ANALISIS LEBAR STRAT DIAGONAL PADA STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DENGAN DINDING PENGISI BERLUBANG SENTRIS TUGAS AKHIR Oleh: I PUTU AGUS PUTRA WIRAWAN NIM: 1204105050 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
HALAMAN PERNYATAAN i
HALAMAN PENGESAHAN ii
ABSTRAK Analisis lebar strat diagonal pada struktur rangka beton bertulang dengan dinding pengisi berlubang sentris dengan balok dan kolom praktis di tepi lubang (lintel) telah dilakukan dengan memodel dinding sebagai elemen shell dan strat diagonal. Pada tahap awal dilakukan validasi model rangka dinding pengisi (RDP) penuh dan RDP berlubang satu tingkat untuk mendapatkan respon model RDP penuh dan RDP berlubang sama dengan hasil uji laboratorium. Setelah itu dilanjutkan memodel struktur rangka sederhana satu tingkat dengan penambahan dinding pengisi penuh dan berlubang dengan variasi bukaan 10%, 20%, 30%, 40%, 50% dan 60% untuk mendapatkan persamaan lebar strat yang sesuai dengan perilaku model elemen shell. Persamaan yang didapat kemudian diaplikasikan pada model rangka 2, 3 dan 4 tingkat dengan penambahan dinding pengisi berlubang dengan variasi bukaan 10%, 20%, 30%, 40%, 50% dan 60% untuk membandingkan perilaku antara model strat diagonal dengan model elemen shell. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemodelan dinding pengisi dengan strat diagonal dan elemen shell mampu menirukan hasil laboratorium. Dengan membandingkan respon struktur RDP berlubang dengan lintel yang dimodel menggunakan elemen shell dan strat diagonal serta membandingkannya dengan hasil eksperimen, diperoleh persamaan lebar strat W ds =, dimana d adalah panjang diagonal dinding; c adalah koefisien kekakuan pasangan dinding dengan lintel (c = 1.0565r 2-2.281r + 1.3764); r adalah rasio bukaan dinding. Aplikasi persamaan lebar strat pada struktur rangka 2, 3 dan 4 tingkat model strat menunjukkan perilaku yang bersesuaian dengan perilaku model elemen shell. Hanya saja model dengan persentase lubang 50% dan 60% pada lantai teratas model strat lebih kaku 4-10% dibandingkan dengan model elemen shell. Kata kunci: dinding pengisi berlubang, elemen shell, lintel, persamaan lebar strat diagonal, simpangan. iii
UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur dipanjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nya Tugas Akhir ini, yang berjudul Analisis Lebar Strat Diagonal Pada Struktur Rangka Beton Bertulang Dengan Dinding Pengisi Berlubang Sentris dapat terselesaikan. Selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini diucapkan terima kasih pada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE, Ph.D dan Ibu Ir. Ida Ayu Made Budiwati, M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing. Terima kasih pula kepada Nyoman Widiana Surya atas bantuannya dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini. Bukit Jimbaran, 22 April 2016 Penulis iv
DAFTAR ISI HALAMAN PERNYATAAN... Error! Bookmark not HALAMAN PENGESAHAN... Error! Bookmark not ABSTRAK... iii UCAPAN TERIMA KASIH... iv DAFTAR ISI... 1 DAFTAR GAMBAR... 3 DAFTAR TABEL... 5 DAFTAR LAMPIRAN... 6 BAB I PENDAHULUAN... Error! Bookmark not 1.1. Latar Belakang... Error! Bookmark not 1.2. Rumusan Masalah... Error! Bookmark not 1.3. Tujuan... Error! Bookmark not 1.4. Manfaat... Error! Bookmark not 1.5. Batasan Masalah... Error! Bookmark not BAB II TINJAUAN PUSTAKA... Error! Bookmark not 2.1. Dinding Pengisi... Error! Bookmark not 2.1.1 Definisi... Error! Bookmark not 2.1.2 Rangka dengan Dinding Pengisi... Error! Bookmark not 2.2. Strat Diagonal... Error! Bookmark not 2.3. Elemen Shell... Error! Bookmark not 2.4. Elemen Gap... Error! Bookmark not 2.5. Material Nonlinier... Error! Bookmark not 2.6. Penelitian Terkait... Error! Bookmark not 2.6.1 Eksperimen yang Dilakukan oleh Imran dan Aryanto (2009). Error! Bookmark not 2.6.2 Kakaletsis and Karayannis (2009)... Error! Bookmark not 2.6.3 Sigmund & Penava (2012)... Error! Bookmark not 2.6.4 Sukrawa (2015)... Error! Bookmark not BAB III METODE PENELITIAN... Error! Bookmark not 3.1 Kerangka Berpikir... Error! Bookmark not 3.2 Validasi Metode Pemodelan... Error! Bookmark not 3.2.1 Data Material... Error! Bookmark not 3.2.2 Data Geometri Struktur... Error! Bookmark not 3.2.3 Pemodelan Strat Diagonal... Error! Bookmark not 1
3.2.4 Pemodelan Elemen Shell... Error! Bookmark not 3.3 Analisis Linier dengan Reduksi EI... Error! Bookmark not 3.4 Pemodelan Rangka Sederhana... Error! Bookmark not 3.4.1 Data Geometri... Error! Bookmark not 3.5 Pemodelan Struktur Rangka 2, 3, dan 4 Tingkat... Error! Bookmark not 3.5.1 Data Material... Error! Bookmark not 3.5.2 Data Geometri Struktur... Error! Bookmark not 3.5.3 Aplikasi Pemodelan... Error! Bookmark not 3.5.4 Pembebanan... Error! Bookmark not BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... Error! Bookmark not 4.1 Validasi Model... Error! Bookmark not 4.1.1 Kurva Gaya-Perpindahan dengan Elemen Shell.. Error! Bookmark not 4.1.2 Kurva Gaya-Perpindahan dengan Strat Diagonal. Error! Bookmark not 4.2 Analisis Lebar Strat Diagonal pada Model Rangka Sederhana... Error! Bookmark not 4.2.1 Model Rangka Sederhana... Error! Bookmark not 4.2.2 Simpangan... Error! Bookmark not 4.2.3 Lebar Strat... Error! Bookmark not 4.3 Aplikasi Persamaan Lebar Strat pada Model Rangka.. Error! Bookmark not 4.3.1 Model 2 Tingkat... Error! Bookmark not 4.3.2 Model 3 Tingkat... Error! Bookmark not 4.3.3 Model 4 Tingkat... Error! Bookmark not BAB V PENUTUP... Error! Bookmark not 5.1 Kesimpulan... Error! Bookmark not 5.2 Saran... Error! Bookmark not DAFTAR PUSTAKA... Error! Bookmark not LAMPIRAN A... Error! Bookmark not LAMPIRAN B... Error! Bookmark not LAMPIRAN C... Error! Bookmark not LAMPIRAN D... Error! Bookmark not 2
3
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Rangka dengan Dinding Pengisi... Error! Bookmark not Gambar 2.2 Model Dinding Pengisi Sebagai Strat DiagonalError! Bookmark not Gambar 2.3 Grafik Hubungan Antara Faktor Reduksi dengan Persentase Lubang pada Dinding.... Error! Bookmark not Gambar 2.4 Elemen shell segiempat... Error! Bookmark not Gambar 2.5 Elemen shell segitiga... Error! Bookmark not Gambar 2.6 Tegangan pada elemen shell... Error! Bookmark not Gambar 2.7 Elemen Gap... Error! Bookmark not Gambar 2.8 Grafik hubungan antara kekakuan dinding dan kekakuan gap.. Error! Bookmark not Gambar 2.9 Spesimen rangka beton bertulang dengan dinding pengisi... Error! Bookmark not Gambar 2.10 Gambaran dari susunan eksperimen Error! Bookmark not Gambar 2.11 Set up pengujian... Error! Bookmark not Gambar 2.12 Program pembebanan pada pengujian... Error! Bookmark not Gambar 2.13 Detail penulangan... Error! Bookmark not Gambar 2.14 Pola retak akhir pada model eksperimen 1... Error! Bookmark not Gambar 2.15 Pola retak akhir pada model eksperimen 2... Error! Bookmark not Gambar 2.16 Kurva beban-perpindahan histeretis untuk model 1 dan model 2... Error! Bookmark not Gambar 2.17 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji S... Error! Bookmark not Gambar 2.18 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji WO2... Error! Bookmark not Gambar 2.19 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji DO2... Error! Bookmark not Gambar 2.20 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan Spesimen S, WO2, dan DO2... Error! Bookmark not Gambar 2.21 Desain Tulangan Rangka Benda Uji Error! Bookmark not Gambar 2.22 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan dari Masing-Masing Benda Uji... Error! Bookmark not Gambar 2.23 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan Spesimen DP, Door, dan Window... Error! Bookmark not Gambar 2.24 Geometri Struktur (a) Rangka diuji dan (b) model yang sesuai dengan menggunakan strat dan elemen shell. Error! Bookmark not Gambar 2.25 kurva beban-deformasi model IFS, IFO, dan BF (kiri) dan IFOL dan IFO (kanan)... Error! Bookmark not Gambar 2.26 Kontur tegangan maksimum WO4 tanpa lintel (kiri) dan WO4L dengan lintel (kanan)... Error! Bookmark not Gambar 2.27 kurva beban - deformasi di arah Y: 3 lantai (kiri); 4 lantai (tengah); 5 lantai (kanan)... Error! Bookmark not 4
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... Error! Bookmark not Gambar 3.2 Geometrik struktur model validasi... Error! Bookmark not Gambar 3.3 Cara Me-release Momen pada Strat.. Error! Bookmark not Gambar 3.4 Cara Me-release Gaya Tarik pada Strat... Error! Bookmark not Gambar 3.5 Konfigurasi Elemen Shell... Error! Bookmark not Gambar 3.6 Data Geometri Model Rangka Sederhana... Error! Bookmark not Gambar 3.7 Geometri Struktur Rangka (a) Rangka 2 Tingkat, (b) Rangka 3 Tingkat, (c) Rangka 4 Tingkat... Error! Bookmark not Gambar 3.8 Variasi Lubang Dinding Pengisi... Error! Bookmark not Gambar 3.9 Pengaturan IBC 2009 yang disesuaikan dengan SNI 2012... Error! Bookmark not Gambar 4.1 Model dengan Elemen Shell (a) Model RDP Penuh (MSsh), (b) Model RDP dengan Bukaan Pintu (MDOsh), dan (c) Model RDP dengan Bukaan Jendela (MWOsh)... Error! Bookmark not Gambar 4.2 Model dengan Strat Diagonal (a) Model RDP Penuh (MSst), (b) Model RDP dengan Bukaan Pintu (MDOst), dan (c) Model RDP dengan Bukaan Jendela (MWOst)... Error! Bookmark not Gambar 4.3 Kurva Gaya-Perpindahan MSsh... Error! Bookmark not Gambar 4.4 Kurva Gaya-Perpindahan MDOsh... Error! Bookmark not Gambar 4.5 Kurva Gaya-Perpindahan MWOsh... Error! Bookmark not Gambar 4.6 Kurva Gaya-Perpindahan MSst... Error! Bookmark not Gambar 4.7 Kurva Gaya-Perpindahan MDOst... Error! Bookmark not Gambar 4.8 Kurva Gaya-Perpindahan MWOst... Error! Bookmark not Gambar 4.9 Model Rangka Sederhana dengan Elemen Shell (a) dinding penuh, (b) luas lubang 10%, (c) luas lubang 20%, (d) luas lubang 30%, (e) luas lubang 40%, (f) luas lubang 50%, dan (g) luas lubang 60%... Error! Bookmark not Gambar 4.10 Model Rangka Sederhana dengan Strat Diagonal (a) dinding penuh, (b) luas lubang 10%, (c) luas lubang 20%, (d) luas lubang 30%, (e) luas lubang 40%, (f) luas lubang 50%, dan (g) luas lubang 60%... Error! Bookmark not Gambar 4.11 Perbandingan Simpangan Rangka sederhana Model Elemen Shell... Error! Bookmark not Gambar 4.12 Perbandingan Simpangan Rangka sederhana Model Strat Diagonal... Error! Bookmark not Gambar 4.13 Perbandingan Simpangan Rangka sederhana Model Strat Diagonal dan Elemen Shell... Error! Bookmark not Gambar 4.14 Hubungan antara Persentase Lubang (r) terhadap koefisien kekakuan dinding (c)... Error! Bookmark not Gambar 4.15 Perbandingan Simpangan Rangka 2 Tingkat. Error! Bookmark not Gambar 4.16 Perbandingan Simpangan Rangka 3 Tingkat. Error! Bookmark not Gambar 4.17 Perbandingan Simpangan Rangka 4 Tingkat. Error! Bookmark not 5
6
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Properti material rata-rata... Error! Bookmark not Tabel 2.2 Rekapitulasi hasil eksperimen... Error! Bookmark not Tabel 2.3 Rekapitulasi dari rasio daktilitas spesimen... Error! Bookmark not Tabel 2.4 Tipe Benda Uji Dinding Pengisi dengan Bukaan Error! Bookmark not Tabel 2.5 Material yang Digunakan dan Sifat-Sifatnya... Error! Bookmark not Tabel 3.1 Kode Penamaan Setiap Model... Error! Bookmark not Tabel 4.1 Variasi Beban dan EI... Error! Bookmark not Tabel 4.2 Lebar Strat Diagonal... Error! Bookmark not Tabel 4.3 Dimensi Bukaan Dinding pada Rangka Sederhana... Error! Bookmark not Tabel 4.4 Lebar Strat Pada Model Rangka Sederhana... Error! Bookmark not Tabel 4.5 Dimensi Penampang Struktur Rangka 2 Tingkat. Error! Bookmark not Tabel 4.6 Dimensi Penampang Struktur Rangka 3 Tingkat. Error! Bookmark not Tabel 4.7 Dimensi Penampang Struktur Rangka 4 Tingkat. Error! Bookmark not Tabel 4.8 Perbedaan Simpangan Antara Model Elemen Shell dan Strat Diagonal... Error! Bookmark not Tabel 4.9 Perbedaan Simpangan Antara Model Elemen Shell dan Strat Diagonal... Error! Bookmark not Tabel 4.10 Perbedaan Simpangan Antara Model Elemen Shell dan Strat Diagonal... Error! Bookmark not 7
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran A Ketentuan Pembebanan Gempa... 73 Tabel A.1 Faktor Keutamaan gempa... Error! Bookmark not Tabel A.2 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik... Error! Bookmark not Tabel A.3 Faktor R, C d, dan Ω 0 untuk Sistem Penahan Gaya Gempa... Error! Bookmark not Gambar A.1 SS, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget (MCER), kelas situs SB... Error! Bookmark not Gambar A.2 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER), kelas situs SB... Error! Bookmark not Lampiran B Dimensi Strat Diagonal... 76 Tabel B.1 Lebar Strat untuk Model Validasi... Error! Bookmark not Tabel B.2 Lebar Strat pada model Rangka Sederhana... Error! Bookmark not Tabel B.3 Lebar Strat pada model Rangka 2, 3 dan 4 tingkaterror! Bookmark not Lampiran C Data Beban dan Perpindahan... 77 Tabel C.1 Data Beban dan Perpindahan Model MSsh... Error! Bookmark not Tabel C.2 Data Beban dan Perpindahan Model MDOsh... Error! Bookmark not Tabel C.3 Data Beban dan Perpindahan Model MWOsh... Error! Bookmark not Tabel C.4 Data Beban dan Perpindahan Model MSst... Error! Bookmark not Tabel C.5 Data Beban dan Perpindahan Model MDOst... Error! Bookmark not Tabel C.6 Data Beban dan Perpindahan Model MWOst... Error! Bookmark not Tabel C.7 Data Perpindahan Model Rangka Sederhana... Error! Bookmark not Tabel C.8 Data Perpindahan Model Rangka Dua Tingkat.. Error! Bookmark not Tabel C.9 Data Perpindahan Model Rangka Tiga Tingkat.. Error! Bookmark not Tabel C.10 Data Perpindahan Model Rangka Empat TingkatError! Bookmark not Lampiran D Model Struktur Rangka 2, 3, dan 4 Tingkat... 83 Gambar D.1 Model Rangka 2 Tingkat dengan Elemen Shell (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60%... Error! Bookmark not Gambar D.2 Model Rangka 2 Tingkat dengan Strat Diagonal (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60%... Error! Bookmark not 8
Gambar D.3 Model Rangka 3 Tingkat dengan Elemen Shell (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60%... Error! Bookmark not Gambar D.4 Model Rangka 3 Tingkat dengan Strat Diagonal (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60%... Error! Bookmark not Gambar D.5 Model Rangka 4 Tingkat dengan Elemen Shell (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60%... Error! Bookmark not Gambar D.6 Model Rangka 4 Tingkat dengan Strat Diagonal (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60%... Error! Bookmark not 9