BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang 1.2. Rumusan Masalah 1.3 Tujuan Penelitian

Transkripsi

1 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan pembangunan dewasa ini memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap dunia perkonstruksian, dan yang menjadi pokok pembahasan pada Tugas Akhir ini adalah dikhususkan pada bangunan baja. Dalam penelitian ini akan direncanakan sebuah bangunan gedung dengan dimensi bangunan 15 x 45 m (jarak antara bentang 5 m) dan 10 lantai dengan tinggi bangunan 40 m (tinggi antar lantai 4 m). Gedung yang didesain terletak di daerah rawan gempa dengan mengambil Zona Gempa 6 berdasarkan SNI Secara keseluruhan, perencanan struktur gedung ini akan dibuat dari struktur baja. Untuk analisa struktur secara umum akan menggunakan program bantu SAP 2000 versi 14. Sedangkan untuk melihat perilaku elemen struktur yang ditinjau akan menggunakan software ABAQUS versi 6.5. Kebanyakan kerusakan struktur yang diakibatkan gempa ini disebabkan oleh penggunaan material non daktail yang mana contohnya adalah beton dengan kualitas rendah. Seperti yang telah diketahui oleh banyak orang, baja merupakan salah satu material bangunan yang memiliki sifat daktalitas yang sangat baik. Sifat daktail inilah yang sangat dibutuhkan dalam mengurai energi gempa ( Arcelor.com ). Oleh karena itu selain bersifat daktail tinggi, baja juga bernilai ekonomis serta mudah dalam pengerjaan maupun perawatannya. Karena beberapa pertimbangan tersebut, penggunaan baja dianjurkan pada bangunan yang berada di daerah rawan gempa khususnya gempa berkekuatan tinggi. Dalam mendesain struktur baja ada beberapa faktor yang harus dipehatikan diantaranya faktor kehandalan dan kemampuan untuk menahan berat sendiri, beban kerja, serta beban gempa yang telah direncanakan. Dalam hal ini struktur harus didesain dengan metode Strong Coloumn Weak Beam atau kolom kuat balok lemah. Disini dimaksudkan agar balok harus didesain lebih lemah dibandingkan kolom. Dari desain tersebut diharapkan hanya balok saja yang boleh mengalami kegagalan ataupun kerusakan, kolom serta sambungan harus terbebas dari kegagalan. Untuk mendapatkan Strong Coloumn Weak Beam dari bangunan baja tersebut dapat dilakukan dengan berbagai macam cara diantaranya adalah pada ujung balok dan kolom didesain sambungan kaku tujuanya sambungan tersebut menerima beban geser dan moment. Namun pada desain sambungan kaku akan menyebapkan rotasi pada balok menjadi berkurang, karena sambungannya bisa menahan momen. untuk mengurangi kapasitas balok, untuk itu dibuat reduced beam section (RBS), sehingga sendi plastis terjadi pada balok di daerah RBS. Dengan memperhatikan beberapa pertimbangan di atas, maka penulis merasa bahwa hal tersebut sangat penting dalam mendesain struktur baja tahan gempa agar nantinya jika suatu saat terjadi gempa maka tidak akan sampai menimbulkan korban manusia yang cukup besar. Oleh karena itu, penulis melakukan studi perilaku elemen struktur sambungan kaku pada balok dan kolom struktur bangunan baja. Hal ini untuk mengetahui seberapa efektif sambungan kaku pada struktur bangunan baja tahan gempa pada wilayah gempa tinggi Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam Tugas akhir ini antara lain adalah: 1. Apakah efektif sambungan kaku pada struktur bangunan baja tahan gempa dan dapat memenuhi syarat syarat keamanan dan kekakuan struktur sesuai dengan SNI ? 2. Apakah efektif penggunaan metode Reduced Beam Section pada struktur bangunan baja tahan gempa dan dapat memenuhi syarat syarat keamanan struktur sesuai dengan SNI ? 3. Bagaimana menentukan gaya gaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan peraturan LRFD? 4. Bagaimana melakukan Analisa dan permodelan struktur dengan menggunakan program bantu SAP 2000 versi 14? 1.3 Tujuan Penelitian Maksud dan tujuan penulisan Tugas akhir ini adalah: 1. Mendapatkan dimensi profil struktur balok dan kolom baja yang paling cocok dan memenuhi syarat syarat keamanan struktur sesuai dengan SNI

2 2. Bagaiman perilaku sambungan kaku pada bangunan baja akibat gaya-gaya yang bekerja dan sambungan harus mampu memikul gaya gaya yang bekerja pada elemen struktur. 3. Bagaimana menentukan gaya gaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan peraturan LRFD. 4. Bagaimana melakukan Analisa dan permodelan struktur dengan menggunakan program bantu SAP 2000 versi Batasan Masalah Batasan masalah yang akan di bahas dalam Tugas akhir ini antara lain adalah: 1. Perencanaan struktur rangka baja dengan menggunakan metode Reduced Beam Section yang sesuai dengan SNI Pembebanan dan peraturan lain yang tidak ada dalam SNI dihitung berdasarkan PPIUG 1983 dan LRFD. 3. Menganalisa perhitungan struktur dan sambungan secara keseluruhan tetapi analisa hanya pada struktur portalnya saja, yaitu pada portal kolom dengan balok eksterior. 4. Analisa beban gempa dengan statik ekuivalen BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Struktur bangunan baja yang akan dibahas dalam Tugas akhir ini adalah perilaku sambunga kaku pada struktur yang hanya meliputi portal kolom dengan balok interior saja. Bentuk profil yang akan digunakan nantinya adalah profil WF dan WF Reduced Beam Section ( RBS ). Dimana struktur portal interior ini nantinya akan terbebani oleh beban hidup, beban mati, beban angin, serta beban gempa yang akan dilakukan dengan metode Push Over Analisys. 2.2 Peraturan Peraturan yang digunakan dalam perencanaan adalah : a. Load and Resistance Factor Design (LRFD) yang tertuang dalam SNI tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung b. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) c. SNI tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung. 2.3 Pembebanan Beban Mati (PPIUG 1983 Bab 2) Beban mati terdiri atas : 1. Berat sendiri dari bahan - bahan bangunan penting dan dari beberapa komponen gedung yang harus ditinjau di dalam menentukan beban mati dari suatu gedung, harus diambil menurut Tabel Berat sediri dari bahan bangunan dan dari komponen gedung yang tidak tercantum dala Tabel 2.1 harus ditentukan tersendiri Beban hidup (PPIUG 1983 Bab 3) Beban hidup terdiri dari beban yang diakibatkan oleh pemakaian gedung dan tidak termasuk beban mati, beban konstruksi dan beban akibat fenomena alam (lingkungan) Beban angin (PPIUG 1983 Bab 4) Beban angin dihitung sebagai berikut : 2 V p = 16 dimana : p = desain tekanan angin (kg/m 2 ) V = kecepatan angin (m/dt) Beban gempa (SNI dan SNI ) 2

3 Gaya geser dasar rencana total, V, pada satu arah ditetapkan sebagai berikut ini (SNI Pasal ) : Cv I V = Wt ( 2.1 ) R Gaya geser dasar rencana total, V, tidak perlu lebih besar dari pada nilai berikut ini (SNI Pasal ) : 2,5C ai V Vmaks = Wt ( 2. 2 ) R Dimana : V = Gaya geser dasar rencana total, ( N ) V maks = Gaya geser dasar rencana maksimum, ( N ) R = Faktor modifikasi respons (Tabel ) T = Waktu getar dasar struktur, detik W t = Berat total struktur, ( N ) I = Faktor kepentingan struktur yang ditetapkan oleh ketentuan yang berlaku dalam butir 3.1 dan 3.2 C a = Koefisien percepatan gempa yang ditetapkan oleh ketentuan dalam Butir 3.1 dan 3.2 Pembatasan waktu getar alami fundamental (Pasal 5.6 SNI ): T 1 < ς n ( 2.3 ) Dimana : ς = Koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada (Tabel 8) n = Jumlah tingkatnya Berat total struktur W t ditetapkan sebagai jumlah dari beban beban berikut ini : 1. Beban mati total dari struktur bangunan 2. Bila digunakan dinding partisi pada perencanaan lantai maka harus diperhitungkan tambahan sebesar 0,5 KPa 3. Pada gedung gedung dan tempat tempat penyimpanan barang maka sekurang kurangnya 25% dari beban hidup rencana harus diperhitungkan 4. Beban total dari seluruh peralatan dalam struktur bangunan harus diperhitungkan Kombinasi Pembebanan (SNI Pasal 6.2.2) Pembebanan struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini : 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L + 0,5 (La atau H) 3. 1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau0,8w) 4. 1,2D + 1,3W + γl L + 0,5 (La atau H) 5. 1,2D + 1,0E + γl L 6. 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) ( 2.4 ) Keterangan: D = Adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen,termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap. L = Adalah beban mati yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain lain. La = Adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, 3

4 dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak. H = Adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W = Adalah beban angin E = Adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI , atau penggantinya. 2.4 Balok Uraian umum balok Balok merupakan bagian dari struktur rangka utama yang berfungsi sebagai pemikul dari beban gravitasi baik hidup maupun mati yang berada diatasnya. Pada struktur rangka portal baja biasanya digunakan profil WF. Dalam pemilihan profil ini ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, antara lain keuntungan dan kerugian masing masing jenis profil tersebut baik dari segi perhitungan struktur, estetika, biaya, dan harga bahan Dasar Perhitungan Beban mati dan beban hidup akan membebani balok arah sumbu x, dimana nantinya akan menimbulkan momen arah sumbu x ( Mx ). Dengan hanya adanya momen arah sumbu x (Mx), maka komponen lentur ini harus direncanakan agar memenuhi persyaratan yang sesuai dengan SNI sebagai berikut: M U φm n ( 2.5 ) Dimana : M u = Momen lentur berfaktor φ = Faktor reduksi = 0,9 M n = Kuat nominal dari momen lentur Penampang Lendutan yang terjadi merupakan kombinasi dari lendutan terhadap sumbu x dan y. Dan lendutan yang terjadi tidak boleh melebihi lendutan ijin : L f = ( 2.6 ) 240 Dimana : L = Panjang bentang ( cm ) f = Besarnya Lendutan ijin ( cm ) Kontrol Perhitungan Balok (SNI ) Kontrol Penampang (Local Buckling) Pelat sayap λ = bf 2t f λ r = (2.7) fy fr λ p = f r = 10 ksi untuk baut fy f r = 16,5 ksi untuk las Pelat badan λ = h tw 4

5 1680 λ p = (2.8) y f 2550 λ r = fy Penampang kompak : λ λ p M n = M p (2.9) Penampang tak kompak : λ p < λ λ r λ λ p M n = M p ( M p M r ) (2.10) λr λ p Penampang langsing : λr λ Mn = Mr (λ r / λ) 2 (2.11) Kontrol Tekuk Lateral Lb = jarak pengaku lateral a. Bentang Pendek ( Lb Lp) E M n = M p L p = 1.76ry (3.12) fy b. Bentang Menengah ( Lp Lb Lr) Lr Lb M n = Cb Mr M p M r Mp + ( ) Lr L (2.13) p ryx 1 2 L r = X 2( fy fr) (2.14) ( fy fr) π EGJA Cw Sx X 1 = X 2 = 4 Sx 2 I GJ y (2.15) 12,5M max C b = 2,5M max+ 3MA + 4MB + 3MC (2.16) L c. Bentang Panjang ( b Lr) M n = M cr (3.11) M u Φ M n 2 E = Cb π EIyGJ + π IyCW M p b b L 2 L ; Φ = 0,9 (2.17 ) Kontrol Kuat Geser h kne a. Jika 1,10 makav n = 0,6 fyaw tw fy (2.18) kne h kne b. Jika 1,10 1,37,maka fy tw fy 5

6 kne 1,10 fy V n = 0,6 fyaw (2.19) h tw kne h c. Jika 1,37 maka fy tw V n V u Aw 0,9k ne = (2.20) 2 h tw Φ V n ; Φ = 0,9 (2.21) Kontrol Tarik Leleh Φ = 0,9 ; Pn = Fy Ag (2.22) Putus Φ = 0,75 ; Pn = Fu Ae 2.5 Kolom Uraian Umum Kolom merupakan bagian bangunan yang terpasang secara vertikal serta berfungsi untuk memikul serta menyalurkan beban dari atas ke bawah. Adapun desain kolom yang baik adalah dapat dihindari untuk terjadinya tekuk yang besar. Selain itu juga untuk menciptakan struktur kolom yang cukup kaku Gaya gaya yang bekerja pada kolom Setiap batang yang menyusun kolom akan menghasilkan reaksi tarik dan tekan akibat adanya beban luar, baik itu beban gravitasi maupun lateral. Batang kolom dapat direncanakan dengan menggunakan persamaan seperti di bawah ini : Kontrol Perhitungan Kolom (SNI ) Kontrol Penampang Pelat sayap λ = bf 2tf 250 = fy λ r (2.25) λ λ r (tidak langsing) Pelat badan λ = h tw = 665 λ r (2.26) fy λ λ r (tidak langsing) 6

7 Kontrol Kekakuan Portal Ic G = L c (2.27) Ib L b Dari nilai G tersebut dapat diperoleh nilai kc (faktor panjang tekuk) Kontrol Komponen Tekan N n = A g f cr (2.28) 1 kc L fy λ c = (2.29) π r E untuk λ c 0,25 maka f cr = fy ( 1,6 0,67λc y untuk 0,25 < λ c < 1,2 maka f cr = f 1,43 (2.30) 1 y untuk λ c 1,2 maka f f cr = 2 1,25λ (2.31) c Nu φ Nn ; φ = 0,85 (2.32) Dimana: λ c = parameter kelangsingan kolom N = kuat nominal penampang komponen struktur, N f cr = Tegangan kritis penampang, MPa A g = Luas penampang bruto, mm 2 k c = factor panjang tekuk Nu = Beban aksil terfaktor Kontrol Perhitungan Balok Kolom Amplifikasi Momen Struktur Portal M u = B 1 M nt + B 2 M lt (2.33) Cm B 1 = 1 (2.34) Nu 1 Ncrb 2 π EI N crb = A (2.35) 2 (kcl) C m = 0,6 0,4(M 1 /M 2 ) (2.36) B = atau B 2 = (2.37) oh ΣNu 1 ΣNu 1 ΣHL ΣN crs 2 π EI = A (2.38) (kcl) N crs 2 7

8 Persamaan Interaksi Tekan Lentur Nu a. Jika 0, 2 maka φnn Nu 8 Mux + φn 9 n φbmnx Nu b. Jika < 0, 2 φnn Nu 2φN n M + φbm ux nx M + φbm uy maka M + φbm uy ny ny 1,0 1,0 (2.39) (2.40) 2.6 Kinerja Batas Layan Struktur Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung menurut pasal SNI tidak boleh melampaui 0,03/R kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil. 2.7 Kinerja Batas Ultimate Struktur Kinerja batas ultimate struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur diambang keruntuhan,yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah benturan berbahaya antar gedung. Sesuai SNI 1726 pasal simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali (ξ) sebesar : 0,7xR ξ = ( 2.41 ) faktor. Skala Untuk gedung beraturan 2.8 Kontrol Partisipasi Massa Sesuai dengan SNI Pasal jumlah ragam vibrasi (jumlah mode shape) yang ditinjau dalam penjumlahanrespos ragam harus sedemikian rupa sehingga partisipasi massa (Modal Participation Mass Ratios) dalam menghasilkan respons total harus mencapai sekurang kurangnya 90%. 2.9 Analisa Beban Statik Ekuivalen Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu. Dalam hal pengaruh gempa pada struktur gedung ditentukan berdasarkan suatu analisa dinamik, maka yang diartikan dengan beban gempa disini adalah gaya-gaya di dalam struktur tersebut yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu. Gaya geser dasar rencana total, V, ditetapkan sebagai berikut: C I V = 1 Wt R ; T 1 = (hn) 3/4 (3.10) dimana : V = Gaya geser dasar Nominalstatik ekuivalen R = Faktor reduksi gempa T 1 = Waktu getar alami fundamental W = Berat total gedung I = Faktor kepentingan struktur 8

9 Hn C 1 = Tinggi total gedung = Faktor respons gempa Pembatasan waktu getar alami fundamental (Pasal 5.6 SNI ): T 1 < ς n dimana : ς = Koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada (Tabel 8). n = Jumlah tingkatnya Simpangan antar lantai (SNI ) - Kinerja batas layan : S = 0.03 / R Ambil terkecil (pasal 8.1) S = 30 mm Dimana : R = R SRPMB Baja = (pasal 4.3.6) - Kinerja batas ultimit : M = S... (pasal 8.2) 2.10 Sambungan Kaku Uraian Umum Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las). LAS PROFIL L LAS SEAT PROFIL T LAS BALOK KOLOM Gambar 2.1 : sambungan dengan las Sambungan siku dengan Baut dan Las Sambungan siku sama seperti sambungan T. dimana dalam perencanaannya harus mampu menahan momen M U dan gaya geser P U, terkecuali pada baut yang menghubungkan siku dengan kolom bagian atas, yaitu gaya tari baut sebanding dengan jaraknya ke garis netral balok. Kekuatan las tumpul penetrasi penuh (SNI ) Kuat las tumpul penetrasi penuh ditetapkan sebagai berikut: (1) Bila sambungan dibebani dengan gaya tarik atau gaya tekan aksial terhadap luas efektif maka. φ R y nw = 0,9t f t y (bahan dasar) (2.51) φ R y nw = 0,9t t f yw (las) (2.52) (2) Bila sambungan dibebani dengan gaya geser terhadap luas efektif maka. φ R y nw = 0,9t t (0.6 f y ) (bahan dasar) (2.53) φ yrnw = 0,8t t (0.6 fuw) (las) (2.54) Keterangan: 9

10 φ y = 0,9 faktor reduksi kekuatan saat leleh, f, = tegangan leleh dan tegangan tarik putus. y f u Ukuran minimum las sudut Ukuran minimum las sudut, selain dari las sudut yang digunakan untuk memperkuat las tumpul, ditetapkan sesuai dengan Tabel 2.1 kecuali bila ukuran las tidak boleh melebihi tebal bagian yang tertipis dalam sambungan. Table 2.1 ukuran minimum las sudut. (SNI ) Tebal bagian paling tebal, t (mm) Tebal minimum, w t 7 3 7< t < t < t 6 Ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi (SNI ): Ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi komponen yang disambung adalah: a) Untuk komponen dengan tebal kurang dari 6,4 mm, diambil setebal komponen; b) Untuk komponen dengan tebal 6,4 mm atau lebih, diambil 1,6 mm kurang dari tebal komponen kecuali jika dirancang agar memperoleh tebal rencana las tertentu. Kontrol Kuat las sudut (SNI ): Las sudut yang memikul gaya terfaktor per satuan panjang las, Ru, harus memenuhi: Ru φr nw (2.55) Dengan: φ f R nw = 0,75tt (0,6 fuw ) (las) (2.56) φ f R nw = 0,75tt (0,6 fu ) (bahan dasar) (2.57) dengan φ f = 0,75 faktor reduksi kekuatan saat fraktur Keterangan: f uw = adalah tegangan tarik putus logam las, (MPa) f u = adalah tegangan tarik putus bahan dasar, (MPa) t t = adalah tebal rencana las, (mm) 2.11 Reduced Beamn Section Uraian Umum Konsep ini dibuat dengan mereduksi bagian dari balok baja di dekat sambungan balok kolom yang dimaksudkan untuk menimbulkan engsel plastis didaerah ini. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, Reduced Beam Section sangat efektif dalam meningkatkan daktilitas pada frame struktur tahan gempa. 10

11 Gambar 2.3 : bentuk-bentuk dari Reduced Beam Section FEMA 350 [1]/351 [13] EC8, Part 3 [4 ] a= 0,50 0,75 bf a = 0,60 bf b= 0,65 0,85 db b = 0,75 db C 0,25 bf g = 0,25 bf S = a + b/2 s = a + b/2 r = (4c 2 +b 2 )/8c 2 r = ( 4g + b 2 ) / 8g Tabel 2.2: Geometri dari Reducerd Beam Section Gambar 2.4 : Sambungan balok ke kolom dengan menggunakan Reduced Beam section Keterangan : 1. adalah daerah yang akan direduced 2. las 3. plat penyambung dengan menggunakan baut 4. kolom 11

12 BAB III METODOLOGI Mulai Studi Desain awal Pembebanan (PPIUG 1983, SNI 2002) dan Analisa Struktur ( SAP2000 v14 ) Kontrol Sambungan kaku Analisa elemen Struktur untuk balok menggunakan RBS Analisa elemen Struktur untuk balok biasa Analisa Static Non linear ( push over analysis) dan perilaku struktur dengan ABAQUS V. 6.9 Analisa perbandingan hasil dan Selesai Gambar 3.1 Flowchart Sambungan Kaku III.1 Penjelasan Bagan Alir Penyelesaian Tugas Akhir Langkah yang diambil dalam penyusunan proposal tugas akhir ini dijelaskan sebagai berikut : III.1.1 Studi Literatur Pada tahap ini dilakukan studi literatur mengenai: a. Penjelasan Konsep Perencanaan Reduced Beam Section menggunakan Practice Periodical on Structural Design and construction, 2004, ASCE b. Peraturan pembebanan menggunakan PPIUG (Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung) 1983 c. Tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung memakai SNI d. Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung memakai SNI e. Penjelasan prosedur Analisa Statik Non Linear (Pushover Analisys) pada program bantu SAP 2000 NonLinear versi

13 III.1.2 Desain awal a. Perencanaan dimensi balok menggunakan LRFD b. Perencanaan tebal pelat menggunakan Tabel 2 c. Tabel perencanaan praktis d. Perencanaan dimensi kolom menggunakan LRFD Permodelan Konfigurasi Bangunan a. Konfigurasi bangunan yang dipilih adalah tipikal dan simetris sehingga cukup handal dalam menghadapi beban gempa b. Jumlah lantai 10 tingkat, termasuk atap. Tinggi antara lantai 4 m, Jadi tinggi total bangunan H = 43,5 m (atap). c. Fungsi bangunan adalah perkantoran d. Jenis tanah adalah tanah lunak e. Mutu baja yang digunakan adalah BJ 41 II.1.3 Penentuan pembebanan yang mungkin Terjadi pada struktur Menentukan pembebanan yang mungkin terjadi pada struktur sesuai dengan peraturan yang berlaku antara lain : 1. Beban Mati 2. Beban Hidup 3. Beban Gempa 4. Beban Angin III.1.4 Analisa Struktur Setelah menentukan pembebanan sesuai peraturan yang berlaku menurut PPIUG 1983 dan SNI 2002 maka kemudian dilanjutkan dengan analisa struktur dengan program bantu SAP V. 14 III.1.5 Kontrol Penampang Melakukan pengecekan kekuatan struktur terhadap beban yang ada, apakah memenuhi persyaratan yang ada. Jika tidak memenuhi maka dilakukan pendesainan ulang. III.1.6 Sambungan Kaku Perencanaan semua sambungan harus konsisten dengan bentuk-bentuk struktur, serta perilaku sambungan tidak boleh menimbulkan pengaruh buruk terhadap bagian-bagian lainnya dalam suatu struktur di luar dari yang direncanakan. Kuat rencana setiap komponen sambungan tidak boleh kurang dari beban terfaktor yang dihitung. Perencanaan sambungan harus memenuhi persyaratan berikut : Gaya-gaya dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya-gaya yang bekerja pada sambungan. Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan. Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul gaya-gaya yang bekerja padanya. III.1.7 Analisa elemen Struktur untuk balok menggunakan RBS dan Analisa elemen sturktur untuk balok biasa Setelah merencanakan sambungan kaku kemudian perhitungan dilanjutkan dengan melakukan analisa elemen sturktur untuk balok RBS dan balok biasa dengan menggunakan program bantu SAP 2000 v. 14 untuk elemen struktur Sedangkan untuk melihat perilaku elemen struktur yang ditinjau akan 13

14 menggunakan software ABAQUS versi 6.5. Dimana kita akan membandingkan antara kedua balok tersebut manakah yang lebih baik digunakan untuk dearah dengan gempa tinggi yang sesuai dengan peraturan yang berlaku menurut SNI 2002 dan FEMA 350 III.1.8 Analisa Static Non linear ( push over analysis ) Analisa SAP 2000 Non Linear versi 14 sebagai alat bantu dalam pengujian dari rekayasa yang dilakukan pada struktur bangunan yang tidak mengalami Reduced Beam Section dan pada struktur bangunan yang mengalami Reduced Beam Section III.1.9 Analisa Perbandingan Hasil dan Kesimpulan Melakukan analisa perbandingan antara balok Reduced Beam Section dan balok biasa antara lain : a. Daktilitas b. Drift ratio c. Seismic Base shea BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 4.1 Pelat Atap Data Perencanaan Pelat Atap : a. Beban Superimposed (Berguna) Beban finishing : - aspal t = 2 cm = 2.14 kg/m 2 = 28 kg/m 2 - rangka + plafond = (11+7)kg/m 2 = 18 kg/m 2 - ducting AC + pipa = 40 kg/m Total beban finishing = 86 kg/m Beban Hidup Beban Hidup = 100 kg/m 2 Beban superimposed/berguna = beban hidup + finishing = 100 kg/m kg/m 2 = 186 kg/m 2 Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus dengan tulangan negatif dengan tanpa penyangga didapatkan data-data sebagai berkut : - bentang (span) = 2.5 m - tebal pelat beton = 9 cm - tulangan negatif = 2.09 cm 2 /m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 9 mm (As = 0,64 cm 2 ) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m 2.09 N = = 3,29 buah 4 buah 0, Jarak antar tulangan = = 25 cm 4 Jadi dipasang tulangan negatif Ø

15 Gambar Penulangan Bondek Atap b. Beban Mati Berat pelat bondek = 10,1 kg/m 2 Berat beton = 0,1 x 2400 = 240 kg/m 2 + = 250,1 kg/m Pelat Lantai Data Perencanaan Pelat Lantai a. Beban Superimposed (Berguna) Beban finishing : - Spesi Lantai t = 2 cm = 2.21 kg/m 2 = 42 kg/m 2 - Lantai Keramik t = 2 cm = 2.14 kg/m 2 = 28 kg/m 2 - Rangka + Plafond = (11+7)kg/m 2 = 18 kg/m 2 - ducting AC + pipa = 40 kg/m Total beban finishing = 128 kg/m q D Beban Hidup Beban Hidup = 250 kg/m 2 Beban superimposed/berguna = beban hidup + finishing = 250 kg/m kg/m 2 = 378 kg/m 2 Berdasarkan tabel perencanaan praktis untuk bentang menerus dengan tulangan negatif dengan tanpa penyangga didapatkan data-data sebagai berkut : - bentang (span) = 2.5 m - tebal pelat beton = 9 cm - tulangan negatif = 2.48 cm 2 /m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø = 9 mm (As = 0, 64 cm 2 ) - banyaknya tulangan yang diperlukan tiap 1 m 2.48 N = = 4,13 buah 4 buah 0, Jarak antar tulangan = = 25 cm 4 Jadi dipasang tulangan negatif Ø

16 Gambar Penulangan Bondek Lantai b. Beban Mati Berat pelat bondek = 10,1 kg/m 2 Berat beton = 0,1 x 2400 = 240 kg/m 2 + q D = 250,1 kg/m 2 Gambar 4.3 Denah Pembebanan Balok Anak 4.3. Perencanaan Balok Anak Balok anak berfungsi membagi luasan lantai agar tidak terlalu lebar, sehingga mempunyai kekakuan yang cukup. Balok anak menumpu di atas dua tumpuan sederhana. Balok anak direncanakan menggunakan profil WF 300x200x9x14, dengan data sebagai berikut : A = 83,36 cm 2 ix = 12,5 cm r = 18 mm W = 65,4 kg/m tw = 9 mm Zx = 823 cm 3 d = 298 mm tf = 14 mm Sx = 893 cm 3 bf = 201 mm Ix = cm 4 Iy = 1900 cm 4 iy = 4,77 cm h = d 2(tf + r ) = 298 2(14+18) = 234 mm BJ-41 : fy = 2500 kg/cm 2 fu = 4100 kg/cm 2 fr = 700 kg/cm 2 Beton : fc = 300 kg/cm 2 f L = fy fr = = 2300 kg/cm 2 Panjang balok anak (L) = 5000 mm = 5 m Pembebanan : Beban mati - berat pelat bondex = 10,1 kg/m m = 25,25 kg/m - berat sendiri pelat beton = 0,1 m.2400kg/m 3.2.5m = 720 kg/m - berat sendiri profil WF = 65,4 kg/m+ = 810,6 kg/m 16

17 - berat ikatan : 10 %.807,1 kg/m = 81,065 kg/m+ = 891,715 kg/m q D Beban hidup ( Tabel 3.1. PPI 1983 ) q L = 2,5 m x 250 kg/m 2 = 625 kg/m Beban berfaktor = q U = (1.2 x q D ) + (1.6 x q L ) = (1.2 x 891,715) + (1.6 x 625) = 2070,058 kg/m Momen yang terjadi : 1 1 Mu = x q U x L 2 = x 2070,058 x 5 2 = 6468,931 kg.m 8 8 Geser yang terjadi : 1 Vu = x q U x L 2 Kontrol Lendutan Lendutan ijin : L 500 f ' = = = 1.39 cm q. l ymaks = 384. E. Ix 4 5.(20,70 ).500 = = 0,506 cm < f '...OK 1 = x 2070,085 x 5 = 5175,212 kg 2 Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling) Untuk Sayap Untuk Badan bf 170 h tf fy tw fy ,178 < 10,752...ok 26 < 106,25...OK Profil penampang kompak, maka Mn = Mp Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 100 cm Berdasarkan tabel profil untuk BJ 41 profil WF 300x200x8x12 didapatkan :Lp = 234,465 cm, Lr = 742,890 cm Jadi, Lb < Lp bentang pendek, untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mp = Fy x Zx = 2500 kg/cm 2 x 893 cm 3 = kgcm Mu < Φ Mn 6468,931 kgcm < 0,9 x kgcm 6468,931 kgcm < kgcm OK 17

18 BAB V Kontrol Kuat Geser h 1100 tw fy Syarat : < 69,57...OK Vn = 0,6. fy. Aw = 0, (26.0,8) = kg ΦVn Vu 0, kg 6796,12 kg kg 5175,212 kg...ok PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA OPEN FRAMES 5.1 Pembebanan Struktur Utama (Open Frames) Perhitungan pembebanan dilakukan untuk mengetahui distribusi beban-beban yang bekerja, sehingga dapat diketahui gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur. Perhitungan pembebanan dilakukan secara serentak apabila data-data beban dan dimensi awal elemen struktur telah ditentukan. 5.2 Pembebanan Gravitasi Berat bangunan Lantai 10 ( Atap ) B. ANAK = 300 x 200 x 9 x 14 = 65.4 x 5 x 27 = 8829 kg B.INDUK = 400 X 200 X 8 X 13 = 66 X 5 X 42 = kg B.TEPI = 500 X 200 X 10 X 16 = 89.7 X 5 X 24 = kg KOLOM = 364 X 174 X 6 X 9 = 82.8 X 4 X 40 = kg PELAT ATAP = 286 X 45 X 15 = kg BEBAN HIDUP = 0.3 X 100 X 45 X 15 = kg BEBAN TOTAL = kg Lantai 9-8 B. ANAK = 300 x 200 x 9 x 14 = 65.4 x 5 x 27 = 8829 kg B.INDUK = 400 X 200 X 8 X 13 = 66 X 5 X 42 = kg B.TEPI = 500 X 200 X 10 X 16 = 89.7 X 5 X 24 = kg KOLOM = 364 X 174 X 6 X 9 = 82.8 X 4 X 40 = kg PELAT ATAP = 334 X 45 X 15 = kg BEBAN HIDUP = 0.3 X 250 X 45 X 15 = kg BEBAN TOTAL = kg Lantai

19 B. ANAK = 300 x 200 x 9 x 14 = 65.4 x 5 x 27 = 8829 kg B.INDUK = 400 X 200 X 8 X 13 = 66 X 5 X 42 = kg B.TEPI = 500 X 200 X 10 X 16 = 89.7 X 5 X 24 = kg KOLOM = 400 X 200 X 13 X 18 = 132 X 4 X 40 = kg PELAT ATAP = 334 X 45 X 15 = kg BEBAN HIDUP = 0.3 X 250 X 45 X 15 = kg BEBAN TOTAL = kg Lantai 5-4 B. ANAK = 300 x 200 x 9 x 14 = 65.4 x 5 x 27 = 8829 kg B.INDUK = 400 X 200 X 8 X 13 = 66 X 5 X 42 = kg B.TEPI = 500 X 200 X 10 X 16 = 89.7 X 5 X 24 = kg KOLOM = 500 X 200 X 10 X 16 = X 4 X 40 = kg PELAT ATAP = 334 X 45 X 15 = kg BEBAN HIDUP = 0.3 X 250 X 45 X 15 = kg BEBAN TOTAL = kg Lantai 3-1 B. ANAK = 300 x 200 x 9 x 14 = 65.4 x 5 x 27 = 8829 kg B.INDUK = 400 X 200 X 8 X 13 = 66 X 5 X 42 = kg B.TEPI = 500 X 200 X 10 X 16 = 89.7 X 5 X 24 = kg KOLOM = 600 X 200 X 11 X 17 = 212 X 4 X 40 = kg PELAT ATAP = 334 X 45 X 15 = kg BEBAN HIDUP = 0.3 X 250 X 45 X 15 = kg BEBAN TOTAL = kg Menurut PPIUG Ps.3.5 bahwa beban hidup dapat direduksi untuk komponen struktur yang menumpu beberapa lantai tingkat, maka beban hidup diatas dapat direduksi dikalikan dengan koefisien reduksi beban hidup. PIUG Ps.3.5 Tabel 3.4. Ringkasan berat bangunan dinyatakan dalam Tabel 5.1 berikut ini Tabel 5.1 Berat struktur per lantai LANTAI TINGGI ( m) BERAT (kg) Jadi berat total bangunan = kg 19

20 5.3 Pembebanan Perhitungan Beban Mati Beban mati bangunan dihitung per m 2 material struktural dan non struktural yang berlaku sebagai beban. Tabel 5.2 Daftar Beban Mati sesuai dengan data beban mati yang berupa data berat Deskripsi 1.Beton Bertulang 2.Adukan dari Semen 3.Tegel 4.Plafon + Penggantung Beban mati 2400 kg/m3 21 kg/m2 24 kg/m2 18 kg/m Berat Sendiri Profil Baja (Self Weight) Untuk berat sendiri profil baja sudah secara otomatis dimasukkan dalam perhitungan struktur utama. Tabel 5.3 Daftar Profil Baja Terpakai Untuk Balok Notasi h B Tw tf Berat (mm) (mm) (mm) (mm) (kg/m) W ,4 W ,7 W Tabel 5.4 Daftar Profil Baja Terpakai Untuk Kolom h B tw tf Berat Notasi (mm) (mm) (mm) (mm) (kg/m) K ,8 K K ,2 K Perhitungan Beban Hidup Beban hidup yang bekerja pada pelat lantai struktur utama diambil sebesar 250 kg/m 2 untuk pelat atap diambil sebesar 100 kg/m 2 (Tabel 3.1 PPI 1983). sedangkan Tabel 5.4 Daftar Beban Hidup Deskripsi 1.Lantai Perkantoran 2.Atap Beban hidup 250 kg/m2 100 kg/m Perhitungan Beban Gempa Analisa perhitungan beban gempa yang bekerja pada struktur diambil dari SNI Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung adalah menggunakan analisa pembebanan gempa berdasarkan statik ekivalen dengan data struktur : 20

21 a). Wilayah Gempa : Zone 6 b). Jenis tanah : Tanah Lunak c). Percepatan gravitasi : 9.81 m/dt 2 d). Faktor kepentingan (I) e). Faktor reduksi gempa (R) : 1 (Perkantoran) : 8.5 (SRPMK) a. Perhitungan Pusat Massa Pusat massa adalah pusat dimana gaya berat sebuah benda bekerja. Untuk menghitung pusat massa dapat dipakai perumusan statis moment : - Arah X : A. X X = A - Arah Y : AY. Y = A Dimana : A = Luasan area X,Y = Jarak terhadap statis momen arah X,Y Karena bentuk bangunan per lantai simetris maka pusat massanya adalah : Arah X = 22,5 m Arah Y = 7,5 m b. Menentukan Eksentrisitas Rencana Bangunan Berdasarkan SNI Ps , bahwa antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana e d sebagai berikut. - Untuk 0 < e 0,3 b, maka : e d = 1,5 e + 0,05 b atau e d = e 0,05 b dipilih nilai yang terbesar dari keduanya - Untuk e > 0,3 b, maka : e d = 1,33 e + 0,1 b atau e d = 1,17 e 0,1 b dipilih nilai yang terbesar dari keduanya Karena gedung simetris, maka untuk setiap lantai didapatkan: 1 1 ex = b xcr = 45 22,5 = ey = L ycr = 15 7,5 = karena e = 0 (0 e 0,3 b), maka digunakan persamaan yang pertama: e dx = 1,5 e x + 0,05 b = (1,5 x 0) + (0,05 x 45) = 2,25 m e dy = 1,5 e y + 0,05 L = (1,5 x 0) + (0,05 x 15) = 0,75 m maka didapatkan suatu titik koordinat pusat massa, yaitu: koordinat X = x cr + e dx = 22,5 + 2,25 = 24,75 m koordinat Y = y cr + e dy = 7,5 + 0,75 = 8,25 m Setelah koordinat pusat massa diperoleh, maka massa dari tiap-tiap lantai diletakkan pada titik koordinat tersebut, kemudian dilakukan analisa kembali. 21

22 c. Taksiran Waktu Getar Alami T secara empiris Sesuai dengan SNI 1726 Pasal yang menyebutkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama. V dinamik > 0,8 V statik Perhitungan Beban Geser Dasar Nominal Evaluasi beban gempa arah x : T 1 = 0.085(hn) 3/4 = 0.085(40) 3/4 = 1,35 detik C 1 = 0,703 (Gbr. 2 SNI ) T 1 < ς n ς = 0,15(tabel 8 SNI ) T 1 = 0.15(10) = 1, 5 detik T 1 > T empiris 1,35 detik > 1,5 detik...ok T 1 diambil 1,35 detik ( dari analisa modal ) Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,703 Evaluasi beban gempa arah y : T 1 = 0.085(hn) 3/4 = 0.085(40) 3/4 = 1,35 detik C 1 = 0,703 (Gbr. 2 SNI ) T 1 < ς n ς = 0,15(tabel 8 SNI ) T 1 = 0.15(10) = 1, 5 detik T 1 > T empiris 1,35 detik > 1,5 detik...ok T 1 diambil 0,35 detik ( dari analisa modal ) Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,703 Gambar 5.1 Statik Ekivalen rencana d. Faktor keutamaan ( I ) dan faktor reduksi ( R ) Dari tabel 1 SNI , I = 1,0 dan R = 8,5 untuk bangunan perkantoran yang menggunakan struktur rangka baja dengan daktilitas penuh. e. Gaya geser horizontal akibat beban gempa Berdasarkan persamaan (26) SNI , rumus umum gaya gempa statik ekivalen: C. I V = xwt R dimana : 22

23 C 1 = nilai faktor respon gempa yang didapat dari Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak W t = berat total gedung I = faktor keutamaan gedung R = faktor reduksi gempa Pada arah X 0,703x1 Vx = x = , 397kg 8,5 Pada arah Y 0,703x1 Vx = x = , 397kg 8,5 f. Distribusi gaya geser horisontal total akibat gempa ke sepanjang tinggi gedung. Menurut SNI Pasal : beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik equivalen yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i sebesar : WiZi Fi = Vx WiZi Dimana : F i = Beban gempa nominal statik ekivalen yang menangkap pada pusat massa pada taraf lantai tingkat ke-i struktur atas gedung. W i = Berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai. Z i = Ketinggian lantai tingkat ke-i, diukur dari taraf penjepit lateral. n = nomor lantai tingkat paling atas. Tabel 5.5 Gaya gempa tiap lantai tingkat Zi (m) Wi ( ton ) Wi.Zi( ton m ) 100%Fi x,y ( ton m) 30%Fi x,y ( ton m) total g. Kontrol Analisa T Rayleigh akibat gempa arah sumbu X dan Y Besarnya T yang dihitung sebelumnya dengan rumus empiris harus dibandingkan dengan T rayleigh, dengan rumus : T n i= 1 1 = 6,3 n g Wi. di i= 1 2 Fi. di Dimana besarnya T yang dihitung sebelumnya tidak boleh lebih dari 20 % hasil T Rayleigh sesuai SNI 1726 Pasal Tabel 5.6 Analisa T rayleigh akibat beban gempa arah x 23

24 tingkat Zi (m) Fi ( ton) di (mm) wi.di^2 (tm) Fi.di (tm) ,262 Trayleight = 6,3 = 5,713 detik 9,81 164,559 Nilai T yang diijinkan = 5,713-(20% x 5,714) = 4,57 detik Karena T 1 = 1,35 detik jauh dari T Rayleigh = 4,57 detik Maka T 1 hasil empiris yang dihitung di atas memenuhi ketentuan SNI 1726 Pasal Dan juga T Rayleigh lebih dari syarat waktu getar alami. Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,345 Tabel 5.7 Analisa T rayleigh akibat beban gempa arah y tingkat Zi (m) Fi ( ton) di (mm) wi.di^2 (tm) Fi.di (tm) ,262 Trayleight = 6,3 = 5,713 detik 9,81 164,559 Nilai T yang diijinkan = 5,713-(20% x 5,714) = 4,57 detik Karena T 1 = 1,35 detik jauh dari T Rayleigh = 4,57 detik Maka T 1 hasil empiris yang dihitung di atas memenuhi ketentuan SNI 1726 Pasal Dan juga T Rayleigh lebih dari syarat waktu getar alami. 0,345x1 Vx = x = , 76kg 8,5 Tabel 5.8 Gaya gempa tiap lantai menggunakan T = 4,57 24

25 tingkat Zi (m) Wi ( ton ) Wi.Zi( ton m ) 100%Fi x,y ( ton m) 30%Fi x,y ( ton m) total h. Kontrol Drift Kinerja batas layan (Δs) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruhgempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh gempa nominal yang sudah dikali faktor skala. Menurut SNI 1726 pasal tidak boleh melampaui : 0,03 Δs < hi R atau 30 mm (yang terkecil) 0,03 Δs< x4000 = 14,12 mm atau 30 mm 8,5 Kinerja batas ultimatum (Δm) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung diambang keruntuhan, yaitu untuk untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang dapat menimbulkkan korban jiwa. Simpangan (Δs) dan simpangan antar tingkat (Δm) harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikali dengan suatu faktor pengali. Faktor pengali berdasarkan ketentuan SNI 1726 pasal untuk gedung beraturan: ξ = 0,7R ξ = 0,7x8.5 = 5,95 Δm = ξ x Δs = 5,95 Δs Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimate struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar struktur gedung menurut SNI 1726 pasal tidak boleh melampaui : 0,02 x hi = 0,02 x 4000 = 80 mm untuk lantai dengan hi = 4,00 m Tabel 5.9. Kontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimate arah sumbu x tantai s (mm) drift s an syarat drif Ket m (mm) drift m asyarat drif Ket tingkat (m s (mm ) tingkat (m m (mm ) OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK Tabel Kontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimate arah sumbu y 25

26 tantai s (mm) drift s antara syarat drif Ket m (mm) drift m antara syarat drift Ket tingkat (mm) s (mm ) tingkat (mm) m (mm ) OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK 5.4 Perhitungan Kontrol Struktur Kontrol Struktur Baja Murni Perhitungan Kontrol Dimensi Balok Induk Direncanakan balok memanjang dari profil WF 400x200x8x13 : fy = 250 Mpa fu = 410 Mpa A = 84,12 cm 2 ix = 16,8 cm r = 16 mm W = 66,0 kg/m tw = 8 mm Zx = 1286 cm 3 d = 400 mm tf = 13 mm Sx = 1910 cm 3 bf = 200 mm Ix = cm 4 Iy = 1740 cm 4 iy = 4,54 cm h = d 2(tf + r ) = 400 2(13+16) = 342 mm Gaya-gaya maksimum balok berada pada COMB 4 ( 1.2 D + 1L - 1E ) : frame 409 Mu = 9994,57 kg.m Vu = 6463,15 kg Kontrol Tekuk Lokal bf Pelat sayap : λ = = 2tf 200 = 7,69 ; 2(13) λp = = = fy 250 λ λp 7,69 < 10.75, maka penampang kompak Pelat badan : λ = h 342 = = ; tw λp = = = 106 fy 250 λ λp < 106, maka penampang kompak Kontrol Tekuk Lateral Jarak Penahan Lateral Lb = 100 cm (pengikat bondek ke flange balok dipasang sejarak 100 cm) 26

27 Berdasarkan tabel profil untuk BJ 41 profil WF 400x200x8x13 didapatkan : E Lp = 1.76iy =1.76 x 16,8 x fy = 836,31 cm Jadi, Lb < Lp bentang pendek, untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mp = Fy.Zx = 2500 kg/cm 2 x 1286 cm 3 = kgcm = kg m Mu < Φ Mn 9994,57 kgm < 0,9 x kgm 9994,57 kgm < kgm (OK) Kontrol Kuat Geser h 1100 tw fy < 69,57 geser plastis V = 0,6. f. A n y w = 0, (40) = kg Syarat : φvn Vu 0, kg 6463,15 kg kg 6463,15 kg (OK) Kontrol Lendutan f ο 4 5. q. l 384. E. Ix < f ijin L < (66,0 ) < ,13 cm < 1.38 cm...ok Perhitungan Kontrol Dimensi Kolom Dari hasil output SAP 2000 diperoleh gaya gaya yang bekerja pada frame 49 lantai dasar adalah : Pu = 3641,78 Kg Mu x = 9954 Kgm Mu y = 9830,36 Kgm Kolom direncanakan dengan menggunakan profil K dengan spesifikasi material : A = 268,80 cm 2 Ix = cm 4 ix = 17,24 cm d = 600 mm Iy = cm 4 iy = 17,24 cm b = 200 mm r = 22 mm tf =17 mm Sx = 2662,7 cm 3 h = d 2(tf + r ) tw = 11 mm Sy = 2724,4 cm 3 = 600 2(17+22) = 522 mm = (522- tw)/2 = 255,5 mm Zx = {(1/2.d.tw.1/2.d) + (b-tw).tf.(d-tf)} + {(1/2.b.tf.1/2.b).2 + (d-2tf).(1/2.tw).(1/2.tw) 27

28 = {(1/2.60.1,1.1/2.60) + (20-1,1).1,7.(60-1,7)} + {(1/2.20.1,7.1/2.20).2 + (60-2.1,7).(1/2.1,1).(1/2.1,1)} = 3220,30 cm 3 Zy = {(1/2.tf.b.1/2.b).2 + (d-2tf).1/2.tw.1/2.tw)} + {1/2.(d+tw).tw.1/2.(d+tw) + (b-tw).tf.(d+tw-tf)} = {(1/2.1,7.20.1/2.20).2 + (60-2.1,7).1/2.1,1.1/2.1,1)} + {(1/2.(60+1,1).1,1.1/2.(60+1,1) + (20-1,1).1,7.(60+1,1-1,7)} = 2957,17 cm 3 Kontrol Kekakuan Portal WF (Balok) WF (Kolom) Kolom WF L = 400 cm WF (Balok) Kolom WF L = 400 cm Balok WF L = 600 cm Balok WF L = 600 cm Balok WF L = 600 cm Balok WF L = 600 cm Kolom WF L = 400 cm Kolom WF L = 400 cm Arah X Gambar 5.2 Posisi Kolom terhadap Balok Arah Y Bagian dasar kolom diasumsikan jepit, sehingga nilai G B = 1 Ix Σ 2x L kolom 400 G Ax = = = 1, 25 Ix Σ 2x L balok 500 Iy Σ 2x L kolom 400 G Ay = = = 1, 31 Ix Σ 2x L 500 balok Jenis rangka tidak berpengaku (unbraced frame), sehingga dari nomogram didapatkan nilai Kcx = 0,657 dan nilai K cy = 0,659 K cy menentukan Lk = K c.l = 0, = 263,6 Lk 263,6 λ = = = 15, 29cm i (17,24) y f y λ 15, λ c = = = 0, 172 Π E 3, Karena nilai λ c, 0,25 < λ c <1,2, maka termasuk dalam kategori kolom menengah, dimana : 28

29 1,43 ω = 1,6 0,67 λ c 1,43 = = 0,963 1,6 0,67.0,172 f y f cr = = = 2596,05kg / cm ω 0,963 Pn = Ag.f cr = 268,80 cm ,05 Kg/cm = ,24 Kg φpn > Pu 0, ,24 Kg > 3641,78 Kg ,50 Kg > 3641,78 kg (OK) Pu 3641,78 = = > 0.2 Rumus Interaksi 1 θpn ,50 Kontrol Tekuk Lokal bf Pelat sayap λ = = 2tf 200 = 5, λr = = = 15,81 fy 250 λ λp 5,88 < 15,81 OK maka penampang kompak. Pelat Badan λ = λr = h 255,5 = = 23,22 tw = = 42,06 fy 250 λ λr 23,22 < 42,06 OK maka penampang kompak Mn = Mp Karena penampang kompak, maka Mnx = Mny = Mp : Mx = Sx.fy = (2662,7).(2500) = kgcm Mnx = Mpx = Zx.fy = (3220,30).(2500) = kgcm = kgcm 1,5Mx = kgcm Mnx = kgcm My = Sy.fy = (2724,4).(2500) = kgcm 1,5My = 1,5.( ) = kgcm Mny = Mpy = Zy.fy = (2957,17 )(2500) = kgcm = kgcm < 1,5My = kgcm Mny = kgcm Kontrol Tekuk Lateral Lb = 400 cm 29

30 E Lp = 1.76iy =1.76 x 15,17 x fy Lb < Lp cm < 755 cm (bentang pendek) Karena bentang pendek, maka Mn = Mp = 755 cm Mnx = Mpx = Zx.fy = (3220,30).(2500) = kgcm Mny = Mpy = Zy.fy = (2957,17 )(2500) = kgcm Kontrol Tekan-Lentur Pu 8 Mux Muy Sehingga: + + 1, 0 φpn 9 φb. Mnx φb. Mny , ,215 1,0 (OK BAB VI DESAIN REDUCED BEAM SECTION 6.1. Umum Pada semua kasus, pemotongan sayap profil WF menunda terjadinya local buckling, akan tetapi meningkatkan kemungkinan terjadinya web buckling (tekuk pada badan) dan lateral-torsional buckling (tekuk lateral) karena pengurangan kekakuan pada sayap. Bentuk tekuk yang terjadi pada reduced beam bisa dilihat pada Gambar 6.1. Gambar 6.1 Bentuk tekuk yang terjadi pada reduced beam 6.2. Prosedur Desain Reduced Beam Section Dalam penggunaan RBS, ada beberapa batasan yang harus diterapkan berdasarkan penelitian dan tes yang telah berhasil dilakukan oleh SAC, AISC, dan FEMA. Yaitu : 1. Rasio L/d harus lebih besar dari lima 30

31 2. Pengurangan sayap tidak lebih dari 50% 3. Hanya berlaku untuk profil WF standardt 4. Jarak dari muka kolom ke area balok yang direduksi pada kedua sisi balok harus sama, atau simetris. 5. Untuk perlemahan, sendi plastis dapat diasumsikan terjadi di pertengahan panjang radius pengurangan sayap. 6. Panjang total pengurangan berkisar antara 0.75d b sampai d b. Dimana d b adalah tinggi profil balok. 7. Pengurangan sayap dapat dimulai pada db/4 dari muka kolom 6.3 Desain Reduced Beam Section Pada Studi ini, desain Reduced Beam Section dilakukan pada struktur portal eksteriornya saja. Hal ini dikarenakan pada struktur gedung portal beban gempa terbesar dipikul oleh struktur portal eksteriornya. Adapun balok balok yang akan mengalami desain Reduced Beam Section adalah sebagai berikut: Tabel 6.1 Daftar Profil Baja Terpakai Untuk Balok Notasi h B Tw Tf Panjang (mm) (mm) (mm) (mm) (m) W W Perhitungan Desain Balok Reduced Beam Section Perhitungan Desain Balok Reduced Beam Section profil WF 400 x 200 x 8 x 13 fy = 250 Mpa fu = 410 Mpa Ag = cm 2 iy = 4.54 cm Zx = 1286 cm 3 ix = 16.8 cm Zy = 266 cm 3 h = 36.8 cm Ix = cm 4 b = 40 cm Iy = 1740 cm 4 tw = 0.8 cm Sx = 1190 cm 3 tf = 1.3 cm Sy = 174 cm 3 r = 1.6 cm Panjang profil ( L ) = 5 m Jarak pengurangan flens dari muka kolom ( a ) =0,75xbf = 0,75x200= 150 mm Jarak bentang balok yang telah direduksi ( b ) 3d b 3x400 = = 300 mm 4 4 Direncanakan panjang Reduced Beam Section sejarak d b yaitu 400 mm atau 0,4 m. Balok dengan Reduced Beam Section with radius cut 31

32 Gambar 6.2 Detail Reduced Beam Section WF 400 x 200 x 8x 13 act = e M z x = act m p m + c p v p = mm 3 =782,852 cm³ = β F act z y = 1 x 2500 kg/cm² x 782,852 cm³ = kg.cm act 2m p V p = = = , 33kg b 30 Mc = kg.cm + ( ,33 kg x 15 cm) = ,95 kg.cm = ,59 kg.m Balok tanpa Reduced Beam Section 2 Mp = fy x Zx = 2500 kg/cm 2 x 1190 cm 3 32

33 = kg.cm = kg.m Mc = Mp = kg.m Mc Balok RBS < Mc Balok tanpa RBS ,59kg.m < kg.m Mu < φ Mn kg.m<0.9 x ,59kg.m kg.m< ,33 kg.m ( OK ) BAB VI1 PERENCANAAN SAMBUNGAN 7.1 Perhitungan Kontrol Sambungan Kontrol Sambungan Baja Murni Sambungan Balok Anak dengan Balok induk interior Sambungan yang digunakan adalah sambungan las tumpul. Vu = 4399,9 kg ΣVu = 2Vu = ,9 = 8799,8 kg Balok anak : 300 x 200 x 9 x 14 Balok induk : 500 x 200 x 810x 14 Sambungan pada las balok anak Direncanakan menggunakan las tumpul Bj 41: Fy = 2500 kg/cm 2 Fu = 4100 kg/cm 2 Direncanakan Balok anak WF 300 x 200 x 9 x 14 t e = 1,4 Cm A = 2 x 20 = 40 cm 2 S = b x d = 30 x 20 = 600 cm 2 Mu = 5499,875 kg cm Pu = 8799,8 kg Kuat rencana Las : φ f n = φ. 0,6. E70 φ f n = 0,75. 0, ,3 = 2214 kg/cm 2 Akibat beban geser sentries P u : 33

34 8799,8 f vp = = 219,99 kg/cm 2 40 akibat beban momen punter M u : ,5 f HM = =916,64 kg/cm f total f rp + f hm 219, , 64 = = ( ) ( ) 2 2 f total = 938,77 kg/cm ftotal 938,77 te = = 1cm = 0, 593cm φ f 2214 a te = n = 0,707 0,594 0,707 = 0,840 cm Untuk las tumpul penetrasi penuh, tebal las = t f = 1,4 cm. Sehingga : a = 0,840 cm < t f = 1,4 cm (OK) a mak < 14 1,6 = 12,4 mm > a dipakai a = 14 mm f total = 938,77 kg/cm 2 < φ f n = 0,75 x 2214kg/cm 2 = 1660,5 kg/cm 2 (ok) Sambungan Antar balok tepi dan kolom Dari hasil analisa SAP pada lantai 3 pada frame 407 diperoleh : WF 500 x 200 x 10 x 14 Pu = 4636,70 kg Mu = kgm balok : Kolom Sambungan Balok WF 500 x 200 x 10 x 14 Misal t e = 1 cm A = 2 x 20 = 40 cm 2 S = b x d = 50 x 20 = 1000 cm 2 Mu = kg cm Pu = 4636,70 kg 34

35 Kuat rencana Las : φ f n = φ. 0,6. E70 φ f n = 0,75. 0, ,3 = 2214 kg/cm 2 Akibat beban geser sentries P u : f vp 4636,70 = 40 = 115,917 kg/c akibat beban momen punter M u : f HM = =386,368 kg/cm f total = f rp + f hm 115, , 368 = ( ) ( )2 f total = 403,381 kg/cm 2 ftotal 403,381 te = = 1cm = 0, 182cm φ f 2214 a n t = 0,707 = e 0,182 0,707 = 0,257 cm Untuk las tumpul penetrasi penuh, tebal las = t f = 1,4 cm. Sehingga : a = 0,257 cm < t f = 1,4 cm (OK) a mak < 14 1,6 = 12,4 mm > a dipakai a = 14 mm f total = 403,381 kg/cm 2 < φ f n = 0,75 x 2214kg/cm 2 = 1660,5 kg/cm 2 (ok) BAB VIII ANALISA BALOK RBS DENGAN ABAQUS PRE PROCESSING Pemodelan geometrik struktur dengan bentuk yang diinginkan, beserta input data-data seperti jenis material yang digunakan, pola beban, rekatan antar elemen, jenis perletakan, dan messing element. Adapun step-step dari abaqus dalam pemodelan yaitu: Parts Step ini merupakan penggambaran bentuk awal dari geometrik struktur dengan menggunakan titik-titik koordinat dalam penggambaran untuk masing-masing element struktur King-Cross : Profil King_Cross (yang ditunjukkan dalam gambar 8.1) dalam desain struktur ini digunakan sebagai kolom. Untuk dimensi profilnya sendiri yaitu K600x200x11x17 dengan panjang 4000mm 35

36 Gambar8.1 Tahap Penggambaran profil king cross WF : Profil WF (yang ditunjukkan dalam gambar 8.2) didalam desain digunakan sebagai balok dan frame pengaku untuk shear wall. Dimensi profil WF yang digunakan dalam desain ini: - Profil WF 400x200x8x13 sebagai balok induk dengan panjang 4000 mm - Profil WF 300x200x9x14 sebagai balok anak dengan panjang 4000mm Gambar8.2 Tahap Penggambaran profil Plat : plat (yang ditunjukkan dalam gambar 8.3) digunakan sebagai reduced beam section dalam desain struktur ini. Plat yang digunakan BJ41 dengan tebal 14 mm dan dimensi pelat 200x340 (mm). Gambar8.3 Tahap Penggambaran plat Gambar 8.4 Gambar profil king cross 36

37 Gambar 8.5 Gambar profil WF Gambar 8.4 dan 8.5 merupakan bentuk element yang sudah jadi di dalam 1 part. Yang nantinya akan disatukan dalam 1 bentuk geometri utuh melalui assembly Gambar 8.6 Gambar meshing profil king-cros BAB VIII KESIMPULAN DAN SARAN 8.1. Kesimpulan Dimensi Profil ; Dari hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada struktur gedung, didapatkan hasil sebagai berikut : Balok anak WF 300x200x9x14 Balok Induk Eksterior : Untuk lantai 1 s/d 10 WF 500x200x10x16 Balok Induk Interior : Untuk lantai 1 s/d 10 WF 400x200x13x13 Kolom : a. Lantai 1 s/d 4 : K 600x200x11x17 b. Lantai 6 s/d 7 : K 400x200x13x18 c. Lantai 5 s/d 4 : K 500x200x10x16 37