishing untuk memenuhi kebutuhan arsitek saja. Padahal kayu dan bambu memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan material lain. Tabel berikut ini menunjukkan kuat mekanik bahan material konstruksi :  

Tabel Perbandingan Kuat Mekanik Beberapa Bahan Material Konstruksi

Material	Berat Jenis (BJ)	Modulus Elastis	Kuat (MPa)		Rasio Kuat  /BJ (1E+6 * 1/mm)
	(kg/m3)	(MPa)	Leleh	Ultimate
Serat karbon	1760	150,305	-	5,650	321
Baja A 36	7850	200,000	250	400 – 550	5.1 – 7.0
Baja A 992	7850	200,000	345	450	5.7
Aluminum	2723	68,947	180	200	7.3
Besi cor	7000	190,000	-	200	2.8
Bambu	400	18,575	-	60*	15
Kayu	640	11,000	-	40*	6.25
Beton	2200	21,000 – 33,000	-	20 – 50	0.9 – 2

Coba perhatikan Tabel di atas. Tabel tersebut saya ambil dari makalahnya Pak Wiryanto Dewobroto di Gran Melia. Perhatikan rasio kuat dibanding berat volumenya.  Paling tidak efisien adalah beton, sedangkan kayu mempunyai efisiensi lebih tinggi dibanding baja. Itu menunjukkan pada berat yang sama maka kayu mempunyai kekuatan yang lebih baik. Kayu hanya bisa dikalahkan oleh material bambu. Ini jelas suatu potensi yang tidak dapat diabaikan jika digunakan kayu sebagai material konstruksi.
Berikut saya tunjukkan konstruksi bambu yang ada di lokasi :

Gambar 1. Desain Tempat Parkir dengan Struktur Bambu

Sekilas terlihat simple tapi pengerjaannya justru lebih ribet loh… Ini saya perlihatkan detail hubungan antara bambu dengan base plate sebagai dudukan pondasinya :

 

Gambar 2. Detail Hubungan Antara Bambu Dengan Base Plate Sebagai Dudukan Pondasinya

Gambar 3. Kuda- kuda Bambu yang Diletakkan di Kolom Beton

Gambar 4. Hubungan Kuda- kuda Bambu dengan Kolom Beton

Kurang jelas ya… Ini saya tunjukkan detail sambungannya.

Gambar 5. Detail Hubungan Kuda- kuda Bambu dengan Kolom Beton

Untuk mengantisipasi lapuknya bambu dan sebagai perlindungan dari rayap, maka pondasi bawahnya tetap menggunakan beton begitu pula dengan balok pemikul untuk dudukan lantai. Berikut fotonya :

Gambar 6. Detail Hubungan Pondasi ke Balok Pemikul Lantai Bambu

Gambar 7. Balok- balok yang Didesain untuk Menahan Lantai Bambu

Dan ini desain yang paling saya sukai, tempat lesehan dengan pilar- pilar bambu yang dibuat secara melingkar dan diikatkan ke gordingnya.

Gambar 7. Desain Pilar- pilar Bambu yang dibuat melingkar dan diikatkan ke Gording

Gambar 8. Desain Pilar- pilar Bambu yang dibuat melingkar dan diikatkan ke Gording

Dan ini bentuk- bentuk rumah unik dari bambu yang telah jadi…

Berbicara tentang kayu dan bambu, menurut Prof Morisco bambu unggul dari sisi penyiapan bahannya, dimana bambu relatif lebih cepat tumbuh dibanding pohon  kayu yang digunakan untuk material konstruksi.  Adapun kelemahan bambu yang relatif kecil dibanding pohon kayu, dapat diatasi dengan dibuatnya laminasi (penggabungan dan penyambungan) balok bambu.

Read more »