RUNTUHNYA GEDUNG WTC

1. Runtuhnya WTC (World Trade Center) Dari Aspek Teknis

Bagaimana Menara Kembar Itu Runtuh ?

1. Benturan dari Pesawat Teroris

Ketika pesawat Boeing yang di terbangkan oleh teroris menghantam Menara Kembar,

pada saat itu juga 10.000 galon ( 38 kilo liter ) bahan bakar pesawat yang tumpah

menimbulkan kobaran api yang sangat besar. Namun demikian hantaman dari pesawat

dan ledakan api itu tidak langsung menyebabkan Menara Kembar itu runtuh.

Seperti pada rancangan kebanyakan gedung, pada Menara Kembar pun di disain untuk

mengantisipasi hal-hal yang terjadi di luar perkiraan teknis. Cara kerja sistem pengaman

ini adalah pada saat satu sistem pengaman rusak maka sistem pengaman yang lainnya

bekerja untuk mengatasi kerusakan tersebut. Pada setiap Menara Kembar terdapat

masing-masing 244 kolom yang mengelilingi inti core nya. Inti core ini menopang

tangga berjalan, tangga, sistem mekanikal dan utilitas. Ketika beberapa kolom rusak atau

kehilangan fungsinya maka kolom yang lain masih sanggup untuk menahan beban

gedung.

2. Panas yang ditimbulkan dari Ledakan

Sistem springkle ( pencegah kebakaran) telah rusak pada saat terjadinya benturan dari

pesawat. Akan tetapi jika sistem ini masih dapat bekerja sekalipun, sistem ini tidak akan

sanggup untuk menghentikan kobaran api. Kobaran api yang ditimbulkan oleh bahan

bakar pesawat mengakibatkan hawa panas yang sangat tinggi. Biasanya temperatur dari

kobaran api berkisar antara 900 derajat Fahrenheit - 1100 derajat Fahrenheit, sedangkan

yang terjadi pada Gedung WTC mencapai 1300 derajat Fahrenheit atau 1400 derajat

Fahrenheit. Walaupun pada kondisi yang demikian struktur bajanya tidak mudah runtuh,

tapi kekuatannya akan berkurang setengah pada suhu 1200 derajat Fahrenheit. Struktur

baja pada Menara Kembar ini berkurang kekuatannya dikarenakan suhu yang tidak

biasa.

3. Lantai Kehilangan Kekuatannya

Biasanya kebakaran berawal dari satu area lalu kemudian menyebar. Kobaran api dari

pesawat teroris menutupi satu area lantai dengan sangat cepat. Pada saat lantai yang

kehilangan kekutannya runtuh dan menimpa lantai yang berada di bawahnya dengan

sangat cepat, menyebabkan dinding eksterior melengkung dan roboh.

HARGA MOMEN DAN GESER OLEH

Bangunan tinggi tahan gempa umumnya menggunakan elemen-elemen struktur kaku berupa

dinding geser untuk menahan kombinasi gaya geser, momen, dan gaya aksial yang timbul akibat

beban gempa. Dengan adanya dinding geser yang kaku pada bangunan, sebagian besar beban

gempa akan terserap oleh dinding geser tersebut.

1. Perencanaan Geser

Geser maksimum Vu dalam balok tidak boleh melebihi kapasitas geser rencana dari penampang

balok <pVn, di mana (p adalah 0,85 dan Vn adalah kekuatan geser nominal dari beton dan

tulangan geser.

Nilai <pVn dapat dibagi menjadi kekuatan geser rencana beton 0VC ditambah kekuatan geser rencana

tulangan (j>Vs. Nilai <j>Vc diberikan dalam Peraturan ACI untuk beberapa kondisi yang berbeda dan kita

dapat menghitung nilai (pVs yang diperlukan untuk setiajj kondisi:

vu < <pvc + <pvs

Untuk penurunan rumus ini digunakan tanda sama dengan:

vu = <pvc + <pvs

Tujuan pemasangan sengkang adalah meminimasi ukuran retak tarik diagonal atau untuk

memikul tegangan tarik diagonal dari satu sisi retak ke sisi retak lainnya. Sangat sedikit tarik

yang dipikul oleh sengkang sampai setelah retak mulai terbentuk. Sebelum retak miring mulai

terbentuk, regangan dalam sengkang adalah sama dengan regangan pada beton di sekelilingnya.

Karena beton tersebut retak pada tegangan tarik diagonal yang sangat rendah, tegangan dalam

sengkang pada saat itu sangat kecil, mungkin hanya 3 sampai 6 ksi. Pembaca dapat melihat

bahwa sengkang ini tidak mencegah retak miring dan sengkang tersebut bukan faktor yang

menentukan sampai retak mulai terjadi.

Pengujian terhadap balok beton bertulang menunjukkan bahwa balok tidak akan runtuh dengan

melebarnya retak tarik-diagonal sampai sengkang yang melintasi retak mencapai tegangan

lelehnya. Untuk penurunan berikut ini, diasumsikan bahwa retak tarik diagonal telah terjadi dan

bergerak ke daerah tekan tetapi tidak mencapai puncak balok, seperti diperlihatkan dalam

Gambar 7.6. Selanjutnya diasumsikan bahwa sengkang yang melintasi retak sudah leleh.

Kekuatan geser nominal dari sengkang Vs yang melintasi retak dapat dihitung dari rumus

berikut di mana n adalah jumlah sengkang yang melintasi retak dan Av adalah luas penampang

setiap sengkang yang melintasi retak. (Jika digunakan sengkang U, Av = 2 kali luas

penampang tulangan sengkang. Jika sengkang UTJ, Av = 4 kali luas penampang tulangan

sengkang).

Vs = AVc fyn

Jika secara konservatif diasumsikan bahwa proyeksi horizontal dari retak sama dengan tinggi

efektif penampang d (jadi retak 45°), jumlah sengkang yang melintasi

Gambar 1.1

retak dapat ditentukan dari rumus berikut, dengan s adalah jarak sengkang pusat ke pusat:

dn = — s

Maka

(Persamaan ACI 11-15)

Dari rumus ini jarak sengkang yang diperlukan adalah:

dan nilai Vs yang digunakan disini dapat ditentukan sebagai berikut:

V , = A V f

s , =

Vu = ØVc + ØVs

Vu = ØVc + ØVs

Ø

Dengan cara yang sama, rumus berikut dapat digunakan untuk menentukan luas sengkang miring yang

diperlukan, dengan a adalah sudut antara sengkang dan sumbu longitudinal batang. Sengkang miring harus

dipasang dengan sudut minimal 45° terhadap sumbu tulangan longitudinal dan harus diikat dengan aman

pada tempatnya.

(Persamaan ACI 11-16)

Dan untuk tulangan yang tulangan yang dibengkokkan atau kelompok tulangan yang

dibengkokkan dengan jarak yang sama dari tumpuan, kita dapatkan

Vs = Av fy Sin ά (Persamaan ACI 11-17)

2. Persyaratan Peraturan ACI

1. Jika geser berfaktor Vu melampaui setengah geser yang diizinkan (j>V, Peraturan ACI

(11.5.5.1) mensyaratkan penggunaan tulangan web. Nilai Vc umumnya diambil sebesar 2 ~Jfc'

bwd, tetapi Peraturan ACI (11.3.2.1) mengizinkan penggunaan nilai berikut yang tidak terlalu

konservatif

Vc = 1,9-Jf/ + 2500pw-±~ \bwd < 3£~ff/bwd (Persamaan ACI 11-5)

Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya, M adalah momen yang terjadi secara simultan

dengan Vu pada penampang yang ditinjau. Dalam menghitung Vc, menurut Peraturan ACI

nilai V dlMu tidak boleh diambil lebih dari 1,0.

2. Jika tulangan geser diperlukan, Peraturan ACI menyatakan bahwa jumlah yang disediakan

harus berada diantara batas bawah dan atas tertentu yang disebutkan dengan jelas. Jika

jumlah tulangan terlalu rendah, maka akan leleh atau bahkan terlepas sesaat setelah

terbentuk retak miring. Segera setelah terbentuk retak diagonal, tarik yang sebelumnya

V,d

Avfy(sin ά +cos ά)

sVs =

dipikul oleh beton ditransfer ke tulangan web. Untuk mencegah terlepasnya sengkang (atau

tulangan web lainnya), luasnya dibatasi pada nilai minimum yang diberikan pada paragraf

berikutnya.

Peraturan ACI mensyaratkan jumlah tulangan web minimum yang diizinkan untuk semua

batang lentur beton prategang dan non prategang (selain pengecualian yang disebutkan

sebelumnya) untuk setiap penampang balok dengan Vu lebih besar dari <pVJ2. Tujuan dari

jumlah minimum tulangan web adalah untuk memberikan kekuatan geser ultimat ekuivalen

dengan kekuatan geser beton 50 psi. Persyaratan ini akan mencegah keruntuhan getar

balok. Jika kekuatan 50 psi diberikan oleh lebar web bw dan panjang balok J sama dengan

jarak sengkang, kita dapatkan

(Persamaan ACI 11-13)

Rumus dari ACI Bagian 11.5.5.3 ini memberikan luas minimum tulangan web

Av yang harus digunakan selama momen torsi berfaktor Tu tidak melampaui seperempat

torsi retak Tcr. Torsi ini tidak akan menyebabkan reduksi yang cukup besar pada

kekuatan lentur atau geser batang dan dapat diabaikan (ACI Bagian 11.6.1). Untuk

batang nonprategang nilai batas ini adalah

50bws = fyAv

Av’min = 50bwsfy

Atau dalam satuan SI

Av’min = 1 50bws 3 fy

Dalam satuan SI

Ø A2cp

12 Pcp

Dalam rumus ini <p = 0,85, A = luas total sisi keliling luar penampang beton, dan pc

adalah keliling penampang beton. Perhitungan Tu dan Tcr. penggunaan tulangan sengkang

minimum seperti ini tidak diperlukan, studi terhadap kerusakan gempa dalam tahun-

tahun terakhir telah menunjukkan banyaknya jumlah kerusakan geser yang terjadi dalam

struktur beton bertulang, dan dirasakan bahwa penggunaan nilai minimum ini akan sangat

meningkatkan ketahanan struktur terhadap gaya gempa. Sebenarnya, banyak perencana

merasa bahwa luas minimum tulangan web harus digunakan di sepanjang balok dan tidak

hanya pada tempat di mana Vu lebih besar dari <pVJ2.

Persyaratan untuk jumlah tulangan geser minimum ini dapat ditiadakan jika pengujian

yang dilakukan menunjukkan bahwa kekuatan lentur dan geser yang diperlukan dapat

dipenuhi tanpa tulangan geser (ACI 11.5.5.2).

2. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, sengkang tidak dapat menahan geser yang cukup

besar kecuali jika sengkang dilewati oleh retak miring. Jadi untuk menentukan bahwa

setiap retak 45° dilampaui paling sedikit oleh satu sengkang, jarak maksimum dari

sengkang vertikal yang diizinkan oleh ACI (11.5.4.1) adalah yang terkecil dari d/2 atau

24 in. untuk batang non prategang dan 3-h atau 24 in., untuk batang prategang dengan h

adalah tebal batang.