ABSTRAK. Kata kunci: perkuatan, struktur rangka beton bertulang, dinding geser, bracing, pembesaran dimensi, perilaku. iii

Transkripsi

1 ABSTRAK Penelitian tentang analisis struktur rangka beton bertulang dengan perkuatan dinding geser, bracing dan pembesaran dimensi dilakukan menggunakan SAP 2000 v17 dengan model struktur yang di desain berdasarkan pembebanan gempa SNI sebagai acuan perbandingan. Penelitian diawali dengan mendesain struktur eksisting gedung beraturan 5 lantai dengan tinggi tiap tingkat 3,6m dan jarak antar portal 5m berdasarkan pembebanan gempa SNI dan dianalisis kembali berdasarkan beban gempa baru SNI dengan metode konstruksi bertahap. Struktur eksisting yang mengalami tegangan berlebih (Over Stressed) akibat beban gempa baru kemudian diperkuat dengan 3 cara, yaitu dengan penambahan dinding geser (MRDG), bracing (MRBS) dan pembesaran dimensi (MRPD). Hasil penelitian menunjukan bahwa struktur eksisting dengan penambahan dinding geser (MRDG), bracing (MRBS) dan pembesaran dimensi (MRPD) pada struktur eksisting akan mampu mengurangi kebutuhan tulangan kolom dan balok induk saat dibebani beban gempa SNI Penurunan kebutuhan tulangan kolom adalah 80,97% dan balok induk adalah sebesar 5,77% sampai dengan 56,62% dan 10,25% sampai dengan 44,46% pada MRDG dan MRBS, sedangkan pada MRDP penurunan kebutuhan tulangan kolom diperoleh sebesar 24,28% sampai dengan 80,97% dan pada balok induk diperoleh penurunan kebutuhan tulangan sebesar 25,18% sampai dengan 49,33%. Penurunan simpangan tingkat maksimum struktur eksisting yang diperkuat dengan MRDG, MRBS dan MRPD berturut-turut adalah sebesar 88,65%, 70,35% dan 20,91%. Penurunan momen ultimit terbesar pada kolom struktur eksisting yang diperkuat dengan dinding geser, bracing dan pembesaran dimensi berturut turut adalah sebesar 75,78%, 62,80% dan 2,65%, selain itu penurunan gaya geser ultimit terbesar yang diperoleh berturut turut adalah sebesar 76,87%, 60,76% dan 9,71%. Pada struktur eksisting yang diperbesar dimensi diperoleh peningkatan momen ultimit dan gaya geser ultimit terbesar pada kolom lantai 1 yaitu sebesar 135,56% dan 140,21%. Selanjutnya, berdasakan harga material perkuatan yang telah dianaisis pada penelitian ini, perkuatan dengan penambahan bracing pada struktur eksisting merupakan jenis perkuatan yang lebih ekonomis dibandingkan dengan penambahan dinding geser dan pembesaran dimensi. Kata kunci: perkuatan, struktur rangka beton bertulang, dinding geser, bracing, pembesaran dimensi, perilaku. iii

2 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena berkat dan karunia-nya Tugas Akhir dengan judul Analisis Struktur Rangka Beton Bertulang Dengan Perkuatan Dinding Geser, Bracing, dan Pembesaran Dimensi ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Pada kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih yang sebesar besarnya kepada pihak yang telah turut membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam proses dan penulisan Tugas Akhir ini. Terima kasih secara khusus disampaikan kepada Bapak I Ketut Sudarsana, ST., PhD. dan Bapak Ida Bagus Rai Widiarsa, ST., MASc., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing, kepada kedua orang tua dan seluruh keluarga atas dorongan semangat serta dukungan doa yang diberikan. Terima kasih pula kepada teman-teman mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2012 dan teman-teman kelompok belajar civic yang turut memberikan semangat dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan karena keterbatasan ilmu yang saya miliki. Untuk itu, saya mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Atas perhatiannya saya ucapkan terima kasih. Jimbaran, 29 Juli 2016 Penulis iv

3 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... xi DAFTAR NOTASI... xii BAB I... 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah... 2 BAB II... 4 TINJAUAN PUSTAKA Perilaku Struktur Terhadap Beban Gempa Perbandingan SNI dengan SNI Metode Perkuatan Seismik Struktur Dinding Geser Pola Keruntuhan Dinding Geser Pemodelan Dinding Geser End Offset Struktur Rangka Bresing Konsentrik Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa Analisis Konstruksi Bertahap BAB III METODOLOGI PENELITIAN Prosedur Analisis Pemodelan Model Gedung Perkantoran Data Material Data Geometri Struktur Pemodelan Struktur Dengan SAP Analisis Konstruksi Bertahap Pada Model BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Beban Gempa Perhitungan Beban Gempa Desain Perhitungan Beban Gempa Re-Analisis Model Rangka Struktur Eksisting Model Rangka Struktur Eksisting Dengan Perkuatan v

4 4.2.1 Model Rangka Struktur Eksisting Dengan Perkuatan Dinding Geser (MRDG) Model Rangka Struktur Eksisting Dengan Perkuatan Bracing (MRBS) Model Rangka Struktur Eksisting Dengan Pembesaran Dimensi (MRPD) Perbandingan Gaya-gaya Dalam Perbandingan Kebutuhan Tulangan Struktur Eksisting Dengan Perkuatan Perbandingan Simpangan Struktur Rangka Eksisting Perbandingan Harga Perkuatan Data Material Perkuatan BAB V PENUTUP Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C vi

5 DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Peta spektra 0,2 detik di batuan dasar untuk periode ulang gempa 50 tahun... 4 Gambar 2. 2 Peta spektra 1 detik di batuan dasar untuk periode ulang gempa 50 tahun... 4 Gambar 2. 3 Mekanisme keruntuhan ideal suatu struktur gedung dengan sendi plastis terbentuk pada ujung ujung balok dan kaki kolom... 5 Gambar 2. 4 Bentuk tipikal spektrum respons gempa rencana... 7 Gambar 2. 5 Spektrum respons desain... 7 Gambar 2. 6 Keefektifan dinding geser dan bresing Gambar 2. 7 Deformation of structural wall under lateral loads Gambar 2. 8 Equivalent Mathematical Model of a Structural Wall Gambar 2. 9 Mathematical Model of a Frame-Wall Structure Gambar End Offset Pada Element Frame Gambar Sistem Rangka Bresing Konsentrik Gambar 3. 1 Diagram Alir Analisis Gambar 3. 2 Denah Gedung Beraturan Lantai 1 sampai dengan lantai Gambar 3. 3 Potongan A-A Gambar Analisis konstruksi bertahap (Staged Construction) pada SAP Gambar Tahapan pada analisis konstruksi bertahap Gambar 4. 1 Peta gempa dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun Gambar 4. 2 Penginputan beban gempa desain (kg) arah x dan y pada struktur eksisting berdasarkan SNI Gambar 4. 3 Peta Gempa dengan perioda respons spektral 0,2 detik Gambar 4. 4 Peta Gempa dengan perioda respons spektral 1 detik Gambar 4. 5 Penginputan beban gempa Re-Analisis (kg) arah x dan y pada struktur eksisting berdasarkan SNI Gambar 4. 6 Model Rangka Struktur Eksisting (MRE) Gambar 4. 7 Luas kebutuhan tulangan struktur eksisting portal Gambar 4. 8 Luas kebutuhan tulangan struktur eksisting Re-Analisis Portal Gambar 4. 9 Denah rencana penempatan dinding geser dan bracing Gambar Potongan A-A dan B-B gambaran penempatan perkuatan struktur; (A) Dinding Geser, (B) Bracing dan Pembesaran dimensi (C) Gambar Model rangka terbuka strukur eksisting Portal 2-2 dengan perkuatan dinding geser (MRDG) Gambar Luas kebutuhan tulangan MRDG Gambar Model rangka terbuka strukur eksisting Portal 2-2 dengan perkuatan bracing (MRBS) Gambar Luas kebutuhan tulangan MRBS Gambar Model rangka terbuka strukur eksisting Portal 2-2 dengan pembesaran dimensi (MRPD) Gambar Luas kebutuhan tulangan MRPD Gambar Perbandingan simpangan struktur rangka eksisting vii

6 Gambar Perbandingan simpangan struktur eksisting dan struktur eksisting dengan perkuatan viii

7 DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Perbandingan SNI dengan SNI Tabel 2. 2 Hasil verifikasi program SAP Tabel 4. 1 Percepatan puncak batuan dasar dan percepatan puncak muka tanah untuk wilayah gempa Indonesia Tabel 4. 2 Koefisien ζ yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung Tabel 4. 3 Berat Bangunan Tiap Lantai Tabel 4. 4 Perhitungan beban gempa nominal pada tiap kolom SNI Tabel 4. 5 Koefisien Situs Fa Tabel 4. 6 Tabel Koefisien Situs Fv Tabel 4. 7 Berat Bangunan Tiap Lantai Tabel 4. 8 Perhitungan beban gempa nominal pada tiap kolom SNI Tabel 4. 9 Dimensi komponen struktur eksisting 5 lantai Tabel Gaya-gaya dalam pada balok induk Portal 2-2 MRE Tabel Tulangan pasang pada kolom struktur eksisting Portal Tabel Tulangan pasang pada balok induk struktur eksisting Tabel Gaya-gaya dalam akibat pengaruh penyesuaian beban gempa SNI Tabel Luas kebutuhan tulangan kolom struktur eksisting Re-Analisis Tabel Luas kebutuhan tulangan balok induk struktur eksisting Re-Analisis 45 Tabel Kontrol luas kebutuhan tulangan komponen struktur pada struktur eksisting Tabel Dimensi komponen struktur eksisting 5 lantai MRDG Tabel Gaya-gaya dalam pada balok induk dan kolom Portal 2-2 MRDG Tabel Luas kebutuhan tulangan kolom MRDG Tabel Luas kebutuhan tulangan balok induk MRDG Tabel Kontrol luas kebutuhan tulangan komponen struktur MRDG Tabel Dimensi komponen struktur eksisting 5 lantai dengan MRBS Tabel Gaya-gaya dalam pada balok induk dan kolom Portal 2-2 MRBS Tabel Luas kebutuhan tulangan kolom MRBS Tabel Luas kebutuhan tulangan balok induk MRBS Tabel Kontrol luas kebutuhan tulangan komponen struktur MBS Tabel Dimensi komponen struktur eksisting 5 lantai dengan MRPD Tabel Gaya-gaya dalam pada balok induk dan kolom Portal 2-2 MRPD Tabel Luas kebutuhan tulangan kolom MRPD Tabel Luas kebutuhan tulangan balok induk MRPD Tabel Kontrol luas kebutuhan tulangan komponen struktur MRPD Tabel Momen ultimit maksimum balok induk Portal 2-2 tiap lantai Tabel Momen ultimit maksimum kolom Portal 2-2 tiap lantai Tabel Gaya geser ultimit maksimum balok induk Portal 2-2 tiap lantai Tabel Gaya geser ultimit maksimum kolom Portal 2-2 tiap lantai Tabel Gaya aksial maksimum tiap tingkat kolom Portal Tabel Kontrol luas tulangan tiap tingkat pada kolom Portal 2-2 MRDG dan MRBS ix

8 Tabel Kontrol Luas Tulangan tiap tingkat pada kolom Portal 2-2 MRPD Tabel Kontrol luas tulangan pada balok induk Portal 2-2 MRDG dan MRBS Tabel Kontrol luas tulangan pada balok induk Portal 2-2 MRPD Tabel Kontrol simpangan ijin Tabel Harga material perkuatan dengan Dinding Geser Tabel Harga material perkuatan dengan Bracing Tabel Harga material perkuatan dengan Pembesaran Dimensi x

9 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C xi

10 DAFTAR NOTASI Ao : Percepatan puncak muka tanah I : Faktor keutamaan gedung Tc : Waktu getar alami C : Faktor respon gempa Ar : Pembilang dalam persamaan hiperbola Faktor Respons Gempa C Am : Percepatan respons maksimum T c : Waktu getar alami struktur gedung (detik) ζ : Koefisien pengali dari jumlah tingkat struktur gedung n : Jumlah tingkat Cv : Nilai faktor respon gempa vertikal (Cv) ψ : Koefisien yang disesuaikan dengan wilayah gempa tempat struktur gedung berada Sa : Akselerasi respons spektrum yang berkesesuaian dengan waktu getar alami efektif pada arah yang ditinjau SDS : Parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda pendek seperti ditentukan pada SNI pasal 6.3 atau 6.9 SD1 : Parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda sebesar 1,0 detik, seperti ditentukan pada SNI pasal S1 : Parameter percepatan spektrum respons maksimum yang dipetakan yang ditentukan sesuai dengan SNI pasal R : Faktor koefisien modifikasi respon Cd : Pembesaran defleksi : Faktor kuat lebih sistem Ωo xii