abstrak - sinta.unud.ac.id · pdf filepenambahan bresing tiap tingkat pada struktur dapat...
TRANSCRIPT
ii
iii
ABSTRAK
Pada penelitian ini dilakukan pemodelan struktur rangka beton bertulang
(SRBB) untuk struktur 3, 5, 8 dan 10 tingkat sesuai dengan peraturan di
Indonesia. SRBB kemudian diperkuat dengan variasi penambahan bresing baja
eksternal tipe V terbalik pada tiap tingkatnya. Masing-masing model yang diberi
perkuatan bresing kemudian dianalisis dan dibandingkan perilaku struktur
menggunakan metode analisis konstruksi bertahap dan kinerjanya dibandingkan
menggunakan metode analisis pushover.
Berdasarkan hasil analisis dapat disimpulkan bahwa perkuatan
menggunakan bresing baja tipe V terbalik pada model momen frame (MF) untuk
bangunan eksisting tidak menambah kebutuhan tulangan terpasang. Variasi
penambahan bresing tiap tingkat pada model MF menghasilkan perpindahan yang
lebih kecil pada tingkat yang diberi bresing. Perpindahannya menurun berkisar
antara 27% - 87%. Penambahan bresing tiap tingkat pada struktur dapat
memperkecil gaya-gaya dalam yang terjadi. Model MF dengan variasi
penambahan bresing tiap tingkatnya setelah dianalisis menggunakan analisis
pushover mampu meningkatkan level kinerja yang awalnya berada pada kondisi
Immediate Occupancy (IO) menjadi berada pada kondisi Operational Level (B)
serta mengurangi jumlah sendi plastis yang terjadi pada balok. Dengan variasi
penambahan bresing tiap tingkatnya mampu meningkatkan kekuatan struktur
untuk menahan gaya geser. Dari hasil analisis pushover pada model MF untuk
menambah kekakuan dan kekuatan, penambahan bresing disesuaikan dengan
kebutuhan sampai batas mana ingin dicapai. Sehingga untuk pertimbangan
efisiensi pemasangan bresing, tidak perlu dilakukan penambahan bresing sampai
lantai atas.
Kata kunci: bresing eksternal V terbalik, SRBB, perkuatan, simpangan, kinerja
iv
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi
Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Perilaku dan Kinerja Struktur Rangka
Beton Bertulang dengan Perkuatan Bresing Eksternal Tipe V Terbalik”.
Selesainya tugas ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, saran, dan
motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis
mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE., Ph.D. dan
Bapak Ir. Putu Deskarta, MASc selaku Dosen Pembimbing, kedua orang tua atas
semangat dan doa yang diberikan dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan
namanya satu persatu.
Bukit Jimbaran, 11 Agustus 2017
Penulis
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................ iii
UCAPAN TERIMA KASIH ............................................................................... iv
DAFTAR ISI .......................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii
BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 2
1.3 Tujuan................................................................................................... 2
1.4 Manfaat................................................................................................. 2
1.5 Batasan Masalah ................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................. Error! Bookmark not defined.
2.1 Umum ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2 Perkuatan Struktur .............................. Error! Bookmark not defined.
2.3 Bresing ............................................... Error! Bookmark not defined.
2.4 Penelitian Penggunaan Bresing Sebagai Perkuatan SRBBError! Bookmark not defined.
2.5 Beban Gempa Menurut SNI-1726-2012Error! Bookmark not defined.
2.6 Analisis Statik Ekivalen ..................... Error! Bookmark not defined.
2.7 Simpangan Ijin Antar Lantai .............. Error! Bookmark not defined.
2.8 Analisis Konstruksi Bertahap ............. Error! Bookmark not defined.
2.9 Analisis Pushover Statik Nonlinier .... Error! Bookmark not defined.
BAB III METODE PENELITIAN ......................... Error! Bookmark not defined.
3.1. Model Struktur ................................... Error! Bookmark not defined.
3.2. Diagram Alir ...................................... Error! Bookmark not defined.
3.3. Data Struktur ...................................... Error! Bookmark not defined.
3.4. Pemodelan Bresing ............................. Error! Bookmark not defined.
3.5. Pemodelan Penghubung (Link) .......... Error! Bookmark not defined.
3.6. Faktor Pembesaran Luas dan Inersia BetonError! Bookmark not defined.
3.7. Analisis Struktur ................................. Error! Bookmark not defined.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................. Error! Bookmark not defined.
4.1. Dimensi Komponen Struktur ............. Error! Bookmark not defined.
4.2. Perbandingan Kebutuhan Tulangan ... Error! Bookmark not defined.
4.3. Pengecekan Stress Ratio Bresing ....... Error! Bookmark not defined.
4.4. Perbandingan Perpindahan dan Drift RatioError! Bookmark not defined.
4.5. Perbandingan Gaya-gaya Dalam ........ Error! Bookmark not defined.
4.6. Hasil Analisis Nonlinier Statik PushoverError! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP .................................................... Error! Bookmark not defined.
5.1 Simpulan............................................. Error! Bookmark not defined.
5.2 Saran ................................................... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ............................................... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN A .......................................................... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN B .......................................................... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN C .......................................................... Error! Bookmark not defined.
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Keefektifan Dinding dan Bresing ...... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.2 Tipe bresing ....................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Perkuatan Bresing Eksternal pada Gedung Kimia dan
Teknik Kimia, Universitas Tohoku, Jepang ..... Error! Bookmark not
defined.
Gambar 2.4 Perkuatan Bresing Internal pada Gedung Arsitektur,
Universitas Tohoku, Jepang .............. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.5 Benda Uji Skala 2/3........................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.6 Hubungan beban dan rasio simpanganError! Bookmark not
defined.
Gambar 2.7 Kurva kapasitas analisis pushover..... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.1 Diagram Alir ..................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.2 Denah Struktur .................................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.3 Model MF3 dan Model BF3 ............. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.4 Pengaturan IBC 2009 sesuai dengan SNI-1726-2012 ................ Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.5 Metode Menggambar Bresing Cepat (Quick Draw Braces) ...... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.6 Portal yang akan Diperkuat dengan BresingError! Bookmark not
defined.
Gambar 3.7 Model BF3 LT 1-3 ............................ Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.8 Detail Link pada Model MF .............. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.9 Rectangular section ........................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.10 Property data ................................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.11 Input nilai pembesaran luas penampang dan inersia ................ Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.12. Nilai Momen Inersia Efektif SAP2000Error! Bookmark not
defined.
Gambar 3.13 Load Case Stage Construction SAP2000Error! Bookmark not
defined.
Gambar 3.14 Pengaturan Load Case Tahap 1 Konstruksi Bertahap .............. Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.15 Pengaturan Load Case Tahap 2 Konstruksi Bertahap .............. Error!
Bookmark not defined.
vii
Gambar 3.16 Pengaturan Load Case Tahap 2 Konstruksi Bertahap .............. Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.17 Data kasus beban gravity................. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.18 Kontrol penggunaan beban pada kasus beban gravity ............. Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.19 Pengaturan penyimpanan hasil kasus beban gravity ................ Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.20 Data kasus beban push .................... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.21 Parameter nonlinier pada kasus beban pushError! Bookmark not
defined.
Gambar 3.22 Kasus beban yang telah terdefinisi .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.23 Penentuan posisi sendi plastis pada balokError! Bookmark not
defined.
Gambar 3.24 Pendefinisian sendi plastis balok M3Error! Bookmark not
defined.
Gambar 3.25 Pendefinisian sendi plastis kolom P-M2-M3Error! Bookmark not
defined.
Gambar 3.26 Pendefinisian sendi plastis bresing Axial-PError! Bookmark not
defined.
Gambar 3.27 Pemilihan kasus beban yang akan dijalankan pada model ....... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Luas Tulangan Terpasang (mm2) model MF3Error! Bookmark not
defined.
Gambar 4.2 Luas Tulangan Terpasang (mm2) model BF3 LT 1Error! Bookmark
not defined.
Gambar 4.3 Luas Tulangan Terpasang (mm2) model BF3 LT 1-2 ................ Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Luas Tulangan Terpasang (mm2) model BF3 LT 1-3 ................ Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4.5 Stress Ratio Bresing BF3 .................. Error! Bookmark not defined.
Gambar.4.6 Grafik Perpindahan Model 3 Lantai Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7 Grafik Perpindahan Model 5 Lantai .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.8 Grafik Perpindahan Model 8 Lantai .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.9 Grafik Perpindahan Model 10 Lantai Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.10 Sendi Plastis Pada Model MF3 ....... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.11 Sendi Plastis Pada Titik Kinerja Model MF3Error! Bookmark not
defined.
Gambar 4.12 Kurva Kapasitas Model 3 Lantai ..... Error! Bookmark not defined.
viii
Gambar 4.13 Kurva Kapasitas Model 5 Lantai ..... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.14 Kurva Kapasitas Model 8 Lantai ..... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.15 Kurva Kapasitas Model 10 Lantai ... Error! Bookmark not defined.
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai 3Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.2 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai 5Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.3 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai 8Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.4 Dimensi Komponen Struktur Gedung Lantai 10Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.5 Faktor Pembesaran untuk Penambang Komposit Model BF ......... Error!
Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Tulangan Terpasang pada Model MF3 . Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Tulangan Terpasang pada Model BF3 LT 1Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.8 Tulangan Terpasang pada Model BF3 LT 1-2Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.9 Tulangan Terpasang pada Model BF3 LT 1-3Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.10 Drift Ratio Model MF3 ....................... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.11 Drift Ratio Model BF3 LT 1 ............... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.12 Drift Ratio Model BF3 LT 1-2 ........... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.13 Drift Ratio Model BF3 LT 1-3 ........... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.14. Perbandingan Momen Lapangan Maksimum Balok MF3/BF3 LT 1
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.15. Perbandingan Momen Lapangan Maksimum Balok
MF3/BF3 LT 1-2 ................................ Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.16. Perbandingan Momen Lapangan Maksimum Balok
MF3/BF3 LT 1-3 ................................ Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.17. Perbandingan Momen Tumpuan Maksimum Balok MF3/BF3 LT 1
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.18. Perbandingan Momen Tumpuan Maksimum Balok
MF3/BF3 LT 1-2 ................................ Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.19. Perbandingan Momen Tumpuan Maksimum Balok
MF3/BF3 LT 1-3 ................................ Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.20. Perbandingan Momen Maksimum Kolom MF3/BF3 LT 1 ........ Error!
Bookmark not defined.
x
Tabel 4.21. Perbandingan Momen Maksimum Kolom MF3/BF3 LT 1-2 ..... Error!
Bookmark not defined.
Tabel 4.22. Perbandingan Momen Maksimum Kolom MF3/BF3 LT 1-3 ..... Error!
Bookmark not defined.
Tabel 4.23. Perbandingan Gaya Geser Maksimum MF3/BF3 LT 1-3 ........... Error!
Bookmark not defined.
Tabel 4.24. Perbandingan Gaya Geser Maksimum MF3/BF3 LT 1-2 ........... Error!
Bookmark not defined.
Tabel 4.25. Perbandingan Gaya Geser Maksimum MF3/BF3 LT 1 .............. Error!
Bookmark not defined.
Tabel 4.26. Perbandingan Gaya Aksial Maksimum Kolom MF3/BF3 LT 1 . Error!
Bookmark not defined.
Tabel 4.27. Perbandingan Gaya Aksial Maksimum Kolom MF3/BF3 LT 1-2
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.28. Perbandingan Gaya Aksial Maksimum Kolom MF3/BF3 LT 1-3
............................................................................... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.29 Tabel mekanisme terjadinya sendi plastis MF3Error! Bookmark not
defined.
Tabel 4.30 Hasil Analisis Pushover Model 3 TingkatError! Bookmark not
defined.
Tabel 4.31 Hasil Analisis Pushover Model 5 TingkatError! Bookmark not
defined.
Tabel 4.32 Hasil Analisis Pushover Model 8 TingkatError! Bookmark not
defined.
Tabel 4.33 Hasil Analisis Pushover Modal 10 TingkatError! Bookmark not
defined.
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Struktur rangka beton bertulang (SRBB) yang sudah berdiri sering harus
mengalami modifikasi dan perbaikan kinerja selama masa layannya. Penyebabnya
ada bermacam-macam, seperti pelaksanaan konstruksi yang tidak sesuai desain,
perubahan fungsi bangunan, dan terjadinya bencana alam yang mempengaruhi
perilaku pembebanan pada struktur. Dalam keadaan seperti itu terdapat dua solusi
yang memungkinan yaitu penggantian atau perkuatan struktur. Penggantian
struktur penuh mungkin memiliki kelemahan seperti biayanya yang tinggi dan
gangguan ketidaknyamanan. Bila memungkinkan, lebih baik untuk memperbaiki
atau menambahkan struktur dengan perkuatan.
Perkuatan adalah memperbaharui bagian bangunan yang ada untuk
memberikan kapasitas struktural yang lebih baik dari bangunan aslinya (Sugano,
1992). Ada beberapa metode perkuatan struktur yang biasa digunakan, seperti
dinding geser, penambahan elemen struktur diagonal (bresing), peningkatan
kekuatan komponen struktur (pembesaran dimensi atau penambahan lapisan
berupa pelat baja) dan metode lainnya.
Penambahan bresing baja pada struktur ada banyak tipe seperti tipe X, tipe
V terbalik, tipe X 2 lantai dan sebagainya. Pada penelitian ini metode perkuatan
yang dipilih untuk struktur yang sudah berdiri adalah penambahan bresing dengan
tipe V-terbalik. Penambahan bresing mampu meningkatkan kekuatan dan
kekakuan sistem struktur, tanpa meningkatkan berat struktur secara signifikan
(FEMA, 2006). Menggunakan tipe V-terbalik karena keuntungannya memiliki
bukaan yang lebih luas dibandingkan tipe bresing lainnya sehingga tidak
mengganggu jika terdapat jendela.
Perkuatan dengan bresing baja terdiri dari 2 sistem, yaitu bresing ekternal
dan bresing internal. Pada sistem bresing eksternal dipasang pada bagian sisi
depan kolom dan balok, sedangkan dengan sistem bresing internal dipasang pada
bagian sisi dalam kolom dan balok. Pada penelitian ini dipilih menggunakan
2
sistem bresing eksternal, karena saat pelaksanaannya jika terdapat dinding pada
gedung yang telah berdiri tidak perlu di bongkar sehingga jumlah gangguan yang
terjadi sangat minimum dan bangunan yang diperkuat dapat beroperasi tanpa
harus ditutup.
Pada penelitian ini struktur eksisting yang di analisis sudah mengalami
deformasi akibat beban-beban yang bekerja (beban mati dan hidup). Deformasi
yang telah terjadi pada struktur harus diperhitungkan. Maka dari itu digunakan
metode analisis konstruksi bertahap. Metode analisis konstruksi bertahap sudah
pernah dilakukan untuk mengetahui perilaku SRBB terhadap penambahan
bresing. Dari hasil penelitian analisis konstruksi bertahap menghasilkan
simpangan dan gaya-gaya dalam yang sedikit lebih besar dari analisis
konvensional, sehingga lebih akurat karena sesuai dengan keadaan di lapangan
(Sukrawa, 2016). Penelitian ini juga menggunakan metode analisis pushover.
Metode analisis pushover merupakan prosedur analisa struktur dengan beban
rencana untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu bangunan terhadap gempa.
Tujuan dari metode analisis ini untuk memperkirakan gaya maksimum dan
deformasi yang terjadi serta memperoleh informasi bagian mana saja yang kritis.
1.2 Rumusan Masalah
Bagaimana perbandingan dari perilaku dan kinerja SRBB yang diperkuat
dengan variasi penambahan bresing eksternal tipe V-terbalik pada tiap tingkatnya.
Perilaku yang ditinjau adalah simpangan, gaya-gaya dalam dan kebutuhan
tulangan.
1.3 Tujuan
Untuk mengetahui perbandingan simpangan, gaya-gaya dalam, kebutuhan
tulangan dan kinerja dari SRBB yang diperkuat dengan variasi penambahan
bresing eksternal tipe V-terbalik pada tiap tingkatnya.
1.4 Manfaat
Diharapkan mampu memberi manfaat dan sebagai bahan pertimbangan
yang dapat dipakai perancang dalam mendesain SRBB yang memerlukan
perkuatan bresing eksternal.
3
1.5 Batasan Masalah
Agar ruang lingkup permasalahan tidak terlalu luas, maka diambil
beberapa batasan masalah sebagai berikut:
1. Tidak melakukan perhitungan manual dimensi kolom, balok, dan bresing,
2. Tangga tidak dimodel pada model struktur tapi hanya memasukan beban
joint pada struktur
3. Kelangsingan batang bresing harus memenuhi syarat : √
4. Kelangsingan bresing memiliki rasio KL/r 200
4