PERBANDINGAN PERILAKU ANTARA STRUKTUR RANGKA PEMIKUL MOMEN (SRPM) DAN STRUKTUR RANGKA BRESING KONSENTRIK (SRBK) TIPE X-2 LANTAI

Transkripsi

1 PERBANDINGAN PERILAKU ANTARA STRUKTUR RANGKA PEMIKUL MOMEN (SRPM) DAN STRUKTUR RANGKA BRESING KONSENTRIK (SRBK) TIPE X-2 LANTAI TUGAS AKHIR Oleh : I Gede Agus Krisnhawa Putra NIM : JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015 i

2 ii

3 iii

4 ABSTRAK Penelitian tentang perilaku struktur rangka pemikul momen (SRPM) dan struktur rangka bresing konsentrik tipe x-2 lantai, untuk selanjutnya disebut SRBK dilakukan dengan memodel gedung 10 lantai pada SAP2000. Model SRPM menggunakan sambungan balok-kolom kaku, sedangkan untuk SRBK dibedakan antara sambungan kaku (SRBK-M) dan sambungan sendi (SRBK-S). Ketiga model dianalisis agar memenuhi syarat kekakuan dan kekuatan (rasio tegangan) yang sebanding untuk semua model. Dimensi akhir diperoleh melalui proses iterasi atau coba-coba, kemudian dibandingkan kekakuan (simpangan), gaya-gaya dalam (M, D, N) dan berat struktur. Hasil yang didapat menunjukkan bahwa ketiga model memiliki dimensi dan rasio tegangan yang berbeda-beda. Berdasarkan simpangan maksimum arah x akibat beban gempa arah x, simpangan model SRBK jauh lebih kecil dari model SRPM dengan rasio 39% dan 30% untuk SRBK-S dan SRBK-M. Simpangan arah y akibat gempa arah y pada SRBK-S dan SRBK-M masing-masing 81% dan 51% dari simpangan SRPM. Dari berat struktur, model SRBK-S 5% lebih ringan dari SRPM, sedangkan SRBK-M 2% lebih berat dari SRPM. Gaya-gaya dalam yang terjadi pada balok dan kolom bervariasi tergantung dari posisinya terhadap bresing. Dengan demikian SRBK dengan sambungan balok-kolom berupa sendi lebih efisien dari SRBK dengan sambungan kaku, dengan kekakuan yang jauh lebih besar dari kekakuan SRPM. Kata kunci: bresing, sambungan, rasio tegangan, simpangan, berat, dan gaya gaya dalam. iv

5 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-nya lah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Perbandingan Perilaku antara Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) dan Struktur Rangka Bresing Konsentrik (SRBK) Tipe X-2 Lantai. Tersusunnya Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari bantuan banyak pihak dalam memberikan bimbingan, pengarahan, petunjuk, bantuan, informasi dan berbagai bantuan lainnya. Untuk itu melalui kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE., Ph.D, selaku Pembimbing I dan Bapak Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT. selaku pembimbing II, kepada kedua orang tua yaitu I Nyoman Nitar dan Ni Wayan Wetan atas dorongan semangat dan doa yang diberikan, serta Ni Luh Putri Citrayani Sukma yang senantiasa menemani dan memberikan semangat, teman-teman mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2011, dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu. Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bermanfaat untuk memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kalangan ilmiah khususnya dan masyarakat pembaca pada umumnya. Denpasar, 13 Juni 2015 Penulis v

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERNYATAAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii ABSTRAK... iv UCAPAN TERIMA KASIH... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR.viii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR LAMPIRAN... x DAFTAR NOTASI... xi BAB I BAB II PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Ruang Lingkup/Batasan Masalah... 3 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) Struktur Rangka Bresing (SRB) Pembebanan Struktur Kombinasi Pembebanan Tata Cara Perencanaan Menurut SNI Perencanaan Komponen Lentur Perencanaan Komponen Tekan Perencanaan Komponen Tarik Kombinasi Komponen Lentur dan Gaya Aksial Simpangan Antar Lantai Tingkat Sambungan Struktur Baja Alat Penyambung Konstruksi Baja Klasifikasi Sambungan BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Pemodelan Struktur Data Struktur Langkah-Langkah Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Dimensi dan Rasio Tegangan Simpangan dan Berat Struktur Simpangan Struktur Berat Struktur vi

7 4.3.3 Perbandingan Berat dan Simpangan Struktur Gaya-Gaya Dalam Momen Gaya Geser Gaya Aksial BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A PEMBEBANAN GEMPA LAMPIRAN B GAMBAR STRUKTUR DAN DIMENSI PROFIL BAJA LAMPIRAN C RASIO TEGANGAN vii

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Jenis-jenis konfigurasi SRBK... 5 Gambar 2.2 Jenis-jenis konfigurasi SRBE... 6 Gambar 2.3 Aliran gaya-gaya pada sistem rangka bresing... 6 Gambar 2.4 Perilaku brace-frame... 7 Gambar 2.5 Perbandingan perilaku rangka bresing konsentrik... 8 Gambar 2.6 Desain respon spektrum Gambar 2.7 Beban gempa autoload pada SAP Gambar 2.8 Nilai k c untuk kolom dengan ujung-ujung yang ideal Gambar 2.9 Nilai k c untuk komponen struktur tak bergoyang dan bergoyang.. 24 Gambar 2.10 Sambungan balok ke sayap kolom dengan las Gambar 2.11 Jenis-jenis sambungan momen Gambar 2.12 Sambungan balok ke sayap kolom dengan baut Gambar 2.13 Jenis-jenis sambungan sedni Gambar 2.14 Sambungan bresing yang menggunakan sambungan sendi Gambar 2.15 Sambungan bresing yang terpasang ke kolom Gambar 2.16 Sambungan bresing balok yang terpasang pada badan kolom Gambar 3.1 Denah struktur gedung dengan bresing Gambar 3.2 Model 3D struktur gedung dengan bresing Gambar 3.3 Diagram alir penelitian Gambar 4.1 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka Gambar 4.2 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka Gambar 4.3 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka B-B Gambar 4.4 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka C-C Gambar 4.5 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka Gambar 4.6 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka Gambar 4.7 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka B-B Gambar 4.8 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka C-C Gambar 4.9 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka Gambar 4.10 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka Gambar 4.11 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka B-B Gambar 4.12 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka C-C Gambar 4.13 Grafik simpangan rangka 2-2, rangka 4-4 akibat gempa x Gambar 4.14 Grafik simpangan rangka B-B, rangka C-C akibat gempa y Gambar 4.15 Perbandingan rasio simpangan dan berat masing-masing model Gambar 4.16 Momen pada balok model SRBK-S kombinasi D+L+Ex viii

9 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Rasio tegangan model struktur Tabel 4.2 Rasio tegangan rata-rata model struktur Tabel 4.3 Simpangan per-lantai rangka 2-2 akibat gempa arah x Tabel 4.4 Simpangan per-lantai rangka 4-4 akibat gempa arah x Tabel 4.5 Simpangan per-lantai rangka B-B akibat gempa arah y Tabel 4.6 Simpangan per-lantai rangka C-C akibat gempa arah y Tabel 4.7 Berat total masing-masing model struktur Tabel 4.8 Momen balok-kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+Ex Tabel 4.9 Gaya geser balok-kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+Ex Tabel 4.10 Gaya aksial kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+Ex ix

10 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Lampiran Pembebanan Gempa LAMPIRAN B Lampiran Gambar Struktur dan Dimensi Profil Baja LAMPIRAN C Lampiran Rasio Tegangan x

11 DAFTAR NOTASI A g b f C d : Luas penampang kotor : Lebar pelat sayap, mm : Deflection amplification C m : faktor massa efektif yang diambil dari tabel 3.1 dari FEMA 356 C s : Koefisien respons seismik yang ditentukan sesuai dengan SNI pasal C vx C 0 C 1 C 2 C 3 d E E h Fx f u f y f cr G : Faktor distribusi vertikal : Koefisien faktor bentuk, untuk merubah perpindahan spectral menjadi perpindahan atap, umumnya memakai faktor partisipasi ragam yang pertama (first mode participation factor) :Faktor modifikasi yang menghubungkan perpindahan inelastic maksimum dengan perpindahan yang dihitung dari respon elastik linier : koefisien untuk memperhitungkan efek pinching dari hubungan beban deformasi akibat degradasi kekakuan dan kekuatan, berdasarkan tabel 3-3 dari FEMA 356 : Koefisien untuk memperhitungkan pembesaran lateral akibat adanya efek P delta : Tinggi penampang baja : Modulus elastisitas : Pengaruh dari komponen horizontal gaya gempa : Gaya gempa lateral : Tegangan putus baja : Tegangan leleh baja, MPa : Tegangan kritis, MPa : Modulus geser g : Percepatan gravitasi 9,81 m/det 2 h n : Ketinggian struktur diatas dasar sampai tingkat tertinggi struktur I e : Faktor keutamaan hunian yang ditentukan sesuai dengan SNI pasal M : Momen xi

12 M p M nx M ny M ux M uy : Momen plastis : Momen nominal arah sumbu x : Momen nominal arah sumbu y : Momen ultimit arah sumbu x : Momen ultimit arah sumbu y M 2 : Momen arah sumbu 2 M 3 : Momen arah sumbu 3 N n N u P R R R y Sa S DS : Gaya aksial nominal : Gaya aksial ultimit : Gaya aksial : Rasio kuat elastik perlu terhadap koefisien kuat leleh terhitung : Faktor reduksi gempa struktur gedung : Faktor modifikasi tegangan leleh : Akselerasi respons spektrum yang berkesesuaian dengan waktu getar alami efektif pada arah yang ditinjau : Parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda pendek seperti ditentukan pada SNI pasal 6.3 atau 6.9 S D1 : Parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda sebesar 1,0 detik, seperti ditentukan pada SNI pasal S 1 : Parameter percepatan spektrum respons maksimum yang dipetakan yang ditentukan sesuai dengan SNI pasal T : Perioda struktur dasar (detik) yang ditentukan pada SNI pasal T a T e T s t w t bf V V n : Periode fundamental pendekatan : Waktu getar alami efektif yang memperhitungkan kondisi inelastik : Waktu getar karakteristik yang diperoleh dari kurva respons spectrum pada titik dimana terdapat transisi bagian akselerasi konstan ke bagian kecepatan konstan : Tebal pelat badan, mm : Tebal pelat sayap, mm : Gaya geser dasar : Kuat geser nominal link xii

13 V p V T V 1 W Z x α δ δ t θ b c Ω 0 ρ v ξ : Gaya geser penampang plastis : Gaya geser dasar nominal yang didapat dari hasil analisis ragam spektrum respons yang telah dilakukan : Gaya geser dasar nominal sebagai respon dinamik ragam yang pertama : Total beban mati dan beban hidup yang dapat tereduksi : Modulus plastis penampang : Rasio kekakuan pasca leleh terhadap kekakuan elastic efektif, di mana gaya pepindahan diidealisasikan sebagai kurva bilinier : Perpindahan (simpangan) : Target perpindahan : Sudut rotasi : Faktor reduksi kekuatan untuk komponen struktur lentur : Faktor reduksi kekuatan untuk komponen struktur tekan : Faktor kuat cadangan struktur : Massa jenis baja : Rasio poisson : Faktor pengali simpangan nominal xiii