Analisis Kekakuan Struktur Portal Terbuka Dibandingkan Dengan Pemanfaatan Dinding Bata Sebagai Bracing Terhadap Gaya Gempa Secara Modal Analysis 2d Dan Program Etabs 3D
ANALISIS KEKAKUAN STRUKTUR PORTAL TERBUKA
DIBANDINGKAN DENGAN PEMANFAATAN DINDING
BATA SEBAGAI BRACING TERHADAP GAYA GEMPA
SECARA MODAL ANALYSIS 2D DAN PROGRAM ETABS 3D
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam
menyelesaikan studi S1 di Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara
Disusun oleh :
CLAUDYA B. BENEDICTA
120404061
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1002
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Salah satu sistem struktur yang paling banyak digunakan di Indonesia
adalah struktur portal beton bertulang dengan dinding bata. Umumnya, dinding
bata pada struktur hanya difungsikan sebagai partisi dan dalam perencanaan
diperhitungkan sebagai beban mati tambahan struktur. Namun, ternyata beberapa
penelitian menunjukkan bahwa dengan perencanaan yang baik, dinding bata dapat
menambah kekakuan dan kekuatan struktur.
Tugas akhir ini akan membandingkan antara portal terbuka (open frame)
di mana dinding dianggap sebagai partisi dan portal dengan dinding sebagai
elemen
struktur (infilled frame). Dinding bata dimodelkan sebagai bracing
dengan metode equivalent diagonal strut oleh FEMA. Perbandingan akan ditinjau
dari gaya geser dasar, perioda getar, deformasi, dan gaya dalam struktur. Analisis
dilakukan dalam dua tahap, yaitu membandingkan hasil analisis manual 2D
dengan hasil analisis program ETABS 2D, lalu dilanjutkan dengan analisis
respons spektrum 3D oleh program ETABS. Dari penelitian diperoleh bahwa hasil
modal analysis tidak jauh berbeda dengan program ETABS. Gaya geser dasar,
perioda getar, dan gaya normal pada infilled frame lebih tinggi dibandingkan
portal terbuka. Sedangkan deformasi struktur, momen, dan gaya lintang dari
infilled frame lebih kecil dari portal terbuka.
Kata kunci : dinding bata, equivalent diagonal strut, analisis respons spektrum
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
setiap berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan
tugas akhir ini sebagai syarat yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana
tekik program studi teknik sipil dari Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “Analisis Kekakuan Struktur Portal
Terbuka Dibandingkan dengan Pemanfaatan Dinding Bata Sebagai Bracing
Terhadap Gaya Gempa Secara Modal Analysis 2D dan Program ETABS 3D”.
Penulis menyadari bahwa penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, dukungan, dan bantuan dari semua pihak baik secara moral maupun
material. Untuk itu, pada bagian ini penulis ingin memberikan apresiasi serta
ucapan terima kasih yang tulus kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku dosen pembimbing yang
telah mengarahkan, membuka wawasan penulis, membantu, dan
memotivasi penulis selama melakukan penelitian serta penulisan hingga
akhirnya tugas akhir ini selesai. Terima kasih untuk banyaknya waktu
yang telah disediakan bagi penulis dan banyaknya pengertian terhadap
ketidakmampuan penulis;
2.
Bapak Ir. Sanci Barus, M.T. dan Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T. selaku
dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan dan arahan dalam
penyempurnaan tugas akhir ini;
3.
Dr. Ir. Medis Sejahtera Surbakti, M.T. selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
Universitas Sumatera Utara
4.
Ir. Andy Putra Rambe, MBA selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
5.
Bapak dan Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara yang telah memberikan ilmunya selama penulis menempuh masa
studi S1;
6.
Bapak dan Ibu Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara;
7.
Yang teristimewa, kedua orang tua penulis, Simon Dertha Tarigan dan
Ida Rohriani Damanik, yang telah memberi dukungan, pengertian, dan
kepercayaan serta telah menjadi salah satu sumber inspirasi bagi penulis.
Terima kasih juga kepada kedua adik penulis, Natasha Ilauina dan
Amanda Christie, yang telah mendukung penulis dalam doa dan
menyemangati penulis;
8.
Yang teristimewa, partner seperjuangan penulis dalam pengerjaan tugas
akhir ini, Joshua Manggala Reksoraharjo, yang selalu ada untuk
memberikan bantuan, dukungan, waktu, dan tenaganya;
9.
Seluruh Angkatan 2012 Departemen Teknik Sipil USU, di antaranya
kepada Aditya Manalu, Nurlely, Astrya, Ecy, Agita, Anastasya, George
Tobing, Michael Candra, Brian Halomoan, Frans Nainggolan, Ahmed,
dan teman-teman lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu;
10. Anak-anak sekolah minggu GBKP Pasar IV Medan yang telah memberi
inspirasi dan semangat di tengah-tengah perjuangan menyelesaikan tugas
akhir.
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna
karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis. Oleh sebab itu, penulis
memohon maaf untuk setiap kekurangan dalam tugas akhir ini dan sangat
mengharapkan kritik dan saran sebagai perbaikan di masa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap kiranya tugas akhir ini dapat memberikan
sumbangsih sebagai kemajuan ilmu teknik sipil khususnya di bidang struktur.
Medan,
Mei 2017
Hormat saya,
Penulis
Claudya B. Benedicta
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................... i
KATA PENGANTAR .................................................................................. ii
DAFTAR ISI ................................................................................................ v
DAFTAR TABEL ........................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
DAFTAR NOTASI ....................................................................................... xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ............................................................... 3
1.3
Tujuan Penelitian ................................................................ 3
1.4
Batasan Masalah ................................................................. 4
1.5
Metode Penulisan ............................................................... 5
1.6
Sistematika Penulisan ......................................................... 5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Konsep Dasar Mekanisme Gempa ...................................... 7
2.2
Analisis Beban Gempa ........................................................ 9
2.3
Pengaruh Gempa Terhadap Struktur ................................... 12
2.4
Dinding Bata pada Struktur Beton Bertulang ...................... 14
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Sifat-sifat Batu Bata ................................................ 14
2.4.2 Pengaruh Dinding Bata Terhadap Struktur Beton
Bertulang ................................................................ 20
2.4.3 Pemodelan
Dinding
Bata
dengan
Equivalent
Diagonal Strut ......................................................... 25
2.5
Derajat Kebebasan (Degree of Freedom, DOF) ................... 28
2.6
Prinsip Bangunan Geser (Shear Building) ........................... 29
2.7
Sistem Single Degree of Freedom ....................................... 32
2.8
Dinamik Karakteristik Struktur Bangunan .......................... 33
2.8.1 Massa ...................................................................... 33
2.8.2 Kekakuan ................................................................ 35
2.8.3 Redaman ................................................................. 37
2.9
Sistem Multi Degree of Freedom ........................................ 39
2.10 Modal Analysis pada Undamped Free Vibration Sistem
SDOF ................................................................................. 41
2.10.1 Frekuensi Natural, Perioda Getar, dan Mode Shape . 41
2.10.2 Gaya Gempa ........................................................... 45
2.11 Ketentuan Umum Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Struktur Bangunan Gedung Sesuai SNI Gempa 2012 ........
46
2.11.1 Faktor Keutamaan ................................................... 46
2.11.2 Kombinasi Beban untuk Metoda Ultimit ................. 48
2.11.3 Parameter Percepatan Terpetakan ............................ 51
2.11.4 Kelas Situs .............................................................. 52
Universitas Sumatera Utara
2.11.5 Koefisien Situs dan Parameter Respons Spektral
Percepatan
Gempa
Maksimum
yang
Dipertimbangkan Risiko-Tertarget (MCE R ) ............ 53
2.11.6 Parameter Percepatan Spektral Desain ..................... 54
2.11.7 Penentuan Kategori Desain Seismik ........................ 54
2.11.8 Pemilihan Sistem Struktur ....................................... 55
2.11.9 Analisis Statis Ekivalen ........................................... 57
2.11.9.1 Gaya Geser Dasar Statis ............................. 57
2.11.9.2 Penentuan Perioda Fundamental Sruktur .... 58
2.11.9.3 Distribusi Vertikal Beban Gempa .............. 59
2.11.9.4 Distribusi Horizontal ................................. 60
2.11.10 Analisis Respons Spektrum ................................... 60
2.11.10.1 Spektrum Respons ................................... 60
2.11.10.2 Jumlah Ragam ......................................... 62
2.11.10.3 Parameter Respons Ragam ...................... 62
2.11.10.4 Parameter Respons Terkombinasi ............ 63
2.11.10.5 Gaya Geser Dinamis ................................ 63
2.11.10.6 Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai 63
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Diagram Alir Penelitian ...................................................... 66
3.2
Studi Literatur ..................................................................... 68
3.3
Pemodelan Struktur ............................................................ 68
3.3.1 Konfigurasi Struktur ................................................ 68
3.3.2 Karakteristik Material .............................................. 71
Universitas Sumatera Utara
3.3.3 Dimensi Elemen Struktur ........................................ 71
3.3.4 Bracing ekivalen ..................................................... 72
3.4
Pembebanan ....................................................................... 73
3.4.1 Beban Mati .............................................................. 73
3.4.2 Beban Hidup ........................................................... 74
3.4.3 Beban Gempa .......................................................... 74
3.5
Kategori Desain Seismik (KDS) Struktur ............................ 77
3.6
Analisis 2D pada Salah Satu Bentang Portal Secara Manual
dan dengan Program ETABS .............................................. 78
3.7
Kombinasi Pembebanan ...................................................... 78
3.8
Analisis 3D dengan Program ETABS ................................. 79
3.8.1 Perioda Fundamental Struktur ................................. 79
3.8.2 Gaya Geser Dasar .................................................... 80
3.8.3 Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai ............... 81
3.8.4 Gaya-gaya Dalam Kolom ........................................ 82
3.9
Perbandingan Hasil ............................................................. 82
3.10 Kesimpulan ........................................................................ 82
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1
Pembebanan Struktur .......................................................... 83
4.1.1 Beban Mati (Dead Load) ......................................... 83
4.1.2 Beban Hidup (Live Load) ........................................ 86
4.2
Perhitungan Dimensi Diagonal Strut ................................... 87
4.3
Analisis 2D dengan Modal Analysis .................................... 88
4.3.1
Analisis 2D Struktur Portal Terbuka ...................... 88
Universitas Sumatera Utara
4.4
4.5
4.6
4.3.2
Analisis 2D Struktur Infilled Frame ...................... 98
4.3.3
Perbandingan Hasil Modal Analysis dan ETABS .. 105
Analisis 3D Struktur Portal Terbuka ................................... 106
4.4.1
Analisis Statis Ekivalen pada Portal Terbuka ........ 106
4.4.2
Analisis Respons Spektrum pada Portal Terbuka .... 108
4.4.3
Kontrol Desain Struktur ........................................ 110
4.4.4
Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai .............. 111
Analisis 3D Struktur Portal Terbuka ................................... 112
4.5.1
Analisis Statis Ekivalen pada Portal Terbuka ........ 112
4.5.2
Analisis Respons Spektrum pada Portal Terbuka .... 113
4.5.3
Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai .............. 115
Diskusi ............................................................................... 116
4.6.1
Perbandingan Perioda Fundamental Struktur ......... 116
4.6.2
Perbandingan Gaya Geser Dasar Struktur .............. 118
4.6.3
Perbandingan Perpindahan dan Simpangan Antar
Lantai .................................................................... 122
4.6.4
BAB V
Perbandingan Gaya-gaya Dalam pada Kolom ........ 126
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan ........................................................................ 128
5.2
Saran .................................................................................. 129
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... xx
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Prosedur Analisis yang Boleh Digunakan (SNI 03-1760-2012) .. 11
Tabel 2.2 Faktor Koreksi Kuat Tekan Batu Bata (ASTM C 1314-03) ........ 18
Tabel 2.3 Kategori Risiko Gedung (SNI 03-1726-2012) ............................ 46
Tabel 2.4 Faktor Keutamaan Gempa (SNI 03-1726-2012) ......................... 48
Tabel 2.5 Klasifikasi Situs (SNI 03-1726-2012) ........................................ 52
Tabel 2.6 Koefisien Kelas Situs �� (SNI 03-1726-2012) ............................ 54
Tabel 2.7 Koefisien Kelas Situs �� (SNI 03-1726-2012) ............................ 54
Tabel 2.8 KDS Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Perioda Pendek
(SNI 03-1726-2012) ................................................................... 57
Tabel 2.9 KDS Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Perioda 1 Detik
(SNI 03-1726-2012) ................................................................... 57
Tabel 2.10 Koefisien �� (SNI 03-1726-2012)............................................... 59
Tabel 2.11 Koefisien �� (SNI 03-1726-2012) .............................................. 59
Tabel 2.12 Simpangan Antar Lantai Ijin, ∆� (SNI 03-1726-2012) ............... 65
Tabel 3.1 Konfigurasi Struktur .................................................................. 69
Tabel 3.2 Dimensi Elemen Struktur ........................................................... 71
Tabel 3.3 Karakteristik Bata, Mortar, dan Dinding Bata ............................ 72
Tabel 3.4 Beban Mati Struktur ................................................................... 74
Tabel 4.1 Massa Portal Terbuka 2D Hasil Analisis ETABS ....................... 90
Tabel 4.2 Nilai Perioda Fundamental Portal Terbuka 2D Hasil Analisis
ETABS ....................................................................................... 92
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Perbandingan Nilai Perioda Fundamental Portal Terbuka Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 93
Tabel 4.4 Perbandingan Nilai Gaya Geser Dasar Portal Terbuka Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 100
Tabel 4.5 Nilai Perioda Fundamental Infilled Frame 2D Hasil Analisis
ETABS ...................................................................................... 101
Tabel 4.6 Perbandingan Nilai Perioda Fundamental Infilled Frame Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 101
Tabel 4.7 Perbandingan Nilai Gaya Geser Dasar Infilled Frame Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 105
Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Perioda Fundamental dengan Modal
Analysis dan ETABS ................................................................. 105
Tabel 4.9 Perbandingan Nilai Gaya Geser Dasar dengan Modal Analysis
dan ETABS ............................................................................... 105
Tabel 4.10 Perioda Fundamental Portal Terbuka Hasil Analisis ETABS, � . 106
Tabel 4.11 Berat Struktur Portal Terbuka .................................................... 107
Tabel 4.12 Selisih Nilai Perioda Fundamental Portal Terbuka ..................... 108
Tabel 4.13 Partisipasi Massa Ragam Portal Terbuka .................................... 109
Tabel 4.14 Perbandingan �� dan 85% �� Portal Terbuka ............................... 109
Tabel 4.15 Perpindahan Elastis Portal Terbuka ............................................ 111
Tabel 4.16 Simpangan Antar Lantai Desain Portal Terbuka ......................... 111
Tabel 4.17 Perioda Fundamental Infilled Frame Hasil Analisis ETABS, � ... 112
Tabel 4.18 Selisih Nilai Perioda Fundamental Infilled Frame ...................... 114
Tabel 4.19 Partisipasi Massa Ragam Infilled Frame .................................... 114
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.20 Perbandingan Vd dan 85% Vs Infilled Frame .............................. 115
Tabel 4.21 Perpindahan Elastis Infilled Frame ............................................ 115
Tabel 4.22 Simpangan Antar Lantai Desain Infilled Frame ......................... 115
Tabel 4.23 Perbandingan Perioda Fundamental Setiap Struktur ................... 116
Tabel 4.24 Perpindahan Portal Terbuka Per Mode ....................................... 118
Tabel 4.25 Perpindahan Portal Terbuka Per Mode ....................................... 118
Tabel 4.26 Perbandingan Gaya Geser Dasar ................................................ 118
Tabel 4.27 Perbandingan Perpindahan Arah X (�� ) ..................................... 121
Tabel 4.28 Perbandingan Perpindahan Arah Y (�� ) ..................................... 121
Tabel 4.29 Perbandingan Simpangan Antar Lantai Arah X (∆� ) .................. 123
Tabel 4.30 Perbandingan Simpangan Antar Lantai Arah Y (∆� ) ................... 123
Tabel 4.31 Perbandingan Momen pada Kolom Akibat Beban Gempa .......... 127
Tabel 4.32 Perbandingan Gaya Lintang pada Kolom Akibat Beban Gempa .. 127
Tabel 4.33 Perbandingan Gaya Normal pada Kolom Akibat Beban Gempa .. 127
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Prosedur Analisis yang Boleh Digunakan (SNI 03-17602012) ..................................................................................... 1
Gambar 1.2 Struktur 6 Lantai yang Ditinjau (Paudel dan Adhikari, 2015).. 2
Gambar 2.1 Lempeng Tektonik Utama (FEMA P-749,2010) .................... 7
Gambar 2.2 Mekanisme Gaya Gempa (www.achmadsya.wordpress.com)
9
Gambar 2.3 Ketidakstabilan Struktur Kolom dan Balok terhadap Beban
Horisontal (Schodek, 1999) ................................................... 13
Gambar 2.4 Metode untuk Menjamin Kestabilan Struktur (Schodek,
1999) ..................................................................................... 14
Gambar 2.5 Detail Penulangan Struktur Portal Benda Uji (Tanjung dan
Maidiawati, 2016) ................................................................. 21
Gambar 2.6 Hasil Uji Ketahanan dan Perpindahan Lateral Benda Uji
(Tanjung dan Maidiawati, 2016) ............................................ 22
Gambar 2.7 Portal Terbuka dan Infilled Frame yang Diuji (Paudel dan
Adhikari, 2015) ..................................................................... 23
Gambar 2.8 Perilaku Bracing Ekivalen dari Dinding (Paulay dan Pristley,
1992) ..................................................................................... 26
Gambar 2.9 Ilustrasi Pemodelan Bracing Ekivalen ................................... 27
Gambar 2.10 Detail Angkur Antara Dinding Pengisi dan Struktur Rangka
Ketika Dinding Bata Diintegrasikan dengan Struktur Rangka
(Murty et al, 2006) ................................................................ 28
Gambar 2.11 Konstruksi Dinding Bata dan Kolom (Boen et al, 2010) ........ 28
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12 Pola Goyangan Struktur Bertingkat Banyak (Pranoto, 2008) .. 30
Gambar 2.13 Pemodelan Struktur SDOF (Clough dan Penzien, 2003) ........ 32
Gambar 2.14 Matriks Massa untuk Model dengan 1 DOF .......................... 34
Gambar 2.15 Lumped-Mass pada Struktur Tiga Tingkat ............................. 35
Gambar 2.16 Struktur 3 DOF, Model Matematik, dan Diagram Free-body
(Pranoto, 2012) ..................................................................... 40
Gambar 2.17 Gaya Gempa pada Struktur MDOF ........................................ 46
Gambar 2.18 Spektrum Respons Desain (SNI 03-1726-2012) ..................... 62
Gambar 2.19 Simpangan Antar Lantai (SNI 03-1726-2012) ....................... 64
Gambar 3.1 1 Diagram Alir Analisis 2D ................................................... 66
Gambar 3.2 Diagram Alir Analisis 3D ...................................................... 67
Gambar 3.3 Denah Struktur ...................................................................... 69
Gambar 3.4 Pemodelan 3D Portal Terbuka ............................................... 70
Gambar 3.5 Portal Terbuka Arah X .......................................................... 70
Gambar 3.6 Portal Terbuka Arah Y .......................................................... 71
Gambar 3.7 Infilled Frame Arah X ........................................................... 72
Gambar 3.8 Infilled Frame Arah Y ........................................................... 73
Gambar 3.9 Peta Gempa Perioda Pendek, �� ............................................. 75
Gambar 3.10 Peta Gempa Perioda Pendek, �� ............................................. 75
Gambar 3.11 Kurva Respons Spektrum Kota Medan dengan Kondisi Tanah
Sedang .................................................................................. 77
Gambar 4.1 Beban Mati Pelat Lantai ........................................................ 84
Gambar 4.2 Beban Mati Pelat Atap .......................................................... 84
Gambar 4.3 Beban Mati pada Balok Arah X ............................................. 85
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Beban Mati pada Balok Arah Y ............................................. 85
Gambar 4.5 Beban Hidup pada Pelat Lantai .............................................. 86
Gambar 4.6 Beban Hidup pada Pelat Atap ................................................ 86
Gambar 4.7 Pemodelan 2D Portal Terbuka ............................................... 89
Gambar 4.8 Pemodelan Kekakuan Portal Terbuka .................................... 90
Gambar 4.9 Distribusi Gaya Geser Tiap Tingkat Portal Terbuka 2D ......... 98
Gambar 4.10 Pemodelan 2D Infilled Frame ................................................ 98
Gambar 4.11 Pemodelan Kekakuan Struktur Infilled Frame ....................... 99
Gambar 4.12 Distribusi Gaya Geser Tiap Tingkat Infilled Frame 2D .......... 104
Gambar 4.13 Capacity Ratio pada Kolom ................................................... 110
Gambar 4.14 Capacity Ratio pada Balok .................................................... 110
Gambar 4.15 Mode Shape pada Struktur Portal Terbuka ............................. 117
Gambar 4.16 Mode Shape pada Struktur Infilled Frame ............................. 117
Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Gaya Geser Dasar Arah X ..................... 119
Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Gaya Geser Dasar Arah Y ..................... 119
Gambar 4.19 Perpindahan Elastis Arah X ................................................... 120
Gambar 4.20 Perpindahan Elastis Arah Y ................................................... 121
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Δx Setiap Struktur ................................ 122
Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Δy Setiap Struktur ................................ 122
Gambar 4.23 Bidang Momen Kolom pada Portal Terbuka Akibat Beban
Gempa .................................................................................. 124
Gambar 4.24 Bidang Momen Kolom pada Infilled Frame Akibat Beban
Gempa .................................................................................. 124
Gambar 4.25 Bidang Lintang pada Portal Terbuka Akibat Beban Gempa ... 125
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.26 Bidang Lintang pada Infilled Frame Akibat Beban Gempa ..... 125
Gambar 4.27 Bidang Normal pada Portal Terbuka Akibat Beban Gempa .... 126
Gambar 4.28 Bidang Normal pada Infilled Frame Akibat Beban Gempa .... 126
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
�
= lebar bracing ekivalen
��
= faktor amplifikasi defleksi
�
= koefisien redaman
��
= koefisien respons seismik
���
= modulus elastisitas material portal (beton)
���
= modulus elastisitas material dinding pengisi
��
= koefisien situs pada perioda pendek
�
= Modulus elastisitas material
�ℎ
= pengaruh beban gempa horisontal
��
= pengaruh beban gempa vertikal
��
= gaya redaman
��
= gaya pegas
��
��
��
= gaya inersia
= koefisien situs pada perioda 1 detik
= gaya gempa lateral yang timbul di semua tingkat
�
= percepatan gravitasi
��,�
= gaya gempa setiap mode
ℎ�
= ketinggian struktur dalam meter di atas dasar sampai tingkat tertinggi
�
= momen inersia
ℎ�
= tinggi kolom di antara as-balok
ℎ���
= tinggi dinding pengisi
struktur
Universitas Sumatera Utara
��
= inersia penampang kolom
�
= kekakuan elemen struktur
��
= faktor keutamaan gempa
�
= eksponen yang terkait perioda struktur
�
= Panjang bentang kolom
�
= massa struktur
����
= panjang dinding pengisi
��,�
= massa pendekatan dari n massa ke satu massa
��
= pengaruh gaya gempa horisontal dari � atau ��
�
= faktor modifikasi respons
��
= respons spektral percepatan
��1
= parameter percepatan spektral desain untuk perioda 1 detik
�(�)
�� (�)
= beban dinamis
= variasi waktu perpindahan dengan gerakan harmonis sederhana
����
= panjang diagonal dinding pengisi
���
= parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek
��1
= parameter respons spektral percepatan gempa MCE R untuk perioda 1,0
���
= parameter respons spektral percepatan gempa MCE R untuk perioda
�
= perioda fundamental struktur
����
= tebal dinding pengisi
��
�
detik
pendek
= perioda fundamental pendekatan
= perpindahan
Universitas Sumatera Utara
�̇
�̈
= kecepatan
= percepatan
�
= gaya lateral total atau geser di dasar struktur
∆
= simpangan antar lantai desain
���
= perpindahan elastis yang diperoleh dari analisis elastis pada program
�
= sudut antara tinggi dan panjang dinding pengisi
�
= faktor redundansi
�
= berat seismik efektif
∆�
= simpangan antar lantai ijin
��
= perpindahan yang diperbesar
�1
= koefisien yang digunakan untuk menentukan lebar efektif strut
�
��
= frekuensi natural
= mode shape
Universitas Sumatera Utara
DIBANDINGKAN DENGAN PEMANFAATAN DINDING
BATA SEBAGAI BRACING TERHADAP GAYA GEMPA
SECARA MODAL ANALYSIS 2D DAN PROGRAM ETABS 3D
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam
menyelesaikan studi S1 di Departemen Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara
Disusun oleh :
CLAUDYA B. BENEDICTA
120404061
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1002
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2017
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Salah satu sistem struktur yang paling banyak digunakan di Indonesia
adalah struktur portal beton bertulang dengan dinding bata. Umumnya, dinding
bata pada struktur hanya difungsikan sebagai partisi dan dalam perencanaan
diperhitungkan sebagai beban mati tambahan struktur. Namun, ternyata beberapa
penelitian menunjukkan bahwa dengan perencanaan yang baik, dinding bata dapat
menambah kekakuan dan kekuatan struktur.
Tugas akhir ini akan membandingkan antara portal terbuka (open frame)
di mana dinding dianggap sebagai partisi dan portal dengan dinding sebagai
elemen
struktur (infilled frame). Dinding bata dimodelkan sebagai bracing
dengan metode equivalent diagonal strut oleh FEMA. Perbandingan akan ditinjau
dari gaya geser dasar, perioda getar, deformasi, dan gaya dalam struktur. Analisis
dilakukan dalam dua tahap, yaitu membandingkan hasil analisis manual 2D
dengan hasil analisis program ETABS 2D, lalu dilanjutkan dengan analisis
respons spektrum 3D oleh program ETABS. Dari penelitian diperoleh bahwa hasil
modal analysis tidak jauh berbeda dengan program ETABS. Gaya geser dasar,
perioda getar, dan gaya normal pada infilled frame lebih tinggi dibandingkan
portal terbuka. Sedangkan deformasi struktur, momen, dan gaya lintang dari
infilled frame lebih kecil dari portal terbuka.
Kata kunci : dinding bata, equivalent diagonal strut, analisis respons spektrum
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
setiap berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan
tugas akhir ini sebagai syarat yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana
tekik program studi teknik sipil dari Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “Analisis Kekakuan Struktur Portal
Terbuka Dibandingkan dengan Pemanfaatan Dinding Bata Sebagai Bracing
Terhadap Gaya Gempa Secara Modal Analysis 2D dan Program ETABS 3D”.
Penulis menyadari bahwa penyelesaian tugas akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, dukungan, dan bantuan dari semua pihak baik secara moral maupun
material. Untuk itu, pada bagian ini penulis ingin memberikan apresiasi serta
ucapan terima kasih yang tulus kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku dosen pembimbing yang
telah mengarahkan, membuka wawasan penulis, membantu, dan
memotivasi penulis selama melakukan penelitian serta penulisan hingga
akhirnya tugas akhir ini selesai. Terima kasih untuk banyaknya waktu
yang telah disediakan bagi penulis dan banyaknya pengertian terhadap
ketidakmampuan penulis;
2.
Bapak Ir. Sanci Barus, M.T. dan Bapak Ir. Besman Surbakti, M.T. selaku
dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan dan arahan dalam
penyempurnaan tugas akhir ini;
3.
Dr. Ir. Medis Sejahtera Surbakti, M.T. selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
Universitas Sumatera Utara
4.
Ir. Andy Putra Rambe, MBA selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;
5.
Bapak dan Ibu Dosen Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara yang telah memberikan ilmunya selama penulis menempuh masa
studi S1;
6.
Bapak dan Ibu Staf Pegawai Departemen Teknik Sipil Universitas
Sumatera Utara;
7.
Yang teristimewa, kedua orang tua penulis, Simon Dertha Tarigan dan
Ida Rohriani Damanik, yang telah memberi dukungan, pengertian, dan
kepercayaan serta telah menjadi salah satu sumber inspirasi bagi penulis.
Terima kasih juga kepada kedua adik penulis, Natasha Ilauina dan
Amanda Christie, yang telah mendukung penulis dalam doa dan
menyemangati penulis;
8.
Yang teristimewa, partner seperjuangan penulis dalam pengerjaan tugas
akhir ini, Joshua Manggala Reksoraharjo, yang selalu ada untuk
memberikan bantuan, dukungan, waktu, dan tenaganya;
9.
Seluruh Angkatan 2012 Departemen Teknik Sipil USU, di antaranya
kepada Aditya Manalu, Nurlely, Astrya, Ecy, Agita, Anastasya, George
Tobing, Michael Candra, Brian Halomoan, Frans Nainggolan, Ahmed,
dan teman-teman lain yang tidak dapat disebutkan satu per satu;
10. Anak-anak sekolah minggu GBKP Pasar IV Medan yang telah memberi
inspirasi dan semangat di tengah-tengah perjuangan menyelesaikan tugas
akhir.
Universitas Sumatera Utara
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna
karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis. Oleh sebab itu, penulis
memohon maaf untuk setiap kekurangan dalam tugas akhir ini dan sangat
mengharapkan kritik dan saran sebagai perbaikan di masa mendatang.
Akhir kata, penulis berharap kiranya tugas akhir ini dapat memberikan
sumbangsih sebagai kemajuan ilmu teknik sipil khususnya di bidang struktur.
Medan,
Mei 2017
Hormat saya,
Penulis
Claudya B. Benedicta
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................... i
KATA PENGANTAR .................................................................................. ii
DAFTAR ISI ................................................................................................ v
DAFTAR TABEL ........................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
DAFTAR NOTASI ....................................................................................... xvii
BAB I
BAB II
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang ................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah ............................................................... 3
1.3
Tujuan Penelitian ................................................................ 3
1.4
Batasan Masalah ................................................................. 4
1.5
Metode Penulisan ............................................................... 5
1.6
Sistematika Penulisan ......................................................... 5
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Konsep Dasar Mekanisme Gempa ...................................... 7
2.2
Analisis Beban Gempa ........................................................ 9
2.3
Pengaruh Gempa Terhadap Struktur ................................... 12
2.4
Dinding Bata pada Struktur Beton Bertulang ...................... 14
Universitas Sumatera Utara
2.4.1 Sifat-sifat Batu Bata ................................................ 14
2.4.2 Pengaruh Dinding Bata Terhadap Struktur Beton
Bertulang ................................................................ 20
2.4.3 Pemodelan
Dinding
Bata
dengan
Equivalent
Diagonal Strut ......................................................... 25
2.5
Derajat Kebebasan (Degree of Freedom, DOF) ................... 28
2.6
Prinsip Bangunan Geser (Shear Building) ........................... 29
2.7
Sistem Single Degree of Freedom ....................................... 32
2.8
Dinamik Karakteristik Struktur Bangunan .......................... 33
2.8.1 Massa ...................................................................... 33
2.8.2 Kekakuan ................................................................ 35
2.8.3 Redaman ................................................................. 37
2.9
Sistem Multi Degree of Freedom ........................................ 39
2.10 Modal Analysis pada Undamped Free Vibration Sistem
SDOF ................................................................................. 41
2.10.1 Frekuensi Natural, Perioda Getar, dan Mode Shape . 41
2.10.2 Gaya Gempa ........................................................... 45
2.11 Ketentuan Umum Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Struktur Bangunan Gedung Sesuai SNI Gempa 2012 ........
46
2.11.1 Faktor Keutamaan ................................................... 46
2.11.2 Kombinasi Beban untuk Metoda Ultimit ................. 48
2.11.3 Parameter Percepatan Terpetakan ............................ 51
2.11.4 Kelas Situs .............................................................. 52
Universitas Sumatera Utara
2.11.5 Koefisien Situs dan Parameter Respons Spektral
Percepatan
Gempa
Maksimum
yang
Dipertimbangkan Risiko-Tertarget (MCE R ) ............ 53
2.11.6 Parameter Percepatan Spektral Desain ..................... 54
2.11.7 Penentuan Kategori Desain Seismik ........................ 54
2.11.8 Pemilihan Sistem Struktur ....................................... 55
2.11.9 Analisis Statis Ekivalen ........................................... 57
2.11.9.1 Gaya Geser Dasar Statis ............................. 57
2.11.9.2 Penentuan Perioda Fundamental Sruktur .... 58
2.11.9.3 Distribusi Vertikal Beban Gempa .............. 59
2.11.9.4 Distribusi Horizontal ................................. 60
2.11.10 Analisis Respons Spektrum ................................... 60
2.11.10.1 Spektrum Respons ................................... 60
2.11.10.2 Jumlah Ragam ......................................... 62
2.11.10.3 Parameter Respons Ragam ...................... 62
2.11.10.4 Parameter Respons Terkombinasi ............ 63
2.11.10.5 Gaya Geser Dinamis ................................ 63
2.11.10.6 Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai 63
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Diagram Alir Penelitian ...................................................... 66
3.2
Studi Literatur ..................................................................... 68
3.3
Pemodelan Struktur ............................................................ 68
3.3.1 Konfigurasi Struktur ................................................ 68
3.3.2 Karakteristik Material .............................................. 71
Universitas Sumatera Utara
3.3.3 Dimensi Elemen Struktur ........................................ 71
3.3.4 Bracing ekivalen ..................................................... 72
3.4
Pembebanan ....................................................................... 73
3.4.1 Beban Mati .............................................................. 73
3.4.2 Beban Hidup ........................................................... 74
3.4.3 Beban Gempa .......................................................... 74
3.5
Kategori Desain Seismik (KDS) Struktur ............................ 77
3.6
Analisis 2D pada Salah Satu Bentang Portal Secara Manual
dan dengan Program ETABS .............................................. 78
3.7
Kombinasi Pembebanan ...................................................... 78
3.8
Analisis 3D dengan Program ETABS ................................. 79
3.8.1 Perioda Fundamental Struktur ................................. 79
3.8.2 Gaya Geser Dasar .................................................... 80
3.8.3 Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai ............... 81
3.8.4 Gaya-gaya Dalam Kolom ........................................ 82
3.9
Perbandingan Hasil ............................................................. 82
3.10 Kesimpulan ........................................................................ 82
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1
Pembebanan Struktur .......................................................... 83
4.1.1 Beban Mati (Dead Load) ......................................... 83
4.1.2 Beban Hidup (Live Load) ........................................ 86
4.2
Perhitungan Dimensi Diagonal Strut ................................... 87
4.3
Analisis 2D dengan Modal Analysis .................................... 88
4.3.1
Analisis 2D Struktur Portal Terbuka ...................... 88
Universitas Sumatera Utara
4.4
4.5
4.6
4.3.2
Analisis 2D Struktur Infilled Frame ...................... 98
4.3.3
Perbandingan Hasil Modal Analysis dan ETABS .. 105
Analisis 3D Struktur Portal Terbuka ................................... 106
4.4.1
Analisis Statis Ekivalen pada Portal Terbuka ........ 106
4.4.2
Analisis Respons Spektrum pada Portal Terbuka .... 108
4.4.3
Kontrol Desain Struktur ........................................ 110
4.4.4
Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai .............. 111
Analisis 3D Struktur Portal Terbuka ................................... 112
4.5.1
Analisis Statis Ekivalen pada Portal Terbuka ........ 112
4.5.2
Analisis Respons Spektrum pada Portal Terbuka .... 113
4.5.3
Perpindahan dan Simpangan Antar Lantai .............. 115
Diskusi ............................................................................... 116
4.6.1
Perbandingan Perioda Fundamental Struktur ......... 116
4.6.2
Perbandingan Gaya Geser Dasar Struktur .............. 118
4.6.3
Perbandingan Perpindahan dan Simpangan Antar
Lantai .................................................................... 122
4.6.4
BAB V
Perbandingan Gaya-gaya Dalam pada Kolom ........ 126
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan ........................................................................ 128
5.2
Saran .................................................................................. 129
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... xx
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Prosedur Analisis yang Boleh Digunakan (SNI 03-1760-2012) .. 11
Tabel 2.2 Faktor Koreksi Kuat Tekan Batu Bata (ASTM C 1314-03) ........ 18
Tabel 2.3 Kategori Risiko Gedung (SNI 03-1726-2012) ............................ 46
Tabel 2.4 Faktor Keutamaan Gempa (SNI 03-1726-2012) ......................... 48
Tabel 2.5 Klasifikasi Situs (SNI 03-1726-2012) ........................................ 52
Tabel 2.6 Koefisien Kelas Situs �� (SNI 03-1726-2012) ............................ 54
Tabel 2.7 Koefisien Kelas Situs �� (SNI 03-1726-2012) ............................ 54
Tabel 2.8 KDS Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Perioda Pendek
(SNI 03-1726-2012) ................................................................... 57
Tabel 2.9 KDS Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Perioda 1 Detik
(SNI 03-1726-2012) ................................................................... 57
Tabel 2.10 Koefisien �� (SNI 03-1726-2012)............................................... 59
Tabel 2.11 Koefisien �� (SNI 03-1726-2012) .............................................. 59
Tabel 2.12 Simpangan Antar Lantai Ijin, ∆� (SNI 03-1726-2012) ............... 65
Tabel 3.1 Konfigurasi Struktur .................................................................. 69
Tabel 3.2 Dimensi Elemen Struktur ........................................................... 71
Tabel 3.3 Karakteristik Bata, Mortar, dan Dinding Bata ............................ 72
Tabel 3.4 Beban Mati Struktur ................................................................... 74
Tabel 4.1 Massa Portal Terbuka 2D Hasil Analisis ETABS ....................... 90
Tabel 4.2 Nilai Perioda Fundamental Portal Terbuka 2D Hasil Analisis
ETABS ....................................................................................... 92
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Perbandingan Nilai Perioda Fundamental Portal Terbuka Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 93
Tabel 4.4 Perbandingan Nilai Gaya Geser Dasar Portal Terbuka Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 100
Tabel 4.5 Nilai Perioda Fundamental Infilled Frame 2D Hasil Analisis
ETABS ...................................................................................... 101
Tabel 4.6 Perbandingan Nilai Perioda Fundamental Infilled Frame Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 101
Tabel 4.7 Perbandingan Nilai Gaya Geser Dasar Infilled Frame Hasil
Modal Analysis dan ETABS ...................................................... 105
Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Perioda Fundamental dengan Modal
Analysis dan ETABS ................................................................. 105
Tabel 4.9 Perbandingan Nilai Gaya Geser Dasar dengan Modal Analysis
dan ETABS ............................................................................... 105
Tabel 4.10 Perioda Fundamental Portal Terbuka Hasil Analisis ETABS, � . 106
Tabel 4.11 Berat Struktur Portal Terbuka .................................................... 107
Tabel 4.12 Selisih Nilai Perioda Fundamental Portal Terbuka ..................... 108
Tabel 4.13 Partisipasi Massa Ragam Portal Terbuka .................................... 109
Tabel 4.14 Perbandingan �� dan 85% �� Portal Terbuka ............................... 109
Tabel 4.15 Perpindahan Elastis Portal Terbuka ............................................ 111
Tabel 4.16 Simpangan Antar Lantai Desain Portal Terbuka ......................... 111
Tabel 4.17 Perioda Fundamental Infilled Frame Hasil Analisis ETABS, � ... 112
Tabel 4.18 Selisih Nilai Perioda Fundamental Infilled Frame ...................... 114
Tabel 4.19 Partisipasi Massa Ragam Infilled Frame .................................... 114
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.20 Perbandingan Vd dan 85% Vs Infilled Frame .............................. 115
Tabel 4.21 Perpindahan Elastis Infilled Frame ............................................ 115
Tabel 4.22 Simpangan Antar Lantai Desain Infilled Frame ......................... 115
Tabel 4.23 Perbandingan Perioda Fundamental Setiap Struktur ................... 116
Tabel 4.24 Perpindahan Portal Terbuka Per Mode ....................................... 118
Tabel 4.25 Perpindahan Portal Terbuka Per Mode ....................................... 118
Tabel 4.26 Perbandingan Gaya Geser Dasar ................................................ 118
Tabel 4.27 Perbandingan Perpindahan Arah X (�� ) ..................................... 121
Tabel 4.28 Perbandingan Perpindahan Arah Y (�� ) ..................................... 121
Tabel 4.29 Perbandingan Simpangan Antar Lantai Arah X (∆� ) .................. 123
Tabel 4.30 Perbandingan Simpangan Antar Lantai Arah Y (∆� ) ................... 123
Tabel 4.31 Perbandingan Momen pada Kolom Akibat Beban Gempa .......... 127
Tabel 4.32 Perbandingan Gaya Lintang pada Kolom Akibat Beban Gempa .. 127
Tabel 4.33 Perbandingan Gaya Normal pada Kolom Akibat Beban Gempa .. 127
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Prosedur Analisis yang Boleh Digunakan (SNI 03-17602012) ..................................................................................... 1
Gambar 1.2 Struktur 6 Lantai yang Ditinjau (Paudel dan Adhikari, 2015).. 2
Gambar 2.1 Lempeng Tektonik Utama (FEMA P-749,2010) .................... 7
Gambar 2.2 Mekanisme Gaya Gempa (www.achmadsya.wordpress.com)
9
Gambar 2.3 Ketidakstabilan Struktur Kolom dan Balok terhadap Beban
Horisontal (Schodek, 1999) ................................................... 13
Gambar 2.4 Metode untuk Menjamin Kestabilan Struktur (Schodek,
1999) ..................................................................................... 14
Gambar 2.5 Detail Penulangan Struktur Portal Benda Uji (Tanjung dan
Maidiawati, 2016) ................................................................. 21
Gambar 2.6 Hasil Uji Ketahanan dan Perpindahan Lateral Benda Uji
(Tanjung dan Maidiawati, 2016) ............................................ 22
Gambar 2.7 Portal Terbuka dan Infilled Frame yang Diuji (Paudel dan
Adhikari, 2015) ..................................................................... 23
Gambar 2.8 Perilaku Bracing Ekivalen dari Dinding (Paulay dan Pristley,
1992) ..................................................................................... 26
Gambar 2.9 Ilustrasi Pemodelan Bracing Ekivalen ................................... 27
Gambar 2.10 Detail Angkur Antara Dinding Pengisi dan Struktur Rangka
Ketika Dinding Bata Diintegrasikan dengan Struktur Rangka
(Murty et al, 2006) ................................................................ 28
Gambar 2.11 Konstruksi Dinding Bata dan Kolom (Boen et al, 2010) ........ 28
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12 Pola Goyangan Struktur Bertingkat Banyak (Pranoto, 2008) .. 30
Gambar 2.13 Pemodelan Struktur SDOF (Clough dan Penzien, 2003) ........ 32
Gambar 2.14 Matriks Massa untuk Model dengan 1 DOF .......................... 34
Gambar 2.15 Lumped-Mass pada Struktur Tiga Tingkat ............................. 35
Gambar 2.16 Struktur 3 DOF, Model Matematik, dan Diagram Free-body
(Pranoto, 2012) ..................................................................... 40
Gambar 2.17 Gaya Gempa pada Struktur MDOF ........................................ 46
Gambar 2.18 Spektrum Respons Desain (SNI 03-1726-2012) ..................... 62
Gambar 2.19 Simpangan Antar Lantai (SNI 03-1726-2012) ....................... 64
Gambar 3.1 1 Diagram Alir Analisis 2D ................................................... 66
Gambar 3.2 Diagram Alir Analisis 3D ...................................................... 67
Gambar 3.3 Denah Struktur ...................................................................... 69
Gambar 3.4 Pemodelan 3D Portal Terbuka ............................................... 70
Gambar 3.5 Portal Terbuka Arah X .......................................................... 70
Gambar 3.6 Portal Terbuka Arah Y .......................................................... 71
Gambar 3.7 Infilled Frame Arah X ........................................................... 72
Gambar 3.8 Infilled Frame Arah Y ........................................................... 73
Gambar 3.9 Peta Gempa Perioda Pendek, �� ............................................. 75
Gambar 3.10 Peta Gempa Perioda Pendek, �� ............................................. 75
Gambar 3.11 Kurva Respons Spektrum Kota Medan dengan Kondisi Tanah
Sedang .................................................................................. 77
Gambar 4.1 Beban Mati Pelat Lantai ........................................................ 84
Gambar 4.2 Beban Mati Pelat Atap .......................................................... 84
Gambar 4.3 Beban Mati pada Balok Arah X ............................................. 85
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Beban Mati pada Balok Arah Y ............................................. 85
Gambar 4.5 Beban Hidup pada Pelat Lantai .............................................. 86
Gambar 4.6 Beban Hidup pada Pelat Atap ................................................ 86
Gambar 4.7 Pemodelan 2D Portal Terbuka ............................................... 89
Gambar 4.8 Pemodelan Kekakuan Portal Terbuka .................................... 90
Gambar 4.9 Distribusi Gaya Geser Tiap Tingkat Portal Terbuka 2D ......... 98
Gambar 4.10 Pemodelan 2D Infilled Frame ................................................ 98
Gambar 4.11 Pemodelan Kekakuan Struktur Infilled Frame ....................... 99
Gambar 4.12 Distribusi Gaya Geser Tiap Tingkat Infilled Frame 2D .......... 104
Gambar 4.13 Capacity Ratio pada Kolom ................................................... 110
Gambar 4.14 Capacity Ratio pada Balok .................................................... 110
Gambar 4.15 Mode Shape pada Struktur Portal Terbuka ............................. 117
Gambar 4.16 Mode Shape pada Struktur Infilled Frame ............................. 117
Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Gaya Geser Dasar Arah X ..................... 119
Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Gaya Geser Dasar Arah Y ..................... 119
Gambar 4.19 Perpindahan Elastis Arah X ................................................... 120
Gambar 4.20 Perpindahan Elastis Arah Y ................................................... 121
Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Δx Setiap Struktur ................................ 122
Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Δy Setiap Struktur ................................ 122
Gambar 4.23 Bidang Momen Kolom pada Portal Terbuka Akibat Beban
Gempa .................................................................................. 124
Gambar 4.24 Bidang Momen Kolom pada Infilled Frame Akibat Beban
Gempa .................................................................................. 124
Gambar 4.25 Bidang Lintang pada Portal Terbuka Akibat Beban Gempa ... 125
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.26 Bidang Lintang pada Infilled Frame Akibat Beban Gempa ..... 125
Gambar 4.27 Bidang Normal pada Portal Terbuka Akibat Beban Gempa .... 126
Gambar 4.28 Bidang Normal pada Infilled Frame Akibat Beban Gempa .... 126
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
�
= lebar bracing ekivalen
��
= faktor amplifikasi defleksi
�
= koefisien redaman
��
= koefisien respons seismik
���
= modulus elastisitas material portal (beton)
���
= modulus elastisitas material dinding pengisi
��
= koefisien situs pada perioda pendek
�
= Modulus elastisitas material
�ℎ
= pengaruh beban gempa horisontal
��
= pengaruh beban gempa vertikal
��
= gaya redaman
��
= gaya pegas
��
��
��
= gaya inersia
= koefisien situs pada perioda 1 detik
= gaya gempa lateral yang timbul di semua tingkat
�
= percepatan gravitasi
��,�
= gaya gempa setiap mode
ℎ�
= ketinggian struktur dalam meter di atas dasar sampai tingkat tertinggi
�
= momen inersia
ℎ�
= tinggi kolom di antara as-balok
ℎ���
= tinggi dinding pengisi
struktur
Universitas Sumatera Utara
��
= inersia penampang kolom
�
= kekakuan elemen struktur
��
= faktor keutamaan gempa
�
= eksponen yang terkait perioda struktur
�
= Panjang bentang kolom
�
= massa struktur
����
= panjang dinding pengisi
��,�
= massa pendekatan dari n massa ke satu massa
��
= pengaruh gaya gempa horisontal dari � atau ��
�
= faktor modifikasi respons
��
= respons spektral percepatan
��1
= parameter percepatan spektral desain untuk perioda 1 detik
�(�)
�� (�)
= beban dinamis
= variasi waktu perpindahan dengan gerakan harmonis sederhana
����
= panjang diagonal dinding pengisi
���
= parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek
��1
= parameter respons spektral percepatan gempa MCE R untuk perioda 1,0
���
= parameter respons spektral percepatan gempa MCE R untuk perioda
�
= perioda fundamental struktur
����
= tebal dinding pengisi
��
�
detik
pendek
= perioda fundamental pendekatan
= perpindahan
Universitas Sumatera Utara
�̇
�̈
= kecepatan
= percepatan
�
= gaya lateral total atau geser di dasar struktur
∆
= simpangan antar lantai desain
���
= perpindahan elastis yang diperoleh dari analisis elastis pada program
�
= sudut antara tinggi dan panjang dinding pengisi
�
= faktor redundansi
�
= berat seismik efektif
∆�
= simpangan antar lantai ijin
��
= perpindahan yang diperbesar
�1
= koefisien yang digunakan untuk menentukan lebar efektif strut
�
��
= frekuensi natural
= mode shape
Universitas Sumatera Utara