DAFTAR ISI. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Beban Gempa Menurut SNI 1726: Perkuatan Struktur Bresing...

Transkripsi

1 DAFTAR ISI PERNYATAAN... i ABSTRAK... ii UCAPAN TERIMA KASIH... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Beban Gempa Menurut SNI 1726: Perkuatan Struktur Bresing Sistem Rangka Bresing Konsentrik Sistem Rangka Bresing Konsentrik Biasa Sistem Rangka Bresing Konsentrik Khusus Batas Simpangan Antar Lantai Tingkat Analisis Konstruksi Bertahap Analisis Statik Nonlinear Pushover Kurva Kapasitas Mekanisme Sendi Plastis Sasaran Kinerja Analisis Statik Pushover Penelitian Terkait Penggunaan Bresing Pada Struktur Beton Bertulang Penerapan Perkuatan Bresing Baja dengan Bingkai pada Gedung BAB III METODE PENELITIAN Model Struktur Diagram Alir Data Struktur Data Material Data Geometri Struktur Data Pembebanan Pemodelan Breising Pemodelan Bresing Bingkai Analisis Struktur v

2 3.6.1 Analisis Konstruksi Bertahap Analisis Statik Nonlinier Pushover Faktor Pembesaran Luas dan Inersia Penampang Komposit BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Dimensi Komponen Struktur Perbandingan Kebutuhan Tulangan dan Stress Ratio Bresing Perbandingan Perpindahan dan Drift Ratio Perbandingan Gaya Gaya Dalam Perbandingan Momen Perbandingan Gaya Geser Perbandingan Gaya Aksial Hasil Analisis Nonlinier Statik Pushover Evaluasi Kinerja Struktur dan Kurva Pushover Model Lantai Evaluasi Kinerja Struktur dan Kurva Pushover Model Lantai Evaluasi Kinerja Struktur dan Kurva Pushover Model Lantai Evaluasi Kinerja Struktur dan Kurva Pushover Model Lantai BAB V PENUTUP Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C vi

3 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Keefektifan Dinding dan Bresing... 8 Gambar 2.2 Tipe Bresing... 9 Gambar 2.3 Kurva Kapasitas Analisis Pushover Gambar 2.4 Kurva spektrum kapasitas ATC Gambar 2.5 Mekanisme Leleh pada Struktur Gedung Gambar 2.6 Hasil Grafik Penelitian Yamamoto dan Umemura Gambar 2.7 Kurva Hubungan Beban dan Rasio Simpangan Gambar 2.8 Grafik Hubungan antara Simpangan dan Perpindahan Gambar 2.9 Penerapan Bresing Baja Terbingkai pada Gedung Gambar 3.1 Tahapan Kegiatan Penelitian Gambar 3.2 Denah Struktur Gambar 3.3 Potongan A-A Model MF Gambar 3.4 Potongan A-A Model BF3L Gambar 3.5 Potongan A-A Model FBF3L Gambar 3.6 Potongan A-A Model MF Gambar 3.7 Potongan A-A Model BF5L Gambar 3.8 Potongan A-A Model FBF5L Gambar 3.9 Potongan A-A Model MF Gambar 3.10 Potongan A-A Model BF8L Gambar 3.11 Potongan A-A Model FBF8L Gambar 3.12 Potongan A-A Model MF Gambar 3.13 Potongan A-A Model BF10L Gambar 3.14 Potongan A-A Model FBF10L Gambar 3.15 Pengaturan Auto Lateral Load IBC Gambar 3.16 Metode Quick Draw Braces Gambar 3.17 Portal yang akan Diperkuat dengan Breising Gambar 3.18 Hasil Pemodelan Bresing Gambar 3.19 Detail Pemodelan Bresing dengan Bingkai Gambar 3.20 Nilai Momen Inersia Efektif pada SAP Gambar 3.21 Load Case Stage Construction SAP Gambar 3.22 Tahap 1 Analisis Konstruksi Bertahap Gambar 3.23 Tahap 2 Analisis Konstruksi Bertahap Gambar 3.24 Tahap 3 Analisis Konstruksi Bertahap Gambar 3.25 Pendefinisian Kasus Beban Gambar 3.26 Data Kasus Beban Gravity Gambar 3.27 Kontrol Penggunaan Beban pada Kasus Beban Gravity Gambar 3.28 Pengaturan Penyimpanan Hasil Kasus Beban Gravity Gambar 3.29 Data Kasus Beban Push Gambar 3.30 Parameter Nonlinier pada Kasus Beban Push Gambar 3.31 Kasus Beban yang Telah Terdefinisi Gambar 3.32 Penentuan Posisi Sendi Plastis pada Balok Gambar 3.33 Pendefinisian Sendi Plastis Balok M Gambar 3.34 Pendefinisian Sendi Plastis Kolom P-M2-M Gambar 3.35 Pendefinisian Sendi Plastis Bresing Axial-P Gambar 3.36 Pemilihan Kasus Beban yang akan dijalankan pada Model Gambar 4.1 Luas Tulangan Terpasang (mm 2 ) model MF vii

4 Gambar 4.2 Luas Tulangan Terpasang (mm 2 ) model BF3L Gambar 4.3 Luas Tulangan Terpasang (mm 2 ) model BF3L Gambar 4.4 Luas Tulangan Terpasang (mm 2 ) model BF3L Gambar 4.5 Luas Tulangan Terpasang (mm 2 ) model FBF3L Gambar 4.6 Luas Tulangan Terpasang (mm 2 ) model FBF3L Gambar 4.7 Luas Tulangan Terpasang (mm 2 ) model FBF3L Gambar 4.8 Stress Ratio Bresing Pada Model BF3L Gambar 4.9 Stress Ratio Bresing Pada Model BF3L Gambar 4.10 Stress Ratio Bresing Pada Model BF3L Gambar 4.11 Stress Ratio Bresing Pada Model FBF3L Gambar 4.12 Stress Ratio Bresing Pada Model FBF3L Gambar 4.13 Stress Ratio Bresing Pada Model FBF3L Gambar 4.14 Grafik Perpindahan Model Lantai Gambar 4.15 Grafik Perpindahan Model Lantai Gambar 4.16 Grafik Perpindahan Model Lantai Gambar 4.17 Grafik Perpindahan Model Lantai Gambar 4.18 Kurva Pushover Model Struktur Lantai Gambar 4.19 Kurva Pushover Model Struktur Lantai 5 (IWF 200x200) Gambar 4.20 Kurva Pushover Model Struktur Lantai 5 (IWF 250x250) Gambar 4.21 Kurva Pushover Model Struktur Lantai Gambar 4.22 Kurva Pushover Model Struktur Lantai viii

5 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai Tabel 4.2 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai Tabel 4.3 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai Tabel 4.4 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai Tabel 4.5 Faktor Pembesaran Luas dan Inersia Penampang Komposit Tabel 4.6 Tulangan Terpasang Model MF Tabel 4.7 Tulangan Terpasang Model BF3L Tabel 4.8 Tulangan Terpasang Model BF3L Tabel 4.9 Tulangan Terpasang Model BF3L Tabel 4.10 Tulangan Terpasang Model FBF3L Tabel 4.11 Tulangan Terpasang Model FBF3L Tabel 4.12 Tulangan Terpasang Model FBF3L Tabel 4.13 Drift Ratio Model MF Tabel 4.14 Drift Ratio Model BF3L Tabel 4.15 Drift Ratio Model BF3L Tabel 4.16 Drift Ratio Model BF3L Tabel 4.17 Drift Ratio Model FBF3L Tabel 4.18 Drift Ratio Model FBF3L Tabel 4.19 Drift Ratio Model FBF3L Tabel 4.20 Momen Lapangan Maksimum Balok Pada Model Perkuatan 1 Bresing.. 73 Tabel 4.21 Momen Lapangan Maksimum Balok Pada Model Perkuatan 2 Bresing.. 74 Tabel 4.22 Momen Lapangan Maksimum Balok Pada Model Perkuatan 3 Bresing.. 74 Tabel 4.23 Momen Tumpuan Maksimum Balok Pada Model Perkuatan 1 Bresing.. 74 Tabel 4.24 Momen Tumpuan Maksimum Balok Pada Model Perkuatan 2 Bresing.. 74 Tabel 4.25 Momen Tumpuan Maksimum Balok Pada Model Perkuatan 3 Bresing.. 74 Tabel 4.26 Momen Maksimum Kolom Pada Model Perkuatan 1 Bresing Tabel 4.27 Momen Maksimum Kolom Pada Model Perkuatan 2 Bresing Tabel 4.28 Momen Maksimum Kolom Pada Model Perkuatan 3 Bresing Tabel 4.29 Gaya Geser Maksimum Pada Model Perkuatan 1 Bresing Tabel 4.30 Gaya Geser Maksimum Pada Model Perkuatan 2 Bresing Tabel 4.32 Gaya Aksial Maksimum Pada Model Perkuatan 1 Bresing Tabel 4.33 Gaya Aksial Maksimum Pada Model Perkuatan 2 Bresing Tabel 4.34 Gaya Aksial Maksimum Pada Model Perkuatan 3 Bresing Tabel 4.35 Tabel Hasil Pushover Model Struktur Lantai Tabel 4.36 Hasil Pushover Model MF5, BF5 dan FBF5 (Bresing IWF 200x200) Tabel 4.37 Hasil Pushover Model MF5, BF5 dan FBF5 (Bresing IWF 250x250) Tabel 4.38 Hasil Pushover Model MF8, BF8 dan FBF Tabel 4.39 Hasil Pushover Model MF10, BF10 dan FBF ix

6 ABSTRAK Penelitian tentang analisis kinerja struktur rangka beton bertulang menggunakan perkuatan bresing baja tipe V-Terbalik dengan dan tanpa bingkai dilakukan dengan membuat 3 tipe model yang tiap-tiap modelnya memiliki tingkat 3,5,8 dan 10. Model struktur tanpa perkuatan (MF), model struktur dengan perkuatan bresing (BF) dan model struktur dengan perkuatan bresing terbingkai (FBF). Analisis dilakukan dalam 2 metode, yaitu analisis konstruktursi bertahap untuk menganalisis perpindahan dan pushover untuk menganalisis kinerja struktur tersebut. Perkuatan bresing dengan dan tanpa bingkai dilakukan dengan variasi tingkat yang dimulai dari lantai bawah hingga penuh untuk menunjukkan bahwa pengaruh variasi penambahan bresing tiap tingkatnya mampu menghasilkan kekakuan, kekuatan dan titik kinerja yang berbeda beda. Hasil penelitian menunjukan bahwa penambahan bresing dengan dan tanpa bingkai sebagai perkuatan struktur tidak menambah kebutuhan tulangan terpasang. Perpindahan yang terjadi mengalami penurunan pada model BF mencapai 87% dan model FBF mencapai 19.79% lebih kecil dibandingkan model BF. Hasil analisis pushover menunjukan hasil pada model level kinerja pada struktur lantai 3 mengalami peningkatan kinerja yang sebelum diperkuat level kinerja terjadi pada kondisi Immediate Occupancy (IO) menjadi Operational Level (B). Model struktur lantai 5, 8 dan 10 level kinerjanya tetap jika dibandingkan dengan model MF, yaitu Operational Level (B). Model BF dapat menahan gaya geser dasar 7.21% sampai dengan % lebih besar dibandingkan model MF, sedangkan pada model FBF mampu menahan gaya geser dasar mencapai 23.27% lebih besar dibandingkan model BF. Perkuatan struktur dengan bresing tidak selalu dilakukan di semua tingkat, karena harus mempertimbangkan segi peningkatan kekuatan menahan gaya geser dasar, daktilitas dan ekonomi dari struktur perkuatan tersebut. Kata Kunci: struktur rangka beton bertulang, perkuatan, bresing baja tipe V- Terbalik, bresing dengan bingkai, kiner ii

7 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sebagian besar gedung bertingkat yang sudah beroperasi di Indonesia merupakan struktur rangka beton bertulang. Struktur gedung yang sudah beroperasi pada umumnya telah mengalami deformasi dan retak akibat beban yang bekerja. Disamping itu, perubahan fungsi gedung, peningkatan beban gempa akibat adanya revisi peraturan gempa dan pengaruh lingkungan luar juga berdampak tidak baik bagi kinerja maupun perilaku struktur gedung. Hal-hal tersebut dapat menyebabkan gaya-gaya dalam serta simpangan yang terjadi pada struktur semakin besar, dan tidak menutup kemungkinan terjadinya tegangan berlebih. Tegangan berlebih yang terjadi merupakan salah satu penyebab kegagalan pada struktur gedung. Selain kerugian pada hal materi, kegagalan struktur juga dapat menimbulkan korban jiwa. Oleh karena itu, untuk mencegah hal tersebut terjadi maka perlu dilakukannya perkuatan struktur untuk meningkatkan level kinerja struktur gedung. Perkuatan struktur merupakan suatu proses memperkuat struktur akibat ketidakmampuan struktur untuk menahan beban yang terjadi akibat kekurangan daya dukung. Banyak cara yang dapat dipakai untuk melakukan perkuatan tergantung dari bagian struktur yang ingin diperkuat. Metode yang sering digunakan untuk perkuatan struktur adalah peningkatan kekuatan komponen struktur ( pembesaran dimensi, pelapisan pelat baja, pelapisan Carbon Fiber Reinforced Polymer, dll), dan penambahan komponen struktur (bresing, kolom, dinding, dll). Penambahan breising baja umumnya dipergunakan sebagai perkuatan pada rangka struktur yang mengalami kendala dalam menahan beban lateral/beban gempa. Metode perkuatan ini membuat bangunan masih bisa digunakan seperti biasa tanpa menggangu aktivitas di dalamnya. Salah satu tipe breising baja yang dapat digunakan sebagai perkuatan struktur adalah breising baja konsentrik tipe V-terbalik. Pemilihan breising tipe V-terbalik ini lebih menguntungkan 1

8 dibandingkan tipe breising lainnya, karena dapat memperkecil gaya-gaya dalam yang terjadi pada daerah lapangan balok. Selain itu, penambahan bingkai baja pada bresing juga diharapkan dapat lebih memperkuat struktur jika dibandingkan dengan bresing tanpa bingkai baja. Penelitian tentang analisis perkuatan struktur dengan menggunakan bresing baja tipe X dengan penambahan bingkai baja sudah pernah dilakukan oleh Surya (2016), yang mana hasilnya dapat meningkatkan perilaku struktur tersebut. Pada penelitian ini dikembangkan dari penelitian sebelumnya dengan membandingkan breising tipe V-terbalik dengan dan tanpa bingkai. Selain meninjau perilaku, penelitian ini juga meninjau kinerja dari struktur tersebut. Perkuatan bresing dengan dan tanpa bingkai dilakukan dengan variasi tingkat yang dimulai dari lantai bawah hingga penuh untuk menunjukkan bahwa pengaruh variasi penambahan bresing tiap tingkatnya mampu menghasilkan kekakuan, kekuatan dan titik kinerja pada struktur yang berbeda. Metode analisis yang digunakan dalam penelitian ini dilakukan dalam 2 metode, yaitu: analisis konstruksi bertahap dan analisis statik pushover. Struktur dengan tambahan bresing perlu memperhitungkan kondisi struktur sebelum penambahan bresing dilakukan, seperti lendutan yang terjadi. Maka, analisis konstruksi bertahap baik dilakukan untuk mendapatkan hasil yang riil. Analisis beban dorong statik (pushover analysis) merupakan statik nonlinear yang relatif mudah dan dapat digunakan untuk mengetahui kinerja struktur terhadap beban gempa. Kinerja gedung terhadap gempa ditampilkan secara jelas dalam bentuk kurva pushover. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah bagaimanakah perilaku dan kinerja dari struktur rangka beton bertulang menggunakan perkuatan bresing baja tipe V-terbalik dengan dan bingkai yang dibandingkan dengan struktur rangka beton bertulang tanpa perkuatan. 2

9 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perilaku dan kinerja dari struktur rangka beton bertulang menggunakan perkuatan bresing baja tipe V- terbalik dengan dan bingkai yang dibandingkan dengan struktur rangka beton bertulang tanpa perkuatan. 1.4 Manfaat Manfaat dari penelitian ini adalah diharapkan dapat dijadikan sebagai pedoman dalam pemilihan perkuatan struktur rangka beton bertulang dengan bresing, baik itu tanpa bingkai maupun dengan bingkai. 1.5 Batasan Masalah Agar ruang lingkup permasalahan tidak terlalu luas, maka diambil beberapa batasan masalah sebagai berikut: 1. Tangga tidak dimodelkan pada pemodelan struktur, tapi beban tangga tetap dimasukan sebagai beban pada joint. 2. Tidak melakukan perhitungan manual dimensi kolom, balok dan bresing. 3