ABSTRAK. Kata Kunci: perkuatan, rangka beton bertulang, bresing baja tipe V berbingkai, konstruksi bertahap, pushover.

Transkripsi

1 ABSTRAK Penelitian tentang pemodelan struktur rangka beton bertulang dengan perkuatan bresing baja tipe V dengan dan tanpa bingkai dilakukan dengan membuat model rangka 3, 5, 8, dan 10 tingkat. Kemudian masing-masing model tersebut akan dibandingkan perilaku strukturnya dengan menggunakan analisis konstruksi bertahap, dan kinerja strukturnya dengan analisis statik nonlinier pushover. Pada tahap awal model MF (struktur tanpa perkuatan) didesain sesuai dengan SNI 2847:2013. Selanjutnya dibuat model BF (bresing tanpa bingkai) dan FBF (bresing dengan bingkai) yang diberi beban gempa sesuai SNI 1726:2012. Untuk model BF dan FBF, bresing dipasang bervariasi dengan penambahan di tiap tingkat. Hasil analisis menunjukkan bahwa perkuatan menggunakan bresing baja tipe V dengan dan tanpa bingkai tidak menambah kebutuhan tulangan terpasang pada model MF. Pada model BF dan FBF jika dibandingkan model MF dapat mengurangi perpindahan yang terjadi masing-masing sebesar 81% dan 85%. Dari hasil analisis pushover, model yang diperkuat dengan bresing baja tipe V dengan dan tanpa bingkai pada model 3 tingkat mengalami peningkatan kinerja yang awalnya berada pada kondisi Immediate Occupancy (IO) kemudian menjadi kondisi Operational Level (B), sedangkan pada model 5, 8, dan 10 tingkat, level kinerjanya tetap jika dibandingkan dengan model MF, yaitu Operational Level (B). Model BF dan FBF dapat meningkatkan kekuatan dalam menahan gaya geser dasar yang terjadi pada model struktur. Model BF dapat menahan gaya geser dasar berkisar 14.68% % lebih besar dibandingkan model MF, sedangkan model FBF mampu menahan gaya geser dasar mencapai 0.24%-12.62% lebih besar dibandingkan dengan model BF. Kata Kunci: perkuatan, rangka beton bertulang, bresing baja tipe V berbingkai, konstruksi bertahap, pushover. ii

2 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya penyusunan Tugas Akhir yang berjudul Perkuatan Seismik Struktur Rangka Beton Bertulang Menggunakan Bresing Tipe V dengan dan Tanpa Bingkai ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya tak lepas dari bimbingan, bantuan, dorongan semangat dari berbagai pihak, sehingga melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE., Ph.D. dan Bapak I Gede Adi Susila, S.T., MSc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, serta Bapak Ir. A. A. Ngr. A. Jaya Wikrama, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik. Orang tua, keluarga, dan teman-teman yang memberikan dukungan penuh dalam penyelesaian studi S1. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna baik dari isi maupun teknis penulisannya, untuk itu penulis menerima segala kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk penulisan yang lebih baik nantinya. Denpasar, 11 Agustus 2017 Penulis iii

3 DAFTAR ISI ABSTRAK... ii UCAPAN TERIMA KASIH... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah...2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Perkuatan Struktur Bresing Penelitian Tentang Penggunaan Bresing Sebagai Perkuatan SRBB Penerapan Perkuatan Bresing Baja dengan Bingkai Beban Gempa Berdasarkan SNI 1726: Simpangan Ijin Antar Lantai Analisis Konstruksi Bertahap Analisis Kinerja Struktur (Pushover)...18 BAB III METODE PENELITIAN Model Struktur Diagram Alir Data Struktur Pemodelan Bresing Faktor Pembesaran Luas dan Inersia Penampang Analisis Struktur...36 iv

4 BAB IV PEMBAHASAN Dimensi Komponen Struktur Perbandingan Kebutuhan Tulangan Pengecekan Stress Ratio Bresing Perbandingan Perpindahan dan Drift Ratio Perbandingan Gaya Gaya Dalam Hasil Analisis Nonlinier Statik Pushover...77 BAB V PENUTUP Simpulan Saran...86 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C v

5 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Keefektifan Dinding dan Bresing... 4 Gambar 2.2 Tipe Bresing... 5 Gambar 2.3 Hubungan Beban dan Rasio Simpangan... 8 Gambar 2.4 Gambar Model V Gambar 2.5 Grafik Hubungan antara Perpindahan dan Beban Lateral Gambar 2.6 Penerapan Bresing Baja Berbingkai Gambar 2.7 Kurva Kapasitas Analisis Pushover Gambar 2.8 Mekanisme Leleh pada Struktur Gedung Gambar 3.2 Denah Struktur Gambar 3.3 Model MF Gambar 3.4 Model BF Gambar 3.5 Model FBF Gambar 3.6 Variasi Pemasangan Bresing Gambar 3.7 Pengaturan IBC 2009 sesuai dengan SNI 1726: Gambar 3.8 Metode Menggambar Bresing Cepat (Quick Draw Braces) Gambar 3.9 Portal yang akan Diperkuat dengan Bresing Gambar 3.10 Pemodelan Bresing Tanpa Bingkai (BF) Gambar 3.11 Detail Pemodelan Bresing Tipe V Berbingkai (FBF) Gambar 3.12 Pemodelan Bresing Tipe V Berbingkai (FBF) Gambar 3.13 Rectangular Section Gambar 3.14 Property Data Gambar 3.15 Input Nilai Pembesaran Luas Penampang dan Inersia Gambar 3.16 Nilai Momen Inersia Efektif pada SAP Gambar 3.17 Load Case Stage Construction SAP Gambar 3.18 Penentuan Posisi Sendi Plastis pada Balok Gambar 3.19 Pengaturan Sendi Plastis pada Balok Gambar 3.20 Sendi Plastis yang Terdefinisi pada Balok Gambar 3.21 Pengaturan Sendi Plastis pada Kolom Gambar 3.22 Pengaturan Sendi Plastis pada Bresing Gambar 3.23 Pendefinisian Kasus Beban vi

6 Gambar 3.24 Data Kasus Beban Gravity Gambar 3.25 Kontrol Penggunaan Beban pada Kasus Beban Gravity Gambar 3.26 Pengaturan Penyimpanan Hasil Kasus Beban Gravity Gambar 3.27 Data Kasus Beban Push Gambar 3.28 Parameter Nonlinier pada Kasus Beban Push Gambar 3.29 Kasus Beban yang Telah Terdefinisi Gambar 4.1 Luas Tulangan Perlu (mm 2 ) pada Model MF Gambar 4.2 Luas Tulangan Perlu (mm 2 ) pada Model BF3L Gambar 4.3 Luas Tulangan Perlu (mm 2 ) pada Model BF3L Gambar 4.4 Luas Tulangan Perlu (mm 2 ) pada Model BF3L Gambar 4.5 Luas Tulangan Perlu (mm 2 ) pada Model FBF3L Gambar 4.6 Luas Tulangan Perlu (mm 2 ) pada Model FBF3L Gambar 4.7 Luas Tulangan Perlu (mm 2 ) pada 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 Hubungan Tingkat dan Perpindahan Model 3 Tingkat Gambar 4.15 Grafik Hubungan Tingkat dan Perpindahan Model 5 Tingkat Gambar 4.16 Grafik Hubungan Tingkat dan Perpindahan Model 8 Tingkat Gambar 4.17 Grafik Hubungan Tingkat dan Perpindahan Model 10 Tingkat Gambar 4.18 Sendi Plastis pada Model MF Gambar 4.19 Kurva Pushover Model Gedung 3 Tingkat Gambar 4.20 Kurva Pushover Model Gedung 5 Tingkat Gambar 4.21 Kurva Pushover Model Gedung 8 Tingkat Gambar 4.22 Kurva Pushover Model Gedung 10 Tingkat vii

7 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Dimensi Komponen Struktur Gedung 3 Tingkat Tabel 4.2 Dimensi Komponen Struktur Gedung 5 Tingkat Tabel 4.3 Dimensi Komponen Struktur Gedung 8 Tingkat Tabel 4.4 Dimensi Komponen Struktur Gedung 10 Tingkat Tabel 4.5 Faktor Pembesaran Untuk Penampang Komposit model FBF Tabel 4.6 Tulangan Terpasang pada Model MF Tabel 4.7 Tulangan Terpasang pada Model BF3L Tabel 4.8 Tulangan Terpasang pada Model BF3L Tabel 4.9 Tulangan Terpasang pada Model BF3L Tabel 4.10 Tulangan Terpasang pada Model FBF3L Tabel 4.11 Tulangan Terpasang pada Model FBF3L Tabel 4.12 Tulangan Terpasang pada 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 L Tabel 4.21 Momen Lapangan Maksimum Balok pada Model L Tabel 4.22 Momen Lapangan Maksimum Balok pada Model L Tabel 4.23 Momen Tumpuan Maksimum Balok pada Model L Tabel 4.24 Momen Tumpuan Maksimum Balok pada Model L Tabel 4.25 Momen Tumpuan Maksimum Balok pada Model L Tabel 4.26 Momen Maksimum Kolom pada Model L Tabel 4.27 Momen Maksimum Kolom pada Model L Tabel 4.28 Momen Maksimum Kolom pada Model L Tabel 4.29 Gaya Geser Maksimum Balok dan Kolom pada Model L Tabel 4.30 Gaya Geser Maksimum Balok dan Kolom pada Model L viii

8 Tabel 4.31 Gaya Geser Maksimum Balok dan Kolom pada Model L Tabel 4.32 Gaya Aksial Maksimum Kolom pada Model L Tabel 4.33 Gaya Aksial Maksimum Kolom pada Model L Tabel 4.34 Gaya Aksial Maksimum Kolom pada Model L Tabel 4.35 Tabel Mekanisme Terjadinya Sendi Plastis MF Tabel 4.36 Hasil Pushover Model Struktur Gedung 3 Tingkat Tabel 4.37 Hasil Pushover Model Struktur Gedung 5 Tingkat Tabel 4.38 Hasil Pushover Model Struktur Gedung 8 Tingkat Tabel 4.39 Hasil Pushover Model Struktur Gedung 10 Tingkat ix

9 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Bangunan-bangunan yang ada di Indonesia sebagian besar menggunakan struktur rangka beton bertulang (SRBB). Umumnya bangunan yang sudah beroperasi, komponen-komponen strukturnya telah berdeformasi dan mengalami retak. Kondisi ini kemungkinan tidak kuat dalam menahan gaya lateral akibat beban gempa. Pengaruh beban gempa sangat signifikan terhadap kinerja struktur bangunan, terutama pada gedung bertingkat. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kinerja pada struktur bangunan maka perlu dilakukan perkuatan. Perkuatan struktur merupakan suatu proses modifikasi atau penambahan sistem pada bangunan yang sudah berdiri (existing). Terdapat beberapa metode perkuatan yang sering digunakan antara lain penambahan komponen struktur (dinding pengisi, dinding geser, kolom dan bresing) dan peningkatan kekuatan komponen struktur (pembesaran dimensi, penambahan lapisan berupa pelat baja atau pelapisan Carbon Fiber Reinforced Polymer). Penambahan bresing baja dapat menjadi pilihan yang efektif untuk memperkuat struktur bangunan karena mampu meningkatkan kekuatan, kekakuan pada sistem struktur, dan tidak memberi pengaruh signifikan pada berat struktur (FEMA 547, 2006). Salah satu tipe bresing baja yang dapat digunakan sebagai perkuatan struktur adalah bresing konsentrik tipe V. Bresing konsentrik merupakan sistem struktur yang komponen bresing diagonalnya bertemu pada satu titik. Penggunaan bresing baja tipe V memungkinkan penambahan pondasi baru sehingga dapat digunakan pada struktur bangunan existing yang menggunakan pondasi lemah. Perkuatan rangka dengan penambahan bresing baja sudah banyak dilakukan di berbagai negara. Di Negara Jepang perkuatan struktur dengan bresing dimodifikasi dengan penambahan bingkai baja. Perkuatan bresing yang ditambahkan dengan bingkai baja menyebabkan struktur existing menjadi lebih kuat dan lebih kaku (Yamamoto dan Umemura, 1992). 1

10 Struktur bangunan existing yang diperkuat dengan penambahan bresing harus dianalisis menggunakan analisis konstruksi bertahap. Analisis konstruksi bertahap akan menghasilkan deformasi dan gaya-gaya dalam yang lebih besar dibandingkan dengan analisis secara konvensional (Sukrawa, 2016). Metode analisis yang digunakan dalam penelitian ini, yaitu analisis konstruksi bertahap dan analisis statik pushover. Analisis konstruksi bertahap diberlakukan untuk memperhitungkan kondisi struktur sebelum penambahan bresing dilakukan, sedangkan untuk analisis statik pushover dilakukan untuk mengetahui kinerja struktur terhadap beban gempa. 1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimanakah perilaku dan kinerja SRBB yang diperkuat menggunakan bresing konsentrik tipe V dengan dan tanpa bingkai. 1.3 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan perpindahan, gaya-gaya dalam, kebutuhan tulangan, dan kinerja dari SRBB yang diperkuat menggunakan bresing konsentrik tipe V dengan dan tanpa bingkai. 1.4 Manfaat Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai bahan pertimbangan dalam memperkuat SRBB yang efektif pada gedung existing berpondasi lemah sehingga mampu menahan beban gempa yang besar. 1.5 Batasan Masalah Agar ruang lingkup permasalahan tidak terlalu luas, maka diambil beberapa batasan masalah sebagai berikut: 1. Posisi bresing hanya ditempatkan pada sisi bangunan di bentang tengah. 2. Tangga tidak dimodel pada pemodelan struktur, karena perletakan tangga diasumsikan sendi-rol. 3. Tidak memperhitungkan interaksi antara struktur dengan tanah (soil structure interaction). 2