TUGAS AKHIR

PERBANDINGAN PERILAKU ANTARA STRUKTUR RANGKA PEMIKUL MOMEN (SRPM) DAN STRUKTUR RANGKA BRESING KONSENTRIK (SRBK) TIPE X-2 LANTAI

TUGAS AKHIR

Oleh : I Gede Agus Krisnhawa Putra NIM : 1104105075

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015

i

ii

iii

ABSTRAK  Penelitian tentang perilaku struktur rangka pemikul momen (SRPM) dan struktur rangka bresing konsentrik tipe x-2 lantai, untuk selanjutnya disebut SRBK dilakukan dengan memodel gedung 10 lantai pada SAP2000. Model SRPM menggunakan sambungan balok-kolom kaku, sedangkan untuk SRBK dibedakan antara sambungan kaku (SRBK-M) dan sambungan sendi ( SRBK-S). Ketiga model dianalisis agar memenuhi syarat kekakuan dan kekuatan (rasio tegangan) yang sebanding untuk semua model. Dimensi akhir diperoleh melalui proses iterasi atau coba-coba, kemudian dibandingkan kekakuan (simpangan), gaya-gaya dalam (M, D, N) dan berat struktur. Hasil yang didapat menunjukkan bahwa ketiga model memiliki dimensi dan rasio tegangan yang berbeda-beda. Berdasarkan simpangan maksimum arah x akibat beban gempa arah x, simpangan model SRBK jauh lebih kecil dari model SRPM dengan rasio 39% dan 30% untuk SRBK-S dan SRBK-M. Simpangan arah y akibat gempa arah y pada SRBK-S dan SRBK-M masing-masing 81% dan 51% dari simpangan SRPM. Dari berat struktur, model SRBK-S 5% lebih ringan dari SRPM, sedangkan SRBK-M 2% lebih berat dari SRPM. Gaya-gaya dalam yang terjadi pada balok dan kolom bervariasi tergantung dari posisinya terhadap bresing. Dengan demikian SRBK dengan sambungan balok-kolom berupa sendi lebih efisien dari SRBK dengan sambungan kaku, dengan kekakuan yang jauh lebih besar dari kekakuan SRPM.

Kata kunci: bresing, sambungan, rasio tegangan, simpangan, berat, dan gaya gaya dalam.

iv

UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa karena atas  berkat rahmat-Nya lah penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Perbandingan Perilaku antara Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) dan Struktur Rangka Bresing Konsentrik (SRBK) Tipe X-2 Lantai”. Tersusunnya Tugas Akhir ini tentunya tidak terlepas dari bantuan banyak pihak dalam memberikan  bimbingan, pengarahan, petunjuk, bantuan, informasi dan berbagai bantuan lainnya. Untuk itu melalui kesempatan ini penyusun mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE., Ph.D, selaku Pembimbing I dan Bapak Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT. selaku pembimbing II, kepada kedua orang tua yaitu I  Nyoman Nitar dan Ni Wayan Wetan atas dorongan semangat dan doa yang diberikan, serta Ni Luh Putri Citrayani Sukma yang senantiasa menemani dan memberikan semangat, teman-teman mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2011, dan semua pihak yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu. Penulis menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang  bermanfaat untuk memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kalangan ilmiah khususnya dan masyarakat pembaca pada umumnya.

Denpasar, 13 Juni 2015

Penulis

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i HALAMAN PERNYATAAN............................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. iii ABSTRAK  ........................................................................................................... iv UCAPAN TERIMA KASIH .............................................................................. v DAFTAR ISI ........................................................................................................ vi DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………….viii DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... x DAFTAR NOTASI.............................................................................................. xi BAB I

BAB II

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang.......................................................................... 1.2 Rumusan Masalah..................................................................... 1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................... 1.4 Manfaat Penelitian .................................................................... 1.5 Ruang Lingkup/Batasan Masalah .............................................

1 2 3 3 3

TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) .............................. 4 2.2 Struktur Rangka Bresing (SRB) ............................................... 5 2.3 Pembebanan Struktur ................................................................ 8 2.4 Kombinasi Pembebanan ........................................................... 17 2.5 Tata Cara Perencanaan Menurut SNI 03-1729-2002 ............... 18 2.5.1 Perencanaan Komponen Lentur................................................ 18 2.5.2 Perencanaan Komponen Tekan ................................................ 23 2.5.3 Perencanaan Komponen Tarik.................................................. 25 2.5.4 Kombinasi Komponen Lentur dan Gaya Aksial ....................... 26 2.6 Simpangan Antar Lantai Tingkat ............................................. 27 2.7 Sambungan Struktur Baja ......................................................... 27 2.7.1 Alat Penyambung Konstruksi Baja........................................... 28 2.7.2 Klasifikasi Sambungan ............................................................. 32

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Pemodelan Struktur .................................................................. 40 3.2 Data Struktur............................................................................. 41 3.3 Langkah-Langkah Penelitian .................................................... 43 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum ....................................................................................... 45 4.2 Dimensi dan Rasio Tegangan ................................................... 45 4.3 Simpangan dan Berat Struktur.................................................. 62 4.3.1 Simpangan Struktur .................................................................. 62 4.3.2 Berat Struktur ........................................................................... 65 vi

4.3.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 BAB V

Perbandingan Berat dan Simpangan Struktur ........................... 66 Gaya-Gaya Dalam .................................................................... 67 Momen ...................................................................................... 67 Gaya Geser ............................................................................... 71 Gaya Aksial .............................................................................. 74

PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................................... 77 5.2 Saran ......................................................................................... 77

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 78 LAMPIRAN A PEMBEBANAN GEMPA........................................................ 79 LAMPIRAN B GAMBAR STRUKTUR DAN DIMENSI PROFIL BAJA ... 84 LAMPIRAN C RASIO TEGANGAN ............................................................... 95

vii

DAFTAR GAMBAR  Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16

Jenis-jenis konfigurasi SRBK ........................................................ 5 Jenis-jenis konfigurasi SRBE ......................................................... 6 Aliran gaya-gaya pada sistem rangka bresing ................................ 6 Perilaku brace-frame...................................................................... 7 Perbandingan perilaku rangka bresing konsentrik ......................... 8 Desain respon spektrum ................................................................. 15 Beban gempa autoload pada SAP2000 .......................................... 15 Nilai k c untuk kolom dengan ujung-ujung yang ideal .................... 24 Nilai k c untuk komponen struktur tak bergoyang dan bergoyang .. 24 Sambungan balok ke sayap kolom dengan las ............................... 33 Jenis-jenis sambungan momen ....................................................... 34 Sambungan balok ke sayap kolom dengan baut............................. 35 Jenis-jenis sambungan sedni .......................................................... 36 Sambungan bresing yang menggunakan sambungan sendi ........... 38 Sambungan bresing yang terpasang ke kolom ............................... 38 Sambungan bresing balok yang terpasang pada badan kolom ....... 39 Denah struktur gedung dengan bresing .......................................... 40 Model 3D struktur gedung dengan bresing .................................... 41 Diagram alir penelitian ................................................................... 44 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka 2-2 ............................. 46 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka 4-4 ............................. 47 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka B-B ............................ 48 Dimensi dan rasio tegangan SRPM rangka C-C ............................ 49 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka 2-2 .......................... 50 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka 4-4 .......................... 51 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka B-B......................... 52 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-S rangka C-C......................... 54 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka 2-2......................... 55 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka 4-4 ......................... 56 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka B-B ....................... 57 Dimensi dan rasio tegangan SRBK-M rangka C-C ....................... 59 Grafik simpangan rangka 2-2, rangka 4-4 akibat gempa x ............ 63 Grafik simpangan rangka B-B, rangka C-C akibat gempa y.......... 65 Perbandingan rasio simpangan dan berat masing-masing model... 66 Momen pada balok model SRBK-S kombinasi D+L+Ex .............. 70

viii

DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10

Rasio tegangan model struktur........................................................... 60 Rasio tegangan rata-rata model struktur ............................................ 61 Simpangan per-lantai rangka 2-2 akibat gempa arah x ...................... 62 Simpangan per-lantai rangka 4-4 akibat gempa arah x ...................... 62 Simpangan per-lantai rangka B-B akibat gempa arah y .................... 64 Simpangan per-lantai rangka C-C akibat gempa arah y .................... 64 Berat total masing-masing model struktur ......................................... 65 Momen balok-kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+Ex ........ 67 Gaya geser balok-kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+Ex... 71 Gaya aksial kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+Ex ............ 75

ix

DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A Lampiran Pembebanan Gempa ................................................. 79 LAMPIRAN B Lampiran Gambar Struktur dan Dimensi Profil Baja ............... 84 LAMPIRAN C Lampiran Rasio Tegangan ......................................................... 95

x

DAFTAR NOTASI  A g 

: Luas penampang kotor

b f 

: Lebar pelat sayap, mm

C d 

: Deflection amplification

C m

: faktor massa efektif yang diambil dari tabel 3.1 dari FEMA 356

C  s

: Koefisien respons seismik yang ditentukan sesuai dengan SNI 1726-2012  pasal 7.8.1.1

C vx

: Faktor distribusi vertikal

C 0

: Koefisien faktor bentuk, untuk merubah perpindahan spectral menjadi  perpindahan atap, umumnya memakai faktor partisipasi ragam yang  pertama (first mode participation factor)

C 1

:Faktor modifikasi yang menghubungkan perpindahan inelastic maksimum dengan perpindahan yang dihitung dari respon elastik linier

C 2

: koefisien untuk memperhitungkan efek “pinching” dari hubungan beban deformasi akibat degradasi kekakuan dan kekuatan, berdasarkan tabel 3-3 dari FEMA 356

C 3

: Koefisien untuk memperhitungkan pembesaran lateral akibat adanya efek P delta

d 

: Tinggi penampang baja

 E 

: Modulus elastisitas

 E h

: Pengaruh dari komponen horizontal gaya gempa

 Fx

: Gaya gempa lateral

 f u

: Tegangan putus baja

 f  y

: Tegangan leleh baja, MPa

 f cr 

: Tegangan kritis, MPa

G

: Modulus geser

g

: Percepatan gravitasi 9,81 m/det2

hn

: Ketinggian struktur diatas dasar sampai tingkat tertinggi struktur

 I e

: Faktor keutamaan hunian yang ditentukan sesuai dengan SNI 1726-2012  pasal 4.1.2

 M 

: Momen

xi

 M  p

: Momen plastis

 M nx

: Momen nominal arah sumbu x

 M ny

: Momen nominal arah sumbu y

 M ux

: Momen ultimit arah sumbu x

 M uy

: Momen ultimit arah sumbu y

 M 2

: Momen arah sumbu 2

 M 3

: Momen arah sumbu 3

 N n

: Gaya aksial nominal

 N u

: Gaya aksial ultimit

 P 

: Gaya aksial

 R

: Rasio “kuat elastik perlu” terhadap “koefisien kuat leleh terhitung”

 R

: Faktor reduksi gempa struktur gedung

 R y

: Faktor modifikasi tegangan leleh

Sa

: Akselerasi respons spektrum yang berkesesuaian dengan waktu getar alami efektif pada arah yang ditinjau

S  DS 

: Parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda  pendek seperti ditentukan pada SNI 1726-2012 pasal 6.3 atau 6.9

S  D1

: Parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda sebesar 1,0 detik, seperti ditentukan pada SNI 1726-2012 pasal 6.10.4

S 1

: Parameter percepatan spektrum respons maksimum yang dipetakan yang ditentukan sesuai dengan SNI 1726-2012 pasal 6.10.4

T 

: Perioda struktur dasar (detik) yang ditentukan pada SNI 1726-2012  pasal 7.8.2

T a

: Periode fundamental pendekatan

T e

: Waktu getar alami efektif yang memperhitungkan kondisi inelastik

T  s

: Waktu getar karakteristik yang diperoleh dari kurva respons spectrum pada titik dimana terdapat transisi bagian akselerasi konstan ke bagian kecepatan konstan

t w

: Tebal pelat badan, mm

t bf 

: Tebal pelat sayap, mm

V 

: Gaya geser dasar

V n

: Kuat geser nominal link

xii

V  p

: Gaya geser penampang plastis

V T 

: Gaya geser dasar nominal yang didapat dari hasil analisis ragam spektrum respons yang telah dilakukan

V 1

: Gaya geser dasar nominal sebagai respon dinamik ragam yang pertama

W 

: Total beban mati dan beban hidup yang dapat tereduksi

 Z  x

: Modulus plastis penampang

α

: Rasio kekakuan pasca leleh terhadap kekakuan elastic efektif, di mana gaya pepindahan diidealisasikan sebagai kurva bilinier

δ

: Perpindahan (simpangan)

δt

: Target perpindahan

θ 

: Sudut rotasi

∅∅   

Ω0

v

: Faktor reduksi kekuatan untuk komponen struktur lentur : Faktor reduksi kekuatan untuk komponen struktur tekan : Faktor kuat cadangan struktur : Massa jenis baja : Rasio poisson : Faktor pengali simpangan nominal

xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Indonesia merupakan Negara dengan tingkat resiko gempa yang tinggi karena, terletak pada daerah pertemuan tiga lempeng tektonik, yaitu lempeng Australia yang bergerak ke arah utara, lempeng Pasifik yang bergerak ke arah barat laut, dan lempeng Eurasia, sehingga faktor beban gempa harus diperhitungkan dalam perencanaan gedung. Struktur harus didesain agar mampu memikul beban yang ditimbulkan akibat gempa, oleh sebab itu dibutuhkan desain bangunan tahan gempa berdasarkan pada konsep akibat gempa besar bangunan diperbolehkan mengalami rusak berat tetapi manusia yang ada di dalamnya harus selamat. Beberapa material yang dapat digunakan untuk mendesain struktur bangunan tahan gempa adalah baja dan beton. Material yang memiliki daktilitas sangat baik adalah  baja. Struktur baja mempunyai kekuatan yang tinggi serta dapat mengurangi ukuran struktur dan berat sendiri struktur dikarenakan dimensi profil baja yang sangat tipis dibandingkan beton, keseragaman yang tinggi dibandingkan dengan  beton, mempunyai sifat elastis, mempunyai daktilitas yang cukup tinggi karena suatu batang baja menerima tegangan tarik yang tinggi yang akan mengalami regangan tarik cukup besar sebelum terjadi keruntuhan. Keunggulan yang lain yaitu kemudahan penyambung antar elemen yang satu dengan yang lainnya menggunakan alat sambung las atau baut, dan kecepatan pelaksanaan konstruksi yang mengakibatkan sifat mekanis baja lebih unggul dari material beton (Setiawan, 2008). Menurut peraturan perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung (SNI 03 – 1729 – 2002) terdapat beberapa macam struktur rangka baja yang digunakan sebagai struktur baja tahan gempa diantaranya adalah Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB), Struktur Rangka Bresing Konsentrik Biasa (SRBKB), Struktur Rangka Bresing

1

Konsentrik Khusus (SRBKK) dan Struktur Rangka Bresing Eksentrik (SRBE). Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) mempunyai kemampuan disipasi energi yang cukup untuk dapat memberikan daktilitas yang diperlukan tetapi memerlukan ukuran penampang yang lebih besar dan biaya yang mahal. Untuk mendapatkan kekakuan yang diisyaratkan pada struktur gedung tinggi, sistem rangka pemikul momen menggunakan sambungan momen/kaku ( moment/rigid  connection) yang memerlukan biaya yang relatif mahal dan susah dilaksanakan di lapangan, dan kontrol kualitas sambungan dengan las juga sulit dilakukan karena pada saat terjadi gempa kuat bisa terjadi retak-retak pada sambungan. Struktur rangka bresing konsentrik menggunakan sambungan sendi ( flexible connection) tetapi sambungan ini kurang kaku sehingga diperlukan adanya penambahan elemen pengaku lateral yaitu bresing pada struktur. Penambahan bresing pada struktur akan menambah kekakuan atau meminimalisir deformasi yang diakibatkan oleh gaya lateral berupa gempa. Dengan adanya beban gempa lateral yang dapat terjadi dengan arah bolak balik maka bresing akan mengalami gaya tarik atau tekan secara bergantian. Bresing mempunyai berbagai macam tipe, salah satunya ialah bresing konsentrik tipe x-2 lantai dimana jenis bresing ini banyak digunakan pada gedung-gedung  bertingkat. Rangka bresing konsentrik tipe x-2 lantai dapat menjadi pilihan yang lebih baik bila dibandingkan dengan rangka bresing tipe v atau v-terbalik (Utomo, 2011). Struktur rangka pemikul momen dengan struktur rangka dengan bresing memiliki perilaku yang berbeda jika dilakukan analisis statik linier. Sebagai upaya untuk melihat perbandingan tersebut maka disusunlah tugas akhir yang berjudul “Perbandingan Perilaku antara Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM) dan Struktur Rangka Bresing Konsentrik (SRBK) Tipe X-2 Lantai”. Dalam tugas akhir ini akan dimodelkan struktur rangka pemikul momen dengan sambungan kaku dan struktur rangka bresing konsentrik dengan sambungan sendi, sebagai pembanding juga akan dimodelkan struktur rangka bresing konsentrik dengan sambungan kaku.

2

1.2

Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang di atas, maka permasalahan yang dapat dirumuskan adalah bagaimanakah perilaku struktur seperti gaya-gaya dalam, simpangan, dan berat struktur yang dirancang sebagai SRPM dan SRBK Tipe X-2 Lantai. 1.3

Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah mengetahui perilaku struktur seperti gaya-gaya dalam, simpangan, dan berat struktur yang dirancang sebagai SRPM dan SRBK Tipe X-2 Lantai.

1.4

Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang ingin dicapai adalah agar dapat mengetahui perilaku dari struktur rangka pemikul momen dan struktur rangka baja dengan bresing konsentrik x-2 lantai sehingga dapat dijadikan bahan pertimbangan dalam memil ih kedua struktur yang dimodel.

1.5

Ruang Lingkup/Batasan Masalah

Agar ruang lingkup permasalahan tidak terlalu lua s, maka diambil beberapa  batasan masalah sebagai berikut: 1. Pondasi diasumsikan perletakan jepit. 2. Tidak meninjau pengaruh komposit pelat beton dengan balok baja. 3. Beban gempa vertikal tidak ditinjau.

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Struktur Rangka Pemikul Momen (SRPM)

Struktur Rangka Pemikul Momen adalah struktur rangka yang hubungan  balok dengan kolomnya didesain dengan sambungan momen. Pada SRPM, elemen  balok terhubung kaku pada kolom dan tahanan terhadap gaya lateral diberikan terutama oleh momen lentur dan gaya geser pada elemen portal dan  joint . SRPM memiliki kemampuan menyerap energi yang besar tetapi memiliki kekakuan yang rendah. Rangka baja SRPM merupakan jenis rangka baja yang sering digunakan dalam aplikasi struktur baja di dunia konstruksi. Menurut SNI Baja 03-1729-2002, rangka baja SRPM dapat diklasifikasikan menjadi, Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), Struktur Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) dan Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB). Struktur Rangka Pemikul Khusus (SRPMK) didesain untuk memiliki daktilitas yang lebih tinggi dan dapat berdeformasi inelastik pada saat gaya gempa terjadi. Deformasi inelastik akan meningkatkan redaman dan mengurangi kekakuan dari struktur, hal ini terjadi pada saat gempa ringan bekerja pada struktur. Dengan demikian, SRPMK dianjurkan untuk didesain pada gaya gempa yang lebih ringan dibandingkan dengan gaya gempa yang bekerja pada SRPMM dan SRPMB. Pada SRPMB, struktur diharapkan dapat mengalami deformasi inelastik secara terbatas pada komponen struktur dan sambungan-sambungannya akibat gaya gempa rencana. Dengan demikian, pada SRPMB kekakuan yang ada lebih besar dibandingkan dengan kekakuan pada SRPMK. Secara umum, SRPMB memiliki kekakuan yang lebih besar dan kekuatan yang lebih besar dibandingkan dengan SRPMK. Tetapi, SRPMB memiliki daktilitas yang lebih kecil dibandingkan dengan SRPMK untuk beban gempa yang sama.

4

2.2

Struktur Rangka Bresing (SRB)

Struktur rangka bresing merupakan sistem struktur yang didesain untuk menahan beban lateral berupa gempa. Elemen bresing berperilaku sebagai rangka  batang yaitu hanya menerima gaya tarik atau tekan. Rangka bresing dikategorikan menjadi rangka bresing konsentrik dan rangka bresing eksentrik. Struktur rangka bresing konsentrik (SRBK) merupakan sistem struktur yang elemen bresing diagonalnya bertemu pada satu titik. SRBK dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu struktur rangka bresing konsentrik biasa (SRBKB) dan struktur rangka bresing konsentrik khusus (SRBKK). Rangka bresing konsentrik memiliki  beberapa tipe seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1 yaitu tipe x pada nomor a, tipe z pada nomor b, tipe v terbalik pada nomor c, tipe v pada nomor d, tipe x-2 tingkat  pada nomor e, dan tipe k pada nomor f, seperti ditunjukkan pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Jenis-jenis konfigurasi SRBK Sumber: AISC, 2010

Struktur rangka bresing eksentrik (SRBE) merupakan sistem struktur yang elemen bresing diagonalnya tidak bertemu pada suatu titik, karena adanya elemen  penghubung atau disebut dengan link . Elemen link ini berfungsi sebagai pendisipasi energi pada saat terjadi gempa kuat (SNI Baja, 2002). Rangka bresing eksentrik memiliki beberapa tipe seperti pada Gambar 2.2 dibawah ini.

5

Gambar 2.2 Jenis-jenis konfigurasi SRBE Sumber: AISC, 2010

Mekanisme kerja gaya-gaya yang bekerja pada rangka bresing baik itu konsentrik atau eksentrik dapat ditunjukkan oleh Dewobroto (2012) seperti gambar di bawah.

Gambar 2.3 Aliran gaya-gaya pada sistem rangka bresing Sumber: Dewobroto, 2012

Adanya batang tekan (-) dan tarik (+) pada rangka dengan bresing, menunjukkan  bahwa sistem braced-frame lebih optimal terhadap beban lateral daripada sistem rigid-frame  yang mengandalkan penghubung balok horisontal saja. Bentuk deformasi dari sistem braced-frame ini ditunjukkan pada Gambar 2.4, dimana deformasi ini diakibatkan oleh momen lentur, geser, dan kombinasi momen lentur dan geser.

6

Gambar 2.4 Perilaku brace-frame (a) lentur; (b) geser; (c) kombinasi Sumber: Dewobroto, 2012

Bresing Konsentrik X-2 Lantai

Rangka bresing konsentrik tipe x-2 lantai merupakan rangka bresing x yang dipasang untuk ketinggian dua lantai. Rangka bresing ini dapat menjadi pilihan yang lebih baik bila dibandingkan dengan rangka bresing tipe v atau v-t erbalik. Hal ini dikarenakan pada rangka bresing v atau v-terbalik, bila terjadi tekuk pada pada  batang tekan bresing, balok akan mengalami defleksi ke bawah sebagai akibat dari adanya gaya-gaya yang tidak seimbang pada balok. Defleksi ini dapat mengakibatkan kerusakan pada sistem pelat lantai di atas sambungan tersebut. Sehingga untuk mengantisipasi terjadinya defleksi ke bawah pada balok maka diperlukan konfigurasi bresing yang mencegah terbentuknya gaya-gaya yang tidak seimbang tersebut dan mendistribusikannya menuju kepada lantai lain yang tidak mengalami perilaku sebesar lantai yang mengalami defleksi tersebut. (Utomo, 2011) Perbandingan mengenai perilaku antara rangka bresing konsentrik tipe x-2 lantai dengan tipe v-terbalik ditunjukkan oleh (Hewitt, et al, 2009) melalui sebuah skema yang ditunjukkan pada Gambar 2.5 di bawah ini.

7

Gambar 2.5 Perbandingan perilaku rangka bresing konsentrik Sumber: Hewitt, et al, 2009

Dapat dilihat pada Gambar 2.5 bahwa pada struktur r angka bresing tipe x-2 lantai, gaya-gaya tidak seimbang pada balok didistribusikan melalui batang tarik  bresing yang berada di lantai atasnya.

2.3

Pembebanan Struktur

Pembebanan struktur megacu kepada Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. Beban yang bekerja pada suatu struktur dapat digolongkan menjadi beban gravitasi meliputi beban mati ( Dead Load ) dan beban hidup ( Live Load ), dan beban lateral meliputi beban akibat gaya gempa ( Earthquake) dan angin (Wind ).

Beban Gravitasi

Beban gravitasi merupakan beban-beban kearah vertikal dari suatu struktur  bangunan, dapat dibedakan menjadi dua yaitu:

1.

Beban Mati Beban mati meliputi berat sendiri struktur, beban mati tambahan seperti

 berat keramik, berat tegel, dan berat MEP ( Mechanical Electrical Plumbing ). Berat sendiri dari bahan-bahan bangunan dan dari beberapa komponen gedung yang harus

8

ditinjau di dalam menentukan beban mati dari suatu gedung, harus diambil menurut Tabel 2.1 PPIUG 1983 (DPMB, 1983).

2.

Beban Hidup Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau

 penggunaan suatu gedung dan ke dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang  berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatannya yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam  pembebanan lantai dan atap tersebut. Beban hidup pada lantai gedung harus diambil menurut Tabel 3.1 (PPIUG 1983). Untuk gedung perkantoran mempunyai beban hidup sebesar 250 kg/m 2. Beban hidup pada atap dan/atau bagian atap serta pada struktur tudung ( canopy) yang dapat dicapai dan dibebani oleh orang harus diambil minimum 100 kg/m 2  bidang datar (PPIUG, 1983).

Beban Lateral (Gempa)

Dalam perencanaan beban gempa menurut SNI 1726-2012 terdiri dari metode statik ekivalen dan respons spektrum.

1.

Prosedur gaya lateral ekivalen

a.

Geser dasar seismik Geser dasar seismik (V) dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan

 berdasarkan persamaan berikut. V = Cs x W

(2.1)

Dimana: Cs

: koefisien respons seismik yang ditentukan sesuai dengan SNI 03 1726-2010 pasal 7.8.1.1

W -

: berat seismik efektif menurut SNI 1726-2012 pasal 7.7.2.

Perhitungan koefisien respons seismik

9

Koefisien respons seismik (Cs) harus ditentukan sesuai dengan persamaan  berikut.

C  s



S  DS 

  R       I e    

(2.2)

Dimana: SDS

: parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang  perioda pendek seperti ditentukan pada SNI 1726-2012 pasal 6.3 atau 6.9

R

: faktor modifikasi respons berdasarkan SNI 1726-2012 Tabel 9

Ie

: faktor keutamaan hunian yang ditentukan sesuai dengan SNI 17262012 pasal 4.1.2.

 Nilai CS yang dihitung sesuai dengan persamaan 2.2 tidak perlu melebihi

C  s



S  D1

  R     I     e    

T 

(2.3)

 Nilai CS tidak boleh kurang dari CS = 0,044.S DS.Ie ≥ 0,01 

(2.4)

Sebagai tambahan, untuk struktur yang berlokasi di daerah dimana S 1 sama dengan atau lebih besar dari 0,6 g, maka C s tidak boleh kurang dari

C  s



0,5S 1

  R       I e    

(2.5)

dimana Ie  dan R sebagaimana yang didefinisikan dalam SNI 1726-2012  pasal 7.8.1.1, dan

10

SD1

: parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda sebesar 1,0 detik, seperti ditentukan pada SNI 1726-2012 pasal 6.10.4

T

: perioda struktur dasar (detik) yang ditentukan pada SNI 1726-2012  pasal 7.8.2

S1

: parameter percepatan spektrum respons maksimum yang dipetakan yang ditentukan sesuai dengan SNI 1726-2012 pasal 6.10.4

-  Nilai Ss maksimum dan penentuan C s Untuk struktur beraturan dengan ketinggian lima tingkat atau kurang dan mempunyai perioda (T ) sebesar 0,5 detik atau kurang, C s  diijinkan dihitung menggunakan nilai sebesar 1,5 untuk S S.  b.

Perioda alami fundamental struktur Perioda struktur fundamental (T ) struktur dalam arah yang ditinjau harus

diperoleh dengan menggunakan properti struktur dan karakteristik deformasi elemen penahan dalam analisis yang teruji. Perioda fundamental (T ) tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (C u) dari SNI 03-1726-2010 Tabel 7.8-1 dan perioda fundamental pendekatan ( T a) yang ditentukan dari persamaan 2.22. Sebagai alternatif pada pelaksanaan analisis untuk menentukan perioda fundamental (T ), diijinkan secara langsung menggunakan  perioda bangunan pendekatan (T a) yang dihitung sesuai dengan ketentuan SNI 031726-2010 pasal 7.8.2.1 untuk struktur yang melebihi 12 tingkat. Perioda fundamental pendekatan (T a) dalam detik, harus ditentukan dari  persamaan berikut. Ta = Ct . hnx 

(2.6)

Dimana: hn

: ketinggian struktur diatas dasar sampai tingkat tertinggi struktur (m)

Ct dan x

: ditentukan dari SNI 1726-2012 Tabel 15.

11

Untuk struktur dengan ketinggian tidak melebihi 12 tingkat di mana sistem  penahan gaya seismik terdiri dari rangka penahan momen beton atau baja secara keseluruhan dan tinggi tingkat paling sedikit 3 m diijinkan menggunakan perioda fundamental pendekatan (Ta) sebagai berikut: Ta = 0,1N

(2.7)

dimana N = jumlah tingkat. Perioda fundamental pendekatan (Ta) dalam detik untuk struktur dinding geser batu bata atau beton diijinkan untuk ditentukan dari persamaan berikut.

T a

  0,0062 

C w

hn

 

(2.8)

 Nilai Cw dihitung dari persamaan berikut:

C w



100  A B

2

 hn    Ai      2 h  i 1   1   hi  1  0,83   Di     x

(2.9)

Dimana: AB

: luas dasar struktur dalam m2

Ai

: luas badan dinding geser “i” dalam m2

Di

: panjang dinding geser “i” dalam m

hi

: tinggi dinding geser “i” dalam m

x

:jumlah dinding geser dalam bangunan yang efektif dalam menahan gaya lateral dalam arah yang ditinjau.

c.

Distribusi vertikal gaya gempa Gaya gempa lateral Fx (kN) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan

dari persamaan berikut:

12

Fx = Cvx .V

(2.10)

Dan C VX  

W  x h

k   x

 

n

W  .h i

(2.11)

k 

i

i  x

Dimana: Cvx

: faktor distribusi vertical

V

: gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur (kN)

wi and wx

:bagian berat seismik efektif total struktur (W) yang ditempatkan atau dikenakan pada Tingkat i atau x

hi and hx

: tinggi (m) dari dasar sampai Tingkat i atau x

k 

: eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai  berikut: untuk struktur dengan T ≤ 0,5 detik, k = 1 untuk struktur dengan T ≥ 2,5 detik, k = 2 untuk struktur dengan 0,5 ≤ T ≤ 2,5 detik, k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2.

d.

Distribusi horizontal gaya gempa Geser tingkat desain gempa di semua tingkat Vx (kN) harus ditentukan dari

 persamaan berikut: n

V  X 



 F    i

(2.12)

i  x

Dimana:  Fi

: bagian dari geser dasar seismik V  yang timbul di tingkat i (kN).

13

Geser tingkat desain gempa V  x  (kN) harus didistribusikan pada berbagai elemen vertikal sistem penahan gaya seismik di tingkat yang ditinjau berdasarkan  pada kekakuan lateral relatif elemen penahan vertikal dan diafragma. 2.

Spektrum respons desain Bila spektrum respons desain diperlukan oleh standar ini dan prosedur gerak

tanah dari spesifik-situs tidak digunakan, maka kurva spektrum respons desain harus dikembangkan dengan mengacu SNI 1726-2012 Gambar 6.4-1 dan mengikuti ketentuan di bawah ini: Untuk perioda yang lebih kecil dari T 0, spektrum respons percepatan desain (S a) harus diambil dari persamaan: S a

  T     S  DS   0,4  0,6    T 0    

(2.13)

Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengan T 0 dan lebih kecil dari atau sama dengan T S , spektrum respons percepatan desain (Sa) sama dengan S  DS . Untuk perioda lebih besar dari T S , spektrum respons percepatan desain (S a) diambil berdasarkan persamaan: S a



S D1 T 

 

(2.14)

Dimana: S  DS 

: parameter respons spektral percepatan desain pada perioda pendek

S  D1

: parameter respons spektral percepatan desain pada perioda 1 detik

T

: perioda getar fundamental struktur

T o



T S 



0,2

S  D1 S  DS 

S 1 S  DS 

 

 

(2.15)

(2.16)

14

Gambar 2.6 Desain respon spektrum Sumber : SNI 03-1729-2012

Dalam hal ini pembebanan gempa dihitung dengan program SAP2000 autoload , dengan acuan  IBC 2009  dan SNI 1726 – 2012. Seperti yang diketahui  bahwa SNI 1726 – 2012 penyusunannya mengacu pada  IBC . Beban gempa dengan menggunakan  AutoLoad  IBC 2009  pada SAP2000 disesuaikan dengan statik ekivalen menurut SNI 03 –  1726 –  2012.

Gambar 2.7 Beban gempa autoload pada SAP2000 model SRPM Sumber : SAP2000v15

Penggunaan beban gempa dengan  Autoload IBC 2009,  adapun beberapa kategori desain yang harus disesuaikan dengan SNI 03 –  1726 –  2012 yaitu seperti yang terlihat pada gambar di atas yang telah ditandai antara l ain:

15

1.  Load direction and diaphragm Eccentricity Merupakan arah beban gempa yang bekerja pada struktur yaitu beban gempa arah x dan arah y. 2. Time period Merupakan perioda alami fundamental (Ta) yang ditentukan berdasarkan Persamaan 2.24. Pada persamaan ini terdapat parameter Ct  dan x yang nilainya ditentukan berdasarkan SNI 1726-2012 Tabel 15. 3.  Respon Modification, R Untuk menentukan nilai respon modification (R) ditentukan berdasarkan  jenis sistem struktur baja dan kategori disain seismik. 4. System Overstrenght , Ω0 Pada System Overstrenght , Ω0 hampir sama dengan respon modification (R) nilainya juga dipengaruhi berdasarkan jenis sistem struktur baja dan kategori disain seismik yang digunakan. 5.  Deflection Amplification, Cd Untuk penentuan nilai Deflection Amplification juga sama dengan R dan Ω0 yaitu berdasarkan jenis sistem struktur baja dan kategori disain s eismik yang digunakan. 6. Occupancy, I Untuk nilai Occupancy (I) atau sering disebut dengan faktor keutamaan ditentukan berdasarkan tabel kategori resiko bangunan gedung dan struktur lainnya untuk beban gempa pada SNI 1726 – 2012. 7. Spektral Percepatan Ss Spektral Percepatan Ss  merupakan Parameter percepatan respons spektral MCE dari peta gempa pada periode pendek yang didapat dari Gambar 9 (SNI 1726 – 2012) berdasarkan lokasi bangunan.

8. Spektral Percepatan S1

16

Spektral Percepatan S1  merupakan Parameter percepatan respons spectral MCE dari peta gempa pada periode 1 detik yang didapat dari Gambar 10 (SNI 1726 – 2012) berdasarkan lokasi bangunan. 9. Site Class atau Kelas Situs Site Class atau Kelas Situs ini juga ditentukan berdasarkan peta gempa yang didapatkan dari SNI 1726-2012 yaitu di daerah mana gedung tersebut dibangun. Dari kelas situs yang sudah ditentukan, maka pada program dengan menggunakan sistem beban gempa autoload , nilai koefisien situs Fa dan Fs,spektral respon percepatan SDS dan SD1 akan terhitung otomotis.

2.4

Kombinasi Pembebanan

Untuk pemodelan rangka dengan pembebanan gempa berdasarkan SNI 1726 – 2012 adalah sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

1,1,421,60,5 atau    1,1,221, 6  atau  atau 0,8 1, 3  0, 5 atau  1,0,92±1, ±1,03   atau 1,0  

 

 

 

 

 

(2.17) (2.18) (2.19) (2.20) (2.21) (2.22)

Keterangan:

2.5

    

: Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan la yan tetap. : Beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain. : Beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,  peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda  bergerak. : Beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air. : Beban angin. : Beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 1726 – 2012 Tata Cara Perencanaan Menurut SNI 03-1729-2002

17

Tata cara perencanaan dijelaskan seperti pada SNI 03-1729-2002 sebagai  berikut. 2.5.1

Perencanaan Komponen Lentur

Perencanaan Lentur

Perencanaan komponen struktur lentur berdasarkan metode LRFD ( Load and Resistant Factor Design), ditinjau komponen struktur yang memikul lentur terhadap sumbu kuat penampang (sumbu x) dan terhadap sumbu lemah (sumbu y), dan dianalisis dengan metode elastis sesuai Butir 7.4 (SNI 03-1729-2002). Komponen struktur yang memikul lentur terhadap sumbu x harus memenuhi,

 ≤ ∅  ≤ ∅

(2.23)

dan komponen struktur yang memikul entur terhadap sumbu y harus memenuhi

(2.24)

Keterangan:

  ∅  

: Momen lentur perlu/terfaktor terhadap sumbu x penampang (Nmm). : Momen lentur perlu/terfaktor terhadap sumbu y penampang (Nmm). : Momen lentur rencana/nominal penampang (Nmm). : Faktor reduksi kuat lentur, diambil Ø = 0,90, sesuai Tabel 6.4-2 (SNI 031729-2002).

=  =  =(  )( )       =     ( )   ≤  =  =  ≤, 