-
TUGAS
PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN TINGGI
RESUME MENARA TAIPEI 101
Oleh :
1. NOVIA ANGGRAINI (1010923031)
2. AN NISA (1110921011)
3. RAHMI JUNITA (1110922074)
4. MUHAMMAD THAAHAA (1110923002)
Dosen :
Prof. Zaidir, Dr.Eng
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG
2015
-
RESUME MENARA TAIPEI 101 Gedung Super Tinggi, Menara Taipei 101.
Simbol pertumbuhan luarbiasa ekonomi Taiwan. Lokasi = Distrik
Hsinyi, Taiwan. Jumlah superkolom komposit= 8 kaki x 10 kaki= 2,4 m
x 3,0 m. Rencananya dibuka pada akhir tahun 2004. Tinggi 1666 kaki
= 508 m. Beton mutu tinggi = 10.000 psi =69 Mpa berpotensi
mengalami rangkak dan susut. Tantangan = angin topan, potensi gempa
bumi besar, kondisi tanah lemah. Kekuatan dan kekakuan untuk
menahan gravitasi dan gaya lateral harus yang dipikul komponen
struktur dasar terlebih dahulu diperlukan untuk kenyaman
penghuni. Menggunakan peredam untuk meredam percepatan lateral yang
berlebihan akibat angin.
SISTEM MEGASTRUKTUR Sistem gravitasi Menara ini merupakan rangka
baja dengan balok berbentuk H yang disatukan secara komposit
dengan slab lantai dengan penahan geser jenis stud dan lantai
beton berkomposit dengan metal deck.
Beban gravitasi diteruskan secara vertikal oleh jenis kolom
berbeda. Bagian inti terdiri dari 16 kolom berpenampang persegi
pada titik pertemuan 4 garis dari setiap arah
x dan y, terbuat dari pelat-pelat baja yang diisi beton untuk
menambah kekuatan juga kekakuan dari lantai ke-62 ke bawah.
Seputar tampak lantai ke 26 ke bawah, pada masing-masing 4 arah
tampak memiliki 2 superkolom, 2 sub-superkolom dan 2 kolom sudut.
Sedangkan dari lantai ke-26 sampai ke atas masing-masing 4 arah
tampak memiliki 2 superkolom menerus ke atas.
Baik superkolom maupun sub-superkolom terbuat dari baja
berpenampang kotak yang diisi dengan beton mutu 10.000 psi dari
lantai ke-62 ke bawah.
Penyeimbang rangka disekeliling tepi luar adalah rangka pemikul
momen spesial (SMRF/Special Moment Resisting Frame) yang miring
dimana merupakan jenis grid yang terhubung kaku antara balok kaku
dan kolom berbentuk H yangdiikuti tembok eksterior menara yang
miring ke bawah pada tiap-tiap 8 tingkat.
Setiap permulaan level, beban gravitasi ditransfer ke superkolom
oleh rangka-rangka silang untuk setinggi satu tingkat di lingkup
SMRF tersebut.
Bagian atas gedung dari lantai ke-91 ke atas lebih kecil pada
rencana. Beban-bebannya ditransfer langsung ke kolom inti.
Sistem lateral (angin dan gempa) Gaya lateral dipikul oleh
kombinasi antara bingkai pengikat (frame bracing) di inti,
kerangka
penyeimbang (outrigger) dari inti ke luar, superkolom dan SMRF
ditepi luar dan lokasi tertentu lainnya.
Ikatan pada inti dan outrigger paling banyak berperan menahan
gaya angin dan gempa dengan kekakuan relatifnya.
Sistem lateral menara harus memenuhi syarat simpangan menara dan
simpangan antar lantai (h/200) pada lantai ke-91 ke bawah untuk
beban angin 50 tahun rencana.
Pada bentang antar kolom inti diperkaku dengan pengikat silang.
Pada sisi luar tampak, bentang tengah punya pengikat/bracing
chevron (bentuk V) dimana pintu masuk elevator berada, bentang
-
tepi diikat satu pengikat diagonal, cuatan keluar hanya
digunakan untuk mengamankan keperluan jalur masuk pintu. Pada sisi
dalam tampak, bentang tengah tanpa pengikat/bracing (SMRF perlu
ada) pada lantai-lantai ruang kerja, untuk menjaga lobi-lobi
elevator terbuka dan memiliki ruang, bentang tepi diikat
pengikat-pengikat diagonal.
Untuk menambah kekakuan pada inti, lantai terendah dari basement
sampai lantai ke-8, diantara kolom inti dipasangkan dinding geser
sebagai tambahan pengikat diagonal. Pada sekeliling inti ada 11
lokasi rangka outrigger pada elevasi tertentu, 6 pada lokasi untuk
setinggi 1 tingkat pada lantai mekanis dan 5 pada lokasi lain
setinggi 2 kalinya untuk keperluan arsitektural saja.
Untuk sistem seismik ganda, SMRF diperlukan pada setiap sisi
gedung. Dari basement sampai lantai ke-26, SMRF terdiri dari
balok-balok baja daktail menyatu dengan kolom-kolom kuat yaitu
superkolom luar, sub-superkolom luar dan kolom ujung. Diatas lantai
ke-26 , hanya 2 superkolom yang menerus keatas hingga lantai ke-91,
sehingga SMRF terdiri dari 600 mm tinggi lebar sayap balok dan
kolom dengan kolom diatur lebih kuat dibanding balok agar tetap
stabil ketika balok mengalami kelelehan. Setiap7 tingkat SMRF
terdiri setingkat rangka untuk transfer gaya gravitasi dan
beban-beban outrigger menuju superkolom. Untuk mengendalikan
kekakuan lantai lebih besar pada inti lantai outrigger.
DESAIN SUPERKOLOM Pelat-pelat baja
Kuat leleh = 60 ksi tebal 80 mm untuk superkolom, menggunakan
spesifikasi SM570M dengan kuat tarik 570 Mpa.
Pelat tebal perlu modifikasi yang fokus pada daktilitas dan
kemudahan pengelasan, sehingga pada saat pemasangan pelat-pelat
dengan pengelasan dimana terdapat zona yang terpapar temperatur
tinggi, pelat tetap daktail.
Pengetesan kualitas sama dengan spesifikasi yaitu menggunakan
ultrasonik tes Berikut tabel spesifikasi pelat baja:
Beton Pengisi
Beton diisi pada superkolom dari lantai ke-62 ke bawah,
selebihnya yang diatas tinggal baja saja untuk mereduksi beban
gravitasi.
-
Pemompaan 10.000 psi dimulai dari terbawah kolom sehingga tidak
ada udara yang terperangkap pada pelat baja menerus, slump tinggi,
tidak boleh ada bleeding dan segregasi. Umur rencana 90 hari untuk
cegah susut dibawah 300 x 10^(-6) m/m
Tes pengendali kualitas yaitu two mockup (2 skala utuh) tes.
Penampang Superkolom Didalam penampang terdapat pengaku vertikal
2 atau 3 pelat pada setiap sisi kolom, untuk:
1)Mengurangi rasio ketebalan pelat, 2)Meningkatkan kekuatan,
3)Mencegah pelat kolom terdeformasi dengan mengelas tulangan pada
pengaku vertikal dan meningkatkan pembatasan ke beton, 4)Pengaku
disambung ke baut untuk mencegah titik sambungan terletak pada
bagian yang sama
Sebuah lingkaran manhole dibuat untuk akses pengelasan,
pembautan, penyambungan tulangan dan pembetonan. Penahan geser
jenis baut dipasang pada permukaan sepanjang pelat baja vertikal
untuk cegah rangkak dan susut pada beton dan pelat baja apabila
struktur dibebani. Perkuatan baja untuk meningkatkan kekuatan axial
dan mengurangi efek susut. Sangkar-sangkar tulangan dibuat di
gudang untuk ditempatkan lewat manhole itu setelah pengaku vertikal
dipasang
Analisis dan desain Analisis didasarkan pada perhitungan
kekakuan perubahan bentuk penampang komposit dari baja
struktural dan beton bertulang. Rasio tegangan menggunakan
peraturan AISC LRFD. Contoh superkolom tingkat 1, gaya aksial
maksimum rencana terfaktor= 38000 ton dan momen maksimum terfaktor
4800 ton.m
Deformasi (tergantung waktu) dari rangkak dan susut pada beton
akan mengurangi tegangan tambahan pada seluruh bagian rangka, 2
efek itu akan hilang dengan beton bertulang dan perkuatan beton
dengan baja sejak rangkak dan susut itu mendekati deformasi
elastisnya. Untuk gedung yang tidak didesain dengan pengaturan gaya
lateralnya, maka rasio baja pada beton akan kecil dan defromasi
akibat rangkak dan susut akan besar. Efeknya akan membuat gedung
semakin tinggi dan terlihat pada desain.
Kuantitas beton superkolom Taipei 101 melebihi CFT kolom dan
beton mencapai ketinggian 270 m. Jadi distribusi ulang gaya akibat
rangkak susut harus dimasukkan dalam analisis dengan menghitung
kekakuan ekuivalen kolom komposit.
Regangan rangkak Regangan rangkak merupakan fungsi tegangan dan
waktu dan hasil regangan dan sebuah faktor
koefisien rangkak yaitu perbandingan regangan rangkak dan
regangan awal, untuk pembebanan 7
-
hari, bisa dihitung berdasarkan komite ACI 209:
Rangkak biasanya dipengaruhi oleh banyak faktor yang bisa
diketahui dari serangkaian tes
menggunakan proporsi asli , ketika data tidak ada bisa
menggunakan rumus dari komite ACI 209:
,bisa digunakan bila superkolom menggunakan beton pengisi
berdasarkan properti asli beton
Efek rangkak pada bagian-bagian rangka (frame member) Rasio baja
pada superkolom CFT lebih besar dibanding kolom beton bertulang
biasa.
Contoh: Perbandingan baja untuk 2,4 x 3 x 0,07 x 0,07 meter
adalah 12,3 % dengan luas penagku vertikal 15,5 m persegi dan
kontribusi luas tulangan diabaikan. Rasio pengaku axial beton
adalah 54,3 % dari penampang beton. Perbandingan kolom interior 1,2
x 1,2 x 0,05 x 0,05 meter, perbandingan baja adalah 15,9 %
sementara rasio pengaku axial beton adalah 46,8%. Ini
mengindikasikan kolom SRC (beton bertulang) kurang sensitif
terhadap efek rangkak dan deformasi yang terjadi lebih signifikan
dalam analisa struktur. Superkolom diatas lantai ke-62 adalah kolom
baja sehingga efek rangkak tidak diperhitungkan.
Rumus kasar Modulus efektif dari Komite ACI 209 untuk menghitung
regangan rangkak:
-
, digunakan sebagai pengganti untuk menganalisa struktur.
Sehingga hasilnya deformasi axial apda lantai 91 meningkat dari 101
ke 121 mm sedangkan kolom ujung meningkat dari 106 ke 126 mm.
Rasio tegangan superkolom akibat beban gravitasi hanya sekitar
0,4 ketika gaya lateral signifikan. Jadi efek rangkak akibat lain
tidak terlalu jelas pada superkolom. Susut
Regangan susut setelah 7 hari didapat dari regangan susut puncak
dengan rumus oleh Komite ACI 209:
Akibat ketidak lengkapan data susut dari agregat lokal dan
kondisi , maka rumus regangan rata-rata adalah
Pada Taipei 101 ini,
sehingga regangan susut puncak dapat dihitung.
Deformasi maksimum kolom interior elevasi 284 m (titik teratas
pengisian beton) = 2,1 cm, lebih besar dari kolom beton bertulang
biasa karena rasio baja lebih besar.
Deformasi susut akhir adalah 0,33 dan 1 meter bila dilihat dari
rasio kekakuan 54,3% dan 46,8% seperti yang telah dijelaskan
sebelumnya. Walaupun ada 0,74 cm deformasi yang terjadi dalam
periode singkat. Deformasi akhir akan dikompensasi pada setiap
lantai seiring langkah konstruksi, dan tidak akan diakumulasi. Pada
lantai dngan tinggi 4,2 m susut yang terjadi hanya 0,01 cm dan bisa
diabaikan bila dibandingan dengan beban lain.
-
Lampiran
-
SISTEM TRANSPORTASI VERTIKAL: OBSERVATION DECK 2 single-dek,
1.600 kg (24 orang) per dek2004 Guinness Rekor lift tercepat di
dunia dengan aerodinamis, dengan tekanan dikontrol aerodinamis,
kecepatan 1.010 m / min.
LIFT PENGUNJUNG 10 double-deck, 2.040 kg (31 orang) per deck
lift shuttle melayani lantai pengalihan 24 double-deck, 1.350 kg
(20 orang) per dek, untuk akses dalam 6 sub-zona (4 di
masing-masing sub-zona) 3 single-deck (berbagai kapasitas)
LIFT SERVIS 3 single-deck (22,040 kg, 14,800 kg)
LIFT PARKIR
6 single deck kapasitas 1600 kilogram menuju lobby bangunan.
DINDING : kemiringan 5-7%
PONDASI: 380 tiang pancang kedalaman 40-60 m
Info lain: Mulai dibangun tahun 1999, kantor dibuka tahun 2003,
berlanjut mall dan observatorium tahun 2005 Kecepatan angin yang
harus dipikul 42,3 m/s periode ulang 100 tahun
TMD (Turned Mass Damper) 726 ton : Lantai 86-92
-
KESIMPULAN AKHIR
Superkolom merupakan salah satu elemen utama dalam membuat
sistem megastruktur Efek tegangan dan ukuran harus diperhitungkan
detail Perlu spesifikasi tinggi untuk memenuhi kekuatan Perlu
kerjasama antar pihak ahli struktur, supervisi dan kontraktor dari
fabrikasi hingga
pendirian superkolom
-
REFERENSI
Shieh, Saw-Shong, dkk. Structural Design Of Super-Columns For
The Taipei 101 Tower Anonim. 2015. Struktur Bangunan Lanjut:
Struktur Biomorfik Taipei 101 (Taipei, Taiwan). Medan
www.google.com