PENINGKATAN FREKUENSI ALAMI STRUKTUR DENGAN TEKNIK INITIAL PRESTRESSING

Ardi Azis Sila, Ashar Saputra, S.T., M.T., Ph.D.

2014 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Kebutuhan akan bangunan tinggi pada suatu kota meningkat seiring dengan tingginya permintaan hunian dan perkantoran sementara lahan yang tersedia semakin terbatas, sehingga untuk memanfaatkan lahan yang sempit dibuatlah bangunan bertingkat banyak. Bangunan tinggi relatif fleksibel sehingga menerima gerakan percepatan tanah dalam waktu yang lama dan dapat menghasilkan gaya inersia lebih besar (F> m.a) jika periode getarnya berdekatan dengan gelombang tanah dan dapat menyebabkan resonansi. Untuk mencegah resonansi maka frekuensi alami bangunan harus diketahui. Frekuensi alami adalah representasi dari fleksibilitas struktur yang merupakan fungsi kekakuan, massa, dan redaman, sehingga frekuensi alami dapat ditingkatkan dengan memperbesar kekakuan, mengurangi massanya atau menambah redaman pada struktur. Dalam tesis ini akan dikembangkan suatu teknik prategang awal (initial prestressing) yang diberikan pada struktur. Penelitian dilakukan terhadap suatu gedung struktur beton bertulang 23 lantai menggunakan sistem ganda (dual system) dengan kombinasi sistem rangka dan dinding geser sebagai inti (core walls). Untuk menyalurkan gaya prestress di puncak/atap bangunan digunakan super beam yang dipasang pada lantai atap kemudian dihubungkan menggunakan tendon yang di tegangkan dan diangker pada struktur bawah (fondasi). Tujuan dari prestressing adalah untuk meningkatkan kekakuan struktur dengan harapan frekuensi alaminya juga meningkat, serta mengurangi deformasi horisontal yang terjadi akibat beban lateral. Hasil analisis menunjukkan bahwa dengan adanya penambahan gaya prestressing pada struktur terjadi peningkatan frekuensi alami dari 2,000 hz menjadi 2,089 hz atau sebesar 4,160% dan terjadi penurunan displacement dari 0,220 m menjadi 0,180 m atau sebesar 18,452% untuk arah-X dan 0,103 m menjadi 0,083 m atau sebesar 19,361% untuk arah-Y. Hal ini dapat dijelaskan bahwa adanya tambahan massa pada struktur akibat beban mati dari elemen super beam masih lebih kecil dibandingkan peningkatan kekakuan yang ditimbulkan akibat gaya prestressing tersebut. Gaya prestressing optimum yang dapat diberikan pada setiap tendon dengan diameter 80,32 mm dengan 80% UTS adalah 7458,734 kN dan peningkatan gaya aksial dan momen pada elemen kolom eksisting akibat gaya prestressing masih masuk pada diagram interaksi kolom sehingga kolom masih aman dalam menahan gaya-gaya tersebut. Peningkatan base shear yang terjadi adalah 4232,512 kN menjadi 4439,746 kN atau sebesar 4,668% untuk arah-X dan 8985,095 kN menjadi 9421,577 kN atau sebesar 4,633% untuk arah-Y. Kata kunci : prestressing, frekuensi alami, super beam, kolom

The need for high-rise buildings in a city increases with the high demand for residential and office while the limited available land, so as to take advantage of the narrow land made multistory buildings. High-rise buildings that receive a relatively flexible ground motion acceleration in a long time and can result in greater inertial forces (F> ma) if the period of vibration waves adjacent to the land and can cause resonance. To avoid resonance, the natural frequency of the building must be known. Natural frequency is a representation of the flexibility of the structure which is a function of the stiffness, mass and damping, so that the natural frequency can be increased by increasing the stiffness, reducing its mass or add damping to the structure. In this thesis will develop an initial prestressing technique are given on the structure. Research carried out on a building 23 floors of reinforced concrete structures using a dual system to the combination of frame and shear wall system as the core. To connect the prestress force at the top or roof of a building used super beam mounted on the roof floor is then connected by using the given prestress force tendons and anchor on the bottom structure (foundation). The purpose of prestressing is to increase the stiffness of the structure in hopes of also increasing its natural frequency, as well as reducing the horizontal deformation caused by lateral loads. The results showed that with the addition of prestressing on the structure of an increase in the natural frequency of 2,000 Hz to be 2,089 Hz or 4.160% and a decrease in displacement of 0.220 m to be 0.180 m, or 18,452% for the X- direction and 0,103 m to be 0,083 m or 19,361% for the Y-direction. It can be explained that the additional mass of the structure due to the dead load of the super beam element is smaller than the increase in stiffness caused by the prestressing. Optimum prestressing that can be given to each tendon a diameter of 80.32 mm with a 80% UTS is 7458.734 kN and an increase in the axial force and moment on the existing elements of the column due to prestressing force is still entered in the column so that the column interaction diagram is still safe in the holding the force. The increase in base shear is happening is becoming 4232.512 kN to be 4439.746 kN or equal 4.668% for X-direction becomes 8985.095 kN to be 9421.577 kN or equal 4.633% for Y direction. Key word : prestressing, natural frequency, super beam, column

Kata Kunci : prestressing, frekuensi alami, super beam, kolom