Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide Flange Dan Concrete Filled Steel Tube Menggunakan Analisis Pushover Dan Memperhitungkan Rigiditas Sambungan Dengan Meninjau Sendi Plastis Pada Balok Alfisyahrin, Henki Wibowo Ashadi 1. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424, Indonesia 2. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424, Indonesia Email : [email protected]Abstrak Indonesia merupakan negara yang sering terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi Samudera Pasifik. Diperlukan solusi bangunan tahan gempa seperti bangunan SMRF (Special Moment Resisting Frame) yang memiliki daktilitas tinggi. Penelitian yang dilakukan menggunakan program Drain-2DX yang dimodelkan secara 2 dimensi dengan analisis pushover. Bangunan menggunakan profil Wide Flange memiliki kekuatan dan daktilitas lebih besar dibandingkan dengan bangunan menggunakan profil Concrete Filled Steel Tube. Target sendi plastis mempengaruhi kekuatan, kekakuan dan daktilitas. Sebaiknya bangunan dirancang target sendi plastis pada beam karena memiliki kekuatan dan kekakuan yang besar secara global dan memiliki daktilitas yang cukup pada bangunan struktur SMRF. Comparison Study Of Special Moment Resisting Frame Behavior With Wide Flange And Concrete Filled Steel Tube Profile Using Pushover Analysis And Rigidity Connection Considering Plastic Hinge Beam Abstract Indonesia is a frequent country of earthquakes and volcanic eruptions that surround the Pacific Ocean. Required earthquake resistant building solutions such as SMRF (Special Moment Resisting Frame) buildings that have high ductility. Research conducted using Drain-2DX program that is modeled in 2 dimension with pushover analysis. Buildings using the Wide Flange profile have greater strength and ductility compared to buildings using Concrete Filled Steel Tube profiles. Preferably the building is designed to target plastic joints on the beam because it has great strength and stiffness globally and has sufficient ductility in the building of the SMRF structure. Keyword : SMRF, Drain-2DX, Wide Flange, Concrete Filled Steel Tube, Pushover Pendahuluan Indonesia merupakan negara kepulauan yang termasuk ke dalam wilayah ring of fire, yaitu wilayah dimana sering terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi Samudera Pasifik. Salah satu gempa bumi yang terjadi di Indonesia adalah gempa 9,3 SR di Aceh pada tanggal 25 Desember 2004, gempa 7,6 SR di Padang pada tanggal 30 September Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017
19
Embed
Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide Flange Dan Concrete Filled Steel Tube Menggunakan Analisis Pushover Dan
Memperhitungkan Rigiditas Sambungan Dengan Meninjau Sendi Plastis Pada Balok
Alfisyahrin, Henki Wibowo Ashadi
1. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424,
Indonesia 2. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424,
Indonesia merupakan negara yang sering terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi Samudera Pasifik. Diperlukan solusi bangunan tahan gempa seperti bangunan SMRF (Special Moment Resisting
Frame) yang memiliki daktilitas tinggi. Penelitian yang dilakukan menggunakan program Drain-2DX yang dimodelkan secara 2 dimensi dengan analisis pushover. Bangunan menggunakan profil Wide Flange memiliki kekuatan dan daktilitas lebih besar dibandingkan dengan bangunan menggunakan profil Concrete Filled Steel Tube. Target sendi plastis mempengaruhi kekuatan, kekakuan dan daktilitas. Sebaiknya bangunan dirancang
target sendi plastis pada beam karena memiliki kekuatan dan kekakuan yang besar secara global dan memiliki daktilitas yang cukup pada bangunan struktur SMRF.
Comparison Study Of Special Moment Resisting Frame Behavior With Wide Flange
And Concrete Filled Steel Tube Profile Using Pushover Analysis And Rigidity Connection Considering Plastic Hinge Beam
Abstract
Indonesia is a frequent country of earthquakes and volcanic eruptions that surround the Pacific Ocean. Required
earthquake resistant building solutions such as SMRF (Special Moment Resisting Frame) buildings that have high ductility. Research conducted using Drain-2DX program that is modeled in 2 dimension with pushover analysis. Buildings using the Wide Flange profile have greater strength and ductility compared to buildings
using Concrete Filled Steel Tube profiles. Preferably the building is designed to target plastic joints on the beam because it has great strength and stiffness globally and has sufficient ductility in the building of the SMRF
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil CFST
mengalami displacement lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF.
Perbedaan displacement terbesar terjadi pada lantai ke-15 dengan perbedaan 62,4 %. Hal ini
dapat menyimpulkan bahwa kekakuan lateral dari bangunan menggunakan profil WF lebih
besar dibandingkan bangunan menggunakan profil CFST.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil CFST
mengalami story drift lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF.
Perbedaan story drift terbesar terjadi pada lantai ke-15 dengan perbedaan 92 %. Hal ini
menyebabkan bahwa kekakuan bangunan menggunakan profil WF lebih besar dibandingkan
bangunaan menggunakan profil CFST.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil CFST
mengalami story shear sama dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF. Hal
tersebut terjadi karena pada program Drain-2DX tidak menggunakan elemen 4 atau
sambungan, sehingga gaya yang diserap akibat beban luar diterima oleh kolom dan balok
saja.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil WF+Elemen 4
mengalami displacement lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF.
Perbedaan displacement terbesar terjadi pada lantai ke-15 dengan perbedaan 18,9 %. Hal ini
dapat menyimpulkan bahwa kekakuan lateral dari bangunan menggunakan profil WF lebih
besar dibandingkan bangunan menggunakan profil WF+Elemen 4.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil
WF+Elemen 4 mengalami story drift lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan
profil WF. Perbedaan story drift terbesar terjadi pada lantai ke-7 dengan perbedaan 19,8 %.
Hal ini menyebabkan bahwa kekakuan bangunan menggunakan profil WF lebih besar
dibandingkan bangunaan menggunakan profil CFST.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil
WF+Elemen 4 mengalami perbedaan story shear sebesar 0,006% atau bisa dibilang sama
dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF. Hal tersebut terjadi karena sebagian
besar gaya yang diterima ke elemen balok dan kolom, sedangkan sambungan sangat sedikit
menerima gaya tersebut.
Berdasarkan ketiga grafik diatas dapat disimpulkan bahwa profil WF menggunakan
sambungan lebih daktail dibandingan profil WF tidak menggunakan sambungan. Hal ini dapat
dilihat nilai rotasi terus bertambah saat dimana profil yang tidak menggunakan sambungan
telah berhenti. Bisa dikatakan bahwa dengan rigiditas yang lebih kecil atau semirigid, elemen
Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017
tersebut bisa menahan gaya atau momen yang lebih besar karena dapat bergerak lebih bebas
dibandingkan dengan tidak menggunakan sambungan.
Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa bangunan profil WF lebih dapat
menyerap energi lebih besar dibandingkan dengan bangunan profil CFST. Hal ini dapat
terjadi karena luasan baja dari kedua bangunan tersebut berbeda dan mutu yang berbeda, yang
dimana Fy baja = 250 Mpa sedangkan Fc’ beton = 65 Mpa. Mutu beton hanya sekitar 0,26 %
dari mutu baja. Maka dari itu dari sifat material bangunan WF lebih unggul dibandingkan
bangunan CFST. Berdasarkan grafik diatas dapat dikatakan bahwa struktur bangunan WF
menggunakan sambungan memiliki displacement yang lebih besar dengan gaya geser yang
diterima lebih kecil, namun luasan berdasarkan grafik diatas memiliki luasan yang lebih besar
sehingga energi yang diserap struktur lebih besar dengan menggunakan sambungan. Dapat
dikatakan dengan menggunakan sambungan struktur akan semakin daktail walaupun tahanan
ultimitnya berkurang, karena dengan menggunakan sambungan maka akan menjadi semirigid
yang menyebabkan lebih daktail pada struktur.
Berdasarkan kedua grafik diatas dapat dinyatakan bahwa dengan menggunakan
analisis pushover dan target sendi plastis berada di balok lebih daktail dibandingkan dengan
target sendi plastis di kolom dan panel zone. Hal ini dapat dibuktikan berdasarkan luasan
yang dapat dibentuk dari grafik yang menyatakan struktur tersebut dapat menyerap energi
disipasi lebih besar dibandingkan yang lainnya.
Sendi plastis terjadi saat Mu > My. Berdasarkan ketiga gambar diatas dapat dilihat
bahwa bangunan menggunakan profil WF tanpa sambungan lebih sedikit terjadinya sendi
plastis dibandingkan bangunan menggunakan profil WF dengan sambungan. Hal ini
dikarenakan dengan menggunakan sambungan struktur menjadi semirigid sehingga masih
mampu menahan lebih besar gaya atau momen saat terjanya sendi plastis. Bangunan
menggunkana profil WF dengan sambungan juga dapat ditarik lebih panjang dibandingkan
dengan bangunan yang menggunakan profil WF tanpa sambungan. Profil WF tanpa
sambungan hanya bisa ditarik sampai 333 mm sedangkan bangunan profil WF dengan
menggunakan sambungan bisa ditarik sampai 514 mm. Hal ini menunjukkan bahwa banguan
menggunakan sambungan semirigid akan lebih daktail. Sedangkan bangunan yang
menggunakan profil CFST lebih sedikit terjadinya sendi plastis, namun dapat ditarik hingga
422 mm. Hal ini menunjukkan bahwa bangunan menggunakan profil CFST lebih daktail
dibandingkan bangunan menggunakan profil WF
Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017
Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan melalui beberapa tahapan pembuatan pada
proses penelitian sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa :
1. Rigiditas sambungan mempengaruhi kekuatan pada struktur yang digunakan.
Semakin rigid bangunan maka bangunan tersebut akan semakin kuat namun tidak
daktail, sedangkan semakin kecil nilai rigiditas atau semirigid maka bangunan
tersebut akan semakin daktail.
2. Struktur bangunan menggunakan profil WF memilliki daktilitas yang lebih tinggi,
kekuatan lebih besar dibandingkan dengan struktur bangunan profil CFST untuk
target sendi plastis pada balok, kolom dan panel zone.
3. Daktilitas terbesar saat bangunan direncanakan target sendi plastis pada panel zone
namun memiliki kekuatan dan kekakuan yang paling kecil jika dibandingkan
secara global.
4. Kekuatan dan kekakuan terbesar saat bangunan direncanakan target sendi plastis
pada beam dan memiliki daktilitas yang cukup baik.
5. Banungan SMRF yang memiliki kekuatan, kekakuan dan daktilitas yang bagus
jika direncanakan target sendi plastis di beam.
6. Bangunan yang dimodelkan dapat ditarik hingga 3 m lebih dikarenakan
mengabaikan P-delta efek dalam pemograman Drain-2DX
7. Bangunan menggunakan profil WF dan CFST telah diperiksa menggunakan beban
gravitasi dan gempa respon spektrum pada program ETABS 2015 bahwa kedua
bangunan tersebut sudah aman, namun saat diperiksa dengan pushover
menggunakan program Drain-2DX banyak terjadi sendi plastis pada elemen balok
dan kolomnya.
Saran
Berdasarkan pada hasil penelitian, maka terdapat beberapa saran untuk penelitian ini
antara lain :
1. Penelitian melihat elemen struktur tidak secara mendetail pada material yang
digunakan sebagai penyusunnya. Sehingga masih dapat dijadikan penelitian lebih
lanjut mengenai pengaruh mutu, strain hardening rasio, possion rasio pada CFST.
2. Perlu diteliti lagi sambungan yang tepat untuk profil CFST
Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017
3. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai biaya, metode konstruksi, dan
waktu dalam perencanaan bangunan menggunakan CFST.
4. Memodelkan struktur dengan profil CFST tidak cukup hanya menggunakan
elemen 2, harus dilakukan penelitian menggunakan elemen lain.
5. Perlu memperhitungkan P-delta efek untuk penelitian lebih lanjut Daftar Referensi Arifin. (2003). Study Perencanaan Struktur Gedung Lantai Tinggi (Kantor PT. Halim Sakti Jl. HR Muhammad
Surabaya) dengan Special Moment Resisting Frame.
Aziz, A. (2012). Studi Perilaku Sistem Rangka Baja K-Split EBF (Eccentrically Braced Frames) terhadap Beban Gempa dengan Analisis Pushover .
Chasten, C. P., Fleischman, R. B., Lu, L. W., & Driscoll, G. C. (1987). Semi Rigid Steel Connection and Their Effects on Structural Steel Frames.
Construction, A. I. (2005). Seismic Provision for Structural Steel Building. Chicago: United States of America.
Faizah, R., & Widodo. (2013). Analisis Gaya Gempa Rencana Pada Struktur Bertingkat Banyak dengan Metode Dinamik Respon Spektra. Konferensi Nasional Teknik Sipil 7.
Han, L.-H. (2004). Flexuran Behavior of Concrete-Filled Steel Tubes. Journals of Constructional Steel Research 60 .
Kahikong, R. L., Pangouw, J. D., & Pandaleke, R. E. (2013). Evaluasi Struktur Kolom Kuat Balok Lemah pada Bangunan Beton Bertulang dengan Metode Desain Kapasitas. Jurnal Sipil Statik Vol.1 No.9, Agustus 2013 (630-639) ISSN: 2337-6732.
Prakasa, C. A. (2013). Studi Perilaku Rangka Baja Sistem Ganda antara Sistem Rangka Pemikul Momen Dengan Sisten Rangka Bresing Konsentris terhadap Beban Gempa Dengan Analisis Pushover. University of Indonesia.
Prestandard, F. 3. (2000). Prestrandard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings. Reston, Virginia: American Society of Civil Engineers.
SNI 1726. (2012). Jakarta: Badan Standar Nasional.
Wang, Y. C. (2014). NCCI : Design of Reinforced Concrete Filled, Hot Finished Structural Steel Hollow Section in Fire. United Kingdom: Tata Steel.