STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF

  TUGAS AKHIR – RC091380

STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN

MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF ANUGRAH BAGUS RAMADHAN NRP 3110 100 003 DOSEN PEMBIMBING BUDI SUSWANTO,ST.,MT.,Ph.D JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN

  INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOVEMBER SURABAYA 2015

  FINAL PROJECT – RC091380

STUDY ON BEHAVIOR OF STEEL

STRUCTURE SYSTEM USING MRF AND

SCMRF SYSTEM ANUGRAH BAGUS RAMADHAN NRP 3110 100 003 Supervisor BUDI SUSWANTO, ST.,MT., Ph.D DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND PLANNING

SEPULUH NOPEMBER INSTITUTE OF TECHNOLOGY NOVEMBER

SURABAYA 2015

STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF

  Nama Mahasiswa : Anugrah Bagus R NRP : 3110100003 Jurusan : Teknik Sipil Dosen Pembimbing : Budi Suswanto ST.,MT.Ph.D

  Abstrak

  Sistem struktur tahan gempa yang baru dan saat ini sedang dikembangkan yaitu Sistem Self Centering dengan perilaku gap opening mendisipasi energi tanpa deformasi inelastis dan kerusakan yang berarti pada struktur utamanya.Energi pemulihnya elastis yang diberikan srand baja pasca-tarik mengembalikan struktur keposisinya semula setelah gempa. Tujuan dari Tugas Akhir ini difokuskan untuk Menganalisa struktur dengan menggunakan sistem Moment Resisting Frame (MRF) dan Self Centering Moment Resisting Frame (SCMRF) dengan penggunaan pratekan pada kolomnya. Untuk menganalisa kelayakan struktur SC-MRF maka akan dilakukan pemodelan portal satu tingkat dan satu bentang MRF dan SCMRF dengan bantuan software finite

  element analysis .

  Dari hasil analisa struktur portal MRF dan SCMRF ditarik kesimpulan sebagai berikut: Sistem MRF dan SCMRF mengembangkan daktilitasnya dengan cara melakukan deformasi inelastik yang cukup besar tanpa kehilangan kekuatannya melalui mekanisme lentur (flexural mechanism). Pada sistem SCMRF digunakan baja pratekan pada kolomnya yang berfungsi sebagai penstabil gaya bila terjadi gempa arah horisontal supaya simpangan bangunan akan kembali ke titik awal sehingga tidak ada out of plane

  

deformation . Struktur MRF lebih daktail di bandingkan dengan

  struktur SCMRF hal ini ditunjukkan dengan disipasi energi MRF yang lebih besar di bandingkan disipasi energi SCMRF. Struktur MRF menghasilkan out of plane deformation yang cukup besar sedangkan SCMRF menghasilkan deformasi yang relatif kembali ke posisi originalnya sehingga struktur sekunder relatif tidak mengalami kerusakan di bandingkan MRF ketika gempa sudah berhenti. Kata kunci : Moment Resisting Frame, Self Centering Moment

  Resisting Frame, disipasi energi, daktilitas

  

STUDY THE BEHAVIOUR OF STEEK STRUCTURES

USING MRF AND SCMRF SYSTEM Name of Student : Anugrah Bagus R NRP : 3110100003

  Department : Civil Engineering Supervisor : Budi Suswanto ST., MT.Ph.D Abstract

  System new earthquake resistant structure and is

currently being developed, namely Self Centering System with

behavioral gap opening dissipate energy without inelastic

deformation and damage to the main structure, which means

the return of elastic energy is given post-tensile steel strand to

restore the structure to its original position after the earthquake.

  The purpose of this final project is focused on

analyzing the structure by using a system of Moment Resisting

Frame (MRF) and Self Centering Moment Resisting Frame

(SCMRF) with the use of prestressed on the column. To

analyze the feasibility of the structure of the SC-MRF modeling

portal will be one level and one span MRF and SCMRF with

the help of finite element analysis software.

  From the analysis of the structure of the portal MRF

and SCMRF be deduced as follows: MRF system and SCMRF

develop ductility by means of a fairly large inelastic

deformation without losing its strength through the mechanism

of bending (flexural mechanism). In SCMRF system used in

prestressed steel column which serves as a stabilizing force in

the event of an earthquake horizontal direction so that the

deviation of the building will be returned to the starting point

so that there is no out-of-plane deformation. MRF structure is

more ductile compared with SCMRF structure as shown by the

energy dissipation for greater MRF compare SCMRF energy

dissipation. MRF structure out of plane deformation produces

sizeable while SCMRF relative deformation back to the

original position so that the secondary structure relatively no

  

damage in comparison to the MRF when the earthquake has

stopped.

Keywords: Moment Resisting Frames, Self Centering Moment

Resisting Frames, energy dissipation, ductility

KATA PENGANTAR

  Assalamualaikum Wr.Wb Segala puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT karena berkat rahmat-Nya, kami dapat menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir . Tugas Akhir ini merupakan hasil output dari salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh oleh semua mahasiswa Program Studi S1 Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan ,bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung .Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang tulus kepada :

   Orangtua dan saudara saudara penulis yang senantiasa mendoakan serta memberikan dorongan dan semangat selama proses penyusunan Tugas Akhir ini .

   Bpk. Budi Suswanto, ST, MT, P.hd., selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.  Ibu Triwulan, ST.,MT.,DEA , selaku Dosen Mata Kuliah Bahasa Indonesia  Seluruh teman teman S-53 yang terlibat dalam penyusunan laporan yang telah memberikan bantuan selama ini .

  Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak selalu penyusun harapkan demi kesempurnaan laporan ini. Akhir kata, penulis sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amiiin.

  Wasasalamualaikum Wr.Wb Surabaya, April 2015

  Penulis

  DAFTAR ISI Halaman Judul Indonesia Halaman Judul Inggris Lembar Pengesahan Abstrak Indonesia................................................................................ii Abstrak Inggris....................................................................................iii Kata Pengantar...................................................................................vi Daftar Isi............................................................................................viii Daftar Gambar.................................................................................... Daftar Tabel........................................................................................

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang.............................................................................1

  1.2 Perumusan Masalah.....................................................................4

  1.3 Tujuan..........................................................................................4

  1.4 Batasan Masalah..........................................................................4

  1.5 Manfaat........................................................................................5

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Umum.........................................................................................7

  2.2 Sistem Self-Centering (SC-MRF)...............................................9

  2.3 Sambungan Pasca-Tarik(PT)......................................................13

  2.4 Perilaku Kolom Pratekan............................................................15

  BAB 3 METODOLOGI

  3.2 Bagan Alir Penyelesaian Tugas Akhir......................................19

  3.3 Studi Literatur............................................................................20

  3.4 Pre elimenary Desain..................................................................20

  3.5 Pembebanan................................................................................20

  3.6 Teknik Pelaksanaan Bangunan Struktur SC-MRF.......................24

  3.7 Run Pemodelan Struktur..............................................................25

  3.8 Analisa Struktur Utama................................................................25

  3.9 Kontrol Batasan struktur Baja.......................................................29

  3.10 Penjadwalan...............................................................................32

  BAB 4 PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER

  4.1 Pelat Lantai.................................................................................33

  4.2 Pembebanan Pelat Lantai............................................................34

  4.3 Perencanaan Balok Anak............................................................36

  BAB 5 PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA

  5.1 Pembebanan Struktur Utama......................................................41

  5.2 Pembebanan Gravitasi……........................................................41

  5.3 Pembebanan……………….......................................................41

  5.4 Balok Induk………………........................................................43

  5.5 Kolom.........................................................................................48

  5.6 Desain Sambungan......................................................................59

  5.7 Sabungan Balok-Kolom.............................................................65

  BAB 6 ANALISA PERILAKU KOLOM

  6.1 Umum..........................................................................................79

  6.3 Pembebanan Pada Portal..............................................................86

  6.4 Hasil Analisa................................................................................90

  6.5 Penerapan Sistem SCMRF.........................................................100

  6.6 Tahap Akhir SCMRF.................................................................108

  BAB 7 KESIMPULAN

  7.1 Ke simpulan…………………………………….………………113

  7.2 Saran..........................................................................................113

  Daftar Pustaka Biodata Penulis Lampiran

  DAFTAR TABEL

  BAB 5 Tabel 5.1 Berat struktur per lantai……………………………..…….41 Tabel 5.2 Daftar Beban Mati …………………………………..…….41 Tabel 5.3 Daftar Beban Hidup …………………………………..…..42 Tabel 5.4 Gaya gempa tiap lantai ………………………………..….42 BAB 6 Tabel 6.1 Regangan dan Tegangan dari ke 4 titik yang di tinjau …………………………………………………………….………...97

DAFTAR LAMPIRAN

  Tabel VSL Tabel HTB Tabel Profil WF Tabel Plat Siku Nomogram PPIUG 1983 Brosur Bondex

  

DAFTAR GAMBAR

  BAB 2 Gambar 2.1 Respon Seismic Yang Ideal dari Kelenturan Suatu Struktur Bangunan..............................................................................................8 Gambar 2.2 Skema sambungan SC-MRF dengan Top and seat angles disipator .....................................................................................10 Gambar 2.3.a Skema elevasi satulantai SC-MRF...............................11 Gambar 2.3.b Deformasi dari dekompresi SC-MRF..........................11 Gambar 2.3.c Idealisasi perilaku hubungan M-Ør..............................11

Gambar 2.4 Skema sambungan post-tensioning pada kolom.............12

  Gambar 2.5.a.b.c Detailing Strand.....................................................13

Gambar 2.6 Skematik Kolom Pratekan..............................................16Gambar 2.7 Momen Rotasi Dasar Kolom Bangunan Akibat Terkena sistem SC-MRF dan Bangunan Umumnya.........................................17

  BAB 3 Gambar 3.1 Flowchart metodelogi………………………………….19 Gambar 3.2 Pengukuran lawan lendut dan lendutan ke samping.......26 Gambar 3.3 Denah Struktur................................................................29 BAB 5 Gambar 5.1 Sambungan Balok – Kolom yang direncanakan.............59

Gambar 5.2 Detail Sambungan balok anak dengan balok induk.......................................................................... …………..…..65

  BAB 6 Gambar 6.1 Tahap Create...................................................................79 Gambar 6.2 Balok WF 500 X 300 X 11 X 18.....................................80 Gambar 6.3 Kolom W F 400 X 400 x 45 x 70…………………….....80 Gambar 6.4 Jenis material yang digunakan……………………….....81 Gambar 6.5 Tahap section manager …………………………...…….82 Gambar 6.6 Taha p pemilihan material……………………...……….82 Gambar 6.7 K olom yang di blok……………………………………..83 Gambar 6.8 Kol om yang sudah diputar…………………………..…84 Gambar 6.9 Balok yang di blok ………………………………..……84 Gambar 6.10 Balok yang sudah dipindahkan…………………….…85 Gambar 6.11 Portal setela h dilakukan iteraction…………………...83 Gambar 6.12 Portal setelah dilakukan iteraction + 12 plat pengaku ………………………………………………………………………86

Gambar 6.13 Perletakan jepit di ujung-u jung kolom…………….…87Gambar 6.14 Kotak dialog Step Manager ………………………….87Gambar 6.15 Contoh membuat beban ……………………………..88Gambar 6.16 Load yang di butuhkan ……………………………..88Gambar 6.17 Load suda h diterapkan pada balok…………………..89Gambar 6.18 Meshing portal……………………………………….89Gambar 6.19 Defo rmasi struktur portal……………………………90Gambar 6.21 Titik 3 & 4 yang merupakan titik tinjau lainnya……………………………………………………………...91Gambar 6.22 Hasil visualisasi akibat beban lateral awal (1

  MPa)……………………………………………………………..…92

Gambar 6.23 Hasil visualisasi akibat beban lateral (2 MPa) ……....92Gambar 6.24 Hasil visualisasi akibat beban lateral (5 MPa) ……....93Gambar 6.25 Hasil visualisasi akibat beban lateral

  (10 MPa)...........................................................................................93

Gambar 6.26 Hasil visualisasi akibat beban lateral

  (15 MPa)………………………………………………………..….94

Gambar 6.27 Hasil visualisasi akibat beban lateral

  (20 MPa)………………………………………………………...…94

Gambar 6.28 Hasil visualisasi akibat beban lateral

  (25 MPa)…………………………………………….…………..…95

Gambar 6.29 Hasil visualisasi akibat beban lateral

  (30 MPa)………………………………………………………...…95

Gambar 6.30 Hasil visualisasi akibat beban lateral

  (35MPa)……………………………………………………………96

Gambar 6.31 Hasil visualisasi regangan akibat beban lateral terbesar

  (35 MPa)………………………………………………………...…96

Gambar 6.32 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik

  1………………………………………………………………..........97

Gambar 6.33 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titikGambar 6.34 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik

  3…………………………………………………………………...98

Gambar 6.35 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik

  4………………………………………………………………..…..99

Gambar 6.36 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di ke 4 titik ……………………………………………………….…….…99Gambar 6.37 Klik kanan di biru nya kemudian pilih

  “create“……………………………………………………..……....99

Gambar 6.38 Cara kedua pembuatan beban………………….…….101Gambar 6.39 Gambar pembuatan Load untuk strand………….…..102Gambar 6.40 Lokasi strand di salah sisi kolom ………………..….103Gambar 6.41 Total ada 11 load untuk kondisi SCMRF………..…..104Gambar 6.42 Interaction kondisi SCMRF………………….……...104Gambar 6.43 Meshing portal………………………………….…...105Gambar 6.44 Deformasi Struktur Portal SCMRF……………..…...105Gambar 6.45 Tegangan di beban 35 MPa pada S33 SCMRF

  ………………………………………………………………….….106

Gambar 6.46 Regangan di beban 35 MPa pada E33 SCMRF

  ………………………………………………………………….….106 Gambar7.47 Gabungan Regangan dan Tegangan kondisi SCMRF…………………………………………………………….107

Gambar 6.48 Hubungan Regangan dan Tegangan…………………107Gambar 6.49 Tabel gaya balik………………………………….….107Gambar 6.50 Setelah dimasukkan gaya balik………………..109Gambar 6.51 Grafik acuan SCMRF…………………………….….110Gambar 6.52 pasca diberikan gaya balik keadaan MRF………..….110Gambar 6.53 Displacement ke adaan MRF……………………..…..111Gambar 6.54 Grafik Displacement MRF………………………..….111Gambar 6.55 Displacement keadaan SCMRF………………..…….112Gambar 6.56 Grafik Displacement SCMRF………………..………112Gambar 6.57 Perbandingan node displacement……………..……...113Gambar 6.58 Tot al tegangan regangan kondisi SCMRF………..….115Gambar 6.59 Total tegangan regangan kondisi MRF…………..…..114

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Kebutuhan akan Bangunan atau Gedung Tahan Gempa di Indonesia semakin ditingkatkan guna mengurangi atau mencegah terjadinya banyak korban yang ditimbulkan oleh bencana alam berupa Gempa Bumi. Seringnya terjadi gempa bumi ini tidak lain karena Negara Indonesia terletak dalam kawasan pertemuan lempeng antar benua yang biasa di sebut lempeng Eurasia .

  Perencanaan bangunan gedung menggunakan sistem self centering adalah sesuatu yang baru di dunia ke teknik sipilan kita ataupun di luar negri sekalipun.Karena sistem ini masih bersifat skala laboratorium. Kebutuhan akan kekuatan gedung di wilayah gempa sedang dan di ruangan yang sempit dengan hambatan gedung berdekatan yang mendasari penggunaan struktur baja dan sistem self centering pada gedung. Dalam konsep desain struktur tahan gempa tersebut struktur diharapkan mampu bertahan ketika terjadi gempa ringan, sedang hingga gempa kuat, walaupun diijinkan terjadinya kerusakan. Pada gempa menengah hingga kuat struktur yang terkena gempa di desain akan mengalami kerusakan pada strukturnya dengan mekanisme Strong column Weak Beam .

  Keunggulan sistem self centering dibandingkan dengan sistem ketahanan gempa biasa adalah baja pada saat terjadi pelelehan atau tekuk di saat gempa bisa akan kembali ke bentuk kondisi semula yaitu tegak lurus sehingga bangunan tidak hancur rata dengan tanah jika terjadi gempa berskala besar lagi, Sistem struktur konvensional ini memberikan jaminan keamanan /life safety yang bisa diterima bahwa struktur tidak akan mengalami kegagalan tiba-tiba (getas) namun kerugian akibat dampak ekonomi dari deformasi inelastis struktur ini menjadi sangat signifikan.

  Sistem ini sudah pernah di tulis dan di teliti oleh beberapa ahli tetapi hanya pada bagian beam saja dan pada kali ini saya akan menerapkan sistem SCMRF terhadap kolom .Dengan pendekatan desain seismik saat ini, sebagian besar sistem struktur yang dirancang untuk merespon luar batas elastis dan pada akhirnya mengembangkan mekanisme yang melibatkan respon inelastis ulet dalam spesifik daerah dari sistem struktural (Filiatraul et al, 2004). Meskipun desain seismik yang bertujuan respon inelastis sangat menarik ,terutama dari sudut berdiri awal , daerah dalam sistem menolak gaya lateral diharapkan rusak dan mungkin memerlukan perbaikan dalam gempa bumi yang cukup kuat. Selanjutnya, struktur yang mungkin rusak diperbaiki akibat gempa bumi yang kuat dan mungkin menunjukkan deformasi berlebihan dalam gempa bumi yang sangat besar .Isu-isu ini telah menyebabkan perkembangan dalam beberapa tahun terakhir dari sistem struktur yang memiliki karakteristik pemusatan diri dan bahwa alternatif ekonomis untuk gaya lateral saat ini menolak sistem . Sistem tersebut menggunakan perilaku celah bukaan pada joint kritis yang dipilih antara komponen struktur utama, disepanjang elemen pendisipasi energi, untuk mengurangi perilaku non-linier,simpangan lateral,daktilitas,dan mendisipasi energi tanpa berdeformasi inelastis yang berlebihan/signifikan dan menyebabkan kerusakan pada elemen struktur utama. Gaya pemulih elastis yang diberikan oleh baja pascatarik pada joint tersebut mengembalikan struktur keposisi awalnya seperti sebelum gempa, dan mengurangi simpangan lateral sehingga struktur utama tidak mengalami kerusakan yang berarti. (Filiatraul et al, 2004)

  Baru-baru ini,banyak perhatian telah difokuskan pada desain bingkai saat mempertahankan sedikit bahkan tidak ada kerusakan sisa setelah dasar desain gempa diterapkan . Salah satu metode yang menunjukkan adalah penggunaan helai post- tensioning (PT) baja yang berjalan sejajar dengan balok untuk menciptakan efek pemusatan diri pada pembongkaran . Selain itu,pelaksanaan perangkat disipasi energi gesekan pada antarmuka balok-kolom menyediakan energi disipasi . Selama beban lateral , saat self- centering (SCMRF) memperluas sebagai balok berputar dalam kaitannya dengan kolom menciptakan fenomena yang disebut kesenjangan pembukaan antara setiap balok dan kolom . Sistem lantai harus dirancang dengan cara supaya tidak mengganggu perilaku ini (Swensen, 2005).

  Sebuah metode yang diusulkan untuk menangani ekspansi ini adalah SCMRF. Metode ini difokuskan pada desain kerangka SCMRF eksperimental yang memanfaatkan web perangkat gesekan (WFD). Termasuk adalah desain dan penjelasan dari sistem transfer kekuatan eksperimental, sistem lantai diafragma , dan sistem pengaku yang diciptakan untuk meniru sistem yang akan dilaksanakan di gedung skala penuh (Swensen, 2005).

  Dalam perencanaan struktur, penulis menggunakan Sistem Self Centering dalam merencanakan struktur baja pada bangunan gedung bertingkat untuk keseluruhan struktur. Untuk mengenalkan dan mengaplikasikan sistem baru demi mengikuti kemajuan Ilmu Teknik Sipil maka pedoman yang digunakan adalah SNI 03-1726-2012 tentang perencanaan ketahanan gempa untuk bangunan gedung, SNI 03-1729-2002 tentang perencanaan baja pada struktur bangunan, PPIUG 1983 tentang pembebanan Indonesia untuk gedung.

1.2 Perumusan Masalah

  Permasalahan yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

  1. Bagaimana merencanakan struktur MRF dan SCMRF.

  2. Bagaimana memodelkan struktur MRF dan SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis.

  3. Bagaimana menganalisa hasil pemodelan struktur MRF dan SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis.

1.3 Tujuan

  Tujuan secara detail dari pembahasan tugas akhir ini yaitu :

  1. Untuk merencanakan struktur MRF dan SCMRF mulai dari preliminary design, pembebanan dan kontrol penampang.

  2. Untuk memodelkan struktur MRF dan SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis mulai dari part, material, assembly, interaction, step, load, mesh, dan job.

3. Untuk menganalisa hasil pemodelan struktur MRF dan

  SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis berdasarkan tegangan dan regangan yang terjadi.

1.4 Batasan Masalah

  Agar permasalahan tidak melebar, maka dalam tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan pada :

  1. Tidak membahas perencanaan struktur gedung secara keseluruhan, hanya memodelkan satu portal MRF dan SCMRF.

  2. Tidak membandingkan pemodelan portal MRF dan SCMRF dengan hasil eksperimental.

  3. Sistem pratekan hanya diberikan pada kolom saja dengan menggunakan eksternal post tensioning pada struktur baja.

1.5 Manfaat

  Manfaat yang didapat dari tugas akhir ini : 1. Memahami cara mendesain dan penggunaan sistem pemakaian baja SCMRF.

  2. Memahami perilaku struktur MRF dan SCMRF untuk diimplementasikan pada perencanaan struktur di lapangan.

  3. Diharapkan dapat menjadi referensi/acuan dalam pembelajaran mengenai perencanaan bangunan gedung dengan ketahanan gempa.

  

“ halaman ini sengaja di kosongkan “

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

  Biaya yang terkait dengan hilangnya operasi bisnis, kerusakan struktural dan non-struktural komponen menyusul gempa cukup kuat dapat menjadi signifikan untuk masyarakat modern. Biaya tersebut sering sebanding, jika tidak lebih besar dengan biaya struktur itu sendiri. Dengan pendekatan desain saat ini,sebagian besar sistem struktur yang dirancang untuk merespon melampaui batas elastis dan pada akhirnya mengembangkan mekanisme melibatkan respon inelastis daktail di daerah tertentu dari sistem struktur. Untuk alasan ini, ini daerah secara khusus rinci untuk daktilitas dan disipasi energi.

Gambar 2.1 menunjukkan respon gaya-perpindahan ideal dari sistem elastis linear dan sistem mewakili struktur

  menghasilkan kekakuan dan massa awal yang sama. Beban gempa maksimum diinduksi dalam sistem lentur secara signifikan lebih rendah dibandingkan dengan sistem elastis linear. Perpindahan maksimum sistem menghasilkan bisa lebih kecil, sama, atau lebih besar dari sistem elastis, tergantung pada periode alami dan pada kekuatan dari sistem menghasilkan. Daerah yang diarsir pada Gambar 1 merupakan energi yang hilang per siklus melalui lenturan histeresis

Gambar 2.1 Respon Seismic Yang Ideal dari Kelenturan

  Suatu Struktur Bangunan Pada Umumnya Desain yang di tujukan pada respon inelastis sangat menarik, terutama dari segi biaya awal berdiri,tetapi mereka memiliki dua kelemahan utama. Pertama, daerah pada sistem resisting kekuatan lateral utama akan dikorbankan dalam gempa bumi cukup kuat dan membutuhkan perbaikan, atau rusak bisa diperbaiki dalam gempa bumi yang sangat kuat .

  Kedua, pendekatan desain saat ini didasarkan pada premis bahwa kapasitas disipasi energi yang besar yang diperlukan untuk mengurangi dampak yang disebabkan oleh gempa bumi.

  Isu penting lainnya dalam desain seismik berkaitan dengan ekspektasi kinerja masyarakat saat ini. Sementara prinsip mengurangi korban jiwa dalam gempa kuat masih berlaku, daya tahan masyarakat mengharapakan bangunan untuk bertahan gempa cukup kuat dengan tidak ada gangguan untuk operasi bisnis. Ini menyiratkan bahwa perbaikan memerlukan downtime mungkin tidak lagi dapat ditoleransi dalam skala-skala kecil dan cukup kuat.

2.2 Sistem Self-Centering SCMRF

  Self -Centering Moment Resisting Frame (SCMRF) adalah sistem struktur tahan gempa yang terdiri dari elemen pendisipasi energi (energy dissipation) atau biasa disebut ED dan sistem tendon baja pasca-tarik yang bekerja paralel dengan balok (Ricles et al, 2001).Manfaat pemberian post-tension pada system SCMRF adalah untuk mengantisipasi beban yang terjadi sehingga struktur SCMRF dapat kembali ke posisi semula setelah mengalami deformasi tidak sebidang (out of plan deformation). Hal ini memberikan keuntungan struktur sekunder tidak akan mengalami kerusakan yang signifikan ketika terjadi gempa .

  Sambungan SCMRF terdiri dari sistem pasca-tarik (strand baja mutu tinggi atau tulangan baja) yang bekerja parallel dengan balok dan memampatkannya terhadap flens/sayap kolom. Jika balok dan kolom didesain secara benar maka balok dan kolom akan tetap bersifat elastis selama gerakan tanah yang kuat. Energi didisipasi melalui berbagai macam cara seperti profil baja siku dudukan dan puncak (Ricles, 2001 & Garlock, 2005), tulangan dilas pendisipasi energi (Christopoulus, 2002), Gesekan (Rojas, 2005&Wolski, 2005) dan beberapa elemen pendisipasi energy yang lain (Chou, 2006). Pada awalnya pengembangan sistem Self Centering bertujuan untuk menghindari kerusakan dan simpangan lateral permanen akibat beban gempa. Ricles mengembangkan sambungan momen balok-kolom yang diberi bekerja parallel terhadap balok,dengan profil baja siku yang dibaut pada dudukan dan atas balok sebagai elemen pendisipasi energi. Skema dari rangka self centering pasca tarik seperti pada gambar

  

Gambar 2.a Skema sambungan SC MRF dengan Top and

seat angles disipators di balok

  Sistem Self Centering untuk struktur beton maupun baja sedikit berbeda namun memiliki kesamaan prinsip yaitu :

  1. Balok pada rangka diberi gaya pasca tarik dengan menggunakan strand atau tulangan baja mutu tinggi yang memberikan gaya pemulih pada sistem yang menghasilkan pemusatan diri atau biasa disebut self centering.

  2. Disipasi energi diberikan elemen tambahan seperti profil siku,tulangan baja,pelat baja atau elemen gesek

  3. Sambungan balok-kolom dicirikan dengan celah bukaan horizontal (∆ gap) dan tutupan selama beban gempa bekerja sebagaimana ditunjukkan gambar.

  2.3.c Idealisasi perilaku hubungan M

  Gambar 2.3.a Skema elevasi satu lantai SCMRF Gambar 2.3.b Deformasi dari dekompresi SCMRF sambungan SCMRF

• – Ør pada

Gambar 2.4 Sambungan post-tensioning pada kolom

2.3 Sambungan Pasca-Tarik (PT)

  Dalam rangka untuk menahan balok di lokasi tersebut, saluran ditempatkan yang membentang dari balok SCMRF yang pertama beam paralel interior ke SCMRF di bangunan (King, 2007). Saluran ini cocok antara post-tensioning dan duduk di sebuah dudukan/tumpuan untuk yang melesat. Seperti dengan kolom pengaku, baut dipasang melalui lubang lubang yang memungkinkan translasi lateral antara balok SCMRF dan saluran tetapi menyediakan kekakuan pengaku beam.

  Konfigurasi prototipe balok pengaku SCMRF ditunjukkan pada Gambar 2.5.C desain ini kawat balok pengaku SCMRF hanya jika saluran bagian tidak tertekuk di bawah kekuatan pengaku. Pengaku saluran harus dirancang menjadi cukup kompak untuk menghindari tekuk ini.

  Gambar 2.5.A menunjukkan desain sistem pengaku kolom. Sebuah bagian sudut dudukan baja dipasang di bawah lubang pos tensioning dan pengaku kolom

  Untuk mencegah sumbu lemah tekuk kolom SCMRF dan balok, Pengaku harus disediakan. Pada balok prototipe, gravitasi yang berjalan tegak lurus ke SCMRF memberikan pengaku ini di kolom. Pertimbangan khusus harus dibuat untuk instalasi balok gravitasi ini karena kabel pasca tensioning dan pengaku web dijalankan melalui flensa kolom sejajar dengan web di lokasi tersebut. Sebuah desain khusus dirumuskan yang menyediakan pengaku tapi tidak mengganggu pos tensioning atau pengaku.

  Dudukan ini meluas beberapa inci melewati flensa kolom SCMRF. Balok gravitasi berakhir hanya di luar flens kolom SCMRF dan duduk di dudukan/tumpuan.Pengaku disediakan oleh baut yang berjalan melalui lubang ditempatkan di kursi dan lubang tetap dalam flange dari gravitasi balok. Slot berjalan sejajar menuju web dari kolom SCMRF, yang memungkinkan pergerakan lateral dan perluasan SCMRF sambil memberikan kekakuan pengaku ke SCMRF kolom terhadap sumbu lemah tekuk.

2.4 Perilaku Kolom Pratekan

  Kolom dasar pra tekan terdiri dari baja pra tekan mutu tinggi, plat pendisipasi energi, dipasang secara vertical, dan bekerja dari tengah kolom pada tingkat dasar sampai dasar basement kolom. Baja Pratekan diangkurkan pada pelat pengangkur untuk mendistribusikan gaya dari beban gempa maksimum. Selama terjadi beban lateral gempa, celah bukaan dan tutupan (gap opening and closing) terjadi antara balok dan permukaan kolom tingkat dasar. Pelat pendisipasi energi, yang terpasang pada flens /sayap kolom dan plat keeper, mendisipasi energi dengan mekanisme pelelehan pada penampang ketika celah membuka dan menutup dan juga meningkatkan momen kapasitas pada dasar kolom.

  Gaya awal pratekan pada dasar kolom harus ditentukan sehingga baja pratekan tetap berperilaku elastis terhadap beban gempa. Plat pendisipasi energi didesain untuk memastikan perilaku Self-Centering pada dasar kolom sebagaimna yang terjadi pada rangka struktur. Kebutuhan kuat geser pada dasar kolom lebih besar daripada gaya gesek yang terjadi antara flens kolom dan flens balok pada tingkat pertama. Selain itu elemen tambahan penahan geser yang mengijinkan terjadinya celah bukaan diperlukan pada dasar kolom. Momen Rotasi Dasar Kolom.Akibat Terkena Sistem SCMRF (warna biru) & Kolom Bangunan Umumnya yang Tidak Memakai Sistem SCMRF (warna ungu).

Gambar 2.6 Skematik Kolom PratekanGambar 2.7 Momen Rotasi Dasar Kolom Akibat Terkena Sistem SCMRF dan

  Bangunan Umumnya

  

“ halaman ini sengaja di kosongkan “

BAB III METODOLOGI

3.1. Umum

  Dalam pengerjaan Tugas Akhir diperlukan susunan langkah – langkah pengerjaan sesuai dengan uraian- uraian kegiatan yang akan dikerjakan. Urutan pengerjaannya dimulai dari pengumpulan literatur, referensi dan pedoman perancangan hingga tujuan akhir dari analisa struktur yang akan disajikan.

  3.2. Bagan Alir Penyelesaian Tugas Akhir

Gambar 3.1 Flowchart metodelogi

3.3 Studi Literatur

  Studi literatur yang digunakan adalah beberapa buku pustaka atau peraturan tentang sistem self-centering (SCMRF) dan struktur gedung secara umum yang akan sangat membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini, diantaranya :

  1. SNI 03-1729-2002 tentang perencanaan baja pada struktur bangunan.

  2. SNI 03-1726-2012 Struktur Gedung Tahan Gempa.

  3. PPIUG 1983 tentang pembebanan Indonesia untuk gedung .

  4. Development of Self-Centering Earthquake Resisting System (Filiatrault et al, 2004).

  5. Design of Self-Centering Moment Resisting Frame And Experimental Loading System (Swensen, 2007).

  3.4 Prelimenary Desain

  Preliminary desain ini dilakukan sesuai dengan ketentuan SNI 03-1729-2002, yang berupa :

  1. Mutu baja yang digunakan BJ 41 2.

  Dimensi Kolom 400x400x30x50

  3. Dimensi Balok 500x300x11x18

  3.5 Pembebanan

  Jenis beban yang diperhitungkan dalam perancangan ini adalah sebagai berikut :

  1. Beban Mati Beban mati adalah berat seluruh bahan konstruksi bangunan gedung yang terpasang, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, tangga, dinding partisi tetap, finishing, kulit bangunan gedung dan komponen arsitektural dan struktural lainnya serta peralatan layan terpasang lain termasuk berat keran (PPIUG 1983).

  2. Beban Hidup Beban yang diakibatkan oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau struktur lain yang tidak termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan, seperti beban angin, beban hujan, beban gempa,beban banjir,atau beban mati.

  Beban hidup yang digunakan dalam perancangan bangunan gedung dan struktur lainnya harus beban maksimum yang diharapkan terjadi akibat penghunian dan penggunaan bangunan gedung, akan tetapi tidak boleh kurang dari beban merata minimum yang ditetapkan harus diambil minimum sebesar 100

  2

  kg/m bidang datar (PPIUG 1983). Beban hidup untuk kantor ,hotel dan rumah sakit adalah 250 Kg/m²

3. Beban Gempa

  Beban gempa yang digunakan sesuai SNI 03- 1726-2012, dimana wilayah gempa terbagi berdasarkan sifat- sifat tanah pada situs yaitu kelas situs SA (Batuan Keras), SB (Batuan), SC (Tanah Keras, sangat padat dan Batuan lunak), SD (tanah sedang), SE (tanah Lunak) , atau SF (tanah Khusus).

  Beban-beban yang dibebankan kepada struktur tersebut dibebankan kepada komponen struktur menggunakan kombinasi beban berdasarkan PPIUG 1983 sehingga struktur memenuhi syarat keamanan.

  Kekuatan perlu U paling tidak harus sama dengan pengaruh beban terfaktor dalam Pers. (1) sampai (7). Pengaruh salah satu beban atau lebih yang tidak bekerja secara serentak harus diperiksa (beban S (salju) dalam persamaan-persamaan di bawah dihapus karena tidak relevan, lihat Daftar Deviasi. U =1,4D U =1,2D + 1,6L U = 1,2D + 0.5L+1.3W U = 1,2D + 0.5 L – 1.3W U = 1,2D + 1,0E + 1,0L U = 0,9D + 1Q U = 0,9D – 1Q U = 1.2D + 0.5L - 1Q U = 1.2D + 0.5L +1Q U = 0,9D + 1,3W U = 0,9D – 1.3W (3.1)

  Dimana : D = beban mati L = beban hidup

  Q = beban gempa W = beban angin

  Bila beban tanah H bekerja pada struktur, maka keberadaannya harus diperhitungkan sebagai berikut :

   Bila adanya beban H memperkuat pengaruh variabel beban utama, maka perhitungkan pengaruh H dengan faktor beban = 1,6  Bila adanya beban H memberi perlawanan terhadap pengaruh variabel beban utama, maka perhitungkan pengaruh H dengan faktor beban = 0,9 (jika bebannya bersifat permanen) atau dengan faktor beban = 0 (untuk kondisi lainnya).

  Pengaruh yang paling menentukan dari beban- beban angin dan seismik harus ditinjau, namun kedua beban tersebut tidak perlu ditinjau secara simultan (SNI 03-1726-2012 pasal 4.2.2).

  Dalam parameter S s (percepatan batuan dasar pada perioda pendek) dan S

  1 (percepatan batuan dasar

  pada perioda 1 detik) harus ditetapkan masing-masing dari respons spektral percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam Peta Gerak Tanah Seismik dengan kemungkinan 2 persen terlampauidalam 50 tahun (MCE, 2 persen dan 50 tahun ), dan dinyatakan dalam bilangan desimal terhadap percapatan gravitasi (SNI 03-1726-2012 pasal 6.1.1).

  Berdasarkan sifat-sifat tanah pada situs, maka situs harus diklasifikasikan sebagai kelas situs SA, SB, SC,SD, SE, atau SF yang mengikuti pasal 5.3 RSNI 03- 1726-2012. Bila sifat-sifat tanah tidak teridentifikasi secara jelas sehingga tidak bisa ditentukan kelas situs- nya, maka kelas situs SE dapat digunakan kecuali jika pemerintah/dinas yang berwenang memiliki data geoteknik yang dapat menentukan kelas situs SF (SNI 03-1726-2012 asal 6.1.2).

4. Beban Angin

  Beban Angin, menganggap adanya tekanan positif (pressure) dan tekanan negatif/isapan (suction) bekerja tegak lurus bidang yang ditinjau berdasarkan PPIUG 1983 Tekanan Tiup :  daerah jauh dari tepi laut, diambil minimum 25

  2 kg/m .

   di laut dan tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai,

  2

  diambil minimum 40 kg/m atau diambil dari rumus pendekatan

  2

  p=V2/16 (kg/m ) (3.2) dengan V = kecepatan angin, m/det (ditentukan instansi terkait)

   Struktur cerobong, ditentukan dengan rumus pendekatan q wind =(42,5+0,6.h) (3.3) dengan

  2

  q wind = tekanan tiup, kg/m h = tinggi total cerobong, m. Tekanan tiup tersebut diatas dapat direduksi sebesar

  0,5 jika dapat dijamin gedung terlindung efektif dari suatu arah tertentu oleh gedung/bangunan lain.

3.6 Teknik Pelaksanaan Bangunan Struktur SCMRF

  Teknik pelaksaan struktur SCMRF adalah sebagai berikut :

  1. Perencaaan Struktur Sekunder 2.

  Perencaaan Struktur Utama ( balok dan kolom)

  3. Pemberian Stressing pada Tendon post-tensioning dengan besar gaya aksial sebesar 0.2 M y kolom.

  4. Proses stressing berupa pemberian gaya tarik tendon saat initial.

  5. Proses pengangkeran tendon ke plat angker pada kolom.

  6. Analisa struktur SCMRF menggunakan ABAQUS versi 6.10

  7. Pemodelan struktur SCMRF dengan ABAQUS versi 6.10

  3.7 Run Pemodelan Struktur

  Pemodelan struktur menggunakan ABAQUS versi 6.10 untuk mendapatkan gaya- gaya dan reaksi pada struktur. Untuk menganalisa struktur dalam program bantu