HALAMAN JUDUL PERKUATAN SEISMIK STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG MENGGUNAKAN BREISING TIPE X DENGAN DAN TANPA BINGKAI TUGAS AKHIR Oleh : I Nyoman Surya Kurniawan 1204105075 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
HALAMAN PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini, saya: N a m a : I Nyoman Surya Kurniawan NIM : 1204105075 Judul TA : Perkuatan Seismik Struktur Rangka Beton Bertulang Menggunakan Breising Baja Tipe X Dengan dan Tanpa Bingkai Dengan ini saya nyatakan bahwa dalam Laporan Tugas Akhir/Skripsi saya ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Denpasar, Juli 2016 I Nyoman Surya Kurniawan NIM. 1204105075
HALAMAN PENGESAHAN
ABSTRAK Perkuatan seismik pada struktur gedung menggunakan breising tanpa bingkai sudah sering dilakukan. Di negara jepang, perkuatan breising baja dimodifikasi dengan penambahan bingkai baja. Breising baja dengan bingkai telah banyak diterapkan pada bangunan - bangunan di Jepang. Selain itu, perkuatan tersebut dianggap unik dan sangat efektif karena memberikan kekuatan dan kekakuan struktur yang tinggi. Pada penelitian ini dibuat 3 buah model yaitu, Model Rangka Terbuka (MRT), Model Rangka Breising X (MRBX) dan Model Rangka Breising X dengan Bingkai (MRBXF). Dari ketiga model tersebut dilakukan perbandingan perilaku struktur diantara lain simpangan, gaya-gaya dalam dan luas tulangan perlu pada struktur gedung beton bertulang tanpa perkuatan dan struktur gedung beton bertulang yang diperkuat menggunakan breising baja tipe X dengan dan tanpa bingkai. Struktur yang dianalisis diasumsikan memiliki fungsi bangunan perkantoran dengan jumlah lantai 3, 4, dan 5 lantai. Struktur yang diperkuat dengan breising baja tipe X dengan dan tanpa bingkai dianalisis secara bertahap dengan bantuan software SAP2000 v.17. Hasil penelitian menunjukan bahwa perilaku struktur dengan perkuatan breising tipe X dengan dan tanpa bingkai mengalami penurunan simpangan struktur jika dibandingkan dengan model struktur tanpa perkuatan. Pada MRBX penurunan simpangan yang terjadi berkisar 79.26-87.03% dan pada MRBXF berkisar 89.59%-91.28%. Luas tulangan perlu dari struktur yang diperkuat breising mengalami penurunan, pada MRBX terjadi penurunan berkisar 28.50-73.42% % dan untuk MRBXF penurunan luas tulangan berkisar 41.96-80.00%. Kata Kunci: struktur beton bertulang, perkuatan seismik, breising baja tipe X
UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur saya panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-nyalah, saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul Perkuatan Seismik Struktur Rangka Beton Bertulang Menggunakan Breising Tipe X Dengan dan Tanpa Bingkai. Tugas Akhir ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya tak lepas dari bimbingan, bantuan, dorongan semangat dari berbagai pihak, sehingga melalui kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE., Ph.D. dan Bapak Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, serta Bapak Ir. I Gusti Raka Purbanto, MT. selaku Dosen Pembimbing Akademik. Orang tua dan keluarga yang memberikan dukungan penuh dalam penyelesaian studi S1 serta teman-teman yang selalu memberi semangat dan dukungannya. Denpasar, Juli 2016 Penulis
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERNYATAAN... 77 HALAMAN PENGESAHAN... 78 ABSTRAK... 79 UCAPAN TERIMA KASIH... 80 DAFTAR ISI... 81 DAFTAR GAMBAR... 84 DAFTAR TABEL... 87 DAFTAR NOTASI... 89 BAB I PENDAHULUAN... Error! Bookmark not defined. 1.1. Latar Belakang... Error! Bookmark not defined. 1.2. Rumusan Masalah... Error! Bookmark not defined. 1.3. Tujuan... Error! Bookmark not defined. 1.4. Manfaat... Error! Bookmark not defined. 1.5. Batasan Masalah... Error! Bookmark not defined. BAB II TINJAUAN PUSTAKA... Error! Bookmark not defined. 2.1. Beban Gempa... Error! Bookmark not defined. 2.1.1 SNI 1726:2002... Error! Bookmark not defined. 2.1.2 SNI 1726:2012... Error! Bookmark not defined. 2.2. Perbandingan SNI-1726-2002 dengan SNI-1726-2012Error! Bookmark not defined. 2.3. Simpangan Ijin... Error! Bookmark not defined. 2.4. Metode Perkuatan Seismik Struktur... Error! Bookmark not defined. 2.5. Breising... Error! Bookmark not defined. 2.5.1 Sistem Rangka Breising Konsentrik BiasaError! Bookmark not defined. 2.5.2 Sistem Rangka Batang Breising Konsentrik Khusus (SRBKK)Error! Bookmark not d 2.6. Penelitian Terkait Penggunaan Bresing Sebagai Perkuatan Struktur Rangka Beton Bertulang... Error! Bookmark not defined.
2.6.1 Youssef et al (2007)... Error! Bookmark not defined. 2.6.2 Massumi dan Absalan (2013)... Error! Bookmark not defined. 2.6.3 Y.Yamamoto dan Umemura (1992). Error! Bookmark not defined. 2.7. Penerapan Perkuatan Breising Baja dengan BingkaiError! Bookmark not defined. 2.8. Analisis Konstruksi Bertahap... Error! Bookmark not defined. 2.9. Penelitian Terkait Analisis Konstruksi BertahapError! Bookmark not defined. 2.9.1 Yousuf Dinar et al. (2014)... Error! Bookmark not defined. 2.9.2 K.M. Pathan et al. (2014)... Error! Bookmark not defined. 2.9.3 Melina (2011)... Error! Bookmark not defined. BAB III METODE PENELITIAN... Error! Bookmark not defined. 3.1. Alur Penelitian... Error! Bookmark not defined. 3.2. Data Material... Error! Bookmark not defined. 3.3. Data Geometri Struktur... Error! Bookmark not defined. 3.4. Data Pembebanan... Error! Bookmark not defined. 3.5. Pemodelan Breising... Error! Bookmark not defined. 3.6. Pemodelan Link (Penghubung)... Error! Bookmark not defined. 3.7. Analisis struktur... Error! Bookmark not defined. 3.7.1 Tahapan Analisis Konstruksi BertahapError! Bookmark not defined. 3.7.2 Perbandingan Perilaku... Error! Bookmark not defined. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... Error! Bookmark not defined. 4.1. Model Struktur... Error! Bookmark not defined. 4.2. Perbandingan Model Struktur dengan SNI 1726 : 2002 dengan Model Struktur dengan SNI 1726 : 2012... Error! Bookmark not defined. 4.2.1 Gaya Geser Dasar... Error! Bookmark not defined. 4.2.2 Simpangan... Error! Bookmark not defined. 4.2.3 Luas Tulangan Perlu... Error! Bookmark not defined. 4.3. Perbandingan Model Struktur Tanpa Perkuatan dengan Model Struktur yang Diperkuat Menggunakan Breising X Dengan Dan Tanpa BingkaiError! Bookmark n 4.3.1 Dimensi Breising dan Bingkai... Error! Bookmark not defined.
4.3.2 Simpangan... Error! Bookmark not defined. 4.3.3 Luas Tulangan Perlu... Error! Bookmark not defined. 4.4. Gaya Gaya Dalam... Error! Bookmark not defined. 4.4.1 Gaya gaya Dalam Balok... Error! Bookmark not defined. 4.4.2 Gaya gaya Dalam Kolom... Error! Bookmark not defined. BAB V PENUTUP... Error! Bookmark not defined. 5.1. Simpulan... Error! Bookmark not defined. 5.2. Saran... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bentuk tipikal spektrum respons gempa rencana Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Spektrum respons desain... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3 Keefektifan dinding dan breising... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Tipe breising... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 (a) Detail dari Rangka Momen (b) Detail dari Rangka Bresing Error! Bookmark not d Gambar 2.6 Hubungan beban dan rasio simpangan Error! Bookmark not defined. Gambar 2.7 (a) Rangka Momen (b) Rangka Momen dengan Pelat Buhul (c) Rangka Bresing beserta konektornya (d) Detail Pelat Buhul Error! Bookmark not def Gambar 2.8 Pola Retak dari Pengujian... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.9 Hubungan antara beban lateral load dan lateral displacement Error! Bookmark not def Gambar 2.10 Gambar Model V 1... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.11 Grafik hubungan antara simpangan dan perpindahan pada struktur tanpa perkuatan dan struktur yang diperkuat menggunakan breising dengan bingkai (Disarikan dari Yamamoto dan Umemura 1992) Error! Bookmark no Gambar 2.12 Penerapan Breising Baja Terbingkai pada Gedung Arsitektur, Universitas Tohoku, Jepang.... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.13 Tahap dalam analisis konstruksi bertahap Error! Bookmark not defined. Gambar 2.14 (a) Analisis konvensional (b) Analisis konstruksi bertahap Error! Bookmark not defi Gambar 3.1 Tahapan Kegiatan Penelitian... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.2 (a) Denah Struktur (b) Portal Struktur 3 lantai (c) Portal Struktur 4 lantai (d) Portal Struktur 5 lantai... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.3 Detail Rangka Breising dengan Bingkai Error! Bookmark not defined. Gambar 3.3 Metode menggambar breising cepat quick draw braces Error! Bookmark not defined. Gambar 3.4 Hasil Pemodelan Breising tipe X... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.5 Hasil Pemodelan Breising Tipe X dengan bingkai Error! Bookmark not defined. Gambar 3.6 Tahap 1 pembebanan analisis konstruksi bertahap Error! Bookmark not defined. Gambar 3.7 Tahap 2 pembebanan analisis konstruksi bertahap Error! Bookmark not defined. Gambar 3.8 Tahap 3 pembebanan analisis konstruksi bertahap Error! Bookmark not defined. Gambar 4.1 Model Gedung 3 Lantai... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Model Gedung 4 Lantai... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.3 Model Gedung 5 Lantai... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.4 Perbandingan simpangan pada model MRT2002 dengan MRT2012 untuk struktur gedung 3 lantai... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.5 Perbandingan simpangan pada model MRT2002 dengan MRT2012 utnuk struktur gedung 4 lantai... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.6 Perbandingan simpangan pada model MRT2002 dengan MRT2012 utnuk struktur gedung 5 lantai... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.7 Luas Tulangan (mm 2 ) MRT3 dengan beban gempa sesuai SNI 03 1726 2002... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.8 Luas Tulangan (mm 2 ) MRT4 dengan beban gempa sesuai SNI 03 1726-2002... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.9 Luas Tulangan (mm 2 ) MRT5 dengan beban gempa sesuai SNI 03 1726-2002... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.10 Luas Tulangan (mm 2 ) MRT3 dengan beban gempa sesuai SNI 1726:2012... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.11 Luas Tulangan (mm 2 ) MRT4 dengan beban gempa sesuai SNI 1726:2012... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.12 Luas Tulangan (mm 2 ) MRT5 dengan beban gempa sesuai SNI 1726:2012... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.13 Perbandingan simpangan pada model MRBX, MRBXF, dan MRT2012 pada struktur gedung 3 lantai Error! Bookmark not defined. Gambar 4.14 Perbandingan simpangan pada model MRBX, MRBXF, dan MRT2012 pada struktur gedung 3 lantai Error! Bookmark not defined. Gambar 4.15 Perbandingan simpangan pada model MRBX, MRBXF, dan MRT2012 pada struktur gedung 4 lantai Error! Bookmark not defined. Gambar 4.16 Luas Tulangan (mm 2 ) MRBX3... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.17 Stress Ratio Bracing pada MRBX3 Error! Bookmark not defined. Gambar 4.18 Luas Tulangan (mm 2 ) MRBXF3... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.19 Stress Ratio Bracing pada MRBXF3 Error! Bookmark not defined. Gambar 4.20 Luas Tulangan (mm 2 ) MRBX4... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.21 Stress Ratio Bracing pada MRBX4 Error! Bookmark not defined. Gambar 4.22 Luas Tulangan (mm 2 ) MRBXF4... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.23 Stress Ratio Bracing pada MRBXF4 Error! Bookmark not defined. Gambar 4.24 Luas Tulangan (mm 2 ) MRBX5... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.25 Stress Ratio Bracing pada MRBX 5 Error! Bookmark not defined. Gambar 4.26 Luas Tulangan (mm 2 ) MRBXF5... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.27 Stress Ratio Bracing pada MRBXF 5 Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Perbandingan SNI-1726-2002 dengan SNI-1726-2012Error! Bookmark not defined. Tabel 2.2 Simpangan antar lantai ijin (Δa)... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.3 Data model setelah dari hasil pengujian Error! Bookmark not defined. Tabel 2.4 Data Detail Spesimen Uji... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.5 Hasil verifikasi program SAP2000... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.6 Dimensi komponen struktur... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1 Dimensi Penampang Struktur Gedung 3 LantaiError! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Dimensi Penampang Struktur Gedung 4 LantaiError! Bookmark not defined. Tabel 4.3 Dimensi Penampang Struktur Gedung 5 LantaiError! Bookmark not defined. Tabel 4.5 Simpangan Struktur Gedung 3 Lantai... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.6 Simpangan Struktur Gedung 4 Lantai... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.7 Simpangan Struktur Gedung 5 Lantai... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.8 Perbandingan Luas Tulangan pada model MRT3Error! Bookmark not defined. Tabel 4.9 Perbandingan Luas Tulangan pada model MRT4Error! Bookmark not defined. Tabel 4.10 Perbandingan Luas Tulangan pada Model MRT5Error! Bookmark not defined. Tabel. 4.11 Dimensi Breising dan Bingkai Struktur Gedung 3 LantaiError! Bookmark not defined Tabel. 4.12 Dimensi Breising dan Bingkai Struktur Gedung 4 LantaiError! Bookmark not defined Tabel. 4.13 Dimensi Breising dan Bingkai Struktur Gedung 5 LantaiError! Bookmark not defined Tabel 4.14 Perbandingan Luas Tulangan MRT3-02 dengan MRBX3Error! Bookmark not defined Tabel 4.15 Perbandingan Luas Tulangan MRT4-02 dengan MRBX4Error! Bookmark not defined Tabel 4.16 Perbandingan Luas Tulangan MRT5-02 dengan MRBX5Error! Bookmark not defined Tabel 4.17 Perbandingan Luas Tulangan MRT3-02 dengan MRBXF3Error! Bookmark not define Tabel 4.18 Perbandingan Luas Tulangan MRT4-02 dengan MRBXF4Error! Bookmark not define Tabel 4.19 Perbandingan Luas Tulangan MRT5-02 dengan MRBXF5Error! Bookmark not define Tabel 4.20 Momen lapangan maksimum balok pada struktur gedung 3 lantaierror! Bookmark not Tabel 4.21 Momen lapangan maksimum balok pada struktur gedung 4 lantaierror! Bookmark not Tabel 4.22 Momen lapangan maksimum balok pada struktur gedung 5 lantaierror! Bookmark not
Tabel 4.23 Momen tumpuan maksimum balok pada struktur gedung 3 lantaierror! Bookmark not d Tabel 4.24 Momen tumpuan maksimum balok pada struktur gedung 4 lantaierror! Bookmark not d Tabel 4.25 Momen tumpuan maksimum balok pada struktur gedung 5 lantaierror! Bookmark not d Tabel 4.26 Gaya geser maksimum balok pada struktur gedung 3 lantaierror! Bookmark not define Tabel 4.27 Gaya geser maksimum balok pada struktur gedung 4 lantaierror! Bookmark not define Tabel 4.28 Gaya geser maksimum balok pada struktur gedung 5 lantaierror! Bookmark not define Tabel 4.29 Momen maksimum kolom pada struktur gedung 3 lantaierror! Bookmark not defined. Tabel 4.30 Momen maksimum kolom pada struktur gedung 4 lantaierror! Bookmark not defined. Tabel 4.31 Momen maksimum kolom pada struktur gedung 5 lantaierror! Bookmark not defined. Tabel 4.33 Gaya geser maksimum kolom pada struktur gedung 4 lantaierror! Bookmark not defin Tabel 4.34 Gaya geser maksimum kolom pada struktur gedung 5 lantaierror! Bookmark not defin Tabel 4.35 Gaya normal maksimum kolom pada struktur gedung 3 lantaierror! Bookmark not defi Tabel 4.36 Gaya normal maksimum kolom pada struktur gedung 4 lantaierror! Bookmark not defi Tabel 4.37 Gaya normal maksimum kolom pada struktur gedung 5 lantaierror! Bookmark not defi
DAFTAR NOTASI Cs Ec Es : Koefisien respon seismik : Modulus elastisitas beton (MPa) : Modulus elastisitas baja (MPa) Eother : Modulus elastisitas material lainnya (MPa) Fa f c Fi fu Fv fy Hsx I Mr Mc N Pr Pc : Koefisien situs untuk periode pendek (0,2 detik) : Kuat tekan beton (MPa) : Beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada pusat massa pada taraf lantai tingkat ke-i struktur atas gedung : Tegangan putus baja (MPa) : Koefisien situs untuk periode 1 detik : Tegangan leleh baja (MPa) : Tinggi tingkat dibawah tingkat x : Faktor keutamaan gedung, faktor pengali dari pengaruh Gempa Rencana pada berbagai kategori gedung, untuk menyesuaikan perioda ulang gempa yang berkaitan dengan penyesuaian probabilitas dilampauinya pengaruh tersebut selama umur gedung itu dan penyesuaian umur gedung itu : Kekuatan lentur perlu (Nmm) : Kekuatan lentur tersedia (Nmm) : Jumlah tingkat : Kekuatan aksial perlu (N) : Kekuatan aksial tersedia (N) R : Faktor modifikasi respons dalam Tabel 9 pada SNI 1726:2012 SD1 S1 SDS Ss : Parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda sebesar 1,0dt : Parameter percepatan respons spektral pada perioda 1 detik : Parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentan perioda pendek : Parameter percepatan respons spektral pada perioda pendek
T V W X Y : Waktu getar alami struktur gedung dinyatakan dalam detik yang menentukan besarnya Faktor Respons Gempa struktur gedung dam kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana : Gaya lateral desain total atau gaya geser dasar struktur (kn) : Berat seismic efektif struktur (kg) : Indeks sehubungan dengan sumbu kuat lentur : Indeks sehubungan dengan sumbu lemah lentur γc : Berat jenis beton bertulang (kg/m 3 ) γs : Berat jenis baja (kg/m 3 ) γother : Berat jenis material lainnya (kg/m 3 ) ζ ψ : Faktor pengali dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh beban gempa rencana pada taraf pembebanan nominal untuk mendapatkan simpangan maksimum struktur gedung pada saat mencapai kondisi diambang keruntuhan : Koefisien pengali dari percepatan puncak muka tanah (termasuk faktor keutamaannya) untuk mendapatkan faktor respons gempa vertikal, bergantung pada Wilayah Gempa.