PowerPoint Presentation

STRUKTUR BANGUNAN BERTINGKAT TINGGIDISUSUN OLEH:MILLA ANDINA FAJRIAH(122120018)PERMATA SARI(122120019)WAHIDDIEN NURUL HUDA(122120020)Pendahuluan Pembangunan gedung bertingkat sudah dilaksanakan sejak zaman dahulu kala, tetapi yang dikategorikan sebagai moderen tall building dimulai sejak 1880s. The first modern tall building mungkin adalah gedung Home Insurance Building yang berupa konstruksi baja di Chicago pada tahu 1883 yang kemudian diikuti oleh gedung-gedung pencakar langit lainnya. Gedung-gedung tinggi pada awalnya didominasi oleh struktur baja karena perkembangan industri baja yang cukup pesat, sedangkan perkembangan struktur beton relatif lambat dan baru berkembang pesat pada 1950s. Evolusi dari gedung-gedung pencakar langit secara umum dapat dilihat pada gambar berikut : PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN TINGGI

Gambar Evolusi dari gedung-gedung pencakar langit pada periode sebelum 1950.Perencanaan struktur suatu gedung bertingkat secara rinci membutuhkan suatu rangkaian proses analisis dan perhitungan yang panjang serta rumit, yang didasarkan pada asumsi dan pertimbangan teknis tertentu.Dengan kecanggihan perangkat lunak yang ada pada saat ini memungkinkan para teknisi untuk merencanakan segala sesuatunya dari berbagai sudut pandang dengan sangat rinci dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Perlu disadari bahwa reliabilitas hasil suatu perhitungan sangat tergantung pada mutu masukannya (Garbage In, Garbage Out). Seringkali para perencana mengikuti secara penuh seluruh hasil keluaran suatu komputer tanpa mengkaji ulang apakah hasil keluaran tersebut mengandung berbagai kejanggalan. Kadangkala kejanggalan tersebut tidak mudah ditemukan karena para perencana belum atau kurang memiliki kepekaan terhadap perilaku struktur yang direncanakan. Proses perencanaan diawali dengan diskusi dan kolaborasi antar disiplin, kemudian perencana struktur akan membuat kriteria perencanaan (design criteria) struktur yang dianggap paling ekonomis serta dapat memenuhi semua persyaratan disiplin lain. Kriteria perencanaan tersebut antara lain meliputi design philosophy, jenis dan besaran pembebanan, kekuatan dan stabilitas, kekakuan dan pembatasan deformasi, layak pakai, rangkak, susut, pengaruh temperatur dan ketahanan terhadap api serta pembatasan penurunan dan perbedaan penurunan termasuk soil-structure interaction.KONSEP PEMILIHAN SISTEM STRUKTUR

Pemilihan sistem struktur atas (upper structure) mempunyai hubungan yang erat dengan sistem fungsional gedung. Desain struktural akan mempengaruhi desain gedung secara keseluruhan. Adapun faktor-faktor yang menentukan dalam pemilihan sistem struktur adalah sebagai berikut :

Aspek arsitekturalHal ini berkaitan dengan denah dan struktur yang dipilih, ditinjau dari segi arsitektur.

Aspek fungsionalHal ini berkaitan dengan penggunaan ruang. Biasanya hal tersebut akan mempengaruhi penggunaan bentang elemen struktur yang digunakan.

Aspek kekuatan dan stabilitas strukturAspek ini berkaitan dengan kemampuan struktur dalam menerima beban-beban yang bekerja baik beban vertical maupun beban lateral serta kestabilan struktur dalam kedua arah tersebut.

Aspek ekonomi dan kemudahan pelaksanaanBiasanya pada suatu gedung, dapat digunakan beberapa macam struktur. Oleh sebab itu faktor ekonomi dan kemudahan pelaksanaan pengerjaan merupakan faktor yang mempengaruhi sistem struktur yang akan dipilih.

Faktor kemampuan struktur dalam mengakomodasi sistem layanan gedungPemilihan sistem struktur juga harus mempertimbangkan kemampuan struktur dalam mengakomodasikan sistem pelayanan yang ada, yakni menyangkut pekerjaan mechanical dan electrical.

Syarat Stabilitas StatikDinamik Syarat Kekuatan StatikDinamik Syarat Daktilitas Elastik (Fully Elastic)Daktilitas terbatas (limited ductility)Daktilitas penuh (full ductility)Syarat layak pakai dalam keadaan layan (serviceability)Lendutan pelat dan balokSimpangan bangunan (lateral drift)Simpangan antar tingkat (Interstory drift)Percepatan (acceleration), khususnya perencangan struktur terhadap pengaruh angin.Retakan (cracking)Vibrasi/getaran (vibration)Syarat syarat Umum Perancangan Struktur Gedung meliputi:5. Syarat Durabilitas (durability)Kuat tekan minimum beton Tebal selimut beton Jenis dan kandungan semen Tinjauan korosi Mutu baja6. Syarat ketahanan terhadap kebakaran Dimensi minimum dari elemen/komponen strukur Tebal selimut beton Tebal lapisan pelindung terhadap ketahanan kebakaran Jangka waktu ketahanan terhadap api/kebakaran (struktur atas dan basemen)7. Syarat intergritas Pencegahan terhadap keruntuhan progresif (biasanya diberi penambahan tulangan pemegang antar komponen beton precast).8. Syarat yang berhubungan dengan pelaksanaan konstruksi Penyesuaian dengan metoda konstruksi yang umum dilakukan pada daerah setempat.Bahan bangunan serta mutu bahan yang tersediaKondisi cuaca selama pelaksanaanKesediaan berbagai sumber daya setempat.9. Peraturan dan standar yang berlaku.STANDAR PERENCANAAN Secara umum, standar yang dipakai adalah konsep LRFD (Load Resistance Factor Design) , yaitu konsep ketahanan struktur terhadap beban terfaktor dengan tinjauan adanya faktor reduksi kekuatan masing-masing komponen struktur yang diproposikan. Pengertian umumnya adalah, suatu struktur dinyatakan kuat bila dalam setiap perencanaan kekuatan dipenuhi :

Dimana : = faktor reduksi kekuatan= kuat nominal= kuat perlu= kuat rancang yang tersediaBeban Pada Struktur Beban Grafitasia. Beban mati, semua bagian dari struktur yang bersifat tetap.b. Beban hidup, semua beban yang terjadi akibat penghunian atau pengguna suatu gedung.

2. Beban Lateral a. Beban angin, semua beban pada struktur yang disebabkan oleh selisih tekanan udara. b. Beban gempa , semua beban yang terjadi akibat pergerakan tanah akibat adanya gempa.

Gempa dianalisis menggunakan analisis dinamik struktur 3D dengan menggunakan program SAP 2000.Peraturan yang dipakai dalam perhitungan ini :

1. Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung 1987.

2. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 Untuk input pada program SAP 2000 data-data yang diperlukan adalah : Model strukur dalam bentuk 3D Jenis material yang dipakai Beban-beban yang bekerja ( hidup, mati, dan gempa ) Massa yang bekerja pada joint Kombinasi beban Ragam Respon Spektrum Gempa

3. Beban khususBeban khusus ialah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang terjadi akibat tekanan air, selisih suhu, pengangkatan dan pemasangan, penurunan fondasi, susut, gaya-gaya tambahan yang berasal dari beban hidup seperti gaya rem yang berasal dari keran, gaya sentrifugaldan gaya dinamik yang berasal dari mesin-mesin, serta pengaruh-pengaruh khusus lainnya. Aksi akibat beban khusus harus diperhitungkan dan ditambahkan pada perhitungan perencanaan sebelumnya yang merupakan suatu rangkaian kombinasi pembebanan Perencanaan Struktur-UmumSistem Struktur.Sistem struktur dari suatu bangunan, merupakan kumpulan dan kombinasi berbagai elemen struktur yang dihubungkan dan disusun secara teratur, baik secara discrete maupun menerus yang membentuk suatu totalitas kesatuan struktur.Tujuan Perncanaan StrukturSistem struktur pada bangunan tinggi dirancang dan dipersiapkan agar mampu:Memikul beban vertical baik statik maupun dinamikMemikul beban horizontal, baik akibat angin maupun gempaMenahan berbagai tegangan yang diakibatkan oleh pengaruh temperature dan shinkage.Menahan external dan internal blast dan beban kejut (impact loads).Mengantisipasi pengaruh vibrations dan fatigue Pemilihan Sistem StrukturPemilihan sistem struktur bergantung pada beberapa parameter berikut:Economical consideration, yang meliputi construction cost, nilai kapitalisasi, rentable space variation dan cost of time variation.Construction speed yang dipengaruhi oleh profil bangunan, experience, methods dan expertise, material struktur, tpi konstruksi (cast-in-situ, precast atau kombinasi) serta local contruction industry.Overall geometry, meliputi panjang, lebar dan tinggi bangunan.Vertical profile-building shape.

5. Pembatasan ketinggian (height restriction)6. Kelangsingan (slenderness), yaitu ratio antara tinggi terhadap lebar bangunan.7. Plan configuration, yaitu depth-widht ratio dan degree of regularity(dapat dilihat pada peraturan seperti UBC atau NEHRP).8. Kekuatan, kekakuan dan daktilitas. Kekuatan berhubungan erat dengan material properties, kekaakuan meliputi kekakuan lentur, kekakuan geser, kekakuan torsi dan daltilitas meliputi strain ductility, curvature ductility dan displacement ductility.10 Jenis/tipe pembebanan, yang ,eliputi beban gravitasi, beban lateral berupa beban angin dan seismic serta beban-beban khusus lainnya. 11. Kondisi tanah pendukung bangunan

Sistem Struktur AtasBentuk Bangunan dan sistem struktur rangka bangunan sangat berkaitan erat satu sama lainnya baik dalm arah horizontal maupun vertical.

Suatu sisem struktur disebut baik bila dicapai hal-hal berikut:Bentuk dan denah struktur yang simetrisSkala struktur yang proporsionalTidak adanya perubahan mendadak dari tahanan lateralTidak adanya perubahan mendadak dari kekakuan lateralPembagian struktur yang seragam dan teraturTitik berat massa hampir sama dengan titik berat kekakuan Tidak sulit dibangun, dan dalam batasan biaya yang memadai

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menentukan sistem strktur terhadap beban lateral antara lain adalah :Kekakuan diaphragma dan kekakuan strukturDistribusi gaya dan konsentrasi tahananTahanan pada keliling luar (perimeter) struktur bangunanLoncatan bidang vertikal (vertikal set back)Diskontinuitas kekuatan dan kekakuan struktur karena adanya balok transfer (transfer girder), lantai transfer (transfer floor) atau dinding struktur yang tidak menerus ke bawah, dan dinding struktur yang letaknya berselang-seling baik dalam arah vertikal maupun horizontal.

6. Soft story effect7. Ketidakteraturan struktur8. Adanya torsi yang besar tanpa adanya tahanan yang cukup untuk menampung torsi9. Benturan antar bangunan10. Pemisahan bangunan11. Efek kolom pendek (Short column effect)12. Kemudahan pelaksanaan, terutama pada detail sambungan dan kerapatan tulangan.Jenis-jenis struktur atasSecara umum jenis-jenis struktur atas yang biasa digunakan untuk bangunangedung adalah sebagai berikut :1. Struktur baja (steel structure )Struktur baja sangat tepat digunakan pada bangunan bertingkat tinggi, karena material baja mempunyai kekuatan serta tingkat daktilitas yang tinggi apabila dibandingkan dengan material-material struktur lainnya.

2. Struktur komposit (composit structure)Struktur komposit merupakan struktur gabungan yang terdiri dari dua jenis material atau lebih. Pada umumnya struktur komposit yang sering digunakan adalah kombinasi antar baja struktural dengan beton bertulang. Struktur komposit ini memiliki perilaku di antara struktur baja dan struktur beton bertulang. Struktur komposit banyak digunakan untuk struktur bangunan menengah sampai tinggi.

3. Struktur beton bertulang (reinforced concrete structure)Struktur beton bertulang ini banyak digunakan untuk stuktur bangunan tingkatmenengah sampai tinggi. Struktur ini paling banyak digunakan apabila dibandingkandengan struktur yang lain karena struktur beton bertulang lebih monolith apabila dibandingkan dengan struktur baja maupun komposit.

Perencanaan struktur atas (Upper structure)

Struktur atas merupakan struktur portal. Struktur portal merupakan satu kesatuan antara balok, kolom dan pelat. Perencanaan struktur portal dilakukan menggunakan metode LRFD dengan prinsip strong column weak beam, dimana sendi-sendi plastis diusahakan terjadi pada balok.Seluruh prosedur perhitungan mekanika/analisis struktur untuk struktur atas dilakukan secara 3 dimensi (3d), dengan bantuan program komputer Strucktural Analysis Program (SAP) 2000 . Dengan bantuan program SAP 2000 akan didapatkan output program berupa gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur lebih cepat dan akurat.

Diantaranya : Perencanaan pelat atap dan lantaiPada strukutur ini antara plat lantai dan atap merupakan struktur yang identik yaitu merupakan strukur beton bertulang.

Perencanaan balokStruktur balok direncanakan memakai profil IWF dan komposit dengan pelat beton yang dihubungkan dengan stud. Balok akan menerima beban dari pelat dimana pendistribusiannya menggunakan metode amplop. Dalam metode ini terdapat 2 bentuk yaitu pelat sebagai beban segitiga dan pelat sebagai beban trapesium.

Perencanaan kolomKolom akan direncanakan menggunakan profil baja IWF dengan perhitungan menggunakan metode LRFD.

Analisis ElastikSetiap komponen struktur dianggap tetap dalam keadaan elastik pada setiap kondisi beban rencana. Pengaruh dari voute atau perubahan momen inersia penampang sepanjang as komponen struktur harus diperhatikan pada perhitungan dan bila tidak dapat diabaikan harus diperhitungkan dalam penentuan kekakuan komponen struktur tersebut.

Amplifikasi momen untuk komponen struktur tak bergoyangUntuk komponen struktur tak bergoyang tanpa gaya aksial atau komponen struktur tak bergoyang dengan gaya aksial tarik, momen lentur rencana terfaktor (Mu)

Analisis PlastikPenerapanPengaruh gaya dalam disebagian atau seluruh struktur dapat ditetapkan menggunakan analisis plastik selama batasan dibawah ini dipenuhi.Anggapan analisis Gaya-gaya dalam ditetapkan menggunakan analisis plastik kaku. Dalam analisis plastik harus dapat dianggap bahwa sambungan sambungan dapat memobilisasikan kekuatan penuhnya atau sebagian dari kekuatan penuhnya, selama kekuatan sambungan sambungan tersebut direncanakan untuk tujuan ini, dan selama:

a. untuk sambungan dengan kekuatan penuh, yang kapasitas momen sambungannya tidak kurang dari kapasitas momen penampang komponenkomponen struktur yang disambung, perilaku dari sambungan harus demikian sehingga kapasitas rotasi sambungan pada setiap sendi plastik tidak terlampui pada saat terjadinya mekanisme.

b. Untuk sambungan dengan sebagian dar kekuatan penuhnya, yang kapasitas momen sambungannya dapat lebih kecil daripada kapasitas momen komponen-komponen struktur yang disambung, perilaku sambungan harus demikian sehingga memungkinkan terjadinya semua sendi plastik yang diperlukan untuk terjadinya mekanisme, sedemikian sehingga kapasitas rotasi sambungan pada setiap sendi plastik tidak terlampui.

Analisis Tekuk Komponen StrukurGaya tekuk elastik komponen struktur (Ncr) untuk keadaan tertentu ujungujungnya yang diberikan oleh suatu rangka pendukung.

Perencanaan Struktur Bawah (Sub Structure)

Struktur bawah (sub structure) yang berupa pondasi, merupakan struktur yang berfungsi untuk meneruskan beban-beban dari struktur atas ke dalam lapisan tanah.Dalam menentukan jenis pondasi yang sesuai kita perlu mempertimbangkan beberapa hal sebagai berikut:Keadaan tanah, seperti parameter tanah, daya dukung tanah, dllJenis struktur atas (fungsi bangunan)Anggaran biaya yang dibutuhkanWaktu pelakasanaan yang direncanakan

Parameter tanah

Sebelum menentukan jenis pondasi yang akan digunakan, terlebih dahulu harus diketahui kondisi tanah tempat bangunan akan didirikan. Untuk keperluan tersebut, maka dilakukan penyelidikan tanah (soil investigation). Penyelidikan yang dilakukan terdiridari penyelidikan lapangan (field test) dan penyelidikan laboratorium (laboratory test). Penyelidikan tanah dimaksudkan untuk mengetahui kondisi geoteknik, baik keadaan, jenis, dan sifat-sifat yang menjadi parameter dari tanah pondasi rencana. Yang dimaksud dengan kondisi geoteknik adalah: Struktur dan penyebaran tanah serta batuan Sifat fisis tanah Sifat teknis tanah/batuanKapasitas dukung tanah terhadap pondasi yang diperbolehkan sesuai dengan tipe pondasi yang akan digunakan Hasil penyelidikan tanah di lokasi dimana bangunan ini akan didirikan dapat dilihat secara lengkap pada bagian lampiran.

Analisis daya dukung tanahPerhitungan daya dukung tanah sangat diperlukan guna mengetahui kemampuan tanah sebagai perletakan/pemakaian struktur pondasi. Daya dukung tanah merupakan kemampuan tanah dalam mendukung beban baik berat sendiri struktur pondasi maupun beban struktur atas secara keseluruhan tanpa terjadinya keruntuhan. Nilai daya dukung tersebut dibatasi oleh suatu daya dukung batas (ultimate bearing capacity), yang merupakan keadaan saat mulai terjadi keruntuhan. Sebelum kita menentukan jenis pondasi yang akan digunakan, kita harus menentukan daya dukung ijin (qu) yang merupakan hasil bagi dari daya dukung batas (qult) dengan safety factor.

Pemilihan tipe pondasiBerdasarkan hasil penyelidikan tanah di lokasi perencanaan yang telah dilakukan dimana gedung ini akan dibangun, telah ditemukan bahwa lapisan tanah keras terletak pada kedalaman 18 m. Sehingga dalam hal ini diputuskan untuk menggunakan jenis pondasi tiang pancang.

Analisa daya dukung tiang tunggal ditentukan berdasarkan dibawah ini :

1. Kekuatan karakteristik beton2. Hasil sondirPerhitungan Pall untuk tiang bor diambil dari rumus Pall tiang pancang denganreduksi sebesar 30% karena kehilangan keseimbangan tekanan tanah sewaktidilakukan pengeboran yang mengakibatkan berkurangnya daya dukung.3. Data N-SPT

Sistem rangka strukturBerbagai sistem rangka dapat berupa :Rigid-FrameTruss/Braced-FrameInfilled-FrameShear Wall StructuresCoupled Shear Wall StructuresWall-FrameCore StructuresOutrigger + Shear Wall + Braced StructuresTubular StructuresSistem struktur yang sederhana, beraturan dan tidak terlalu tinggi, analisis beban lateralnya masih dapat dilakukan dengan cara quasi statik tetapi untuk bentuk yang tidak beraturan sudah harus dilakukan dengan 3 dimensi yang disertai dengan analisis dinamik, baik linear maupun nonlinearBerikut ini diberikan gambaran umum sebagai rough rule of thumb yang menggambarkan secara global hubungan antara sistem rangka struktur dan jumlah tingkat bangunan dan gambar berikutnya khusus untuk struktur beton bertulang pada gedung kantor (office building).

Foster tower (hongkong bank) hongkongGabungan struktur bangunan antara sistem struktur brace frame system dan suspended system.Dimana dilihat brace frame structure merupakan struktur pengaku yang dibuat vertikal dengan spasi per 4 lantai, sehingga yang terjadi adalah terdapat 3 bagian kosong pada bangunan.Pada 3 bagian ini dibuat struktur gantung dengan menggunakan sistem struktur suspense.

Brace frame systemSuspended systemPada bangian kosong dipasang struktur suspensi sebagai tambahan pengaku bangunan.Federal Reserve Bank Minneapolis

Parabola yang menggantung didukung oleh dua kolom utamaLantai yang berada diatas parabola menggantung dan didukung oleh parabola.Lantai yang berada dibawah parabola didukung oleh kolom utama.Bentuk fasad bangunan mengikuti bentuk struktur.Westcoast Transmission Tower, Vancouver

Gedung ini menggunakan jenis struktur suspensi Gravity Load Path, dimana bangunan utama menggantung beberapa meter diatas permukaan tanah dan disangga oleh bagian core (inti) dari struktur bangunan.

Untuk menyeimbangkan struktur bangunan, di empat sudut gedung yang berbentuk segi empat digantungkan kabel atau pipa baja ke inti (core).

Beban tiap lantai naik ke kabel diatas dan disalurkan ke inti lalu menuju bumi atau tanah.

Overseas Union Bank center Singapura

CenTrust Tower Miami Florida USA

First Bank Place Minneapolis Minnesota USA

First Interstate World center Los Angeles California USACONTOH BANGUNAN TINGGI YANG LAINNYA

BMW Headquarters MunichStandard Bank Center, JohannesburgHypo Bank MunichCONTOH BANGUNAN TINGGI YANG LAINNYA

UN Center Vienna Competition Entry

Overbeek House, Rotterdam

Kesimpulan : Pada tahap awal dari perancangan/desain struktur bangunan, konfigurasi denah,material struktur dan bentuk struktur harus ditentukan terlebih dahulu. Pemilihan ini akanmempengaruhi tahap selanjutnya dari proses perancangan struktur. Beberapa kriteriayang perlu diperhatikan antara lain:

o Material StrukturSetiap jenis material struktur mempunyai karakteristik sendiri, sehingga suatujenis bahan bangunan tidak dapat dipergunakan untuk semua jenis bangunan.

o Konfigurasi Bangunan> Konfigurasi DenahDenah bangunan diusahakan mempunyai bentuk yang sederhana, kompakserta simetris agar mempunyai kekakuan yang sama terhadap pengaruh torsi.

>Konfigurasi vertikalPada arah vertikal struktur, perlu dihindari adanya perubahan bentuk yangtidak menerus, suatu gerak getaran yang besar akan terjadi pada tempattempattertentu pada struktur. Dalam hal ini akan diperlukan analisis dinamik.

o Kekakuan dan kekuatanBaik pada arah vertikal maupun horizontal perlu dihindari adanya perubahankekuatan dan kekakuan yang drastis.

o Model keruntuhan struktur

SEKIAN DAN TERIMAKASIH...