TUGAS 3
PERILAKU STRUKTUR BAJA
TEN-STORY HOSPITAL, SEATTLE, WASHINGTON
Disusun Oleh:
1. Ni Luh Ani Dian Paramita Sari
(2281511024)
2. I Putu Gede Putra Gunawan
(2281511046)
3. Tama Dua Hupomone Sailana
(2281511048)
PROGRAM MAGISTER TEKNIK SIPIL
(STRUKTUR)
UNIVERSITAS UDAYANA
2022
I.
Deskripsi Bangunan
Rumah sakit sepuluh lantai ini mencakup struktur podium dua lantai di bawah menara
delapan lantai, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Podium berukuran 211,3 ft kali 121,3
ft dalam denah, sedangkan pelat lantai menara berbentuk persegi dengan sisi 91,3 ft.
Ketinggian lantai adalah 18 ft di podium dan berkurang menjadi 15 ft di seluruh menara,
sehingga total tinggi bangunan menjadi 156 ft. Untuk penampang yang digunakan dalam
analisis, mengacu pada penampang yang disediakan pada contoh di FEMA-P751. Contoh ini
menampilkan bangunan rangka bresing penahan tekuk (BRBF). Penampang kolom dan balok
menggunakan penampang standar AISC. Adapun dimensi penampang yang digunakan pada
model ini adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Dimensi elemen struktur model BRBF
Name
W10X33
W10X39
W14X132
W14X193
W14X257
W14X30
W14X43
W14X48
W14X61
W14X74
W14X82
W16X26
W16X31
W21X44
W21X50
W21X55
W21X57
W21X62
W21X68
W21X83
W8X10
Material
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Section in File
W10X33
W10X39
W14X132
W14X193
W14X257
W14X30
W14X43
W14X48
W14X61
W14X74
W14X82
W16X26
W16X31
W21X44
W21X50
W21X55
W21X57
W21X62
W21X68
W21X83
W8X10
Total Top Flange Top Flange
Web
Depth
Width
Thickness Thickness
mm
247,1
252
373,4
393,7
416,6
350,5
348
350,5
353,1
360,7
363,2
398,8
403,9
525,8
528,3
528,3
535,9
533,4
535,9
543,6
200,4
mm
202,2
202,9
373,4
398,8
406,4
170,9
203,2
204
254
256,5
256,5
139,7
140,5
165,1
165,9
208,8
166,6
209,3
210,1
212,3
100,1
mm
mm
11
13,5
26,2
36,6
48
9,8
13,5
15,1
16,4
19,9
21,7
8,8
11,2
11,4
13,6
13,3
16,5
15,6
17,4
21,2
5,2
7,4
8
16,4
22,6
30
6,9
7,7
8,6
9,5
11,4
13
6,4
7
8,9
9,7
9,5
10,3
10,2
10,9
13,1
4,3
Bottom
Bottom
Fillet
Flange
Flange
Radius
Width
Thickness
mm
mm
mm
202,2
11
12,7
202,9
13,5
12,7
373,4
26,2
15,2
398,8
36,6
15,2
406,4
48
15,2
170,9
9,8
10,2
203,2
13,5
15
204
15,1
15,1
254
16,4
15,1
256,5
19,9
15,1
256,5
21,7
15,1
139,7
8,8
10,2
140,5
11,2
10,2
165,1
11,4
12,7
165,9
13,6
12,8
208,8
13,3
12,6
166,6
16,5
12,7
209,3
15,6
12,8
210,1
17,4
12,8
212,3
21,2
12,8
100,1
5,2
7,6
Gambar 1. 3D View (extrude)
Gambar 2. Rencana Podium 3 Lantai (Lantai 1-3)
Gambar 3. Rencana Menara Tipikal (Lantai 4-10)
Gambar 4. Portal Y-Z
Gambar 5. Portal X-Z
II.
Material Properties
-
Beton untuk lantai:fc'=3 ksi, ringan
-
Semua beton lainnya:fc'=4 ksi
-
Baja struktural:
Bagian flensa lebar: ASTM A992
Pelat Kelas 50: ASTM A36
III.
Pembebanan
-
Beban hidup atap, Lr:25 psf
-
Beban mati atap, D:135 psf
-
Kelongsong dinding eksterior: 300 plf balok spandrel
-
Beban hidup lantai, L:60 psf
-
Partisi: 10 psf
-
Beban mati lantai, D:104 psf
IV.
Metode Desain
Sistem penahan gaya lateral di seluruh menara terdiri dari BRBF di teluk tengah di
sepanjang setiap Grid 3, 6, A-D, seperti dapat dilihat pada Gambar 4 dan Gambar 5. BRBF
ini mengirimkan beban lateral ke kolektor dan diafragma di lantai tiga di mana ada
diskontinuitas di dalam dan di luar bidang. Pemindahan ini terjadi di dalam bidang di
sepanjang Grid A dan D ke dua ruang bresing di dekat ujung podium dan di luar bidang
dari satu ruang di menara di sepanjang Grid 3 dan 6 ke penyangga di dua ruang yang
berdekatan di sepanjang grid 2 dan 7 di podium di bawah.
V.
Persyaratan Dasar
a. Kategori risiko dan faktor keutamaan
Untuk bangunan Rumah Sakit termasuk dalam kategori IV dengan faktor
keutamaan gempa Iₑ = 1,5.
b. koefisien situs dan parameter respon spektra percepatan gempa, nilai koefisien
tesebut sebagai berikut:
c. Penentuan Kategori Desain Seismik
Untuk SDS ≥ 0,5 (Tabel 8, SNI 1726-2019) dan SD1 ≥ 0,2 (Tabel 9, SNI 17262019) dan kategori resiko IV maka termasuk kategori desain seismik D.
d. Pemilihan Sistem Struktur
Menggunakan Sistem struktur Buckling restrained braces frames (BRBF)
Dengan: R = 8, Ω0 = 2,5, Cd = 5
VI.
Pengecekan Bangunan Eksisting
A. Pengecekan Rasio Kekuatan Struktur
Grid A dan D
Dari hasil check design, dimensi penampang kolom yang digunakan belum
memenuhi syarat yaitu stress ratio melebihi 1, sedangkan untuk penampang
bresing dan penampang balok sudah memenuhi syrat dimana stress ratio kurang 1
seperti yang terlihat pada gambar berikut.
Gambar 6. Stress Ratio pada Grid A
Penampang kolom dengan stress ratio yang melebihi 1 perlu dilakukan modifikasi pada
penampang kolom dengan menggantikan penampang yang lebih besar agar stress rationya
tidak melebihi 1 dan tidak boleh kurang dari 0,5. Sedangkan untuk penampang balok perlu
dilakukan mofikasi dengan menggantikan penampang yang lebih kecil pada penampang yang
nilai stress rationya kurang dari 0.5 untuk mendapatkan penampang yang lebih ekonomis.
Grid B dan C
Dari hasil check design, dimensi penampang kolom, balok dan bresing yang
digunakan belum memenuhi syarat yaitu stress ratio melebihi 1, seperti yang
terlihat pada gambar berikut.
Gambar 7. Stress Ratio pada Grid C
Penampang kolom, balok dan bresing dengan stress ratio yang melebihi 1 perlu
dilakukan modifikasi pada penampang – penampang tersebut dengan menggantikan
penampang yang lebih besar agar stress rationya tidak melebihi 1 dan tidak boleh kurang dari
0,5. Sedangkan untuk penampang kolom, balok dan bresing perlu dilakukan mofikasi dengan
menggantikan penampang yang lebih kecil pada penampang yang nilai stress rationya kurang
dari 0.5.
Gambar 8. Stress Ratio pada Grid 1
VII.
Grid 3 – 6
Dari hasil check design, dimensi penampang kolom, balok dan bresing yang
digunakan belum memenuhi syarat yaitu stress ratio melebihi 1, seperti yang
terlihat pada gambar berikut.
Gambar 9. Stress Ratio pada Grid 5
Penampang kolom, balok dan bresing dengan stress ratio yang melebihi 1 perlu
dilakukan modifikasi pada penampang – penampang tersebut dengan menggantikan
penampang yang lebih besar agar stress rationya tidak melebihi 1 dan tidak boleh kurang dari
0,5. Sedangkan untuk penampang kolom, balok dan bresing perlu dilakukan mofikasi dengan
menggantikan penampang yang lebih kecil pada penampang yang nilai stress rationya kurang
dari 0.5.
VIII. Pengecekan Bangunan Setelah Dilakukan Redesain Penampang
A. Dimensi Penampang
Setelah dilakukan redesain pada penampang balok,kolom, dan bracing
didapat dimensi penampang yang digunakan pada model ini sebagai berikut:
Tabel 2. Dimensi elemen struktur model BRBF setelah dilakukan redesain
Name
CoreBRB_4.00_Welded
CoreBRB_4.50_Welded
CoreBRB_5.00_Welded
CoreBRB_5.50_Welded
CoreBRB_6.00_Welded
CoreBRB_6.50_Welded
CoreBRB_7.00_Welded
W10X33
W10X39
W14X132
W14X193
W14X257
W14X30
W14X43
W14X48
W14X61
W14X74
W14X82
W16X26
W16X31
W18X258
W21X44
W21X50
W21X55
W21X57
W21X62
W21X68
W21X83
W24X306
W24X370
W8X10
Material
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Steel WF
Shape
CoreBrace BRB
CoreBrace BRB
CoreBrace BRB
CoreBrace BRB
CoreBrace BRB
CoreBrace BRB
CoreBrace BRB
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
Steel I/Wide Flange
B. Output Progam Respon Spectrum Analisis
Tabel 3. Centers Of Mass And Rigidity
TABLE: Centers Of Mass And Rigidity
Story Diaphragm Mass X
Mass Y
kgf-s²/m
kgf-s²/m
10
D1
74742.45 74742.45
9
D1
76223
76223
8
D1
76767.62 76767.62
7
D1
77413.1
77413.1
6
D1
77777.99 77777.99
5
D1
78191.29 78191.29
4
D1
78495.65 78495.65
3
D1
78854.5
78854.5
2
D1
230642.59 230642.59
1
D1
233463.18 233463.18
XCM
m
32.0891
32.1309
32.1038
32.102
32.1124
32.1231
32.1126
32.0959
32.1358
32.1528
YCM
Cum Mass X Cum Mass Y
m
kgf-s²/m
kgf-s²/m
23.0375
74742.45
74742.45
23.1037 150965.45 150965.45
23.0704 227733.08 227733.08
23.0625 305146.17 305146.17
23.0525 382924.17 382924.17
23.0509 461115.46 461115.46
23.0831 539611.11 539611.11
23.0901 618465.61 618465.61
18.5904
849108.2
849108.2
18.5612 1082571.38 1082571.38
XCCM
m
32.0891
32.1102
32.108
32.1065
32.1077
32.1103
32.1106
32.1088
32.1161
32.124
Tabel 4. Modal Load Participation Ratio
Case
Modal
Modal
Modal
ItemType
Item
Acceleration UX
Acceleration UY
Acceleration UZ
Static
Dynamic
%
%
100
99.82
100
99.98
3.94
1.39
Tabel 5. Maximum Story Drift.
TABLE: Story Response
Story Elevation Location
mm
10 47436.48 Top
9 42875.28 Top
8 38314.08 Top
7 33752.88 Top
6 29191.68 Top
5 24630.48 Top
4 20069.28 Top
3 15508.08 Top
2 10946.88 Top
1 5473.44 Top
BASE
0 Top
X-Dir
Y-Dir
1.168E-08
1.268E-08
1.075E-08
1.148E-08
1.034E-08
1.017E-08
1.002E-08
7.893E-09
9.821E-09
0
0
3.923E-07
4.181E-07
3.836E-07
4.135E-07
4.167E-07
4.065E-07
3.969E-07
3.749E-07
3.699E-07
3.354E-07
0
YCCM
m
23.0375
23.0709
23.0707
23.0686
23.0654
23.0629
23.0658
23.0689
21.8524
21.1427
XCR
m
YCR
m
Gambar 10. Maximum Story Drift
Tabel 6. Maximum Story Displacement Arah X
TABLE: Story Response
Story Elevation Location
mm
10 47436.48 Top
9 42875.28 Top
8 38314.08 Top
7 33752.88 Top
6 29191.68 Top
5 24630.48 Top
4 20069.28 Top
3 15508.08 Top
2 10946.88 Top
1 5473.44 Top
BASE
0 Top
X-Dir
mm
67.391
60.58
53.261
46.823
40.261
33.74
27.489
21.392
15.669
6.035
0
Y-Dir
mm
2.071
1.498
1.078
0.904
0.865
0.957
1.074
1.118
2.415
1.068
0
Tabel 7. Maximum Story Displacement Arah Y
TABLE: Story Response
Story Elevation Location
mm
10 47436.48 Top
9 42875.28 Top
8 38314.08 Top
7 33752.88 Top
6 29191.68 Top
5 24630.48 Top
4 20069.28 Top
3 15508.08 Top
2 10946.88 Top
1
5473.44 Top
BASE
0 Top
X-Dir
mm
1.106
0.952
0.806
0.674
0.593
0.567
0.447
0.266
0.315
0.175
0
Y-Dir
mm
71.629
64.026
56.371
49.67
42.771
36.104
29.8
23.801
18.216
9.168
0
Gambar 11. Maximum Story Displacement Arah X
Gambar 12. Maximum Story Displacement Arah Y
C. Gaya Geser Dasar Nominal
Cek gaya geser dasar VRS ≥ 0.85 VStatik Ekivalen
VRSx
= 9164,94 KN
VRSy
= 8751,88 KN
VStatikx
= 5088,30 KN
VStatiky
= 5153,42 KN
Arah X:
(9164,94 / 5088,30) x100 = 180,12 %
Arah Y:
(8751,88 / 5153,42)x100 = 169.83%
VRS > 0.85 VStatik Ekivalen … OKE!
D. Waktu Getar Struktur dan Simpangan
Contoh perhitungan:
Lantai 2 arah x
δx =
δe 𝑥 𝐶𝑑 15,669 𝑥 5
=
= 52,230 𝑚𝑚
𝐼𝑒
1,5
∆x = δx2 − δx1 = 52,230 − 20,117 = 32,113 𝑚𝑚
∆a = 0,015 𝑥 ℎ2 = 0,015 𝑥 4561,2 = 64,418 𝑚𝑚
Kontrol : ∆x < ∆a = 32,113 < 64,418 … 𝐎𝐊𝐄
Besarnya simpangan gedung arah X sebagai berikut :
Tinggi
Lantai
Tingkat
(mm)
Lantai10
Lantai 9
Lantai 8
Lantai 7
Lantai 6
Lantai 5
Lantai 4
Lantai 3
Lantai 2
Lantai 1
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
5473,44
Simpangan Perpindahan
Yang
Elastis (δe) diperbesar
(δx)
(mm)
67,391
60,58
53,261
46,823
40,261
33,74
27,489
21,392
15,669
6,035
224,637
201,933
177,537
156,077
134,203
112,467
91,630
71,307
52,230
20,117
Simpangan
Diizinkan
Antar lantai
(Δx) (mm)
(Δa)
(mm)
Ket
22,703
24,397
21,460
21,873
21,737
20,837
20,323
19,077
32,113
20,117
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
82,102
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
Besarnya simpangan gedung arah Y sebagai berikut :
Tinggi
Lantai
Tingkat
Lantai10
Lantai 9
Lantai 8
Lantai 7
Lantai 6
Lantai 5
Lantai 4
Lantai 3
Lantai 2
Lantai 1
(mm)
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
4561,2
5473,44
Simpangan Perpindahan
Yang
Elastis (δe) diperbesar
(δx)
(mm)
71,629
238,763
64,026
213,420
56,371
187,903
49,67
165,567
42,771
142,570
36,104
120,347
29,8
99,333
23,801
79,337
18,216
60,720
9,168
30,560
Simpangan
Diizinkan
Antar lantai
(Δx) (mm)
(Δa)
(mm)
Ket
25,343
25,517
22,337
22,997
22,223
21,013
19,997
18,617
30,160
30,560
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
68,418
82,102
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
OKE
Kinerja Batas Layan
Kinerja Batas Layan
Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal
simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung menurut SNI
1726-2012 Pasal 8.1.1 tidak boleh melampaui 0,03/R kali tinggi tingkat yang
bersangkutan atau 30mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.
Contoh perhitungan:
Lantai 2 arah x
∆S = δe2 − δe1 = 15,669 − 6,035 = 9,634 𝑚𝑚
0,03
0,03
) ℎ2 = (
) 4561,2 = 17,105 𝑚𝑚
∆a = (
𝑅
8
Kontrol : ∆x < ∆a = 9,634 < 17,105 … 𝐎𝐊𝐄
Besarnya simpangan gedung arah X sebagai berikut :
Simpangan
Tinggi
Lantai
Tingkat
Elastis
∆S
(δe)
(mm)
(mm)
Diizinkan
(Δa)
Ket
(mm)
(mm)
Lantai10
4561,2
67,391
6,811
17,105
OKE
Lantai 9
4561,2
60,58
7,319
17,105
OKE
Lantai 8
4561,2
53,261
6,438
17,105
OKE
Lantai 7
4561,2
46,823
6,562
17,105
OKE
Lantai 6
4561,2
40,261
6,521
17,105
OKE
Lantai 5
4561,2
33,74
6,251
17,105
OKE
Lantai 4
4561,2
27,489
6,097
17,105
OKE
Lantai 3
4561,2
21,392
5,723
17,105
OKE
Lantai 2
4561,2
15,669
9,634
17,105
OKE
Lantai 1
5473,44
6,035
6,035
20,525
OKE
Besarnya simpangan gedung arah Y sebagai berikut :
Simpangan
Tinggi
Lantai
Tingkat
Elastis
∆S
(δe)
(mm)
(mm)
Diizinkan
(Δa)
Ket
(mm)
(mm)
Lantai10
4561.2
71.629
7.603
17.105
OKE
Lantai 9
4561.2
64.026
7.655
17.105
OKE
Lantai 8
4561.2
56.371
6.701
17.105
OKE
Lantai 7
4561.2
49.67
6.899
17.105
OKE
Lantai 6
4561.2
42.771
6.667
17.105
OKE
Lantai 5
4561.2
36.104
6.304
17.105
OKE
Lantai 4
4561.2
29.8
5.999
17.105
OKE
Lantai 3
4561.2
23.801
5.585
17.105
OKE
Lantai 2
4561.2
18.216
9.048
17.105
OKE
Lantai 1
5473.44
9.168
9.168
20.525
OKE
Hasil Run Analysis berupa gaya dalam
Gambar 13. Hasil Analisis Gaya Dalam (Momen)
Gambar 14. Hasil Analisis Gaya Dalam (Aksial)
Gambar 15. Hasil Analisis Gaya Dalam (Aksial)
E. Rasio Kekuatan Struktur