STUDI PENGARUH PENGEKANGAN PADA DINDING STRUKTUR MENGGUNAKAN APLIKASI BAHASA PEMROGRAMAN
STUDI PENGARUH PENGEKANGAN PADA DINDING
STRUKTUR MENGGUNAKAN APLIKASI BAHASA
PEMROGRAMAN
1) 2) 3)Fachrul Rizal , Tavio , I Gusti Putu Raka
1) Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
2) Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
3) Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
Kontak Person:
Fachrul Rizal
Keputih Gg. 1A No. 19 Sukolilo
Surabaya, 60111
Telp: 085649541954, E-mail: chankzzz@yahoo.co.id
Abstrak
Sistem Rangka Pemikul Momen tidak menguntungkan lagi jika diterapkan pada bangunan tingkat
tinggi. Hal tersebut dikarenakan dalam proses perhitungan struktur, bangunan tingkat tinggi yang
didesain menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen akan didapatkan dimensi kolom yang relatif
besar. Dimensi kolom yang besar tentu saja akan mengurangi nilai estetika suatu bangunan. Oleh
karena itu untuk membangun gedung tingkat tinggi, system rangka pemikul momen perlu
dikombinasikan dengan konsep Dinding Struktur untuk memperoleh dimensi kolom yang relatif lebih
kecil. Beberapa peneliti terdahulu telah melakukan penelitian tentang penampang dinding struktur
tanpa memperhitungkan pengaruh pengekangan pada dinding struktur karena sengkang pada beton
dianggap tidak praktis apabila di aplikasikan pada dinding struktur. Pada Penelitian ini, penulis akan
meneliti pengaruh pengekangan terhadap daktilitas dinding struktur serta memodelkannya
menggunakan aplikasi pemrograman. Penelitian yang dilakukan akan menghasilkan diagram momen-
kurvatur sehingga dapat ditentukan nilai daktilitas kurvatur pada dinding struktur. Selain itu, akan
ditinjau pula pengaruh lainnya seperti variasi mutu beton, mutu baja tulangan, dan lain sebagainya
terhadap perubahan nilai diagram momen-kurvatur, yang akhirnya akan merubah nilai daktilitas
kurvatur dari Dinding Struktur. Perubahan nilai inilah yang nantinya akan digunakan sebagai
pembanding dari peningkatan atau penurunan daktilitas kurvatur dari suatu Dinding Struktur.
Kata kunci: Daktilitas Kurvatur, Diagram Momen-Kurvatur, Dinding Struktur, Pengaruh
Pengekangan, PendahuluanSistem Rangka Pemikul Momen tidak menguntungkan lagi jika diterapkan pada bangunan tingkat tinggi. Hal tersebut dikarenakan dalam proses perhitungan struktur, bangunan tingkat tinggi yang didesain menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen akan didapatkan dimensi kolom yang relatif besar. Dimensi kolom yang besar tentu saja akan mengurangi nilai estetika suatu bangunan [4]
(Rizal, 2011) . Oleh karena itu dalam merencanakan gedung tingkat tinggi, system rangka pemikul momen perlu dikombinasikan dengan konsep Dinding Struktur untuk memperoleh dimensi kolom yang relatif lebih kecil.
LIANG dkk (2008) , melakukan studi eksperimental tentang perilaku seismik dari dinding
struktur beton mutu tinggi, menggunakan strategi baru yaitu behel pengekang melintang. Dinding struktur beton mutu tinggi dirancang dan uji kuasi-statis telah dilakukan sesuai dengan teori desain seismik berbasis kinerja. Kemudian, pengaruh rasio tekanan aksial, jumlah dan berbagai jarak tulangan sengkang pada daktilitas, kapasitas disipasi energi dan perilaku kegagalan dianalisis. Hal ini menunjukkan bahwa efek pengekangan pada penampang dinding struktur meningkat dengan strategi baru behel pengekang melintang. Selain itu, jumlah dan jarak behel pengekang melintang ditentukan [2] oleh rasio tekan aksial dan daktilitas perpindahan ditunjukkan secara rasional.
III-21
Toloue, Hejazi, Huan, dan Jaafar (2013) menyatakan bahwa dinding struktur harus diletakkan
secara strategis untuk memaksimalkan efeknya , misalnya dekat dengan ujung struktur atau di daerah
inti pusat. Dinding struktur harus cukup kuat untuk memastikan defleksi berada dalam batas yang
dapat diterima untuk berfungsi secara efektif . Dinding struktur bertindak dalam bidang sebagai balok-
[1] kolom kantilever dalam dengan kekakuan lentur yang besar.Humar dan Yavari (2002) meneliti lebih lanjut tentang penampang dinding struktur berbentuk
persegi dan profil kanal. Mereka mendesain dan meneliti bentuk penampang tersebut disertai dengan variasi distribusi tulangan serta bentuk momen-kurvatur yang dihasilkan, tanpa memperhitungkan pengaruh pengekangan pada dinding struktur/struktur karena sengkang pada beton dianggap tidak [3] praktis apabila di aplikasikan pada dinding struktur.
Penggunaan aplikasi bahasa pemrograman dalam penelitian daktilitas dan pemodelan
struktur dapat memfasilitasi kita dalam menyusun suatu program bantu/software aplikasi yang
berhubungan langsung dengan Windows GUI (Graphicals User Interface), yaitu antar muka
atau tampilan Windows yang berbasis visual (grafis). Pemrograman yang berbasis visual
menjadikan sebagian besar aktivitas pemrogram dapat memfokuskan pada penyelesaian
problem utama (bukan pada pembuatan tampilannya).Pada Penelitian ini, penulis akan meneliti pengaruh pengekangan terhadap daktilitas dinding struktur serta memodelkannya menggunakan aplikasi pemrograman. Penelitian yang dilakukan akan menghasilkan diagram momen-kurvatur sehingga dapat ditentukan nilai daktilitas kurvatur pada dinding struktur. Selain itu, akan ditinjau pula pengaruh lainnya seperti variasi jarak sengkang, diameter sengkang, mutu baja tulangan, dan lain sebagainya terhadap perubahan nilai diagram momen-kurvatur, yang akhirnya akan merubah nilai daktilitas kurvatur dari Dinding Struktur. Perubahan nilai inilah yang nantinya akan digunakan sebagai pembanding dari peningkatan atau penurunan daktilitas kurvatur dari suatu Dinding Struktur.
Metode Penelitian Penampang dinding struktur didesain terlebih dahulu untuk mempermudah perhitungan.
Adapun hasil desain penampang seperti pada gambar 1. Pada penelitian ini Nilai Lw = 1000 mm, Bw = 120 mm dan tebal decking = 20 mm.
Gambar 1 Desain penampang dinding struktur.
Untuk menentukan letak garis netral (G.N.) maka akan di lakukan iterasi menggunakan program hingga selisih total gaya tekan (-) dan total gaya tarik (+) (Sct) mendekati 0. adapun cara mengiterasi nya adalah seperti pada gambar 2.
Gambar 2 Iterasi garis netral.
III-22 SENTRA
III-23
Untuk menghitung nilai tegangan penampang beton, digunakan grafik perhitungan tegangan- regangan Kent dan Park yang ditunjukkan pada gambar 3.
Gambar 3 Diagram tegangan-regangan beton terkekang. [5]
Untuk menghitung nilai kurvatur penampang pada kondisi ultimate dan leleh maka akan digunakan pendekatan kondisi sebagai berikut: a.
Regangan Leleh Regangan leleh diperoleh pada saat tulangan dinding struktur paling bawah mengalami leleh, yaitu dimana kondisi tegangannya sama dengan nilai Astl x Fy.
b.
Regangan Ultimate Regangan Ultimate diperoleh pada saat kondisi tegangan beton pada 0. 85 x f’c pada daerah B-C pada grafik tegangan regangan beton.
Nilai kurvatur penampang diperoleh dengan menggunakan rumus: a.
Kurvatur Leleh C_Leleh =
ɛ y /c y (1) b. Kurvatur Ultimate
C_Ultimate = ɛ u /c u (2) Setelah diperoleh nilai Momen dan Kurvatur penampang pada kondisi leleh dan ultimate maka langkah selanjutnya yaitu menentukan daktilitas kurvatur dengan menggunakan rumus:
D_Curv = C_Leleh/C_Ultimate (3) netral. Diagram Momen kurvatur dihasilkan dengan cara membuat grafik dari hasil perhitungan momen dan kurvatur berdasarkan nilai ɛ yang di iterasi Adapun contoh penggambaran seperti pada gambar 4.
Gambar 4 Grafik hubungan momen-Kurvatur untuk dinding geser persegi [3] Gambar 5 menunjukkan contoh perhitungan yang telah dilakukan dengan program yang telah didesain.
Gambar 5 Contoh hasil perhitungan pada program.
Kondisi 2
3 16 99937764,85 183631287,0 1,764E-06 3,283E-04 186,164
2 13 100491119,2 183418907,6 1,764E-06 2,242,E-04 127,076
1 10 101046541,6 182912613,5 1,765E-06 1,416,E-04 80,255
Dtt M_Leleh M_Ultimate C_Leleh C_Ultimate D_Curv (mm) (N-mm) (N-mm) (Rad/mm) (Rad/mm)
Tabel 2 Perhitungan Kondisi 2
No.Pada kondisi 2, Nilai Sh = 50 mm, F’c = 35 Mpa, Fy = 240 Mpa, dan Dtl = 10 mm. Nilai – nilai tersebut tidak berubah selama perhitungan pada Kondisi 2.
3 16 203251205,6 373705032,7 1,942E-06 7,188E-05 37,014
Hasil Penelitian dan Pembahasan
1 10 101046541,6 182912613,5 1,765E-06 1,416,E-04 80,255
Dtl M_Leleh M_Ultimate C_Leleh C_Ultimate D_Curv (mm) (N-mm) (N-mm) (Rad/mm) (Rad/mm)
Tabel 1 Perhitungan Kondisi 1
No.Pada kondisi 1, Nilai Sh = 50 mm, F’c = 35 Mpa, Fy = 240 Mpa, dan Dtt = 10 mm. Nilai – nilai tersebut tidak berubah selama perhitungan pada Kondisi 1.
Kondisi 1
Hasil Penelitian yaitu berupa tabel hasil perhitungan nilai daktilitas kurvatur dengan perubahan variabel nilai Dtt, Dtl, Sh, Fy. Kondisi disesuaikan dengan variabel yang diubah. Ada 4 kondisi yang akan dihitung pada penelitian ini.
III-24 SENTRA
Kondisi 3
Pada kondisi 3, Nilai Sh = 50 mm, F’c = 35 Mpa, Dtt = 10 mm, dan Dtl = 10 mm. Nilai – nilai tersebut tidak berubah selama perhitungan pada Kondisi 3.
Tabel 3 Perhitungan Kondisi 3
Fy M_Leleh M_Ultimate C_Leleh C_Ultimate No.D_Curv (Mpa) (N-mm) (N-mm) (Rad /mm) (Rad /mm)
1 240 101046541,6 182912613,5 1,765E-06 1,416,E-04 80,255 2 250 101676419,8 188717629,9 1,759E-06 1,360,E-04 77,310 3 280 123365379,1 207465194,0 2,209E-06 1,266E-04 57,305
Kondisi 4
Pada kondisi 3, Nilai Fy = 240 Mpa, F’c = 35 Mpa, Dtt = 10 mm, dan Dtl = 10 mm. Nilai – nilai tersebut tidak berubah selama perhitungan pada Kondisi 4.
Tabel 4 Perhitungan Kondisi 4
Sh M_Leleh M_Ultimate C_Leleh C_Ultimate No.D_Curv (mm) (N-mm) (N-mm) (Rad/mm) (Rad/mm)
1 50 101046541,6 182912613,5 1,765E-06 1,416,E-04 80,255
2 75 101046541,6 181841640,1 1,765E-06 8,596,E-05 48,705 3 100 101046541,6 181518257,0 1,765E-06 6,343E-05 35,938
Kesimpulan
Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 1, Tabel 2, Tabel 3, dan Tabel 4, dapat disimpulkan bahwa:
1. Berdasarkan Tabel 1, semakin besar nilai Dtl maka semakin berkurang nilai daktilitas kurvaturnya
2. Berdasarkan Tabel 2, semakin besar nilai Dtt maka semakin bertambah nilai daktilitas kurvaturnya
3. Berdasarkan Tabel 3, semakin besar nilai Fy maka semakin berkurang nilai daktilitas kurvaturnya
4. Berdasarkan Tabel 4, semakin besar nilai Sh maka semakin berkurang nilai daktilitas kurvaturnya
Daftar Notasi
Fy : Mutu Baja Tulangan (Mpa) F ’c : Mutu Beton (Mpa) Lw : Panjang dinding struktur (mm) Bw : Tebal dinding struktur (mm) Dtl : Diameter tulangan longitudinal (mm) Dtt : Diameter tulangan transversal (mm) Sh : Jarak Sengkang (mm) Sct : selisih total gaya tekan (-) dan total gaya tarik (+) (N)
: Regangan Leleh ɛ y c y : Jarak garis netral kondisi Leleh (mm) ɛ u : Regangan Ultimate c : Jarak garis netral kondisi Ultimate (mm) u
T : Gaya pada tulangan longitudinal (N) LL1 : Luas Grafik Gaya pada Diagram Tegangan (N) c : jarak garis netral ke penampang beton paling atas (mm) M_Leleh : Momen Leleh (N-mm) M_Ultimate : Momen Ultimate (N-mm)
III-25 C_Leleh : Kurvatur Leleh (Rad/mm) C_Ultimate : Kurvatur Ultimate (Rad/mm) D_Curv : Daktilitas Kurvatur
Referensi Jurnal:
[1] Toloue I., Hejazi F., Huan C. C., Jaafar M. S.,
“Evaluation of the effect of shear wall distribution in seismic response of precast framed structure
”, Advancements Civil Structural and Environmental Engineering. 2013; Vol. 1: Issue 1, Hal. 62-65
Proceeding:
[2] DENG Mingke., LIANG Xingwen., YANG Kejia. “Experimental Study on Seismic Behavior of
High Perfromance Concrete Shear Wall with New Strategy of Transverse Confining Stirrups”, Proceeding of the 14 th World Conference on Earthquake Engineering,
Xi’an University of Architecture & Technology, China. 2008; hal. 1-8. [3]
Humar J. L. and Yavari S “DESIGN OF CONCRETE SHEAR WALL BUILDINGS FOR EARTHQUAKE INDUCED TORSION”, Proceeding of 4 th
Structural Specialty Conference of the Canadian Society for Civil Engineering, Carleton University, Canada. . 2002; hal. 1-8.
Texbooks:
[4] Muhtadi, Rizal. STUDI DIAGRAM INTERAKSI SHEARWALL BETON BERTULANG DENGAN BANTUAN VISUAL BASIC 6.0 . Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. 2011.
[5] Park R., Paulay T. Reinforced Concrete Structures, 1 st edition. New York: John Wiley & Sons,
Inc. 1974.