SENSITIVITAS MODEL RANGKA DINDING PENGISI BERLUBANG DENGAN ELEMEN SHELL TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 SENSITIVITAS MODEL RANGKA DINDING PENGISI BERLUBANG DENGAN ELEMEN SHELL TUGAS AKHIR Oleh: PUTU DYAH JASMINE PRADNYANTARI NIM: JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016

2 PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Putu Dyah Jasmine Pradnyantari NIM : Judul TA : Sensitivitas Model Rangka Dinding Pengisi Berlubang Dengan Elemen Shell Dengan ini saya nyatakan bahwa dalam Laporan Tugas Akhir/Skripsi saya ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Denpasar, Juni 2016 Putu Dyah Jasmine Pradnyantari NIM i

3 LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR Tugas akhir ini telah diujikan dan dinyatakan lulus, sudah direvisi serta telah mendapat persetujuan pembimbing sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan Program S-1 pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Udayana. Judul Tugas Akhir : Sensitivitas Model Rangka Dinding Pengisi Berlubang Dengan Elemen Shell Nama : Putu Dyah Jasmine Pradnyantari NIM : Jurusan : Teknik Sipil Diuji Tanggal : 20 Mei 2016 Menyetujui: Bukit Jimbaran, Juni 2016 Pembimbing I Pembimbing II Ir. Made Sukrawa, MSCE., PhD NIP Mengetahui: Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT NIP I KETUT SUDARSANA, ST, Ph.D. NIP ii

4 ABSTRAK Penelitian tentang sensitivitas model dinding pengisi berlubang telah dilakukan dengan memvariasikan modulus elastisitas beton (Ec), modulus elastisitas dinding (Em), dan kekakuan gap (kg) pada gedung perkantoran 3,4, dan 5 lantai. Rangka beton bertulang dimodel sebagai elemen frame dan dinding pengisi dimodel sebagai elemen shell dengan elemen gap pada pertemuan rangka dengan dinding. Rangka beton bertulang tiga bentang diisi dengan dinding pengisi berlubang pada tengah bentang dengan rasio lubang 20% dan 40%. Nilai Ec divariasikan dari 50% Ec hingga 150% Ec, nilai Em divariasikan dari 85% Em hingga 200%, dan nilai kg divariasikan dari 85% kg hingga 115% kg. Sebanyak 31 model dibuat dan dibebani dengan kombinasi beban vertikal dan lateral berupa beban gempa untuk dibandingkan simpangan, gaya gaya dalam, dan tegangan pada dinding pengisi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari 3 variabel yang divariasikan diperoleh model dengan Ec yang berubah ubah lebih sensitif dari model dengan perubahan Em dan kg. Dengan kenaikkan Ec 50% diperoleh penurunan simpangan 27% sedangkan kenaikkan Em dengan presentase yang sama diperoleh penurunan simpangan 8.6%. Peningkatan kg menyebabkan penurunan simpangan yang kecil. Peningkatan kg sebesar 15% menyebabkan penurunan simpangan sebesar 2.7%. Kata kunci : sensitivitas, dinding pengisi berlubang, elemen shell, modulus elastisitas beton, modulus elastisitas dinding, kekakuan gap. iii

5 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 Sensitivitas Model Rangka Dinding Pengisi Berlubang Dengan Elemen Shell. Terselesaikannya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih pada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE, Ph.D dan Bapak Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT selaku dosen pembimbing. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi terciptanya kesempurnaan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Bukit Jimbaran, Mei 2016 Penulis iv

6 DAFTAR ISI PERNYATAAN... i LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR... ii ABSTRAK... iii UCAPAN TERIMA KASIH... iv DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR LAMPIRAN...x BAB I PENDAHULUAN... Error! Bookmark not defined Latar Belakang... Error! Bookmark not defined Rumusan Masalah... Error! Bookmark not defined Tujuan... Error! Bookmark not defined Manfaat... Error! Bookmark not defined Batasan Masalah... Error! Bookmark not defined. BAB II TINJAUAN PUSTAKA... Error! Bookmark not defined Rangka Dinding Pengisi... Error! Bookmark not defined Interaksi Dinding Pengisi Dengan Struktur Rangka Error! Bookmark not defined Tegangan Pada Dinding Pengisi... Error! Bookmark not defined Modulus Elastisitas... Error! Bookmark not defined Pemodelan Dalam SAP Error! Bookmark not defined Elemen Frame... Error! Bookmark not defined Elemen Shell... Error! Bookmark not defined Elemen Gap... Error! Bookmark not defined Penelitian Rangka Dinding Pengisi Berlubang... Error! Bookmark not defined Kakaletsis dan Karayannis (2009)... Error! Bookmark not defined Sigmund & Penava (2012)... Error! Bookmark not defined Sukrawa (2015)... Error! Bookmark not defined Beban Gempa... Error! Bookmark not defined. BAB III METODE PENELITIAN... Error! Bookmark not defined. 3.1 Alur Penelitian... Error! Bookmark not defined. 3.2 Validasi Model... Error! Bookmark not defined Data Material... Error! Bookmark not defined. v

7 3.2.2 Data Geometri Struktur... Error! Bookmark not defined Pemodelan Elemen Shell... Error! Bookmark not defined. 3.3 Analisis Linier dengan Reduksi EI... Error! Bookmark not defined. 3.4 Model Struktur 3, 4 dan 5 Lantai... Error! Bookmark not defined Data Material... Error! Bookmark not defined Data Geometrik Struktur... Error! Bookmark not defined Variasi Ec, Em dan Kg... Error! Bookmark not defined Data Pembebanan... Error! Bookmark not defined. 3.5 Langkah Langkah Pemodelan Struktur... Error! Bookmark not defined. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... Error! Bookmark not defined. 4.1 Model Validasi... Error! Bookmark not defined Model rangka dinding pengisi dengan bukaan pintu (M1/II)...Error! Bookmark not defined Model rangka dinding pengisi dengan bukaan jendela (M2/II)...Error! Bookmark not defined. 4.2 Model Gedung 3, 4, dan 5 Lantai... Error! Bookmark not defined. 4.3 Model Portal... Error! Bookmark not defined. 4.4 Simpangan... Error! Bookmark not defined Simpangan dengan rasio lubang 20%. Error! Bookmark not defined Simpangan akibat variasi Ec Error! Bookmark not defined Simpangan akibat variasi Em... Error! Bookmark not defined Simpangan akibat variasi kg Error! Bookmark not defined Simpangan dengan rasio lubang 40%. Error! Bookmark not defined Simpangan akibat variasi Ec Error! Bookmark not defined Simpangan akibat variasi Em... Error! Bookmark not defined Simpangan akibat variasi kg Error! Bookmark not defined. 4.5 Momen Pada Struktur... Error! Bookmark not defined Momen dengan rasio lubang 20%... Error! Bookmark not defined Momen dengan rasio lubang 40%... Error! Bookmark not defined. 4.6 Tegangan pada Dinding... Error! Bookmark not defined Tegangan dinding dengan rasio lubang 20%... Error! Bookmark not defined Tegangan dinding dengan rasio lubang 40%... Error! Bookmark not defined. BAB V PENUTUP... Error! Bookmark not defined. vi

8 5.1 Kesimpulan... Error! Bookmark not defined. 5.2 Saran... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN... Error! Bookmark not defined. DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Rangka dengan Dinding Pengisi... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1 Tahapan Kegiatan Penelitian..30 Gambar 3.2 Konfigurasi Elemen Shell Gambar 3.3 Geometri Struktur Gedung (a) Denah, (b) Portal Gedung 3 Tingkat, (c) Portal Gedung 4 Tingkat,(d) Portal Gedung 5 Tingkat Gambar 3.4 Pengaturan IBC 2009 yang disesuaikan dengan SNI Gambar 3.5 Pengaturan Gap Pada SAP Gambar 4.1 Kurva Gaya Perpindahan M1/II Gambar 4.2 Kurva Gaya Perpindahan M2/II Gambar 4.3 Model Gedung 3 Lantai Gambar 4.4 Model Gedung 4 Lantai Gambar 4.5 Model Gedung 5 Lantai Gambar 4.6 Pemodelan Dinding Pengisi Portal 3 Tingkat (a) Jendela dan (b) Pintu Gambar 4.7 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Ec Pada Model 3 Lantai Gambar 4.8 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Ec Pada Model 4 Lantai Gambar 4.9 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Ec Pada Model 5 Lantai Gambar 4.10 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Em Pada Model 3 Lantai. 47 Gambar 4.11 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Em Pada Model 4 Lantai. 48 Gambar 4.12 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Em Pada Model 5 Lantai. 49 Gambar 4.13 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Kg Pada Model 3 Lantai.. 50 Gambar 4.14 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Kg Pada Model 4 Lantai.. 51 Gambar 4.15 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Kg Pada Model 5 Lantai.. 52 Gambar 4.16 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Ec Pada Model 3 Lantai.. 53 Gambar 4.17 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Ec Pada Model 4 Lantai.. 54 Gambar 4.18 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Ec Pada Model 5 Lantai.. 55 Gambar 4.19 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Em Pada Model 3 Lantai. 56 Gambar 4.20 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Em Pada Model 4 Lantai. 57 Gambar 4.21 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Em Pada Model 5 Lantai. 58 Gambar 4.22 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Kg Pada Model 3 Lantai.. 59 Gambar 4.23 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Kg Pada Model 4 Lantai.. 60 Gambar 4.24 Grafik Simpangan Akibat Variasi Nilai Kg Pada Model 5 Lantai.. 61 vii

9 Gambar 4.25 Kontur Tegangan Dinding dengan Ec dan Em Tetap Gambar 4.26 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Ec dan Em Tetap Gambar 4.27 Kontur Tegangan Dinding dengan Ec dinaikkan 50% Gambar 4.28 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Ec dinaikkan 50% Gambar 4.29 Kontur Tegangan Dinding dengan Ec diturunkan 50% Gambar 4.30 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Ec diturunkan 50% Gambar 4.31 Kontur Tegangan Dinding dengan Em divariasikan 100% Gambar 4.32 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Em divariasikan 100%.. 67 Gambar 4.33 Kontur Tegangan Dinding dengan Ec dan Em Tetap Gambar 4.34 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Ec dan Em Tetap Gambar 4.35 Kontur Tegangan Dinding dengan Ec dinaikkan 50% Gambar 4.36 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Ec dinaikkan 50% Gambar 4.37 Kontur Tegangan Dinding dengan Ec diturunkan 50% Gambar 4.38 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Ec diturunkan 50% Gambar 4.39 Kontur Tegangan Dinding dengan Em divariasikan 100% Gambar 4.40 Kontur Tegangan Geser Dinding dengan Em divariasikan 100%.. 70 viii

10 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesimen eksperimen... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.3 Material yang digunakan dan sifat - sifatnya...17 Tabel 3.1 Variasi faktor model aplikasi Tabel 4.1 Variasi beban dan EI Tabel 4.2 Dimensi penampang struktur Tabel 4.3 Simpangan akibat variasi Ec pada model 3 lantai Tabel 4.4 Simpangan akibat variasi Ec pada model 4 lantai Tabel 4.5 Simpangan akibat variasi Ec pada model 5 lantai Tabel 4.6 Simpangan akibat variasi Em pada model 3 lantai Tabel 4.7 Simpangan akibat variasi Em pada model 4 lantai Tabel 4.8 Simpangan akibat variasi Em pada model 5 lantai Tabel 4.9 Simpangan akibat variasi kg pada model 3 lantai Tabel 4.10 Simpangan akibat variasi kg pada model 4 lantai Tabel 4.11 Simpangan akibat variasi kg pada model 5 lantai Tabel 4.12 Simpangan akibat variasi Ec pada model 3 lantai Tabel 4.13 Simpangan akibat variasi Ec pada model 4 lantai Tabel 4.14 Simpangan akibat variasi Ec pada model 5 lantai Tabel 4.15 Simpangan akibat variasi Em pada model 3 lantai Tabel 4.16 Simpangan akibat variasi i Em pada model 4 lantai Tabel 4.17 Simpangan akibat variasi Em pada model 5 lantai Tabel 4.18 Simpangan akibat variasi kg pada model 3 lantai Tabel 4.19 Simpangan akibat variasi kg pada model 4 lantai Tabel 4.20 Simpangan akibat variasi kg pada model 5 lantai Tabel 4.21 Momen maksimum pada variasi nilai Ec Tabel 4.22 Momen maksimum pada variasi nilai Em Tabel 4.23 Momen maksimum pada variasi nilai Kg Tabel 4.24 Momen maksimum pada variasi nilai Ec Tabel 4.25 Momen maksimum pada variasi nilai Em Tabel 4.26 Momen maksimum pada variasi nilai Kg Tabel 4.27 Tegangan maksimum dinding untuk model dengan rasio lubang 20% dan 40% ix

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Ketentuan Pembebanan Gempa Tabel A. 1 Percepatan Puncak Batuan Dasar dan Percepatan Puncak Muka Tanah untuk Masing-Masing Wilayah Gempa Indonesia Tabel A. 2 Koefisien ζ yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur 75 Tabel A. 3 Koefisien ψ untuk menghitung faktor respon gempa vertikal C v Tabel A. 4 Faktor Keutamaan Gempa Tabel A. 5 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik Tabel A. 6 Faktor R, C d, dan Ω 0 untuk Sistem Penahan Gaya Gempa Gambar A. 1 Wilayah gempa indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun 77 Gambar A. 2 SS, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget (MCER), kelas situs SB..78 Gambar A. 3 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER), kelas situs SB Lampiran B Model Validasi Tabel B. 1 Data hasil eksperimen model (1/II) Tabel B. 2 Data hasil SAP2000 model (1/II) Tabel B. 3 Data hasil eksperimen model (2/II) Tabel B. 4 Data hasil SAP2000 model (2/II) Gambar B.1 Model Validasi, (a) Model 1/II (b) Model 2/II Gambar B.2 Hasil simpangan model (1/II) Gambar B.3 Hasil simpangan model (2/II) Lampiran C Kontur Tegangan Pada Dinding Pengisi Gambar C.1 Kontur tegangan dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 4 lantai Gambar C.2 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 4 lantai Gambar C.3 Kontur tegangan dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 4 lantai Gambar C.4 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 4 lantai Gambar C.5 Kontur tegangan dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 4 lantai Gambar C.6 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 4 lantai x

12 Gambar C.7 Kontur tegangan dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 4 lantai Gambar C.8 Kontur tegangan geser dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 4 lantai Gambar C.9 Kontur tegangan dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 5 lantai Gambar C.10 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 5 lantai Gambar C.11 Kontur tegangan dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 5 lantai Gambar C.12 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 5 lantai Gambar C.13 Kontur tegangan dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 5 lantai Gambar C.14 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 5 lantai Gambar C.15 Kontur tegangan dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 5 lantai Gambar C.16 Kontur tegangan geser dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 5 lantai Gambar C.17 Kontur tegangan dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 4 lantai Gambar C.18 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 4 lantai Gambar C.19 Kontur tegangan dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 4 lantai Gambar C.20 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 4 lantai Gambar C.21 Kontur tegangan dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 4 lantai Gambar C.22 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 4 lantai Gambar C.23 Kontur tegangan dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 4 lantai Gambar C.24 Kontur tegangan geser dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 4 lantai Gambar C.25 Kontur tegangan dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 5 lantai Gambar C.26 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dan Em tetap pada model 5 lantai Gambar C.27 Kontur tegangan dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 5 lantai xi

13 Gambar C.28 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec dinaikkan 50% pada model 5 lantai Gambar C.29 Kontur tegangan dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 5 lantai Gambar C.30 Kontur tegangan geser dinding dengan Ec diturunkan 50% pada model 5 lantai Gambar C.31 Kontur tegangan dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 5 lantai Gambar C.32 Kontur tegangan geser dinding dengan Em divariasikan 100% pada model 5 lantai xii

14 30