BAB II KAJIA PUSTAKA Dalam merencanakan strktr sebah bangnan diperlkan langkah-langkah ang mendasar dan sistematis ntk menjelaskan apakah bangnan tersebt memenhi sarat keamanan sehingga dapat dignakan sepanjang mr rencanana, adapn langkah-langkah perencanaan strktr ntk sebah bangnan dapat digambarkan sebagai berikt: 1. Permsan masalah dan analisis ngsi ang ditentkan oleh perntkan bangnan, lokasi, karakter (bentk khss) dari segi arsitektral dan sebagaina. 2. Evalasi pembebanan, menentkan tipe pembeban (jenis) serta besarna nilai berikt kombinasina ang mngkin terjadi pada bangnan. 3. Preliminar design, menentkan jenis material ang dignakan, denah dan skala dari sistem. 4. Mempelajari kinerja strktr ata perilak dibawah pembebanan rencana. 5. Rancangan deiniti dari sistem ait pemilihan kran, bentk, kalitas dan sebagaina dari sema bagian strktr. 6. Integrasi strktr dalam bangnan ntk memberikan kerangka bangnan terhadap aspek geoteknis, detail-detail arsitektral, peralatan mekanikal dan elektrikal, peralatan-peralatan penggnaan bangnan dan sebagaina. 7. Detail konstrksi mencakp stdi metode, detail penggambaran strktr dan rtan pabrikasina berikt pemasangan dilapangan. Dari sema langkah diatas akan menjadi pedoman bagi perencana strktr ntk mengetahi hal-hal apa saja ang dapat menebabkan rsak ata rnthna strktr setelah strktr berdiri dan dibebani, salah sat aktor ang dapat menebabkan kegagalan strktr adalah gaa lateral ang terjadi akibat terjadina gempa bmi. Semakin tinggi bangnan akan semakin besar pla massa bangnan tersebt, sehingga akan menebabkan gaa lateral ang terjadi pada bangnan tersebt meningkat. Selain aktor massa bangnan masih banak aktor ang Mksin Zaenal A Halaman 6
berpengarh terhadap besarna gaa lateral tersebt, ntk it penlis jga akan meninggng tentang konsep perencanaan gempa pada tlisan berikt. 2.1. Perilak Strktr Gedng Tinggi Selama Gempa Sebagaimana diketahi bahwa strktr bangnan akan mengalami kersakan besar apabila rekensi dominan beban (getaran) tanah akibat gempa berdekatan dengan rekensi getaran bangnan. Getaran akibat gempa ini menebabkan elemen-elemen vertikal strktr seperti kolom dan dinding geser mengalami perbahan ata deormasi dari kondisi semla. Semakin besar getaran maka akan terjadi sat deormasi dari kondisi semla. Semakin besar getaran maka akan terjadi sat deormasi pada elemen strktr dan jika deormasi tersebt mencapai titik kelelehan elemen-elemen strktr, maka strktr dapat mengalami kernthan. Besarna kekatan gaa akibat getaran gempa, tergantng pada massa strktr, percepatan getaran tanah, karakteristik pondasi dan karakteristik dinamis strktr gedng. Pada jenis pembebanan ang akan dibebankan pada strktr terdapat beban angin dan beban gempa. Keda beban ini merpakan pembebanan ang arahna tegak lrs terhadap strktr gedng. Dari keda pembebanan ini, beban ini akan menimblkan getaran pada strktr dimana gempa akan menimblkan getaran ang lebih besar dampakna pada strktr dibandingkan oleh getaran ang ditimblkan akibat angin. Hal ini disebabkan karena beberapa alasan; 1. Getaran gempa terjadi dalam rekensi ang sangat singkat dibandingkan dengan angin, 2. Drasi (wakt) getaran ang ditimblkan sangat singkat, namn dampak ang ditimblkan tidak jah berbeda akibat angin. Oleh sebab it, getaran ang ditimblkan oleh gempa dirancang sebagai gaa horisontal lateral, ang dibebani terhadap strktr gedng tinggi. Drit ata deleksi lateral merpakan peralihan lateral dari sat lantai dengan lantai dibawahna. Deleksi lateral ang terjadi selama gempa hars dibatasi nilaina. Hal ini bertjan ntk mencegah terjadina tegangan maksimm ang hars diimbangi oleh komponen elemen strktr gedng. Total Mksin Zaenal A Halaman 7
penimpangan ang terjadi merpakan nilai absolt peralihan dari titik ang ditinja berdasarkan titik dasar acan. Pencegahan deleksi lateral dapat dikrangi dengan perencanaan sat strktr ang mamp mendistribsikan gaa lateral pada sema elemen strktr secara merata. Perencanaan strktr it dapat berpa penambahan elemen bresing diagonal pada strktr gedng. 2.2. Konsep Perencanaan Gempa Terdapat da pendekatan dalam mendapatkan nilai gaa gempa. Pendekatan tersebt adalah; 1. Prosedr ekivalen gaa statik 2. Prosedr analisa dinamis. Berdasarkan pada peratran perencanaan tahan gempa indonesia ntk gedng, pemakaian da prosedr diatas dapat dibedakan berdasarkan pada strktr gedng tersebt. Untk penggnaan prosedr analisa dinamis dapat dignakan berdasarkan; a. Laot Strktr gedng sangat tidak beratran. K 1 dan ata K 1 > 0,25 A A K1 K2 A K1 A K1 Gambar Denah Strktr Gedng Gambar. 2.1. Contoh berbagai macam denah strktr gedng Mksin Zaenal A Halaman 8
b. Strktr gedng memiliki kekakan tiap lantai tidak merata. c. Strktr gedng dengan tinggi lebih dari 40 m d. Strktr gedng ang bentk, kran dan perntkkanna tidak mm. Dilar point diatas, perencanaan bangnan tahan gempa ntk gedng dapat dilakkan dengan menggnakan prosedr analisa beban statik ekivalen. Beban statik ekivalen adalah sat representasi dari beban gempa setelah disederhanakan dan dimodiikasi, ang mana gaa inersia ang bekerja pada sat masa akibat gempa disederhanakan menjadi ekivalen beban statik. Beban kerja horisontal dianggap mencerminkan matan kerja ang maksimm seolah terjadi akibat gaa dinamis. 2.2.1 Analisa Dinamik pada Mlti Store Bilding Strktr MDOF (Mlti Degree o Freedom) dalam analisa dinamik dilakkan dengan melakkan modelisasi sistem strktr hingga diperoleh matriks massa dan matriks kekakan strktr ang terkait dengan pembebanan ang terjadi pada strktr tersebt. Dengan memperhatikan persamaan dinamik strktr ang menggnakan prinsip hkm ewton II ait : F m a (2.1) F ( t) Fs Fd ma (2.1a) F ( t) ma Fd Fs (2.1b) F ( t) m a c v k x (2.1c) dengan a ; v ; x (2.2) Mksin Zaenal A Halaman 9
maka persamaan dinamik adalah F ( t) m c k (2.3a) mr g m c k (2.4b) m = massa c = koeisien redaman k = kekakan = percepatan = kecepatan = perpindahan R = vektor arah percepatan tanah ata gempa ang menghbngkan arah pergerakan tanah akibat gempa dengan derajat kebebasan global Setelah persamaan dinamik ditentkan, kemdian dilakkan kondensasi matriks ntk memdahkan analisa matriks dengan mengeliminir matriks massa ang bernilai nol dan menederhanakan matriks kekakan dalam sistem strktr tersebt. Matriks sebelm kondensasi M M 0 mm 0 M ss (2.5) K mm ms K (2.6) K sm K K ss Matriks sesdah kondensasi M ~ M mm (2.7) ~ K K mm K ms K ss 1 K sm (2.8) Analisa dilanjtkan dengan menentkan nilai eigen ( ) dengan permsan berikt det K M 0 (2.8) Mksin Zaenal A Halaman 10
dengan = 2 (2.9) Beriktna dapat ditentkan pola getar ( ) strktr dengan permsan berikt K 0 (2.10) i M Analisa dilanjtkan dengan menentkan percepatan gempa ang terjadi berdasarkan periode getar alami strktr. Penentan percepatan gempa (Sa) dapat diketahi dengan memperhatikan zona wilaah gempa ang mempnai graik hbngan antara percepatan gempa dengan peiodena pada peratran SI-03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untk Bangnan Gedng. Untk analisis gempa ini dipilih menggnakan zona wilaah i 2.2.2. Menentkan Beban Statik Ekivalen Setiap gedng hars direncanakan menahan sat gaa geser dasar horisontal total akibat gempa (V). C I W V 1.. t R dimana C = koeisien percepatan gempa (1/detik) I = aktor ketamaan R = aktor Redksi gempa W t = Kombinasi beban mati dan beban hidp () V = gaa geser dasar rencana total () (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untk Bangnan Gedng, SI 03-1726-2002, hal 28) 2.2.2.1 Menentkan C ilai C didasarkan pada variabel ; wakt getar alami, wilaah gempa dari bangnan tersebt, serta jenis tanah dibawah bangnan. a. Menentkan T (wakt getar alami) Untk taksiran permlaan, harga wakt getar dari gedng adalah sebagai berikt ; Mksin Zaenal A Halaman 11
T 3 4 0,06. H,ntk portal beton T 4 0,085. H,ntk 3 portal baja T 0,09. H,ntk B strktr lainna dimana : H = tinggi bagian tama strktr gedng dikr dari tara penjepitan lateral, m B = panjang selrhna dari denah strktr pada alasna dalam arah ang ditinja, m b. Menetapkan wilaah gempa dari bangnan, (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untk Bangnan Gedng, SI 03-1726-2002, hal 21), gambar wilaah gempa lihat lampiran. c. Menetapkan jenis tanah dibawah bangnan Da jenis tanah bawah hars dapat dibedakan dalam memilih nilai C, ait tanah keras dan tanah lnak. Untk pemakaian peratran ini sat strktr hars dianggap berdiri diatas tanah bawah ang lnak. 2. Menentkan aktor ketamaan [I] Faktor ketamaan didasarkan pada kategori gedng dan bangnan ang akan dianalisa. I I.I 1 2 I 1 adalah aktor ketamaan ntk menesaikan perioda lang gempa berkaitan dengan penesaian probabilitas terjadina gempa it selama mr gedng I 2 adalah aktor ketamaan ntk menesaikan periode lang gempa berkaitan dengan penesaian mr gedng. ilai aktor I didasarkan pada tabel 2.1. Mksin Zaenal A Halaman 12
Tabel 2.1 Faktor Ketamaan Kategori Gedng Gedng mm seperti ntk penghnian, perniagaan dan perkantoran Faktor Ketamaan I 1 I 2 I 1,0 1,0 1,0 Monmen dan bangnan monmental 1,0 1,6 1,6 Gedng penting pasca gempa seperti rmah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, psat penelamatan dalam keadaan darrat, asilitas radio dan televisi Gedng ntk menimpan bahan berbahaa seperti gas, prodk minak bmi, asam, bahan beracn 1,4 1,0 1,4 1,6 12,0 1,6 Cerobong, tangki di atas menara 1,5 1,0 1,5 (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untk Bangnan Gedng, SI 03-1726-2002, hal 7) 3. Menentkan aktor redksi gempa [R] ilai aktor redksi gempa merpakan aktor ang mempengarhi tara kinerja strktr gedng baik ntk kondisi elastis atapn daktail penh. Faktor ini didasarkan pada tabel 2.2. Tabel 2.2 Parameter Daktailitas Strktr Gempa Tara Kinerja Strktr Gedng (aktor daktailitas strktr gedng) Elastik Penh 1,0 1,6 Daktail Parsial 1,5 2,4 R 2,0 3,2 2,5 4,0 3,0 4,8 3,5 5,6 4,0 6,4 4,5 7,2 5,0 8,0 Daktail Penh 5,3 8,5 (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untk Bangnan Gedng, SI 03-1726-2002, hal 10) Mksin Zaenal A Halaman 13
W4 W3 W2 W1 4 Menentkan W t Lantai (h4)/2 (h4+h3)/2 (h2+h1)/2 (h3+h2)/2 h4 h3 h2 h1 Tinggi lantai (hi) Berat Tingkat Lantai Wi 4 h1+h2+h3+h4 W4 3 h1+h2+h3 W3 2 h2+h1 W2 1 h1 W1 Jmlah Wt Maka gaa gesar V C. I. W 1 t R (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untk Bangnan Gedng, SI 03-1726-2002, hal 27) 2.3 Distribsi Gaa Geser Dasar Vertikal Total Akibat Gaa gempa (V) Gaa geser dasar horisontal total akibat gaa gempa didistribsikan menjadi beban horisontal terpsat pada masing-masing lantai strktr gedng. Wi. hi Fi. V Wi. hi dimana Wi = Berat lantai ke-i hi = tinggi lantai ke-i V =Gaa geser dasar horisontal total gempa (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untk Bangnan Gedng, SI 03-1726-2002, hal 28) Tabel 2.3 distribsi Gaa geser dasar horisontal Lantai Tingkat ke Tinggi Lantai (hi) (m) Berat tingkat (Wi) (ton) Wi. hi (ton. m) 4 h 1 + h 2 + h 3 + h 4 W 4 a 3 h 1 + h 2 + h 3 W 3 b a b Fi (ton). V F 4. V F 3 Mksin Zaenal A Halaman 14
2 h 1 + h 2 W 2 c 1 h 1 W 1 d W t c d. V F 2. V F 1 V Gambar. 2.2. Beban Lateral Ekivalen 2.4 Sistem Strktr Gedng Strktr gedng memiliki jenis elemen ang dapat dibedakan berdasarkan pada elemen vertikal dan elemen horisontal. Dalam keadaan pembebanan gaa gempa strktr elemen vertikal direncanakan sebagai elemen ang menerskan gaa gempa ke pondasi. Elemen vertikal dapat berpa; a. Dinding geser, dinding ang direncanakan secara meners dari pondasi hingga keatas strktr. b. Rangka bresing, Elemen diagonal vertikal pada rangka strktr ang memberikan kontribsi kekakan pada strktr gedng. c. Moment-resisting rame, salah sat bentk rangka strktr dalam menahan gaa gempa. Sedangkan strktr elemen horisontal direncanakan sebagai elemen pendistribsi gaa lateral ke elemen vertikal. Bentk elemen horisontal dapat berpa; Mksin Zaenal A Halaman 15
a. Diaragma; Sat bagian strktr berpa sekat (pelat lantai ata atap) ata rangka ang berngsi mendistribsikan gaa lateral. b. Horisontal bresing ; berpa pelat lantai. c. Balok; Untk sistem pada strktr gedng, terdapat beberapa sistem strktr ang berngsi ntk menahan gaa gempa ang terjadi. Sistem ini sering dignakan pada strktr gedng dalam mendistribsikan gaa gempa. Tabel 2.4 Jenis Sistem strktr (Tabel 15.2-1. SI-03-1729-2002) Sistem Strktr 1. Sistem Dinding Penmp Sistem strktr ang memiliki rangka rang pemikl beban gravitasi secara lengkap. Dinding penmp ata sistem bresing memikl hampir sema beban gravitasi. Beban lateral dipikl dinding geser ata rangka bresing 2 Sistem Rangka Bangnan Sistem strktr ang pada dasarna memiliki rangka rang pemikl beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikl rangka pemikl momen ata rangka bresing 3. Sistem Rangka Bangnan Sistem strktr ang pada dasarna memiliki rangka rang pemikl beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikl rangka pemikl momen tertama melali mekanisme lentr 4.Sistem Ganda Terdiri dari : a. Rangka rang ang memikl selrh beban gravitasi. b. Pemikl beban lateral berpa dinding geser ata rangka bresing dengan rangka pemikl momen rangka pemikl momen hars direncanakan secara terpisah mamp memikl sekrang-krangna 25 % dari Sistem Pemikl Beban Gempa 1. Dinding penmp dengan rangka baja ringan dan bresing baja tarik 2. Rangka bresing dimana bresing memikl beban gravitasi 1. Sistem rangka bresing kosentrik biasa 2. Sistem rangka bresing konsentrik khss 3. Sistem rangka bresing eksentrik 1. Sistem rangka pemikl momen khss 2. Sistem rangka pemikl momen terbatas 3. Sistem rangka pemikl momen biasa 4. Sstem rangka batang pemikl momen khss 1. Dinding geser beton dengan sstem rangka pemikl momen biasa baja 2. Sistem rangka bresing eksentrik baja: a.dengan sistem rangka pemikl momen khss baja b.dengan sstem rangka pemikl momen biasa baja 3. Sistem rangka bresing kosentrik biasa baja Mksin Zaenal A Halaman 16
selrh beban lateral c. Keda sstem hars direncanakan ntk memikl secara bersama-sama selrh beban lateral dengan memperhatikan interaksi sstem ganda. 5.Sistem Bangnan Kolom kantilever Sstem strktr ang memanaatkan kolom kantilever ntk memikl beban lateral a.dengan sistem rangka pemikl momen khss baja b.dengan sstem rangka pemikl momen biasa baja 4. Sistem rangka bresing kosentrik khss baja a.dengan sistem rangka pemikl momen khss baja b.dengan sstem rangka pemikl momen biasa baja Komponen strktr kolom kantilever (a) (b) (c) (d) (e) () Gambar 2.3 : Sistem Strktr Penahan beban lateral ; (a) Strktr baja moment-resisting rame, (b) Strktr beton moment-resisting rame, (c) Strktr rangka baja dengan shear walls, (d) Strktr rangka beton dengan shear walls, (e) Strktr bresing rangka baja, () Strktr rangka baja dengan pasangan dinding bat bata. 2.5 Sistem Strktr Bresing Sistem strktr rangka sangat tidak eisien dignakan pada strktr gedng dengan jmlah lantai lebih dari 30 lantai. Hal ini disebabkan oleh deleksi ang dihasilkan akibat gaa gempa. Mksin Zaenal A Halaman 17
Sistem strktr bresing direncanakan ntk mengrangi bending ang terjadi pada kolom dan balok. Dengan menambahkan sat elemen diagonal, strktr gedng memiliki penambahan kekakan strktr dalam menahan gaa gempa. Sistem strktr bresing dapat disamakan dengan rangka bresing vertikal kantilever ang menahan beban lateral dengan kekakan kolom dan bresing. Kolom bekerja sebagai elemen vertikal ang menahan momen, sedangkan elemen diagonal bresing dan balok bekerja sebagai elemen ang menahan gaa horisontal. 2.5.1 Jenis rangka bresing Rangka bresing dapat dikelompokkan dalam da kategori, ang didasari oleh karakteristik daktilitasna, ait a. concentric braced rames (CBF) ata Rangka Bresing Konsentris, smb sema elemen bertem dalam sat titik tem dan gaa bekerja secara aksial b. eccentric braced rames (EBF) ata Rangka Bresing Eksentris, memanaatkan jarak terhadap smb axis ntk mendapatkan kelentran dan kekatan geser pada elemen sehingga meningkatkan kekakan. Rangka bresing dapat berbentk dalam berbagai cara. Bentk bresing tergantng pada gaa ang bekerja pada elemen diagonal, panjang elemen, kekakan dan rang kebebasan. 2.5.2 Sistem Rangka Bresing Konsentris Ada beberapa jenis dari Concentric braced rames ; diantarana adalah jenis V, K dan X. Penambahan elemen bresing pada sistem strktr membant memberikan kekakan strktr lebih besar. Dari segi arsitektr, concentric braced rames memiliki kekrangan tersendiri, hal ini disebabkan karena area kebebasan rang strktr berkrang akibat elemen bresing. Mksin Zaenal A Halaman 18
Gambar 2.4: Konigrasi Sistem Strktr Bresing Konsentris 2.5.3 Sistem Rangka Bresing Eksentris Eccentric braced rames ata disebt jga Sistem Rangka Bresing Eksentris merpakan sistem strktral ang mengkombinasikan kekatan dan kekakan rangka bresing dengan prilak inelastic serta penghilangan momen rangka. Strktr eccentric braced rames (EBF) memokskan perilak eksentrisitas ang bekerja pada balok dengan kolom serta balok dengan sambngan bresing. Elemen balok eksentrisitas bekerja sebagai elemen ang menghilangkan gaa torsi pada balok. Segmen balok ang memiliki eksentrisitas di sebt bagian link biasa disebt e, ang direncanakan ntk mendisipasi energi pada saat terjadi gempa kat. Gambar. 2.5. Rotasi dan Deormasi ang terjadi pada SRBE jika diberi beban lateral Mksin Zaenal A Halaman 19
Gambar. 2.6. Konigrasi Sistem Rangka Bresing Eksentris 2.6 Batasan Perencanaan Pada Sistem Bresing Eksentris. Batasan sistem bracing eksentris di okskan pada strktr baja, karena material baja merpakan bahan ang ideal ntk menahan gempa. Baja memiliki siat ang mengntngkan dalam sistem bracing eksentris, namn dilain sisi baja jga memiliki kelemahan ang hars diperhatikan. Siat kentngan ang dimiliki oleh baja adalah siat daktailitas ang ckp tinggi dan kemampan tegangan tarik dan tekan ang ckp besar. Baja mamp menaan regangan dan tahanan ang ckp besar akibat beban ang bekerja. Sedangkan kergian ang dimiliki oleh baja adalah siat drabilitas ang mdah terjadi korosi seiring dengan perjalanan wakt, ang akan mengakibatkan menrnna kekatan baja. Di Indonesia penggnaan material baja dalam sistem bresing eksentris hars didasarkan pada peratran tata cara perencanaan strktr baja ntk bangnan gedng, tahn 2002. Didalam peratran tersebt terdapat persaratan sistem bresing eksentris ang dikelompokan, sebagai berikt (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Strktr Baja Untk Bangnan Gedng, SI 03-1729-2002, hal 147-149); a. Link merpakan bagian dari balok ang direncanakan ntk mendisipasi energi pada saat terjadi gempa kat. Link direncanakan pada kondisi deormasi inelastis, dimana link akan melampai tegangan izin dasarna namn tidak boleh melampai tegangan lelehna, ait 350 MPa. Mksin Zaenal A Halaman 20
t t h Skripsi b. Link hars memenhi perbandingan lebar terhadap tebal sesai dengan tabel 2.5 b tw Gambar 2.7 : Penampang Proil Tabel 2.5 : ilai batas perbandingan lebar terhadap tebal, p, ntk elemen tekan(tabel 15.7-1 SI-03-1729-2002) Keterangan elemen Perbandingan lebar terhadap tebal ilai batas perbandingan lebar terhadap tebal Saap-saap proil I, proil hibrida ata proil terssn dan proil kanal dalam lentr b/t 135 Pelat-pelat badan pada kombinasi lentr dan aksial tekan Bila U / b. 0,125 1,365 1 1,54 b. Bila U / b.. 0,125 500 665 2,33 b. Penampang baja blat berongga dalam aksial tekan ata lentr Penampang baja persegi berongga dalam aksial tekan ata lentr D/t b/t ata h/t 9000 290 Mksin Zaenal A Halaman 21
c. Sdt rotasi link adalah sdt inelastis antara link dan bagian balok di lar link, ang memberikan batasan nilai i. 0,08 radian ntk e 1,6. Mp / Vp ii. 0,02 radian ntk e 2,6. Mp / Vp Dimana: Mp = Zx. F Vp = 0,6 F.d.tw Mp = Momen plastis Vp = Geser Plastis F = Kat leleh D = tinggi web tw = lebar web. Kat geser rencana link hars lebih besar daripada kat geser perl,. Vn V ; dimana, Vn = kat geser nominal link, diambil nilai terkecil dari Vp ata 2Mp / e. Vp = 0,6. (d 2t). Tw = 0,9 e adalah panjang link d. Beban aksial pada link ; Jika, < 0,15. = Ag. F maka pengarh gaa aksial pada kat geser rencana link tidak perl diperhitngkan Jika, >0,15., aksial diperhitngkan dengan ketentan tambahan ; i. Kat geser rencana link hars ditentkan sebagai nilai terkecil dari. V pa ata 2.M pa / e, dimana ; Mksin Zaenal A Halaman 22
V M pa 1,18. M 0,9 ii. Panjang link tidak boleh melebihi ; pa V p. 1 p.1 / 2 / 1,15 0,5 ' A / A 1,6 M / V w g p p ' Untk A 0, 3 w A g ' 1,6M p / V p Untk A A w g 0, 3 dengan, A d 2 t w b t w ' V e. Pemberian pengak link setinggi badan link dan berada di keda sisi pelat badan link dengan pengatran spasi pengak, ait; i. Link dengan panjang, 1,6M P / Vp, tidak boleh melebihi 30t w d 5 ntk sdt rotasi link 0,08 radian ata 52t w d 5 ntk sdt rotasi link 0,02 radian ii. Link dengan panjang diantara 2,6M P / V p dan 5 M P / Vp, tidak boleh melebihi ; 1,5b, dari setiap jng link; iii. Link dengan panjang diantara1,6m P / Vp dan 2,6M P / V p, direncanakan memiliki pengak antara ang memenhi ketentan btir 1 dan 2 diatas iv. Link dengan panjang lebih besar dari 5 M P / Vp, tidak memerlkan pengak antara. Mksin Zaenal A Halaman 23
. Sambngan link-ke kolom Direncanakan berdasarkan hasil pengjian siklik ang mennjkan kemampan rotasi inelastis 20 0. 2.7 Peratran LFRD Ketetapan LFRD menetapkan sat ketentan strktr dalam menganalisa kekatan strktr. Analisa ini dilakkan saat kondisi desain dan masa pelaanan 2.7.1 Kombinasi Pembebanan Kombinasi pembebanan dilakkan ntk mendapatkan sat gaa dalam teraktor baik gaa aksial teraktor dan momen lentr teraktor. Sesai peratran SI 03-1729-2002 maka Strktr baja dengan gaa lateral diatas hars mamp memikl sema kombinasi pembebanan dibawah ini : a. 1,2DL + γ L. LL+ ΩE b. 0,9DL + ΩE γ L : = 0,5 bila LL< 5 kpa dan = 1 bila LL > 5 kpa (Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Strktr Baja Untk Bangnan Gedng, SI 03-1729-2002, hal 125) Untk SRBE, Ω = 2,8 (Tabel 15.2-1.Badan Standarisasi asional, Tata Cara Perencanaan Strktr Baja Untk Bangnan Gedng, SI 03-1729-2002, hal 152) 2.7.2 Analisa Pemenhan Kondisi Desain Analisa pada pemenhan kondisi desain melipti analisa ntk mendapatkan dimensi awal pada elemen-elemen strktr. A. Elemen Kolom Rmsan pada elemen kolom ; A. A., n g cr g Mksin Zaenal A Halaman 24
, cr c L k. r E, L k L k c. dimana c < 0,25 maka =1, 0,25 < c <1,2 maka 1,6 c >1,2 maka =1,25. c 2 1,43 0,67 c A g. dengan = tegangan leleh material = gaa aksial ang didapat dari perhitngan kompter. B. Elemen Bresing Proil kanal ganda sering dignakan proil pada elemen bresing. Elemen bresing mengalami gaa kombinasi tekan dan tarik. Karena dignakan material baja maka elemen bresing menggnakan analisa gaa tekan pada penampang ganda. Adapn rmsan ang dignakan adalah; a. Strktr aksial tekan Kelangsingan smb bahan x-x x r x L kx, r x I A x g x x Kelangsingan smb bahan - ix 2 m. 2 2 l L k I, r r Ag Mksin Zaenal A Halaman 25
l L l r min A. n g A g. = tegangan leleh metrial = gaa aksial ang didapat dari perhitngan kompter. b. Strktr lentr V V n 0,9.. V n 0,6.. A w A w V.0,6. = tegangan leleh metrial V = gaa geser ang didapat dari perhitngan kompter. Ditetapkan proil ang memenhi keda ketetapan. C. Elemen Balok Elemen balok terdiri dari elemen balok link dan balok lar link ang dipisahkan oleh adana elemen diagonal dengan sat jarak eksentrisitas. Elemen balok dianalisa dengan menggnakan analisa kombinasi gaa aksial dan momen plastis. Adapn rmsan ang dignakan; a. Strktr gaa aksial Rmsan ang dignakan sama dengan rmsan pada elemen balok. amn tegangan ang dignakan adalah tegangan leleh, karena balok dianalisa sebagai elemen plastis. Strktr momen plastis, lentr; M. M n. 0,9 Mksin Zaenal A Halaman 26
M M. S n p x S x M 0,9. = tegangan leleh M = momen lentr ang didapat dari perhitngan kompter Dari kombinasi analisa didapat da proil, akibat gaa aksial dan akibat momen lentr. Tetapkan proil ang akan dignakan, kemdian melakkan penganalisaan kembali apakah proil tersebt mamp mendkng pembebanan ang terjadi. 2.7.3 Analisa Pemenhan Kondisi Masa Pelaanan Analisa ini mengraikan kemampan strktr dalam menahan gaa gempa ang terjadi dengan mengkontrol kondisi elemen-elemen strktr berdasarkan gaa interaksi aksial-momen dan lendtanna. A. Elemen Kolom 1. Step 1 ; Pembebanan a. Beban aksial teraktor, didapat dari perhitngan kompter dengan pembebanan aksial teraktor maksimm antara 2 kombinasi pembebanan berikt : 1,2DL + γ L. LL+ ΩE ata 0,9DL + ΩE b. Momen ltimate akibat beban lateral M, Diperoleh dari perhitngan kompter dengan pembebanan momen teraktor maksimm ang terjadi dari 2 kombinasi pembebanan diatas 2. Step 2 ; Analisa elemen kolom i. c 2 L k. r E 2 ii. iii. 0,658. cr A. n g cr 2 [Re : 5, p 253] Mksin Zaenal A Halaman 27
iv.. 0,85. A. n g cr v. kontrol;. n 0,2 ata 0, 2. n 3. Step 3 ; Eek tambahan Eek tambahan merpakan eek momen ang mengakibatkan simpangan pada strktr. M = b.m nt + s.m lt b 1 c m cr c m = 1 karena momen ang terjadi pada jng-jng kolom seragam. 1 s oh 1 oh HL didapat dari perhitngan kompter terhadap simpangan ang ditinja 4. Step 4 ; Kontrol Analisa kekatan elemen terhadap gaa aksial dan momen dengan menggnakan interaksi aksial-momen (i) Bila 0, 2. n (ii) Bila 0, 2. n 8 M x maka 1, 0 9. M. n b nx M x maka 1, 0... M 2 n b nx Sarat ketentan ang telah dipenhi menetapkan dimensi proil ang akan dignakan pada strktr B. Elemen Bresing 1. Step 1 ; Gaa geser dalam V n bracing, V n link, di peroleh dari perhitngan sebelmna, dengan dimensi proil ang telah ditentkan. Mksin Zaenal A Halaman 28
2. Step 2 ; Kontrol Pengevalasian elemen bracing V n bracing 1,25. R. Vn. Vn link C. Elemen Balok 1. Step 1 ; Menentkan Vn = kat geser nominal link, diambil nilai terkecil dari Vp ata 2Mp / e. Vp = 0,6. (d 2t). Tw M. Z p x = 0,9 e adalah panjang link 2. Step 2 ; Menentkan beban aksial pada link a. Jika, < 0,15. = Ag. F maka pengarh gaa aksial pada kat geser rencana link tidak perl diperhitngkan, =0 b. Jika, >0,15., aksial diperhitngkan dengan ketentan tambahan ; i. Kat geser rencana link hars ditentkan sebagai nilai terkecil dari. V pa ata 2.M pa / e, dimana ; V M pa pa V p. 1 1,18. M p / 0,9 ii. Panjang link tidak boleh melebihi ;.1 / 2 1,15 0,5 ' A / A 1,6 M / V w g p p ' Untk A 0, 3 w A g ' 1,6M p / V p Untk A A w g 0, 3 Mksin Zaenal A Halaman 29
dengan, ' Aw db 2 t tw, V iii. kontrol;. n 0,2 ata 0, 2. n 3. Step 3 ; Rotasi link Dari hitngan SAP 2000 didapat simpangan antar lantai s. Simpangan Inelastis, m =0,7.R. s a. batasan nilai i. 0,08 radian ntk e 1,6. Mp / Vp ii. 0,02 radian ntk e 2,6. Mp / Vp 2.7.4 Simpangan Strktr Simpangan maksimm antar lantai ang terjadi hars 0.02 h, jika wakt getar strktr 0.7 detik, dan hars 0.025 h, jika wakt getar strktr 0.7 detik. 2.7.5 Perencanaan Sambngan Kat rencana setiap komponen sambngan tidak boleh krang dari beban teraktor ang dihitng. Perencanaan sambngan hars memenhi persaratan berikt; 1). Gaa dalam ang disalrkan berada dalam keseimbangan dengan gaagaa ang bekerja pada sambngan. 2). Deormasi pada sambngan masih berada dalam batas kemampan deormasi sambngan. 3). Sambngan dan komponen ang berdekatan hars mamp memikl gaagaa ang bekerja padana. Mksin Zaenal A Halaman 30
Kat rencana minimm sambngan strktr hars direncanakan agar sedikitna dapat menerima gaa sebesar gaa-gaa ang berasal dari komponen strktr. Gaa-gaa pada sambngan sat bat dapat berpa ; a. Bat dalam gaa geser. V.. A d. Vn. r1 b b. Bat dalam gaa tarik T. T.0,75.. A d n b b c. Bat dalam kombinasi geser dan tarik Bat ang memikl gaa kombinasi hars memenhi a). V b v r1... m n. A b b b).. 1. A b T a n 1 1 r2. v 2 Untk bat mt normal 1 = 410 Mpa, 2 = 310 Mpa r 2 = 1,9 Pada strktr bresing terdapat persaratan ang hars dipenhi dalam ketentan sambngan. Berdasarkan SKSI 2002, ketentan sambngan pada strktr bresing eksentrisitas adalah; a. Sambngan balok-ke-kolom Sambngan balok-ke-kolom pada jng jah link sebagai sendi pada bidang pelat badan. V 0,02.. b. t n balok -lar dimana b adalah lebar saap balok link t adalah tebal saap balok link b. Sambngan bresing-ke-balok Kat perl sambngan batang bresing-ke-balok, pada jng link batang bracing ditentkan ; V n bracing 1,25. R. Vn link Mksin Zaenal A Halaman 31
dimana V n adalah kat rencana balok link c. Sambngan link-ke-kolom Sambngan hars memperhatikan kat lentr, ang dikr dimka kolom, sekrang-krangna sama dengan momen plastis nominal balok, M p. M. S p x 2.8 DESAI KAPASITAS Pada saat terjadi gempa, sat strktr mengalami getaran gempa dari lapisan tanah dibawah dasar bangnanna secara acak dalam berbagai arah. Apabila strktr tersebt sangat kak ata dengan kata lain mempnai wakt getar alami T ang mendekati nol detik, maka besarna gaa inersia F ang timbl akibat gempa dan ang bekerja pada titik massa adalah: F = M x a g Dimana : M : massa bangnan a g : percepatan getaran gempa Dalam hal ini strktr memberikan respon percepatan ang sama besar dengan percepatan getaran gempa pada tanah di dasar bangnan. amn mmna strktr-strktr bangnan mempnai nilai kekakan lateral ang beraneka ragam dan dengan demikian memiliki wakt getar alami T ang berbeda-beda pla. Oleh karenana respon percepatan maksimm strktr tidak selal sama besar dengan percepatan gempa. Mengingat kemngkinan besarna gaa inersia gempa ang bekerja pada titik psat massa bangnan, maka telah diterima sebagai kenataan, bahwa tidaklah ekonomis ntk merencanakan strktr-strktr mm sedemikian katna, sehingga tetap berperilak elastic saat dilanda gempa kat. Berbagai peratran perencanaan bangnan terhadap gempa, termask pedoman perencanaan ang berlak di Indonesia menetapkan sat tara beban gempa Mksin Zaenal A Halaman 32
rencana ang menjamin sat strktr agar tidak rsak oleh gempa-gempa kecil ata sedang, tetapi saat dilanda gempa kat ang jarang terjadi, strktr tersebt mamp berperilak daktail dengan memencarkan energi gempa dan sekaligs membatasi beban gempa ang mask kedalam strktr. Serangkaian hasil analisis dinamis mennjkkan bahwa strktr daktail dengan wakt getar alami T ang relati panjang cenderng ntk memiliki respon elastoplastis dengan deleksi maksimm ang sama besar dengan deleksi maksimm respon elastisna. Besarna aktor pembatasan beban gempa rencana R sama dengan besarna daktailitas strktr (ang merpakan rasio antara deleksi maksimm dan deleksi saat leleh pertama) sedangkan strktr dengan wakt getar alami T ang relati pendek cenderng berperilak elastoplastis dengan energi potensial ang sama besar dengan energi potensial respon elastisna. Besarna aktor beban R, dalam hal ini sama dengan dalam perencanaan strktr bangnan tahan gempa, terbentkna sendi-sendi plastis, ang mamp memencarkan energi gempa dan membatasi besarna beban gempa ang mask kedalam strktr hars dikendalikan sedemikian rpa agar strktr berperilak memaskan dan tidak sampai rnth saat terjadi gempa kat. Pengendalian terbentkna sendi-sendi plastis pada lokasi-lokasi ang telah ditentkan lebih dahl dapat dilakkan secara terlepas dari kekatan dan karakteristik gempa. Filosoi ini disebt dengan Konsep Desain Kapasitas. Untk menghadapi gempa kat ang mngkin terjadi dalam periode tertent, misalna 500 tahn, maka mekanisme kernthan sat portal rangka terbka dipilih sedemikian rpa sehingga memencarkan energi gempa secara memaskan dan kernthan ang bersiat catastrophic dapat dihindarkan. Ada da mekanisme ang khas dapat terjadi pada portal-portal rangka terbka: 1. Sendi Plastis pada balok tidak menebabkan kernthan (Mekanisme Kernthan ang diinginkan) 2. Sendi Plastis pada kolom tidak menebabkan kernthan lokal pada sat tingkat (Mekanisme Kernthan ang tidak diinginkan) Mekanisme goangan dengan pembentkan sebagian besar sendi plastis pada balok-balok lebih dikehendaki daripada mekanisme dengan pembentkan Mksin Zaenal A Halaman 33
sendi plastis ang terpsat hana pada jng-jng kolom sat lantai (sot stor mechanism), karena beberapa alasan sebagai berikt: 1. Pada mekanisme pertama pemencaran energi terjadi di dalam banak nsr, sedangkan pada mekanisme keda pemencaran energi terpsat pada sejmlah kecil kolom-kolom strktr. 2. Daktalitas krvatr ditntt pada balok ntk menghasilkan daktalitas strktr tertent. Gna menjamin terjadina mekanisme goang dengan pembentkan sebagian besar sendi plastis pada balok, Konsep Desain Kapasitas diterapkan ntk merencanakan agar kolom-kolom lebih kat dari balok-balok portal (strong colmn weak beam). Kernthan geser pada balok ang bersiat getas jga disahakan agar tidak terjadi lebih dahl dari kegagalan akibat beban lentr pada sendi-sendi plastis balok setelah mengalami rotasi-rotasi plastis ang ckp besar. Pada prinsipna, dengan konsep desain kapasitas, elemen-elemen tama penahan gempa dapat dipilih, direncanakan dan didetail sedemikian rpa, sehingga mamp memencarkan energi gempa dengan deormasiinelastis ang ckp besar tanpa rnth, sedangkan elemen-elemen lainna diberi kekatan ang ckp, sehingga mekanisme ang telah dipilih dapat dipertahankan pada saat terjadi gempa kat. 2.8.1 Kinerja Batas Laan dan Batas Ultimit Berdasarkan SI 1726-2002 pasal 8, ntk menjamin strktr agar memenhi persaratan kinerja, maka simpangan antar lantai akibat beban lateral perl dibatasi dengan da batasan ait: Batas Laan dan Batas Ultimit. Kinerja batas laan mensaratkan bahwa simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 0.03R kali tinggi tingkat ang bersangktan ata 30mm. kinerja batas laan ini dimaksdkan ntk membatasi terjadina pelelehan baja pada saat terjadi gempa. Selan it kinerja laan jga dimaksdkan ntk mencegah kersakan non strktr dan ketidaknamanan penghni. Kinerja batas ltimit ditentkan oleh simpangan dan simpangan antar tingkat maksimm akibat gempa rencana saat kondisi strktr berada di ambang Mksin Zaenal A Halaman 34
kernthan. Persaratan ini dimaksdkan ntk membatasi kemngkinan terjadina kernthan ang dapat menimblkan korban jiwa dan ntk mencegah terjadina bentran dengan gedng tetangga ata bagian strktr lain ang dipisahkan dengan dilatasi. Simpangan dan simpangan antar tingkat ini hars dihitng akibat pembebanan gempa nominal ang dikalikan dengan sat aktor pengali. Untk strktr gedng beratran, nilai diambil sebesar 0.7R. disaratkan bahwa simpangan antar tingkat tidak boleh melebihi 0.02 kali tinggi tingkat ang bersangktan pada saat terjadi gempa arah x dan. 2.8.2 Perormance Based Design Perormance based design dignakan ntk memeriksa kinerja strktr bangnan sehingga owner sebagai pihak ang mendanai mengetahi jelas seberapa besar risiko ang ditanggngna dengan dana ang dikelarkan. Perormance based design memanaatkan teknik analisis nonlinier berbasis compter ntk menganalisis perilak inelastis strktr dari berbagai macam intensitas gerakan tanah (gempa). Program-program ang dignakan antara lain SAP 2000 v.9 Dalam menganalisa perormance based design pertama-tama kita menentkan nilai momen-momen krvatr ang akan memberikan inormasi titik pelelehan pertama dan titik ltimit ang akan dignakan ntk memprediksi terjadina sendi plastis ang akan dignakan dalam analisa selanjtna menggnakan program SAP 2000 v.9. dari hasil plot momen-momen krvatr titik leleh dapat dilihat ait pada saat krva pertama kali berbelok ata berbah arah setelah meningkat secara linier dari titik nol. Pada titik it lal dibaca nilai momenna ang merpakan ield moment m dan nilai krvatr ang merpakan ield crvatre ( ). pada saat momenna melebihi M, strktr berperilak plastis dimana besarna tegangan ang terjadi tidak bertambah secara linier terhadap pertambahan regangan kondisi ini ters berlangsng hingga selrh penampang elemen mengalami leleh, titik ini disebt titik ltimit ata ltimate point. Pada titik ini jga diperoleh kordinat momen dan krvatr ang merpakan M dan. Mksin Zaenal A Halaman 35
Program SAP 2000 v.9 dignakan ntk menjalankan analisa nonlinier pshover dan analisa nonlinier time histor. Dari keda analisa ini didapat letakletak terjadina sendi plastis, besarna damage index dan dri ratio ang terjadi. Melali damage index dan dri ratio ang didapatkan tersebt, perencana strktr hars memilih tingkat kinerja (perormance) ang diharapkan terjadi berdasarkan beberapa kondisi batas. Kondisi batas ini siatna leksibel karena dapat ditentkan perencanaan berdasarkan kesepakatan dengan pihak pemilik bangnan (owner). Dalam skripsi ini kondisi batas ang dignakan adalah base objective. Sesai dengan ATC-40 bangnan akan dievalasi kinerjana melali tiga tingkat intensitas gempa ait: 1. Srviceabilit Earthqake ait: gempa dengan pelang terjadina sebesar 50% dalam 50 tahn ata setara dengan periode lang 75 tahn. dalam skripsi ini diambil periode 100 tahn. 2. Moderate Earthqake ait: gempa dengan pelang terjadina sebesar 10% dalam 50 tahn ata setara dengan gempa periode lang 500 tahn. 3. Maximm Earthqake ait: gempa dengan pelang terjadina sebesar 10% dalam 50 tahn ata setara dengan gempa periode lang 1000 tahn. Besarna tingkat kinerja sat bangnan ditentkan melali besarna dri ratio dan damage index ang terjadi. Untk batasan nilai dri ratio dan damage index mengac pada FEMA 273. FEMA membagi tingkat kinerja menjadi tiga tingkatan kerja ait: 1. Immediate Accpanc Pada batasan ini, ngsi bangnan dapat dipertahankan karena kegiatan operasional masih bisa berngsi. Kersakan hana terjadi pada elemenelemen nonstrktral saja. Selain it hampir tidak terjadi sendi plastis pada elemen strktr ang pada mlana memang direncanakan ntk mengalami sendi plastis. kriteria damage index sebesar 0.1 0.333 dan drit ratio maksimm sebesar 0.5% 2. Lie saet Pada batasan ini, diperbolehkan terjadi sendi-sendi plastis pada elemenelemen ang memang direncanakan ntk terjadi sendi plastis, namn Mksin Zaenal A Halaman 36
kersakan ang terjadi pada daerah sendi plastis masih berada dalam koreksi ang masih dapat diperbaiki. Daerah ang berada di lar sendi plastis tidak mengalami pelelehan pada elemen-elemen strktr, tidak ada ang mengalami kegagalan geser. Criteria damage index sebesar 0.333 0.5 dan drit ratio maksimm sebesar 1.5%. 3. Collapse Prevention Pada batasan ini, terjadi sendi-sendi plastis ang ckp parah pada elemenelemen strktr ang direncanakan mengalami sendi plastis dan tidak dapat diperbaiki lagi. amn secara keselrhan strktr masih ckp eekti ntk mempertahankan kekatan dan kekakan ang ckp, sehingga strktr tersebt tetap berdiri walapn sdah berada dalam kondisi diambang kernthan. Pada tahapan ini strktr tidak dapat dipakai lagi. Kriteria damage index sebesar 0.5 1.0 dan drit ratio maksimm sebesar 2%. Dengan adana pengelompokkan tersebt maka tjan perencanaan (base objective) dan kinerja strktr dapat dinilai secara jelas dan kantitati. 2.9 AALISA PUSHOVER Analisa statis pshover nonlinier adalah sat metode nonlinier ang memberikan beban lateral statis dengan pola pembebanan tertent dalam sat arah ang ditingkatkan secara bertahap. Peningkatan beban lateral ini ters dilakkan sampai displacement ata base shear ang terjadi mencapai sat target ang disebt perormance point. Pada saat perormance point inilah tingkat kinerja strktr dinilai. Analisa statis pshover nonlinier ini memang bkan cara ang terbaik ntk mendapatkan jawaban terhadap masalah-masalah analisis dan desain tetapi cara ini relati sederhana ntk mendapatkan respon nonlinier sat strktr. Meskipn metode ini sangat sederhana tetapi inormasi ang dihasilkan sangat bergna karena mamp menggambarkan respon inelastis bangnan. Dalam analisis ini krva kapasitas diplot menjadi sat dengan krva demand ntk mempresentasikan keadaan inelastis. Krva demand elastis perl diredksi terlebih dahl perpotongan ini disebt perormance point. Pada perormance Mksin Zaenal A Halaman 37
point diperoleh inormasi mengenai periode bangnan dan damping eekti akibat perbahan kekakan strktr setelah terjadina sendi plastis. Berdasarkan inomasi tersebt respon-respon strktr lainna seperti nilai simpangan antar tingkat dan posisi sendi plastis dapat diketahi. Procedre pshover analisis selengkapna dapat diikti pada ATC 1940. Mksin Zaenal A Halaman 38