TUGAS AKHIR – RC091380 STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF ANUGRAH BAGUS RAMADHAN NRP 3110 100 003 DOSEN PEMBIMBING BUDI SUSWANTO,ST.,MT.,Ph.D JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER SURABAYA 2015
148
Embed
STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM …
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
TUGAS AKHIR – RC091380
STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF ANUGRAH BAGUS RAMADHAN NRP 3110 100 003 DOSEN PEMBIMBING BUDI SUSWANTO,ST.,MT.,Ph.D JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER SURABAYA 2015
FINAL PROJECT – RC091380
STUDY ON BEHAVIOR OF STEEL STRUCTURE SYSTEM USING MRF AND SCMRF SYSTEM ANUGRAH BAGUS RAMADHAN NRP 3110 100 003 Supervisor BUDI SUSWANTO, ST.,MT., Ph.D DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND PLANNING SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY NOVEMBER SURABAYA 2015
ii
STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN
MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF
Nama Mahasiswa : Anugrah Bagus R
NRP : 3110100003
Jurusan : Teknik Sipil
Dosen Pembimbing : Budi Suswanto ST.,MT.Ph.D
Abstrak
Sistem struktur tahan gempa yang baru dan saat ini sedang
dikembangkan yaitu Sistem Self Centering dengan perilaku gap
opening mendisipasi energi tanpa deformasi inelastis dan kerusakan
yang berarti pada struktur utamanya.Energi pemulihnya elastis yang
diberikan srand baja pasca-tarik mengembalikan struktur keposisinya
semula setelah gempa.
Tujuan dari Tugas Akhir ini difokuskan untuk Menganalisa
struktur dengan menggunakan sistem Moment Resisting Frame (MRF)
dan Self Centering Moment Resisting Frame (SCMRF) dengan
penggunaan pratekan pada kolomnya. Untuk menganalisa kelayakan
struktur SC-MRF maka akan dilakukan pemodelan portal satu tingkat
dan satu bentang MRF dan SCMRF dengan bantuan software finite
element analysis.
Dari hasil analisa struktur portal MRF dan SCMRF ditarik
kesimpulan sebagai berikut: Sistem MRF dan SCMRF
mengembangkan daktilitasnya dengan cara melakukan deformasi
inelastik yang cukup besar tanpa kehilangan kekuatannya melalui
mekanisme lentur (flexural mechanism). Pada sistem SCMRF
digunakan baja pratekan pada kolomnya yang berfungsi sebagai
penstabil gaya bila terjadi gempa arah horisontal supaya simpangan
bangunan akan kembali ke titik awal sehingga tidak ada out of plane
deformation. Struktur MRF lebih daktail di bandingkan dengan
struktur SCMRF hal ini ditunjukkan dengan disipasi energi MRF yang
lebih besar di bandingkan disipasi energi SCMRF. Struktur MRF
menghasilkan out of plane deformation yang cukup besar sedangkan
SCMRF menghasilkan deformasi yang relatif kembali ke posisi
iii
originalnya sehingga struktur sekunder relatif tidak mengalami
kerusakan di bandingkan MRF ketika gempa sudah berhenti.
Kata kunci : Moment Resisting Frame, Self Centering Moment
Resisting Frame, disipasi energi, daktilitas
iv
STUDY THE BEHAVIOUR OF STEEK STRUCTURES
USING MRF AND SCMRF SYSTEM
Name of Student : Anugrah Bagus R
NRP : 3110100003
Department : Civil Engineering
Supervisor : Budi Suswanto ST., MT.Ph.D
Abstract
System new earthquake resistant structure and is
currently being developed, namely Self Centering System with
behavioral gap opening dissipate energy without inelastic
deformation and damage to the main structure, which means
the return of elastic energy is given post-tensile steel strand to
restore the structure to its original position after the earthquake.
The purpose of this final project is focused on
analyzing the structure by using a system of Moment Resisting
Frame (MRF) and Self Centering Moment Resisting Frame
(SCMRF) with the use of prestressed on the column. To
analyze the feasibility of the structure of the SC-MRF modeling
portal will be one level and one span MRF and SCMRF with
the help of finite element analysis software.
From the analysis of the structure of the portal MRF
and SCMRF be deduced as follows: MRF system and SCMRF
develop ductility by means of a fairly large inelastic
deformation without losing its strength through the mechanism
of bending (flexural mechanism). In SCMRF system used in
prestressed steel column which serves as a stabilizing force in
the event of an earthquake horizontal direction so that the
deviation of the building will be returned to the starting point
so that there is no out-of-plane deformation. MRF structure is
more ductile compared with SCMRF structure as shown by the
energy dissipation for greater MRF compare SCMRF energy
dissipation. MRF structure out of plane deformation produces
sizeable while SCMRF relative deformation back to the
original position so that the secondary structure relatively no
v
damage in comparison to the MRF when the earthquake has
stopped.
Keywords: Moment Resisting Frames, Self Centering Moment
Resisting Frames, energy dissipation, ductility
vi
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb
Segala puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH
SWT karena berkat rahmat-Nya, kami dapat
menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir .
Tugas Akhir ini merupakan hasil output dari
salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh oleh semua
mahasiswa Program Studi S1 Teknik Sipil Fakultas
Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi
Sepuluh Nopember Surabaya.
Penulis menyadari bahwa dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan
,bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak baik
secara langsung maupun tidak langsung .Oleh karena itu
pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa
terima kasih yang tulus kepada :
Orangtua dan saudara saudara penulis yang
senantiasa mendoakan serta memberikan
dorongan dan semangat selama proses
penyusunan Tugas Akhir ini .
vii
Bpk. Budi Suswanto, ST, MT, P.hd., selaku
dosen pembimbing Tugas Akhir.
Ibu Triwulan, ST.,MT.,DEA , selaku Dosen
Mata Kuliah Bahasa Indonesia
Seluruh teman teman S-53 yang terlibat dalam
penyusunan laporan yang telah memberikan
bantuan selama ini .
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih
jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran
yang bersifat membangun dari semua pihak selalu
penyusun harapkan demi kesempurnaan laporan ini.
Akhir kata, penulis sampaikan terima kasih
kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam
penyusunan ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah
SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amiiin.
*Pemakaian Ix karena posisi profil WF adalah tegak dan beban
mengarah atas ke bawah alias menekan ke arah profil dan bagian
terkuatnya adalah bagian arah x
38
fo < fijin 0.91 cm < 1,01 cm ( dari SAP 2000 ) ...ok
c. Kontrol penampang profil terhadap gaya lentur
- Kontrol penampang terhadap tekuk lokal
Pelat sayap
λ = 𝑏𝑓
2𝑡𝑓 =
200
2(13) = 7.69
λp = 170
√𝑓𝑦 =
170
√250 = 10.8
λ ≤ λp 7.69 < 10.8 , maka penampang kompak
Pelat badan
λ = ℎ
𝑡𝑤 =
342
8 = 42.75
λp = 1680
√𝑓𝑦 =
1680
√250 = 106.3
λ ≤ λp 42.75 < 106.3 penampang kompak
Kontrol penampang terhadap tekuk lateral
Karena tidak di pasang shear connector pada balok
anak sejarak Lb = 600 cm
Lp = 1.76 . iy√𝐸
𝑓𝑦 = 1.76 x 4.54 x√
200000
250
= 226.002641 cm
Lr = 658.357 cm
Lp <Lb < Lr ( bentang menengah )
Untuk komponen struktur yang memenuhi Lr > Lb > Lp, kuat
nominal komponen struktur adalah :
39
MA = 602181 Kgcm
MB = 802908 Kgcm
MC = 602181 Kgcm
= 1.68 < 2,3 → dipakai 1.68
My = Sx.fy
= 1190 . 2500
= 2975000 Kgcm
Mp = fy.Zx
= 2500 . 1286
= 3215000 kgcm < 1,5 My
MR = (fy-fr)Sx = 1800. 1190
= 2322000 kgcm
MpLpLr
LbLrMMMCbMn rpr
)(
)()(
3,23435,2
5,12
CBA MMMMmaks
MmaksCb
Mp Mn
) , 226.00 658.37 (
) 600 658.37 ( ) 2322000 3215000 (2322000 , 1,4
)602181.3()802908.4()602181.3()802908.5,2(
802908.5,12
40
Mn = 1.68 ( 3215000 x 0.135 ) = 729162 kg cm
Jadi Mn p
Dipakai Mn = Mp = 729162 kgcm
Persyaratan :
Mu ≤ Mn
8029.08 Kgcm ≤ 0,9. 729162 kgcm
8029.08 Kgcm < 656245.8 kgcm............OK
Jadi Penampang profil baja mampu menahan beban yang
terjadi.
d. Kontrol penampang profil terhadap gaya geser ℎ
𝑡𝑤 =
342
8 = 42.75
1100
√𝑓𝑦 =
1100
√250 = 69.57
ℎ
𝑡𝑤 ≤
1100
√250 42.75 < 69.57 ….. Geser plastis
maka Vn = 0.6 .fy . Aw = 0.6 .fy . d . tw
= 0.6 x 2500 x ( 40 . 0.8 ) = 4800000 kg
Syarat :
Vu < ØVn 11040 kg < 0.9 . 4800000 kg
5352.72 kg < 4320000 kg ……………..(OK)
41
BAB V PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA
5.1 Pembebanan Struktur Utama Perhitungan pembebanan dilakukan untuk mengetahui distribusi beban-beban yang bekerja, sehingga dapat diketahui gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur. 5.2Pembebanan Gravitasi 5.2.1 Berat bangunan Ringkasan berat bangunan dinyatakan dalam Tabel 5.1 berikut ini :
Tabel 5.1 Berat struktur per lantai
Lantai Tinggi (m) Berat Lantai (ton)
5 20 5139.71
4 16 7019.36
3 12 7019.36
2 8 7019.36
1 4 7707.71
∑ 33905.5
Jadi berat total bangunan = 33905.5 ton
5.3 Pembebanan 5.3.1Perhitungan Beban Mati
Tabel 5.2 Daftar Beban Mati
42
Deskripsi
1 Baja 7850 kg/m3
2 Adukan Semen 21 kg/m3
3 Tegel 24 kg/m3
4 Pasangan bata merah 1.700 kg/m3
5 Plafon + Penggantung 18 kg/m3
Berat Sendiri Profil Baja (Self Weight)
5.3.2 Perhitungan Beban Hidup
Tabel 5.3 Daftar Beban Hidup
Deskripsi Beban Hidup
1.Lantai Perkantoran 250 kg/m2
2.Atap 100 kg/m2
5.3.4 Perhitungan Beban Gempa
Tabel 5.4 Gaya gempa tiap lantai
Tingkat Hi Wi Wi.Hi 100 % 30 %
(m) (ton) (ton m) Fi x,y (ton) Fi x,y (ton)
5 20 5139.71 102794 28.15 8.44
43
4 16 7019.36 112310 30.76 9.22
3 12 7019.36 84232.3 23.07 6.92
2 8 7019.36 56154.9 15.38 4.61
1 4 7707.71 30830.8 8.44 2.53
Total 386322 105.81 31.74
5.3.5 Kontrol Analisa Reyligh akibat gempa arah sumbu X & Y
Besarnya T yang dihitung sebelumnya dengan rumus empiris harus dibandingkan dengan Treyleigh dengan rumus :
T1 = 6.3 √∑ 𝑊𝑖.𝑑𝑖2𝑛
𝑖=1
𝑔 ∑ 𝐹𝑖.𝑑𝑖𝑛𝑖=1
Dimana besarnya T yang dihitung sebelumnya tidak boleh lebih dari 205 hasil T reyleigh sesuai SNI 1726 Pasal 6.2.2.
Di dapatkan T= 0.85
44
5.4 Balok induk 5.4.1 Balok induk memanjang Balok induk memanjang direncanakan menggunakan profil WF 500 x 300 x 11 x 18 dengan data-data sebagai berikut : Dari analisis SAP 2000, didapatkan gaya dalam dan lendutan yang terjadi pada balok induk memanjang adalah sebagai berikut : Mu = 2937768 kg.cm Vu = 6277.39 kg L = 600 cm Kontrol kekuatan penampang( Local buckling ) Pelat sayap
W = 128 kg/m Sx = 2910 cm3 r = 26 mm A = 163,5 cm2 Ix = 71000 cm4 ix = 20,8 cm tw = 11 mm Iy = 8110 cm4 iy = 7,04 cm
b = 300 mm d = 488 mm tf = 18 mm h = 488 - 2 x (18 + 26) = 400 mm Zx = 3100 cm3
45
λ ≤ λp 36,36 < 106,25 penampang kompak
Karena penampang kompak, maka Mn x = Mp x
Mp = fy . Zx = 2500 . 3100 = 7750000 kg.cm Cek kemampuan penampang Øb . Mn ≥ Mu Øb . Mn = 0,9 . 7750000 = 6975000 kg.cm > 2937768 kg.cm (OK…!) Kontrol penampang terhadap tekuk lateral ( Lateral buckling) Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm. Lp = 350.453 cm Lr = 1050,71 cm Jadi , Lb < Lp (bentang pendek ) Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp My = Sx . fy = 2910 . 2500 = 7275000 kg.cm Mp = fy .Zx = 2500 . 3100 = 7750000 kg.cm < 1.5 My Syarat : ΦMn ≥ Mu (Φ = 0.9) 0.9 x 7750000 2937768 6975000 2937768 (OK...) Kontrol penampang profil terhadap gaya geser
ℎ
𝑡𝑤= 36,36 :
1100
√250= 69,57
46
karena ℎ
𝑡𝑤≤
1100
√𝑓𝑦 Plastis !
maka Vn = 0,6 fy Aw = 0,6 x 2500 x (48,8 x 1,1) = 80520 kg Persyaratan : Ø Vn ≥ Vu Ø Vn = 0,9 . 80520 kg = 72468 kg > 6277.39 kg ... OK ! Kontrol lendutan L = 600 cm
𝑓𝑖𝑗𝑖𝑛 =𝐿
360=
600
360= 1.67 𝑐𝑚
Dari hasil analisis SAP 200 didapatkan lendutan batang sebesar f 0
= 1,154 cm 𝑓0 < 𝑓𝑖𝑗𝑖𝑛 → 1,55 𝑐𝑚 < 1.67 𝑐𝑚 ... OK ! 5.4.2 Balok Induk melintang Balok induk melintang direncanakan menggunakan profil WF 500 x 300 x 11 x 18 dengan data sebagai berikut : W = 128 kg/m Sx = 2910 cm3 r = 26 mm A = 163,5 cm2 Ix = 71000 cm4 ix = 20,8 cm tw = 11 mm Iy = 8110 cm4 iy = 7,04 cm b = 300 mm d = 488 mm tf = 18 mm
47
h = 488 - 2 x (18 + 26) = 400 mm Zx = 3100 cm3
Dari analisis SAP 2000, didapatkan gaya dalam dan lendutan yang terjadi pada balok induk memanjang adalah sebagai berikut : Mu(max) (-) = 2644812 kg.cm Vu (-) = 10710.57 kg Kontrol penampang profil terhadap gaya lentur Kontrol penampang terhadap tekuk lokal
Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm Berdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 500x300x11x8 didapatkan : Lp= 350,453 cm Lr = 1050,71 cm Jadi, Lp > Lb bentang pendek Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp My = Sx.fy = 2910 .2500 = 7275000 kg.cm Mp = Zx . fy = 3100 . 2500 = 7750000 kg.cm < 1.5 My Syarat : ΦMn ≥ Mu (Φ = 0.9) 0.9 x 7750000 5074960 6975000 5074960 (OK...!) Kontrol penampang profil terhadap gaya geser
ℎ
𝑡𝑤= 36,36 :
1100
√250= 69,57
karena ℎ
𝑡𝑤≤
1100
√𝑓𝑦 Plastis !
maka Vn = 0,6 fy Aw = 0,6 x 2500 x (48,8 x 1,1) = 80520 kg Ø Vn ≥ Vu Ø Vn= 0,9 . 80520 kg = 72468 kg > 10710.57 kg ... OK ! Kontrol lendutan Lendutan ijin (f’) adalah
L = 600 cm
𝑓′ =𝐿
360=
600
360= 1.67 𝑐𝑚
49
Dari hasil analisis SAP 200 didapatkan lendutan batang sebesar f
= 1,55 cm 𝑓 < 𝑓′ → 1,55 𝑐𝑚 < 1.67 𝑐𝑚 (di peroleh dari SAP 2000 ) ... OK ! 5.5 Kolom 5.5.1 Kolom Lantai 1-3 Pada perencanaan ini ditunjukkan contoh perhitungan kolom lantai 1. Direncanakan dengan profil WF 400x400x45x70 dan panjang kolom (L) = 400 cm. Data-data profil disajikan sebagai berikut : A = 770,1 cm2
ix = 19,7 cm
Ix = 298000 cm4
iy = 11,1 cm
Iy = 94400 cm4
Zx = 14385 cm3
Ix balok = 23700 cm4
Zy = 6713 cm3
Sx = 12000 cm3
fy = 250 Mpa
Sy = 4370 cm3
fy = 250 Mpa
fu = 410 Mpa
50
Dari hasil analisis SAP 2000 didapatkan gaya dalam yang bekerja pada lantai 1 sebagai berikut : Pu = 318203 kg Mux = 12789.09 kg.m Muy = 11603.57 kg.m Bahan : BJ 41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2
GB = 10.00 (Ujung kolom dianggap sendi/tidak kaku)
Diperoleh : kc = 3.4 (bergoyang)
= = 3.4 x 400
19.7 = 69.03
Terhadap sumbu y:
Kontrol kekakuan portal :
G =
GA = 2(
94400
400)
2(23700
600) =
472
79 = 5.97
GB = 10.00 (Ujung kolom dianggap sendi/tidak kaku)
xx
c
i
Lk
b
b
c
c
L
IL
I
b
b
c
c
L
I
L
I
53
Diperoleh : kc = 2.9 ( bergoyang)
λ𝑦 = untuk mencari kelangsingan struktur
λ𝑦 = = 2.9 𝑥 400
11.1 = 104.50
Rumus Interaksi :
terbesar = = 104.5
λc = = 104.50
3.14𝑥√
250
200000 = 33.28 x 0.035 = 1.16
0,25 < λc < 1,2 → ω = = 1.43
1.6−(0.67𝑥 1.16)
= 1.73
Pn =Ag . fcr = = 770.1𝑥2500
1.73 = 1112861.272 kg
=318203
0.85𝑥1112861.2 = 0.34 > 0.2
=0,34 ≥0,2 → RUMUS 1
ω = factor tekuk
Pu = gaya tekan akibat beban beraktor
Pn = Kekuatan tekan nominal batang
Kontrol Tekan-Lentur
y
c
i
Lk
y
E
fy
c.67,06,1
43,1
yfAg.
n
u
P
P
.
54
Kontrol Interaksi Beam Kolom Rumus 1 :
0.34 + 8
9[
4568550
0.9 𝑥 35962500+
1160357
0.9 𝑥 16782500] ≤ 1.0
0.34 + 8
9 [0.141 + 0.08] ≤ 1
0.6 1 ….. Kolom kuat memikul beban tekan dan momen
lentur
5.5.2 Kolom Lantai 4-5 Pada perencanaan ini ditunjukkan contoh perhitungan kolom lantai 4. Direncanakan dengan profil WF 400x400x30x50 dan panjang kolom (L) = 400 cm. Data-data profil disajikan sebagai berikut : Ag = 360,7 cm2 rx = 18,2 cm
Ix kolom = 119000 cm4 ry = 10,4 cm
Iy kolom = 39400 cm4 Zx = 6239 cm3
Ix balok = 23700 cm4 Zy = 2935 cm3
Sy = 1930 cm3 Sx = 5570 cm3
Dari hasil analisis SAP 2000 didapatkan gaya dalam yang bekerja sebagai berikut :
0,19
8
nyb
uy
nxb
ux
n
u
M
M
M
M
P
P
0.2 ,34 0 n
u
P
P
55
Pu = 125580 kg Mux = 23374.20 kg.m Muy = 7667.88 kg.m Bahan : BJ 41 fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2
Kontrol Penampang :
Penampang ( Kelangsingan elemen penampang )
λR = 665
√𝑓𝑦 = = 42,06
λ = = 400
2.35 = 5.71
λ < λr ….. OK
λR = 250
√𝑓𝑦 = = 15.81
λ = = 256
20 = 12.8
λ < λr ….. Ok
Jadi penampang tidak langsing !
Terhadap Lentur :
λ = = 407
2.35 = 5.71 λ < λp ….. Kompak
250
665
f
f
t
b
2
wt
h
f
f
t
b
2
250
250
56
λp = = = 10,752
λp = = = 106,253
λ = = 256
20 = 12.8 λ < λp ….. Kompak
Kontrol Tekuk Lateral
Lb = 400 cm
Dari tabel diperoleh
Lp = 517.715 cm
Lb ≤ Lp Bentang pendek
Karena penampang kompak, maka
Mnx = Mny = Mp
Mpx = Sx.fy = (5570)(2500) = 13925000 kgcm
1,5Mx = 1,5(13925000) = 20887500 kgcm
Mnx = Mpx = Zx.fy = (6239)(2500)
= 15597500 kgcm
= 15597500 kgcm ≤ 1,5Mx
= 20887500 kgcm ... O.K
My = Sy.fy = (1930)(2500)
yf
170
250
170
yf
1680
250
1680
wt
h
57
= 4825000 kgcm
1,5My = 1,5(4825000)
= 7237500 kgcm
Mny = Zy.fy = (2935)(2500)
= 7337500 kgcm
= 7337500 kgcm ≤ 1,5 My = 7237500 kgcm
Jadi diperoleh :
Mny = 7237500 kgcm
Mnx = Mpx = 15597500 > 13925000
Mnx = 15597500 kgcm → untuk Tekuk Lokal
Menentukan !
Terhadap sumbu x :
Kontrol kekakuan portal :
G =
GA = 2(
119000
400)
2(23700
600) =
595
79 = 7.53
GB = 10 (Ujung kolom dianggap sendi)
b
b
c
c
L
IL
I
58
Diperoleh : kc = 2.9 (bergoyang)
Kelangsingan struktur : i
kL
= = 2.9 x 400
18.2 = 63.73
Terhadap sumbu y:
Kontrol kekakuan portal :
G =
GA = 2(
39400
400)
2(23700
600) =
197
79 = 2.49
GB = 10 (Ujung kolom dianggap sendi)
Diperoleh : kc = 2.2 ( bergoyang)
= = 2.2 𝑥 400
10.24 = 85.93
Rumus Interaksi :
terbesar = = 85.93 < 200 ( max angka kelangsingan
struktur tekan )
xx
c
i
Lk
b
b
c
c
L
IL
I
yy
c
i
Lk
y
59
λc = = 85.93
3.14𝑥 √
250
200000 = 0.96
0,25 < λc < 1,2 → ω = = 1.43
1.6−(0.67𝑥0.96)
= 1.43
0.97 = 1.46
Pn = = 360.7𝑥 2500
1.46 = 617636.98 kg
=125580
0.85𝑥617636.98 = 0.33 > 0.2 → RUMUS Interaksi 1
ω = factor tekuk
Pu = gaya tekan akibat beban beraktor
Pn = Kekuatan tekan nominal batang
Kontrol Tekan-Lentur
𝑃𝑢
∅𝑃𝑛 = 0.33 > 0.2
0.33 + 8
9 [0.025 + 0.122]
E
fy
c.67,06,1
43,1
yfAg.
n
u
P
P
.
0,19
8
nyb
uy
nxb
ux
n
u
M
M
M
M
P
P
0,1167825009,0
589077
35962500 9,0
1051349
9
852,0
xx0.33
3
4245420 0.9𝑥20887500
797792
0.9𝑥7237500
= 0.85 →faktor reduksi
untuk kuat tekan
60
0.7 1 → OK Propil kuat memikul beban tekan dan
momen lentur !
5.6. Desain Sambungan
Gambar 5.1 Sambungan Balok – Kolom yang direncanakan
5.6.1 Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk
Sambungan antara balok anak dan balok induk direncanakan dengan baut simple connection terletak pada dua tumpuan sederhana yang disesuaikan dengan anggapan dalam analisa sendi .
Profil Balok Anak : WF 400 x 200 x 8 x 13 ( BJ 41 )
61
Profil Balok Induk : WF 500 x 300 x 11 x 18 ( BJ 41 )
Pelat penyambung siku : ˪ 60 x 60 x 6 ( BJ 41 )
qD = 820.24 kg/m ; qL = 500 kg/m
qU = (1,2 x qD ) + ( 1,6 x qL ) = ( 1,2 x 820.24 ) + (1,6 x 500)
= 984.24 + 800
= 1784,24 kg/m
Vu = 1
2 x qu x l =
1
2 x 1784.24 x 6 = 5352.72 kg
a. Sambungan Pelat Siku dengan Balok Anak Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41 Baut HTB A 325 ( fub = 8250 kg/cm2 ) Baut mm ( A baut = 2,01 cm2 ) Kuat geser
Vn = f x r1 x fub x Abaut x m
Dimana :
r1 = 0,4 ( ada ulir di bidang geser baut )
m = jumlah bidang geser
fub = tegangan tarik putus baut
Abaut = luas bruto penampang baut
Vn = 0,75 x 0,4 x 8250 x 2,0 x 1
= 4950 kg
62
Kuat tumpu
Vn = f 2,4 db tp fu ………. berlaku untuk
semua jenis lubang baut
Dimana :
db = diameter nominal baut
tp = tebal plat tertipis
fu = tegangan tarik putus terkecil antara baut
dan pelat
Vn = 0,75 x 2,4 x 1,6 x 0,9 x 4100
= 10276 kg →menentukan
n = 𝑉𝑢
𝑉𝑛 =
5352.72
10627.2 = 0.62 ≈ 1 buah
b. Sambungan Pelat Siku dengan Balok Induk
Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41 Baut HTB A 325 ( fub = 8250 kg/cm2 ) Baut mm ( Abaut = 2,01 cm2 ) Untuk disisi balok Kuat geser
63
Vn = f x r1 x fub x Abaut x m
= 0,75 x 0,4 x 8250 x 2,01 x 2 = 9949.5 kg → Menentukan Kuat tumpu
Vn = f 2,4 db tp fu ………. berlaku untuk
semua jenis lubang baut
Dimana :
db = diameter nominal baut
tp = tebal plat tertipis
fu = tegangan tarik putus terkecil antara baut
dan pelat
Vn = 0,75 x 2,4 x 1,6 x 0,9 x 4100
= 10276 kg →menentukan
n = 𝑉𝑢
𝑉𝑛 =
5352.72
10276 = 0,7 ≈ 2 buah
dipasang 2 buah baut mm ( jumlah baut untuk 2 sisi )
Kontrol pelat siku
Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41
64
Baut HTB A 325 ( fub = 8250 kg/cm2 ) Baut mm Diameter perlemahan ( dengan bor ) = baut + 1,5 = 16 + 1,5 = 17,5 mm = 1,75 cm Anv = Lnv x tp
= ( 36 – 2 x 1,75 ) x 0.9 = 32.85 cm2
Kuat rencana :
Rnv = . 0,6 . fu . Anv
Dimana :
fu = tegangan Tarik putus terkecil antara baut dan pelat
Rnv = 0.75 .0,6 . 4100 x 32.85 = 60608.25 kg
Terdapat 2 siku ,sehingga :
2 x Rnv = 2 x 60608.25 = 121216.5 kg
Persyaratan : Vu ≤ Rn
2536.48 kg ≤ Vn
2536.48 kg ≤ 121216.5 kg …… ok
Kontrol Jarak Baut
Ag = 6 x 6 = 36 cm2
65
Jarak ke tepi = 1,5 db s/d (4tp + 100 ) atau 200 mm
tp = tebal plat tertipis
1,5 db = 1,5 x 16 = 24 mm
( 4 tp + 100 ) = ( 4x 0.9 + 100 ) = 104 mm
Dipasang 80 mm
Jarak antar baut = 3db s/d 15 tp atau 200 mm
3db = 3x 16 = 48 mm
15 tp = 15 x 4 = 60 mm
Dipasang 50 mm
66
L 60 x 60 x 6
Ø 16 mm
WF 400 X 200 X 8 X 13
Tulangan negatif
WF 500 X 300 X 8 X 11
10
20
90
400
Gambar 5.3 Detail sambungan balok anak dengan balok induk
Sambungan Balok – Kolom
Profil balok induk menggunakan WF 500 x 300 x 11 x 18 dan kolom dengan profil WF 400 x 400 x 45 x 70 . Sambungan direncanakan dengan metode rigid connection .
Pembebanan pada balok : ( di dapat dari SAP 2000 )
Momen ultimate = 48 t.m
Vu = 16 t.m
67
Gaya geser yang terjadi :
Vu = (1
2 𝑥 𝑞𝑢 x l ) 𝑥 (
1
2 𝑥 𝑃𝑢)
= (1
2 𝑥 11089 x 6 ) 𝑥 (
1
2 𝑥318203) = 52928 kg
Gaya geser yang berasal dari Mu :
∑ MA = 0
Vu x L – MB - MA = 0
Vu = 𝑀𝐴+ 𝑀𝐵
𝐿 =
4800000+4800000
600 = 80800 kg
Maka ,besarnya Vu total adalah :
Vu total = 52928+ 80800 = 133728 kg
Mu = 48 ton
Gambar 5.4 Gaya pada balok - kolom
Vu = 16 ton
68
a. Sambungan Pada Badan Balok
Penentuan jumlah baut, direncanakan menggunakan :
Baut : A 325 Mutu Baut : 8250 kg/cm2 Diameter baut : 22 Ulir pada bidang geser ( r1 = 0,4 ) Siku penyambung ˪ 100 x 100 x 10 Fy = 2500 kg/cm2 Fu = 4100 kg/cm2 tp˪ = 10 mm = 1 cm tpbalok = 11 mm = 1,1 cm →menentukan Ab = ¼ π d2 = 3,80 cm2
Kekuatan 1 baut :
Kuat Geser
Vn = 0,75 x r1 x Fu x Ab x m
= 0,75 x 0,4 x 8250 x 3,80 x 2
= 23512.5 kg
Kuat Tumpu
Vn = 0,75 x 2,4 x db x tpbalok x fu
= 0,75 x 2,4 x 2,2 x 1,1 x 4100
= 17859 kg → menentukan
69
Jumlah baut yang diperlukan :
n = 𝑉𝑢
𝑉𝑛 =
16000
17859.6 =0.89 ≈ 1 buah
Dipasang 3 buah baut diameter 22 mm
Kontrol pelat siku
Diameter perlemahan ( dengan bor )
lubang = 22 mm + 1,5 mm = 23,5 mm
Luas bidang geser
Anv = Lnv x tp = ( 100 – 3 x 2.35 ) x 10 = 29.5 cm2
Kuat rencana :
Rnv = x 0,6 x fu x Anv
= 0.75 x 0,6 x 4100 x 29.5 = 54427.5 kg
Terdapat 2 siku , sehingga :
2 x Rnv = 2 x 54427.5 = 108855 kg
Persyaratan : 𝑉𝑢 ≤ Rn
42623.3 ≤ 𝑉𝑛
42623.3 kg ≤ 108855 kg ….. ok
Kontrol Jarak Baut
Ag = 10 x 10 =100 cm2
70
Jarak ke tepi = 1,5 db s/d (4tp + 100 ) atau 200 mm
tp = tebal plat tertipis
1,5 db = 1,5 x 22 = 33 mm
( 4 tp + 100 ) = ( 4x 10 + 100 ) = 140 mm
Dipasang 100 mm
Jarak antar baut = 3db s/d 15 tp atau 200 mm
3db = 3x 22 = 66 mm
15 tp = 15 x 10 = 150 mm
Dipasang 120 mm
b. Sambungan Pada Sayap Kolom
Penentuan jumlah baut, direncanakan menggunakan :
Baut : A 325 Mutu Baut : 8250 kg/cm2 Diameter baut : 22 Ulir pada bidang geser ( r1 = 0,4 ) Siku penyambung ˪ 100 x 100 x 10 Fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2 tp˪ = 10 mm = 1 cm →menentukan tpkolom = 19 mm = 1,9 cm Ab = ¼ π d2 = ¼ π 2.22 = 3,80 cm2
Kekuatan 1 baut :
71
Kuat Geser
Vn = 0,75 x r1 x fu baut x Ab x m
= 0,75 x 0,4 x 8250 x 3,80 x 1
= 11756.25 kg → menentukan
Kuat Tumpu
Vn = 0,75 x 2,4 x db x tpkolom x fu
= 0,75 x 2,4 x 2,2 x 1 x 4100
= 16236 kg
Jumlah baut yang diperlukan :
n = 𝑉𝑢
𝑉𝑛 =
16000
11756.25 = 2.05 ≈ 6 buah
Dipasang 4 buah baut pada tiap sisi .
Kontrol kekuatan pelat siku penyambung
Direncanakan siku penyambung : ˪ 100 x 100 x 10
Ag = 10 x 10 = 100 cm2
lubang = 22 mm + 1,5 mm ( lubang dibuat bor )
= 23,5 mm = 2,35 cm
Luas bidang geser
Anv = Lnv x tp = ( 100 – 4 x 2,35 ) x 1 = 90,6 mm2
Di rencanakan memakai
6 karena di
proporsionalkan
menerima momen
72
Kuat rencana :
Rnv = x 0,6 x fu x Anv
= 0.75 x 0,6 x 4100 x 90.60 = 167157 kg
Terdapat 2 siku , sehingga :
2 x Rnv = 2 x 26937 = 53874 kg
Persyaratan : 𝑉𝑢 ≤ Rn
16000 ≤ 𝑉𝑛
16000 kg ≤ 334314 kg ….. ok
Kontrol Jarak Baut
Jarak ke tepi = 1,5 db s/d (4tp + 100 ) atau 200 mm
tp = tebal plat tertipis
1,5 db = 1,5 x 22 = 33 mm
( 4 tp + 100 ) = ( 4x 1.9 + 100 ) = 104 mm
Dipasang 100 mm
Jarak antar baut = 3db s/d 15 tp atau 200 mm
3db = 3x 16 = 48 mm
15 tp = 15 x 4 = 60 mm
73
Dipasang 50 mm
Kontrol tebal flens
Baut tipe tumpu 22 ( HTB A325 fub = 8250 kg/cm2 )
Profil baja : BJ 41
Kuat Rencana Baut :
Geser
Vd = 0,75 x 0,4 x fu Ab . m = 0,75 x 0,5 x 8250 x 3,80 x 1
= 11756.25 kg (menentukan!)
Tumpu
Rd = 0,75 x 2,4 db tp fu = 0,75 x 2,4 x 2,2 x 4100 x 1,3
= 30848.4 kg
Vu = 5
16000
n
Pu = 3200 kg < Vd
Tarik (ulir)
Td = . 0,75 Ab fu = 0,75 (0,75 x 3,80 x 8250)
= 17634.375 kg
74
Sambungan end plate ke flens kolom menggunakan cara
di baut cara ultimate eksentris tidak sebidang
Ø 22 mm
WF 500 X 300 X 11 X 18WF
400
X 20
0 X
8 X
13
Ø 22 mm
END PLATE
400
500
CONTINUITY PLATE
5
10
10
25
25
10
10
5
T
T
T
T
T 5
20
15
15
20
5
apelat
Mu = 86 ton Pu = 16 ton
- Kontrol Geser :
kgn
PV u
u 3205
1600
75
bufuv
buf
b
uuv
ff
cmkgf
cmkgA
Vf
5,0
/75.3093825050,075,05,0
/21.8480.3
320
2
2
Beban tarik : (interaksi geser + tarik)
Td = f ft Ab ft = (1,3 fub – 1,5 fuv) < fu
b = 8250 kg/cm2
= (1,3 x 8250 – 1,5 x 84.21 )
= 10725 – 126.31
= 10598.68 kg/cm2
ft = 8250 kg/cm2
Td = 0,75 x 8250 x 3.80 = 23513 kg = T
Td ulir = 17634.375kg
Mencari garis netral anggap dibawah baut terbawah
fy a b = ∑ T 250030
17634.37510
yfb
Ta
= 2.35 cm < S = 5 cm ok
(anggapan benar)
T = Td ulir = 17634.375
76
Momen Rencana yang dapat dipikul sambungan :
dTbaf
Mn y
2
9,0 2
= 186384.37 + 6991881
Mn= 71782653 kg cm
Mu = 8600000 kg cm < Mn ok
Sambungan cukup kuat menerima beban momen
= 375.1763422
30)35.2(25009,0 2
(2.65 + 22.65 + 42.65 + 57.65 +72.65)
77
Sambungan end plate ke kolom menggunakan cara di las
Ø 22 mm
WF 500 X 300 X 11 X 18WF
40
0 X
20
0 X
8 X
13
Ø 22 mm
END PLATE
400
500
CONTINUITY PLATELAS SUDUT
Jawab : te = 1 cm
300
500
LAS : EE70xx
Baja BJ 41
78
A = 2 x 30 + 4 ( 30 – 1.1 ) + 2 X ( 50 -2 X 1.8 ) = 268.4 cm2
Karena tidak ada pembatasan dari maksimal tebal , jadi a tmax
di ganti menjadi a ef max
= 1,41 x 𝑓𝑢
𝐹𝐸𝑋𝑋 .t2
= 1,41 x 4100
70 𝑥 70.3 .15
= 17.62 mm FEXX – tegangan putus las
a mak < 17.62 – 1,6 = 16.02 mm > a
jadi a = 15 mm
80
” halaman ini sengaja dikosongkan ”
79
BAB VI
ANALISA PERILAKU KOLOM
6.1 Umum
Dalam menganalisa perilaku elemen kolom digunakan program ABAQUS 6.10 .Pada analisa ini di modelkan dengan portal arah memanjang .Sebelum menganalisa perilaku kolom ,ada beberapa tahapan yang harus di lakukan ,yang akan di jelaskan selanjutnya .
6.2 Pemodelan Portal
a.Part
Pada tahapan ini di buat elemen elemen struktur portal yaitu balok dan kolom yangakan disambung menajdi satu kesatuan .Tahap ini di mulai dengan memilih menu create part (Gambar 6.1) kemudian menggambarkan geometrik elemen struktur dengan menggabungkan titik titik koordinat menjadi sebuah bentuk penampang memanjang .
Gambar 6.1 Tahap Create Part
80
Setelah menggabungkan titik-titik koordinat penampang selanjutnya mengisi base extrusion untung bentang memanjang dari masing masing elemen ,pada elemen balok di masukkan sebesar L =5600 mm dan kolom sebesar L kolom = 4000 mm .Untuk tampilannya ditunjukkan pada Gambar 6.2 dan 7.3 .
Gambar 6.2 Balok WF 500 X 300 X 11 X 18
Gambar 6.3 Kolom WF 400 X 400 x 45 x 70
b.Property
Tahap ini penentuan jenis material yang akan digunakan untuk masing masing elemen yang telah dibuat dengan mengisi elastisitas material dan plastisitas material .
81
Elastisitas material : Untuk material baja = 2 x 105 MPa Poisson ratio = 0.3
Plastisitas material : Karena material baja yang digunakan adalah bj 41 yaitu fy = 250 MPa dan fu = 410 MPa sehingga pengisian untuk plastis stress dimulai dari angka 250 untuk batas leleh dengan plastis strain dimulai dari angka 0 .
Setelah pengisian materialselesai maka akan tampil material manager yang telah diisi (Gambar 6.4) .selanjutnya memilih menu section manager kemudian create section untuk penampang balok dan kolom (Gambar 6.5) .Setelah itu penampang balok dankolom yang telah dimodelkan dimasukkan kedalam section manager sesuai penampang masing-masing(Gambar 6.6)
Gambar 6.4 Jenis material yang digunakan
82
Gambar 6.5 Tahap section manager
Gambar 6.6 Tahap pemilihan material
c. Assembly
Pada tahap ini merupakan penggabungan dari elemen-elemen yang telah dibuat menjadi satu kesatuan sebelum melakukan Interaction .Dalam langkah ini dibagi beberapa langkah yaitu :
83
Instances (memanggil part-part untuk dibentuk) Pada waktu instances harus menghitung jumlah kebutuhan elemen yang diperlukan untuk dipanggil dan diduplikat sehingga dapat menjadi 1 bentuk portal yang akan dianalisis .Dalam hal ini terdapat 1 balok , 2 kolom ,12 plat pengaku dan 8 strand .
Rotate (Putar) Pada waktu akan memutar suatu elemen contohnya pada kolom diputar sebesar 90o harus dilakukan dengan langkah rotate ,dengan mem-blok kolom yang akan diputar ( Gambar 6.7 ) setelah itu isi start point 0,0,0 dan end point -1,0,0 .Hal itu dikarenakan akan diputar sebesar 90o arah x .Setelah itu masukan sudut yang akan diputar yaitu arah 90o sehingga kolom tersebut akan berdiri tegak (Gambar 6.8)
Gambar 6.7 Kolom yang di blok
84
Gambar 6.8 Kolom yang sudah diputar
Translate(pindah) Hal ini dilakukan jika akan memindahkan elemen balok atau kolom berada pada tempat yang diinginkan .contoh memindahkan balok .Hal pertama yang dilakukan yaitu mem-blok balok (Gambar 6.9) yang akan dipindahkan kemudian mengisi part start point 0,0,0 dan untuk memindahkan arah y sebesar 4700 isi end point adalah 0,0,4700 sehingga balok tersebut akan pindah searah sumbu y( Gambar 6.10) .
Gambar 6.9 Balok yang di blok
85
Gambar 6.10 Balok yang sudah dipindahkan
d.Step (Pendefinisian Beban)
Ada 2 jenis step yaitu initial step yang menjadi default dari Abaqus yaitu merupakan pendefinisian dari input-input gaya interior elemen dan Load Step yang merupakan pendefinisan dari input beban ( Eksterior Force)
e.Interaction
Dalam hal ini ada dua macam tipe interaction yaitu master surface dan slave surface .Master surface yaitu elemen yang menjadi pusat lekatan dari element yang lain pada portal ini adalah kolom .Slave surface adalah elemen yang melekat pada master surface yaitu balok .Hal ini dilakukan agar elemen elemen tidak terpisah satu dengan lainnya ketika portal diberi beban .
86
Gambar 6.11 Portal setelah dilakukan iteraction
Gambar 6.12 Portal setelah dilakukan iteraction + 12 plat pengaku
6.3 Pembebanan Pada Portal
Tahapan selanjutnya adalah pemberian beban pada portal .Namun sebelum diberi beban maka perletakan portal tersebut harus diasumsikan jepit-jepit terlebih dahulu (Gambar 6.13)
87
Gambar 6.13 Perletakan jepit di ujung-ujung kolom
Berikut proses pembuatan dan penempatan LOAD di abaqus 6.10 :
Create Load Membuat beban dimulai dari step .Kemudian klik step manager (Gambar 6.14) .Kemudian klik create (Gambar 6.15) .Pada kali ini akan terdapat 9 macam beban dengan satuan MPa (Gambar 6.16) .
Gambar 6.14 Kotak dialog Step Manager
88
Gambar 6.15 Contoh membuat beban
Gambar 6.16 Load yang di butuhkan
Dengan semua beban load di atas kemudian di masukan ke seluruh bagian portal (Gambar 6.17)
89
Gambar 6.17 Load sudah diterapkan pada balok
Setelah dimasukkan beban-beban selanjutnya adalah tahapan mesh dimana setiap part yang terdapat pada struktur portal harus dibagi menjadi bagian-bagian kecil.Hal ini berungsi untuk menganalisa setiap elemen portal lebih mendalam .Dalam hal ini portal dibagi menjadi beberapa potongan sebesar 50 mm .
Gambar 6.18 Meshing portal
90
6.4 Hasil Analisa
Pada sub bab menjelaskan keadaan gedung pada umumnya yang terkena arah gaya gempa atau bisa disebut keadaan MRF (Moment Resisting Frame) dan belum terkena gaya balik arah gempa .
Bentuk deformasi struktur portal setelah diberi beban seperti berikut ini :
Gambar 6.19 Deformasi struktur portal
Dalam hal ini ada 4 titik pada struktur portal yang dijadikan acuan menentukan deformasi ,tegangan dan regangan .
91
Gambar 6.20 2 buah dari 4 titik yang akan ditinjau
Gambar 6.21 Titik 3 & 4 yang merupakan titik tinjau lainnya .
Tegangan dan regangan yang terjadi pada struktur portal dapat ditunjukkan dengan melihat warna pada struktur portal tersebut .Semakin merah warnanya maka tegangan yang terjadi semakin besar . Hal tersebut ditunjukkan pada Gambar 6.22 sampai dengan Gambar 6.30 yang menunjukan warna portal ketika diberikan beban lateral yang semakin besar .Begitu juga dengan regangan yang semakin besar beban maka
1 2
3 4
92
akan berubah warna semakin merah (Gambar 6.31) dan lebih di jelaskan dari semua beban yang di pakai (Tabel 7.1)
Gambar 6.22 Hasil visualisasi akibat beban lateral awal (1 MPa)
Gambar 6.23 Hasil visualisasi akibat beban lateral (2 MPa)
93
Gambar 6.24 Hasil visualisasi akibat beban lateral (5 MPa)
Gambar 6.25 Hasil visualisasi akibat beban lateral (10 MPa)
94
Gambar 6.26 Hasil visualisasi akibat beban lateral (15 MPa)
Gambar 6.27 Hasil visualisasi akibat beban lateral (20 MPa)
95
Gambar 6.28 Hasil visualisasi akibat beban lateral (25 MPa)
Gambar 6.29 Hasil visualisasi akibat beban lateral (30 MPa)
96
Gambar 6.30 Hasil visualisasi akibat beban lateral (35 MPa)
Gambar 6.31 Hasil visualisasi regangan akibat beban lateral terbesar (35 MPa)
97
Tabel 6.1 Regangan dan Tegangan dari ke 4 titik yang di tinjau
Dari hasil Tabel 6.1 dapat dilihat pada Gambar 6.32 sampai dengan Gambar 6.35 yaitu didapatkan hasil bahwa di keempat titik semakin besar beban lateral yang diberikan maka semakin besar pula tegangannya mendekati leleh 250 MPa
Gambar 6.32 Grafik hubungan antara Reganagn dan Tegangan di titik 1
Gambar 6.33 Grafik hubungan antara Reganagn dan Tegangan di titik 2
Gambar 6.34 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik 3
99
Gambar 6.35 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik 4
Disatukan menjadi (Gambar 6.36)
Gambar 6.36 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di ke 4 titik .
100
Dapat disimpulkan bahwa gedung dengan tegangan regangan seperti ini pada saat terjadi gempa akan mudah sekali runtuh berantakan .Regangan dan Tegangan berjalan tidak searah dan jarak yang sangat besar .Maka dari itu akan berdampak terhadap kepada gedung di sebelahnya (kalau di daerah perkotaan/padat) .Untuk meminimalisir tersebut ,penulis menyarankan memakai sistem SCMRF .
6.5 Penerapan Sistem SCMRF
Sub bab ini juga membahas tentang gedung yang terkena gaya gempa tetapi sekarang menggunakan SCMRF .Diatas sudah di bahas portal / struktur gedung biasa atau pada umumnya dan dapat di lihat juga melalui Gambar 6.36 seperti apa kesimpulan akhirnya .Berikut adalah pembahasan SCMRF pada struktur gedung .Titik tinjau masih sama yaitu 4 acuan .
Yang membedakan dengan gedung pada umumnya adalah :
Di awal sempat disebutkan 8 buah strand .Itu merupakan kata kunci penguatan di kolom kolomnya .
Part yang awalnya ada 3 sekarang ada 4 part . Penambahan material pratekan supaya lebih kuat lagi
dengan ada dua angka di dalamnya .Yaitu : Elastic = Modulus Elastic 200000
= Poisson Ratio 0.3
Plastic = Yield stress 1548 dengan Plastic strain di mulai dari 0
101
= Yield stress 1548 dengan Plastic strain di mulai dari 0.018
Pembuatan Load nya sama dengan keadaan MRF(Gambar 6.15 sampai 6.16) tetapi di tambah untuk beban strand yang berbeda sekali mendapatkannya (Gambar 6.37 - Gambar 6.39 )
Gambar 6.37 Klik kanan di biru nya kemudian pilih create
102
Gambar 6.38 Cara kedua pembuatan beban
103
Gambar 6.39 Gambar pembuatan Load untuk strand
Berikut penjelasan dari mana angka 273.8311 itu:
4 TON x 9.81 x 1000 = 39240 N 39240 x 4 = 156960 *di kali 4 karena di setiap kolom
ada 4 buah strand (Gambar 6.40) Kemudian masukkan nilai Ap = 143.3* 143.3 diambil
dari tabel VSL. 39240/143.3 = 273.8311* ini yang di ambil untuk
Magnitude
Jadi tegangannya sebesar 0.22 fy
Kesimpulan Tegangan di Tarik sebesar 0.22 fy < 0.9 fy
Karena kalau
memilih Initial
maka tidak akan
bias membuat
beban.Maka
penulis mengambil
1 MPa untuk
mengisi pilihan
kotak dialog step Di coba coba .Penulis
mencoba memasukkan 4
ton/strand .Karena tegangan
tidak boleh > 0.9 fy
273.8311
104
Setelah itu buat 1 beban lagi untuk sisi sebelahnya (Gambar 6.41)
Gambar 6.40 Lokasi strand di salah sisi kolom
Gambar 6.41 Total ada 11 load untuk kondisi SCMRF
Dari sisi langkah interaction menjadi 54 constrain yang sebelumnya pada kondisi MRF hanya 38 Constrain (Gambar 6.42)
Tambahan 2 beban
untuk strand .1 beban
mewakili 1 kolom
105
Gambar 6.42 Interaction kondisi SCMRF
Mesh pada saat SCMRF dengan strand (Gambar 6.43)
Gambar 6.43 Meshing portal
Visaulization kondisi SCMRF(Gambar 6.44)
106
Gambar 6.44 Deformasi Struktur Portal SCMRF
Sama dengan kondisi MRF bahwa semakin besar beban maka tegangan dan regangan akan beruba menajdi warna merah .Berikut kondisi tegangan dengan beban terbesar yang di berikan (Gambar 6.45) Regangan (Gambar 6.46)
Gambar 6.45 Tegangan di beban 35 MPa pada S33 SCMRF
107
Gambar 6.46 Regangan di beban 35 MPa pada E33 SCMRF
Dapat di simpulkan antara Regangan dan Tegangan ke 4 titik acuan (Gambar 6.47)
Gambar 6.47 Gabungan Regangan dan Tegangan kondisi SCMRF sebelum di beri gaya kembali
Dari tabel tersebut bisa di dapatkan grafik hubungan tegangan dan regangan . Berikut
108
akumulasi dari 4 grafik yang diambil dari 4 titik acuan (Gambar 6.48)
Gambar 6.48 Hubungan Regangan dan Tegangan
Dapat disimpulkan dari grafik diatas bahwa dengan memakai system SCMRF tegangan dan regangan dengan beban sebesar apapun akan berjalan sama sehingga tidak langsung runtuh seperti kondisi semula tanpa SCMRF.
1.6 Tahap Akhir SCMRF Pada tahap ini adalah pembuktian untuk SCMRF sudah tepat untuk di terapkan untuk gedung.
a) Suatu gedung apabila terkena gempa akan melentur kanan kiri dan bisa mengakibatkan perubahan kemiringan gedung .Tetapi untuk SCMRF posisi gedung cenderung lurus tegak .Yaitu dengan cara mencoba memasukkan gaya awal yang disebut gaya balik seperti di
109
gambar 6.49 .Dengan begitu terlihat apakah gedung kembali awal apa tidak.
Gambar 6.49 Tabel gaya balik
b) Gaya tersebut di coba masukkan untuk keadaan SCMRF dan MRF yang coba di jelaskan pada Gambar 6.50 - Gambar 6.52
Gambar 6.50 Setelah dimasukkan gaya balik
Menunjukan bahwa posisi gedung kembali seperti ke awal sebelum terjadi gempa dengan angka menuju hampir nol.
Gaya tambahan
110
Gambar 6.51 Grafik acuan SCMRF
Gambar 6.52 pasca diberikan gaya balik keadaan MRF
111
Melihat dari grafik di atas dengan kondisi MRF bahwa gedung akan langsung hancur setelah mendapat gaya dorong balik gempa .
c) Meninjau regangan dan tegangan
Untuk kondisi sekarang terdapat 5 barisan data regangan dan tegangan di dua kondisi seperti pada Gambar 6.53-Gambar 6.54 di bawah ini :