KINERJA PORTAL BAJA DENGAN SISTEM BRACING EKSENTRIS AKIBAT BEBAN LATERAL GEMPA TUGAS AKHIR Oleh : EDI NUGROHO YUGO UTOMO 06520050 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2011
LEMBAR PENGESAHAN JUDUL NAMA : KINERJA PORTAL BAJA DENGAN SISTEM BRACING EKSENTRIS AKIBAT BEBAN LATERAL GEMPA : EDI NUGROHO YUGO UTOMO NIM : 06520050 Pada hari sabtu tanggal 13 Agustus 2011, telah diuji oleh tim penguji : 1. Ir. Yunan Rusdianto, MT Dosen Penguji I : 2. Ir. Sulianto, MT Dosen Penguji II : Disetujui oleh : Dosen Pembimbing I, Dosen Pembimbing II, Ir. Erwin Rommel, MT Zamzami Septiropa, ST., MT Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Sipil Ir. Khoirul Abadi, MT
SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : EDI NUGROHO YUGO UTOMO NIM : 06520050 Jurusan Fakultas : TEKNIK SIPIL : TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : 1. Tugas Akhir dengan judul : KINERJA PORTAL BAJA DENGAN SISTEM BRACING EKSENTRIS AKIBAT BEBAN LATERAL GEMPA adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian maupun keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan atau daftar pustaka. 2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR ini DIGUGURKAN dan GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH DIBATALKAN, serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang berlaku. 3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK BEBAS ROYALTY NON EKSLUSIF. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, Agustus 2011 Yang menyatakan, Edi Nugroho Yugo Utomo
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum. Wr. Wb Puji syukur Alhamdulillah atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan limpahan berupa nikmat, serta hidayahnya dan tak lupa sholawat serta salam pada junjungan kita Nabi Muhammad SAW sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul Kinerja Portal Baja Dengan Sistem Bracing Eksentris Akibat Beban Lateral Gempa dapat terselesaikan. Tugas Akhir ini dilaksanakan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Sipil di Universitas Muhammadiyah Malang. Adapun penyusunan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan semua pihak, baik secara moril maupun materiel. Pada kesempatan ini dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih sebesar - besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Khoirul Abadi, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil. 2. Bapak Ir. Erwin Rommel, MT, selaku Dosen Pembimbing I 3. Bapak Zamzami Septiropa, ST., MT selaku Dosen Pembimbing II 4. Bapak Ir. Yunan Rusdianto, MT, selaku Wali Dosen 2006 A. 5. Orang tua yang selalu mendoakan lahir dan bathin dan memberikan dorongan, motivasi serta semangat. 6. Teman - teman teknik sipil angkatan 2006 A & B atas semua bantuan dan dukungannya.
Terima kasih atas bimbingan, saran dan petunjuk serta masukan yang diberikan sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai waktu yang diharapkan. Besar harapan semoga Tugas Akhir yang penulis susun dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan yang luas bagi pembacanya. Amin. Wassalamu alaikum. Wr. Wb Malang, Agustus 2011 Penulis
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... ii SURAT PERNYATAAN... iii KATA PENGANTAR... iv LEMBAR PERSEMBAHAN... v ABSTRAKSI... vii DAFTAR ISI... viii DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... xiii BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 3 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Maksud dan Tujuan... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 viii
2.1. Deskripsi Umum... 4 2.2. Baja Struktural... 7 2.3. Struktur Portal Baja Bertingkat... 9 2.3.1. Definisi... 9 2.3.2. Sistem Rangka Bracing Konsentris (SRBK)... 10 2.3.3. Sistem Rangka Bracing Eksentris (SRBE)... 15 2.3.4. Tata Letak Pengaku... 20 2.3.5. Metode Analisa... 21 2.4. Analisa Portal Bidang Dengan Pengaku... 23 2.5. Persyaratan Pengaku Diagonal ( Bracing )... 25 2.5.1. Elemen Link... 26 2.5.2. Perencanaan Elemen Link... 27 2.5.3. Pengaruh Panjang Link... 29 2.5.4. Metode Keruntuhan Link... 30 2.6. Kinerja Struktur Gedung... 31 2.6.1. Kinerja Batas Layan... 31 ix
BAB III. METODOLOGI... 32 3.1. Deskripsi Struktur... 32 3.2. Metode Perhitungan... 36 3.3. Prosedur Pengerjaan dengan Software STAAD Pro... 36 3.3.1. Permodelan Struktur... 36 3.4. Analisa dan Hasil Keluaran... 38 3.5. Variabel Analisa... 38 3.6. Rancangan Analisa... 39 3.7. Penyajian Hasil Analisa... 40 3.8. Diagram Alir Analisa... 42 BAB IV. ANALISA PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN... 43 4.1. Data Perancangan... 43 4.1.1. Geometri Struktur... 43 4.2. Perhitungan Beban yang bekerja Pada Portal... 48 4.3. Hasil Perhitungan... 49 4.3.1. Hasil Perpindahan Lateral Portal 16 Lantai... 49 x
4.3.2. Hasil Perpindahan Lateral Tiap Lantai Portal... 50 4.3.3. Maksimum Momen pada Tiap Lantai Portal... 53 4.4. Hubungan Pemakaian Tipe Link Pada Berbagai Tipe Pengaku 56 BAB V. PENUTUP... 61 5.1. Kesimpulan... 61 5.2. Saran... 62 DAFTAR PUSTAKA... 63 LAMPIRAN... 65 xi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Klasifikasi jarak pengaku antara (intermediate stiffener) dan kapasitas rotasi link. (AISC, 2005)... 30 Tabel 3.1. Simpangan antar lantai... 39 Tabel 3.2. Momen drift antar lantai... 39 Tabel 3.3. Momen Tumpuan... 40 Tabel 4.1. Profil Portal... 43 Tabel 4.2. Penamaan dan Dimensi Model Struktur... 44 Tabel 4.3. Perpindahan Lateral dan Simpangan Tiap Lantai Pada Portal 16 Lantai.... 51 Tabel 4.4. Perbandingan prosentase displacement tipe pengaku terhadap portal... 52 Tabel 4.5. Momen Drift Tiap Lantai Pada Portal 16 Lantai.... 54 Tabel 4.6. Momen Tumpuan Tiap Lantai Pada Portal 16 Lantai.... 55 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Indeks Simpangan... 6 Gambar 2.2. Hubungan Tegangan-Regangan Baja Struktural... 8 Gambar 2.3. Idealisasi Hubungan Tegangan-Regangan Baja Struktural... 8 Gambar 2.4. Tipe Sistem Pengaku Batang Konsentris... 15 Gambar 2.5. Gaya-gaya pada elemen link... 17 Gambar 2.6. Panjang elemen link dan panjang elemen balok pada bracing K... 18 Gambar 2.7. Tipe Sistem Pengaku Batang Eksentris... 18 Gambar 2.8. Struktur Portal dengan Sistem Pengaku Tunggal... 19 Gambar 2.9. Sruktur Portal dengan Sistem Pengaku Ganda... 19 Gambar 2.10. Sruktur Portal dengan Sistem Pengaku Bentang Banyak... 20 Gambar 2.11. Lokasi Penempatan Sistem Pengaku Tunggal... 21 Gambar 2.12. Struktur Portal dengan macam-macam Tip Pengaku Tunggal... 23 Gambar 2.13. Portal Bertingkat Banyak dengan Pengaku... 25 Gambar 2.14. Konfigurasi Link pada beberapa sistem portal (AISC, 2005)... 26 xiii
Gambar 2.15. Gaya yang bekerja pada Link... 27 Gambar 3.1. Portal Baja Tanpa Pengaku... 33 Gambar 3.2. Portal Baja dengan Bracing Type K-eksentris... 34 Gambar 3.3. Portal Baja dengan Bracing type V-eksentris... 35 Gambar 3.4. Penyajian Hasil Analisa... 41 Gambar 3.5. Diagram alir proses analisis... 42 Gambar 4.1. Model Link SRBE... 44 Gambar 4.2. Portal Baja Tanpa Pengaku... 45 Gambar 4.3. Portal Baja dengan Bracing Type K-eksentris... 46 Gambar 4.4. Portal Baja dengan Bracing type V-eksentris... 47 Gambar 4.5. Grafik simpangan antar lantai pada portal 16 lantai... 56 Gambar 4.6. Grafik Hubungan Displacement Dengan Tipe Pengaku Portal 16 Lantai... 57 Gambar 4.7. Grafik Hubungan Momen Drift Dengan Tipe Pengaku Portal 16 Lantai... 58 Gambar 4.8. Grafik Hubungan Momen Tumpuan Dengan Tipe Pengaku Portal 16 Lantai... 59 xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Analisa Staadpro... 65 xv
63 DAFTAR PUSTAKA AISC (2005), Specification for Structural Steel Building, Chicago, American Institute of Steel Construction. Becker, Roy, Ishler, Michael (1996), Seismic Design Practice For Eccentrically Braced Frames Based on The 1994 UBC, Steel Tips Journal. Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002, 03-1726-2002. Bandung: Badan Standarisasi Nasional. Engelhardt, Michael D., Popov, Egor P. (1989), Behavior of Long Links In Eccentrically Braced Frames, Earthquake Engineering Research Center UBC/EERC-89/01, California. Gaylord, Jr et. al, 1992. Design of Steel Structures, mcgraw-hill, Inc.,. Third Edition. Gunawan, Rudy. 1987. Tabel Profil Konstruksi Baja. Yogyakarta: Kanisius. Hariandja, B. 1997. Analisis Struktur Berbentuk Rangka Dalam Formulasi Matriks, Bandung: Aksara Hutasada. Hoedajanto, 2001. The Practice of Concrete Engineering in Indonesia, Proceedings of Asian Concrete Forum Symposium, Seoul, Korea, pp.107-113. Juwana, J.S., 2005. Panduan Sistem Bangunan Tinggi, first edition, Penerbit Erlangga, Jakarta, MacGinley, 1989. Detailing is presented in accordance with the Standard Method of Detailing Structural Concrete. Institution of Structural Engineers, London.
64 McCormac & Nelson, JR (2003). Lateral Drift Of Semi-Rigid Steel Frames, Buet. Muto, K. 1992. Analisis Perancangan Gedung Tahan Gempa, Jakarta: Erlangga. Oentoeng, 1999. Konstruksi Baja. Surabaya: LPMM Universitas Kristen PETRA Salmon CG, Jhonson E, 1992, Struktur Baja desain dan Perilaku I, University of Wisconsin madison. Dengan penekanan pada load and Resistance Factor Design. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Schueller, W. 1989. Struktur Bangunan Bertingkat Tinggi. Bandung: PT Eresco. Setiawan, A. 2008. Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD. Semarang: Erlangga. Smith, 1996. Methodologies for model-free data interpretation of civil engineering structures. Vol. 10, Elsevier, pp. 171-183, Spiegel & Limbrunner. 1991. Dasar Perencanaaan Dan Perancangan Infrastruktur Tahan Gempa ( Design Baja Struktur Terapan ). Merrill. Sosrowinarso & Sofwan, A. 1989. Rangka Batang Ruang dan Sistem Bracing pada Bangunan Tinggi. Bandung: Jurusan Teknik Sipil ITB. Suhendro, B. (2005), Analisis Struktur Metode Matrix, Ed.2, Beta Offset, Yogyakarta. Taranath, B. S. 1988. Structural Analysis and Design of Tall Buildings. Houston: McGraw Hill Book Co. Yurisman, 2010. Perilaku link panjang dengan pengaku Diagonal Badan pada Sistem Struktur Rangka Baja Tahan Gempa. Jakarta : Seminar HAKI 2011.