TUGAS

PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN TINGGI

RESUME MENARA TAIPEI 101

Oleh :

1. NOVIA ANGGRAINI (1010923031)

2. AN NISA (1110921011)

3. RAHMI JUNITA (1110922074)

4. MUHAMMAD THAAHAA (1110923002)

Dosen :

Prof. Zaidir, Dr.Eng

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2015

RESUME MENARA TAIPEI 101 Gedung Super Tinggi, Menara Taipei 101. Simbol pertumbuhan luarbiasa ekonomi Taiwan. Lokasi = Distrik Hsinyi, Taiwan. Jumlah superkolom komposit= 8 kaki x 10 kaki= 2,4 m x 3,0 m. Rencananya dibuka pada akhir tahun 2004. Tinggi 1666 kaki = 508 m. Beton mutu tinggi = 10.000 psi =69 Mpa berpotensi mengalami rangkak dan susut. Tantangan = angin topan, potensi gempa bumi besar, kondisi tanah lemah. Kekuatan dan kekakuan untuk menahan gravitasi dan gaya lateral harus yang dipikul komponen

struktur dasar terlebih dahulu diperlukan untuk kenyaman penghuni. Menggunakan peredam untuk meredam percepatan lateral yang berlebihan akibat angin.

SISTEM MEGASTRUKTUR Sistem gravitasi Menara ini merupakan rangka baja dengan balok berbentuk H yang disatukan secara komposit

dengan slab lantai dengan penahan geser jenis stud dan lantai beton berkomposit dengan metal deck.

Beban gravitasi diteruskan secara vertikal oleh jenis kolom berbeda. Bagian inti terdiri dari 16 kolom berpenampang persegi pada titik pertemuan 4 garis dari setiap arah

x dan y, terbuat dari pelat-pelat baja yang diisi beton untuk menambah kekuatan juga kekakuan dari lantai ke-62 ke bawah.

Seputar tampak lantai ke 26 ke bawah, pada masing-masing 4 arah tampak memiliki 2 superkolom, 2 sub-superkolom dan 2 kolom sudut. Sedangkan dari lantai ke-26 sampai ke atas masing-masing 4 arah tampak memiliki 2 superkolom menerus ke atas.

Baik superkolom maupun sub-superkolom terbuat dari baja berpenampang kotak yang diisi dengan beton mutu 10.000 psi dari lantai ke-62 ke bawah.

Penyeimbang rangka disekeliling tepi luar adalah rangka pemikul momen spesial (SMRF/Special Moment Resisting Frame) yang miring dimana merupakan jenis grid yang terhubung kaku antara balok kaku dan kolom berbentuk H yangdiikuti tembok eksterior menara yang miring ke bawah pada tiap-tiap 8 tingkat.

Setiap permulaan level, beban gravitasi ditransfer ke superkolom oleh rangka-rangka silang untuk setinggi satu tingkat di lingkup SMRF tersebut.

Bagian atas gedung dari lantai ke-91 ke atas lebih kecil pada rencana. Beban-bebannya ditransfer langsung ke kolom inti.

Sistem lateral (angin dan gempa) Gaya lateral dipikul oleh kombinasi antara bingkai pengikat (frame bracing) di inti, kerangka

penyeimbang (outrigger) dari inti ke luar, superkolom dan SMRF ditepi luar dan lokasi tertentu lainnya.

Ikatan pada inti dan outrigger paling banyak berperan menahan gaya angin dan gempa dengan kekakuan relatifnya.

Sistem lateral menara harus memenuhi syarat simpangan menara dan simpangan antar lantai (h/200) pada lantai ke-91 ke bawah untuk beban angin 50 tahun rencana.

Pada bentang antar kolom inti diperkaku dengan pengikat silang. Pada sisi luar tampak, bentang tengah punya pengikat/bracing chevron (bentuk V) dimana pintu masuk elevator berada, bentang

tepi diikat satu pengikat diagonal, cuatan keluar hanya digunakan untuk mengamankan keperluan jalur masuk pintu. Pada sisi dalam tampak, bentang tengah tanpa pengikat/bracing (SMRF perlu ada) pada lantai-lantai ruang kerja, untuk menjaga lobi-lobi elevator terbuka dan memiliki ruang, bentang tepi diikat pengikat-pengikat diagonal.

Untuk menambah kekakuan pada inti, lantai terendah dari basement sampai lantai ke-8, diantara kolom inti dipasangkan dinding geser sebagai tambahan pengikat diagonal. Pada sekeliling inti ada 11 lokasi rangka outrigger pada elevasi tertentu, 6 pada lokasi untuk setinggi 1 tingkat pada lantai mekanis dan 5 pada lokasi lain setinggi 2 kalinya untuk keperluan arsitektural saja.

Untuk sistem seismik ganda, SMRF diperlukan pada setiap sisi gedung. Dari basement sampai lantai ke-26, SMRF terdiri dari balok-balok baja daktail menyatu dengan kolom-kolom kuat yaitu superkolom luar, sub-superkolom luar dan kolom ujung. Diatas lantai ke-26 , hanya 2 superkolom yang menerus keatas hingga lantai ke-91, sehingga SMRF terdiri dari 600 mm tinggi lebar sayap balok dan kolom dengan kolom diatur lebih kuat dibanding balok agar tetap stabil ketika balok mengalami kelelehan. Setiap7 tingkat SMRF terdiri setingkat rangka untuk transfer gaya gravitasi dan beban-beban outrigger menuju superkolom. Untuk mengendalikan kekakuan lantai lebih besar pada inti lantai outrigger.

DESAIN SUPERKOLOM Pelat-pelat baja

Kuat leleh = 60 ksi tebal 80 mm untuk superkolom, menggunakan spesifikasi SM570M dengan kuat tarik 570 Mpa.

Pelat tebal perlu modifikasi yang fokus pada daktilitas dan kemudahan pengelasan, sehingga pada saat pemasangan pelat-pelat dengan pengelasan dimana terdapat zona yang terpapar temperatur tinggi, pelat tetap daktail.

Pengetesan kualitas sama dengan spesifikasi yaitu menggunakan ultrasonik tes Berikut tabel spesifikasi pelat baja:

Beton Pengisi

Beton diisi pada superkolom dari lantai ke-62 ke bawah, selebihnya yang diatas tinggal baja saja untuk mereduksi beban gravitasi.

Pemompaan 10.000 psi dimulai dari terbawah kolom sehingga tidak ada udara yang terperangkap pada pelat baja menerus, slump tinggi, tidak boleh ada bleeding dan segregasi. Umur rencana 90 hari untuk cegah susut dibawah 300 x 10^(-6) m/m

Tes pengendali kualitas yaitu two mockup (2 skala utuh) tes.

Penampang Superkolom Didalam penampang terdapat pengaku vertikal 2 atau 3 pelat pada setiap sisi kolom, untuk:

1)Mengurangi rasio ketebalan pelat, 2)Meningkatkan kekuatan, 3)Mencegah pelat kolom terdeformasi dengan mengelas tulangan pada pengaku vertikal dan meningkatkan pembatasan ke beton, 4)Pengaku disambung ke baut untuk mencegah titik sambungan terletak pada bagian yang sama

Sebuah lingkaran manhole dibuat untuk akses pengelasan, pembautan, penyambungan tulangan dan pembetonan. Penahan geser jenis baut dipasang pada permukaan sepanjang pelat baja vertikal untuk cegah rangkak dan susut pada beton dan pelat baja apabila struktur dibebani. Perkuatan baja untuk meningkatkan kekuatan axial dan mengurangi efek susut. Sangkar-sangkar tulangan dibuat di gudang untuk ditempatkan lewat manhole itu setelah pengaku vertikal dipasang

Analisis dan desain Analisis didasarkan pada perhitungan kekakuan perubahan bentuk penampang komposit dari baja

struktural dan beton bertulang. Rasio tegangan menggunakan peraturan AISC LRFD. Contoh superkolom tingkat 1, gaya aksial maksimum rencana terfaktor= 38000 ton dan momen maksimum terfaktor 4800 ton.m

Deformasi (tergantung waktu) dari rangkak dan susut pada beton akan mengurangi tegangan tambahan pada seluruh bagian rangka, 2 efek itu akan hilang dengan beton bertulang dan perkuatan beton dengan baja sejak rangkak dan susut itu mendekati deformasi elastisnya. Untuk gedung yang tidak didesain dengan pengaturan gaya lateralnya, maka rasio baja pada beton akan kecil dan defromasi akibat rangkak dan susut akan besar. Efeknya akan membuat gedung semakin tinggi dan terlihat pada desain.

Kuantitas beton superkolom Taipei 101 melebihi CFT kolom dan beton mencapai ketinggian 270 m. Jadi distribusi ulang gaya akibat rangkak susut harus dimasukkan dalam analisis dengan menghitung kekakuan ekuivalen kolom komposit.

Regangan rangkak Regangan rangkak merupakan fungsi tegangan dan waktu dan hasil regangan dan sebuah faktor

koefisien rangkak yaitu perbandingan regangan rangkak dan regangan awal, untuk pembebanan 7

hari, bisa dihitung berdasarkan komite ACI 209:

Rangkak biasanya dipengaruhi oleh banyak faktor yang bisa diketahui dari serangkaian tes

menggunakan proporsi asli , ketika data tidak ada bisa menggunakan rumus dari komite ACI 209:

,bisa digunakan bila superkolom menggunakan beton pengisi berdasarkan properti asli beton

Efek rangkak pada bagian-bagian rangka (frame member) Rasio baja pada superkolom CFT lebih besar dibanding kolom beton bertulang biasa.

Contoh: Perbandingan baja untuk 2,4 x 3 x 0,07 x 0,07 meter adalah 12,3 % dengan luas penagku vertikal 15,5 m persegi dan kontribusi luas tulangan diabaikan. Rasio pengaku axial beton adalah 54,3 % dari penampang beton. Perbandingan kolom interior 1,2 x 1,2 x 0,05 x 0,05 meter, perbandingan baja adalah 15,9 % sementara rasio pengaku axial beton adalah 46,8%. Ini mengindikasikan kolom SRC (beton bertulang) kurang sensitif terhadap efek rangkak dan deformasi yang terjadi lebih signifikan dalam analisa struktur. Superkolom diatas lantai ke-62 adalah kolom baja sehingga efek rangkak tidak diperhitungkan.

Rumus kasar Modulus efektif dari Komite ACI 209 untuk menghitung regangan rangkak:

, digunakan sebagai pengganti untuk menganalisa struktur. Sehingga hasilnya deformasi axial apda lantai 91 meningkat dari 101 ke 121 mm sedangkan kolom ujung meningkat dari 106 ke 126 mm.

Rasio tegangan superkolom akibat beban gravitasi hanya sekitar 0,4 ketika gaya lateral signifikan. Jadi efek rangkak akibat lain tidak terlalu jelas pada superkolom. Susut

Regangan susut setelah 7 hari didapat dari regangan susut puncak dengan rumus oleh Komite ACI 209:

Akibat ketidak lengkapan data susut dari agregat lokal dan kondisi , maka rumus regangan rata-rata adalah

Pada Taipei 101 ini,

sehingga regangan susut puncak dapat dihitung.

Deformasi maksimum kolom interior elevasi 284 m (titik teratas pengisian beton) = 2,1 cm, lebih besar dari kolom beton bertulang biasa karena rasio baja lebih besar.

Deformasi susut akhir adalah 0,33 dan 1 meter bila dilihat dari rasio kekakuan 54,3% dan 46,8% seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Walaupun ada 0,74 cm deformasi yang terjadi dalam periode singkat. Deformasi akhir akan dikompensasi pada setiap lantai seiring langkah konstruksi, dan tidak akan diakumulasi. Pada lantai dngan tinggi 4,2 m susut yang terjadi hanya 0,01 cm dan bisa diabaikan bila dibandingan dengan beban lain.

Lampiran

SISTEM TRANSPORTASI VERTIKAL: OBSERVATION DECK 2 single-dek, 1.600 kg (24 orang) per dek2004 Guinness Rekor lift tercepat di dunia dengan aerodinamis, dengan tekanan dikontrol aerodinamis, kecepatan 1.010 m / min.

LIFT PENGUNJUNG 10 double-deck, 2.040 kg (31 orang) per deck lift shuttle melayani lantai pengalihan 24 double-deck, 1.350 kg (20 orang) per dek, untuk akses dalam 6 sub-zona (4 di masing-masing sub-zona) 3 single-deck (berbagai kapasitas)

LIFT SERVIS 3 single-deck (22,040 kg, 14,800 kg)

LIFT PARKIR

6 single deck kapasitas 1600 kilogram menuju lobby bangunan.

DINDING : kemiringan 5-7%

PONDASI: 380 tiang pancang kedalaman 40-60 m

Info lain: Mulai dibangun tahun 1999, kantor dibuka tahun 2003, berlanjut mall dan observatorium tahun 2005 Kecepatan angin yang harus dipikul 42,3 m/s periode ulang 100 tahun

TMD (Turned Mass Damper) 726 ton : Lantai 86-92

KESIMPULAN AKHIR

Superkolom merupakan salah satu elemen utama dalam membuat sistem megastruktur Efek tegangan dan ukuran harus diperhitungkan detail Perlu spesifikasi tinggi untuk memenuhi kekuatan Perlu kerjasama antar pihak ahli struktur, supervisi dan kontraktor dari fabrikasi hingga

pendirian superkolom

REFERENSI

Shieh, Saw-Shong, dkk. Structural Design Of Super-Columns For The Taipei 101 Tower Anonim. 2015. Struktur Bangunan Lanjut: Struktur Biomorfik Taipei 101 (Taipei, Taiwan). Medan www.google.com