Analisis Respon Beban Angin Pada Bangunan Beton Tingkat Tinggi Yang Menggunakan Sistem Outrigger Truss

Gratis

1
55
107
3 years ago
Preview
Full text

ANALISIS RESPON BEBAN ANGIN PADA BANGUNAN BETON TINGKAT TINGGI YANG MENGGUNAKAN SISTEM OUTRIGGER TRUSSTUGAS AKHIR

VERIK ANGERIK 04 0404 053 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

  Sistem struktur pada bangunan tingkat tinggi juga mengalami kemajuan dan semakin beragam pula penggunaannya, dengan tujuanuntuk dapat menahan beban yang bekerja secara lateral yaitu beban angin dan beban gempa yang dianggap sangat berbahaya bagi keamanan dan kestabilan suatu struktur. Salah satu manfaat utama dari pemasangan outrigger ini adalah mampu mereduksidisplacement dan bahaya dari inter-storey drift yang ditimbulkan akibat beban lateral yangbekerja pada bangunan tersebut.

KATA PENGANTAR

  Puji dan Syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat rahmat dan karunia-Nya, akhirnya penyusunan Tugas Akhir ini dapat saya selesaikan dengan baik, TugasAkhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1) di Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara (USU). Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang kompak, norak dan gokil abis, Erwin, Robert (seperjuangan TA), Marlon, Samuella, Nuel,Eric, Orry, SPICE (Siska, Indah, Muti, Agus, Grace), Fantastic Five Irigasi (Icha, Sheila, Rizky, Mario), Trio KP (Acha dan Dian), Ko Andy `02, Fira, Freddy, Citra,Andy, Dessy, Rio dan yang stambuk `04 lainnya tanpa saya sebutkan namanya satu per satu yang telah memberikan masukan, semangat dan motivasi yang positif buatsaya.

DAFTAR NOTASI

W Besar Beban Angin K Nilai KekakuanA Luasan Penampang E C Modulus Elastisitas dari Cored Jarak Antar Kolom L Tinggi Bangunan I Momen Inersia dari Core Wall b Lebar Coreh Tinggi Core∆n Displacement pada Model n %∆ Persentase Pengurangan DisplacementM Nilai Momen ISD Hasil Perhitungan Inter-storey Drift % ISD Persentase Pengurangan Inter-storey Driftx Ketinggian Pemasangan Outrigger Diukur dari Puncak Bangunan Z Ketinggian Pemasangan Outrigger Diukur dari Tanah Rotasi dari Kantilever Akibat Beban Angin Secara Lateral Saat Z = L Rotasi dari Kantilever Akibat KekakuanRotasi Final dari Kantilever Saat Z = L

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Inovasi dalam perencanaan struktur terus menerus dikembangkan dalam mendesain bangunan tingkat tinggi dengan tujuan dapat menahan beban gempa dan tekanan angin. Pembangunan gedung bertingkat tinggi dapat dilakukan jika teknik-teknik perencanaan

  Sistem outrigger ini dapat dan umumnya digunakan pada bangunan bertingkat tinggi yang juga terletak pada daerah yang merupakan zona gempaataupun yang beban anginnya cukup berdampak pada bangunan. Kolom bagian terluar dari bangunan tingkat tinggi terhubung dengan core wall yang terdapat di bagian tengah bangunan dengan Gambar I.1 – Sistem Outrigger Truss pada Bangunan Tingkat Tinggi (Tampak Samping) Outrigger TrussShear Wall (Core Wall) ColumnGambar I.2 – Sistem Outrigger Truss pada Bangunan Tingkat Tinggi (Tampak Atas) Outrigger truss yang digunakan pada bangunan tingkat tinggi tidak dipasang padasetiap lantai.

I. 2. Perumusan Masalah

I. 3. Tujuan Penelitian

  Dalam tugas akhir ini akan dibahas penggunaan sistem outrigger truss yang akan ditempatkan di beberapa lantai pada bangunan beton setinggi 40 lantai, dan pengaruh responyang ditimbulkan oleh beban angin terhadap bangunan tingkat tinggi yang menggunakanoutrigger dan yang tidak menggunakan outrigger. Membandingkan penggunaan outrigger truss pada bangunan tingkat tinggi dengan bangunan tingkat tinggi yang tidak menggunakannya; dengan menunjukkandisplacement secara lateral akibat dari beban angin.

I. 4. Pembatasan Masalah

  Karena peninjauan menggunakan beban angin akan menggunakan parameter yang sangat banyak, maka analisis akan dibatasi hanya dari 5 model bangunan dengandimensi yang tetap yaitu dari segi ketinggian per lantai yang tetap, bentang lebar yang tetap, jumlah lantai sebanyak 40 (tidak dibandingkan dengan bangunan yang lebihtinggi atau yang lebih rendah dari 40 lantai) dan single truss. Membandingkan hasil inter-storey drift akibat displacement dari bangunan yang menggunakan outrigger truss dan yang tidak menggunakannya.

BAB II TEORI DASAR II.1. Bangunan Tingkat Tinggi II.1.1. Sejarah dan Perkembangan Walaupun bangunan tingkat tinggi umumnya dianggap sebagai produk dari dunia

  Dampak dominan dari bangunan tingkat tinggi terhadap tata kota telah mengundang dengan tujuan menyerukan karakteristik dan pernyataan simbol dari kemakmuran dan kemajuan suatu negara serta perwakilan dari ambisi perekonomian masyarakatnya. Sistem struktural yang inovatif seperti megaframe, interior super diagonal bracedframe, hybrid steel, core dan sistem outrigger telah menjadi perwakilan dari sebuah perkembangan sistem struktural pada bangunan tingkat tinggi.

II. 1.2. Klasifikasi Bangunan Tingkat Tinggi

  khususnya ahli struktur harusnya mengetahui dan menyadari pentingnya suatu sistem dari struktur dapat menahan beban yang bekerja secara lateral, apalagi telah dikategorikan jenisdari sistem struktural bangunan tingkat tinggi. Pada tahun 1965, Fazlur Khan menyadari bahwa hirarki dari sistem struktur ini dapat dikategorikan dengan tujuan dapat menjadi pendekatan yang efektif untuk penahanan bebanlateral (Gambar II.1).

II. 2.1. Umum

  Serupa dengan yang terjadi pada kapal layar, outrigger mengurangi momen yang berputar pada core yang juga berfungsi sebagai kantilever murni, dan mentransfer momenyang telah dikurangi ke kolom yang berada di luar core secara tarikan ataupun tekanan. Gambar II.3 – Bangunan Tingkat Tinggi dengan Sistem Outrigger Truss yang Konvensional Cara dari kolom terluar dari bangunan menahan bagian dari perputaran momen yangdihasilkan oleh angin maupun beban-beban lainnya yang bekerja pada bangunan digambarkan dalan Gambar II.4.

II. 2.3. Aplikasi

  Dalam konsep penggunaan outrigger truss yang konvensional, outrigger trussterhubung secara langsung dengan core dan kolom terluar dari bangunan yang mengkonversi momen pada core menjadi pasangan gaya vertikal pada kolom. Kenyataannya, untuk merencanakan suatu bangunan tingkat tinggi yang menggunakanoutrigger truss juga dapat dikombinasikan dengan sistem struktural lainya yang juga dikenal dengan belt truss.

II. 2.4. Keuntungan Penggunaan Outrigger Truss

  Untuk kebanyakan bangunan tingkat tinggi secara umum, jawaban dari permasalahan pada struktur core dan sistem tubular adalah daya kerja dari satu atau lebih dari lantai yangdipasang outrigger. Momen yang berputar pada core dan peningkatan deformasi yang terjadi dapat dikurangi melalui momen yang berputar berlawanan arah yang bekerja pada corepada masing-masing persimpangan outrigger.

II. 2.5. Permasalahan

  Masalah arsitektural dan fungsional dari bangunan tersebut yang dapat menjadi pertimbangan karena pengaruh dari pemasangan outrigger truss yang terhubungdengan core wall pada bagian tengah bangunan. Karena masalah utama terletak pada terbatasnya ruang muat dan gerak akibat penempatan outrigger truss, maka biasanya lantai yang menggunakan outriggerdimaksimalkan sebaik mungkin agar tidak menjadi bagian dari bangunan megah dan tinggi yang tidak berfungsi sama sekali.

II. 3. Aksi dan Penyebaran Gaya pada Bangunan Tingkat Tinggi

  Gaya geofisika yang merupakan hasil dari perubahan alam yang terus berlangsung, dapat diklasifikasikan lagi ke dalam gaya gravitasional, meteorologikal dan seismologikal. Sumber gaya yang diciptakan oleh manusia dapat berupa variasi dari getaran ataupun tekanan yang ditimbulkan dari mobil, eskalator, mesin dan sebagainya.

BAB II I RESPON BEBAN ANGIN PADA BANGUNAN TINGKAT TINGGI III.1. Beban Angin Selain beban gempa, permasalahan beban angin juga menjadi hal yang utama dalam

  perencanaan bangunan tingkat tinggi karena berpengaruh pada kekuatan bangunan dan juga menyangkut masalah kenyamanan (serviceability) dari pengguna bangunan tersebut. Hal ini disebabkan oleh pengaruh bebanangin pada bangunan yang bersifat dinamis dan dipengaruhi oleh beberapa faktor lingkungan.

III. 1.1. Kecepatan Angin

  Kecepatan angin didapat dari ketinggian spesifik pada bangunan, dengan indikasi dari dua fenomena yaitu kecepatanangin yang konstan dan kecepatan tekanan angin yang bervariasi. Tingkat pertambahan kecepatan anginini merupakan faktor dari kekasaran tanah, yang awalnya diperlambat dari tanah hingga makin cepat sesuai pertambahan ketinggian.

III. 1.2. Beban Angin dalam Peraturan

  Nilai dari tekanan angin merupakan fungsi persamaan dari kecepatan angin tahunan Wolfgang Schueller), tekanan angin yang dihasilkan oleh angin pada suatu bangunan tingkattinggi dapat dikalkulasi dengan rumus: 2p = 0.002558 C V (III.1) Ddimana:p = tekanan pada muka bangunan (psf) C D = koefisien bentukV = kecepatan maksimum (mph) Koefisien bentuk C D bergantung kepada bentuk bangunan dan bentuk atap daribangunan. Untuk bangunan tinggi berbentuk segi empat, nilai C D nya 1,3, yang merupakan penjumlahan dari efek tekanan angin 0,8 dan efek hisapan dari angin 0,5.

III. 1.3. Arah Angin

  Displacement berbagai arah dapat menjadi lebih kecil dari yang seharusnya jika aliran udara atau angin yang sama datang secara bersamaan pada bangunan hanya pada satu sisi saja. Ketika aliran angin menubruk permukaan bangunan pada bagian lain selain 90Δ, kebanyakan dari aliran angin tersebut mengalir ke arah yang lain Ketika sejumlah massa udara yang bergerak bertemu dengan objek-objek penghalang, seperti bangunan, maka respon yang ditimbulkan angin akan seperti fluida yang lain yaitubergerak ke tiap sisi kemudian bergabung kembali pada aliran yang utama.

III. 2. Perhitungan Beban Angin pada Bangunan Tingkat Tinggi

  Taranath, nilai dari kekakuan K dapat diperoleh dari gaya p yang bekerja pada tiap kolom terluar dari bangunan dengan persamaan p = A E /L ; dimana = d / 2, sehingga menghasilkan persamaan:(III.5) dan kontribusi persamaan (III.5) ke dalam rumus kekakuan akan menjadi:(III.6) dimana: K = nilai kekakuan A = luas dari kolomE = modulus elastisitas dari core d = jarak dari kolom ke kolomL = tinggi bangunan III.3.2. Displacement pada model struktur yang pertama dapat langsung ditentukan secaraanalitis dengan menggunakan persamaan: (III.7)dimana: = displacement pada lantai tertinggi (mm)∆W = besar beban angin per ketinggian bangunan L = tinggi bangunanE = modulus elastisitas dari core I = momen inersia dari core Pada model struktur yang kedua, outrigger dipasang pada lantai tertinggi pada bangunan (x = 0 atau Z = L) yang menyebabkan lantai teratas (lantai 40) menjadi lantai yangkaku.

3 Z = ½ L sama dengan 7 W L / 48 E I, sehingga persamaan perputaran (III.8) akan menjadi:

  (III.20) outrigger ditempatkan pada pertengahan ketinggian gedung (lantai 20) atau x = Z = ½ L. Nilai kekakuan K 4 = 2 K 2 , maka persamaan M 4 (III.20) dapat diuraikan menjadi: (III.21)Berdasarkan nilai M 2 pada persamaan (III.11), maka persamaan (III.21) dapat juga ditulis: (III.22)Dan displacement 4 pada saat Z = ½ L dapat diperoleh dari persamaan: ∆Akan menjadi: (III.23) Pada model struktur yang terakhir dalam permodelan struktur 40 lantai ini, outriggerdipasang pada lantai 10 pada bangunan 40 lantai yaitu pada posisi x = 0.75 L atau Z = 0.25L.

3 L / 6 E I (7 / 64), sehingga persamaan perputaran (III.8) akan menjadi:

(III.24)M dan K mewakili persamaan momen dan kekakuan pada model struktur yang kelima yaitu 5 5 ∆

5 Akan menjadi:

(III.26)

III. 4. Lokasi Optimum Penempatan Single Outrigger pada Bangunan Tingkat Tinggi

  Pada ilustrasi dan permodelan struktur bangunan 40 lantai sebelumnya diketahui bahwa mengikat kolom terluar dengan core merupakan fungsi dari dua buah karakteristik,yaitu kekakuan yang diakibatkan oleh outrigger dan perputaran sudut yang terjadi akibat lokasi penempatan outrigger terhadap beban luar yang merata (angin). (III.27) dimana:W = besar beban angin M = momen pada xx K x = kekakuan outrigger pada x yang senilai dengan L = tinggi bangunanE = modulus elastisitas dari core I = momen inersia dari coreA = luas dari kolom yang mengikat outrigger x = lokasi dari outrigger yang diukur dari lantai teratasd = jarak dari kolom ke kolom Mmaksimum.

2 A = 50 x 50 = 500 cm = 0.5 m

  Sebelum menghitung dan menganalisis hasil displacement pada 5 jenis model bangunan 40 lantai, maka terlebih dahulu akan dilakukan perhitungan momen inersia yangditimbulkan oleh core (Gambar IV.4). Perhitungan dari inersia adalah sebagai berikut: Gambar IV.4 – Inersia Jadi, inersia dari core adalah:35.06771 m 4 5 5 0.25 2.5 Displacement pada model struktur yang pertama dapat langsung ditentukan secara analitisdengan persamaan: (III.7) Beban angin yang bekerja diasumsi beban yang bekerja dengan distribusi secara merata,sehingga beban W yang digunakan dalam kalkulasi adalah beban angin total yaitu sebesar 648.578 k.

6 W = 2.88487 x 10 N

6 W = 2.88487 x 10 NL Gambar IV.5 – Distribusi Beban Angin pada Model I outrigger adalah:655.052 mm

IV. 4.2. Displacement Model Struktur II

  Pada model struktur yang kedua, outrigger dipasang pada lantai tertinggi pada bangunan (x = 0 atau Z = L) yaitu pada lantai 40. Lantai 40 menjadi kaku karena adanyasistem outrigger, dengan distribusi beban angin secara merata pada model ini juga.

IV. 4.4. Displacement Model Struktur IV

Pada model struktur yang keempat, outrigger dipasang pada lantai 20 pada bangunan 40 lantai yaitu pada posisi x = 0.5 L atau Z = 0.5 L. 6 W = 2.88487 x 10 Nx = 0,5 L z = 0,5 L Gambar IV.8 – Distribusi Beban Angin pada Model IV (III.22) Sehingga, nilai M4 menjadi: 9638526.103 Nm Dan displacement4 pada saat Z = ½ L dapat diperoleh dari persamaan (III.23) berikut: ∆(III.23) Jadi, nilai dari 4 adalah:∆ 607.886 mm 62.88487 x 10 N W =x = 0,75 L z = 0,25 L Gambar IV.9 – Distribusi Beban Angin pada Model V Nilai kekakuan dari K5 = 4 K 2 , maka nilai persamaan M 5 diturunkan dan diuraikan dan akanmenjadi: (III.25) Sehingga, nilai M5 menjadi: 12667777.16 Nm ∆(III.26) Jadi, nilai dari 5 akan menjadi:∆ 618.963 mm

IV. 4.6. Pendataan

  Perhitungan telah dilakukan dan hasildari perhitungan dari 5 model tersebut telah disajikan dalam bentuk tabel dan grafik sebagai berikut: 2 I 35.06771 m 26 19 1863.0 194.661 20 1966.5 213.103 21 2070.0 231.997 22 2173.5 251.301 23 2277.0 270.974 24 2380.5 290.980 25 2484.0 311.281 2587.5 331.844 18 31 34 32112.0 480.721 33 31108.5 459.096 32 30105.0 437.554 29101.5 416.115 27 30 2898.0 394.800 29 2794.5 373.632 28 2691.0 352.638 1759.5 176.714 1656.0 159.309 4 No. Hal ini merupakan suatu hal yang juga diperhitungkan karena cukup beresiko dan dianggapberbahaya untuk suatu bangunan tingkat tinggi.

IV. 6.1. Defleksi Lateral

  Nilai defleksi pada puncak bangunan dapat diperoleh dari nilai M x dengan persamaan: (III.28)Nilai ini hanya diperhitungkan pada model II, III, IV dan V karena bertujuan untuk menentukan lokasi optimum penempatan outrigger. Nilai hasil defleksi lateral terhadapketinggian bangunan akan disajikan dalam bentuk grafik pada (Gambar IV.22) berikut: Lokasi Optimum Single Outrigger 45 40 35 30i 25ta n 15 10 5 5 10 15 20 25 Parameter Defleksi Puncak Bangunan (mm)Gambar IV.22 – Grafik Defleksi Terhadap Lantai Bangunan lantai 22.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan Dari hasil analisis respon beban angin terhadap bangunan beton tingkat tinggi setinggi

40 lantai yang menggunakan sistem outrigger, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Bangunan tingkat tinggi yang menggunakan sistem outrigger dapat mengurangi

  Karena penggunaan outrigger dapat mengurangi displacement secara lateral, maka secara langsung juga dapat mengurangi inter-storey drift yang dianggap berbahayauntuk sebuah bangunan tingkat tinggi. Lokasi penempatan single outrigger pada bangunan 40 lantai adalah di tengah ketinggian gedung yaitu pada lantai 20 atau pada model stuktur yang IV.

V. 2. Saran

  Perlunya studi yang lebih mendalam mengenai bangunan tingkat tinggi di dalam mata kuliah teknik sipil agar mahasiswa dapat lebih memahami studi secara struktural danaplikasi di dalam dunia lapangan kelak. Tidak terluput juga dari pembahasan bracing karena merupakan suatu kesatuan dengan bangunan tingkat tinggi.

2. Penerapan metode perhitungan secara analitis lebih ditingkatkan agar pengenalan dasar dan filosofi dari konsep struktur lebih mudah dipahami

DAFTAR PUSTAKA

  Po Seng Kian dan Frits Torang Siahaan. Pudjisuraydi, Pamuda dan Benjamin Lumartana.

Dokumen baru

Dokumen yang terkait

Perilaku Remaja yang Menggunakan Situs Jejaring Sosial Facebook di SMA Swasta Raksana Medan
0
35
94
Studi Perbandingan Respon Bangunan Dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Dengan Bangunan Yang Menggunakan Sistem Rangka Berpengaku Konsentrik Dan Dengan Bangunan Yang Menggunakan Metalic Yielding Damper Akibat Beban Gempa.
2
78
180
Analisis Nonlinier Time History pada Bangunan yang menggunakan Base Isolator akibat Gerakan Tanah oleh Gempa
13
58
109
Perilaku Balok Bertulang Yang Diberi Perkuatan Geser Menggunakan Lembaran Woven Carbon Fiber
3
37
171
Perbandingan Kapasitas Balok Beton Bertulang Antara Yang Menggunakan Semen Portland Pozzolan Dengan Semen Portland Tipe I (Kajian Eksperimental)
0
50
139
Pengukuran Tinggi Tabung Dengan Menggunakan Sensor Keramik
0
53
66
Analisis Respon Spektrum Pada Bangunan Yang Menggunakan Yielding Damper Akibat Gaya Gempa
3
40
157
ANALISIS SISTEM RANGKA BAJA STAGGERED TRUSS SEBAGAI BANGUNAN TAHAN GEMPA BERDASARKAN ANALISIS SISTEM RANGKA BAJA STAGGERED TRUSS SEBAGAI BANGUNAN TAHAN GEMPA BERDASARKAN AISC 341 SEISMIC PROVISIONS 2005.
0
8
13
ANALISIS PENGARUH BEBAN GEMPA DAN BEBAN ANGIN PADA BANGUNAN DENGAN VARIASI GEOMETRIS BANGUNAN YANG TIDAK BERATURAN.
0
1
11
ANALISA PENGARUH BEBAN ANGIN DAN BEBAN GEMPA PADA STRUKTUR BANGUNAN.
0
0
6
ANALISA PENGARUH BEBAN ANGIN DAN BEBAN GEMPA PADA STRUKTUR GEDUNG DENGAN VARIASI TINGGI BANGUNAN DAN TOPOGRAFI.
0
2
6
Analisis Pylon Tinggi Beton Bertulang Pada Jembatan Cable Stayed Terhadap Beban Angin.
1
11
42
Analisis Respons Gedung Tingkat Tinggi Akibat Beban Gempa dan Angin Terhadap Riwayat Waktu.
4
11
79
Belt Truss as Virtual Outrigger
0
1
13
Desain Modifikasi Struktur Gedung Apartemen Gunawangsa Tidar Surabaya Menggunakan Struktur Beton Bertulang Dengan Sistem Outrigger Dan Belt-truss - ITS Repository
0
3
301
Show more