Perbandingan Perkuatan Struktur Pelat dengan Metode Elemen Hingga.

(1)

ix Universitas Kristen Maranatha

PERBANDINGAN PERKUATAN STRUKTUR

PELAT DENGAN METODE ELEMEN HINGGA

Samuel Agustinus NRP: 1321005

Pembimbing: Cindrawaty Lesmana, S.T., MSc. (Eng.), Ph.D.

ABSTRAK

Kerusakan pada bangunan disebabkan karena beberapa hal, di antaranya: salah perhitungan atau salah perencanaan awal, bencana alam, perubahan fungsi ruang, dan sebagainya. Jika kerusakan struktur telah terjadi, maka perlu perbaikan atau perkuatan sesuai dengan kerusakannya, begitupun pada pelat lantai. Perkuatan pada pelat lantai mempunyai beberapa solusi, yaitu menggunakan FRP, menambah tebal pelat, dan sebagainya. Memilih perkuatan pelat yang efektif memerlukan beberapa pertimbangan, antara lain: seberapa besar pengaruh perkuatan yang dilakukan, biaya perkuatan, waktu pekerjaan, dan metode pelaksanaan pekerjaan. Analisis yang dilakukan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh perkuatan pelat adalah dengan metode elemen hingga (MEH). Analisis membutuhkan data lengkap, seperti dimensi pelat, tebal pelat, mutu beton, diameter tulangan, jenis tulangan, dan spasi antar tulangan. Untuk memperoleh data tersebut dibutuhkan investigasi dan uji lapangan. Setelah dilakukan analisis perkuatan pelat, lalu dilakukan analisis biaya perkuatan, waktu pekerjaan, dan metode pelaksanaan pekerjaan untuk mendapatkan jenis perkuatan yang efektif.

Tujuan penelitian dalam Tugas Akhir ini adalah membandingkan antara perkuatan struktur pelat menggunakan FRP dan memperkecil bentang pelat dengan menggunakan balok IWF. Pertimbangan dilakukan berdasarkan hasil analisis MEH, biaya perkuatan, waktu pekerjaan, dan metode pelaksanaan pekerjaan. Hasil analisis, menyatakan bahwa pelat lantai dengan menggunakan perkuatan FRP, baik model satu, dua, dan tiga, memiliki displacement dan tegangan lebih baik daripada menggunakan balok IWF, namun biaya perkuatan dengan FRP model satu, dan dua lebih mahal dibandingkan dengan menggunakan FRP model tiga dan IWF.

Kata Kunci: pelat lantai, analisis MEH, biaya perkuatan, waktu pekerjaan, dan

(2)

COMPARISON OF STRENGTH STRUTURE PLATE

WITH FINITE ELEMEN METHOD

Samuel Agustinus NRP: 1321005

Supervisor: Cindrawaty Lesmana, S.T., MSc. (Eng.), Ph.D.

ABSTRACT

The damage of the building can be caused by anything, include: the wrong calculation or by the first planning mistake, natural disaster, the room changing function, and the others. If the damage of the structure had happened, then refinement is needed or make its stronger compatible with the damage, as well as a floor plate. To make the floor plate stronger there are some solution, like using FRP, adding the thick of the plate, and the others. Choosing how to effectively make plate stronger is need some consideration, for example: how much the influence after the strengthen, total cost, total time, and the work method. Analysis that we do to know how much the influence after strengthen the plate, is by finite element method (FEM). To make analysis, we need a whole information and statistics, for example like, plate's dimension, plate's thick, quality of steel, the diamter of the frame, frame type, and the distance between the frame. To gain the information, investigation and field test is required. After analysis strengthen the plate finish, then cost analysis, total time, and work method to get highly effective strengthen.

The purpose of this research is to compare the strengthen plate structure between using FRP and reducing plate with using IWF pole. The consideration is been made by the result of FEM analysis, total cost , total time, and work method.

The result of analysis indicate that the floor plate using FRP model one, two, or three, has a displacement and stress is better than using IWF. But the cost of FRP model one, and two is more expensive compared to using FRP model three and IWF.

Key Word: floor plate, FEM analysis, cost estimation, total time, and work method.

(3)

xi Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN ... iii

PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN ... iv

SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... v

SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

ABSTRAK ... ix

ABSTRACT ... x

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiii

DAFTAR TABEL ... xvii

DAFTAR NOTASI ... xviii

DAFTAR LAMPIRAN ... xix

BAB I PENDAHULUAN ... 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penelitian ... 4

1.3 Ruang Lingkup Penelitian... 5

1.4 Sistematika Penulisan ... 5

BAB II TINJAUAN LITERATUR ... 2.1 Struktur Beton Bertulang ... 6

2.2 Struktur Baja ... 8

2.3 Struktur Pelat ... 9

2.4 Metode Elemen Hingga (MEH) ... 13

2.5 Investigasi dan Uji Lapangan ... 15

2.6 Kerusakan Struktur Pelat ... 16

2.7 Penyebab Kerusakan Struktur Pelat ... 16

2.8 Kapasitas Lentur Pelat Beton Bertulang ... 18

2.9 Jenis Perkuatan Struktur Pelat ... 18

2.10 Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 22

BAB III METODE PENELITIAN ... 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 24

3.2 Investigasi dan Pengolahan Data Sekunder ... 26

3.3 Pemodelan Struktur Pelat Menggunakan Software Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 30

3.4 Perkuatan Struktur Pelat Lantai ... 49

3.4.1 Perkuatan Pelat dengan Menggunakan FRP Model Satu ... 49

3.4.2 Pemodelan Perkuatan Pelat dengan Menggunakan FRP Model Satu Menggunakan Software Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 50

3.4.3 Perkuatan Pelat dengan Menggunakan FRP Model Dua ... 55 3.4.4 Pemodelan Perkuatan Pelat dengan Menggunakan FRP Model Dua Menggunakan Software Autodesk Nastran

(4)

In-Cad 2016 ... 56

3.4.5 Perkuatan Pelat dengan Menggunakan FRP Model Tiga ... 61

3.4.6 Pemodelan Perkuatan Pelat dengan Menggunakan FRP Model Tiga Menggunakan Software Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 62

3.4.7 Perkuatan Pelat dengan Menggunakan Balok IWF ... 67

3.4.8 Pemodelan Perkuatan Pelat dengan Menggunakan Balok IWF ... 68

3.5 Wawancara Estimasi Biaya dan Metode Pelaksanaan ... 72

BAB IV ANALISIS DATA ... 4.1 Perbandingan Hasil Analisis Pelat dan Perkuatan Pelat ... 74

4.1.1 Pelat Lantai Tanpa Perkuatan ... 74

4.1.2 Pelat Lantai dengan Perkuatan FRP Model Satu ... 79

4.1.3 Pelat Lantai dengan Perkuatan FRP Model Dua ... 83

4.1.4 Pelat Lantai dengan Perkuatan FRP Model Tiga ... 88

4.1.5 Pelat Lantai dengan Perkuatan IWF ... 92

4.2 Perbandingan Biaya dan Waktu Pekerjaan Perkuatan Pelat ... 98

BAB V SIMPULAN DAN SARAN ... 5.1 Simpulan ... 102

5.2 Saran ... 103

DAFTAR PUSTAKA ... 104

(5)

xiii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Kerusakan Struktur Bangunan ... 2

Gambar 1.2 Kerusakan Pelat ... 3

Gambar 2.1 Hubungan Tegangan Regangan Beton Menurut Hognestad ... 7

Gambar 2.2 Flat Plate Slab ... 9

Gambar 2.3 Sistem Lantai Grid ... 10

Gambar 2.4 Sistem Pelat dan Balok ... 10

Gambar 2.5 Pelat Kantilever ... 11

Gambar 2.6 Pelat Dua Tumpuan Sejajar ... 12

Gambar 2.7 Penulangan Pelat Lantai Dua Arah ... 13

Gambar 2.8 Diskretisasi Suatu Kontinum pada Metode Elemen Hingga ... 14

Gambar 2.9 Hubungan Diagram Tegangan Regangan Perkuatan Lentur ... 22

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 25

Gambar 3.2 Lokasi Pelat Lt.4 (1’2-BB’) ... 26

Gambar 3.3 Rebar Locator Lt.4 ... 28

Gambar 3.4 Software Autodesk Inventor Professional 2016 ... 30

Gambar 3.5 Tampilan Autodesk Inventor Professional 2016 ... 30

Gambar 3.6 Tampilan Create New File di Autodesk Inventor Professional 2016 ... 31

Gambar 3.7 Langkah Sketsa 2D ... 31

Gambar 3.8 Tampilan Sketsa 2D ... 32

Gambar 3.9 Desain Pelat 2D ... 32

Gambar 3.10 Langkah Extrude Gambar ... 33

Gambar 3.11 Langkah Memilih Lahan Gambar ... 33

Gambar 3.12 Langkah Gambar Tulangan ... 34

Gambar 3.13 Pelat Lantai dan Tulangan Pelat ... 34

Gambar 3.14 Pelat Lantai 83mm ... 35

Gambar 3.15 Langkah Menggabungkan Pelat Lantai ... 35

Gambar 3.16 Langkah Memasukkan Part ke Assembly ... 36

Gambar 3.17 Memilih File Part Satu yang Dimasukkan ke Assembly... 36

Gambar 3.18 File Part Satu Telah Masuk ke Assembly ... 36

Gambar 3.19 Memilih File Part Dua yang Dimasukkan ke Assembly ... 37

Gambar 3.20 Langkah Menggabungkan Dua Part Menjadi Satu Bagian ... 37

Gambar 3.21 Pelat Lantai Sesuai Desain ... 38

Gambar 3.22 Langkah Masuk ke Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 38

Gambar 3.23 Langkah Memasukkan Data Material Beton ... 39

Gambar 3.24 Langkah Memasukkan Tegangan-Regangan Beton fc’ 18MPa ... 40

Gambar 3.25 Langkah Menampilkan Kurva Hubungan Regangan dan Tegangan ... 40

Gambar 3.26 Kurva Hubungan Regangan dan Tegangan ... 41

Gambar 3.27 Langkah Memasukkan Data Material Baja Tulangan ... 42

Gambar 3.28 Langkah Memasukkan Hubungan Tegangan-Regangan Baja BJ 37 ... 42

(6)

Gambar 3.30 Tulangan Baja ... 43

Gambar 3.31 Langkah Memasukkan Material Baja ke Tulangan... 43

Gambar 3.32 Cross Section Definition ... 44

Gambar 3.33 Langkah Memasukkan Perletakan Pelat ... 45

Gambar 3.34 Langkah Memasukkan Beban Pelat ... 45

Gambar 3.35 Langkah Menyatukan Pelat ... 46

Gambar 3.36 Langkah Mesh Pelat ... 46

Gambar 3.37 Desain Pelat Hasil Mesh ... 47

Gambar 3.38 Langkah Memilih Tipe Analisis ... 47

Gambar 3.39 Langkah Menentukan Jumlah Increment ... 48

Gambar 3.40 Langkah Melakukan Analisis Pelat Lantai... 48

Gambar 3.41 FRP1 dengan Tebal 0,33mm ... 50

Gambar 3.42 Langkah Menggabungkan Pelat dengan FRP1 ... 50

Gambar 3.43 Langkah Memasukkan FRP1 ke Assembly Pelat Lantai ... 50

Gambar 3.44 Memilih File FRP1 yang Dimasukkan ke Assembly ... 51

Gambar 3.45 File FRP1 Telah Masuk ke Assembly ... 51

Gambar 3.46 Langkah Menggabungkan FRP1 dengan Pelat Menjadi Satu Bagian ... 52

Gambar 3.47 Pelat Lantai Telah Dipasang FRP1 ... 52

Gambar 3.48 Langkah Masuk ke Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 52

Gambar 3.49 Langkah Memasukkan Data Material FRP1 ... 53

Gambar 3.50 Langkah Memasukkan Material FRP1 ke Dalam Pelat ... 53

Gambar 3.51 Langkah Menyatukan Pelat dengan FRP1 ... 54

Gambar 3.52 Langkah Mesh Pelat dan FRP1 ... 54

Gambar 3.53 Langkah Analisis Pelat Lantai + FRP1 ... 54

Gambar 3.54 FRP2 dengan Tebal 0,33mm ... 56

Gambar 3.55 Langkah Menggabungkan Pelat dengan FRP2 ... 56

Gambar 3.56 Langkah Memasukkan FRP2 ke Assembly Pelat Lantai ... 56

Gambar 3.57 Memilih File FRP2 yang Dimasukkan ke Assembly ... 57

Gambar 3.58 File FRP2 Telah Masuk ke Assembly ... 57

Gambar 3.59 Langkah Menggabungkan FRP2 dengan Pelat Menjadi Satu Bagian ... 58

Gambar 3.60 Pelat Lantai Telah Dipasang FRP2 ... 58

Gambar 3.61 Langkah Masuk ke Dalam Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 58

Gambar 3.62 Langkah Memasukkan Data Material FRP2 ... 59

Gambar 3.63 Langkah Memasukkan Material FRP2 ke Dalam Pelat ... 59

Gambar 3.64 Langkah Menyatukan Pelat dengan FRP2 ... 60

Gambar 3.65 Langkah Mesh Pelat dan FRP2 ... 60

Gambar 3.66 Langkah Analisis Pelat Lantai + FRP2 ... 60

Gambar 3.67 FRP3 dengan Tebal 0,33mm ... 62

Gambar 3.68 Langkah Menggabungkan Pelat dengan FRP3 ... 62

Gambar 3.69 Langkah Memasukkan FRP3 ke Assembly Pelat Lantai ... 62

Gambar 3.70 Memilih File FRP3 yang Akan Dimasukkan ke Assembly ... 63

Gambar 3.71 File FRP3 Telah Masuk ke Assembly ... 63

Gambar 3.72 Langkah Menggabungkan FRP3 dengan Pelat Menjadi Satu Bagian ... 64

Gambar 3.73 Pelat Lantai Telah Dipasang FRP3 ... 64

(7)

xv Universitas Kristen Maranatha

Gambar 3.75 Langkah Memasukkan Data Material FRP3 ... 65

Gambar 3.76 Langkah Memasukkan Material FRP3 ke Dalam Pelat ... 65

Gambar 3.77 Langkah Menyatukan Pelat dengan FRP3 ... 66

Gambar 3.78 Langkah Mesh Pelat dan FRP3 ... 66

Gambar 3.79 Langkah Analisis Pelat Lantai + FRP3 ... 66

Gambar 3.80 Balok IWF 150.100.6.9.11 ... 68

Gambar 3.81 Langkah Menggabungkan Pelat dengan Balok IWF ... 69

Gambar 3.82 Langkah Memasukkan Balok IWF ke Assembly ... 69

Gambar 3.83 Memilih File Part Satu yang Dimasukan ke Assembly... 69

Gambar 3.84 Langkah Memasukkan IWF ke Assembly ... 70

Gambar 3.85 Langkah Menggabungkan IWF dengan Pelat Menjadi Satu Bagian ... 70

Gambar 3.86 Pelat Lantai Telah Dipasang IWF ... 70

Gambar 3.87 Langkah Masuk ke Autodesk Nastran In-Cad 2016 ... 71

Gambar 3.88 Langkah Memasukkan Material Baja ke Dalam Balok IWF ... 71

Gambar 3.89 Langkah Menyatukan Pelat dengan Balok IWF ... 72

Gambar 3.90 Langkah Mesh Pelat dan Balok IWF... 72

Gambar 3.91 Langkah Analisis Pelat Lantai + IWF ... 72

Gambar 4.1 Maximum Displacement vs Load Scale Factor Pelat Lantai... 74

Gambar 4.2 Maximum Applied Load vs Load Scale Factor Pelat Lantai ... 75

Gambar 4.3 Display Maximum Displacement Pada Pelat Lantai ... 76

Gambar 4.4 Display Maximum Applied Load Pada Pelat Lantai ... 76

Gambar 4.5 Display Tegangan Tulangan Baja Pada Pelat Lantai ... 77

Gambar 4.6 Display Tegangan Pada Pelat Lantai ... 78

Gambar 4.7 Total Applied Load vs Displacement Pelat Lantai ... 78

Gambar 4.8 Maximum Displacement vs Load Scale Factor Pelat Lantai + FRP1 ... 79

Gambar 4.9 Maximum Applied Load vs Load Scale Factor Pelat Lantai + FRP1 ... 80

Gambar 4.10 Display Maximum Displacement Pada Pelat Lantai + FRP1 ... 80

Gambar 4.11 Display Maximum Applied Load Pada Pelat Lantai + FRP1 ... 81

Gambar 4.12 Display Tegangan Tulangan Baja Pada Pelat Lantai + FRP1 ... 82

Gambar 4.13 Display Tegangan Pada Pelat Lantai + FRP1 ... 82

Gambar 4.14 Total Applied Load vs Displacement Pelat Lantai + FRP1 ... 83

Gambar 4.15 Maximum Displacement vs Load Scale Factor Pelat Lantai + FRP2 ... 84

Gambar 4.16 Maximum Applied Load vs Load Scale Factor Pelat Lantai + FRP2 ... 84

Gambar 4.17 Display Maximum Displacement Pada Pelat Lantai + FRP2 ... 85

Gambar 4.18 Display Maximum Applied Load Pada Pelat Lantai + FRP2 ... 86

Gambar 4.19 Display Tegangan Tulangan Baja Pada Pelat Lantai + FRP2 ... 86

Gambar 4.20 Display Tegangan Pada Pelat Lantai + FRP2 ... 87

Gambar 4.21 Total Applied Load vs Displacement Pelat Lantai + FRP2 ... 87

Gambar 4.22 Maximum Displacement vs Load Scale Factor Pelat Lantai + FRP3 ... 88

Gambar 4.23 Maximum Applied Load vs Load Scale Factor Pelat Lantai + FRP3 ... 89

(8)

Gambar 4.25 Display Maximum Applied Load Pada Pelat Lantai + FRP3 ... 90

Gambar 4.26 Display Tegangan Tulangan Baja Pada Pelat Lantai + FRP3 ... 91

Gambar 4.27 Display Tegangan Pada Pelat Lantai + FRP3 ... 91

Gambar 4.28 Total Applied Load vs Displacement Pelat Lantai + FRP3 ... 92

Gambar 4.29 Maximum Displacement vs Load Scale Factor Pelat Lantai + IWF ... 93

Gambar 4.30 Maximum Applied Load vs Load Scale Factor Pelat Lantai + IWF ... 93

Gambar 4.31 Display Maximum Displacement Pada Pelat Lantai+ IWF ... 94

Gambar 4.32 Display Maximum Applied Load Pada Pelat Lantai+ IWF ... 95

Gambar 4.33 Display Tegangan Pada Pelat Lantai + IWF ... 95

Gambar 4.34 Total Applied Load vs Displacement Pelat Lantai + IWF ... 96

Gambar 4.35 Total Applied Load vs Displacement Pelat Lantai + IWF ... 96

Gambar 4.36 Total Applied Load vs Displacement Perbandingan antara Pelat Lantai, Pelat Lantai + FRP1, Pelat Lantai + FRP2, Pelat Lantai + FRP3, Pelat Lantai + IWF ... 98

(9)

xvii Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat Mekanis Baja Struktural ... 8

Tabel 2.2 Data FRP ... 19

Tabel 2.3 Perbandingan Performance FRP ... 20

Tabel 3.1 Foto Investigasi Lt.4 Gedung-x ... 26

Tabel 3.2 Data Uji Kuat Tekan Beton Inti ... 27

Tabel 3.3 Detail Pelat Lt.4 (1’2-BB’) ... 29

Tabel 3.4 Regangan-Tegangan fc’ = 18MPa ... 39

Tabel 3.5 Detail Pelat dengan Perkuatan FRP Model Satu ... 49

Tabel 3.6 Detail Pelat dengan Perkuatan FRP Model Dua ... 55

Tabel 3.7 Detail Pelat dengan Perkuatan FRP Model Tiga ... 61

Tabel 3.8 Detail Pelat dengan Perkuatan Balok IWF ... 67

Tabel 3.9 Hasil Wawancara ... 73

Tabel 4.1 Persentase Perkuatan Pelat ... 97

Tabel 4.2 Perbandingan Tegangan Tulangan ... 97

Tabel 4.3 Perbandingan Tegangan Perkuatan Pelat Lantai ... 97

Tabel 4.4 Biaya Perkuatan Pelat Lantai dengan FRP Model Satu ... 98

Tabel 4.5 Biaya Perkuatan Pelat Lantai dengan FRP Model Dua ... 99

Tabel 4.6 Biaya Perkuatan Pelat Lantai dengan FRP Model Tiga ... 99

Tabel 4.7 Biaya Perkuatan Pelat Lantai dengan IWF ... 99

Tabel 4.8 Metode Pekerjaan dan Lama Waktu Pengerjaan Perkuatan Pelat Lantai dengan FRP Model Satu, Dua, Tiga ... 100

Tabel 4.9 Metode Pekerjaan dan Lama Waktu Pengerjaan Perkuatan Pelat Lantai dengan IWF ... 100

(10)

DAFTAR NOTASI

A Luas penampang E modulus elastis F Besar gaya tekan Ce Kuat tarik ultimate

fc tegangan tekan beton pada regangan ԑc f’c kuat tekan uniaksial beton

ffu Kuat tarik FRP

f*fu Faktor reduksi lingkungan fy titik leleh baja

Ntf jumlah lapis FRP yang digunakan tf tebal FRP

wf lebar FRP

ԑc regangan tekan beton ԑfu Regangan FRP ԑ*fu Regangan pecah

ԑ0 regangan tekan beton pada tegangan fc’

σ Tegangan

[K] matriks kekakuan global {D} matriks perpindahan global {R} matriks gaya global

(11)

xix Universitas Kristen Maranatha

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran L.1 Surat Izin Investigasi ... 107 Lampiran L.2 Hasil Ouput Analisis ... 108

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Konstruksi merupakan suatu kegiatan membangun sarana maupun prasarana. Dalam bidang Arsitektur atau Teknik Sipil, sebuah konstruksi dikenal sebagai bangunan atau satuan infrastruktur pada sebuah area atau pada beberapa area. Secara ringkas konstruksi didefinisikan sebagai objek keseluruhan bangunan yang terdiri dari bagian-bagian struktur (Mulyono, D., 2014). Struktur bangunan pada umumnya terdiri dari struktur bawah (lower structure) dan struktur atas (upper structure). Struktur bawah adalah pondasi dan struktur bangunan yang berada di bawah permukaan tanah, sedangkan struktur atas adalah struktur bangunan yang berada di atas permukaan tanah seperti kolom, balok, pelat, dan tangga. Setiap komponen memiliki fungsi yang berbeda-beda di dalam sebuah struktur. Suatu bangunan gedung beton bertulang yang memiliki banyak lantai, sangat rawan terhadap keruntuhan jika tidak direncanakan dengan baik. Oleh karena itu, diperlukan suatu perencanaan struktur yang tepat dan teliti agar dapat memenuhi kriteria kekuatan (strength), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), dan umur rencana bangunan (durability) (Hardjoe, 2014).

Kerusakan pada beton tidak hanya disebabkan karena kesalahan dalam perhitungan atau perencanaan awal. Kerusakan pada bangunan struktur dapat disebabkan oleh kesalahan manusia (human error) pada saat pelaksanaan, hal ini karena pekerjaan yang dilakukan manusia/pekerja sebagian besar kualitasnya masih jauh di bawah rata-rata dibandingkan dengan perkembangan teknologi bahannya. Selain manusia, faktor biaya juga memiliki peranan penting dalam memenuhi kualitas bangunan yang bermutu. Biaya yang minim tentu akan memilih material yang kualitas minim pula/kualitas rendah. Kualitas rendah menyebabkan umur bangunan menjadi rendah. Selain itu penyebab kerusakan struktur bangunan adalah penggunaan fasilitas gedung yang buruk serta pemakaian fungsi bangunan yang tidak sesuai dengan perencanaan awal. Hal tersebut dapat menyebabkan beban distribusi yang terjadi pada bangunan lebih

(13)

2 Universitas Kristen Maranatha besar dari kapasitas bangunan dan menyebabkan kerusakan pada struktur bangunan.

Kerusakan struktur bangunan juga dapat terjadi karena bencana alam, seperti: tsunami, kebakaran, banjir, angin topan, atau bahkan peristiwa gempa bumi dengan skala cukup besar. Hal tersebut dapat mengakibatkan kerusakan struktur maupun non-struktur pada bangunan. Bentuk dan tingkat kerusakan yang terjadi mulai dari ringan sampai berat. Kerusakan yang ditimbulkan pada bangunan setelah gempa dapat terjadi antara lain karena perencanaan bangunan tidak didesain sesuai dengan peraturan perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung terbaru sehingga beban rencana lebih kecil dari beban aktual yang terjadi saat gempa. Beberapa kerusakan bangunan yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Kerusakan Struktur Bangunan

Sumber: BMKG, 2014

Jika kerusakan struktur bangunan telah terjadi, maka kekuatan (strength), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), dan umur rencana bangunan (durability) yang telah direncanakan tidak mungkin terlaksana dengan baik. Perbaikan atau perkuatan harus dilakukan jika kerusakan struktur terjadi agar tujuan dari pembangunan tersebut dapat dicapai kembali. Perbaikan adalah suatu tindakan dalam memodifikasi struktur yang telah mengalami kerusakan dan dilakukan pada sebagian atau seluruh bangunan untuk mengembalikan stabilitas struktur pada kondisi seperti semula. Perkuatan adalah suatu tindakan dalam

(14)

memodifikasi struktur sebelum terjadi kerusakan dengan tujuan untuk menaikkan kekuatan dari struktur.

Pelat merupakan komponen struktur yang pertama kali menerima beban mati maupun beban hidup. Beban dari pelat tersebut didistribusikan ke balok, lalu dari balok didistribusikan ke kolom. Jika pada pelat terjadi kerusakan seperti pada Gambar 1.2, maka pendistribusian beban tidak terjadi dengan baik dan fungsi dari bangunan itu tidak terlaksana sebagaimana mestinya. Pelat merupakan salah satu komponen struktur bangunan yang penting dan harus diperhatikan.

Gambar 1.2 Kerusakan Pelat Sumber: Andriani, 2011

Jika material pelat lantai adalah beton bertulang, maka kerusakan yang terjadi dapat berupa retak (cracks) atau pecah pada beton dalam garis-garis yang relatif panjang sempit, voids atau lubang-lubang relatif dalam dan lebar pada beton, ataupun scalling kelupasan dangkal pada permukaan (Isneini, M., 2013). Metode perbaikan dan perkuatan pelat lantai juga bermacam-macam, Jika kerusakan pelat yang terjadi adalah retak-retak, cukup dilakukan dengan injeksi menggunakan epoxy/resin atau produk lain yang khusus untuk injeksi beton. Kerusakan retak cukup lebar dan beton pecah, namun tulangan masih baik, perbaikan beton dapat dilakukan dengan cara beton dibersihkan dan dikasarkan kemudian di grouting ulang. Jika kerusakan sudah serius maka cara perbaikan yang dapat dilakukan adalah menambah ketebalan pelat. Penebalan pelat dapat dilakukan pada sisi bawah pelat, dengan memperhatikan kelekatan beton lama dan baru bekerja dengan baik. Agar terjadi kelekatan dapat menambahkan shear connector maupun admixture.

(15)

4 Universitas Kristen Maranatha Perkuatan pelat yang dilakukan harus mempertimbangkan antara biaya, waktu, dan mutu perkuatan. Perkuatan pada pelat lantai mempunyai beberapa solusi, yaitu: menggunakan FRP, menambah tebal pelat, dan sebagainya. Memilih perkuatan pelat yang efektif memerlukan beberapa pertimbangan, antara lain: seberapa besar pengaruh dari perkuatan yang dilakukan, biaya perkuatan, waktu pekerjaan, dan metode pelaksanaan pekerjaan. Analisis yang dilakukan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh dari perkuatan pelat, adalah dengan metode itu adalah Metode Elemen Hingga (MEH). MEH adalah salah satu metode numerik yang paling banyak dipakai di dunia Teknik Sipil. Metode ini memecahkan partial differential equations dan persamaan integrasi lainnya yang dihasilkan dari hasil diskritisasi, membagi permasalahan menjadi sejumlah elemen tertentu untuk mewakili permasalahan yang sebenarnya, dan jumlah elemennya adalah tidak berhingga (Bangun, M., 2011). MEH diaplikasikan mulai dari analisis stress (tegangan), dan deformasi pada bidang struktur bangunan. Saat ini, banyak software yang dapat digunakan untuk menganalisis MEH, salah satunya Autodesk Nastran In-Cad 2016.

Melakukan analisis pelat menggunakan software Autodesk Nastran In-Cad 2016, membutuhkan data yang lengkap, yaitu: dimensi pelat, tebal pelat, mutu beton, diameter tulangan, jenis tulangan, dan spasi antar tulangan. Oleh sebab itu, dibutuhkan investigasi dan uji lapangan. Investigasi dilakukan untuk mengetahui tebal pelat, dimensi pelat, sedangkan pengujian lapangan dilakukan untuk mengetahui mutu beton, diameter tulangan, jenis tulangan, dan spasi antar tulangan. Uji lapangan yang dilakukan berupa pemeriksaan konfigurasi tulangan beton, dan uji kuat tekan beton inti. Setelah dilakukan analisis perkuatan pelat, maka dilakukan analisis biaya perkuatan pelat, lamanya waktu pengerjaan, dan metode pelaksanaan pekerjaan untuk mendapatkan jenis perkuatan yang efektif.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian adalah:

1. Menganalisis struktur pelat eksisting, dan perkuatannya dengan metode MEH dengan menggunakan software Autodesk Nastran In-Cad 2016;

(16)

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian adalah:

1. Data struktural pelat, adalah data real pelat dari salah satu gedung di Kota Jakarta;

2. Data yang diperoleh dari perusahan yaitu data gambar, tebal pelat, dan tulangan;

3. Analisis perkuatan struktur pelat yang dilakukan adalah displacement, tegangan dan applied load dengan bantuan software Autodesk Nastran In-cad 2016;

4. Tidak dilakukan perhitungan manual;

5. Balok yang menumpu pelat, diasumsikan sebagai perletakan sendi;

6. Jenis perkuatan pelat yang dianalisis hanya menggunakan FRP, dan menggunakan balok IWF;

7. Tidak dilakukan analisis sambungan perkuatan balok IWF ke beton eksisting, dan dianggap kuat;

8. Dilakukan perencanaan anggaran biaya perkuatan struktur pelat lantai.

1.4 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan adalah:

BAB I: Pendahuluan, menguraikan latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, dan sistematika penulisan.

BAB II: Tinjauan Literatur, berisi tentang teori yang digunakan dalam Tugas Akhir.

BAB III: Metode Penelitian, berisikan diagram alir penelitian, investigasi bangunan pengujian Lapangan, data, dan denah struktur pelat Lt.4. BAB IV: Analalisis Data, berisi penjelasan analisis struktur pelat lantai sampai

pada pencapaian tujuan.

(17)

102 Universitas Kristen Maranatha

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Hasil analisis dengan menggunakan metode MEH dengan software Autodesk Nastran In-cad 2016, dan analisis biaya perkuatan pelat lantai maka didapatkan:

1. Berdasarkan displacement, perkuatan pelat dengan FRP model satu lebih kecil dibandingan dengan FRP model dua dan tiga, dengan displacement sebesar 0,2067mm;

2. Displacement perkuatan dengan balok IWF adalah 0,781mm;

3. Berdasarkan tegangan maksimum pada pelat lantai, perkuatan FRP model tiga lebih baik dibandingkan dengan FRP model satu, dan dua, dengan tegangan sebesar 3,896MPa;

4. Tegangan maksimum pada pelat lantai dengan perkuatan IWF adalah 3,4891MPa;

5. Berdasarkan tegangan pada pelat lantai, perkuatan pelat dengan FRP model satu, dua dan tiga lebih kecil dibandingan dengan perkuatan balok IWF; 6. Berdasarkan tegangan maksimum pada tulangan baja pelat lantai, perkuatan

FRP model tiga lebih baik dibandingkan dengan FRP model satu, dan dua, dengan tegangan sebesar 1,4767MPa;

7. Tegangan maksimum pada tulangan baja pelat lantai dengan perkuatan IWF adalah 2,318MPa;

8. Berdasarkan tegangan pada tulangan baja pelat lantai, perkuatan pelat dengan FRP model satu, dua, dan tiga lebih kecil dibandingan dengan perkuatan balok IWF;

9. Berdasarkan metode pelaksanaan perkuatan, perkuatan pelat dengan FRP lebih mudah, dan lebih cepat dibandingan dengan perkuatan balok IWF;

(18)

10. Berdasarkan biaya pelaksanaan perkuatan pada pelat lantai, perkuatan FRP model tiga lebih murah dibandingkan dengan FRP model satu, dan dua, dengan biaya perkuatan sebesar Rp. 1.235.850,-;

11. Biaya perkuatan menggunakan IWF adalah sebesar Rp. 1.449.432,-;

12. Berdasarkan biaya pelaksanaan perkuatan pada pelat lantai, perkuatan FRP model tiga lebih murah dibandingkan dengan perkuatan IWF;

13. Berdasarkan hasil analisis, metode pelaksanaan, lama waktu pekerjaan dan biaya perkuatan, perkuatan FRP model tiga paling baik.

5.2 Saran

Dalam melakukan perkuatan pelat lantai, harus mempertimbangkan antara hasil analisis, biaya, dan lama waktu pekerjaan perkuatan. Memilih perkuatan bukan saja dari hasil analisis, tetapi harus mempertimbangkan metode pelaksanaan yang paling baik pada tempat dilakukannya pelaksanaan perkuatan, waktu lama pekerjaan yang dibutuhkan, dan biaya yang dimiliki untuk melakukan perkuatan tersebut.

(19)

PERBANDINGAN PERKUATAN STRUKTUR

PELAT DENGAN METODE ELEMEN HINGGA

Diajukan sebagai syarat untuk menempuh ujian sarjana Di Program Studi S-1 Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Kristen Maranatha Bandung

Disusun oleh:

SAMUEL AGUSTINUS NRP: 1321005

Pembimbing:

CINDRAWATY LESMANA, S.T., MSc. (Eng.), Ph.D.

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA

BANDUNG

(20)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala rahmat yang telah dilimpahkan oleh-Nya, sehingga dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir. Tugas Akhir merupakan pembahasan laporan penelitian dengan judul PERBANDINGAN PERKUATAN STRUKTUR PELAT

DENGAN METODE ELEMEN HINGGA. Tugas Akhir diajukan sebagai

syarat untuk menempuh ujian sarjana di Program Studi S-1 Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha, Bandung.

Dalam proses penulisan Tugas Akhir ini tentu saja penulis menemui hambatan dan menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna serta masih bersifat sederhana. Pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan Tugas Akhir, khususnya kepada:

1. Orang tua, papah (Cece Chandra) dan mamah (Wiwih) yang selalu memberikan doa dan dukungan dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini. 2. Cindrawaty Lesmana, S.T., MSc. (Eng,), Ph.D. selaku dosen pembimbing yang

telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan Tugas Akhir.

3. Dr. Anang Kristianto, S.T., M.T. selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran dalam penyusunan Tugas Akhir.

4. Ir. Daud R. Wiyono, M.Sc. selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran dalam penyusunan Tugas Akhir.

5. Ir. Hendaryanto W., M.B.A. selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan masukan dan saran dalam penyusunan Tugas Akhir.

6. Tan Lie Ing, S.T., M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan dan saran dalam penyusunan Tugas Akhir.

7. Seluruh dosen Program Studi S-1 Teknik Sipil, Universitas Kristen Maranatha yang telah mendidik dari awal perkuliahan.

(21)

viii Universitas Kristen Maranatha 8. Seluruh staf edukatif dan administrasi Program Studi S-1 Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha.

9. Keluarga besar yang telah banyak memberikan semangat, dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

10.Sahabat, Agustinus P.N, Christian, Agnes Maria, Brama Kurnia, Enrimon Elyasaf, Andri Suryadi, Reinaldo, Marceline Adriani, Kaleb Adrian, Khibouth Ambrosia, Stefan Wibowo dan Michael Kurniawan yang telah dilalui bersama. 11.Sahabat, Helen Angelica, Eryanto, Rainer Kurniawan, Anton, Ricky Sanjaya, Steven, Vebiana Oey, Sofian, Willy, Ivano, Natalia, dan teman-teman friend yang telah memberikan semangat, motivasi selama penyusunan Tugas Akhir. 12.Teman-teman di Program Studi S-1 Teknik Sipil Universitas Kristen

Maranatha angkatan 2013 atas dukungannya selama penyusunan Tugas Akhir. 13.Semua pihak yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir

ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat memberikan sumbangan nyata untuk kemajuan Teknik Sipil pada khususnya, dan bagi pihak yang memerlukannya.

Bandung, 10 Januari 2017 Penyusun

Samuel Agustinus NRP: 1321005

(22)

DAFTAR PUSTAKA

[1] American Concrete Institute, 2002, Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures (ACI 440.2R-02): Reported by ACI Committee 440, ACI Committee 440 [2] Andriani, N., 2011, Penanggulangan Kerusakan Under Reinforced Pada

Lantai Jembatan Siphon, Retrieved Agustus 15, 2016, from:

http://noviandrianicivil.blogspot.co.id/2012/02/penanggulangan-kerusakan-under.html.

[3] Asroni, A., 2010, Balok dan Pelat Beton Bertulang, Yogyakarta: Graha Ilmu.

[4] Bangun, M., 2011, Metode Elemen Hingga Pada Struktur, Retrieved November 24 2016, from:

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/30280/4/Chapter%20II.pdf. [5] Basri, T. H., 2014, Studi Eksperimental Penggunaan FRP (Fiber Reinforced

Polymer) Terhadap Perkuatan Kolom Beton Bertulang, Bandung.

[6] BMKG, 2014, Gempa Bumi, Retrieved Agustus 24, 2016, from:

http://www.bmkg.go.id/BMKG_Pusat/Gempabumi_-_Tsunami/Gempabumi.bmkg.

[7] Dipohusodo, I., 1993, StrukturBetonBertulang, Jakarta: Penerbit Gramedia. [8] Garuda, P.G., TT, Product Catalogue, Retrieved November 19 2016, from:

http://www.gunungsteel.com/steel/images/stories/file/GRD-NewCatalogue.pdf.

[9] Hardjoe, 2014, Struktur Atas (Upper Structure) dan Struktur Bawah (Lower Structure), Retrieved Agustus 15, 2016, from:

http://tanpawaton.blogspot.co.id/2014/03/struktur-atas-upper-structure-dan.html.

[10] Imagebali, 2016, Beberapa Penyebab Kerusakan Bangunan dan Cara Mengatasinya, Retrieved November 16, 2016, from:

(23)

105 Universitas Kristen Maranatha http://imagebali.net/detail-artikel/1050-beberapa-penyebab-kerusakan-bangunan-dan-cara-mengatasinya.php.

[11] Imran, S., dkk., 2014, Perencanaan Dasar Struktur Beton Bertulang, Bandung: Penerbit ITB.

[12] Isneini, M., 2009, Kerusakan dan Perkuatan Struktur Beton Bertulang, Retrieved Agustus 24,2016, from:

http://ft-sipil.unila.ac.id/ejournals/index.php/jrekayasa/article/download/25/28.

[13] McCormac, J.C., 2003, Desain Beton Bertulang, Jakarta: Penerbit Erlangga. [14] Mulyono, D., 2014, Pengertian Konstruksi Bangunan, Retrieved Agustus

10, 2016, from:

http://struktursivil12.blogspot.co.id/2014/03/pengertian-konstruksi-bangunan.html.

[15] Nawy, E.G., 1990, Beton Bertulang Suatu Pendekatan Dasar, Bandung: Penerbit: PT.Eresco.

[16] Nur, O.F., 2009, Analisa Pengaruh Penambahan Tulangan Tekan Terhadap Daktilitas Kurvatur Balok Beton Bertulang, Retrieved November 24 2016, from:

http://jrs.ft.unand.ac.id/index.php/jrs/article/download/v5-n1-nur/63.

[17] Rezady, D., dkk., 2003, Concrete Repair and Maintenance, Jakarta: Penerbit Yayasan John Hi-Tech Idetama.

[18] Setiawan, A., 2013, Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Jakarta: Penerbit Erlangga.

[19] Setiawan, E., 2016, Kamus Besar Bahasa Indonesia, Retrieved November 18 2016, from:

http://kbbi.web.id/.

[20] Siburian, S., 2010, Tanpa Judul, Retrieved November 16, 2016, from: http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19296/4/Chapter%20I.pdf. [21] SNI 2847:2013, 2013, Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan

Gedung, Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.

[22] Tarigan, I.A., 2014, Autodesk Tawarkan Nastran Baru Berbasis Cloud, Retrieved November 17, 2016, from:

(24)

http://teknologi.metrotvnews.com/read/2014/08/13/277086/autodesk-tawarkan-nastran-baru-berbasis-cloud.