EFISIENSI DAN KINERJA STRUKTUR RANGKA BREISING KONSENTRIK TIPE X-2 LANTAI
TUGAS AKHIR
Oleh : ANDRE TANJAYA NIM: 1204105038
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015
ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perbandingan efisiensi dan kinerja Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) dengan Struktur Rangka Breising Konsentrik Tipe X-2 Lantai pada gedung 10 lantai menggunakan metode analisis statik non-linier pushover. Analisis dilakukan dengan membandingkan 3 model struktur yaitu, Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB), Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus dengan dimensi balok kolom sama dengan SRPMB (SRBKK 1), Struktur Rangka Breising Konsentrik setelah dilakukan efisiensi (SRBKK 2). Efisiensi struktur ditinjau berdasarkan perbandingan berat material baja dan simpangan yang terjadi pada ketiga tipe struktur. Kinerja struktur ditinjau pada level kinerja yang sama yaitu life safety dengan membandingkan gaya geser dan perpindahan maksimum yang terjadi pada ketiga tipe struktur menggunakan analisis statik non-linier pushover pada SAP 2000 v.17. Beban-beban yang bekerja pada struktur mengacu pada SNI 1727:2013 dan SNI 1726:2012 (beban gempa) serta PPIUG 1983 untuk beban mati tambahan. Bangunan diasumsikan berada di Denpasar dengan kondisi tanah sedang dan fungsi sebagai perkantoran. Beban gempa diinput pada SAP 2000 menggunakan metode autoload dengan pendekatan IBC 2009. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada SRBKK 1, elemen struktur menjadi 11,11% lebih berat. Sedangkan pada SRBKK 2, berat struktur menjadi 2,42% lebih ringan dari kondisi awal (SRPMB). Simpangan maksimum ketiga jenis struktur (SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2) masih dalam simpangan yang diijinkan. SRBKK 1 memiliki simpangan maksimum 48,98% dan 60,28% lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. Sedangkan SRBKK 2 memiliki simpangan maksimum 45,76% dan 58,57 % lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. SRBKK 1 memiliki gaya geser dasar maksimum 53,13% dan 58 % lebih besar dari gaya geser dasar maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. SRBKK 1 memiliki simpangan maksimum 59,85% dan 60,31% lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. Sedangkan SRBKK 2 memiliki gaya geser dasar maksimum 51,82% dan 54,85% lebih besar dari gaya geser dasar maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. SRBKK 2 memiliki simpangan maksimum 53,01% dan 59,88% lebih kecil dari simpangan maksimum SRPMB untuk arah x dan arah y. Kinerja ini ditinjau pada level kinerja life safety. Roof drift ratio pada SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2 secara berturut-turut sebesar 1,79%, 0,71%, 0,83%. Pada target perpindahan yang sesuai dengan FEMA 356 dan ATC-40, deformasi dan gaya geser berdasarkan gempa rencana tidak melebihi dari level kinerja life safety sehingga struktur masih dalam keadaan aman ketika menerima gempa rencana.
Kata kunci: analisis pushover, efisiensi, kinerja struktur, SRBK, SRPM.
i
UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-Nyalah Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tugas Akhir ini berjudul, ”Efisiensi dan Kinerja Struktur Rangka Breising Konsentrik Tipe X-2 Lantai”. Tugas akhir ini tidak lepas dari dorongan serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini disampaikan ucapan terima kasih kepada Bapak Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT., selaku dosen pembimbing I, Bapak Ida Bagus Rai Widiarsa, ST., MASc., PhD., selaku dosen pembimbing II, Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE, PhD., selaku dosen pemodelan struktur sekaligus reviewer Tugas Akhir yang memberi ide dan masukan untuk topik Tugas akhir ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Orang tua, keluarga, dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, yang selalu memberi dukungan moral dan materiil serta membantu dalam pikiran, tenaga, dan waktu Tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih terdapat kesalahankesalahan yang tidak disengaja. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca diharapkan demi kesempurnaan Tugas akhir ini. Atas perhatian pembaca, diucapkan terima kasih.
Bukit Jimbaran, Februari 2016
Penulis
ii
DAFTAR ISI ABSTRAK .............................................................................................................. i UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................ ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vi DAFTAR TABEL ............................................................................................... vii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1 1.2
Rumusan Masalah .................................................................................... 3
1.3
Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3
1.4
Manfaat Penelitian .................................................................................... 3
1.5
Batasan Masalah ....................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... 5 2.1 Umum ....................................................................................................... 5 2.2
Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM).............................................. 5
2.3
Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) ................................. 6
2.4
Struktur Rangka Breising Konsentrik (SRBK) ........................................ 7
2.5
Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) ........................ 9
2.6
Kombinasi Beban ................................................................................... 10
2.7
Sambungan Sederhana ........................................................................... 11
2.8
Sambungan Momen ................................................................................ 13
2.9
Perencanaan Berbasis Kinerja ................................................................ 14
2.10
Metode Analisis Statik Non-Linier Pushover ........................................ 15
2.11
Kurva Kapasitas ..................................................................................... 17
2.12
Batas Kinerja .......................................................................................... 18
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 20 3.1 Pemodelan Struktur ................................................................................ 20 3.2
Data Struktur .......................................................................................... 21
3.3
Prosedur Analisis .................................................................................... 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 25 4.1 Pemodelan dan Pemasukan Data SRPMB ............................................. 25 4.2
Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRPMB ................................. 28
4.3
Pemodelan dan Input Data SRBKK ....................................................... 34
4.4
Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRBKK 1 dan SRBKK 2 ..... 37
4.5
Perbandingan Efisiensi ........................................................................... 48
4.6
Analisis Pushover ................................................................................... 51
4.7
Target Perpindahan ................................................................................. 57
iii
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 59 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 59 5.2
Saran ....................................................................................................... 60
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 61 LAMPIRAN A TAHAPAN PEMODELAN PADA SAP 2000 ....................... 63 LAMPIRAN B PEMBEBANAN ........................................................................ 80
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Tipe-tipe breising konsentrik .............................................................. 8 Gambar 2.2 Perbandingan perilaku rangka breising konsentrik tipe v-terbalik dan x-2 lantai.................................................................................................................. 8 Gambar 2.3 Jenis-jenis sambungan sendi ............................................................. 12 Gambar 2.4 Jenis-jenis sambungan momen .......................................................... 13 Gambar 2. 5 Rekayasa gempa berbasis kinerja (ATC 58) .................................... 15 Gambar 2.6 Definisi leleh pertama (Vy) dan leleh maksimum (Vd) .................... 16 Gambar 2. 7 Kurva Kapasitas ............................................................................... 18 Gambar 2. 8 Kurva Kriteria Keruntuhan .............................................................. 19 Gambar 3.1 Denah struktur bangunan .................................................................. 20 Gambar 3.2 Portal 1-1 ........................................................................................... 21 Gambar 3.3 Diagram alur penelitian ..................................................................... 24 Gambar 4. 1 Denah SRPMB ................................................................................. 25 Gambar 4. 2 Portal SRPMB .................................................................................. 27 Gambar 4. 3 Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRPMB.................................. 29 Gambar 4. 4 Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRPMB.................................. 30 Gambar 4. 5 Hasil Steel Check Design Portal A-A SRPMB ................................ 31 Gambar 4. 6 Hasil Steel Check Design Portal B-B SRPMB ................................ 32 Gambar 4. 7 Simpangan maksimum pada SRPMB .............................................. 33 Gambar 4. 8 Denah SRBKK ................................................................................. 34 Gambar 4. 9 Portal SRBKK .................................................................................. 35 Gambar 4. 10 Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRBKK 1 ............................. 38 Gambar 4. 11 Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRBKK 1 ............................. 39 Gambar 4. 12 Hasil Steel Check Design Portal A-A SRBKK 1 ........................... 40 Gambar 4. 13 Hasil Steel Check Design Portal B-B SRBKK 1 ........................... 41 Gambar 4. 14 Hasil Steel Check Design Portal 1-1 SRBKK 2 ............................. 42 Gambar 4. 15 Hasil Steel Check Design Portal 2-2 SRBKK 2 ............................. 43 Gambar 4. 16 Hasil Steel Check Design Portal A-A SRBKK 2 ........................... 44 Gambar 4. 17 Hasil Steel Check Design Portal B-B SRBKK 2 ........................... 45 Gambar 4. 18 Simpangan maksimum pada SRBKK 1 ......................................... 46 Gambar 4. 19 Simpangan maksimum pada SRBKK 2 ......................................... 47 Gambar 4. 20 Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah x ...... 49 Gambar 4. 21 Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah y ...... 50 Gambar 4. 22 Diagram perbandingan berat material baja .................................... 51 Gambar 4. 23 Letak sendi plastis SRPMB arah x ................................................. 52 Gambar 4. 24 Letak sendi plastis SRPMB arah y ................................................. 52 Gambar 4. 25 Letak sendi plastis SRBKK 1 arah x .............................................. 53 Gambar 4. 26 Letak sendi plastis SRBKK 1 arah y .............................................. 54 Gambar 4. 27 Letak sendi plastis SRBKK 2 arah x .............................................. 55 Gambar 4. 28 Letak sendi plastis SRBKK 2 arah y .............................................. 55 Gambar 4. 29 Kurva pushover arah x ................................................................... 56 Gambar 4. 30 Kurva pushover arah y ................................................................... 57
vi
DAFTAR TABEL Tabel 4. 1 Dimensi SRPMB .................................................................................. 28 Tabel 4. 2 Dimensi SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2 ...................................... 37 Tabel 4. 3 Perbandingan stress ratio pada kolom dan simpangan maksimum ...... 48 Tabel 4. 4 Simpangan masing-masing lantai arah x ............................................. 48 Tabel 4. 5 Simpangan masing-masing lantai arah y ............................................. 49 Tabel 4. 6 Berat material baja masing-masing tipe struktur ................................. 50 Tabel 4. 7 Hasil analisa pushover arah x............................................................... 56 Tabel 4. 8 Hasil analisa pushover arah y............................................................... 56 Tabel 4. 9 Perbandingan roof drift ratio ................................................................ 57 Tabel 4. 10 Batas Kinerja ...................................................................................... 58
vii
