EVALUASI KINERJA PORTAL BAJA 3 DIMENSI DENGAN PENGAKU LATERAL AKIBAT GEMPA KUAT BERDASARKAN PERFORMANCE BASED DESIGN

Perpustakaan Unika

TUGAS AKHIR

EVALUASI KINERJA PORTAL BAJA 3 DIMENSI DENGAN PENGAKU LATERAL AKIBAT GEMPA KUAT BERDASARKAN PERFORMANCE BASED DESIGN

Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan Pendidikan Program Studi Strata 1 (S-1) Pada Progam Studi Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang

Disusun Oleh :

Nama : Eva D Widhiastuti

Nama : Meiko AC Simanjuntak

NIM : 01.12.0013

NIM : 01.12.0025

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2007

Perpustakaan Unika

LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana Strata Satu (S-1)


Oleh :



NIM : 01.12.0013

NIM : 01.12.0025

Telah Diperiksa dan Disetujui : Pembimbing I

Agus Setiawan, ST., MT

Pembimbing II

Ir. Tavio, MS, Ph.D

Disahkan oleh : Dekan Fakultas Teknik Sipil

Dr.Rr.M.I. Retno Susilorini, ST., MT

Perpustakaan Unika

LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir Sarjana Strata Satu (S-1)


Oleh :



NIM : 01.12.0013

NIM : 01.12.0025

Telah Diperiksa dan Disetujui : Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

Dosen Penguji III

Agus Setiawan, ST., MT

Ir. David Widianto, MT

Ir. Kiki Saptono, MT

Disahkan oleh : Dekan Fakultas Teknik Sipil

Dr.Rr.M.I. Retno Susilorini, ST., MT

Perpustakaan Unika

KATA PENGANTAR Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang selalu memberikan rahmat dan karunia-Nya, terutama dalam menyelesaikan laporan tugas akhir " Evaluasi Kinerja Portal Baja 3 Dimensi dengan Pengaku Lateral Akibat Gempa Kuat Berdasarkan Performance Based Design ". Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh gelar kesarjanaan (S1) pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih atas segala bantuan, dukungan, dan bimbingan dari berbagai pihak selama pembuatan laporan tugas akhir ini hingga selesai. Ucapan terima kasih penulis ucapkan kepada : 1. Bp. Agus Setiawan, ST., MT., selaku dosen pembimbing I yang telah banyak membimbing dan mengarahkan dalam pembuatan tugas akhir ini; 2. Bp. Ir. Tavio, MS., Ph.D., selaku dosen pembimbing II yang telah banyak membimbing dan mengarahkan dalam pembuatan tugas akhir ini; 3. Bp. Ir. David Widianto, MT., selaku dosen penguji yang selalu mendukung dan memberi masukan atau saran dalam pembuatan tugas akhir ini; 4. Bp. Ir. Kiki Saptono, MT., selaku dosen penguji yang selalu mendukung dan memberi masukan atau saran dalam pembuatan tugas akhir ini. Semoga Tuhan Yang Maha Esa selalu melimpahkan karunia-Nya kepada semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan dan bimbingan, sehingga laporan ini dapat terselesaikan dengan baik. Akhir kata semua laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan, baik bagi penulis maupun bagi semua orang yang membacanya.

Semarang,

Oktober 2007

Penulis

iv

Proposal Tugas Akhir Evaluasi Kinerja Portal Baja 3 Dimensi Dengan Pengaku Lateral Akibat Gempa Kuat Berdasarkan Performance Based Design

Perpustakaan Unika

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL…………………………………………………………

i

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………….

ii

LEMBAR ASISTENSI………………………………………………………

iii

KATA PENGANTAR……………………………………………………….

iv

DAFTAR ISI…………………………………………………………………

v

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………...

viii

DAFTAR TABEL……………………………………………………………

ix

DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………

xi

DAFTAR NOTASI ………………………………………………………….

xii

ABSTRAK…………………………………………………………………...

xv

BAB I : PENDAHULUAN…………………………………………………..

1

1.1 Latar Belakang Penulisan…………………………………………

1

1.2 Tujuan Penulisan………………………………………………….

2

1.3 Pembatasan Masalah……………………………………………...

2

1.4 Sistematika Penyusunan…………………………………………..

3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA……………………………………………

5

2.1 Pendahuluan……………………………………………………….

5

2.1.1 Analisa Statik Non-inier (Pushover)……………………

6

2.1.2 Waktu Getar Alami Efektif……………………………...

8

2.1.3 Target Perpindahan……………………………………...

9

2.1.4 ETABS………………………………………………….

11

2.2 Peraturan-peraturan Perancangan Berbasis Kinerja………………

12

2.2.1 ATC-40…………………………………………………

12

2.2.1.1 Metoda Spektrum Kapasitas……………………...

12

2.2.2 FEMA (Federal Emergency Management Agency)…….

15

2.2.2.1 Metoda Koefisien Perpindahan FEMA 273……...

15

2.2.2.2 Metoda Koefisien Perpindahan FEMA 440……...

16

2.2.2.3 Pola Beban Dorong dari FEMA 274……………..

17

Eva Dyah Widhiastuti Meiko AC Simanjuntak

01.12.0013 01.12.0025

v

Proposal Tugas Akhir Evaluasi Kinerja Portal Baja 3 Dimensi Dengan Pengaku Lateral Akibat Gempa Kuat Berdasarkan Performance Based Design 2.2.3 Kinerja Batas Ultimit Menurut SNI 03-1726-2002.........

Perpustakaan Unika

17

2.3 Pemodelan, Analisis, dan Desain.................................................... 19 2.3.1 Pemodelan......................................................................... 19 2.3.2 Analisis Beban Dorong..................................................... 19 A. Hinge Properties..........................................................

20

B. Distribusi Sendi Plastis................................................ 21 C. Daktilitas Struktur ( µ ∆ ) dan Faktor Reduksi Gempa (R) Aktual....................................................................

21

2.4 Evaluasi Performance-Based Design............................................... 22 BAB III : METODOLOGI PENELITIAN…………………………………...

24

3.1 Perumusan Masalah………………………………………………

24

3.2 Pemodelan Struktur………………………………………………

24

3.3 Tahapan-tahapan Dari Analisa Pushover.......................................

25

3.4 Preliminary Design.........................................................................

28

3.5 Pembebanan....................................................................................

28

3.6 Diagram Alir Metodologi...............................................................

32

BAB IV : PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA………………………..

34

4.1 Preliminary Design.........................................................................

34

4.1.1 Data-data...........................................................................

34

4.1.2 Peraturan Yang Dipakai....................................................

34

4.1.3 Pembebanan......................................................................

35

4.2 Perhitungan Beban Gravitasi..........................................................

36

4.3 Perhitungan Beban Lateral.............................................................

37

4.4 Perhitungan Berat Total Bangunan................................................

37

4.5 Perhitungan Gaya Geser Dasar.......................................................

61

4.6 Analisis Terhadap T Reyleigh.........................................................

64

4.7 Kontrol Drift..................................................................................

66

4.7.1 Kinerja Batas Layan (∆s) dan Kinerja Batas Ultimate (∆m)..................................................................................

66

BAB V : ANALISA NON-LINEAR...............................................................

69


01.12.0013 01.12.0025

vi

Proposal Tugas Akhir Evaluasi Kinerja Portal Baja 3 Dimensi Dengan Pengaku Lateral Akibat Gempa Kuat Berdasarkan Performance Based Design

Perpustakaan Unika

5.1

Output Analisa Non-Linear...........................................................

69

5.2

Kurva Kapasitas............................................................................

70

5.3

Nilai Daktilitas..............................................................................

71

5.4

Target Displacement.....................................................................

72

5.5

Tingkat Kinerja Struktur...............................................................

78

BAB VI : EVALUASI HASIL ANALISA......................................................

80

6.1

Daktilitas.......................................................................................

80

6.2

Gaya Geser Dasar..........................................................................

80

6.3

Kurva Kapasitas.............................................................................

80

6.4

Sendi Plastis...................................................................................

81

6.5

Target Displacement......................................................................

81

6.6

Rekapitulasi Hasil Perhitungan......................................................

82

BAB VII : KESIMPULAN DAN SARAN.....................................................

83

7.1

Kesimpulan....................................................................................

83

7.2

Saran..............................................................................................

84

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................

85


vii

01.12.0013 01.12.0025

Tugas Akhir Evaluasi Kinerja Portal Baja 3 Dimensi Dengan Pengaku Lateral Akibat Gempa Kuat Berdasarkan Performance Based Design

Perpustakaan Unika

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja.............................

7

Gambar 2.2 Parameter Waktu Getar Fundamental Efektif dari Kurva Pushover.....................................................................................

8

Gambar 2.3 Denah Bangunan Tipikal...........................................................

10

Gambar 2.4 Elevasi Portal.............................................................................

11

Gambar 2.5 Penentuan Titik Kinerja Menurut Metode Spektrum Kapasitas....................................................................................

13

Gambar 2.6 Parameter Data Respons Spektrum Rencana............................

14

Gambar 2.7 Variasi Pola Distribusi Pembebanan Lateral………………....

17

Gambar 2.8 Default-M3 dan Default-PMM Hinge Properties......................

21

Gambar 3.1 Model 1 Bresing X....................................................................

25

Gambar 3.2 Model 2 Bresing V Terbalik.....................................................

25

Gambar 3.3 Model 3 Bresing V....................................................................

25

Gambar 3.4 Model 4 Tanpa Bresing.............................................................

25

Gambar 3.5 Respons Spektrum Gempa Rencana..........................................

30

Gambar 3.6 Flow Chart.................................................................................

33

Gambar 4.1 Denah Penempatan Balok dan Kolom.......................................

35

Gambar 5.1 Kurva Kapasitas Model 1……………………………………..

70

Gambar 5.3 Kurva Kapasitas Model 2……………………………………..

70

Gambar 5.4 Kurva Kapasitas Model 3…………………………………......

71

Gambar 5.4 Kurva Kapasitas Model 4..........................................................

71

Gambar 5.5 Grafik Respon Spektrum...........................................................

76

Gambar 5.6 Kurva Kapasitas Tipikal............................................................

78

Gambar 6.1 Kurva Kapasitas........................................................................

81


01.12.0013 01.12.0025

viii


Perpustakaan Unika

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Target Perpindahan………………………………….

11

Tabel 2.2 Spektrum Respons Gempa Rencana………………...

15

Tabel 4.1 Pembebanan Pada Balok Lantai Atap………………

36

Tabel 4.1 Pembebanan Pada Balok Lantai.................................

36

Tabel 4.3 Pembebanan Tributary Area......................................

36

a. Model 1 (Bracing X ) Tabel 4.4 Berat Bangunan Lt. 6 ................

37

Tabel 4.5 Berat Bangunan Lt. 5.................

38


39


40


41


42

b. Model 2 (Bracing V Terbalik) Tabel 4.10 Berat Bangunan Lt. 6...............

43

Tabel 4.11 Berat Bangunan Lt. 5...............

44


45


46


47


48

c. Model 3 (Bracing V) Tabel 4.16 Berat Bangunan Lt. 6...............

49


50


51


52

Tabel 4.20 Berat Bangunan lt. 2................

53

Tabel 4.21 Berat Bangunan Lt.1................

54

d. Model 4 (Tanpa Bracing) Tabel 4.22 Berat Bangunan Lt. 6...............


01.12.0013 01.12.0025

55

ix


Perpustakaan Unika


56


57


58

Tabel 4.26 Berat Bangunan lt. 2................

59

Tabel 4.27 Berat Bangunan Lt.1................

60

Tabel 4.28 Rekap Berat Total Bangunan....................................

61

Tabel 4.29 Gaya Fi Model 1.......................................................

63


63


63


64

Tabel 4.33 T Reyleigh Model 1...................................................

64


65


65


66

Tabel 4.37 Kontrol Drift Model 1..............................................

67


68


68


68

Tabel 5.1 Nilai Daktilitas Tiap Pemodelan................................

72

Tabel 5.2 Tabel Nilai Faktor Modifikasi C0...............................

75

Tabel 5.3 Tabel Nilai Faktor Modifikasi C2...............................

76

Tabel 5.4 Harga Koefisien Bs & B1.............................................

77

Tabel 5.5 Target Displacement Tiap-tiap Pemodelan................

78

Tabel 5.6 Batas Deformasi.........................................................

79

Tabel 6.1 Nilai Daktilitas Tiap Pemodelan................................

80

Tabel 6.2 Nilai Geser Dasar Tiap Pemodelan............................

80

Tabel 6.3 Perbandingan Nilai Target Displacement..................

82

Tabel 6.4 Tabel Rekapitulasi Hasil Perhitungan........................

82


01.12.0013 01.12.0025

x


Perpustakaan Unika

DAFTAR LAMPIRAN

Pola Keruntuhan Model 1 ............................................................................

L1


L2


L3


L4

Output Kurva Kapasitas Model 1 ................................................................

L5


L6


L7


L7


01.12.0013 01.12.0025

xi


Perpustakaan Unika

DAFTAR NOTASI

a

= Konstanta a adalah sama dengan 130, 90 dan 60 untuk site kategori B, C dan D

C0

= koefisien faktor bentuk , untuk merubah perpindahan spektral menjadi perpindahan atap, umumnya memakai faktor partisipasi ragam yang pertama (first mode participation factor) atau berdasarkan Tabel 8-8 dari ATC-40

C1

= faktor

modifikasi

yang

menghubungkan

perpindahan

inelastis

maksimum dengan perpindahan yang dihitung dari respon elastik linier. C2

= faktor modifikasi representasi efek dari bentuk histeris pada saat respon simpangan maksimum

C3

= koefisien untuk memperhitungkan pembesaran lateral akibat adanya efek P-delta. Koefisen diperoleh secara empiris dari studi statistik analisa riwayat waktu non-linier dari SDOF dan diambil berdasarkan pertimbangan engineering judgement, dimana perilaku hubungan gaya geser dasar – lendutan pada kondisi pasca leleh kekakuannya positif (kurva meningkat) maka C3 = 1 , sedangkan jika perilaku pasca lelehnya negatif (kurva menurun)

g

= percepatan gravitasi 9.81 m/det2

H

= tinggi bangunan

Ke

= kekakuan efektif lateral

Ki

= kekakuan elastis lateral

n

= nomor lantai tingkat paling atas

R

= faktor reduksi gempa, rasio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh gempa rencana pada struktur gedung elastik penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana pada struktur gedung daktail, bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut.


01.12.0013 01.12.0025

xii

Tugas Akhir Evaluasi Kinerja Portal Baja 3 Dimensi Dengan Pengaku Lateral Akibat Gempa Kuat Berdasarkan Performance Based Design Sa

Perpustakaan Unika

= akselerasi respons spektrum yang berkesesuaian dengan waktu getar alami efektif pada arah yang ditinjau

Sd

= perpindahan spekra elastis

T

= waktu getar alami efektif yang memperhitungkan kondisi inelastis

Ti

= waktu fundamental elastis

Te

= waktu getar efektif

TS

= waktu getar karakteristik yang diperoleh dari kurva respons spektrum pada titik dimana terdapat transisi bagian akselerasi konstan ke bagian kecepatan konstan

Vy

= gaya geser dasar pada saat leleh, dari idealisasi kurva pushover menjadi bilinier.

W

= total beban mati dan beban hidup yang dapat direduksi.

Wi

= berat lantai tingkat ke – i, termasuk termasuk beban hidup yang sesuai

Xroof

= perpindahan titik atap

zi

= ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral menurut pasal 5.1.2 dan 5.1.3

α

= rasio kekakuan pasca leleh terhadap kekakuan elastis efektif, dimana hubungan gaya lendutan diidealisasikan sebagai kurva bilinier

∆s

= kinerja batas layan

∆m

= kinerja batas ultimate

δt

= target perpindahan

δm

= simpangan maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan

δy

= simpangan struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat terjadinya pelelehan pertama

ξ (ksi) = faktor pengali dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana pada taraf pembebanan nominal untuk mendapatkan simpangan maksimum struktur gedung pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan µ

= faktor daktilitas struktur gedung


01.12.0013 01.12.0025

xiii

Tugas Akhir Evaluasi Kinerja Portal Baja 3 Dimensi Dengan Pengaku Lateral Akibat Gempa Kuat Berdasarkan Performance Based Design D

Perpustakaan Unika

= beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap

L

= beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lainlain

La

= beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak

H

= beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air

W

= beban angin

E

= beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–1989, atau penggantinya dengan


01.12.0013 01.12.0025

xiv


Perpustakaan Unika

ABSTRAK

Mengingat sebagian besar wilayah Indonesia terletak dalam wilayah gempa moderat hingga tinggi, maka perencanaan struktur tahan gempa sangatlah penting. Konsep perencanaan struktur tahan gempa yang digunakan adalah konsep perencanaan yang berbasis kinerja (performance-based design). Disini dipakai 4 (empat) pemodelan struktur dengan konfigurasi bracing yang berbeda, yang akan dianalisis tingkat kinerjanya terhadap beban gaya gempa dan diperbandingkan satu dengan yang lain untuk mendapatkan tingkat kinerja yang paling baik. Bracing menggunakan prinsip Sistem Ganda dengan SRBPMK. Nilai daktilitas yang dihasilkan dengan mengacu pada SNI 03 – 1726 – 2002 sangat mempengaruhi tingkat kinerja dan kekuatan suatu struktur. Hasil studi kasus pada portal baja 3D menyimpulkan bahwa, model struktur menggunakan bracing ”X” dengan nilai daktilitas (µ) = 2,9514 strukturnya lebih kuat dibandingkan dengan model bracing ”V” (µ) = 3,4311, ”V” terbalik (µ) = 3,3377 dan struktur tanpa bracing (µ) = 3,8862. Prinsip Sistem Ganda dengan SRBPMK tercapai untuk semua pemodelan. Pemeriksaan hasil evaluasi non-linear dengan menggunakan metode ATC-40 menunjukkan hasil yang relatif baik sehingga koefisien perpindahan yang didapat dari ATC-40 dapat dijadikan alternatif pemeriksaan kinerja struktur selain daktilitas perpindahan yang dipakai oleh SNI 03-1726-2002.

Kata kunci : struktur tahan gempa, performance-based design, sistem ganda, tingkat kinerja, daktilitas.


01.12.0013 01.12.0025

xv

EVALUASI KINERJA PORTAL BAJA 3 DIMENSI DENGAN PENGAKU LATERAL AKIBAT GEMPA KUAT BERDASARKAN PERFORMANCE BASED DESIGN

Recommend Documents