LAPORAN PENELITIAN EFISIENSI DAN KINERJA STRUKTUR RANGKA BREISING KONSENTRIK TIPE X-2 LANTAI. Nama Peneliti: Ir. Ida Bagus Dharma Giri, M.T.

Transkripsi

1

2 LAPORAN PENELITIAN EFISIENSI DAN KINERJA STRUKTUR RANGKA BREISING KONSENTRIK TIPE X-2 LANTAI Nama Peneliti: Ir. Ida Bagus Dharma Giri, M.T. Ida Bagus Rai Widiarsa ST. MASc. Ph.D Andre Tanjaya Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana 2016 i

3 ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan efisiensi dan kinerja Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) dengan Struktur Rangka Breising Konsentrik Tipe X-2 Lantai pada gedung 10 lantai menggunakan metode analisis statik non-linier pushover. Analisis dilakukan dengan membandingkan 3 model struktur yaitu, Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB), Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus dengan dimensi balok kolom sama dengan SRPMB (SRBKK 1), Struktur Rangka Breising Konsentrik setelah dilakukan efisiensi (SRBKK 2). Efisiensi struktur ditinjau berdasarkan perbandingan berat material baja dan simpangan yang terjadi pada ketiga tipe struktur. Kinerja struktur ditinjau pada level kinerja yang sama yaitu life safety dengan membandingkan gaya geser dan perpindahan maksimum yang terjadi pada ketiga tipe struktur menggunakan analisis statik non-linier pushover pada SAP 2000 v.17. Beban-beban yang bekerja pada struktur mengacu pada SNI 1727:2013 dan SNI 1726:2012 (beban gempa) serta PPIUG 1983 untuk beban mati tambahan. Bangunan diasumsikan berada di Denpasar dengan kondisi tanah sedang dan fungsi sebagai perkantoran. Beban gempa diinput pada SAP 2000 menggunakan metode autoload dengan pendekatan IBC Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada SRBKK 1, elemen struktur menjadi 11,11% lebih berat. Sedangkan pada SRBKK 2, berat struktur menjadi 2,42% lebih ringan dari kondisi awal (SRPMB). Simpangan maksimum ketiga jenis struktur (SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2) masih dalam simpangan yang diijinkan. SRBKK 1 memiliki simpangan maksimum 48,98% dan 60,28% lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. Sedangkan SRBKK 2 memiliki simpangan maksimum 45,76% dan 58,57 % lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. SRBKK 1 memiliki gaya geser dasar maksimum 53,13% dan 58 % lebih besar dari gaya geser dasar maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. SRBKK 1 memiliki simpangan maksimum 59,85% dan 60,31% lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. Sedangkan SRBKK 2 memiliki gaya geser dasar maksimum 51,82% dan 54,85% lebih besar dari gaya geser dasar maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. SRBKK 2 memiliki simpangan maksimum 53,01% dan 59,88% lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. Kinerja ini ditinjau pada level kinerja life safety. Roof drift ratio pada SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2 secara berturut-turut sebesar 1,79%, 0,71%, 0,83%. Pada target perpindahan yang sesuai dengan FEMA 356 dan ATC-40, deformasi dan gaya geser berdasarkan gempa rencana tidak melebihi dari level kinerja life safety sehingga struktur masih dalam keadaan aman ketika menerima gempa rencana. Kata kunci: analisis pushover, efisiensi, kinerja struktur, SRBK, SRPM. ii

4 UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-nyalah penelitian ini dapat diselesaikan. Penelitian ini berjudul, Efisiensi dan Kinerja Struktur Rangka Breising Konsentrik Tipe X-2 Lantai. Penyelesaian penelitian ini tidak lepas dari dorongan serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu kami mengucapkan terima kasih kepada pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, yang selalu memberi dukungan moral dan materiil serta membantu dalam pikiran, tenaga, dan waktu Penelitian ini masih jauh dari sempurna, masih terdapat kesalahankesalahan yang tidak disengaja. Oleh sebab itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca diharapkan demi kesempurnaan penelitian ini. Atas perhatian pembaca, diucapkan terima kasih. Bukit Jimbaran, Juni 2016 Penulis iii

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... i UCAPAN TERIMA KASIH... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) Struktur Rangka Breising Konsentrik (SRBK) Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) Kombinasi Beban Sambungan Sederhana Sambungan Momen Perencanaan Berbasis Kinerja Metode Analisis Statik Non-Linier Pushover Kurva Kapasitas Batas Kinerja BAB III METODE PENELITIAN Pemodelan Struktur Data Struktur Prosedur Analisis BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pemodelan dan Pemasukan Data SRPMB Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRPMB Pemodelan dan Input Data SRBKK Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRBKK 1 dan SRBKK Perbandingan Efisiensi Analisis Pushover Target Perpindahan iv

6 BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran v

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Tipe-tipe breising konsentrik... 8 Gambar 2.2 Perbandingan perilaku rangka breising konsentrik tipe v-terbalik dan x-2 lantai... 8 Gambar 2.3 Jenis-jenis sambungan sendi Gambar 2.4 Jenis-jenis sambungan momen Gambar 2. 5 Rekayasa gempa berbasis kinerja (ATC 58) Gambar 2.6 Definisi leleh pertama (Vy) dan leleh maksimum (Vd) Gambar 2. 7 Kurva Kapasitas Gambar 2. 8 Kurva Kriteria Keruntuhan Gambar 3.1 Denah struktur bangunan Gambar 3.2 Portal Gambar 3.3 Diagram alur penelitian Gambar 4. 1 Denah SRPMB Gambar 4. 2 Portal SRPMB Gambar 4. 3 Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRPMB Gambar 4. 4 Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRPMB Gambar 4. 5 Hasil Steel Check Design Portal A-A SRPMB Gambar 4. 6 Hasil Steel Check Design Portal B-B SRPMB Gambar 4. 7 Simpangan maksimum pada SRPMB Gambar 4. 8 Denah SRBKK Gambar 4. 9 Portal SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal A-A SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal B-B SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal A-A SRBKK Gambar Hasil Steel Check Design Portal B-B SRBKK Gambar Simpangan maksimum pada SRBKK Gambar Simpangan maksimum pada SRBKK Gambar Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah x Gambar Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah y Gambar Diagram perbandingan berat material baja Gambar Letak sendi plastis SRPMB arah x Gambar Letak sendi plastis SRPMB arah y Gambar Letak sendi plastis SRBKK 1 arah x Gambar Letak sendi plastis SRBKK 1 arah y Gambar Letak sendi plastis SRBKK 2 arah x Gambar Letak sendi plastis SRBKK 2 arah y Gambar Kurva pushover arah x Gambar Kurva pushover arah y vi

8 DAFTAR TABEL Tabel 4. 1 Dimensi SRPMB Tabel 4. 2 Dimensi SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK Tabel 4. 3 Perbandingan stress ratio pada kolom dan simpangan maksimum Tabel 4. 4 Simpangan masing-masing lantai arah x Tabel 4. 5 Simpangan masing-masing lantai arah y Tabel 4. 6 Berat material baja masing-masing tipe struktur Tabel 4. 7 Hasil analisa pushover arah x Tabel 4. 8 Hasil analisa pushover arah y Tabel 4. 9 Perbandingan roof drift ratio Tabel Batas Kinerja vii

9 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Material baja banyak digunakan dalam membangun gedung-gedung bertingkat tinggi karena memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan material lainnya. Keunggulan meterial baja yaitu kekuatan yang tinggi, elastis, dan memiliki daktilitas yang tinggi. Material baja juga lebih ringan dibandingkan dengan beton, pemasangannya juga lebih cepat karena material baja dibuat di pabrik sehingga tinggal dipasang ditempat, sedangkan pada material beton harus dibuat bekisting terlebih dahulu sebelum dilakukan pengecoran. Struktur gedung dengan rangka baja dirancang untuk dapat menahan gaya gempa. Pada umumnya, gaya gempa yang terjadi ditahan melalui mekanisme lentur balok kolom. Mekanisme ini sering menimbulkan permasalahan yaitu simpangan yang besar. Oleh sebab itu, diperlukan pengaku lateral untuk menahan gaya gempa yang terjadi. Pengaku lateral yang sering digunakan yaitu dinding pengisi, dinding geser, dan breising. Dinding pengisi merupakan pasangan bata pada dinding yang biasanya digunakan sebagai pembatas ruangan. Dinding geser merupakan kolom pipih dengan inersia besar yang dipasang hanya pada bagian tertentu. Breising merupakan batang tekan yang hanya mampu menerima gaya aksial. Dari ketiga jenis pengaku lateral ini, pemasangan breising merupakan cara paling mudah untuk dilakukan. Struktur rangka breising (SRB) bertujuan untuk memberikan kekakuan pada struktur sehingga mampu mengurangi deformasi yang terjadi. Selain itu, sistem rangka breising ini mampu mengefisienkan struktur dari segi berat bangunan. Menurut SNI :2002 ada tiga macam konfigurasi sistem rangka yang sering digunakan yaitu struktur rangka pemikul momen (SRPM), struktur rangka breising konsentrik (SRBK), struktur rangka breising eksentrik (SRBE). Diantara ketiga sistem rangka tersebut, Struktur rangka breising konsentrik (SRBK) lebih mengutamakan pada kekuatan strukturnya. 1

10 Struktur rangka breising konsentrik memiliki beberapa tipe seperti tipe x, tipe diagonal, tipe v, tipe v-terbalik, tipe x-2 lantai, dan tipe k. Diantara keenam tipe tersebut, SRBK tipe x-2 lantai merupakan yang terbaik. Rangka breising ini dapat menjadi pilihan yang baik bila dibandingkan dengan rangka breising tipe v atau v- terbalik, bila terjadi tekuk pada batang tekan breising, balok akan mengalami defleksi kebawah sebagai akibat dari adanya gaya-gaya yang tidak seimbang pada balok. Defleksi ini dapat mengakibatkan kerusakan pada sistem pelat lantai diatas sambungan tersebut. Sehingga untuk mengantisipasi terjadinya defleksi kebawah pada balok maka diperlukan konfigurasi breising yang mencegah terbentuknya gaya-gaya yang tidak seimbang tersebut dan mendistribusikannya menuju lantai lain yang tidak mengalami defleksi tersebut (Utomo, 2011). Berdasarkan SNI 1729:2002, Struktur Rangka Pemikul Momen terbagi atas Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), Struktur Rangka Pemikul Momen Terbatas (SRPMT), dan Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB). Perbedaan dari ketiga jenis ini terletak pada sambungan, pelat terusan, dan kekompakan penampang. SRPMB diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis secara terbatas apabila dibebani oleh gaya-gaya yang berasal dari beban gempa rencana dibandingkan dengan SRPMK dan SRPMT. Sedangkan Struktur Rangka Breising Konsentrik terdiri atas Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) dan Struktur Rangka Breising Konsentrik Biasa (SRBKB). Perbedaan kedua jenis ini terletak pada sambungan, kekompakan batang breising, dan kolom. SRBKK diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis yang besar apabila dibebani oleh gaya-gaya yang berasal dari beban gempa rencana dibandingkan dengan SRBKB. Untuk mengetahui kinerja suatu struktur, umumnya digunakan analisis statik non-linier yang sering disebut analisis pushover. Analisis pushover dilakukan dengan memberikan suatu pola beban lateral statik pada struktur, yang kemudian secara bertahap ditingkatkan dengan faktor pengali sampai satu target perpindahan lateral dari suatu titik acuan tercapai. Titik acuan disini terjadi pada struktur bagian atas yang memiliki simpangan paling besar. Hasil dari analisis pushover ini berupa kurva yang menggambarkan antara gaya geser dasar (V) terhadap perpindahan titik acuan (FEMA 356, 2000). 2

11 Efisiensi dan kinerja dari Struktur Rangka Breising Konsentrik (SRBK) tipe X-2 lantai perlu dibandingkan dengan Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM). Hal ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas pemasangan breising pada struktur rangka. Hasil analisa ini dapat dijadikan acuan dalam pemilihan jenis struktur rangka pada gedung-gedung tinggi. Dengan demikian, maka pada penelitian ini dilakukan kajian untuk mengetahui perbandingan efisiensi dan kinerjasrpmb dan SRBKK tipe X-2 Lantai dengan analisis statik non-linier pushover. Analisis dibantu program SAP 2000 v.17 dengan analisa pada gedung 10 lantai. 1.2 Rumusan Masalah Dari uraian diatas dapat diambil rumusan masalah yaitu: 1. Bagaimana pengaruh penambahan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai pada SRPMB terhadap efisiensi struktur ditinjau dari simpangan dan berat material baja? 2. Bagaimana kinerja struktur baja tanpa bresing dan struktur baja dengan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai dengan metode analisis statik non-linier pushover? 1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini yaitu: 1. Untuk mengetahui efisiensi struktur akibat penambahan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai pada SRPMB ditinjau dari simpangan dan berat material baja. 2. Untuk mengetahui kinerja struktur baja tanpa bresing dan struktur dengan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai. 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini yaitu sebagai pertimbangan bagi perencana struktur baja dalam memilih jenis konstruksi yang lebih efisien, lebih ringan, dan lebih kaku 3

12 1.5 Batasan Masalah Batasan masalah dalam tugas ini yaitu: 1. Tidak membahas mengenai perhitungan pondasi. 2. Tidak membahas mengenai perhitungan sambungan. 3. Dinding dianggap sebagai elemen non-struktur, hanya sebagai beban pada struktur rangka. 4

13 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Pengaku breising pada struktur berperilaku sebagai truss elemen yang hanya menerima gaya aksial baik tekan maupun tarik. Penambahan breising terbukti dapat mengefisienkan berat dari struktur dan kinerja yang lebih baik terhadap ketahanan gempa seperti pada Patung Liberty, Woolworth Tower, dan Empire State Building (Smith and Coull, 1991). 2.2 Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) Struktur rangka pemikul momen (SRPM) adalah struktur yang memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul oleh rangka pemikul momen melalui mekanisme lentur. SRPM terdiri dari elemen vertikal berupa kolom dan elemen horizontal berupa balok yang terhubung secara kaku membentuk sebuah kotak planar yang mampu menahan gaya lateral berdasarkan kekakuan masing-masing elemen balok kolom. Berdasarkan SNI , rangka baja SRPM dapat diklasifikasikan menjadi, Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), Struktur Rangka Pemikul Momen Terbatas (SRPMT) dan Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB). SRPMK didesain untuk memiliki daktilitas yang lebih tinggi dan dapat berdeformasi inelastik pada saat gaya gempa terjadi. Deformasi inelastik akan meningkatkan redaman dan mengurangi kekakuan dari struktur, hal ini terjadi pada saat gempa ringan bekerja pada struktur. Dengan demikian, SRPMK didesain pada gaya gempa yang lebih ringan dibandingkan dengan gaya gempa yang bekerja pada SRPMT dan SRPMB. Pada SRPMB, struktur diharapkan dapat mengalami deformasi inelastik secara terbatas pada komponen struktur dan sambungansambungannya akibat gaya gempa rencana. Dengan demikian, pada SRMPB kekakuan yang lebih besar dibandingkan dengan kekakuan pada SRPMK namun SRPMB memiliki daktilitas lebih kecil dari SRPMK untuk beban gempa yang sama. 5

14 2.3 Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) Berdasarkan SNI 1729:2002 pasal 15.9, SRPMB diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis secara terbatas pada komponen struktur dan sambungan-sambungannya akibat gaya gempa rencana. SRPMB harus memenuhi persyaratan pada butir-butir di bawah ini. 1. Sambungan balok-ke-kolom Sambungan balok-ke-kolom harus menggunakan las atau baut mutu tinggi. Dapat digunakan sambungan kaku atau sambungan semi kaku sebagai berikut: a) Sambungan kaku yang merupakan bagian dari Sistem Pemikul Beban Gempa harus mempunyai kuat lentur perlu Mu yang besarnya paling tidak sama dengan yang terkecil dari: i. 1,1RyM p balok atau gelagar, atau ii. Momen terbesar yang dapat disalurkan oleh sistem rangka pada titik terebut. Untuk sambungan dengan sambungan pelat sayap yang dilas, pelapis las dan kelebihan las harus dibuang dan diperbaiki kecuali pelapis pelat sayap atas yang tetap diperbolehkan jika melekat pada pelat sayap kolom dengan las sudut menerus di bawah las tumpul sambungan penetrasi penuh. Las tumpul penetrasi sebagian dan las sudut tidak boleh digunakan untuk memikul gaya tarik pada sambungan; Sebagai alternatif, perencanaan dari semua sambungan balok ke kolom yang digunakan pada Sistem Pemikul Beban Gempa harus didasarkan pada hasil-hasil pengujian kualifikasi yang menunjukkan rotasi inelastis sekurang-kurangnya 0,01 radian. b) Sambungan semi kaku diizinkan jika syarat-syarat di bawah ini dipenuhi: i. Sambungan tersebut harus memenuhi kekuatan φrn Ru; ii. Kuat lentur nominal sambungan melebihi nilai yang lebih kecil daripada 50% M p balok atau kolom yang disambungkan; iii. Harus mempunyai kapasitas rotasi yang dibuktikan dengan uji beban siklik sebesar yang dibutuhkan untuk mencapai simpangan antar lantai; iv. Kekakuan dan kekuatan sambungan semi kaku ini harus diperhitungkan dalam perencanaan, termasuk dalam perhitungan stabilitas rangka secara keseluruhan. 6

15 2. Pelat terusan Jika sambungan momen penuh dibuat dengan melas pelat sayap balok atau pelat sambungan untuk sayap balok secara langsung ke pelat sayap kolom maka harus digunakan pelat terusan untuk meneruskan gaya dari pelat sayap balok ke pelat badan kolom. Pelat ini harus mempunyai ketebalan minimum sebesar tebal pelat sayap balok atau pelat sambungan sayap balok. Sambungan pelat terusan ke pelat sayap kolom harus dilakukan dengan las tumpul penetrasi penuh, atau las tumpul penetrasi sebagian dari kedua sisi yang diperkuat dengan las sudut, atau las sudut di kedua sisi dan harus mempunyai kekuatan sama dengan kuat rencana luas bidang kontak antara pelat terusan dengan pelat sayap kolom. Sambungan pelat terusan ke pelat badan kolom harus mempunyai kuat geser rencana sama dengan yang terkecil dari persyaratan berikut: a) Jumlah kuat rencana dari sambungan pelat terusan ke pelat sayap kolom; b) Kuat geser rencana bidang kontak pelat terusan dengan pelat badan kolom; c) Kuat rencana geser daerah panel; d) Gaya sesungguhnya yang diteruskan oleh pengaku. Pelat terusan tidak diperlukan jika model uji sambungan menunjukkan bahwa rotasi plastis yang direncanakan dapat dicapai tanpa menggunakan pelat terusan tersebut. 2.4 Struktur Rangka Breising Konsentrik (SRBK) Mekanisme keruntuhan direncanakan terjadi pada elemen breising dan pelat buhul sambungan bresing ke balok dan kolom. Pada saat terjadi gempa besar, diharapkan terjadi tekuk pada batang bresing (akibat beban aksial yang diterimanya) sehingga terjadi putaran sudut pada ujung bresing yang kemudian menyebabkan pelat buhul pada sambungan ujung bresing leleh (terjadi sendi plastis). Struktur rangka breising konsentrik (SRBK) merupakan sistem struktur yang elemen breising diagonalnya bertemu disatu titik. SRBK dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu struktur rangka breising konsentrik biasa (SRBKB) dan struktur rangka breising konsentrik khusus (SRBKK). Rangka 7

16 breising konsentrik memiliki beberapa tipe seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1 (SNI 1729:2002). Gambar 2.1 Tipe-tipe breising konsentrik (AISC, 2010) Pada breising konsentrik tipe x-2 lantai merupakan rangka breising x yang dipasang untuk ketinggian 2 lantai seperti terlihat pada Gambar 2.1 (e). Rangka breising ini dapat menjadi pilihan yang baik bila dibandingkan dengan rangka breising tipe v atau v-terbalik, bila terjadi tekuk pada batang tekan breising, balok akan mengalami defleksi kebawah sebagai akibat dari adanya gaya-gaya yang tidak seimbang pada balok. Defleksi ini dapat mengakibatkan kerusakan pada sistem pelat lantai diatas sambungan tersebut. Sehingga untuk mengantisipasi terjadinya defleksi kebawah pada balok maka diperlukan konfigurasi breising yang mencegah terbentuknya gaya-gaya yang tidak seimbang tersebut dan mendistribusikannya menuju lantai lain yang tidak mengalami defleksi tersebut (Utomo, 2011). Perbandingan mengenai perilaku antara rangka breising konsentrik tipe x-2 lantai dengan tipe v-terbalik ditunjukkan oleh Hewitt, et al, (2009) melalui sebuah skema yang ditunjukkan pada Gambar 2.2. (a). V-terbalik (b). X-2 lantai Gambar 2.2 Perbandingan perilaku rangka breising konsentrik tipe v-terbalik dan x-2 lantai (Hewitt, Sabelli, dan Bray, 2009) 8

17 Dapat dilihat pada Gambar 2.2 bahwa pada struktur rangka breising tipe x- 2 lantai, gaya-gaya tidak seimbang pada balok didistribusikan melalui batang tarik breising yang berada dilantai atasnya. Hal ini akan mencegah terjadinya defleksi ke bawah pada balok sehingga dapat mencegah kerusakan pada pelat lantai. 2.5 Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) Berdasarkan SNI :2002, Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus (SRBKK) direncanakan pada bangunan baja yang berada di wilayah gempa menengah hingga besar. Bresing yang digunakan sebagai komponen penahan lateral harus memenuhi parameter sebagai berikut : Kelangsingan kc L Batang bresing harus memenuhi syarat kelangsingan yaitu r 2625 fy Beban aksial terfaktor pada batang bresing tidak boleh melebihi ϕnc Perbandingan lebar terhadap tebal penampang bresing tekan yang berperilaku ataupun yang tidak diperkaku harus memenuhi persyaratan-persyaratan berikut ini : 1. Batang bresing harus bersifat kompak, yaitu (λ<λp). Perbandingan lebar terhadap tebal untuk penampang siku tidak boleh lebih dari 135 fy. 2. Penampang bulat berongga harus mempunyai perbandingan diameter luar terhadap tebal dinding, kecuali dinding penampang tersebut diberi pengaku 3. Penampang persegi berongga harus mempunyai perbandingan lebar terhadap tebal dinding kecuali dinding penampang tersebut diberi pengaku. Berdasarkan SNI Pasal , Sistem rangka yang menggunakan Bresing tipe V dan tipe V terbalik harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Balok yang bersilangan dengan batang bresing harus menerus dari kolom ke kolom. 2. Balok yang besilangan dengan batang bresing harus direncanakan untuk memikul pengaruh semua beban mati dan hidup berdasarkan kombinasi pembebanan dengan menganggap bahwa batang bresing tidak ada. 9

18 3. Balok yang besilangan dengan batang bresing harus direncanakan untuk memikul pengaruh kombinasi pembebanan kecuali bahwa Qb harus disubtitusikan pada suku E. Qb harus dihitung dengan menggunakan minimum sebesar Ny untuk bresing dalam tarik dan maksimum sebesar 0,3 ϕ Nc untuk bresing tekan. 4. Sayap-sayap atas dan bawah balok pada titik persilangan dengan batang bresing harus direncanakan mampu memikul gaya lateral yang besarnya sama dengan 2% kuat nominal sayap balok fy bf tbf Kolom pada SRBKK harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: Perbandingan Lebar terhadap Tebal Perbandingan lebar terhadap tebal penampang kolom dalam tekan yang diberi pengaku ataupun yang tidak diberi pengaku, harus memenuhi persyaratan untuk batang bresing pada penjelasan Perbandingan lebar terhadap tebal sebelumnya Penyambungan Penyambungan kolom pada SRBKK juga harus direncanakan untuk mampu memikul minimal kuat geser nominal dari kolom terkecil yang disambung dari 50% kuat lentur nominal penampang terkecil yang disambung.penyambungan harus ditempatkan di daerah 1/3 tinggi bersih kolom yang di tengah. 2.6 Kombinasi Beban Berdasarkan SNI 1727:2013, kombinasi beban dipilih yang menghasilkan efek yang paling tidak baik di dalam bangunan gedung, fondasi, atau komponen struktural yang diperhitungkan. Efek dari satu atau lebih beban yang tidak bekerja harus dipertimbangkan. desainnya sama atau melebihi efek dari beban terfaktor dalam kombinasi berikut: 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L + 0,5 (Lratau S atau R) 3. 1,2D + 1,6 (Lratau S atau R) + (L atau 0,5W) 4. 1,2D + 1,0W + L + 0,5 (Lr atau S atau R) 5. 1,2D + 1,0E + L + 0,2S 6. 0,9D + 1,0W 7. 0,9D + 1,0E 10

19 dimana: D = beban mati E = beban gempa L = beban hidup Lr = beban hidup atap R = beban hujan W = beban angin 2.7 Sambungan Sederhana Berdasarkan SNI 1729:2015, sambungan sederhana mengabaikan adanya momen. Pada analisis struktur, sambungan sederhana dianggap memungkinkan terjadinya rotasi relatif tidak terkekang antara elemen yang tersambung bercabang. Sambungan sederhana harus memiliki kapasitas rotasi yang cukup untuk mengakomodasi rotasi perlu yang ditentukan melalui analisis struktur. Sambungan sederhana atau sambungan sendi biasanya digunakan pada sambungan balok anak ke balok induk, sambungan breising ke balok kolom, dan sambungan pada dudukan kolom baja. Pada sambungan sederhana, momen yang terjadi sama dengan nol, sehingga baut hanya memikul geser. Ilustrasi sambungan sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.3, pada gambar dapat dilihat bahwa sambungan hanya menggunakan baut dan pelat siku sederhana tanpa perlu dilakukan pengelasan. Sambungan baut dilakukan di kedua elemen struktur yang akan disambungkan, jika pada balok anak maka pada bagian web balok anak dan bagian flange balok induk yang dipasangkan bolt dengan dihubungkan oleh pelat siku. 11

20 Gambar 2.3 Jenis-jenis sambungan sendi (McCormac and Csernak, 2011) 12

21 2.8 Sambungan Momen Pada Gambar 2.4 dapat dilihat jenis-jenis sambungan momen. Pada sambungan momen, balok kolom terhubung secara rigid yang tidak memungkinkan terjadi rotasi. Kebutuhan akan baut lebih banyak dibandingkan pada sambungan sederhana. Gambar 2.4 Jenis-jenis sambungan momen (McCormac and Csernak, 2011) 13

22 Berdasarkan SNI 1729:2015, terdapat dua tipe sambungan momen yang boleh digunakan yaitu Tertahan Penuh (TP) dan Tertahan Sebagian (TS) seperti disyaratkan di bawah ini. a) Sambungan Momen Tertahan Penuh (TP) Sambungan momen tertahan penuh (TP) menyalurkan momen dengan rotasi yang boleh diabaikan antara komponen struktur yang tersambung. Pada analisis struktur, sambungan ini diasumsikan untuk tidak memungkinkan terjadinya rotasi relatif. Suatu sambungan TP harus memiliki kekuatan dan kekakuan yang cukup untuk mempertahankan sudut antara komponen struktur yang tersambung pada kondisi batas kekuatan. b) Sambungan Momen Tertahan Sebagian (TS) Sambungan momen tertahan sebagian (TS) mampu menyalurkan momen, tetapi rotasi antara komponen struktur yang tersambung tidak boleh diabaikan. Pada analisis struktur harus mencakup karakteristik respons gaya-deformasi sambungan. Karakteristik respons sambungan TS harus terdokumentasi dalam literatur teknis atau ditetapkan dengan analisis atau merupakan hasil rata-rata eksperimental. Elemen komponen sambungan TS harus memiliki kekuatan, kekakuan dan kapasitas deformasi yang cukup pada kondisi batas kekuatan. 2.9 Perencanaan Berbasis Kinerja Menurut Dewobroto (2006), konsep perencanaan berbasis kinerja (performance based design) merupakan kombinasi dari aspek tahanan dan aspek layan, sehingga bisa diketahui kemampuan suatu struktur dalam menerima beban gempa (kapasitas) dan besarnya beban gempa yang akan diterima oleh struktur tersebut (demand), maka dari itu akan bisa direncanakan suatu stuktur tahan gempa yang ekonomis. Sasaran kinerja terdiri dari kejadian gempa rencana yang ditentukan (earthquake hazard), dan taraf kerusakan yang diizinkan atau level kinerja (performance level) dari bangunan terhadap kejadian gempa tersebut seperti pada Gambar 2.5. Mengacu pada Federal Emergency Management Agency (FEMA)-273 (1997) yang menjadi acuan klasik bagi perencanaan berbasis kinerja, kategori level kinerja struktur, adalah: 14

23 a. Bangunan dapat dihuni, namun tidak dapat digunakan sepenuhnya, perlu dilakukan perbaikan dan pembersihan (IO = Immediate Occupancy), b. Bangunan masih aman saat terjadi gempa, namun tidak setelahnya (LS = Life-Safety), c. Bangunan diambang kehancuran, kemungkinan rugi total (CP = Collapse Prevention). Analisis pushover menghasilkan kurva pushover (Gambar 2.5), kurva yang menggambarkan hubungan antara gaya geser dasar (V) versus perpindahan titik acuan pada atap (D). Pada proses pushover, struktur didorong sampai mengalami leleh disatu atau lebih lokasi di struktur tersebut. Kurva kapasitas akan memperlihatkan suatu kondisi linier sebelum mencapai kondisi leleh dan selanjutnya berperilaku non-linier. Gambar 2. 5 Rekayasa gempa berbasis kinerja (ATC 58) (Sumber: FEMA 273, 1997) 2.10 Metode Analisis Statik Non-Linier Pushover Analisa statik non-linier merupakan prosedur analisa untuk mengetahui perilaku keruntuhan bangunan terhadap gempa. Analisa statik non-linier juga dikenal sebagai analisa pushover atau analisa beban dorong statik. Analisa pushover dilakukan dengan memberikan suatu pola beban lateral statik pada struktur, yang kemudian secara bertahap ditingkatkan dengan faktor pengali sampai satu target 15

24 perpindahan lateral dari suatu titik acuan tercapai. Biasanya titik tersebut adalah titik pada struktur bagian atas. Analisa pushover menghasilkan kurva kapasitas yang terlihat pada Gambar 2.6, kurva yang menggambarkan antara gaya geser dasar (V) terhadap perpindahan titik acuan pada struktur bagian atas (D). Pada proses pushover struktur didorong sampai mengalami leleh disatu atau lebih lokasi distruktur tersebut. Kurva kapasitas akan memperlihatkan suatu kondisi linier sebelum mencapai kondisi leleh dan selanjutnya berperilaku non-linier. Kurva pushover dipengaruhi oleh pola distribusi gaya lateral yang digunakan sebagai beban dorong. Tujuan analisa pushover adalah untuk memperkirakan gaya maksimum dan deformasi yang terjadi serta untuk memperoleh informasi bagian mana saja yang kritis. Selanjutnya dapat diidentifikasi bagian-bagian yang memerlukan perhatian khusus untuk pendetailan atau stabilitasnya. Untuk mendapatkan nilai leleh pertama serta beban puncak dalam menggunakan analisa dengan peraturan FEMA 356 dimana nilai beban leleh pertama (Vy) dan beban maksimum (Vd) langsung ditentukan melalui penarikan garis yang memotong kurva perpindahan hubungan antara gaya geser dasar (V) terhadap perpindahan titik acuan pada struktur bagian atas (D). Gambar 2.6 Definisi leleh pertama (Vy) dan leleh maksimum (Vd) (Sumber: FEMA 440, 2005) 16

25 Tahapan utama dalam analisa pushover adalah: 1. Menentukan titik kontrol untuk memonitor besarnya perpindahan struktur. Rekaman besarnya perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar digunakan untuk menyusun kurva pushover. 2. Membuat kurva pushover berdasarkan pola distribusi gaya lateral terutama yang ekivalen dengan distribusi dari gaya inersia, sehingga diharapkan deformasi yang terjadi hampir sama atau mendekati deformasi yang terjadi akibat gempa. 3. Estimasi besarnya perpindahan lateral saat gempa rencana (target perpindahan). Titik kontrol didorong sampai taraf perpindahan tersebut, yang mencerminkan perpindahan maksimum yang diakibatkan oleh intensitas gempa rencana yang ditentukan. 4. Mengevaluasi level kinerja struktur ketika titik kontrol tepat berada pada target perpindahan. Komponen struktur dan aksi perilakunya dapat dianggap memuaskan jika memenuhi kriteria yang dari awal sudah ditetapkan, baik terhadap persyaratan deformasi maupun kekuatan. Karena yang dievaluasi adalah komponen maka jumlahnya relatif sangat banyak, oleh karena itu proses ini sepenuhnya harus dikerjakan oleh computer (fasilitas pushover dan evaluasi kinerja yang terdapat secara built-in pada program SAP 2000, mengacu pada FEMA - 440) Kurva Kapasitas Kurva kapasitas hasil dari analisis statik beban dorong menunjukkan hubungan antara gaya geser dasar (base shear) dan perpindahan atap akibat beban lateral yang diberikan pada struktur dengan pola pembebanan tertentu sampai pada kondisi ultimit atau target peralihan yang diharapkan (Gambar 2.7). Kurva kapasitas akan memperlihatkan suatu kondisi linier sebelum mencapai kondisi leleh dan selanjutnya berperilaku non-linier. Perubahan perilaku struktur dari linier menjadi non-linier berupa penurunan kekakuan yang diindikasikan dengan penurunan kemiringan kurva akibat terbentuknya sendi plastis pada balok dan kolom. Sendi plastis akibat momen lentur terjadi pada struktur jika beban yang bekerja melebihi kapasitas momen lentur yang ditinjau. Semakin banyak sendi plastis yang terjadi berarti kinerja struktur semakin bagus karena semakin banyak 17

26 terjadi pemancaran energi melalui terbentuknya sendi plastis sebelum kapasitas struktur terlampaui. Gambar 2. 7 Kurva Kapasitas (Dewobroto, 2005) Kurva kapasitas dipengaruhi oleh pola distribusi gaya lateral yang digunakan sebagai beban dorong. Pola pembebanan umumnya berupa respon ragam-1 struktur (atau dapat juga berupa beban statik ekivalen) berdasarkan asumsi bahwa ragam struktur yang dominan adalah ragam-1. Beban dorong statik lateral diberikan pada pusat massa sampai dicapai target perpindahan. Tujuan lain analisa pushover adalah untuk memperkirakan gaya maksimum dan deformasi yang terjadi, serta untuk memperoleh informasi letak bagian struktur yang kritis. Selanjutnya dapat diidentifikasi bagian-bagian yang memerlukan perhatian khusus untuk pendetailan atau stabilitasnya (Dewobroto, 2005) Batas Kinerja Berdasarkan filosofi desain yang ada, tingkat kinerja struktur bangunan akibat gempa rencana adalah Life Safety, yaitu walaupun struktur bangunan mengalami tingkat kerusakan yang cukup parah namun keselamatan penghuni tetap terjaga karena struktur bangunan tidak sampai runtuh. Pada Gambar 2.8, respon linier dimulai dari titik A (unloaded component) dan kelelehan mulai terjadi pada titik B. Respon dari titik B ke titik C merupakan respon elastis plastis. Titik C merupakan titik yang menunjukkan puncak kekuatan komponen, dan nilai absisnya yang merupakan deformasi menunjukkan dimulainya degradasi kekuatan struktur (garis C-D). Pada titik D, respon komponen struktur secara substansial menghadapi 18

27 FORCE pengurangan kekuatan menuju titik E. Untuk deformasi yang lebih besar dari titik E, kekuatan komponen struktur menjadi nol (FEMA 451, 2006). DEFORMATION Gambar 2. 8 Kurva Kriteria Keruntuhan (Sumber: FEMA 356, 2000) Antara titik B dan C terdapat titik-titik yang merupakan level kinerja dari struktur bangunan. Level kinerja bangunan berdasarkan ATC-40, (1996) dibedakan menjadi: 1. Immediate Occupancy (IO) Kondisi yang menjelaskan bahwa setelah terjadinya gempa, kerusakan struktur sangat terbatas. Sistem penahan beban vertikal dan lateral bangunan hamper sama dengan kondisi sebelum terjadinya gempa, dan resiko korban jiwa akibat keruntuhan struktur dapat diabaikan. 2. Life Safety (LS) Kondisi yang menjelaskan bahwa setelah terjadinya gempa, kerusakan yang penting terhadap struktur terjadi. Komponen utama struktur tidak terdislokasi dan runtuh, sehingga risiko korban jiwa terhadap kerusakan struktur sangat rendah. 3. Structural Stability / Collapse Prevention (CP) Pada tingkatan ini, kondisi struktur setelah terjadinya gempa sangat parah, sehingga bangunan dapat mengalami keruntuhan struktur baik sebagian maupun total. Meskipun struktur masih bersifat stabil, kemungkinan terjadinya korban jiwa akibat kerusakan struktur besar. Dalam dokumen FEMA 273, kondisi structural stability dikenal dengan istilah Collapse Prevention (CP). 19

28 BAB III METODE PENELITIAN Pada penelitian ini dilakukan kajian mengenai efisiensi dan kinerja sistem struktur rangka pemikul momen (SRPM) dan struktur rangka breising konsentrik (SRBK) tipe X-2 lantai dengan analisis non-linier pushover. Setelah mengetahui bahwa struktur aman dalam tegangan yang diijinkan maka akan dibandingkan kinerja SRPM dan SRBK. 3.1 Pemodelan Struktur Pemodelan struktur 10 lantai dilakukan dengan software SAP 2000 v.17. Tinggi masing-masing lantai 4 m, dengan tinggi total 40 m. Panjang bentang antar kolom 6 m. Breising diletakan pada bentang tengah portal luar seperti pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2. (a) SRPM (b) SRBK Gambar 3.1 Denah struktur bangunan Pada struktur rangka pemikul momen (SRPM), sambungan balok kolom menggunakan sambungan kaku, sedangkan pada struktur rangka breising konsentrik (SRBK) menggunakan sambungan sendi pada breising sedangkan balok 20

29 tetap menggunakan sambungan momen, hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam melihat pengaruh penambahan elemen breising pada struktur. (a) Portal1-1 SRPM Gambar 3.2 Portal 1-1 (b) Portal 1-1 SRBK Pemodelan dilakukan dengan 3D pada SAP 2000 v.17 dengan menggunakan profil IWF untuk balok, kolom, dan breising. Dinding diinput sebagai beban pada balok, tidak sebagai pengaku. Beban dinding diinput pada seluruh balok induk dan balok anak sebagai asumsi bahwa bangunan tetap aman jika penempatan dinding dirubah dari perencanaan. 3.2 Data Struktur Struktur yang dimodelkan adalah gedung 10 lantai dengan struktur pemikul momen (SRPM) dan struktur rangka breising konsentrik (SRBK) tipe X-2 Lantai dengan ketentuan: 21

30 Tinggi antar tingkat (h) = 4000 mm Panjang bentang (L) = 6000 mm Tebal pelat lantai = 120 mm Tebal pelat atap = 100 mm Tinggi genangan air atap = 100 mm Material yang digunakan: Batas leleh baja (fy) = 250 MPa Batas ultimit baja (fu) = 410 MPa Modulus elastisitas baja (Ebaja) = MPa Kuat tekan beton (f c) = 25 MPa Modulus elastisitas beton (E beton ) = MPa Beban yang dikerjakan pada struktur mengikuti ketentuan-ketentuan SNI 1727:2013, terdiri dari beban hidup, beban hidup atap, beban angin, dan beban hujan, sedangkan SNI 1726:2012 untuk beban gempa, dan PPIUG 1983 untuk beban mati tambahan. Beban Gempa diinput dengan metode autoload yang merupakan metode terbaik dalam mendesain beban gempa (Theresia Maurren. 2015). Gedung diasumsikan berdiri di atas tanah keras di daerah Denpasar dengan fungsi sebagai perkantoran. Penjelasan mengenai pembebanan lebih rinci pada LAMPIRAN B. Kelas situs = SC S s = 0,9g S1 = 0,3g RSRPMB = 3,5 RSRBKK = 6 Ω0 SRPMB = 3 Ω0 SRBKK = 2 Cd SRPMB = 3 C d SRBKK = 5 22

31 Lr = 4,79 kn/m 2 L = 2,4 kn/m 2 Berat Dinding = 450 kg/m 2 Berat spesi = 2100 kg/m 2 Berat penutup lantai = 24 kg/m 2 Berat plafond = 11 kg/m 2 Berat penggantung = 7 kg/m 2 Berat M&E = 40 kg/m 2 Wmin = 0,77 kn/m 2 R = 0,00098kN/m Prosedur Analisis Analisis dilakukan pada gedung 10 lantai sesuai dengan ketentuan pada Sub-bab 3.2. Untuk langkah awal, dimodelkan Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) pada SAP Selanjutnya Struktur dibebani dengan beban sesuai rencana. Dengan trial and error maka didapatkan dimensi yang optimal pada struktur. Rasio tegangan SRPMB dikontrol berdasarkan metode LRFD yaitu < 0,95 dan simpangan < 0,02 tinggi gedung. Langkah berikutnya setelah rasio dan simpangan memenuhi syarat, dilanjutkan dengan pemodelan SRBKK1 dengan menambahkan elemen breising pada SRPMB tanpa merubah dimensi balok kolom dan pemodelan SRBKK 2 dengan mereduksi dimensi balok kolom dari model SRBKK 1 hingga mencapai dimensi optimum. Kedua model SRBK kemudian dikontrol berdasarkan kelangsingan batang breising, rasio tegangan, dan simpangan. Analisa pushover dilakukan pada ketiga model struktur yaitu SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2. Dari hasil analisis didapatkan berat dan simpangan untuk ketiga model untuk kemudian dilakukan. Kinerja struktur diperoleh dari analisis pushover untuk ketiga model dibandingkan berdasarkan roof drift ratio, pola keruntuhan sendi plastis, gaya geser dan perpindahan maksimum. 23

32 Mulai Data Struktur SRPMB Pemodelan, Pembebanan, Input Dimensi dan Analisa Struktur TIDAK OK Kontrol rasio tegangan dan simpangan OK SRBKK 1 Pemodelan Breising, Input Dimensi Breising dan Analisa Struktur SRBKK 2 Pemodelan breising, Reduksi Dimensi Balok-kolom dan Analisa Struktur TIDAK OK TIDAK OK Kontrol kelangsingan breising rasio tegangan, dan simpangan Kontrol kelangsingan breising,rasio tegangan, dan simpangan OK OK Perbandingan Efisiensi SRPMB, SRBKK1, SRBKK2 (Simpangan dan Berat Struktur) Analisis Pushover (SRPMB, SRBKK 1, SRBKK 2) Perbandingan Kinerja struktur (Roof drift ratio, pola keruntuhan sendi plastis, gaya geser dan perpindahan maksimum) Selesai Gambar 3.3 Diagram alur penelitian 24

33 BA BA BA BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pemodelan dan Pemasukan Data SRPMB Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) dan Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) tipe X-2 lantai dimodelkan dengan sambungan momen pada balok kolom dan sendi pada breising dan balok anak menggunakan bantuan software SAP 2000 v.17. Pembebanan pada struktur mengacu pada SNI 1726:2012 untuk beban gempa, SNI 1727:2013 untuk beban hidup, beban hidup atap, beban angin, dan beban hujan serta PPIUG 1983 untuk beban mati tambahan. Beban yang diinput seperti dijelaskan pada Sub-bab 3.2 dan LAMPIRAN B. Denah struktur SRPMB dapat dilihat pada Gambar 4.1. Portal 1-1 dan Portal 2-2 dapat dilihat pada Gambar 4.2. Pada Gambar 4.2 dapat dilihat penamaan elemen balok kolom yang digunakan dengan membedakan kolom pinggir, kolom tengah, balok pinggir dan balok tengah. Gambar 4. 1 Denah SRPMB 25

34 26 (a) Portal 1-1 (b) Portal 2-2 K1P K1T K1T K2P K2T K2T K3P K3T K3T K4P K4T K4T K5P K5T K5T K6P K6T K6T K7P K7T K7T K8P K8T K8T K9P K9T K9T K10P K10T K10T K1T K1T K1T K2T K2T K2T K3T K3T K3T K4T K4T K4T K5T K5T K5T K6T K6T K6T K7T K7T K7T K8T K8T K8T K9T K9T K9T K10T K10T K10T

35 K1P K1T K1T K1T K1T K1T K2P K2T K2T K2T K2T K2T K3P K3T K3T K3T K3T K3T K4P K4T K4T K4T K4T K4T K5P K5T K5T K5T K5T K5T K6P K6T K6T K6T K6T K6T K7P K7T K7T K7T K7T K7T K8P K8T K8T K8T K8T K8T K9T K9P K9T K9T K9T K9T K10P K10T K10T K10T K10T K10T (c)portal A-A (d) Portal B-B Gambar 4. 2 Portal SRPMB Elemen kolom tiap lantainya dibedakan atas Kolom Tengah (KT) dan Kolom Pinggir (KP) terlihat pada Gambar 4.2, begitupula dengan elemen balok induk pada seluruh lantai debedakan atas Balok Induk Pinggir () dan Balok Induk Tengah (). Balok anak diberi simbol (BA) dapat dilihat pada Gambar 4.1. Dimensi balok kolom ditentukan setelah melakukan analisis pada software SAP 2000 dengan mencoba mengubah dimensi balok kolom sampai mencapai rasio tegangan yang optimal. Hasil dimensi yang digunakan disajikan pada Tabel

36 Tabel 4. 1 Dimensi SRPMB ELEMEN BA K1P K2P K3P K4P K5P K6P K7P K8P K9P K10P K1T K2T K3T K4T K5T K6T K7T K8T K9T K10T DIMENSI W350X250X69,2 W400X300X94,3 W350X175X49,6 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W400X400X140 W400X400X140 W300X300X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5 W400X400X415 W400X400X283 W400X400X283 W400X400X232 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W350X350X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5 4.2 Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRPMB Setelah model SRPMB di-run pada SAP 2000, maka akan didapat hasil Steel Check Design yang menunjukan rasio tegangan pada tiap elemen balok kolom seperti disajikan pada Gambar 4.3 Gambar 4.6. Rasio tegangan yang digunakan adalah rasio tegangan maksimum pada elemen struktur. 28

37 Gambar 4. 3 Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRPMB 29

38 Gambar 4. 4 Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRPMB 30

39 Gambar 4. 5 Hasil Steel Check Design Portal A-A SRPMB 31

40 Gambar 4. 6 Hasil Steel Check Design Portal B-B SRPMB 32

41 Rasio tegangan terbesar terjadi pada kolom tengah lantai 2 arah x yang terlihat pada Gambar 4.4 dengan besar 0,873. Tegangan ini masih memenuhi persyaratan sesuai metode LRFD yaitu < 0,95. Perbandingan stress ratio dari ketiga jenis struktur nantinya akan ditampilkan pada Tabel 4.3. Setelah mengetahui rasio tegangan telah memenuhi persyaratan maka akan dilakukan kontrol terhadap simpangan maksimum yang terjadi pada struktur. Titik yang ditinjau terletak pada joint 44 (Gambar 4.7) yang merupakan titik yang mengalami simpangan terbesar. Kombinasi beban yang digunakan yaitu 0,9D+Ex+0,3Ey. (a) arah x (b) arah y Gambar 4. 7 Simpangan maksimum pada SRPMB Pada Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa simpangan maksimum yang terjadi adalah 85,729 mm. Tinggi keseluruhan gedung yaitu 4000 mm x10 = mm. 33

42 Simpangan yang diijinkan adalah 0,02 x tinggi total gedung yaitu 0,02 x mm = 800 mm. Simpangan yang terjadi 85,729 mm pada arah x dan 116,798 mm pada arah y < 800 mm maka SRPMB telah memenuhi persyaratan simpangan. 4.3 Pemodelan dan Input Data SRBKK Untuk tahap awal, elemen breising ditambahkan pada SRPMB tanpa merubah dimensi balok kolom. Denah struktur dapat dilihat pada Gambar 4.8. Portal melintang struktur dapat dilihat pada Gambar 4.9. Konfigurasi pemasangan breising terletak pada sisi luar portal dibagian tengah seperti pada Gambar 4.9. Penamaan kolom tengah, kolom pinggir, balok induk tengah, dan balok induk pinggir sama seperti pada SRPMB. Gambar 4. 8 Denah SRBKK 34

43 (a) Portal 1-1 (b) Portal 2-2 (c) Portal A-A (b) Portal B-B Gambar 4. 9 Portal SRBKK 35

44 Dimensi breising yang digunakan adalah W250x250x82,2. Pada SRBKK breising harus memenuhi syarat kelangsingan. Persyaratan perbandingan lebar terhadap tebal penampang batang bresing untuk SRBKK sesuai SNI :2002 pasal sebagai berikut: Batang bresing harus bersifat kompak (λ<λp ). Breising W250x250x82,2 λ = b 2 t f = = 9,12 λ p = 170 f y = = 10,75 8,85 < 10,75 (OK!!!) Persyaratan kelangsingan batang bresing untuk SRBKK sesuai SNI Butir yaitu: λ maks = k cl r λ r = 2625 f y Kondisi tumpuan sendi-sendi, kc = ,62 < 166 (OK!!!) Dengan demikian, breising memenuhi syarat kekompakan penampang untuk SRBKK. Untuk penamaan, maka SRBKK sebelum mereduksi dimensi balok kolom diberi simbol SRBKK 1. Untuk mengefisienkan bobot struktur maka perlu direduksi dimensi balok kolom hingga mencapai rasio tegangan yang mendekati rasio tegangan pada SRPMB. Dengan melakukan analisa pada SAP 2000 dengan 36

45 mencoba mereduksi dimensi balok kolom secara bertahap dan dengan pembebanan sesuai pada LAMPIRAN B maka diperoleh hasil dimensi struktur yang optimum yang disajikan pada Tabel 4.2. SRBKK 2 merupakan simbol dari SRBKK yang telah direduksi dimensi balok kolomnya. Tabel 4. 2 Dimensi SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2 ELEMEN DIMENSI SRPMB SRBKK 1 SRBKK 2 W350X250X69,2 W350X250X69,2 W350X175X41,4 W400X300X94,3 W400X300X94,3 W350x250x69,2 BA W350X175X49,6 W350X175X49,6 W350X175X49,6 Breising - W250x250x82,2 W250x250x82,2 K1P W400X400X200 W400X400X200 W400X400X200 K2P W400X400X200 W400X400X200 W400X400X200 K3P W400X400X200 W400X400X200 W400X400X147 K4P W400X400X172 W400X400X172 W400X400X147 K5P W400X400X147 W400X400X147 W400X400X147 K6P W400X400X140 W400X400X140 W400X400X140 K7P W400X400X140 W400X400X140 W400X400X140 K8P W300X300X106 W300X300X106 W300X300X84,5 K9P W300X300X84,5 W300X300X84,5 W300X300X84,5 K10P W300X300X84,5 W300X300X84,5 W250x250x82,2 K1T W400X400X415 W400X400X415 W400X400X415 K2T W400X400X283 W400X400X283 W400X400X283 K3T W400X400X283 W400X400X283 W400X400X283 K4T W400X400X232 W400X400X232 W400X400X232 K5T W400X400X200 W400X400X200 W400X400X200 K6T W400X400X172 W400X400X172 W400X400X172 K7T W400X400X147 W400X400X147 W400X400X147 K8T W350X350X106 W350X350X106 W350X350X106 K9T W300X300X84,5 W300X300X84,5 W300X300X84,5 K10T W300X300X84,5 W300X300X84,5 W250x250x82,2 4.4 Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRBKK 1 dan SRBKK 2 Setelah model SRBKK 1 dan SRBKK 2 di-run pada SAP 2000, maka akan didapat hasil Steel Check Design yang menunjukan rasio tegangan pada tiap elemen balok, kolom, dan breising seperti disajikan pada Gambar 4.10 dan Gambar Rasio tegangan yang digunakan adalah rasio tegangan maksimum pada elemen struktur. 37

46 Gambar Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRBKK 1 38

47 Gambar Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRBKK 1 39

48 Gambar Hasil Steel Check Design Portal A-A SRBKK 1 40

49 Gambar Hasil Steel Check Design Portal B-B SRBKK 1 41

50 Pada Gambar 4.11 dapat dilihat rasio tegangan terbesar tejadi pada kolom tengah lantai 2 dengan besar 0,866. Rasio tegangan maksimum berkurang dari SRPMB yaitu 0,873. Hal ini menunjukan bahwa penambahan breising pada SRPMB tanpa merubah dimensi balok kolom dapat mengurangi stress ratio yang terjadi. Hal ini terjadi karena fungsi balok dalam menahan gaya lateral yang terjadi tergantikan oleh elemen breising. Gambar Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRBKK 2 42

51 Gambar Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRBKK 2 43

52 Gambar Hasil Steel Check Design Portal A-A SRBKK 2 44

53 Gambar Hasil Steel Check Design Portal B-B SRBKK 2 45

54 Dari Gambar 4.14 dapat dilihat rasio tegangan terbesar terjadi pada kolom tengah lantai 9 dengan besar 0,894. Tegangan ini masih memenuhi persyaratan sesuai metode LRFD yaitu < 0,95. Setelah mengetahui rasio tegangan telah memenuhi persyaratan maka akan dilakukan kontrol terhadap simpangan maksimum yang terjadi pada struktur. Titik yang ditinjau terletak pada joint 44 untuk arah x dan joint 11 untuk arah y (Gambar 4.18) yang merupakan titik yang mengalami simpangan terbesar. Simpangan pada SRBKK 1 ditunjukkan pada Gambar 4.18 point (a) dan (b) dan SRBKK 2 ditunjukkan pada Gambar 4.19 point (a) dan (b). Kombinasi beban yang digunakan yaitu 0,9D+Ex+0,3Ey untuk arah x dan 0,9D+0,3Ex+Ey untuk arah y. (a) arah x (b) arah y Gambar Simpangan maksimum pada SRBKK 1 46

55 (a) arah x (b) arah y Gambar Simpangan maksimum pada SRBKK 2 Pada Gambar 4.18 dan Gambar 4.19 dapat dilihat bahwa simpangan maksimum yang terjadi pada SRBKK 1 arah x adalah 43,73 mm dan arah y adalah 46,39 mm sedangkan pada SRBKK 2 arah x adalah 46,5 mm dan arah y adalah 48,39 mm. Simpangan yang terjadi lebih kecil dari simpangan maksimum, maka SRBKK 1 dan SRBKK 2 telah memenuhi persyaratan simpangan. Perbandingan stress ratio dan simpangan pada ketiga jenis struktur disajikan pada Tabel 4.3. Pada table dapat dilihat bahwa ketiga jenis struktur telah memenuhi syarat rasio tegangan dan simpangan yang diijinkan. 47

56 Tabel 4. 3 Perbandingan stress ratio pada kolom dan simpangan maksimum Jenis Struktur Stress ratio min Stress ratio maks Stress ratio rata-rata Simpangan maks arah x (mm) Simpangan maks arah y (mm) < 0,95 < 0,95 < 0,95 < 800mm < 800mm SRPMB 0,317 0,873 0,643 85, ,798 OK SRBKK 1 0,366 0,866 0,640 43,730 46,390 OK SRBKK 2 0,307 0,894 0,658 46,500 48,390 OK Ket. 4.5 Perbandingan Efisiensi Efisiensi berat dan simpangan ketiga model struktur yaitu SRPM,SRBKK 1, dan SRBKK 2 kemudian dibandingkan dari hasil hasil yang telah diperoleh dari SAP Perbandingan simpangan per lantai disajikan pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, Gambar 4.20, dan Gambar Diagram perbandingan berat material baja masingmasing jenis struktur disajikan pada Tabel 4.6 dan Gambar Tabel 4. 4 Simpangan masing-masing lantai arah x TINGKAT MODEL SRPMB (mm) SRBKK 1 SRBKK ,38 2,21 2, ,24 5,53 5, ,27 9,21 9, ,44 13,49 14, ,29 18,82 19, ,66 24,02 24, ,37 29,22 30, ,99 34,49 36, ,5 39,7 41, ,73 43,74 46,504 48

57 Tingkat SRPMB SRBKK 1 SRBKK Perpindahan (mm) Gambar Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah x Dari Gambar 4.20 dapat dilihat bahwa simpangan terbesar terjadi pada SRPMB. Simpangan pada SRBKK 1 48,98% lebih kecil dari simpangan pada SRPMB. Sedangkan simpangan pada SRBKK 2 lebih kecil 45,76% dari SRPMB. SRBKK 1 memiliki kekakuan yang paling besar dibandingkan SRPMB dan SRBKK 2. Dan jika dibandingkan dengan SRBKK 2, SRBKK 1 memiliki simpangan 5,94% lebih kecil. Tabel 4. 5 Simpangan masing-masing lantai arah y TINGKAT MODEL SRPMB (mm) SRBKK 1 SRBKK ,16 2,29 2, ,72 5,7 5, ,87 9,43 9, ,16 13,64 14, ,63 19,67 19, ,63 24,08 25, ,97 29,53 31, ,97 36,05 36, ,47 41,8 43, ,79 46,39 48,39 49

58 Tingkat SRPMB SRBKK 1 SRBKK Perpindahan (mm) Gambar Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah y Dari Gambar 4.21 dapat dilihat bahwa simpangan terbesar terjadi pada SRPMB. Simpangan pada SRBKK 1 60,28% lebih kecil dari simpangan pada SRPMB. Sedangkan simpangan pada SRBKK 2 lebih kecil 58,57% dari SRPMB. SRBKK 1 memiliki kekakuan yang paling besar dibandingkan SRPMB dan SRBKK 2. Dan jika dibandingkan dengan SRBKK 2, SRBKK 1 memiliki simpangan 4,13% lebih kecil. Tabel 4. 6 Berat material baja masing-masing tipe struktur Tipe Struktur Berat Material Baja (ton) SRPMB 257,48 SRBKK 1 289,66 SRBKK 2 251,24 50

59 Berat (ton) SRPMB SRBKK 1 SRBKK 2 Model Struktur Gambar Diagram perbandingan berat material baja Dari Gambar 4.22 dapat dilihat bahwa struktur yang paling efisien yaitu SRBKK 2. SRBKK 1 memiliki berat 11,11% lebih berat dibandingkan SRMPB, hal ini terjadi karena pada SRBKK 1 hanya manambahkan elemen breising tanpa mereduksi dimensi balok kolom dari SRPMB. SRBKK2 memiliki berat 2,42% lebih ringan dibandingkan dengan SRPMB. 4.6 Analisis Pushover Analisis pushover dilakukan untuk mengetahui perbandingan kinerja masing-masing struktur. Tahapan dari analisis ini telah dijelaskan pada tinjauan pustaka. Analisis pushover dilakukan untuk mengetahui letak sendi plastis yang terjadi pada struktur. Letak-letak sendi plastis yang terbentuk pada SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2 untuk arah x dapat dilihat pada Gambar 4.23, Gambar 4.25, dan Gambar 4.27, sedangkan untuk arah y dapat dilihat pada Gambar 4.24, Gambar 4.26, dan Gambar

60 Step 2 Step 9 Gambar Letak sendi plastis SRPMB arah x Step 2 Step 7 Gambar Letak sendi plastis SRPMB arah y 52

61 Pada Gambar 4.23 dan Gambar 4.24 dapat dilihat sendi-sendi plastis yang paling pertama terbentuk terjadi pada step 2 untuk arah x dan arah y, kemudian pada step 9 dapat dilihat titik-titik yang akan mengalami collapse untuk arah x dan step 7 untuk arah y. Letak sendi plastis yang terbentuk sudah sesuai konsep perencanaan yaitu balok lemah kolom kuat. Step 1 Step 4 Gambar Letak sendi plastis SRBKK 1 arah x 53

62 Step 1 Step 3 Gambar Letak sendi plastis SRBKK 1 arah y Pada Gambar 4.25 dan Gambar 4.26 dapat dilihat sendi-sendi plastis yang terbentuk pada SRBKK 1. Letak sendi plastis yang terbentuk sudah sesuai dengan konsep capacity design bahwa batang breising harus terlebih dahulu mengalami leleh dan diikuti oleh balok kemudian kolom. Pada Gambar 4.27 dan Gambar 4.28 dapat dilihat sendi-sendi plastis yang terbentuk pada SRBKK 2. Letak sendi plastis yang terbentuk juga sudah sesuai dengan konsep capacity design bahwa batang breising harus terlebih dahulu mengalami leleh dan diikuti oleh balok kemudian kolom. 54

63 Step 1 Step 3 Gambar Letak sendi plastis SRBKK 2 arah x Step 1 Step 3 Gambar Letak sendi plastis SRBKK 2 arah y 55