ANALISA DAN PEMBAHASAN Kajian Efektifitas Sistem Struktur Tube Dengan Sistem Struktur Tube In Tube Di Bawah Beban Gempa

BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN

5.1 Kurva Kapasitas Kurva Kapasitas menunjukkan hubungan antara gaya gempa dan perpindahan yang terjadi hingga struktur runtuh. Berikut ini adalah kurva kapasitas dari model model yang dibuat, dimana perpindahan yang ditinjau adalah perpindahan atap dan gaya gempa adalah gaya geser dasar. Gambar 5.1 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube 10 lantai Gambar 5.2 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube in Tube 10 lantai Universitas Sumatera Utara Gambar 5.3 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube 15 lantai Gambar 5.4 Kurva Kapasitas sistem struktur Tube in Tube 15 lantai Universitas Sumatera Utara Gambar 5.5 Kurva Kapasitas struktur sistem Tube 20 lantai Gambar 5.6 Kurva Kapasitas struktur sistem Tube in Tube 20 lantai Universitas Sumatera Utara Gambar 5.7 Gabungan Kurva Kapasitas model struktur. 5.2 Performance Point Performance point diperoleh secara langsung dari program ETABS yang mengacu pada penentuan performance point metode kapasitas spectra prosedur A yang terdapat pada ATC 40. Berikut ini adalah hasil yang diperoleh : Table 5.1 Performance Point model struktur Model Keterangan Tube Tube in Tube 10 lantai V x10 3 kN 14,527 14,717 Roof displacement m 0,287 0,347 15 lantai V x10 3 kN 15,300 15,960 Roof displacement m 0,937 0,434 20 lantai V x10 3 kN 17,111 17,618 Roof displacement m 0,499 0,552 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 b a se f o rc e x 1 3 k N roof displacement m TUBE 10 TUBE IN TUBE 10 TUBE 15 TUBE IN TUBE 15 TUBE 20 TUBE IN TUBE 20 Universitas Sumatera Utara 5.3 Formasi sendi Plastis Sendi plastis yang direncanakan agar sesuai dengan mekanisme yang direncanakan yaitu beam sidesway mechanism, dimana sendi plastis terjadi di semua balok dan di beberapa kolom lantai dasar. Urutan terbentuknya sendi plastis pada gambar gambar berikut ini dapat diketahui dari warna sendi plastis yang menyatakan status sendi plastis tersebut B,IO,LS,CP,D, dan E. Saat pertama kali terbentuk, sendi plastis akan berwarna ungu B, kemudian pada step berikutnya berubah warna menjadi biru IO, biru muda LS, hijau CP dan seterusnya hingga merah E. Berikut ini adalah formasi sendi plastis yang terjadi pada stuktur. 5.3.1 Model struktur 10 lantai a. Sistem struktur Tube Universitas Sumatera Utara Gambar 5.8 Formasi sendi plastis sistem Tube 10 lantai saat performance point. Gambar 5.9 Formasi sendi plastis sistem Tube 10 lantai saat displacement maximum. Pada bagian interior, sendi plastis terjadi pada balok balok tingkat bawah di ikuti oleh balok balok tingkat diatasnya. Sedangkan, pada bagian interior sendi plastis pada balok terjadi pada hampir seluruh tingkat. Hal ini menunjukkan bahwa, bagian parameter dari struktur tube ini didominasi dalam menyerap gaya lateral. Dengan terjadinya plastis pada balok lalu diikut i oleh kolom, maka hal ini sesuai dengan konsep strong coloum weak beam. Dengan banyaknya jumlah sendi plastis yang ada, menunjukkan bahwa stuktur tube ini merupakan struktur yang sangat baik dalam menyerap gaya lateral dan struktur yang lebih daktail. Universitas Sumatera Utara b. Sistem Struktur Tube in Tube Gambar 5.10 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 10 lantai saat performance point. Universitas Sumatera Utara Gambar 5.11 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 10 lantai saat displacement maximum 5.3.2 Model struktur 15 lantai a. Sistem struktur Tube Gambar 5.12 Formasi sendi plastis sistem Tube 15 lantai saat performance point. Universitas Sumatera Utara Gambar 5.13 Formasi sendi plastis sistem Tube 15 lantai saat displacement maximum b. Struktur Tube in Tube 15 Lantai Universitas Sumatera Utara Gambar 5.14 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 15 lantai saat performance point. Gambar 5.15 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 15 lantai saat displacement maximum. Universitas Sumatera Utara 5.3.3 Model struktur 20 lantai a. Struktur tube 20 lantai Gambar 5.16 Formasi sendi plastis sistem Tube 20 lantai saat performance point Universitas Sumatera Utara Gambar 5.17 Formasi sendi plastis sistem Tube 20 lantai saat displacement maximum. b.Struktur Tube in Tube 20 lantai Gambar 5.18 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 20 lantai saat performance point. Universitas Sumatera Utara Gambar 5.19 Formasi sendi plastis sistem Tube in Tube 20 lantai saat displacement maximum Urutan sendi Plastis ini pada prinsipnya sama dengan struktur tube 15 lantai, dimana sendi plastis tidak terbentuk mulai dari balok lantai teratas. Sendi plastis terjadi pertama secara bersamaan pada beberapa balok di lantai 10, diikuti oleh balok balok lantai diatas dan bawahnya. Hal ini menunjukkan bahwa pusat konsentris perencanaan energi lateral akibat gempa adalah di bagian tengah ketinggian struktur 202 = lantai ke 10. Universitas Sumatera Utara 5.4 Parameter gempa Berdasarkan kurva kapasitas yang dihasilkan dari analisa statik non linier, dilakukan pengelolaan data untuk menentukan parameter parameter gempa seperti f1, f2, f, m, dan R. Berikut ini adalah parameter gempa seluruh model struktur dapat dilihat pada table dibawah ini : Contoh Perhitungan : • Gaya geser rencana V b persamaan 2-2 R IW T C v t = = W R I C V 1 b KN 7108,99 8.5 78057.6 1 1.1626 0.9 V b = = x • V y = 8151 kN diperoleh dari ETABS 9.0 • V m = 18302 kN diperoleh dari ETABS 9.0 • Ve, dilakukan dengan memasukkan displacement maksimum ke persamaan kekakuan struktur. Adapun persamaan kekakuan struktur didapat dari dua buah titik, yaitu titik awal 0,0 dan titik leleh struktur Vy, dy  KN m 5 . 38735 478 . 101 . 8151 V V y y e = = = δ δ Universitas Sumatera Utara • Kuat lebih disain f 1 : 1.15 7108,99 8151 1 f = = • Kuat cabang bahan f 2 : 2.25 8151 18302 2 f = = • Kuat Cabang struktur f : 2.58 2.25 x 1.15 f = = • Faktor daktilitas struktur gedung μ : 75 . 4 101 . 478 . y m = = = δ δ µ • Faktor reduksi beban gempa R : 45 . 5 7108,99 38735.5 R = = Tabel 5.2 Parameter gempa model struktur Tipe Model Kondisi yang ditinjau Parameter Maximum Displacement Performance point Tube Tube in Tube Tube Tube in Tube 10 lantai Vn x 10 3 kN 7,10 7,93 7,10 7,93 Vy x 10 3 kN 8,15 10,38 8,15 10,38 Vm x 10 3 kN 18,30 16,82 14,53 14,95 Ve x 10 3 kN 38,74 41,31 23,28 21,69 f1 1,15 1,31 1,15 1,31 f2 2,25 1,62 1,78 1,44 Universitas Sumatera Utara f 2,58 2,11 2,05 1,88 R 5,45 5,20 3,28 2,73 µ 4,75 3,98 2,86 2,09 15 lantai Vn x 10 3 kN 8,74 9,93 8,74 9,93 Vy x 10 3 kN 10,75 13,80 10,75 13,80 Vm x 10 3 kN 19,13 21,80 16,34 19,73 Ve x 10 3 kN 51,70 57,68 27,95 30,08 f1 1,23 1,39 1,23 1,39 f2 1,78 1,58 1,52 1,43 f 2,20 2,21 1,87 1,59 R 5,91 5,80 3,13 3,02 µ 4,81 4,18 2,60 2,18 20 lantai Vn x 10 3 kN 12,13 14,00 12,13 14,00 Vy x 10 3 kN 13,71 15,12 10,93 10,67 Vm x 10 3 kN 24,26 27,36 17,11 17,62 Ve x 10 3 kN 72,80 69,1 29,62 25,71 f1 1,13 1,08 1,13 1,08 f2 1,77 1,81 1,57 1,65 f 2,0 1,96 1,77 1,79 R 6,0 4,93 2,44 1.83 µ 5,31 4,57 2,71 2,41 Berikut adalah contoh gambar plot parameter gempa untuk struktur Tube 10 lantai : Gambar 5.20 Parameter gempa model sistem Tube 10 lantai. Universitas Sumatera Utara Kedua jenis struktur dengan jumlah lantai yang sama dimodelkan sedemikian rupa sehingga gaya geser dasar dasar V b pada saat performance point tercapai adalah sama. Akantetapi dari hasil output program ETABS dan perhitungan diperoleh nilai parameter parameter gempa yang berbeda diantaranya sebagai berikut : 1 f 1 sebagai sistem tube in tube lebih besar daripada sistem tube pada model 10 dan 15 lantai, artinya kuat leleh struktur sistem tube in tube lebih tinggi untuk nilai Vn yang sama selisih 10 . Disain yang optimal adalah desain yang memiliki nilai f 1 mendekati 1,0. Tabel 5.3 Tabel perbandingan f 1 antara sistem struktur tube dan sistem struktur tube in tube. Model struktur tingkat perbandingan f 1 Displacement max Performance point Tube Tube in tube Tube Tube in tube 10 1.0 1,14 1.0 1,14 15 1.0 1,13 1.0 1,13 20 1.0 0,96 1.0 0,96 Pada table 5.3, perbandingan f 1 tube in tube f 1 tube semakin mengecil dengan bertambahnya tinggi bangunan. Ini dapat menunjukkan bahawa, disain dengan sistem struktur tube in tube lebih optimal dibandingkan sistem struktur tube bila dihubungkan dengan ketinggian atau tingkat bangunan. 2 f 2 sistem tube lebih besar dibandingkan sistem tube in tube untuk model 10 dan 15 lantai, akantetapi pada model 20 lantai f 2 sistem tube in tube lebih besar. Universitas Sumatera Utara Tabel 5.4 Tabel perbandingan f 2 antara sistem struktur tube dan sistem struktur tube in tube. Model struktur tingkat perbandingan f 2 Displacement max Performance point Tube Tube in tube Tube Tube in tube 10 1.0 0,72 1.0 0,81 15 1.0 0,89 1.0 0,94 20 1.0 1,02 1.0 1,05 Pada table 5.3, perbandingan f 2 tube in tube f 2 tube semakin membesar dengan bertambahnya tinggi bangunan atau tingkat bangunan. Ini menunjukkan bahwa, sendi plastis yang terbentuk lebih banyak untuk sistem struktur tube in tube. 3 µ sistem struktur tube µ sistem tube in tube, artinya sistem tube pada model ini lebih daktail dibandingkan dengan sistem tube in tube . Hal ini bias saja terjadi karna daktilitas hanyalah suatu nilai perbandingan antara displacement maksimum dengan displacement pada saat leleh sendi plastis pertama terjadi . Jadi, jika kekakuan kedua sistem strukt ur sama, maka sistem tube in tube memiliki nilai daktilitas yang lebih tinggi karna lebih banyak sendi plastis. 4 Nilai reduksi gempa, R yang digunakan pada desain gaya geser dasar semua model adalah 8,5. Darti tabel 5.2, terlihat dengan jelas bahwa kedua sistem tersebut pada saat performance point mempunyai nilai R aktual yang lebih kecil Universitas Sumatera Utara dibanding R desain. ,artinya kedua sistem struktur tersebut mempunyai Vn aktual yang lebih besar dibandingkan Vn desain. Pada saat displacement maximum, pada sistem tube R desain yang lebih besar dibanding R aktual, artinya Vn desain yang lebih kecil dibanding Vn aktual. Sistem tube mempunyai R aktual yang lebih besar dibanding sistem tube in tube. 5.5 Inter story Drift Simpangan Antar Tingkat Berikut ini adalah kurva yang menggambarkan simpangan antar tingkat yang terjadi pada struktur : Gambar 5.21 Inter-story drift struktur 10 lantai max displacement 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 5 10 15 20 25 A x is T it le Axis Title Interstrory pada max displacement Tube Tube in tube Universitas Sumatera Utara Gambar 5.22 Inter-story drift struktur 10 lantai performance point Gambar 5.23 Inter-story drift struktur 15 lantai max. displacement 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 5 10 15 20 25 A x is T it le Axis Title Interstrory pada performance point Tube Tube in tube 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 5 10 15 20 25 A x is T it le Axis Title Interstrory pada max displacement Tube Tube in tube Universitas Sumatera Utara Gambar 5.24 Inter-story drift struktur 15 lantai performance point Gambar 5.25 Inter-story drift struktur 20 lantai Max displacement 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 5 10 15 20 25 A x is T it le Axis Title Interstrory pada performance point Tube Tube in tube 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 5 10 15 20 25 A x is T it le Axis Title Interstrory pada max displacement Tube Tube in tube Universitas Sumatera Utara Gambar 5.26 Inter-story drift struktur 20 lantai performance point Dari gambar dilihat bahawa inter story drif sistem struktur tube in tube lebih berfluktuasi dibandingkan dengan sistem struktur tube. Jika gambar gambar tersebut diperhatikan lebih seksama, maka pada sistem struktur tube in tube bentuk grafik merupakan kombinasi dari beberapa kurva. Kurva inter-story drift untuk 10 lantai merupakan kombinasi dua buah kurva, yaitu kurva pertama lantai 0-5, dan kurva kedua dari lantai 6-10. 5.6 Performance Level Performance level merupakan kondisi disain bangunan pada saat terjadinya gempa rencana, dalam tugas ini gempa daerah 5. Performance level dari model yang direncanakan diperoleh dengan membandingkan retio roof displacement dari 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 5 10 15 20 25 A x is T it le Axis Title Interstrory pada performance point Tube Tube in tube Universitas Sumatera Utara performance point dengan nilai yang telah ditentukan dalam ATC 40 sebagai berikut : Tabel 5.5 Performance level Bangunan tingkat Model Struktur Max. Total Roof Displ. Ratio XmaxH Performance Level Maximum Inelastic drift Performance Level 10 Tube 0.008 IO 0.005 IODC Tube in Tube 0.010 IODC 0.005 IODC 15 Tube 0.007 IO 0.007 DC Tube in Tube 0.008 IO 0.004 DC 20 Tube 0.007 IO 0.004 DC Tube in Tube 0.008 IO 0.004 DC Sistem struktur tube in tube dengan sistem struktur tube mempunyai performance level yang sama pada jumlah tingkat bangunan bersangkutan. Ratio maximum total simpangan atap pada seluruh model menunjukkan bahwa keseluruhan sistem struktur tersebut berada pada level immediate occupancy, artinya bangunan tersebut kurang efisien dalam perencanaan atau terlalu boros. Maximum inelastic drift pada bangunan tingkat 10 dan 15 menunjukkan bahwa keseluruhan sistem struktur tersebut berada pada level demage control, artinya kondisi keseluruhan model tersebut saat inelastic mempunyai perencanaan yang efisien. Sedangkan bangunan tingkat 20 berada pada level occupancy, artinya kondisi keseluruhan model tersebut saat inelastic mempunyai perencanaan yang kurang efisien atau boros. Universitas Sumatera Utara

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN