PERBANDINGAN NILAI SIMPANGAN HORISONTAL (DRIFT) PADA STRUKTUR GEDUNG TAHAN GEMPA DENGAN MENGGUNAKAN BRESING V DAN INVERTED V

commit to user

i

PERBANDINGAN NILAI SIMPANGAN HORISONTAL

(DRIFT)

PADA STRUKTUR GEDUNG TAHAN GEMPA

DENGAN MENGGUNAKAN BRESING V DAN INVERTED V

Drift Value Comparation of Seismic Resistance Building Structure

by V and Inverted V Bracing

SKRIPSI

Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

ADITYA JAYA M.

I 0105028

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2011

commit to user

ii

HALAMAN PERSETUJUAN

PERBANDINGAN NILAI SIMPANGAN HORISONTAL

(DRIFT)

PADA STRUKTUR GEDUNG TAHAN GEMPA

DENGAN MENGGUNAKAN BRESING V DAN INVERTED V

Drift Value Comparation of Seismic Resistance Building Structure by V and Inverted V Bracing

Disusun oleh :

ADITYA JAYA M.

I 0105028

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Persetujuan Dosen Pembimbing:

Pembimbing I

Ir. Munawar HS NIP. 19470828 197603 1 001

Pembimbing II

Purnawan Gunawan ST, MT NIP. 19731209 199802 1 001

commit to user

iii

PERBANDINGAN NILAI SIMPANGAN HORISONTAL

(DRIFT)

PADA STRUKTUR GEDUNG TAHAN GEMPA

DENGAN MENGGUNAKAN BRESING V DAN INVERTED V

Drift Value Comparation of Seismic Resistance Building Structure by V and Inverted V Bracing

SKRIPSI

Disusun oleh :

ADITYA JAYA M.

NIM. I 0105028

Telah dipertahankan di depan tim penguji pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Hari : Jumat

Tanggal : 28 Januari 2011

1. Ir. Munawar H.S.

NIP. 19470828 197603 1 001 2. Purnawan Gunawan, ST, MT

NIP. 19731209 199802 1 001 3. Edy Purwanto, ST, MT

NIP. 19680912 199702 1 001 4. Agus Setiya Budi, ST, MT

NIP. 19700909 199802 1 001

Mengetahui, Fakultas Teknik a.n. Dekan Fakultas Teknik

Pembantu Dekan I

Ir. Noegroho Djarwanti, MT NIP. 19561112 198403 2 007

Disahkan oleh, Jurusan Teknik Sipil Ketua Jurusan Teknik Sipil

Ir. Bambang Santosa, MT NIP. 19590823 198601 1 001

commit to user

iv

Motto:

· “Maka sesungguhnya setelah kesulitan ada kemudahan. Sungguh setelah kesulitan itu (benar-benar) ada kemudahan”.

(QS Al-Insyirah : 5-6)

· From nothing to be something. (Anonime)

· Imposible is nothing. (Anonime)

· Do what you faith for. (My Father)

· Do the best and prepare for the worst. (Anonime)

· Saat kau berusaha mewujudkan impian dan harapan orang lain, maka sungguh sebenarnya kau sedang mewujudkan apa yang menjadi impian dan harapanmu sendiri. Karena doa yang mujarab adalah justru doa yang telupakan.

(Me)

· Kemarin adalah masa lalu, sedangkan esok masih belum pasti. Maka lakukan yang terbaik untuk hari ini, ‘tuk ciptakan masa lalu yang indah dan merancang masa depan yang cerah.

commit to user

v

Persembahan:

Kedua orangtua yang aku cintai dan hormati

Terima kasih atas cinta kasih, doa, dan pengorbanannya, bapak ibu sungguh istimewa. Insyaalloh pasti akan aku perjuangkan apa yang menjadi impian bapak & ibu. Amien…

Adik-adikku (Amarta, Bergas, Ridwan)

Aku lahir pertama untuk memberikan jalan bagi kalian. Doakan kakakmu ini…

The C-4 (C-Bosha, C-Doel, C-Jhe, C-Faq)

Kita sungguh luar biasa…

JFC Corp. (Zee, Jack, Jump, Cyber-X, …)

We are the champions…brotherhood foreva!

Mellysa Nanda L.

Cepat sembuh…

Sholeh, Heru, Didik, Gdon, Wigogon, Hafid, Adi, Bagus, …

Kita mungkin yang terakhir, tapi kita yang terbaik kawan… Semangat!

Mavioso Civilliano Rowengulimo

Kita yang terbuang, kita yang terasing, kita yang tersolid, kita yang terbaik, dan kita yang tertawa…ruarrrr biasa!

commit to user

vi

ABSTRAK

Aditya Jaya Mardika, 2011, Perbandingan Besar Nilai Simpangan Horisontal (Dirft) Pada Struktur Gedung Tahan Gempa dengan Menggunakan Bresing V dan Inverted V, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki populasi penduduk yang besar serta kepadatan penduduk tinggi terutama di kota-kota besarnya. Salah satu solusi untuk permasalahan tersebut adalah bangunan bertingkat. Penggunaan struktur baja pada bangunan bertingkat menguntungkan dari segi berat struktur, karena pada umumnya ukuran tampang baja relatif kecil. Keberadaan serta fungsi struktur menyebabkan munculnya beban vertikal maupun beban horizontal. Tetapi pada gedung bertingkat terjadi gaya lateral akibat angin maupun gempa. Gaya-gaya tersebut mengakibatkan berkurangnya stabilitas struktur, sehingga diperlukan batang bresing sebagai penguat. Penelitian dilakukan untuk membandingkan perubahan drift struktur baja bangunan gedung tanpa bresing, gedung dengan bresing V, dan gedung dengan bresing inverted V yang diberi beban gravitasi (beban mati dan beban hidup) dan beban horisontal (beban angin atau beban gempa).

Model penelitian berupa analisis struktur baja tanpa bresing, struktur baja dengan bresing V dan struktur baja dengan bresing inverted V. Pembebanan gempa dihitung dengan menggunakan analisis spektrum respon dinamik. Hasil dari analisis ini adalah simpangan masing-masing tingkat, simpangan antar tingkat, simpangan antar tingkat maksimum, kemudian dari hasil tersebut dianalisis untuk mengontrol kinerja batas layan, kinerja batas ultimit dan untuk mengetahui perubahan drift yang terjadi.

Penurunan nilai simpangan horisontal arah X paling besar pada bresing inverted V

yaitu sebesar 22,94%. Begitupun pada arah Y, penurunan nilai simpangan horisontal yang paling besar adalah pada bresing inverted V yaitu sebesar 22,15%. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan bresing dapat meningkatkan kekakuan, kekuatan dan stabilitas struktur.

commit to user

vii

ABSTRACT

Aditya Jaya Mardika, 2011, Drift Value Comparation of Seismic Resistance Building Structure by V and Inverted V Bracing, Thesis, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta.

Indonesia is one of the state that have big resident population and also high density especially in towns of level. One of solution for the problems is multistory building. The use of steel structures in multistory buildings (multistory building)

benefit in terms of structural weight, because in general the size of the steel looks relatively smaller. The existence and function of the structure gave rise to the vertical and horizontal loads. But the rise building occurred due to lateral forces of wind and earthquake. These forces result in reduced structural stability, so necessary as bresing strenghtened. The study was conducted to compare drift steel structure changing of the building without bresing, building with V brace, and building with inverted V brace which given gravity load (dead and live load) and horizontal loads (wind or earthquake load).

Model studies of the analysis are the building without bresing, building with V brace, and building with inverted V brace. The imposition of an earthquake bresing calculated using the response dinamic spectrum. The results of this analysis are the point displacement, drift, maximum drift, then the results are analyzed to control the limit performance counter, performance limits and to know the drift changes occured.

The biggest degradation of horizontal deviation value in X direction is inverted V brace that is equal to 22,94%. Also in Y direction, the biggest degradation of horizontal deviation value is inverted V brace that is equal to 22,15%. This matter indicate that the usage bresing can improve inertia, structure stability and strength. Keywords: bresing, the horizontal deviation (drift)

commit to user

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT, karena dengan rahmat, hidayah, serta karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Perbandingan Besar Nilai Simpangan Horisontal (Drift) Pada Struktur Gedung

Tahan Gempa Dengan Menggunakan Bresing V Dan Inverted V”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Atas bantuan dan kerjasama yang baik dari semua pihak hingga selesainya skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Ibu Ir. Noegroho Djarwanti, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.

5. Bapak Ir. Munawar HS dan Bapak Purnawan Gunawan, ST, MT selaku pembimbing skripsi Pertama dan Kedua.

6. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2005.

Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan pemikiran bagi pembaca. Karena banyak kekurangan yang masih harus diperbaiki, kritik dan saran akan penulis terima untuk kesempurnaan tulisan ini.

Surakarta, Januari 2011

commit to user

ix

DAFTAR ISI

Hal.

Halaman Judul ... i

Halaman Pengesahan ... ii

Motto ... iv

Persembahan ... v

Abstrak ... Abstract... vi vii Kata Pengantar ... viii

Daftar Isi ... ix

Daftar Tabel ... xii

Daftar Gambar ... xiv

Daftar Notasi ... xvi

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Batasan Masalah ... 2

1.4. Tujuan Penelitian ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 3

BAB 2 DASAR TEORI ... 4

2.1. Tinjauan Pustaka ... 4

2.2. Konsep Dasar Perancangan... 7

2.2.1. Analisis Pembebanan... 7

2.2.2. Struktur Tanpa Bresing... 9

2.2.3. Defleksi Lateral... 10

2.2.4. Struktur Bresing Vertikal Eksentrik... 11

2.2.5. Sistem Penopang Vertikal Konsentrik... 11

2.2.5.1. Sistem Bresing Inverted V... 13

commit to user x 2.2.6 2.2.7. 2.2.7.1. 2.2.7.2. 2.2.7.3

Perancangan Kondisi Kekakuan Lateral Ketika Beban Bekerja... Perancangan Kondisi kekuatan dan Stabilitas pada beban Ultimit Rencana... Kekuatan yang Dibutuhkan... Kesetabilan yang Dibutuhkan... Kelangsingan Bresing... 14 16 16 17 17

2.3. Perancanan Ketahan gempa... 18

2.3.1. 2.3.2. Gempa Rencana dan Kategori Gedung... Struktur Gedung Beraturan dan Tidak beraturan... 18 19 2.3.3. Waktu Getar Alami Fundamental... 21

2.3.4. Arah Pembebanan Gempa... 21

2.3.5. Faktor Reduksi Maksimum (Rm)... 22

2.3.6. Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental... 23

2.3.7. Faktor Respon Gempa... 23

2.3.8. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen... 24

2.3.9. Analisis Dinamik... 24

2.3.10. 2.3.10.1 Kinerja Struktur Gedung... Kinerja Batas Layan... 25 26 2.3.10.2. Kinerja Batas Ultimit... 27

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ... 28

3.1. 3.1.1. Model Struktur... Model Struktur tanpa Bresing... 28 28 3.1.2. Model Struktur dengan Bresing V... 30

3.1.3. Model Struktur dengan Bresing inverted V... 31

3.2 3.2.1. Metodologi Penelitian... Metodologi Penelitian... 32 32 3.2.2. Tahapan Penelitian ... 32

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 36

4.1. Analisis ... 36

commit to user

xi

4.2.1. Denah dan Model Struktur... 36

4.2.2. Kriteria Perancangan... 38

4.2.3. Perhitungan Beban………... 40

4.2.3.1. Perhitungan Beban Mati pada Pelat……….. 40

4.2.3.2. Perhitungan Beban Angin………... 41

4.2.3.3. Perhitungan Beban Gempa... 43

4.2.3.4. Analisis Gempa Dinamik... 48

4.2.3.5. Hasil Analisis Simpangan Horisontal dengan Kombinasi Beban... 50

4.3. Struktur Gedung dengan Bresing V ... 55

4.3.1. Denah dan Model Struktur………... 55

4.3.2. Perhitungan Beban……… ... 56

4.3.2.1. Perhitungan Beban Gempa ... 56

4.3.2.2. Analisis Gempa Dinamik... 60

4.3.2.3. Hasil Analisis Simpangan Horisontal dengan Kombinasi Beban... 61

4.4. Struktur Gedung dengan Bresing Inverted V... 68

4.4.1 Denah dan Model Struktur………... 68

4.4.2. Perhitungan Beban……… ... 69

4.4.2.1. 4.4.2.2. 4.4.2.3. 4.5. Perhitungan Beban Gempa ... Analisis Gempa Dinamik... Hasil Analisis Simpangan Horisontal dengan Kombinasi Beban... Pembahasan………... 69 73 74 81 BAB 5 Kesimpulan dan Saran……….…... 83

5.1. Kesimpulan ………... 83

5.2. Saran……….…... 83

DAFTAR PUSTAKA ... xviii Lampiran

commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Faktor Keutamaan (I) untuk Berbagai Kategori Gedung dan

Bangunan... 19

Tabel 2.3. Faktor Reduksi Maksimum (Rm)... ₂₂

Tabel 2.4. Koefisien z yang Membatasi Waktu Getar Alam Fundamental Struktur………... 24

Tabel 4.1. Beban Angin pada Arah x dan Arah y... 43

Tabel 4.2. Berat Mati Lantai 1 Struktur Tanpa Bresing... 44

Tabel 4.3. Berat Mati Lantai 2-6 Tanpa Bresing... 44

Tabel 4.4. Berat Mati Lantai 7 Tanpa Bresing... 45

Tabel 4.5. Berat Mati Lantai 8 Tanpa Bresing... 45

Tabel 4.6. Berat Bangunan Tanpa Bresing... 46

Tabel 4.7. Simpangan Horisontal Terbesar dengan Kombinasi Beban 50 Tabel 4.8. Kontrol Simpangan Antar Tingkat Struktur Gedung Arah X 51 Tabel 4.9. Kontrol Simpangan Antar Tingkat Struktur Gedung Arah Y 52 Tabel 4.10. Kontrol Batas Layan dan Batas Ultimit Struktur Arah X... 53

Tabel 4.11. Kontrol Batas Layan dan Batas Ultimit Struktur Arah Y... 53

Tabel 4.12. Berat Mati Lantai 1 Struktur dengan Bresing V... 57

Tabel 4.13. Berat Mati Lantai 2-6 Struktur dengan Bresing V... 57

Tabel 4.14 . _{Berat Mati Lantai 7 Struktur dengan Bresing V... 58}

Tabel 4.15. Berat Mati Lantai 8 Struktur dengan Bresing V... ₅₈

Tabel 4.16. Berat Struktur Bangunan dengan Bresing V... ₅₉

Tabel 4.17. Simpangan Horisontal Terbesar dengan Kombinasi Beban.. ₆₁

Tabel 4.18. Kontrol Simpangan Antar Tingkat Struktur Arah X... ₆₃

Tabel 4.19. Kontrol Simpangan Antar Tingkat Struktur Arah Y... ₆₃

commit to user

xiii

Tabel 4.21. _{Kontrol Batas Layan dan Batas Ultimit Arah Y... 64}

Tabel 4.22. Berat Mati Lantai 1 Struktur dengan Bresing Inverted V... ₇₀

Tabel 4.23. Berat Mati Lantai 2-6 Struktur dengan Bresing Inverted _{V... 70}

Tabel 4.24. Berat Mati Lantai 7 Struktur dengan Bresing Inverted V... ₇₁

Tabel 4.25. Berat Mati Lantai 8 Struktur dengan Bresing V... ₇₁

Tabel 4.26. _{Berat Struktur Bangunan dengan Bresing V... 72}

Tabel 4.27. Simpangan Horisontal Terbesar dengan Kombinasi Beban.. ₇₄

Tabel 4.28. Kontrol Simpangan Antar Tingkat Struktur Arah X... ₇₆

Tabel 4.29. Kontrol Simpangan Antar Tingkat Struktur Arah Y... ₇₆

Tabel 4.30. _{Kontrol Batas Layan dan Batas Ultimit Arah X... 77}

Tabel 4.31. _{Kontrol Batas Layan dan Batas Ultimit Arah Y... 77}

Tabel 4.32. Rekapitulasi Perbandingan Perubahan drift_{... 81}

commit to user

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kestabilan struktur portal... 6

Gambar 2.3. Struktur Tanpa Bresing... 10

Gambar 2.4. Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 2.7. Gambar 2.8. Defleksi Lateral... Eccentrically braced frame... Struktur Bresing Vertikal Konsentrik... Bresing Inverted V... Bresing V... 10 11 12 14 14 Gambar 2.9. Batang Bresing Vertikal yang Mengalami Defleksi Lateral Tingkat... 14

Gambar 2.10. Faktor-fakor yang mendukung terjadinya defleksi lateral pada sistem penopang vertikal... 15

Gambar 2.11. Respon spektrum gempa rencana... 24

Gambar 3.1. Denah struktur tanpa bresing... 29

Gambar 3.2. Model 3 dimensi struktur tanpa bresing... 29

Gambar 3.3. Denah struktur dengan bresing V... 30

Gambar 3.4. Model 3 dimensi struktur dengan bresing V... 30

Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Denah struktur dengan bresing Inverted V... Model 3 dimensi struktur dengan bresing Inverted V... Diagram alir metodologi penelitian... 31 31 34 Gambar 4.1 Denah struktur tanpa bresing... 36

Gambar 4.2 Model 3 dimensi struktur tanpa bresing... 37

Gambar 4.3. Beban angin... 41

Gambar 4.4 Respon spektrum gempa rencana... 47

Gambar 4.5 Hasil nilai C dan T dalam notepad... 48

Gambar 4.6 Memasukkan respon spektrum ke ETABS... 48

Gambar 4.7 Memastikan grafik respon spektrum telah sesuai... 49

Gambar 4.8. Memasukkan respon spektrum case... 49 Gambar 4.9. Grafik simpangan tingkat struktur gedung tanpa bresing arah X 50 Gambar 4.10. Grafik simpangan tingkat struktur gedung tanpa bresing arah Y 51 Gambar 4.11. Grafik kontrol terhadap kinerja batas layan dan ultimit struktur

tanpa bresing arah X... 53

commit to user

xv

tanpa bresing arah X... 54

Gambar 4.13. Denah perletakan bresing V... 55

Gambar 4.14. Model 3 dimensi struktur dengan bresing V... 68

Gambar 4.15. Grafik simpangan tingkat struktur dengan bresing V arah X... 62

Gambar 4.16. Grafik simpangan tingkat struktur gedung bresing V arah Y... 62

Gambar 4.17. Grafik kontrol terhadap kinerja batas layan dan ultimit struktur dengan bresing V arah X... 65 Gambar 4.18. Grafik kontrol terhadap kinerja batas layan dan ultimit struktur dengan bresing V arah Y... 65 Gambar 4.19. Denah struktur dengan bresing inverted V... 68

Gambar 4.20. Model 3 dimensi struktur dengan bresing inverted V... 69

Gambar 4.21. Grafik simpangan tingkat struktur dengan bresing inverted V arah X... 75 Gambar 4.22 Grafik simpangan tingkat struktur gedung bresing inverted V arah Y... 75 Gambar 4.23. Grafik kontrol terhadap kinerja batas layan dan ultimit struktur dengan bresing inverted V arah X... 78 Gambar 4.24. Grafik kontrol terhadap kinerja batas layan dan ultimit struktur dengan bresing inverted V arah Y... 78 Gambar 4.25. Perbandingan simpangan struktur arah X... 82

commit to user

xvi

DAFTAR NOTASI

A : Luas dimensi profil batang

Am : Percepatan respons maksimum

B : Panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau

C1 : Faktor respons gempa yang didapat dari spektrum respons gempa Rencana

di : Simpangan tingkat

E : Modulus elastisitas

En : Beban gempa nominal

Fi : Beban-beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada pusat

massa lantai tingkat

Fy : Tegangan leleh profil batang

g : Percepatan gravitasi

H : Tinggi puncak bagian utama struktur

Hw : Tinggi dinding geser

I : Faktor keutamaan gedung

I1 : Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung I2 : Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian umur gedung tersebut

kc : Faktor panjang tekuk

L : Lebar rangka berpenopang

Lb : Panjang batang penopang diagonal

Le : Panjang efektif dari penopang diagonal

Leq : Pusat berat massa

Ln : Beban hidup nominal

lw : Lebar dinding geser

R : Faktor reduksi gempa

Rn : Kekuatan nominal struktur gedung

Ru : Kekuatan ultimit struktur gedung

t : Tebal penampang

T : Waktu getar alami struktur gedung

T1 : Waktu getar alami fundamental

Tc : Waktu getar alami sudut

commit to user

xvii

V : Beban geser dasar nominal statik ekuivalen

Wi : Berat lantai tingkat

Wt : Berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai

Zi : Ketinggian lantai tingkat diukur dari taraf penjepitan lateral

S H1 : Geser tingkat akibat beban lateral

D : Deformasi lateral

δm : Simpangan antar tingkat

f : Faktor reduksi kekuatan

g : Faktor beban

z : Koefisien yang membatasi waktu getar alami fundamental struktur

ξ : Faktor pengali simpangan struktur antar tingkat akibat pembebanan gempa

commit to user

xviii

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2005. Buku Pedoman Penulisan Tugas Akhir. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Surakarta.

Anonim. 2002. SNI 03-1726-2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk

Bangunan Gedung. BSN. Bandung.

Anonim. 2002. SNI 03-1729-2002 Tata Cara Struktur Baja Tahan Gempa Untuk

Bangunan Gedung. Bandung: BSN.

American Institute of Steel Construction. 1995. Load & Resistance Factor Design. 2nd Ed. USA: American Institute of Steel Construction, Inc.

Arvianto, M. 2008. Perubahan Drift yang Terjadi Pada Struktur Baja Bangunan Gedung

Tahan Gempa dengan Kombinasi Bresing Diagonal dan Bresing Inverted V.

Surakarta.

McCormac, J C. 2004. Desain Beton Bertulang. Jilid 1. Jakarta: Erlangga. McDonald, A J. 2002. Struktur & Arsitektur. Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta.

Salmon, C G., dan John E. J. 1991. Struktur Baja: Disain dan Perilaku. Edisi kedua. Jakarta: Erlangga.

Salmon, C G., dan John E. J. 1992. Struktur Baja: Disain dan Perilaku 1 dengan

Penekanan pada Load an Resistance Factor Design. Edisi ketiga. Jakarta: PT

Gramedia Pustaka Utama.

Schodek, D L. 1999. Struktur. Edisi kedua. Jakarta: Erlangga.

Standar Nasional Indonesia. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Jakarta.

Standar Nasional Indonesia. 2002. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002). Jakarta.

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah

Sebagian besar wilayah Indonesia berada pada wilayah rawan gempa. Sehingga merupakan fakta jika Indonesia sering kali dilanda gempa. Gempa banyak menghancurkan bangunan-bangunan terutama bangunan bertingkat yang tidak mempunyai kekakuan yang memadai. Karena semakin tinggi bangunan maka semakin besar pula efek gempa dan angin yang diterima oleh bangunan tersebut.

Salah satu cara untuk memperoleh kekakuan pada bangunan adalah dengan memasang bresing (bracing) untuk bangunan tinggi. Dalam pelaksanaannya bresing memiliki banyak bentuk dan konfigurasinya, yaitu bentuk ”Z” atau diagonal, ”X”, ”V”, invertedV ”Λ”, dan ”K”.

Braced frame adalah portal yang dilengkapi dengan batang penopang (bracing) untuk mengurangi perpindahan lateral atau untuk memperoleh stabilitas struktur. Penambahan penopang (bracing) pada struktur gedung akan meningkatkan kekakuan hal ini disebabkan karena penggunaan (bracing) akan memperpendek jarak balok atau kolom sehingga struktur menjadi lebih kaku. Selain itu dapat pula meningkatkan kekuatan bangunan ini disebabkan karena besarnya gaya-gaya yang terjadi akan didistribusikan ke semua elemen struktur termasuk penopang (bracing) sehingga momen yang terjadi akan lebih kecil.

Alasan penambahan bresing pada struktur bangunan untuk menambah kekuatan dan kekakuan struktur sehingga secara efektif dapat mengurangi drift dan menahan deformasi pada suatu bangunan tinggi. Penggunaan penopang (bracing) dapat mengurangi waktu getar alami stuktur. Massa bangunan dan kekakuan akan berpengaruh pada waktu getar alami. Hal ini disebabkan karena massa bangunan akan bertambah besar karena adanya penopang (bracing), jarak antar balok atau kolom menjadi lebih kecil sehingga kekakuannya menjadi lebih besar ini akan

commit to user

menyebabkan waktu getar alami struktur berpenopang (bracing) akan berkurang dibandingkan dengan struktur yang tidak berpenopang.

Penelitian ini menganalisis besarnya drift yang terjadi terhadap suatu gedung konstruksi baja tanpa bresing dengan gedung yang sama yang telah dipasang bresing dengan dimensi dan kualitas beton tertentu. Serta membandingkan besar pengaruh penggunaan beberapa jenis penopang/bresing.

1.2

Rumusan Masalah

Rumusan yang dapat diambil dari uraian diatas adalah bagaimana kecenderungan pengaruh penambahan bresing inverted V dan bresing V pada struktur portal dari suatu gedung konstruksi baja yang menerima beban gravitasi (beban mati dan beban hidup) dan beban horisontal (beban gempa dan beban angin) terhadap besar simpangan horisontal yang terjadi.

1.3

Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

a. Penelitian berupa analisis struktur terhadap sebuah gedung 8 lantai ukuran 30x50 m dengan fungsi bangunan untuk perdagangan, yang diberi bresing

inverted V, dan yang dipasang bresing V.

b. Analisis struktur bangunan terhadap gaya gempa di Zona 4 beradasarkan SNI-1726-2002 pada tanah keras dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB).

c. Struktur portal bidang menggunakan profil baja yang ada di LRFD dengan mutu baja A36 dan dimensi profil menyesuaikan beban yang dikenakan padanya.

d. Analisis ditinjau dalam 3 dimensi menggunakan bantuan software ETABS v.9.0.

commit to user

f. Kontrol struktur hanya berdasarkan nilai defleksi lateral yang tidak melampaui drift indeks maksimum yang diijinkan.

1.4

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui dan membandingkan perubahan drift

(simpangan horiontal) pada suatu gedung konstruksi baja yang menerima beban gempa dan beban angin setelah dilakukan pemasangan bresing inverted V dan bresing V.

1.5

Manfaat Penelitian

a. Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil khususnya dalam perancangan struktur gedung tingkat tinggi dengan penambahan bresing

inverted V dan bresing V.

b. Memberikan rekomendasi terhadap suatu kesulitan pencapaian struktur dengan nilai drift yang kecil dalam pembangunan gedung tingkat tinggi. c. Mengetahui pengaruh pemasangan jenis bracing terhadap besar drift suatu

commit to user

4

BAB 2

DASAR TEORI

2.1

Tinjauan Pustaka

Gempa bumi terjadi karena fenomena getaran dengan kejutan pada kerak bumi. Faktor utama adalah benturan pergesekan kerak bumi yang mempengaruhi permukaan bumi. Gempa bumi ini menjalar dalam bentuk gelombang. Gelombang ini mempunyai suatu energi yang dapat menyebabkan permukaan bumi dan bangunan di atasnya menjadi bergetar. Getaran ini nantinya akan menimbulkan gaya-gaya pada struktur karena struktur cenderung mempunyai gaya untuk mempertahankan dirinya dari gerakan (Schodek, 1999).

Suatu struktur bangunan akan dikenakan gaya alamiah (geofisik) dan gaya akibat buatan manusia. Gaya-gaya geofisik terjadi karena adanya perubahan dari alam misalnya : gaya gravitasi, meteorologi dan seismologi. Sedangkan gaya-gaya buatan manusia berasal dari aktivitas manusia misalnya : kendaraan bermotor, pergerakan manusia dan barang. Baik gaya dari alam maupun buatan manusia akan berpengaruh pada kestabilan struktur, kekuatan struktur. Gaya seismologi

sangat berpengaruh pada struktur, apabila struktur mendapat gaya seismologi yang besar maka akan terjadi simpangan horisontal (drift) yang besar pula yang dapat menyebabkan keruntuhan struktur, sehingga diperlukan cara untuk mengatasi hal tersebut (Schueller, 1998).

Dalam merancang suatu struktur bangunan harus diperhatikan kekakuan, kestabilan struktur dalam menahan segala pembebanan yang dikenakan padanya, bagaimana perilaku struktur untuk menahan beban tersebut. Pada struktur stabil apabila dikenakan beban, struktur tersebut akan mengalami perubahan bentuk (deformasi) yang lebih kecil dibandingkan struktur yang tidak stabil. Hal ini disebabkan karena pada struktur yang stabil memiliki kekuatan dan kestabilan dalam menahan beban. Struktur stabil ini misalnya struktur dengan bresing (Schodek, 1999).

commit to user

Gaya lateral pada struktur bangunan harus dipertimbangkan sama seperti gaya gravitasi. Gaya lateral dapat berupa tekanan angin atau gempa dari samping bangunan yang dapat menimbulkan defleksi lateral. Hal yang perlu diperhatikan adalah kekuatan bangunan yang memadai untuk memberikan kenyamanan bagi penghuninya terutama lantai atas. Semakin tinggi gedung defleksi lateral yang terjadi juga semakin besar pada lantai atas (Cormak, 1995).

Dalam mendesain suatu bangunan tahan gempa, seorang perencana harus memperhatikan standar yang dipakai dalam perencanaan. Karena kita tidak bisa merencanakan struktur gedung dengan ketahanan gempa yang sama di tempat yang berbeda dikarenakan beban gempa yang terjadi di setiap wilayah akan berbeda. Beban gempa yang akan ditanggung oleh struktur atau elemen struktur tidak selalu dapat diramalkan dengan tepat sebelumnya, maka seorang perencana dituntut untuk dapat lebih memahami tentang perancangan struktur tahan gempa sehingga tidak hanya sekedar mengikuti begitu saja dalam mendesain gedung tetapi harus sesuai dengan standar yang berlaku. Standar ini merupakan persyaratan minimum perencanaan suatu gedung yang bertujuan:

a. Menghindari korban jiwa manusia oleh runtuhnya gedung akibat gempa yang kuat

b. Membatasi kerusakan gedung akibat gempa ringan sampai sedang, sehingga masih dapat diperbaiki.

c. Membatasi ketidaknyamanan penghunian bagi penghuni gedung ketika terjadi gempa ringan sampai sedang.

d. Mempertahankan setiap layanan vital dari fungsi gedung (SNI 03-1726 2002).

Sistem bresing konsentris merupakan sistem bresing dimana sumbu utamanya bertemu dan saling saling memotong dalam satu titik. Sistem sangat cocok dipakai dalam perencanaan karena akan memberikan kekuatan untuk menahan beban-beban yang bekerja. Sistem ini mempunyai 5 tipe bentuk bresing, yaitu bentuk ”Z” atau diagonal, ”X”, ”V”, invertedV ”Λ”, dan ”K”(AISC, 1992).

commit to user

Gaya tarik yang ditimbulkan pada sistem bresing vertikal konsentris ini akan melawan gaya desak sehingga secara umum struktur akan mengalami tekuk akibat desakan gaya lateral tersebut (Brockenbrough dan Martin, 1994).

Stabilitas merupakan hal sulit di dalam perencanaan struktur yang merupakan gabungan dari elemen-elemen. Untuk memperjelas mengenai kestabilitas struktur akan diilustrasikan dalam Gambar 2.1

(a) Susunan kolom dan balok (b) Ketidakstabilan terhadap beban horizontal

(c) Tiga metode dasar untuk menjamin kestabilan struktur sederhana meliputi : bresing diagonal, bidang geser dan titik hubung kaku.

(d) Setiap metode yang dipakai untuk menjamin kestabilan pada struktur harus dipasang secara simetris. Apabila tidak, dapat terjadi efek torsional pada struktur.

Gambar 2.1 Kestabilan Struktur Portal Δ

commit to user

Pada Gambar 2.1 (a) struktur stabil karena struktur belum mendapatkan gaya dari luar, apabila suatu struktur dikenakan gaya horisontal maka akan terjadi deformasi seperti yang terlihat pada Gambar 2.1 (b). Hal ini disebabkan karena struktur tidak mempunyai kapasitas yang cukup untuk menahan gaya horisontal dan struktur tidak mempunyai kemampuan untuk mengembalikan bebtuk struktur ke bentuk semula apabila beban horisontal dihilangkan sehingga akan terjadi simpangan horisontal (drift) yang berlebihan yang dapat menyebabkan keruntuhan. Terdapat beberapa cara untuk menjamin kestabilan struktur seperti pada Gambar 2.1 (c) Cara pertama dengan menambahkan elemen struktur diagonal pada struktur, sehingga struktur tidak mengalami deformasi menjadi jajaran genjang seperti pada Gambar 2.1 (b). Hal ini disebabkan karena dengan menambahkan elemen struktur diagonal gaya-gaya yang dikenakan pada struktur akan disebarkan ke seluruh bagian termasuk ke elemen diagonal, gaya- gaya yang diterima masing-masing struktur akan brerkurang sehingga simpangan yang dihasilkan lebih kecil. Cara kedua adalah dengan menggunakan dinding geser. Elemennya merupakan elemen permukaan bidang kaku, yang tentunya dapat menahan deformasi akibat beban horisontal dan simpangan horisontal yang akan dihasilkan akan lebih kecil. Cara ketiga adalah dengan mengubah hubungan antara elemen struktur sedemikian rupa sehingga perubahan sudut untuk suatu kondisi pembebanan tertentu. Hal ini dengan membuat titik hubung kaku diantara elemen struktur sebagai contoh, meja adalah struktur stabil karena adanya titik hubung kaku di antara setiap kaki meja dengan permukaan meja yang menjamin hubungan sudut konstan di antara elemen tersebut, sehingga struktur menjadi lebih kaku. Dalam menentukan letak bresing maupun dinding geser hendaknya simetris. Hal ini untuk menghindari efek torsional (Schodek, 1999).

2.2

Konsep Perancangan

2.2.1 Analisis Pembebanan

Dalam melakukan perencanaan struktur bangunan, seorang perencana harus memperhatikan beban-beban yang akan terjadi pada bangunan tersebut. Seringkali beban yang terjadi diluar dugaan sehingga diperlukan adanya pendekatan dengan

commit to user

asumsi mendekati beban yang sebenarnya. Beberapa jenis beban yang digunakan dalam bangunan gedung meliputi :

a. Beban Akibat Gaya luar, yang terdiri : 1) Beban Gempa

Perubahan simpangan horisontal (drift) dapat disebabkan karena kemampuan struktur bangunan menahan gaya gempa yang terjadi. Apabila struktur memiliki kekakuan yang besar untuk melawan gaya gaya gempa maka struktur akan mengalami simpangan horisontal yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur yang tidak memiliki kekakuan yang cukup besar. Gempa bumi terjadi karena adanya kerusakan kerak bumi yang terjadi secara tiba-tiba yang umumnya diikuti dengan terjadinya sesar/patahan (fault). Timbulnya patahan atau sesar tersebut karena adanya gerakan plat-plat tektonik/lapis kerak bumi yang saling bertubrukan, bergeser atau saling menyusup satu dengan yang lain (Widodo, 2000).

Berdasarkan SNI 03-1726-2002 pasal 5.8.2 menyatakan untuk mensimulasikan arah pengaruh Gempa Rencana yang sembarang terhadap struktur gedung, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama harus dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama tadi tetapi efektifitasnya hanya 30%. Gaya gempa terletak di pusat massa lantai-lantai tingkat.

2) Beban Angin

Semua struktur pasti akan terkena angin. Namun selain jembatan-jembatan panjang, hanya struktur dari bangunan tiga lantai atau lebih saja yang membutuhkan pertimbangan secara khusus (Salmon dan Johnson, 1992).

Beban angin merupakan beban horisontal yang harus dipertimbangkan dalam mendesain struktur. Pada daerah tertantu tekanan angin yang besar dapat menyebabkan rubuhnya bangunan. Besarnya tekanan yang diakibatkan angin pada suatu titik akan tergantung kecepatan angin, rapat massa udara, lokasi yang

commit to user

ditinjau pada stuktur, perilaku permukaan struktur, bentuk geometris struktur, dimensi struktur (Schodek,1999).

b. Beban Gravitasi, yang terdiri : 1) Beban Mati

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap berupa balok, kolom, dinding, dan juga termasuk segala unsur tambahan, finishing, mesin-mesin serta peralatan-peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak tepisahkan dari gedung itu (Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung – SNI 03-1726-2002).

Beban mati merupakan beban gaya berat pada suatu posisi tertentu. Beban ini desebut demikian karena ia bekerja terus menerus menuju arah bumi pada saat struktur telah berfungsi (Salmon dan Johnson, 1992).

2) Beban Hidup

Besarnya beban pada suatu bangunan dapat berubah-ubah, tergantung pada fungsi bangunan tersebut. Beban hidup dapat menimbulkan lendutan pada struktur, sehingga harus dipertimbangkan dalam mendesain sehingga struktur tetap aman menurut peraturan yang berlaku. Beban yang disebabkan oleh isi benda-benda di dalam atau di atas suatu bangunan dimanakan beban penghunian (occupancy load). Beban ini mencakup beban peluang untuk berat manusia, perabot partisi yang dapat dipindahkan, lemari besi, buku, lemari arsip, perlengkapan mekanis seperti misalnya komputer (Schueller, 1998).

2.2.2 Struktur Tanpa Bresing

Struktur tidak berbresing (unbraced frames) merupakan sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul oleh rangka terutama melalui mekanisme lentur. Gambar 2.3 merupakan contoh struktur tanpa bresing.

commit to user

Gambar 2.3 Struktur Tanpa Bresing

2.2.3 Defleksi Lateral

Besarnya simpangan horisontal (drift) harus dipertimbangkan sesuai dengan peraturan yang berlaku, yaitu untuk kinerja batas layan struktur dan kinerja batas ultimit. Simpangan struktur dapat dinyatakan dalam bentuk Drift Indeks

(Cormac, 1981). Seperti yang digambarkan pada Gambar 2.4, D merupakan defleksi lateral dari suatu struktur portal.

Gambar 2.4 Defleksi Lateral

Drift Indeks dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.2 :

Drift Indeks =

h D

(2.2)

Dimana :

D = besar defleksi maksimum yang terjadi (m) h = ketinggian struktur portal (m)

commit to user

e/L

h

L

Besarnya drift Indeks tergantung pada besarnya beban-beban yang dikenakan pada struktur misalnya beban mati, beban hidup, beban angin, beban gempa. Dengan ketinggian struktur yang sama, semakin besar defleksi maksimum yang terjadi semakin besar pula drift Indeks. Besarnya drift indeks berkisar antara 0,01 sampai dengan 0,0016. Kebanyakan, besar nilai drift indeks yang digunakan antara 0,0025 sampai 0,002 (AISC, 2005).

2.2.4 Stuktur Bresing Vertikal Eksentrik

Eccentrically Braced Frame (EBF) adalah sambungan dari kolom, balok dan bresing dimana masing-masing bresing akan terhubung dengan balok sehingga akan memperpendek jarak balok, selain itu itu dapat juga terhubung dengan kolom dan memperpendek jarak kolom (Gambar 2.5). Tujuan dari sistem EBF ini adalah untuk menciptakan kekakuan link. Hasil ini adalah penyelesaian dari bresing diagonal, kolom dan bagian balok diluar link utama yang dapat memberikan kekakuan yang lebih baik (LRFD volume I, 1995).

Gambar 2.5 Eccentrically Braced Frame

2.2.5 Stuktur Bresing Vertikal Konsentrik

Sistem bresing vertikal konsentris merupakan sistem bresing dimana sumbu utamanya bertemu atau saling memotong dalam satu titik. Sistem bresing vertikal

commit to user Vertical Bracing System

konsentris ini bertujuan untuk menimbulkan gaya tarik untuk melawan gaya desak akibat beban yang terjadi sehingga akan terjadi tekuk.

Gaya tarik yang ditimbulkan pada sistem bresing vertikal konsentris ini akan melawan gaya desak sehingga secara umum struktur akan mengalami tekuk akibat desakan gaya lateral tersebut. Sistem ini mempunyai 5 tipe bentuk bresing, yaitu bentuk “ X “, “ V ”, inverted V “ Λ “, “ K “ dan “ Z “ atau diagonal (Brockenbrough dan Martin, 1994).

Gambar 2.6 Struktur Bresing Vertikal Konsentrik

Gambar 2.6 merupakan salah satu contoh struktur dengan menggunakan sistem bresing vertikal konsentrik.

Stuktur berbresing vertikal konsentrik dibagi menjadi 2 yaitu : a. Sistem rangka bresing konsentrik khusus (SRBKK)

SRBKK diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis yang cukup besar akibat gaya gempa rencana. SRBKK memiliki tingkat daktilitas yang lebih tinggi daripada tingkat daktilitas Sistem Rangka Bresing Konsentrik Biasa (SRBKB) mengingat penurunan kekuatannya yang lebih kecil pada saat terjadinya tekuk pada bresing tekan.

b. Sistem rangka bresing konsentrik biasa (SRBKB)

SRBKB diharapkan dapat mengalami deformasi inelastis secara terbatas apabila dibebani oleh gaya-gaya yang berasal dari beban gempa rencana.

commit to user 2.2.5.1 Sistem Bresing Inverted V

Pada sistem bresing inverted V seperti dalam Gambar 2.7, kedua batang diagonal akan sama-sama menahan beban horisontal. Beban gravitasi juga mengakibatkan gaya aksial bresing inverted V. Ketika bresing ini menahan balok pada tengah bentang, akan megurangi bentang balok efektif dan kapasitas momen plastis yang terjadi (ASCE, 1971).

Gambar 2.7. Bresing inverted V

Kerugian bresing inverted V:

a. Memiliki bentang yang lebih panjang bila dibandingkan dengan bresing diagonal.

b. Bresing juga harus dapat menahan beban gravitasi. Keuntungan bresing inverted V:

a. Kedua batang bresing akan sama-sama menahan beban horisontal.

b. Secara arsitektural memungkinkan adanya pintu, jendela atau bagian terbuka ditengah bentang.

c. Dapat mengurangi profil dimensi balok sehingga secara ekonomi lebih menguntungkan.

commit to user 2.2.5.2 Sistem Bresing V

Pada sistem bresing V seperti dalam Gambar 2.8, sama seperti pada bresing

inverted V yaitu kedua batang diagonal akan sama-sama menahan

bebanhorisontal. Beban gravitasi juga mengakibatkan gaya aksial bresing V. Secara seismik, sistem bresing V ini tidak jauh berbeda dengan sistem bresing

inverted V, jadi sistem bresing ini memiliki kerugian maupun keuntungan yang hampir sama dengan sistem bresing inverted V.

Gambar 2.8. Bresing V

2.2.6 Perancangan Kondisi Kekakuan Lateral Ketika Beban Bekerja

Dengan mempertimbangkan rangka berbresing ABCD dengan lebar L dan tinggi h seperti dalam Gambar 2.9 dan dikenakan pembebanan gravitasi dan lateral, panjang batang diagonal BC (Lb) dan luasan dimensi bresing (Ab) diperlakukan sebagai tegangan tarik. Ini dapat disimpulkan bahwa batang diagonal AD tidak dapat menahan tegangan tekan.

commit to user

Defleksi lateral dari titik B relatif terhadap titik D yang ditentukan dengan pemanjangan atau pemendekan yang hal ini dapat dilihat dengan garis tebal pada gambar tersebut.

(a) Defleksi lateral pada rangka akibat pemanjangan bresing

(b) Defleksi lateral pada rangka akibat pemendekan balok

(c) Defleksi lateral pada rangka akibat pemanjangan dan pemendekan kolom Gambar 2.10. Faktor-fakor yang mendukung terjadinya defleksi lateral pada

sistem bresing vertikal

Luas dimensi, Ab dari bresing diagonal tarik BC dapat dihitung dengan Persamaan 2.3 :

dimana :

E = modulus elastisitas

Fb = Gaya tarik pada batang diagonal BC (Gambar 2.9) akibat beban lateral dan gaya geser P-D

ec = jumlah dari pemanjangan kolom CE ditambah pemendekan kolom DF (Gambar 2.10) akibat beban lateral dan gaya geser P-D

sg = tegangan tekan aksial pada balok CD (Gambar 2.9)

D = Db + Dg + Dc (Gambar 2.10)

h Ee L EL

L F A

c g

b b

b = _D- 2

-2 s

commit to user

2.2.7 Perancangan Kondisi Kekuatan dan Stabilitas Pada Beban Ultimit Rencana

Untuk memelihara kekakuan aksial yang cukup pada tiang batang sistem bresing vertikal, disarankan gaya aksial tiap batang dibatasi tidak lebih dari 0,85 kali dari hasil gaya beban aksial, karena pertimbangan sebagai berikut :

a. Untuk membatasi pengurangan dari kekakuan aksial yang berakibat dari hasil parsial dalam kaitan dengan mengkombinasikan gaya aksial dan tekan sisa. b. Untuk menyediakan suatu cadangan kapasitas momen plastis untuk mengatasi

momen sekunder dalam sistem bresing vertikal yang diabaikan denga asumsi bahwa sistem ini diperlakukan sebagai sambungan rangka batang untuk analisa.

c. Untuk membatasi tingkat tekuk puntiran lateral yang mempengaruhi perilaku batang-tekan lateral dalam sistem bresing vertikal.

2.2.7.1 Kekuatan Yang Dibutuhkan

Kekuatan yang dibutuhkan pada kondisi beban kombinasi, sistem bresing vertikal harus dapat menahan beban lateral dan gaya geser P-D. Berdasar Gambar 2.9 dan 2.10, luas dimensi bresing yang dibutuhkan, Ab, dari bresing diagonal dapat dicari dengan Persamaan 2.4 :

1 2 2 3 1 85 . 0 85 . 0 85 .

0 L P

e L Eh L EhL L H L L A y c b y g b b y b

b ÷÷å

ø ö ç ç è æ + + + å = s s s s (2.4) dimana :

S H1 = geser tingkat akibat beban lateral

SP1 = total beban gravitasi yang bekerja diatas tingkat yang memberi kontribusi gaya geser PD pada tingkat tersebut

sy = tegangan leleh dari bresing diagonal. E = modulus elastisitas

commit to user

ec = jumlah dari pemanjangan kolom CE ditambah pemendekan kolom DF (Gambar 2.8) akibat beban lateral dan gaya geser P-D

Lb = panjang bresing

L = lebar portal pada tingkat yang ditinjau h = tinggi pada tingkat yang ditinjau

sg = tegangan tekan aksial pada balok CD (Gambar2.9).Besarnya σg sama dengan besar nilai Fcr bresing yang ditinjau.

2.2.7.2 Kestabilan Yang Dibutuhkan

Sistem bresing vertikal harus dapat menyediakan kekakuan lateral yang cukup untuk mencegah terjadinya tekuk atau ketidakstabilan rangka akibat beban gravitasi dan berat sendiri struktur. Luas yang dibutuhkan, Ab dari bresing diagonal tarik dapat dihitung dengan Persamaan 2.5:

2 2 2 3 85 . 0 85 .

0 L P

e L Eh L EhL L A y c b y g b b

b ÷÷å

ø ö ç ç è æ + + = s s s (2.5)

dimana S P2 adalah total beban gravitasi di bawah tingkat yang ditinjau yang menyebabkab adanya gaya geser pada tingkat yang ditinjau.

2.2.7.3 Kelangsingan Bresing

Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing. Menurut SNI 03-1729-2002, batang bresing harus memenuhi syarat kelangsingan, pada Sistem Rangka Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK) yaitu menggunakan Persamaan 2.6 :

y c f r L k 2625 £ (2.6)

sedangkan untuk Sistem Rangka Bresing Konsentrik Biasa (SRBKB) yaitu dengan menggunakan persamaan 2.7 :

commit to user y c

f r

L

k 1900

£ (2.7)

Menurut AISC kelangsingan batang bresing dapat dicari dengan perasamaan 2.8 :

300 e b

L

r £ (2.8)

dimana :

rb = jari-jari penampang dari batang bresing Le = panjang efektif dari bresing diagonal

2.3

Perencanaan Ketahanan Gempa

Perencanaan ketahanan gempa mengacu pada SNI 03-1726-2002 mengenai tata cara perencanaan ketahananan gempa untuk bangunan gedung.

2.3.1 Gempa Rencana dan Kategori Gedung

Gempa rencana yang ditetapkan mempunyai perioda ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun. Untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh Gempa Rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I menurut Persamaan 2.9 :

I = I1. I2 (2.9)

di mana :

I1 = Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung. I2 = Faktor Keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan

dengan penyesuaian umur gedung tersebut.

commit to user

Tabel 2.1. Faktor Keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan

Catatan : untuk semua gedung yang ijin penggunaan diterbitkan sebelum berlakunya standar ini maka Faktor Keutamaan I, dapat dikalikan 80%. ( SNI-1726-2001 hal 12 )

2.3.2 Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan

Struktur gedung ditetapkan sebagai struktur gedung beraturan, apabila memenuhi ketentuan sebagai berikut :

a. Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10 tingkat atau 40 m.

b. Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan dan kalaupun mempunyai tonjolan, panjang tonjolan tersebut tidak lebih dari 25% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut.

c. Denah struktur gedung tidak menunjukkan coakan sudut dan kalaupun mempunyai coakan sudut, panjang sisi coakan tersebut tidak lebih dari 15% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut. d. Sistem struktur gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban

lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu utama ortogonal denah struktur gedung secara keseluruhan.

e. Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka dan kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur

Kategori gedung Faktor Keutamaan

I1 I2 I

Gedung umum seperti untuk perniagaan,

penghunian dan perkantoran. 1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembankit listrik, pasar penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi.

1,4 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan

berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam beracun

1,6 1,0 1,6

commit to user

bagian gedung yang menjulang dalam masing-masing arah, tidak kurang dari 75% ukuran terbesar denah struktur bagian gedung sebelah bawahnya. Dalam hal ini, struktur rumah atap yang tingginya tidak lebih dari 2 tingkat tidak perlu dianggap menyebabkan adanya loncatan bidang muka.

f. Sistem struktur gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan, tanpa adanya tingkat lunak. Yang dimaksud dengan tingkat lunak adalah suatu tingkat, di mana kekakuan lateralnya adalah kurang dari 70% kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekakuan lateral rata-rata 3 tingkat di atasnya. Dalam hal ini, yang dimaksud dengan kekakuan lateral suatu tingkat adalah gaya geser yang bila bekerja di tingkat itu menyebabkan satu satuan simpangan antar-tingkat.

g. Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya setiap lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% berat lantai tingkat di atasnya atau di bawahnya. Berat atap atau rumah atap tidak perlu memenuhi ketentuan ini.

h. Sistem struktur gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah perpindahan tersebut.

i. Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh lantai tingkat. Kalaupun ada lantai tingkat dengan lubang atau bukaan seperti itu, jumlahnya tidak boleh lebih dari 20% jumlah lantai tingkat seluruhnya.

Untuk struktur gedung beraturan, pengaruh Gempa Rencana dapat ditinjau sebagai pengaruh beban gempa statik ekuivalen, sehingga menurut standar ini analisisnya dapat dilakukan berdasarkan analisis statik ekuivalen.

Struktur gedung yang tidak memenuhi ketentuan menurut Pasal 4.2.1, ditetapkan sebagai struktur gedung tidak beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh Gempa Rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik, sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respons dinamik.

commit to user 2.3.3 Waktu Getar Alami Fundamental

Waktu getar alami fundamental dapat dihitung dengan cara sebagai berikut : a. Untuk struktur gedung berupa portal-portal tanpa unsur pengaku yang dapat

membatasi simpangan :

1) Untuk portal baja dengan menggunakan persamaan 2.10 :

T = 0.085*H0.75 (2.10)

2) Untuk portal beton dengan menggunakan persamaan 2.11 :

T = 0.060*H0.75 (2.11)

b. Untuk struktur gedung yang lain :

T = 0.090*H*B(-0.5) (2.12)

Dimana :

T = waktu getar gedung pada arah yang ditinjau (detik) B = panjang gedung pada arah yang ditinjau (meter) H = tinggi puncak bagian utama struktur (meter)

2.3.4 Arah pembebanan gempa

Dalam Tata Cara Perencanaan Kekuatan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 01-1726-2002) dikatakan bahwa dalam perencanaan struktur gedung, arah pembebanan gempa harus ditentukan sedemikian rupa, sehingga memberi pengaruh terbesar terhadap struktur gedung secara keseluruhan. Pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama harus dianggap efektif 100% dan terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa dalam arah tegak lurus sumbu utama pembebanan tadi, tetapi dengan efektifitas hanya 30%.

commit to user 2.3.5 Faktor Reduksi Maksimum (Rm)

Nilai R dihitung berdasar klasifikasi struktur seperti yang terlihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Klasifikasi sistem struktur, sistem pemikul beban gempa, faktor

modifikasi respons, R, dan faktor kuat cadang struktur, W0.

Sistem Struktur Deskripsi Sistem Pemikul Beban

Gempa R W0

1. Sistem Dinding Penumpu

[Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem bresing memikul hampir semua beban gravitasi. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing.]

1. Dinding penumpu dengan

rangka baja ringan dan bresing baja tarik

2,8 2,2

2. Rangka bresing di mana bresing memikul beban gravitasi

4,4 2,2

2. Sistem Rangka Bangun

[Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikulan dinding geser atau rangka bresing

1. Sistem rangka bresing eksentris (SRBE)

7,0 2,8

2. Sistem rangka bresing konsentrik biasa (SRBKB)

5,6 2,2

3. Sistem rangka bresing konsentrik khusus (SRBKK)

6,4 2,2

3. Sistem Rangka Pemikul Momen

[Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral

dipikul rangka pemikul momen

terutama melalui mekanisme lentur.]

1. Sistem rangka pemikul momen

khusus (SRPMK)

8,5 2,8

2. Sistem rangka pemikul momen

terbatas (SRPMT)

6,0 2,8

3. Sistem rangka pemikul momen

biasa (SRPMB)

4,5 2,8

4. Sistem rangka batang pemikul momen khusus (SRBPMK)

6,5 2,8

4. Sistem Ganda

[Terdiri dari: 1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi; 2) pemikul beban lateral berupa dinding geser atau rangka bresing dengan

rangka pemikul momen. Rangka

pemikul momen harus direncanakan

secara terpisah mampu memikul

sekurang-kurangnya 25% dari seluruh beban lateral; 3) kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersamasama seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi sistem ganda.]

1. Dinding geser beton dgn SRPMB baja

4,2 2,8

2. SRBE baja

a. Dengan SRPMK baja 8,5 2,8

b. Dengan SRPMB baja 4,2 2,8

3. SRBKB baja

a. Dengan SRPMK baja 6,5 2,8

b. Dengan SRPMB baja 4,2 2,8

4. SRBKK baja

a. Dengan SRPMK baja 7,5 2,8

b. Dengan SRPMB baja 4,2 2,8

5. Sistem Bangunan Kolom Kantilever [Sistem struktur yang memanfaatkan kolom kantilever untuk memikul beban lateral.]

Komponen struktur kolom kantilever

commit to user

2.3.6 Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental

Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi, bergantung pada koefisien z untuk Wilayah Gempa tempat struktur gedung berada dan jumlah tingkatnya, menurut Persamaan 2.13

T1 <zn (2.13)

di mana koefisien z ditetapkan menurut Tabel 2.4.

Tabel 2.4 Koefisien z yang membatasi Waktu Getar Alami Fundamental Struktur

Wilayah Gempa z

1 0.20

2 0.19

3 0.18

4 0.17

5 0.16

6 0.15

2.3.7 Faktor Respons Gempa

Faktor Respons Gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi yang nilainya bergantung pada waktu getar alami struktur gedung dan kurvanya ditampilkan dalam Spektrum Respons Gempa Rencana. Nilai respons gempa rencana dihitung dengan menggunakan Gambar 2.11

commit to user

Gambar 2.11. Respons spektrum gempa rencana

2.3.8 Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen

Struktur gedung beraturan dapat direncanakan terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh Gempa Rencana dalam arah masing-masing sumbu utama denah struktur tersebut, berupa beban gempa nominal statik ekuivalen. Besarnya beban geser nominal satik ekuivalen (V) yang terjadi di tingkat dasar dapat dihitung menurut Persamaan 2.14

V= W_t

R I C₁

(2.14)

di mana C1 adalah nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum

commit to user

fundamental T1, sedangkan Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup

yang sesuai.

Beban geser dasar nominal V menurut Persamaan 2.14 harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekuivalen Fi yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i menurut Persamaan 2.15

V Z W

Z W

F _n

i

i i

j j i

å

= =

1

. .

(2.15)

dimana :

Wi = Berat lantai tingakt ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai Zi = Ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral

n = Nomor lantai tingkat paling atas

2.3.9 Analisis Dinamik

Analisis dinamis untuk perancangan struktur tahan gempa dilakukan jika diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada struktur, serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa. Struktur gedung dapat digolongkan ke dalam struktur gedung beraturan, bila memenuhi ketentuan-ketentuan yang diberikan dalam pasal ini. Struktur gedung beraturan ini pada umumnya simetris dalam denah dengan sistem struktur yang terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu utama ortogonal denah tersebut. Apabila untuk analisis 3D sumbu-sumbu koordinat diambil sejajar dengan arah sumbu-sumbu utama denah struktur, kemudian dilakukan analisis vibrasi bebas, maka pada struktur gedung beraturan gerak ragam pertama akan dominan dalam translasi dalam arah salah satu sumbu utamanya, sedangkan gerak ragam kedua akan dominan dalam translasi dalam arah sumbu utama lainnya.

Untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu-waktu getar alami yang berdekatan, harus dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Kombinasi Kuadratik Lengkap (Complete Quadratic Combination atau CQC). Waktu getar alami harus dianggap berdekatan, apabila selisih nilainya kurang dari 15%. Untuk

commit to user

struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu getar alami yang berjauhan, penjumlahan respons ragam tersebut dapat dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Akar Jumlah Kuadrat (Square Root of the Sum of Squares atau SRSS) (SNI 03-1726-2002).

Pada ilmu statika keseimbangan gaya-gaya didasarkan pada kondisi statis, yang artinya gaya-gaya tersebut tetap dalam intensitas, arah, dan arah/garis kerjanya. Gaya-gaya tersebut dikategorikan sebagai beban statik. Kondisi-kondisi seperti ini akan berbeda dengan beban dinamik dengan pokok-pokok perbedaan sebagai berikut :

1. Beban dinamik berubah-ubah menurut waktu (time varying), sehingga beban dinamik merupakan fungsi dari waktu.

2. Beban dinamik umumnya hanya bekerja pada rentang waktu tertentu.

3. Beban dinamik dapat meyebabkan timbulnya gaya inersia pada pusat masa yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan.

4. Beban dinamik lebih kompleks dibanding dengan beban statik baik dari bentuk fungsi bebannya maupun akibat yang ditimbulkan.

5. Penyelesaian problem statik berifat penyelesaian tuggal (single solution), sedangkan problem dinamik bersifat penyelesaian berulang-ulang (multiple olution) karena beban dinamik berubah-ubah intensitasnya menurut waktu, maka pengaruhnya terhadap struktur juga berubah-ubah menurut waktu. 6. Sebagai akibat penyelesaian yang berulang-ulang maka penyelesaian struktur

dengan beban dinamik akan lebih mahal dan lebih lama.

7. Beban dinamik menimbulkan respon yang berubah-ubah menurut waktu, maka struktur yang bersangkutan akan ikut bergetar (Widodo, 2000)

2.3.10 Kinerja Struktur Gedung

2.3.10.1 Kinerja Batas Layan

Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh Gempa Rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan

commit to user

non-struktur dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar-tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal yang telah dibagi faktor skala.

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui

R

03 . 0

kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.

2.3.10.2 Kineja Batas Ultimit

Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar-tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana dalam kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah benturan berbahaya antar-gedung atau antar bagian struktur gedung yang dipisah dengan sela pemisah (delatasi). Simpangan dan simpangan antar-tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ sebagai berikut :

a. Untuk struktur gedung beraturan dihitung dengan Persamaan 2.16 berikut :

ξ = 0.7 R (2.16)

b. Untuk struktur gedung tidak beraturan dengan Persamaan 2.17 berikut:

ξ =

Skala Faktor

R

_ . 7 . 0

(2.17)

di mana R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut.

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0.02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.

commit to user

28

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Model Struktur

3.1.1 Model Struktur Tanpa Bresing

Metode penelitian ini menggunakan metode analisis perancangan yang difokuskan untuk mengetahui perubahan nilai simpangan horisontal pada kasus struktur baja dalam portal 3 dimensi. Analisis yang digunakan didasarkan pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung menurut SNI 03-1726-2002 dan AISC-LRFD.

Model gedung yang akan dianalisis berupa gedung 8 lantai termasuk atap. Ukuran denah 30 m x 50 m. Tinggi antar lantai 4 m. Analisis yang digunakan menggunakan analisis 3 dimensidengan fungsi gedung digunakan sebagai toserba. Gaya gempa diberikan di pusat massa tiap lantai. Denah gedung selengkapnya seperti dalam Gambar 3.1 dan model 3 dimensi dari struktur dapat dilihat pada Gambar 3.2.

50.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

30.00 7.00

8.00

8.00

7.00

VOID

commit to user

50.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

30.00 7.00

8.00

8.00

7.00

Gambar denah lantai 8

Gambar 3.1 Denah struktur tanpa bresing

commit to user 3.1.2 Model Struktur Dengan Bresing V

Struktur dengan menggunakan bresing yang akan dianalisis memiliki ukuran yang sama dengan struktur yang tidak menggunakan bresing. Perbedaan keduanya hanya pada penggunaan bresing. Denah perletakan bresing V ditunjukan seperti pada Gambar 3.3 dan peletakan bresing V secara 3 dimensi dapat dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.3 Denah struktur dengan bresingV

commit to user 3.1.3 Model Struktur Dengan Bresing Inverted V

Sebagai pembanding dari struktur tanpa bresing dan struktur dengan bresing V adalah struktur dengan menggunakan bresing inverted V. Denah perletakan bresing inverted V ditunjukan seperti pada Gambar 3.5dan peletakan bresing inverted V secara 3 dimensi dapat dilihat pada Gambar 3.6.

Gambar 3.5 Denah struktur dengan bresing inverted V

commit to user

3.2

Metodologi Penelitian

3.2.1 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penlitian ini menggunakan analisis perancangan, kemudian dibandingkan untuk memperoleh kesimpulan.

3.2.2 Tahapan Penelitian

Untuk mewujudkan uraian diatas maka langkah analisis yang hendak dilakukan adalah sebagai berikut :

1 Mencari data-data yang mendukung perancangan struktur, seperti; denah struktur, geometri, model struktur, dan beban yang akan digunakan.

2 Melakukan pemodelan struktur 3 dimensi tanpa bresing dan menentukan dimensi profil yang akan dipakai.

3 Menghitung, dan menentukan jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, beban gempa dan beban angin, kemudian meletakkan beban pada model struktur.

4 Melakukan analisis struktur terhadap model struktur tanpa bresing dengan program ETABS 9 untuk mengetahui besarnya nilai story displacement

pada tiap-tiap lantai gedung.

5 Melakukan kontrol struktur terhadap model struktur tidak berpenopang untuk mengetahui apakah struktur aman atau tidak berdasar kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur.

6 Pemodelan struktur dengan bresing inverted V dan menentukan dimensi profil yang akan digunakan untuk bresing

7 Analisis struktur terhadap model struktur denga bresing inverted V dengan program ETABS 9 untuk mengetahui besarnya nilai story displacement

padatiap-tiap lantai gedung.

8 Kontrol struktur terhadap model struktur untuk mengetahui apakah struktur aman atau tidak berdasar kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur.

commit to user

9 Menghitung luas bresing minimum yang diperlukan berdasarkan beban maksimum yang diterima bresing

10 Pemodelan struktur dengan bresing V dan menentukan dimensi profil yang akan digunakan untuk bresing

11 Analisis struktur terhadap model struktur dengan pogram ETABS 9 untuk mengetahui besarnya nilai story displacement pada tiap-tiap lantai gedung. 12 Kontrol struktur terhadap model struktur untuk mengetahui apakah

struktur aman atau tidak berdasar kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur.

13 Menghitung luas bresing minimum yang diperlukan berdasarkan beban maksimum yang diterima bresing

14 Tahap pengambilan kesimpulan. Pada tahap ini, dengan berdasarkan hasil analisis data dan pembahasan, dibuat suatu kesimpulan yang sesuai dengan tujuan penelitian.

15 Analisis data dan pembahasan model struktur tanpa bresing, dengan bresing inverted V, dan dengan bresing V dianalisis untuk mendapatkan hubungan antara variabel-variabel yang diteliti dalam penelitian ini.

commit to user

Gambar 3.5 Diagram alir metodologi penelitian Mulai

Data dan Informasi

Pemilihan profil dan pemodelan struktur 3 dimensi tanpa bresing

Perhitungan pembebanan

Analisis Struktur dengan bantuan ETABS Nonlinier

Hasil Analisis Struktur (Story displacement)

Kontrol Kinerja Batas Layan dan Kinerja

Batas Ultimit Ya

Perlu dipasang bresing

A

commit to user

Gambar 3.5 (lanjutan) Perhitungan pembebanan

Analisis Struktur dengan bantuan ETABS Nonlinier

Hasil Analisis Struktur, (Story displacement,

nilai tekan maupun tarik pada bresing)

Kontrol Kinerja Batas Layan dan Kinerja

Batas Ultimit

Perhitungan Dimensi Batang Penopang minimum(Ab) Tidak

Ya

Struktur Aman

Selesai

Pemilihan profil dan permodelan struktur 3 dimensi dengan bresing

Bresing Inverted V Bresing V

commit to user

36

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1.

Analisis

Pada tahap analisis ini, model struktur gedung 3 dimensi diberi beban gravitasi (beban mati dan beban hidup) dan beban lateral (beban gempa dan beban angin). Selanjutnya model struktur gedung tersebut dihitung dengan menggunakan ETABS v9.0 sehingga dapat diketahui besarnya joint displacement arah x dan y. Hasil analisis joint displacement tersebut digunakan dalam perancangan struktur serta untuk menarik kesimpulan apakah model struktur gedung aman atau tidak berdasarkan kinerja batas layan dan kinerja batas ultimit struktur.

4.2.

Struktur Gedung Tanpa Bresing

4.2.1 Denah dan Model Struktur

Model bangunan yang akan dianalisis berupa bangunan 8 lantai termasuk atap. Spesifikasi dari bangunan tersebut adalah sebagai berikut :

a. Panjang ( arah y ) : 30 m b. Lebar (arah x ) : 50 m c. Tinggi antar lantai : 5 m

d. Fungsi bangunan : Pusat perdagangan

Bangunan memiliki void dari lantai dasar sampai dengan lantai 6 dan pada lantai 7 serta 8 tidak ada void. Bangunan terletak pada zona wilayah gempa 4 dengan jenis tanah keras. Denah bangunan selengkapnya seperti dalam Gambar 4.1.

commit to user

7.00 8.00 8.00 7.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00

void

50.00

X

Y

a) denah lantai 1-6

7.00 8.00 8.00 7.00

30.00

5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00 50.00

X

b) denah lantai 8

commit to user

Model 3 dimensi dari bangunan tanpa bresing dapat dilihat pada Gambar 4.2 .

Gambar 4.2 Model 3 dimensi struktur tanpa bresing

4.2.2 Kriteria Perancangan

Spesifikasi komponen serta material dari model struktur gedung dalam analisis ini adalah sebagai berikut :

a. Pelat Atap

Tebal pelat : 12 cm

Perapihan (asphalt sheet) : 3 cm b. Lantai Tingkat

Tinggi tingkat : 5 m

Tebal pelat : 12 cm

Tebal tegel : 1 cm

Tebal spesi : 1 cm

Tebal pasir : 3 cm

c. Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung

Beton bertulang : 2400 kg/m3 = 2,400 t/m3 Dinding Pasangan Bata : 2500 kg/m3 = 2,500 t/m3

commit to user

Spesi : 42 kg/m = 0,042 t/m

Aspal : 14 kg/m3 = 0,014 t/m3

Plafond : 11 kg/m2 = 0,011 t/m2

Penggantung langit-langit : 7 kg/m2 = 0,007 t/m2 Partisi : 20 kg/m2 = 0,020 t/m2 Instalasi listrik ( asumsi ) : 7 kg/m2 = 0,020 t/m2 ( Sumber : SNI 03-1727-1989 halaman 5 )

d. Beban Hidup

Beban hidup atap : 100 kg/m2 = 0,100 t/m2 Beban air hujan : 20 kg/m2 = 0,020 t/m2 Beban hidup lantai (mall) : 250 kg/m2 = 0,250 t/m2 Koefisien reduksi (mall) : 0.80

( Sumber : SNI 03-1727-1989 halaman 7-15 )

e. Konstanta-konstanta Perancangan Baja Tegangan leleh (Fy) : 36 ksi Modulus Elastisitas : 29000 ksi f. Dimensi Profil Perancangan ( AISC – LRFD ) 1) Balok Anak

Profil : W 8 x 48

Berat : 48 lb/ft = 0,0714 t/m 2) Balok Induk

Profil : W 14 x 109

Berat : 109 lb/ft = 0,1622 t/m 3) Kolom

Profil : W 21 x 147

Berat : 147 lb/ft = 0,2187 t/m

g. Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan diambil berdasarkan peraturan dalam SNI 03-1729-2002, sebagai berikut:

commit to user

1) 1,4 D

2) 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (La atau H)

3) 1,2 D + 1,6 (La atau H)+ (γL L atau 0,8 W) 4) 1,2 D + 1,3 W + γL L +0,5 (Laatau H)

5) 1,2 D + γL L± 1,0 E

6) 0,9 D ± (1,0 E atau 1,3 W)

dengan, γL = 0,5 bila L < 5 KPa, dan γL = 1 bila L ≥ 5 KPa Keterangan:

D : beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap. L : beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain. La : beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,

peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

H : beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air. W : beban angin.

E : beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002.

4.2.3 Perhitungan Beban

4.2.3.1Perhitungan Beban Mati pada Plat

a. Beban Lantai 1, 2, 3, 4, 5, 6 , dan 7

Beban spesi = 0,021 t/m2 × 2= 0,042 t/m2 Beban keramik = 1,7 × 0,01 = 0,017 t/m2

Beban plafond = 0,007 t/m2

Penggantung (bentang 5 m) = 0,011 t/m2 Beban instalasi listrik (asumsi) = 0,007 t/m2 +

qD = 0,084 t/m2

commit to user

b. Beban Lantai 8 (atap)

Beban aspal (tebal 3 cm) = 3 × 0,014 = 0,042 t/m2

Beban plafond = 0,007 t/m2

Penggantung (bentang 5 m) = 0,011 t/m2 Beban instalasi listrik (asumsi) = 0,007 t/m2 +

qD = 0,067 t/m2 = 0,0137 kip/ft2

4.2.3.2Perhitungan Beban Angin

Kecepatan angin (V) dalam perencanaan ini diasumsikan sebesar 80 km/jam. Berikut disajikan perhitungan beban angin yang terjadi pada bangunan rencana: V = 80 km/jam = 22,2222 m/dt

Pangin =

16 2222 , 22 16

2 2

= V

= 30,8642 kg/m2 = 6,4462×10-3 kip/ft2 Koefisien angin tekan = 0,9

Bidang luar berupa dinding vertikal yang berada di pihak angin (PPIUG hal 23) L = Jarak antar lantai

= 5 m = 16,4042 ft

qW = Koefisien angin tekan × Pangin × Jarak antar portal = 0,9 × 6,4462.10-3 × 16,4042

commit to user

Gambar 4.23 Grafik kontrol terhadap kinerja batas layan dan ultimit struktur dengan bresing inverted V arah X

Gambar 4.24 Grafik kontrol terhadap kinerja batas layan dan ultimit struktur dengan bresing inverted V arah Y

Berdasar nilai simpangan antar tingkat maksimum, kontrol kinerja batas layan, dan kontrol kinerja batas ultimit struktur gedung yang ditampilkan dalam Tabel 4.29 dan Gambar 4.23 untuk arah X menunjukan bahwa struktur gedung tersebut pada semua lantai aman karena simpangan antar lantainya tidak melampaui persyaratan yang telah ditentukan. Pada arah Y, seperti dalam Tabel 4.25 dan Gambar 4.24 menunjukan bahwa struktur gedung tersebut pada semua lantai juga aman karena simpangan antar lantainya tidak melampaui persyaratan yang telah ditentukan.

8 7 6 5 4 3 2 1 Base

δm 0.001 0.0014 0.0017 0.002 0.002 0.0022 0.0021 0.0017 0

3,15 δm 0.0032 0.0044 0.0054 0.0063 0.0063 0.0069 0.0066 0.0054 0 0

0.002 0.004 0.006 0.008 0.01

Kontrol Kinerja Batas Layan dan Ultimit X

8 7 6 5 4 3 2 1 Base

δm 0.0044 0.0052 0.0059 0.0061 0.0062 0.0058 0.005 0.0038 0

3,15 δm 0.0139 0.0164 0.0186 0.0192 0.0195 0.0183 0.0158 0.012 0 0

0.005 0.01 0.015 0.02 0.025

commit to user

Periksa luas minimum bresing yang diperlukan untuk kondisi kekakuan lateral ketika beban bekerja

h Ee L EL

L F A

c g

b b b

-D =

2 2

s

Batang yang ditinjau yaitu bresing yang memikul gaya aksial terbesar, yaitu elemen D103 lantai 1 sebesar -75,60976 ton.

Fb= -75,60976 ton

Lb = 5,59 m

L = 5 m

E = 2×107 ton/m2 h = 5 m

ΣH1 = 0,4286 ton

ΣP1 = 284,167 ton

ΣP2 = 568,334 ton

Fy = 240 MPa

λc =

p

1

E f r Lk y

=

p

1

5 10 2

240 992

, 62

5590

x

= 0,9785

maka, ω = 1,25 λc2

ω = 1,1968 fcr =

w

y f

= 1968 , 1

240

= 200,53 MPa

ec = 0,001933+0,002712 = 0,004645 m

Δg = 0,013199 m

Δb = 0,013199 m

Δc = 0,013199-0,0077 = 0,005461 m

Δ = 0,005461+0,013199+0,013199 = 0,00993676 m

5 004645 ,

0 10 2 5 20053 009936

, 0 5 10 2

59 , 5 75,60976

-7 2

7

2

x x

x x

x x x

x A_b

commit to user

Ab< Abresing

0,00052 m2< 0,0101 m2 (Memenuhi)

Periksa luas minimum bresing yang diperlukan untuk kekuatan yang diperlukan

1 2 2 3 1 85 . 0 85 . 0 85 .

0 L P

e L Eh L EhL L H L L A y c b y g b b y b

b ÷÷å

ø ö ç ç è æ + + + å = s s s s 284,167 5 24000 85 , 0 0029 , 0 59 , 5 5 10 2 24000 85 , 0 20053 59 , 5 5 5 10 2 59 , 5 0,4286 5 24000 85 , 0 59 , 5 2 7 2 7 3 x x x x x x x x x x x x x x

A_{b ÷÷}

ø ö çç è æ + + + =

Ab = 0,000060121 m2

0,000149 m2 <0,0101 m2 (Memenuhi)

Periksa luas minimum bresing yang diperlukan untuk kestabilan

2 2 2 3 85 . 0 85 .

0 L P

e L Eh L EhL L A y c b y g b b

b ÷÷å

ø ö ç ç è æ + + = s s s 568,334 5 24000 85 , 0 0029 , 0 59 , 5 5 10 2 24000 85 , 0 20053 59 , 5 5 5 10 2 59 , 5 2 7 2 7 3 x x x x x x x x x x x x

A_{b ÷÷}

ø ö çç è æ + + =

Ab = 0,0000299 m2

commit to user

4.5.

Pembahasan

Hasil dari analisa dengan menggunakan software ETABS v9.0 menunjukan adanya perubahan simpangan horizontal struktur sebelum dipasang bresing, sesudah dipasang bresing V dan dengan sesudah dipasang kombinasi bresing V dan bresing horizontal. Perubahan nilai simpangan horisontal dapat dilihat pada Tabel 4.32.

Tabel 4.32 Perbandingan perubahan simpangan horisontal sebelum dan sesudah pemasangan bresing V dengan bresing inverted V

Lantai ke-

Simpangan Horisontal Arah X (m)

Simpangan Horisontal Arah Y (m)

Tanpa bresing

Bresing V

Bresing

inverted V

Tanpa bresing

Bresing V

Bresing

inverted V 8 0,0181 0,0150 0,0141 0,0464 0,0506 0,0424 7 0,0171 0,0139 0,0131 0,0445 0,0453 0,0380 6 0,0155 0,0124 0,0117 0,0407 0,0391 0,0328 5 0,0133 0,0106 0,0100 0,0356 0,0324 0,0269 4 0,0107 0,0086 0,0080 0,0295 0,0253 0,0208 3 0,0077 0,0064 0,0060 0,0226 0,0182 0,0146 2 0,0046 0,0041 0,0038 0,0151 0,0113 0,0088 1 0,0017 0,0018 0,0017 0,0071 0,0051 0,0038

Base 0 0 0 0 0 0

Jumlah 0,0888 0,0728 0,0684 0,2416 0,2273 0,1881 %

Penurunan 17,98% 22,94% 5,93% 22,15%

Berdasarkan Tabel 4.32 dapat disimpulkan bahwa penurunan nilai simpangan horisontal arah X paling besar pada bresing inverted V yaitu sebesar 17,98%. Begitupun pada arah Y, penurunan nilai simpangan horisontal yang paling besar adalah pada bresing inverted V yaitu sebesar 22,15%. Perbandingan nilai simpangan arah X dan arah Y dapat disajikan di dalam grafik Gambar 4.25 dan 4.26.

commit to user

Gambar 4.25 Perbandingan Simpangan Struktur Arah X

Gambar 4.26 Perbandingan Simpangan Struktur Arah Y 0

5 10 15 20 25 30 35 40

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300

Ti

n

g

g

i

G

ed

u

n

g

(

m

)

Simpangan Horisontal (m)

Simpangan Tingkat (di) arah X

Tanpa Bresing Bresing V

Bresing Inverted V

0 5 10 15 20 25 30 35 40

0.0000 0.0100 0.0200 0.0300 0.0400 0.0500

Ti

n

g

g

i

G

ed

u

n

g

(

m

)

Simpangan Horisontal (m)

Simpangan Tingkat (di) arah Y

Tanpa Bresing Bresing V

commit to user

83

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan

Berdasarkan analisis data dan pembahasan mengenai pengaruh penambahan penopang (bracing) pada struktur gedung konstruksi baja yang diberi beban angin dan beban gempa, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Penambahan penopang (bracing) pada struktur gedung dapat mengurangi secara signifikan simpangan tingkat, antar tingkat dan antar tingkat maksimum sampai tidak melebihi kinerja batas layan dan batas ultimit sehingga struktur aman dari pelelehan baja yang berlebihan dan keruntuhan struktur.

2. Dapat disimpulkan bahwa bresing inverted V lebih unggul dalam hal mengurangi simpangan horisontal (drift) bila dibandingkan dengan bresing V dengan kisaran perbedaannya 4,96% pada arah X dan 16,22% pada arah Y.

5.2.

Saran

Berdasarkan hasil penelitian, saran yang perlu dikembangkan dalam penelitian ini adalah :

1. Perlu dilakukan analisis kekakuan struktur gedung tanpa bresing dan struktur gedung dengan bresing.

2. Perlu dilakukan analisis balok untuk mengetahui besarnya defleksi yang terjadi.

3. Perlu dianalisis sambungan baik antara balok dengan bracing, kolom dengan bracing dan balok dengan kolom pada struktur gedung tersebut.