Pendahuluan Prosedur Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Dengan Metallic Yielding Damper.

Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Gambar 3.10. Tempat Perbelanjaan Jung-He City Gambar 3.11. Apartemen Taichung City

BAB 4 APLIKASI

4.1 Pendahuluan

Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Dalam bab ini akan diberikan sebuah contoh perhitungan pada struktur 5 lantai dimana struktur yang analisa adalah struktur biasa, struktur yang menggunakan bracing dan struktur menggunakan suatu sistim peredam energi damper akibat gaya gempa. Adapun sistim peredam energi yang digunakan adalah viscous damper, alatnya adalah Metallic Yielding Damper bentuk X X-Radas. Analisa dilakukan secara 2 dimensi, dalam pengerjaan analisa struktur dibantu dengan menggunakan program SAP 2000 v11. Adapun data-data yang akan dipergunakan dalam analisa ini akan ditentukan sesuai dengan yang akan ditentukan sebagai berikut di bawah ini: • Pada tugas akhir ini, material baja yang digunakan untuk pemodelan struktur adalah material baja sebagai berikut: Pada perencanaan struktur digunakan baja yaitu BJ 37 SNI 03 - 1729 - 2002, Material dengan : 1. E = 2000000 Kgcm 2 2. Tegangan putus f u = 370 Mpa = 3700 kgcm 2 3. Tegangan leleh f y = 240 Mpa = 2400 kgcm 2 • Suatu bangunan berlantai 5 dengan ketentuan sbb:  Panjang bentang arah memanjang L = 10 m  Tinggi kolom H = 5 m • Ukuran balok dan kolom ditentukan dimensi adalah sebagai berikut:  Profil kolom yang digunakan adalah: Untuk kolom lantai 1 - 3 adalah WF 350 x 350 x 12 x 19 Untuk kolom lantai 4 - 5 adalah WF 350 x 250 x 9 x 14 Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009.  Profil balok yang digunakan adalah: Untuk balok lantai 1 - 4 adalah WF 500 x 300 x 11 x 18 Untuk balok lantai 5 adalah WF 350 x 250 x 9 x 14  Profil bracing yang digunakan adalah WF 200 x 200 x 5.5 x 8 4.2 Pengerjaan Model Struktur 4.2.1 Pemodelan struktur Pemodelan struktur direncanakan untuk bangunan perkantoran. Pada bagian pemodelan ini terdapat 2 macam pemodelan struktur yaitu struktur tanpa yielding damper dan struktur dengan damper dengan elemen struktur yang sama. Model struktur adalah sebagai berikut: Gambar 4.1.Model Struktur Pada masing-masing model akan dikerjakan dengan kombinasi pembebanan yang sama untuk dibandingkan kekuatan terhadap simpangan, momen, dan gaya- gaya yang bekerja. Model struktur baik struktur biasa, struktur dengan bracing ataupun struktur yang menggunakan yielding damper terdiri dari 5 lantai dan 3 bentang. Tinggi untuk Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. masing-masing lantai adalah 5 m dan masing-masing bentang memiliki panjang 10 m dengan perletakan yang digunakan adalah jepit. Pada pemodelan struktur digunakan analisis struktur 2 dimensi yaitu pada bidang x-z pada SAP 2000 sehingga struktur dianggap tidak dapat bergoyang kearah y. Pada model struktur dengan menggunakan yielding damper tersebut menggunakan brace frame atau struktur pengaku tempat meletakkan damper yang akan digunakan seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.

4.2.2 Pembebanan pada struktur

Pada kedua model struktur dikerjakan kombinasi pembebanan yang sama. Beban yang bekerja pada struktur terdiri dari beban gravitasi beban mati dan beban hidup dan beban gempa. Untuk beban gempa yang bekerja pada struktur digunakan beban gempa respon spectrum.

4.2.2.1. Beban gravitasi

Beban gravitasi pada struktur terdiri dari beban mati dead load, beban hidup live load, dan super imposed dead loads. Pada pemodelan ini beban mati berat sendiri akan dikalkulasikan secara otomatis oleh program sap 2000 V11. Sesuai SKBI – 1.3.5.3.1987, besarnya beban hidup yang direncanakan untuk pelat lantai bangunan adalah 250 kgm 2 . Sedangkan beban hidup untuk atap atau bagian atap yang dapat dicapai orang, harus diambil minimum sebesar 100 kgm 2 bidang datar. Pada pemodelan ini, pembebanan yang pada elemen balok dilakukan dengan menggunakan pembebanan perbentang 4 m arah sumbu y model 2 dimensi struktur terdapat pada bidang x-z. dengan demikian, besarnya besarnya beban hidup Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. pada balok adalah sebesar 1000 kgm untuk lantai 1- 4. Sedangkan untuk lantai 5 atau lantai atap besar beban hidup adalah 400 kgm. Super Imposes Dead Loads untuk pelat lantai 1- 4 adalah : • penutup lantai keramik + spesi 24kgm 2 x 5m = 120 kgm • lantai 288kgm 2 x 5m = 1440 kgm • dinding bata 12 bata 250kgm 2 x 5m = 1250 kgm • mechanical dan electrical 25kgm 2 x 5m = 125 kgm 2935 kgm Super Imposes Dead Loads untuk pelat atap adalah : • Lantai 240kgm 2 x 5m = 1200 kgm • mechanical dan electrical 25kgm 2 x 5m = 125 kgm 1325 kgm Super Imposes Dead Loads diatas akan menjadi beban merata yangditerima oleh pelat. Selanjutnya mekanisme transfer beban akan disalurkan berturut-turut pada balok, kemudian kolom dan yang terakhir pada pondasi. Kombinasi pembebanan untuk beban gravitasi adalah sebagai berikut : • U = 1.4 DL • U = 1.2 DL + 1.6 LL Dengan DL adalah beban mati dead load dan LL adalah beban hidup live load. 4.2.2.2. Beban gempa Analisa ragam spektrum respon digunakan sebagai simulasi gempa, yaitu memakai Spektrum Respons Gempa Rencana dari SNI – 1726 – 2002 , dengan asumsi bahwa bangunan tersebut dibangun di atas tanah sedang dan berada di wilayah gempa 5. Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Spektrum Respons Gempa Rencana menurut gambar dibawah nilai ordinatnya dikalikan dengan faktor koreksi IR, di mana I adalah Faktor Keutamaan I=1, sedangkan R adalah faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung yang bersangkutanR=8.5, portal baja daktail. Dalam hal ini, jumlah ragam vibrasi yang ditinjau dalam penjumlahan respons ragam menurut metoda ini harus sedemikian rupa, sehingga partisipasi massa dalam menghasilkan respons total harus mencapai sekurang-kurangnya 90. Gambar 4.2. Fungsi Response Spektrum Wilayah Gempa 5 sumber : SNI-1726-2002, tentang gempa Pasal 7.1.3 SNI – 1726 – 2002 menyatakan, bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80 nilai respons ragam yang pertama. Bila respons dinamik struktur gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal V, maka persyaratan tersebut dapat dinyatakan menurut persamaan berikut : V ≥ 0.8 V 1 V 1 adalah gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama terhadap pengaruh Gempa Rencana menurut persamaan : Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Dengan C1 adalah nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana menurut Gambar 4.1 untuk waktu getar alami pertama T 1 , I adalah Faktor Keutamaan menurut Tabel = 1 dan R adalah faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung yang bersangkutan, sedangkan Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai ada reduksi beban hidup untuk perhitungan gempa. Bangunan direncanakan di wilayah gempa 5, tanah sedang. Berdasarkan peta gempa respon spectrum didapatkan data-data grafik sebagai berikut: Hasilnya adalah: Times Acceleration 0.32 0.2 0.83 0.5 0.83 0.6 0.83 1 0.5 1.2 0.416667 1.4 0.357143 1.6 0.3125 1.8 0.277778 2 0.25 2.5 0.2 Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. 3 0.166667 Untuk T = 0 : S a = 0.32g T = 0.2 s.d 0.6 : S a = 0.83g T 0.6 : S a = 0.50gT Hasilnya adalah: Kombinasi pembebanan untuk beban gempa adalah sebagai berikut : • U = 1.2 DL + 1.0 LL + 1.0 E • U = 1.2 DL + 1.0 LL - 1.0 E • U = 0.9 DL + 1.6 E • U = 0.9 DL - 1.6 E Dari seluruh pembebanan yang di kerjakan pada struktur, dipilih kombinasi pembebanan yang menghasilkan gaya terbesar pada struktur.

4.3. Prosedur Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Dengan Metallic Yielding Damper.

Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Perencanaan bangunan tahan gempa dengan metallic yielding damper. 1. Faktor reduksi gempa R, menggambarkan sifat kapasitas struktur antara kekuatan lebih dengan daktalitas. Daktalitas adalah kemampuan sistem struktur untuk berdeformasi pada daerah plastis sampai patah. Perlakuan daktalitas sangat penting untuk menyerap gaya gempa pada saat lelehnya struktur dan displacement yang terjadi pada saat gempa tidak membahayakan gedung, artinya displacement masih dibawah displacement izin. 2. Nilai faktor reduksi gempa dalam tugas akhir ini diambil R = 8,5 untuk bangunan dengan daktilitas penuh alasannya karena nilai R semakin besar maka pengaruh gempanya akan lebih kecil, dapat dimaklumi karena faktor R adalah faktor pembagi terhadap nilai faktor respon gempa. Bangunan yang direncanakan pada tugas akhir ini adalah bangunan dengan metallic yielding damper . 3. Menentukan nilai C untuk kondisi jenis tanah berdasarkan wilayah gempa, harga C ini berubah menurut T waktu, kemudian dikali dengan faktor 0.816 untuk damper r dan dibagi dengan faktor reduksi gempa. 4. Waktu mode T untuk struktur dengan damper lebih kecil dibandingkan dengan struktur tanpa menggunakan damper dalam hal ini struktur biasa dan struktur dengan bracing. 5. Lalu tinjau perpindahan horizontal setiap lantai dimana drift dari setiap lantai harus lebih kecil dari syarat perpindahan yang diizinkan peraturan. 6. Lalu ditinjau harga momen, lintang, normal dan torsi yang tejadi, dan yang nantinya akan dibandingkan antara struktur biasa dengan struktur dengan Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. menggunakan yielding damper dan struktur biasa dengan struktur yan menggunakan yielding damper. 7. Nilai perpindahan pada struktur dengan damper hrus lebih kecil dari perpindahan yang diizinkan. 8. Struktur berada di Indonesia yang berada pada wilayah 5 dan struktur di analisa dengan analisa response spektrum. 4.4 Prosedur Analisa Sap 2000 Versi 11 Input Dan Output Data input dan output pada analisa SAP 2000adalah : 1. Pilih model 2D Frames kemudian dimasukkan data-data ketinggian bangunan, panjang bentang arah sumbu X dan sumbu Z, juga jumlah ketinggian dan jumlah bentang arah sumbu X dan sumbu Z dalam satuan kilogram meter. Variabel-variabel tersebut dapat dilihat pada bagian model struktur. 2. Material yaitu struktur baja. Kemudian, dipilih menu define dan pada modifyShow Material dipilih penampang baja, kemudian dipilih frame sections, lalu pilih baja I . 3. Pilih balok dan kolom, dan area yang sesuai dengan perencanaan kemudian diaplikasikan ke struktur. 4. Menambah dukungan, pilih joint yang telah dipilih kemudian dipilih assign joint restraints kemudian pilih Fixed Support jepit, untuk semua perletakan. Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. 5. Mendefinisikan load case, dapat dilihat dibawah ini: Beban mati dead SelfWtMult diberi variabel 1,0 karena berat sendiri struktur nantinya akan dihitung secara langsung oleh SAP. 6. Pembebanan struktur, beban-beban pada struktur adalah beban mati dead, hidup live, dan gempa quake. Dimana beban-beban ini mengenai struktur, baik pada joint, balok dan area lantai dan atap. Dimana pada masing-masing lantai dan atap, juga pada masing-masing balok memiliki pembebanan yang bervariasi pada masing-masing jenis beban mati dan hidup. Tandai semua balok, joint, ataupun atap dan lantai yang ingin diberi pembebanan, kemudian dipilih assign dan pilih area loads, atau joint loads, atau juga frame loads yang tentunya disesuaikan dengan bagian mana yang ingin diberi beban kemudian dipilih jenis beban seperti uniform seragam , gravity gravitasi, point terpusat, atau distributed terbagi rata. Data beban mati dead, hidup live, dan hidup 2 live 2, masukkan data – data beban seperti data – data pada pembebanan sewaktu pemodelan. 7. Untuk beban gempa menggunakan fungsi respone spectrum untuk data gempa. Jadi, yang dipakai adalah dengan metode respon spectra zone gempa 5 dimana file inputnya diambil dari data gempa national\respon spektra\wil.Indonesia\tanah sedang-indo\wil.5sedang. Pada define dipilih function dan pilih respon spectrum atau time history sesuai dengan perhitungan yang telah direncanakan yaitu: Times Acceleration 0.32 0.2 0.83 Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. 0.5 0.83 0.6 0.83 1 0.5 1.2 0.416667 1.4 0.357143 1.6 0.3125 1.8 0.277778 2 0.25 2.5 0.2 3 0.166667 8. Kemudian data gempa, seperti data gempa national \ respon spektra \ wilayah Indonesia \ tanah sedang-indo\wil.5sedang. Beban gempa Respon Spektrum, yang kemudian di hitung oleh program berdasarkan modal dan periode getar struktur. Bangunan direncanakan di wilayah gempa 5, tanah sedang. Berdasarkan peta gempa respon spectrum didapatkan data-data grafik sebagai berikut: Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. • Data masukan pada program untuk respon spektrum pada zone 5 daerah gempa, yaitu: Gambar 4.3 Output Response Spektrum Dari SAP2000 v. 11 sumber : SAP2000 v. 11, Function Untuk bangunan yang menggunakan yielding damper beban gempa dengan menggunakan fungsi Response Spektrum dengan menggunakan program, bebn yang dihasilkan oleh fungsi tersebut tidak dapat digunakan pada analisis non linier. Jadi, fungsi Response Spektrum pada struktur bangunan dengan menggunakan yielding damper harus direduksi secara manual yaitu dengan mengalikan fungsi response dengan faktor damping yang merupakan reduksi beben akibat adanya pemasangan damper. Damping ζ direncanakan adalah sebesar 40 untuk struktur yang menggunakan yielding damper. Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Jadi, faktor damping yang direncanakan adalah : ζ β = ζ + 5 10 Bommer et al ζ β = 40 5 10 + ζ β = 0.4714 Untuk nilai response spektrum gempa dengan T yang sama nilai C dikalikan dengan faktor damping ζ β yang telah didapatkan karena pada penjelasan sebelumnya untuk program fungsi response spectrum analisa hanya untuk analisa linier .Maka, untuk analisa non-linier fungsi response spectrum harus kita reduksi secara manual agar dapat didapatkan analisa non linier dengan nilai input yielding damper pada program SAP 2000 Untuk mendapatkan nilai yang tepat. Jadi nilai response spectrum gempa untuk input dalam program adalah: Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Gambar 4.4. Output Response Spektrum Setelah Direduksi Dari SAP2000 v.11 sumber : SAP2000 v. 11, Function 9. Kemudian data fungsi response spectrum tersebut input kedalam analysis case, .Beban gempa Respon Spektrum, yang kemudian di hitung oleh program berdasarkan modal dan periode getar struktur. Untuk masing – masing perhitungan yaitu: • Untuk struktur biasa konvensional dan struktur dengan menggunakan bracing digunakan funsi response spektrum sepeti umumnya dengan damping 5 dilambangkan dengan ZONE-5. Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. • Untuk struktur dengan menggunakan yielding damper digunakan fungsi response spektrum dengan damping 40 dilambangkan dengan PW. Berikut adalah plot dari respon pada program SAP2000 v.11 : Untuk bangunan tanpa menggunakan yielding damper yaitu: Gambar 4.4. Output Analysis Case Response Spektrum Zone 5 Dari SAP2000 v.11 sumber : SAP2000 v. 11, Analysis Case Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. Untuk bangunan dengan menggunakan yielding damper yaitu: Gambar 4.5. Output Analysis Case Response Spektrum PW Dari SAP2000 v.11 sumber : SAP2000 v. 11, Analysis Case 10. Mendefinisikan kombinasi, setelah pembebanan dilakukan pada struktur maka langkah selanjutnya adalah mendefinisikan kombinasi yang digunakan pada beban-beban yang bekerja. Kemudian, masukkan data – data beban seperti data-data pada pembebanan sewaktu pemodelan kombinasi. 11. Mendifinisikan redaman dan metallic damper yaitu plastic wen, pada define pilih linksupport properties, kemudian pada linksupport properties data dipilih plastic wen, dan diberi nama yang sesuai pada masing-masing damper. Kemudian dimasukkan data-data yang diperlukan, data-data input tersebut. Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. 12. Mengaplikasikan metallic yielding damper plasic wen, dipilih X-Y Plane Z= 0 dan pada Draw Draw 1 joint Link. Dan pastikan damper dalam hal ini plasic wen terpilih pada property. Data – data yang perlu dimasukkan ke dalam program SAP, yaitu: Gambar 4.6. Input Data Yielding Damper Pada SAP2000 v.11 sumber : SAP2000 v. 11, Link Properties 13. Setelah data struktur dan data gempa telah didefinisikan maka langkah selanjutnya adalah melakukan run analisis, Setelah itu maka perhitungan talah selesai, tapi harus diperhatikan ada atau tidaknya eror atau warning pada SAP Analisis Monitor. Jika tidak ada eror atau warning maka pekerjaan analisa SAP2000 telah selesai dengan benar. Helmy Iskandasyah : Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat GayaGempa, 2009. 4.5. Analisa Data Struktur Bangunan. 4.5.1. Analisa struktur bangunan biasa konvensional.