KAJIAN PEMODELAN MATEMATIS AKIBAT PENGARUH VARIASI
FAKTOR REDUKSI BEBAN MATI PADA SISTEM RANGKA PEMIKUL
MOMEN KHUSUS
Moro Sukisno1.
Purwanto2.
Hence Michael Wuaten2 Karya Siswa.
Jurusan Teknik Sipil.
Universitas 17 Agustus 1945.
Samarinda 75124 Dosen.
Jurusan Teknik Sipil.
Universitas 17 Agustus 1945.
Samarinda 75124 Abstrak Indonesia terletak didaerah rawan gempa, sehingga perlu direncanakan struktur bangunan tahan Kajian ini dilakukan terhadap variasi faktor reduksi beban mati menurut SNI 1727-2013.
Beban gempa masukan meliputi statik ekivalen dan respons spektrum dengan program SAP2000.
Peneletian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi faktor reduksi beban mati pada Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) terhadap nilai gaya dalam, hubungan nilai gaya dalam dan pengaruh terhadap komponen struktur.
Hasil penelitian menunjukkan nilai gaya dalam dengan perbedaan tidak signifkan dengan rata-rata untuk gaya aksial = 10,40%, gaya geser = 9,82%, dan momen lentur = 9,83%.
Hubungan nilai gaya dalam dengan regresi untuk gaya aksial y = 0,1x 0,7 dengan R2 = 1, gaya geser y = 0,1x 0,7 dengan R2 = 1, momen lentur y = 0,1x 0,7 dengan R2 = 1 dan dengan nilai R2 = 1 maka nilai interpretasi hasil sangat tinggi, dan kebutuhan penulangan tidak Kata kunci : beban mati.
SRPMK, variasi faktor reduksi Abstract Indonesia is located at the earthquake area, so it needs to be planned earthquake resistant building This study was conducted on variations of dead load reduction factor according to SNI While the input earthquake load includes static equivalents and spectral response with the SAP2000 program.
This research is aim to know influence of variations of dead load reduction factor on Special Moment Frame System (SRPMK) to inner force values, connection to inner force values and influence to structure component.
Output of the research showing that inner force values with no significant difference with averages for axial force = 10,40%, shear force = 9,82%, and bending moment = 9,83%.
Connection to inner force values with regression for axial force y = 0,1x 0,7 with R2 = 1, shear force y = 0,1x 0,7 with R2 = 1, bending moment y = 0,1x 0,7 with R2 = 1, and with values of R2 = 1 then the interpretation of the results is very high and the reinforcement is not change.
Keywords : dead load.
SRPMK, variations of reduction factor
PENDAHULUAN
Indonesia terletak di daerah rawan gempa, yang merupakan negara kepulauan yang dilewati oleh lempeng Eurasia.
Indo-Australia.
Filipina dan Pasifik.
Oleh karena itu, mengurangi resiko akibat bencana gempa tersebut perlu direncanakan struktur bangunan tahan gempa.
Beberapa parameter gempa bumi yang mempengaruhi tingkat kerusakan bangunan adalah percepatan tanah maksimum (Peak Ground Acceleration.
PGA), nilai spektrum respon, durasi gempa, dan kandungan frekuensi Parameter kandungan frekuensi gempa dinilai paling berpengaruh dibandingkan parameter (Widodo, 2001 dalam Faizah, 2.
Model struktur gedung dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) akan diteliti bagaimana hubungan faktor reduksi terhadap gaya dalam dengan variasi yang telah ditentukan.
Dari penelitian ini diharapkan dapat diketahui pengaruh variasi faktor reduksi beban mati terhadap gaya dalam yang terjadi, hubungan antara faktor reduksi beban mati dengan gaya dalam yang terjadi dan komponen struktur beton bertulang akibat pengaruh variasi faktor reduksi beban mati pada SRPMK.
TINJAUAN PUSTAKA
Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus Model Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), jenis bangunan SRPMK akan direncanakan dengan konsep Strong Column and Weak Beam .
olom kuat dan balok lema.
, dengan detailing penuh.
(Purwono & Tavio, 2.
SRPMK memperhitungkan kapasitas geser pada kolom dan balok untuk menghindari tekuk inelastik premature pada balok dan menjamin terjadinya sendi plastis pada balok, sedangkan didaerah luar sendi plastis tidak perlu didetail secara khusus.
Analisis Statik Ekivalen Dalam SNI 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 03-1726:2012 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 Selanjutnya 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:
ycO = yayc y ycO Dengan:
= gaya geser dasar seismik = koefisien respons seismik = berat seismik efektif Perhitungan distribusi beban gempa dihitung berdasarkan SNI 1726:2012 Pasal 7.
3 sebagai berikut:
yaycu = yaycycu y ycO 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 C 2,5, nilai k = 2 0,5 < T < 2,5, nilai k = 2 atau dengan interpolasi linear antar 1 dan 2 Respons Spektrum Dalam gempa dinamk respons spektrum yang didasarkan pada ground acceleration, parameter ragam respons spektrum berdasarkan SNI 1726:2012 Pasal 7.
3 dengan meninjau selisih waktu getar alami.
Dalam SNI 1726:2012 Pasal 7.
1 nilai kontrol partisipasi massa harus berjumlah minimum 90% dari massa aktual.
Selanjutnya menurut SNI 176:2012 Pasal 7.
4, dengan syarat sebagai berikut:
Vdinamik C 0,85 Vstatik Jika nilai persyaratan belum terpenuhi, maka besarnya V dinamik harus dikalikan dengan faktor skala gempa 0,85 V statik/V dinamik.
Rasio simpangan struktur harus memperhatikan faktor-faktor sebagai 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 .
Analisa Regresi Hasil dari perhitungan korelasi di interpretasikan pada sebuah hubungan yang didasarkan pada nilai angka yang muncul.
Sandaran nilainya adalah -1 C r C 1.
Tabel 1 Interpretasi nilai R Interpretasi Tidak berkorelasi 0,01 Ae 0,20 Sangat rendah 0,21 Ae 0,40 Rendah 0,41 Ae 0,60 Agak Rendah 0,61 Ae 0,80 Cukup 0,81 Ae 0,99 Tinggi Sangat Tinggi Sumber: Hartono.
Statistik Untuk Penelitian, 2004
METODOLOGI PENELITIAN
Objek kajian yang dibahas adalah berupa struktur portal beton bertulang pada Bangunan Pasar Loa Bahu Kota Samarinda.
Penelitian ini meliputi pemilihan model struktur dan analisis statik ekivalen dan respons spektrum dengan SAP2000.
Literatur yang digunakan dalam kajian ini yaitu:
Tata Cara Perhitungan Perencanaan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan NonGedung (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 dianalisa adalah bangunan pasar, dengan fungsional lantai sebagai kios.
Jumlah lantai direncanakan adalah 8 lantai dengan kategori resiko II.
Kategori Desain Seismik Berdasarkan data hasil sondir didapatkan nilai N = 34,8, dengan mengacu pada SNI 1726:2012 Tabel 3 didapatkan kelas situs tanah sedang (SD) dan nilai Ss = 0,15g.
Nilai Fa berdasarkan SNI 1726:2012 tabel 4 adalah 1,6 dan S1 = 0,1g.
Merujuk pada SNI 1726:2012 tabel 6, nilai Fv = 2,4.
SMS = 0,24 g dan SM1 = 0,24 g menurut pasal 6.
Merujuk pasal 6.
3 nilai SDS = 0,16 dan SD1 = 0,16.
Berdasarkan tabel 7 dan nilai SDS dan SD1 didapatkan KDS C dan dengan merujuk pada pasal 7.
didapatkan sistem penahan gempa dengan SRPMK.
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 ya dan b = 1/2 Ae 2/3 h.
Sedangkan untuk struktur kolom digunakan pendekatan dengan rumus yaycoycuycoycuyco Ou ycoycuycoycuyco yaycaycaycoycuyco yaycaycaycoycuyco Hasil Perhitungan Kombinasi pembebanan yang akan dikaji dan divariasikan berdasarkan SNI 1727:2013.
Dengan memvariasikan nilai faktor reduksi beban mati menjadi sebagai berikut:
Kombinasi 1
1,2 D 1,6 L 0,5 (Lr atau S atau R) 1,1 D 1,6 L 0,5 (Lr atau S atau R) 1,0 D 1,6 L 0,5 (Lr atau S atau R) 0,9 D 1,6 L 0,5 (Lr atau S atau R) 0,8 D 1,6 L 0,5 (Lr atau S atau R) Kombinasi 2
1,2 D 1,0 W L 0,5 (Lr atau S atau R) 1,1 D 1,0 W L 0,5 (Lr atau S atau R) 1,0 D 1,0 W L 0,5 (Lr atau S atau R) 0,9 D 1,0 W L 0,5 (Lr atau S atau R) 0,8 D 1,0 W L 0,5 (Lr atau S atau R) Kombinasi 3
1,2 D 1,0 L 1,0 E 0,2 S
1,1 D 1,0 L 1,0 E 0,2 S
1,0 D 1,0 L 1,0 E 0,2 S
0,9 D 1,0 L 1,0 E 0,2 S
0,8 D 1,0 L 1,0 E 0,2 S
Setelah semua parameter variasi faktor reduksi beban mati dilakukan dan beban gempa dihitung dengan analisa gempa statik ekivalen dan respons spektrum dan dengan bantuan program SAP2000, maka didapatkan nilai gaya dalam maksimum untuk masing-masing variasi adalah sebagai berikut:
Tabel 2.
Rekapitulasi Nilai Gaya Aksial
Tabel Rekapitulasi Gaya Aksial
Variasi
Kombinasi
2529,874 2652,975 3358,423 3558,558
2014,431 2643,068 2853,110 3053,246
2003,064 2642,139 2843,127 3043,262
2002,038 2642,139 2842,098 3042,233
2061,414 2643,934 2844,168 3044,303
2186,746 2644,605 2882,557 3104,119
Sumber: Hasil Perhitungan, 2017
3758,693
3253,381
3243,397
3242,369
3244,438
3325,627
Tabel 3.
Rekapitulasi Nilai Gaya Geser
Tabel Rekapitulasi Gaya Geser
Variasi
Kombinasi
180,689 204,944 226,919 248,894
177,965 202,274 224,249 246,225
166,930 193,196 213,018 234,979
139,450 168,151 185,403 207,349
188,396 211,332 234,647 256,626
213,065 230,771 259,169 281,155
Sumber: Hasil Perhitungan, 2017
270,870
268,200
256,940
229,295
278,602
303,130
Tabel 4.
Rekapitulasi Nilai Gaya Momen Lentur
Tabel Rekapitulasi Gaya Momen Lentur
Variasi
Kombinasi
355,329 402,996 446,222 489,448
350,022 397,793 441,019 484,245
327,519 379,248 418,076 461,270
271,436 328,109 361,770 404,936
371,328 416,295 462,258 505,490
421,708 455,994 512,335 555,583
Sumber: Hasil Perhitungan, 2017
532,674
527,471
504,464
448,101
548,716
598,809
Dari hasil output SAP2000 untuk masing-masing variasi, maka dilakukan analisa regresi dengan menggunakan bantuan Microsoft excel dan didapatkan hasil sebagai berikut:
Gaya Aksial Gaya Geser Momen Lentur Gambar 1.
Kurva regresi nilai gaya dalam Desain Komponen Struktur Lentur Menurut SNI 2847:2013 Pasal 21.
1, syarat komponen struktur lentur:
Gaya tekan aksial terfaktor pada komponen struktur lentur dibatasi maksimum 0,1 Ag fcAo.
Bentang bersih komponen struktur tidak boleh kurang dari 4 kali tinggi efektifnya.
Perbandingan lebar terhadap tinggi tidak boleh kurang dari 0,3.
Lebar komponen tidak boleh:
Kurang dari 250 mm Ae Ok.
Melebihi lebar struktur penumpu.
Balok harus memikul beban gempa dengan perencanaan lentur momen ultimit (M.
O momen nominal (M.
pada daerah tumpuan dan lapangan balok.
Kuat lentur maksimum (Mp.
pada daerah sendi plastis dihitung berdasarkan tulangan terpasang dengan tegangan tarik baja fs = 1,25 fy dan faktor reduksi 1,0 dan tidak boleh lebih kecil dari gaya geser berdasarkan analisis struktur.
Gaya geser balok dihitung dengan:
ycOyce = ycAycyycOe1 ycAycyycOe2 Ou yln Dari hasil perhitungan, didapatkan desain komponen struktur lentur untuk semua variasi adalah tidak berubah dengan komponen struktur sebagai berikut:
Posisi BI 60 x 40 Tipe Tump.
Luar Lapangan Tump.
Dalam Tul atas Tul Bawah Sengkang
Tul pinggang
2 D 13
Gambar 2.
Desain Penulangan Balok 60 x 40 Desain Komponen Struktur Kolom Berdasarkan SNI 2847-2013 Pasal 21.
6 dijelaskan bahwa untuk komponen- komponen struktur pada perhitungan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) yang memikul gaya akibat beban gempa dan menerima beban aksial terfaktor yang lebih besar dari 0,1.
Ag.
fAoc, maka komponen elemen struktur tersebut harus memenuhi beberapa persyaratan sebagai berikut:
Gaya aksial tekan terfaktor yang bekerja pada kolom melebihi 0,1.
Ag.
fAoc.
Sisi terpendek kolom tidak kurang dari 300 mm.
Perbandingan antara ukuran terkecil penampang terhadap ukuran dalam arah tegak lurusnya tidak kurang dari 0,4.
Kuat lentur kolom dihitung berdasarkan desain kapasitas strong column weak beam menurut Pasal 2 yaitu sebagai berikut.
Mc > 1,2 Mg Sedangkan gaya geser kolom menurut pasal 23.
1 dihitung sebagai berikut:
ycOyce = ycAycyycOe3 ycAycyycOe4 Dari hasil perhitungan, didapatkan desain komponen struktur lentur untuk semua variasi adalah tidak berubah dengan komponen struktur sebagai berikut:
Gambar 3.
Desain komponen struktur kolom Hubungan Balok Kolom Hubungan balokAekolom (HBK) atau beamAecolumn joint mempunyai peranan yang sangat penting dalam perencanaan suatu struktur gedung bertingkat tinggi dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK).
Hal ini dapat mengakibatkan joint yang mempertemukan balok dan kolom menjadi tidak kuat dan cepat runtuh.
Maka dari itu diperlukan tulangan pengekang untuk mampu menerima dan menyalurkan gaya gaya yang dihasilkan oleh balok dan kolom.
Dari hasil analisa didapatkan 4 hoops 2 kaki D13 (As = 265,571 mm.
dengan spasi 120 mm.
KESIMPULAN
Dari hasil analisa dan pembahasan, sesuai dengan tujuan yang tercantum dalam penelitian ini, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
Pengaruh variasi faktor reduksi beban mati terhadap gaya dalam yang terjadi pada SRPMK tidak terlalu signifikan, dengan perbedaan nilai gaya dalam rata-rata untuk gaya aksial = 10,40%, gaya geser = 9,82%, dan momen lentur = 9,83%.
Hubungan antara faktor reduksi beban mati dengan gaya dalam yang terjadi pada SRPMK adalah sebagai berikut:
Gaya Aksial dengan y = 0,1x 0,7 dan nilai R2 = 1 Ie nilai interpretasi hasil sangat tinggi.
Gaya Geser dengan y = 0,1x 0,7 dan nilai R2 = 1 Ie nilai interpretasi hasil sangat tinggi.
Momen Lentur dengan y = 0,1x 0,7 dan nilai R2 = 1 Ie nilai interpretasi hasil sangat tinggi.
Kebutuhan penulangan komponen struktur beton bertulang akibat pengaruh variasi faktor reduksi beban mati pada SRPMK dapat diambil kesimpulan bahwa nilai hasil desain penulangan tidak mengalami perubahan pada setiap variasi.
Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terhadap hubungan nilai regresi faktor reduksi beban mati terhadap nilai gaya dalam yang bekerja pada Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK).
Perlu kajian lebih lanjut terhadap pengaruh nilai gaya dalam dengan variasi faktor reduksi dan kebutuhan desain penulangan.
DAFTAR PUSTAKA