BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Perencanaan Umum 3.1.1 Komposisi Bangunan Pada skripsi kali ini perencanaan struktur bangunan ditujukan untuk menggunakan analisa statik ekuivalen, untuk itu komposisi bangunan dibuat sedemikian rupa agar memenuhi kriteria-kriteria analisa statik ekuivalen. Adapun pilihan komposisi bangunan tersebut : a. Fungsi bangunan : Perkantoran, Pertokoan, Apartemen, Hotel dan sebagainya. b. Jenis Material : Menentukan material kerangka dari struktur. c. Letak : Lokasi bangunan berada dalam kaitannya dengan zona gempa untuk dapat menentukan periode getar alami bangunan. d. Kondisi : Tanah Untuk mengetahui berapa kedalaman tanah keras sehingga dapat ditentukan jenis dan dimensi dari pondasi bangunan. e. Bentuk Arsitektur : Bentuk denah yang seragam atau tidak seragam baik dalam arah x maupun arah y akan mempengaruhi pengambilan analisa beban lateralnya. f. Tinggi bangunan : Agar gaya lateral pada struktur dapat dihitung dengan analisa beban statik ekivalen maka bangunan gedung harus kurang dari 40 meter Berdasarkan komposisi diatas maka dalam skripsi kali ini perencanaan struktur bangunan diambil sebagai berikut : 1. Fungsi bangunan untuk perkantoran, akan tetapi masih tetap berfungsi sesudah gempa terjadi, dengan faktor keutamaan I 1 dan I 2 =1 (lihat tabel 2.1). Muksin Zaenal A Halaman 39
2. Lokasi bagunan yang akan dibangun berada pada zona 6 pada peta wilayah gempa Indonesia dan berjenis tanah lunak. 3. Bentuk lay out dari arsitektur dianggap beraturan, seragam dan simetris. 4. Dimensi bangunan yang berkaitan dengan lebar dan tinggi dapat dilihat pada penjelasan selanjutnya akan tetapi untuk tinggi bangunan dibuat dengan 10 lantai dengan tiap lantai 3.9 meter dan tinggi keseluruhan kurang dari 40 meter sehingga bisa dianalisa dengan beban statik ekuivalen. 5. Sistem struktur yang digunakan adalah portal rangka dengan 2 bresing diagonal dengan type Bresing antara lain : b. Type 1 bangunan menggunakan bresing eksentik tipe c. Type 2 bangunan menggunakan bresing eksentik tipe terbalik d. Type 3 bangunan menggunakan bresing eksentik tipe Diagonal (a) (b) (c) (d) Gambar 3.1 : Sistem bresing berdasarkan kebutuhan arsitektural ; (a) terbalik-braced Sistem, (b,d) Diagonal-braced Sistem, (c) -braced Sistem. 6. Perletakan dianggap perletakan jepit (rigid) dengan memasang jenis pondasi tiang pancang 7. Analisa pembebanan ; jenis beban dan kombinasi pembebanan : struktur direncanakan mampu menahan gaya lateral yang terjadi pada struktur. 8. Analisa perilaku struktur; dalam menerima beban yang bekerja berupa perilaku elastis ataupun inelastis didasarkan pada ketentuan yang berlaku. Dalam skripsi ini dilakukan perencanaan pada tahap fungsi struktur desain pendahuluan yaitu desain layout dan elemen elemen struktur, serta pada tahap Muksin Zaenal A Halaman 40
analisa perilaku struktur dalam menerima beban yang bekerja, yaitu beban lateral dengan besaran beban menggunakan metoda analisa statik ekuivalen. 3.2 Modelisasi Struktur Pengambilan desain awal struktur sistem bresing, dilakukan dengan mengambil asumsi dasar dengan tujuan untuk penyerdehanaan analisa struktur namun masih sesuai dengan kondisi sebenarnya. Adapun asumsi dasar tersebut adalah ; 3.2.1 Sistem struktur a. Lay Out Bangunan Sistem bresing eksentrisitas pada penelitian kali ini menggunakan bresing berbagai macam tipe bresing, dimana jarak antara 2 nodal dari bresing atau disebut juga panjang link (e) akan dibandingkan dengan panjang balok dimana link tersebut tersebut berada (b) dengan bentang 7 meter. Untuk panjang link rencana di beri jarak sebesar 1200mm, dan konfigurasi bentang portal sebagai berikut : 1. Type A bresing dengan tipe a. Tipe A.1 : (7-7-7) meter 2. Type B bresing dengan tipe terbalik a. Tipe B.1 : (7-7-7) meter 3. Type C bresing dengan tipe Diagonal a. Tipe C.1 : (7-7-7) meter Semua tipe mempunyai tiga bentang dan juga diberi variasi panjang link dengan jumlah lantai sebanyak 10 lantai dan tinggi tiap lantai 3.9 meter. Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini : Muksin Zaenal A Halaman 41
D C B A 1 2 3 4 DENAH B ANGUNAN Gambar 3.2 Denah Bresing Tipe A.1 dengan bresing tipe TYPE STUKTU 1.3 TAMPAK SAMPING Tipe struktur A.1 (e r /b = 0,171 ; b/l = 0,333) Gambar 3.3 Potongan ertikal Tipe A.1 dengan bresing tipe Muksin Zaenal A Halaman 42
D C B A 1 2 3 4 DENAH B ANGUNAN Gambar 3.4 Denah Bresing Tipe B.1 dengan bresing tipe terbalik TYPE STUKTU 2.3 TAMPAK SAMPING Tipe struktur B.1 (e r /b = 0,171 ; b/l = 0,333) Gambar 3.5 Potongan ertikal Tipe B.1 dengan bresing tipe terbalik Muksin Zaenal A Halaman 43
D C B A 1 2 3 4 DENAH B ANGUNAN Gambar 3.6 Denah Bresing Tipe C.1 dengan bresing tipe diagonal TYPE STUKTU 3.3 TAMPAK SAMPING Tipe struktur C.1 (e r /b = 0,171 ; b/l = 0,333) Gambar 3.7 Potongan ertikal Tipe C.1 dengan bresing diagonal Muksin Zaenal A Halaman 44
Dengan demikian nantinya akan dapat diketahui bagaimana hubungan antara e/b dan e/l dimana bentang tengah pada tiap struktur divariasikan dalam menerima gaya lateral statik ekuivalen dengan bantuan program SAP 2000. 3.2.2 Elemen diagonal- sistem bresing. Penempatan elemen diagonal bresing diletakkan di bentang tengah pada struktur bangunan, dari lantai dasar hingga lantai atas bangunan. Perletakan elemen diagonal bresing didasarkan pada faktor estetika arsitektural struktur. 3.2.3 Sambungan struktur Struktur sistem bresing merupakan struktur portal yang memiliki sambungan yang bersifat kaku. Untuk sambungan pada elemen diagonal bresing dengan balok bersifat sendi. Semua sambungan pada struktur didasarkan pada ketentuan peraturan yang berlaku. Sebelum merencanakan suatu sambungan pada struktur, perencanaan tidak hanya mengerti beban-beban yang bekerja pada sambungan, namun harus mengetahui juga perilaku kemampuan yang terdapat pada sambungan dalam menahan gaya-gaya yang bekerja. Beban yang diterima oleh sambungan akan menghasilkan deformasi pada struktur. Berdasarkan klasifikasi sambungan pada peraturan struktur baja, sambungan dibedakan menjadi ; a. Sambungan kaku Sambungan kaku dalam menerima gaya yang bekerja tidak terlalu berpengaruh terhadap deformasi keseluruhan struktur. Sambungan dianggap memiliki kekakuan yang cukup untuk mempertahankan sudut-sudut diantara komponen struktur yang disambungnya. b.sambungan semi kaku Jenis sambungan ini memiliki kekakuan yang cukup untuk mempertahankan sudut-sudut diantara komponen struktur yang disambungnya bila dibandingkan dengan sambungan kaku. Namun sambungan ini masih dianggap memiliki kapasitas yang cukup untuk memberikan kekakuan. Muksin Zaenal A Halaman 45
c. Sambungan sendi Sambungan ini memiliki kekakuan sambungan, tetapi tidak mampu menahan momen, sehingga sambungan ini dapat dianggap sambungan bebas momen dan akan terjadinya rotasi pada perletakan 3.2.4 Dimensi komponen struktur Pemilihan awal dimensi komponen-komponen struktur yaitu elemen balok, kolom dan diagonal bresing direncanakan pada kemampuan dalam memikul beban-beban yang bekerja, selain beban lateral. Pemilihan akhir dimensi dilakukan hanya pada elemen diagonal bresing berdasarkan kemampuan dalam menahan gaya lateral, yang direncanakan sesuai dengan ketentuan peraturan yang berlaku. Untuk taksiran dimensi rangka struktur awal kita coba melakukan simulasi dengan bantuan program SAP 2000.9. Hal ini penting karena taksiran dimensi portal harus dibawah tegangan leleh baja. Taksiran dimensi tersebut hanya untuk kolom dan balok saja, sedangkan untuk bresing dan dimensi link akan ditentukan pada perencanaan khusus yang akan dibahas pada bab berikutnya. Pada simulasi ini asumsi asumsi yang kita pakai adalah : a. Meterial baja yang digunakan : Mutu baja A36 dengan tegangan leleh 36 ksi = 2520 Kg/cm 2 b. Joint antara balok dan kolom adalah rigid sedangkan sambungan bresing dengan balok atau kolom adalah sendi plastis. c. Pembebanan lateral dengan beban bangunan menjadi gaya lateral ( Statik ekuivalen ). d. Analisa SAP 2000 menghasilkan besarnya gaya-gaya dalam yang terjadi pada struktur. 3.3 Analisa struktur. Untuk mendapatkan gaya lateral yang bekerja pada struktur, analisa struktur menggunakan analisa metode statik ekuivalen. Asumsi dasar dalam mendapatkan nilai gaya lateral adalah; Muksin Zaenal A Halaman 46
a. Lokasi struktur terletak pada daerah gempa klasifikasi nomor 6, jenis tanah lunak b. Berat dari setiap lantai dapat dihitung terhadap berat sistem struktur diatasnya c. Menggunakan peraturan SNI-03-1726-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung Analisa struktur dilakukan untuk mendapatkan nilai simpangan akibat gaya lateral yang terjadi pada struktur. Untuk mendapatkan nilai simpangan struktur, perhitungan dilakukan dengan menggunakan perangkat komputer sistem software SAP 2000 ver 9. Input yang dimasukan dalam analisa perhitungan berupa ; a. bentuk geometri struktur dianalisa dalam bentuk 2D; hal ini disebabkan bentuk bangunan bertingkat yang cukup beraturan, dimana efek puntir balok dan kolom dapat diabaikan. b. Pembebanan yang bekerja pada struktur, berupa beban struktur dan beban lateral. Setelah kita mengetahui dimensi rangka struktur yang diperoleh berdasarkan kuat lelehnya pada simulasi awal (pada simulasi awal hanya menggunakan beban lateral sebab yang dominan menghasilkan gaya dalam terbesar adalah gaya lateral ), maka penelitian dilanjutkan dengan memasukkan beban terfaktor sesuai dengan metode Load esisting Factor Design untuk mendapatkan kombinasi beban yang ada. Perhitungan kekuatan penampang dan kekuatan masa pelayanan, dengan bantuan program Microsoft Excel dengan input data dari hasil analisa SAP 2000. Hal ini dikarenakan metode yang digunakan pada analisa SAP 2000 adalah metode standar American Institute of Steel Construction (AISC).Perhitungan harus menggunakan metode LFD yang ditetapkan pada SKSNI peraturan baja. III.4 Metode Penelitian Dalam merencanakan suatu struktur, struktur harus direncanakan untuk menghasilkan struktur yang cukup kuat, stabil, mampu layan, awet, ekonomis serta mudah dalam pelaksanaan. Muksin Zaenal A Halaman 47
Suatu struktur dapat dikatakan ; 1. Stabil, bila struktur tersebut tidak mudah terguling, tergeser selama masih pelayanan. 2. Cukup kuat dan mampu layan jika terjadi kegagalan struktur dan kehilangan kemampuan layan selama pelayanan yang direncanakan adalah kecil dan selama batas yang diterima 3. Awet, jika struktur tersebut dapat menerima kerusakan yang diharapkan selama masa pelayanan tanpa pemeliharaan yang berlebihan. Untuk memenuhi persyaratan stabilitas, kekuatan dan kekakuan struktur, pengaruh-pengaruh gaya dalam pada suatu struktur dan terhadap komponenkomponennya yang dipengaruhi oleh beban-beban yang bekerja harus ditentukan melalui analisa struktur dengan menggunakan suatu anggapan metode analisis perhitungan. Pada penulisan penelitian ini dilakukan penganalisaan struktur bresing dengan menetapkan batasan-batasan tertentu sehingga dapat mempermudah perhitungan analisa. Batasan-batasan tersebut adalah ; 1. Metode analisis perhitungan pada balok link adalah metode plastis. Analisis ini menjelaskan struktur di rencanakan akan mengalami kekuatan gempa kuat dan komponen struktur bereaksi terhadap beban gempa kuat dengan melebihi tegangan dasar elastis, sehingga mendapatkan dimensi penampang komponen yang efektif serta mendapatkan interaksi aksial dan momen tiap komponen struktur yang dikontrol terhadap ketentuan yang berlaku. 2. Metode analisis perhitungan elastis digunakan dalam perhitungan komponen struktur selain balok link dan simpangan struktur bangunan gedung secara keseluruhan akibat beban lateral. Penggunaan metode ini disebabkan karena struktur diharapkan mampu mengalami deformasi ke dalam kondisi semula setelah berdeformasi akibat beban lateral. 3. Gaya-gaya dalam pada struktur dilakukan dengan menggunakan bantuan software komputer berupa SAP 2000 ver.9. Muksin Zaenal A Halaman 48
4. Dengan data-data input berupa beban yang bekerja pada struktur, didapat gaya-gaya dalam pada struktur sehingga didapatkan suatu profil disain penampang pendahuluan akibat pembebanan, berdasarkan analisis metode pada setiap elemen struktur. 5. Mengevaluasi profil penampang pendahuluan sehingga mendapatkan dimensi penampang komponen yang efektif serta mendapatkan persamaan interaksi aksial dan momen tiap komponen struktur yang dikontrol terhadap ketentuan yang berlaku. Muksin Zaenal A Halaman 49