Derajat Kebebasan (Degree Of Freedom,DOF)Posted: 16 Mei 2011 in TEORI ANALISA DINAMIKA STRUKTUR 1Derajat kebebasan (degree of freedom) adalah derajat independensi yang diperlukan untuk menyatakan posisi suatu system pada setiap saat. Pada masalah dinamika, setiap titik atau massa pada umumnya hanya diperhitungkan berpindah tempat dalam satu arah saja yaitu arah horizontal. Karena simpangan yang terjadi hanya terjadi dalam satu bidang atau dua dimensi, maka simpangan suatu massa pada setiap saat hanya mempunyai posisi atau ordinat tertentu baik bertanda negative ataupun bertanda positif. Pada kondisi dua dimensi tersebut, simpangan suatu massa pada saat t dapat dinyatakan dalam koordinat tunggal yaitu Y(t). Struktur seperti itu dinamakan struktur dengan derajat kebebasan tunggal / SDOF ( Single Degree of Freedom ) system.Dalam model system SDOF atau berderajat kebebasan tunggal, setiap massa m, kekakuan k, mekanisme kehilangan atau redaman c, dan gaya luar yang dianggap tertumpu pada elemen fisik tunggal.Struktur yang mempunyai n-derjat kebebasan atau struktur dengan derajat kebebasan banyak disebut multi degree of freedom (MDOF). Akhirnya dapat disimpulkan bahwa jumlah derajat kebebasan adalah jumlah koordinat yang diperlukan untuk menyatakan posisi suatu massa pada saat tertentu. Single Degree of Freedom System ( SDOF )1. Persamaan Differensial Pada Struktur SDOFSystem derajat kebebasan tunggal (SDOF) hanya akan mempunyai satu koordinat yang diperlukan untuk menyatakan posisi massa pada saat tertentu yang ditinjau. Bangunan satu tingkat adalah salah satu contoh bangunan derajat kebebasan tunggal.Berdasarkan prinsip keseimbangan dinamik pada free body diagram tersebut, maka dapatdiperoleh hubungan,p(t) fS fD = m atau m + fD + fS = p(t) ( 2.4.1 )dimana :fD = c.fS = k.y ( 2.4.2 )Apabila persamaan 2.4.2 disubtitusikan ke persamaan 2.4.3 , maka akan diperoleh :m+ c+ ky = p(t) ( 2.4.3 )Persamaan (2.4.3) adalah persamaan differensial gerakan massa suatu struktur SDOF yang memperoleh pembebanan dinamik p(t). pada problema dinamik.Yang penting untuk diketahui adalah simpangan horizontal tingkat atau dalam persamaaan tersebut adalah y(t).2 Persamaan Differensial Struktur SDOF akibat Base MotionBeban dinamik yang umum dipakai pada analisa struktur selain beban angin adalah beban gempa. Gempa bumi akan mengakibatkan permukaan tanah menjadi bergetar yang getarannya direkam dalam bentuk aselogram. Tanah yangbergetar akan menyebabkan semua benda yang berada di atas tanah akan ikut bergetar termasuk struktur bangunan. Di dalam hal ini masih ada anggapan bahwa antara fondasi dan tanah pendukungnya bergerak secara bersama-sama atau fondasi dianggap menyatu dengan tanah. Anggapan ini sebetulnya tidak sepenuhnya benar karena tanah bukanlah material yang kaku yang mampu menyatu dengan fondasi. Kejadian yang sesungguhnya adalah bahwa antara tanah dan fondasi tidak akan bergerak secara bersamaan. Fondasi masih akan bergerak horizontal relative terhadap tanah yang mendukungnya. Kondisi seperti ini cukup rumit karena sudah memperhitungkan pengaruh tanah terhadap analisis struktur yang umumnya disebut soil-structure interaction analysis.Untuk menyusun persamaan differensial gerakan massa akibat gerakan tanah maka anggapan di atas tetap dipakai, yaitu tanah menyatu secara kaku dengan kolom atau kolom dianggap dijepit pada ujung bawahnya. Pada kondisi tersebut ujung bawah kolom dan tanah dasar bergerak secara bersamaan. Persamaan difrensial gerakan massa struktur SDOF akibat gerakan tanah selanjutnya dapat diturunkan dengan mengambil model seperti pada gambar :

( gambar 1. Struktur SDOF Akibat Base Motion )Berdasarkan pada free body diagram seperti gambar di atas maka deformasi total yang terjadi adalah :ytt (t) = y(t) + yg (t) ( 2.4.4 )Dari free body diagram yang mengandung gaya inersia f1 tampak bahwa persamaan kesetimbangannya menjadifI + fD + fS = 0 ( 2.4.5 )dimana inersia adalah,fI = my t ( 2.4.6 )Dengan mensubstisusikan persamaan (2.4.2) dan (2.4.6) ke (2.4.4) dan (2.4.6), sehingga diperoleh persamaaannya sebagai berikut,my + cy + ky= - mg (t) ( 2.4.7 )Persamaan tersebut disebut persamaan difrensial relative karena gaya inersia, gaya redam dan gaya pegas ketiga tiganya timbul akibat adanya simpangan relative. Ruas kanan pada persamaan (2.4.7) disebut sebagai beban gempa efektif atau beban gerakan tanah efektif. Ruas kanan tersebut seolah menjadi gaya dinamik efektif yang bekerja pada elevasi lantai tingkat. Kemudian gaya luar ini akan disebut sebagai gaya efektif gempa :Peef (t) mg (t). ( 2.4.8 )3. Persamaan Differensial Struktur MDOF ( Multi Degree of Freedom)a) Matriks Massa, Matriks Kekakuan dan Matriks RedamanUntuk menyatakan persamaan diferensial gerakan pada struktur dengan derajat kebebasan banyak maka dipakai anggapan dan pendekatan seperti pada struktur dengan derajat kebebasan tunggal SDOF. Anggapan seperti prinsip shear building masih berlaku pada struktur dengan derajat kebebasan banyak (MDOF). Untuk memperoleh persamaan diferensial tersebut, maka tetap dipakai prinsip keseimbangan dinamik (dynamic equilibrium) pada suatu massa yang ditinjau. Untuk memperoleh persamaan tersebut maka diambil model struktur MDOF.Struktur bangunan gedung bertingkat 3, akan mempunyai 3 derajat kebebasan. Sering kali jumlah derajat kebebasan dihubungkan secara langsung dengan jumlahnya tingkat. Persamaan diferensial gerakan tersebut umumnya disusun berdasarkan atas goyangan struktur menurut first mode atau mode pertama seperti yang tampak pada garis putus-putus. Masalah mode ini akan dibicarakan lebih lanjut pada pembahasan mendatang. Berdasarkan pada keseimbangan dinamik pada free body diagram. maka akan diperoleh :

Pada persamaan-persamaan tersebut diatas tampak bahwa keseimbangan dinamik suatu massa yang ditinjau ternyata dipengaruhi oleh kekakuan, redaman dan simpangan massa sebelum dan sesudahnya. Persamaan dengan sifat-sifat seperti itu umumnya disebut coupled equation karena persamaan-persamaan tersebut akan tergantung satu sama lain. Penyelesaian persamaan coupled harus dilakukan secara simultan artinya dengan melibatkan semua persamaan yang ada. Pada struktur dengan derajat kebebasan banyak, persamaan diferensial gerakannya merupakan persamaan yang dependent atau coupled antara satu dengan yang lain.Selanjutnya dengan menyusun persamaan-persamaan di atas menurut parameter yang sama (percepatan, kecepatan dan simpangan) selanjutnya akan diperoleh :

Persamaan-persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk matriks sebagai berikut :

(Pers. 2.4.14 dapat ditulis dalam matriks yang lebih kompleks,[M]{} + [C]{} + [K]{Y} = {F(t)}Yang mana [M], [C] dan [K] berturut-turut adalah mass matriks, damping matriks dan matriks kekakuan yang dapatditulis menjadi,

Sedangkan {}, {} dan {Y} dan {F(t)} masing-masing adalah vektor percepatan, vektor kecepatan, vektor simpangandan vektor beban, atau,

Secara visual Chopra (1995) menyajikan keseimbangan antara gaya dinamik, gaya pegas, gaya redam dan gaya inersia seperti pada gambar 2.3

Gambar 2.3 Keseimbangan Gaya Dinamik dengan fS, fD, dan f1 (Chopra, 1995)b) Matriks RedamanPada persamaan diferensial di atas, maka tersusunlah berturut-turut matriks massa, matriks redaman dan matriks kekakuan. Sebagaimana telah dibahas sebelumnya bahwa kekakuan kolom sudah dapat dihitung secara lebih pasti. Kekakuan kolom dapat dihitung berdasarkan model kekakuan balok yang dipakai. Dengan demikian matriks kekakuan sudah dapat disusun dengan jelas. Pada bagian lain yang sudah dibahas adalah massa struktur. Apabila model distribusi massa struktur sudah dapat dikenali dengan baik, maka massa setiap derajat kebebasan juga dapat dihitung dengan mudah. Akhirnya matriks massa juga dapat disusun secara jelas. Maka sesuatu yang perlu dibahas lebih lanjutadalah matriks redaman. Sebelum menginjak matriks redaman maka akan dibahas terlebih dahulu jenis dan sistem redaman.c) Non Klasikal / Non Proporsional DampingApabila matriks massa dan matriks kekakuan telah dapat disusun, maka selanjutnya tinggallah matriks redaman. Pada struktur SDOF, koefisien redaman c dapat dihitung yaitu merupakan produk antara rasio antara redaman-redaman kritik. Pada Bab III telah dibahas tentang sistem redaman yaitu redaman klasik ( clasiccal damping ) dan redaman non-klasik ( non clasiccal damping ). Damping non-klasik dapat tergantung pada frekuensi ( frequency dependent ). Clough dan Penzien (1993) memberikan contoh damping non-klasik.Pada gambar 2.4.a tampak kombinasi antara struktur beton di bagian bawah misalnya dan struktur baja pada bagian atas. Jenis bahan akan mempengaruhi rasio redaman. Antara struktur beton dan struktur baja akan mempunyai perbedaan rasio redaman yang cukup signifikan. Oleh karena itu sistem struktur mempunyai rasio redaman yang berbeda. Prinsip non-klasikal damping akan berlaku pada struktur tersebut. Pada gambar 2.4.b adalah sistem struktur yang memperhitungkan efek / pengaruh tanah dalam analisis struktur. Analisis struktur seperti itu biasanya disebut analisis interaksi antara tanah dengan bangunan (soil-structure interaction analysis). Struktur tanah umumnya mempunyai kapasitas meredam energi atau mempunyai rasio redaman yang jauh lebih besar daripada bangunan atas. Disamping itu interaksi antara tanah dan fondasi sebenarnya adalah interaksi frequency dependent, artinya kualitasinteraksi akan dipengaruhi oleh frekuensi beban yang bekerja.

Gambar 2.4 Struktur Dengan Damping Non-Klasik (Clough & Pensien, 1993)Apabila interaksi antara tanah dengan struktur dipengaruhi frekuensi, maka kekakuan dan redaman interaksi juga frequency dependent. Pada kondisi tersebut sistem struktur tidak akan mempunyai standar mode shapes (akan dibahas kemudian). Dengan memperhatikan kenyataan-kenyataan seperti itu maka ada empat hal yang perludiperhatikan. Pertama rasio redaman struktur atas yang dipengaruhi oleh level respon, kedua rasio redaman pada stuktur atas dan bawah sangat berbeda, ketiga rasio redaman struktur bawah tergantung pada frekuensi beban dan keempat sistem struktur tidak akan mempunyai standar mode shapes. Apabila analisis struktur akan memperhatikan hal itu semua, maka problemnya tidak hanya terletak pada redaman tetapi penyelesaian yang komprehensif terhadap sistem struktur. Penyelesaian soil-structure interaction pada bangunan bertingkat banyak sungguhlah tidak sederhana. Oleh karena itu memperhitungkan redaman non-klasik ini memerlukan kemampuan yang sangat khusus.d) Klasikal / Proposional DampingDamping dengan sistem ini relatif sederhana bila dibanding dengan nonklasikal damping. Namun demikian penggunaan sistem damping seperti ini juga terbatas, yaitu hanya dipakai pada analisis struktur yang tidak memperhatikan interaksi antara tanah dengan bangunan. Ada juga yang memakainya, namun hal itu disertai dengan anggapan-anggapan. Analisis struktur yang menggunakan damping jenis ini adalah analisis struktur elastik maupun inelastik yang mana struktur bangunan dianggap dijepit pada dasarnya.Pada analisis dinamik yang menggunakan superposisi atas persamaan independen (uncoupled modal superposition method) maka masih dapat dipakai, prinsip ekivalen damping rasio, yaitu yang dinyatakan dalam bentuk,Cj = 2 j Mj j (2.4.18)yang mana Cj, Mj adalah suatu simbol yang berasosiasi dengan mode j, dan j berturut-turut adalah rasio redaman dan frekuensi sudut mode ke-j.Untuk menyederhanakan persoalan umumnya dipakai rasio redaman yang konstan, artinya nilai rasio redaman diambil sama untuk semua mode. Apabila hal ini telah disepakati maka analisis dinamik struktur dengan modal analis tidak memerlukan matriks redaman. Cara ini mempunyai kelemahan, karena pada mode yang lebih tinggi umumnya frekuensi sudut dan rasio redaman akan lebih besar.Pada analisis dinamik yang melakukan integrasi secara langsung dan analisis dinamik inelastik, maka konsep ekivalen damping ratio sebagaimana tercantum pada persamaan 2.4.18 tersebut tidak dapat dipakai. Pada kedua analisis ini diperlukan suatu matriks redaman, dan oleh karenanya matriks redaman perlu disusun. Didalam analisis tersebut damping matriks disusun berdasarkan satu dan dua nilai proporsional damping. Terdapat beberapa sistem redaman proporsional yang dapat disusun yang secara skematis ditunjukkan oleh gambar 2.5

Gambar 2.5 Jenis-Jenis Proporsional Damping

Simpangan (Driff) Akibat GayaGempaPosted: 13 Mei 2011 in TEORI ANALISA DINAMIKA STRUKTUR 1Simpangan (driff) adalah sebagai perpindahan lateral relative antara dua tingkat bangunan yang berdekatan atau dapat dikatakan simpangan mendatar tiap tiap tingkat bangunan (horizontal story to story deflection).Simpangan lateral dari suatu system struktur akibat beban gempa adalah sangat penting yang dilihat dari tiga pandangan yang berbeda, menurut Farzat Naeim (1989):1. Kestabilan struktur (structural stability)2. Kesempurnaan arsitektural (architectural integrity) dan potensi kerusakan bermacam-macam komponen bukan struktur3. Kenyaman manusia (human comfort), sewaktu terjadi gempa bumi dan sesudah bangunan mengalami gerakan gempa.Dalam pada itu juga, Richard N. White (1987) berpendapat bahwa dalam perencanaan bangunan tinggi selalu dipengaruhi oleh pertimbangan lenturan (deflection), bukannya oleh kekuatan (strength).Simpangan antar tingkat dari suatu titik pada suatu lantai harus ditentukan sebagai simpangan horizontal titik itu, relative terhadap titik yang sesuai pada lantai yang berada dibawahnya. Perbandingan antar simpangan antar tingkat dan tinggi tingkat yang bersangkutan tidak boleh melebihi 0.005 dengan ketentuan dalam segala hal simpangan tersebut tidak boleh lebih dari 2 cm. Terhadap simpangan antar tingkat telah diadakan pembatasan-pembatasan untuk menjamin agar kenyamanan bagi para penghuni gedung tidak terganggu dan juga untuk mengurangi momen-momen sekunder yang terjadi akibat penyimpangan garis kerja gaya aksial didalam kolom-kolom (yang lebih dikenal dengan P-delta).Berdasarkan UBC 1997 bahwa batasan story driff atau simpangan antar tingkat adalah sebagai berikut :Untuk periode bangunan yang pendek T< 0.7 detik, maka simpangan antar tingkat m 0.0025Ih atau 2.5% dari tinggi bangunan.Untuk periode bangunan yang pendek T> 0.7 detik, maka simpangan antar tingkat m 0.002Ih atau 2.0% dari tinggi bangunan.

Dinamik Karakteristik StrukturBangunanPosted: 13 Mei 2011 in TEORI ANALISA DINAMIKA STRUKTUR 1Pada persamaan difrensial melibatkan tiga properti utama suatu struktur yaitu massa, kekakuan dan redaman. Ketiga properti struktur itu umumnya disebut dinamik karakteristik struktur. Properti-properti tersebut sangat spesifik yangtidak semuanya digunakan pada problem statik. Kekakuan elemen / struktur adalah salah satu-satunya karakteristik yang dipakai pada problem statik, sedangkan karakteristik yang lainnya yaitu massa dan redaman tidak dipakai.1. MassaSuatu struktur yang kontinu kemungkinan mempunyai banyak derajat kebebasan karena banyaknya massa yang mungkin dapat ditentukan. Banyaknya derajat kebebasan umumnya berasosiasi dengan jumlah massa tersebut akanmenimbulkan kesulitan. Hal ini terjadi karena banyaknya persamaan differensial yang ada. Terdapat dua permodelan pokok yang umumnya dilakukan untuk mendeskripsikan massa struktur.2. Kekakuankekakuan adalah salah satu dinamik karakteristik struktur bangunan yang sangat penting disamping massa bangunan. Antara massa dan kekakuan struktur akan mempunyai hubungan yang unik yang umumnya disebut karakteristik diri atau Eigenproblem. Hubungan tersebut akan menetukan nilai frekuensi sudut , dan periode getar struktur T. Kedua nilai ini merupakan parameter yang sangat penting dan akan sangat mempengaruhi respon dinamik struktur. Pada prinsip bangunan geser ( shear building ) balok pada lantai tingkat dianggap tetap horizontal baik sebelum maupun sesudah terjadi pergoyangan. Adanya plat lantai yang menyatu secara kaku dengan balok diharapkan dapat membantu kekakuan balok sehingga anggapan tersebut tidak terlalu kasar. Pada prinsip desain bangunan tahan gempa dikehendaki agar kolom lebih kuat dibandingkan dengan balok, namun demikian rasio tersebut tidak selalu linear dengan kekakuannya. Dengan prinsif shear building maka dimungkinkan pemakaian lumped mass model. Pada prinsip ini, kekakuan setiap kolom dapat dihitung berdasarkan rumus yang telah ada. Pada prinsipnya, semakin kaku balok maka semakin besar kemampuannya dalam mengekang rotasi ujung kolom, sehingga akan menambah kekuatan kolom. Perhitungan kekakuan kolom akan lebih teliti apabila pengaruh plat lantai diperhatikan sehingga diperhitungkan sebagai balok T.3. RedamanRedaman merupakan peristiwa pelepasan energi ( energi dissipation) oleh struktur akibat adanya berbagai macam sebab. Beberapa penyebab itu antara lain adalah pelepasan energi oleh adanya gerakan antar molekul didalam material, pelepasan energi oleh gesekan alat penyambung maupun system dukungan, pelepasan energi oleh adanya gesekan dengan udara dan pada respon inelastic pelepasan energi juga terjadi akibat adanya sendi plastis. Karena redaman berfungsi melepaskan energi maka hal ini akan mengurangi respon struktur.

SEKILAS MENGENAIANALISA DINAMIK STRUKTUR

I.1. Simpangan Dinamik Struktur (DLF)I.1.2. Kekakuan StrukturKekakuan struktur tiap kolom dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Di mana : K = Kekakuan Kolom (Kg/cm) I = Momen Inersia (cm4) L = Panjang Bentang (cm)b dan h = Dimensi Kolom (cm) E = Modulus Elastik Beton (2 x 106 kg/cm2)

1.1.2. Plot Simpangan StrukturSecara umum apabila frekuensi sudut beban dekat dengan frekuensi sudut struktur maka respon struktur akan membesar.

Dimana :Y(t) = Plot Simpangan Struktur (rad cm/kg detik)R = Rasio FrekuensiK = Kekakuan struktur (kg/cm)

1.1.3. Dynamic Magnification Factor atau Dinamyc LoadDLF dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Dari Gambar di atas terlihat bahwa nilai DLF akan besar sekali pada rasio redaman (3) yang relative kecil, dan rasio frekuensi (r) yang mendekati 1.

I.2. Mode Shape StrukturGetaran bebas pada struktur derajat kebebasan banyak akan struktur yang penting dan sangat bermanfaat. Karakter karakter tersebut adalah frekuensi sudut (w) periode getaran (T) dan frekuensi alam. Dapat dihitung dengan cara:

Berdasarkan keseimbangan gaya-gaya pada free body dapat disusun Persamaan Diferensial gerakan: m1.y1 + K1.y1 -K2 (y2-y1) =0 m2.y2 + K2(y2-y1) -K3 (y3-y2) =0 m3.y3 + K3(y3-y2) -K4 (y4-y3) =0 m4,y4 + K4 (y4-y3) =0 Persamaan tersebut dapat ditulis menjadi: m1.y1 + (K1+K2)y1 -K2 .y2 =0 m2.y2 - K2.y1 +(K2+K3)y2-K3.y3 =0 m3.y3 - K3.y2 +(K3-K4)y3 - K4.y4 =0 m4.y4 - K4.y3 + K4.y4 =0 Dapat ditulis dalam bentuk matrik :

Beberapa contooh metode shape struktur :

I.3. Respon Struktur Terhadap Gempa El-CentroGempa merupakan fenomena alam yang terjadi dan tid ak dapat dielakan dari kehidupan manusia. Gempa bumi adalah getaran atau gegaran pergerakan perrnukaan bumi. Permukaan bumi senantiasa bergerak dalam pergerakan tektonik, dan gempa bumi terjadi disebabkan tekanan melebihi kemampuan bumi meredamnya. Salah satu kaitan gempa bumi didalam teknik sipit adalah dampak dari getaran gempa tersebut terhadap bangunan di permukaan bumi. Sesuai dengan getaran yang dihasilkan gempa dan mutu serta kualitas mendesain sebuah bangunan akan berdampak terhadap bangunan itu sendiri, Di dalam perencanaan struktur beton bertulang khususnya gedung, analisa beban yang diberikan selain beban sendiri bangunan, beban hidup, serta beban angin, beban gempa juga harus diperhitungkan, berkaitan dengan wilayah Indonesia yang terletak pada jalur wilayah gempa. Perencanaan yang melibatkan beban gempa adalah bertujuan agar bangunan yang didesain tahan terhadap gempa.Gempa El-Centro yang terjadi di California Amerika Serikat satu gempa terdahsyat yang pernah terjadi di bumi ini dimana sekitar 80 % bangunan yang ada dikota California bagian utara di jalan Imperial mengalami kerusakan yang sangat parah. Disepanjang jalan Brawley sebagai pusat bisnis kota, seluruh struktur bangunan nengalami kerusakan yang parah. Dampak getaran yang terjadi dirasakan sampai sekitar 40 mil disepanjang jalan Imperial. Kerugian yang diperkirakan pada saat itu adalah sekitar $US 6 juta. Gempa El Centro perancangan bangunan tahan gempa. Nilai magnitude gempa El Cen tro adalah 7.1.UBC ( Uniform Building Code ) adalah salah satu pedoman perancangan bangunan gedung tahan gempa dimana pedoman ini dibuat berdasarkan observasi Northridge di California pada kelakuan struktur terhadap gempa.tahun 1994 dan gempa Hyogoken-Nanbu di Kobe, Jepang pada tahun 1995. Kedua gempa ini memberikan efek yang sangat signifikan terhadap perancangan dan pendetailan sebuah struktur, terutama perancangan struktur di daerah beresiko gempa yang tinggi. Peraturan UBC telah dibuat pada tahun 1994, dan direvisi ulang pada tahun 1997 setelah gempa dahsyat terjadi di kota Kobe, Jepang. Peraturan UBC juga merupakan peraturan yang dibuat berdasarkan peraturan ACI 318- 95. Perancangan gaya geser dasar minimum pada daerah Zone 4 menurut UBC juga dibuat berdasarkan hasil penelitian dan observasi gerakan tanah pada daerah sekitar pada saat terjadi di gempa Nortbridge pada tahun 1994.Peraturan UBC 94S2 merupakan peraturan yang selalu di struktur tahan gempa dengan menggunakan respon spektrum yang telah diobservasi dan diakui secara luas. Sementara gempa El-Centro yang memberikan respon spektrum efek yang sangat signifikan juga sangat berpengaruh besar terhadap struktur sehingga didalam perencanaan sebuah struktur dengan metode analisa dinamis kita dapat mengetahui sebuah struktur yang di disain dengan memperhitungkan analisa respon spektrum peraturan UBC 94S2 dapat dinyatakan aman atau tidak apabila didisain dengan menggunakan respon spektrum dan gempa El-Centro dan berapa besar perbedaan dari keduanya.Gempa El Centro terjadi di Imperial Valley, California pada tanggal 15 Oktober 1979. Gempa El Centro dapat dirasakan sekitar lebih dari 128.000 km luasan area. Dampak terburuk yang dirasakan di bagian Utara California dan bagian Selatan Negara Imperial dimana sebelas perusahaan dan dua 216 rumah hancur. Empat ratus perusahaan dan 1565 rumah rusak berat. Walaupun tidak ada korban jiwa, sembilan puluh satu orang dilaporkan terluka akibat benda - benda tajam yang melayang dan tertimpa akibat reruntuhan benda. Salah satu struktur terbaik yang ada runtuh akibat getaran gempa E| Centro, Untuk bangunan yang bukan tergolong struktur juga dalam keadaan rusak berat termasuk dampak terhadap abutmen jembatan yang terjadi retak-retak dan badan jalan yang mengalami pergeseran akibat merosot dan hancur. Gempa El Centro juga memberikan dampak yang cukup besar di bidang pertanian, dimana saluran -saluran dan bangunan-bangunan Irigasi mengalami kerusakan yang cukup fatal, Goncangan akaibat gempa El Centro menyebabkan keruntuhan bendungan di sepanjang 13 km Timur Kanal Calexico. Setiap akselerogram mengandung ketidakpastian untuk dipakai disuatu lokasi. Karena itu harus ditinjau sedikitnya 4 buah akselerogram gempa yang berbeda. Gempa El Centro dianggap sebagai standar, karena akselerogramnya mengandung frekuensi yang lebar, tercatat pada jarak sedang dan pusat gempa dengan magnitude yang sedang pula. Sebagai alternatif maka diperbolehkan mempergunakan percepatan tanah yang disimuiasikan sebagai gerak respons dinamik riwayat waktu.

Riwayat Waktu Gempa El-Centro di California

Kerusakan pada sendi plastis kolom akibat gempa El-Centro di California

Semoga hasil Posting saya ini dapat membantu rekan-rekan Fakultas Teknik Sipil pada umumnya dan rekan-rekan Fakultas Teknik Sipil Unissula yang mengambil Mata Kuliah Analisa Dinamik Struktur pada khususnya..Terima Kasih

ANALISIS GEMPASejarah Analisis GempaAnalisis Gempa atau Seismik adalah bagian dari analisis struktur dan perhitungan respon dari sebuah bangunan struktur untuk gempa bumi. Ini adalah bagian dari proses perencanaan struktur, rekayasa gempa bumi atau penilaian struktural dan retrofit (lihat rekayasa struktural) di daerah rawan gempa bumi.

Seperti yang terlihat dalam gambar, bangunan memiliki potensi untuk berdeformasi menurut pola gelombang selama gempa bumi. Hal ini disebut mode dasar atau fundamental mode , dan merupakan respon frekuensi terendah bangunan. Sebagian besar bangunan, memiliki mode yang lebih tinggi dari respon, yang unik selama gempa bumi. Angka ini hanya menunjukkan mode kedua, tetapi ada yang lebih tingg. Namun mode pertama dan kedua cenderung menyebabkan kerusakan yang paling banyak. >Ketentuan awal untuk ketahanan seismik yaitu persyaratan desain untuk gaya lateral dimana beban gempa tiap tingkat sebanding dengan proporsi berat bangunan. Pendekatan ini diadopsi dalam lampiran dari 1927 Uniform Building Code (UBC), yang digunakan di pantai barat Amerika Serikat . Hal Ini kemudian berkembang bahwa sifat dinamik struktur mempengaruhi beban yang dihasilkan selama gempa bumi. Pada Los Angeles County Building Code tahun 1943 ketentuan untuk memvariasikan beban berdasarkan jumlah tingkat lantai diadopsi (berdasarkan penelitian yang dilakukan di Caltech bekerjasama dengan Universitas Stanford danPantai AS dan Geodetic Survey , yang dimulai pada tahun 1937) .>Konsep respon spectra dikembangkan pada 1930-an, tapi tidak sampai 1952 bahwa komite bersama dari San Francisco Bagian dari ASCE dan Insinyur Struktural Asosiasi California Utara (SEAONC) mengusulkan menggunakan periode alami bangunan (yang invers frekuensi) untuk menentukan gaya lateral [1] .University of California, Berkeley merupakan perguruan tinggi awal yang mengembangkan analisis struktur seismik berbasis-komputer, diketuai oleh Profesor Ray Clough (yang juga menciptakan istilah elemen hingga). Diantara mahaiswanya adalah Edward L Wilson, yang kemudian menulis program SAP pada tahun 1970, generasi awal yang mengembangkan program Analisis Elemen Hingga .>Analisis Statik EkivalenMetode ini mendefinisikan serangkaian gaya yang bekerja pada sebuah gedung untuk mewakili efek dari gerakan tanah gempa, biasanya ditentukan oleh desain seismik spektrum respon. Dalam metode ini diasumsikan bahwa bangunan merespon gempa dalam mode fundamental. Respon dibaca dari desain spektrum respons, mengingat frekuensi alami bangunan (baik dihitung atau ditentukan oleh peraturan/kode bangunan). Penggunaaan metode ini diperluas dalam banyak peraturan bangunan dengan menerapkan faktor penambahan (untuk bangunan tinggi) dengan beberapa mode yang lebih tinggi, dan (untuk tingkat rendah) yang mengalami rotasi. Untuk mempertimbangkan dampak karena pelelehan struktur, peraturan banyak menerapkan faktor modifikasi yang mengurangi kekuatan desain (misalnya faktor reduksi kekuatan, R).>Analisis Respon SpektrumPendekatan ini memperhitungkan beberapa mode respons bangunan. Hal ini diperlukan dalam banyak peraturan bangunan kecuali untuk bangunan yang sangat sederhana atau sangat kompleks struktur. Respons struktur dapat didefinisikan dari kombinasi dari banyak mode khusus sehingga dalam rangkaian getaran sesuai dengan beban harmonik. Analisis dengan komputer dapat digunakan untuk menentukan mode untuk struktur. Untuk setiap mode, respon dibaca dari spektrum desain, berdasarkan pada frekuensi modal dan massa modal dan kemudian dikombinasikan untuk memberikan perkiraan total respon struktur.Kombinasi Modal terdiri atas :1. Metode absolut puncak : nilai yang ditambahkan bersama-sama2. Kuadrat akar dari jumlah kuadrat (SRSS)3. Kombinasi Kuadrat Lengkap (CQC) sebuah metode yang merupakan perbaikan pada SRSS untuk mode berjarak dekat.Hasil dari analisis respon spektrum dengan menggunakan respon spektrum gerakan tanah biasanya berbeda dari yang akan dihitung langsung dari analisis linier dinamik menggunakan gerakan tanah langsung, karena terdapat tahapan informasi yang hilang dalam proses menghasilkan respon spektrum. Dalam kasus di mana struktur sangat tidak teratur, sangat tinggi atau sangat penting bagi masyarakat di respon bencana, pendekatan respon spektrum tidak lagi sesuai, dan analisis kompleks analisis dibutuhkan, seperti non-linear analisis statis atau dinamis.>Analisis Dinamis Linier Prosedur statis sesuai apabila efek mode yang lebih tinggi tidak signifikan. Ini umumnya berlaku untuk jangka pendek, bangunan biasa. Oleh karena itu, untuk bangunan tinggi, bangunan yang mengalami torsi, atau sistem non-ortogonal, sebuah diperlukan prosedur dinamis. Dalam prosedur dinamik linier, gedung dimodelkan sebagai sistem derajat-kebebasan-banyak (MDOF) dengan matriks kekakuan elastis linear dan matriks redaman viskos setara.Masukan seismik dimodelkan baik menggunakan analisa spektral modal atau analisis riwayat waktu tetapi dalam kedua kasus, kekuatan-kekuatan internal yang sesuai dan perpindahan ditentukan menggunakan analisis elastis linier. Keuntungan dari prosedur dinamik linier berkaitan dengan prosedur statis linear adalah bahwa mode yang lebih tinggi dapat diperhitungkan. Namun, hal ini didasarkan pada respon elastis linier dan karenanya penerapan menurun dengan meningkatnya perilaku nonlinear didekati dengan faktor reduksi kekuatan global.Dalam analisis dinamik linier, respon struktur terhadap gerakan tanah dihitung dalam domain waktu dan semua fase informasi itu dipertahankan. Metode analitis dapat menggunakan dekomposisi modal sebagai alat untuk mengurangi derajat kebebasan dalam analisis.>Analisis Statis Non-LinierSecara umum, prosedur linier yang berlaku saat struktur diharapkan tetap hampir elastis untuk tingkat pergerakan tanah atau ketika hasil desain dalam distribusi hampir seragam di seluruh respon nonlinier struktur. Sebagai tujuan bahwa kinerja struktur menyiratkan tuntutan inelastis yang lebih besar dengan peningkatan prosedur linier ke titik yang membutuhkan tingkat tinggi konservatif dalam asumsi permintaan dan kriteria penerimaan untuk menghindari kinerja yang tidak diinginkan. Oleh karena itu, prosedur memasukkan analisis inelastik dapat mengurangi ketidakpastian dan konservatif. Pendekatan ini juga dikenal sebagai analisis pushover. Sebuah pola gaya diterapkan pada model struktural yang mencakup sifat non-linear (seperti pada baja), dan gaya total diplot terhadap perpindahan referensi untuk menentukan kurva kapasitas. Ini kemudian dapat dikombinasikan dengan kurva persyaratan (biasanya dalam bentuk percepatan-perpindahan spektrum respon (ADR)). Hal ini pada dasarnya adalah mengurangi masalah dengan membawa ke tingkat kebebasan tunggal. Prosedur nonlinier statik ekuivalen SDOF menggunakan model struktural yang mewakili gerakan tanah seismik dengan spektrum respons. Story drift (perpindahan tingkat) dan komponen gaya terkait terhadap parameter permintaan global oleh kurva pushover atau kapasitas merupakan dasar dari prosedur statis non-linear.Analisisi Dinamik Non-linier Analisis nonlinier dinamik memanfaatkan kombinasi catatan gerakan tanah dengan model struktural rinci, sehingga mampu menghasilkan hasil dengan ketidakpastian yang relatif rendah. Dalam analisis dinamik nonlinear, model struktural rinci dikenakan ke rekaman gerakan tanah (ground-motion) menghasilkan estimasi deformasi komponen untuk setiap derajat kebebasan dalam model dan respon modal yang digabungkan dengan menggunakan skema seperti jumlah-kuadrat-akar (SRRS).Dalam analisis dinamis non-linear sifat non-linier struktur dianggap sebagai bagian dari suatu domain analisis waktu. Pendekatan ini adalah yang paling ketat dan digunakan oleh beberapa peraturan bangunan untuk bangunan dengan konfigurasi yang tidak biasa atau untuk keperluan khusus. Namun, respon dihitung bisa sangat sensitif terhadap karakteristik gerakan tanah individu digunakan sebagai input seismik, sehingga diperlukan beberapa analisis menggunakan catatan gerakan tanah yang berbeda untuk mencapai estimasi yang handal dari distribusi probabilistik respon struktural. Karena sifat-sifat respon gempa tergantung pada intensitas, atau keparahan, dari getaran seismik, penilaian yang komprehensif untuk berbagai analisis dinamik nonlinear pada berbagai tingkat intensitas untuk mewakili skenario yang mungkinn untuk gempa yang berbeda. Hal ini mengakibatkan munculnya metode seperti Incremental Dynamic Analysis.

Download Spreadsheet Excel Perencanaan Jembatan Tipe Beton

Perencanaan jembatan mengikuti Standar Bina Marga (BM-70). Input gaya dan geometri struktur cukup mudah dan sederhana pada lembar perhitungan input data. Output dari program ini adalah dimensi jembatan dan gambar penulangan jembatan. Silahkan jika ingin mendownload Perhitungan struktur atas jembatan beton tipe Balok T lebar jembatan 5 m, dengan 2 buah gelagar : Bridge (T-beam).xls

Berikut adalah tampilan screen shoot programnya :

Sedangkan untuk perhitungan struktur desain gelagar jembatan beton tipe balok-T (T-Beam Girder), yang sesuai tipe jembatan BM-100 Bina Marga. Dimana lebar jalur lalu lintas 7.00 m (atau didesain sesuai kebutuhan), dengan jumlah gelagar 5 buah, atau lebih. Bentang jembatan balok-T sesuai BM-100 adalah 5 m sampai 25 m. Perhitungan tulangan beton menggunakan cara Ultimit. Program perhitungan tersebut dapat anda download disini.

Untuk perhitungan stabilitas dan struktur pilar jembatan tipe beton. Input gaya dan geometri struktur cukup mudah dan sederhana pada lembar perhitungan input data. Output dari program ini adalah dimensi pilar dan gambar penulangan pilar jembatan. File ini saya peroleh dari Mas Arga yang juga telah di publish. Silahkan jika ingin mendownload spreadsheet excel: Pilar Jembatan.xls

Jembatan dengan struktur beton mempunyai beberapa kelemahan, sehingga tentu kita lebih sering menjumpai Jembatan dengan struktur baja, silahkan baca Kelebihan Jembatan dengan Struktur Baja. Semoga bermanfaat...

Kelebihan Menggunakan Struktur Baja untuk JembatanPembangunan jembatan sudah mengambil banyak bentuk struktural dari tahun ke tahun. Jembatan yang dapat dilalui bisa digolongkan berdasarkan fungsinya seperti jalan raya, jalan kereta api, pejalan kaki, dan semacamnya. Secara struktur dapat dibagi ke dalam kategori bahan dari baja atau beton. Walaupun baja sudah umum digunakan dalam konstruksi jembatan, tapi kemajuan terakhir di teknologi material, besi baja telah memberikan dampak yang besar terhadap perkembangan perencanaan jembatan.

Keuntungan memakai material besi/ baja daripada beton

Selain kapasitas baja untuk menahan beban berat selama masa layan, perencanaan juga harus memasukkan faktor arsitektur. berdasarkan pertimbangan itu, jembatan baja menawarkan beberapa keuntungan daripada beton.1. Besi baja mempunyai kuat tarik dan kuat tekan yang tinggi, sehingga dengan material yang sedikit bisa memenuhi kebutuhan struktur.2. Keuntungan lain bisa menghemat tenaga kerja karena besi baja diproduksi di pabrik, sehingga di lapangan hanya tinggal pemasangannya saja.3. Setelah selesai masa layan, besi baja bisa dibongkar dengan mudah dan dipindahkan ke tempat lain, setelah masa layan, jembatan baja bisa dengan mudah diperbaiki dari karat yang menyebabkan penurunan kekuatan strukturnya.4. Pemasangan jembatan baja di lapangan lebih cepat dibandingkan dengan jembatan beton dan memerlukan ruang yang relatif kecil di lokasi konstruksi. Ini adalah salah satu keuntungan dari jembatan baja ketika lokasi itu berhubungan dengan lokasi proyek padat dan sempit.5. Rendahnya biaya pemasangan, jadwal konstruksi yang lebih cepat, dan keselamatan kerja sewaktu pemasangan lebih terjamin.

Kelemahan memakai material besi/ baja daripada beton

Tapi baja juga memiliki kelemahan seperti :1. Bisa berkarat2. Lebih berisik jika dilewati beban seperti kereta api.Karena itu ada penelitian dan pengembangan untuk masalah ini yaitu mengembangkan baja mutu tinggi tahan korosi yang sangat berguna jika jembatan berada di daerah laut yang kadar garamnya tinggi. Untuk mengatasi kebisingan , maka dikembangkan beton komposit dengan baja di atas permukaannya, sehingga bisa menurunkan tingkat kebisingan.

Penelitian di dalam kualitas baja yang digunakan di dalam pembangunan jembatan, bersamaan dengan metoda-metoda konstruksi lainnya , sudah membuat produksi dan pemasangan jembatan baja bentang yang panjang. Dan komponen struktur baja dapat dibuat sepanjangnya- panjangnya dan pemasangan dapat dibagi menjadi beberapa blok-blok, Sedangkan pengiriman komponen dan pemasangan di lapangan dapat bekerja dengan cepat dan mudah. Jembatan baja dapat dikhususkan untuk dibengkokkan atau disesuaikan dengan kondisi- kondisi di lapangan dengan sempurna. Di mana lokasi berisi sebagian besar dari lumpur dan bumi lemah, konstruksi dari suatu jembatan baja dapat dilakukan dengan mudah dan aman karena berat baja hanya 25 - 35 % dari bobot mati struktur beton yang setara.

Salah satu keuntungan besi baja dalam masalah keamanan strukturnya adalah besi baja mempunyai kekuatan struktur yang pasti bila dibandigkan dengan beton yang kekuatan strukturnya berubah berdasarkan campuran semen dan airnya. Karena diproduksi di pabrik, besi baja mempunyai kualitas yang seragam dan ketelitian ukuran yang tinggi daripada beton. Beban angin juga menjadi lebih kecil dalam jembatan yang memakai material baja. Ini dikarenakan material struktur dengan memakai baja lebih kecil daripada jembatan dari beton. Besi itu juga sangat keras, sehingga walaupun sudah mencapai titik leleh karena beban jembatan,besi baja masih bisa kembali ke bentuk asalnya, berbeda dengan beton yang sangat rapuh, sekali dia meregang akan retak. Bila beton meregang dalam waktu lama, beton cenderung untuk menyusut dan deformasinya akan menghasilkan retak. Sedangkan baja tidak bermasalah seperti beton yang punya kecenderungan untuk retak sewaktu masa pengecoran karena efek pengeringan. Dalam hal ini jembatan baja lebih bagus dari beton dari sisi penampilan. Dalam hal gempa baja juga menunjukkan daya tahannya daripada beton.

Konstruksi Atap Baja Ringan

Langkah untuk mengganti konstruksi atap kayu dengan material baja ringan dan genteng metal adalah langkah tepat, karena dengan mengganti material kayu dengan material alternatif ini berarti kita juga telah membantu menyelamatkan hutan dan mencegah terjadinya bencana alam.

Sesuai dengan namanya, material ini memang sangat ringan. Bobotnya per meter persegi hanya sekitar 12 kg dibandingkan dengan rangka kayu yang bobotnya sekitar 40 kg/m2. Baja ringan merupakan baja mutu tinggi yang memiliki sifat ringan dan tipis, namun memiliki fungsi setara baja konvensional. Baja ringan ini termasuk jenis baja yang dibentuk setelah dingin (cold form steel). Meskipun tipis, baja ringan memiliki kekuatan tarik yang tinggi yaitu sekitar 550 MPa, sementara baja biasa sekitar 300 MPa. Ketebalan baja ringan untuk atap ringan yang beredar sekarang ini berkisar dari 0,4 mm 1mm.

Walaupun ringan tapi Anda tidak perlu khawatir karena material berbahan baku zincalume atau galvalume ini daya tahannya lebih unggul dibandingkan material kayu. Selain itu kecepatan dalam perakitan (20-30 m2/hari) dengan tenaga kerja yang lebih sedikit akan memberikan nilai ekonomis sehingga dapat menekan biaya pembangunan. Biaya per meter persegi jika ingin merenovasi atap dengan material baja ringan tergantung kualitas dan merk dagang material ini di pasaran, kisaran harganya antara 110 ribu 180 ribu per m2. Jika dibandingkan dengan harga kayu yang tahan rayap (kelas I), tentunya harga baja ringan ini relatif murah.

Jika ita mendapatkan job untuk mendesain atap baja ringan dengan SAP atau STADPRO, ada beberapa parameter yang harus kita perhatikan. Beberapa parameter tersebut adalah :1. Tegangan maksimum 550 MPa2. Kuat leleh 550 MPa 3. Modulus geser 80.000 MPa 4. Modulus Elastisitas 200.000 MPa 5. Berat Jenis 7400 kg/m3 Source : Handbook Energy and Calculation with Directory of Products and Services, Pister D OSBORN. Butterworth & Co. (published), 1985, UKPeraturan Muatan Indonesia 1970, Depth. PUTL, DC DPMB 1980, Bandung

Perhitungan kuda- kuda rangka baja ringan sangat berbeda dengan kayu, yakni cenderung lebih rapat. Semakin besar beban yang harus dipikul, jarak antar kuda- kuda semakin pendek. Misalnya untuk genteng dengan bobot 40 kg/m2 jarak kuda- kuda atap baja bisa dibuat setiap 1,4 m. Sementara bila bobot genteng mencapai 75kg/m2, maka jarak kuda- kuda atap baja ringan menjadi 1,2 m.Gambar 1. Pemasangan Rangka Atap Kuda- Kuda

Konstruksi atap baja ringan ini tidak membutuhkan konstruksi tambahan karena bobotnya lebih ringan dari material kayu, sehingga struktur rumah Anda sudah cukup kuat untuk menahan beban atap tersebut. Hanya ada sedikit catatan untuk material penutup atap atau genteng yang akan digunakan, karena semakin berat jenis genteng yang digunakan, maka jarak antar rangka kuda- kudanya semakin rapat sehingga beban atap pun akan semakin berat. Berikut ini adalah beberapa kekurangan dan kelebihan dari atap baja ringan :

Kekurangan :1. Kerangka atap baja ringan tidak bisa diekspos seperti rangka kayu, sistem rangkanya yang berbentuk jaring kurang menarik bila tanpa penutup plafon.2. Karena strukturnya yang seperti jaring ini maka bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung ia akan menyeret bagian lainnya maksudnya jika salah satu bagian kurang memenuhi syarat keamanan, maka kegagalan bisa terjadi secara keseluruhan (biasanya perhitungan strukturnya langsung dilakukan oleh structural engineer dari aplikatornya).3. Rangka atap baja ringan tidak sefleksibel kayu yang dapat dipotong dan dibentuk berbagai profil. (makanya jarang digunakan pada bangunan tradisional)

Kelebihan:

1. Karena bobot rangka atap yang ringan menurut konstruksi sipil maka dibandingkan kayu, beban yang harus ditanggung oleh struktur di bawahnya lebih rendah (jadi lebih irit strukturnya).2. Baja ringan bersifat tidak membesarkan api (non-combustible).3. Tidak bisa dimakan rayap (memangnya rayap makan baja atap ringan?.)4. Pemasangan rangka baja relatif lebih cepat apabila dibandingkan rangka kayu.5. Baja ringan nyaris tidak memiliki nilai muai dan susut, jadi tidak berubah karena panas dan dingin (itu kata aplikatornya lho).

Jika anda menggunakan genteng metal untuk penutup atap rumah, tentunya material ini sudah sesuai untuk diaplikasikan pada konstruksi baja ringan karena bobot genteng ini juga sangat ringan sekitar 5 kg/m2. Jika ingin mengaplikasikannya pada rangka kayu juga tidak masalah, Anda hanya harus menyesuaikan jarak reng yang disyaratkan oleh produsen genteng metal tersebut, karena bentuk dan ukuran genteng metal ini juga bervariasi. Genteng metal ini juga bebas perawatan karena tahan terhadap karat, jamur, pecah serta perubahan warna karena faktor cuaca.

Gambar 2. Jenis- jenis Genteng MetalPengerjaan konstruksi atap baja ringan ini membutuhkan keahlian khusus, sehingga praktisnya anda dapat menghubungi beberapa aplikator baja ringan untuk dapat membandingkan harga serta kualitasnya. Anda cukup menyerahkan desain arsitektur dari bangunan anda atau mengundang aplikator tersebut untuk mensurvei bangunan anda dan mereka akan membuat rancangan atap dengan menggunakan software khusus yang hasilnya lebih akurat.

Pelaksanaan Pondasi Bore Pile

Pekerjaan pondasi umumnya merupakan pekerjaan awal dari suatu proyek. Oleh karena itu langkah awal yang dilakukan adalah pemetaan terlebih dahulu. Inilah gunanya ilmu ukur tanah. Umumnya yang ngerjain adalah alumni STM geodesi dan pertanahan. Proses ini sebaiknya dilakukan sebelum alat- alat proyek masuk, karena jika sesudahnya wah susah itu untuk nembak-nya. Dan dari pemetaan ini dapat diperoleh suatu patokan yang tepat antara koordinat pada gambar kerja dan kondisi lapangan. Bayangin!! jika salah kerja di tempat orang lain. Bisa kacau itu..!!Berikut ini adalah tahapan- tahapan awal pekerjaan :

Foto 1 : Excavator mempersiapkan areal proyek agar alat-alat berat yang lain bisa masuk.

Pekerjaan pondasi tiang bor memerlukan alat- alat berat dalam suatu proyek . Disebut alat- alat berat memang karena bobotnya yang berat, makanya manajer proyek harus dapat memastikan perkerjaan persiapaan apa yang diperlukan agar alat yang berat tersebut dapat masuk ke areal dengan baik. Jika tidak disiapkan dengan baik, bisa saja alat berat tersebut ambles karena daya dukung tanahnya yang jelek.

Foto 2 : Bahkan bila perlu, dipasang juga pelat- pelat baja.Pelat baja tersebut dimaksudkan agar alat- alat berat tidak ambles jika kekuatan tanahnya diragukan. Jika sampai ambles, untuk ngangkat kembali biayanya lebih besar dibanding biaya yang diperlukan untuk mengadakan pelat- pelat tersebut. Perlu tidaknya pelat-pelat tersebut tentu didasarkan dari pengalaman- pengalaman sebelumnya, nggak ada itu di buku teks. Itu yang saya maksud dengan seni agar pekerjaan lancar. Coba, di buku mana itu ada..!?

Foto 3 : Pekerjaan penulangan pondasi tiang bor.

Paralel dengan pekerjaan persiapan, maka pembuatan penulangan tiang bor telah dapat dilakukan. Ini penting, karena jangan sampai sudah dibor, eh ternyata tulangannya belum siap. Jika tertunda lama, tanah pada lubang bor bisa rusak (mungkin karena hujan atau lainnya). Bisa- bisa perlu dilakukan pengerjaan bor lagi. Pemilihan tempat untuk merakit tulangan juga penting, tidak boleh terlalu jauh, masih terjangkau oleh alat- alat berat tetapi tidak boleh sampai mengganggu manuver alat- alat berat itu sendiri. Ini gambar detail strukturnya, biasanya digambarkan seperti ini. Ini fondasi franki yang terkenal itu, yang dibagian bawahnya membesar. Itu khas-nya Franky. Ada yang diameternya lebih dari 1 m, tapi prinsipnya hampir sama. Kedalaman pondasi adalah sampai tanah keras (SPT 50) dalam hal ini adalah 17-18 m (lokasi di Bogor).

Gambar 4 Detail Pondasi FrankiJika alat-alat berat sudah siap, juga tulangan- tulangannya, serta pihak ready mix concrete-nya sudah siap, maka dimulailah proses pengeboran. Skema alat- alat bornya adalah.

Gambar diatas bisa menggambarkan secara skematik alat- alat yang digunakan untuk mengebor. Dalam prakteknya, mesin bor-nya terpisah sehingga perlu crane atau excavator tersendiri seperti ini.

Foto 5 : Persiapan Alat BorPerhatikan mesin bor warna kuning belum dipasangkan dengan mata bornya yang dibawah itu. Saat ini difoto, alat bor sedang mempersiapkan diri untuk memulai.

Foto 6. tahapan Awal PengeboranKecuali alat bor dengan crane terpisah, pada proyek tersebut juga dijumpai alat bor yang terintegrasi dan sangat mobile. Mungkin ini yang lebih modern, tetapi kelihatannya jangkauan kedalamannya lebih terbatas dibanding yang sistem terpisah. Mungkin juga, karena diproyek tersebut ada beberapa ukuran diameter tiang bor yang dipakai. Jadi pada gambar- gambar nanti, fotonya gabungan dari dua alat tersebut.

PengeboranIni merupakan proses awal dimulainya pengerjaan pondasi tiang bor, kedalaman dan diameter tiang bor menjadi parameter utama dipilihnya alat-alat bor. Juga terdapatnya batuan atau material dibawah permukaan tanah. Ini perlu diantisipasi sehingga bisa disediakan metode, dan peralatan yang cocok. Kalau asal ngebor, bisa-bisa mata bor-nya stack di bawah. Biaya itu. Ini contoh mesin bor dan auger dengan berbagai ukuran siap ngebor.

Foto 7. Mesin Bor dan Auger

Setelah mencapai suatu kedalaman yang mencukupi untuk menghindari tanah di tepi lubang berguguran maka perlu di pasang casing, yaitu pipa yang mempunyai ukuran diameter dalam kurang lebih sama dengan diameter lubang bor.

Foto 8. Persiapan Pemasangan casing

Perhatikan mesin bor-nya beda, tetapi pada prinsipnya cara pemasangan casing sama: diangkat dan dimasukkan pada lubang bor. Tentu saja kedalaman lubang belum sampai bawah, secukupnya. Kalau nunggu sampai kebawah, maka bisa-bisa tanah berguguran semua. Lubang tertutup lagi. Jadi pemasangan casing penting.

Foto 9. Casing yang telah tertanam di dalam tanah

Setelah casing terpasang, maka pengeboran dapat dilanjutkan. Gambar di atas, mata auger sudah diganti dng Cleaning Bucket yaitu untuk membuang tanah atau lumpur di dasar lubang.

Foto 8. Pembersihan lumpur dan tanah di dalam lubangJika pekerjaan pengeboran dan pembersihan tanah hasil pengeboran dan akhirnya sudah menjadi kondisi tanah keras. Maka untuk sistem pondasi Franky Pile maka bagian bawah pondasi yang bekerja dengan mekanisme bearing dapat dilakukan pembesaran. Untuk itu dipakai mata bor khusus, Belling Tools sebagai berikut.

Foto 10. Penggunaan mata bor Belling Tool untuk pengeboran tanah keras.

Akhirnya setelah beberapa lama dan diperkirakan sudah mencapai kedalaman rencana maka perlu dipastikan terlebih dahulu apakah kedalaman lubang bor sudah mencukupi, yaitu melalui pemeriksaan manual.Foto 11. Pemeriksaan kedalaman manual pondasi

Perlu juga diperhatikan bahwa tanah hasil pemboran perlu juga dichek dengan data hasil penyelidikan terdahulu. Apakah jenis tanah adalah sama seperti yang diperkirakan dalam menentukan kedalaman tiang bor tersebut. Ini perlu karena sampel tanah sebelumnya umumnya diambil dari satu dua tempat yang dianggap mewakili. Tetapi dengan proses pengeboran ini maka secara otomatis dapat dilakukan prediksi kondisi tanah secara tepat, satu persatu pada titik yang dibor. Apabila kedalaman dan juga lubang bor telah siap, maka selanjutnya adalah penempatan tulangan rebar.

Foto 12. Pengangkatan tulanganJika perlu, mungkin karena terlalu dalam maka penulangan harus disambung di lapangan. Ngangkatnya bertahap.

Foto 13. Penyambungan tulangan pondasi

Ini kondisi lubang tiang bor yang siap di cor.

Gambar 14. Kondisi lubang pondasi yang telah siap di cor

Pengecoran beton :

Setelah proses pemasangan tulangan baja maka proses selanjutnya adalah pengecoran beton. Ini merupakan bagian yang paling kritis yang menentukan berfungsi tidaknya suatu pondasi. Meskipun proses pekerjaan sebelumnya sudah benar, tetapi pada tahapan ini gagal maka gagal pula pondasi tersebut secara keseluruhan.Pengecoran disebut gagal jika lubang pondasi tersebut tidak terisi benar dengan beton, misalnya ada yang bercampur dengan galian tanah atau segresi dengan air, tanah longsor sehingga beton mengisi bagian yang tidak tepat.

Adanya air pada lobang bor menyebabkan pengecoran memerlukan alat bantu khusus, yaitu pipa tremi. Pipa tersebut mempunyai panjang yang sama atau lebih besar dengan kedalaman lubang yang dibor.

Foto 14. Pipa Tremi untuk pengecoran

Cukup panjang kan..? Inilah yang disebut pipa tremi. Foto ini cukup menarik karena bisa mengambil gambar mulai dari ujung bawah sampai ujung atas. Ujung di bagian bawah agak khusus lho, nggak berlubang biasa tetapi ada detail khusus sehingga lumpur tidak masuk kedalam tetapi beton di dalam pipa bisa mendorong keluar. Mau tahu detailnya..?

Foto 15. Pengecoran dengan pipa tremi

Yang teronggok di bawah adalah corong beton yang akan dipasang di ujung atas pipa tremi, tempat memasukkan beton segar. Yang di bawah ini pekerjaan pengecoran pondasi tiang bor di bagian lain, terlihat mesin bor (warna kuning) yang difungsikan crane-nya (mata bor nya nggak dipasang, mesin bor non-aktif).

Posisi sama seperti yang diatas, yaitu pipa tremi siap dimasukkan dalam lobang bor.

Pipa tremi sudah berhasil dimasukkan ke lubang bor. Perhatikan ujung atas yang ditahan sedemikian sehingga posisinya terkontrol (dipegang) dan tidak jatuh. Corong beton dipasang. Pada kondisi pipa seperti ini maka pengecoran beton siap. Truk readymix siap mendekat.

Pada tahap pengecoran pertama kali, truk readymixed dapat menuangkan langsung ke corong pipa tremi seperti kasus di atas. Pada tahap ini, mulailah pengalaman seorang supervisor menentukan.Kenapa ?

Karena pipa tremi tadi perlu dicabut lagi. Jadi kalau beton yang dituang terlalu banyak maka jelas mencabut pipa yang tertanam menjadi susah. Sedangkan jika terlalu dini mencabut pipa tremi, sedangkan beton pada bagian bawah belum terkonsolidasi dengan baik, maka bisa-bisa terjadi segresi, tercampur dengan tanah. Padahal proses itu semua kejadiannya di bawah, di dalam lobang, nggak kelihatan sama sekali. Jadi pengalaman supervisi atau operator yang mengangkat pipa tadi memegang peran sangat penting. Sarjana baru lulus pasti kesulitan mengerjakan hal tersebut. Pada kasus ini, tidak hanya teori, lha itu seninya di lapangan. Perlu feeling yang tepat. Ingat kalau salah, pondasi gagal, cost-nya besar lho.

Jangan sepelekan aba-aba seperti di atas. Belum tentu seorang sarjana teknik sipil yang baru lulus dengan IP 4.0 bisa mengangkat tangan ke atas secara tepat. Karena untuk itu perlu pengalaman. Jadi menjadi seorang engineer tidak cukup hanya ijazah sekolah formil, perlu yang lain yaitu pengalaman yang membentuk mental engineer yang handal.

Jika beton yang di cor sudah semakin ke atas (volumenya semakin banyak) maka pipa tremi harus mulai ditarik ke atas. Perhatikan bagian pipa tremi yang basah dan kering. Untuk kasus ini karena pengecoran beton masih diteruskan maka diperlukan bucket karena beton tidak bisa langsung dituang ke corong pipa tremi tersebut.

Adanya pipa tremi tersebut menyebabkan beton dapat disalurkan ke dasar lubang langsung dan tanpa mengalami pencampuran dengan air atau lumpur. Karena BJ beton lebih besar dari BJ lumpur maka beton makin lama-makin kuat untuk mendesak lumpur naik ke atas. Jadi pada tahapan ini tidak perlu takut dengan air atau lumpur sehingga perlu dewatering segala. Gambar foto di atas menunjukkan air / lumpur mulai terdorong ke atas, lubang mulai digantikan dengan beton segar tadi.

Proses pengecoran ini memerlukan supply beton yang continuous, bayangkan saja bila ada keterlambatan beberapa jam. Jika sampai terjadi setting maka pipa treminya bisa tertanam lho dibawah dan nggak bisa dicabut. Sedangkan kalau keburu di cabut maka tiang beton bisa tidak continue. Jadi bagian logistik / pengadaan beton harus memperhatikan itu.

Jika pengerjaan pengecoran dapat berlangsung dengan baik, maka pada akhirnya beton dapat muncul dari kedalaman lobang. Jadi pemasangan tremi mensyaratkan bahwa selama pengecoran dan penarikan maka pipa tremi tersebut harus selalu tertanam pada beton segar. Jadi kondisi tersebut fungsinya sebagai penyumbat atau penahan agar tidak terjadi segresi atau kecampuran dengan lumpur.Sampai tahap ini pekerjaan tiang bor selesai.

Download Spreadsheet Excel Perencanaan Dinding Penahan pada Bendung Salah satu bagian penting dari suatu bangunan bendung adalah dinding penahan tanah. Dinding penahan ditempatkan pada kedua sisi tubuh bendung untuk menahan timbunan tanah dan menjadi satu kesatuan bangunan bendung. Panjang dan bentuk dinding penahan didesain sesuai standar kriteria untuk tembok pangkal bendung (KP-02). Lokasi dinding penahan dari salah satu bendung yang direncanakan dapat dilihat pada Gambar Denah DP Bendung terlampir.

Berikut adalah tampilan programnya :

Berikut adalah analisa gaya dalam yang bekerja pada Dinding Penahan :

Dengan program perhitungan ini, maka perencanaan dinding penahan menjadi sangat mudah. Langkah perhitungan dalam program ini meliputi : Input data geometri dan karakteristik tanah, Perhitungan stabilitas, Perhitungan gaya dan momen, Perhitungan tegangan beton, Perhitungan pembesian, dan penggambaran pembesian. Perhitungan tegangan beton dan pembesian menggunakan standar ACI.Program ini dilengkapi dengan makro untuk proses perhitungan gaya dan momen, serta perhitungan tegangan beton dan pembesian. Untuk itu macro harus diaktifkan dalam program excel dengan cara :Klik Office Button > Excel Option > Trust Center > Trust Center Setting.. > Macro Settings > aktifkan radio button Enable all macros

Program perhitungan ini akan terus diperbaiki untuk mengurangi kesalahan-kesalahan dalam perhitungan, dan untuk menambah item-item baru dalam perhitungan. Untuk itu diharapkan koreksi dan masukan dari para pembaca.

Download Spreadsheet Excel, Perencanaan Pondasi Telapak

Perencanaan pondasi harus mencakup segala aspek agar terjamin keamanan sesuai dengan persyaratan yang berlaku, misalnya penentuan dimensi pondasi yang meliputi panjang, lebar dan tebal, kemudian jumlah dan jarak tulangan yang harus dipasang pada pondasi. Adapun peraturan untuk perencanaan pondasi telapak tercantum pada SNI 03-2847-2002 merujuk pada pasal 13.12 dan pasal 17. Jika teman2 ada yang belum memiliki peraturan tersebut. Silahkan klik disini untuk download SNI 03-2847-2002.

Desain Perencaan Fondasi Telapak

1. Menentukan Dimensi PondasiDimensi yang direncanakan meliputi : panjang, lebar dan ketebalan telapak pondasi. Semuanya harus di desain sedemikian rupa, sehingga tegangan yang terjadi pada dasar pondasi tidak melebihi daya dukung tanah dibawahnya .

2. Mengontrol Kuat Geser 1 ArahKerusakan akibat gaya geser 1 arah terjadi pada keadaan dimana mula- mula terjadi retak miring pada daerah beton tarik (seperti creep), akibat distribusi beban vertikal dari kolom (Pu kolom) yang diteruskan ke pondasi sehingga menyebabkan bagian dasar pondasi mengalami tegangan. Akibat tegangan ini, tanah memberikan respon berupa gaya reaksi vertikal ke atas (gaya geser) sebagai akibat dari adanya gaya aksi tersebut. Kombinasi beban vertikal Pu kolom (ke bawah) dan gaya geser tekanan tanah ke atas berlangsung sedemikian rupa hingga sedikit demi sedikit membuat retak miring tadi semakin menjalar keatas dan membuat daerah beton tekan semakin mengecil.Nahdengan semakin mengecilnya daerah beton tekan ini, maka mengakibatkan beton tidak mampu menahan beban geser tanah yang mendorong ke atas, akibatnya beton tekan akan mengalami keruntuhan. Berikut ini ilustrasinya :

Gambar 1. Kerusakan Pondasi Akibat Gaya Geser 1 arah

Kerusakan pondasi yang diakibatkan oleh gaya geser 1 arah ini biasanya terjadi jika nilai perbandingan antara nilai a dan nilai d cukup kecil, dan karena mutu beton yang digunakan juga kurang baik, sehingga mengurangi kemampuan beton dalam menahan beban tekan.

Gambar 2. Keretakan Pondasi Akibat Gaya Geser 1 arah

3. Mengontrol Kuat Geser 2 Arah (Punching Shear)Kuat geser 2 arah atau biasa disebut juga dengan geser pons, dimana akibat gaya geser ini pondasi mengalami kerusakan di sekeliling kolom dengan jarak kurang lebih d/2. Berikut ini ilustrasinya :

Gambar 3. Kerusakan Pondasi Akibat Gaya Geser 2 arah

4. Menghitung Tulangan PondasiBeban yang bekerja pada pondasi adalah beban dari reaksi tegangan tanah yang bergerak vertikal ke atas akibat adanya gaya aksi vertikal kebawah (Pu) yang disalurkan oleh kolom. Tulangan pondasi dihitung berdasarkan momen maksimal yang terjadi pada pondasi dengan asumsi bahwa pondasi dianggap pelat yang terjepit dibagian tepi- tepi kolom. Menurut SNI 03-2847-2002, tulangan pondasi telapak berbentuk bujur sangkar harus disebar merata pada seluruh lebar pondasi (lihat pasal 17.4.3)

5. Mengontrol Daya Dukung PondasiPondasi sebagai struktur bangunan bawah yang menyangga kolom memikul beban-beban diatasnya (bangunan atas), harus mampu menahan beban axial terfaktor (Pu) dari kolom tersebut. Maka dari itu beban dari Pu diisyaratkan tidak boleh melebihi daya dukung dari pondasi (Pup) yang dirumuskan sebagai berikut :Pu 25 mm> 1,25d dari ukuran agregat maksimum> 1,5d

Berikut adalah contoh aplikasi detail penulangan di lapangan :

Gambar 4. Hubungan Balok Induk dengan Balok Anak

Gambar 5. Hubungan Joint Balok dengan Kolom Tipe 1

Gambar 6. Hubungan Joint Balok dengan Kolom Tipe 2

Gambar 7. Hubungan Joint Balok induk dengan Balok Anak

Gambar 8. Detail Penulangan Balok Induk

Gambar 9. Detail Penulangan Balok dengan Plat

Gambar 10. Detail Penulangan Balok dengan Plat

Gambar 11. Detail Penulangan Core Lift

Gambar 12. Detail Penulangan Core Lift

Gambar 13. Detail Penulangan Ground Tank

Gambar 14. Detail Penulangan Balok- Kolom

Gambar 15. Detail Penulangan Poer Pondasi Tiang Pancang

Gambar 16. Detail Penulangan Balok Ikat (Tie Beam)