Derajat Kebebasan (Degree Of Freedom,DOF)Posted: 16 Mei 2011 in
TEORI ANALISA DINAMIKA STRUKTUR 1Derajat kebebasan (degree of
freedom) adalah derajat independensi yang diperlukan untuk
menyatakan posisi suatu system pada setiap saat. Pada masalah
dinamika, setiap titik atau massa pada umumnya hanya diperhitungkan
berpindah tempat dalam satu arah saja yaitu arah horizontal. Karena
simpangan yang terjadi hanya terjadi dalam satu bidang atau dua
dimensi, maka simpangan suatu massa pada setiap saat hanya
mempunyai posisi atau ordinat tertentu baik bertanda negative
ataupun bertanda positif. Pada kondisi dua dimensi tersebut,
simpangan suatu massa pada saat t dapat dinyatakan dalam koordinat
tunggal yaitu Y(t). Struktur seperti itu dinamakan struktur dengan
derajat kebebasan tunggal / SDOF ( Single Degree of Freedom )
system.Dalam model system SDOF atau berderajat kebebasan tunggal,
setiap massa m, kekakuan k, mekanisme kehilangan atau redaman c,
dan gaya luar yang dianggap tertumpu pada elemen fisik
tunggal.Struktur yang mempunyai n-derjat kebebasan atau struktur
dengan derajat kebebasan banyak disebut multi degree of freedom
(MDOF). Akhirnya dapat disimpulkan bahwa jumlah derajat kebebasan
adalah jumlah koordinat yang diperlukan untuk menyatakan posisi
suatu massa pada saat tertentu. Single Degree of Freedom System (
SDOF )1. Persamaan Differensial Pada Struktur SDOFSystem derajat
kebebasan tunggal (SDOF) hanya akan mempunyai satu koordinat yang
diperlukan untuk menyatakan posisi massa pada saat tertentu yang
ditinjau. Bangunan satu tingkat adalah salah satu contoh bangunan
derajat kebebasan tunggal.Berdasarkan prinsip keseimbangan dinamik
pada free body diagram tersebut, maka dapatdiperoleh hubungan,p(t)
fS fD = m atau m + fD + fS = p(t) ( 2.4.1 )dimana :fD = c.fS = k.y
( 2.4.2 )Apabila persamaan 2.4.2 disubtitusikan ke persamaan 2.4.3
, maka akan diperoleh :m+ c+ ky = p(t) ( 2.4.3 )Persamaan (2.4.3)
adalah persamaan differensial gerakan massa suatu struktur SDOF
yang memperoleh pembebanan dinamik p(t). pada problema dinamik.Yang
penting untuk diketahui adalah simpangan horizontal tingkat atau
dalam persamaaan tersebut adalah y(t).2 Persamaan Differensial
Struktur SDOF akibat Base MotionBeban dinamik yang umum dipakai
pada analisa struktur selain beban angin adalah beban gempa. Gempa
bumi akan mengakibatkan permukaan tanah menjadi bergetar yang
getarannya direkam dalam bentuk aselogram. Tanah yangbergetar akan
menyebabkan semua benda yang berada di atas tanah akan ikut
bergetar termasuk struktur bangunan. Di dalam hal ini masih ada
anggapan bahwa antara fondasi dan tanah pendukungnya bergerak
secara bersama-sama atau fondasi dianggap menyatu dengan tanah.
Anggapan ini sebetulnya tidak sepenuhnya benar karena tanah
bukanlah material yang kaku yang mampu menyatu dengan fondasi.
Kejadian yang sesungguhnya adalah bahwa antara tanah dan fondasi
tidak akan bergerak secara bersamaan. Fondasi masih akan bergerak
horizontal relative terhadap tanah yang mendukungnya. Kondisi
seperti ini cukup rumit karena sudah memperhitungkan pengaruh tanah
terhadap analisis struktur yang umumnya disebut soil-structure
interaction analysis.Untuk menyusun persamaan differensial gerakan
massa akibat gerakan tanah maka anggapan di atas tetap dipakai,
yaitu tanah menyatu secara kaku dengan kolom atau kolom dianggap
dijepit pada ujung bawahnya. Pada kondisi tersebut ujung bawah
kolom dan tanah dasar bergerak secara bersamaan. Persamaan
difrensial gerakan massa struktur SDOF akibat gerakan tanah
selanjutnya dapat diturunkan dengan mengambil model seperti pada
gambar :
( gambar 1. Struktur SDOF Akibat Base Motion )Berdasarkan pada
free body diagram seperti gambar di atas maka deformasi total yang
terjadi adalah :ytt (t) = y(t) + yg (t) ( 2.4.4 )Dari free body
diagram yang mengandung gaya inersia f1 tampak bahwa persamaan
kesetimbangannya menjadifI + fD + fS = 0 ( 2.4.5 )dimana inersia
adalah,fI = my t ( 2.4.6 )Dengan mensubstisusikan persamaan (2.4.2)
dan (2.4.6) ke (2.4.4) dan (2.4.6), sehingga diperoleh
persamaaannya sebagai berikut,my + cy + ky= - mg (t) ( 2.4.7
)Persamaan tersebut disebut persamaan difrensial relative karena
gaya inersia, gaya redam dan gaya pegas ketiga tiganya timbul
akibat adanya simpangan relative. Ruas kanan pada persamaan (2.4.7)
disebut sebagai beban gempa efektif atau beban gerakan tanah
efektif. Ruas kanan tersebut seolah menjadi gaya dinamik efektif
yang bekerja pada elevasi lantai tingkat. Kemudian gaya luar ini
akan disebut sebagai gaya efektif gempa :Peef (t) mg (t). ( 2.4.8
)3. Persamaan Differensial Struktur MDOF ( Multi Degree of
Freedom)a) Matriks Massa, Matriks Kekakuan dan Matriks RedamanUntuk
menyatakan persamaan diferensial gerakan pada struktur dengan
derajat kebebasan banyak maka dipakai anggapan dan pendekatan
seperti pada struktur dengan derajat kebebasan tunggal SDOF.
Anggapan seperti prinsip shear building masih berlaku pada struktur
dengan derajat kebebasan banyak (MDOF). Untuk memperoleh persamaan
diferensial tersebut, maka tetap dipakai prinsip keseimbangan
dinamik (dynamic equilibrium) pada suatu massa yang ditinjau. Untuk
memperoleh persamaan tersebut maka diambil model struktur
MDOF.Struktur bangunan gedung bertingkat 3, akan mempunyai 3
derajat kebebasan. Sering kali jumlah derajat kebebasan dihubungkan
secara langsung dengan jumlahnya tingkat. Persamaan diferensial
gerakan tersebut umumnya disusun berdasarkan atas goyangan struktur
menurut first mode atau mode pertama seperti yang tampak pada garis
putus-putus. Masalah mode ini akan dibicarakan lebih lanjut pada
pembahasan mendatang. Berdasarkan pada keseimbangan dinamik pada
free body diagram. maka akan diperoleh :
Pada persamaan-persamaan tersebut diatas tampak bahwa
keseimbangan dinamik suatu massa yang ditinjau ternyata dipengaruhi
oleh kekakuan, redaman dan simpangan massa sebelum dan sesudahnya.
Persamaan dengan sifat-sifat seperti itu umumnya disebut coupled
equation karena persamaan-persamaan tersebut akan tergantung satu
sama lain. Penyelesaian persamaan coupled harus dilakukan secara
simultan artinya dengan melibatkan semua persamaan yang ada. Pada
struktur dengan derajat kebebasan banyak, persamaan diferensial
gerakannya merupakan persamaan yang dependent atau coupled antara
satu dengan yang lain.Selanjutnya dengan menyusun
persamaan-persamaan di atas menurut parameter yang sama
(percepatan, kecepatan dan simpangan) selanjutnya akan diperoleh
:
Persamaan-persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk matriks
sebagai berikut :
(Pers. 2.4.14 dapat ditulis dalam matriks yang lebih
kompleks,[M]{} + [C]{} + [K]{Y} = {F(t)}Yang mana [M], [C] dan [K]
berturut-turut adalah mass matriks, damping matriks dan matriks
kekakuan yang dapatditulis menjadi,
Sedangkan {}, {} dan {Y} dan {F(t)} masing-masing adalah vektor
percepatan, vektor kecepatan, vektor simpangandan vektor beban,
atau,
Secara visual Chopra (1995) menyajikan keseimbangan antara gaya
dinamik, gaya pegas, gaya redam dan gaya inersia seperti pada
gambar 2.3
Gambar 2.3 Keseimbangan Gaya Dinamik dengan fS, fD, dan f1
(Chopra, 1995)b) Matriks RedamanPada persamaan diferensial di atas,
maka tersusunlah berturut-turut matriks massa, matriks redaman dan
matriks kekakuan. Sebagaimana telah dibahas sebelumnya bahwa
kekakuan kolom sudah dapat dihitung secara lebih pasti. Kekakuan
kolom dapat dihitung berdasarkan model kekakuan balok yang dipakai.
Dengan demikian matriks kekakuan sudah dapat disusun dengan jelas.
Pada bagian lain yang sudah dibahas adalah massa struktur. Apabila
model distribusi massa struktur sudah dapat dikenali dengan baik,
maka massa setiap derajat kebebasan juga dapat dihitung dengan
mudah. Akhirnya matriks massa juga dapat disusun secara jelas. Maka
sesuatu yang perlu dibahas lebih lanjutadalah matriks redaman.
Sebelum menginjak matriks redaman maka akan dibahas terlebih dahulu
jenis dan sistem redaman.c) Non Klasikal / Non Proporsional
DampingApabila matriks massa dan matriks kekakuan telah dapat
disusun, maka selanjutnya tinggallah matriks redaman. Pada struktur
SDOF, koefisien redaman c dapat dihitung yaitu merupakan produk
antara rasio antara redaman-redaman kritik. Pada Bab III telah
dibahas tentang sistem redaman yaitu redaman klasik ( clasiccal
damping ) dan redaman non-klasik ( non clasiccal damping ). Damping
non-klasik dapat tergantung pada frekuensi ( frequency dependent ).
Clough dan Penzien (1993) memberikan contoh damping non-klasik.Pada
gambar 2.4.a tampak kombinasi antara struktur beton di bagian bawah
misalnya dan struktur baja pada bagian atas. Jenis bahan akan
mempengaruhi rasio redaman. Antara struktur beton dan struktur baja
akan mempunyai perbedaan rasio redaman yang cukup signifikan. Oleh
karena itu sistem struktur mempunyai rasio redaman yang berbeda.
Prinsip non-klasikal damping akan berlaku pada struktur tersebut.
Pada gambar 2.4.b adalah sistem struktur yang memperhitungkan efek
/ pengaruh tanah dalam analisis struktur. Analisis struktur seperti
itu biasanya disebut analisis interaksi antara tanah dengan
bangunan (soil-structure interaction analysis). Struktur tanah
umumnya mempunyai kapasitas meredam energi atau mempunyai rasio
redaman yang jauh lebih besar daripada bangunan atas. Disamping itu
interaksi antara tanah dan fondasi sebenarnya adalah interaksi
frequency dependent, artinya kualitasinteraksi akan dipengaruhi
oleh frekuensi beban yang bekerja.
Gambar 2.4 Struktur Dengan Damping Non-Klasik (Clough &
Pensien, 1993)Apabila interaksi antara tanah dengan struktur
dipengaruhi frekuensi, maka kekakuan dan redaman interaksi juga
frequency dependent. Pada kondisi tersebut sistem struktur tidak
akan mempunyai standar mode shapes (akan dibahas kemudian). Dengan
memperhatikan kenyataan-kenyataan seperti itu maka ada empat hal
yang perludiperhatikan. Pertama rasio redaman struktur atas yang
dipengaruhi oleh level respon, kedua rasio redaman pada stuktur
atas dan bawah sangat berbeda, ketiga rasio redaman struktur bawah
tergantung pada frekuensi beban dan keempat sistem struktur tidak
akan mempunyai standar mode shapes. Apabila analisis struktur akan
memperhatikan hal itu semua, maka problemnya tidak hanya terletak
pada redaman tetapi penyelesaian yang komprehensif terhadap sistem
struktur. Penyelesaian soil-structure interaction pada bangunan
bertingkat banyak sungguhlah tidak sederhana. Oleh karena itu
memperhitungkan redaman non-klasik ini memerlukan kemampuan yang
sangat khusus.d) Klasikal / Proposional DampingDamping dengan
sistem ini relatif sederhana bila dibanding dengan nonklasikal
damping. Namun demikian penggunaan sistem damping seperti ini juga
terbatas, yaitu hanya dipakai pada analisis struktur yang tidak
memperhatikan interaksi antara tanah dengan bangunan. Ada juga yang
memakainya, namun hal itu disertai dengan anggapan-anggapan.
Analisis struktur yang menggunakan damping jenis ini adalah
analisis struktur elastik maupun inelastik yang mana struktur
bangunan dianggap dijepit pada dasarnya.Pada analisis dinamik yang
menggunakan superposisi atas persamaan independen (uncoupled modal
superposition method) maka masih dapat dipakai, prinsip ekivalen
damping rasio, yaitu yang dinyatakan dalam bentuk,Cj = 2 j Mj j
(2.4.18)yang mana Cj, Mj adalah suatu simbol yang berasosiasi
dengan mode j, dan j berturut-turut adalah rasio redaman dan
frekuensi sudut mode ke-j.Untuk menyederhanakan persoalan umumnya
dipakai rasio redaman yang konstan, artinya nilai rasio redaman
diambil sama untuk semua mode. Apabila hal ini telah disepakati
maka analisis dinamik struktur dengan modal analis tidak memerlukan
matriks redaman. Cara ini mempunyai kelemahan, karena pada mode
yang lebih tinggi umumnya frekuensi sudut dan rasio redaman akan
lebih besar.Pada analisis dinamik yang melakukan integrasi secara
langsung dan analisis dinamik inelastik, maka konsep ekivalen
damping ratio sebagaimana tercantum pada persamaan 2.4.18 tersebut
tidak dapat dipakai. Pada kedua analisis ini diperlukan suatu
matriks redaman, dan oleh karenanya matriks redaman perlu disusun.
Didalam analisis tersebut damping matriks disusun berdasarkan satu
dan dua nilai proporsional damping. Terdapat beberapa sistem
redaman proporsional yang dapat disusun yang secara skematis
ditunjukkan oleh gambar 2.5
Gambar 2.5 Jenis-Jenis Proporsional Damping
Simpangan (Driff) Akibat GayaGempaPosted: 13 Mei 2011 in TEORI
ANALISA DINAMIKA STRUKTUR 1Simpangan (driff) adalah sebagai
perpindahan lateral relative antara dua tingkat bangunan yang
berdekatan atau dapat dikatakan simpangan mendatar tiap tiap
tingkat bangunan (horizontal story to story deflection).Simpangan
lateral dari suatu system struktur akibat beban gempa adalah sangat
penting yang dilihat dari tiga pandangan yang berbeda, menurut
Farzat Naeim (1989):1. Kestabilan struktur (structural stability)2.
Kesempurnaan arsitektural (architectural integrity) dan potensi
kerusakan bermacam-macam komponen bukan struktur3. Kenyaman manusia
(human comfort), sewaktu terjadi gempa bumi dan sesudah bangunan
mengalami gerakan gempa.Dalam pada itu juga, Richard N. White
(1987) berpendapat bahwa dalam perencanaan bangunan tinggi selalu
dipengaruhi oleh pertimbangan lenturan (deflection), bukannya oleh
kekuatan (strength).Simpangan antar tingkat dari suatu titik pada
suatu lantai harus ditentukan sebagai simpangan horizontal titik
itu, relative terhadap titik yang sesuai pada lantai yang berada
dibawahnya. Perbandingan antar simpangan antar tingkat dan tinggi
tingkat yang bersangkutan tidak boleh melebihi 0.005 dengan
ketentuan dalam segala hal simpangan tersebut tidak boleh lebih
dari 2 cm. Terhadap simpangan antar tingkat telah diadakan
pembatasan-pembatasan untuk menjamin agar kenyamanan bagi para
penghuni gedung tidak terganggu dan juga untuk mengurangi
momen-momen sekunder yang terjadi akibat penyimpangan garis kerja
gaya aksial didalam kolom-kolom (yang lebih dikenal dengan
P-delta).Berdasarkan UBC 1997 bahwa batasan story driff atau
simpangan antar tingkat adalah sebagai berikut :Untuk periode
bangunan yang pendek T< 0.7 detik, maka simpangan antar tingkat
m 0.0025Ih atau 2.5% dari tinggi bangunan.Untuk periode bangunan
yang pendek T> 0.7 detik, maka simpangan antar tingkat m 0.002Ih
atau 2.0% dari tinggi bangunan.
Dinamik Karakteristik StrukturBangunanPosted: 13 Mei 2011 in
TEORI ANALISA DINAMIKA STRUKTUR 1Pada persamaan difrensial
melibatkan tiga properti utama suatu struktur yaitu massa, kekakuan
dan redaman. Ketiga properti struktur itu umumnya disebut dinamik
karakteristik struktur. Properti-properti tersebut sangat spesifik
yangtidak semuanya digunakan pada problem statik. Kekakuan elemen /
struktur adalah salah satu-satunya karakteristik yang dipakai pada
problem statik, sedangkan karakteristik yang lainnya yaitu massa
dan redaman tidak dipakai.1. MassaSuatu struktur yang kontinu
kemungkinan mempunyai banyak derajat kebebasan karena banyaknya
massa yang mungkin dapat ditentukan. Banyaknya derajat kebebasan
umumnya berasosiasi dengan jumlah massa tersebut akanmenimbulkan
kesulitan. Hal ini terjadi karena banyaknya persamaan differensial
yang ada. Terdapat dua permodelan pokok yang umumnya dilakukan
untuk mendeskripsikan massa struktur.2. Kekakuankekakuan adalah
salah satu dinamik karakteristik struktur bangunan yang sangat
penting disamping massa bangunan. Antara massa dan kekakuan
struktur akan mempunyai hubungan yang unik yang umumnya disebut
karakteristik diri atau Eigenproblem. Hubungan tersebut akan
menetukan nilai frekuensi sudut , dan periode getar struktur T.
Kedua nilai ini merupakan parameter yang sangat penting dan akan
sangat mempengaruhi respon dinamik struktur. Pada prinsip bangunan
geser ( shear building ) balok pada lantai tingkat dianggap tetap
horizontal baik sebelum maupun sesudah terjadi pergoyangan. Adanya
plat lantai yang menyatu secara kaku dengan balok diharapkan dapat
membantu kekakuan balok sehingga anggapan tersebut tidak terlalu
kasar. Pada prinsip desain bangunan tahan gempa dikehendaki agar
kolom lebih kuat dibandingkan dengan balok, namun demikian rasio
tersebut tidak selalu linear dengan kekakuannya. Dengan prinsif
shear building maka dimungkinkan pemakaian lumped mass model. Pada
prinsip ini, kekakuan setiap kolom dapat dihitung berdasarkan rumus
yang telah ada. Pada prinsipnya, semakin kaku balok maka semakin
besar kemampuannya dalam mengekang rotasi ujung kolom, sehingga
akan menambah kekuatan kolom. Perhitungan kekakuan kolom akan lebih
teliti apabila pengaruh plat lantai diperhatikan sehingga
diperhitungkan sebagai balok T.3. RedamanRedaman merupakan
peristiwa pelepasan energi ( energi dissipation) oleh struktur
akibat adanya berbagai macam sebab. Beberapa penyebab itu antara
lain adalah pelepasan energi oleh adanya gerakan antar molekul
didalam material, pelepasan energi oleh gesekan alat penyambung
maupun system dukungan, pelepasan energi oleh adanya gesekan dengan
udara dan pada respon inelastic pelepasan energi juga terjadi
akibat adanya sendi plastis. Karena redaman berfungsi melepaskan
energi maka hal ini akan mengurangi respon struktur.
SEKILAS MENGENAIANALISA DINAMIK STRUKTUR
I.1. Simpangan Dinamik Struktur (DLF)I.1.2. Kekakuan
StrukturKekakuan struktur tiap kolom dapat dihitung dengan
menggunakan rumus :
Di mana : K = Kekakuan Kolom (Kg/cm) I = Momen Inersia (cm4) L =
Panjang Bentang (cm)b dan h = Dimensi Kolom (cm) E = Modulus
Elastik Beton (2 x 106 kg/cm2)
1.1.2. Plot Simpangan StrukturSecara umum apabila frekuensi
sudut beban dekat dengan frekuensi sudut struktur maka respon
struktur akan membesar.
Dimana :Y(t) = Plot Simpangan Struktur (rad cm/kg detik)R =
Rasio FrekuensiK = Kekakuan struktur (kg/cm)
1.1.3. Dynamic Magnification Factor atau Dinamyc LoadDLF dapat
dihitung dengan menggunakan rumus:
Dari Gambar di atas terlihat bahwa nilai DLF akan besar sekali
pada rasio redaman (3) yang relative kecil, dan rasio frekuensi (r)
yang mendekati 1.
I.2. Mode Shape StrukturGetaran bebas pada struktur derajat
kebebasan banyak akan struktur yang penting dan sangat bermanfaat.
Karakter karakter tersebut adalah frekuensi sudut (w) periode
getaran (T) dan frekuensi alam. Dapat dihitung dengan cara:
Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya pada free body dapat disusun
Persamaan Diferensial gerakan: m1.y1 + K1.y1 -K2 (y2-y1) =0 m2.y2 +
K2(y2-y1) -K3 (y3-y2) =0 m3.y3 + K3(y3-y2) -K4 (y4-y3) =0 m4,y4 +
K4 (y4-y3) =0 Persamaan tersebut dapat ditulis menjadi: m1.y1 +
(K1+K2)y1 -K2 .y2 =0 m2.y2 - K2.y1 +(K2+K3)y2-K3.y3 =0 m3.y3 -
K3.y2 +(K3-K4)y3 - K4.y4 =0 m4.y4 - K4.y3 + K4.y4 =0 Dapat ditulis
dalam bentuk matrik :
Beberapa contooh metode shape struktur :
I.3. Respon Struktur Terhadap Gempa El-CentroGempa merupakan
fenomena alam yang terjadi dan tid ak dapat dielakan dari kehidupan
manusia. Gempa bumi adalah getaran atau gegaran pergerakan
perrnukaan bumi. Permukaan bumi senantiasa bergerak dalam
pergerakan tektonik, dan gempa bumi terjadi disebabkan tekanan
melebihi kemampuan bumi meredamnya. Salah satu kaitan gempa bumi
didalam teknik sipit adalah dampak dari getaran gempa tersebut
terhadap bangunan di permukaan bumi. Sesuai dengan getaran yang
dihasilkan gempa dan mutu serta kualitas mendesain sebuah bangunan
akan berdampak terhadap bangunan itu sendiri, Di dalam perencanaan
struktur beton bertulang khususnya gedung, analisa beban yang
diberikan selain beban sendiri bangunan, beban hidup, serta beban
angin, beban gempa juga harus diperhitungkan, berkaitan dengan
wilayah Indonesia yang terletak pada jalur wilayah gempa.
Perencanaan yang melibatkan beban gempa adalah bertujuan agar
bangunan yang didesain tahan terhadap gempa.Gempa El-Centro yang
terjadi di California Amerika Serikat satu gempa terdahsyat yang
pernah terjadi di bumi ini dimana sekitar 80 % bangunan yang ada
dikota California bagian utara di jalan Imperial mengalami
kerusakan yang sangat parah. Disepanjang jalan Brawley sebagai
pusat bisnis kota, seluruh struktur bangunan nengalami kerusakan
yang parah. Dampak getaran yang terjadi dirasakan sampai sekitar 40
mil disepanjang jalan Imperial. Kerugian yang diperkirakan pada
saat itu adalah sekitar $US 6 juta. Gempa El Centro perancangan
bangunan tahan gempa. Nilai magnitude gempa El Cen tro adalah
7.1.UBC ( Uniform Building Code ) adalah salah satu pedoman
perancangan bangunan gedung tahan gempa dimana pedoman ini dibuat
berdasarkan observasi Northridge di California pada kelakuan
struktur terhadap gempa.tahun 1994 dan gempa Hyogoken-Nanbu di
Kobe, Jepang pada tahun 1995. Kedua gempa ini memberikan efek yang
sangat signifikan terhadap perancangan dan pendetailan sebuah
struktur, terutama perancangan struktur di daerah beresiko gempa
yang tinggi. Peraturan UBC telah dibuat pada tahun 1994, dan
direvisi ulang pada tahun 1997 setelah gempa dahsyat terjadi di
kota Kobe, Jepang. Peraturan UBC juga merupakan peraturan yang
dibuat berdasarkan peraturan ACI 318- 95. Perancangan gaya geser
dasar minimum pada daerah Zone 4 menurut UBC juga dibuat
berdasarkan hasil penelitian dan observasi gerakan tanah pada
daerah sekitar pada saat terjadi di gempa Nortbridge pada tahun
1994.Peraturan UBC 94S2 merupakan peraturan yang selalu di struktur
tahan gempa dengan menggunakan respon spektrum yang telah
diobservasi dan diakui secara luas. Sementara gempa El-Centro yang
memberikan respon spektrum efek yang sangat signifikan juga sangat
berpengaruh besar terhadap struktur sehingga didalam perencanaan
sebuah struktur dengan metode analisa dinamis kita dapat mengetahui
sebuah struktur yang di disain dengan memperhitungkan analisa
respon spektrum peraturan UBC 94S2 dapat dinyatakan aman atau tidak
apabila didisain dengan menggunakan respon spektrum dan gempa
El-Centro dan berapa besar perbedaan dari keduanya.Gempa El Centro
terjadi di Imperial Valley, California pada tanggal 15 Oktober
1979. Gempa El Centro dapat dirasakan sekitar lebih dari 128.000 km
luasan area. Dampak terburuk yang dirasakan di bagian Utara
California dan bagian Selatan Negara Imperial dimana sebelas
perusahaan dan dua 216 rumah hancur. Empat ratus perusahaan dan
1565 rumah rusak berat. Walaupun tidak ada korban jiwa, sembilan
puluh satu orang dilaporkan terluka akibat benda - benda tajam yang
melayang dan tertimpa akibat reruntuhan benda. Salah satu struktur
terbaik yang ada runtuh akibat getaran gempa E| Centro, Untuk
bangunan yang bukan tergolong struktur juga dalam keadaan rusak
berat termasuk dampak terhadap abutmen jembatan yang terjadi
retak-retak dan badan jalan yang mengalami pergeseran akibat
merosot dan hancur. Gempa El Centro juga memberikan dampak yang
cukup besar di bidang pertanian, dimana saluran -saluran dan
bangunan-bangunan Irigasi mengalami kerusakan yang cukup fatal,
Goncangan akaibat gempa El Centro menyebabkan keruntuhan bendungan
di sepanjang 13 km Timur Kanal Calexico. Setiap akselerogram
mengandung ketidakpastian untuk dipakai disuatu lokasi. Karena itu
harus ditinjau sedikitnya 4 buah akselerogram gempa yang berbeda.
Gempa El Centro dianggap sebagai standar, karena akselerogramnya
mengandung frekuensi yang lebar, tercatat pada jarak sedang dan
pusat gempa dengan magnitude yang sedang pula. Sebagai alternatif
maka diperbolehkan mempergunakan percepatan tanah yang
disimuiasikan sebagai gerak respons dinamik riwayat waktu.
Riwayat Waktu Gempa El-Centro di California
Kerusakan pada sendi plastis kolom akibat gempa El-Centro di
California
Semoga hasil Posting saya ini dapat membantu rekan-rekan
Fakultas Teknik Sipil pada umumnya dan rekan-rekan Fakultas Teknik
Sipil Unissula yang mengambil Mata Kuliah Analisa Dinamik Struktur
pada khususnya..Terima Kasih
ANALISIS GEMPASejarah Analisis GempaAnalisis Gempa atau Seismik
adalah bagian dari analisis struktur dan perhitungan respon dari
sebuah bangunan struktur untuk gempa bumi. Ini adalah bagian dari
proses perencanaan struktur, rekayasa gempa bumi atau penilaian
struktural dan retrofit (lihat rekayasa struktural) di daerah rawan
gempa bumi.
Seperti yang terlihat dalam gambar, bangunan memiliki potensi
untuk berdeformasi menurut pola gelombang selama gempa bumi. Hal
ini disebut mode dasar atau fundamental mode , dan merupakan respon
frekuensi terendah bangunan. Sebagian besar bangunan, memiliki mode
yang lebih tinggi dari respon, yang unik selama gempa bumi. Angka
ini hanya menunjukkan mode kedua, tetapi ada yang lebih tingg.
Namun mode pertama dan kedua cenderung menyebabkan kerusakan yang
paling banyak. >Ketentuan awal untuk ketahanan seismik yaitu
persyaratan desain untuk gaya lateral dimana beban gempa tiap
tingkat sebanding dengan proporsi berat bangunan. Pendekatan ini
diadopsi dalam lampiran dari 1927 Uniform Building Code (UBC), yang
digunakan di pantai barat Amerika Serikat . Hal Ini kemudian
berkembang bahwa sifat dinamik struktur mempengaruhi beban yang
dihasilkan selama gempa bumi. Pada Los Angeles County Building Code
tahun 1943 ketentuan untuk memvariasikan beban berdasarkan jumlah
tingkat lantai diadopsi (berdasarkan penelitian yang dilakukan di
Caltech bekerjasama dengan Universitas Stanford danPantai AS dan
Geodetic Survey , yang dimulai pada tahun 1937) .>Konsep respon
spectra dikembangkan pada 1930-an, tapi tidak sampai 1952 bahwa
komite bersama dari San Francisco Bagian dari ASCE dan Insinyur
Struktural Asosiasi California Utara (SEAONC) mengusulkan
menggunakan periode alami bangunan (yang invers frekuensi) untuk
menentukan gaya lateral [1] .University of California, Berkeley
merupakan perguruan tinggi awal yang mengembangkan analisis
struktur seismik berbasis-komputer, diketuai oleh Profesor Ray
Clough (yang juga menciptakan istilah elemen hingga). Diantara
mahaiswanya adalah Edward L Wilson, yang kemudian menulis program
SAP pada tahun 1970, generasi awal yang mengembangkan program
Analisis Elemen Hingga .>Analisis Statik EkivalenMetode ini
mendefinisikan serangkaian gaya yang bekerja pada sebuah gedung
untuk mewakili efek dari gerakan tanah gempa, biasanya ditentukan
oleh desain seismik spektrum respon. Dalam metode ini diasumsikan
bahwa bangunan merespon gempa dalam mode fundamental. Respon dibaca
dari desain spektrum respons, mengingat frekuensi alami bangunan
(baik dihitung atau ditentukan oleh peraturan/kode bangunan).
Penggunaaan metode ini diperluas dalam banyak peraturan bangunan
dengan menerapkan faktor penambahan (untuk bangunan tinggi) dengan
beberapa mode yang lebih tinggi, dan (untuk tingkat rendah) yang
mengalami rotasi. Untuk mempertimbangkan dampak karena pelelehan
struktur, peraturan banyak menerapkan faktor modifikasi yang
mengurangi kekuatan desain (misalnya faktor reduksi kekuatan,
R).>Analisis Respon SpektrumPendekatan ini memperhitungkan
beberapa mode respons bangunan. Hal ini diperlukan dalam banyak
peraturan bangunan kecuali untuk bangunan yang sangat sederhana
atau sangat kompleks struktur. Respons struktur dapat didefinisikan
dari kombinasi dari banyak mode khusus sehingga dalam rangkaian
getaran sesuai dengan beban harmonik. Analisis dengan komputer
dapat digunakan untuk menentukan mode untuk struktur. Untuk setiap
mode, respon dibaca dari spektrum desain, berdasarkan pada
frekuensi modal dan massa modal dan kemudian dikombinasikan untuk
memberikan perkiraan total respon struktur.Kombinasi Modal terdiri
atas :1. Metode absolut puncak : nilai yang ditambahkan
bersama-sama2. Kuadrat akar dari jumlah kuadrat (SRSS)3. Kombinasi
Kuadrat Lengkap (CQC) sebuah metode yang merupakan perbaikan pada
SRSS untuk mode berjarak dekat.Hasil dari analisis respon spektrum
dengan menggunakan respon spektrum gerakan tanah biasanya berbeda
dari yang akan dihitung langsung dari analisis linier dinamik
menggunakan gerakan tanah langsung, karena terdapat tahapan
informasi yang hilang dalam proses menghasilkan respon spektrum.
Dalam kasus di mana struktur sangat tidak teratur, sangat tinggi
atau sangat penting bagi masyarakat di respon bencana, pendekatan
respon spektrum tidak lagi sesuai, dan analisis kompleks analisis
dibutuhkan, seperti non-linear analisis statis atau
dinamis.>Analisis Dinamis Linier Prosedur statis sesuai apabila
efek mode yang lebih tinggi tidak signifikan. Ini umumnya berlaku
untuk jangka pendek, bangunan biasa. Oleh karena itu, untuk
bangunan tinggi, bangunan yang mengalami torsi, atau sistem
non-ortogonal, sebuah diperlukan prosedur dinamis. Dalam prosedur
dinamik linier, gedung dimodelkan sebagai sistem
derajat-kebebasan-banyak (MDOF) dengan matriks kekakuan elastis
linear dan matriks redaman viskos setara.Masukan seismik dimodelkan
baik menggunakan analisa spektral modal atau analisis riwayat waktu
tetapi dalam kedua kasus, kekuatan-kekuatan internal yang sesuai
dan perpindahan ditentukan menggunakan analisis elastis linier.
Keuntungan dari prosedur dinamik linier berkaitan dengan prosedur
statis linear adalah bahwa mode yang lebih tinggi dapat
diperhitungkan. Namun, hal ini didasarkan pada respon elastis
linier dan karenanya penerapan menurun dengan meningkatnya perilaku
nonlinear didekati dengan faktor reduksi kekuatan global.Dalam
analisis dinamik linier, respon struktur terhadap gerakan tanah
dihitung dalam domain waktu dan semua fase informasi itu
dipertahankan. Metode analitis dapat menggunakan dekomposisi modal
sebagai alat untuk mengurangi derajat kebebasan dalam
analisis.>Analisis Statis Non-LinierSecara umum, prosedur linier
yang berlaku saat struktur diharapkan tetap hampir elastis untuk
tingkat pergerakan tanah atau ketika hasil desain dalam distribusi
hampir seragam di seluruh respon nonlinier struktur. Sebagai tujuan
bahwa kinerja struktur menyiratkan tuntutan inelastis yang lebih
besar dengan peningkatan prosedur linier ke titik yang membutuhkan
tingkat tinggi konservatif dalam asumsi permintaan dan kriteria
penerimaan untuk menghindari kinerja yang tidak diinginkan. Oleh
karena itu, prosedur memasukkan analisis inelastik dapat mengurangi
ketidakpastian dan konservatif. Pendekatan ini juga dikenal sebagai
analisis pushover. Sebuah pola gaya diterapkan pada model
struktural yang mencakup sifat non-linear (seperti pada baja), dan
gaya total diplot terhadap perpindahan referensi untuk menentukan
kurva kapasitas. Ini kemudian dapat dikombinasikan dengan kurva
persyaratan (biasanya dalam bentuk percepatan-perpindahan spektrum
respon (ADR)). Hal ini pada dasarnya adalah mengurangi masalah
dengan membawa ke tingkat kebebasan tunggal. Prosedur nonlinier
statik ekuivalen SDOF menggunakan model struktural yang mewakili
gerakan tanah seismik dengan spektrum respons. Story drift
(perpindahan tingkat) dan komponen gaya terkait terhadap parameter
permintaan global oleh kurva pushover atau kapasitas merupakan
dasar dari prosedur statis non-linear.Analisisi Dinamik Non-linier
Analisis nonlinier dinamik memanfaatkan kombinasi catatan gerakan
tanah dengan model struktural rinci, sehingga mampu menghasilkan
hasil dengan ketidakpastian yang relatif rendah. Dalam analisis
dinamik nonlinear, model struktural rinci dikenakan ke rekaman
gerakan tanah (ground-motion) menghasilkan estimasi deformasi
komponen untuk setiap derajat kebebasan dalam model dan respon
modal yang digabungkan dengan menggunakan skema seperti
jumlah-kuadrat-akar (SRRS).Dalam analisis dinamis non-linear sifat
non-linier struktur dianggap sebagai bagian dari suatu domain
analisis waktu. Pendekatan ini adalah yang paling ketat dan
digunakan oleh beberapa peraturan bangunan untuk bangunan dengan
konfigurasi yang tidak biasa atau untuk keperluan khusus. Namun,
respon dihitung bisa sangat sensitif terhadap karakteristik gerakan
tanah individu digunakan sebagai input seismik, sehingga diperlukan
beberapa analisis menggunakan catatan gerakan tanah yang berbeda
untuk mencapai estimasi yang handal dari distribusi probabilistik
respon struktural. Karena sifat-sifat respon gempa tergantung pada
intensitas, atau keparahan, dari getaran seismik, penilaian yang
komprehensif untuk berbagai analisis dinamik nonlinear pada
berbagai tingkat intensitas untuk mewakili skenario yang mungkinn
untuk gempa yang berbeda. Hal ini mengakibatkan munculnya metode
seperti Incremental Dynamic Analysis.
Download Spreadsheet Excel Perencanaan Jembatan Tipe Beton
Perencanaan jembatan mengikuti Standar Bina Marga (BM-70). Input
gaya dan geometri struktur cukup mudah dan sederhana pada lembar
perhitungan input data. Output dari program ini adalah dimensi
jembatan dan gambar penulangan jembatan. Silahkan jika ingin
mendownload Perhitungan struktur atas jembatan beton tipe Balok T
lebar jembatan 5 m, dengan 2 buah gelagar : Bridge (T-beam).xls
Berikut adalah tampilan screen shoot programnya :
Sedangkan untuk perhitungan struktur desain gelagar jembatan
beton tipe balok-T (T-Beam Girder), yang sesuai tipe jembatan
BM-100 Bina Marga. Dimana lebar jalur lalu lintas 7.00 m (atau
didesain sesuai kebutuhan), dengan jumlah gelagar 5 buah, atau
lebih. Bentang jembatan balok-T sesuai BM-100 adalah 5 m sampai 25
m. Perhitungan tulangan beton menggunakan cara Ultimit. Program
perhitungan tersebut dapat anda download disini.
Untuk perhitungan stabilitas dan struktur pilar jembatan tipe
beton. Input gaya dan geometri struktur cukup mudah dan sederhana
pada lembar perhitungan input data. Output dari program ini adalah
dimensi pilar dan gambar penulangan pilar jembatan. File ini saya
peroleh dari Mas Arga yang juga telah di publish. Silahkan jika
ingin mendownload spreadsheet excel: Pilar Jembatan.xls
Jembatan dengan struktur beton mempunyai beberapa kelemahan,
sehingga tentu kita lebih sering menjumpai Jembatan dengan struktur
baja, silahkan baca Kelebihan Jembatan dengan Struktur Baja. Semoga
bermanfaat...
Kelebihan Menggunakan Struktur Baja untuk JembatanPembangunan
jembatan sudah mengambil banyak bentuk struktural dari tahun ke
tahun. Jembatan yang dapat dilalui bisa digolongkan berdasarkan
fungsinya seperti jalan raya, jalan kereta api, pejalan kaki, dan
semacamnya. Secara struktur dapat dibagi ke dalam kategori bahan
dari baja atau beton. Walaupun baja sudah umum digunakan dalam
konstruksi jembatan, tapi kemajuan terakhir di teknologi material,
besi baja telah memberikan dampak yang besar terhadap perkembangan
perencanaan jembatan.
Keuntungan memakai material besi/ baja daripada beton
Selain kapasitas baja untuk menahan beban berat selama masa
layan, perencanaan juga harus memasukkan faktor arsitektur.
berdasarkan pertimbangan itu, jembatan baja menawarkan beberapa
keuntungan daripada beton.1. Besi baja mempunyai kuat tarik dan
kuat tekan yang tinggi, sehingga dengan material yang sedikit bisa
memenuhi kebutuhan struktur.2. Keuntungan lain bisa menghemat
tenaga kerja karena besi baja diproduksi di pabrik, sehingga di
lapangan hanya tinggal pemasangannya saja.3. Setelah selesai masa
layan, besi baja bisa dibongkar dengan mudah dan dipindahkan ke
tempat lain, setelah masa layan, jembatan baja bisa dengan mudah
diperbaiki dari karat yang menyebabkan penurunan kekuatan
strukturnya.4. Pemasangan jembatan baja di lapangan lebih cepat
dibandingkan dengan jembatan beton dan memerlukan ruang yang
relatif kecil di lokasi konstruksi. Ini adalah salah satu
keuntungan dari jembatan baja ketika lokasi itu berhubungan dengan
lokasi proyek padat dan sempit.5. Rendahnya biaya pemasangan,
jadwal konstruksi yang lebih cepat, dan keselamatan kerja sewaktu
pemasangan lebih terjamin.
Kelemahan memakai material besi/ baja daripada beton
Tapi baja juga memiliki kelemahan seperti :1. Bisa berkarat2.
Lebih berisik jika dilewati beban seperti kereta api.Karena itu ada
penelitian dan pengembangan untuk masalah ini yaitu mengembangkan
baja mutu tinggi tahan korosi yang sangat berguna jika jembatan
berada di daerah laut yang kadar garamnya tinggi. Untuk mengatasi
kebisingan , maka dikembangkan beton komposit dengan baja di atas
permukaannya, sehingga bisa menurunkan tingkat kebisingan.
Penelitian di dalam kualitas baja yang digunakan di dalam
pembangunan jembatan, bersamaan dengan metoda-metoda konstruksi
lainnya , sudah membuat produksi dan pemasangan jembatan baja
bentang yang panjang. Dan komponen struktur baja dapat dibuat
sepanjangnya- panjangnya dan pemasangan dapat dibagi menjadi
beberapa blok-blok, Sedangkan pengiriman komponen dan pemasangan di
lapangan dapat bekerja dengan cepat dan mudah. Jembatan baja dapat
dikhususkan untuk dibengkokkan atau disesuaikan dengan kondisi-
kondisi di lapangan dengan sempurna. Di mana lokasi berisi sebagian
besar dari lumpur dan bumi lemah, konstruksi dari suatu jembatan
baja dapat dilakukan dengan mudah dan aman karena berat baja hanya
25 - 35 % dari bobot mati struktur beton yang setara.
Salah satu keuntungan besi baja dalam masalah keamanan
strukturnya adalah besi baja mempunyai kekuatan struktur yang pasti
bila dibandigkan dengan beton yang kekuatan strukturnya berubah
berdasarkan campuran semen dan airnya. Karena diproduksi di pabrik,
besi baja mempunyai kualitas yang seragam dan ketelitian ukuran
yang tinggi daripada beton. Beban angin juga menjadi lebih kecil
dalam jembatan yang memakai material baja. Ini dikarenakan material
struktur dengan memakai baja lebih kecil daripada jembatan dari
beton. Besi itu juga sangat keras, sehingga walaupun sudah mencapai
titik leleh karena beban jembatan,besi baja masih bisa kembali ke
bentuk asalnya, berbeda dengan beton yang sangat rapuh, sekali dia
meregang akan retak. Bila beton meregang dalam waktu lama, beton
cenderung untuk menyusut dan deformasinya akan menghasilkan retak.
Sedangkan baja tidak bermasalah seperti beton yang punya
kecenderungan untuk retak sewaktu masa pengecoran karena efek
pengeringan. Dalam hal ini jembatan baja lebih bagus dari beton
dari sisi penampilan. Dalam hal gempa baja juga menunjukkan daya
tahannya daripada beton.
Konstruksi Atap Baja Ringan
Langkah untuk mengganti konstruksi atap kayu dengan material
baja ringan dan genteng metal adalah langkah tepat, karena dengan
mengganti material kayu dengan material alternatif ini berarti kita
juga telah membantu menyelamatkan hutan dan mencegah terjadinya
bencana alam.
Sesuai dengan namanya, material ini memang sangat ringan.
Bobotnya per meter persegi hanya sekitar 12 kg dibandingkan dengan
rangka kayu yang bobotnya sekitar 40 kg/m2. Baja ringan merupakan
baja mutu tinggi yang memiliki sifat ringan dan tipis, namun
memiliki fungsi setara baja konvensional. Baja ringan ini termasuk
jenis baja yang dibentuk setelah dingin (cold form steel). Meskipun
tipis, baja ringan memiliki kekuatan tarik yang tinggi yaitu
sekitar 550 MPa, sementara baja biasa sekitar 300 MPa. Ketebalan
baja ringan untuk atap ringan yang beredar sekarang ini berkisar
dari 0,4 mm 1mm.
Walaupun ringan tapi Anda tidak perlu khawatir karena material
berbahan baku zincalume atau galvalume ini daya tahannya lebih
unggul dibandingkan material kayu. Selain itu kecepatan dalam
perakitan (20-30 m2/hari) dengan tenaga kerja yang lebih sedikit
akan memberikan nilai ekonomis sehingga dapat menekan biaya
pembangunan. Biaya per meter persegi jika ingin merenovasi atap
dengan material baja ringan tergantung kualitas dan merk dagang
material ini di pasaran, kisaran harganya antara 110 ribu 180 ribu
per m2. Jika dibandingkan dengan harga kayu yang tahan rayap (kelas
I), tentunya harga baja ringan ini relatif murah.
Jika ita mendapatkan job untuk mendesain atap baja ringan dengan
SAP atau STADPRO, ada beberapa parameter yang harus kita
perhatikan. Beberapa parameter tersebut adalah :1. Tegangan
maksimum 550 MPa2. Kuat leleh 550 MPa 3. Modulus geser 80.000 MPa
4. Modulus Elastisitas 200.000 MPa 5. Berat Jenis 7400 kg/m3 Source
: Handbook Energy and Calculation with Directory of Products and
Services, Pister D OSBORN. Butterworth & Co. (published), 1985,
UKPeraturan Muatan Indonesia 1970, Depth. PUTL, DC DPMB 1980,
Bandung
Perhitungan kuda- kuda rangka baja ringan sangat berbeda dengan
kayu, yakni cenderung lebih rapat. Semakin besar beban yang harus
dipikul, jarak antar kuda- kuda semakin pendek. Misalnya untuk
genteng dengan bobot 40 kg/m2 jarak kuda- kuda atap baja bisa
dibuat setiap 1,4 m. Sementara bila bobot genteng mencapai 75kg/m2,
maka jarak kuda- kuda atap baja ringan menjadi 1,2 m.Gambar 1.
Pemasangan Rangka Atap Kuda- Kuda
Konstruksi atap baja ringan ini tidak membutuhkan konstruksi
tambahan karena bobotnya lebih ringan dari material kayu, sehingga
struktur rumah Anda sudah cukup kuat untuk menahan beban atap
tersebut. Hanya ada sedikit catatan untuk material penutup atap
atau genteng yang akan digunakan, karena semakin berat jenis
genteng yang digunakan, maka jarak antar rangka kuda- kudanya
semakin rapat sehingga beban atap pun akan semakin berat. Berikut
ini adalah beberapa kekurangan dan kelebihan dari atap baja ringan
:
Kekurangan :1. Kerangka atap baja ringan tidak bisa diekspos
seperti rangka kayu, sistem rangkanya yang berbentuk jaring kurang
menarik bila tanpa penutup plafon.2. Karena strukturnya yang
seperti jaring ini maka bila ada salah satu bagian struktur yang
salah hitung ia akan menyeret bagian lainnya maksudnya jika salah
satu bagian kurang memenuhi syarat keamanan, maka kegagalan bisa
terjadi secara keseluruhan (biasanya perhitungan strukturnya
langsung dilakukan oleh structural engineer dari aplikatornya).3.
Rangka atap baja ringan tidak sefleksibel kayu yang dapat dipotong
dan dibentuk berbagai profil. (makanya jarang digunakan pada
bangunan tradisional)
Kelebihan:
1. Karena bobot rangka atap yang ringan menurut konstruksi sipil
maka dibandingkan kayu, beban yang harus ditanggung oleh struktur
di bawahnya lebih rendah (jadi lebih irit strukturnya).2. Baja
ringan bersifat tidak membesarkan api (non-combustible).3. Tidak
bisa dimakan rayap (memangnya rayap makan baja atap ringan?.)4.
Pemasangan rangka baja relatif lebih cepat apabila dibandingkan
rangka kayu.5. Baja ringan nyaris tidak memiliki nilai muai dan
susut, jadi tidak berubah karena panas dan dingin (itu kata
aplikatornya lho).
Jika anda menggunakan genteng metal untuk penutup atap rumah,
tentunya material ini sudah sesuai untuk diaplikasikan pada
konstruksi baja ringan karena bobot genteng ini juga sangat ringan
sekitar 5 kg/m2. Jika ingin mengaplikasikannya pada rangka kayu
juga tidak masalah, Anda hanya harus menyesuaikan jarak reng yang
disyaratkan oleh produsen genteng metal tersebut, karena bentuk dan
ukuran genteng metal ini juga bervariasi. Genteng metal ini juga
bebas perawatan karena tahan terhadap karat, jamur, pecah serta
perubahan warna karena faktor cuaca.
Gambar 2. Jenis- jenis Genteng MetalPengerjaan konstruksi atap
baja ringan ini membutuhkan keahlian khusus, sehingga praktisnya
anda dapat menghubungi beberapa aplikator baja ringan untuk dapat
membandingkan harga serta kualitasnya. Anda cukup menyerahkan
desain arsitektur dari bangunan anda atau mengundang aplikator
tersebut untuk mensurvei bangunan anda dan mereka akan membuat
rancangan atap dengan menggunakan software khusus yang hasilnya
lebih akurat.
Pelaksanaan Pondasi Bore Pile
Pekerjaan pondasi umumnya merupakan pekerjaan awal dari suatu
proyek. Oleh karena itu langkah awal yang dilakukan adalah pemetaan
terlebih dahulu. Inilah gunanya ilmu ukur tanah. Umumnya yang
ngerjain adalah alumni STM geodesi dan pertanahan. Proses ini
sebaiknya dilakukan sebelum alat- alat proyek masuk, karena jika
sesudahnya wah susah itu untuk nembak-nya. Dan dari pemetaan ini
dapat diperoleh suatu patokan yang tepat antara koordinat pada
gambar kerja dan kondisi lapangan. Bayangin!! jika salah kerja di
tempat orang lain. Bisa kacau itu..!!Berikut ini adalah tahapan-
tahapan awal pekerjaan :
Foto 1 : Excavator mempersiapkan areal proyek agar alat-alat
berat yang lain bisa masuk.
Pekerjaan pondasi tiang bor memerlukan alat- alat berat dalam
suatu proyek . Disebut alat- alat berat memang karena bobotnya yang
berat, makanya manajer proyek harus dapat memastikan perkerjaan
persiapaan apa yang diperlukan agar alat yang berat tersebut dapat
masuk ke areal dengan baik. Jika tidak disiapkan dengan baik, bisa
saja alat berat tersebut ambles karena daya dukung tanahnya yang
jelek.
Foto 2 : Bahkan bila perlu, dipasang juga pelat- pelat
baja.Pelat baja tersebut dimaksudkan agar alat- alat berat tidak
ambles jika kekuatan tanahnya diragukan. Jika sampai ambles, untuk
ngangkat kembali biayanya lebih besar dibanding biaya yang
diperlukan untuk mengadakan pelat- pelat tersebut. Perlu tidaknya
pelat-pelat tersebut tentu didasarkan dari pengalaman- pengalaman
sebelumnya, nggak ada itu di buku teks. Itu yang saya maksud dengan
seni agar pekerjaan lancar. Coba, di buku mana itu ada..!?
Foto 3 : Pekerjaan penulangan pondasi tiang bor.
Paralel dengan pekerjaan persiapan, maka pembuatan penulangan
tiang bor telah dapat dilakukan. Ini penting, karena jangan sampai
sudah dibor, eh ternyata tulangannya belum siap. Jika tertunda
lama, tanah pada lubang bor bisa rusak (mungkin karena hujan atau
lainnya). Bisa- bisa perlu dilakukan pengerjaan bor lagi. Pemilihan
tempat untuk merakit tulangan juga penting, tidak boleh terlalu
jauh, masih terjangkau oleh alat- alat berat tetapi tidak boleh
sampai mengganggu manuver alat- alat berat itu sendiri. Ini gambar
detail strukturnya, biasanya digambarkan seperti ini. Ini fondasi
franki yang terkenal itu, yang dibagian bawahnya membesar. Itu
khas-nya Franky. Ada yang diameternya lebih dari 1 m, tapi
prinsipnya hampir sama. Kedalaman pondasi adalah sampai tanah keras
(SPT 50) dalam hal ini adalah 17-18 m (lokasi di Bogor).
Gambar 4 Detail Pondasi FrankiJika alat-alat berat sudah siap,
juga tulangan- tulangannya, serta pihak ready mix concrete-nya
sudah siap, maka dimulailah proses pengeboran. Skema alat- alat
bornya adalah.
Gambar diatas bisa menggambarkan secara skematik alat- alat yang
digunakan untuk mengebor. Dalam prakteknya, mesin bor-nya terpisah
sehingga perlu crane atau excavator tersendiri seperti ini.
Foto 5 : Persiapan Alat BorPerhatikan mesin bor warna kuning
belum dipasangkan dengan mata bornya yang dibawah itu. Saat ini
difoto, alat bor sedang mempersiapkan diri untuk memulai.
Foto 6. tahapan Awal PengeboranKecuali alat bor dengan crane
terpisah, pada proyek tersebut juga dijumpai alat bor yang
terintegrasi dan sangat mobile. Mungkin ini yang lebih modern,
tetapi kelihatannya jangkauan kedalamannya lebih terbatas dibanding
yang sistem terpisah. Mungkin juga, karena diproyek tersebut ada
beberapa ukuran diameter tiang bor yang dipakai. Jadi pada gambar-
gambar nanti, fotonya gabungan dari dua alat tersebut.
PengeboranIni merupakan proses awal dimulainya pengerjaan
pondasi tiang bor, kedalaman dan diameter tiang bor menjadi
parameter utama dipilihnya alat-alat bor. Juga terdapatnya batuan
atau material dibawah permukaan tanah. Ini perlu diantisipasi
sehingga bisa disediakan metode, dan peralatan yang cocok. Kalau
asal ngebor, bisa-bisa mata bor-nya stack di bawah. Biaya itu. Ini
contoh mesin bor dan auger dengan berbagai ukuran siap ngebor.
Foto 7. Mesin Bor dan Auger
Setelah mencapai suatu kedalaman yang mencukupi untuk
menghindari tanah di tepi lubang berguguran maka perlu di pasang
casing, yaitu pipa yang mempunyai ukuran diameter dalam kurang
lebih sama dengan diameter lubang bor.
Foto 8. Persiapan Pemasangan casing
Perhatikan mesin bor-nya beda, tetapi pada prinsipnya cara
pemasangan casing sama: diangkat dan dimasukkan pada lubang bor.
Tentu saja kedalaman lubang belum sampai bawah, secukupnya. Kalau
nunggu sampai kebawah, maka bisa-bisa tanah berguguran semua.
Lubang tertutup lagi. Jadi pemasangan casing penting.
Foto 9. Casing yang telah tertanam di dalam tanah
Setelah casing terpasang, maka pengeboran dapat dilanjutkan.
Gambar di atas, mata auger sudah diganti dng Cleaning Bucket yaitu
untuk membuang tanah atau lumpur di dasar lubang.
Foto 8. Pembersihan lumpur dan tanah di dalam lubangJika
pekerjaan pengeboran dan pembersihan tanah hasil pengeboran dan
akhirnya sudah menjadi kondisi tanah keras. Maka untuk sistem
pondasi Franky Pile maka bagian bawah pondasi yang bekerja dengan
mekanisme bearing dapat dilakukan pembesaran. Untuk itu dipakai
mata bor khusus, Belling Tools sebagai berikut.
Foto 10. Penggunaan mata bor Belling Tool untuk pengeboran tanah
keras.
Akhirnya setelah beberapa lama dan diperkirakan sudah mencapai
kedalaman rencana maka perlu dipastikan terlebih dahulu apakah
kedalaman lubang bor sudah mencukupi, yaitu melalui pemeriksaan
manual.Foto 11. Pemeriksaan kedalaman manual pondasi
Perlu juga diperhatikan bahwa tanah hasil pemboran perlu juga
dichek dengan data hasil penyelidikan terdahulu. Apakah jenis tanah
adalah sama seperti yang diperkirakan dalam menentukan kedalaman
tiang bor tersebut. Ini perlu karena sampel tanah sebelumnya
umumnya diambil dari satu dua tempat yang dianggap mewakili. Tetapi
dengan proses pengeboran ini maka secara otomatis dapat dilakukan
prediksi kondisi tanah secara tepat, satu persatu pada titik yang
dibor. Apabila kedalaman dan juga lubang bor telah siap, maka
selanjutnya adalah penempatan tulangan rebar.
Foto 12. Pengangkatan tulanganJika perlu, mungkin karena terlalu
dalam maka penulangan harus disambung di lapangan. Ngangkatnya
bertahap.
Foto 13. Penyambungan tulangan pondasi
Ini kondisi lubang tiang bor yang siap di cor.
Gambar 14. Kondisi lubang pondasi yang telah siap di cor
Pengecoran beton :
Setelah proses pemasangan tulangan baja maka proses selanjutnya
adalah pengecoran beton. Ini merupakan bagian yang paling kritis
yang menentukan berfungsi tidaknya suatu pondasi. Meskipun proses
pekerjaan sebelumnya sudah benar, tetapi pada tahapan ini gagal
maka gagal pula pondasi tersebut secara keseluruhan.Pengecoran
disebut gagal jika lubang pondasi tersebut tidak terisi benar
dengan beton, misalnya ada yang bercampur dengan galian tanah atau
segresi dengan air, tanah longsor sehingga beton mengisi bagian
yang tidak tepat.
Adanya air pada lobang bor menyebabkan pengecoran memerlukan
alat bantu khusus, yaitu pipa tremi. Pipa tersebut mempunyai
panjang yang sama atau lebih besar dengan kedalaman lubang yang
dibor.
Foto 14. Pipa Tremi untuk pengecoran
Cukup panjang kan..? Inilah yang disebut pipa tremi. Foto ini
cukup menarik karena bisa mengambil gambar mulai dari ujung bawah
sampai ujung atas. Ujung di bagian bawah agak khusus lho, nggak
berlubang biasa tetapi ada detail khusus sehingga lumpur tidak
masuk kedalam tetapi beton di dalam pipa bisa mendorong keluar. Mau
tahu detailnya..?
Foto 15. Pengecoran dengan pipa tremi
Yang teronggok di bawah adalah corong beton yang akan dipasang
di ujung atas pipa tremi, tempat memasukkan beton segar. Yang di
bawah ini pekerjaan pengecoran pondasi tiang bor di bagian lain,
terlihat mesin bor (warna kuning) yang difungsikan crane-nya (mata
bor nya nggak dipasang, mesin bor non-aktif).
Posisi sama seperti yang diatas, yaitu pipa tremi siap
dimasukkan dalam lobang bor.
Pipa tremi sudah berhasil dimasukkan ke lubang bor. Perhatikan
ujung atas yang ditahan sedemikian sehingga posisinya terkontrol
(dipegang) dan tidak jatuh. Corong beton dipasang. Pada kondisi
pipa seperti ini maka pengecoran beton siap. Truk readymix siap
mendekat.
Pada tahap pengecoran pertama kali, truk readymixed dapat
menuangkan langsung ke corong pipa tremi seperti kasus di atas.
Pada tahap ini, mulailah pengalaman seorang supervisor
menentukan.Kenapa ?
Karena pipa tremi tadi perlu dicabut lagi. Jadi kalau beton yang
dituang terlalu banyak maka jelas mencabut pipa yang tertanam
menjadi susah. Sedangkan jika terlalu dini mencabut pipa tremi,
sedangkan beton pada bagian bawah belum terkonsolidasi dengan baik,
maka bisa-bisa terjadi segresi, tercampur dengan tanah. Padahal
proses itu semua kejadiannya di bawah, di dalam lobang, nggak
kelihatan sama sekali. Jadi pengalaman supervisi atau operator yang
mengangkat pipa tadi memegang peran sangat penting. Sarjana baru
lulus pasti kesulitan mengerjakan hal tersebut. Pada kasus ini,
tidak hanya teori, lha itu seninya di lapangan. Perlu feeling yang
tepat. Ingat kalau salah, pondasi gagal, cost-nya besar lho.
Jangan sepelekan aba-aba seperti di atas. Belum tentu seorang
sarjana teknik sipil yang baru lulus dengan IP 4.0 bisa mengangkat
tangan ke atas secara tepat. Karena untuk itu perlu pengalaman.
Jadi menjadi seorang engineer tidak cukup hanya ijazah sekolah
formil, perlu yang lain yaitu pengalaman yang membentuk mental
engineer yang handal.
Jika beton yang di cor sudah semakin ke atas (volumenya semakin
banyak) maka pipa tremi harus mulai ditarik ke atas. Perhatikan
bagian pipa tremi yang basah dan kering. Untuk kasus ini karena
pengecoran beton masih diteruskan maka diperlukan bucket karena
beton tidak bisa langsung dituang ke corong pipa tremi
tersebut.
Adanya pipa tremi tersebut menyebabkan beton dapat disalurkan ke
dasar lubang langsung dan tanpa mengalami pencampuran dengan air
atau lumpur. Karena BJ beton lebih besar dari BJ lumpur maka beton
makin lama-makin kuat untuk mendesak lumpur naik ke atas. Jadi pada
tahapan ini tidak perlu takut dengan air atau lumpur sehingga perlu
dewatering segala. Gambar foto di atas menunjukkan air / lumpur
mulai terdorong ke atas, lubang mulai digantikan dengan beton segar
tadi.
Proses pengecoran ini memerlukan supply beton yang continuous,
bayangkan saja bila ada keterlambatan beberapa jam. Jika sampai
terjadi setting maka pipa treminya bisa tertanam lho dibawah dan
nggak bisa dicabut. Sedangkan kalau keburu di cabut maka tiang
beton bisa tidak continue. Jadi bagian logistik / pengadaan beton
harus memperhatikan itu.
Jika pengerjaan pengecoran dapat berlangsung dengan baik, maka
pada akhirnya beton dapat muncul dari kedalaman lobang. Jadi
pemasangan tremi mensyaratkan bahwa selama pengecoran dan penarikan
maka pipa tremi tersebut harus selalu tertanam pada beton segar.
Jadi kondisi tersebut fungsinya sebagai penyumbat atau penahan agar
tidak terjadi segresi atau kecampuran dengan lumpur.Sampai tahap
ini pekerjaan tiang bor selesai.
Download Spreadsheet Excel Perencanaan Dinding Penahan pada
Bendung Salah satu bagian penting dari suatu bangunan bendung
adalah dinding penahan tanah. Dinding penahan ditempatkan pada
kedua sisi tubuh bendung untuk menahan timbunan tanah dan menjadi
satu kesatuan bangunan bendung. Panjang dan bentuk dinding penahan
didesain sesuai standar kriteria untuk tembok pangkal bendung
(KP-02). Lokasi dinding penahan dari salah satu bendung yang
direncanakan dapat dilihat pada Gambar Denah DP Bendung
terlampir.
Berikut adalah tampilan programnya :
Berikut adalah analisa gaya dalam yang bekerja pada Dinding
Penahan :
Dengan program perhitungan ini, maka perencanaan dinding penahan
menjadi sangat mudah. Langkah perhitungan dalam program ini
meliputi : Input data geometri dan karakteristik tanah, Perhitungan
stabilitas, Perhitungan gaya dan momen, Perhitungan tegangan beton,
Perhitungan pembesian, dan penggambaran pembesian. Perhitungan
tegangan beton dan pembesian menggunakan standar ACI.Program ini
dilengkapi dengan makro untuk proses perhitungan gaya dan momen,
serta perhitungan tegangan beton dan pembesian. Untuk itu macro
harus diaktifkan dalam program excel dengan cara :Klik Office
Button > Excel Option > Trust Center > Trust Center
Setting.. > Macro Settings > aktifkan radio button Enable all
macros
Program perhitungan ini akan terus diperbaiki untuk mengurangi
kesalahan-kesalahan dalam perhitungan, dan untuk menambah item-item
baru dalam perhitungan. Untuk itu diharapkan koreksi dan masukan
dari para pembaca.
Download Spreadsheet Excel, Perencanaan Pondasi Telapak
Perencanaan pondasi harus mencakup segala aspek agar terjamin
keamanan sesuai dengan persyaratan yang berlaku, misalnya penentuan
dimensi pondasi yang meliputi panjang, lebar dan tebal, kemudian
jumlah dan jarak tulangan yang harus dipasang pada pondasi. Adapun
peraturan untuk perencanaan pondasi telapak tercantum pada SNI
03-2847-2002 merujuk pada pasal 13.12 dan pasal 17. Jika teman2 ada
yang belum memiliki peraturan tersebut. Silahkan klik disini untuk
download SNI 03-2847-2002.
Desain Perencaan Fondasi Telapak
1. Menentukan Dimensi PondasiDimensi yang direncanakan meliputi
: panjang, lebar dan ketebalan telapak pondasi. Semuanya harus di
desain sedemikian rupa, sehingga tegangan yang terjadi pada dasar
pondasi tidak melebihi daya dukung tanah dibawahnya .
2. Mengontrol Kuat Geser 1 ArahKerusakan akibat gaya geser 1
arah terjadi pada keadaan dimana mula- mula terjadi retak miring
pada daerah beton tarik (seperti creep), akibat distribusi beban
vertikal dari kolom (Pu kolom) yang diteruskan ke pondasi sehingga
menyebabkan bagian dasar pondasi mengalami tegangan. Akibat
tegangan ini, tanah memberikan respon berupa gaya reaksi vertikal
ke atas (gaya geser) sebagai akibat dari adanya gaya aksi tersebut.
Kombinasi beban vertikal Pu kolom (ke bawah) dan gaya geser tekanan
tanah ke atas berlangsung sedemikian rupa hingga sedikit demi
sedikit membuat retak miring tadi semakin menjalar keatas dan
membuat daerah beton tekan semakin mengecil.Nahdengan semakin
mengecilnya daerah beton tekan ini, maka mengakibatkan beton tidak
mampu menahan beban geser tanah yang mendorong ke atas, akibatnya
beton tekan akan mengalami keruntuhan. Berikut ini ilustrasinya
:
Gambar 1. Kerusakan Pondasi Akibat Gaya Geser 1 arah
Kerusakan pondasi yang diakibatkan oleh gaya geser 1 arah ini
biasanya terjadi jika nilai perbandingan antara nilai a dan nilai d
cukup kecil, dan karena mutu beton yang digunakan juga kurang baik,
sehingga mengurangi kemampuan beton dalam menahan beban tekan.
Gambar 2. Keretakan Pondasi Akibat Gaya Geser 1 arah
3. Mengontrol Kuat Geser 2 Arah (Punching Shear)Kuat geser 2
arah atau biasa disebut juga dengan geser pons, dimana akibat gaya
geser ini pondasi mengalami kerusakan di sekeliling kolom dengan
jarak kurang lebih d/2. Berikut ini ilustrasinya :
Gambar 3. Kerusakan Pondasi Akibat Gaya Geser 2 arah
4. Menghitung Tulangan PondasiBeban yang bekerja pada pondasi
adalah beban dari reaksi tegangan tanah yang bergerak vertikal ke
atas akibat adanya gaya aksi vertikal kebawah (Pu) yang disalurkan
oleh kolom. Tulangan pondasi dihitung berdasarkan momen maksimal
yang terjadi pada pondasi dengan asumsi bahwa pondasi dianggap
pelat yang terjepit dibagian tepi- tepi kolom. Menurut SNI
03-2847-2002, tulangan pondasi telapak berbentuk bujur sangkar
harus disebar merata pada seluruh lebar pondasi (lihat pasal
17.4.3)
5. Mengontrol Daya Dukung PondasiPondasi sebagai struktur
bangunan bawah yang menyangga kolom memikul beban-beban diatasnya
(bangunan atas), harus mampu menahan beban axial terfaktor (Pu)
dari kolom tersebut. Maka dari itu beban dari Pu diisyaratkan tidak
boleh melebihi daya dukung dari pondasi (Pup) yang dirumuskan
sebagai berikut :Pu 25 mm> 1,25d dari ukuran agregat
maksimum> 1,5d
Berikut adalah contoh aplikasi detail penulangan di lapangan
:
Gambar 4. Hubungan Balok Induk dengan Balok Anak
Gambar 5. Hubungan Joint Balok dengan Kolom Tipe 1
Gambar 6. Hubungan Joint Balok dengan Kolom Tipe 2
Gambar 7. Hubungan Joint Balok induk dengan Balok Anak
Gambar 8. Detail Penulangan Balok Induk
Gambar 9. Detail Penulangan Balok dengan Plat
Gambar 10. Detail Penulangan Balok dengan Plat
Gambar 11. Detail Penulangan Core Lift
Gambar 12. Detail Penulangan Core Lift
Gambar 13. Detail Penulangan Ground Tank
Gambar 14. Detail Penulangan Balok- Kolom
Gambar 15. Detail Penulangan Poer Pondasi Tiang Pancang
Gambar 16. Detail Penulangan Balok Ikat (Tie Beam)