BAB II TINJAUAN PUSTAKA...

Transkripsi

1 DAFTAR ISI PERNYATAAN... i ABSTRAK... ii UCAPAN TERIMA KASIH...iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL...viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Beban Gempa Menurut SNI Batas Simpangan Antar Lantai Tingkat Teori Daktilitas Perkuatan Seismik Struktur Bresing Sistem Rangka Bresing Konsentrik (SRBK) Sistem Rangka Bresing Konsentrik Biasa (SRBKB) Sistem Rangka Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK) Penerapan Perkuatan Bresing Baja dengan Bingkai Penelitian Terkait Penggunaan Bresing Sebagai Perkuatan Struktur Rangka Beton Bertulang Analisis Konstruksi Bertahap Analisis Statik Nonlinier (Pushover) Kurva Kapasitas Sendi Plastis Sasaran Kinerja Analisis Statik Pushover BAB III METODE PENELITIAN Model Struktur Data Struktur Data Material Data Geometri Struktur Data Pembebanan Diagram Alir Pemodelan Bresing Pemodelan Bresing Bingkai Faktor Pembesaran Luas dan Inersia Analisis Struktur Tahapan Analisis Konstruksi Bertahap Tahapan Analisis Nonlinier Pushover BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Dimensi Komponen Struktur iv

2 4.2 Perbandingan Kebutuhan Tulangan dan Stress Ratio Bresing Perbandingan Perpindahan dan Drift Ratio Perbandingan Gaya Gaya Dalam Perbandingan Momen Perbandingan Gaya Geser Perbandingan Gaya Aksial Hasil Analisis Nonlinier Statik Pushover Kurva Pushover dan Evaluasi Kinerja Struktur Model Lantai Kurva Pushover dan Evaluasi Kinerja Struktur Model Lantai Kurva Pushover dan Evaluasi Kinerja Struktur Model Lantai Kurva Pushover dan Evaluasi Kinerja Struktur Model Lantai BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C v

3 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram beban-simpangan (diagram V-δ) struktur gedung... 9 Gambar 2.2 Keefektifan dinding dan bresing Gambar 2.3 Tipe bresing konsentrik Gambar 2.4 Penerapan bresing baja terbingkai pada Gedung Arsitektur, Universitas Tohoku, Jepang Gambar 2.5 Hasil grafik penelitian Yamamoto dan Umemura Gambar 2.6 Hubungan beban dan rasio simpangan Gambar 2.7 Grafik hubungan antara simpangan dan perpindahan Gambar 2.8 Kurva kapasitas analisis pushover Gambar 2.9 Kurva spektrum kapasitas Gambar 2.10 Mekanisme leleh pada struktur gedung Gambar 3.1 Denah struktur Gambar 3.2 Potongan A-A Model MF Gambar 3.3 Potongan A-A Model BF3L Gambar 3.4 Potongan A-A Model FBF3L Gambar 3.5 Potongan A-A Model MF Gambar 3.6 Potongan A-A Model BF5L Gambar 3.7 Potongan A-A Model FBF5L Gambar 3.8 Potongan A-A Model MF Gambar 3.9 Potongan A-A Model BF8L Gambar 3.10 Potongan A-A Model FBF8L Gambar 3.11 Potongan A-A Model MF Gambar 3.12 Potongan A-A Model BF10L Gambar 3.13 Potongan A-A Model FBF10L Gambar 3.14 Pengaturan IBC 2009 sesuai dengan SNI Gambar 3.15 Tahapan kegiatan penelitian Gambar 3.16 Metode menggambar bresing cepat (quick draw brace) Gambar 3.17 Portal yang diperkuat dengan bresing Gambar 3.18 Hasil pemodelan bresing tipe-x Gambar 3.19 Detail pemodelan struktur bresing dengan bingkai tipe-x (FBF).. 42 Gambar 3.20 Rectangular section Gambar 3.21 Property data Gambar 3.22 Input nilai pembesaran luas penampang dan inersia Gambar 3.23 Nilai momen inersia efektif pada SAP Gambar 3.24 Load case stage construction SAP Gambar 3.25 Tahap 1 pembebanan analisis konstruksi bertahap Gambar 3.26 Tahap 2 pembebanan analisis konstruksi bertahap Gambar 3.27 Tahap 3 pembebanan analisis konstruksi bertahap Gambar 3.28 Pendefinisian kasus beban Gambar 3.29 Data kasus beban gravity Gambar 3.30 Kontrol penggunaan beban pada kasus beban gravity Gambar 3.31 Pengaturan penyimpanan hasil kasus beban gravity Gambar 3.32 Data kasus beban push Gambar 3.33 Parameter nonlinier pada kasus beban push Gambar 3.34 Kasus beban yang telah terdefinisi vi

4 Gambar 3.35 Penentuan posisi sendi plastis pada balok Gambar 3.36 Pendefinisian sendi plastis balok M Gambar 3.37 Pendefinisian sendi plastis kolom P-M2-M Gambar 3.38 Pendefinisian sendi plastis bresing Axial-P Gambar 3.39 Pemilihan kasus beban yang dijalankan pada model Gambar 4.1 Kebutuhan luas tulangan model MF Gambar 4.2 Kebutuhan luas tulangan model BF3L Gambar 4.3 Kebutuhan luas tulangan model BF3L Gambar 4.4 Kebutuhan luas tulangan model BF3L Gambar 4.5 Kebutuhan luas tulangan model FBF3L Gambar 4.6 Kebutuhan luas tulangan model FBF3L Gambar 4.7 Kebutuhan luas tulangan model FBF3L Gambar 4.8 Stress ratio bresing pada model BF3L Gambar 4.9 Stress ratio bresing pada model BF3L Gambar 4.10 Stress ratio bresing pada model BF3L Gambar 4.11 Stress ratio bresing pada model FBF3L Gambar 4.12 Stress ratio bresing pada model FBF3L Gambar 4.13 Stress ratio bresing pada model FBF3L Gambar 4.14 Grafik perpindahan model lantai Gambar 4.15 Grafik perpindahan model lantai Gambar 4.16 Grafik perpindahan model lantai Gambar 4.17 Grafik perpindahan model lantai Gambar 4.18 Perbandingan kurva kapasitas model lantai Gambar 4.19 Perbandingan kurva kapasitas model lantai Gambar 4.20 Perbandingan kurva kapasitas model lantai Gambar 4.21 Perbandingan kurva kapasitas model lantai vii

5 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Parameter daktilitas struktur gedung... 8 Tabel 4.1 Dimensi komponen struktur model gedung 3 tingkat Tabel 4.2 Dimensi komponen struktur model gedung 5 tingkat Tabel 4.3 Dimensi komponen struktur model gedung 8 tingkat Tabel 4.4 Dimensi komponen struktur model gedung 10 tingkat Tabel 4.5 Faktor pembesaran untuk penampang komposit model FBF Tabel 4.6 Tulangan terpasang model MF Tabel 4.7 Tulangan terpasang model BF3L Tabel 4.8 Tulangan terpasang model BF3L Tabel 4.9 Tulangan terpasang model BF3L Tabel 4.10 Tulangan terpasang model FBF3L Tabel 4.11 Tulangan terpasang model FBF3L Tabel 4.12 Tulangan terpasang model FBF3L Tabel 4.13 Drift ratio model MF Tabel 4.14 Drift ratio model BF3L Tabel 4.15 Drift ratio model BF3L Tabel 4.16 Drift ratio model BF3L Tabel 4.17 Drift ratio model FBF3L Tabel 4.18 Drift ratio model FBF3L Tabel 4.19 Drift ratio model FBF3L Tabel 4.20 Momen lapangan maksimum balok pada model perkuatan 1 bresing Tabel 4.21 Momen lapangan maksimum balok pada model perkuatan 2 bresing Tabel 4.22 Momen lapangan maksimum balok pada model perkuatan 3 bresing Tabel 4.23 Momen tumpuan maksimum balok pada model perkuatan 1 bresing 75 Tabel 4.24 Momen tumpuan maksimum balok pada model perkuatan 2 bresing 75 Tabel 4.25 Momen tumpuan maksimum balok pada model perkuatan 3 bresing 75 Tabel 4.26 Momen maksimum kolom pada model perkuatan 1 bresing Tabel 4.27 Momen maksimum kolom pada model perkuatan 2 bresing Tabel 4.28 Momen maksimum kolom pada model perkuatan 3 bresing Tabel 4.29 Gaya geser maksimum pada model perkuatan 1 bresing Tabel 4.30 Gaya geser maksimum pada model perkuatan 2 bresing Tabel 4.31 Gaya geser maksimum pada model perkuatan 3 bresing Tabel 4.32 Gaya aksial maksimum pada model perkuatan 1 bresing Tabel 4.34 Gaya aksial maksimum pada model perkuatan 3 bresing Tabel 4.35 Hasil analisis pushover model struktur lantai Tabel 4.37 Hasil analisis pushover model struktur lantai Tabel 4.38 Hasil analisis pushover model struktur lantai viii

6 ABSTRAK Perkuatan menggunakan bresing baja merupakan metode perkuatan pada struktur bangunan yang sudah berdiri. Pemilihan bresing baja tipe X dipilih pada penelitian ini karena memungkinkan bresing lebih kuat menerima tekuk akibat bentang pendek dari bresing. Penelitian ini menggunakan perkuatan bresing baja tipe-x dengan dan tanpa bingkai yang dianalisis menggunakan software SAP2000 dengan membuat model rangka 3, 5, 8 dan 10 Penelitian dilakukan dengan mendesain struktur tanpa perkuatan (MF) dan dianalisis dengan metode analisis konstruksi bertahap dan analisis pushover. Struktur tanpa perkuatan (MF) diperkuat menggunakan bresing baja tanpa bingkai (BF) dan bresing baja dengan bingkai (FBF). Perkuatan dilakukan untuk menunjukkan peningkatan kekakuan dan level kinerja jika dibandingkan dengan model tanpa perkuatan (MF). Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa struktur yang diperkuat menggunakan bresing baja dengan dan tanpa bingkai dibandingkan struktur tanpa perkuatan tidak menambah kebutuhan tulangan terpasang. Penambahan perkuatan pada model BF dan FBF mampu memperkaku struktur dilihat dari penurunan perpindahan 9%-90% jika dibandingkan dengan model MF. Dari hasil analisis pushover diperoleh hasil yaitu pada model lantai 3 terjadi peningkatan level kinerja yang sebelumnya Immediate Occupancy menjadi Operational Level, sedangkan model lantai 5, 8, 10 level kinerja masih sama yaitu Operational Level. Model BF dapat menahan gaya geser dasar 2.02% % lebih besar dibandingkan model MF. Model FBF mampu menahan gaya geser dasar mencapai 0.91%-57.26% lebih besar dibandingkan dengan model BF. Dengan melakukan variasi penempatan bresing pada model BF dan FBF menunjukkan bahwa perkuatan bresing tidak harus dilakukan pada semua tingkat, karena perlu mempertimbangkan dari segi ekonomi, daktilitas, dan peningkatan kekuatan. Kata Kunci: perkuatan, struktur rangka beton bertulang, bresing baja tipe X, bresing dengan bingkai, kinerja ii

7 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Gedung bertingkat di Indonesia sebagian besar merupakan struktur rangka beton bertulang. Komponen struktur dari gedung yang sudah beroperasi pada umumnya telah mengalami deformasi dan retak. Perubahan fungsi gedung, pengaruh lingkungan dan peningkatan beban gempa akibat adanya revisi peraturan gempa berpengaruh tidak baik bagi perilaku dan kinerja dari struktur gedung. Halhal tersebut menyebabkan terjadinya tegangan berlebih. Tegangan berlebih berdampak pada besarnya gaya-gaya dalam dan simpangan. Tegangan berlebih yang terjadi merupakan salah satu penyebab kegagalan pada struktur gedung. Kegagalan struktur ini tidak hanya menyebabkan kerugian secara materi namun juga menimbulkan korban jiwa. Oleh karena itu, untuk mencegah terjadinya hal tersebut maka dilakukan perkuatan struktur untuk meningkatkan level kinerja pada struktur gedung. Perkuatan struktur merupakan metode memperkuat struktur akibat ketidakmampuan dari struktur untuk menahan beban yang terjadi karena kekurangan daya dukung. Perkuatan struktur juga dapat dikatakan sebagai penambahan sistem pada bangunan yang sudah berdiri (existing) sehingga struktur mampu memikul berbagai kombinasi beban. Beberapa metode perkuatan yang sering digunakan antara lain penambahan komponen struktur (dinding geser, dinding pengisi, kolom dan bresing) dan peningkatan kekuatan komponen struktur (pembesaran dimensi, penambahan lapisan berupa pelat baja atau pelapisan Carbon Fiber Reinforced Polymer). Perkuatan menggunakan bresing baja merupakan metode perkuatan pada struktur bangunan yang sudah berdiri. Penambahan bresing baja mampu meningkatkan kekuatan, kekakuan sistem struktur, dan relatif tidak memberi pengaruh yang signifikan terhadap berat struktur (FEMA, 2006). Kelebihan lain dari perkuatan menggunakan bresing baja yaitu mampu dikerjakan tanpa mengganggu aktifitas di dalam struktur bangunan. Adapun beberapa tipe bresing yang umum digunakan, seperti tipe X, tipe K, tipe A (chevron), tipe V dan tipe 1

8 diagonal. Pada penelitian ini bresing baja tipe-x dipilih karena memungkinkan bresing lebih kuat menerima tekuk dibandingkan tipe yang lainnya akibat bentang pendek dari bresing. Penelitian tentang analisis perkuatan struktur dengan menggunakan bresing baja tipe X dengan penambahan bingkai baja sudah pernah dilakukan (Kurniawan, 2016). Penelitian ini hanya menganalisis perilaku struktur dari pemodelan struktur rangka beton bertulang yang diperkuat menggunakan bresing baja tipe X dengan dan tanpa bingkai. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa simpangan struktur rangka yang diperkuat dengan bresing X terbingkai 4.88% lebih kecil dari rangka bresing X tanpa bingkai. Dibandingkan dengan rangka terbuka, rangka bresing X terbingkai memiliki simpangan 91.28% lebih kecil. Hasil gaya-gaya dalam pada rangka bresing X terbingkai juga lebih kecil dibandingkan dengan rangka terbuka dan rangka bresing X tanpa bingkai. Tetapi pada rangka bresing X terbingkai gaya geser balok yang terjadi mengalami peningkatan. Hasil luas tulangan perlu setelah diperkuat dengan bresing tipe X dengan dan tanpa bingkai lebih kecil dari rangka terbuka. Perbedaan penelitian ini dengan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, yaitu terletak pada analisis yang digunakan pada pemodelan struktur rangka beton bertulang. Penelitian ini menganalisis kinerja dari struktur beton bertulang, namun juga melakukan analisis dari perilaku struktur. Analisis konstruksi bertahap juga digunakan pada penelitian ini yang bertujuan untuk memperhitungkan kondisi struktur sebelum penambahan bresing dan bingkai. Oleh karena hal tersebut, maka analisis pushover diberlakukan untuk mengetahui bagaimana kinerja struktur sebelum diberikan perkuatan dan setelah diberikan perkuatan bresing dengan dan tanpa bingkai. Pada penelitian ini, analisis dilakukan pada struktur yang tidak diberikan perkuatan dan struktur yang diperkuat bresing baja tipe X dengan dan tanpa bingkai. Perkuatan bresing dengan dan tanpa bingkai dilakukan dengan variasi tingkat yang dimulai dari lantai bawah hingga penuh. 2

9 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah bagaimanakah perilaku dan kinerja dari struktur rangka beton bertulang yang diperkuat bresing tipe X dengan dan tanpa penambahan bingkai baja dibandingkan dengan struktur rangka beton bertulang tanpa perkuatan. 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perilaku dan kinerja dari struktur rangka beton bertulang yang diperkuat bresing tipe X dengan dan tanpa penambahan bingkai baja dibandingkan dengan struktur rangka beton bertulang tanpa perkuatan. 1.4 Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah diharapkan dapat dijadikan sebagai pedoman dalam pemilihan perkuatan struktur rangka beton bertulang, baik itu dengan bingkai maupun tanpa bingkai. 1.5 Batasan Masalah Agar ruang lingkup permasalahan tidak terlalu luas, maka diambil beberapa batasan masalah sebagai berikut: 1. Tidak melakukan perhitungan manual dimensi kolom, balok dan bresing. 2. Tangga tidak dimodelkan dalam pemodelan struktur, namun beban tangga tetap dimasukan sebagai beban pada joint. 3. Pemasangan bresing pada bagian ujungnya yang berhubungan dengan bagian kolom dan balok untuk pemodelan diasumsikan direlease (agar dapat berputar sudut). 3