Natural Periode dalam Metode Static Seismic Analysis

Analisa untuk gempa dibedakan dari analisa linear (statis, jadi begitu kena gaya gempa yang besar gedung akan berdeformasi dan ambruk) dan non linear (struktur bisa berdeformasi beberapa kali hingga terbentuk sendi plastis dan akhirnya runtuh).
Kedua analisa ini dapat dilakukan dengan metode statik ekuivalen-seperti yang sudah dibahas diemail sebelumnya, respon spektrum (menjumlahkan superposisi dari respon maksimum), atau riwayat waktu (bisa dari data gempa sekitar-untuk Indonesia mungkin ambil gempa Kobe ya....).
Analisa statik ekuivalen sendiri banyak dipilih soalnya paling mudah diterapinnya dan hasilnya pun akurat..toh sekarang sudah ada anlisa pushover dimana gaya2 hasil perhitungan statik ekuivalen itu diberikan pada suatu struktur secara bertahap sehingga struktur tersebut berdeformasi, membentuk sendi plastis dan akhirnya collapse...akhirnya kita bisa melihat apakah struktur yang kita rancang bersifat daktail ato engga....
pushover analysis sendiri itu metode pembebanan incremental (bertambah) secara bertahap secara statik ekuivalen sampai struktur runtuh. Intensitas dari gaya lateral yang diberikan akan terus bertambah dan kemudian semua data yang berkaitan dengan tingkat kelelehan (yielding), hingga terbentuknya sendi plastis dan kegagalan dari struktur (failure) tersebut didapatkan. Sayangnya program ini belum bisa diterapin dengan program software canggig semacam SAP, ETABS ato STAAD. Sampai sekarang buat pakai analisa ini kita harus pakai program cupu atau kuno semacam DRAIN 2DX atau DRAIN 3DX yang dirun dengan DOS...supaya struktur bisa dimodelin dalam layer2 tipisdan mengiterasi perhitungan dari push-over analysis. Setau aku RSNI 06, maupun SNI Gempa 02 sudah mengadopt perilaku struktur based on push-over analysis ini. DI UBC 97 juga sudah ada....
Metode ini juga yang dipakai P.Davy SUkamta buat desain bangunan2 highrise building dengan struktur flat-slab di Jakarta..hasilnya bangunan2 berplat tipis yang tahan gempa loh.....

Tanya - Kajuputra Elpianto


Rekan2 Yth,
Dalam perencanaan struktur gedung baik dalam UBC (American) maupun SNI (Indonesia) terdapat beberapa metode analisa struktur akibat beban gempa, yaitu Response Spectra, Time History dan Static Equivalent.

Gaya gempa merupakan fungsi dari waktu dan dalam hal perilaku struktur akan sangat dipengaruhi oleh peride getar alami struktur (Natural Periode).

Untuk struktur sederhana dengan criteria tertentu seperti tinggi max 40 meter, jumlah lantai dibawah 10 tingkat, tidak terjadi tonjolon terlalu besar pada geometri struktur baik horizontal maupun vertical maka analisa gaya gempa dapat disederhanakan dengan menggunakan metode Static Equivalent.

Metode static equivalent memodelkan gaya gempa seperti gaya2 static horizontal yang bekerja pada pusat massa bangunan / struktur. Dan untuk kasus2 dimana vertical deflection sangat dominant maupun critical maka akan diberikan juga gaya gempa vertical pada bangunan.

Dalam proses penentuan gaya gempa static tersebut dibutuhkan parameter natural periode struktur seperti yang sudah disebutkan di atas. Metode yang sering digunakan dalam menentukan peride getar alami struktur ini adalah sbb:

Tx = Ty = Ct (hn)3/4 .................(UBC 1997)

hn = tinggi total bangunan (m)

Tx = Ty = Periode getar alami fundamental (detik)

Ct = 0.0731 (Struktur Beton Bertulang)

Ct = 0.0853 (Struktur Baja)

Ct = 0.0488 (Struktur Lain)

Di mana dapat dilihat pada formula empiris di atas hanya merupakan fungsi dari tinggi bangunan.

Padahal tinggi bangunan saja tidak cukup untuk menentukan periode getar alami sebuah bangunan khususnya untuk bangunan yang berbentuk tidak bujur sangkar. Dimana pada satu sisi (sumbu kuat) kekakuan gedung akan lebih besar dibandingkan sisi yang lain (sumbu lemah). Persis seperti kita melihat penampang persegi panjang yang memiliki sumbu kuat dan sumbu lemah. Pada sisi kuat maka periode akan lebih kecil (gaya gempa lebih besar) dan sisi lemah maka periode akan lebih besar (gaya gempa lebih kecil).

Sering terjadi salah kaprah di antara para engineer yang hanya terbatas menggunakan formula di atas dalam menentukan periode getar alami struktur. Yang pada akhirnya menghasilkan design struktur yang tidak tepat. Hal ini sebenarnya sudah dimasukan dalam UBC dan SNI untuk mengkoreksi nilai periode tersebut, namun prosedur yang berbelit2 kadang membuat para engineer enggan melakukannya.

Mengingat negara kita merupakan daerah rawan gempa, maka akan sangat tepat bila kita koreksi lagi prosedur yang sudah sering digunakan dalam perencanaan struktur akibat gempa.


Tanggapan 1 - Ary@singgar-mulia


Sekedar tambahan....

Static Eqivalent method ini di modelkan (biasanya) untuk 2 dimensi Kemudian nilai natural period fundamental ini harus di analisa ulang (check convergency-nya) karena nilai ini sebagai nilai pendekatan (bukan actual)


Tanggapan 2 - Kajuputra Elpianto@Halliburton


Met pagi,

Menurut SNI, koreksi dapat menggunakan formula Rayleigh dimana selama hasil yang didapat tidak menyimpang lebih dari 20% maka hasil tersebut dapat digunakan.
Untuk UBC terdapat formula lain yang saya lupa tepatnya (mesti lihat dulu) tapi yang saya tahu bukan formula Rayleigh.

Cara lain bisa melalui analisa vibrasi bebas yang dapat dilakukan oleh program2 komputer seperti Staadpro, Sap2000, Etabs, etc dimana akan didapatkan natural periode untuk beberapa mode shape struktur.
Umumnya digunakan mode shape 1 dan 2 untuk masing2 arah horizontal struktur. Namun nilai inipun harus dibandingkan kembali dengan formula Rayleigh sebagai patokan utamanya.

SNI juga membatasi natural periode maximum yang dapat digunakan agar supaya gaya gempa yang digunakan tidak terlalu kecil (akibat natural periode yang terlalu besar).
Pembatasan ini bergantung pada zona gempa dan jumlah lantai gedung.


Tanggapan 3 - Moh. Imam Santosa@petrosea

Bisa bagi-bagi ilmu pak, koreksinya seperti apa?


Tanggapan 4 - Agus Setianto Samingan


Buat tambahan:

Kalau menggunakan analisa vibrasi bebas, setahu saya, tidak bisa sekali run. Run pertama untuk menentukan distribusi massanya. Bisa juga sebetulnya diasumsikan misanya struktur lantai bangunannya kaku sehingga bisa diambil pendekanan 'lumped mass'. Tetatpi menurut saya pendekatan 'lumped mass' hanya untuk struktur yang tidak banyak void di lantainya.

Pak Alex dan rekan-rekan yang lain, coba tolong saya dikoreksi kalau ada yang salah. Maklum sudah
meninggalkan dunia analisa struktur sejak lama dan pindah ke analisa geoteknik.


Tanggapan 5 - Kajuputra Elpianto@Halliburton


Rekan2 yth,

Mungkin yang dimaksud oleh Pak Agus dengan "lumped mass" itu adalah "rigid diaphragm" kali ya.
Yang artinya defleksi horizontal pada tiap lantai hanya ada 2 nilai (2 Degree of Freedom) karena setiap titik pada lantai tersebut diikat pada 1 panel kaku.
Dan panel kaku tersebut pada kondisi nyata dapat dimodelkan sebagai pelat beton, yang artinya kalo terdapat banyak void maka pemodelan tersebut tidak sesuai dengan kenyataan.

Keunggulan dari pemodelan rigid diaphragm ini adalah untuk memperkecil matrix kekakuan yang harus dihitung oleh komputer yang artinya akan mempercepat proses analisanya itu sendiri.
Besarnya matrix kekakuan bergantung pada jumlah DOF dari sebuah struktur, jadi bayangkan kalo 1 titik ada 2 DOF (horizontal) dan pada tiap lantai ada 100 titik, maka total DOF di lantai tersebut akan menjadi 200 DOF (horizontal).
Dengan pemodelan panel kaku ini akan direduksi menjadi hanya 2 DOF saja....lumayan sekali kan.

Sedangkan unduk "distribusi massa" seperti yang dikatakan pak Agus mungkin maksudnya sbb:
Terdapat 2 jenis massa dalam pemodelan struktur yang dimengerti oleh program komputer.
Yang pertama adalah massa dari elemen struktur yang dimodelkan (balok, kolom, pelat, dinding) dimana massa ini automatis akan dimasukan dalam massa struktur.
Yang kedua adalah massa yang berasal dari beban gravitasi (Beban Mati dan Beban hidup yang direduksi).
Beban luar ini tidak akan dikenal oleh program kalo belum dikonversikan sebagai massa struktur.
Jadi mungkin yang dimaksud dengan distribusi massa oleh Pak Agus adalah mengkonversikan beban luar tsb sebagai massa yang dikenal oleh program.

Memang untuk program2 versi yang lama, konversi ini agak merepotkan namun untuk program2 saat ini sudah dengan mudah dilakukan.
Seperti Etabs dan Sap2000.


Tanggapan 6 - Arif Sarwo@adhikarya


Setahu saya (cmiiw), metode static equivalent menganalisa gempa dari dua arah, biasanya kita bilang dr arah x dan y. Dari dua arah gempa tersebut akan didapat beban gempa yang govern yang nanti akan kita pakai dalam design struktur.


Tanggapan 7 - Laban Muhammad Syadli@Saipem


Pagi Penghuni milist,

Nimbrung sedikit soal static ekivalen.
Klo tidak salah, analisis gempa biasanya dilakukan pada 2 arah (x dan y) dan kemudian pada akhirnya akan dikombinasikan (pada arah x dan y) dengan persentasi 100% dan 30% (tergantung arah tinjauan klo tinjauan arah x maka besarnya gaya gempa yg dihitung adalah 100%gempa arah x plus kontribusi 30% gempa arah y, begitupun sebaliknya). Dalam analisis gempa arah x atau y ini biasanya memperhatikan kekakuan struktur pada arah x/y (pada umumnya kekakuan pada dua arah ini berbeda). Sebelum melakukan analisis statik ekivalen sebaiknya perhatikan terlebih dahulu batasan-batasan analisis ini. Seperti kata mas Kajuputra, biasanya tinggi gedung tidak lebih dari 40m (10 lantai), strukturnya sederhana, lantainya dianggap memberikan kekakuan lateral yg sangat besar, dan sebagainya. Untuk lebih lengkapnya tinggal baca UBC atau SNI 1726.

Tapi klo mau mudahnya, tinggal modelin pake software sebangsa SAP2000, STAAD, SACS, dkk, masukkan gaya gempa, run dan terakhir tinggal perhatikan prilaku strukturnya masuk akal atau tidak, beres deh :)


Tanggapan 8 - Kajuputra Elpianto@Halliburton


Rekan2 migas,

Memang saat ini sudah hampir tidak ada lagi yang melakukan analisa 2 dimensi untuk perencanaan struktur.
Untuk static equivalent seismic analysis disini yang dimaksud dengan analisa 2 dimensi adalah pada saat menghitung beban gempa static tersebut.
Parameter2 yang ditinjau dilihat per arah /dimensi), sedangkan pada saat analisa strukturnya tetap dilakukan 2 arah atau 3D analysis sytstem.

Kombinasi 100% & 30% itu memang disyaratkan oleh SNI namun yang saya tahu tidak demikian dengan UBC.


Tanggapan 9 - Mahyarudin Dalimunthe

sebenarnya analisis statik ekivalen masih digunakan sebagai pembanding.kalautidak salah dalam peraturan perencaan bangunan tahan gempa bahwa base shear yang diperoleh dari analisis dinamik harus lebih besar dari 0,8 base shear yang diperoleh dari analisis statik. nah apabila tidak memenuhi syarat maka base shear yang diaplikasikan harus di modifikasi atau disebut Vmodeshape dengan suatu faktor skala.nah kemudian Vmodeshape tersebut diaplikasikan ke center of rigidity dari strukur tersebut.untuk batasan periode alam struktur peraturan SNI menetapkan bahwan T1 dari struktur tidak boleh melebihi T1< x* n dimana x tergantung dari zona gempa dan N tergantung dari jumlah lantai pada struktur. mungkin bisa sedikit membantu

Tanggapan 10 - Karina sari karce1706


Boleh ikut nimbrung ya..kebetulan ini bahan skripsi ku...
analisa buat gempa itu sendiri dibedain dari analisa linear (statis, jadi begitu kena gaya gempa yang besar gedung akan berdeformasi dan ambruk) dan non linear (struktur bisa berdeformasi beberapa kali hingga terbentuk sendi plastis dan akhirnya runtuh).
Kedua analisa ini dapat dilakukan dengan metode statik ekuivalen-seperti yang sudah dibahas diemail sebelumnya, respon spektrum (menjumlahkan superposisi dari respon maksimum), atau riwayat waktu (bisa dari data gempa sekitar-untuk Indonesia mungkin ambil gempa Kobe ya....).
Analisa statik ekuivalen sendiri banyak dipilih soalnya paling mudah diterapinnya dan hasilnya pun akurat..toh sekarang sudah ada anlisa pushover dimana gaya2 hasil perhitungan statik ekuivalen itu diberikan pada suatu struktur secara bertahap sehingga struktur tersebut berdeformasi, membentuk sendi plastis dan akhirnya collapse...akhirnya kita bisa melihat apakah struktur yang kita rancang bersifat daktail ato engga....
pushover analysis sendiri itu metode pembebanan incremental (bertambah) secara bertahap secara statik ekuivalen sampai struktur runtuh. Intensitas dari gaya lateral yang diberikan akan terus bertambah dan kemudian semua data yang berkaitan dengan tingkat kelelehan (yielding), hingga terbentuknya sendi plastis dan kegagalan dari struktur (failure) tersebut didapatkan. Sayangnya program ini belum bisa diterapin dengan program software canggig semacam SAP, ETABS ato STAAD. Sampai sekarang buat pakai analisa ini kita harus pakai program cupu atau kuno semacam DRAIN 2DX atau DRAIN 3DX yang dirun dengan DOS...supaya struktur bisa dimodelin dalam layer2 tipisdan mengiterasi perhitungan dari push-over analysis. Setau aku RSNI 06, maupun SNI Gempa 02 sudah mengadopt perilaku struktur based on push-over analysis ini. DI UBC 97 juga sudah ada....
Metode ini juga yang dipakai P.Davy SUkamta buat desain bangunan2 highrise building dengan struktur flat-slab diJakarta..hasilnya bangunan2 berplat tipis yang tahan gempa loh.....


Tanggapan 11 - Kajuputra Elpianto@Halliburton


Rekan2 yth,

Maaf, sedikit koreksi pada tulisan Sdr. Mahyarudin bahwa aplikasi beban gempa bukan pada center of Rigidity melainkan pada center of Mass.
Karenanya akan terjadi eccentricity terhadap center of Rigidity (pusat kekakuan) struktur yang akan menyebabkan twist (puntir) vertical pada struktur.

Mengenai struktur bangunan tipe flat plate atau flat slab saya cukup tertarik untuk belajar lebih jauh khususnya perilaku struktur akibat beban lateral.
Terdapat beberapa opsi pemodelan sistem struktur ini yang pernah saya lihat pada makalah salah seorang pembicara di sebuah seminar yg diselenggarakan oleh HAKI.
Ternyata dengan konsep pemodelan di komputer yang berbeda akan memberikan hasil/reaksi struktur yang berbeda pula.
Dan sampai saat ini saya pribadi belum mengetahui konsep terbaik dan tepat yang dianjurkan untuk tipe struktur ini.

Untuk saya pribadi agak merasa tidak convinient dengan sistem struktur ini khususnya apabila diterapkan pada highrise building.
Koq sepertinya fragile sekali jika kolom2 struktur sebuah gedung tinggi yang hanya dihubungkan dengan sebuah pelat tipis tanpa adanya balok struktur.
Khususnya untuk flat slab dimana tidak ada penebalan pada daerah kolom (seperti pilecap pondasi).

Memang untuk pondasi juga umum diterapkan sistem ini atau yang sering kita kenal dengan istilah mat foundation, namun umumnya beban yang bekerja adalah beban vertikal gravitasi.
Dan bukan floating slab yang menerima beban lateral yang cukup besar.

Mungkin ini info tambahan ya...struktur non-konvensional sendiri itu ada flat slab (tanpa balok struktur tapi dengan penebalan pada kepala kolom), flat plate (tanpa balok struktur dan penebalan kepala kolom, tapi plat yang digunakan lebih tebal n lebih rigid), dan waffle plate.
Struktur yang dapat digunakan di jakarta sendiri itu struktur flat slab karena mampu berdeformasi, dan cukup daktail mengingat jakarta termasuk wilayah gempa 3. Perancangannya relatif mudah, cuman ya itu belum bisa dimodelkan dengan sempurna di SAP...soalnya memang belum bisa memodelkan layer by layer...sedangkan di software kuno macam DRAIN kolom itu dapat dipecah 3 dimensi (berdasarkan tinggi, maupun tebalnya....), software ini sendiri bisa didapat gratis di lab struktur ftui (karena sudah dibeli resmi...beda dengan SAP atau ETABS yang beredar ilegal sekarang ini).... hasil perhitungannya dijamin akurat....dari software ini kita bisa melihat gimana ambruknya struktur kita per-layer...kita bahkan bisa tau dititik mana pertama kali muncul crack atau tulangan tarik pertama yang leleh....kesulitannya yah software ini dirun dengan DOS...jauh lebih sulit dari pada SAP (dalam memodelkan struktur...soalnya SAP kan bisa digambar langsung ato baca dari autoCAD.....) dijamin program DRAIN ini bisa memodelkan pembebanan vertikal dan lateral dengan cukup baik menggunakan metode sederhana macam statik ekuivalen hingga time history...dan hanya butuh ram rendah tanpa graphic card (maklum software kuno).....
jika tertarik mungkin bisa japri...ntar aku share sebagian material flat slab ini...

ps. hampir semua highrise building baru memang pakai struktur ini...soalnya ringan n bangunnya jadi sangat cepat (bayangkan satu lantai bisa diselesaikan dalam waktu 3 hari!)


Tanggapan 12 - Kajuputra Elpianto@Halliburton

Mbak Karina,

Kebetulan saya pernah menggunakan program DRAIN2D ini untuk thesis saya yang membahas struktur baja akibat beban gempa.
Program ini setahu saya lebih banyak dipakai oleh akademisi untuk penelitian perilaku struktur dalam zona 'inelastic"
Dimana zona inelastic ini masih merupakan "Grey Area" karena masih banyak parameter yang sulit untuk dimodelkan dalam program komputer.
Program2 yang banyak dipakai oleh kalangan "praktisi" umumnya masih berada pada zona "Elastic" (SAP2000, ETABS, SACS, STaadpro, SESAM, etc)

DRAIN2D menggunakan pendekatan hubungan stress-strain "Bilinier" (kurva 2 garis putus) yang artinya bila member struktur mencapai titik leleh maka material tersebut akan terus berdeformasi untuk nilai stress yang sama. Pemodelan ini sangat disederhanakan dan tidak mengikutsertakan proses "Strain Hardening" material (khususnya baja) maupun bentuk kurva yang sesungguhnya tidak "bilinier).

Jadi hasil yang diberikan oleh DRAIN2D itupun bukan hasil yang akan menyerupai kondisi nyatanya nanti bila gedung sudah dibangun.
Salah satu tujuannya adalah untuk mengetahui dimana terbentuknya sendi plastis untuk memenuhi konsep desain kapasitas yaitu "Strong Column Weak Beam".

Memang perencanaan dan pemodelan dengan program komputer bisa dibuat mudah, namun yang dijadikan pertanyaan adalah ketepatan hasil yang didapatkan.

Saya memang banyak melihat gedung2 highrise menggunakan konsep flat-slab yang selain mudah dan cepat pelaksanaannya juga bisa menghemat biaya.
Dengan konsep ini tinggi bangunan bisa dikurangi/dioptimalkan yang artinya pemakaian bahan2 bangunan akan berkurang.

Namun kembali pada cara pemodelan dalam sistem struktur ini yang perlu kembali diperhatikan lebih lanjut agar bisa didapat hasil yang optimal dan aman untuk digunakan.

Tentunya para pakar struktur seperti pak Davy Sukamta tidak akan sembarangan dalam perencanaan struktur dan saya yakin beliau sudah melakukan banyak study dan ujicoba agar dicapai hasil yang baik.
Hasil study itulah akan baik sekali bila bisa diseminarkan oleh beliau atau ahli struktur lain (Pak Wiratman, Teddy Boen, etc) agar dapat dibagikan pada para praktisi yang lain.

Demikian sekilas pendapat.
Alex Kajuputra


Tanggapan 13 - Hanif hanif@re.rekayasa


Rekans yth

Wah bahasannya semakin menarik,saya ada sedikit pertanyaan buat mba/ibu karina dalam program DRAIN itu konsep analisinya seperti apa yah ?, apakah Analysis Static atau dinamik ? terus konsep pemodelan nya seperti apa ? soalnya saya setuju dengan P'alex bahwa dengan konsep pemodelan berbeda hasilnya juga bisa berbeda. Takutnya program tadi mengeneralisir semua tipe Structure padahal kan perilakunya masing2 tipe berbeda (CMIIW). Maaf jika ada salah2 maklum baru =)



Tanggapan 14 - Karina sari karce1706


semoga ini bisa menjawab pertanyaan P.Hanif (diemail sebelumnya) dan P.Elpianto sekaligus ya.....

Aku pakai program DRAIN2DX untuk analisa flatslab ini (apakah sama atau tidak dengan program DRAIN2D.....?)
Lalu dalam memasukkan stress strain aku masukkan beton confined (terkekang oleh sengkang), unconfined, beton tarik, dan baja....(dari semuanya itu yang menggunakan stress-strain bilinear hanya baja....) soalnya DRAIN2DX mampu memasukkan hingga 5 titik koordinat grafik stress-strain....(jadi ngga cuma bilinear loh....tapi aku cuman pakai grafik bilinear pada baja supaya mudah...n agar tanda2 leleh pada bangunan lebih mudah terlihat.....)
kenapa klasifikasi betonnya juga berbeda2? supaya bisa memastikan semua tipe beton ada didalam analisa....setiap kolom dibagi lagi menjadi minimal 2 section arah x-z dan 10 section arah x-y....tiap layer juga dijabarkan detail dimana dipasang tulangan hingga sengkangnya (jaraknya) dengan mutu dan diameternya....demikian pula dengan pelat. Aku juga me-run bangunan ini sehingga memiliki p-delta curve yang aku yakinin merupakan perilaku struktur flatslab dengan perhitungan beban mati, beban hidup dan beban gempa (sesuai dengan analisa statik ekuivalen). Sayangnya analisa yang aku buat ini memang masih diambil dari jalur tengah (potongan) struktur 10 lantai (kenapa 10? soalnya input program DRAIN itu sangat banyak n sangat kompleks, untuk nambah hingga 50 lantai bisa makan waktu 2 bulan kali.....)...mungkin juga akan lebih baik jika menggunakan program DRAIN3DX dan diambil satu kesatuan struktur utuh...cuman nanti aku ngga bisa lulus 4 taun dong.......
Bahan ini sendiri masih aku bandingin dengan perhitungan pushover analysis untuk the peak at sudirman (twin tower 55 lantai) n the pakubuwono (5 towers 27 lantai) yang dibuat oleh P.Davy dengan SAP....hasilnya relatif sama....cuman punyaku lebih daktail....mungkin karena DRAIN mampu memodelkan struktur inelastik lebih baik daripada SAP.
Masih juga ditambah teori daktilitas pada shearwall yang dibuat teman seperjuangan skripsiku....so aku yakin DRAIN2DX bisa kok buat analisa struktur inelastik....hasil skripsiku juga ngebuktiin kalo struktur flatslab aman dibangun diJakarta yang wilayah gempa 3....(dengan perkuatan shear wall maupun edge beam....jangan lupa juga syarat2 drop panel harus dipenuhi-minimal tebalnya).
Dan terakhir dosen-dosenku udah mencoba untuk ngepush hasil analisa kita untuk diteliti lebih lanjut oleh mahasiswa2 s2...mungkin bisa dimasukkan kedalam sni gempa.....semoga

demikian pendapatku...semoga makin banyak yang tertarik mengenal flat slab maupun pushover analysis...jadi awareness terhadap dunia struktur terus ada.....


Tanggapan 15 - Frits Torang Siahaan


rekan-2, dari bahasan-2 ini sebelumnya sebenarnya topik yang dipermasalahkan adalah natural period in building structure in seismic analysis tetapi berkembang menjadi bagaimana konsep filosofi perencanaan struktur terutama pada high-rise building (optimal), yang tentunya tidak hanya dari sisi (i.e; waktu durasi konstruksi/siklus per-lantai, cost,etc) yang misalnya kita memakai; flat-slab, flat-plate tetapi apakah kita sudah optimal (waktu, etc) dari sisi engineering itu sendiri jika dipaksakan memakai flat-slab atau flat-plate?,karena masih banyak engineers yang kurang setuju dengan sistem ini khususnya daerah moderate-seismic. Masih banyak sisi optimal tidak hanya flat-slab atau flat-plate yang ditinjau?
1. Bagaimana dengan peningkatan mutu beton itu sendiri?
2. Apakah kita sudah tinjau khususnya untuk diatas 40 lantai yang selama ini kita mungkin hanya mengenal dual-system structure (shearwall + frame) yang pada suatu ketingggian tertentu tidak lagi berfungsi sebagai shear-wall? Bagaimana dengan sistem struktur shearwall+frame yang dikombinasi dengan outrigger (seperti belt), sehingga dapat mengurangi i.e: momen dibase akibat lateral force, shear wall tidak terlalu tebal, kolom dimaksimalkan fungsinya, dll? sepertinya sistem struktur ini seingat saya baru 2 tower? di Jakarta (maaf kalau salah ya), sementara dinegara tetangga sudah banyak dengan sistem tsb.


Tanggapan 16 - Kajuputra Elpianto@Halliburton


Selamat pagi Rekan2,

Sebenarnya topik ini jadi lari dari topik utama milis kita yang fokus pada oil and gas.
Building di dalam oil and gas industry memang termasuk di dalamnya namun maximum saya rasa hanya middle-rise only.
Umumnya adalah low-rise building khususnya pada on-shore plant.
Dan juga sistem flat-plate maupun flat-slab ini belum pernah saya dengar diterapkan di oil and gas industry (mungkin saya salah).

Well, pada dasarnya saya yakin skripsi yg dibuat oleh Sdri Karina tentu sudah melewati proses seleksi dan test serta ujian yang mendalam oleh para akademisi.
Saya tidak meragukan hasil yang diberikan oleh skripsi tersebut khususnya sebagai referensi bagi para mahasiswa serta engineer dalam melakukan tugas2nya.

Saya pribadi selalu berpikir bahwa hasil analisa yang kita lakukan dengan program komputer (apapun itu) masih merupakan hipotesa terhadap perilaku struktur.
Dan bukan merupakan sebuah kepastian absolute bahwa perilaku struktur yang sesungguhnya akan seperti yang diberikan oleh komputer.
Bidang ilmu civil sangat luas khususnya kalau kita memperdalam teori bahan, teori elastisitas, teori plastis, teori probabilitas, dan teori2 mendasar lainnya dan akan ditemukan bahwa banyak "penyederhanaan2" yang dilakukan dalam perencanaan sebuah struktur.
Hal ini yang dikatakan oleh salah seorang pengajar di UI dalam mata kuliah "Finite Element" yang pernah saya ikuti, bahwa asumsi2 yang kita pakai selama ini dalam perencanaan struktur adalah tidak tepat untuk kasus2 yang tidak biasa. Asumsi2 tersebut dibuat untuk kasus2 umum yang sering terjadi.
Contohnya adalah deep beam yang memiliki tinggi balok tidak 1/12 s/d 1/14 dari panjangnya balok tentu akan memiliki perilaku yang berbeda dengan beam struktur yang umum digunakan karena "shear deformation" terjadi disini, sedangkan pada beam normal "shear deformation" tidak diperhitungkan karena pengaruhnya sangat kecil.
Demikian juga untuk asumsi yang digunakan pada thick plate dan thin plate yang akan berbeda penerapannya.
Apalagi kita bicara dalam zona "inelastic" yang mana dalam zona "elastic" pun kita masih penuh tanda tanya.

Sistem flat-plate maupun flat-slab menurut saya merupakan kasus yang tidak/belum umum diterapkan di Indonesia (saya belum tahu di LN), karena itu menjadi sebuah topik menarik untuk dibahas lebih lanjut keakuratan analisa yang digunakan mengingat dalam analisa sebenarnya asumsi2 yang digunakan saya YAKIN masih menggunakan seperti yang dipakai dalam analisa struktur konvensional.
Salah satu contohnya adalah pada saat pemodelan "drop panel" apakah digunakan teori "thick Plate" atau disamaratakan dengan plat2 yang lebih tipis disekelilingnya.
Selain itu bagaimana compatibility pada sambungan drop panel dengan pelat tipis disekililingnya?

Salah satu philosophy yang saya pakai selama ini dalam perencanaan struktur adalah berupaya untuk menggunakan elemen2 struktur dengan nilai kekakuan yang mendekati dan tidak terlalu jauh bedanya.
Hal ini untuk memastikan terjadinya stress flow yang baik antara satu elemen struktur dengan yang lainnya.
Silahkan coba di program komputer bila dimodelkan kolom yang sangat besar dengan balok kecil maka saya yakin balok2 tersebut akan SELALU fail dalam design.
Ini karena perbedaan kekakuan yang terlalu jauh.
Dalam sistem flat plate dan flate slab sepertinya terjadi perbedaan kekakuan ini antara kolom, drop panel dan pelat apalagi untuk highrise building tentu kolom yang dipakai minimal 1x1 meter ukurannya.
Terlebih bila tidak digunakan drop panel (penebalan) pada sambungan kolom dan pelat, maka hal ini akan semakin jauh dan menyulitkan "stress flow" yang terjadi.

Salah seorang ahli struktur mengatakan bahwa gedung2 di Indonesia belum teruji kekuatannya karena belum pernah mengalami gempa kuat selama ini.
Dan saya berdoa semoga hal itu tidak akan pernah terjadi. Bahkan di Jepang sekalipun gedung2nya banyak yang runtuh akibat gempa dan banyak terjadi kasus2 soft story pada gedung2 yang sudah direncanakan dengan baik (itu yang saya lihat sewaktu ikut seminar gempa di ITB).

Karena itu akan sangat bijaksana jika setiap engineer selalu mencari/memperdalam pemahamannya akan selama ini yang sudah biasa dilakukan.
Itulah arti dari kata2 "Re-search" (Mencari kembali).


Tanggapan 17 - Arief Yudhanto ariefyudhanto


Mungkin sedikit out of topic, tetapi saya ingin sedikit menambahkan:

Quoting Pak Kajuputra:

Sistem flat-plate maupun flat-slab menurut saya merupakan kasus yang tidak/belum umum diterapkan di Indonesia (saya belum tahu di LN), karena itu menjadi sebuah topik menarik untuk dibahas lebih lanjut keakuratan analisa yang digunakan mengingat dalam analisa sebenarnya asumsi2 yang digunakan saya YAKIN masih menggunakan seperti yang dipakai dalam analisa struktur konvensional.
Salah satu contohnya adalah pada saat pemodelan "drop panel" apakah digunakan teori "thick Plate" atau disamaratakan dengan plat2 yang lebih tipis disekelilingnya.
Selain itu bagaimana compatibility pada sambungan drop panel dengan pelat tipis disekililingnya?

Formulasi numerik untuk sambungan pelat tipis ke pelat tebal bisa diselesaikan dengan finite element method dengan menyamakan energi dari dua pelat tersebut. Energi dari pelat tipis (asumsi: elemen shell) dan pelat tebal (asumsi: elemen solid) disamakan untuk mendapatkan persamaan "multipoint constraint" sehingga derajat kebebasan (degree of freedom) nodal dari dua jenis elemen itu kompatibel.

Hal ini sudah diimplementasikan di software MSC.Nastran, dan saya rasa, software lain juga mengimplementasikan ini. Namun, perlu diingat bahwa degree of freedom dari pelat tipis akan disamakan dengan sudut atas dan bawah pelat tebal, jadi bikinlah pelat tebal yang "cukup tipis" untuk mengatasi divergensi displacement.


Tanggapan 18 - Karina sari karce1706


wah betul seperti yang dikatakan p.alex kajuputra dibawah...kalo topiknya udah melebar jauh ya...

penggunaan flatslab di awal 2000 mungkin paling gampang dilihat dari bangunan middle-rise...(boleh dilihat dicarrefour ato plaza semanggi ya....)
nah belakangan ini hampir semua apartment (20 lantai keatas ramai2 menggunakan flatslab)...ini temasuk salah satu sebab struktur ini aku pilih buat bahan skripsiku ditahun 2005 kemaren.
dan masalah yang umum timbul dalam perancangan flatslab ya itu shear. Shear yang timbul itu besar sekali....terutama disekitar drop panel ato kepala kolom (akibatnya tulangan disana dipasang ekstra besar n rapat).
buat p.arief pada saat pemodelan drop panel tidak dimodelkan sama dengan slab. (nah ini yang buat flat slab sulit untuk dimodelkan di program etabs atau sap).
cara paling mudah untuk mendesain struktur flat slab mungkin ya secara 2 dimensi dengan menganggap slab dan drop panel sebagai beam terpisah.
pada pelaksanaan konstruksinya sendiri sambungan antara drop panel dengan slab hanya dengan penerusan tulangan slab hingga drop panel. Perancangan tulangan drop panel pun dilakukan mirip dengan perencanaan plat searah.
tapi sbelumnya jangan lupa untuk mendesain struktur tersebut (secara keseluruhan) dalam satu analisa elastik (bisa pakai sap) sehingga balok(slab) hasil rancangan kita tidak overstress.
nah salah satu temuan bagus...untuk mengatasi shear disekitar kepala kolom dipasang cakar ayam (nah untuk ini aku belum menemukan alasan ilmiahnya...hanya sekedar dugaan)......


Tanggapan 19 - Arief Yudhanto


Dear Karina,

Saya sedikit membahas kemungkinan implementasi finite element method "jika" sambungan drop panel dan pelat tipis digunakan (ini berkenaan dengan pertanyaan Pak Alex). Namun, jika yang kita lakukan adalah mengasumsikan bahwa slab dan drop panel adalah dua plate yang terpisah, maka compatibility antara dua panel itu tidak menimbulkan masalah formulasi constraint.

***
nah salah satu temuan bagus...untuk mengatasi shear disekitar kepala kolom dipasang cakar ayam ...

Coba anda hitung strain energy yang disimpan oleh kolom yang dipasangi cakar ayam, dan bandingkan dengan strain energy kolom tanpa cakar ayam. Struktur cakar ayam yang unik (mungkin) bisa "menyimpan" energi dan pada akhirnya mengurangi transfer gaya.

***

Numpang bertanya:
- Apakah faktor koreksi Rayleigh ini berkenaan dengan safety factor? Karena Rayleigh method sendiri hanya berisi penurunan persamaan potential energy dan kinetic energy.


Tanggapan 20 - Kajuputra Elpianto@Halliburton


Pak Arief,

Saya rasa ada perbedaan pengertian antara penjelasan yang diberikan oleh Karina dengan yang dipahami oleh pak Arief.

Karina said:
cara paling mudah untuk mendesain struktur flat slab mungkin ya secara 2 dimensi dengan menganggap slab dan drop panel sebagai beam terpisah

Disini drop panel dan slab dimodelkan sebagai beam bukan membrane baik itu plate, shell atau solid member.
Di sinilah saya rasa inti permasalahan yang selama ini saya pertanyakan yaitu model yang digunakan dalam analisa struktur.
Apakah benar memodelkan slab sebagai beam?
Dan bila dimodelkan 2 dimensi artinya hanya gedung2 dengan bentuk beraturan saja yang bisa dilakukan analisa tersebut.
Bagaimana untuk gedung 3D yang tidak beraturan? Seperti gedung epicentrum yang akan dibangun dan didesign oleh Prof Wiratman.

Dan juga kalo memang benar permasalahan terbesar dalam flat-slab adalah shear, maka hal ini jadi lebih rumit lagi karena pendekatan tulangan geser pada pelat dan beam tentu berbeda.
Umumnya untuk struktur pelat, shear ditahan oleh beton (shear spons) dan bukan oleh tulangan, berbeda dengan balok yang bisa menggunakan pendekatan tie&strut untuk menghitung tulangan geser yang dibutuhkan. hehe....jadi semakin rumit kan pembahasan ini. Mungkin jadinya tidak akan selesai2 kalo diteruskan, mari kita sudahi saja topik flat-slab ini dan biar ini menjadi bahan renungan kita saja.

Untuk formula Rayleigh, itu merupakan formula yang menghasilkan natural periode structure berdasarkan deflection yang terjadi berdasarkan gaya lateral awal yang di dapat berdasarkan nilai natural periode yang didapat berdasarkan formula empiris.
Mungkin sedikit membingungkan ungkapan saya di atas ya.
Intinya, awalnya kita mencari nilai natural periode awal berdasarkan formula tertentu (bisa juga dari hasil output computer) dan selanjutnya didapatkan gaya gempa berdasarkan nilai natural periode tersebut. Selanjutnya gaya gempa tsb diaplikasikan pada struktur bangunan yang tentunya akan menghasilkan defleksi pada tiap lantainya, nah berdasarkan defleksi inilah digunakan formula Rayleigh tersebut untuk menghasilkan nilai natural periode yang baru. Nilai yg baru ini akan dibandingkan dengan yang lama dimana tidak boleh berbeda lebih besar dari 20%.


Tanggapan 21 - Arief Yudhanto


Maaf saya salah membaca dengan teliti tulisan Karina. Karena dulu terbiasa memodelkan suatu struktur secara aktual (meski kadang memakai juga simplifikasi dan asumsi), jadinya saya mengira bahwa pelat selalu dimodelkan dengan pelat elemen juga; bukan beam. Penggunaan beam memang untuk kemudahan dan disebabkan keterbatasan software/solver; dalam hal ini, akurasi mungkin dikorbankan.

Untuk memperhitungkan shear factor dalam flat slab, sebaiknya menggunakan Mindlin theory; bukan Kirchoff atau Timoshenko beam. Asumsi beam terhadap pelat saya kira adalah kesalahan besar, karena deformasi dalam dimensi yang lain tidak ter-capture oleh beam.

Jadi, Rayleigh formula diimplementasikan sebagai sequential solver setelah output defleksi (dari solver lain) dilakukan? Mungkin ini disebabkan karena Rayleigh formula yang hanya valid untuk beam memerlukan "deflection function" sebagai input.

Terima kasih Pak Kajuputra atas penjelasannya :)