LAPORAN PENELITIAN
EFISIENSI DAN KINERJA STRUKTUR RANGKA BREISING KONSENTRIK TIPE X-2 LANTAI
Nama Peneliti: Ir. Ida Bagus Dharma Giri, M.T. Ida Bagus Rai Widiarsa ST. MASc. Ph.D Andre Tanjaya
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana 2016
i
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.
ii
UCAPAN TERIMA KASIH Puji dan syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat-Nyalah penelitian ini dapat diselesaikan. Penelitian ini berjudul, ”Efisiensi dan Kinerja Struktur Rangka Breising Konsentrik Tipe X-2 Lantai”. Penyelesaian penelitian ini tidak lepas dari dorongan serta bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu kami mengucapkan terima kasih kepada pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, yang selalu memberi dukungan moral dan materiil serta membantu dalam pikiran, tenaga, dan waktu Penelitian ini masih jauh dari sempurna, masih terdapat kesalahankesalahan yang tidak disengaja. Oleh sebab itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca diharapkan demi kesempurnaan penelitian ini.
Atas
perhatian pembaca, diucapkan terima kasih.
Bukit Jimbaran, Juni 2016
Penulis
iii
DAFTAR ISI ABSTRAK .............................................................................................................. i UCAPAN TERIMA KASIH................................................................................ iii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv 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 iv
BAB V PENUTUP ............................................................................................... 59 5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 59 5.2
Saran ....................................................................................................... 60
v
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
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Material baja banyak digunakan dalam membangun gedung-gedung bertingkat tinggi karena memiliki banyak keunggulan dibandingkan dengan material lainnya. Keunggulan meterial baja yaitu kekuatan yang tinggi, elastis, dan memiliki daktilitas yang tinggi. Material baja juga lebih ringan dibandingkan dengan beton, pemasangannya juga lebih cepat karena material baja dibuat di pabrik sehingga tinggal dipasang ditempat, sedangkan pada material beton harus dibuat bekisting terlebih dahulu sebelum dilakukan pengecoran. Struktur gedung dengan rangka baja dirancang untuk dapat menahan gaya gempa. Pada umumnya, gaya gempa yang terjadi ditahan melalui mekanisme lentur balok kolom. Mekanisme ini sering menimbulkan permasalahan yaitu simpangan yang besar. Oleh sebab itu, diperlukan pengaku lateral untuk menahan gaya gempa yang terjadi. Pengaku lateral yang sering digunakan yaitu dinding pengisi, dinding geser, dan breising. Dinding pengisi merupakan pasangan bata pada dinding yang biasanya digunakan sebagai pembatas ruangan. Dinding geser merupakan kolom pipih dengan inersia besar yang dipasang hanya pada bagian tertentu. Breising merupakan batang tekan yang hanya mampu menerima gaya aksial. Dari ketiga jenis pengaku lateral ini, pemasangan breising merupakan cara paling mudah untuk dilakukan. Struktur rangka breising (SRB) bertujuan untuk memberikan kekakuan pada struktur sehingga mampu mengurangi deformasi yang terjadi. Selain itu, sistem rangka breising ini mampu mengefisienkan struktur dari segi berat bangunan. Menurut SNI 03-1729:2002 ada tiga macam konfigurasi sistem rangka yang sering digunakan yaitu struktur rangka pemikul momen (SRPM), struktur rangka breising konsentrik (SRBK), struktur rangka breising eksentrik (SRBE). Diantara ketiga sistem rangka tersebut, Struktur rangka breising konsentrik (SRBK) lebih mengutamakan pada kekuatan strukturnya.
1
Struktur rangka breising konsentrik memiliki beberapa tipe seperti tipe x, tipe diagonal, tipe v, tipe v-terbalik, tipe x-2 lantai, dan tipe k. Diantara keenam tipe tersebut, SRBK tipe x-2 lantai merupakan yang terbaik. Rangka breising ini dapat menjadi pilihan yang baik bila dibandingkan dengan rangka breising tipe v atau vterbalik, bila terjadi tekuk pada batang tekan breising, balok akan mengalami defleksi kebawah sebagai akibat dari adanya gaya-gaya yang tidak seimbang pada balok. Defleksi ini dapat mengakibatkan kerusakan pada sistem pelat lantai diatas sambungan tersebut. Sehingga untuk mengantisipasi terjadinya defleksi kebawah pada balok maka diperlukan konfigurasi breising yang mencegah terbentuknya gaya-gaya yang tidak seimbang tersebut dan mendistribusikannya menuju lantai lain yang tidak mengalami defleksi tersebut (Utomo, 2011). Berdasarkan SNI 1729:2002, Struktur Rangka Pemikul Momen terbagi atas Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), Struktur Rangka Pemikul Momen Terbatas (SRPMT), dan Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB). Perbedaan dari ketiga jenis ini terletak pada sambungan, pelat terusan, dan kekompakan penampang. SRPMB diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis secara terbatas apabila dibebani oleh gaya-gaya yang berasal dari beban gempa rencana dibandingkan dengan SRPMK dan SRPMT. Sedangkan Struktur Rangka Breising Konsentrik terdiri atas Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) dan Struktur Rangka Breising Konsentrik Biasa (SRBKB). Perbedaan kedua jenis ini terletak pada sambungan, kekompakan batang breising, dan kolom. SRBKK diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis yang besar apabila dibebani oleh gaya-gaya yang berasal dari beban gempa rencana dibandingkan dengan SRBKB. Untuk mengetahui kinerja suatu struktur, umumnya digunakan analisis statik non-linier yang sering disebut analisis pushover. Analisis pushover dilakukan dengan memberikan suatu pola beban lateral statik pada struktur, yang kemudian secara bertahap ditingkatkan dengan faktor pengali sampai satu target perpindahan lateral dari suatu titik acuan tercapai. Titik acuan disini terjadi pada struktur bagian atas yang memiliki simpangan paling besar. Hasil dari analisis pushover ini berupa kurva yang menggambarkan antara gaya geser dasar (V) terhadap perpindahan titik acuan (FEMA 356, 2000).
2
Efisiensi dan kinerja dari Struktur Rangka Breising Konsentrik (SRBK) tipe X-2 lantai perlu dibandingkan dengan Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM). Hal ini dilakukan untuk mengetahui efektivitas pemasangan breising pada struktur rangka. Hasil analisa ini dapat dijadikan acuan dalam pemilihan jenis struktur rangka pada gedung-gedung tinggi. Dengan demikian, maka pada penelitian ini dilakukan kajian untuk mengetahui perbandingan efisiensi dan kinerjaSRPMB dan SRBKK tipe X-2 Lantai dengan analisis statik non-linier pushover.
Analisis
dibantu program SAP 2000 v.17 dengan analisa pada gedung 10 lantai.
1.2 Rumusan Masalah Dari uraian diatas dapat diambil rumusan masalah yaitu: 1. Bagaimana pengaruh penambahan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai pada SRPMB terhadap efisiensi struktur ditinjau dari simpangan dan berat material baja? 2. Bagaimana kinerja struktur baja tanpa bresing dan struktur baja dengan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai dengan metode analisis statik non-linier pushover?
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini yaitu: 1. Untuk mengetahui efisiensi struktur akibat penambahan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai pada SRPMB ditinjau dari simpangan dan berat material baja. 2. Untuk mengetahui kinerja struktur baja tanpa bresing dan struktur dengan bresing konsentrik khusus tipe X-2 lantai.
1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini yaitu sebagai pertimbangan bagi perencana struktur baja dalam memilih jenis konstruksi yang lebih efisien, lebih ringan, dan lebih kaku
3
1.5 Batasan Masalah Batasan masalah dalam tugas ini yaitu: 1. Tidak membahas mengenai perhitungan pondasi. 2. Tidak membahas mengenai perhitungan sambungan. 3. Dinding dianggap sebagai elemen non-struktur, hanya sebagai beban pada struktur rangka.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum Pengaku breising pada struktur berperilaku sebagai truss elemen yang hanya menerima gaya aksial baik tekan maupun tarik. Penambahan breising terbukti dapat mengefisienkan berat dari struktur dan kinerja yang lebih baik terhadap ketahanan gempa seperti pada Patung Liberty, Woolworth Tower, dan Empire State Building (Smith and Coull, 1991). 2.2 Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) Struktur rangka pemikul momen (SRPM) adalah struktur yang memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul oleh rangka pemikul momen melalui mekanisme lentur. SRPM terdiri dari elemen vertikal berupa kolom dan elemen horizontal berupa balok yang terhubung secara kaku membentuk sebuah kotak planar yang mampu menahan gaya lateral berdasarkan kekakuan masing-masing elemen balok kolom. Berdasarkan SNI 03-1729-2002, rangka baja SRPM dapat diklasifikasikan menjadi, Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), Struktur Rangka Pemikul Momen Terbatas (SRPMT) dan Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB). SRPMK didesain untuk memiliki daktilitas yang lebih tinggi dan dapat berdeformasi inelastik pada saat gaya gempa terjadi. Deformasi inelastik akan meningkatkan redaman dan mengurangi kekakuan dari struktur, hal ini terjadi pada saat gempa ringan bekerja pada struktur. Dengan demikian, SRPMK didesain pada gaya gempa yang lebih ringan dibandingkan dengan gaya gempa yang bekerja pada SRPMT dan SRPMB. Pada SRPMB, struktur diharapkan dapat mengalami deformasi inelastik secara terbatas pada komponen struktur dan sambungansambungannya akibat gaya gempa rencana. Dengan demikian, pada SRMPB kekakuan yang lebih besar dibandingkan dengan kekakuan pada SRPMK namun SRPMB memiliki daktilitas lebih kecil dari SRPMK untuk beban gempa yang sama.
5
2.3 Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) Berdasarkan SNI 1729:2002 pasal 15.9, SRPMB diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis secara terbatas pada komponen struktur dan sambungan-sambungannya akibat gaya gempa rencana. SRPMB harus memenuhi persyaratan pada butir-butir di bawah ini. 1.
Sambungan balok-ke-kolom Sambungan balok-ke-kolom harus menggunakan las atau baut mutu tinggi.
Dapat digunakan sambungan kaku atau sambungan semi kaku sebagai berikut: a)
Sambungan kaku yang merupakan bagian dari Sistem Pemikul Beban Gempa harus mempunyai kuat lentur perlu Mu yang besarnya paling tidak sama dengan yang terkecil dari:
i. 1,1RyM p balok atau gelagar, atau ii. Momen terbesar yang dapat disalurkan oleh sistem rangka pada titik terebut. Untuk sambungan dengan sambungan pelat sayap yang dilas, pelapis las dan kelebihan las harus dibuang dan diperbaiki kecuali pelapis pelat sayap atas yang tetap diperbolehkan jika melekat pada pelat sayap kolom dengan las sudut menerus di bawah las tumpul sambungan penetrasi penuh. Las tumpul penetrasi sebagian dan las sudut tidak boleh digunakan untuk memikul gaya tarik pada sambungan; Sebagai alternatif, perencanaan dari semua sambungan balok ke kolom yang digunakan pada Sistem Pemikul Beban Gempa harus didasarkan pada hasil-hasil pengujian kualifikasi yang menunjukkan rotasi inelastis sekurang-kurangnya 0,01 radian. b) Sambungan semi kaku diizinkan jika syarat-syarat di bawah ini dipenuhi: i. Sambungan tersebut harus memenuhi kekuatan φRn ≥ Ru; ii. Kuat lentur nominal sambungan melebihi nilai yang lebih kecil daripada 50% M p balok atau kolom yang disambungkan; iii. Harus mempunyai kapasitas rotasi yang dibuktikan dengan uji beban siklik sebesar yang dibutuhkan untuk mencapai simpangan antar lantai; iv. Kekakuan dan kekuatan sambungan semi kaku ini harus diperhitungkan dalam perencanaan,
termasuk
dalam
perhitungan
stabilitas
rangka
secara
keseluruhan.
6
2.
Pelat terusan Jika sambungan momen penuh dibuat dengan melas pelat sayap balok atau
pelat sambungan untuk sayap balok secara langsung ke pelat sayap kolom maka harus digunakan pelat terusan untuk meneruskan gaya dari pelat sayap balok ke pelat badan kolom. Pelat ini harus mempunyai ketebalan minimum sebesar tebal pelat sayap balok atau pelat sambungan sayap balok. Sambungan pelat terusan ke pelat sayap kolom harus dilakukan dengan las tumpul penetrasi penuh, atau las tumpul penetrasi sebagian dari kedua sisi yang diperkuat dengan las sudut, atau las sudut di kedua sisi dan harus mempunyai kekuatan sama dengan kuat rencana luas bidang kontak antara pelat terusan dengan pelat sayap kolom. Sambungan pelat terusan ke pelat badan kolom harus mempunyai kuat geser rencana sama dengan yang terkecil dari persyaratan berikut: a)
Jumlah kuat rencana dari sambungan pelat terusan ke pelat sayap kolom;
b) Kuat geser rencana bidang kontak pelat terusan dengan pelat badan kolom; c)
Kuat rencana geser daerah panel;
d) Gaya sesungguhnya yang diteruskan oleh pengaku. Pelat terusan tidak diperlukan jika model uji sambungan menunjukkan bahwa rotasi plastis yang direncanakan dapat dicapai tanpa menggunakan pelat terusan tersebut.
2.4 Struktur Rangka Breising Konsentrik (SRBK) Mekanisme keruntuhan direncanakan terjadi pada elemen breising dan pelat buhul sambungan bresing ke balok dan kolom. Pada saat terjadi gempa besar, diharapkan terjadi tekuk pada batang bresing (akibat beban aksial yang diterimanya) sehingga terjadi putaran sudut pada ujung bresing yang kemudian menyebabkan pelat buhul pada sambungan ujung bresing leleh (terjadi sendi plastis). Struktur rangka breising konsentrik (SRBK) merupakan sistem struktur yang elemen breising diagonalnya bertemu disatu titik. SRBK dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu struktur rangka breising konsentrik biasa (SRBKB) dan struktur rangka breising konsentrik khusus (SRBKK). Rangka
7
breising konsentrik memiliki beberapa tipe seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1 (SNI 1729:2002).
Gambar 2.1 Tipe-tipe breising konsentrik (AISC, 2010)
Pada breising konsentrik tipe x-2 lantai merupakan rangka breising x yang dipasang untuk ketinggian 2 lantai seperti terlihat pada Gambar 2.1 (e). Rangka breising ini dapat menjadi pilihan yang baik bila dibandingkan dengan rangka breising tipe v atau v-terbalik, bila terjadi tekuk pada batang tekan breising, balok akan mengalami defleksi kebawah sebagai akibat dari adanya gaya-gaya yang tidak seimbang pada balok. Defleksi ini dapat mengakibatkan kerusakan pada sistem pelat lantai diatas sambungan tersebut. Sehingga untuk mengantisipasi terjadinya defleksi kebawah pada balok maka diperlukan konfigurasi breising yang mencegah terbentuknya gaya-gaya yang tidak seimbang tersebut dan mendistribusikannya menuju lantai lain yang tidak mengalami defleksi tersebut (Utomo, 2011). Perbandingan mengenai perilaku antara rangka breising konsentrik tipe x-2 lantai dengan tipe v-terbalik ditunjukkan oleh Hewitt, et al, (2009) melalui sebuah skema yang ditunjukkan pada Gambar 2.2.
(a). V-terbalik
(b). X-2 lantai
Gambar 2.2 Perbandingan perilaku rangka breising konsentrik tipe v-terbalik dan x-2 lantai (Hewitt, Sabelli, dan Bray, 2009)
8
Dapat dilihat pada Gambar 2.2 bahwa pada struktur rangka breising tipe x2 lantai, gaya-gaya tidak seimbang pada balok didistribusikan melalui batang tarik breising yang berada dilantai atasnya. Hal ini akan mencegah terjadinya defleksi ke bawah pada balok sehingga dapat mencegah kerusakan pada pelat lantai.
2.5 Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) Berdasarkan SNI 03 1729:2002, Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus (SRBKK) direncanakan pada bangunan baja yang berada di wilayah gempa menengah hingga besar. Bresing yang digunakan sebagai komponen penahan lateral harus memenuhi parameter sebagai berikut :
Kelangsingan Batang bresing harus memenuhi syarat kelangsingan yaitu
𝑘𝑐 𝐿
≤
𝑟
2625 √𝑓𝑦
Beban aksial terfaktor pada batang bresing tidak boleh melebihi ϕNc Perbandingan lebar terhadap tebal penampang bresing tekan yang
berperilaku ataupun yang tidak diperkaku harus memenuhi persyaratan-persyaratan berikut ini : 1. Batang bresing harus bersifat kompak, yaitu (λ<λp). Perbandingan lebar terhadap tebal untuk penampang siku tidak boleh lebih dari
135 √𝑓𝑦
.
2. Penampang bulat berongga harus mempunyai perbandingan diameter luar terhadap tebal dinding, kecuali dinding penampang tersebut diberi pengaku 3. Penampang persegi berongga harus mempunyai perbandingan lebar terhadap tebal dinding kecuali dinding penampang tersebut diberi pengaku.
Berdasarkan SNI 03-1729-2012 Pasal 15.11.4.1, Sistem rangka yang menggunakan Bresing tipe V dan tipe V terbalik harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 1. Balok yang bersilangan dengan batang bresing harus menerus dari kolom ke kolom. 2. Balok yang besilangan dengan batang bresing harus direncanakan untuk memikul pengaruh semua beban mati dan hidup berdasarkan kombinasi pembebanan dengan menganggap bahwa batang bresing tidak ada.
9
3. Balok yang besilangan dengan batang bresing harus direncanakan untuk memikul pengaruh kombinasi pembebanan kecuali bahwa Qb harus disubtitusikan pada suku E. Qb harus dihitung dengan menggunakan minimum sebesar Ny untuk bresing dalam tarik dan maksimum sebesar 0,3 ϕ Nc untuk bresing tekan. 4. Sayap-sayap atas dan bawah balok pada titik persilangan dengan batang bresing harus direncanakan mampu memikul gaya lateral yang besarnya sama dengan 2% kuat nominal sayap balok fy bf tbf
Kolom pada SRBKK harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
Perbandingan Lebar terhadap Tebal Perbandingan lebar terhadap tebal penampang kolom dalam tekan yang diberi pengaku ataupun yang tidak diberi pengaku, harus memenuhi persyaratan untuk batang bresing pada penjelasan Perbandingan lebar terhadap tebal sebelumnya
Penyambungan Penyambungan kolom pada SRBKK juga harus direncanakan untuk mampu memikul minimal kuat geser nominal dari kolom terkecil yang disambung dari 50% kuat lentur nominal penampang terkecil yang disambung.Penyambungan harus ditempatkan di daerah 1/3 tinggi bersih kolom yang di tengah.
2.6 Kombinasi Beban Berdasarkan SNI 1727:2013, kombinasi beban dipilih yang menghasilkan efek yang paling tidak baik di dalam bangunan gedung, fondasi, atau komponen struktural yang diperhitungkan. Efek dari satu atau lebih beban yang tidak bekerja harus dipertimbangkan. desainnya sama atau melebihi efek dari beban terfaktor dalam kombinasi berikut: 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L + 0,5 (Lratau S atau R) 3. 1,2D + 1,6 (Lratau S atau R) + (L atau 0,5W) 4. 1,2D + 1,0W + L + 0,5 (Lr atau S atau R) 5. 1,2D + 1,0E + L + 0,2S 6. 0,9D + 1,0W 7. 0,9D + 1,0E
10
dimana: D
= beban mati
E
= beban gempa
L
= beban hidup
Lr
= beban hidup atap
R
= beban hujan
W
= beban angin
2.7 Sambungan Sederhana Berdasarkan SNI 1729:2015, sambungan sederhana mengabaikan adanya momen. Pada analisis struktur, sambungan sederhana dianggap memungkinkan terjadinya rotasi relatif tidak terkekang antara elemen yang tersambung bercabang. Sambungan sederhana harus memiliki kapasitas rotasi yang cukup untuk mengakomodasi rotasi perlu yang ditentukan melalui analisis struktur. Sambungan sederhana atau sambungan sendi biasanya digunakan pada sambungan balok anak ke balok induk, sambungan breising ke balok kolom, dan sambungan pada dudukan kolom baja. Pada sambungan sederhana, momen yang terjadi sama dengan nol, sehingga baut hanya memikul geser. Ilustrasi sambungan sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.3, pada gambar dapat dilihat bahwa sambungan hanya menggunakan baut dan pelat siku sederhana tanpa perlu dilakukan pengelasan. Sambungan baut dilakukan di kedua elemen struktur yang akan disambungkan, jika pada balok anak maka pada bagian web balok anak dan bagian flange balok induk yang dipasangkan bolt dengan dihubungkan oleh pelat siku.
11
Gambar 2.3 Jenis-jenis sambungan sendi (McCormac and Csernak, 2011)
12
2.8 Sambungan Momen Pada Gambar 2.4 dapat dilihat jenis-jenis sambungan momen. Pada sambungan momen, balok kolom terhubung secara rigid yang tidak memungkinkan terjadi rotasi. Kebutuhan akan baut lebih banyak dibandingkan pada sambungan sederhana.
Gambar 2.4 Jenis-jenis sambungan momen (McCormac and Csernak, 2011)
13
Berdasarkan SNI 1729:2015, terdapat dua tipe sambungan momen yang boleh digunakan yaitu Tertahan Penuh (TP) dan Tertahan Sebagian (TS) seperti disyaratkan di bawah ini. a) Sambungan Momen Tertahan Penuh (TP) Sambungan momen tertahan penuh (TP) menyalurkan momen dengan rotasi yang boleh diabaikan antara komponen struktur yang tersambung. Pada analisis struktur, sambungan ini diasumsikan untuk tidak memungkinkan terjadinya rotasi relatif. Suatu sambungan TP harus memiliki kekuatan dan kekakuan yang cukup untuk mempertahankan sudut antara komponen struktur yang tersambung pada kondisi batas kekuatan. b) Sambungan Momen Tertahan Sebagian (TS) Sambungan momen tertahan sebagian (TS) mampu menyalurkan momen, tetapi rotasi antara komponen struktur yang tersambung tidak boleh diabaikan. Pada analisis struktur harus mencakup karakteristik respons gaya-deformasi sambungan. Karakteristik respons sambungan TS harus terdokumentasi dalam literatur teknis atau ditetapkan dengan analisis atau merupakan hasil rata-rata eksperimental. Elemen komponen sambungan TS harus memiliki kekuatan, kekakuan dan kapasitas deformasi yang cukup pada kondisi batas kekuatan.
2.9 Perencanaan Berbasis Kinerja Menurut Dewobroto (2006), konsep perencanaan berbasis kinerja (performance based design) merupakan kombinasi dari aspek tahanan dan aspek layan, sehingga bisa diketahui kemampuan suatu struktur dalam menerima beban gempa (kapasitas) dan besarnya beban gempa yang akan diterima oleh struktur tersebut (demand), maka dari itu akan bisa direncanakan suatu stuktur tahan gempa yang ekonomis. Sasaran kinerja terdiri dari kejadian gempa rencana yang ditentukan (earthquake hazard), dan taraf kerusakan yang diizinkan atau level kinerja (performance level) dari bangunan terhadap kejadian gempa tersebut seperti pada Gambar 2.5. Mengacu pada Federal Emergency Management Agency (FEMA)-273 (1997) yang menjadi acuan klasik bagi perencanaan berbasis kinerja, kategori level kinerja struktur, adalah:
14
a. Bangunan dapat dihuni, namun tidak dapat digunakan sepenuhnya, perlu dilakukan perbaikan dan pembersihan (IO = Immediate Occupancy), b. Bangunan masih aman saat terjadi gempa, namun tidak setelahnya (LS = Life-Safety), c. Bangunan diambang kehancuran, kemungkinan rugi total (CP = Collapse Prevention). Analisis pushover menghasilkan kurva pushover (Gambar 2.5), kurva yang menggambarkan hubungan antara gaya geser dasar (V) versus perpindahan titik acuan pada atap (D). Pada proses pushover, struktur didorong sampai mengalami leleh disatu atau lebih lokasi di struktur tersebut. Kurva kapasitas akan memperlihatkan suatu kondisi linier sebelum mencapai kondisi leleh dan selanjutnya berperilaku non-linier.
Gambar 2. 5 Rekayasa gempa berbasis kinerja (ATC 58) (Sumber: FEMA 273, 1997)
2.10 Metode Analisis Statik Non-Linier Pushover Analisa statik non-linier merupakan prosedur analisa untuk mengetahui perilaku keruntuhan bangunan terhadap gempa. Analisa statik non-linier juga dikenal sebagai analisa pushover atau analisa beban dorong statik. Analisa pushover dilakukan dengan memberikan suatu pola beban lateral statik pada struktur, yang kemudian secara bertahap ditingkatkan dengan faktor pengali sampai satu target
15
perpindahan lateral dari suatu titik acuan tercapai. Biasanya titik tersebut adalah titik pada struktur bagian atas. Analisa pushover menghasilkan kurva kapasitas yang terlihat pada Gambar 2.6, kurva yang menggambarkan antara gaya geser dasar (V) terhadap perpindahan titik acuan pada struktur bagian atas (D). Pada proses pushover struktur didorong sampai mengalami leleh disatu atau lebih lokasi distruktur tersebut. Kurva kapasitas akan memperlihatkan suatu kondisi linier sebelum mencapai kondisi leleh dan selanjutnya berperilaku non-linier. Kurva pushover dipengaruhi oleh pola distribusi gaya lateral yang digunakan sebagai beban dorong. Tujuan analisa pushover adalah untuk memperkirakan gaya maksimum dan deformasi yang terjadi serta untuk memperoleh informasi bagian mana saja yang kritis. Selanjutnya dapat diidentifikasi bagian-bagian yang memerlukan perhatian khusus untuk pendetailan atau stabilitasnya. Untuk mendapatkan nilai leleh pertama serta beban puncak dalam menggunakan analisa dengan peraturan FEMA 356 dimana nilai beban leleh pertama (Vy) dan beban maksimum (Vd) langsung ditentukan melalui penarikan garis yang memotong kurva perpindahan hubungan antara gaya geser dasar (V) terhadap perpindahan titik acuan pada struktur bagian atas (D).
Gambar 2.6 Definisi leleh pertama (Vy) dan leleh maksimum (Vd) (Sumber: FEMA 440, 2005)
16
Tahapan utama dalam analisa pushover adalah: 1. Menentukan titik kontrol untuk memonitor besarnya perpindahan struktur. Rekaman besarnya perpindahan titik kontrol dan gaya geser dasar digunakan untuk menyusun kurva pushover. 2. Membuat kurva pushover berdasarkan pola distribusi gaya lateral terutama yang ekivalen dengan distribusi dari gaya inersia, sehingga diharapkan deformasi yang terjadi hampir sama atau mendekati deformasi yang terjadi akibat gempa. 3. Estimasi besarnya perpindahan lateral saat gempa rencana (target perpindahan). Titik kontrol didorong sampai taraf perpindahan tersebut, yang mencerminkan perpindahan maksimum yang diakibatkan oleh intensitas gempa rencana yang ditentukan. 4. Mengevaluasi level kinerja struktur ketika titik kontrol tepat berada pada target perpindahan. Komponen struktur dan aksi perilakunya dapat dianggap memuaskan jika memenuhi kriteria yang dari awal sudah ditetapkan, baik terhadap persyaratan deformasi maupun kekuatan. Karena yang dievaluasi adalah komponen maka jumlahnya relatif sangat banyak, oleh karena itu proses ini sepenuhnya harus dikerjakan oleh computer (fasilitas pushover dan evaluasi kinerja yang terdapat secara built-in pada program SAP 2000, mengacu pada FEMA - 440).
2.11 Kurva Kapasitas Kurva kapasitas hasil dari analisis statik beban dorong menunjukkan hubungan antara gaya geser dasar (base shear) dan perpindahan atap akibat beban lateral yang diberikan pada struktur dengan pola pembebanan tertentu sampai pada kondisi ultimit atau target peralihan yang diharapkan (Gambar 2.7). Kurva kapasitas akan memperlihatkan suatu kondisi linier sebelum mencapai kondisi leleh dan selanjutnya berperilaku non-linier. Perubahan perilaku struktur dari linier menjadi non-linier berupa penurunan kekakuan yang diindikasikan dengan penurunan kemiringan kurva akibat terbentuknya sendi plastis pada balok dan kolom. Sendi plastis akibat momen lentur terjadi pada struktur jika beban yang bekerja melebihi kapasitas momen lentur yang ditinjau. Semakin banyak sendi plastis yang terjadi berarti kinerja struktur semakin bagus karena semakin banyak
17
terjadi pemancaran energi melalui terbentuknya sendi plastis sebelum kapasitas struktur terlampaui.
Gambar 2. 7 Kurva Kapasitas (Dewobroto, 2005)
Kurva kapasitas dipengaruhi oleh pola distribusi gaya lateral yang digunakan sebagai beban dorong. Pola pembebanan umumnya berupa respon ragam-1 struktur (atau dapat juga berupa beban statik ekivalen) berdasarkan asumsi bahwa ragam struktur yang dominan adalah ragam-1. Beban dorong statik lateral diberikan pada pusat massa sampai dicapai target perpindahan. Tujuan lain analisa pushover adalah untuk memperkirakan gaya maksimum dan deformasi yang terjadi, serta untuk memperoleh informasi letak bagian struktur yang kritis. Selanjutnya dapat diidentifikasi bagian-bagian yang memerlukan perhatian khusus untuk pendetailan atau stabilitasnya (Dewobroto, 2005).
2.12 Batas Kinerja Berdasarkan filosofi desain yang ada, tingkat kinerja struktur bangunan akibat gempa rencana adalah Life Safety, yaitu walaupun struktur bangunan mengalami tingkat kerusakan yang cukup parah namun keselamatan penghuni tetap terjaga karena struktur bangunan tidak sampai runtuh. Pada Gambar 2.8, respon linier dimulai dari titik A (unloaded component) dan kelelehan mulai terjadi pada titik B. Respon dari titik B ke titik C merupakan respon elastis plastis. Titik C merupakan titik yang menunjukkan puncak kekuatan komponen, dan nilai absisnya yang merupakan deformasi menunjukkan dimulainya degradasi kekuatan struktur (garis C-D). Pada titik D, respon komponen struktur secara substansial menghadapi
18
pengurangan kekuatan menuju titik E. Untuk deformasi yang lebih besar dari titik
FORCE
E, kekuatan komponen struktur menjadi nol (FEMA 451, 2006).
DEFORMATION Gambar 2. 8 Kurva Kriteria Keruntuhan (Sumber: FEMA 356, 2000)
Antara titik B dan C terdapat titik-titik yang merupakan level kinerja dari struktur bangunan. Level kinerja bangunan berdasarkan ATC-40, (1996) dibedakan menjadi: 1. Immediate Occupancy (IO) Kondisi yang menjelaskan bahwa setelah terjadinya gempa, kerusakan struktur sangat terbatas. Sistem penahan beban vertikal dan lateral bangunan hamper sama dengan kondisi sebelum terjadinya gempa, dan resiko korban jiwa akibat keruntuhan struktur dapat diabaikan. 2. Life Safety (LS) Kondisi yang menjelaskan bahwa setelah terjadinya gempa, kerusakan yang penting terhadap struktur terjadi. Komponen utama struktur tidak terdislokasi dan runtuh, sehingga risiko korban jiwa terhadap kerusakan struktur sangat rendah. 3. Structural Stability / Collapse Prevention (CP) Pada tingkatan ini, kondisi struktur setelah terjadinya gempa sangat parah, sehingga bangunan dapat mengalami keruntuhan struktur baik sebagian maupun total. Meskipun struktur masih bersifat stabil, kemungkinan terjadinya korban jiwa akibat kerusakan struktur besar. Dalam dokumen FEMA 273, kondisi structural stability dikenal dengan istilah Collapse Prevention (CP).
19
BAB III METODE PENELITIAN Pada penelitian ini dilakukan kajian mengenai efisiensi dan kinerja sistem struktur rangka pemikul momen (SRPM) dan struktur rangka breising konsentrik (SRBK) tipe X-2 lantai dengan analisis non-linier pushover. Setelah mengetahui bahwa struktur aman dalam tegangan yang diijinkan maka akan dibandingkan kinerja SRPM dan SRBK. 3.1 Pemodelan Struktur Pemodelan struktur 10 lantai dilakukan dengan software SAP 2000 v.17. Tinggi masing-masing lantai 4 m, dengan tinggi total 40 m. Panjang bentang antar kolom 6 m. Breising diletakan pada bentang tengah portal luar seperti pada Gambar 3.1 dan Gambar 3.2.
(a) SRPM
(b) SRBK
Gambar 3.1 Denah struktur bangunan Pada struktur rangka pemikul momen (SRPM), sambungan balok kolom menggunakan sambungan kaku, sedangkan pada struktur rangka breising konsentrik (SRBK) menggunakan sambungan sendi pada breising sedangkan balok
20
tetap menggunakan sambungan momen, hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam melihat pengaruh penambahan elemen breising pada struktur.
(a) Portal1-1 SRPM
(b) Portal 1-1 SRBK Gambar 3.2 Portal 1-1
Pemodelan dilakukan dengan 3D pada SAP 2000 v.17 dengan menggunakan profil IWF untuk balok, kolom, dan breising. Dinding diinput sebagai beban pada balok, tidak sebagai pengaku. Beban dinding diinput pada seluruh balok induk dan balok anak sebagai asumsi bahwa bangunan tetap aman jika penempatan dinding dirubah dari perencanaan.
3.2 Data Struktur Struktur yang dimodelkan adalah gedung 10 lantai dengan struktur pemikul momen (SRPM) dan struktur rangka breising konsentrik (SRBK) tipe X-2 Lantai dengan ketentuan:
21
Tinggi antar tingkat (h)
= 4000 mm
Panjang bentang (L)
= 6000 mm
Tebal pelat lantai
= 120 mm
Tebal pelat atap
= 100 mm
Tinggi genangan air atap
= 100 mm
Material yang digunakan:
Batas leleh baja (fy)
= 250 MPa
Batas ultimit baja (fu)
= 410 MPa
Modulus elastisitas baja (Ebaja)
= 200000 MPa
Kuat tekan beton (f’c)
= 25 MPa
Modulus elastisitas beton (Ebeton)
= 23500 MPa
Beban yang dikerjakan pada struktur mengikuti ketentuan-ketentuan SNI 1727:2013, terdiri dari beban hidup, beban hidup atap, beban angin, dan beban hujan, sedangkan SNI 1726:2012 untuk beban gempa, dan PPIUG 1983 untuk beban mati tambahan. Beban Gempa diinput dengan metode autoload yang merupakan metode terbaik dalam mendesain beban gempa (Theresia Maurren. 2015). Gedung diasumsikan berdiri di atas tanah keras di daerah Denpasar dengan fungsi sebagai perkantoran. Penjelasan mengenai pembebanan lebih rinci pada LAMPIRAN B.
Kelas situs
= SC
Ss
= 0,9g
S1
= 0,3g
RSRPMB
= 3,5
RSRBKK
= 6
Ω0 SRPMB
= 3
Ω0 SRBKK
= 2
Cd SRPMB
= 3
Cd SRBKK
= 5
22
Lr
= 4,79 kN/m2
L
= 2,4 kN/m2
Berat Dinding
= 450 kg/m2
Berat spesi
= 2100 kg/m2
Berat penutup lantai = 24 kg/m2
Berat plafond
= 11 kg/m2
Berat penggantung
= 7 kg/m2
Berat M&E
= 40 kg/m2
Wmin
= 0,77 kN/m2
R
= 0,00098kN/m2
3.3 Prosedur Analisis Analisis dilakukan pada gedung 10 lantai sesuai dengan ketentuan pada Sub-bab 3.2. Untuk langkah awal, dimodelkan Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) pada SAP 2000. Selanjutnya Struktur dibebani dengan beban sesuai rencana. Dengan trial and error maka didapatkan dimensi yang optimal pada struktur. Rasio tegangan SRPMB dikontrol berdasarkan metode LRFD yaitu < 0,95 dan simpangan < 0,02 tinggi gedung. Langkah berikutnya setelah rasio dan simpangan memenuhi syarat, dilanjutkan dengan pemodelan SRBKK1 dengan menambahkan elemen breising pada SRPMB tanpa merubah dimensi balok kolom dan pemodelan SRBKK 2 dengan mereduksi dimensi balok kolom dari model SRBKK 1 hingga mencapai dimensi optimum. Kedua model SRBK kemudian dikontrol berdasarkan kelangsingan batang breising, rasio tegangan, dan simpangan. Analisa pushover dilakukan pada ketiga model struktur yaitu SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2. Dari hasil analisis didapatkan berat dan simpangan untuk ketiga model untuk kemudian dilakukan. Kinerja struktur diperoleh dari analisis pushover untuk ketiga model dibandingkan berdasarkan roof drift ratio, pola keruntuhan sendi plastis, gaya geser dan perpindahan maksimum.
23
Mulai
Data Struktur
SRPMB Pemodelan, Pembebanan, Input Dimensi dan Analisa Struktur TIDAK OK Kontrol rasio tegangan dan simpangan
OK
SRBKK 2 Pemodelan breising, Reduksi Dimensi Balok-kolom dan Analisa Struktur
SRBKK 1 Pemodelan Breising, Input Dimensi Breising dan Analisa Struktur TIDAK OK
TIDAK OK Kontrol kelangsingan breising rasio tegangan, dan simpangan
Kontrol kelangsingan breising,rasio tegangan, dan simpangan
OK
OK
Perbandingan Efisiensi SRPMB, SRBKK1, SRBKK2 (Simpangan dan Berat Struktur)
Analisis Pushover (SRPMB, SRBKK 1, SRBKK 2)
Perbandingan Kinerja struktur (Roof drift ratio, pola keruntuhan sendi plastis, gaya geser dan perpindahan maksimum)
Selesai
Gambar 3.3 Diagram alur penelitian
24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pemodelan dan Pemasukan Data SRPMB Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) dan Struktur Rangka Breising Konsentrik Khusus (SRBKK) tipe X-2 lantai dimodelkan dengan sambungan momen pada balok kolom dan sendi pada breising dan balok anak menggunakan bantuan software SAP 2000 v.17. Pembebanan pada struktur mengacu pada SNI 1726:2012 untuk beban gempa, SNI 1727:2013 untuk beban hidup, beban hidup atap, beban angin, dan beban hujan serta PPIUG 1983 untuk beban mati tambahan. Beban yang diinput seperti dijelaskan pada Sub-bab 3.2 dan LAMPIRAN B. Denah struktur SRPMB dapat dilihat pada Gambar 4.1. Portal 1-1 dan Portal 2-2 dapat dilihat pada Gambar 4.2. Pada Gambar 4.2 dapat dilihat penamaan elemen balok kolom yang digunakan dengan membedakan kolom pinggir, kolom tengah, balok pinggir dan balok tengah.
BIT
BIP
BIT
BIT
BA
BIP
BIT
BIP
BIT
BIT
BA BIT
BA
BIP
BIP
BIP
BIP
Gambar 4. 1 Denah SRPMB
25
K2P BIP
BIP BIP BIT
BIT
(a) Portal 1-1 BIT
BIT
BIT
BIT
BIT
K6T
K7T
K8T
K9T
K10T
BIT
K5T
K8T BIT
K4T
K10T K9T BIT
K7T
K10T
K10T
BIT
K3T
K10T
BIT
K2T
K6T
K10P
BIT
K1T
K5T
BIT
K4T
BIT
K3T
K6T BIT
K2T
K9T
K8T
K7T BIT
K5T
K9T
BIT
K4T
K8T
K9T
K9P
BIP
K1T
K3T
BIP
K2T
BIP BIT
K6T
BIP
K7T
K8T
K8P
BIP
K5T
BIP
K1T
K7P
K7T BIP
K4T
BIP BIP
K3T
K6T
BIP
K5T
K6P BIP BIP
K2T
BIP
K4T
K5P BIP
K3T
K4P BIP
K2T
K3P BIP
K1T
K1T
K1P BIP BIT
(b) Portal 2-2
26
(c)Portal A-A
BIT
BIT
K10T K9T K8T K7T K6T K5T K4T
BIT
K3T
BIT
K2T
BIT
K1T
K10T K9T K8T K5T
K6T
K7T
BIT
K4T
K8T K7T
BIT
K1T
BIP
K3T
BIP
K3T
K4T
BIT
K2T
K9T K8T K7T K6T K5T
BIT
K2T
BIP
K10T
K10T
BIT
K1T
BIP
BIT
BIT
K4T
BIP
BIT
BIT
K3T
BIP
BIT
K2T
BIP
BIP
BIT
K1T
K6T
BIP
K2T
BIP
K3T
K4T
BIP
K5T
BIP
K1T
K3P
K4P
K5P
K6P
BIP
K2P
K9T
K9T K8T K7T
K7P
BIP
BIT
BIT
BIT
BIP
K8P
BIP
K1P
BIP
K6T
BIP
BIT
K5T
K10T
BIP
K9P
K10P
BIP
(d) Portal B-B Gambar 4. 2 Portal SRPMB
Elemen kolom tiap lantainya dibedakan atas Kolom Tengah (KT) dan Kolom Pinggir (KP) terlihat pada Gambar 4.2, begitupula dengan elemen balok induk pada seluruh lantai debedakan atas Balok Induk Pinggir (BIP) dan Balok Induk Tengah (BIT). Balok anak diberi simbol (BA) dapat dilihat pada Gambar 4.1. Dimensi balok kolom ditentukan setelah melakukan analisis pada software SAP 2000 dengan mencoba mengubah dimensi balok kolom sampai mencapai rasio tegangan yang optimal. Hasil dimensi yang digunakan disajikan pada Tabel 4.1.
27
Tabel 4. 1 Dimensi SRPMB ELEMEN
DIMENSI
BIP BIT BA K1P K2P K3P K4P K5P K6P K7P K8P K9P K10P K1T K2T K3T K4T K5T K6T K7T K8T K9T K10T
W350X250X69,2 W400X300X94,3 W350X175X49,6 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W400X400X140 W400X400X140 W300X300X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5 W400X400X415 W400X400X283 W400X400X283 W400X400X232 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W350X350X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5
4.2 Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRPMB Setelah model SRPMB di-run pada SAP 2000, maka akan didapat hasil Steel Check Design yang menunjukan rasio tegangan pada tiap elemen balok kolom seperti disajikan pada Gambar 4.3 – Gambar 4.6. Rasio tegangan yang digunakan adalah rasio tegangan maksimum pada elemen struktur.
28
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
Rasio tegangan terbesar terjadi pada kolom tengah lantai 2 arah x yang terlihat pada Gambar 4.4 dengan besar 0,873. Tegangan ini masih memenuhi persyaratan sesuai metode LRFD yaitu < 0,95. Perbandingan stress ratio dari ketiga jenis struktur nantinya akan ditampilkan pada Tabel 4.3. Setelah mengetahui rasio tegangan telah memenuhi persyaratan maka akan dilakukan kontrol terhadap simpangan maksimum yang terjadi pada struktur. Titik yang ditinjau terletak pada joint 44 (Gambar 4.7) yang merupakan titik yang mengalami simpangan terbesar. Kombinasi beban yang digunakan yaitu 0,9D+Ex+0,3Ey.
(a) arah x
(b) arah y
Gambar 4. 7 Simpangan maksimum pada SRPMB
Pada Gambar 4.7 dapat dilihat bahwa simpangan maksimum yang terjadi adalah 85,729 mm. Tinggi keseluruhan gedung yaitu 4000 mm x10 = 40000 mm. 33
Simpangan yang diijinkan adalah 0,02 x tinggi total gedung yaitu 0,02 x 40000 mm = 800 mm. Simpangan yang terjadi 85,729 mm pada arah x dan 116,798 mm pada arah y < 800 mm maka SRPMB telah memenuhi persyaratan simpangan.
4.3 Pemodelan dan Input Data SRBKK Untuk tahap awal, elemen breising ditambahkan pada SRPMB tanpa merubah dimensi balok kolom. Denah struktur dapat dilihat pada Gambar 4.8. Portal melintang struktur dapat dilihat pada Gambar 4.9. Konfigurasi pemasangan breising terletak pada sisi luar portal dibagian tengah seperti pada Gambar 4.9. Penamaan kolom tengah, kolom pinggir, balok induk tengah, dan balok induk pinggir sama seperti pada SRPMB.
Gambar 4. 8 Denah SRBKK
34
(a) Portal 1-1
(b) Portal 2-2
(c) Portal A-A
(b) Portal B-B
Gambar 4. 9 Portal SRBKK
35
Dimensi breising yang digunakan adalah W250x250x82,2. Pada SRBKK breising harus memenuhi syarat kelangsingan. Persyaratan perbandingan lebar terhadap tebal penampang batang bresing untuk SRBKK sesuai SNI 03 1729:2002 pasal 15.11.2.5 sebagai berikut: Batang bresing harus bersifat kompak (λ<λp ). Breising W250x250x82,2 𝜆 = =
𝑏 2 𝑡𝑓 255 2 .14
= 9,12 𝜆𝑝 = =
170 √𝑓𝑦 170 √250
= 10,75 8,85 < 10,75 ……………(OK!!!) Persyaratan kelangsingan batang bresing untuk SRBKK sesuai SNI 031729-2002 Butir 15.11.2.1 yaitu: 𝜆𝑚𝑎𝑘𝑠 =
𝑘𝑐 𝐿 2625 ≤ 𝜆𝑟 = 𝑟 √𝑓𝑦
Kondisi tumpuan sendi-sendi, kc =1 1 . 5000 2625 ≤ 105 √250 47,62 < 166 ……………(OK!!!)
Dengan demikian, breising memenuhi syarat kekompakan penampang untuk SRBKK. Untuk penamaan, maka SRBKK sebelum mereduksi dimensi balok kolom diberi simbol SRBKK 1. Untuk mengefisienkan bobot struktur maka perlu direduksi dimensi balok kolom hingga mencapai rasio tegangan yang mendekati rasio tegangan pada SRPMB. Dengan melakukan analisa pada SAP 2000 dengan
36
mencoba mereduksi dimensi balok kolom secara bertahap dan dengan pembebanan sesuai pada LAMPIRAN B maka diperoleh hasil dimensi struktur yang optimum yang disajikan pada Tabel 4.2. SRBKK 2 merupakan simbol dari SRBKK yang telah direduksi dimensi balok kolomnya. Tabel 4. 2 Dimensi SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2 ELEMEN BIP BIT BA Breising K1P K2P K3P K4P K5P K6P K7P K8P K9P K10P K1T K2T K3T K4T K5T K6T K7T K8T K9T K10T
SRPMB W350X250X69,2 W400X300X94,3 W350X175X49,6 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W400X400X140 W400X400X140 W300X300X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5 W400X400X415 W400X400X283 W400X400X283 W400X400X232 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W350X350X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5
DIMENSI SRBKK 1 W350X250X69,2 W400X300X94,3 W350X175X49,6 W250x250x82,2 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W400X400X140 W400X400X140 W300X300X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5 W400X400X415 W400X400X283 W400X400X283 W400X400X232 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W350X350X106 W300X300X84,5 W300X300X84,5
SRBKK 2 W350X175X41,4 W350x250x69,2 W350X175X49,6 W250x250x82,2 W400X400X200 W400X400X200 W400X400X147 W400X400X147 W400X400X147 W400X400X140 W400X400X140 W300X300X84,5 W300X300X84,5 W250x250x82,2 W400X400X415 W400X400X283 W400X400X283 W400X400X232 W400X400X200 W400X400X172 W400X400X147 W350X350X106 W300X300X84,5 W250x250x82,2
4.4 Kontrol Rasio Tegangan dan Simpangan SRBKK 1 dan SRBKK 2 Setelah model SRBKK 1 dan SRBKK 2 di-run pada SAP 2000, maka akan didapat hasil Steel Check Design yang menunjukan rasio tegangan pada tiap elemen balok, kolom, dan breising seperti disajikan pada Gambar 4.10 dan Gambar 4.17. Rasio tegangan yang digunakan adalah rasio tegangan maksimum pada elemen struktur.
37
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
Pada Gambar 4.11 dapat dilihat rasio tegangan terbesar tejadi pada kolom tengah lantai 2 dengan besar 0,866. Rasio tegangan maksimum berkurang dari SRPMB yaitu 0,873. Hal ini menunjukan bahwa penambahan breising pada SRPMB tanpa merubah dimensi balok kolom dapat mengurangi stress ratio yang terjadi. Hal ini terjadi karena fungsi balok dalam menahan gaya lateral yang terjadi tergantikan oleh elemen breising.
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
Dari Gambar 4.14 dapat dilihat rasio tegangan terbesar terjadi pada kolom tengah lantai 9 dengan besar 0,894. Tegangan ini masih memenuhi persyaratan sesuai metode LRFD yaitu < 0,95. Setelah mengetahui rasio tegangan telah memenuhi persyaratan maka akan dilakukan kontrol terhadap simpangan maksimum yang terjadi pada struktur. Titik yang ditinjau terletak pada joint 44 untuk arah x dan joint 11 untuk arah y (Gambar 4.18) yang merupakan titik yang mengalami simpangan terbesar. Simpangan pada SRBKK 1 ditunjukkan pada Gambar 4.18 point (a) dan (b) dan SRBKK 2 ditunjukkan pada Gambar 4.19 point (a) dan (b). Kombinasi beban yang digunakan yaitu 0,9D+Ex+0,3Ey untuk arah x dan 0,9D+0,3Ex+Ey untuk arah y.
(a) arah x
(b) arah y
Gambar 4. 18 Simpangan maksimum pada SRBKK 1
46
(a) arah x
(b) arah y
Gambar 4. 19 Simpangan maksimum pada SRBKK 2
Pada Gambar 4.18 dan Gambar 4.19 dapat dilihat bahwa simpangan maksimum yang terjadi pada SRBKK 1 arah x adalah 43,73 mm dan arah y adalah 46,39 mm sedangkan pada SRBKK 2 arah x adalah 46,5 mm dan arah y adalah 48,39 mm. Simpangan yang terjadi lebih kecil dari simpangan maksimum, maka SRBKK 1 dan SRBKK 2 telah memenuhi persyaratan simpangan. Perbandingan stress ratio dan simpangan pada ketiga jenis struktur disajikan pada Tabel 4.3. Pada table dapat dilihat bahwa ketiga jenis struktur telah memenuhi syarat rasio tegangan dan simpangan yang diijinkan.
47
Tabel 4. 3 Perbandingan stress ratio pada kolom dan simpangan maksimum Stress ratio min
Stress ratio maks
Stress ratio rata-rata
Simpangan maks arah x (mm)
Simpangan maks arah y (mm)
< 0,95
< 0,95
< 0,95
< 800mm
< 800mm
SRPMB
0,317
0,873
0,643
85,729
116,798
OK
SRBKK 1
0,366
0,866
0,640
43,730
46,390
OK
SRBKK 2
0,307
0,894
0,658
46,500
48,390
OK
Jenis Struktur
Ket.
4.5 Perbandingan Efisiensi Efisiensi berat dan simpangan ketiga model struktur yaitu SRPM,SRBKK 1, dan SRBKK 2 kemudian dibandingkan dari hasil hasil yang telah diperoleh dari SAP 2000. Perbandingan simpangan per lantai disajikan pada Tabel 4.4, Tabel 4.5, Gambar 4.20, dan Gambar 4.21. Diagram perbandingan berat material baja masingmasing jenis struktur disajikan pada Tabel 4.6 dan Gambar 4.22.
Tabel 4. 4 Simpangan masing-masing lantai arah x TINGKAT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
MODEL SRPMB (mm) SRBKK 1 SRBKK 2 0 0 0 13,38 2,21 2,13 24,24 5,53 5,48 34,27 9,21 9,54 43,44 13,49 14,32 52,29 18,82 19,35 60,66 24,02 24,91 68,37 29,22 30,51 75,99 34,49 36,25 82,5 39,7 41,95 85,73 43,74 46,504
48
12 10
Tingkat
8 SRPMB
6
SRBKK 1 4
SRBKK 2
2 0 0
20
40
60
80
100
Perpindahan (mm)
Gambar 4. 20 Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah x
Dari Gambar 4.20 dapat dilihat bahwa simpangan terbesar terjadi pada SRPMB. Simpangan pada SRBKK 1 48,98% lebih kecil dari simpangan pada SRPMB. Sedangkan simpangan pada SRBKK 2 lebih kecil 45,76% dari SRPMB. SRBKK 1 memiliki kekakuan yang paling besar dibandingkan SRPMB dan SRBKK 2. Dan jika dibandingkan dengan SRBKK 2, SRBKK 1 memiliki simpangan 5,94% lebih kecil. Tabel 4. 5 Simpangan masing-masing lantai arah y TINGKAT 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
MODEL SRPMB (mm) SRBKK 1 SRBKK 2 0 0 0 20,16 2,29 2,22 31,72 5,7 5,67 42,87 9,43 9,49 54,16 13,64 14,43 66,63 19,67 19,55 77,63 24,08 25,36 87,97 29,53 31,19 99,97 36,05 36,43 111,47 41,8 43,46 116,79 46,39 48,39
49
12 10
Tingkat
8 SRPMB
6
SRBKK 1 4
SRBKK 2
2 0 0
20
40
60
80
100
120
140
Perpindahan (mm)
Gambar 4. 21 Grafik perbandingan simpangan masing-masing lantai arah y
Dari Gambar 4.21 dapat dilihat bahwa simpangan terbesar terjadi pada SRPMB. Simpangan pada SRBKK 1 60,28% lebih kecil dari simpangan pada SRPMB. Sedangkan simpangan pada SRBKK 2 lebih kecil 58,57% dari SRPMB. SRBKK 1 memiliki kekakuan yang paling besar dibandingkan SRPMB dan SRBKK 2. Dan jika dibandingkan dengan SRBKK 2, SRBKK 1 memiliki simpangan 4,13% lebih kecil. Tabel 4. 6 Berat material baja masing-masing tipe struktur Tipe Struktur SRPMB SRBKK 1 SRBKK 2
Berat Material Baja (ton) 257,48 289,66 251,24
50
300 289.66
290
Berat (ton)
280 270 260
257.48 251.24
250 240 230 SRPMB
SRBKK 1
SRBKK 2
Model Struktur
Gambar 4. 22 Diagram perbandingan berat material baja
Dari Gambar 4.22 dapat dilihat bahwa struktur yang paling efisien yaitu SRBKK 2. SRBKK 1 memiliki berat 11,11% lebih berat dibandingkan SRMPB, hal ini terjadi karena pada SRBKK 1 hanya manambahkan elemen breising tanpa mereduksi dimensi balok kolom dari SRPMB. SRBKK2 memiliki berat 2,42% lebih ringan dibandingkan dengan SRPMB.
4.6 Analisis Pushover Analisis pushover dilakukan untuk mengetahui perbandingan kinerja masing-masing struktur. Tahapan dari analisis ini telah dijelaskan pada tinjauan pustaka. Analisis pushover dilakukan untuk mengetahui letak sendi plastis yang terjadi pada struktur. Letak-letak sendi plastis yang terbentuk pada SRPMB, SRBKK 1, dan SRBKK 2 untuk arah x dapat dilihat pada Gambar 4.23, Gambar 4.25, dan Gambar 4.27, sedangkan untuk arah y dapat dilihat pada Gambar 4.24, Gambar 4.26, dan Gambar 4.28.
51
Step 2
Step 9 Gambar 4. 23 Letak sendi plastis SRPMB arah x
Step 2
Step 7
Gambar 4. 24 Letak sendi plastis SRPMB arah y
52
Pada Gambar 4.23 dan Gambar 4.24 dapat dilihat sendi-sendi plastis yang paling pertama terbentuk terjadi pada step 2 untuk arah x dan arah y, kemudian pada step 9 dapat dilihat titik-titik yang akan mengalami collapse untuk arah x dan step 7 untuk arah y. Letak sendi plastis yang terbentuk sudah sesuai konsep perencanaan yaitu balok lemah kolom kuat.
Step 1
Step 4
Gambar 4. 25 Letak sendi plastis SRBKK 1 arah x
53
Step 1
Step 3
Gambar 4. 26 Letak sendi plastis SRBKK 1 arah y
Pada Gambar 4.25 dan Gambar 4.26 dapat dilihat sendi-sendi plastis yang terbentuk pada SRBKK 1. Letak sendi plastis yang terbentuk sudah sesuai dengan konsep capacity design bahwa batang breising harus terlebih dahulu mengalami leleh dan diikuti oleh balok kemudian kolom. Pada Gambar 4.27 dan Gambar 4.28 dapat dilihat sendi-sendi plastis yang terbentuk pada SRBKK 2. Letak sendi plastis yang terbentuk juga sudah sesuai dengan konsep capacity design bahwa batang breising harus terlebih dahulu mengalami leleh dan diikuti oleh balok kemudian kolom.
54
Step 1
Step 3
Gambar 4. 27 Letak sendi plastis SRBKK 2 arah x
Step 1
Step 3
Gambar 4. 28 Letak sendi plastis SRBKK 2 arah y 55
Tabel 4. 7 Hasil analisa pushover arah x SRBKK 1 Displacement Force (mm) (kN) 107,79 3638,50
SRBKK 2 Displacement Force (mm) (kN) 119,54 3548,61
SRPMB Displacement (mm) 176,15
Force (kN) 1486,74
276,20
7930,29
331,44
7909,83
687,92
3716,97
323,43
8698,54
341,54
8508,66
942,82
4129,67
Tabel 4. 8 Hasil analisa pushover arah y SRBKK 1 Displacement Force (mm) (kN) 119,71 3670,84
SRBKK 2 Displacement Force (mm) (kN) 130,69 3633,09
SRPMB Displacement (mm) 238,62
Force (kN) 1491,62
283,49
7532,54
322,49
7885,12
714,21
3163,85
312,92
7990,30
340,38
8120,16
867,49
3351,36
Hasil dari analisa pushover berupa kurva pushover yang menunjukkan hubungan gaya geser dasar dengan perpindahan pada struktur yang disajikan pada Tabel 4.7 dan Tabel 4.8 serta Gambar 4.29 dan Gambar 4.30. Kolom yang diberi warna ungu menunjukan kondisi operational struktur, pada kondisi ini kerusakan pada struktur dapat diabaikan. Kolom yang diberi warna biru menunjukan kondisi life safety, pada kondisi ini bangunan aman saat terjadi gempa, namun tidak setelahnya, untuk itu perlu dilakukan perbaikan pada struktur. Kolom yang diberi warna kuning menunjukan kondisi collapse, pada kondisi ini struktur mengalami keruntuhan. 10000 9000
Gaya geser (kN)
8000 7000 6000 5000
SRPMB
4000
SRBKK 1
3000
SRBKK 2
2000 1000 0 0
100
200
300
400 500 600 700 Perpindahan (mm)
800
900 1000 1100
Gambar 4. 29 Kurva pushover arah x 56
9000 8000
Gaya geser (kN)
7000 6000 5000 SRPMB 4000
SRBKK 1
3000
SRBKK 2
2000 1000 0 0
100
200
300
400 500 600 Perpindahan (mm)
700
800
900
1000
Gambar 4. 30 Kurva pushover arah y Dari kurva pushover yang ditunjukkan pada Gambar 4.29 dan Gambar 4.30, dapat dilihat bahwa kinerja SRBKK 1 lebih baik dibandingkan dengan kinerja SRPMB maupun SRBKK 2. Gaya geser dasar SRBKK 1 lebih besar 53,13% untuk arah x dan 58% untuk arah y dari SRPMB serta lebih besar 0,26% untuk arah x dan lebih kecil 4,47% untuk arah y dari SRBKK 2 dilevel kinerja life safety. Perpindahan yang terjadi pada SRBKK 1 lebih kecil 59,85% untuk arah x dan 60,31% untuk arah y dibandingkan dengan SRPMB serta lebih kecil 16,66% untuk arah x dan 12,1% untuk arah y dibandingkan dengan SRBKK 2 dilevel kinerja life safety. Perbandingan roof drift ratio yaitu perbandingan perpindahan dengan tinggi total gedung pada level kinerja life safety pada struktur disajikan pada Tabel 4.9. Dari Tabel 4.9 dapat dilihat bahwa roof drift ratio pada SRBKK 1 lebih kecil 1,08% dari SRPMB, roof drift ratio pada SRBKK 2 lebih kecil 0,95% dari SRPMB, dan roof drift ratio pada SRBKK 1 lebih kecil 0,12% dari SRBKK 2. Tabel 4. 9 Perbandingan roof drift ratio Jenis Struktur SRPMB SRBKK 1 SRBKK 2
Perpindahan Maksimum pada Level Life Safety (mm) 714,208335 283,4877 332,49
Tinggi Gedung Roof Drift Ratio (mm) % 40000 1,79% 40000 0,71% 40000 0,83%
57
4.7 Target Perpindahan Gaya
dan deformasi
setiap komponen/elemen dihitung terhadap
perpindahan tertentu dititik kontrol yang disebut sebagai target perpindahan dengan δt dianggap sebagai perpindahan maksimum yang terjadi pada saat bangunan mengalami gempa rencana. Berdasarkan metode koefisien perpindahan (FEMA356) dan metode capacity sprectrum (ATC-40) yang sudah built-in pada software SAP 2000 didapatkan nilai perpindahan dan gaya geser dasar saat mencapai target perpindahan yang ditunjukkan pada Tabel 4.10. Tabel 4. 10 Batas Kinerja Batas Kinerja
SRPMB
Vt (kN)
δt (mm)
SRBKK 1 SRBKK 2 SRPMB
SRBKK 1 SRBKK 2
arah x
2130,05 4474,08 4157,10
272,73
136,60
142,90
arah y
1939,96 4216,69 3999,89
323,28
142,86
147,24
arah x
1904,06 4038,03 3757,42
238,80
121,56
127,56
arah y
1734,16 3851,26 3656,71
284,42
127,36
131,76
FEMA 356
ATC-40
Dari Tabel 4.10 dapat dilihat bahwa deformasi dan gaya geser tidak melebihi dari level kinerja life safety yang disajikan pada Tabel 4.7 dan Tabel 4.8. Hal ini menunjukan bahwa jika struktur menerima gempa rencana, struktur masih dalam keadaan aman.
58
BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari hasil analisis dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Pada SRPMB yang ditambahkan breising (SRBKK 1), elemen struktur menjadi 11,11% lebih berat. Setelah dilakukan efisiensi dengan mereduksi dimensi balok kolom (SRBKK 2), berat struktur menjadi 2,42% lebih ringan dari kondisi awal (SRPMB). 2. 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. 3. SRBKK 1 memiliki gaya geser dasar maksimum 53,13% dan 58 % lebih besar dar 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 dar 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%. 4. 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.
59
5.2 Saran Dari pembahasan yang dilakukan dapat diambil saran sebagai berikut: 1. Sebagai perencana disarankan untuk menggunakan Struktur Rangka Breising Konsentrik (SRBK) dalam membangun gedung tinggi untuk memperoleh konstruksi yang lebih kokoh dan lebih efisien. 2. Penelitian ini perlu dikembangkan dengan mempertimbangkan perbedaan perilaku dan kinerja struktur apabila tipe breising divariasikan seperti dengan tipe v, tipe v-terbalik, tipe k, tipe x, dan sebagainya.
60
DAFTAR PUSTAKA Applied Technology Council, Inc. (1996). Seismic Evaluation and Retroit Of Concrete Buildings Volume 1.California Seismic Safety Commission. California Anonimus. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Rumah dan Gedung. Departemen Pekerjaan Umum Ditjen Cipta Karya Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan. SNI 03-1729-2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. SNI 03-1726-2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung SNI 1727:2013. Beban minimum untuk perancangan bangunan gedung dan struktur lain SNI 1729:2015. Spesifikasi untuk gedung bangunan baja struktural Dewobroto, W. 2005. Evaluasi Kinerja Bangunan Baja Tahan Gempa dengan Analisa Pushover. Civil Engineering National Conference : Sustainability Construction & Structural Engineering Based on Professionalism, Unika Soegijapranata, Semarang, Indonesia. Dewobroto, W. (2006) “Evaluasi Kinerja Bangunan Baja Tahan Gempa dengan SAP2000,” Jurnal Teknik Sipil, Vol. 3, No.1, Januari 2006, hal. 7-24. FEMA-273. 1996. NEHRP Guidelines For The Seismic Rehabilitation of Buildings, Report No. FEMA-273, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. Federal Emergency Management Agency 356, Inc. (2000). Prestandard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings. California. FEMA-440. 2005. Improvement Of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedure, Report No. FEMA-440, Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. Hewitt C., Sabelli R., and Bray. J. 2009. Economy of Steel-Framed Buildings For Seismic Loading, Steel Tips, Structural Steel Education Council, Moraga, CA. LRFD. 1996. Manual of Steel Construction, Load and Resistance Factor Design. Chicago. Theresia Maurren. 2015. Aplikasi SAP2000 dalam Perencanaan Struktur Beton Bertulang Akibat Beban Gempa Menggunakan Metode Statik Ekivalen, Auto
61
Load, Respon Spektrum, dan Riwayat Waktu, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Udayana. Smith, B.S. and Coull, A. 1991. Tall Buliding Structures Analysis and Design. Wiley Inter Science Publication. USA. Utomo, J. 2011. Seismic Column Demands Pada Sistem Rangka Bresing Konsentrik Khusus Dengan Bresing Tipe X 2 Tingkat, Fakultas Teknik, Universitas Atmajaya Yogyakarta.
62
