ITS Undergraduate 16350 Presentation

Published on March 2017 | Categories: Documents | Downloads: 29 | Comments: 0 | Views: 268
of 33
Download PDF   Embed   Report

Comments

Content

Studi Bangunan Tingkat Tinggi Menggunakan
Base Isolation sebagai Pereduksi Beban Gempa
di Wilayah Gempa Tinggi
OLEH :
SAMSURYANA

(3106 100 042)

DOSEN PEMBIMBING :
Tavio, ST, MT., PhD
Data Iranata, ST, MT., PhD
JURUSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER
SURABAYA 2010

Latar Belakang
• Gempa bumi merupakan bencana alam yg
paling banyak menyebabkan kerusakan.
• Indonesia merupakan salah satu negara yg
rawan gempa.
• Teknologi base isolation system (sistem
isolasi dasar) berkembang dgn pesat.
Teknologi ini digunakan untuk mendesain
bangunan yg berada pada zona gempa tinggi

Perumusan Masalah


Bagaimana permodelan Lead Rubber Bearing (LRB) sbg
dumper terhadap beban gempa dlm sistem Base Isolation
??
 Bagaimana analisa dan evaluasi kinerja struktur gedung
dgn Base Isolation System apabila dibandingkan dgn
struktur gedung konvensional menggunakan SAP 2000 ??
 Bagaimana Respon Spectra yg terjadi akibat beban gempa
pada struktur gedung konvensional dan struktur gedung
dgn Base Isolation System ??
 Bagaimana lateral displacement yg timbul pada struktur
dgn base isolation system pada daerah dgn zona gempa
tinggi ??

Maksud & Tujuan
• Mendapatkan permodelan Lead Rubber
Bearing (LRB)
• Mendapatkan gaya-gaya dalam tiap elemen
struktur dan kinerja struktur (struktur Base
Isolation maupun struktur normal)
• Memperoleh Respon Spectra untuk kedua
bangunan tersebut
• Memperoleh Lateral Displacement yg timbul
pada struktur dgn Base Isolation

Batasan Masalah
 Tipe struktur yg ditinjau adalah simetris dan teratur.
 Tidak meninjau analisa biaya.
 Analisa perhitungan menggunakan
ACI 318- 2002code, SNI 03-2847-2002 Tata Cara
Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI
03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
Untuk Bangunan Gedung.
 Struktur gedung yg ditinjau termasuk struktur beton
bertulang dan merupakan Struktur Rangka Pemikul Momen
(SRPM).

Base Isolation System
• Merupakan desain alternatif untuk
mengurangi resiko kerusakan bangunan
akibat gempa dgn cara mereduksi beban
Energy Dissipation Core
gempa yg bekerja pd bangunan.
Steel Reinforcing Plates

Cover Rubber
Internal Rubber Layers
Bottom Mounting
Plate

Base Isolation System

Struktur Konvensional

Struktur dgn Base Isolator

Analisa Dinamis
• Multi Degree of Freedom (MDOF) :
Respon dinamik dari multistory rigid frame buildings
termasuk kedalam sistem berderajad kebebasan banyak,
dengan asumsi bahwa massa dari frame atau gedung
terpusat pada lantainya, dan balok diasumsikan
mempunyai kekakuan yang jauh lebih besar dari kolom.

Analisis Struktur


Konsep bangunan dengan isolator adalah mengeliminasi pengaruh
ragam-ragam getar yang lebih tinggi terhadap struktur. Persamaan
gerakan bangunan dengan isolasi seismic akibat gaya gempa, ditinjau
atas dua bagian yaitu pertama untuk struktur bangunan diatas isolator
dan untuk struktur pada level bearing isolator.

START

STUDI LITERATUR

Metodologi

STUDI KASUS

STRUKTUR

STRUKTUR

KONVENSIONAL

DGN BASE ISOLATOR

MENGHITUNG PARAMETER
STRUKTUR

MENGHITUNG PARAMETER
STRUKTUR

ANALISA STRUKTUR

ANALISA STRUKTUR

DYNAMIC ANALISIS

DYNAMIC ANALISIS

NOT OK
KESIMPULAN

SELESAI

CHECK
PERLETAKAN

Layout Denah

Pre-eliminary Design










Data Perencanaan Gedung :
Jenis gedung : Perkantoran
Tinggi
: 20 lantai
Luas denah
: 30 × 20 m2
Mutu baja BJ41 (fy)
: 320 MPa
Mutu beton (fc’)
: 35 MPa
Zona gempa
: zona 6
Tebal pelat
Atap
: 15 cm
Lantai
: 15 cm
Dimensi
Kolom
: 80/80
Balok induk
: 40/60

Pembebanan








Atap
Beban mati (DL) : 629184 kg
Beban hidup (LL): 60000 kg
Berat total lantai atap :
Watap = 629184 + (0,8 x 60000)
= 629184 + 48000
= 677184 kg*
(*) pada input SAP 2000, massa total lantai (m) dikurangi massa balok dan
kolom.
Jadi massa lantai atap = (677184 – 221184 – 172800)/ 9,81
= 28868,50 kg s2/m
Momen inersia massa lantai atap :
M  ( b 2  d 2 ) 677184  ( 30 2  20 2 )

 73361600 kgm 4
12
12

Pembebanan
Lantai







Beban mati (DL) : 794584kg
Beban hidup (LL): 240000 kg
Berat total lantai atap :
Watap = 629184 + (0,8 x 240000)
= 794584 + 192000
= 986184 kg *
*) pada input SAP 2000, massa total lantai (m) dikurangi massa balok dan
kolom.
Jadi massa lantai lantai = (986184 – 221184 – 172800)/ 9,81
= 60366,972 kg s2/m
Momen inersia massa lantai :
M  (b2  d 2 ) 986184  (302  202 )

 1068366kgm 4
12
12

Pembebanan
• Pembebanan gempa mengacu pada SNI 03-1726-2002 Pasal 5.8.2 yaitu
:
Gempa X : efektifitas 100% gempa arah x ; efektifitas 30% gempa arah y
Gempa Y : efektifitas 30% gempa arah x ; efektifitas 100% gempa arah y
• Pembebanan gempa dinamik menggunakan respon spektrum WG 6
dengan kondisi tanah lunak.
• Metode penjumlahan respon ragam menggunakan kombinasi kuadratik
lengkap (Complete Quadratic Combination atau CQC). Dimana waktu
getar alami dianggap berdekatan apabila selisih nilainya dominan
kurang dari 15%.

Pemodelan Portal memanjang
Tinggi Bangunan :
19 lantai @ 4m + base floor @5m= 81m
Lebar bangunan :
6 portal @ 5m = 30 m

Fix Base

LRB

Kontrol Penjumlahan Respon Ragam
mode
1

Periode
2,721 68

selisih
25,51 %

2

2,46661 8
27,75%

3

2,1 891 39

4

0,887777

5

0,797733

6

0,71 7642

7

0,5071 1 6

8

0,445945

9

0,41 4228

10

0,347294

11

0,307522

12

0,2861 94

13

0,256894

14

0,229456

15

0,21 3964

16

0,1 99433

17

0,1 86028

18

0,1 80576

19

0,1 67904

20

0,1 671 44

1 30,1 4%
9,00%
8,01 %

Mode
1

Periode
4,2521 1 9

2

4,089433

3

3,701 95

4

1 ,252305

5

1 ,1 86977

6

1 ,025966

7

0,652568

8

0,577268

9

0,531 745

10

0,430036

11

0,377796

12

0,350856

13

0,31 2605

14

0,275438

15

0,256766

16

0,240631

17

0,21 4061

18

0,1 99362

19

0,1 96255

20

0,1 91 797

1 6,27%
38,75%
244,96%
6,53%
1 6,1 0%
37,34%

21 ,05%

7,53%

6,1 2%

4,55%

3,1 7%

1 0,1 7%

6,69%
3,98%

5,22%

2,1 3%

2,69%

2,93%

3,83%

2,74%
1 ,55%
1 ,45%
1 ,34%
0,55%
1 ,27%
0,08%

Fix Base

Selisih

3,72%
1 ,87%
1 ,61 %
2,66%
1 ,47%
0,31 %
0,45%

LRB

Layout Joint
TABLE: Joint Reactions
TABLE: Joint Reactions
Output
Output
U3
U3
Joint
Joint
Case
Case
(kN)
(kN)
1
DCON2
531 0,735 1 9
DCON2
6029,834
2
DCON2
6572,753 20
DCON2
7343,028
3
DCON2
6792,821 21
DCON2
7567,644
4
DCON2
6792,821 22
DCON2
7567,644
5
DCON2
6572,753 23
DCON2
7343,028
6
DCON2
531 0,735 24
DCON2
6029,834
7
DCON2
5885,338 25
DCON2
5885,338
8
DCON2
71 95,51 3 26
DCON2
71 95,51 3
9
DCON2
741 8,402 27
DCON2
741 8,402
10
DCON2
741 8,402 28
DCON2
741 8,402
11
DCON2
71 95,51 3 29
DCON2
71 95,51 3
12
DCON2
5885,338 30
DCON2
5885,338
13
DCON2
6029,834 31
DCON2
531 0,735
14
DCON2
7343,028 32
DCON2
6572,753
15
DCON2
7567,644 33
DCON2
6792,821
16
DCON2
7567,644 34
DCON2
6792,821
17
DCON2
7343,028 35
DCON2
6572,753
18
DCON2
6029,834 36
DCON2
531 9,735

Katalog Lead Rubber Bearing (LRB) & Data Histeric LOOP

k e  10  k d  10 1525  15250kN/m
Δy 

Qd
303

 0,022m
k e  k d 15250  1525

f y  k e  Δy  15250  0,022  336,667kN

Post yield ratio =

kd
ke



1525
 0,1
15250

Dimana :
ke = kekakuan awal
kd = kekakuan pasca leleh
Qd = kekakuan leleh dari inti imah

Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai

Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai

Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai

Contoh verifikasi Manual & SAP 4 lantai

Hasil Perbandingan Manual & SAP 4 lantai
Periode
story
1
2
3
4

Manual
Fix Base
LRB
0,1 501
0,371 4
0,0454 0,0821
0,0229 0,0345
0,01 59 0,01 91

SAP 2000
Fix Base
LRB
0,1 569 0,3758
0,0438 0,0831
0,0235 0,0361
0,01 62 0,01 95

story
Base
1
2
3
4

Displacement
Manual
SAP 2000
Fix Base
LRB
Fix Base
LRB
0,0
26,25
0,0
26,70
2,41
28,94
2,45
29,05
5,98
30,27
6,1 0
30,80
8,75
32,1 4
8,90
32,35
1 1 ,56
33,48
1 1 ,85
33,65

Elemen Force

Frame
Text
1
3
13
15

Portal memanjang exterior fix base

P
KN
-1 336,1 5
-6561 ,65
-1 889,32
-7786,1 9
-21 38,7
-6528,1 1
-3482,02
-7567,64

TABLE: Element Forces - Frames
V2
V3
T
KN
KN
KN-m
1 03,01 1 1 1 5,448 0,51 29
-1 23,555 -1 25,636 -0,6094
1 36,446 1 1 8,1 75 0,0403
-1 36,984 -1 29,1 42 -0,0368
1 05,541 1 49,495 0,051 9
-1 26,346 -1 49,81 9 -0,0555
1 38,1 61
1 52,2 0,01 78
-1 38,1 61 -1 52,421 -0,01 78

M2
KN-m
498,6749
-51 5,51 5
504,067
-522,004
554,71 51
-555,321
559,5576
-559,966

M3
KN-m
504,8999
-539,598
560,5563
-561 ,733
509,6306
-544,425
563,4076
-564,545

Elemen force

Frame
Text
61
63
73
75

Portal melintang exterior LRB

P
KN
-1 569,44
-6431 ,46
-2099,4
-7591 ,41
-21 77,72
-651 9,62
-3483,9
-7529,59

TABLE: Element Forces - Frames
V2
V3
T
KN
KN
KN-m
64,61 2 74,909 0,9326
-1 1 4,036 -1 00,776 -0,6448
1 54,703 78,891 0,0585
-1 55,1 75 -1 06,855 -0,0628
69,452 1 55,562 0,0492
-1 20,1 99 -1 56,351 -0,0347
1 59,1 49 1 60,372
0,022
-1 59,621 -1 60,924 -0,021 2

M2
KN-m
226,641 8
-302,802
237,955
-320,88
450,3504
-452,423
463,021 5
-464,595

M3
KN-m
220,851 6
-349,492
458,5737
-460,052
233,251 6
-367,902
470,6552
-472,1 59

Reduksi Gaya Dalam
Frame Type P Reduksi
Text
KN gaya
Fix Base 2486,39
A
85%
LRB 2122,97
Fix Base 3092,48
B
88%
LRB 2708,10
Fix Base 2593,70
C
91%
LRB 2350,56
Fix Base 3054,45
D
100%
LRB 3048,44

V2 Reduksi V3
KN gaya KN
123,87
120,03
54%
66,68
58,27
126,66
141,6
62%
78,1
66,31
126,66
141,6
62%
78,67
79,96
138,35
144,12
58%
80,18
82,25

Reduksi T
gaya KN-m
0,62
49%
0,43
0,07
47%
0,04
0,06
56%
0,03
0,04
57%
0,02

Reduksi M2 Reduksi
gaya KN-m gaya
482,21
69%
34%
165,37
517,71
57%
37%
192,16
517,71
50%
44%
225,68
522,39
50%
44%
231,86

M3
KN-m
532,01
190,26
536,98
224,94
536,98
233,08
555,98
230,95

Reduksi
gaya
36%
42%
43%
42%

Displacement
Fix Base

LRB

20

18

16

14

12

10

story

Perbandingan defleksi arah sumbu X (mm)
portal x
portal y
story
Fix Base
LRB
Fix Base
LRB
base
0,0
98,8
0,0
99,4
1
5,0
1 08,4
4,6
1 06,8
2
1 1 ,7
1 1 6,2
1 0,4
1 1 2,8
3
1 9,0
1 23,8
1 6,5
1 1 8,7
4
26,2
1 31 ,1
22,6
1 24,4
5
33,4
1 38,2
28,7
1 30,0
6
40,3
1 45,0
34,7
1 35,0
7
46,9
1 51 ,4
40,5
1 40,7
8
53,2
1 57,6
46,1
1 45,7
9
59,2
1 63,3
51 ,6
1 50,6
10
64,9
1 68,7
56,8
1 55,2
11
70,2
1 73,8
61 ,8
1 59,5
12
75,2
1 78,4
66,5
1 63,6
13
79,8
1 82,6
71 ,0
1 67,4
14
84,0
1 86,4
75,2
1 70,9
15
87,8
1 89,7
79,0
1 74,0
16
91 ,1
1 92,6
82,5
1 76,9
17
93,9
1 95,0
85,6
1 79,4
18
96,2
1 97,0
88,2
1 81 ,6
19
97,9
1 98,5
90,5
1 83,5
20
99,2
1 99,7
92,3
1 85,1

8

6

4

2

0

0,0

20,0 40,0 60,0 80,0 1 00,0 1 20,0 1 40,0 1 60,0 1 80,0 200,0
Interstory drift (mm)

Portal X

Fix Base

LRB

20

18

16
14

12
10

story

Perbandingan defleksi arah sumbu X (mm)
portal x
portal y
story
Fix Base
LRB
Fix Base
LRB
base
0,0
98,8
0,0
99,4
1
5,0
1 08,4
4,6
1 06,8
2
1 1 ,7
1 1 6,2
1 0,4
1 1 2,8
3
1 9,0
1 23,8
1 6,5
1 1 8,7
4
26,2
1 31 ,1
22,6
1 24,4
5
33,4
1 38,2
28,7
1 30,0
6
40,3
1 45,0
34,7
1 35,0
7
46,9
1 51 ,4
40,5
1 40,7
8
53,2
1 57,6
46,1
1 45,7
9
59,2
1 63,3
51 ,6
1 50,6
10
64,9
1 68,7
56,8
1 55,2
11
70,2
1 73,8
61 ,8
1 59,5
12
75,2
1 78,4
66,5
1 63,6
13
79,8
1 82,6
71 ,0
1 67,4
14
84,0
1 86,4
75,2
1 70,9
15
87,8
1 89,7
79,0
1 74,0
16
91 ,1
1 92,6
82,5
1 76,9
17
93,9
1 95,0
85,6
1 79,4
18
96,2
1 97,0
88,2
1 81 ,6
19
97,9
1 98,5
90,5
1 83,5
20
99,2
1 99,7
92,3
1 85,1

Displacement

8

6
4

2

0

0,0

20,0 40,0 60,0 80,0 1 00,0 1 20,0 1 40,0 1 60,0 1 80,0 200,0
Interstory drift (mm)

Portal Y

Story drift
story
base
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Perbandingan drift arah sumbu X (mm)
portal x
portal y
Fix Base
LRB
Fix Base
LRB
interstory interstory interstory interstory
0,0
0,0
0,0
0,0
5,0
9,6
4,6
7,4
6,7
7,8
5,8
6,0
7,3
7,6
6,1
5,9
7,2
7,3
6,1
5,7
7,2
7,1
6,1
5,6
6,9
6,8
6,0
5,0
6,6
6,4
5,8
5,7
6,3
6,2
5,6
5,0
6,0
5,7
5,5
4,9
5,7
5,4
5,2
4,6
5,3
5,1
5,0
4,3
5,0
4,6
4,7
4,1
4,6
4,2
4,5
3,8
4,2
3,8
4,2
3,5
3,8
3,3
3,8
3,1
3,3
2,9
3,5
2,9
2,8
2,4
3,1
2,5
2,3
2,0
2,6
2,2
1 ,7
1 ,5
2,3
1 ,9
1 ,3
1 ,2
1 ,8
1 ,6

Gaya Dalam struktur pada zona gempa berbeda

type bangunan WG Rencana
WG 1
WG 2
Fix Base

WG 3
WG 4
WG 5

LRB

WG 6

P
KN
1 5,945
-7567,644
22,988
-7567,644
28,857
-7567,644
31,256
-7458,657
32,431
-7458,657
62,541
-7591,406

V2
KN
124,997
-124,997
137,889
-137,889
173,668
-173,668
190,1 46
-190,1 46
198,094
-198,094
204,306
-204,306

V3
T
KN
KN-m
46,693 20,006
-46,693 -20,006
89,821 20,327
-89,821 -20,327
1 34,471 23,642
-1 34,471 -23,642
1 52,720 25,123
-1 52,720 -25,123
1 61,650 25,786
-1 61,650 -25,786
1 61,971 26,439
-1 61,971 -26,439

M2
KN-m
120,061
-120,061
294,909
-294,909
442,169
-442,169
501,286
-501,286
530,739
-530,739
466,621
-466,621

M3
KN-m
194,602
-194,454
298,826
-298,826
466,998
-466,998
506,580
-506,580
536,212
-536,212
478,1 91
-478,1 91

Reduksi reaksi base

Sumbu
X
Y

Base Reaction
Fix Base LRB Reduksi
10432,18 4950,754 47,46%
12220,16 4978,907 40,74%

Kesimpulan
• pada struktur gedung yang menggunakan Base Isolator LRB
mempunyai gaya-gaya dalam yang relatif kecil dibandingkan
pada gedung dengan fix base.
• Pemakaian system rubber base isolator pada struktur
gedung memberikan simpangan relatif terhadap ground
yang lebih besar, tetapi direduksi oleh simpangan pada base
floor.
• Pemakaian LRB jika dilihat dari segi ekonomis akan lebih
mahal. Tetapi jika dilihat dari segi fungsi opersional suatu
bangunan, maka pemakaian LRB bisa dijadikan alternatif
isolasi seismik.

Sponsor Documents

Or use your account on DocShare.tips

Hide

Forgot your password?

Or register your new account on DocShare.tips

Hide

Lost your password? Please enter your email address. You will receive a link to create a new password.

Back to log-in

Close