Download - PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
-
7/31/2019 PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
1/7
BBRRIICCKKWWAALLLLEEFFFFEECCTTFFOORR
SSTTRRUUCCTTUURRAALLBBUUIILLDDIINNGGDDUUEETTOOLLAATTEERRAALLFFOORRCCEESS
Mochammad, Ir
Alumni of The National Institute of Science andTechnologyISTN - Jakarta
ABSTRACT :
Kegagalan struktur sebagai akibatmengabaikan pengaruh kekakuan
pasangan bata saat terjadi gempamaksimum cukup membahayakan. Namundemikian, masih banyak perencana yangmengabaikan pengaruh kekakuan pasanganbata ini yang dalam perencanaan umumnyadianggap sebagai beban saja. Paper inibertujuan untuk membuka wawasan akanbahaya pasangan bata yang tidak dicermati.
Baik itu bahaya P- effect soft story effectmaupun short column effect, yang akanmenjadi penyebab kegagalan struktur yang
ditimbulkan oleh perilaku tadi.
Kerusakan struktur akibat kegagalan kolom bawah
Short column effect akibat pasangan bata
-
7/31/2019 PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
2/7
DI. PENDAHU
alam perencanaan struktur
gedung, para arsitek masih banyak
yang menggunakan pasangan
bata sebagai sekat antar ruangan.
Pasangan bata ini oleh perencana biasanya
ditumpu oleh balok-balok penumpu, baik
balok anak maupun balok induk yang
terhubung oleh kolom-kolom, pada
umumnya diasumsikan hanya sebgai beban.
Padahal, kenyataannya pasangan bata
mempunyai kekakuan yang akan
disumbangkan ke struktur. Berdasarkan
data standart, peraturan pembebanan untuk
rumah dan gedung 1987, modulus
elastisitas pasangan bata dapat diambil
sebesar 20.000 kg/cm2
(Peraturan
Pembebanan Indonesia 1987). Artinya bata
memiliki modulus elastisitas 1/10 dari
modulus elastisitas beton, ini suatu angka
yang cukup signifikan untuk diperhitungkan.
LUAN
Dalam perencanaan struktur yang di desain
terhadap beban-beban lateral, makapengaruh kekakuan pasangan bata ini akan
cukup signifikan. Pengaruh tersebut akan
dapat membahayakan struktur jika gempa
kuat rencana benar-benar terjadi. Terutama
gedung-gedung yang yang didesain dengan
dinding-dinding pengisi antar kolom. Bahaya
P effect dan soft story effect akan timbul
dan akan dapat meruntuhkan gedung akibat
kegagalan kolom-kolom tertentu yang
disebabkan oleh munculnya momen
sekunder yang cukup besar, yang tidak
diperhitungkan sebelumnya. Untuk meninjau
sebab-sebab mengapa pasangan bata
mampu menyebabkan kegagalan struktur,
akan diselidiki dengan model struktur
dengan program bantu software yang
berbasis finite element. Kolom dan balok
sebagai elemen frame dan bata sebagai
elemen membran dengan 4 degree of
freedom setiap elemennya. Sebenarnya,
analisis untuk penelitian ini harus dilakukan
analisis nonlinier karena bata tidak mampu
memikul tarik. Jadi hasil akhir analisis
adalah dimana dihasilkan bata yang
tertekan saja. Untuk itu model analisa non
linier dapat didekati dengan melakukannya
secara manual-computerized, artinya
dilakukan proses iterasi secara manual
dengan bantuan program komputer, analisastruktur dengan mengamati elemen bata
yang mengalami tarik. Jika dijumpai bata
yang mengalami tegangan tarik, maka
elemen tersebut dibuat agar tidak mampu
memikul tegangan dan dilakukan analsis
lagi, ini dilakukan secara berulang-ulang
hingga didapat hasil akhir tidak ada bata
yang mengalami tarik. Untuk melihat
pengaruh bata dilakukan suatu penelitian
dengan modelisasi struktur sebagaimana
yang dijelaskan dibawah ini.
SII. MOD
truktur yang di uji akibat perilaku
kekakuan pasangan bata ini adalah
dengan model 2 dimensi.
Digunakan data sebagai berikut :
EL UJI STRUKTUR
Balok : 25 cm x 45 cm , Elastisitas bata :
20000 Kg/cm2, Kolom : 30 cm x 30 cm,
reduksi Inersia balok & kolom : 0,75 (SNI-
1726), bata : 12 cm, tinggi kolom : 400 cm
Elastisitas beton : 235000 Kg/cm2, Bentang
balok : 500 cm.
-
7/31/2019 PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
3/7
Model-1 : Dengan pengaruh kekakuan bata
5th FLOOR
4th FLOOR
3rd FLOOR
1st FLOOR
2nd FLOOR
P = 5 Ton
CASE-3CASE-2
Lateral Displacement :Case 1
1 ki = 0.20067 cm
1 Ka = 0.19849 cm
Case 21 ki = 0.04791 cm
1 ka = 0.04941 cm
2 ki = 0.11330 cm
2 ka = 0.11534 cm
3 ki = 0.20067 cm
3 ka = 0.19849 cm
Case 3
1 ki = 0.12335 cm
1 ka = 0.12551 cm
2 ki = 0.33245 cm
2 ka = 0.33830 cm
3 ki = 0.52759 cm
3 ka = 0.53247 cm
4 ki = 0.79973 cm
4 ka = 0.80603 cm
5 ki = 1.06401 cm
5 ka = 1.06121 cm
P = 3 Ton
3rd FLOOR
2nd FLOOR
1st FLOOR
P = 1 Ton 1st FLOOR
CASE-1
Model-2 : Tanpa pengaruh kekakuan bata.
Lateral Displacement :Case 1
1 ki = 0.27500 cm1 Ka = 0.27405 cm
Case 2
1 ki = 0.97267 cm
1 ka = 0.97267 cm
2 ki = 2.25277 cm
2 ka = 2.25277 cm
3 ki = 3.42021 cm
3 ka = 3.41738 cm
Case 3
1 ki = 1.63422 cm
1 ka = 1.63422 cm
2 ki = 3.82048 cm
2 ka = 3.82048 cm
3 ki = 6.07510 cm
3 ka = 6.07510 cm
4 ki = 8.34063 cm
4 ka = 8.34062 cm
5 ki = 10.38544 cm
5 ka = 10.38072 cm
P = 5 Ton
5th FLOOR
4th FLOOR
3rd FLOORP = 3 Ton
3rd FLOOR
2nd FLOOR2nd FLOOR
1st FLOOR1st FLOOR
P = 1 Ton
1st FLOOR
CASE-3CASE-1 CASE-2
-
7/31/2019 PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
4/7
Dari hasil analisa struktur diatas untuk case-3 dapat ditentukan besarnya elastic dan inelastic
displacement sebagai berikut :
Elactic disp. s
(cm) Drift story (cm)
Inelastic disp. m
(cm) Drift story (cm)Floor
Model-1 Model-2 Model-1 Model-2 Model-1 Model-2 Model-1 Model-2
5 1.061 10.381 0.255 2.040 6.314 61.765 1.518 12.139
4 0.806 8.341 0.274 2.266 4.796 49.627 1.628 13.480
3 0.532 6.075 0.194 2.255 3.168 36.147 1.155 13.415
2 0.338 3.820 0.213 2.186 2.013 22.732 1.266 13.008
1 0.126 1.634 0.126 12.376 0.747 9.724 0.747 9.724
Dimana besarnya inelastic displacement ditentukan dari suatu fungsi yang dituliskan dalam UBC-
1997.
UBC-1997 - 1630.9.2
m = 0.7 . R . s
s = Static elastic response displacement
m = The maximum inelastic response displacement.R = 8.5 (for special moment resisting frame concrete structure)
UBC 1997 juga mengatur beberapa hal mengenai story drift ini :
UBC 1997 - 1630.1.3
P- effect need not be considered when the story drift ratiodoesnt exceed 0,002 / R.Story drift ratio is the story drift divided by the story height
UBC.1997 1630.10 STORY DRIFT LIMITATION
UBC 1997 1630.10.1 General
Story drifts shall be computed using the maximum inelastic
response displacement, m.
UBC 1997- 1630.10.2
Calculated Story drift usingm Shall not exceed 0.025 timesstory height for structure having a fundamental peeriod lessthan 0.7 second. For structure having a fundamental period 0.7second or greater, the calculated story drift shall not exceed0.020 times the story height.
Drift story m (cm) Drift RatioFloor
Model-1 Model-2 Model-1 Model-2
5 1.518 12.139 0.0038 0.0303
4 1.628 13.480 0.0041 0.0337
3 1.155 13.415 0.0029 0.0335
2 1.266 13.008 0.0032 0.0325
1 0.747 9.724 0.0019 0.0243
-
7/31/2019 PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
5/7
Tabel diatas menunjukkan pengaruh pasangan bata yang cukup signifikan untuk diperhitungkan.
Namun demikian, kita dapat melihat bahwa semua lantai yang memperhitungkan pengaruh
pasangan bata tidak perlu diperhitungkan P- effect. Namun untuk model struktur tanpa
memperhitungkan pengaruh pasangan bata lantai-1 s/d lantai-5 harus memperhitungkan P-
effect, dengan dasar maximum drift story 0.002 x story height (UBC-1997.1630.10.2) = 0.002x400 = 8 cm, dengan asumsi bahwa periode getar T>0.7 detik. Pada kenyataannya, yang terjadi
adalah Model-1 dimana bata akan menyumbangkan kekakuannya. Mungkin inilah yang menjadi
dasar bagi perencana untuk mengabaikan kekakuan pasangan bata.Namun ini akan menjadi
berbahaya pada struktur dengan arsitektural tertentu. Diambil contoh adalah kasus dimana pada
lantai dasar tidak ada pasangan bata, yang banyak terdapat untuk bangunan perkantoran dan
hotel.
P = 5 Ton
5th FLOOR
4th FLOOR
3rd FLOOR
2nd FLOOR
1st FLOOR
Floor Elactic disps (cm)
Drift story(cm)
Inelastic dispm (cm)
Drift story(cm)
5 2.877 0.295 17.118 1.755
4 2.582 0.259 15.363 1.539
3 2.323 0.222 13.824 1.323
2 2.101 0.726 12.500 4.320
1 1.375 1.375 8.180 8.180
-
7/31/2019 PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
6/7
Dapat dilihat bahwa bahaya P- effectpotensial terjadi pada lantai-1 dengan maximum inelastic
drift story m = 8.180 cm > 8 cm. Efek ini yang akan menyebabkan keruntuhan bangunan
dengan kegagalan kolom pada lantai-1. Bahaya P- effect ini seringkali dilupakan oleh para
perencana struktur, terutama bagi para perencana muda. Untuk memperlihatkan waktu getar,
maka struktur dapat dimodelkan sebagai struktur yang ditahan oleh pegas-pegas linier lateral disetiap lantainya jika lantai dibawahnya terdapat pasangan bata sebagai elemen pengisi diantara
kolom-kolom yang menyangga lantai tersebut. Kekakuan pegas tersebut berasal dari kekakuan
pasangan bata yang telah dianalisa dengan tidak memperhitungkan kekuatan tarik bata.
Hubungan antara gaya, kekakuan dan displacement dapat dapat dituliskan sebagai berikut :
F = K .
= F/ K
Untuk struktur dengan kekakuan pasangan bata, Case-1 :
F = Kt . t
Kt = F / t
Untuk struktur tanpa memperhitungkan pengaruh kekakuan bata :
F = Kf . f
Kf= F/ f
Maka kekakuan yang disumbangkan oleh bata terhadap displacement lateral :
Kw =
tf
tf
.
)F(
Dimana :
F = Base shear pada lantai yang ditinjau.
Kt = Kekakuan lateral total dari frame dan bata yang berinteraksi.
Kf = Kekakuan lateral struktur frame.
Kw = Kekakuan lateral pasangan bata yang disumbangkan ke struktur.
t = Drift story pada lantai yang ditinjau dengan memperhitungkan kekakuan bata.
f = Drift story pada lantai yang ditinjau tanpa memperhitungkan kekakuan bata.
Dengan didapatkannya kekakuan-kekakuan pegas tiap lantainya, maka analisa strukturselanjutnya menjadi lebih sederhana dengan program komputer, khusunya untuk pengecekan
terhadap waktu getar struktur, dimana pegas-pegas horisontal diberikan tiap lantainya. Sehingga
jika pada suatu lantai tidak ada pasangan bata, maka tinggal menghilangkan saja pegas pada
lantai di atasnya.
-
7/31/2019 PengaruhDindingBataTerhadapBebanLateral
7/7
P = 5
P = 3
P = 1
III. KESIMPULAN
Dari uraian singkat diatas maka
dapat ditarik kesimpulan, bahwa
dalam menganalisa struktur harus
diamati tata letak pasangan bata. Pasangan
bata yang dipasang tanpa meninjau perilaku
struktur yang diakibatkan oleh kesalahan
asumsi, akan sangat
berakibat fatal pada struktur tersebut,
seperti kasus yang ditunjukkan oleh gambar
di depan. Untuk itu perlu dibenahi konsep
perencanaan struktur kita yang masih sering
menganggap pasangan bata sebagai beban
saja.
Mochammad - 2004