ABSTRAK. Kata Kunci : rangka beton bertulang, perkuatan, bresing baja eksternal tipe X, MF, BF. iii

Transkripsi

1 PERNYATAAN! Nilv1. : "#$"%&"'( )*+, -./ Struktur 869:; <6=>?@5A.BCD EFGH IJK LM X NOP Q RS ;TUV WXY dalam Z[\ ]^_ R` ab cdefc g h3 i jkl mn opqrst@u vtw xyz {L } ~r ; ; ƒ 5v M H@ uˆ R Š ^Œ a cbž atau 5 `? š œ* žÿ ; s t ª «^ dalam ± Q dan ²³ µ e ¹º» ¼ ½¾ # ÀÁ  ÃÄ Å Æ? ÇÈ ]É ÊËÌ Í» "ÎÏÐÄ&"ÐÑ

2 ABSTRAK Penelitian struktur rangka beton bertulang dengan perkuatan bresing baja eksternal tipe X dilakukan dengan membuat model 3, 5, 8 dan 10 lantai. Analisis yang dilakukan meliputi analisis konstruksi bertahap untuk membandingkan perilaku struktur dan analisis statik nolinear pushover untuk membandingkan kinerja struktur. Pada tahap awal model MF didesain sesuai dengan SNI 1726:2012, yang kemudian model BF dibuat untuk menunjukan peningkatan kekakuan dan kekuatan dari masing-masing model struktur dibandingkan dengan model MF. Model BF dibuat dengan menambahkan variasi penambahan bresing tiap lantainya, didapatkan perkuatan model struktur yang efisien. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perkuatan menggunakan bresing baja eksternal tipe X tidak menambah kebutuhan tulangan terpasang pada model MF. Penambahan bresing eksternal tipe X dapat memperkaku struktur, dilihat dari terjadinya penurunan perpindahan sebesar 27% - 84% pada BF3, 18% - 84% pada BF5, 12% - 90%, pada BF8 dan 12% - 88% pada BF10. Dari hasil analisis pushover, model BF mampu menahan gaya geser dasar yang jauh lebih besar dibandingkan model MF, dimana pada kondisi pada kondisi ultimit mencapai 14% - 331% lebih besar dari model MF. Ditinjau dari level kinerjanya, model BF3 mengalami peningkatan kinerja menjadi Immediate Occupancy, dimana sebelum diperkuat model MF3 berada pada kondisi Operational. Sedangkan model BF5, BF8 dan BF10 level kinerjanya tetap pada kondisi Operational karena pada model MF5, MF8, MF10 level kinerjanya sudah pada kondisi Operational. Dengan melakukan variasi penambahan bresing tiap tingkatnya menunjukkan bahwa dalam memperkuat struktur, penambahan bresing tidak perlu diberikan pada semua lantainya. Kata Kunci : rangka beton bertulang, perkuatan, bresing baja eksternal tipe X, MF, BF iii

3 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Perilaku dan Kinerja Struktur Rangka Beton Bertulang dengan Perkuatan Bresing Eksternal Tipe X. Selesainya tugas ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MS.Ce., Ph.D. dan Bapak I Gede Adi Susila, S.T., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing, kedua orang tua atas semangat dan doa yang diberikan dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu. Bukit Jimbaran, 7 Agustus 2017 Penulis iv

4 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN..i LEMBAR PERNYATAAN... ii ABSTRAK... iii UCAPAN TERIMA KASIH... iv DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Perkuatan Struktur Bresing Penelitian Tentang Penggunaan Bresing Sebagai Perkuatan SRBB Beban Gempa Menurut SNI Simpangan Ijin Antar Lantai Tingkat Analisis Konstruksi Bertahap Analisis Statik Nonlinier (Pushover) BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Model Struktur Diagram Alir Data Struktur Pemodelan Bresing Pemodelan Penghubung (Link) Faktor Pembesaran Luas dan Inersia Penampang Analisis Struktur v

5 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Dimensi Komponen Struktur Perbandingan Kebutuhan Tulangan Pengecekan Stress Ratio Bresing Perbandingan Perpindahan dan Drift Ratio Perbandingan Gaya-Gaya Dalam Hasil Analisis Nonlinier Statik Pushover BAB V PENUTUP 5.1 Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C LAMPIRAN D vi

6 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Keefektifan dinding dan bresing... 5 Gambar 2.2 Tipe Bresing... 6 Gambar 2.3 Aula University MF California Berkeley... 9 Gambar 2.4 (a) Benda Uji Skala 2/3 (b) Skema Model Bresing Gambar 2.5 Hubungan beban dan rasio simpangan Gambar 2.6 Kurva Kapasitas Analisis Pushover Gambar 3.1 Tahapan Kegiatan Penelitian Gambar 3.2 Denah Struktur Gambar 3.3 Model MF Gambar 3.4 Model BF3 L Gambar 3.5 Pengaturan IBC 2009 sesuai dengan SNI Gambar 3.6 Metode Menggambar Bresing Cepat (Quick Draw Braces) Gambar 3.7 Rangka yang Akan Ditambahkan Bresing Gambar 3.8 Model Rangka Bresing Eksternal Tipe X (BF3 L1-3) Gambar 3.9 Detail Model Bresing Eksternal Tipe X (BF) Gambar 3.10 Rectangular Section Gambar 3.11 Property Data Gambar 3.12 Input Nilai Pembesaran Luas Penampang dan Inersia Gambar 3.13 Nilai momen inersia efektif pada SAP Gambar 3.14 Pengaturan Load Case Tahap 1 Konstruksi Bertahap Gambar 3.15 Pengaturan Load Case Tahap 2 Konstruksi Bertahap Gambar 3.16 Pengaturan Load Case Tahap 3 Konstruksi Bertahap Gambar 3.17 Penentuan Posisi Sendi Plastis pada Balok vii

7 Gambar Pengaturan Sendi Plastis pada Balok Gambar 3.19 Sendi Plastis yang Terdefinisi pada Balok Gambar 3.20 Pengaturan Sendi Plastis pada Kolom Gambar 3.21 Pengaturan Sendi Plastis pada Bresing Gambar 3.22 Pendefinisian Kasus Beban Gambar 3.23 Data Kasus Beban Gravity Gambar 3.24 Kontrol Penggunaan Beban pada Kasus Beban Gravity Gambar 3.25 Pengaturan Penyimpanan Hasil Kasus Beban Gravity Gambar 3.26 Data Kasus Beban Push Gambar 3.27 Parameter Nonlinier pada Kasus Beban Push Gambar 3.28 Kasus Beban yang Telah Terdefinisi Gambar 3.29 Pemilihan Kasus Beban yang akan dijalankan pada Model Gambar 4.1 Luas Tulangan Perlu Model MF Gambar 4.2 Luas Tulangan Perlu Model BF3 L Gambar 4.3 Luas Tulangan Perlu Model BF3 L Gambar 4.4 Luas Tulangan Perlu Model BF3 L Gambar 4.5 Stress Ratio Bresing Model BF Gambar 4.6 Grafik Hubungan Perpindahan dan Tingkat Model 3 Lantai Gambar 4.7 Grafik Perpindahan dan Tingkat Model 5 Lantai Gambar 4.8 Grafik Hubungan Perpindahan dan Tingkat Model 8 Lantai Gambar 4.9 Grafik Hubungan Perpindahan dan Tingkat Model 10 Lantai Gambar 4.10 Sendi Plastis Model MF Gambar 4.11 Sendi Plastis Titik Kinerja Model MF3 (Step 3) Gambar 4.12 Kurva Pushover Model 3 Lantai Gambar 4.13 Kurva Pushover Model 5 Lantai viii

8 Gambar 4.14 Kurva Pushover Model 8 Lantai Gambar 4.15 Kurva Pushover Model 10 Lantai ix

9 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Dimensi Komponen Struktur Gedung 3 Lantai Tabel 4.2 Dimensi Komponen Struktur Gedung 5 Lantai Tabel 4.3 Dimensi Komponen Struktur Gedung 8 Lantai Tabel 4.4 Dimensi Komponen Struktur Gedung 10 Lantai Tabel 4.5 Faktor Pembesaran untuk Penambang Komposit Model BF Tabel 4.6 Tulangan Terpasang pada Model MF Tabel 4.7 Tulangan Terpasang pada Model BF3 L Tabel 4.8 Tulangan Terpasang pada Model BF3 L Tabel 4.9 Tulangan Terpasang pada Model BF3 L Tabel 4.10 Drift Ratio Model MF Tabel 4.11 Drift Ratio Model BF3 L Tabel 4.12 Drift Ratio Model BF3 L Tabel 4.13 Drift Ratio Model BF3 L Tabel 4.14 Momen Lapangan Maksimum Balok pada Model BF L1/MF Tabel 4.15 Momen Lapangan Maksimum Balok pada Model BF L1-2/MF Tabel 4.16 Momen Lapangan Maksimum Balok pada Model BF L1-3/MF Tabel 4.17 Momen Tumpuan Maksimum Balok pada Model BF L1/MF Tabel 4.18 Momen Tumpuan Maksimum Balok pada Model BF L1-2/MF Tabel 4.19 Momen Tumpuan Maksimum Balok pada Model BF L1-3/MF Tabel 4.20 Momen Maksimum Kolom pada Model BF L1/MF Tabel 4.21 Momen Maksimum Kolom pada Model BF L1-2/MF Tabel 4.22 Momen Maksimum Kolom pada Model BF L1-3/MF Tabel 4.23 Gaya Geser Maksimum pada Model BF L1/MF x

10 Tabel 4.24 Gaya Geser Maksimum pada Model BF L1-2/MF Tabel 4.25 Gaya Geser Maksimum pada Model BF L1-3/MF Tabel 4.26 Gaya Aksial Maksimum Kolom pada Model BF L1/MF Tabel 4.27 Gaya Aksial Maksimum Kolom pada Model BF L1-2/MF Tabel 4.28 Gaya Aksial Maksimum Kolom pada Model BF L1-3/MF Tabel 4.29 Hasil Pushover Model 3 Lantai Tabel 4.30 Tabel Mekanisme Terjadinya Sendi Plastis MF Tabel 4.31 Hasil Pushover Model 5 Lantai Tabel 4.32 Hasil Pushover Model 8 Lantai Tabel 4.33 Hasil Pushover Model 10 Lantai xi

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sebagian besar bangunan gedung di Indonesia merupakan struktur rangka beton bertulang (SRBB), yang dimana komponen strukturnya telah mengalami deformasi dan retak akibat beban yang bekerja. Adanya faktor seperti kesalahan desain, pelaksanaan kontrusksi tidak sesuai rencana, perubahan fungsi bangunan dan revisi peraturan gempa, memberikan dampak tidak baik dan menyebabkan bangunan tersebut cenderung mengalami tegangan berlebih apabila dianalisis kembali, sehingga perlu dilakukan perkuatan. Perkuatan struktur merupakan proses modifikasi atau penambahan sistem pada bangunan yang sudah berdiri (existing). Terdapat banyak metode perkuatan struktur diantaranya peningkatan kekuatan elemen struktur seperti pembesaran dimensi, penambahan komponen struktur seperti kolom, pengurangan berat komponen non struktural, penambahan lapisan berupa pelat baja atau bahan komposit seperti FRP (Fiber Reinforced Polymer), dan perkuatan rangka melalui pemasangan bresing baja, dinding pengisi atau dinding geser. Metode perkuatan dengan penambahan bresing baja merupakan salah satu metode yang sudah sering digunakan. Penambahan bresing mampu meningkatkan kekuatan dan kekakuan sistem struktur, tanpa meningkatkan berat struktur secara signifikan (FEMA 547, 2006). Bresing memiliki banyak tipe, seperti tipe X, tipe V-terbalik, tipe K, tipe diagonal. Bresing tipe X dipilih karena memungkinkan bresing lebih kuat menerima tekuk dibandingkan tipe yang lainnya akibat bentang pendek dari elemen bresing. Perkuatan dengan bresing terdiri dari 2 sistem, yaitu bresing ekternal dan bresing internal. Pada sistem bresing eksternal, bresing dipasang pada bagian luar dari struktur gedung yaitu sisi depan dari kolom dan balok, sedangkan pada sistem bresing internal, bresing dipasang pada sisi dalam kolom dan balok. Dalam penelitian ini, dipilih sistem bresing baja eksternal karena saat proses pelaksanaan 1

12 perkuatan, jumlah gangguan yang terjadi sangat minimum sehingga bangunan yang diperkuat dapat beroperasi dengan penuh. Dalam penelitian ini menggunakan metode analisis konstruksi bertahap dan analisis pushover. Metode analisis konstruksi bertahap telah digunakan untuk mengetahui perilaku SRBB dengan penambahan bresing baja pada bangunan. Dari hasil penelitian analisis konstruksi bertahap menghasilkan simpangan dan gaya-gaya dalam yang sedikit lebih besar dari analisis konvensional, sehingga lebih akurat karena sesuai dengan keadaan di lapangan (Sukrawa, 2016). Yang kedua, metode analisis pushover merupakan prosedur analisa untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu bangunan terhadap gempa. Tujuan analisa pushover adalah untuk mengetahui gaya geser dasar maksimum yang mampu ditahan oleh struktur, perpindahan pada kondisi leleh pertama dan ultimit (CSI, 2015). 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana perbandingan perilaku dan kinerja SRBB tanpa perkuatan dengan SRBB yang diperkuat bresing eksternal tipe X. 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui perbandingan perpindahan, gaya-gaya dalam, kebutuhan tulangan dan kinerja SRBB tanpa perkuatan dengan SRBB yang diperkuat bresing eksternal tipe X. 1.4 Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai bahan pertimbangan dalam mendesain perkuatan SRBB pada gedung existing. 2

13 1.5 Batasan Masalah Batasan masalah yang digunakan untuk membatasi topik dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Interaksi antara struktur dengan tanah (soil structure interaction) tidak diperhitungkan. 2. Tangga tidak dimodel pada model struktur, tetapi hanya memasukkan beban tangga pada joint struktur. 3