teknik sipil

KAJIAN KEANDALAN STRUKTUR TABUNG DALAM TABUNG

TERHADAP GAYA GEMPA

Oleh

Mario Junitin Simorangkir

NIM : 15009110

(Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Program Studi Teknik Sipil)

Letak geografis Indonesia yang berada diantara 3 lempeng tektonik utama, yaitu

Lempeng Eurasia, Indo-Australia, dan Pasifik, menyebabkan sebagian besar wilayah

Indonesia memiliki tingkat kerawanan yang tinggi terhadap gempa. Sehingga dalam

merancang bangunan tahan gempa ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, diantaranya

percepatan gempa yang terjadi dimana gedung tersebut akan dibangun, pemenuhan

kondisi strong column weak beam, perancangan kapasitas elemen-elemen struktural yang

akan menahan gaya gempa, serta pengecekan simpangan yang terjadi pada setiap lantai

atau story drift. Pada tugas akhir ini, bangunan yang dirancang merupakan struktur tabung

dalam tabung enam puluh lantai dengan denah ukuran 30 m x 30 m. Prosedur perancangan

bangunan terhadap gaya gempa dilakukan berdasarkan peraturan SNI 1726-2012 tentang

Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non

Gedung.

Analisis push over dan riwayat waktu akan digunakan sebagai tools dalam melakukan

analisis performa struktur bangunan yang telah dirancang. Selain itu, keandalan struktur

bangunan akan dapat diketahui melalui fragility curve yang didapat berdasarkan hasil

evaluasi menggunakan analisis riwayat waktu.

Kata kunci : tabung dalam tabung, analisis push over, analisis riwayat waktu, fragility

curve, keandalan struktur.

Pendahuluan Saat ini, keterbatasan lahan untuk

perkantoran dan tempat tinggal telah

menjadi salah satu masalah penting di

wilayah DKI Jakarta. Keterbatasan ini

membuat harga lahan menjadi sangat

mahal dan tidak ekonomis. Untuk

menjawab permasalahan ini, para

rekayasawan teknik sipil mendesain

bangunan tinggi sebagai salah satu jenis

solusi infrastruktur yang ekonomis.

Tetapi kemudian ada berbagai tantangan

yang harus dihadapi, salah satunya

adalah gempa. Sebagian besar wilayah di

Indonesia, termasuk DKI Jakarta,

memiliki tingkat kerawanan yang tinggi

terhadap gempa. Hal ini dikarenakan

letak geografis Indonesia berada pada

pertemuan empat lempeng tektonik

utama yaitu lempeng Eurasia, Indo

Australia, Pasifik dan Filipina. Kondisi

alam ini membuat pemenuhan kaidah-

kaidah perencanaan atau pelaksanaan

sistem struktur tahan gempa menjadi

sangat penting terutama untuk bangunan

tingkat tinggi. Pemenuhan ini harus bisa

dilaksanakan pada setiap struktur

bangunan yang akan didirikan di wilayah

Indonesia, terutama yang dibangun di

wilayah dengan kerawanan gempa

menengah hingga tinggi. Hal ini

bertujuan agar pada saat terjadi gempa,

struktur bangunan dapat bertahan dan

melindungi penghuninya dari risiko

bahaya gempa.

Seiring berkembangnya teknologi,

berkembanglah suatu sistem struktural

yang tidak hanya menahan gaya gempa

dengan dinding geser melainkan

memanfaatkan kekakuan yang sangat

besar dari susunan konfigurasi kolom

bangunan tersebut. Sistem struktur

khusus dinamakan sistem tabung dalam

tabung yang terdiri dari kolom perimeter

dan dinding geser di tengah bangunan

(core wall).

Namun dalam prakteknya di dunia nyata,

keandalan (reliabilitas) hasil desain

struktur berdasarkan konsep ini belum

tentu sesuai dengan yang direncanakan.

Hal ini dikarenakan banyaknya

ketidakpastian dalam perencanaan

struktur tabung dalam tabung itu sendiri,

antara lain ketidakpastian model error,

fc’, fy, dan besarnya gaya gempa yang

dirancang pada saat perencanaan. Semua

variabel tersebut bersifat acak, seperti

gaya gempa yang didesain akan diambil

berdasarkan suatu pendekatan. Mulai

dari kapan gempa terjadi, di mana gempa

terjadi, dan berapa besarnya gempa yang

terjadi masih merupakan suatu asumsi

dalam desain. Asumsi atau

penyederhanaan ini tidak selalu

mencerminkan kondisi aktual di

lapangan yang akan menghasilkan

model error atau rumusan yang

merefleksikan ketidaksempurnaan,

dalam hal ini adalah rumusan

perhitungan desain sistem struktur

tabung dalam tabung. Oleh karena itu,

dibutuhkan suatu perhitungan terhadap

keandalan dari desain tabung dalam

tabung ini.

Konsep keandalan telah diterapkan

dalam berbagai persoalan rekayasa dan

telah diinterpretasikan dalam berbagai

cara. Definisi yang paling umum

menyatakan bahwa keandalan adalah

probabilitas suatu sistem akan berfungsi

sebagaimana mestinya pada kondisi

layannya selama umur rencana sistem

yang bersangkutan. Dalam hal sistem

yang ditinjau berupa sistem struktural

tabung dalam tabung, keandalan

(reliabilitas) berarti probabilitas struktur

tabung dalam tabung tidak akan runtuh

akibat beban lateral yang direncanakan

selama usia pakai bangunan.

Untuk mendapatkan gambaran seberapa

besar risiko yang akan terjadi setelah

melakukan konstruksi tabung dalam

tabung, maka diperlukan analisis

terhadap sistem struktur tersebut serta

terhadap faktor-faktor yang dapat

mempengaruhi keandalan sistem

tersebut. Tulisan tugas akhir ini akan

membahas dan mengkaji keandalan

perilaku dari model bangunan tinggi

dengan desain tabung dalam tabung

dengan memperhitungkan variabel acak

yang terlibat.

Pemodelan dan Metode Struktur studi kasus merupakan gedung

perkantoran dengan importansi tinggi.

Struktur gedung yang menjadi bahan

analisis merupakan gedung bertingkat 60

lantai dengan sistem tabung dalam

tabung yang terletak di kota Jakarta.

Gedung dimodelkan menggunakan

material beton bertulang. Struktur

menggunakan asumsi perletakan jepit.

Berikut tampak samping struktur tabung

dalam tabung yang ditinjau:

Gambar 1 Tampak Samping Struktur

Tabung dalam Tabung

Properti untuk setiap material

ditampilkan sebagai berikut:

1. Beton Bertulang untuk elemen

struktur tipikal :

Kuat Tekan (fc’) = 40 Mpa

Modulus Elastisitas (E) = 23.500 MPa

Berat jenis = 2.400 Kg/m3

Kuat Leleh Tulangan (fy) = 400 MPa

2. Beton Bertulang untuk elemen

struktur kolom dan balok dasar :

Kuat Tekan (fc’) = 50 Mpa

Modulus Elastisitas (E) = 23.500 MPa

Berat jenis = 2.400

Kg/m3

Kuat Leleh Tulangan (fy) = 400 MPa

Untuk penulangan struktur beton

bertulang, dimensi tulangan yang

digunakan ditentukan dengan fitur

Concrete Frame Design milik program

ETABS v9.7.4. Dimensi elemen struktur

yang digunakan pada pemodelan

struktur ditampilkan pada tabel sebagai

berikut:

Tabel 1 Dimensi Elemen Struktur

Lantai ke- Dimensi

(mm)

41 s/d 60 (perimeter tengah) 600x600

41 s/d 60 (perimeter sudut) 650x650





1 (perimeter tengah) 1600x1600

1 (perimeter sudut) 1700x1700

balok induk 850x400

balok perimeter 900x400

balok transfer 2400x1400

Dalam tugas akhir ini, analisis yang

dilakukan menggunakan metode analisis

push over dan riwayat waktu. Analisis

push over adalah analisis yang

mengasumsikan sebuah gedung

didorong oleh beban lateral secara siklik

dan menerus sampai gedung tersebut

mengalami kondisi kritis. Analisis ini

digunakan untuk menemukan performa

struktur gedung tabung dalam tabung.

Berikut ini adalah beberapa parameter

yang didapat yaitu displacement, base

shear, dan performance point.

Selanjutnya, analisis riwayat waktu

dilakukan untuk mengevaluasi kinerja

struktur tabung dalam tabung dalam

menghadapi beban gempa. Dalam studi

tugas akhir ini, analisis riwayat waktu

dilakukan dengan menggunakan 7

catatan gempa dari catatan riwayat

waktu kegempaan besar di dunia.

Dengan menggunakan analisis riwayat

waktu ini, struktur yang telah didesain

akan dievaluasi ketahanannya terhadap

gempa dan dicari nilai PGA yang dapat

membuat struktur gagal dari beberapa

catatan gempa tadi.

Simpulan

Berikut adalah hasil desain struktur

tabung dalam tabung untuk studi tugas

akhir ini.

Kolom Perimeter

a. Kolom Tengah (41-60): 600x600

mm2

b. Kolom Tengah (21-40): 700x700

mm2

c. Kolom Tengah ( 2-20 ): 900x900

mm2

d. Kolom Sudut (41-60): 650x650

mm2

e. Kolom Sudut (21-40): 750x750

mm2

f. Kolom Sudut ( 2-20 ): 950x950

mm2

Kolom Lantai Dasar

g. Kolom Tengah : 1600x1600 mm2

h. Kolom Sudut : 1600x1600 mm2

Kolom Dinding Geser (Boundary

Element)

i. Kolom lt. 31-60 : 800x800

mm2

j. Kolom lt. 11-40 : 1000x1000

mm2

k. Kolom lt. 2-10 : 1400x1400

mm2

l. Kolom lantai dasar: 1500x1500

mm2

Pelat lantai beton, tebal : 150 mm

Dinding Geser, tebal : 350 mm

Gambar 2 Struktur Tabung dalam Tabung 3D

2. Berdasarkan grafik di bawah ini,

dapat disimpulkan bahwa terjadi

kenaikan distribusi gaya lateral

Gempa Spektra Y didaerah kolom

sudut. Hal ini mengakibatkan

ukuran kolom sudut harus lebih

besar dibandingkan kolom yang

lain.

Grafik 1 Distribusi Gaya pada Kolom Perimeter

3. Berdasarkan analisis push over

didapat hasil sebagai berikut.

Raktual = 4,29

Performa struktur

yang dicapai adalah

Immediate

Occupancy (IO)

Dari besar nilai Raktual yang kurang dari

nilai Rrencana, dapat disimpulkan bahwa

struktur tabung dalam tabung sangat

kaku. Selain itu juga, tulangan minimum

pada kolom, nilai story drift yang sangat

kecil, dan nilai periode yang kecil juga

dapat menjadi indikasi bahwa bangunan

struktur tabung dalam tabung ini sangat

kaku.

4. Berdasarkan hasil analisis riwayat

waktu didapat hasil sebagai berikut.

Parameter Arah X Arah Y

µ 0.925266 0.925266

σ 0.560606 0.560606

Ω 0.605886 0.605886

β 0.559187 0.559187

λ -0.23402 -0.23402

Dapat dilihat nilai β pada masing-masing

arah tersebut lebih kecil dari nilai β yang

digunakan dalam menyusun peraturan,

yaitu β = 0,7. Dengan demikian, dapat

dikatakan bahwa untuk sistem bangunan

tabung dalam tabung yang telah

dirancang dengan SNI 1726-2012

memiliki perilaku terhadap gempa yang

lebih pasti dibandingkan dengan asumsi

yang digunakan dalam menyusun

peraturan.

5. Berdasarkan hasil analisis

keandalan didapat hasil sebagai

berikut.

Struktur P[Collapse]

Arah X 0.01329

Arah Y 0.01329

Berdasarkan hasil pada tabel di atas,

probabilitas keruntuhan untuk struktur

bangunan tabung dalam tabung bernilai

sedikit lebih besar dari target keandalan

yang disyaratkan yaitu sebesar 1%. Hal

ini berarti desain struktur tabung dalam

tabung sudah optimum.

Daftar Pustaka

Irsyam, Masyur (2004) “Catatan Kuliah

Rekayasa Pondasi”. Penerbit ITB,

Bandung.

Permadi (2003) “Sistem Struktur Tube in

Tube dan Penerapannya pada

Bangunan Tinggi”. Penerbit UMJ,

Jakarta.

SNI 1726-2012 “Tata Cara

Perencanaan Ketahanan Gempa

untuk Struktur Bangunan Gedung

dan Non Gedung”. Badan

Standarisasi Nasional.

Ang, A.H.S, and Tang, W.H., 2007,

“Probability Concepts in

Engineering: Emphasis on

Application in Civil &

Environmental Engineering”. 2nd

Edition, John Wiley & Sons.

Fazlur Khan, Phd. (1974) “Tubular

Structure for Tall Building”.

Handbook of Concrete

Engineering, Adited by Mark

Finel. Van Nostrand Reinhold

Company.

Wolfgaang Schuler. (1976). “High Rise

Building”. John Wiley and Sons

ltd.

teknik sipil

Documents

Transcript of teknik sipil