ANALISA BANGUNAN PORTAL BAJA BERTINGKAT ENAM YANG DIPERKUAT DENGAN PENGAKU (BRACING ) TIPE X

Transkripsi

1 ANALISA BANGUNAN PORTAL BAJA BERTINGKAT ENAM YANG DIPERKUAT DENGAN PENGAKU (BRACING ) TIPE X Redo Saputra, Wardi, Taufik Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas Bung Hatta Padang redosaputra@ymail.com, wardi_ubh@yahoo.com, taufikfik88@rocketmail.com Abstrak Pada saat sekarang ini pembangunan gedung bertingkat telah menjadi prioritas utama baik dikalangan swasta maupun pemerintah. Sesuai tingkat kebutuhan maka dibuat bangunan bertingkat yang bervariasi mulai dari bangunan tinggi sampai gedung pencakar langit, semakin tinggi bangunan maka semakin besar simpangan yang terjadi pada setiap lantai tingkat,terutama akibat beban gempa yang diterima oleh bangunan tersebut. Salah satu cara untuk memperoleh kekakuan pada bangunan adalah dengan memasang bracing. Pada penelitian ini mencoba menganalisa perkuatan portal baja bertingkat enam yang diambil dari (Dewobroto,2006), dimodifikasi dengan menggunakan bracing tipe X. Dengan perencanaan pemberian beban kombinasi yang sama antara portal dengan bracing dan tanpa bracing maka dapat diketahui tingkat kekakuan dari struktur portal, dan dapat dijadikan perbandingan, untuk mengetahui alternatif desain yang ekonomis, kuat dan aman. Dengan mengacu pada peraturan SNI , PPIUG 1983 dan SNI Analisa struktur menggunakan program SAP2000. Dari hasil analisa didapat rasio batang portal tanpa bracing untuk rasio 0-1 sebesar 85,71 % dan rasio >1 sebesar 14,29 % dan drift rasio 0,009 sampai 0,0054, berat total profil Baja 24564,85 Kg. Sedangkan portal yang menggunakan bracing rasio batang 0-1 sebesar 100 %, drift rasio 0,0002 sampai 0,0014, berat total profil Baja 21105,1 Kg. Dari perbandingan ini portal dengan bracing lebih kaku dan ekonomis. Kata kunci : Struktur Portal, Baja, Bracing, Gempa, Drift Rasio

2 ANALYSIS SIX STORY BUILDING THE PORTAL OF STEEL STRENGTHENED BY STIFFENERS (BRACING ) TYPE X Redo Saputra, Wardi, Taufik Civil Engineering Department, Faculty of Civil Engineering and Planning University of Bung Hatta, Padang redosaputra@ymail.com, wardi_ubh@yahoo.com, taufikfik88@rocketmail.com Abstract At the present time the construction of high-rise buildings has become a top priority both among private and government. According to the level of requirement then made multi-story buildings ranging from high-rise buildings to skyscrapers, The higher the building the bigger drift that occurs on each level floors, that caused by the earthquake. One way to obtain rigidity in buildings by installing bracing. in this study tries to analyze the six-story steel reinforcement portal taken from (Dewobroto, 2006), modified using X type bracing. With the same combination load planning between portals with bracing and without bracing it can be seen the level of stiffness of the portal structure, and can be used as a comparison, to find an economical alternative designs, robust and secure. With reference to the regulations of SNI , PPIUG 1983 and SNI Structural analysis using SAP2000 program. From the analysis result obtained portal frames ratio without bracing for 0-1 ratio equal to 85,71% and ratio> 1 equal to 14,29% and drift ratio 0,009 until 0,0054, total weight Profile of Steel 24564,85 Kg. While the portal using bracing ratio of frame 0-1 by 100%, drift ratio to , total weight Profile of steel 21105,1 Kg. From this comparison the portal with bracing is more rigid and economical. Keywords: Portal Structure, Steel, Bracing, Earthquake, Drift Ratio I. PENDAHULUAN Latar Belakang Pada saat sekarang ini pembangunan gedung bertingkat telah menjadi prioritas utama baik dikalangan swasta maupun pemerintah. Hal ini sangat erat hubungannya dengan keterbatasan lahan yang tersedia terutama di kota-kota besar sebagai dampak dari pesatnya pertumbuhan penduduk. Seiring dengan fenomena ini maka dibuat bangunan yang memaksimalkan penggunaan lahan yang terbatas dengan membuat bangunan bertingkat, terutama di daerah perkotaan yang padat penduduknya. Sesuai tingkat kebutuhan maka dibuat bangunan bertingkat yang bervariasi mulai dari bangunan tinggi sampai gedunggedung pencakar langit (sky scraper), semakin tinggi bangunan maka semakin besar pula simpangan atau deformasi yang terjadi terhadap setiap lantai tingkat,terutama akibat beban gempa atau angin yang di terima oleh bangunan tersebut. Salah satu cara untuk memperoleh kekakuan pada bangunan adalah dengan memasang pengaku (bracing) untuk bangunan tinggi (Jaya M, 2011). Dalam pelaksanaanya

3 pengaku memiliki banyak bentuk dan konfigurasinya dan di pakai sesuai dengan perencanaan yang di inginkan, baik dengan menggunakan shear wall, wall bracing dan juga bracing Z atau diagonal, X, V, inverted V dan K yang mengikat struktur utama (kolom dan balok) dan lain sebagainya. Gambar 1.1 Jenis-jenis pengaku (bracing) (sumber : Setiyowati,dkk, 2012) Baja merupakan salah satu material yang dipakai sebagai bahan konstruksi bangunan. Yang sering digunakan terutama untuk bangunan tinggi adalah baja profil. Baja profil adalah baja dengan campuran besi dan carbon dengan kadar rendah kurang dari 0.3 %C Baja ini sering digunakan sebagai bahan struktur karena sifat mekanik atau sifat kuat menahan beban yang cukup baik, tetapi kelemahannya mempunyai sifat yang mudah terkorosi ( berkarat ) dan sifat kekuatannya yang menurun pada suhu yang tinggi (Umiati, 2008). Dewasa ini baja bisa diproduksi dengan berbagai-bagai kekuatan yang bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan tekan lelehnya Fy atau oleh tegangan tarik batas Fu. Bahan baja walaupun dari jenis yang paling rendah kekuatannya, tetap mempunyai perbandingan kekuatan per-volume lebih tinggi bila dibandingkan dengan bahan-bahan bangunan lainnya yang umum dipakai, hal ini memungkinkan perencanaan sebuah kontruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih panjang, sehingga memberikan kelebihan ruang dan volume yang dapat dimanfaatkan akibat langsingnya profil-profil yang dipakai (Amon,dkk,1996). Pada perencanaan struktur bangunan bertingkat faktor pembebanan rencana sangat berpengaruh terhadap kekuatan sebuah bangunan, dan adanya tambahan pengaku (bracing) turut memperkuat struktur secara keseluruhan. dalam jurnal Dewobroto (2006) disebutkan struktur portal baja tidak menggunakan pengaku (bracing). Gambar 1.2 Struktur portal tanpa pengaku (bracing) Oleh sebab itu, pada penelitian ini mencoba menganalisa perkuatan bangunan portal baja bertingkat Enam yang diambil dari jurnal Dewobroto (2006) yang berjudul Evaluasi Kinerja Bangunan Baja Tahan Gempa dengan SAP2000, dan dimodifikasi dengan menggunakan pengaku (bracing) baja tipe X Penempatan nya dipasang arah vertikal diagonal dinding pada bentang tengah portal

4 dengan menggunakan desain dalam dimensi yang beragam dibandingkan dengan portal tanpa pengaku (bracing). Dengan perencanaan pemberian beban kombinasi yang sama antara portal dengan bracing dan tanpa bracing maka dapat diketahui tingkat kekakuan dari struktur portal, dan dapat dijadikan perbandingan kekakuan antara portal yang menggunakan pengaku (bracing) dengan portal tanpa pengaku (bracing) dan Untuk mengetahui alternatif desain yang lebih ekonomis,kuat dan aman, sehingga bisa dijadikan alternatif pilihan di dalam merencanakan suatu bangunan struktur baja. Sehingga tugas akhir ini penulis beri judul Analisa Bangunan Portal Baja Bertingkat Enam Yang Diperkuat Dengan Pengaku (bracing) Tipe X. Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Meninjau kekakuan struktur portal baja tanpa bracing dengan portal baja yang menggunakan bracing tipe X. 2. Untuk mengetahui alternatif desain yang lebih ekonomis dan aman, sehingga bisa dijadikan alternatif pilihan di dalam merencanakan suatu bangunan struktur baja. Metodologi Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini penulis menggunakan studi literatur, berupa analisa struktur bangunan portal enam lantai menggunakan bantuan program SAP2000. Datadata struktur yang diperlukan didapat dari Jurnal Dewobroto (2006), yang kemudian dikembangkan dengan modifikasi penambahan pengaku diagonal (bracing) baja. Pembebanan yang digunakan disesuaikan dengan standar yang berlaku untuk pembebanan gedung di Indonesia. Ruang Lingkup Untuk memperkecil ruang lingkup penulisan, maka penulisan ini dibuat pembatasan masalah sebagai berikut: 1. Meninjau tingkat kekakuan portal baja tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing. Dengan melihat momen maksimum,gaya geser maksimum,gaya aksial maksimum,drift rasio serta berat total dari kedua profil yang nantinya dapat dijadikan alternatif pilihan dalam mendesain suatu bangunan. 2. Pengaku (bracing) yang di pakai adalah tipe X. 3. Untuk analisa struktur menggunakan program SAP2000 V Tingkat ekonomis alternatif desain dilihat berdasarkan berat total dari profil baja struktur secara keseluruhan. 5. Drift indek (rasio) maksimum yang di izinkan berkisar antara 0,01 sampai dengan 0,0016. Kebanyakan, besar nilai rasio drift yang digunakan antara 0,0025 sampai 0,002 (AISC, 2005). II. METODOLOGI Diagram Alir (Flow Chart) Metode yang digunakan dalam penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini adalah studi literatur, berupa analisa struktur bangunan portal enam

5 lantai menggunakan bantuan program SAP2000. Data-data struktur yang diperlukan didapat dari Jurnal Dewobroto (2006) adalah struktur rangka portal yang kemudian dikembangkan dengan modifikasi penambahan pengaku diagonal (bracing) baja tipe X. Pembebanan yang digunakan disesuaikan dengan standar yang berlaku untuk pembebanan gedung di Indonesia. Gambar 3.1 Diagram alir tahap pengerjaan Tugas Akhir Sedangkan tahapan pengerjaan untuk analisa struktur portal dengan menggunakan program SAP2000 ditunjukkan dengan diagram alir pada gambar 3.2 dibawah ini. Analisa Pembebanan Dalam hal ini, pembebanan struktur didasarkan pada Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Analisa pembebanan dan kombinasi pembebanan dilakukan dengan bantuan program SAP Beban Mati (Dead Load) Beban mati ialah berat berat dari semua bagian suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk dinding-dinding, pemisah-pemisah, kolom-kolom, lantai-lantai, atap-atap, penyelesaian-penyelesaian dan mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisah dari gedung. 2. Beban Hidup (Live Load) Beban hidup ialah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, dan kedalamnya termasuk bebanbeban pada lantai yang berasal dari barangbarang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut. 3. Beban Gempa (Earthquake Load) Dalam perencanaan gedung tahan gempa, analisa dibagi menjadi dua metode yaitu analisa gempa dinamik dan analisa beban statik ekuivalen Kombinasi Pembebanan Gambar 3.2 Diagram alir analisa struktur dengan SAP2000 Dalam penelitian ini standar yang digunakan untuk kombinasi pembebanan yaitu SNI

6 Analisa Perkuatan Struktur Struktur portal tanpa pengaku diagonal baja (bracing) yang diambil dari jurnal Dewobroto (2006) dianalisa dengan menggunakan pembebanan yang sesuai dengan PPIUG 1983 dan SNI dimasukan kedalam program SAP2000. Selanjutnya membuat model struktur dengan dimensi yang sama diberi pengaku (bracing) baja tipe X dengan menggunakan pembebanan yang sama pula. Seperti yang terlihat pada gambar 3.3 dan gambar 3.4 berikut ini. A B C D struktur, baik beban tetap maupun beban sementara menurut PPIUG a. Pembebanan Plat Lantai (Floor Load) Beban Mati Berat sendiri plat(t=12 cm) =12 x 24 =288kg/m 2 Penutup lantai dari ubin = 2 x 24= 48 kg/m 2 Adukan spesi (t=3 cm) = 3 x 21= 63 kg/m 2 Plafon + penggantung = 18 kg/m 2 + W DL = 417 kg/m 2 Beban Hidup Beban hidup pada lantai bangunan perkantoran (W LL ) = 250 kg/m 2 b. Pembebanan Pelat Atap Beban Mati Berat sendiri plat(t=12 cm) =12 x 24 =288kg/m 2 Adukan spesi (t=3 cm) = 3 x 21= 63 kg/m 2 W600 Plafon + penggantung = 18 kg/m 2 Gambar 3.3 Portal tanpa bracing Berat sendiri air hujan (t=2) 2 x 10 = 20 kg/m 2 + W DL = 417 kg/m 2 Beban Hidup Beban hidup pada atap bangunan perkantoran (W LL ) = 100 kg/m 2 Gambar 3.4 Portal yang menggunakan bracing Perhitungan Pembebanan Struktur Analisa perhitungan struktur dihitung berdasarkan beban-beban yang bekerja pada c. Balok dan Kolom Pada portal tanpa bracing menggunakan profil baja IWF untuk balok dan profil H untuk kolom, sebagaimana yang telah direkap ke dalam tabel dibawah ini. Tabel 3.1 Daftar Profil Baja Terpakai pada Portal Tanpa Bracing

7 Adapun contoh langkah-langkah perhitungan pembebanan adalah sebagai berikut : 1. Pembebanan Grid terhadap beban hidup dan mati (Beban Gravitasi) Pembebanan grid merupakan sistem pembebanan yang secara keseluruhan merupakan beban-beban yang ditransformasikan dari beban hidup dan beban mati (berat sendiri dan dinding). Pembebanan tersebut akan disalurkan pada balok induk, bentuk pembebanan grid berupa plat satu arah karena ada nya balok anak pada masing-masing tipe pelat yang dapat dilihat pada gambar 3.5 dan Gambar 3.5 Denah pembebanan grid plat lantai A A B B Gambar 3.6. Denah pembebanan grid plat atap C C D D Beban mati dan beban hidup pada balok Induk t = 1 / 2 x L y = 1 / 2 x 6 m = 3 m t lx 2.4 Pembebanan : Baja W350 Balok anak (D L ) = berat (Kg/m) x t (m) x 2 Beban mati plat = W dl xlx x 2t Beban mati tipe (A-1=B-1) = D L balok anak + D L plat Beban hidup tipe (A-1=B-1) = W ll X Lx 2. Beban Gempa (Earthquake Load) Bangunan dengan fungsi sebagai Perkantoran tinggi 21,5 meter dari permukaan tanah, asumsi berada di kota jambi. Lokasi gedung dengan pengaku (bracing) berada pada tanah sedang dengan data-data sebagai berikut : a. Berat Struktur Bangunan Berat bangunan total dihitung secara menyeluruh yang merupakan beban mati dan beban hidup total setiap lantai, dengan beban mati dari berat sendiri (selfweight) dan beban lantai (floor load) serta beban hidup. Contoh perhitungan pada portal n : Lantai n Beban mati Balok anak baja Plat = tebal plat x panjang x 1 / 2 lebar x bj. Beton

8 Balok = Berat x panjang x jumlah Kolom = Berat x tinggi x jumlah Plafon dan penggantung = panjang x 1 / 2 lebar x bj. Plafon Penutup lantai = panjang x ½ lebar x bj. Penutup lantai Spesi = panjang x 1 / 2 lebar x bj. Spesi Beban hidup W LL = panjang x 1 / 2 lebar x LL Berat Lantai n W n = W dl + 0,3 W LL b. Perhitungan beban gempa Dalam menganalisis elemen struktur bangunan yang ditinjau, beban gempa dianggap sebagai beban statis ekuivalen pada tiap lantainya. Dalam subbab ini diuraikan mengenai prosedur statis ekuivalen untuk mendapatkan distribusi gaya lateral gempa tiap lantainya. 1. Perhitungan waktu getar alami struktur ( T ). Perhitungan waktu getar struktur ini dihitung secara empiris dengan rumus : T = Ct. (H n ) β Dimana : Ct = untuk struktur baja dengan bracing. H n = tinggi puncak bagian utama struktur ( m ). β = 0.75 untuk bangunan baja. 2. Pembatasan waktu getar alami fundamental ( T1 ). Untuk mencegah penggunaan struktur yang fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental dari struktur gedung harus dibatasi bergantung pada koefisien ζ untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada dan jumlah tingkatnya ( n ) dirumuskan sebagai : T 1 < ζ n Dimana : T1 = waktu getar alami fundamental dari struktur gedung. ζ = koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung = 0.18 ( wilayah 3) n = 6 ( jumlah tingkat). 3. Distribusi gaya geser dasar horizontal Struktur harus dirancang agar mampu menahan gaya geser dasar akibat gempa yang dihitung dengan rumus : Dimana : V : Gaya geser dasar nominal C1 : C (Faktor respons gempa dari spektrum respons) I : Faktor keutamaan (1.0 untuk bangunan perkantoran) R : Faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung yang bersangkutan senilai 8.5 karena bangunan daktail penuh. Wt : Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai. Gaya geser dasar horizontal akibat gempa ( V ) harus dibagikan kesepanjang gedung menjadi beban-beban horizontal yang bekerja pada masing-masing tingkat dengan rumus :

9 Dimana : Wi : Berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai Zi : Ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral b. Geometri struktur Untuk membuat geometri struktur, klik Select Template (2D Frame) kemudian untuk membuat dimensi struktur klik Edit Grid, dapat dilihat pada gambar 3.8 dibawah ini N : Nomor lantai tingkat paling atas V : Gaya geser dasar nominal Perhitungan dan Analisa dengan Program SAP2000 Dalam menganalisis struktur portal baja digunakan permodelan struktur dengan program SAP2000, dengan maksud untuk mendapatkan nilai momen, gaya geser, beban aksial,, rasio drift dan berat total profil baja. Dari hasil analisa struktur dengan program SAP2000 maka dapat dibuat perbandingan antara portal tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing sehingga dapat menjadi alternatif pilihan dalam mendesain suatu bangunan yang kuat dan ekonomis. a. Memulai Program Jalankan aplikasi program SAP2000 V14 yang ada pada menu program file seperti gambar dibawah ini. Kemudian tentukan model yang akan digunakan dan unit satuan panjang (m) dan gaya (kg) yang akan dipakai, dapat dilihat pada gambar 3.7 dibawah ini. Gambar 3.8 Merencanakan geometri struktur c. Menentukan Material Klik menu Define-Material, kemudian pilih A992Fy50 yang merupakan material baja dan Modify/Show Material ubah nama menjadi Baja Gambar 3.9 Menentukan data material yang dipakai d. Menentukan penampang batang dengan menentukan profil sendiri atau import properti yang telah ada pada SAP2000. Untuk membuat profil sendiri maka langkahnya adalah Klik menu Define-Section Properties-Frame Section-Add New Properties dan pilih tipe penampang. Gambar 3.7 Aplikasi program SAP2000 Gambar 3.10 Menentukan penampang batang secara manual

10 Sedangkan jika mengambil property yang disediakan SAP2000 maka klik define- Section Properties-Frame section-impor New Property pilihan yang akan digunakan. Gambar 3.14 Menentukan profil batang Gambar 3.11 Menentukan penampang batang dengan Import e. Menentukan Pembebanan Klik Define-Load Patterns seperti yang terlihat pada gambar 3.12 dibawah ini. g. Menentukan profil batang (frame) untuk portal pakai pengaku(bracing) dengan aplikasi auto select Klik frame yang akan ditentukan sebagai grup kolom atau grup balok maupun grup bracing, kemudian klik Assign-Frame-Frame Sections-Add New Property-Auto Select List. Maka secara otomatis Program SAP2000 akan memilihkan profil yang sesuai dengan pembebanan yang ada. Seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.15 berikut. Gambar 3.12 Data pembebanan e. Menentukan Kombinasi Klik menu Define-Load Combination-Add New Combo Gambar 3.13 Menentukan kombinasi pembebanan f. Menentukan profil batang (frame) secara manual Klik frame yang dipilih sesuai fungsinya seperti kolom dan balok, kemudian Klik Assign- Frame-Frame Sections Gambar 3.15 Aplikasi Auto Select h. Menentukan Pembebanan Untuk memasukkan pembebanan DL,LL pada frame, klik batang yang akan dimasukkan beban selanjutnya klik Assign-Frame Loads- Distributed dan arah direction pembebanan pilih gravity. Gambar 3.16 Input pembebanan frame

11 Untuk memasukkan beban gempa (Fi) dan angin (WL) klik di joint frames pada tiap joint yang akan di beri beban, Klik menu Assign-Joint Loads-Forces Untuk menampilkan rasio pada frame (batang) yaitu dengan klik design-steel frame designstart design/check struktur-display design infodesign output-p-m ratio colors & values. Gambar 3.17 Input pembebanan pada joint i. Melakukan analisa Klik menu Analyze-Set Analysis Option-Plane Frame(XZ plane)-ok-run Analysis Gambar 3.20 Menampilkan rasio pada frame (batang) M. Menampilkan gaya pada elemen Gambar 3.18 Melakukan analisa j. Menampilkan profil batang (frame) yang memakai aplikasi Auto select Untuk menampilkan frame yang menggunakan aplikasi auto select yaitu dengan klik design-steel frame design-start design/check struktur-display design info-design input. Gambar 3.21 Hasil analisa pada SAP2000 III. ANALISA DAN PEMBAHASAN Dimensi Struktur Portal Dimensi struktur portal yang diambil untuk penelitian ini merupakan salah satu portal gedung dari jurnal Dewobroto (2006) yang mempunyai denah bangunan tipikal tanpa bracing seperti yang terlihat pada gambar 4.1 berikut. Gambar 3.19 Hasil profil frame (batang) dengan aplikasi auto select L. Menampilkan rasio tegangan hasil analisis SAP2000 pada frame Gambar 4.1. Denah Bangunan (m)

12 Dan kemudian dari denah bangunan tipikal tanpa bracing dimodifikasi dengan penambahan pengaku (bracing) baja tipe X yang diletakkan pada bagian tengah portal gedung, seperti yang terlihat pada gambar 4.2. Sedangkan untuk pemasangan pengaku (bracing) baja tipe X pada portal ini diletakkan hanya pada bentang tengah dari portal seperti yang terlihat pada gambar 4.3 untuk portal tinjauan tanpa bracing, dan pada gambar 4.4 adalah portal tinjauan tanpa bracing yang telah dimodifikasi dengan penambahan bracing baja tipe X. A B C D 4 B a g ia n P o rta l dengan B r a c in g T ipe X (garis te b a l) Gambar 4.4. Pengaku (Bracing) Baja Tipe X Pada Portal As 2 dan 3 Perhitungan Pembebanan Struktur Analisa perhitungan struktur dihitung berdasarkan beban-beban yang bekerja pada struktur, baik beban tetap maupun beban sementara menurut PPIUG Pembebanan Plat Lantai (Floor Load) Beban Mati Berat sendiri plat(t=12 cm) =12 x 24 =288kg/m 2 Penutup lantai dari ubin = 2 x 24= 48 kg/m 2 Adukan spesi (t=3 cm) = 3 x 21= 63 kg/m 2 Plafon + penggantung = 18 kg/m 2 + W DL = 417 kg/m Gambar 4.2. Denah Bangunan Tipikal Menggunakan Bracing (m) A B C D Beban Hidup Beban hidup pada lantai bangunan perkantoran (W LL ) = 250 kg/m 2 2. Pembebanan Pelat Atap Beban Mati Berat sendiri plat(t=12 cm) =12 x 24 =288kg/m 2 Adukan spesi (t=3 cm) = 3 x 21= 63 kg/m 2 Plafon + penggantung = 18 kg/m 2 Berat sendiri air hujan (t=2) 2 x 10 = 20 kg/m 2 + W600 W DL = 417 kg/m 2 Gambar 4.3. Portal AS 2 dan 3 Sebagai Tinjauan Beban Hidup Beban hidup pada atap bangunan perkantoran (W LL ) = 100 kg/m 2 3. Dimensi Profil Balok dan Kolom Profil balok dan kolom yang digunakan pada struktur gedung bermacam-macam, yang disusun dalam tabel 4.1 dibawah ini.

13 Tabel 4.1. Daftar Profil Baja Terpakai pada Profil Tanpa Bracing t lx Balok anak baja W Pembebanan : Baja W350 Balok anak (D L ) = berat (Kg/m) x t (m) x 2 4. Pembebanan Grid terhadap beban hidup dan mati (Beban Gravitasi) Pembebanan grid merupakan sistem pembebanan yang secara keseluruhan merupakan beban-beban yang ditransformasikan dari beban hidup dan beban mati (berat sendiri dan dinding). Pembebanan tersebut akan disalurkan pada balok induk, bentuk pembebanan grid berupa plat satu arah karena ada nya balok anak pada masing-masing tipe pelat. 1. Perhitungan Pembebanan Grid Plat Lantai 4 A B C D = 49,6 Kg/m x 3 m x 2 = 297,6 Kg Beban mati plat = W dl x (Lx) x 2t = 417 kg/m 2 x 2,4 m x 6 m = 6004,8 Kg Beban mati tipe (A-1=B-1) = 6004,8 Kg + 297,6 kg = 6302,4 Kg Beban hidup tipe (A-1=B-1) = W ll x (Lx) x 2t = 250 Kg/m 2 x 2,4 m x 6 m = 3600 kg Tabel 4.2 Pembebanan Gravitasi Plat lantai Gambar 4.5 Denah pembebanan grid plat lantai a. Perhitungan Grid untuk tipe ( A-1 = B-1 ) : Beban mati dan beban hidup pada balok Induk t = 1 / 2 x L y = 1 / 2 x 6 m = 3 m 2. Perhitungan Pembebanan Grid Plat Atap A B C D

14 b. Perhitungan Grid untuk tipe ( A-2 = B-2 ) : Beban mati dan beban hidup pada balok Induk t = 1 / 2 x L y = 1 / 2 x 6 m = 3 m 5. Beban Gempa (Earthquake Load) A B C D F6 F5 lx F4 t Balok anak baja W350 F3 F2 2.4 F1 W600 Pembebanan : Baja W350 Balok anak (D L ) = berat (Kg/m) x t (m) x 2 = 49,6 Kg/m x 3 m x 2 = 297,6 Kg Beban mati plat = 389 x (Lx) x 2t = 417 kg/m 2 x 2,4 m x 6 m = 5601,6 Kg Beban mati tipe (A-1=B-1) = 5601,6 Kg + 297,6 kg = 5899,2 Kg Beban hidup tipe (A-1=B-1) = W ll x (Lx) x 2t = 100 Kg/m 2 x 2,4 m x 6 m = 1440 kg Gambar 4.7 Skema Arah Pembebanan Gempa Pada Portal As 2 dan 3 Bangunan memiliki ketinggian 21,5 meter dari permukaan tanah asumsi berada dikota jambi. Lokasi gedung dengan pengaku (bracing) berada pada tanah sedang dengan data-data sebagai berikut : a. Berat Struktur Bangunan Berat bangunan total dihitung secara menyeluruh yang merupakan beban mati dan beban hidup total setiap lantai, dengan beban mati dari berat sendiri (selfweight) dan beban lantai (floor load) serta beban hidup. Hasil perhitungan berat perlantai direkap pada tabel 4.4 dibawah ini : Tabel 4.4 berat struktur perlantai Tabel 4.2 Pembebanan Gravitasi Plat lantai

15 b.menentukan Perioda Fundamental Pendekatan Perioda Fundamental pendekatan (Ta), dalam detik harus ditentukan dari persamaan berikut : Dimana : hn = Ketinggian Struktur (m), diatas dasar sampai tingkat tertinggi dan Koefisien Ct dan x ditentukan dari Tabel 4.5 berikut : Tabel 4.5 nilai parameter Perioda pendekatan C t dan x (SNI ) Dari tabel tersebut di dapat nilai : Ta = x 21, = detik Jadi perioda fundamental pendekatannya c. Distribusi horizontal gaya gempa Gaya geser gempa disemua tingkat (V x ) (kn) harus ditentukan dari persamaan berikut : Dimana Fi : bagian dari geser dasar seismic (V) yang timbul di tingkat (i) dinyatakan dalam kilo newtom (kn) Menentukan faktor Resiko Struktur bangunan Berdasarkan Tabel 1, SNI , untuk jenis bangunan perkantoran diperoleh Kategori Resiko II Menentukan Faktor Keutamaan Bangunan Berdasarkan Tabel 2, SNI , untuk faktor Resiko II keutamaan, Faktor keutamaan gempa bangunan = 1.0 Menentukan Nilai Spektral Percepatan Berdasarkan Peta Zonasi Gempa Indonesia Khusus gedung Perkantoran asumsi kota jambi didapat nilai : o Respon Spektra percepatan o S s = 0.211g o Respon Spektra Percepatan o S 1 = 0.170g Menentukan Klasifikasi Situs = 0.2 detik = 1.0 detik Dalam perumusan kriteria desain gempa suatu bangunan dipermukaan tanah, maka situs tersebut harus di klsifikasikan sesuai dengan tabel 3 SNI adalah. Berdasarkan Tabel 4 SNI dengan nilai o S s = 0.211g (S s 1.25) Untuk kelas situs SD (tanah sedang) didapat koefisien situs, F a = 1.6 o S 1 = 0.170g (S 1 0.5) Untuk kelas situs SD (tanah sedang) didapat besar koefisien situs, F v = 2.2 Menentukan kategori desain seismic (KDS) o Menentukan parameter spectrum respons percepatan yang disesuaikan dengan klasifikasi situs (S MS ) dan Spektrum respon percepatasn (S DS ) pada perioda 0.20 detik S MS = F a x S s S DS = 2/3 X S MS = 1.6 x = 2/3 X = g = g o Menentukan parameter spectrum respons percepatan yang disesuaikan dengan klasifikasi

16 situs (S M1 ) dan Spektrum respon percepatasn (S D1 ) pada perioda 1.00 detik S M1 = F v x S 1 S D1 = 2/3 X S M1 = 2.2 x = 2/3 X = g = g o Berdasarkan Tabel 6 dan Tabel 7 SNI , pada kelas situs SD dengan : S DS = (0.167g S DS <0.33) S D1 = g (0.167g S DS <0.33) Diperoleh Kategori Desain Seismik (KDS) : B (Resiko Gempa sedang) Menentukan Koefisien Respon Seismik (Cs) Berdasarkan Tabel 9 SNI , untuk sistem rangka baja dengan bresing untuk : o Nilai Respon Modifikasi Faktor R = 8 o Nilai System Overstrength factor Ω = 2 o Nilai Deflection mplification Cd= 4 Cs = SDS = = R / 1 8 Namun nilai C S tidak perlu diambil lebih besar dari : Cs max = S D1 = T ( R / 1 ) Nilai C S harus lebih besar dari : C s min x 8 = x S DS = x = 0.01 atau : C s min = 0.01 Dengan demikian nilai C S yang digunakan adalah : C s max > C s = > = C s min Menentukan beban geser dasar nominal statik ekivalen : V = C s x W = x ,6 Kg = 6293,07 Kg Perhitungan gaya gempa o Distribusi vertikal gaya gempa F= C v. V Dimana : C vx =.. o Distribusi horizontal gaya gempa V x = Fi Hasil perhitungan ditabelkan pada tabel dibawah ini : Tabel 4.6 Perhitungan beban gempa yang terjadi pada tiap lantai Analisa Struktur Selanjutnya data-data hasil perhitungan berbagai pembebanan diatas diinput ke dalam program SAP2000. Beban mati, beban hidup,dan beban gempa dikombinasikan sesuai dengan SNI Adapun kombinasi pembebanan adalah sebagai berikut : Kombinasi 1 Kombinasi 2 Kombinasi 3 Kombinasi 4 Kombinasi 5 Kombinasi 6 Kombinasi 7 Kombinasi 8 Kombinasi 9 : 1,4 DL : 1,2 DL + 1,6 LL : 1,2 DL + 0,5 LL + 1,3 WL : 1,2 DL + 0,5 LL - 1,3 WL : 0,9 DL + 1,3 WL : 0,9 DL - 1,3 WL : 1,2 DL + 0,5 LL + 1,0 E : 1,2 DL + 0,5 LL - 1,0 E : 0,9 DL + 1,0 EQL Kombinasi 10 : 0,9 DL - 1,0 EQL

17 Perhitungan Pembebanan Struktur 1. Portal tanpa pengaku (Bracing) baja Tabel 4.8 Resume hasil analisa SAP2000 pada portal tanpa bracing dengan beban kombinasi 7 A B C D W 450 W 500 W 450 W 450 W 500 W 450 W 450 W 500 W 450 W 450 W 500 W 450 W 450 W 500 W 450 W 500 W 600 W Portal dengan pengaku (Bracing) baja tipe X Gambar 4.8 Portal As 2 dan 3 Sebagai Tinjauan Portal tanpa pengaku (bracing) baja yang diambil dari jurnal Dewobroto (2006) memiliki daftar profil baja yang terpakai yang di rekap kedalam tabel 4.8 dibawah ini.: Tabel 4.7 Daftar profil baja terpakai pada portal tanpa bracing Selanjutnya data-data hasil perhitungan pembebanan diinput ke dalam program SAP2000 V14. Setelah dilakukan analisa perhitungan didapat, berat total profil, momen maksimum, gaya geser, gaya aksial dan defleksi dari realisasi gedung yang diambil dari output program SAP2000 dan dibuat resume kedalam tabel 4.9 berikut. Gambar 4.15 Pengaku (Bracing) Baja Tipe X Pada Portal As 2 dan 3 Setelah semua pembebanan dimasukkan kedalam program SAP2000, untuk penentuan profil dilakukan secara otomatis dengan memasukkan data-data profil kedalam tabel auto select yang telah built in pada SAP2000, penentuan profil otomatis berdasarkan hasil analisis dari pembebanan yang ada. Hasil rekap output SAP untuk profil baja yang digunakan pada portal baja dengan menggunakan bracing dapat dilihat pada tabel 4.10 dibawah ini : Tabel 4.9 Daftar Profil Baja Terpakai Pada Portal dengan Bracing

18 Selanjutnya data-data hasil perhitungan pembebanan diinput ke dalam program SAP2000 V14. setelah dilakukan analisa perhitungan, didapat, berat total profil, momen maksimum, gaya geser, gaya aksial dan defleksi dari realisasi gedung yang diambil dari output program SAP2000 dan dibuat resume kedalam tabel 4.9 berikut. Tabel 4.10 Resume hasil analisis SAP2000 pada portal dengan Bracing dengan beban kombinasi7 Gambar 4.22 Perbandingan displacement arah Horizontal dicari drift Dari defleksi arah horizontal maka dapat indeks (rasio) Perhitungan bisa dilihat pada tabel dibawah ini : Drift = h1 h2 Drift Rasio drift = H Tabel 4.12 Rasio drift pada portal tanpa bracing Drift Indeks ( rasio ) Dan untuk mengetahui selisih defleksi antara portal tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing dari hasil output SAP2000 maka di resume kedalam tabel 4.11 dibawah ini : Tabel 4.13 Rasio drift pada portal dengan bracing Tabel 4.11 Displacement portal tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing Dari rasio drift yang didapat pada masing-masing portal, maka didapat perbandingan rasio drift tiap tingkat antara portal tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing, yang di buat resume pada tabel 4.14 berikut ini :

19 Tabel 4.14 Perbandingan rasio drift tiap tingkat antara portal tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing IV. KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN Berdasarkan hasil analisa bangunan portal baja bertingkat enam yang diperkuat dengan pengaku (bracing) tipe X dibuat kesimpulan dan saran sebagai berikut : Gambar 4.23 Perbandingan drift indeks (rasio) momen Setelah semua tinjauan didapatkan baik maksimum, gaya geser maksimum, rasio batang, beban aksial, dan rasio drift dari portal tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing maka dapat dibuat rekapitulasi perbandingan antara kedua portal, yang di rekap ke dalam tabel 4.15 dibawah ini : Tabel 4.15 Resume perbandingan antara portal tanpa bracing dengan portal yang menggunakan bracing baja tipe x 1. Dari hasil analisa SAP2000 struktur portal yang dilakukan, didapat rasio batang pada portal tanpa bracing untuk rasio 0-1 sebesar 85,71 %, dan rasio yang >1 sebesar 14,29 % dari jumlah frame keseluruhan hal ini menunjukan bahwa portal tanpa bracing ada yang mengalami overstress pada elemen portal, sedangkan rasio batang pada portal dengan bracing untuk rasio 0-1 sebesar 100 % dibandingkan portal tanpa bracing. 2. Dari tinjauan portal tanpa bracing di dapat drift indeks (rasio) yaitu berkisar 0,009-0,0054 sedangkan dengan menggunakan bracing yaitu 0,0002-0,0014 dari perbandingan ini dapat diketahui portal yang menggunakan bracing baja memiliki kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan portal tanpa bracing. 3. Dari hasil analisa SAP2000 didapat berat total portal profil baja tanpa bracing 24564,85 kg sedangkan portal dengan bracing baja sebesar 21105,1 kg dari perbandingan ini sangat terlihat sekali portal yang menggunakan bracing mempunyai berat yang lebih ringan dan juga ekonomis dibandingkan portal tanpa bracing. SARAN 1. penulis menyarankan dalam suatu perencanaan gedung bertingkat yang

20 menggunakan baja untuk desain yang ekonomis dan optimum dapat menggunakan tambahan pengaku (bracing) yang akan menambah kekakuan gedung. V. DAFTAR PUSTAKA,. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. SNI : Departemen Pekerjaan Umum Badan Standardisasi Nasional. Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 1726:2012. Jakarta: 2012 Departemen Pekerjaan Umum Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan : Bandung Dewobroto, Wiryanto Evaluasi Kinerja Bangunan Baja Tahan Gempa dengan SAP2000. Jurnal Teknik Sipil Volume 3 : Universitas Pelita Harapan ISO SAP041709M Steel Frame Design Manual. Computer & Structures inc : Barkeley, California, U.S.A Margaret dan Gunawan Teori Soal dan Penyelesaian Konstruksi Baja I Jilid 2. Delta Teknik Group : Jakarta Schodek,Daniel L Struktur.PT Eresco : Bandung Schuller,Wolfgang Struktur Bangunan Bertingkat tinggi. PT Eresco: Bandung Setiawan,Agus Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (sesuai SNI ). Erlangga : Semarang Sunggono KH Buku Teknik Sipil. NOVA : Bandung