i

STUDI KOMPARASI SISTEM STEEL FRAME TUBE DAN

SISTEM STEEL BRACED TUBE DENGAN X-BRACE

Gabriella Junico

NPM: 2016410184

Pembimbing: Lidya Fransisca Tjoing, Ir., M.T.

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL (Terakreditasi Berdasarkan SK BAN-PT Nomor: 1788/SK/BAN-PT/Akred/S/VII/2018)

BANDUNG

DESEMBER 2019

ABSTRAK

Perkembangan penduduk di Indonesia tidak paralel dengan ketersediaan lahan yang ada, sehingga

pembangunan di Indonesia dominan berkembang ke arah vertikal. Sistem tabung merupakan sistem

yang umum digunakan dalam struktur bangunan tinggi, seperti Sistem Steel Frame Tube (SFT).

Akan tetapi karena fenomena shear lag, distribusi tegangan aksial pada kolom-kolom perimeter

sudut menjadi lebih besar dibandingkan dengan kolom-kolom perimeter lainnya. Hal ini

ditanggulangi dengan menggunakan Sistem Steel Braced Tube (SBT) yang dapat membuat

perimeter gedung menjadi lebih kaku dengan menggunakan diagonal pada seluruh muka gedung.

Studi ini meneliti respons elastik dan inelastik dari gedung 12 lantai menggunakan kedua sistem

struktur tersebut dengan analisis respons spektrum, pushover, dan riwayat waktu dengan rekaman

percepatan gempa El-Centro 1940, Kobe 1995, dan Denpasar 1979. Berdasarkan hasil analisis

respons spektrum, kekakuan pada Sistem SBT lebih tinggi sehingga peralihan lantai dan simpangan

antar lantai pada sistem tersebut menjadi lebih kecil. Berdasarkan hasil analisis pushover, Sistem

SBT bersifat lebih daktail 157,101%, walaupun Sistem SFT dapat berdeformasi lebih besar. Hal ini

dikarenakan sendi plastis pertama terjadi pada elemen breising yang didesain sebagai elemen fuse.

Berdasarkan hasil analisis riwayat waktu, peralihan lantai dan simpangan antar lantai pada Sistem

SFT lebih besar untuk ketiga rekaman percepatan gempa tetapi tetap bernilai lebih rendah dari batas

simpangan antar lantai izin. Berdasarkan hasil analisis nonlinear, kedua sistem struktur memiliki

tingkat kinerja Immediately Occupancy (IO). Dapat disimpulkan bahwa selain dapat mengurangi

fenomena shear lag, Sistem SBT memiliki respons elastik dan inelastik yang lebih baik.

Kata Kunci: Steel Frame Tube, Steel Braced Tube, SFT, SBT, Shear Lag, Analisis Respons

Spektrum, Analisis Pushover, Analisis Riwayat Waktu

iii

COMPARISON STUDY OF STEEL FRAME TUBE SYSTEM

AND STEEL BRACED TUBE SYSTEM WITH X-BRACE

Gabriella Junico

NPM: 2016410184

Advisor: Lidya Fransisca Tjoing, Ir., M.T.

PARAHYANGAN CATHOLIC UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING (Accreditated by SK BAN-PT Number: 1788/SK/BAN-PT/Akred/S/VII/2018)

BANDUNG

DECEMBER 2019

ABSTRACT

Population development in Indonesia is not parallel with land avaibility, therefore multi-story

buildings are more developed. The tube system is commonly used in tall building structures, such

as the Steel Frame Tube (SFT) system. However, due to the shear lag phenomenon, the axial stress

distribution in the angular perimeter columns is greater than the other perimeter columns. This was

overcome by using the Steel Braced Tube (SBT) system which can make the perimeter of the

building more rigid by using diagonals on the entire face of the building. This study examines the

elastic and inelastic responses of a 12-story building using both structural systems with spectrum

response, pushover, and time history analysis with records of El-Centro 1940, Kobe 1995, and

Denpasar 1979 ground accelerations. Based on spectrum response analysis results, stiffness in the

SBT system is higher thus the drift of the system is smaller. Based on pushover analysis results, the

SBT system is 157.101% more ductile, although the deformation of the SFT system is larger. This

is because the first hinge occur in bracing elements that are designed as fuse elements. Based on

time history analysis results, drift of the SFT System is greater for the three records of ground

acceleration but remains of lower value than the drift boundary. Based on the results of nonlinear

analysis, both structural systems have Immediately Occupancy (IO) performance. It can be

concluded that in addition to reducing the phenomenon of shear lag, the SBT system has better

elastic and inelastic response.

Keywords: Steel Frame Tube, Steel Braced Tube, SFT, SBT, Shear Lag, Spectrum Response

Analysis, Pushover Analysis, Time History Analysis

v

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rohani

maupun jasmani, anugerah, perlindungan, dan kasih sayang-Nya, penulis dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul Studi Komparasi Sistem Steel Frame Tube dan

Sistem Steel Braced Tube dengan X-Brace ini dengan baik dan tepat waktu. Skripsi

ini merupakan salah satu perysaratan akademik yang perlu dilalui untuk

memperoleh gelar sarjana di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil,

Universitas Katolik Parahyangan.

Dalam proses penyusunan skripsi ini, tentu penulis tidak lepas dari bantuan,

bimbingan, dan dukungan secara mental dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis

ingin menyampaikan terimakasih kepada;

1. Seluruh anggota keluarga tercinta yang selalu mendukung baik moral

maupun materiil, mendoakan, dan menjadi motivasi penulis selama masa

penyusunan skripsi,

2. Lidya Fransisca Tjong, Ir., M.T. selaku dosen pembimbing yang telah

memberi banyak pengetahuan, membimbing, dan memberi saran kepada

penulis agar skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik,

3. Dr. Paulus Karta Wijaya dan Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D. selaku

dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran yang bersifat

membangun kepada penulis guna penyempurnaan skripsi ini,

4. Dosen Program Studi Teknik Sipil yang telah memberikan banyak ilmu

kepada penulis selama penulis menjalani masa perkuliahan, Dr. Johannes

Adhijoso Tjondro, Dr. Djoni Simanta, Dr.-Ing Dina Rubiana Widarda,

Herry Suryadi Djayaprabha, Ph.D., Buen Sian, Ir., M.T., Altho Sagara, S.T.,

M.T., Naomi Pratiwi, B.Eng, M.Sc., Wivia Octarena Nugroho, S.T., M.T.,

dan seluruh dosen lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu,

5. Teman-teman PJJ tercinta; Anggita Stefany Hutauruk, Angie Oriana, Astari

Ariffianti, Flavia Frederick, Giovanni Binar Radityo, Jonathan Wijaya,

Karen Gratiana, dan Natalia Susanto Salim atas dukungan, waktu, dan

kebersamaan yang telah dijalani bersama,

vi

6. David Christian atas segala ilmu, waktu, dan dukungan yang diberikan

kepada penulis, serta kebersamaan selama penulis menjalani masa

perkuliahan,

7. Teman-teman terdekat penulis; Ivana Melda Anastasia, Yesika Kristin, dan

Ronaldo Yosua yang senantiasa memberi dukungan dan doa kepada penulis,

8. Teman-teman Teknik Sipil Unpar angkatan 2016 atas kebersamaan selama

penulis menjalani masa perkuliahan dan memberikan dukungan kepada

penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan studi tepat waktu.

Penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca yang

memerlukan informasi mengenai struktur baja secara khusus pada Sistem Steel

Frame Tube dan Sistem Steel Braced Tube. Penulis menyadari bahwa skripsi ini

masih jauh dari kesempurnaan mengingat keterbatasan waktu dan kemampuan

penulis, sehingga penulis menerima saran dan kritik yang bersifat membangun guna

penyempurnaan karya ilmiah penulis berikutnya.

Bandung, 20 Desember 2019

Gabriella Junico

2016410184

vii

DAFTAR ISI

ABSTRAK ............................................................................................................... i

ABSTRACT ........................................................................................................... iii

PRAKATA ............................................................................................................... v

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ............................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xxiii

BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................... 1-1

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

1.2 Inti Permasalahan .................................................................................. 1-3

1.3 Tujuan Penulisan ................................................................................... 1-3

1.4 Pembatasan Masalah ............................................................................. 1-3

1.5 Metodologi Penelitian ........................................................................... 1-7

BAB 2 STUDI PUSTAKA .................................................................................. 2-1

2.1 Sistem Steel Frame Tube (SFT) ............................................................ 2-1

2.2 Sistem Steel Braced Tube (SBT) ........................................................... 2-3

2.3 Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung ..... 2-4

2.3.1 Gempa Rencana ............................................................................... 2-5

2.3.2 Faktor Keutamaan Gempa dan Ketegori Risiko Bangunan ............. 2-5

2.3.3 Klasifikasi Situs Tanah .................................................................... 2-7

2.3.4 Koefisien Situs dan Parameter Percepatan Spektral Desain (MCER)..

...................................................................................................................... 2-8

2.3.5 Desain Respons Spektrum.............................................................. 2-10

2.3.6 Kategori Desain Seismik ................................................................ 2-11

2.3.7 Sistem Struktur ............................................................................... 2-12

viii

2.3.8 Periode Struktur .............................................................................. 2-13

2.3.9 Koefisien Respons Seismik ............................................................ 2-14

2.3.10 Geser Dasar Seismik ....................................................................... 2-14

2.3.11 Persyaratan Bangunan dengan Ketidakberaturan Struktur ............. 2-15

2.3.12 Kombinasi Pembebanan ................................................................. 2-19

2.3.13 Skala Gaya ...................................................................................... 2-21

2.3.14 Simpangan Antar Lantai ................................................................. 2-21

2.4 Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung .................... 2-23

2.4.1 Beban Mati ..................................................................................... 2-23

2.4.2 Beban Hidup ................................................................................... 2-23

2.5 Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural .......................... 2-23

2.5.1 Filosofi Desain ................................................................................ 2-24

2.6 Persyaratan Umum Stabilitas ............................................................... 2-25

2.6.1 Analisis Orde-Kedua ...................................................................... 2-26

2.7 Ketentuan Seismik untuk Struktur Gedung Baja ................................. 2-26

2.7.1 Breising Stabilitas Balok ................................................................ 2-28

2.8 Rangka Baja Pemikul Momen ............................................................. 2-29

2.9 Rangka Terbreis Konsentris Khusus .................................................... 2-30

2.9.1 Analisis Rangka Terbreis Konsentris Khusus ................................ 2-30

2.9.2 Distribusi Gaya Lateral ................................................................... 2-31

2.9.3 Breising Diagonal ........................................................................... 2-31

2.10 Metode Analisis terhadap Beban Gempa ......................................... 2-32

2.10.1 Prosedur Analisis Linear ................................................................ 2-32

2.10.2 Prosedur Analisis Nonlinear ........................................................... 2-33

2.11 Analisis Nonlinear Integrasi Langsung ............................................ 2-37

2.12 Metode Integrasi Waktu Wilson ...................................................... 2-37

2.13 Redaman Rayleigh ........................................................................... 2-38

2.14 Perilaku Inelastik Struktur ................................................................ 2-40

2.14.1 Daktilitas dan Disipasi Energi ........................................................ 2-40

ix

2.14.2 Rotasi Sendi Plastis pada Komponen Baja Struktural ................... 2-40

2.15 Tingkat Kinerja Struktur .................................................................. 2-43

BAB 3 STUDI KASUS ........................................................................................ 3-1

3.1 Data Pemodelan ..................................................................................... 3-1

3.1.1 Data Struktur .................................................................................... 3-1

3.1.2 Data Material .................................................................................... 3-2

3.2 Data Pembebanan .................................................................................. 3-2

3.2.1 Beban Mati ....................................................................................... 3-2

3.2.2 Beban Mati Tambahan ..................................................................... 3-2

3.2.3 Beban Hidup..................................................................................... 3-3

3.2.4 Beban Tangga................................................................................... 3-3

3.2.5 Beban Elevator ................................................................................. 3-4

3.2.6 Beban Gempa ................................................................................... 3-4

3.2.7 Beban Notional................................................................................. 3-4

3.3 Kombinasi Pembebanan ........................................................................ 3-4

3.3.1 Rangka Baja Penahan Gempa .......................................................... 3-5

3.3.2 Elemen Balok Interior ...................................................................... 3-5

3.3.3 Shearlag ........................................................................................... 3-5

3.4 Profil Elemen Struktural ........................................................................ 3-6

3.4.1 Profil pada Sistem Steel Frame Tube ............................................... 3-6

3.4.2 Profil pada Sistem Steel Braced Tube ............................................ 3-11

3.5 Rekaman Percepatan Gempa Terskala ................................................ 3-15

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ......................................................... 4-1

4.1 Analisis Modal....................................................................................... 4-1

4.1.1 Periode Struktur dan Partisipasi Massa Ragam ............................... 4-1

4.1.2 Pergerakan Dominan ........................................................................ 4-2

4.2 Analisis Efek Shear lag dengan Metode Statik Ekuivalen .................... 4-3

4.2.1 Analisis Pengaruh Ketinggian Lantai pada Shear lag...................... 4-3

4.2.2 Perbandingan Efek Shear lag pada SFT dan SBT ........................... 4-7

4.2.3 Perbandingan Reaksi Tumpuan pada SFT dan SBT ...................... 4-12

x

4.3 Analisis Respons Spektrum ................................................................. 4-16

4.3.1 Simpangan Antar Lantai ................................................................. 4-16

4.3.2 Ketidakberaturan Horizontal Struktur ............................................ 4-20

4.3.3 Ketidakberaturan Vertikal Struktur ................................................ 4-22

4.3.4 Faktor Perbesaran Torsi Tak Terduga ............................................ 4-23

4.3.5 Kekakuan Tingkat........................................................................... 4-24

4.3.6 Gaya Geser Tingkat ........................................................................ 4-25

4.3.7 Rasio Demand/Capacity ................................................................. 4-27

4.4 Analisis Pushover ................................................................................ 4-34

4.4.1 Sendi Plastis .................................................................................... 4-34

4.4.2 Peralihan Tiap Lantai dan Simpangan Antar Lantai ...................... 4-40

4.4.3 Hubungan Gaya Geser Dasar dan Simpangan Lantai Atap ............ 4-44

4.4.4 Performance point........................................................................... 4-45

4.4.5 Tingkat Kinerja Struktur ................................................................. 4-49

4.5 Analisis Riwayat Waktu ...................................................................... 4-49

4.5.1 Mekanisme Sendi Plastis ................................................................ 4-49

4.5.2 Peralihan Tiap Lantai dan Simpangan Antar Lantai ...................... 4-57

4.5.3 Faktor Pembesaran Defleksi ........................................................... 4-66

4.5.4 Faktor Kuat Lebih ........................................................................... 4-67

4.5.5 Koefisien Modifikasi Respons........................................................ 4-68

4.5.6 Tingkat Kinerja Struktur ................................................................. 4-68

BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 5-1

5.1 Simpulan ................................................................................................ 5-1

5.2 Saran ...................................................................................................... 5-3

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xxvii

LAMPIRAN 1 ................................................................................................... L1-1

LAMPIRAN 2 ................................................................................................... L2-1

LAMPIRAN 3 ................................................................................................... L3-1

LAMPIRAN 4 ................................................................................................... L4-1

xi

LAMPIRAN 5 .................................................................................................... L5-1

LAMPIRAN 6 .................................................................................................... L6-1

LAMPIRAN 7 .................................................................................................... L7-1

LAMPIRAN 8 .................................................................................................... L8-1

LAMPIRAN 9 .................................................................................................... L9-1

LAMPIRAN 10 ................................................................................................ L10-1

xiii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

A : Luas penampang

𝐴𝑔 : Luas bruto penampang

AISC : American Institute of Steel Construction

ASCE : American Society of Civil Engineers

B : Lebar penampang

𝐶 : Matriks redaman

CP : Collapse Prevention

𝐶𝑑 : Faktor amplifikasi defleksi

𝐶𝑠 : Koefisien respons gempa

𝐶𝑡 : Parameter untuk menentukan periode fundamental struktur

𝐶𝑢 : Koefisien batasan atas pada periode yang dihitung

D : Pengaruh dari beban mati

E : Pengaruh dari beban gempa

E : Modulus elastisitas

ET : Beban gempa dengan eksentrisitas 0,05

𝐸ℎ : Pengaruh gaya gempa horizontal

𝐸𝑣 : Pengaruh gaya gempa vertikal

FEMA : Federal Emergency Management Agency

𝐹𝑎 : Koefisien situs untuk perioda pendek (pada perioda 0,2 detik)

𝐹𝑐𝑟 : Tegangan kritis

𝐹𝑢 : Kekuatan tarik minimum yang disyaratkan

𝐹𝑣 : Koefisien situs untuk perioda panjang (pada perioda 1 detik)

𝐹𝑦 : Tegangan leleh minimum yang disyaratkan

𝑓𝑐′ : Kuat tekan beton

H : Tebal lapisan tanah

H : Tinggi keseluruhan komponen struktur

ℎ𝑛 : Ketinggian struktur diukur dari dasar hingga level atap

IO : Immediate Occupancy

IWF : I-section Wide Flange

𝐼𝑒 : Faktor keutamaan

xiv

𝐼𝑥 : Momen inersia arah sumbu kuat profil

𝐼𝑦 : Momen inersia arah sumbu lemah profil

JIS : Japanese Industrial Standard

K : Faktor panjang efektif

𝐾 : Matriks kekakuan

L : Pengaruh dari beban hidup

L : Panjang komponen struktur

LS : Life Safety

𝐿𝑏 : Jarak antara breis

Lr : Beban hidup atap

𝑀 : Matriks massa

𝑀𝑛 : Momen nominal

𝑀𝑝 : Momen plastis

𝑀𝑟 : Kekuatan lentur perlu

𝑀𝑢 : Momen yang dibutuhkan

𝑁𝑥 : Beban notional arah x

𝑁𝑦 : Beban notional arah y

PI : Indeks plastisitas

𝑃𝑢 : Kekuatan aksial yang dibutuhkan

𝑃𝑟 : Kekuatan aksial orde-kedua yang diperlukan

R : Beban hujan

𝑅 : Koefisien modifikasi respons

RTKK : Rangka Terbreis Konsentris Khusus

𝑅𝑛 : Kekuatan nominal

𝑅𝑢 : Kekuatan perlu

𝑅𝑦 : Rasio tegangan leleh ekspektasi - tegangan leleh minimum

SA : Batuan keras

SB : Batuan

SBT : Steel Braced Tube

SC : Tanah keras, sangat padat, dan batuan lunak

SD : Tanah sedang

SE : Tanah lunak

xv

SFT : Steel Frame Tube

SNI : Standard Nasional Indonesia

SRPMB : Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa

SRPMK : Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus

SRPMM : Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah

𝑆𝑎 : Parameter percepatan respons spektral pada perioda tertentu

𝑆𝐷𝑆 : Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek

𝑆𝐷1 : Parameter percepatan spektral desain untuk periode 1 detik

𝑆𝑀𝑆 : Parameter percepatan respons spektral MCE pada perioda pendek

yang sudah disesuaikan terhadap pengaruh kelas situs

𝑆𝑀1 : Parameter percepatan respons spektral MCE pada perioda 1 detik

yang sudah disesuaikan terhadap pengaruh kelas situs

𝑆𝑠 : Parameter percepatan respons spektral MCE dari peta gempa pada

perioda pendek, redaman 5 persen

𝑆�̅� : Kuat geser niralir

𝑆1 : Parameter percepatan respons spektral MCE dari peta gempa pada

perioda 1 detik, redaman 5 persen

𝑇 : Periode getar fundamental bangunan

𝑇𝑎 : Periode fundamental pendekatan

𝑢 : Peralihan struktur

�̇� : Kecepatan struktur

�̈� : Percepatan struktur

𝑉 : Geser desain total di dasar struktur dalam arah yang ditinjau

𝑉𝑝 : Geser plastis

𝑉𝑡 : Nilai desain dari gaya geser dasar akibat gempa

W : Beban angin

𝑊 : Berat seismik efektif bangunan

𝑤 : Kadar air tanah

Z : Modulus penampang plastis pada sumbu lentur

𝛼 : Konstanta skalar yang proporsional terhadap massa

𝛽 : Konstanta skalar yang proporsional terhadap kekakuan

Δ : Simpangan antar lantai tingkat desain

xvi

∆𝑎 : Simpangan antar lantai izin

δ : Defleksi pusat massa

δ𝑥𝑒 : Defleksi pada lokasi yang ditentukan dengan analisis elastis

𝛾𝑐 : Berat isi beton

𝛾𝑠 : Berat isi baja

𝜉 : Rasio redaman

λ : Parameter kelangsingan

𝛺 : Faktor keamanan

𝛺𝑐 : Faktor keamanan tekan

𝛺0 : Faktor kuat lebih

∅ : Faktor ketahanan

∅𝑐 : Faktor ketahanan tekan

𝜌 : Faktor redudansi struktur

�̅� : Tegangan izin

𝜎𝑢 : Tegangan ultimit

𝜔 : Frekuensi struktur

xvii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 (a) Carlton Center, Johannesburg; (b) John Hancock Center, Chicago

.............................................................................................................................. 1-2

Gambar 1.2 (a) Denah tipikal gedung (Sistem Steel Frame Tube); (b) Elevasi

lantai dan tampak muka gedung (Sistem Steel Frame Tube) ............................... 1-5

Gambar 1.3 (a) Denah tipikal gedung (Sistem Steel Braced Tube); (b) Elevasi

lantai dan tampak muka gedung (Sistem Steel Braced Tube) .............................. 1-6

Gambar 1.4 Diagram alir penelitian ................................................................... 1-8

Gambar 2.1 Sistem Frame Tube: (a) denah; (b) isometrik gedung .................... 2-1

Gambar 2.2 Out of plane bending dan inplane bending ..................................... 2-2

Gambar 2.3 Distribusi tegangan aksial dengan dan tanpa efek shear lag .......... 2-2

Gambar 2.4 Distribusi tegangan aksial dengan mengabaikan efek shear lag pada

gedung berbentuk: (a) persegi; (b) segitiga; (c) lingkaran ................................... 2-3

Gambar 2.5 Sistem Steel Braced Tube dengan kolom diagonal ........................ 2-4

Gambar 2.6 𝑆𝑆, gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget (MCER)

.............................................................................................................................. 2-8

Gambar 2.7 𝑆1, gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget (MCER)

.............................................................................................................................. 2-9

Gambar 2.8 Desain respons spektrum .............................................................. 2-11

Gambar 2.9 Penentuan simpangan antar lantai ................................................ 2-22

Gambar 2.10 Kurva tegangan-regangan ........................................................... 2-25

Gambar 2.11 Pendekatan bilinear dari kurva kapasitas .................................... 2-34

Gambar 2.12 Konversi spektrum elastis ke spektrum ADRS .......................... 2-35

Gambar 2.13 Perkiraan awal dari performance point menggunakan peraturan

equal displacement ............................................................................................. 2-35

Gambar 2.14 Kurva percepatan dan waktu pada integrasi waktu wilson ......... 2-37

Gambar 2.15 Rasio redaman sebagai fungsi dari frekuensi ............................. 2-39

Gambar 2.16 Force – defomation relation elemen struktur ............................. 2-44

Gambar 3.1 Kurva spektra desain Kota Jambi pada tanah keras (SC) ............... 3-4

Gambar 3.2 Denah balok lantai 1-11 pada model Sistem SFT .......................... 3-7

Gambar 3.3 Denah balok lantai atap pada model Sistem SFT ........................... 3-7

xviii

Gambar 3.4 Potongan 1, 7, A, dan G pada model Sistem SFT ........................... 3-8

Gambar 3.5 Potongan B dan F pada model Sistem SFT ..................................... 3-8

Gambar 3.6 Potongan 3, 5, C, dan E pada model Sistem SFT ........................... 3-9

Gambar 3.7 Potongan D pada model Sistem SFT .............................................. 3-9

Gambar 3.8 Potongan 2 dan 6 pada model Sistem SFT.................................... 3-10

Gambar 3.9 Potongan 4 pada model Sistem SFT ............................................. 3-10

Gambar 3.10 Denah balok lantai 1-11 pada model Sistem SBT ...................... 3-11

Gambar 3.11 Denah balok lantai atap pada model Sistem SBT ....................... 3-11

Gambar 3.12 Potongan 1, 7, A, dan G pada model Sistem SBT ...................... 3-12

Gambar 3.13 Potongan B dan F pada model Sistem SBT ................................ 3-12

Gambar 3.14 Potongan 3, 5, C, dan E pada model Sistem SBT ....................... 3-13

Gambar 3.15 Potongan D pada model Sistem SBT .......................................... 3-13

Gambar 3.16 Potongan 2 dan 6 pada model Sistem SBT ................................. 3-14

Gambar 3.17 Potongan 4 pada model Sistem SBT ........................................... 3-14

Gambar 3.18 Percepatan gempa El-Centro 1940 .............................................. 3-15

Gambar 3.19 Percepatan gempa Denpasar 1979 .............................................. 3-15

Gambar 3.20 Percepatan gempa Kobe 1995 arah X ......................................... 3-16

Gambar 3.21 Percepatan gempa Kobe 1995 arah Y ......................................... 3-16

Gambar 4.1 Potongan A akibat gempa arah X SFT ............................................ 4-5

Gambar 4.2 Potongan 1 dan 7 akibat gempa arah X SFT ................................... 4-5

Gambar 4.3 Potongan G akibat gempa arah X SFT ............................................ 4-5

Gambar 4.4 Potongan 7 akibat gempa arah Y SFT............................................. 4-6

Gambar 4.5 Potongan A dan G akibat gempa arah Y SFT ................................. 4-6

Gambar 4.6 Potongan 1 akibat gempa arah Y SFT............................................. 4-6

Gambar 4.7 Arah datang gempa pada model dengan SFT ................................. 4-7

Gambar 4.8 Arah datang gempa pada model dengan SBT ................................. 4-7

Gambar 4.9 Potongan A akibat gempa arah X.................................................. 4-10

Gambar 4.10 Potongan 1 dan 7 akibat gempa arah X ....................................... 4-10

Gambar 4.11 Potongan G akibat gempa arah X................................................ 4-10

Gambar 4.12 Potongan 7 akibat gempa arah Y ................................................ 4-11

Gambar 4.13 Potongan A dan G akibat gempa arah Y ..................................... 4-11

Gambar 4.14 Potongan 1 akibat gempa arah Y ................................................ 4-11

xix

Gambar 4.15 Reaksi pada tumpuan akibat gempa arah X pada potongan A ... 4-14

Gambar 4.16 Reaksi pada tumpuan akibat gempa arah X pada potongan 1 dan 7

............................................................................................................................ 4-14

Gambar 4.17 Reaksi pada tumpuan akibat gempa arah X pada potongan G ... 4-14

Gambar 4.18 Reaksi pada tumpuan akibat gempa arah Y pada potongan 7 .... 4-15

Gambar 4.19 Reaksi pada tumpuan akibat gempa arah Y pada potongan A dan G

............................................................................................................................ 4-15

Gambar 4.20 Reaksi pada tumpuan akibat gempa arah Y pada potongan 1 .... 4-15

Gambar 4.21 Perbandingan peralihan tiap lantai arah X .................................. 4-18

Gambar 4.22 Perbandingan peralihan tiap lantai arah Y .................................. 4-18

Gambar 4.23 Perbandingan simpangan antar lantai arah X ............................. 4-19

Gambar 4.24 Perbandingan simpangan antar lantai arah Y ............................. 4-19

Gambar 4.25 Perbandingan kekakuan arah X .................................................. 4-24

Gambar 4.26 Perbandingan kekakuan arah Y .................................................. 4-25

Gambar 4.27 Perbandingan gaya geser tingkat arah X .................................... 4-26

Gambar 4.28 Perbandingan gaya geser tingkat arah Y .................................... 4-26

Gambar 4.29 Rasio D/C balok anak (BA-1 dan BA-2) dan spandrel (SP) pada

Sistem SFT ......................................................................................................... 4-28

Gambar 4.30 Rasio D/C balok induk (BI) pada Sistem SFT............................ 4-28

Gambar 4.31 Rasio D/C kolom (K-1 dan K-2) pada Sistem SFT .................... 4-29

Gambar 4.32 Rasio D/C kolom perimeter (KP dan KPC) pada Sistem SFT ... 4-30

Gambar 4.33 Rasio D/C balok anak (BA-1 dan BA-2) dan spandrel (SP) pada

Sistem SBT......................................................................................................... 4-31

Gambar 4.34 Rasio D/C balok induk (BI) pada Sistem SBT ........................... 4-31

Gambar 4.35 Rasio D/C kolom (K-1 dan K-2) pada Sistem SBT .................... 4-32

Gambar 4.36 Rasio D/C kolom perimeter (KP dan KPC) dan breising (BR) pada

Sistem SBT......................................................................................................... 4-33

Gambar 4.37 Indikator warna pada sendi plastis .............................................. 4-34

Gambar 4.38 Lokasi sendi plastis pertama akibat gempa arah X (Sistem SFT)....

............................................................................................................................ 4-34

Gambar 4.39 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah X pada saat performance

point (Sistem SFT) ............................................................................................. 4-35

xx

Gambar 4.40 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah X pada saat step terakhir

(Sistem SFT) ....................................................................................................... 4-35

Gambar 4.41 Lokasi sendi plastis pertama akibat gempa arah Y (Sistem SFT)....

............................................................................................................................ 4-36

Gambar 4.42 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah Y pada saat performance

point (Sistem SFT).............................................................................................. 4-36

Gambar 4.43 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah Y pada saat step terakhir

(Sistem SFT) ....................................................................................................... 4-37

Gambar 4.44 Lokasi sendi plastis pertama akibat gempa arah X (Sistem SBT)

........................................................................................................................ ....4-37

Gambar 4.45 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah X pada saat performance

point (Sistem SBT) ............................................................................................. 4-38

Gambar 4.46 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah X pada saat step terakhir

(Sistem SFT) ....................................................................................................... 4-38

Gambar 4.47 Lokasi sendi plastis pertama akibat gempa arah Y (Sistem SBT)...

............................................................................................................................ 4-39

Gambar 4.48 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah Y pada saat performance

point (Sistem SBT) ............................................................................................. 4-39

Gambar 4.49 Lokasi sendi plastis akibat gempa arah Y pada saat step terakhir

(Sistem SBT) ...................................................................................................... 4-40

Gambar 4.50 Peralihan lantai akibat gempa arah X hasil analisis pushover .... 4-41

Gambar 4.51 Peralihan lantai akibat gempa arah Y hasil analisis pushover .... 4-42

Gambar 4.52 Simpangan antar lantai akibat gempa arah X hasil analisis pushover

............................................................................................................................ 4-43

Gambar 4.53 Simpangan antar lantai akibat gempa arah Y hasil analisis pushover

............................................................................................................................ 4-43

Gambar 4.54 Hubungan gaya geser dasar dan simpangan lantai atap akibat gempa

arah X ................................................................................................................. 4-44

Gambar 4.55 Hubungan gaya geser dasar dan simpangan lantai atap akibat gempa

arah Y ................................................................................................................. 4-45

Gambar 4.56 Performance point pada SFT arah X .......................................... 4-46

Gambar 4.57 Performance point pada SFT arah Y .......................................... 4-47

xxi

Gambar 4.58 Performance point pada SBT arah X.......................................... 4-47

Gambar 4.59 Performance point pada SBT arah Y.......................................... 4-48

Gambar 4.60 Lokasi sendi plastis pada SFT arah X akibat El-Centro 1940

potongan 1 dan 7: (a) detik ke-7,3; (b) detik ke-9,3 sampai detik ke-14 ........... 4-50

Gambar 4.61 Lokasi sendi plastis pada SFT arah X akibat Kobe 1995 potongan 1

dan 7 detik ke-6,7 sampai detik ke-30 ............................................................... 4-50

Gambar 4.62 Lokasi sendi plastis pada SFT arah Y akibat Kobe 1995 potongan A

dan G: (a) detik ke-6,3; (b) detik ke-6,3 sampai detik ke-30 ............................. 4-51

Gambar 4.63 Lokasi sendi plastis pada SFT arah X akibat Denpasar 1979

potongan 1 dan 7 detik ke-12,8 sampai detik ke-16,5........................................ 4-51

Gambar 4.64 Lokasi sendi plastis pada SFT arah Y akibat Denpasar 1979

potongan A dan G, detik ke-12,8 sampai detik ke-16,5 ..................................... 4-52

Gambar 4.65 Lokasi sendi plastis pada SBT arah X akibat El-Centro 1940

potongan 1 dan 7: (a) detik ke-5; (b) detik ke-8................................................. 4-52

Gambar 4.66 Lokasi sendi plastis pada SBT arah X akibat El-Centro 1940

potongan 1 dan 7: (a) detik ke-8,8; (b) detik ke-8,9 sampai detik ke-14 ........... 4-53

Gambar 4.67 Lokasi sendi plastis pada SBT arah Y akibat El-Centro 1940

potongan A dan G: (a) detik ke-4,9; (b) detik ke-8,8 sampai detik ke-14 ......... 4-53

Gambar 4.68 Lokasi sendi plastis pada SBT arah X akibat Kobe 1995 potongan 1

dan 2: (a) detik ke-5,8; (b) detik ke-5,9 sampai detik ke-30 .............................. 4-54

Gambar 4.69 Lokasi sendi plastis pada SBT arah Y akibat Kobe 1995 potongan A

dan G: (a) detik ke-9,4; (b) detik ke-10,3........................................................... 4-54

Gambar 4.70 Lokasi sendi plastis pada SBT arah Y akibat Kobe 1995 potongan A

dan G, detik ke-13,2 sampai detik ke-30............................................................ 4-55

Gambar 4.71 Lokasi sendi plastis pada SBT arah X akibat Denpasar 1979

potongan 1 dan 7: (a) detik ke-8,6; (b) detik ke-8,7........................................... 4-55

Gambar 4.72 Lokasi sendi plastis pada SBT arah X akibat Denpasar 1979

potongan 1 dan 7: (a) detik ke-9,5; (b) detik ke-9,6 sampai dengan 16,5 .......... 4-56

Gambar 4.73 Lokasi sendi plastis pada SBT arah Y akibat Denpasar 1979

potongan A dan G: (a) detik ke-7,8; (b) detik ke-9,5 sampai detik ke-16,5 ...... 4-56

Gambar 4.74 Peralihan tiap lantai pada Sistem SFT arah X akibat gempa El-Centro

1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995 ............................................................... 4-58

xxii

Gambar 4.75 Peralihan tiap lantai pada Sistem SFT arah Y akibat gempa El-Centro

1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995 ................................................................ 4-58

Gambar 4.76 Peralihan tiap lantai pada Sistem SBT arah X akibat gempa El-Centro


Gambar 4.77 Peralihan tiap lantai pada Sistem SBT arah Y akibat gempa El-Centro


Gambar 4.78 Peralihan lantai maksimum pada Sistem SFT dan Sistem SBT arah

X akibat gempa El-Centro 1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995..................... 4-60

Gambar 4.79 Peralihan lantai maksimum pada Sistem SFT dan Sistem SBT arah

Y akibat gempa El-Centro 1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995..................... 4-61

Gambar 4.80 Simpangan antar lantai pada Sistem SFT arah X akibat gempa

El-Centro 1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995 ............................................... 4-62

Gambar 4.81 Simpangan antar lantai pada Sistem SFT arah Y akibat gempa


Gambar 4.82 Simpangan antar lantai pada Sistem SBT arah X akibat gempa


Gambar 4.83 Simpangan antar lantai pada Sistem SBT arah Y akibat gempa


Gambar 4.84 Simpangan antar lantai maksimum pada Sistem SFT dan Sistem SBT

arah X akibat gempa El-Centro 1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995 ............. 4-65

Gambar 4.85 Simpangan antar lantai maksimum pada Sistem SFT dan Sistem SBT

arah Y akibat gempa El-Centro 1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995 ............. 4-65

xxiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kategori risko bangunan untuk beban gempa ..................................... 2-5

Tabel 2.2 Faktor keutamaan gempa..................................................................... 2-7

Tabel 2.3 Klasifikasi situs ................................................................................... 2-7

Tabel 2.4 Koefisien situs, 𝐹𝑎 ............................................................................... 2-9

Tabel 2.5 Koefisien situs, 𝐹𝑣.............................................................................. 2-10

Tabel 2.6 Kategori desain seismik berdasarkaan parameter nilai 𝑆𝐷𝑆 ............... 2-11

Tabel 2.7 Kategori desain seismik berdasarkaan parameter nilai 𝑆𝐷1............... 2-12

Tabel 2.8 Faktor R, Ω0, dan 𝐶𝑑 untuk sistem penahan gaya gempa .................. 2-12

Tabel 2.9 Koefisien untuk batas atas pada priode yang dihitung ...................... 2-13

Tabel 2.10 Nilai parameter periode pendekatan 𝐶𝑡 dan x.................................. 2-13

Tabel 2.11 Ketidakberaturan horizontal pada struktur ...................................... 2-15

Tabel 2.12 Ketidakberaturan vertikal pada struktur .......................................... 2-17

Tabel 2.13 Simpangan izin antar lantai ............................................................. 2-22

Tabel 2.14 Beban hidup ..................................................................................... 2-23

Tabel 2.15 Batasan rasio lebar-tebal untuk komponen struktur daktail sedang dan

daktail tinggi....................................................................................................... 2-27

Tabel 2.16 Accecptance criteria rotasi sendi plastis pada balok dan kolom ..... 2-41

Tabel 2.17 Accecptance criteria rotasi sendi plastis pada breising ................... 2-42

Tabel 2.18 Tingkat kinerja struktur berdasarkan roof drift ratio ...................... 2-43

Tabel 3.1 Rincian beban mati tambahan ............................................................. 3-3

Tabel 3.2 Rincian beban hidup ............................................................................ 3-3

Tabel 3.3 Profil elemen struktural ....................................................................... 3-6

Tabel 4.1 Periode struktur dan partisipasi massa ragam ..................................... 4-1

Tabel 4.2 Pergerakan dominan ............................................................................ 4-2

Tabel 4.3 Gaya aksial kolom lantai 1,6, dan 12 pada potongan 7 dan potongan A

(Sistem SFT) ........................................................................................................ 4-3

Tabel 4.4 Gaya aksial kolom lantai 1,6, dan 12 pada potongan 1 dan potongan G

(Sistem SFT) ........................................................................................................ 4-4

Tabel 4.5 Gaya aksial kolom perimeter potongan 7 dan potongan A ................. 4-8

Tabel 4.6 Gaya aksial kolom perimeter potongan 1 dan potongan G ................. 4-9

xxiv

Tabel 4.7 Reaksi tumpuan vertikal pada potongan 7 dan potongan A .............. 4-12

Tabel 4.8 Reaksi tumpuan vertikal pada potongan 1 dan potongan G .............. 4-13

Tabel 4.9 Simpangan antar lantai Sistem SFT arah X ....................................... 4-16

Tabel 4.10 Simpangan antar lantai Sistem SFT arah Y ..................................... 4-16

Tabel 4.11 Simpangan antar lantai Sistem SBT arah X..................................... 4-17

Tabel 4.12 Simpangan antar lantai Sistem SBT arah Y..................................... 4-17

Tabel 4.13 Ketidakberaturan horizontal tipe 1a dan 1b pada Sistem SFT arah X..

............................................................................................................................ 4-20

Tabel 4.14 Ketidakberaturan horizontal tipe 1a dan 1b pada Sistem SFT arah Y..

............................................................................................................................ 4-20

Tabel 4.15 Ketidakberaturan horizontal tipe 1a dan 1b pada Sistem SBT arah X..

............................................................................................................................ 4-21

Tabel 4.16 Ketidakberaturan horizontal tipe 1a dan 1b pada Sistem SBT arah Y..

............................................................................................................................ 4-21

Tabel 4.17 Ketidakberaturan vertikal tipe 5b pada Sistem SFT ....................... 4-22

Tabel 4.18 Ketidakberaturan vertikal tipe 5b pada Sistem SBT ....................... 4-23

Tabel 4.19 Kekakuan tingkat ............................................................................. 4-24

Tabel 4.20 Rasio D/C ......................................................................................... 4-27

Tabel 4.21 Peralihan tiap lantai hasil analisis pushover .................................... 4-41

Tabel 4.22 Simpangan tiap lantai hasil analisis pushover ................................. 4-42

Tabel 4.23 Faktor 𝑅, 𝐶𝑑, dan 𝛺0 hasil analisis pushover ................................... 4-44

Tabel 4.24 Performance point pada SFT arah X ............................................... 4-46

Tabel 4.25 Performance point pada SFT arah Y ............................................... 4-46

Tabel 4.26 Performance point pada SBT arah X ............................................... 4-47

Tabel 4.27 Performance point pada SBT arah Y ............................................... 4-48

Tabel 4.28 Simpangan lantai atap saat performance point ................................ 4-49

Tabel 4.29 Roof drift ratio saat performance point ........................................... 4-49

Tabel 4.30 Tingkat kinerja struktur saat performance point.............................. 4-49

Tabel 4.31 Waktu terjadi sendi plastis pertama ................................................. 4-57

Tabel 4.32 Peralihan tiap lantai pada Sistem SFT ............................................. 4-57

Tabel 4.33 Peralihan tiap lantai pada Sistem SBT ............................................. 4-59

Tabel 4.34 Simpangan antar lantai pada Sistem SFT ........................................ 4-62

xxv

Tabel 4.35 Simpangan antar lantai pada Sistem SBT ....................................... 4-63

Tabel 4.36 Faktor pembesaran defleksi, 𝐶𝑑 analisis riwayat waktu .................. 4-66

Tabel 4.37 Faktor kuat lebih, 𝛺0 pada Sistem SFT ........................................... 4-67

Tabel 4.38 Faktor kuat lebih, 𝛺0 pada Sistem SBT .......................................... 4-67

Tabel 4.39 Persen beda faktor kuat lebih desain dengan inelastik .................... 4-67

Tabel 4.40 Koefisien modifikasi respons dari analisis riwayat waktu .............. 4-68

Tabel 4.41 Simpangan lantai atap maksimum ................................................... 4-69

Tabel 4.42 Roof drift ratio ................................................................................. 4-69

Tabel 4.43 Tingkat kinerja struktur ................................................................... 4-69

1-1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Jumlah penduduk Indonesia semakin meningkat. Hal ini didukung dengan data

statistik hasil Survei Penduduk Antar Sensus (SUPAS) 2015 oleh Badan Pusat

Statistik untuk memprakirakan proyeksi penduduk Indonesia tahun 2015-2045.

Seiring dengan perkembangan populasi yang kian meningkat, ketersediaan lahan

menjadi semakin terbatas. Karena kebutuhan manusia akan tempat tinggal dan

beraktivitas, perkembangan pembangunan ke arah vertikal menjadi lebih dominan

dibandingkan ke arah horizontal.

Dalam mendesain struktur gedung bertingkat, sistem penahan beban lateral

seperti beban gempa menjadi hal yang penting. Semakin tinggi bangunan berdiri,

maka simpangan lateral akan semakin besar (R. B. Vijaya, 2018). Menurut Badan

Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG), Indonesia juga merupakan

negara dengan tingkat kegempaan yang cukup tinggi karena dilalui oleh jalur

pertemuan tiga lempeng tektonik: Lempeng Indo-Australia; Lempeng Eurasia; dan

Lempeng Pasifik. Selain itu, Indonesia berada pada kawasan cincin api pasifik

dengan gunung berapi yang masih aktif melakukan erupsi. Karena peristiwa gempa

bumi, keruntuhan bangunan menjadi penyebab utama kerugian material dan dapat

mengakibatkan korban jiwa. Oleh karena itu, pembangunan struktur gedung

bertingkat di Indonesia harus memenuhi standar ketahanan gempa.

Sifat daktail merupakan salah satu keunggulan dari material baja untuk

digunakan pada struktur gedung tahan gempa. Baja juga memiliki keunggulan

dalam kecepatan pelaksanaan konstruksi, berat sendiri bangunan yang lebih kecil

dibandingkan dengan berat beton bertulang, dan mutu yang terkontrol karena baja

merupakan material fakribasi. Baja juga merupakan material yang cocok untuk

pembangunan berkelanjutan karena baja merupakan material yang dapat didaur

ulang tanpa mengurangi mutu dari material (Aksel H., 2015).

Salah satu sistem penahan beban lateral yang umum digunakan adalah

Sistem Steel Frame Tube seperti yang dapat dilihat pada Gambar 1.1 (a). Sistem ini

1-2

dapat didefinisikan sebagai sistem tiga dimensi yang memanfaatkan seluruh

perimeter bangunan untuk menahan beban lateral sehingga pada bagian interior

bangunan hanya dialokasikan untuk menahan beban gravitasi. Persyaratan yang

diperlukan untuk membuat sistem tersebut menjadi seperti tabung adalah dengan

menempatkan kolom pada bagian luar dengan jarak antar kolom yang relatif

berdekatan dan menggunakan spandrel dengan sambungan momen untuk

penghubung antar kolom. Untuk gedung tinggi, jarak antar kolom yang saling

bedekatan memberi pengaruh terhadap arsitektural façade, pandangan keluar

gedung pun menjadi terbatas. Selain itu karena fleksibilitas dari spandrel, fenomena

shear lag dapat terjadi pada distribusi tegangan aksial saat terjadi momen lentur.

(a) (b)

Gambar 1.1 (a) Carlton Center, Johannesburg; (b) John Hancock Center, Chicago

(sumber: khan.princeton.edu)

Karena fenomena tersebut, dikembangkan Sistem Steel Braced Tube seperti

yang dapat dilihat pada Gambar 1.1 (b), yaitu sistem tabung dengan diagonal pada

bagian façade yang dapat mengurangi jumlah kolom perimeter pada Sistem Steel

Frame Tube. Diagonal pada sistem tersebut memperkaku bagian perimeter

sehingga dapat mengurangi fenomena shear lag yang terjadi. Sistem Steel Braced

Tube juga memanfaatkan bagian perimeter gedung untuk menahan beban lateral

dan pada bagian interior gedung digunakan untuk menahan beban gravitasi.

1-3

1.2 Inti Permasalahan

Shear lag merupakan fenoma yang tidak dapat dihindarkan saat mendesain gedung

tinggi dengan menggunakan Sistem Steel Frame Tube. Oleh sebab itu, Sistem Steel

Braced Tube sebagai perkembangan dari Sistem Steel Frame Tube dimaksudkan

untuk dapat mengurangi dampak dari fenomena shear lag yang terjadi. Berdasarkan

teori yang ada, perlu diteliti perilaku dan efektivitas dari kedua sistem tersebut.

Oleh karena itu, dalam skripsi ini dibahas mengenai pengaruh perbedaan Sistem

Steel Frame Tube dan Sistem Steel Braced Tube terhadap respons struktur dan

fenomena shear lag akibat beban lateral gempa. Parameter efektivitas ditinjau dari

distribusi gaya aksial dengan metode statik ekuivalen dan perilaku elastik serta

inelastik struktur akibat beban gempa dengan metode analisis respons spektrum,

analisis pushover, dan analisis riwayat waktu.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk mengetahui perbedaan perilaku

struktur dan efek shear lag dari gedung bertingkat akibat beban lateral gempa pada

Sistem Steel Frame Tube dan Sistem Steel Braced Tube dengan metode analisis

statik ekuivalen, respons spektrum, pushover, dan riwayat waktu.

1.4 Pembatasan Masalah

Pembatasan masalah yang akan dibahas pada skripsi ini adalah sebagai berikut:

1. Analisis dilakukan terhadap gedung 12 lantai dengan denah simetri

berukuran 36 m x 36 m. Gedung terdiri dari 6 bentang dengan jarak 6 m dan

tinggi antar lantai 4 m. Denah tipikal dapat dilihat pada Gambar 1.2 (a) dan

Gambar 1.3 (a).

2. Gedung bertingkat direncanakan terletak di Kota Jambi dengan klasifikasi

situs tanah keras (SC).

3. Bangunan difungsikan sebagai gedung apartemen.

4. Elemen balok dan kolom interior menggunakan baja profil WF yang

mengacu pada profil Japanese Industrial Standard (JIS). Sedangkan

bresing diagonal dan kolom eksterior menggunakan baja profil HSS yang

1-4

mengacu pada profil Gunung Garuda. Mutu baja adalah BJ41 dengan

Fy = 250 MPa dan Fu = 410 MPa.

5. Pelat lantai terbuat dari material beton dengan ketebalan 120 mm dan mutu

beton 𝑓𝑐′ = 25 𝑀𝑃𝑎.

6. Terdapat dua buah model, yaitu model dengan Sistem Steel Frame Tube dan

model dengan Sistem Steel Braced Tube.

7. Dilakukan analisis elemen dengan menerapkan prinsip desain kapasitas

(Capasity Based Design).

8. Untuk Sistem Steel Frame Tube, kolom perimeter diletakkan dengan jarak

antar kolom 3 m seperti pada Gambar 1.2 (b). Sedangkan untuk Sistem Steel

Braced Tube digunakan bresing-X pada tiap sisi gedung seperti yang dapat

dilihat pada Gambar 1.3 (b).

9. Analisis nonlinear dinamik menggunakan analisis riwayat waktu dengan 3

rekaman percepatan tanah akibat gempa, yaitu El Centro 1940, Kobe 1995,

dan Denpasar 1979.

10. Desain sambungan dan pondasi tidak diperhitungkan.

11. Peraturan yang digunakan adalah:

a. SNI 1726:2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk

Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Badan Standardisasi

Nasional, Jakarta, Indonesia.

b. SNI1727:2013. Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan

Gedung dan Struktur Lain. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta,

Indonesia.

c. SNI 1729:2015. Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja

Struktural. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.

d. SNI 7860:2015. Ketentuan Seismik untuk Struktur Baja Bangunan

Gedung. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.

1-5

(a)

(b)

Gambar 1.2 (a) Denah tipikal gedung (Sistem Steel Frame Tube);

(b) Elevasi lantai dan tampak muka gedung (Sistem Steel Frame Tube)

Keterangan:

jarak antar kolom 3 m

kolom perimeter

Lt. 1

Lt. 2

Lt. 3

Lt. 4

Lt. 5

Lt. 6

Lt. 7

Lt. 8

Lt. 9

Lt. 10

Lt. 12

Lt. 11

Lt. Dasar

+ 4 m

+ 8 m

+ 12 m

+ 16 m

+ 20 m

+ 24 m

+ 28 m

+ 32 m

+ 36 m

+ 40 m

+ 48 m

+ 44 m

0 m

6 x 6 m = 36 m

1

Potongan 1 (Tampak Muka)

1-6

(a)

(b)

Gambar 1.3 (a) Denah tipikal gedung (Sistem Steel Braced Tube);

(b) Elevasi lantai dan tampak muka gedung (Sistem Steel Braced Tube)

Lt. 1

Lt. 2

Lt. 3

Lt. 4

Lt. 5

Lt. 6

Lt. 7

Lt. 8

Lt. 9

Lt. 10

Lt. 11

Lt. 12

Lt. Dasar

+ 4 m

+ 8 m

+ 12 m

+ 16 m

+ 20 m

+ 24 m

+ 28 m

+ 32 m

+ 36 m

+ 40 m

+ 44 m

+ 48 m

0 m

2

Keterangan:

lokasi X-brace

X-brace

6 x 6 m = 36 m

Potongan 2 (Tampak Muka)

1-7

1.5 Metodologi Penelitian

Metode penulisan dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Studi literatur dilakukan dari berbagai referensi mengenai Sistem Steel

Frame Tube dan Sistem Steel Braced Tube guna mendukung pengertian

konsep dan analisis yang akan dilakukan. Referensi yang diperoleh berasal

dari buku, jurnal, dan peraturan yang terdapat pada daftar pustaka.

2. Studi kasus dilakukan untuk kedua sistem struktur dengan melakukan

pemodelan yang diawali dengan preliminary design dengan menggunakan

konsep desain kapasitas.

3. Studi analisis akibat beban lateral gempa dan gravitasi dilakukan untuk

kedua model pada kondisi elastik dengan analisis respons spektrum dan

pada kondisi inelastik dengan analisis pushover dan analisis riwayat waktu

(time history analysis).

4. Pembahasan dan simpulan mengenai hasil yang diperoleh dapat dilakukan

untuk pengembangan studi lebih lanjut.

1-8

Gambar 1.4 Diagram alir penelitian

Simpulan

Selesai

Tidak Tidak

Mulai

Studi Literatur

Studi Kasus

Preliminary Design

Sistem

Steel Frame Tube

Pemodelan

Analisis Modal

Dimensi

Memenuhi?

Analisis Statik Ekuivalen

Sistem

Steel Braced Tube

Preliminary Design

Pemodelan

Analisis Modal

Dimensi

Memenuhi?

Analisis Statik Ekuivalen

Ya Ya

Respons Struktur Respons Struktur

Distribusi Gaya Aksial Distribusi Gaya Aksial

Analisis Respons Spektrum,

Analisis Pushover, dan

Analisis Riwayat Waktu

Analisis Respons Spektrum,

Analisis Pushover, dan

Analisis Riwayat Waktu

studi komparasi sistem steel frame tube dan …

Documents