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

ii

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

iii

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

iv

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

v

damage in comparison to the MRF when the earthquake has

stopped.

Keywords: Moment Resisting Frames, Self Centering Moment

Resisting Frames, energy dissipation, ductility

vi

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 .

vii

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

viii

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

3.1 Umum.........................................................................................19

ix

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

6.2 Pemodelan Part…………………………………………………79

x

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 Kesimpulan…………………………………….………………113

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

Daftar Pustaka

Biodata Penulis

Lampiran

xvi

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

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel VSL

Tabel HTB

Tabel Profil WF

Tabel Plat Siku

Nomogram

PPIUG 1983

Brosur Bondex

xi

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..............................................16

Gambar 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

xii

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 WF 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 Tahap pemilihan material……………………...……….82

Gambar 6.7 Kolom yang di blok……………………………………..83

Gambar 6.8 Kolom yang sudah diputar…………………………..…84

Gambar 6.9 Balok yang di blok………………………………..……84

Gambar 6.10 Balok yang sudah dipindahkan…………………….…85

Gambar 6.11 Portal setelah dilakukan iteraction…………………...83

Gambar 6.12 Portal setelah dilakukan iteraction + 12 plat pengaku

………………………………………………………………………86

Gambar 6.13 Perletakan jepit di ujung-ujung kolom…………….…87

Gambar 6.14 Kotak dialog Step Manager………………………….87

Gambar 6.15 Contoh membuat beban ……………………………..88

Gambar 6.16 Load yang di butuhkan ……………………………..88

Gambar 6.17 Load sudah diterapkan pada balok…………………..89

Gambar 6.18 Meshing portal……………………………………….89

Gambar 6.19 Deformasi struktur portal……………………………90

Gambar 6.20 2 buah dari 4 titik yang akan ditinjau……….……….91

xiii

Gambar 6.21 Titik 3 & 4 yang merupakan titik tinjau

lainnya……………………………………………………………...91

Gambar 6.22 Hasil visualisasi akibat beban lateral awal (1

MPa)……………………………………………………………..…92

Gambar 6.23 Hasil visualisasi akibat beban lateral (2 MPa)……....92

Gambar 6.24 Hasil visualisasi akibat beban lateral (5 MPa)……....93

Gambar 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 titik

2………………………………………………………………........98

xiv

Gambar 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 ……………………………………………………….…….…99

Gambar 6.37 Klik kanan di biru nya kemudian pilih

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

Gambar 6.38 Cara kedua pembuatan beban………………….…….101

Gambar 6.39 Gambar pembuatan Load untuk strand………….…..102

Gambar 6.40 Lokasi strand di salah sisi kolom ………………..….103

Gambar 6.41 Total ada 11 load untuk kondisi SCMRF………..…..104

Gambar 6.42 Interaction kondisi SCMRF………………….……...104

Gambar 6.43 Meshing portal………………………………….…...105

Gambar 6.44 Deformasi Struktur Portal SCMRF……………..…...105

Gambar 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…………………107

Gambar 6.49 Tabel gaya balik………………………………….….107

xv

Gambar 6.50 Setelah dimasukkan gaya balik………………..109

Gambar 6.51 Grafik acuan SCMRF…………………………….….110

Gambar 6.52 pasca diberikan gaya balik keadaan MRF………..….110

Gambar 6.53 Displacement keadaan MRF……………………..…..111

Gambar 6.54 Grafik Displacement MRF………………………..….111

Gambar 6.55 Displacement keadaan SCMRF………………..…….112

Gambar 6.56 Grafik Displacement SCMRF………………..………112

Gambar 6.57 Perbandingan node displacement……………..……...113

Gambar 6.58 Total tegangan regangan kondisi SCMRF………..….115

Gambar 6.59 Total tegangan regangan kondisi MRF…………..…..114

1

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

2

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)

3

3

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.

4

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.

5

5

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.

6

“ halaman ini sengaja di kosongkan “

7

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

8

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

9

9

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

gaya pasca tarik menggunakan strand baja mutu tinggi yang

10

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

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.

Gambar 2.a Skema sambungan SC MRF dengan Top and

seat angles disipators di balok

11

11

Gambar 2.3.a Skema elevasi satu lantai SCMRF

Gambar 2.3.b Deformasi dari dekompresi SCMRF

sambungan SCMRF

2.3.c Idealisasi perilaku hubungan M – Ør pada

12

Gambar 2.4 Sambungan post-tensioning pada kolom

13

13

2.3 Sambungan Pasca-Tarik (PT)

Gambar 2.5 Detailing Strand

14

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.

15

15

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

16

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 Pratekan

17

17

Gambar 2.7 Momen Rotasi Dasar Kolom

Akibat Terkena Sistem SCMRF dan

Bangunan Umumnya

18

“ halaman ini sengaja di kosongkan “

19

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

20

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).

21

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

kg/m2 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.

22

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).

23

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 Ss (percepatan batuan dasar

pada perioda pendek) dan S1 (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

24

Tekanan Tiup :

daerah jauh dari tepi laut, diambil minimum 25

kg/m2.

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

diambil minimum 40 kg/m2

atau diambil dari rumus pendekatan

p=V2/16 (kg/m2) (3.2)

dengan

V = kecepatan angin, m/det (ditentukan instansi terkait)

Struktur cerobong, ditentukan dengan rumus

pendekatan

qwind=(42,5+0,6.h) (3.3)

dengan

qwind = tekanan tiup, kg/m2

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 My 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

25

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

ABAQUS terdapat berbagai tahapan .Tahapan tersebut antara

lain :

3.8 Analisa Struktur Utama

Analisa Struktur Utama Kolom menggunakan

langkah-langkah perencanaan sebagai berikut :

Hubungan Antar Balok

Kelurusan

Pada suatu balok, penyimpangan terhadap garis lurus

antara kedua ujung balok dibatasi oleh SNI 03-1729-2002 pasal

17.4.4 sebagai berikut :

a) Lawan lendut: diukur dengan pelat badan dalam

keadaan horisontal pada suatu permukaan uji (lihat

Gambar 3.1 (a)). Toleransi terhadap lawan lendut yang

disyaratkan adalah nilai yang terkecil dari L/1000 atau

10mm;

Part

Properti

Assembly

Step

Interaction

Load

Mesh

Job

26

b) Lendutan ke samping: diukur dengan pelat dalam

keadaan badan vertikal (lihat Gambar 3.1(b)).

Lendutan kesamping (dilihat dari atas) tidak boleh

melebihi nilai terbesar dari L/1000 atau 3 mm.

Panjang

Panjang suatu balok tidak boleh menyimpang dari

panjang yang ditentukan dengan toleransi 2 mm untuk panjang

balok kurang dari 10 m, dan 4 mm untuk panjang balok lebih

besar dari 10 m.

Hubungan Perletakan Kolom

Posisi pada denah

Posisi perletakan kolom pada denah tidak boleh

menyimpang lebih dari 6 mm terhadap masing-masing sumbu

utama bangunan.

Ketinggian

Gambar 3.1 Pengukuran lawan lendut dan lendutan ke

samping

A B

27

Ketinggian pelat landas kolom tidak boleh

menyimpang lebih dari 10 mm terhadap posisi yang

seharusnya.

Kontak penuh

Apabila disyaratkan perletakan kolom dengan bidang

kontak penuh maka ketentuan dalam butir 17.4.4.2 (Hubungan

perletakan balok) harus dipenuhi, kecuali jika digunakan alat

bantu untuk mengurangi celah sehingga memenuhi ketentuan

dalam butir tersebut. Peralatan bantu penumpu harus datar dan

terbuat dari baja yang sama mutunya dengan komponen

struktur utamanya. Apabila diperlukan adanya grouting maka

harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga grouting bisa

menyelimuti peralatan bantu tersebut dengan ketebalan

minimum 50 mm.

Menerapkan Sistem SCMRF

Akhir akhir ini , sistem self centering telah di usulkan

untuk struktur bingkai baja (Ricles et al ,2001) & (

Christopoulus et al, 2006) .Gambar 3.2 mengilustrasikan

sambungan hibrida yang setelah di kencangkan (Ricles et al,

2001) untuk baja SCMRF .Sambungan terdiri dari beberapa

helai baja kekuatan tinggi yang berjalan sepanjang sisi web

balok dan jangkar untuk flens (pinggiran roda) eksterior pada

akhir frame .Sebagai tambahan , dudukan atau tumpuan dan

atas sudut melesat ke kolom dan balok .Perlawanan geser

yang di sediakan oleh kombinasi dari gesekan pada balok

kolom antar muka dan juga oleh sudut baja . Sistem yang di

rancang sedemikian rupa sehingga sudut baja adalah hanya

yang mudah melentur .Oleh karena itu , hanya sudut baja yang

membutuhkan perbaikan sesudah gempa berskala besar

.Manfaat tambahan dari sambungan ini adalah :

1) Tidak di perlukan lapangan pengelasan

2) Menggunakan bahan konvensional dan ketrampilan

28

3) Kekakuan konvensional awal yang sama pada

sambungan pengelasan .

Penerapan sistem SCMRF ini adalah untuk bangunan

gedung 5 lantai dengan PT pada kolomnya dengan dimensi

kolom 400x400x30x50 dan di daerah Gempa Sedang .

yang di gunakan untuk pemodelan

29

Gambar 3.2 Denah Struktur

3.9 Kontrol Batasan Struktur Baja

Kontrol Batas Kekuatan

Kuat batas balok pratekan yang diakibatkan oleh beban

luar berfaktor harus memiliki nilai-nilai berikut :

Pu < Ø Rn (3.4)

Pu – gaya tarik akibat beban berfaktor

Rn – kuat rencana tarik

Ø – faktor reduksi

Kontrol Tegangan Leleh Tegangan leleh untuk perencanaan ( f y ) tidak boleh

diambil melebihi

nilai yang diberikan Tabel 5.3 SNI 03 1729 2002 pasal 5.1.1

Kontrol Leleh :

30

AgfyPu Ag > fy

Pu

(3.5)

Ø = 0,90

(pada tengah batang)

Kontrol Putus Tegangan putus untuk perencanaan ( f y ) tidak boleh

diambil melebihi

nilai yang diberikan Tabel 5.3 SNI 03 1729 2002 pasal 5.1.3.

Kontrol Patah :

AefuPu

Ae > fu

Pu

(3.5)

Ø = 0,75

(pada daerah sambungan)

Ag = luasan penampang utuh (gross)

fy = tegangan leleh bahan

Ae = luasan penampang efektif

fu = tegangan putus bahan

Kontrol Kelangsingan

Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap

tekan, angka perbandingan kelangsingan :

λ=𝐿𝑘

𝑟 dibatasi sebesar 200 (3.6)

Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap

tarik, angka perbandingan kelangsingan :

31

𝐿

𝑟 dibatasi sebesar 300 untuk batang sekunder dan

240 untuk batang primer (3.7)

Ketentuan di atas tidak berlaku untuk batang bulat

dalam tarik.Batang-batang yang ditentukan oleh gaya tarik,

namun dapat berubah menjadi tekan yang tidak dominan pada

kombinasi pembebanan yang lain, tidak perlu memenuhi batas

kelangsingan batang tekan (SNI-03-1729-2002 pasal 7.6.4)

32

3.10 Penjadwalan

NO NAMA

KEGIATAN

BULAN 1 BULAN 2 BULAN 3 BULAN 4

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 PENGUMPULAN

DATA

2 STUDI

LITERATUR

3 PERENCANAAN

STRUKTUR

SEKUNDER

4 PRE

ELIMENARY

DESAIN

5 PEMBEBANAN

6 PEMODELAN

STRUKTUR

7 ANALISA

STRUKTUR

BAJA

8 KONTROL

BATASAN

STRUKTUR

BAJA

9 KONTROL

DESAIN

10 GAMBAR

OUTPUT

33

BAB IV

PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER

Sebagai bagian dari komponen struktur secara

keseluruhan, struktur sekunder akan memberikan pengaruh

terhadap struktur utama sebagai beban. Dalam perencanaan

desain gempa, struktur sekunder merupakan komponen

struktur yang dikomposisikan untuk menerima beban lateral

akibat gempa, sehingga dalam perhitungannya struktur

sekunder dapat direncanakan dan dianalisa secara terpisah dari

struktur sekunder. Di dalam bab ini struktur sekunder yang di

bahas meliputi perencanaan atap dan perencanaan pelat lantai.

4.1 Pelat Lantai

4.1.1 Pelat Lantai Atap

1 . Beban finishing

Berat aspal 2 m x 14 kg/m2 = 28 kg/m2

Berat plafon + penggantung ( 11+7 ) kg/m2 = 18 kg/m2

Berat ducting AC = 40 kg/m2

Total beban finishing = 86 kg/m2

2. Beban hidup = 100 kg/m2

Beban berguna = finishing + hidup

= 86 + 100

= 186 kg/m2

Jadi beban berguna yang di pakai yaitu 200 kg/m2

34

Data-data perencanaan pelat bondex

- Bentang = 2 m

- Beban berguna = 200 kg/m2

Untuk Pelat Atap Dengan Bentang Menerus :

- Tebal pelat = 9 cm

- tulangan negatif = 1.07 cm2/m

Digunakan tulangan Ø 10 (As = 0.7854 cm2)

Jumlah tulangan yang di butuhkan tiap 1 meter adalah :

- n =1.07

0.785 = 2.57 = di pasang 4 buah

- Jarak antar tulangan s = 1000

4 = 250 mm

- Jadi dipasang tulangan negative Ø 10 - 250

4.2 Pembebanan Pelat Lantai

Beban hidup :

Lantai perkantoran = 250 kg/m2

Beban mati :

Berat spesi ( t = 2 cm ) = 0.02 x 2200 = 44 kg/m2

Berat keramik (1 cm ) = 0.01 x 2400 = 24 kg/m2

Berat plafon + penggantung (11+7) kg/m2 = 18 kg/m2

Berat ducting AC + pipa = 40 kg/m2

Total beban finishing = 126 kg/m2

beban berguna = finishing + hidup

= 126 + 250 = 376 kg/m2

Jadi dipakai yaitu 400 kg/m2

Berat plat beton 0.09 m x 2 m x 2400 = 432 kg/m2

Berat bondek 10.1 kg/m2 x 2 m = 20.1 kg/m2

35

Data-data perencanaan berdasarkan brosur BONDEX:

Beban berguna = 400 kg/m2.

Bentang (span ) = 2 m

Untuk Pelat Lantai Dengan Bentang Menerus :

Tebal pelat = 9 cm dan tulangan negatif = 1.55 cm2/m

Dipakai tulangan 10 mm , As = 0,7854 cm2

Jumlah tulangan yang dibutuhkan tiap 1 m :

n = 1.55 / 0,785 = 3.08 4 buah

Jarak antar tulangan = 1000 / 4 = 250 mm

Jadi dipasang tulangan negatif D 10 – 250.

Gambar 4.1 Pelat Bondex

qD = 538.1 kg/m2

36

4.3 Perencanaan Balok Anak

4.3.1 Balok Anak Lantai

Gambar 4.2 Balok Anak

Balok anak berfungsi membagi luasan lantai agar tidak

terlalu lebar sehingga masih mempunyai kekakuan yang cukup.

Balok anak menumpu di atas dua tumpuan sederhana.

Menggunakan profil WF 400 x 200 x 8 x 13

(fy = 250 Mpa, fu = 410 Mpa, BJ 41)

W = 66 kg/m

r = 16 mm

Zx = 1286 cm3

d = 400 mm

Ix = 23700 cm4

tf = 13 mm

h = d -2.(tf+r) = 342 mm

iy = 4.54 cm

balok anak = 2 m

Panjang balok (span) L = 6 m

37

Pembebanan pada balok anak lantai atap:

-Beban mati

Berat bondek =10.1 kg/m2 x 2 m = 20.2 kg/m2

Berat pelat beton 0.09 m x 2 m x 2400 kg/m3 = 648 kg/m

Berat sendiri profil WF = 66 kg/m

qD = 820.2 kg/m

- Beban hidup

qL = 2m x 250 kg/m2 = 500 kg/m

-Beban berfaktor

qU = (1.2 x qD) + (1.6 x qL)

= 1.2 x 820.2 + 1.6 x 500)

= 984.24 + 800

= 1784.24 kg/m

- Momen yang terjadi (terbagi rata )

Mu =1/8 x qU x L2 = 1/8 x 1784.24 x 62

= 8029.08 kg.m

- Gaya geser yang terjadi Vu =1/2 x qU x L =1/2 x 1784.24 x 6

= 5352.72 kg

Kontrol Lendutan

Lendutan ijin : ( pemakaian rumus ini di karenakan tidak

memakai stiffner )

L = 400 cm

𝑓𝑖𝑗𝑖𝑛 = 𝐿

360 =

400

360 = 1.11 cm

q = qD + qL = 820.24 + 500 = 1320.4kg/m = 13.204 kg/cm

fo = 5

384 x

𝑞 𝑥 𝐿4

𝐸 𝑥 𝐼𝑥

= 5

384 x

13.204 𝑥 4004

2000000 𝑥 23700 = 0. 91 cm

*Pemakaian Ix karena posisi profil WF adalah tegak dan beban

mengarah atas ke bawah alias menekan ke arah profil dan bagian

terkuatnya adalah bagian arah x

38

fo < fijin 0.91 cm < 1,01 cm ( dari SAP 2000 ) ...ok

c. Kontrol penampang profil terhadap gaya lentur

- Kontrol penampang terhadap tekuk lokal

Pelat sayap

λ = 𝑏𝑓

2𝑡𝑓 =

200

2(13) = 7.69

λp = 170

√𝑓𝑦 =

170

√250 = 10.8

λ ≤ λp 7.69 < 10.8 , maka penampang kompak

Pelat badan

λ = ℎ

𝑡𝑤 =

342

8 = 42.75

λp = 1680

√𝑓𝑦 =

1680

√250 = 106.3

λ ≤ λp 42.75 < 106.3 penampang kompak

Kontrol penampang terhadap tekuk lateral

Karena tidak di pasang shear connector pada balok

anak sejarak Lb = 600 cm

Lp = 1.76 . iy√𝐸

𝑓𝑦 = 1.76 x 4.54 x√

200000

250

= 226.002641 cm

Lr = 658.357 cm

Lp <Lb < Lr ( bentang menengah )

Untuk komponen struktur yang memenuhi Lr > Lb > Lp, kuat

nominal komponen struktur adalah :

39

MA = 602181 Kgcm

MB = 802908 Kgcm

MC = 602181 Kgcm

= 1.68 < 2,3 → dipakai 1.68

My = Sx.fy

= 1190 . 2500

= 2975000 Kgcm

Mp = fy.Zx

= 2500 . 1286

= 3215000 kgcm < 1,5 My

MR = (fy-fr)Sx = 1800. 1190

= 2322000 kgcm

MpLpLr

LbLrMMMCbMn rpr

)(

)()(

3,23435,2

5,12

CBA MMMMmaks

MmaksCb

Mp Mn

) , 226.00 658.37 (

) 600 658.37 ( ) 2322000 3215000 (2322000 , 1,4

)602181.3()802908.4()602181.3()802908.5,2(

802908.5,12

40

Mn = 1.68 ( 3215000 x 0.135 ) = 729162 kg cm

Jadi Mn p

Dipakai Mn = Mp = 729162 kgcm

Persyaratan :

Mu ≤ Mn

8029.08 Kgcm ≤ 0,9. 729162 kgcm

8029.08 Kgcm < 656245.8 kgcm............OK

Jadi Penampang profil baja mampu menahan beban yang

terjadi.

d. Kontrol penampang profil terhadap gaya geser ℎ

𝑡𝑤 =

342

8 = 42.75

1100

√𝑓𝑦 =

1100

√250 = 69.57

ℎ

𝑡𝑤 ≤

1100

√250 42.75 < 69.57 ….. Geser plastis

maka Vn = 0.6 .fy . Aw = 0.6 .fy . d . tw

= 0.6 x 2500 x ( 40 . 0.8 ) = 4800000 kg

Syarat :

Vu < ØVn 11040 kg < 0.9 . 4800000 kg

5352.72 kg < 4320000 kg ……………..(OK)

41

BAB V PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA

5.1 Pembebanan Struktur Utama Perhitungan pembebanan dilakukan untuk mengetahui distribusi beban-beban yang bekerja, sehingga dapat diketahui gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur. 5.2Pembebanan Gravitasi 5.2.1 Berat bangunan Ringkasan berat bangunan dinyatakan dalam Tabel 5.1 berikut ini :

Tabel 5.1 Berat struktur per lantai

Lantai Tinggi (m) Berat Lantai (ton)

5 20 5139.71

4 16 7019.36

3 12 7019.36

2 8 7019.36

1 4 7707.71

∑ 33905.5

Jadi berat total bangunan = 33905.5 ton

5.3 Pembebanan 5.3.1Perhitungan Beban Mati

Tabel 5.2 Daftar Beban Mati

42

Deskripsi

1 Baja 7850 kg/m3

2 Adukan Semen 21 kg/m3

3 Tegel 24 kg/m3

4 Pasangan bata merah 1.700 kg/m3

5 Plafon + Penggantung 18 kg/m3

Berat Sendiri Profil Baja (Self Weight)

5.3.2 Perhitungan Beban Hidup

Tabel 5.3 Daftar Beban Hidup

Deskripsi Beban Hidup

1.Lantai Perkantoran 250 kg/m2

2.Atap 100 kg/m2

5.3.4 Perhitungan Beban Gempa

Tabel 5.4 Gaya gempa tiap lantai

Tingkat Hi Wi Wi.Hi 100 % 30 %

(m) (ton) (ton m) Fi x,y (ton) Fi x,y (ton)

5 20 5139.71 102794 28.15 8.44

43

4 16 7019.36 112310 30.76 9.22

3 12 7019.36 84232.3 23.07 6.92

2 8 7019.36 56154.9 15.38 4.61

1 4 7707.71 30830.8 8.44 2.53

Total 386322 105.81 31.74

5.3.5 Kontrol Analisa Reyligh akibat gempa arah sumbu X & Y

Besarnya T yang dihitung sebelumnya dengan rumus empiris harus dibandingkan dengan Treyleigh dengan rumus :

T1 = 6.3 √∑ 𝑊𝑖.𝑑𝑖2𝑛

𝑖=1

𝑔 ∑ 𝐹𝑖.𝑑𝑖𝑛𝑖=1

Dimana besarnya T yang dihitung sebelumnya tidak boleh lebih dari 205 hasil T reyleigh sesuai SNI 1726 Pasal 6.2.2.

Di dapatkan T= 0.85

44

5.4 Balok induk 5.4.1 Balok induk memanjang Balok induk memanjang direncanakan menggunakan profil WF 500 x 300 x 11 x 18 dengan data-data sebagai berikut : Dari analisis SAP 2000, didapatkan gaya dalam dan lendutan yang terjadi pada balok induk memanjang adalah sebagai berikut : Mu = 2937768 kg.cm Vu = 6277.39 kg L = 600 cm Kontrol kekuatan penampang( Local buckling ) Pelat sayap

𝜆 =𝑏𝑓

2𝑡𝑓=

300

2(18)= 8,33

𝜆𝑝 =170

√𝑓𝑦=

170

√250= 10,75

λ ≤ λp ..... 8,33 < 10,75 penampang kompak Pelat badan

𝜆 =ℎ

𝑡𝑤=

400

11= 36,36

𝜆𝑝 =1680

√𝑓𝑦=

1680

√250= 106,25

W = 128 kg/m Sx = 2910 cm3 r = 26 mm A = 163,5 cm2 Ix = 71000 cm4 ix = 20,8 cm tw = 11 mm Iy = 8110 cm4 iy = 7,04 cm

b = 300 mm d = 488 mm tf = 18 mm h = 488 - 2 x (18 + 26) = 400 mm Zx = 3100 cm3

45

λ ≤ λp 36,36 < 106,25 penampang kompak

Karena penampang kompak, maka Mn x = Mp x

Mp = fy . Zx = 2500 . 3100 = 7750000 kg.cm Cek kemampuan penampang Øb . Mn ≥ Mu Øb . Mn = 0,9 . 7750000 = 6975000 kg.cm > 2937768 kg.cm (OK…!) Kontrol penampang terhadap tekuk lateral ( Lateral buckling) Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm. Lp = 350.453 cm Lr = 1050,71 cm Jadi , Lb < Lp (bentang pendek ) Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp My = Sx . fy = 2910 . 2500 = 7275000 kg.cm Mp = fy .Zx = 2500 . 3100 = 7750000 kg.cm < 1.5 My Syarat : ΦMn ≥ Mu (Φ = 0.9) 0.9 x 7750000 2937768 6975000 2937768 (OK...) Kontrol penampang profil terhadap gaya geser

ℎ

𝑡𝑤= 36,36 :

1100

√250= 69,57

46

karena ℎ

𝑡𝑤≤

1100

√𝑓𝑦 Plastis !

maka Vn = 0,6 fy Aw = 0,6 x 2500 x (48,8 x 1,1) = 80520 kg Persyaratan : Ø Vn ≥ Vu Ø Vn = 0,9 . 80520 kg = 72468 kg > 6277.39 kg ... OK ! Kontrol lendutan L = 600 cm

𝑓𝑖𝑗𝑖𝑛 =𝐿

360=

600

360= 1.67 𝑐𝑚

Dari hasil analisis SAP 200 didapatkan lendutan batang sebesar f 0

= 1,154 cm 𝑓0 < 𝑓𝑖𝑗𝑖𝑛 → 1,55 𝑐𝑚 < 1.67 𝑐𝑚 ... OK ! 5.4.2 Balok Induk melintang Balok induk melintang direncanakan menggunakan profil WF 500 x 300 x 11 x 18 dengan data sebagai berikut : W = 128 kg/m Sx = 2910 cm3 r = 26 mm A = 163,5 cm2 Ix = 71000 cm4 ix = 20,8 cm tw = 11 mm Iy = 8110 cm4 iy = 7,04 cm b = 300 mm d = 488 mm tf = 18 mm

47

h = 488 - 2 x (18 + 26) = 400 mm Zx = 3100 cm3

Dari analisis SAP 2000, didapatkan gaya dalam dan lendutan yang terjadi pada balok induk memanjang adalah sebagai berikut : Mu(max) (-) = 2644812 kg.cm Vu (-) = 10710.57 kg Kontrol penampang profil terhadap gaya lentur Kontrol penampang terhadap tekuk lokal

Pelat sayap

𝜆 =𝑏𝑓

2𝑡𝑓=

300

2(18)= 8,33

𝜆𝑝 =170

√𝑓𝑦=

170

√250= 10,75

λ ≤ λp 8,33 < 10,75 penampang kompak

Pelat badan

𝜆 =ℎ

𝑡𝑤=

400

11= 36,36

𝜆𝑝 =1680

√𝑓𝑦=

1680

√250= 106,25

λ ≤ λp 36,36 < 106,25 penampang kompak

- Karena penampang kompak, maka Mn = Mp Mp = fy . Zx = 2500 . 3100 = 7750000 kg.cm Cek kemampuan penampang Øb . Mn ≥ Mu Øb . Mn = 0,9 . 7750000 = 6975000 kg.cm > 2644812kg.cm ... (OK…!)

48

Kontrol penampang terhadap tekuk lateral

Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm Berdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 500x300x11x8 didapatkan : Lp= 350,453 cm Lr = 1050,71 cm Jadi, Lp > Lb bentang pendek Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp My = Sx.fy = 2910 .2500 = 7275000 kg.cm Mp = Zx . fy = 3100 . 2500 = 7750000 kg.cm < 1.5 My Syarat : ΦMn ≥ Mu (Φ = 0.9) 0.9 x 7750000 5074960 6975000 5074960 (OK...!) Kontrol penampang profil terhadap gaya geser

ℎ

𝑡𝑤= 36,36 :

1100

√250= 69,57

karena ℎ

𝑡𝑤≤

1100

√𝑓𝑦 Plastis !

maka Vn = 0,6 fy Aw = 0,6 x 2500 x (48,8 x 1,1) = 80520 kg Ø Vn ≥ Vu Ø Vn= 0,9 . 80520 kg = 72468 kg > 10710.57 kg ... OK ! Kontrol lendutan Lendutan ijin (f’) adalah

L = 600 cm

𝑓′ =𝐿

360=

600

360= 1.67 𝑐𝑚

49

Dari hasil analisis SAP 200 didapatkan lendutan batang sebesar f

= 1,55 cm 𝑓 < 𝑓′ → 1,55 𝑐𝑚 < 1.67 𝑐𝑚 (di peroleh dari SAP 2000 ) ... OK ! 5.5 Kolom 5.5.1 Kolom Lantai 1-3 Pada perencanaan ini ditunjukkan contoh perhitungan kolom lantai 1. Direncanakan dengan profil WF 400x400x45x70 dan panjang kolom (L) = 400 cm. Data-data profil disajikan sebagai berikut : A = 770,1 cm2

ix = 19,7 cm

Ix = 298000 cm4

iy = 11,1 cm

Iy = 94400 cm4

Zx = 14385 cm3

Ix balok = 23700 cm4

Zy = 6713 cm3

Sx = 12000 cm3

fy = 250 Mpa

Sy = 4370 cm3

fy = 250 Mpa

fu = 410 Mpa

50

Dari hasil analisis SAP 2000 didapatkan gaya dalam yang bekerja pada lantai 1 sebagai berikut : Pu = 318203 kg Mux = 12789.09 kg.m Muy = 11603.57 kg.m Bahan : BJ 41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2

Kontrol Penampang ( Kelangsingan elemen penampang ) λR = = = 42.06

λ =𝑏𝑓

2𝑡𝑓 =

407

2𝑥36 = 5.628

h =d-2(tf+r) = 428 - 2(35+22) =314

λ = =314

20 = 15.7

λR = 250

√250 = 42.06

Jadi Penampang Tidak Langsing !!

Momen nominal :

Kontrol Tekuk Lokal :

λ = = 407

2𝑥35= 5.81

λp =250

√250 = = 15.811

wt

h

f

f

t

b

2

y f

665

250

665

λ < λr

λ < λr

λ < λp ….. Kompak

51

λ = = 407

20= 15.7

λp = = = 106,253

Jadi, termasuk penampang kompak, maka Mn = Mp Kontrol Tekuk Lateral : Lb = 400 cm

Dari tabel baja diperoleh

Lp = 552.562 cm

Lr = 5942.562 cm

Lb < Lp < Lr Bentang pendek

Mn = Mp = Mny

Mx = Zx.fy = (12000)(2500) = 30000000 kg .cm = 30 tm 1,5Mx = 1,5(30000000) = 45000000 kgcm Mnx = Mpx = Zx.fy = (14385)(2500) = 35962500 kgcm = 35962500 kgcm ≤ 1,5Mx = 45000000 kgcm ... O.K My = Sy.fy = (4370)(2500) = 11825000 kgcm 1,5My = 1,5(11825000) = 17737500 kgcm Mny = Mpy = Zy.fy = (6713)(2500) = 16782500 kgcm = 16782500 kgcm ≤ 1,5My = 17737500 kgcm ….. OK

wt

h

yf

1680

250

1680

λ < λp ….. Kompak

52

Jadi diperoleh : Mnx = 35962500 kgcm Mny = 16782500 kgcm

Terhadap sumbu x :

Kontrol kekakuan portal :

G =

GA = 2(

298000

400)

2(23700

600) =

1490

79 = 18.86

GB = 10.00 (Ujung kolom dianggap sendi/tidak kaku)

Diperoleh : kc = 3.4 (bergoyang)

= = 3.4 x 400

19.7 = 69.03

Terhadap sumbu y:

Kontrol kekakuan portal :

G =

GA = 2(

94400

400)

2(23700

600) =

472

79 = 5.97

GB = 10.00 (Ujung kolom dianggap sendi/tidak kaku)

xx

c

i

Lk

b

b

c

c

L

IL

I

b

b

c

c

L

I

L

I

53

Diperoleh : kc = 2.9 ( bergoyang)

λ𝑦 = untuk mencari kelangsingan struktur

λ𝑦 = = 2.9 𝑥 400

11.1 = 104.50

Rumus Interaksi :

terbesar = = 104.5

λc = = 104.50

3.14𝑥√

250

200000 = 33.28 x 0.035 = 1.16

0,25 < λc < 1,2 → ω = = 1.43

1.6−(0.67𝑥 1.16)

= 1.73

Pn =Ag . fcr = = 770.1𝑥2500

1.73 = 1112861.272 kg

=318203

0.85𝑥1112861.2 = 0.34 > 0.2

=0,34 ≥0,2 → RUMUS 1

ω = factor tekuk

Pu = gaya tekan akibat beban beraktor

Pn = Kekuatan tekan nominal batang

Kontrol Tekan-Lentur

y

c

i

Lk

y

E

fy

c.67,06,1

43,1

yfAg.

n

u

P

P

.

54

Kontrol Interaksi Beam Kolom Rumus 1 :

0.34 + 8

9[

4568550

0.9 𝑥 35962500+

1160357

0.9 𝑥 16782500] ≤ 1.0

0.34 + 8

9 [0.141 + 0.08] ≤ 1

0.6 1 ….. Kolom kuat memikul beban tekan dan momen

lentur

5.5.2 Kolom Lantai 4-5 Pada perencanaan ini ditunjukkan contoh perhitungan kolom lantai 4. Direncanakan dengan profil WF 400x400x30x50 dan panjang kolom (L) = 400 cm. Data-data profil disajikan sebagai berikut : Ag = 360,7 cm2 rx = 18,2 cm

Ix kolom = 119000 cm4 ry = 10,4 cm

Iy kolom = 39400 cm4 Zx = 6239 cm3

Ix balok = 23700 cm4 Zy = 2935 cm3

Sy = 1930 cm3 Sx = 5570 cm3

Dari hasil analisis SAP 2000 didapatkan gaya dalam yang bekerja sebagai berikut :

0,19

8

nyb

uy

nxb

ux

n

u

M

M

M

M

P

P

0.2 ,34 0 n

u

P

P

55

Pu = 125580 kg Mux = 23374.20 kg.m Muy = 7667.88 kg.m Bahan : BJ 41 fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2

Kontrol Penampang :

Penampang ( Kelangsingan elemen penampang )

λR = 665

√𝑓𝑦 = = 42,06

λ = = 400

2.35 = 5.71

λ < λr ….. OK

λR = 250

√𝑓𝑦 = = 15.81

λ = = 256

20 = 12.8

λ < λr ….. Ok

Jadi penampang tidak langsing !

Terhadap Lentur :

λ = = 407

2.35 = 5.71 λ < λp ….. Kompak

250

665

f

f

t

b

2

wt

h

f

f

t

b

2

250

250

56

λp = = = 10,752

λp = = = 106,253

λ = = 256

20 = 12.8 λ < λp ….. Kompak

Kontrol Tekuk Lateral

Lb = 400 cm

Dari tabel diperoleh

Lp = 517.715 cm

Lb ≤ Lp Bentang pendek

Karena penampang kompak, maka

Mnx = Mny = Mp

Mpx = Sx.fy = (5570)(2500) = 13925000 kgcm

1,5Mx = 1,5(13925000) = 20887500 kgcm

Mnx = Mpx = Zx.fy = (6239)(2500)

= 15597500 kgcm

= 15597500 kgcm ≤ 1,5Mx

= 20887500 kgcm ... O.K

My = Sy.fy = (1930)(2500)

yf

170

250

170

yf

1680

250

1680

wt

h

57

= 4825000 kgcm

1,5My = 1,5(4825000)

= 7237500 kgcm

Mny = Zy.fy = (2935)(2500)

= 7337500 kgcm

= 7337500 kgcm ≤ 1,5 My = 7237500 kgcm

Jadi diperoleh :

Mny = 7237500 kgcm

Mnx = Mpx = 15597500 > 13925000

Mnx = 15597500 kgcm → untuk Tekuk Lokal

Menentukan !

Terhadap sumbu x :

Kontrol kekakuan portal :

G =

GA = 2(

119000

400)

2(23700

600) =

595

79 = 7.53

GB = 10 (Ujung kolom dianggap sendi)

b

b

c

c

L

IL

I

58

Diperoleh : kc = 2.9 (bergoyang)

Kelangsingan struktur : i

kL

= = 2.9 x 400

18.2 = 63.73

Terhadap sumbu y:

Kontrol kekakuan portal :

G =

GA = 2(

39400

400)

2(23700

600) =

197

79 = 2.49

GB = 10 (Ujung kolom dianggap sendi)

Diperoleh : kc = 2.2 ( bergoyang)

= = 2.2 𝑥 400

10.24 = 85.93

Rumus Interaksi :

terbesar = = 85.93 < 200 ( max angka kelangsingan

struktur tekan )

xx

c

i

Lk

b

b

c

c

L

IL

I

yy

c

i

Lk

y

59

λc = = 85.93

3.14𝑥 √

250

200000 = 0.96

0,25 < λc < 1,2 → ω = = 1.43

1.6−(0.67𝑥0.96)

= 1.43

0.97 = 1.46

Pn = = 360.7𝑥 2500

1.46 = 617636.98 kg

=125580

0.85𝑥617636.98 = 0.33 > 0.2 → RUMUS Interaksi 1

ω = factor tekuk

Pu = gaya tekan akibat beban beraktor

Pn = Kekuatan tekan nominal batang

Kontrol Tekan-Lentur

𝑃𝑢

∅𝑃𝑛 = 0.33 > 0.2

0.33 + 8

9 [0.025 + 0.122]

E

fy

c.67,06,1

43,1

yfAg.

n

u

P

P

.

0,19

8

nyb

uy

nxb

ux

n

u

M

M

M

M

P

P

0,1167825009,0

589077

35962500 9,0

1051349

9

852,0

xx0.33

3

4245420 0.9𝑥20887500

797792

0.9𝑥7237500

= 0.85 →faktor reduksi

untuk kuat tekan

60

0.7 1 → OK Propil kuat memikul beban tekan dan

momen lentur !

5.6. Desain Sambungan

Gambar 5.1 Sambungan Balok – Kolom yang direncanakan

5.6.1 Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk

Sambungan antara balok anak dan balok induk direncanakan dengan baut simple connection terletak pada dua tumpuan sederhana yang disesuaikan dengan anggapan dalam analisa sendi .

Profil Balok Anak : WF 400 x 200 x 8 x 13 ( BJ 41 )

61

Profil Balok Induk : WF 500 x 300 x 11 x 18 ( BJ 41 )

Pelat penyambung siku : ˪ 60 x 60 x 6 ( BJ 41 )

qD = 820.24 kg/m ; qL = 500 kg/m

qU = (1,2 x qD ) + ( 1,6 x qL ) = ( 1,2 x 820.24 ) + (1,6 x 500)

= 984.24 + 800

= 1784,24 kg/m

Vu = 1

2 x qu x l =

1

2 x 1784.24 x 6 = 5352.72 kg

a. Sambungan Pelat Siku dengan Balok Anak Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41 Baut HTB A 325 ( fub = 8250 kg/cm2 ) Baut mm ( A baut = 2,01 cm2 ) Kuat geser

Vn = f x r1 x fub x Abaut x m

Dimana :

r1 = 0,4 ( ada ulir di bidang geser baut )

m = jumlah bidang geser

fub = tegangan tarik putus baut

Abaut = luas bruto penampang baut

Vn = 0,75 x 0,4 x 8250 x 2,0 x 1

= 4950 kg

62

Kuat tumpu

Vn = f 2,4 db tp fu ………. berlaku untuk

semua jenis lubang baut

Dimana :

db = diameter nominal baut

tp = tebal plat tertipis

fu = tegangan tarik putus terkecil antara baut

dan pelat

Vn = 0,75 x 2,4 x 1,6 x 0,9 x 4100

= 10276 kg →menentukan

n = 𝑉𝑢

𝑉𝑛 =

5352.72

10627.2 = 0.62 ≈ 1 buah

b. Sambungan Pelat Siku dengan Balok Induk

Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41 Baut HTB A 325 ( fub = 8250 kg/cm2 ) Baut mm ( Abaut = 2,01 cm2 ) Untuk disisi balok Kuat geser

63

Vn = f x r1 x fub x Abaut x m

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 2,01 x 2 = 9949.5 kg → Menentukan Kuat tumpu

Vn = f 2,4 db tp fu ………. berlaku untuk

semua jenis lubang baut

Dimana :

db = diameter nominal baut

tp = tebal plat tertipis

fu = tegangan tarik putus terkecil antara baut

dan pelat

Vn = 0,75 x 2,4 x 1,6 x 0,9 x 4100

= 10276 kg →menentukan

n = 𝑉𝑢

𝑉𝑛 =

5352.72

10276 = 0,7 ≈ 2 buah

dipasang 2 buah baut mm ( jumlah baut untuk 2 sisi )

Kontrol pelat siku

Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41

64

Baut HTB A 325 ( fub = 8250 kg/cm2 ) Baut mm Diameter perlemahan ( dengan bor ) = baut + 1,5 = 16 + 1,5 = 17,5 mm = 1,75 cm Anv = Lnv x tp

= ( 36 – 2 x 1,75 ) x 0.9 = 32.85 cm2

Kuat rencana :

Rnv = . 0,6 . fu . Anv

Dimana :

fu = tegangan Tarik putus terkecil antara baut dan pelat

Rnv = 0.75 .0,6 . 4100 x 32.85 = 60608.25 kg

Terdapat 2 siku ,sehingga :

2 x Rnv = 2 x 60608.25 = 121216.5 kg

Persyaratan : Vu ≤ Rn

2536.48 kg ≤ Vn

2536.48 kg ≤ 121216.5 kg …… ok

Kontrol Jarak Baut

Ag = 6 x 6 = 36 cm2

65

Jarak ke tepi = 1,5 db s/d (4tp + 100 ) atau 200 mm

tp = tebal plat tertipis

1,5 db = 1,5 x 16 = 24 mm

( 4 tp + 100 ) = ( 4x 0.9 + 100 ) = 104 mm

Dipasang 80 mm

Jarak antar baut = 3db s/d 15 tp atau 200 mm

3db = 3x 16 = 48 mm

15 tp = 15 x 4 = 60 mm

Dipasang 50 mm

66

L 60 x 60 x 6

Ø 16 mm

WF 400 X 200 X 8 X 13

Tulangan negatif

WF 500 X 300 X 8 X 11

10

20

90

400

Gambar 5.3 Detail sambungan balok anak dengan balok induk

Sambungan Balok – Kolom

Profil balok induk menggunakan WF 500 x 300 x 11 x 18 dan kolom dengan profil WF 400 x 400 x 45 x 70 . Sambungan direncanakan dengan metode rigid connection .

Pembebanan pada balok : ( di dapat dari SAP 2000 )

Momen ultimate = 48 t.m

Vu = 16 t.m

67

Gaya geser yang terjadi :

Vu = (1

2 𝑥 𝑞𝑢 x l ) 𝑥 (

1

2 𝑥 𝑃𝑢)

= (1

2 𝑥 11089 x 6 ) 𝑥 (

1

2 𝑥318203) = 52928 kg

Gaya geser yang berasal dari Mu :

∑ MA = 0

Vu x L – MB - MA = 0

Vu = 𝑀𝐴+ 𝑀𝐵

𝐿 =

4800000+4800000

600 = 80800 kg

Maka ,besarnya Vu total adalah :

Vu total = 52928+ 80800 = 133728 kg

Mu = 48 ton

Gambar 5.4 Gaya pada balok - kolom

Vu = 16 ton

68

a. Sambungan Pada Badan Balok

Penentuan jumlah baut, direncanakan menggunakan :

Baut : A 325 Mutu Baut : 8250 kg/cm2 Diameter baut : 22 Ulir pada bidang geser ( r1 = 0,4 ) Siku penyambung ˪ 100 x 100 x 10 Fy = 2500 kg/cm2 Fu = 4100 kg/cm2 tp˪ = 10 mm = 1 cm tpbalok = 11 mm = 1,1 cm →menentukan Ab = ¼ π d2 = 3,80 cm2

Kekuatan 1 baut :

Kuat Geser

Vn = 0,75 x r1 x Fu x Ab x m

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 3,80 x 2

= 23512.5 kg

Kuat Tumpu

Vn = 0,75 x 2,4 x db x tpbalok x fu

= 0,75 x 2,4 x 2,2 x 1,1 x 4100

= 17859 kg → menentukan

69

Jumlah baut yang diperlukan :

n = 𝑉𝑢

𝑉𝑛 =

16000

17859.6 =0.89 ≈ 1 buah

Dipasang 3 buah baut diameter 22 mm

Kontrol pelat siku

Diameter perlemahan ( dengan bor )

lubang = 22 mm + 1,5 mm = 23,5 mm

Luas bidang geser

Anv = Lnv x tp = ( 100 – 3 x 2.35 ) x 10 = 29.5 cm2

Kuat rencana :

Rnv = x 0,6 x fu x Anv

= 0.75 x 0,6 x 4100 x 29.5 = 54427.5 kg

Terdapat 2 siku , sehingga :

2 x Rnv = 2 x 54427.5 = 108855 kg

Persyaratan : 𝑉𝑢 ≤ Rn

42623.3 ≤ 𝑉𝑛

42623.3 kg ≤ 108855 kg ….. ok

Kontrol Jarak Baut

Ag = 10 x 10 =100 cm2

70

Jarak ke tepi = 1,5 db s/d (4tp + 100 ) atau 200 mm

tp = tebal plat tertipis

1,5 db = 1,5 x 22 = 33 mm

( 4 tp + 100 ) = ( 4x 10 + 100 ) = 140 mm

Dipasang 100 mm

Jarak antar baut = 3db s/d 15 tp atau 200 mm

3db = 3x 22 = 66 mm

15 tp = 15 x 10 = 150 mm

Dipasang 120 mm

b. Sambungan Pada Sayap Kolom

Penentuan jumlah baut, direncanakan menggunakan :

Baut : A 325 Mutu Baut : 8250 kg/cm2 Diameter baut : 22 Ulir pada bidang geser ( r1 = 0,4 ) Siku penyambung ˪ 100 x 100 x 10 Fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2 tp˪ = 10 mm = 1 cm →menentukan tpkolom = 19 mm = 1,9 cm Ab = ¼ π d2 = ¼ π 2.22 = 3,80 cm2

Kekuatan 1 baut :

71

Kuat Geser

Vn = 0,75 x r1 x fu baut x Ab x m

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 3,80 x 1

= 11756.25 kg → menentukan

Kuat Tumpu

Vn = 0,75 x 2,4 x db x tpkolom x fu

= 0,75 x 2,4 x 2,2 x 1 x 4100

= 16236 kg

Jumlah baut yang diperlukan :

n = 𝑉𝑢

𝑉𝑛 =

16000

11756.25 = 2.05 ≈ 6 buah

Dipasang 4 buah baut pada tiap sisi .

Kontrol kekuatan pelat siku penyambung

Direncanakan siku penyambung : ˪ 100 x 100 x 10

Ag = 10 x 10 = 100 cm2

lubang = 22 mm + 1,5 mm ( lubang dibuat bor )

= 23,5 mm = 2,35 cm

Luas bidang geser

Anv = Lnv x tp = ( 100 – 4 x 2,35 ) x 1 = 90,6 mm2

Di rencanakan memakai

6 karena di

proporsionalkan

menerima momen

72

Kuat rencana :

Rnv = x 0,6 x fu x Anv

= 0.75 x 0,6 x 4100 x 90.60 = 167157 kg

Terdapat 2 siku , sehingga :

2 x Rnv = 2 x 26937 = 53874 kg

Persyaratan : 𝑉𝑢 ≤ Rn

16000 ≤ 𝑉𝑛

16000 kg ≤ 334314 kg ….. ok

Kontrol Jarak Baut

Jarak ke tepi = 1,5 db s/d (4tp + 100 ) atau 200 mm

tp = tebal plat tertipis

1,5 db = 1,5 x 22 = 33 mm

( 4 tp + 100 ) = ( 4x 1.9 + 100 ) = 104 mm

Dipasang 100 mm

Jarak antar baut = 3db s/d 15 tp atau 200 mm

3db = 3x 16 = 48 mm

15 tp = 15 x 4 = 60 mm

73

Dipasang 50 mm

Kontrol tebal flens

Baut tipe tumpu 22 ( HTB A325 fub = 8250 kg/cm2 )

Profil baja : BJ 41

Kuat Rencana Baut :

Geser

Vd = 0,75 x 0,4 x fu Ab . m = 0,75 x 0,5 x 8250 x 3,80 x 1

= 11756.25 kg (menentukan!)

Tumpu

Rd = 0,75 x 2,4 db tp fu = 0,75 x 2,4 x 2,2 x 4100 x 1,3

= 30848.4 kg

Vu = 5

16000

n

Pu = 3200 kg < Vd

Tarik (ulir)

Td = . 0,75 Ab fu = 0,75 (0,75 x 3,80 x 8250)

= 17634.375 kg

74

Sambungan end plate ke flens kolom menggunakan cara

di baut cara ultimate eksentris tidak sebidang

Ø 22 mm

WF 500 X 300 X 11 X 18WF

400

X 20

0 X

8 X

13

Ø 22 mm

END PLATE

400

500

CONTINUITY PLATE

5

10

10

25

25

10

10

5

T

T

T

T

T 5

20

15

15

20

5

apelat

Mu = 86 ton Pu = 16 ton

- Kontrol Geser :

kgn

PV u

u 3205

1600

75

bufuv

buf

b

uuv

ff

cmkgf

cmkgA

Vf

5,0

/75.3093825050,075,05,0

/21.8480.3

320

2

2

Beban tarik : (interaksi geser + tarik)

Td = f ft Ab ft = (1,3 fub – 1,5 fuv) < fu

b = 8250 kg/cm2

= (1,3 x 8250 – 1,5 x 84.21 )

= 10725 – 126.31

= 10598.68 kg/cm2

ft = 8250 kg/cm2

Td = 0,75 x 8250 x 3.80 = 23513 kg = T

Td ulir = 17634.375kg

Mencari garis netral anggap dibawah baut terbawah

fy a b = ∑ T 250030

17634.37510

yfb

Ta

= 2.35 cm < S = 5 cm ok

(anggapan benar)

T = Td ulir = 17634.375

76

Momen Rencana yang dapat dipikul sambungan :

dTbaf

Mn y

2

9,0 2

= 186384.37 + 6991881

Mn= 71782653 kg cm

Mu = 8600000 kg cm < Mn ok

Sambungan cukup kuat menerima beban momen

= 375.1763422

30)35.2(25009,0 2

(2.65 + 22.65 + 42.65 + 57.65 +72.65)

77

Sambungan end plate ke kolom menggunakan cara di las

Ø 22 mm

WF 500 X 300 X 11 X 18WF

40

0 X

20

0 X

8 X

13

Ø 22 mm

END PLATE

400

500

CONTINUITY PLATELAS SUDUT

Jawab : te = 1 cm

300

500

LAS : EE70xx

Baja BJ 41

78

A = 2 x 30 + 4 ( 30 – 1.1 ) + 2 X ( 50 -2 X 1.8 ) = 268.4 cm2

S = (30 . 50 ) + (30 . 1,1 ) x ( 50 – ( 2 .1,8)) + (503 / 3 ) = 44967

cm2

Pu = 16 ton

Mu = 48 ton

fn = . 0,6 . E70 = 0,75 . 0,6 . 70 . 70,3

= 2214 kg/cm2

akibat Pu :

4.268

16000vpf = 59.61 kg/cm2 ftotal =

22hmrp ff

akibat Mu : = 22 79.10761.59

44967

2.4847317HMf ftotal = 123.18 kg/cm2

= 107.79 kg/cm2

cmcmf

ft

n

totale 05.01

2214

18.123

707,0

05.0

707,0 eta = 0.07 cm

79

Syarat : a min > 4 mm < a ef max = 17.62 mm

Karena tidak ada pembatasan dari maksimal tebal , jadi a tmax

di ganti menjadi a ef max

= 1,41 x 𝑓𝑢

𝐹𝐸𝑋𝑋 .t2

= 1,41 x 4100

70 𝑥 70.3 .15

= 17.62 mm FEXX – tegangan putus las

a mak < 17.62 – 1,6 = 16.02 mm > a

jadi a = 15 mm

80

” halaman ini sengaja dikosongkan ”

79

BAB VI

ANALISA PERILAKU KOLOM

6.1 Umum

Dalam menganalisa perilaku elemen kolom digunakan program ABAQUS 6.10 .Pada analisa ini di modelkan dengan portal arah memanjang .Sebelum menganalisa perilaku kolom ,ada beberapa tahapan yang harus di lakukan ,yang akan di jelaskan selanjutnya .

6.2 Pemodelan Portal

a.Part

Pada tahapan ini di buat elemen elemen struktur portal yaitu balok dan kolom yangakan disambung menajdi satu kesatuan .Tahap ini di mulai dengan memilih menu create part (Gambar 6.1) kemudian menggambarkan geometrik elemen struktur dengan menggabungkan titik titik koordinat menjadi sebuah bentuk penampang memanjang .

Gambar 6.1 Tahap Create Part

80

Setelah menggabungkan titik-titik koordinat penampang selanjutnya mengisi base extrusion untung bentang memanjang dari masing masing elemen ,pada elemen balok di masukkan sebesar L =5600 mm dan kolom sebesar L kolom = 4000 mm .Untuk tampilannya ditunjukkan pada Gambar 6.2 dan 7.3 .

Gambar 6.2 Balok WF 500 X 300 X 11 X 18

Gambar 6.3 Kolom WF 400 X 400 x 45 x 70

b.Property

Tahap ini penentuan jenis material yang akan digunakan untuk masing masing elemen yang telah dibuat dengan mengisi elastisitas material dan plastisitas material .

81

Elastisitas material : Untuk material baja = 2 x 105 MPa Poisson ratio = 0.3

Plastisitas material : Karena material baja yang digunakan adalah bj 41 yaitu fy = 250 MPa dan fu = 410 MPa sehingga pengisian untuk plastis stress dimulai dari angka 250 untuk batas leleh dengan plastis strain dimulai dari angka 0 .

Setelah pengisian materialselesai maka akan tampil material manager yang telah diisi (Gambar 6.4) .selanjutnya memilih menu section manager kemudian create section untuk penampang balok dan kolom (Gambar 6.5) .Setelah itu penampang balok dankolom yang telah dimodelkan dimasukkan kedalam section manager sesuai penampang masing-masing(Gambar 6.6)

Gambar 6.4 Jenis material yang digunakan

82

Gambar 6.5 Tahap section manager

Gambar 6.6 Tahap pemilihan material

c. Assembly

Pada tahap ini merupakan penggabungan dari elemen-elemen yang telah dibuat menjadi satu kesatuan sebelum melakukan Interaction .Dalam langkah ini dibagi beberapa langkah yaitu :

83

Instances (memanggil part-part untuk dibentuk) Pada waktu instances harus menghitung jumlah kebutuhan elemen yang diperlukan untuk dipanggil dan diduplikat sehingga dapat menjadi 1 bentuk portal yang akan dianalisis .Dalam hal ini terdapat 1 balok , 2 kolom ,12 plat pengaku dan 8 strand .

Rotate (Putar) Pada waktu akan memutar suatu elemen contohnya pada kolom diputar sebesar 90o harus dilakukan dengan langkah rotate ,dengan mem-blok kolom yang akan diputar ( Gambar 6.7 ) setelah itu isi start point 0,0,0 dan end point -1,0,0 .Hal itu dikarenakan akan diputar sebesar 90o arah x .Setelah itu masukan sudut yang akan diputar yaitu arah 90o sehingga kolom tersebut akan berdiri tegak (Gambar 6.8)

Gambar 6.7 Kolom yang di blok

84

Gambar 6.8 Kolom yang sudah diputar

Translate(pindah) Hal ini dilakukan jika akan memindahkan elemen balok atau kolom berada pada tempat yang diinginkan .contoh memindahkan balok .Hal pertama yang dilakukan yaitu mem-blok balok (Gambar 6.9) yang akan dipindahkan kemudian mengisi part start point 0,0,0 dan untuk memindahkan arah y sebesar 4700 isi end point adalah 0,0,4700 sehingga balok tersebut akan pindah searah sumbu y( Gambar 6.10) .

Gambar 6.9 Balok yang di blok

85

Gambar 6.10 Balok yang sudah dipindahkan

d.Step (Pendefinisian Beban)

Ada 2 jenis step yaitu initial step yang menjadi default dari Abaqus yaitu merupakan pendefinisian dari input-input gaya interior elemen dan Load Step yang merupakan pendefinisan dari input beban ( Eksterior Force)

e.Interaction

Dalam hal ini ada dua macam tipe interaction yaitu master surface dan slave surface .Master surface yaitu elemen yang menjadi pusat lekatan dari element yang lain pada portal ini adalah kolom .Slave surface adalah elemen yang melekat pada master surface yaitu balok .Hal ini dilakukan agar elemen elemen tidak terpisah satu dengan lainnya ketika portal diberi beban .

86

Gambar 6.11 Portal setelah dilakukan iteraction

Gambar 6.12 Portal setelah dilakukan iteraction + 12 plat pengaku

6.3 Pembebanan Pada Portal

Tahapan selanjutnya adalah pemberian beban pada portal .Namun sebelum diberi beban maka perletakan portal tersebut harus diasumsikan jepit-jepit terlebih dahulu (Gambar 6.13)

87

Gambar 6.13 Perletakan jepit di ujung-ujung kolom

Berikut proses pembuatan dan penempatan LOAD di abaqus 6.10 :

Create Load Membuat beban dimulai dari step .Kemudian klik step manager (Gambar 6.14) .Kemudian klik create (Gambar 6.15) .Pada kali ini akan terdapat 9 macam beban dengan satuan MPa (Gambar 6.16) .

Gambar 6.14 Kotak dialog Step Manager

88

Gambar 6.15 Contoh membuat beban

Gambar 6.16 Load yang di butuhkan

Dengan semua beban load di atas kemudian di masukan ke seluruh bagian portal (Gambar 6.17)

89

Gambar 6.17 Load sudah diterapkan pada balok

Setelah dimasukkan beban-beban selanjutnya adalah tahapan mesh dimana setiap part yang terdapat pada struktur portal harus dibagi menjadi bagian-bagian kecil.Hal ini berungsi untuk menganalisa setiap elemen portal lebih mendalam .Dalam hal ini portal dibagi menjadi beberapa potongan sebesar 50 mm .

Gambar 6.18 Meshing portal

90

6.4 Hasil Analisa

Pada sub bab menjelaskan keadaan gedung pada umumnya yang terkena arah gaya gempa atau bisa disebut keadaan MRF (Moment Resisting Frame) dan belum terkena gaya balik arah gempa .

Bentuk deformasi struktur portal setelah diberi beban seperti berikut ini :

Gambar 6.19 Deformasi struktur portal

Dalam hal ini ada 4 titik pada struktur portal yang dijadikan acuan menentukan deformasi ,tegangan dan regangan .

91

Gambar 6.20 2 buah dari 4 titik yang akan ditinjau

Gambar 6.21 Titik 3 & 4 yang merupakan titik tinjau lainnya .

Tegangan dan regangan yang terjadi pada struktur portal dapat ditunjukkan dengan melihat warna pada struktur portal tersebut .Semakin merah warnanya maka tegangan yang terjadi semakin besar . Hal tersebut ditunjukkan pada Gambar 6.22 sampai dengan Gambar 6.30 yang menunjukan warna portal ketika diberikan beban lateral yang semakin besar .Begitu juga dengan regangan yang semakin besar beban maka

1 2

3 4

92

akan berubah warna semakin merah (Gambar 6.31) dan lebih di jelaskan dari semua beban yang di pakai (Tabel 7.1)

Gambar 6.22 Hasil visualisasi akibat beban lateral awal (1 MPa)

Gambar 6.23 Hasil visualisasi akibat beban lateral (2 MPa)

93

Gambar 6.24 Hasil visualisasi akibat beban lateral (5 MPa)

Gambar 6.25 Hasil visualisasi akibat beban lateral (10 MPa)

94

Gambar 6.26 Hasil visualisasi akibat beban lateral (15 MPa)

Gambar 6.27 Hasil visualisasi akibat beban lateral (20 MPa)

95

Gambar 6.28 Hasil visualisasi akibat beban lateral (25 MPa)

Gambar 6.29 Hasil visualisasi akibat beban lateral (30 MPa)

96

Gambar 6.30 Hasil visualisasi akibat beban lateral (35 MPa)

Gambar 6.31 Hasil visualisasi regangan akibat beban lateral terbesar (35 MPa)

97

Tabel 6.1 Regangan dan Tegangan dari ke 4 titik yang di tinjau

Dari hasil Tabel 6.1 dapat dilihat pada Gambar 6.32 sampai dengan Gambar 6.35 yaitu didapatkan hasil bahwa di keempat titik semakin besar beban lateral yang diberikan maka semakin besar pula tegangannya mendekati leleh 250 MPa

Gambar 6.32 Grafik hubungan antara Reganagn dan Tegangan di titik 1

REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN

0.000018 3.4 1.264E-05 2.29 0.000021 3.9 0.0000131 4.84

0.0000524 10.23 0.0000378 6.88 0.000063 11.7 0.0000393 14.54

0.00014 27.3 0.0001 18.36 0.00016 31.228 0.0001 38.77

0.00032 61.43 0.00022 41.31 0.00037 70.253 0.00023 87.224

0.00059 112.63 0.00041 75.74 0.00069 128.798 0.00043 159.957

0.00097 183.734 0.00067 122.331 0.0011 207.727 0.00084 226.807

0.0028 234.179 0.00108 195.35 0.0026 228.531 0.0028 269.706

0.0112 261.07 0.0028 212.77 0.0068 283.617 0.008 310.87

0.026 373.264 0.0199 234.686 0.023 326.477 0.03 402.398

KONDISI MRF

1002(TITIK 1) 12(TITIK 2) 1007(TITIK 3) 17(TITIK 4)

98

Gambar 6.33 Grafik hubungan antara Reganagn dan Tegangan di titik 2

Gambar 6.34 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik 3

99

Gambar 6.35 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik 4

Disatukan menjadi (Gambar 6.36)

Gambar 6.36 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di ke 4 titik .

100

Dapat disimpulkan bahwa gedung dengan tegangan regangan seperti ini pada saat terjadi gempa akan mudah sekali runtuh berantakan .Regangan dan Tegangan berjalan tidak searah dan jarak yang sangat besar .Maka dari itu akan berdampak terhadap kepada gedung di sebelahnya (kalau di daerah perkotaan/padat) .Untuk meminimalisir tersebut ,penulis menyarankan memakai sistem SCMRF .

6.5 Penerapan Sistem SCMRF

Sub bab ini juga membahas tentang gedung yang terkena gaya gempa tetapi sekarang menggunakan SCMRF .Diatas sudah di bahas portal / struktur gedung biasa atau pada umumnya dan dapat di lihat juga melalui Gambar 6.36 seperti apa kesimpulan akhirnya .Berikut adalah pembahasan SCMRF pada struktur gedung .Titik tinjau masih sama yaitu 4 acuan .

Yang membedakan dengan gedung pada umumnya adalah :

Di awal sempat disebutkan 8 buah strand .Itu merupakan kata kunci penguatan di kolom kolomnya .

Part yang awalnya ada 3 sekarang ada 4 part . Penambahan material pratekan supaya lebih kuat lagi

dengan ada dua angka di dalamnya .Yaitu : Elastic = Modulus Elastic 200000

= Poisson Ratio 0.3

Plastic = Yield stress 1548 dengan Plastic strain di mulai dari 0

101

= Yield stress 1548 dengan Plastic strain di mulai dari 0.018

Pembuatan Load nya sama dengan keadaan MRF(Gambar 6.15 sampai 6.16) tetapi di tambah untuk beban strand yang berbeda sekali mendapatkannya (Gambar 6.37 - Gambar 6.39 )

Gambar 6.37 Klik kanan di biru nya kemudian pilih create

102

Gambar 6.38 Cara kedua pembuatan beban

103

Gambar 6.39 Gambar pembuatan Load untuk strand

Berikut penjelasan dari mana angka 273.8311 itu:

4 TON x 9.81 x 1000 = 39240 N 39240 x 4 = 156960 *di kali 4 karena di setiap kolom

ada 4 buah strand (Gambar 6.40) Kemudian masukkan nilai Ap = 143.3* 143.3 diambil

dari tabel VSL. 39240/143.3 = 273.8311* ini yang di ambil untuk

Magnitude

Jadi tegangannya sebesar 0.22 fy

Kesimpulan Tegangan di Tarik sebesar 0.22 fy < 0.9 fy

Karena kalau

memilih Initial

maka tidak akan

bias membuat

beban.Maka

penulis mengambil

1 MPa untuk

mengisi pilihan

kotak dialog step Di coba coba .Penulis

mencoba memasukkan 4

ton/strand .Karena tegangan

tidak boleh > 0.9 fy

273.8311

104

Setelah itu buat 1 beban lagi untuk sisi sebelahnya (Gambar 6.41)

Gambar 6.40 Lokasi strand di salah sisi kolom

Gambar 6.41 Total ada 11 load untuk kondisi SCMRF

Dari sisi langkah interaction menjadi 54 constrain yang sebelumnya pada kondisi MRF hanya 38 Constrain (Gambar 6.42)

Tambahan 2 beban

untuk strand .1 beban

mewakili 1 kolom

105

Gambar 6.42 Interaction kondisi SCMRF

Mesh pada saat SCMRF dengan strand (Gambar 6.43)

Gambar 6.43 Meshing portal

Visaulization kondisi SCMRF(Gambar 6.44)

106

Gambar 6.44 Deformasi Struktur Portal SCMRF

Sama dengan kondisi MRF bahwa semakin besar beban maka tegangan dan regangan akan beruba menajdi warna merah .Berikut kondisi tegangan dengan beban terbesar yang di berikan (Gambar 6.45) Regangan (Gambar 6.46)

Gambar 6.45 Tegangan di beban 35 MPa pada S33 SCMRF

107

Gambar 6.46 Regangan di beban 35 MPa pada E33 SCMRF

Dapat di simpulkan antara Regangan dan Tegangan ke 4 titik acuan (Gambar 6.47)

Gambar 6.47 Gabungan Regangan dan Tegangan kondisi SCMRF sebelum di beri gaya kembali

Dari tabel tersebut bisa di dapatkan grafik hubungan tegangan dan regangan . Berikut

108

akumulasi dari 4 grafik yang diambil dari 4 titik acuan (Gambar 6.48)

Gambar 6.48 Hubungan Regangan dan Tegangan

Dapat disimpulkan dari grafik diatas bahwa dengan memakai system SCMRF tegangan dan regangan dengan beban sebesar apapun akan berjalan sama sehingga tidak langsung runtuh seperti kondisi semula tanpa SCMRF.

1.6 Tahap Akhir SCMRF Pada tahap ini adalah pembuktian untuk SCMRF sudah tepat untuk di terapkan untuk gedung.

a) Suatu gedung apabila terkena gempa akan melentur kanan kiri dan bisa mengakibatkan perubahan kemiringan gedung .Tetapi untuk SCMRF posisi gedung cenderung lurus tegak .Yaitu dengan cara mencoba memasukkan gaya awal yang disebut gaya balik seperti di

109

gambar 6.49 .Dengan begitu terlihat apakah gedung kembali awal apa tidak.

Gambar 6.49 Tabel gaya balik

b) Gaya tersebut di coba masukkan untuk keadaan SCMRF dan MRF yang coba di jelaskan pada Gambar 6.50 - Gambar 6.52

Gambar 6.50 Setelah dimasukkan gaya balik

Menunjukan bahwa posisi gedung kembali seperti ke awal sebelum terjadi gempa dengan angka menuju hampir nol.

Gaya tambahan

110

Gambar 6.51 Grafik acuan SCMRF

Gambar 6.52 pasca diberikan gaya balik keadaan MRF

111

Melihat dari grafik di atas dengan kondisi MRF bahwa gedung akan langsung hancur setelah mendapat gaya dorong balik gempa .

c) Meninjau regangan dan tegangan

Untuk kondisi sekarang terdapat 5 barisan data regangan dan tegangan di dua kondisi seperti pada Gambar 6.53-Gambar 6.54 di bawah ini :

Gambar 6.54 Total tegangan regangan kondisi SCMRF

REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN REGANGANTEGANGAN

-0.000018 -3.4 0.00001264 2.29 -0.000021 -3.9 1.31E-05 4.84

-0.0000524 -10.23 0.0000378 6.88 -0.000063 -11.7 3.93E-05 14.54

-0.00014 -27.3 0.0001 18.36 -0.00016 -31.228 0.0001 38.77

-0.00032 -61.43 0.00022 41.31 -0.00037 -70.253 0.00023 87.224

-0.00059 -112.63 0.00041 75.74 -0.00069 -128.798 0.00043 159.957

-0.00097 -183.734 0.00067 122.331 -0.0011 -207.727 0.00084 226.807

-0.0028 -234.179 0.00108 195.35 -0.0026 -228.531 0.0028 269.706

-0.0112 -261.07 0.0028 212.77 -0.0068 -283.617 0.008 310.87

-0.026 -373.264 0.0199 280.33 -0.023 -326.477 0.03 402.398

-0.035 -380.375 0.03 360.33 -0.029 -324.588 0.032 402.409

-0.033 -157.88 0.0275 150.837 -0.027 -160.817 0.03 155.908

-0.0325 -75.77 0.0265 75.67 -0.026 -76 0.029 74.77

-0.032 -51.89 0.026 50 -0.0255 -51.5 0.0285 49.55

-0.0315 -20 0.0255 20 -0.0245 -20 0.028 20

1002(TITIK 1) 1007(TITIK 3)

KONDISI MRF

12(TITIK 2) 17(TITIK 4)

Gambar 6.53 Total tegangan regangan kondisi MRF

E S E S E S E S

-0.00001324 -2.7 0.00000773 1.39 -1.3E-05 -2.04 0.0000183 4.25

-0.0000393 -8 0.0000237 4.53 -3.9E-05 -7.36 5.3600000E-05 11.43

-0.0001 -21.08 0.0000637 12.38 -0.00011 -20.68 0.000141 29.36

-0.00023 -47.26 0.000143 28.7 -0.00024 -47.327 0.00031 65.23

-0.00043 -86.51 0.00026 51.6 -0.00043 -87.285 0.00058 119.041

-0.00069 -138.86 0.00042 82.983 -0.0007 -140.504 0.000934 190.78

-0.00103 -206.306 0.001 122.73 -0.00102 -205.84 0.00143 261.066

-0.0039 -264.338 0.001 267.449 -0.0015 -253.033 0.0043 270.381

-0.0197 -313.827 0.0196 309.134 -0.0175 -300.529 0.018 306.023

-0.0145 -150.726 0.0154 155.837 -0.0155 -157.948 0.015 160.134

-0.00945 -150.726 0.0125 145.672 -0.015 -157.948 0.01 160.134

-0.005 -150.726 0.0054 145.672 -0.005 -157.948 0.008 160.134

-0.0025 -150.726 0.0015 145.672 -0.0014 -157.948 0.003 160.134

-0.0004 -50.493 0.0009 50.561 -0.0005 -45.672 0.001 50.245

1002(TITIK 1) 12(TITIK 2) 1007(TITIK 3) 17(TITIK 4)

KONDISI SC-MRF

112

Berikut ulasan tentang hubungan regangan dan tegangan dengan titik yang sama dan kondisi SCMRF & MRF:

TITIK 1

TITIK 2

TITIK 2

TITIK 3

TITIK 3

TITIK 4

113

TITIK 4

Bisa di tarik kesimpulan dari ke empat grafik di atas adalah :

1. Dengan beban yang sama tegangan dan regangan yang dihasilkan berbeda

2. Disipasi energi lebih besar untuk keadaan MRF dengan menyebabkan out of deformation ketika beban berhenti atau nol

3. Bentuk ada beberapa yang menyerupai dengan garis bentuk scmrf tetapi luasannya lebih besar keadaan mrf.

113

BAB VII

KESIMPULAN

7.1 Kesimpulan

Dari hasil analisa struktur portal MRF dan SCMRF ditarik

kesimpulan sebagai berikut:

1. Sistem MRF dan SCMRF mengembangkan daktilitasnya

dengan cara melakukan deformasi inelastik yang cukup

besar tanpa kehilangan kekuatannya melalui mekanisme

lentur (flexural mechanism).

2. 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.

3. Struktur MRF lebih daktail di bandingkan dengan struktur

SCMRF hal ini ditunjukkan dengan disipasi energi MRF

yang lebih besar di bandingkan disipasi energi SCMRF.

4. 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.

7.2 Saran

1. Perlu dilakukan pengujian skala laboratorium untuk portal

MRF dan SCMRF sehingga dapat diketahui perilaku

struktur secara aktual.

114

2. Perlu dilakukan asumsi pemodelan portal MRF dan

SCMRF yang sesuai dengan data hasil uji material di

laboratorium.

113

BAB VII

KESIMPULAN

7.1 Kesimpulan

Dari hasil analisa struktur portal MRF dan SCMRF ditarik

kesimpulan sebagai berikut:

1. Sistem MRF dan SCMRF mengembangkan daktilitasnya

dengan cara melakukan deformasi inelastik yang cukup

besar tanpa kehilangan kekuatannya melalui mekanisme

lentur (flexural mechanism).

2. 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.

3. Struktur MRF lebih daktail di bandingkan dengan struktur

SCMRF hal ini ditunjukkan dengan disipasi energi MRF

yang lebih besar di bandingkan disipasi energi SCMRF.

4. 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.

7.2 Saran

1. Perlu dilakukan pengujian skala laboratorium untuk portal

MRF dan SCMRF sehingga dapat diketahui perilaku

struktur secara aktual.

114

2. Perlu dilakukan asumsi pemodelan portal MRF dan

SCMRF yang sesuai dengan data hasil uji material di

laboratorium.

115

DAFTAR PUSTAKA

Department of Structural Engineering, University of

California, San Diego, La Jolla, CA, 92093, USA

Garlock, M., Jiu, J., and King, A. (2006).

“Construction Details for Self-Centering Moment Resisting

Frame Floor Diaphragms”. Proceedings, U.S.-Taiwan Workshop

on Self-Centering Structural Systems. Taipei, Taiwan.

Petty, G. (1999). “Evaluation of a Friction Component

for a Post-Tensioned Steel Connection”. M.S. Thesis, Department

of Civil and Environmental Engineering.

Lehigh University, Bethlehem, PA.

Ricles, J., Sause, R., Wolski, M., Seo, C-Y., and

Iyama, J. (2006). “Post-Tensioned Moment Connections with a

Bottom Flange Friction Device for Seismic Resistant Self-

Centering Steel MRFs”. Proceedings, 4th International

Conference on Earthquake Engineering. Taipei, Taiwan.

Department of Civil, Structural and Environmental

Engineering, State University of New York, Buffalo, NY 14260,

USA

Department of Civil Engineering, University of

Toronto, Toronto, Ontario, M5S 1A4, Canada

Andre FILIATRAULT, DEVELOPMENT OF SELF

CENTERING EARTHQUAKE RESISTING SYSTEMS,

Vancouver,B.C.Canada,August 1-6 2004

Scott Swensen, The University of Utah, REU

Institution, 2005

116

Badan Standarisasi Nasional, 2012, Tata Cara

Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI

03-1726-2012)

Badan Standarisasi Nasional, 2002, Tata Cara

Perencanaan Baja Untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 03-

1729-2002)

Departemen Pekerjaan Umum. 1983. Peraturan

Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. Jakarta :

DPU

117

BIODATA PENULIS

Penulis dilahirkan di

Purwokerto, 24 Februari 1992,

merupakan anak pertama dari 3

bersaudara. Penulis telah

menempuh pendidikan formal

yaitu di TK Pertiwi Bekasi, SDN

Margahayu 13 Bekasi, SMPN 16

Bekasi dan SMAN PU

ALBAYAN. Setelah lulus dari

SMAN tahun 2010, Penulis

mengikuti PMDK-Mandiri ITS

dan diterima di Jurusan Teknik

Sipil FTSP-ITS pada tahun 2010 dan terdaftar dengan NRP.

3110100003.

Di Jurusan Teknik Sipil ini Penulis mengambil Bidang Studi

Struktur dengan judul Tugas Akhir Studi Perencanaan

Bangunan Struktur Bangunan Baja Dengan Sistem Self-

Centering System(SCMRF). Penulis sempat aktif di beberapa

kegiatan Seminar ,Pelatihan dan Pekan Ilmiah yang

diselenggarakan oleh Jurusan dan Institut