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
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
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
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.