PENGEMBANGAN GEDUNG BERTINGKAT RENDAH TAHAN GEMPA MENGGUNAKAN DIAMOND BRACING DENGAN PENAMPANG BAJA CANAI DINGIN

TESIS RC 2398

PENGEMBANGAN GEDUNG BERTINGKAT RENDAH TAHAN GEMPA MENGGUNAKAN DIAMOND BRACING DENGAN PENAMPANG BAJA CANAI DINGIN

CITRA BAHRIN SYAH 3112202008 DOSEN PEMBIMBING Prof. Tavio ST., MT., Ph.D. Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo Masiran, M.S. PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN STRUKTUR JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017

TESIS RC 2398

DEVELOPMENT OF SEISMIC-RESISTANT LOWRISE BUILDINGS USING DIAMOND BRACING WITH COLD FORMED STEEL SECTION

CITRA BAHRIN SYAH 3112202008 DOSEN PEMBIMBING Prof. Tavio ST., MT., Ph.D. Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo Masiran, M.S.

PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN STRUKTUR JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017

KATA PENGANTAR

Segala puji hanya bagi Allah SWT Tuhan Semesta Alam. Sholawat dan salam bagi Rasulullah SAW, keluarga, sahabat, serta mereka yang mengikutinya. Tesis yang telah selesai dikerjakan ini adalah syarat kelulusan untuk mendapatkan gelar magister. Selain itu, diharapkan tesis dengan judul “Pengembangan Gedung Bertingkat Rendah Tahan Gempa Menggunakan Diamond Bracing dengan Penampang Baja Canai Dingin” ini bisa membawa manfaat khususnya dalam perkembangan aplikasi baja canai dingin pada struktur bangunan. Dalam menyelesaikan studi pada program magister dan pengerjaan tesis ini, penulis mendapatkan bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada : 1.

Ayah, ibu, adik dan seluruh keluarga atas doa, motivasi, dan semangat yang telah diberikan.

2.

Istri yang selalu mendukung dan menemani dalam suka dan duka, serta putra pertamaku yang masih dalam kandungan sebagai semangat utama dalam proses pengerjaan tesis ini.

3.

Bapak Prof. Tavio ST., MT., Ph.D., selaku dosen pembimbing I atas dorongan semangat, motivasi dan kesabarannya sehingga penulis bisa menyelesaikan tesis ini.

4.

Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo Masiran, M.S. selaku dosen pembimbing II yang selalu memberikan saran, arahan dan bimbingan ilmunya kepada penulis dalam pengerjaan tesis.

5.

Bapak Budi Suswanto, ST., M.Sc., Ph.D dan Ibu Endah Wahyuni ST. M.Sc., Ph.D selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil FTSP ITS dan Kaprodi Pascasarjana Teknik sipil ITS.

6.

Bapak Data Iranata, ST, MT. Ph.D selaku dosen wali penulis.

7.

Segenap staf dan karyawan Prodi Pascasarjana Teknik Sipil FTSP ITS. Penulis menerima saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan penelitian

dalam pengerjaan tesis ini. Desember, 2016 Penulis iv

Halaman ini sengaja dikosongkan

v

PENGEMBANGAN GEDUNG BERTINGKAT RENDAH TAHAN GEMPA MENGGUNAKAN DIAMOND BRACING DENGAN PENAMPANG BAJA CANAI DINGIN Nama Mahasiswa NRP Pembimbing Co-Supervisor

: Citra Bahrin Syah : 3112 202 008 : Prof. Tavio, ST.,MT.,Ph.D. : Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo Masiran, M.S.

ABSTRAK Penelitian ini mengkaji perilaku inelastik sistem rangka batang daktail sebagai balok pemikul pada struktur bertingkat rendah empat lantai menggunakan diamond bracing dengan penampang baja canai dingin. Penggunaan diamond bracing bertujuan untuk meningkatkan daktilitas struktur terutama dalam menerima beban gempa. Penempatan sistem rangka batang bresing diamond ini hanya pada periferi bangunan sehingga tidak mengganggu secara arsitektural. Pemilihan material baja canai dingin karena memiliki beberapa keunggulan bila dibandingkan dengan baja canai panas terutama pada proses produksinya yang lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Studi ini dimulai dengan memodelkan struktur sebagai model space frame 3D dengan bantuan software SAP2000 dan diverifikasi dengan perhitungan manual untuk mendapatkan desain penampang yang sesuai. Selanjutnya, kinerja seismik Sistem Rangka Batang Bresing Diamond (SRBBD) ini diuji menggunakan metode analisis nonlinier dan static time history dengan bantuan software Seismostruct 6.5. Perilaku inelastik dari hasil analitik ini dibandingkan dengan rangka batang daktail dari beberapa studi terdahulu seperti Sistem Rangka Pemikul Momen, Sistem Rangka Batang Pemikul Momen Khusus, Sistem Rangka dengan Balok Vierendeel dan Sistem Rangka Batang berelemen Bresing Anti Tekuk (SRBBAT). Hasilnya meskipun SRBBD memiliki berat struktur masing-masing 0.4 dan 0.2 persen lebih ringan dari SRBBAT dan Sistem Rangka Bresing-X (SRBX). Penambahan diamond bracing mampu meningkatkan kekakuan struktur terbukti dengan simpangan atap yang terkecil dibandingkan sistem rangka yang lain, sebesar 160 mm pada gempa miyagi. Selain itu, kurva histeretik dari analisis static time history dengan beban siklik displacement juga menunjukkan SRBBD memiliki energi disipasi yang paling besar dengan nilai kumulatif energi disipasi sebesar 227 × 106 Nmm, masing - masing lebih besar 83 dan 150 persen dari hasil analitik dan eksperimental dari SRBBAT. Kesimpulan dari penelitian ini, SRBBD memiliki perilaku inelastik yang sangat baik dan efektif dipakai untuk struktur tahan gempa. Bahkan, penggunaan baja canai dingin membuat struktur lebih ringan, ekonomis dan ramah lingkungan. Kata kunci : Baja Canai Dingin, diamond bracing, displacement, perilaku inelastik, rangka batang daktail. vi


vii

DEVELOPMENT OF SEISMIC-RESISTANT LOW-RISE BUILDINGS USING DIAMOND BRACING WITH COLD FORMED STEEL SECTION Student Name Student Identity Number Supervisor Co-Supervisor

: Citra Bahrin Syah : 3112202008 : Prof. Tavio, S.T. M.T. Ph.D. : Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo Masiran, M.S.

ABSTRACT This research investigates the inelastic behavior of ductile truss system as beams in a low-rise four-storey building frame structure using the diamond bracing section with Cold Formed Steel (CFS). The use of diamond bracing section is intended to enhance the ductility of the structural components, particularly in terms of seismic resistance. The placement of the Diamond Bracing Truss System is only at the perimeter of the building plan such that it does not affect its architecture. The reason of selecting CFS is because it has several advantages when compared to the hot-rolled steel primarily in the production process, e.g. it is more economical and environmentally friendly The study was initiated by modeling the space frame structure as a 3D model with the aid of SAP2000 computer program and verified with the hand calculation to obtain the appropriate sections. Furthermore, The seismic performance of the Diamond Bracing Truss System (DBTS) is verified using the nonlinear and static time history analyses with the aid of Seismostruct 6.5 software. The inelastic behavior obtained from these analytical results were then compared with the results of the ductile truss from previous studies such as Moment Resisting Frame System, Special Moment Resisting Truss System, Frame System with Vierendeel Beam, and Anti-Buckling Bracing Truss System (ABBTS). The results, despite having a lighter weight structure, i.e. 0.4 and 0.2 percent lighter than ABBTS and X-Bracing Frame System (XBFS), respectively. The addition of diamond bracing has proven could increase the structural rigidity with the smallest the displacement compared to that of the remaining frame or truss systems, i.e. 160 mm under Miyagi earthquake. In addition, the hysteretic curve of the static time history analysis under cyclic displacement loading pattern also shows that DBTS have the highest energy dissipation with the cumulative energy dissipation of 227  106 N-mm, that is 83 and 150 percent greater than that from the analytical and experimental results of ABBTS. In this study, the DBTS can be concluded having very good inelastic behavior and can be effectively used for seismic resistant structures. Moreover, the use of CFS is lighter, more economical and environmentally friendly. Keywords: Cold Formed Steel (CFS), diamond bracing, displacement, ductile truss, inelastic behavior.

viii


ix

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i LEMBAR PENGESAHAN ..................................................................................... ii KATA PENGANTAR ........................................................................................... iv ABSTRAK .............................................................................................................. vi DAFTAR ISI............................................................................................................ x DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xii DAFTAR TABEL................................................................................................. xvi DAFTAR ISTILAH ............................................................................................xviii BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1 1.1

Latar belakang ........................................................................................... 1

1.2

Rumusan Masalah...................................................................................... 5

1.3

Tujuan ........................................................................................................ 6

1.4

Batasan Masalah ........................................................................................ 7

1.5

Manfaat ...................................................................................................... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 9 2.1

Sifat dan Keunggulan Baja Canai Dingin. ................................................. 9

2.2

Kajian Interaksi Local dan Global Buckling pada Baja Canai Dingin. ... 11

2.3

Komparasi Karakteristik dan Perilaku CFS dengan Baja Hot Rolled ..... 14

2.4

Tinjauan Baja Canai Dingin sebagai Elemen Struktur Daktail ............... 17

2.5

Sistem Rangka Batang Daktail ................................................................ 19

2.5.1

Sistem rangka batang daktail tipe bresing-X. ................................... 20

2.5.2

Sistem rangka batang daktail tipe Vierendeel .................................. 23

2.5.3

Sistem rangka batang daktail Berelemen BAT................................. 25

2.5.4

Sistem rangka batang daktail Tipe Vierendeel Berpengaku BAT ... 27

x

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .............................................................. 31 3.1

Diagram Alir ............................................................................................ 31

3.2

Kajian Rangka Batang Daktail ................................................................ 32

3.3

Pemodelan Struktur ................................................................................. 33

3.4

Desain Penampang .................................................................................. 34

3.5

Analisis Dinamis Riwayat Waktu............................................................ 35

3.6

Analisis Inelastik Akibat Beban Perpindahan kuas istatik ..................... 37

BAB IV PEMODELAN DAN ANALISA ............................................................ 39 4.1

Desain Penampang .................................................................................. 39

4.1.1

Input Material. .................................................................................. 39

4.1.2

Besaran Massa .................................................................................. 40

4.1.3

Pendefinisian Elemen Struktur Rangka Utama ................................ 41

4.1.4

Pendefinisian Modal Analisis dan Ragam Analisis .......................... 42

4.1.5

Pembebanan Respone Spectrum ....................................................... 42

4.1.6

Pemodelan Struktur 3D .................................................................... 43

4.1.7

Hasil Analisa Program SAP2000 ..................................................... 45

4.1.8

Cek Kapasitas Penampang Elemen Baja Canai Dingin.................... 46

4.2

Analisis Nonlinier Rangka Batang Daktail ............................................. 63

4.2.1

Analisis Dinamic Time History. ....................................................... 63

4.2.2

Analisis Static Time History ............................................................. 72

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 81 5.1

Kesimpulan .............................................................................................. 81

5.2

Saran ........................................................................................................ 82

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ xx BIOGRAFI PENULIS ......................................................................................... xxii

xi

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1

Penggunaan

baja canai dingin untuk struktur rangka atap rumah

tinggal di Ujung Pangkah - Gresik (sumber : CV. Jaya Karya , 2014).. 2 Gambar 1.2

Aplikasi baja canai dingin sebagai struktur rangka dan penutup atap carport di Sidayu - Gresik (sumber : CV. Jaya Karya, 2016) ................ 3

Gambar 1.3

Rangka batang konvensional non daktail tipe Warren dan mekanisme lelehnya (Basha dan Goel, 1996;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) 3

Gambar 1.4

Rangka batang daktail dan mekanisme lelehnya (Basha dan Goel, 1996; data diperoleh dari Sugihardjo,2006).......................................... 4

Gambar 1.5

Rangka batang daktail dengan sistem bresing ganda (studi) ................. 5

Gambar 2.1

Berbagai macam variasi bentuk penampang dari baja canai dingin (sumber : Yuu, 2000) ............................................................................. 9

Gambar 2.2

Cold Roll Forming Machine (sumber : Yuu, 2000) ............................ 10

Gambar 2.3

Pengaruh local buckling dan distribusi tegangan elastis pada dinding pelat tunggal dan ganda profil baja kolom (Setiyono,2006) ............... 12

Gambar 2.4

Penampang efektif profil (Setiyono,2006) .......................................... 13

Gambar 2.5

Penampang dengan penandaan area flat dan corner pada tes tarik coupon. ............................................................................................... 14

Gambar 2.6

Grafik Fu/Fcoll versus b/tε hasil pengujian pada spesimen balok menerus................................................................................................ 16

Gambar 2.7

Skema Pengujian Struktur Rangka Ruang, Sabbagh et.al. (2010) ...... 17

Gambar 2.8

Kurva Histeritik Hasil Pengujian, Sabbagh et.al. (2010) .................... 17

Gambar 2.9

Berbagai Penampang C Ganda, Sabbagh et.al. (2011) ........................ 18

Gambar 2.10 Hubungan M-θ dan bentuk tekuk lokal setelah pembebanan, Sabbagh et.al. (2011) ........................................................................... 18 Gambar 2.11 Kurva histeretik sambungan balok-kolom dengan dan tanpa pengaku balok, Sabbagh et.al. (2012) ................................................................ 19

xii

Gambar 2.12 Diagram badan bebas SRBPMK tipe bresing-X, (Sumber : Goel dan Itani ,1994b) ........................................................................................ 20 Gambar 2.13 Simpangan lateral maksimum tingkat akibat gempa Miyagi, Goel dan Itani (1994(b)) ..................................................................................... 21 Gambar 2.14 Rasio simpangan tingkat akibat gempa Miyagi, Goel dan Itani (1994(b)) ............................................................................................. 22 Gambar 2.15 Simpangan lateral atap rangka batang daktail dan konvensional gempa Miyagi, Goel dan Itani (1994(b)) ........................................................ 22 Gambar 2.16 Loop histeretik rangka batang daktail tipe bresing-X, Goel dan Itani (1994(b)) ............................................................................................. 23 Gambar 2.17 Simpangan relatif lantai-2 akibat gempa Miyagi, Basha dan Goel (1996) ................................................................................................. 23 Gambar 2.18 Rasio simpangan dan simpangan tingkat akibat gempa Miyagi, Basha dan Goel (1996)................................................................................... 24 Gambar 2.19 Kurva histeretik SRBPMK tipe Vierendeel, Basha dan Goel (1996) 24 Gambar 2.20 Simpangan lateral atap rangka batang daktail berelemen BAT (SRBBAT) akibat gempa Miyagi, ...................................................... 25 Gambar 2.21 Simpangan lateral atap rangka batang daktail tipe bresing-X (SRBPMK) akibat gempa Miyagi, Goel dan Itani (1994(b)) .............. 25 Gambar 2.22 Rasio simpangan atap rangka batang konvensional dan SRBPMK tipe bresing-X akibat gempa Miyagi, Goel dan Itani (1994(b)) ................ 26 Gambar 2.23 Rasio simpangan atap rangka batang berelemen BAT (SRBBAT) akibat gempa Miyagi ........................................................................... 26 Gambar 2.24 Perbandingan simpangan lateral maksimum lantai beberapa sistem rangka (gempa Miyagi) ....................................................................... 27 Gambar 2.25 Perbandingan rasio simpangan tingkat beberapa sistem rangka (gempa Miyagi ................................................................................................. 27 Gambar 2.26 Skematik BAT dan sistem rangka Vierendeel yang diperkaku BAT .. 28 Gambar 2.27 Skala gempa terhadap tanah S3 UBC ................................................. 28

xiii

Gambar 2.28 Simpangan lateral atap struktur 4-lantai .............................................. 29 Gambar 2.29 Simpangan lateral atap struktur 11-lantai, gempa Kobe ...................... 29 Gambar 2.30 Rasio simpangan struktur 11-lantai, gempa Kobe ................................ 30 Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian ....................................................................... 31

Gambar 3.2

Tampak Memanjang (Periferi bangunan) ............................................. 33

Gambar 3.3

Tampak Melintang (Periferi bangunan) ............................................... 33

Gambar 3.4

Denah Bangunan .................................................................................. 34

Gambar 3.5

Model Analitik Portal Bidang Eksterior Memanjang .......................... 35

Gambar 3.6

Perbandingan simpangan lateral maksimum lantai beberapa sistem ... 36

Gambar 3.7

Perbandingan rasio simpangan tingkat beberapa sistem rangka .......... 37

Gambar 3.8

Skala Spektra Respon Beberapa Rekaman Gempa (Sugihardjo, 2006) ............................................................................... 37

Gambar 3.9

Kurva riwayat pembebanan (Sugihardjo, 2006) ................................... 38

Gambar 3.9

Sketsa Rangka Setengah Portal (Penelitian) ......................................... 38

Gambar 4.1

Input material elemen struktur pada SAP 2000 .................................... 40

Gambar 4.2

Input form Mass Source pada Program SAP2000. ............................... 41

Gambar 4.3

Input form untuk analisa modal SAP2000 ........................................... 42

Gambar 4.6

Input kurva spectrum respone pada SAP2000 ...................................... 43

Gambar 4.7

Pemodelan struktur tampak memanjang .............................................. 44

Gambar 4.8

Pemodelan struktur tampak isometri (3D) ........................................... 44

Gambar 4.9

Pemodelan struktur tampak melintang ................................................ 45

Gambar 4.10 Skala spektra respon beberapa rekaman gempa ................................. 64 Gambar 4.11 Model analitik portal rangka batang daktail bresing ganda ................. 65 Gambar 4.12 Input material pada Seismostruct ........................................................ 67 Gambar 4.13 Pemodelan rangka bresing diamond setengah portal ........................... 68 Gambar 4.14 Restrain mode untuk analisa dua dimensi. ........................................... 68 Gambar 4.15 Simpangan lateral atap rangka batang daktail bresing diamond (SRBBD) akibat gempa Miyagi, Penelitian ........................................ 69

xiv

Gambar 4.16 Simpangan lateral atap rangka batang daktail berelemen BAT (SRBBAT) akibat gempa Miyagi, Sugihardjo (2006) ......................... 70 Gambar 4.17 Simpangan lateral atap rangka batang daktail tipe bresing-X (SRBPMK) akibat gempa Miyagi (Goel dan Itani 1994(b);data diperoleh dari Sugihardjo,2006) ......................................................... 70 Gambar 4.18 Perbandingan simpangan tingkat rangka batang daktail bresing diamond akibat beberapa gempa ....................................................... 71 Gambar 4.19 Perbandingan simpangan lateral maksimum lantai beberapa sistem rangka (gempa Miyagi) ...................................................................... 72 Gambar 4.20 Sketsa Rangka Setengah Portal ........................................................... 72 Gambar 4.21 Kurva riwayat pembebanan (Sugihardjo,2006) ................................... 73 Gambar 4.22 Input Material Baja A36 pada Seismostruct ....................................... 74 Gambar 4.23 Restrain mode untuk analisa dua dimensi ........................................... 74 Gambar 4.24 Pemodelan rangka bresing diamond dengan beban siklik ................... 75 Gambar 4.25 Kurva Riwayat pembebanan beban perpindahan kuasi statik pada Sesimostruct ....................................................................................... 76 Gambar 4.26 Aktifitas inelastik pada akhir gerakan tanah ........................................ 76 Gambar 4.27 Kurva histeretik Rangka Bresing Diamond (Penelitian) ...................... 77 Gambar 4.28 Kurva histeretik hasil eksperimental Rangka Bresing Anti Tekuk (Sugihardjo, 2006)............................................................................... 77 Gambar 4.29 Kurva histeretik hasil analitik Rangka Bresing Anti Tekuk (Sugihardjo, 2006) ................................................................................................... 78 Gambar 4.30 Energi per siklus Rangka Batang Bresing Diamond ............................ 78 Gambar 4.31 Perbandingan energi per siklus SRBBD dan SRBBAT ..................... 79 Gambar 4.32 Perbandingan kumulatif energi disipasi SRBBD dan SRBBAT ........ 79

xv

DAFTAR TABEL Tabel 2.1

Data hasil eksperimen & analitis profil baja persegi empat .................. 13

Tabel 2.2

Hasil Tes Bending Balok Tumpuan Sederhana .................................... 15

Tabel 2.3

Properti Material Hasil dari Pengujian Tarik ............................................... 16

Tabel 3.1

Dimensi Penampang Profil Komponen Portal ...................................... 36

Tabel 4.1

Properti dari Elemen Struktur Rangka Utama ....................................... 41

Tabel 4.2

Gaya dalam maksimum tiap elemen ..................................................... 45

Tabel 4.3

Dimensi penampang profil tiap elemen ................................................. 64

Tabel 4.4

Perbandingan Berat Rangka .................................................................. 66

Tabel 4.5

Penampang Rangka Daktail Bresing Diamond ..................................... 75

xvi


xvii

DAFTAR ISTILAH AISI

: American Institute of Steel and Iron

AS

: Australian Standart

BAT

: Bresing Anti Tekuk

BS

: British Standart

CFS

: Cold Formed Steel

SRBBAT

: Sistem Rangka Batang berelemen Bresing Anti Tekuk

SRBBD

: Sistem Rangka Batang Bresing Diamond

xviii


xix

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Letak geografis Indonesia yang berada pada pertemuan tiga lempeng yaitu lempeng Indo-Australia, lempeng Pasifik dan lempeng Eurasia menyebabkan hampir semua wilayah Indonesia mempunyai resiko gempa tektonik yang tinggi. Banyaknya kerusakan dan keruntuhan bangunan pemukiman dan gedung bertingkat akibat gaya gempa membutuhkan rekonstruksi yang tepat dan cepat. Kekuatan, kekakuan, daktilitas dan kemampuan untuk mendisipasikan energi gempa oleh struktur bangunan merupakan hal utama yang harus diperhatikan. Selain itu pemilihan material yang cepat dan siap bangun menjadi hal yang sangat penting (Sugihardjo dan Tavio, 2017). Baja merupakan material yang memiliki kekuatan, daktilitas tinggi, dan instalasi yang relatif lebih cepat dan praktis, sehingga sangat cocok jika diterapkan pada struktur di wilayah yang mempunyai risiko gempa tinggi. Pada proses produksinya, baja terbagi menjadi dua, yakni baja canai panas dan baja canai dingin atau cold formed steel. Baja canai dingin merupakan bahan material alternatif yang memiliki banyak keunggulan. Kelebihan dari baja canai dingin terdapat pada proses produksinya yang lebih mudah dan ramah lingkungan karena tidak menghasilkan limbah yang berbahaya bagi lingkungan. Pada proses produksinya, baja dibentuk sedemikian rupa dalam suhu ruangan dengan menggunakan bending brakes, press brake, dan roll-forming machines. Dengan metode cold formed, bentuk penampang profil yang diinginkan dapat diproduksi secara ekonomis sehingga peningkatan rasio kekuatan terhadap berat dapat diperoleh (Yu, 2000). Menurut Meiyalagan dkk (2010), baja canai dingin mempunyai keunggulan, kekuatan dan kekakuan yang cukup tinggi, tidak muai susut dalam perubahan cuaca, mudah dalam fabrikasi dan produksi, kualitas merata, tidak mudah terbakar, detailing lebih akurat, anti rayap, material ramah lingkungan, dapat didaur ulang, dan mempunyai structural life time yang tinggi.

1

Saat ini penggunaan baja canai dingin masih terbatas pada bangunan rumah sederhana atau digunakan sebagai struktur sekunder seperti rangka atap, rangka plafon, dan rangka dinding partisi dengan ketebalan profil berkisar antara 0,3 mm sampai 1,0 mm seperti terlihat pada Gambar 1.1 dan Gambar 1.2. Padahal Standar Nasional Indonesia SNI 7971:2013 dan peraturan-peraturan baja canai dingin yang lain seperti American Institute of Steel and Iron (AISI), British Standart (BS), Australian Standart (AS) mengatur ketebalan profil baja canai dingin sampai 25 milimeter, sehingga sangat dimungkinkan pemakaian baja canai dingin sebagai elemen struktur seperti kolom, balok, dan rangka batang sebagai balok pemikul beban gravitasi maupun lateral, seperti gempa dan angin.

Gambar 1.1 Penggunaan baja canai dingin untuk struktur rangka atap rumah tinggal di Ujung Pangkah - Gresik (sumber : CV. Jaya Karya , 2014) Menurut standar baja di Indonesia, dalam perencanaannya struktur harus dapat digolongkan dalam salah satu dari lima sistem, yaitu : Sistem Dinding Penumpu, Sistem Rangka Bangunan, Sistem Rangka Pemikul Momen, Sistem Ganda dan Sistem Bangunan Kolom Kantilever. Sistem rangka batang dapat dimasukkan dalam golongan Sistem Rangka Pemikul Momen (baik biasa atau konvensional maupun khusus) yang berdiri sendiri maupun

Sistem Ganda.

Disebut khusus karena adanya segmen daktail khusus atau spesial yang berfungsi

2

mendisipasikan beban-beban dinamik (Sugihardjo,2006). Skema gambar rangka batang konvensional non daktail (tipe Warren) dapat dilihat pada Gambar 1.3 dan rangka batang daktail seperti pada Gambar 1.4.

Gambar 1.2 Aplikasi baja canai dingin sebagai struktur rangka dan penutup atap carport di Sidayu - Gresik (sumber : CV. Jaya Karya, 2016) Sistem rangka batang daktail sebagai balok pemikul sangat cocok digunakan pada gedung-gedung bertingkat tinggi. Selain berat sendiri struktur lebih ringan, ruangan antara batang-batangnya dapat digunakan sebagai utilitas perpipaan. Balok pemikul dari rangka batang daktail dengan bresing diagonal ganda telah terbukti mempunyai kinerja yang sangat baik dalam memikul beban gempa sampai sembilan skala Richter pada gedung bertingkat rendah dengan ketinggian sampai 30 lantai.

sendi plastik

sendi plastik

Gambar 1.3 Rangka batang konvensional non daktail tipe Warren dan mekanisme lelehnya (Basha dan Goel, 1996;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) 3

sendi plastik

sendi plastik

segmen daktail

segmen daktail

Sistem dengan Vierendeel

Sistem dengan bresing-X

Gambar 1.4 Rangka batang daktail dan mekanisme lelehnya (Basha dan Goel, 1996;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) Dalam penelitian ini dilakukan kajian analitik penggunaan baja canai dingin untuk sistem rangka batang daktail sebagai balok pemikul pada struktur bertingkat rendah empat lantai. Penggunaan sistem bresing ganda dipilih untuk meningkatkan daktilitas struktur terutama dalam menerima beban gempa (Lihat Gambar 1.5). Penempatan sistem rangka bresing ganda ini hanya pada periferi bangunan, sehingga keberadaan bresing tidak terlalu mengganggu secara arsitektural. Kajian analitik dilakukan pada penampang- penampang U dan persegi sebagai elemen penyusun rangka untuk mengetahui perilaku inelastiknya. Kemudian elemen-elemen ini akan diterapkan pada suatu rangka batang daktail dengan bresing diagonal ganda. Perilaku rangka ini akan dikaji secara analitik pada struktur bertingkat rendah empat lantai dengan bantuan perangkat lunak SAP2000 untuk desain penampang dan SeismoStruct untuk perilaku inelastiknya. Kinerja inelastiknya akan diuji dengan beberapa rekaman gempa dengan intensitas yang berbeda yang telah diskalakan pada zona gempa tertinggi di Indonesia.

4

Profil U

Profil Profil U Persegi

Profil LL

Profil U

Gambar 1.5 Rangka batang daktail dengan sistem bresing ganda (studi) Semua perilaku inelastik hasil analitik penelitian ini yang berupa gaya geser seismik, disipasi energi, rasio simpangan akan dibandingkan dengan rangka daktail dari studi-studi terdahulu seperti Sistem Rangka Pemikul Momen, Sistem Rangka Batang Pemikul Momen Khusus, Sistem Rangka dengan Balok Vierendeel dan Sistem Rangka Batang berelemen Bresing Anti Tekuk. Dari hasil penelitian ini diharapkan adanya kontribusi pengetahuan bagi para periset dan terutama keyakinan untuk para praktisi tentang kinerja baja canai dingin sebagai elemen sistem struktur dalam memikul beban gempa. Lebih jauh sistem struktur ini akan menjadi salah satu inovasi untuk diterapkan pada rekonstruksi infrastruktur yang tahan gempa, murah, ramah lingkungan dan cepat bangun. 1.2

Rumusan Masalah Rumusan masalah utama dari penelitian ini adalah bagaimana mendesain

dan menganalisa struktur bangunan tingkat rendah dengan bresing diamond menggunakan baja canai dingin terutama perilaku inelastiknya akibat gempa. Sedangkan untuk perumusan masalah secara detail dijabarkan sebagai berikut :

5

1. Bagaimana hasil analisis Software SAP2000 dan perhitungan manual mengenai desain penampang elemen struktur? 2. Bagaimana hasil analisis perhitungan manual mengenai faktor reduksi penampang akibat proses canai dingin? 3. Bagaimanakah perbandingan berat struktur Sistem Rangka Batang Bresing Diamond (SRBBD) jika dibandingkan dengan Sistem Rangka Batang dengan Bresing Anti Tekuk (SRBBAT) dan Rangka Bresing-X? 4. Bagaimanakah perbandingan hasil simpangan atap pada struktur SRBBD dari analisis dynamic time history dengan beberapa rekaman gempa? 5. Bagaimanakah hasil analisis dynamic time history pada gempa Miyagi mengenai simpangan atap SRBBD dibandingkan dengan beberapa sistem rangka batang yang lain? 6. Bagaimanakah hasil analisis static time history berupa kurva histeretik mengenai simpangan lateral maksimum SRBBD jika dibandingkan dengan hasil analisis dan eksperimental SRBBAT? 7. Bagaimanakah hasil analisis static time history berupa kurva histeretik mengenai perbandingan besar energi disipasi struktur SRBBD jika dibandingkan dengan hasil analisis dan eksperimental SRBBAT, baik berupa energi disipasi per siklus maupun kumulatif energi disipasinya?

1.3 Tujuan Tujuan utama dari penelitian ini adalah mendapatkan hasil desain dan analisis struktur bangunan tingkat rendah dengan bresing diamond menggunakan baja canai dingin terutama perilaku inelastiknya akibat gempa. Dan secara detail dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Mendapatkan hasil analisis software SAP2000 dan perhitungan manual mengenai desain penampang elemen struktur. 2. Mendapatkan hasil analisis perhitungan manual mengenai faktor reduksi penampang akibat proses canai dingin.

6

3. Mendapatkan perbandingan berat struktur Sistem Rangka Batang Bresing Diamond (SRBBD) jika dibandingkan dengan Sistem Rangka Batang dengan Bresing Anti Tekuk (SRBBAT) dan Rangka Bresing-X. 4. Mendapatkan perbandingan hasil simpangan atap pada struktur SRBBD dari analisis riwayat waktu nonlinier dengan beberapa rekaman gempa. 5. Mendapatkan hasil analisis riwayat waktu nonlinier pada gempa Miyagi mengenai simpangan atap SRBBD dibandingkan dengan beberapa sistem rangka batang yang lain. 6. Mendapatkan hasil analisis static time history berupa kurva histeretik mengenai simpangan lateral maksimum SRBBD jika dibandingkan dengan hasil analisis dan eksperimental SRBBAT. 7. Mendapatkan hasil analisis static time history berupa kurva histeretik mengenai perbandingan besar energi disipasi struktur SRBBD jika dibandingkan dengan hasil analisis dan eksperimental SRBBAT, baik berupa energi disipasi per siklus maupun kumulatif energi disipasinya. 1.4 Batasan Masalah Berikut ini beberapa batasan masalah dari penelitian ini : 1. Penelitian ini menggunakan metode analitik dengan perhitungan manual dan bantuan software komputer yang hasilnya nanti dibandingkan terutama dengan hasil penelitian terdahulu yang terkait. 2. Perangkat lunak yang digunakan adalah SAP2000 untuk analisa penampang dan SeismoStruct 6.5 untuk analisa perilaku inelastiknya. 3. Studi ini tidak membahas analisa sambungan elemen struktur.

1.5 Manfaat 1. Pengembangan penggunaan baja canai dingin sebagai komponen struktural pada sistem rangka batang daktail bangunan tingkat rendah. 2. Pengembangan sebuah model struktur tahan gempa dan cepat bangun. 3. Diharapkan menjadi sumbangan pengetahuan mengenai berbagai sistem struktur rangka batang daktail.

7


8

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Sifat dan Keunggulan Baja Canai Dingin Dalam dunia konstruksi baja, ada dua kelompok utama. Pertama adalah

kelompok baja yang profilnya dibentuk dengan metode hot rolled yang elemenelemennya disusun dari pelat. Selain itu, ada jenis baja lain yang kurang familiar tetapi semakin penting, yang tersusun dari penampang dan dibentuk dengan proses dingin dari lembaran baja, setrip, pelat, ataupun batangan pada mesin rol atau dengan press brake ataupun bending brake operations (lihat Gambar 2.2). Itulah yang disebut baja canai dingin (Yu, 2000). Menurut Setyono (2006), Profil baja canai dingin adalah jenis profil baja yang memiliki dimensi ketebalan relatif tipis dengan rasio dimensi lebar setiap elemen profil terhadap tebalnya sangat besar (lihat Gambar 2.1).

Gambar 2.1. Berbagai macam variasi bentuk penampang dari baja canai dingin (Yuu, 2000) Ketebalan pelat baja canai dingin yang umumnya digunakan sebagai bahan dasar pembentukan profil biasanya berkisar antara 0.3 mm hingga 3 mm, tetapi pernah juga dilaporkan bahwa pembentukan dingin profil jenis ini berhasil

9

dilaksanakan dengan bahan baku pelat baja setebal 18 mm (Setyono, 2006). Bahkan dalam SNI 7971:2013 disebutkan bahwa peraturan ini mengatur baja canai dingin sampai pada ketebalan 25 mm. Bahan dasar baja canai dingin terdiri dari elemen-elemen yang prosentase maksimum selain bajanya sebagai berikut: 1.70% Carbon, 1.65% Manganese, 0.60% Silicon, 0.60% Copper. Carbon dan Manganese adalah elemen pokok untuk meningkatkan tegangan (strength) dari baja murni. Penambahan prosentase Carbon akan mempertinggi yield stress tetapi akan mengurangi daktilitas. (Jaindo Metal Industries, 2003). Rangka atap baja

canai dingin yang diproduksi di

Indonesia pada umumnya menggunakan bahan dasar baja dengan kekuatan tarik G-550 MPa atau setara dengan 550 MPa sesuai standar AISI (American Iron and Steell Institute), (Rogers dkk, 2006). Adapun coating (pelapis /pelindung) baja canai dingin dari karat yang umum adalah zinc/galvanis dan zincalume dengan penambahan magnesium. Lapisan coating ini melindungi bahan dasar baja dari karat. Zincalume adalah baja lapis yang mengandung logam campuran 55 % Alumunium dan 45 % Zinc/Seng serta 1,5% Silicon dengan kelas coating AZ 150 (Nisshin Steel, 2005).

Gambar 2.2 Cold Roll Forming Machine (Yuu, 2000)

10

Menurut Yuu (2000), dibandingkan dengan bahan lain seperti kayu dan beton, terdapat beberapa kelebihan yang diperoleh dari elemen struktur baja canai dingin, antara lain:  Struktur lebih ringan  Kekuatan dan kekakuan tinggi  Mudah dalam fabrikasi dan produksi skala besar  Cepat dan mudah dalam pemasangan  Lebih akurat dalam pendetailan  Anti susut dan anti rayap pada suhu normal  Tidak membutuhkan bekisting  Kualitas yang terkontrol  Pengangkutan dan pemeliharaan yang ekonomis  Tidak mudah terbakar  Material yang dapat didaur ulang 2.2

Kajian Interaksi Local dan Global Buckling pada Baja Canai Dingin Setiyono (2006), melakukan penelitian dengan metode pendekatan analitis

dan eksperimental untuk mengevaluasi kekuatan profil baja ringan sebagai bahan konstruksi kolom terhadap pengaruh interaksi local dan global buckling. Penampang profil yang dijadikan studi tersusun dari dua buah profil kanal yang ditangkupkan sehingga kedua bagian flangenya saling melekat. Dimensi pelat profil bagian atas dan bawah tersusun dari satu ketebalan dimensi web (Ww) sedang dimensi sisi kiri dan kanan tersusun dari dua ketebalan dimensi flange (Wf). Sehingga akibat beban tekan pada konstruksi kolom, kemungkinan terbesar local buckling terjadi pada kedua pelat atas dan bawah. sedang kedua pelat sisi kiri dan kanan lebih kuat dalam menghindari terbentuknya local buckling. Desain profil dibuat sedemikian rupa sehingga local buckling hanya terjadi pada pelat profil yang berdinding tunggal. Pengaruh local buckling tidak perlu dipertimbangkan pada sisi pelat berdinding ganda sehingga sisi ini boleh dikatakan sepenuhnya efektif mendukung beban seperti yang jelas terlihat dari distribusi tegangan elastis didalam Gambar 2.3.

11

Gambar 2.3 Pengaruh local buckling dan distribusi tegangan elastis pada dinding pelat tunggal dan ganda profil baja kolom (Setiyono,2006) Tetapi pengaruh local buckling menyebabkan sisi pelat berdinding tunggal menjadi tidak efektif mendukung beban, dimana distribusi tegangan elastis pada sisi ini cenderung maksimum diujung-ujung pelat dan melemah kearah bagian tengahnya sebagaimana yang terlihat pada Gambar 2.3. Jadi akibat local buckling maka penampang profil yang masih efektif mendukung beban kerja berubah bentuk menjadi penampang seperti terlihat dalam Gambar 2.4. Bagian pelat tunggal dalam Gambar 2.4 merupakan stiffened elements karena kedua ujungnya ditumpu secara longitudinal oleh bagian flange profil dan dimensi Wwe adalah lebar pelat yang efektif mendukung beban. Dimensi efektif penampang profil ini selanjutnya digunakan sebagai dasar untuk estimasi besarnya tegangan kritis sampai profil mengalami global buckling. Ketelitian metode pendekatan analitis juga diverifikasi dengan membandingkan hasilnya terhadap tegangan kritis buckling aktual yang diukur melalui pengujian tekan aksial sejumlah profil baja ringan berpenampang persegi empat sampai mengalami column buckling.

12

Gambar 2.4 Penampang efektif profil (Setiyono,2006) Tabel 2.1 Data hasil eksperimen dan analitis profil baja berpenampang persegi empat

Sumber : Setiyono, 2006

13

Didalam pendekatan eksperimental, Setiyono (2006) mengukur kekuatan terhadap interaksi local dan global buckling melalui pengujian tekan aksial 18 batang profil baja ringan berpenampang persegi empat. Hasil dari pengujian ini bisa dilihat pada Tabel 2.1 Dari Tabel 2.1 terlihat bahwa penelitian ini menunjukkan bahwa sebagian besar data hasil analitis cenderung konservatif terhadap data eksperimental pada kisaran 8,5%. Hal ini terlihat jelas dari hasil evaluasi statistik populasi deviasi data analitis, dimana data statistik menunjukkan bahwa nilai rata-rata deviasi data analitis adalah 1.085 dengan standar deviasi sebesar 0,047. 2.3

Komparasi Karakteristik dan Perilaku CFS dengan Baja Hot Rolled Gardner et al (2010) melakukan serangkaian pengujian pada baja cold

formed dan hot rolled berpenampang hollow. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji dengan membandingkan karakteristik material dan perilaku struktur kedua jenis baja tersebut. Beberapa percobaan penelitian yang dilakukan antara lain tes tarik coupon dari material flat dan corner seperti pada Gambar 2.5, dan uji bending pada balok tumpuan sederhana dan balok menerus.

Gambar 2.5 Penampang dengan penandaan area flat dan corner pada tes tarik coupon. (Gardner et al.,2010)

14

Pengujian tarik menggunakan 15 spesimen uji berpenampang hollow yang terdiri dari lima baja hot rolled dan sepuluh baja cold formed dengan rincian lima spesimen flat dan lima spesimen corner seperti yang disajikan Tabel 2.3. Dan untuk pengujian bending pada tumpuan balok sederhana menggunakan enam spesimen dengan rincian tiga spesimen baja cold formed dan tiga spesimen baja hot rolled sebagaimana Tabel 2.2. Sedangkan uji bending pada balok menerus menggunakan 12 spesimen uji dengan tiga variasi profil RHS 60x40x4, SHS 40x40x4 dan SHS 40x40x3. Tes bending ini bertujuan untuk mengukur kapasitas momen, kapasitas rotasi dan beban runtuh. Dari hasil pengujian menunjukan adanya sedikit peningkatan kekuatan pada area flat dari penampang cold formed. Sedangkan pada area corner terjadi peningkatan yang signifikan. Hal ini terlihat pada Tabel 2.3 yang merupakan hasil uji tarik coupon dari cold formed dan hot rolled, dimana CF-C adalah kode dari material baja cold formed pada area corner. Dan hasil penelitian menunjukan bahwa kedua jenis baja ini (cold formed dan hot rolled) mampu mencapai beban runtuh yang lebih tinggi daripada beban runtuh teori plastis. Sehingga bisa diambil kesimpulan bahwa desain plastis tetap berlaku untuk baja hot rolled maupun baja cold formed meskipun mempunyai nilai kelangsingan yang tinggi seperti terlihat pada Gambar 2.6. Tabel 2.2 Hasil Tes Bending Balok Tumpuan Sederhana

Sumber: Gardner el al.,2010

15

Tabel 2.3 Properti Material Hasil dari Pengujian Tarik

Sumber: Gardner el al.,2010

Gambar 2.6 Grafik Fu/Fcoll versus b/tε hasil pengujian pada spesimen balok menerus (Gardner et al.,2010)

16

2.4

Tinjauan Baja Canai Dingin sebagai Elemen Struktur Daktail Sabbagh et.al. (2010) memperkenalkan penggunaan baja canai dingin

dalam uji eksperimental skala penuh dua buah portal ruang. Set pengujian dan kurva histeretik yang dihasilkan seperti terlihat pada Gambar 2.7 dan 2.8 Hasil ini telah menunjukkan peluang digunakannya baja canai dingin sebagai elamen rangka pemikul momen meskipun masih memerlukan kajian lebih lanjut untuk meningkatkan kinerja struktur dalam mendisipasi energi gempa.

Gambar 2.7 Skema Pengujian Struktur Rangka Ruang, (Sabbagh et.al.,2010)

Gambar 2.8 Kurva Histeritik Hasil Pengujian (Sabbagh et.al.,2010) Studi yang lain bentuk balok dengan penampang C ganda baja canai dingin dimana sayap-sayapnya telah dimodifikasi dari bentuk datar ke lengkung (seperti Gambar 2.9) telah menunjukkan adanya peningkatan yang signifikan terhadap kekuatan inelastiknya. Dari hasil penelitian yang dilakukan,

17

dengan

kelengkungan 1350, 1800 dan 2250 kemampuan rotasi plastisnya lebih baik dibandingkan sayap datar. Perbandingan kemampuan M/Mp dan bentuk tekuk lokal untuk berbagai macam penampang setelah pembebanan seperti terlihat pada Gambar 2.10 ( Sabbagh et.al. , 2011)

FFB1-2

CFB3

CFB1 dan CFB2

Gambar 2.9 Berbagai Penampang C Ganda (Sabbagh et.al.,2010)

Gambar 2.10 Hubungan M-θ dan bentuk tekuk lokal setelah pembebanan (Sabbagh et.al.,2011) Masalah utama sambungan balok-kolom pada rangka baja menggunakan penampang baja canai dingin adalah kemampuan disipasi energi balok yang biasanya sangat rendah karena adanya tekuk keluar bidang gambar (out of plane buckling). Hal ini bisa diatasi dengan menambahkan pengaku-pengaku baik arah vertikal maupun arah horisontal. Dari uji eksperimental terhadap beban siklik sambungan balok kolom yang menggunakan pengaku balok yang optimum, dapat meningkatkan disipasi seismik sampai 90%, kekuatan memikul momen sampai 35% dan daktilitas sampai 35% dibandingkan dengan balok tanpa pengaku. Terlihat pada Gambar 2.11 kurva histeretik sambungan dengan pengaku balok yang optimum menghasilkan kurva histeretik yang paling gemuk ditunjukkan pada Gambar 2.11 (c) (Sabbagh et.al. ,2012).

18

(a)

(b)

(c) Gambar 2.11 Kurva histeretik sambungan balok-kolom dengan dan tanpa pengaku balok (Sabbagh et.al.,2012) 2.5 Sistem Rangka Batang Daktail Dalam merencanakan struktur baja menurut standar baja Indonesia, struktur baja harus dapat digolongkan dalam salah satu dari lima sistem, yaitu: Sistem Dinding Penumpu, Sistem Rangka Bangunan, Sistem Rangka Pemikul Momen, Sistem Ganda dan Sistem Bangunan Kolom Kantilever. Sistem rangka batang dapat dimasukkan dalam golongan Sistem Rangka Pemikul Momen (baik biasa atau konvensional maupun daktail). Disebut daktail karena adanya segmen daktail khusus yang berfungsi mendisipasikan beban-beban dinamik.

19

2.5.1 Sistem Rangka Batang Daktail tipe Bresing-X Prosedur desain SRBPMK tipe bresing-X dimulai dari perhitungan beban gempa lateral dan beban ultimite berfaktor menggunakan peraturan-peraturan yang berlaku. dalam studi yang telah dilakukan oleh Goel dan Itani (1994(b)) digunakan peraturan-peraturan UBC (ICBO, 1988) dan AISC (Manual, 1993). Diagram badan bebas portal satu bentang seperti pada Gambar 2.12. Dengan anggapan kekuatan rangka pada semua bentang dan tingkat sama dan kontribusi momen perletakan diabaikan, kapasitas geser perlu dari segmen khusus atau daktail, Vu, dihitung secara statik dari persamaan (2.1) :

 Fi hi  Vu LN

(2.1)

Kapasitas geser ultimit yg disediakan oleh segmen khusus, Vp (dimana Vp  Vu): Mp V p  ( Py  Pcr ) sin   4 Ls (2.2) 





 



Gambar 2.12 Diagram badan bebas SRBPMK tipe bresing-X, (Goel dan Itani, 1994b ;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) Pada prinsipnya elemen-elemen lain di luar segmen daktail (termasuk kolom) harus tetap dalam keadaan elastik selama berlangsungnya beban gempa, sehingga kekuatan elemen-elemen ini perlu ditingkatkan dengan faktor over strength sebesar 1,5. Persyaratan penting yang lain adalah akibat beban gravitasi, bresing-X tidak boleh dibebani lebih besar 3% dari kapasitas lelehnya dan penampang-penampang yang terletak dalam segmen daktail harus kompak dan

20

memenuhi persamaan (2.3), dimana fy dalam satuan ksi, serta tidak boleh ada sambungan didalamnya.

b 52  t  f y 0,5

(2.3)

Dengan konsep diatas analisis numerik dilakukan pada portal eksterior 4tingkat 7-bentang, yang sebelumnya telah didesain dengan standar beban gempa UBC (ICBO, 1988), dikenakan beban gempa Riwayat Waktu El Centro 1940 NS dengan skala PGA 0,5g, Taft 1952 N21E PGA 0,5g dan Miyagi-Ken-Oki 1978 NS PGA 0,4g. Dari ketiga gempa diatas respon maksimum diakibatkan oleh beban gempa Miyagi-Ken-Oki, Goel dan Itani (1994(b)). Gambar 2.13 dan 2.14 menunjukkan simpangan maksimum pada tiap lantai dan rasio simpangan rangka batang daktail ini yang lebih baik dibandingkan dengan sistem rangka batang konvensional ataupun balok solid. Riwayat simpangan atap juga lebih baik seperti terlihat pada Gambar 2.15 serta penggunaan material baja pada sistem ini menghemat 30-40% dibandingkan dengan rangka batang konvensional.

Gambar 2.13 Simpangan lateral maksimum tingkat akibat gempa Miyagi (Goel dan Itani ,1994(b) ;data diperoleh dari Sugihardjo,2006)

21

4

TINGKAT

3

2

BRESING-X RANGKA SOLID

1

KONVENSIONAL

0 0

1

2

3

4

5

6

7

RASIO SIMPANGAN (% )

Gambar 2.14 Rasio simpangan tingkat akibat gempaMiyagi (Goel dan Itani 1994(b) ;data diperoleh dari Sugihardjo,2006)

Gambar 2.15 Simpangan lateral atap rangka batang daktail dan konvensional gempa Miyagi (Goel dan Itani 1994(b) ;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) Uji kuasi statik dengan beban siklik dengan rasio simpangan mulai dari 0,5-3%

pada

menunjukkan

eksperimental

portal

dua-kolom

satu-balok

skala

penuh

histeretik yang stabil dan cukup gemuk seperti terlihat pada

Gambar 2.16. Plastifikasi dimulai dari bresing-X ditengah panjangnya kemudian diikuti leleh pada batang-batang tepi atas dan bawah, Goel dan Itani (1994(b)).

22

Gambar 2.16 Loop histeretik rangka batang daktail tipe bresing-X, (Goel dan Itani 1994(b) ;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) 2.5.2

Sistem Rangka Batang Daktail tipe Vierendeel Perbedaan pokok tipe Vierendeel dengan tipe bresing-X adalah pada

segmen khusus tipe Vierendeel tanpa ada bresing-X di dalam panelnya sehingga disipasi energi hanya lewat batang-batang tepi atas dan bawah berupa leleh akibat kombinasi momen lentur dan gaya aksial. Dengan data seperti pada SRBPMK tipe bresing-X didepan, dilakukan studi dinamik pada portal eksterior gedung 4-tingkat 7-bentang yang menggunakan SRBPMK tipe Vierendeel akibat beban gempa Miyagi-Ken-Oki 1978 NS dengan skala PGA 0,4g. Respon perpindahan relatif pada lantai 2 cukup asimtotik seperti terlihat pada Gambar 2.17. Perbandingan rasio simpangan tingkat dan displesemen maksimum tiap lantainya terhadap rangka batang konvensional, balok solid dan rangka batang daktail tipe bresing-X seperti terlihat pada Gambar 2.18. Terlihat dari gambar ini kinerja dari SRBPMK tipe Vierendeel masih di bawah tipe bresing-X tapi lebih baik dari rangka batang konvensional ataupun balok solid.

Gambar 2.17 Simpangan relatif lantai-2 akibat gempa Miyagi (Basha dan Goel,1996; data diperoleh dari Sugihardjo,2006) 23

Gambar 2.18 Rasio simpangan dan simpangan tingkat akibat gempa Miyagi (Basha dan Goel 1996 ;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) Uji kuasi statik dengan beban siklik dengan rasio simpangan mulai dari 0,5-3%

pada

eksperimental

portal

dua-kolom

satu-balok

skala

penuh,

menunjukkan loop histeretik yang stabil tetapi relatif kurang gemuk jika dibandingkan respon SRBPMK tipe bresing-X, seperti terlihat pada Gambar 2.19. Hal ini terjadi karena kontribusi disipasi energi hanya oleh batang-batang tepi atas dan bawah segmen Vierendeel. Dari studi ini dibuktikan memang plastifikasi hanya terjadi pada ujung-ujung segmen daktail, Basha dan Goel (1996).

Gambar 2.19 Kurva histeretik SRBPMK tipe Vierendeel (Basha dan Goel 1996; data diperoleh dari Sugihardjo,2006)

24

2.5.3

Sistem Rangka Batang Daktail Berelemen BAT Dalam penelitian ini, Sugihardjo (2006) mengkaji perilaku inelastik empat

elemen Bresing Anti Tekuk (BAT) dan dua benda uji Sistem Rangka Batang berelemen BAT (SRBBAT) baik secara analitik maupun eksperimental.. SRBBAT yang diusulkan merupakan modifikasi Sistem Rangka Batang Pemikul Momen Khusus (SRBPMK) tipe bresing-X dengan mengganti bresing-X dengan BAT bentuk V-terbalik untuk memperoleh respon inelastik yang lebih baik. Dari Analisis Riwayat Waktu Nonlinier dengan beban beberapa rekaman gempa, secara umum disimpulkan SRBBAT tipe V-terbalik mempunyai perilaku inelastik lebih baik dari rangka daktail tipe bresing-X, bahkan terhadap tiga tipe sistem rangka yang lain, yaitu SRBPMK tipe Vierrendeel, rangka balok solid dan sistem rangka batang konvensional. SRBBAT mempunyai simpangan tingkat sampai 67% dan simpangan atap sampai 12,8% lebih kecil dari SRBPMK tipe

SIMPANGAN ATAP (IN)

bresing-X akibat gempa Miyagi (lihat Gambar 2.20 dan Gambar 2.21). 31

788

15.5

394

0 0 -15.5

5

10

15

Δmaks=-12,04 in (305,8mm)

mm 20 -394

-788

-31

WAKTU (DETIK)

Gambar 2.20 Simpangan lateral atap rangka batang daktail berelemen BAT (SRBBAT) akibat gempa Miyagi (Sugihardjo,2006)

Gambar 2.21 Simpangan lateral atap rangka batang daktail tipe bresing-X (SRBPMK) akibat gempa Miyagi (Goel dan Itani (1994(b));data diperoleh dari Sugihardjo,2006)

25

Gambar 2.22 dan 2.23 menunjukkan perbandingan simpangan atap antara SRBPMK tipe bresing-X dan SRBBAT. Keunggulan pada rangka daktail tipe bresing-X simpangannya lebih bersifat asimtotik. Jika ditinjau rasio simpangan tingkatnya, maka pada rangka daktail usulan ini nilainya ini nilainya hanya kurang lebih 33% dari rangka daktail tipe bresing-X seperti terlihat pada Gambar 2.23

RASIO SIMPANGAN TK-4 (%)....

Gambar 2.22 Rasio simpangan atap rangka batang konvensional dan SRBPMK tipe bresing-X akibat gempa Miyagi (Goel dan Itani,1994(b) ;data diperoleh dari Sugihardjo,2006) 7 3.5 0

DRmaks=-1,05%

-3.5 -7 0

5

10

15

20

WAKTU (DETIK)

Gambar 2.23 Rasio simpangan atap rangka batang berelemen BAT (SRBBAT) akibat gempa Miyagi (Sugihardjo,2006) Perbandingan simpangan lateral maksimum lantai dan rasio simpangan tingkatnya dapat dilihat pada Gambar 2.24 dam 2.25. Terlihat pada lantai satu sampai dengan tiga simpangan rangka berlemen BAT relatif sama dengan rangka daktail tipe bresing-X, hanya pada puncak atap pada sistem rangka usulan ini mengecil cukup signifikan. Tetapi secara keseluruhan simpangan dan rasio simpangan rangka penelitian ini lebih kecil dibandingkan sistem rangka daktail tipe bresing-X, Vierendeel, rangka solid, maupun rangka batang konvensional.

26

4

TINGKAT

3

2

PENELITIAN SRBPMK+BR-X

1

RANGKA SOLID KONVENSIONAL VIERENDEEL

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

SIMPANGAN LATERAL MAKSIMUM (mm)

Gambar 2.24 Perbandingan simpangan lateral maksimum lantai beberapa sistem rangka akibat gempa Miyagi (Sugihardjo,2006)

TINGKAT

4

3

PENELITIAN

2

SRBPM K+BR-X RANGKA SOLID KONVENSIONAL VIERENDEEL

1 0

1

2

3

4

5

6

7

RASIO SIMPANGAN

Gambar 2.25 Perbandingan rasio simpangan tingkat beberapa sistem rangka akibat gempa Miyagi (Sugihardjo,2006) 2.5.4

Sistem Rangka Batang Daktail Tipe Vierendeel Berpengaku BAT Studi untuk meningkatkan kinerja terhadap beban gempa dari rangka

batang daktail tipe bresing-X

dengan mengganti

bresing-X

dengan

BAT

(SRBBAT= Sistem Rangka Batang berelemen Bresing Anti Tekuk) telah dilakukan baik secara analitik dan eksperimental. Respon inelastik, yaitu simpangan atap, rasio simpangan, gaya geser dasar dan daktilitas akibat beberapa

rekaman

gempa, menghasilkan peningkatan

(Sugihardjo et.al, 2004, 2008 dan Sugihardjo, 2006).

27

yang

signifikan

Untuk itu pada penelitian ini Sugihardjo (2009) mencoba menempatkan Bresing Anti Tekuk sebagai pengaku pada ruang kosong segmen daktail sistem Vierendeel. Diharapkan penelitian ini akan dapat memperbaiki kinerja seismik sistem rangka. Skematik sistem rangka usulan dan BAT bisa dilihat pada Gambar 2.26 . Sistem usulan ini akan lebih kaku sehingga deformasi lebih kecil, cocok untuk gedung-gedung yang tinggi. Keuntungan yang lain sistem Vierendeel yang diperkaku dengan BAT (yang mempunyai kapasitas leleh tekan sama dengan tarik) gaya geser dasar seismik, rasio simpangan bisa lebih kecil dan daktilitas lebih besar dibandingkan dengan sistem Vierendeel tanpa BAT (Sugihardjo, 2009).

Gambar 2.26 Skematik BAT dan sistem rangka Vierendeel yang diperkaku BAT (Sugihardjo,2009)

Gambar 2.27 Skala gempa terhadap tanah S3 UBC (Sugihardjo,2009)

28

Untuk menguji validasi sistem struktur Vierendeel+BAT yang diteliti, rangka

penelitian diatas dikaji terhadap tiga rekaman gempa yang sudah

diskala pada Gambar 2.27 Untuk struktur 4-lantai, simpangan stabil dan asimtotik selama berlangsungnya gempa (Gambar 2.28).

Hasil studi struktur

7-bentang 11-lantai atau

(Kuswanto,

perbandingan

tinggi bangunan 44 meter

simpangan dan

rasio

simpangan

sistem

2005)

Virendeel

yang

diperkaku BAT terhadap sistem struktur Virendeel tanpa BAT akibat gempa Kobe dapat dilihat pada Gambar 2.29 dan 2.30 berturut-turut.

Terlihat

secara umum sistem dengan tambahan BAT simpangan atap dan rasio simpangannya lebih kecil dan untuk kedua sistem, rasio simpangannya masih dibawah 2%.

Gambar 2.28 Simpangan lateral atap struktur 4-lantai (Sugihardjo,2009)

Gambar 2.29 Simpangan lateral atap struktur 11-lantai, gempa Kobe (Sugihardjo,2009)

29

Gambar 2.30 Rasio simpangan struktur 11-lantai, gempa Kobe (Sugihardjo,2009)

30

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN Dari hasil kajian pada sistem struktur rangka batang daktail dan perilaku baja canai dingin pada pembahasan sebelumnya, maka diusulkan suatu sistem rangka baja canai dingin menggunakan bresing diagonal ganda (diamond) pada gedung 4 lantai dengan menggunakan beberapa penampang profil baja canai dingin. Hipotesis awal, segmen-segmen dengan bresing diamond pada ujung balok rangka pemikul akan bersifat elastik sedangkan rangka batang di tengah bentang bersifat nonelastik sebagai segmen daktail. 3.1 Diagram Alir Untuk menyelesaikan rumusan permasalahan yang telah dipaparkan sebelumnya, berikut ini disajikan diagram alir sebagai gambaran singkat langkah langkah dalam melakukan penelitian ini :

31

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

3.2 Kajian Rangka Batang Daktail Studi literatur dilakukan dengan mengumpulkan dan mempelajari informasi tentang perilaku dan karakteristik baja canai dingin

terutama

penggunaannya sebagai elemen struktur daktail. Informasi yang dibutuhkan berupa teori dan aplikasinya, baik dari handbook, jurnal ilmiah, peraturan standar, maupun dari hasil riset penelitian sebelumnya mengenai berbagai macam sistem rngka batang daktail seperti Sistem Rangka Pemikul Momen, Sistem Rangka Batang Pemikul Momen Khusus, Sistem Rangka dengan Balok Vierendeel dan Sistem Rangka Batang berelemen Bresing Anti Tekuk. Penulis menilai langkah ini (studi literatur) sangat penting dilakukan sebelum melakukan penelitian untuk memastikan bahwa proses dan hasil penelitian bisa dipertanggung jawabkan secara ilmiah.

32

3.3 Pemodelan Struktur Pemodelan pada penelitian ini mengacu pada studi yang pernah dilakukan Goel dan Itani (1994(b)), Sugihardjo dkk. (2004), Sugihardjo (2006) yaitu portal 4 tingkat, 7-bentang seperti pada Gambar 3.2. dan Gambar 3.3 sebagai tampak memanjang dan tampak melintang. dan denahnya seperti Gambar 3.4. Penempatan sistem rangka bresing ganda ini hanya pada periferi bangunan, sehingga keberadaan bresing tidak terlalu mengganggu secara arsitektural. Metode analitik yang akan digunakan adalah Analisis Riwayat Waktu dengan beberapa rekaman gempa dengan intensitas yang berbeda yang telah diskalakan pada zona gempa tertinggi di Indonesia. + 16.00

+12.00

+ 8.00

+4.00

0.00

850

Gambar 3.2

850

850

850

850

Tampak Memanjang (Periferi bangunan)

+ 16.00

+12.00

+ 8.00

+4.00

0.00

850

Gambar 3.3

850

Tampak Melintang (Periferi bangunan)

33

850

850

850

850

850

850

850

850

850

5950

Gambar 3.4 Denah Bangunan

3.4 Desain Penampang Untuk memastikan kapasitas struktur aman dalam menerima beban-beban yang bekerja, Langkah awal yang dilakukan adalah dengan mendesain penampang masing-masing elemen struktur. Desain penampang pada penelitian ini dilakukan dengan perhitungan manual dengan metode ASD dan LRFD. Gaya-gaya dalam didapatkan dengan bantuan Perangkat Lunak SAP2000 dengan memodelkan struktur seperti gambar pada sub bab sebelumnya.. Analisa respon dinamik pada pemodelan SAP2000 ini menggunakan metode analisis ragam respon spektrum dengan mengacu peraturan UBC 1988 dan faktor beban berdasarkan AISC-LRFD 1986. Peraturan lama ini digunakan untuk menelusuri dan membandingkan dengan studi terdahulu sehingga diperoleh beban gempa statik yang sama.

34

2550

850 850 850 850

3.5

Analisis Dinamis Riwayat Waktu Denah bangunan diambil dari Gambar 3.4 dan Model Analitik Portal

Bidang Eksterior Memanjang seperti terlihat pada Gambar 3.2. Portal-portal ekterior memikul beban lateral arah longitudinal sedang portal-portal interior hanya memikul beban gravitasi sesuai dengan luas tributarinya. Seperti terlihat pada Gambar 3.5, kolom kantilever diikutkan untuk mensimulasi efek dari kolom interior, dengan kekakuan dan kekuatan setengah dari jumlah kolom dalam arah sumbu lemah. Karena simetris, analisis dilakukan hanya pada seperempat denah bangunan.

80 cm

SENDI

4x4m

3.5 x 8.5 m Gambar 3.5 Model Analitik Portal Bidang Eksterior Memanjang Dengan asumsi portal interior sebagai nonmoment resisting frames, didapat hasil bahwa penyaluran beban gempa 75% pada kolom-kolom eksterior dan sisanya pada kolom-kolom interior.

35

Tabel 3.1 Dimensi Penampang Profil Komponen Portal Jenis elemen

Profil

Kolom tingkat-1 dan 2

Persegi 350 x 350 x 16

Kolom tingkat-3 dan 4 Batang tepi atas

Persegi 350 x 350 x 14 U 200 x 100 x 14

Batang tepi bawah

U 200 x 100 x 14

Diagonal V

U 140 x 70 x 7

Diamond

U 200 x 100 x 12

Respon dinamik inelastik rangka batang daktail ini dikaji dengan perangkat lunak Seismostruct dengan analisa pembebanan riwayat waktu dengan beberapa rekaman gempa seperti gempa kobe,miyagi, northridge dan el Centro. Kemudan hasil analisa inelastiknya seperti simpangan lateral maksimum lantai dan rasio simpangan tingkatnya nanti akan dibandingkan dengan studi- studi terdahulu seperti Basha dan Goel (1996), Goel dan Itani (1994(b)). Sugihardjo (2006) seperti terlihat pada Gambar 3.6 dan Gambar 3.7. 4

TINGKAT

3

2

PENELITIAN SRBPMK+BR-X

1

RANGKA SOLID KONVENSIONAL VIERENDEEL

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800


Gambar 3.6 Perbandingan simpangan lateral maksimum lantai beberapa sistem rangka (gempa Miyagi) (Sugihardjo, 2006)

36

TINGKAT

4

3

PENELITIAN

2

SRBPM K+BR-X RANGKA SOLID KONVENSIONAL VIERENDEEL

1 0

1

2

3

4

5

6

7

RASIO SIMPANGAN

Gambar 3.7 Perbandingan rasio simpangan tingkat beberapa sistem rangka akibat gempa Miyagi (Sugihardjo, 2006)

PERCEPATAN SPEKTRA (G)..

SKALA Sa

2.5

UBC-S3 MIYAGI-0,40G NRIDGE-0,42G

2

KOBE-0,58G ELCENTRO-0,69G

1.5 1 0.5 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

PERIODE (DETIK)

Gambar 3.8 2006) 3.6

Skala Spektra Respon Beberapa Rekaman Gempa (Sugihardjo,

Analisis Inelastik Akibat Beban Perpindahan Kuasi statik Selain dikaji dengan analisis dinamis riwayat waktu, kajian rangka batang

daktail ini juga diuji dengan beban perpindahan kuasi statik dengan kurva riwayat pembebanan seperti Gambar 3.9 dengan regangan mulai dari 0,5 sampai 3 %. analog dengan eksperimental yang telah dilakukan Sugihardjo (2006). Pada analisa ini struktur dimodelkan setengah portal berupa satu kolom dengan tinggi 4000 mm dan setengah bentang balok dengan bentang 4250 mm (lihat Gambar 37

3.10) yang merupakan segmen dari model analitik struktur empat tingkat tujuh bentang pada analisa sebelumnya.

REGANGAN atau RASIO SIMPANGAN (%)

4 3 2 1 0 -1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

-2 -3 -4 JUMLAH SIKLUS

Gambar 3.9 Kurva riwayat pembebanan (Sugihardjo, 2006)

75

400

P

425

Gambar 3.10 Sketsa Rangka Setengah Portal (Penelitian)

38

20

22

BAB 4 PEMODELAN DAN ANALISA Penelitian ini mengkaji secara analitik aplikasi baja canai dingin dengan sistem rangka batang daktail sebagai balok pemikul pada struktur bertingkat rendah empat lantai. Penggunaan sistem bresing ganda dipilih untuk meningkatkan daktilitas struktur terutama dalam menerima beban gempa. Penempatan sistem rangka bresing ganda ini hanya pada periferi bangunan, sehingga keberadaan bresing tidak terlalu mengganggu secara arsitektural. Pemodelan struktur pada penelitian ini menggunakan bantuan perangkat lunak SAP2000 untuk desain penampang dan Seismostruct 6.5 untuk mengetahui perilaku inelastiknya. 4.1 Desain Penampang Analisa struktur terhadap struktur bangunan ini, menggunakan asumsi bahwa sistem struktur merupakan model space frame (3D frame system). Oleh karena itu elemen-elemen struktur dirancang dengan 6 derajat kebebasan pada kedua ujung nodal elemen (UX,UY,UZ ≠ 0 dan RX,RY,RZ ≠ 0) 4.1.1

Input Material Data masukkan material dalam

permodelan SAP2000 adalah data

material elemen struktur rangka batang baja. Sebagaimana yang telah disyaratkan SNI 7971-2013 komponen struktur baja canai dingin yang digunakan harus memenuhi

beberapa standar yang telah ditetapkan. Pada

penelitian ini material yang digunakan diambil dari baja A36 dengan fy=36 ksi =248,2 MPa seperti terlihat pada Gambar 4.1 sesuai standar AS 1163 C450 dengan tegangan leleh (fy) sebesar 450 MPa dan kekuatan tarik (fu) sebesar 500 MPa sebagaimana input materal pada Gambar 4.1. Penampang profil rangka pada kajian analitik ini diambil sama dan dari baja A36 dengan fy=36 ksi =248,2 MPa seperti terlihat pada Gambar 4.1

39

Gambar 4.1 Input material elemen struktur pada SAP 2000 4.1.2 Besaran Massa Besaran massa elemen struktur (mass source) adalah massa struktur pada SAP2000 yang digunakan pada perhitungan massa untuk analisa modal menggunakan pilihan ketiga dimana berat sendiri akan dihitung oleh struktur sedangkan beban-beban tambahan ditambahkan dengan pembesaran yang sesuai dengan jenis bebannya. Masa-masa beban yang dimasukkan adalah : Beban Mati (DL)

: Multiplier 1.0

Beban Hidup (LL)

: Multiplier 0. 40

Gambar 4.2 Input form Mass Source pada Program SAP2000. 4.1.3

Pendefinisian Elemen Struktur Rangka Utama Elemen struktur yang digunakan dalam permodelan dan analisa struktur

dalam SAP2000 dapat diilhat pada tabel dibawah ini. Tabel 4.1. Properti dari Elemen Struktur Rangka Utama TABLE: Material List 2 - By Section Property Section ObjectType NumPieces TotalLength TotalWeight Text Text Unitless m Kgf Kolom Lt 1-2 (Hollow 350.350.16) Frame 64 256 42981 Kolom Lt. 3-4 (Hollow 350.350.14) Frame 64 256 37834 Batang Tepi Atas (C 200.100.14) Frame 80 680 27816 Batang Tepi Bawah (C 200.100.14) Frame 80 680 27816 Batang Diagonal (U 140.70.7) Frame 800 907 13263 Diamond (C 200.100.12) Frame 280 317 11248 Batang Vertikal (C 200.100.12) Frame 160 120 4253 Balok Induk (WF 500.200.10.16) Frame 128 1088 94685 Balok anak (WF 300.150.4,5.7) Frame 336 2856 75977 Pelat Lantai 12 cm Area 1311794 Pelat Atap 10 cm Area 364387

(Sumber : Program SAP2000)

41

4.1.4 Pendefinisian Modal Analisis dan Ragam Analisis Analisis modal menggunakan SAP2000 diambil sebanyak 30 Mode Shape untuk menjamin partisipasi massa struktur lebih dari 90%. Dalam hal ini partisipasi massa dari struktur diambil 99% terhadap gaya lateral ke arah X dan ke arah Y. Input form untuk analisa modal dapat dilihat pada gambar 4.3

Gambar 4.3 Input form untuk analisa modal SAP2000 4.1.5 Pembebanan Respone Spectrum Pembebanan gempa pada analisa penampang ini menggunakan analisa dinamik respone spectrum dengan peraturan UBC 1988 dan faktor beban berdasarkan AISC-LRFD 1986. Peraturan lama ini digunakan untuk menelusuri dan membandingkan dengan studi terdahulu sehingga diperoleh beban gempa statik yang sama, Goel dan Itani (1994(b)). Gaya geser dasar: V= 42

ZICW/Rw dengan Z = 0,4 ; I =1,0 ; C = 1,94 berdasarkan periode getar, T = 0,68 detik dan tipe tanah S3 (Sfactor = 1,2). Portal didisain sebagai SMRF dengan Rw = 12 (atau R=8,5, ICBO,1997) karena diharapkan adanya perilaku histeretik yang daktail dan stabil. Kurva spektrum respons desain studi ini bisa dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Input kurva spectrum respone pada SAP2000

4.1.6

Pemodelan Struktur 3D Pemodelan pada penelitian ini mengacu pada studi yang pernah

dilakukan Goel dan Itani (1994(b)), Sugihardjo dkk. (2004), Sugihardjo (2006) yaitu portal 4 tingkat, 7-bentang. Penempatan sistem rangka bresing ganda hanya pada periferi bangunan, sehingga keberadaan bresing tidak terlalu mengganggu secara arsitektural. Model undeformed shape struktur bangunan ini dapat dilihat pada Gambar 4.7, Gambar 4.8 dan Gambar 4.9 dibawah ini yang merupakan capture picture dari SAP2000.

43

.

Gambar 4.7 Pemodelan struktur tampak memanjang

Gambar 4.8 Pemodelan struktur tampak isometri (3D)

44

Gambar 4.9 Pemodelan struktur tampak melintang 4.1.7

Hasil Analisa Program SAP2000 Dari pemodelan struktur space frame (3D frame system) dengan

bantuan perangkat lunak SAP2000 didapatkan output beberapa gaya dalam yang bekerja pada elemen struktur. Dari data gaya-gaya yang ada dipilih gaya maksimum pada setiap elemen sebagai input pada perhitungan manual (hand calculation) kapasitas penampang baja canai dingin. Berikut disajikan pada Tabel 4.2 hasil output Perangkat Lunak SAP2000 mengenai gaya – gaya maksimum pada elemen struktur.

Tabel 4.2. Gaya dalam maksimum tiap elemen Profil

P (kN)

Mu1 (kNm)

Mu2 (kNm)

V (kN)

batang tepi atas (200.100.14)

15,874

0,392

-0,0852

8,682

batang tepi bawah (200.100.14)

48,133

0,9391

-0,1533

1,187

diamond (200.100.12)

128,868

0,0577

1,9191

1,966

batang vertikal (200.100.12)

22,445

0,8263

0,1067

1,981

batang diagonal (140.70.7)

97,456

0,0946

0,1095

0,129

45

4.1.8 Cek Kapasitas Penampang Elemen Baja Canai Dingin Dari data analisa gaya dalam maksimum yang sudah diperoleh akan dijadikan input untuk perhitungan manual. Kesimpulan yang bisa diambil bahwa seluruh elemen baja canai dingin cukup kuat dengan ditunjukan stress ratio kurang dari satu. Pehitungan manual disajikan sebagai berikut : -

Profil Batang Tepi Atas ( C 200.100.16)

[1] Data Perencanaan Beban maksimum yang bekerja : Gaya aksial ultimate, Momen ultimate arah y Momen ultimate arah x Gaya geser ultimate, Properti Material : Kuat Leleh, Kuat Putus, Modulus Elastisitas,

Pu Muy Mux Vu

= = = =

15874 392000 85200 8682

N Nmm Nmm N

fy fu E

= = =

248,2 399,9 200000

MPa MPa MPa

ho (mm) 200

bo (mm) 100

t (mm) 14

R (mm) 42

Ly (mm) 8500

Ky (mm) 1

Lx (mm) 8500

Kx (mm) 1

[2] Lebar Efektif :

b

b = lebar efektif = faktor reduksi w = lebar bruto - jari2 - tebal

w

Persamaan I :

dimana ,

 0.22   1     1.0   



1,052  w  Fn   k t E

jika λ ≤ 0.673 ,maka ρ = 1 λ > 0.673 ,maka ρ dihitung seperti Persamaan I

46

elemen

w (mm)

k

λ

ρ

b (mm)

sayap

44

0,43

0,06

1,00

44,0

badan

88

4,00

0,04

1,00

88,0

[3] Luas Penampang efektif:

Ae

w) tsayap ]

w) tbadan ]

A e = Luas penampang efektif A = Luas penampang bruto





1  2 A  2wt   2  R  t   R 2   ( wt ) 4  mm2

=

7,16

in2

Ae = 4619,13 mm2 Ae = 1,00 A [4] Momen Inersia :

=

7,16

in2

A

=

4619,13

Jarak titik berat ke garis tengah badan (x1 ) Jarak titik berat ke pusat geser (x0 )

= =

18,94 mm 62,50 mm

Iy =

4366406

mm4

=

10,49

in4

Ix =

34706622

mm4

=

83,38

in4

[5] Profil C tunggal harus didesain terhadap local buckling pada sayap :

Pn  Pn=

A 2 E ( kips ) 2 25,7 w / t  8211,69 kips 3728,106 ton

(TIDAK MENENTUKAN)

47

[6] Jika tidak diketahui panjang kritis, maka tegangan tekuk nominal harus diambil yang terkecil dari dua hal sebagai berikut : 1) Elastic Flexural Buckling Stress (AISI C4.1.1 ) :

( Fe ) y 

K

 2E

ry = rx =

Ly / ry 

2

y

25,8 N/mm2 3,65 ksi

(Fe)y =

30,7 86,7

mm mm

= =

(MENENTUKAN)

2) Elastic Torsional-Flexural Buckling Stress (AISI C4.1.2) : ( Fe )TF 

 ex 

1   ex   t   2 

 2E

K x Lx / rx 2

 ex   t 2  4 ex t  

=

205,3 Mpa

r0  rx2  ry2  x02  y02 = =

112,8 mm 4,44 in

  1  

=

0,693

1  J   bt 3  3 

=

E 2(1  v)

=

76923,1 Mpa

  = 

4,0833E+10 mm6

1 2 Ar0

  2 ECw  GJ  = K t Lt 2  

782,53 Mpa

(F e ) TF

= =

187,21 Mpa 26,48 ksi

Fn

= =

25,83 Mpa 3,65 ksi

 x0    r0 

G

Cw  t 

2

583390,3 mm4

=

ta02 b03  3b0  2a0  12  6b0  a0

1,402

152,059

in4

in6

(TIDAK MENENTUKAN)

48

1,21 3,41

in in

[7] Beban aksial nominal akibat flexural buckling :

Pn  Ae Fn Pn =

119293,3 N 11,93 ton

Pu 15874

≤ <

(MENENTUKAN)

Ø Pn 101399

, Ø = 0,85 OK

[8] Selection of Design Equations :

c  Pu Pn

=

0,24

>

0,15

Persamaaan:  c .Pu  b .Cmx .M x  b .Cmy .M y   1 Pn M nx . x M ny . y

Menghitung M nx : Mnx Se Mnx Menghitung M ny : Mny Se Mny Menghitung Cmx:

=

Se . fy

= =

Sx = 347066 86141835

=

Se . fy

=

Sy =

=

87328

21674838

M  Cmx  0.6  0.4 1   M2 

=

1

=

1

mm2 Nmm

mm2 mm2

Menghitung Cmy:

M  Cmy  0.6  0.4 1   M2  Menghitung ax :

 x  1

 c  1.8

PEx 

 c .P PEx

 2 .EI x ( K x .Lx )2

49

=

=

0,97

947248

N

Menghitung ay :

 y  1 PEy 

 c  1.8

 c .P PEy

 2 .EI y ( K y .L y ) 2

=

0,76

=

119172

N

[8] Combined Compressive Axial Load and Bending (Beam Column) : Persyaratan yang harus dipenuhi :

 c .Pu  b .Cmx .M x  b .Cmy .M y   1 Pn M nx . x M ny . y 0,240

+

0,002

+

0,040

=

0,281

<

1

OK

-

Profil Batang Tepi Bawah ( C 200.100.14)


Pu Muy Mux Vu

= = = =

48133 939100 153300 1187

N Nmm Nmm N

fy fu E

= = =

248,2 399,9 200000

MPa MPa MPa

ho (mm) 200

bo (mm) 100

t (mm) 14

R (mm) 42

Ly (mm) 8500

Ky (mm) 1

Lx (mm) 8500

Kx (mm) 1

[2] Lebar Efektif :

b


w

Persamaan I :

dimana ,

 0.22   1     1.0   



1,052 50 w  Fn   k t E

jika λ ≤ 0.673 ,maka ρ = 1 λ > 0.673 ,maka ρ dihitung seperti Persamaan I

[2] Lebar Efektif :

b


w

 0.22   1     1.0   

Persamaan I :

dimana ,



1,052  w  Fn   k t E

jika λ ≤ 0.673 ,maka ρ = 1 λ > 0.673 ,maka ρ dihitung seperti Persamaan I elemen

w (mm)

k

λ

ρ

b (mm)

sayap

44

0,43

0,06

1,00

44,0

badan

88

4,00

0,04

1,00

88,0


Ae

w) tsayap ]

w) tbadan ]






1  2 A  2wt   2  R  t   R 2   ( wt ) 4  A

=

Ae = Ae =

mm2

=

7,16

in2

4619,13 mm2 1,00 A

=

7,16

in2

4619,13

51

[4] Momen Inersia : Jarak titik berat ke garis tengah badan (x1 ) Jarak titik berat ke pusat geser (x0 )

= =

18,94 mm 62,50 mm

Iy =

4366406

mm4

=

10,49

in4

Ix =

34706622

mm4

=

83,38

in4


Pn 

A 2 E ( kips ) 2 25,7 w / t 

Pn=

8211,69 kips 3728,106 ton

(TIDAK MENENTUKAN)


( Fe ) y 

K

 2E

Ly / ry 

2

y

ry = rx =

25,8 N/mm2 3,65 ksi

(Fe)y =

30,7 86,7

mm mm

= =

(MENENTUKAN)


 ex 

1   ex   t   2 

 2E

K x Lx / rx 2

 ex   t 2  4 ex t  

=

205,3 Mpa

r0  rx2  ry2  x02  y02 =  x0    r0 

  1  

=

112,8 mm 4,44 in

=

0,693

2

52

1,21 3,41

in in

1  J   bt 3  3 

=

E 2(1  v)

=

76923,1 Mpa

  = 

4,0833E+10 mm6

 2 ECw  1  GJ  = 2  K t Lt 2  Ar0 

782,53 Mpa

G

t 

=

ta02 b03  3b0  2a0  12  6b0  a0

Cw 

583390,3 mm4

(F e ) TF

= =

187,21 Mpa 26,48 ksi

Fn

= =

25,83 Mpa 3,65 ksi

1,402

152,059

in4

in6

(TIDAK MENENTUKAN)


Pn  Ae Fn Pn =

Pu 48133

119293,3 N 11,93 ton ≤ <

(MENENTUKAN)

Ø Pn 101399

, Ø = 0,85 OK


c  Pu Pn

=

0,73

>

0,15


Menghitung M nx : Mnx Se Mnx

=

Se . fy

= =

Sx = 347066 86141835

53

mm2 Nmm

Menghitung M ny : Mny Se Mny Menghitung Cmx:

=

Se . fy

=

Sy =

=

87328

21674838

M  Cmx  0.6  0.4 1   M2 

=

1

=

1

mm2 mm2

Menghitung Cmy:


 x  1

 c  1.8

PEx 

Menghitung ay :

 y  1 PEy 

 c  1.8

 c .P PEx

 2 .EI x ( K x .Lx )2

 c .P PEy

 2 .EI y ( K y .L y ) 2

=

0,909

=

=

947248

N

0,27

=

119172

N



+

0,003

+

0,265

=

0,995

< OK

54

1

-

Profil Batang Vertikal ( C 200.100.12)


Pu Muy Mux Vu

= = = =

128868 1919100 57700 1966

N Nmm Nmm N

fy fu E

= = =

248,2 399,9 200000

MPa MPa MPa

ho (mm) 200

bo (mm) 100

t (mm) 12

R (mm) 36

Ly (mm) 750

Ky (mm) 1

Lx (mm) 750

Kx (mm) 1

[2] Lebar Efektif :

b


w

 0.22   1     1.0   

Persamaan I :



dimana ,

1,052  w  Fn   k t E


w (mm)

k

λ

ρ

b (mm)

sayap

52

0,43

0,24

1,00

52,0

badan

104

4,00

0,16

1,00

104,0


Ae

w) tsayap ]

w) tbadan ]






1  2 A  2wt   2  R  t   R 2   ( wt ) 4 

55

mm2

=

6,32

in2


=

6,32

in2

A

=

4079,36


= =

20,80 mm 62,50 mm

Iy =

3943901

mm4

=

9,48

in4

Ix =

29468443

mm4

=

70,80

in4


Pn 

A 2 E ( kips ) 2 25,7 w / t 

Pn=

3814,78 kips 1731,909 ton

(TIDAK MENENTUKAN)


( Fe ) y 

K

(Fe)y =

 2E

Ly / ry 

2

y

3392,7 N/mm2 479,87 ksi

ry = rx =

31,1 85,0

mm mm

= =

(TIDAK MENETUKAN)


 ex 

1   ex   t   2 

 2E

K x Lx / rx 2

 ex   t 2  4 ex t  

=

25349,7 Mpa

r0  rx2  ry2  x02  y02 = x    1   0   r0 

=

111,9 mm 4,41 in

=

0,688

2

56

1,22 3,35

in in

1  J   bt 3  3 

=

E 2(1  v)

=

76923,1 Mpa

  = 

3,5E+10 mm6

1 2 Ar0

  2 ECw  GJ  = K t Lt 2  

2926,41 Mpa

(F e ) TF

= =

2816,6 Mpa 398,39 ksi

Fn

= =

242,73 Mpa 34,33 ksi

G

t 

=

ta02 b03  3b0  2a0  12  6b0  a0

Cw 

347815,2 mm4 0,836

130,336

in4

in6

(MENENTUKAN)


Pn  Ae Fn Pn =

Pu 1E+05

990192,7 N 99,02 ton ≤ <

(MENENTUKAN)

Ø Pn 841664

, Ø = 0,85 OK


c  Pu Pn

=

0,23

>

0,15


Menghitung M nx : Mnx Se Mnx

=

Se . fy

= =

Sx = 294684 73140675 57

mm2 Nmm

Menghitung M ny : Mny Se Mny Menghitung Cmx:

=

Se . fy

=

Sy =

=

78878

19577525

M  Cmx  0.6  0.4 1   M2 

=

1

=

1

mm2 mm2

Menghitung Cmy:


 x  1

 c  1.8

PEx 

Menghitung ay :

 y  1

 c .P PEx

 2 .EI x ( K x .Lx )2

 c .P PEy

 2 .EI y PEy  ( K y .L y ) 2

 c  1.8

=

0,998

=

103305621

=

0,98

=

13825880

N

N



+

0,001

+

0,166

=

0,402

< OK

58

1

-

Profil Batang Diagonal ( C 140.70.7)


Pu Muy Mux Vu

= = = =

97456 109500 94600 129

N Nmm Nmm N

fy fu E

= = =

248,2 399,9 200000

MPa MPa MPa

ho (mm) 140

bo (mm) 70

t (mm) 7

R (mm) 21

Ly (mm) 1134

Ky (mm) 1

Lx (mm) 1134

Kx (mm) 1

[2] Lebar Efektif :

b


w

Persamaan I :

dimana ,

 0.22   1     1.0   



1,052  w  Fn   k t E


w (mm)

k

λ

ρ

b (mm)

sayap

42

0,43

0,32

1,00

42,0

badan

84

4,00

0,21

1,00

84,0

59


Ae

w) tsayap ]

w) tbadan ]






1  2 A  2wt   2  R  t   R 2   ( wt ) 4   mm2

=

2,66

in2


=

2,66

in2

A

=

1714,78


= =

15,60 mm 43,75 mm

Iy =

820752

mm4

=

1,97

in4

Ix =

5871783

mm4

=

14,11

in4


Pn 

A 2 E ( kips ) 2 25,7 w / t 

Pn=

836,43 379,738

kips ton

(TIDAK MENENTUKAN)


( Fe ) y 

(Fe)y =

K

 2E

Ly / ry 

2

y

734,7 N/mm2 103,92 ksi

ry = rx =

21,9 58,5

(MENENTUKAN)

60

mm mm

= =

0,86 2,30

in in


 ex 

1   ex   t   2 

 2E

K x Lx / rx 2

 ex   t 2  4 ex t  

=

5256,1 Mpa

r0  rx2  ry2  x02  y02 =

77,8 mm 3,06 in

=

 x0    r0 

2

  1  

=

1  J   bt 3  3 

=

E 2(1  v)

=

76923,1 Mpa

  = 

3431429167 mm6

1 2 Ar0

  2 ECw  GJ  = K t Lt 2  

844,46 Mpa

(F e ) TF

= =

799,2 Mpa 113,04 ksi

Fn

= =

227,24 Mpa 32,14 ksi

G

45611,4 mm4

=

ta02 b03  3b0  2a0  Cw  12  6b0  a0 t 

0,684

0,110

12,778

Pn  Ae Fn

Pu 97456

389663,5 N 38,97 ton ≤ <

Ø Pn 331214

(MENENTUKAN) , Ø = 0,85 OK 61

in6

(TIDAK MENENTUKAN)


Pn =

in4


c  Pu Pn

=

0,45

>

0,15


Menghitung M nx : Mnx Se Mnx Menghitung M ny : Mny Se Mny Menghitung Cmx:

=

Se . fy

= =

Sx = 83883 20819666

=

Se . fy

=

Sy =

=

23450 5820305

M  Cmx  0.6  0.4 1   M2 

=

1

=

1

mm2 Nmm

mm2 mm2

Menghitung Cmy:


 x  1

 c  1.8

PEx 

Menghitung ay :

 y  1

 c  1.8

PEy 

 c .P PEx

 2 .EI x ( K x .Lx )2

 c .P PEy

 2 .EI y ( K y .L y ) 2

62

=

=

=

=

0,981

9003953

N

0,86

1258564

N



+

0,008

+

0,037

=

0,494

<

1

OK

4.2

Analisis Nonlinier Rangka Batang Daktail Pada sub bab sebelumnya telah dilakukan kajian desain penampang

untuk mengetahui dimensi profil elemen rangka batang yang sesuai dalam menerima beban vertikal maupun beban lateral yang ada. Dalam sub bab ini akan dikaji perilaku seismik rangka batang daktail dengan metode analisa non linier. Model analitik pada penelitian ini mengacu pada studi yang pernah dilakukan Goel dan Itani (1994(b)), Sugihardjo dkk. (2004), (yaitu portal 4tingkat 7-bentang seperti pada Gambar 4.10. Pertama, metode analitik yang dipakai adalah Analisis Riwayat Waktu dengan beberapa rekaman gempa yang telah diskala. Hasil yang didapatkan akan dibandingkan dengan hasil studi terdahulu oleh Goel dan Itani (1994b) dan Sugihardjo dkk (2004). Selain itu sistem rangka batang daktail yang diusulkan ini akan dikaji secara analitik dengan pembebanan siklik. Riwayat pembebanan berupa beban perpindahan kuasi statik (displacement control). Perilaku inelastik yang diperoleh digambarkan dalam kurva histeretik hubungan antara beban terhadap perubahan panjang aksial atau simpangan lateral. Perilaku inelastik ini akan dibandingkan dengan studi eksperimental dari Sugihardjo (2006) dengan BAT sebagai elemen rangka batang daktail. 4.2.1

Analisis Dynamic Time History Denah bangunan diambil dari Gambar 3.4 dan model analitik portal

bidang eksterior memanjang seperti terlihat pada Gambar 4.11. Model elemen seperti ini dengan portal-portal ekterior memikul beban lateral arah longitudinal sedangkan portal-portal interior hanya memikul beban gravitasi sesuai dengan luas tributarinya. Seperti terlihat pada Gambar 4.11, kolom 63

kantilever diikutkan untuk mensimulasi efek dari kolom interior, dengan kekakuan dan kekuatan setengah dari jumlah kolom portal arah sumbu lemah. Karena simetris, analisis dilakukan hanya pada seperempat denah bangunan. Karena hasil penelitian ini akan dibandingkan dengan penelitian terdahulu seperti Basha dan Goel (1996), Goel dan Itani (1994(b)) dan Hidayat (2006), perletakan didesain sama sebagai perletakan jepit. Untuk beban gempa Faktor skala dipilih sedemikian sehingga intensitas spektra respon gempa sama dengan intensitas spektra kecepatan Zona 6 SNI sebagai pengganti UBC S3 dan spektra percepatan elastik dengan peredaman 5% matching dengan spektra disain tanah S3, seperti terlihat pada Gambar 4.10.

PERCEPATAN SPEKTRA (G)..

SKALA Sa

2.5

UBC-S3 MIYAGI-0,40G NRIDGE-0,42G

2

KOBE-0,58G ELCENTRO-0,69G

1.5 1 0.5 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

PERIODE (DETIK)

Gambar 4.10 Skala spektra respon beberapa rekaman gempa

Respon dinamik inelastik rangka batang daktail bresing ganda ini dikaji dengan perangkat lunak Seismostruct 6.5 dengan beberapa rekaman gempa seperti Miyagi, Northridge, El centro, dan Kobe.

Hasilnya dibandingkan

dengan studi-studi terdahulu Basha dan Goel (1996), Goel dan Itani (1994(b)) dan Sugihardjo (2006).

64

4x4m

0.75 m SENDI

BRESING GANDA (DIAMOND)

3.5 x 8.5 m

Gambar 4.11 Model analitik portal rangka batang daktail bresing ganda

Sebagaimana hasil analisa perhitungan penampang baja canai dingin, profil yang dipakai pada masing – masing elemen ditulis pada Tabel 4.3 berikut. sistem rangka batang bresing diamond secara keseluruhan lebih ringan 0,4 % dari rangka BAT dan lebih ringan 0,2% dibandingkan rangka bresing-X (lihat Tabel 4.4)

Tabel 4.3 Dimensi penampang profil tiap elemen Jenis elemen

Profil

Kolom Lantai 1

Hollow Persegi 350 x 350 x 16

Batang tepi

U 200 x 100 x14

Batang Diagonal

U 140 x70x7

Batang vertikal

U 200x100x12

Bresing diamond

U 200x100x12

65

Tabel 4.4 Perbandingan Berat Rangka Jenis elemen

Goel dan Itani (1994b)

Sugihardjo (2006)

Penelitian


W14x120

W14x120

Hollow persegi 350.350.16


W14x99

W14x99

Hollow persegi 350.350.14

Batang tepi

LL 88,9x88,9x12,7

LL 88,9x88,9x12,7

U 200 x100 x14

Diagonal luar

LL 63,5x63,5x7,9

LL 63,5x63,5x7,9

U 140 x 70x7

Vertikal luar

LL 50,8x50,8x6,4

LL 50,8x50,8x6,4

U 200x100x12

Vertikal dalam

LL 31,8x31,8x6,4

LL 31,8x31,8x6,4

Bresing-X

L 25,4x25,4x6,4

BAT-LY235

Pelat 60x8

Selongsong BAT

LL50x50x3

Bresing diamond

Berat satu portal (kg)

U 200 x100x12

60895

61020

66

60777

Selanjutnya dengan bantuan perangkat lunak Seismostruct 6.5, struktur dimodelkan dua dimensi dengan analisa dinamic- time history (lihat Gambar 4.13). Analisa ini digunakan karena sesuai dengan pembebanan yang diinginkan berupa riwayat waktu dari beberapa gempa. Material yang digunakan diambil dari baja A36 dan tipe material Menegotto-Pinto model dengan tegangan leleh (fy) sebesar 36 ksi atau 248,2 MPa sebagaimana input materal pada analisa penampang sebelumnya (lihat Gambar 4.12)

Gambar 4.12 Input material pada Seismostruct 67

Gambar 4.13 Pemodelan rangka bresing diamond setengah portal Karena basic program yang digunakan adalah 3D sedangkan model sebagai struktur didefinisikan sebagai portal 2D, dilakukan restrain displacement arah y (tegak lurus bidang portal) dan rotasi x dan z seperti pada Gambar 4.14. Pemodelan batang diagonal dan vertikal diasumsikan sebagai elemen truss, tepi atas dan bawah rangka batang didefinisikan sebagai Inelastic plastic hinge frame element karena diharapkan terjadi sendi plastis disana. Sedangkan kolom dan bresing diamond diasumsikan sebagai elastic frame element. Asumsi berbagai tipe elemen ini diklasifikasi secara detail pada Element Classes di Seismostruct.

Gambar 4.14 Restrain mode untuk analisa dua dimensi

68

Respon dinamik inelastik rangka batang daktail bresing diamond dengan pembebanan gempa Miyagi-ken-oki 1978 hasilnya dibandingkan dengan studi-studi terdahulu Basha dan Goel (1996), Goel dan Itani (1994(b)). Sugihardjo (2006). Perbandingan simpangan lateral atap SRBBD (Sistem Rangka Batang Bresing Diamond) terhadap rangka batang BAT dan SRBPMK tipe bresing X dapat dilihat pada Gambar 4.15, Gambar 4.16 dan Gambar 4.17. Dari Gambar 4.15 terlihat simpangan atap pada atap rangka bresing diamond pada seluruh riwayat waktu tetap stabil dan selalu lebih kecil dari rangka batang BAT dan SRBPMK tipe bresing X dengan maksimum simpangannya sebesar 5,7 in (146 mm) bandingkan kira-kira -351 mm (-13,8 in) pada SRBPMK tipe bresing-X pada Gambar 4.17 dan 12,04 in (305,88mm) pada rangka batang BAT Gambar

SMPANGAN MAKSIMUM (in)

4.16

31

15.5

0 0

5

10

15

20

-15.5

-31

WAKTU (DETIK)

Gambar 4.15 Simpangan lateral atap rangka batang daktail bresing diamond (SRBBD) akibat gempa Miyagi, Penelitian

69

SIMPANGAN ATAP (IN)

31

788

15.5

394

0 0

5

-15.5

10

15

Δmaks=-12,04 in (305,8mm)

mm 20 -394

-788

-31

WAKTU (DETIK)

Gambar 4.16 Simpangan lateral atap rangka batang daktail berelemen BAT (SRBBAT) akibat gempa Miyagi (Sugihardjo,2006)

Gambar 4.17 Simpangan lateral atap rangka batang daktail tipe bresing-X (SRBPMK) akibat gempa Miyagi (Goel dan Itani 1994(b);data diperoleh dari Sugihardjo,2006)

Dalam Gambar 4.18 disajikan maksimum

perbandingan

simpangan lateral

rangka batang bresing ganda dengan beberapa riwayat

pembebanan gempa. Terlihat ketika terkena gempa Northridge struktur ini memiliki simpangan atap yang maksimum sampai sebesar 540 mm (21,25 in). Sedangkan simpangan atap maksimum terkecil tercatat pada gempa Miyagi hanya sebesar 146 mm (5,75 in)

70

4

TINGKAT

3 miyagi 2

el Centro northridge

1

kobe

0 0

100

200

300

400

500

600


Gambar 4.18 Perbandingan simpangan tingkat rangka batang daktail bresing diamond akibat beberapa gempa Untuk mengetahui kinerja bresing diamond, pada Gambar 4.19 dilakukan perbandingan simpangan lateral maksimum lantai tingkatnya dari beberapa penelitian rangka batang terdahulu akibat gempa miyagi. Terlihat pada lantai satu sampai dengan puncak lantai (4) simpangan maksimum rangka batang bresing diamond cenderung lebih kecil dibandingkan sistem rangka BAT, sistem rangka daktail tipe bresing-X, Vierendeel, rangka solid, maupun rangka batang konvensional. Hanya pada simpangan lantai dua terlihat rangka batang Vierendel mempunyai simpangan yang lebih kecil daripada rangka bresing diamond. Nilai simpangan maksimum tingkat dari rangka bresing diamond ini tercatat sebesar sebesar 160 mm (6,3 in). Hal ini terbukti bahwa kinerja bresing diamond sangat efektif dalam meningkatkan kekakuan struktur akibat gempa, dalam perbandingan ini diambil gempa Miyagi ken oki, karena tercatat percepatan spektral pada gempa ini paling besar pada periode struktur maksimum 1,27 detik.

71

4

TINGKAT

3 Penelitian (SRBBD) Rangka Solid

2

SRBPMK+bres X SRBBAT

1

Vierendel konvensional 0 0

100

200

300

400

500

600

700

800


Gambar 4.19 Perbandingan simpangan lateral maksimum lantai beberapa sistem rangka (gempa Miyagi) 4.2.2 Analisis Static Time History Pada analisa ini struktur dimodelkan setengah portal berupa satu kolom dengan tinggi 4000 mm dan setengah bentang balok dengan bentang 4250 mm (lihat Gambar 4.20) yang merupakan segmen dari model analitik struktur empat tingkat tujuh bentang pada analisa sebelumnya. Perletakan didesain sendi analog dengan eksperimental Sugihardjo (2006). Tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui perilaku struktur terhadap beban siklik (P) yang akan dibandingkan dengan kajian eksperimental rangka berelemen BAT yang sudah dilakukan oleh Sugihardjo (2006).

75

400

P

425

Gambar 4.20 Sketsa Rangka Setengah Portal 72

Pembebanan pada pemodelan ini hanya beban lateral saja berupa Riwayat beban perpindahan kuasi statik (displacement control) simpangan lateral (δ) terhadap tinggi kolom (H). Untuk memperkirakan pola histeretiknya, pada pemodelan ini dikenakan riwayat pembebanan siklik (dengan δ/H sebagai pengganti regangan) mulai dari δ/H=0,5% (simpangan 20 mm) sampai δ/H =3 % (simpangan 120 mm), dimana δ adalah simpangan siklik lateral pada puncak kolom, H adalah tinggi kolom. Kurva riwayat pembebanan seperti pada Gambar 4.21, dimana bentuk ini identik dengan yang digunakan dalam studi Goel dan Itani (1994(b)) dan Sugihardjo (2006).

REGANGAN atau RASIO SIMPANGAN (%)

4 3 2 1 0 -1 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

-2 -3 -4 JUMLAH SIKLUS

Gambar 4.21 Kurva riwayat pembebanan (Sugihardjo,2006) Dengan bantuan perangkat lunak Seismostruct 6.5, struktur dimodelkan dua dimensi dengan analisa static- time history (lihat Gambar 4.22). Analisa ini digunakan karena sesuai dengan pembebanan yang diinginkan berupa beban siklik berupa displacement. Material yang digunakan diambil dari baja A36 dan tipe material Menegotto-Pinto model dengan tegangan leleh (fy) sebesar 36 ksi atau 248,2 MPa sebagaimana input materal pada Gambar 4.22 .

73

Gambar 4.22 Input Material Baja A36 pada Seismostruct Karena basic program yang digunakan adalah 3D sedangkan model sebagai struktur didefinisikan sebagai portal 2D, dilakukan restrain displacement arah y (tegak lurus bidang portal) dan rotasi x dan z seperti pada Gambar 4.23 Dimensi penampang masing- masing elemen disajikan pada Tabel 4.5.

Gambar 4.23 Restrain mode untuk analisa dua dimensi 74

Gambar 4.24 Pemodelan rangka bresing diamond dengan beban siklik Pemodelan batang diagonal dan vertikal diasumsikan sebagai elemen truss, tepi atas dan bawah rangka batang didefinisikan sebagai Inelastic plastic hinge frame element karena diharapkan terjadi sendi plastis disana. Sedangkan kolom dan bresing diamond diasumsikan sebagai elastic frame element. Asumsi berbagai tipe elemen ini diklasifikasi secara detail pada Element Classes di Seismostruct. Tabel 4.5 Penampang Rangka Daktail Bresing Diamond Jenis elemen

Profil

Kolom

Hollow Persegi 350 x 350 x 16

Batang tepi

U 200 x 100 x14

Batang Diagonal

U 140x70x7

Batang vertikal

U 200x100x12

Bresing diamond

U 200x100x12

75

Gambar 4.25 Kurva Riwayat pembebanan beban perpindahan kuasi statik pada Seismostruct Riwayat pembebanan berupa beban perpindahan kuasi statik arah x (lateral) sebagaimana kurva riwayat pembebanan pada Gambar 4.25. diberikan pada puncak kolom dengan beberapa siklus yang didefinisikan sebagai load factor (rasio simpangan) terhadap waktu dengan tinggi kolom sebagai curve multiplier sesuai Gambar 4.24. Perilaku inelastik yang diperoleh dari pemodelan dengan analisa static- time history mengenai titik gaya leleh pertama (sendi plastik), tercatat bahwa sendi plastik terletak pada batang atas dan bawah tepatnya 140 mm dari simpul elemen vertikal seperti terlihat pada Gambar 4.26.

SENDI PLASTIK

Gambar 4.26 Lokasi titik leleh pertama (sendi plastik) 76

GAYA LATERAL (× 103 N)

400 300 200 100

0 -150

-100

-50 -100 0

50

100

150

-200 -300 -400 SIMPANGAN LATERAL (MM)

Gambar 4.27 Kurva histeretik Rangka Bresing Diamond (Penelitian) Aktiftas inelastik yang lain digambarkan dalam kurva histeretik hubungan antara gaya lateral

terhadap perubahan simpangan lateral pada

Gambar 4.27. Dari kurva ini terlihat kekakuan rangka bresing diamond dan peningkatan beban relatif lebih stabil dibandingkan dengan bresing BAT dan setiap peningkatan δ/H sampai 3%. Dengan beban displacement maksimum sebesar 120 mm didapatkan gaya lateral yang berbeda sebesar 320 kN untuk rangka bresing diamond. Dibandingkan rangka BAT dengan gaya lateral maksimum hanya sekitar 125 kN untuk hasil analitik dan sekitar 150 kN untuk hasil eksperimental (lihat Gambar 4.28 dan Gambar 4.29).

Gambar 4.28 2006)

Kurva histeretik hasil eksperimental SRBBAT (Sugihardjo, 77

RANGKA + BAT 50X8

GAYA LATERAL (10^3 N)

150 100 50 0 -150

-100

-50

0

50

100

150

-50 -100 -150

SIMPANGAN LATERAL (MM)

Gambar 4.29 Kurva histeretik hasil analitik Rangka Bresing Anti Tekuk (Sugihardjo, 2006)

6

ENERGI PER SIKLUS (10 N-mm)

80 70 60 50

40 30 SRBBD (penelitian)

20 10 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

SIKLUS

Gambar 4.30 Energi per siklus Rangka Batang Bresing Diamond Energi disipasi hasil analitik static time history Sistem Rangka Batang Bresing Diamond (SRBBD) ini dihitung berdasarkan luasan kurva histeretik pada Gambar 4.27 dengan fasilitas concatenate pada program Microsoft Excel, outputnya digambarkan dan dihitung luas energinya dengan bantuan program Autocad. Hasil disipasi energi per siklusnya bisa dilihat pada Gambar 4.30. dan hasil ini dibandingkan dengan kajian analitik dan eksperimental SRBBAT penelitian Sugihardjo (2006) seperti terlihat pada Gambar 4.31 untuk energi per siklusnya dan disipasi energi kumulatifnya disajikan pada Gambar 4.32. 78

ENERGI PER SIKLUS (106 N-mm)

80 70 60

SRBBD (penelitian)

50 40

SRBBAT (analitik)

30 20

SRBBAT (eksperimental)

10 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

SIKLUS

Gambar 4.31

Perbandingan energi per siklus SRBBD dan SRBBAT

Dari Gambar 4.30 dan 4.31 terlihat meskipun pada siklus–siklus awal nilai disipasi energi SRBBD masih dibawah SRBBAT, namun mulai siklus ke6 nilai disipasi energi pada SRBBD melebihi SRBBAT (hasil analitik dan eksperimental) dan terjadi peningkatan tiap siklus bahkan meningkat tajam pada siklus ke-8. Nilai kumulatif energi disipasi SRBBD pada siklus ke-10 (terakhir) tercatat sebesar 227 ×106 N-mm, lebih besar 83% dari SRBBAT (analitik) yang sebesar 124 × 106N-mm, dan lebih besar 150% dibandingkan SRBBAT hasil eksperimental yang hanya sebesar 89,73 ×106 N-mm.

6

ENERGI KUMULATIF (10 N-mm)

250 225 200 SRBBD (penelitian)

175 150 125

SRBBAT (analitik)

100 75

SRBBAT (eksperimental)

50 25 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

SIKLUS

Gambar 4.32 Perbandingan kumulatif energi disipasi SRBBD dan SRBBAT 79

Kesimpulan bahwa meskipun memiliki berat struktur yang lebih ringan daripada SRBBAT, penambahan bresing ganda (SRBBD) ini terbukti mampu mendisipasi energi lebih baik terutama dalam menerima beban bolak – balik (dua arah). Sehingga sistem struktur ini sangat efektif dalam menerima beban gempa.

80

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan kajian analitik pada penelitian Sistem Rangka Batang Bresing Diamond (SRBBD) berpenampang baja canai dingin, dapat disimpulkan dan diberikan saran sebagai berikut : 5.1 Kesimpulan 1. Dari hasil analisa Software SAP2000 dan perhitungan manual diambil kesimpulan bahwa seluruh penampang elemen struktur cukup kuat dengan stress ratio kurang dari 0.95. 2. Dari analisa penampang pada perhitungan manual diperoleh semua profil memiliki luas penampang efektif yang sama dengan luas penampang bruto, sehingga tidak adanya reduksi penampang akibat proses canai dingin. Hal ini akibat nilai slenderness factor, λ < 0.673. 3. Berat struktur portal SRBBD pada penelitian ini sebesar 60777 kg, lebih ringan masing – masing 0.4 % dan 0.2 % dari berat Sistem Rangka Batang Bresing Anti Tekuk (SRBBAT) 61020 kg dan berat Rangka Bresing-X 60895 kg. 4. Dari analisis dynamic time history dari beberapa rekaman gempa, SRBBD memiliki nilai simpangan atap minimum pada gempa Miyagi sebesar 160 mm (6.3 in) dan maksimum pada gempa Northridge sebesar 541 mm (21.3 in). 5. Dengan riwayat beban yang sama akibat gempa Miyagi, SRBBD memiliki simpangan atap paling kecil sebesar 160 mm (6.3 in) dibandingkan dengan sistem rangka batang yang lain sebesar 275 mm pada SRBBAT, 375 mm pada Rangka Bresing-X, 340 mm pada Vierendeel, 475 mm pada Rangka Solid, dan 770 mm rangka batang konvensional. Hal ini terbukti penambahan bresing ganda (diamond) berpengaruh meningkatkan kekakuan struktur. 6. Hasil output analisis static time history berupa kurva histeritik terlihat rangka bresing diamond mengalami peningkatan beban relatif lebih stabil

81

dan seimbang pada dua arah (negatif dan positif). Dengan beban displacement maksimum sebesar 120 mm didapatkan gaya lateral sebesar 320 kN. Dibandingkan rangka BAT dengan gaya lateral maksimum hanya sekitar 125 kN untuk hasil analitik dan sekitar 150 kN untuk hasil eksperimental. 7. Meskipun memiliki berat struktur yang lebih ringan daripada SRBBAT, Sistem Rangka Batang Bresing Diamond (SRBBD) terbukti mampu mendisipasi energi lebih baik terutama dalam menerima beban bolak – balik (dua arah). Terbukti pada analisa static time history memiliki nilai kumulatif energi disipasi 227 × 106 N-mm, lebih besar masing – masing 83% dan 150% dari hasil analitik 124 × 106 N-mm dan eksperimental 89.73×106 N-mm Sistem Rangka Batang Bresing Anti Tekuk. 5.2

Saran Dari hasil penelitian ini Penulis memberikan beberapa saran, antara lain: 1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut mengenai penggunaan bresing diamond pada rangka batang daktail, terutama kajian eksperimental baik berupa pengujian elemen maupun pengujian rangka skala penuh. 2. Penggunaan penampang hollow persegi sebagai kolom membutuhkan analisa sambungan khusus. Sehingga perlu penelitian lebih lanjut mengenai kajian sambungan pada sistem strutur ini terutama sambungan pada balok - kolom.

82

DAFTAR PUSTAKA Basha, H.S., dan Goel, S.C. (1996) : “Seismic-Resistant Truss-Moment Frames with Vierendeel Segment”, The 11th World Conference on Earthquake Engineering, paper no. 487. BSD (2014): Broad Suistanable Buildings, _30 Story Building Built in 15 Days_, MP4 Video, www.broad.com Gardner, L., N. Sari, dan F. Wang. 2010. “Comparative Experimental Study of Hot-Rolled and Cold-Formed Rectangular Hollow Sections”. Elsevier Journal of Thin-Walled Structures 48 (4): 495-507. Goel, S.C., dan Itani, A.M. 1994(a) : “Seismic Behavior of Open Web Truss Moment Frames”. Journal of Structural Engineering, ASCE, 120(6), 1763-1780. Goel, S.C., dan Itani, A.M. 1994(b) : “Seismic-Resistant Special Truss-Moment Frames”. Journal of Structural Engineering, ASCE, 120(6), 1781-1797. Prakash, V., dan Powell, G.H. (1992) : DRAIN-2DX. University of California, Berkeley, California. Setyono, Harkali. (2006): ”Investigasi Analitis dan Eksperimental Kekuatan Profil Baja Ringan terhadap Interaksi Local dan Global Buckling”. Indonesian Journal of Materials Science Edisi Khusus (10): 23-38. Sabbagh, A.B., Mirghaderi, R., Petkovski, M., and Pilakoutas, K., (2010): “An Integrated Thin-Walled Steel Skeleton Structure (Two Full Scale Tests)”. Elsevier, Journal of Constructional Steel Research 66 (2010) 470_479. Sabbagh, A.B., Petkovski, M., Pilakoutas, K., and Mirghaderi, R., (2011): “Ductile MomentResisting Frames Using Cold-Formed Steel Sections: An Analytical Investigation”. Elsevier, Journal of Constructional Steel Research 67 (2011) 634–646. Sabbagh, A.B., Petkovski, M., Pilakoutas, K., and Mirghaderi, R., (2012): “Development of Cold-Formed Steel Elements for Earthquake Resistant Moment Frame Buildings” Elsevier, Thin-Walled Structures, journal homepage: www.elsevier.com/locate/tws. SNI 7971:2013. Struktur Baja Canai Dingin. Badan Standardisasi Nasional. Jakarta 2013. Sugihardjo, H. (2006) : “Perilaku Inelastik Balok Rangka Batang Daktail Berelemen Bresing Anti Tekuk Sebagai Komponen Gedung Bertingkat”, Disertasi, Sekolah Pascasarjana, ITB, Bandung. xx

Sugihardjo, H. (2009): ”Perilaku Inelastik Sistem Rangka Batang Pemikul Momen Khusus Tipe Vierendeel Berpengaku Bresing Anti Tekuk”. Dinamika TEKNIK SIPIL Volume 9 (2) : 141- 148. Sugihardjo, H., dan Tavio (2017): ”Cumulative Ductility and Hysteretic Behavior of Small Buckling-Restrained Braces”. KSCE Journal of Civil Engineering, Korean Society of Civil Engineers, Springer Publisher, 2017 (under review). Yu, W.W. (2000): Cold-Formed Steel Design. 3rd edition. New York : John Wiley & Sons.

xxi

1. Data Histeretik Analisa Static Time History Dari hasil output Program Seismostruct didapatkan data histeretik berupa simpangan terhadap gaya lateral dalam bentuk data excel pada kolom kedua dan ketiga dari Tabel 1. Kemudian untuk mendapatkan data luasan energi disipasi struktur, dengan bantuan function Concatenate pada excel dihasilkan kolom ketiga sebagai data bahan untuk plot luasan di AutoCAD. Tabel 1 disajikan sebagai berikut.

Tabel 1. Data Histeretik analisa static time history beberapa siklus Siklus

1

2

3

displacement (mm)

Gaya lateral (kN)

Hasil Concatenate

0 -7.99879988 -16.19961996 -15.64356436 -7.524752475 0.594059406 8.712871287 16.83168317 15.04950495 6.930693069 -1.188118812 -9.306930693 -17.42574257 -14.45544554 -6.336633663 1.782178218 9.900990099 18.01980198 10.79207921 -1.386138614 -13.56435644 -25.74257426 -37.92079208 -26.53465347 -10.2970297 5.940594059 22.17821782 38.41584158 25.34653465 9.108910891

0.632551704 -60.5901481 -123.505873 -119.235185 -56.9585741 5.172463536 67.15853675 129.0000336 115.4372697 53.56320983 -8.45531505 -70.6189405 -132.927877 -110.114995 -47.8597296 14.25005156 76.21495691 138.0349863 83.0059815 -9.97317978 -103.278756 -196.868326 -282.360441 -194.51199 -69.8268994 53.72430097 174.3813031 281.579022 182.5669601 59.34901953

0,0.632551704364389 -7.998799879988,-60.5901481090985 -16.1996199619962,-123.505872666575 -15.6435643564356,-119.235185121178 -7.52475247524753,-56.9585740997184 0.594059405940586,5.17246353573762 8.7128712871287,67.158536745435 16.8316831683168,129.00003357301 15.0495049504951,115.437269740392 6.93069306930695,53.5632098266773 -1.18811881188116,-8.45531505141227 -9.30693069306928,-70.6189405035255 -17.4257425742574,-132.927877282886 -14.4554455445545,-110.114994537166 -6.33663366336637,-47.8597296049683 1.78217821782176,14.2500515612209 9.90099009900989,76.2149569059096 18.019801980198,138.03498627581 10.7920792079208,83.0059814974326 -1.3861386138614,-9.97317978291873 -13.5643564356436,-103.278756161284 -25.7425742574258,-196.868325993933 -37.920792079208,-282.360441215023 -26.5346534653465,-194.511989503173 -10.2970297029702,-69.8268994346054 5.94059405940601,53.7243009668276 22.1782178217823,174.38130305341 38.4158415841585,281.579022038479 25.3465346534652,182.566960149494 9.10891089108899,59.349019531792

Siklus

4

5

6

7

displacement (mm)

Gaya lateral (kN)

Hasil Concatenate

-7.128712871 -23.36633663 -39.6039604 -24.15841584 -7.920792079 8.316831683 24.55445545 39.00990099 18.71287129 -1.584158416 -21.88118812 -42.17821782 -57.02970297 -32.67326733 -8.316831683 16.03960396 40.3960396 55.24752475 30.89108911 6.534653465 -17.82178218 -42.17821782 -53.46534653 -29.10891089 -4.752475248 19.6039604 43.96039604 50.2970297 21.88118812 -6.534653465 -34.95049505 -63.36633663 -66.53465347 -34.05940594 -1.584158416 30.89108911 63.36633663 64.15841584 31.68316832 -0.792079208

-63.2828029 -182.771232 -286.893266 -167.81787 -43.7596661 78.00656772 194.0341153 282.0409136 128.2660769 -25.0146198 -173.668983 -295.152298 -314.382228 -126.916566 53.55332467 208.4037478 289.2861045 307.0070768 123.63905 -53.8034269 -203.639533 -283.307971 -299.195223 -112.237864 65.18599085 210.2651686 284.9110448 294.0565404 80.38664484 -119.727575 -258.552604 -305.994982 -308.631887 -61.1584217 153.7560697 270.4579574 305.7020199 306.2169622 64.32063998 -147.059867

-7.12871287128727,-63.2828028558587 -23.3663366336635,-182.771231608249 -39.6039603960398,-286.89326588458 -24.158415841584,-167.817869602132 -7.92079207920771,-43.7596661287723 8.31683168316855,78.0065677211287 24.5544554455448,194.034115297916 39.0099009900987,282.040913560399 18.7128712871284,128.266076868429 -1.58415841584196,-25.0146197961483 -21.8811881188123,-173.668982969926 -42.1782178217826,-295.152298354309 -57.0297029702965,-314.382227901484 -32.6732673267321,-126.916565511338 -8.31683168316773,53.553324674161 16.0396039603967,208.403747773035 40.396039603961,289.28610452331 55.2475247524746,307.007076792277 30.8910891089102,123.639050039334 6.53465346534587,-53.8034268822145 -17.8217821782184,-203.639533447036 -42.1782178217827,-283.307970727763 -53.4653465346529,-299.195223384758 -29.1089108910885,-112.237864010122 -4.7524752475241,65.1859908517145 19.6039603960403,210.265168598713 43.9603960396047,284.911044829697 50.2970297029694,294.05654035902 21.8811881188109,80.3866448352394 -6.53465346534747,-119.727575171761 -34.9504950495059,-258.552604308401 -63.3663366336643,-305.994981837485 -66.5346534653455,-308.631887486002 -34.059405940593,-61.1584216543683 -1.58415841584052,153.756069672582 30.891089108912,270.457957394171 63.3663366336644,305.702019871894 64.1584158415831,306.216962233737 31.6831683168305,64.3206399804395 -0.792079207922036,-147.059866694235

Siklus

8

9

10

displacement (mm)

Gaya lateral (kN)

Hasil Concatenate

-33.26732673 -65.74257426 -61.78217822 -29.30693069 3.168316832 35.64356436 68.11881188 54.25742574 13.66336634 -26.93069307 -67.52475248 -108.1188119 -85.54455446 -36.83168317 11.88118812 60.59405941 109.3069307 81.98019802 33.26732673 -15.44554455 -64.15841584 -112.8712871 -78.41584158 -29.7029703 19.00990099 67.72277228 116.4356436 97.42574257 73.06930693 48.71287129 24.35643564 -1.06581E-12

-264.927429 -303.467756 -272.762847 -28.5185264 171.3300675 271.4312917 304.0558653 121.3503526 -139.438672 -265.932162 -303.322955 -319.797664 -91.6362124 178.323054 272.0915651 301.4985552 317.1474594 76.20843276 -178.464271 -269.37861 -299.822248 -316.455574 -20.6669413 203.5497816 275.5300644 301.3470898 316.1056806 159.4583237 -4.36479633 -132.126714 -211.887742 -254.765015

-33.2673267326746,-264.927428665059 -65.7425742574271,-303.467756421523 -61.7821782178204,-272.762846925774 -29.3069306930679,-28.5185264384123 3.16831683168459,171.330067497142 35.6435643564371,271.431291698015 68.1188118811895,304.05586530158 54.2574257425724,121.350352577289 13.6633663366317,-139.438671625527 -26.9306930693089,-265.932162274813 -67.5247524752496,-303.322955341523 -108.11881188119,-319.797664013094 -85.5445544554429,-91.6362124173355 -36.8316831683142,178.323054025645 11.8811881188145,272.091565144565 60.5940594059433,301.498555206996 109.306930693072,317.147459385885 81.9801980197993,76.2084327596083 33.2673267326706,-178.464270880859 -15.4455445544581,-269.378609803668 -64.1584158415868,-299.822248134746 -112.871287128716,-316.455573811327 -78.4158415841557,-20.666941326955 -29.7029702970268,203.549781569493 19.009900990102,275.530064386704 67.7227722772308,301.347089827044 116.43564356436,316.105680640228 97.4257425742558,159.458323742854 73.0693069306914,-4.36479633067085 48.7128712871272,-132.126714176406 24.3564356435631,-211.887742433844 -1.06581410364015E-12,-254.765015474656

GAYA LATERAL (× 103 N)

400 300 200 100 -150

-100

0 -50 -100 0

50

100

150

-200 -300 -400 SIMPANGAN LATERAL (MM)

Gambar 1. Kurva histeretik hasil plot dari output Program Seismostruct 6.5 Nilai disipasi energi per siklus dan energi disipasi kumulatifnya disajikan pada Tabel 2. Besarnya disipasi energi tersebut didapatkan dari luasan plot pada program AutoCAD. dan digambarkan dengan kurva pada Gambar 2. Dan Gambar 3.

Tabel 2. Disipasi Energi per siklus dan kumulatif hasil analisa static time history Luas Disipasi Energi (dari AutoCAD) Siklus 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Energi per siklus (kN-mm)

Energi kumulatif (kN-mm)

0.0439 0.1799 733.5778 1582.9779 11515.64 13958.7314 22012.3488 30871.0369 71199.0435 75480.0482

0.0439 0.2238 733.8016 2316.7795 13832.4195 27791.1509 49803.4997 80674.5366 151873.5801 227353.6283

80 70 60 50 40 30 SRBBD (penelitian)

20 10 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

SIKLUS

Gambar 2.

Energi per siklus Rangka Batang Bresing Diamond

Gambar 3. Perbandingan Energi per siklus SRBBD dan SRBBAT

80 70 60 50 40 30 SRBBD (penelitian)

20 10 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

SIKLUS

Gambar 4. Energi disipasi kumulatif per siklus Rangka Batang Bresing Diamond

Gambar 5. Perbandingan Kumulatif Energi Disipasi SRBBD dan SRBBAT

Penulis bernama Citra Bahrin Syah dilahirkan di Gresik 30 Januari 1988 merupakan putra pertama dari tiga bersaudara dari ibu bernama Saudah dan ayah bernama Muhammad Syahid. Pada tahun 2006 penulis memulai studi S1 di jurusan Teknik Sipil ITS melalui program beasiswa Santri Berprestasi dari Kemenag. Setelah lulus S1, penulis melanjutkan studi S2 bidang keahlian struktur di jurusan teknik sipil ITS, masuk pada tahun 2012 dengan beasiswa freshgraduate dari ITS. Harapan penulis, semoga ilmu dan skill yang telah didapatkan selama ini bisa membawa manfaat dan kebaikan khususnya bagi penulis sendiri, utamanya bagi keluarga dan masyarakat di sekitar. Sebagai rasa syukur diberi kesempatan belajar sampai di bangku kuliah, Penulis berkeinginan dan bercita-cita menjadi wirausahawan, sehingga bisa membuka lapangan pekerjaan seluas – luasnya minimal bagi keluarga, teman, maupun orang lain yang membutuhkan. Akhirnya dengan segala keterbatasan dan kekurangan penulis menerima saran, kritik dan masukan yang membangun demi kesempurnaan penelitian ini.

No telp : 085746207469 , email : [email protected]

xxii

xxiii

PENGEMBANGAN GEDUNG BERTINGKAT RENDAH TAHAN GEMPA MENGGUNAKAN DIAMOND BRACING DENGAN PENAMPANG BAJA CANAI DINGIN

Recommend Documents