49
Penjelasan khusus mengenai kondisi balok dan kolom pada berbagai kategori taraf kinerja dapat dilihat pada Tabel 3.6.
3.8 Klasifikasi Deformation Limit
Nilai displacement yang dihasilkan dari setiap prosedur baik menggunakan Capacity Spectrum maupun Displacement Coefficient Method, digunakan untuk mendapatkan nilai drift. Nilai drift
ini digunakan sebagai indicator kinerja dari struktur yang sedang dianalisis. Pada Tabel 3.6 memperlihatkan klasifikasi dari deformation limituntuk berbagai macam tingkat
kinerja. Dimana Maximum Total drift didefinisikan sebagai rasio antar tingkat drift pada nilai target
displacement. Sementara maximum Inelastic Drift didefinisikan sebagai bagian dari Maximum Total Drift di luar titik leleh efektif.
Tabel 3.6Deformation Limit untuk berbagai Tingkat Kinerja ATC-40
Perform ance Level Int erst ory
drift Lim it Im m ediat e
Occupancy Dam age
cont rol Life
safet y St ruct ural
St abilit y M axim um
Tot al Drift Xm ax H
0.01 0.01-0.02
0.02 0.33V
i
P
i
M axim um Inelast ic
Drift Lim it 0.005
0.005-0.015 No Lim it
No Lim it V
i
P
i
H dri
ft
50
BAB IV PEMBAHASAN
4.1 Permodelan Struktur
4.1.1 Data Struktur
Struktur bangunan berupa struktur gedung baja 3 dimensi portal sederhana, dan dengan yang menggunakan pengaku konsentris Concentric Brace Frames serta dengan yang
menggunakan pengaku eksentris Eccentric Brace Frames. Struktur bangunan merupakan gedung 12 lantai dengan jarak tiap lantai 3.5 m dan terletak di Medan dengan
fungsi bangunan untuk perkantoran. Bangunan berada di atas tanah sedang dengan Situs SD. Ukuran bangunan arah x dan y adalah 24 dan 48 m. Adapun gambar permodelan
dapat dilihat pada Gambar berikut.
Data bangunan adalah sebagai berikut: 1. Fungsi bangunan
: Gedung Perkantoran 2. Letak bangunan
: Medan 3. Jenis tanah dasar
: Tanah Sedang Situs SD 4. Jumlah lantai
: 12 lantai 5. Tinggi total gedung
: 42 m 6. Tinggi antar lantai
: 3.5 m tipikal ditiap lantai 7. Panjang bangunan arah x : 24 m
8. Panjang bangunan arah y : 48 m 9. Faktor keutamaan, I
: 1
51
4.1.2 Permodelan di SAP
4.1.2.1 Sistem Struktur Rangka Penahan Momen MRF
Gambar 4.1 Pemodelan gedung 3D
52
Gambar 4.2 Denah gedung
53
Gambar 4.3 Permodelan Struktur arah XZ
54
Gambar 4.4 Permodelan Struktur arah YZ
55
4.1.2.2 Sistem Struktur Rangka Konsentris CBF
Tipe Diagonal Braced
Gambar 4.5 Pemodelan gedung 3D
56
Gambar 4.6 Denah gedung
57
Gambar 4.7 Permodelan Struktur arah XZ
58
Gambar 4.8 Permodelan Struktur arah YZ
59
Tipe V-Braced
Gambar 4.9 Pemodelan gedung 3D
60
Gambar 4.10 Denah gedung
61
Gambar 4.11 Permodelan Struktur arah XZ
62
Gambar 4.12 Permodelan Struktur arah YZ
63
4.1.2.3 Sistem Struktur Rangka Eksentris EBF
Tipe Diagonal Braced e=0.5m
Gambar 4.13 Pemodelan gedung 3D
64
Gambar 4.14 Denah gedung
65
Gambar 4.15 Permodelan Struktur arah XZ
66
Gambar 4.16 Permodelan Struktur arah YZ
67
Tipe Diagonal Braced e=1m
Gambar 4.17 Pemodelan gedung 3D
68
Gambar 4.18 Denah gedung
69
Gambar 4.19 Permodelan Struktur arah XZ
70
Gambar 4.20 Permodelan Struktur arah YZ
71
Tipe V-Braced e=0.5m
Gambar 4.21 Pemodelan gedung 3D
72
Gambar 4.22 Denah gedung
73
Gambar 4.23 Permodelan Struktur arah XZ
74
Gambar 4.24 Permodelan Struktur arah YZ
75
Tipe V-Braced e=1m
Gambar 4.25 Pemodelan gedung 3D
76
Gambar 4.26 Denah gedung
77
Gambar 4.27 Permodelan Struktur arah XZ
78
Gambar 4.28 Permodelan Struktur arah YZ
79
4.1.3 Data Material
Mutu material yang digunakan untuk struktur bangunan ini yaitu:
4.1.3.1 Baja
Berat jenis baja γs
= 78.5 kN m
2
Mutu Baja BJ41, Fy = 345 Mpa
Fu = 448 MPa
Modulus elastisitas baja Es
= 200000 MPa
4.1.3.2 Beton
Berat jenis beton γs = 24 kN m
2
Mutu Beton, fc’ = 30 MPa
Poisson’s Ratio, μ =
0,2 Modulus Elastisitas Beton
Ec = 4700.fc`0.5= 4700.300.5MPa
Ec =
25742.9602 MPa
4.1.4 Pembebanan Struktur
Beban-beban yang bekerja pada struktur bangunan ini yakni sebagai berikut:
4.1.4.1 Berat sendiri
Berat sendiri adalah beban mati yang diperoleh dari material. Dalam studi ini material yang digunakan adalah beton dengan berat jenis 24 kNm
3
4.1.4.2 Beban Mati Tambahan Superimposed Dead Load
Beban lantai : a. Beban adukan dari semen = 0.21 kNm
2
cm Tebal 3 cm
Beban acian = 3 x 0.21 = 0.63 kNm
2
b. Beban keramik plesteran = 0.24 kNm
2
c. Beban plafon = 0.18 kNm
2
80
d. Beban mechanical electrical = 0.30 kNm
2
Total beban mati tambahan = 1.35 kNm
2
Beban mati tambahan yang digunakan untuk desain 1.4 kNm
2
Beban atap : a. Beban adukan dari semen = 0.21 kNm
2
cm Tebal 3 cm
Beban acian = 3 x 0.21 = 0.63 kNm
2
b. Beban keramik plesteran = 0.24 kNm
2
c. Beban plafon = 0.18 kNm
2
d. Beban mechanical electrical = 0.30 kNm
2
Total beban mati tambahan = 1.35 kNm
2
Beban mati tambahan yang digunakan untuk desain 1.40 kNm
2
4.1.4.3 Beban Hidup
a. Beban hidup lantai kantor = 2.5 kNm
2
b. Beban hidup atap = 1.0 kNm
2
4.1.5 Dimensi dan Penampang Struktur
4.1.5.1 Dimensi Balok
BALOK H Beam
BALOK INDUK HB 200x200x8x12 mm
81
BALOK ANAK HB 100x100x6x9 mm
4.1.5.2 Dimensi Kolom
KOLOM H Beam
KOLOM HB 400x400x9x16 mm
4.1.5.3 Dimensi Bracing
BRACING H Beam
BRACING HB 175x175x7x11 mm
82
4.1.5.4 Dimensi Pelat
180 2
b a
x t
Dengan t = tebal pelat mm
a = Panjang pelat mm
b = Lebar pelat mm
mm x
t 333
. 133
180 8000
4000 2
, diambil t = 150 mm Jadi, tebal pelat yang digunakan adalah 150 mm
4.2 Pembahasan dan Diskusi Analisis Beban Dorong
Prosedur analisis beban dorong yang dilakukan menggunakan bantuan program SAP 2000. Distribusi vertical dari beban gempa yang diduplikasi pada masing-masing
permodelan dalam studi ini adalah sebagai berikut: PUSHOVER-X :adalah distribusi vertical beban gempa akibat gempa arah X.
PUSHOVER-Y :adalah distribusi vertical beban gempa akibat gempa arah Y. Hasil dari analisis beban dorong akan menunjukkan Displacement kinerja struktur rangka
baja eksentris akan lebih besar dibandingkan dengan rangka baja penahan momen dan akan lebih kecil dari rangka baja konsentris , hal ini disebabkan karena pada struktur
rangka eksentris terdapat elemen balok link yang dapat menambah sifat daktail dari struktur tersebut.
4.2.1 Penyebaran Sendi Plastis
Secara keseluruhan pada setiap analisis Pushover berdasarkan distribusi vertical dari beban gempa yang ditetapkan, pada struktur rangka baja penahan momen, struktur rangka
baja konsentris dan struktur rangka baja eksentris, letak penyebaran sendi plastis terjadi pada balok, hal ini menunjukkan bahwa perencanaan sesuai dengan konsep Strong
Column Weak Beam terpenuhi. Hasil dari Pushover tersebut juga menghasilkan mode yang sesuai dengan filosofi perencanaan struktur dimana mode yang terjadi seharusnya
memiliki 36 mode karena struktur tersebut merupakan struktur tiga dimensi dimana terdapat mode arah x, y dan z. Berikut ini adalah gambar-gambar penyebaran sendi
plastis pada permodelan tiga dimensi dari setiap PUSHOVER.
83
4.2.1.1 Sistem Struktur Rangka Penahan Momen MRF
Gambar 4.29 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur MRF, kondisi Step 6
Gambar 4.30 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur MRF, kondisi Step 11
84
Gambar 4.31 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur MRF, kondisi Step 7
Gambar 4.32
Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur MRF, kondisi Step 11
85
4.2.1.2 Sistem Struktur Rangka Konsentris CBF
Tipe Diagonal Braced
Gambar 4.33 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe Diagonal Braced,
kondisi Step 12
Gambar 4.34 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe Diagonal Braced,
kondisi Step 24
86
Gambar 4.35 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe Diagonal Braced,
kondisi Step 1
Gambar 4.36 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe Diagonal Braced,
kondisi Step 34
87
Tipe V-Braced
Gambar 4.37 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi
Step 1
Gambar 4.38 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi
Step 29
88
Gambar 4.39 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi
Step 1
Gambar 4.40 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi
Step 14
89
4.2.1.3 Sistem Struktur Rangka Eksentris EBF
Tipe Diagonal Braced e=0.5m
Gambar 4.41 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 12
Gambar 4.42 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 23
90
Gambar 4.43 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 2
Gambar 4.44 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 32
91
Tipe Diagonal Braced e=1m
Gambar 4.45 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=1m, kondisi Step 12
Gambar 4.46 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=1m, kondisi Step 22
92
Gambar 4.47 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=1m, kondisi Step 4
Gambar 4.48 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced
dengan panjang e=1m, kondisi Step 23
93
Tipe V-Braced e=0.5m
Gambar 4.49 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=0.5m, kondisi Step 1
Gambar 4.50 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=0.5m, kondisi Step 27
94
Gambar 4.51 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=0.5m, kondisi Step 1
Gambar 4.52 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=0.5m, kondisi Step 9
95
Tipe V-Braced e=1m
Gambar 4.53 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=1m, kondisi Step 2
Gambar 4.54 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=1m, kondisi Step 26
96
Gambar 4.55 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=1m, kondisi Step 2
Gambar 4.56 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan
panjang e=1m, kondisi Step 12
97
4.3 Design Response Spectrum
Letak gedung pada situs kelas D dengan S
s
= 0.5 dan S
1
= 0.3. Koefisien situs :
F
a
= 1.4 untuk S
s
= 0.5 pada situs kelas D F
v
= 1.8 untuk S
1
= 0.3 pada situs kelas D Parameter percepatan spectrum respons pada perioda pendek S
MS
dan perioda 1 detik S
M1
: S
MS
=F
a
S
s
=1.40.5 = 0.7 S
M1
=F
v
S
1
=1.80.3 = 0.54
Parameter desain respons spectrum:
767 .
47 .
36 .
153 .
47 .
36 .
2 .
2 .
36 .
54 .
3 2
3 2
47 .
7 .
3 2
3 2
1 1
1 1
DS D
S DS
D M
D MS
DS
S S
T S
S T
S S
S S
Desain Respons Spectrum: Untuk T
≤ T
188 .
843 .
1 4
. 6
.
T
S T
T S
S
DS DS
a
Untuk T ≤ T≤ T
S
47 .
DS a
S S
Untuk T T
S
T T
S S
D a
36 .
1
98
4.4 Analisis Beban Dorong
Analisis Beban Dorong atau Pushover Analisis didapat dengan menggunakan program SAP2000. Dimana grafik pushover curve dari gempa arah x dan y pada system struktur
rangka penahan momen MRF dapat dilihat pada Gambar 4.15.
Grafik 4.2 Pushover Curve
Kurva Kapasitas gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja penahan momen M RF.
0.00 5000.00
10000.00 15000.00
20000.00 25000.00
30000.00 35000.00
40000.00 45000.00
50000.00
B a
s e
S h
e a
r K
N
Displacement mm
Pushover X Pushover Y
S
DS
= 0.47
S
D1
=0.36
Grafik 4.1 Kurva Design Response Spect rum unt uk kelas sit us D
S
s
= 0.5 ;
S
1
= 0.3 T
s
=0.75 T
=0.2
99
Sedangkan grafik dan tabel pushover curve dari gempa arah x dan y pada struktur yang yang berpengaku dapat dilihat pada grafik dibawah.
Grafik 4.3 Pushover Curve
Kurva Kapasitas gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku konsent ris CBF bert ipe diagonal braced.
Grafik 4.4 Pushover Curve
Kurva Kapasitas gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku konsent ris CBF bert ipe v-braced.
0.00 50000.00
100000.00 150000.00
200000.00 250000.00
300000.00 350000.00
400000.00 450000.00
500000.00
58 67
71 73 122 235 259 351 400 413 420
B a
s e
S h
e a
r K
N
Displacement mm
Pushover X Pushover Y
0.00 20000.00
40000.00 60000.00
80000.00 100000.00
120000.00 140000.00
160000.00
69 77 142 142 191 191 247 247 352 352 377 377 442 494 B
a s
e S
h e
a r
K N
Displacement mm
Pushover X Pushover Y
100
Grafik 4.5 Pushover Curve
Kurva Kapasitas gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku eksent ris EBF bert ipe diagonal brace dengan panjang e=0.5m .
Grafik 4.6
Pushover Curve Kurva Kapasitas gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka
baja berpengaku eksent ris EBF bert ipe diagonal brace dengan panjang e=1m .
0.00 50000.00
100000.00 150000.00
200000.00 250000.00
300000.00 350000.00
400000.00 450000.00
500000.00
47 79 79 83 83 93 93 107 107 134 134 268 275 432 432 B
a s
e S
h e
a r
K N
Displacement mm
Pushover X Pushover Y
0.00 50000.00
100000.00 150000.00
200000.00 250000.00
300000.00 350000.00
400000.00 450000.00
101 128 128 136 136 160 160 283 283 369 B
a s
e S
h e
a r
K N
Displacement mm
Pushover X Pushover Y
101
Grafik 4.7 Pushover Curve
Kurva Kapasitas gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku eksent ris EBF bert ipe v-brace dengan panjang e=0.5m .
Grafik 4.8 Pushover Curve
Kurva Kapasitas gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku eksent ris EBF bert ipe v-brace dengan panjang e=1m .
Pada hasil grafik Pushover diatas, dapat dilihat bahwa struktur bangunan ketika menerima gempa arah y lebih daktail jika dibandingkan dengan kondisi ketika struktur
menerima gempa arah x. Hal ini menunjukkan bahwa sumbu x pada struktur tersebut lebih lemah jika dibandingkan dengan sumbu y
0.00 20000.00
40000.00 60000.00
80000.00 100000.00
120000.00 140000.00
160000.00 180000.00
200000.00
123 138
138 161
161 284
284 444
B a
s e
S h
e a
r K
N
Displacement mm
Pushover X Pushover Y
0.00 50000.00
100000.00 150000.00
200000.00 250000.00
168 232 251 251 321 321 442 442 493 493 B
a s
e S
h e
a r
K N
Displacement mm
Pushover X Pushover Y
102
4.5 Hasil Analisis Beban Dorong