STUDI PEMODELAN MATEMATIS AKIBAT PENGARUH VARIASI
FAKTOR REDUKSI BEBAN HIDUP PADA SISTEM RANGKA PEMIKUL
MOMEN MENENGAH
Ahmad Arif Praditia.
Habir.
Hence Michael Wuaten Fakultas Teknik.
Jurusan Teknik Sipil.
Universitas 17 Agustus 1945.
Samarinda 75124
INTISARI
Indonesia terletak di daerah rawan gempa, untuk mengurangi resiko akibat bencana gempa, maka digunakan struktur bangunan dengan Sistem Rangka Pemikul Momen yang menekankan kewaspadaannya terhadap kegagalan struktur akibat keruntuhan geser.
Dengan memperhatikan modifikasi faktor reduksi beban hidup menurut SNI 1727-2013, sehingga dilakukan penelitian terhadap variasi faktor reduksi beban hidup.
Model matematis struktur SRPMM dengan pengaruh variasi faktor reduksi beban hidup disimulasikan dengan bantuan program SAP2000.
Hasil Pemodelan menunjukkan penurunan nilai gaya dalam akibat variasi faktor reduksi beban hidup yang tidak signifikan, yaitu 0,89% pada gaya aksial, 0,15% pada gaya geser, dan 0,28% pada momen Perhitungan analisis statistik menghasilkan model persamaan regresi, yaitu y=0,001x-1,4225 untuk gaya aksial, y=-0,0047x 1,4393 untuk gaya geser, dan y=-0,0021x 1,1596 untuk momen lentur, yang menunjukkan hubungan variasi faktor reduksi beban hidup mempengaruhi hasil nilai gaya dalam sebesar 10,52% hingga 13,01%.
Hasil perhitungan komponen struktur primer pada SRPMM menunjukkan tidak ada perubahan kebutuhan penulangan pada balok dan kolom.
Kata kunci : beban hidup.
SRPMM, variasi faktor reduksi
ABSTRACT
Indonesia is located in an area prone to earthquakes, to reduce the risk due to earthquake disaster, then used the building structure with Moment Resisting Frame that emphasizes the awareness of structural failure due to shear collapse.
By paying attention to the modification of live load reduction factor according to SNI 1727-2013, thus conducted research on the variation of live load reduction The mathematical model of SRPMM structure with the influence of variation of live load reduction factor is simulated with the help of SAP2000 program.
Modeling results showed a decrease in inner force values due to variations of live load reduction factor were not significant, by 89% in axial forces, 0.
15% in shear forces and 0.
28% in bending moments.
The calculation of statistical analysis yields a model of regression equation, y=0.
4225 for axial force, y=-0.
4393 for shear forces, and y=-0.
1596 for bending moments, which shows the correlation of variation of live load reduction factors affect the results in the force value in 52% up to 13.
The results of the calculation of the primary structural in SRPMM show no change in the need for reinforcement on beams and columns.
Keywords : live load.
SRPMM, variation of reduction factor
PENDAHULUAN
Indonesia terletak di daerah rawan gempa, untuk mengurangi resiko akibat bencana gempa tersebut perlu direncanakan struktur bangunan tahan gempa.
Filosofi dasar dari perencanaan bangunan tahan gempa adalah terdapatnya.
Komponen struktur yang diperbolehkan untuk mengalami kelelehan.
Komponen struktur yang leleh tersebut merupakan komponen yang menyerap energi gempa selama bencana gempa terjadi.
Agar memenuhi konsep perencanaan struktur bangunan tahan gempa tersebut, maka pada saat gempa kelelehan yang terjadi hanya pada balok.
Oleh karena itu kolom dan sambungan harus dirancang sedemikian rupa agar kedua komponen struktur tidak mengalami kelelehan ketika gempa terjadi.
(Purwono, 2.
Model struktur dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah akan diteliti bagaimana hubungan faktor reduksi terhadap gaya dalam yang terjadi.
Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui pengaruh variasi faktor reduksi beban hidup terhadap nilai gaya dalam, hubungan antara faktor reduksi beban hidup dengan gaya dalam dan komponen struktur beton bertulang akibat pengaruh variasi faktor reduksi beban hidup pada SRPMM.
TINJAUAN PUSTAKA
Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah Sistem Rangka Pemikul adalah sistem rangka ruang dalam mana komponen-komponen struktur dan join-joinnya menahan gaya-gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial.
Model Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM), jenis bangunan SRPMM akan direncanakan dengan konsep Strong Column and Weak Beam .
olom kuat dan balok lema.
, namun detailing tidak seketat Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK).
(Purwono & Tavio.
Analisis Statik Ekivalen Berdasarkan SNI 03-1726:2012 pasal 7.
1, periode fundamental dilakukan dengan pendekatan sebagai berikut:
ycNyca = yayc y Eaycu ycu Dimana:
= ketinggian struktur .
diatas dasar sampai tingkat tertinggi struktur.
Ct & x = koefisien yang ditentukan sesuai SNI 1726:2012 pasal 7.
Dalam SNI 1726:2012 Pasal 7.
2, disebutkan bahwa berat efektif struktur (W), harus menyertakan seluruh beban mati sendiri struktur dan beban hidup bereduksi bereduksi minimal 25% beban hidup lantai.
Berdasarkan SNI 1726:2012 Pasal 7.
1, perhitungan koefisien respons seismik Cs ditentukan dengan persamaan berikut:
yayc = ycIyaycI ycI yayce ( ) Dimana:
= koefisien respons seismik
SDS
= parameter percepatan desain respons spektrum dalam rentang periode pendek = faktor keutamaan gempa Berdasarkan SNI 1726:2012 pasal 7.
1, gaya geser dasar V dihitung berdaarkan persamaan berikut:
V = Cs y W Dimana:
= gaya geser dasar seismik = koefisien respons seismik = berat seismik efektif Perhitungan distribusi beban gempa dihitung berdasarkan SNI 1726:2012 Pasal 7.
sebagai berikut:
Fx = Cvx y V Dimana:
ycOycu Ea ycoycu yaycycu = Ocycu yco ycn=1 ycycn Ea ycn Keterangan:
Cvx = faktor distribusi vertikal = gaya lateral desain total atau geser didasar struktur Wi dan wx = berat seismik efektif tot al struktur ditingkat i atau x hx dan hi = tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x = eksponen yang terkait dengan periode struktur T Ou 2,5, nilai k = 2 dan T O 0,5, nilai k = 1, 0,5 < T < 2,5, nilai k didapat dari interpolasi linear antara 1 dan 2 Dinamik Respons Spektrum Dalam analisis gempa dinamik respons spektrum yang didasarkan pada ground acceleration, parameter ragam respons spektrum berdasarkan SNI 1726:2012 Pasal 7.
3 dengan meninjau selisih waktu getar alami.
Nilai kontrol partisipasi massa menurut SNI 1726:2012 Pasal 7.
1 harus berjumlah minimum 90% dari massa aktual dalam masing-masing arah horizontal orthogonal dari respons yang ditinjau oleh model.
Menurut SNI 1726:2012 Pasal 7.
4, nilai akhir V dinamik harus lebih besar atau sama dengan 85% Vstatik, sehingga persyaratan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut:
Vdinamik C 0,85 Vstatik Jika nilai persyaratan belum terpenuhi, maka besarnya Vdinamik harus dikalikan dengan faktor skala gempa 0,85 Vstatik/Vdinamik.
Kriteria simpangan mengacu pada SNI 1726:2012 dengan faktor-faktor sebagai berikut:
Faktor pembesaran defleksi (C.
(SNI 1726:2012 Tabel .
Faktor keutamaan gempa (I.
(SNI 1726:2012 Tabel .
Faktor redudansi untuk gedung dengan KDS (SNI 1726:2012 Pasal 7.
Simpangan antar lantai yang diijinkan untuk gedung dengan kategori resiko II adalah = 0,025 x hsx, dengan hsx adalah tinggi tingkat dibawah tingkat x (SNI 1726:2012 Pasal 7.
1 Tabel .
METODOLOGI PENELITIAN
Objek studi yang dibahas adalah berupa struktur portal beton bertulang pada Bangunan Gedung Kost.
Jl.
Kh.
Dewantara.
Kota Samarinda.
Perhitungan gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur portal berlantai 10 digunakan analisis portal 3 dimensi dengan menggunakan SAP 2000 yang dibuat oleh Computers and Structures.
Inc.
University Avenue Berkeley.
California 94704 USA.
Literatur yang digunakan dalam studi ini yaitu :
Tata Cara Perhitungan Perencanaan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-Gedung (SNI 1726-2.
Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung (SNI 2847-2.
Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain (SNI 1727-2.
ANALISA DAN PEMBAHASAN Model Struktur Gedung yang dianalisis adalah bangunan rumah susun dengan jumlah lantai direncanakan adalah 10 lantai dengan kategori resiko II.
Kategori Desain Seimik Berdasarkan data hasil sondir didapatkan nilai N = 51,091, dengan mengacu pada SNI 1726:2012 Tabel 3 didapatkan kelas situs tanah keras (SC) dan nilai Ss = 0,15g.
Nilai Fa berdasarkan SNI 1726:2012 tabel 4 adalah 1,2 dan S1 = 0,1g.
Merujuk pada SNI 1726:2012 tabel 6, nilai Fv = 1,7.
SMS = 0,18 g dan SM1 = 0,17 g menurut pasal 6.
Merujuk pasal 6.
3 nilai SDS = 0,12 dan SD1 = 0,113.
Berdasarkan tabel 7 dan nilai SDS dan SD1 didapatkan KDS B dan dengan merujuk pada pasal 2 didapatkan sistem penahan gempa dengan SRMM.
Perencanaan Struktur Sekunder Bangunan Perencanaan struktur sekunder bangunan meliputi tangga dan pelat lantai.
Perencanaan tangga meliputi perencanaan dimensi, antrede dan optrade berdasarkan tinggi tiap lantai dan juga diperhitungkan desain penulangan yang dibutuhkan.
Perencanaan Geometri Struktur Tipe balok yang digunakan adalah balok tanpa prestress dengan pendekatan h = 1/10 Ae 1/16 L dan b = 1/2 Ae 2/3 h.
Sedangkan untuk struktur kolom digunakan pendekatan dengan rumus ya Ou yaycaycaycoycuyco Analisa Struktur Analisa struktur pada studi ini dilakukan dengan permodelan pada program SAP2000, dengan memfokuskan studi pada hubungan variasi faktor reduksi.
Parameter nilai faktor reduksi beban yang akan dikaji adalah dengan memvariasikan nilai faktor reduksi beban hidup sehingga parameter kombinasi beban menjadi sebagai berikut:
Variasi 1 1,2 D 1,6 L 0,5 Lr 1,2 D 1,0 L 1,0 W 0,5 Lr 1,2 D 1,0 L 1,0 EQx 1,2 D 1,0 L 1,0 EQy A 1,2 D 1,0 L 1,0 RSPx 1,2 D 1,0 L 1,0 RSPy Variasi 2 1,2 D 1,5 L 0,5 Lr 1,2 D 0,9 L 1,0 W 0,5 Lr 1,2 D 0,9 L 1,0 EQx 1,2 D 0,9 L 1,0 EQy A 1,2 D 0,9 L 1,0 RSPx 1,2 D 0,9 L 1,0 RSPy Variasi 3 1,2 D 1,4 L 0,5 Lr 1,2 D 0,8 L 1,0 W 0,5 Lr 1,2 D 0,8 L 1,0 EQx 1,2 D 0,8 L 1,0 EQy A 1,2 D 0,8 L 1,0 RSPx 1,2 D 0,8 L 1,0 RSPy Variasi 1 1,2 D 1,3 L 0,5 Lr 1,2 D 0,7 L 1,0 W 0,5 Lr 1,2 D 0,7 L 1,0 EQx 1,2 D 0,7 L 1,0 EQy A 1,2 D 0,7 L 1,0 RSPx 1,2 D 0,7 L 1,0 RSPy Variasi 1 1,2 D 1,2 L 0,5 Lr 1,2 D 0,6 L 1,0 W 0,5 Lr 1,2 D 0,6 L 1,0 EQx 1,2 D 0,6 L 1,0 EQy A 1,2 D 0,6 L 1,0 RSPx 1,2 D 0,6 L 1,0 RSPy Dari hasil Ae hasil gaya dalam menunjukkan bahwa perubahan variasi faktor reduksi beban hidup mempengaruhi nilai gaya dalam pada struktur yang dimodelkan.
Berikut grafik pengaruh variasi faktor reduksi beban hidup terhadap gaya dalam :
Gaya Aksial Gaya Geser Momen Lentur Gambar 1.
Grafik pengaruh Variasi faktor reduksi beban hidup terhadap Gaya Dalam Analisis Regresi Analisis regresi dilakukan dengan Variasi faktor reduksi sebagai variabel X dan nilai gaya dalam sebagai variabel Y.
Analisis regresi dihitung melalui bantuan program Excel dan didapatkan hasil sebagai berikut :
Gaya Aksial Gaya Geser Momen Lentur Gambar 2.
Grafik Analisis regresi pada nilai Gaya Dalam Desain Penulangan Balok Menurut SNI 2847:2013 Pasal 21.
3 syarat komponen lentur pada SRPMM adalah sebagai Kuat lentur positif komponen struktur lentur pada muka kolom tidak boleh lebih kecil dari sepertiga kuat lentur negatifnya pada muka tersebut.
Baik kuat lentur negatif maupun kuat lentur positif pada setiap irisan penampang disepanjang bentang tidak boleh kurang dari seperlima kuat lentur yang terbesar yang disediakan pada kedua muka-muka kolom di kedua ujung komponen struktur tersebut Pada kedua ujung komponen struktur lentur tersebut harus dipasang sengkang sepanjang jarak dua kali tinggi komponen struktur diukur dari muka perletakan kearah tengah Sengkang pertama harus dipasang pada jarak tidak lebih daripada 50 mm dari muka perletakan.
Spasi maksimum sengkang tidak boleh melebihi :
d/4.
Delapan kali diameter tulangan longitudinal terkecil.
24 kali diameter sengkang.
300 mm Sengkang harus dipasang di sepanjang bentang balok dengan spasi tidak melebihi d/2 Dari hasil perhitungan, didapatkan desain komponen struktur balok untuk semua variasi dengan komponen struktur sebagai berikut:
Gambar 3.
Detail Penulangan Balok Tabel 1.
Rekapitulasi Hasil Perhitungan Penulangan Balok
Tipe
Balok
Detail Penulangan Balok
Puntir
Tumpuan Lentur
Lapangan Geser
Tumpuan Lapangan Variasi 1
6 D 19
4 D 19
6 D 19
4 D 19
Variasi Faktor Reduksi
Variasi 2 Variasi 3 Variasi 4
6 D 19
6 D 19
6 D 19
4 D 19
4 D 19
4 D 19
6 D 19
6 D 19
6 D 19
4 D 19
4 D 19
4 D 19
yo10-100 yo10-100 yo10-100
yo10-125 yo10-125 yo10-125
Variasi 5
6 D 19
4 D 19
6 D 19
4 D 19
Puntir
Tumpuan Lentur
Lapangan Geser
Tumpuan Lapangan Puntir
Tumpuan Lentur
Lapangan Tumpuan Lapangan Sumber: Hasil Analisa, 2017
Geser
6 D 19
4 D 19
6 D 19
4 D 19
5 D 22
4 D 22
5 D 22
4 D 22
6 D 19
4 D 19
6 D 19
4 D 19
5 D 22
4 D 22
5 D 22
4 D 22
6 D 19
4 D 19
6 D 19
4 D 19
5 D 22
4 D 22
5 D 22
4 D 22
6 D 19
4 D 19
6 D 19
4 D 19
5 D 22
4 D 22
5 D 22
4 D 22
6 D 19
4 D 19
6 D 19
4 D 19
5 D 22
4 D 22
5 D 22
4 D 22
yo10-100 yo10-100 Desain Penulangan Kolom Berdasarkan SNI 2847:2013 pasal 10.
1, luas tulangan longitudinal.
As, untuk komponen struktur tekan non-komposit tidak boleh kurang dari 1% atau lebih dari 8% kali luas penampang bruto,Ag.
Menurut SNI 2847:2013 Pasal 21.
3 syarat komponen kolom pada SRPMM adalah sebagai Spasi maksimum sengkang ikat yang dipasang pada rentang I0 dari muka hubungan balokkolom adalah s0.
Spasi s0 tersebut tidak boleh melebihi :
Delapan kali diameter sengkang ikat, 24 kali diameter sengkang ikat.
Setengah dimensi penampang terkecil komponen struktur, 300 mm.
Panjang I0 tidak boleh kurang daripada nilai terbesar berikut ini :
Seperenam tinggi bersih kolom.
Dimensi terbesar penampang kolom, 500 mm Sengkang ikat pertama harus dipasang pada jarak tidak lebih daripada 0,5s0 dari muka hubungan balok Ae kolom Dari hasil perhitungan, didapatkan desain komponen struktur kolom untuk semua variasi dengan komponen struktur sebagai berikut:
Gambar 4.
Detail Penulangan Kolom Tabel 2.
Rekapitulasi Hasil Perhitungan Penulangan Kolom
Detail
Penulangan Variasi 1
Kolom
Lentur
16 D 22
Geser
Lentur
16 D 22
Geser
Sumber: Hasil Analisa, 2017
Tipe
Kolom
Variasi Faktor Reduksi
Variasi 2
Variasi 3
Variasi 4
Variasi 5
16 D 22
16 D 22
16 D 22
16 D 22
16 D 22
16 D 22
16 D 22
16 D 22
KESIMPULAN
Berdasarkan keseluruhan hasil analisis perhitungan dapat disimpulkan bahwa Permodelan matematis akibat pengaruh variasi faktor reduksi beban hidup pada sistem rangka pemikul momen menengah (SRPMM) adalah sebagai berikut :
Pengaruh variasi faktor reduksi beban mati terhadap gaya dalam yang terjadi pada SRPMM tidak terlalu signifikan, dengan perbedaan nilai gaya dalam rata-rata untuk gaya aksial = 0,89%, gaya geser = 0,15%, dan momen lentur = 0,28%.
Kesimpulan analisis regresi didapatkan model persamaan regresi, y = 0,001x - 1,4225 untuk Gaya Aksial, y = -0,0047x 1,4393 untuk Gaya Geser, dan y = -0,0021x 1,1596 untuk Momen Lentur.
Demikian nilai R square menunjukkan bahwa 10,52% 13,01% dari keseluruhan nilai gaya dalam (Variabel terika.
dapat dijelaskan oleh perubahan dalam variabel variasi faktor reduksi (Variabel beba.
Kebutuhan penulangan komponen struktur beton bertulang akibat pengaruh variasi faktor reduksi beban hidup pada SRPMM dapat diambil kesimpulan bahwa nilai hasil desain penulangan tidak mengalami perubahan pada setiap variasi.
Saran Berdasarkan hasil studi yang dilakukan, maka didapatkan beberapa saran sebagai berikut:
Perlu dilakukan pengujian lebih lanjut untuk membuktikan model regresi pada hubungan antara nilai gaya dalam dengan variasi faktor reduksi beban hidup.
Perlu dilakukan analisa lebih lanjut untuk menghitung kebutuhan penulangan pada komponen sekunder struktur dan perencanaan pondasi.
DAFTAR PUSTAKA