ABSTRAK Dalam meningkatkan kinerja struktur dalam menahan beban gempa pada bangunan bertingkat tinggi maka dibutuhkan suatu system struktur khusus, salah satunya adalah dengan dengan pemasangan dinding geser (shear wall). Berbagai sistem dinding geser dewasa ini memiliki berbagai variasi, dari yang terdahulu menggunakan material beton bertulang hingga saat ini yang menggunakan material pelat baja. Dinding geser dengan material pelat baja ini sedang berkembang pesat terutama untuk bangunan-bangunan bertingkat tinggi di daerah rawan gempa. Sehingga perlu dilakukan analisis mengenai dinding geser pelat baja ini sebagai acuan dalam perencanaan dinding geser pelat baja nantinya dalam kehidupan nyata. Proses analisis untuk struktur dengan dinding geser pelat baja dan tanpa dinding geser pelat baja menggunakan program SAP2000 V.15, dimulai dengan membuat masing-masing model struktur, dimana model 1 ialah struktur rangka terbuka (tanpa dinding geser), kemudian model 2 yaitu struktur rangka dengan dinding geser (model 1 dengan penambahan dinding geser pelat baja), dan model 3 adalah struktur rangka dengan dinding geser dengan perubahan dimensi balok dan kolom (model 2 dengan perubahan dimensi balok dan kolom). Ketiga model struktur tersebut akan dianalisis menggunakan menggunakan beban gempa auto lateral load IBC 2009 dan respons spektrum yang mengacu pada ketentuan SNI 03-1726-2012. Berdasarkan analisis, didapatkan model 1 memiliki simpangan horizontal baik arah x maupun arah y lebih besar dibandingkan kedua model struktur lainnya. Pada arah y simpangan horizontal model 1 yaitu sebesar 79 mm dimana model 2 dan model 3 berturut-turut 29,8 mm dan 34,5 mm. Untuk arah y simpangan horizontal model 1 yaitu 96 mm, model 2 sebesar 28 mm dan model 3 sebesar 29,2 mm. Selain itu didapat juga bahwa model 1 rata-rata memiliki nilai gaya-gaya dalam pada kolom maupun balok yang lebih besar dibandingkan kedua model lainnya. Dengan penambahan dinding geser pada model 1 berat struktur bertambah 3,95% dari berat struktur awal. Dan berat struktur berkurang sebanyak 5,32% setelah dilakukan perubahan dimensi balok dan kolom. Kata kunci : dinding geser, dinding geser pelat baja, perilaku struktur, SAP2000 i
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-nya lah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul Analisis Perbandingan Perilaku Struktur Portal Baja Tanpa dan Dengan Dinding Geser Pelat Baja. Tersusunnya Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari bantuan banyak pihak dalam memberikan bimbingan, pengarahan, petunjuk, bantuan, informasi dan berbagai bantuan lainnya. Untuk itu melalui kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT. selaku Dosen Pembimbing I, Ir. Dharma Putra, MCE. selaku Dosem Pembimbing II dan seluruh staf pengajar dan administrasi Program Sarjana Jurusan Teknik Sipil Universitas Udayana, orang tua, rekan-rekan sipil, serta semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bermanfaat untuk memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kalangan ilmiah khususnya dan masyarakat pembaca pada umumnya. Jimbaran, September 2015 Penulis ii
DAFTAR ISI ABSTRAK... i UCAPAN TERIMA KASIH... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL... vii BAB I PEDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Rumusan Masalah... 2 Tujuan... 3 Manfaat... 3 Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1 Umum... 4 2.2 Pengertian Dinding Geser... 5 2.3 Dinding Geser Pelat Baja... 6 2.4 Elemen Struktur Dinding Geser Pelat Baja... 7 2.5 Pola Keruntuhan Dinding Geser... 10 2.6 Pembebanan Struktur... 11 2.6.1 Beban Mati... 11 2.6.2 Beban Hidup... 12 2.6.3 Beban Gempa... 12 2.6.4 Kombinasi Pembebanan... 19 2.7 Simpangan Ijin Antar Lantai... 19 2.8 Penelitian Struktur Dinding Geser Pelat Baja (J. Breman, 2002)... 20 2.9 Pemodelan Struktur Dengan Perangkat Lunak SAP2000... 23 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 31 3.1 Diagram Alir Penelitian... 31 3.2 Desain Awal... 32 iii
3.3 Pemodelan Struktur... 35 3.4 Pembebanan... 35 3.5 Kontrol Dimensi... 35 3.6 Analisis Struktur... 36 3.7 Haslil Analisis dan Pengolahan Data... 36 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 37 4.1 Model Gedung... 37 4.1.1 Struktur Gedung Tanpa Dinding Geser... 37 4.1.2 Struktur Gedung Dengan Dinding Geser... 39 4.1.3 Struktur Gedung dengan Dinding Geser dengan Perubaha Dimensi Balok dan Kolom... 41 4.2 Perhitungan Pembebanan... 43 4.2.1 Beban Mati... 43 4.2.2 Beban Hidup... 44 4.2.3 Beban Gempa... 44 4.2.3.1 Data-data yang diperlukan untuk input beban gempa pada SAP... 44 4.2.3.2 Metode Autoload... 46 4.2.3.3 Metode Respon Spektrum... 47 4.2.3.4 Kontrol Beban Gempa... 47 4.3 Persayaratan Struktur Sistem Ganda... 48 4.4 Hasil Analisis... 49 4.4.1 Capacity Ratio... 49 4.4.2 Perbandingan Perilaku Struktur... 52 4.4.2.1 Perbandingan Simpangan Horizontal... 52 4.4.2.2 Perbandingan Gaya-Gaya Dalam pada Kolom... 55 4.4.3 Perbandingan Berat Struktur... 70 4.4.4 Tegangan Dinding Geser Pelat Baja... 71 BAB V PENUTUP... 74 5.1 Kesimpulan... 74 5.2 Saran... 74 DAFTAR PUSTAKA... 76 iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Model bidang dinding geser pelat baja... 7 Gambar 2.2 Gaya luar dan reaksi dari komponen dasar SPSW... 8 Gambar 2.3 Free Body Diagram akibat beban luar pada gambar 2.2... 9 Gambar 2.4 Free Body Diagram dari boundary elements di lantai menengah... 9 Gambar 2.5 SS, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget (MCER),kelas situs SB... 14 Gambar 2.6 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER),kelas situs SB... 15 Gambar 2.7 Kotak Dialog Define Load Patterns... 26 Gambar 2.8 Kotak dialog Seismic Load Pattern... 26 Gambar 2.9 Kotak dialog Define Response Spectrum Functions... 27 Gambar 2.10 Kotak dialog Response Spectrum IBC 2009 Function Definition... 27 Gambar 2.11 Kotak dialog Load Case Data Response Spectrum... 28 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian... 32 Gambar 3.2 Denah tipikal gedung tanpa dinding geser... 33 Gambar 3.3 Denah tipikal gedung dengan dinding geser... 33 Gambar 3.4 Portal memanjang 2-2... 34 Gambar 4.1 Denah struktur gedung tanpa dinding geser... 37 Gambar 4.2 Portal memanjang struktur gedung tanpa dinding geser... 38 Gambar 4.3 Model tiga dimensi struktur gedung tanpa dinding geser... 39 Gambar 4.4 Denah struktur gedung dengan dinding geser... 39 Gambar 4.5 Portal memanjang struktur gedung dengan dinding geser... 40 Gambar 4.6 Model tiga dimensi struktur gedung tanpa dinding geser... 41 Gambar 4.7 Denah struktur gedung dengan dinding geser... 41 Gambar 4.8 Portal memanjang struktur gedung dengan dinding geser dengan perubahan dimensi balok dan kolom... 42 Gambar 4.9 Model tiga dimensi struktur gedung dengan dinding geser dengan perubahan balok dan kolom... 43 Gambar 4.10 cek capacity ratio pada model 1... 50 Gambar 4.11 cek capacity ratio pada model 2... 51 v
Gambar 4.12 cek capacity ratio pada model 3... 51 Gambar 4.13 Portal yang ditinjau... 52 Gambar 4.14 Grafik perbandingan simpangan horizontal arah x... 54 Gambar 4.15 Grafik perbandingan simpangan horizontal arah y... 54 Gambar 4.16 Grafik perbandingan gaya aksial pada kolom... 56 Gambar 4.17 Grafik perbandingan gaya geser arah x pada kolom... 57 Gambar 4.18 Grafik perbandingan gaya geser arah y pada kolom... 58 Gambar 4.19 Grafik perbandingan momen arah x pada kolom... 59 Gambar 4.20 Grafik perbandingan momen arah y pada kolom... 60 Gambar 4.21 Grafik perbandingan gaya geser pada balok... 61 Gambar 4.22 Grafik perbandingan momen pada balok... 62 Gambar 4.23 Grafik perbandingan gaya aksial pada kolom... 64 Gambar 4.24 Grafik perbandingan gaya geser arah x pada kolom... 65 Gambar 4.25 Grafik perbandingan gaya geser arah y pada kolom... 66 Gambar 4.26 Grafik perbandingan momen arah x pada kolom... 67 Gambar 4.27 Grafik perbandingan momen arah y pada kolom... 68 Gambar 4.28 Grafik perbandingan gaya geser pada balok... 69 Gambar 4.29 Grafik perbandingan momen pada balok... 70 Gambar 4.30 Penamaan dinding geser pelat baja... 71 vi
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa... 13 Tabel 2.2 Faktor keutamaan gempa... 14 Tabel 2.3 Koefisien Situs, Fa... 16 Tabel 2.4 Koefisien Situs, Fv... 16 Tabel 2.5 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik... 16 Tabel 2.6 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek... 17 Tabel 2.7 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa... 18 Tabel 2.8 Simpangan antar lantai ijin (Δa)... 19 Tabel 3.1 Properties Material... 33 Tabel 3.2 Dimensi elemen struktur... 34 Tabel 4.1 Dimensi elemen struktur gedung tanpa dinding geser... 38 Tabel 4.2 Dimensi elemen struktur gedung dengan dinding geser... 40 Tabel 4.3 Dimensi elemen struktur gedung dengan dinding geser... 42 Tabel 4.4 Gaya geser dasar dengan metode autoload... 47 Tabel 4.5 Gaya geser dasar dengan metode respon spektrum... 47 Tabel 4.6 Kontrol beban gempa arah x... 48 Tabel 4.7 Kontrol beban gempa arah y... 48 Tabel 4.8 Rekapitulasi gaya geser dasar SRPM dan dinding geser... 49 Tabel 4.9 Perbandingan simpangan horizontal arah x... 53 Tabel 4.10 Perbandingan simpangan horizontal arah y... 53 Tabel 4.11 Tabel drift ratio portal 2-2... 55 Tabel 4.12 Perbandingan gaya aksial pada kolom... 56 Tabel 4.13 Perbandingan gaya geser pada kolom arah x... 57 Tabel 4.14 Perbandingan gaya geser pada kolom arah y... 58 Tabel 4.15 Perbandingan momen arah x pada kolom... 58 Tabel 4.16 Perbandingan momen arah y pada kolom... 59 Tabel 4.17 Perbandingan gaya geser pada balok... 61 vii
Tabel 4.18 Perbandingan momen bada balok... 62 Tabel 4.19 Perbandingan gaya aksial pad akolom... 63 Tabel 4.20 Perbandingan gaya geser arah x pada kolom... 64 Tabel 4.21 Perbandingan gaya geser arah y pada kolom... 65 Tabel 4.22 Perbandingan momen arah x pada kolom... 66 Tabel 4.23 Perbandingan momen arah y pada kolom... 67 Tabel 4.24 Perbandingan gaya geser dan momen pada balok... 68 Tabel 4.25 Perbandingan momen pada balok... 69 Tabel 4.26 Perbandingan berat struktur... 70 Tabel 4.27 Tegangan dinding geser pelat baja pada model 2... 72 Tabel 4.28 Tegangan dinding geser pelat baja pada model 3... 72 viii