Evaluasi Kinerja Struktur Bangunan Baja dengan Menggunakan Pengaku Eksentris (EBF)

 9  68  124  2017-06-12 18:22:39 Laporkan dokumen yang dilanggar
DAFTAR PUSTAKA Agus Setiawan, Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 031729-2002), 2008, Penerbit Erlangga. Anonim, 2010, Tata Cara Perencanaan Ketahan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, RSNI3 03-1726-201x, Badan Standarisasi Indonesia, Jakarta, Indonesia. American Institute of Steel Construction (AISC) (2010), Specification for structural steel buildings, Chicago. FEMA-356. (2000). Prestandard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings. American Society of Civil Engineers, Reston. Virginia. FEMA-440.(2005). Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedure. Applied Technology Council (ATC-55), California. Kazuhiko Kasai, Egor P Popov, Seismic Design of Eccentrically Braced Steel Frames. Mahendra D. Saputra, 2013, Evaluation of Steel Structure Portal Design Mechanism with Semi Rigid Connections, Universitas Katolik Parahyangan. Michael Bruneau, Chia-Ming Uang, Rafael Sabelli, Ductile Design Of Steel Structures(Second Edition),1998. RSNI3 03-1726-201x,(2010), Tata Cara Perencanaan Ketahan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Jakarta, Indonesia. Shih-Ho Chao, Subhash C. Goel, Performance-Based Seismic Design of EBF Using Target Drift and Yield Mechanism as Performace Criteria, American Institute of Steel Construction, March 2005. SNI 03-1729-2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. William T Segui, LRFD Steel Design (Third Edition), 2003, Thomson Brooks/Cole xv BAB III ANALISIS BEBAN DORONG (NONLINEAR STATIC PUSHOVER) 3.1 Pengertian Analisis Beban Dorong Analisis nonlinear static pushover (beban dorong) merupakan penyerdehanaan dari analisis nonlinear dynamic time history (riwayat waktu).Analisis beban dorong ini menerapkan beban dimana besar beban meningkat terus menerus sampai kondisi yang diinginkan. Dalam analisis ini, beban gempa terdistribusi vertikal dan diasumsikan sebagai beban static yang bekerja pada titik pusat massa disetiap lantai. Beban gempa inilah yang akan ditingkatkan secara bertahap sampai terjadi sendi plastis. 3.2 Analisis Beban Dorong Berdasarkan ATC-40 (Capacity-Spectrum Method) Capacity-spectrum method merupakan analisis statis nonlinier yang memberikan hasil berupa grafik dari kurva global force-displacement capacity dengan respone spectra.Hasil tersebut memberikan gambaran yang jelas tentang bagaimana bangunan merespon gerakan gempa.Prinsip metode ini adalah mencari titik temu antara pada spectrum kapasitas dengan respon spectrum sesuai dengan permintaan (demand). 3.2.1 Kapasitas (Capacity) Kurva kapasitas dibuat untuk mewakili respons dari struktur pada mode pertama, dengan asumsi mode pertama ini adalah mode yang dominan yang bekerja pada struktur.Hal ini umumnya berlaku untuk bangunan dengan periode getaran sampai dengan 1 detik. Kurva kapasitas merupakan kurva yang memperlihatkan hubungan antara peralihan lantai atap dengan gaya geser dasar (base shear) akibat dari pemberian beban laterak secara bertahap pada struktur. Kurva kapasitas ditunjukkan pada Gambar 3.1. Gambar 3.1 Kurva Kapasitas (ATC-40) 29 3.2.2 Permintaan (Demand) Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bahwa kinerja erat kaitannya dengan permintaan.Oleh karena itu, sebelum menentukan hal-hal yang perlu dipersiapkan untuk mendesain struktur gedung sesuai dengan permintaan, maka kita harus mengetahui hal-hal yang perlu dipersiapkan untuk memperoleh suatu nilai kinerja. Dimana dalam kondisi ini, lokasi titik kinerja (performance) berada pada perpotongan: 1. Titik berada di kurva spectrum kapasitas mewakili struktur saat terjadi perpindahan. 2. Titik berada pada demand spectrum. Demand spectrum tersebut merupakan reduksi dari kurva spectrum dengan redaman 5%. Kurva spectrum dengan redaman 5% diperoleh dengan mengalikan kurva spectrum tersebut dengan suatu factor reduksi. Berikut ini adalah langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk memperoleh factor reduksi: 1. Mengubah kurva kapasitas menjadi spectrum kapasitas (capacity spectrum) Spectrum kapasitas adalah representasi dari kurva dengna format Acceleration-Displacement Respons Spectra (ADRS) atau disebut juga kurva Sa versus Sd. Persamaan yang digunakan untuk mengubah kurva kapasitas menjadi spectrum kapasitas adalah sebagai berikut: N  PF1   (m . i i 1 N i1 ) (3.1)  (mi .i1 ) 2 i 1 N 1   (m . i 1 N i i1 )2 N  (m ). (m . i 1 i i 1 i 2 i1 (3.2) ) V Sa  W 1 (3.3) 30 Sd   roof PF1 roof .1 (3.4) Dengan PF1 = Modal participation factor untuk mode 1 α1 = Modal mass coefficient untuk mode1 mi = M assa lantai ke-i ϕi1 = Amplitudo dari mode 1 pada lantai-i N = Tingkat ke N, tingkat utama V = Gaya geser dasar W = Berat mati bangunan ∆roof = Peralihan atap Sa = Spect ral accelerat ion Sd = Spect ral displacement Gambar 3.2 menunjukkan perubahan kurva kapasitas menjadi spectrum kapasitas: Gambar 3.2 Kurva Kapasitas dan Spektrum Kapasitas (ATC-40) 2. Mengubah respons spectrum tradisional dengan redaman 5% menjadi demand spectrum dalam format ADRS. Persamaan yang digunakan untuk mengubah respons spectrum tradisional menjadi deman spectrum dalam format ADRS adalah sebagai berikut: 31 S 1 S aT 2 2 4 Dengan: Sa = Spectral acceleration Sd = Spectral displacement T = Periode (detik) Gambar 3.3 menunjukkan perubahan respons spektrum tradisional menjadi demand spectrum: Gambar 3.3 Respons Spektrum Tradisional dan Demand Spectrum (ATC-40) 3. Menampilkan spectrum kapasitas dan demand spectrum dalam satu grafik Langkah ini dilakukan untuk menentukan perkiraan awal api dan dpi. Grafik kedua spectrum ini dapat dilihat pada gambar 3.4 dpi= delastik = dinelastik Spectral Displacement Gambar 3.4 Plot Spektrum Kapasitas dan Demand Spektrum (ATC-40) 32 4. Membentuk kurva representasi bilinier Kurva representasi bilinear dibentuk dari spectrum kapasitas dengan ketentuan sebagai berikut: Gambar 3.5 Representasi Bilinear dari Spektrum Kapasitas (ATC-40) Kurva representasi bilinier ini dibuat dengan menyamakan luas A1 dengan luas A2. Tujuan menyamakan kedua luasan ini adalah agar masing-masing daerah memiliki energi disipasi akibat damping yang sama. 5. Menentukan nilai β0 Untuk mendapatkan nilai β0 maka diperlukan damping energy (ED) yang diperoleh dengan rumus: ED = 4 (api dpi – 2A1 – 2A2 – 2A3) = 4 (api dpi – 2dy (api – ay) – aydy– (dpi – dy) (api – ay)) = 4 (ay dpi – dy api) (3.6) Keterangan koefisien dari rumus diatas dapat dilihat dari Gambar 3.6. Gambar 3.6 Damping Energi (ATC-40) 33 Berikut adalah keterangan untuk Gambar 3.6: ED = Area tertutup dari hysteretic loop = Area dari luas jajar genjang yang lebih besar = 4 kali area jajar genjang yang diarsir Rumus untuk membuat area yang diarsir: A1 = (api- ay)*dy (3.7) A2 = (ay*dy)/2 (3.8) A3 = [((api- ay)*(dpi - dy)] (3.9) Selain nilai ED, untuk menentukan β0 juga diperlukan nilai maximum strain energy (ES0). Nilai ES0 diperoleh dari rumus berikut: ES0 = apidpi/2 (3.10) Keterangan dari rumus 3.10 dapat dilihat dari Gambar 3.7. Gambar 3.7 Hysteretic Damping memperlihatkan Maximum Strain Energy (ATC-40) 34 Dari nilai-nilai yang telah diperoleh, maka dapat dihitung nilai β0 (%) dengan rumus sebagai berikut: 0  0  1 ED 1 4( a y d pi  d y a pi ) 0.637( a y d pi  d y a pi )   a pi d pi / 2 a pi d pi 4 E S 0 4 63.7( a y d pi  d y a pi ) (3.11) (3.12) a pi d pi 6. Menghitung factor reduksi spectral (SRA dan SRV) Rumus SRA dan SRV diperoleh dari rumus berikut: SRA  SRA  3.21  0.68.Ln(  eff ) 2.12 2.31  0.41.Ln(  eff ) 1.65  SRAmin (3.13)  SRVmin (3.14) Nilai βeff(%) diperoleh dari rumus: βeff = kβ0 + 5 Nilai k diperoleh dari tabel berikut: Tabel 3.1 Nilai k (ATC-40) Tipe Struktur β0 (%) k ≤ 16.25 1 Tipe A >16.25 ≤ 25 Tipe B Tipe C > 25 Any value 1.13  0.51( a y d pi  d y a pi ) a pi d pi 0.67 0.446( a y d pi  d y a pi ) a pi d pi 3.33 35 Nilai SRAmin dan SRVmin dapat dilihat dari tabel berikut: Tabel 3.2 Nilai SRAmin dan SRVmin (ATC-40) Tipe Struktur SRAmin SRVmin A 0.33 0.5 B 0.44 0.56 C 0.56 0.67 Tipe gedung di klasifikasikan berdasarkan ketentuan berikut: Tabel 3.3 Tipe Struktur (ATC-40) 3.2.3 Shaking Essentially Existing Average Existing Poor Existing Duration Building Building Building Short Type A Type B Type C Long Type B Type C Type C Kinerja (Performance) Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, level kinerja diperoleh dari perpotongan capacity curve dengan demand spectrum.Grafik perpotongan tersebut dapat diperoleh dari Gambar 3.8. Gambar 3.8 Grafik Perpotongan Kurva Kapasitas Dengan Demand Spectrum (ATC-40) 36 Titik perpotongan antara demand spectrum dan spectrum kapasitas dalam hal ini berup titik (di,ai). Nilai dari titik perpotongan tersebut harus berada dalam suatu batas toleransi 5% dari titik (api,dpi). Bila nilai tersebut diluar batas toleransi, maka prosedur dalam mencari faktor reduksi diulangi dari tahap mencari representasi bilinier, dengan api=ai dan dpi=di sampai batas toleransi terpenuhi. Hasil yang diperoleh setelah batas toleransi terpenuhi, api (spectral displacement, Sd) dan dpi (spectral acceleration,Sa) perlu diubah menjadi gaya geser untuk api dan perpindahan (displacement ) untuk d pi . Konversi hasil tersebut adalah dengan menggunakan rumus-rumus berikut: S  roof (3.16) PF11, roof Maka displacement (∆roof) menjadi: Aroof = Sd. PF1.ϕ1,roof (3.17) Karena nilai Sd = dpi, maka rumus 3.17 menjadi: Aroof = dpi. PF1.ϕ1,roof Sa = (3.18) V /W 1 (3.19) Maka gaya gesernya (V), menjadi: V = Sa.W.α1 (3.20) Karena nilai Sa = api, maka rumus 3.20 menjadi: V = api.W.α1 Dengan : (3.21) PF1 = Modal participation factor untuk mode 1 α1 = Modal mass coefificient untuk mode 1 ϕ1,roof = ϕ lantai atap, mode 1 V = Gaya geser dasar 37 3.3 W = Berat mati bangunan ∆roof = Peralihan atap Sa = Spectral acceleration Sd = Spectral displacement Analisis Beban Dorong Berdasarkan FEMA-356 (Target Displacement) Nilai target displacement berdasarkan FEMA-356 adalah sebagai berikut: Gambar 3.9 Tahapan DCM Berdasarkan FEMA 356 Dengan: δt = target displacement g = percepatan gravitasi C0 = faktor modifikasi yang menghubungkan spectral displacement pada suatu sistem derajat kebebasan tunggal dengan peralihan lantai atap pada bangunan dengan sistem derajat kebebasan banyak. 38 C1 = faktor modifikasi yang menghubungkan peralihan maksimum yang diharapkan dari pergerakan pada sistem derajat kebebasan tunggal inelastic dengan peralihan yang dihitung dengan menggunakan respons elastik linear. untuk Te≥Ts C1=1.0 1 C1= R= ( R  1)Ts Te untuk Te 1 second 2 untuk 0.2s ≤ T ≤ 0.7s Sa Cm Vy W (3.29) (3.30) C2 = nilai C2 dengan T = 0.2 second untuk T < 0.2 second C2 = 1 untuk T > 0.7 second Analisis Beban Dorong Berdasarkan FEMA-440 (Linerization Method) Linearization Method adalah modifikasi dari analisis berdasarkan capacity-spectrum method (ATC-40).Dalam analisis ini, memperkirakan perpindahan maksimum dengan menggunakan periode efektif (Teff) dan redaman efektif (βeff).Hubungan periode efektif dengan damping dapat dilihat melalui Gambar 3.10. 41 Gambar 3.10 Grafik Hubungan Periode Efektif Dengan Damping Dalam Format ADRS, Acceleration-Displacement Response Spectrum (FEMA-440) Langkah-langkah yang dilakukan pada linearization method secara garis besar sama dengan capacity-spectrum method (ATC-40). Perbedaan kedua metode tersebut adalah nilai redaman efektif dan cara perolehan nilai kinerja. Langkah-langkah tersebut adalah: 1. Menghitung post-elastic stiffness (α) dan daktilitas (μ) Untuk menghitung kedua nilai tersebut, digunakan rumus sebagai berikut:  a pi  a y  d d y  pi α=  ay    d   y μ=     d pi (3.31) (3.32) dy 2. Menentukan nilai periode efektif (Teff) dan redaman efektif (βeff) Berikut adalah rumus yang digunakan untuk menentukan nilai redaman efektif (βeff) yang telah dioptimalkan untuk setiap kurva kapasitas: Untuk 1,0< μ < 4,0 βeff = 4,9 (μ-1)2 – 1,1(μ-1)3 + β0 (3.33) 42 Untuk 4,0< μ < 6,5 βeff = 14 + 0,32(μ-1)+ β0 (3.34) Untuk μ > 4,0  0,64(   1)  1 Teff  βeff = 19  2   0,64(  1)  T0 2   + β0  (3.35) Berikut adalah rumus yang digunakan untuk menentukan nilai periode efektif (Teff) yang telah dioptimalkan untuk setiap kurva kapasitas: Untuk 1,0< μ < 4,0 Teff = [0,02 (μ-1)2 – 0,038(μ-1)3 + 1] T0 (3.36) Untuk 4,0< μ < 6,5 Teff = [0,28 + 0,13(μ-1)+ 1] T0 (3.37) Untuk μ > 4,0      (   1)  1  1T0   1  0,05(   2)    Teff =  0,89 (3.38) 3. Menghitung faktor reduksi spectral (SRA dan SRV) Cara memperolehan nilai SRA dan SRV ini sama dengan capacity-spectrum method. Perbedaannya hanya pada nilai redaman efektif (βeff) 4. Memperoleh nilai kinerja dari struktur 5. Menentukan perkiraan perpindahan maksimum (di) dari perpotongan kurva demand spectrum dengan periode efektif dan perkiraan percepatan maksimum (ai) dari perpotongan nilai di dengan kurva kapasitas. Gambar 3.11 menunjukkan perkiraan peralihan maksimum. 43 Gambar 3.11 Perkiraan Peralihan Maksimum Nilai dari ai dan di harus berada dalam suatu batas toleransi 5% dari titik (api,dpi). Bila nilai tersebut diluar batas toleransi, maka prosedur dalam mencari faktor reduksi diulangi dari tahap mencari representasi bilinier, dengan api=ai dan dpi=di sampai batas toleransi terpenuhi. 3.6 Sendi Plastis Sendi plastis merupakan daerah konsentrasi tegangan dimana pada bagian tersebut telah mencapai leleh karena adanya gaya yang membebani. Sendi plastis merupakan salah satu hasil dari disipasi energy yang dilakukan struktur, dimana struktur berusaha memencarkan energy yang diterima akibat beban serta mengubahnya ke bentuk yang lain (peralihan dan sendi plastis). Pemodelan sendi dilakukan untuk mendefinisikan perilaku non-linier force-displacement dan/atau momen-rotasi yang dapat ditempatkan pada beberapa tempat di sepanjang bentang balok atau kolom.Pemodelan sendi adalah rigid dan tidak memiliki efek pada perilaku linier pada member. Pada pemodelan di dalam studi ini, properti sendi yang digunakan adalah sebagai berikut: a. Elemen balok Elemen balok menggunakan Default-M3 sesuai dengaN program SAP 2000 karena balok efektif menahan momen dalam arah sumbu kuat (sumbu-3). Jarak relative yang bisa digunakan antara 0.1 dan 0.9, dimana angka 0.1 dan 0.9 menunjukkan letak sendi plastis diujung balok i dan j. Bila ingin memodelkan sendi plastis di tengah balok, digunakan jarak relative 0.5. Sendi plastis dimodelkan berdasarkan kriteria FEMA-356. 44 b. Elemen kolom Elemen kolom menggunakan hinge properties yang tertera pada Tabel 3.6 dengan pertimbangan bahwa pada elemen kolom tersebut menggunakan sambungan lewatan dan dengan tanpa sambungan lewatan. Nilai jarak relative yang digunakan adalah 0.1 dan 0.9.Pada kolom, sendi plastis tidak boleh dimodelkan di tengah bentang. Kolom harus didesain lebih kuat dari balok, sehingga sendi plastis akan terjadi terlebih dahulu di balok. Sendi plastis dimodelkan berdasarkan kriteria FEMA-356. 3.6.1 Hasil Analisis Sendi Plastis Dengan menggunakan analisis nonlinier, dapat diperoleh hasil analisis sendi plastis.Pemodelan dan hasil analisis sendi plastis dapat diklasifikasikan dengan mengacu pada kurva hubungan momen-rotasi (force-displacement) seperti terlihat pada Gambar 3.12. Gambar 3.12 Kurva Hubungan Momen-Rotasi, Setipe dengan Kurva Hubungan ForceDisplacement (FEMA 356) Kurva pada Gambar 3.12 memiliki lima titik utama, yaitu titik A, B, C, D dan E serta kondisi taraf kinerja yang bisa dicapai pada posisi tertentu seperti Immediate Occupancy (IO), Life Safety (LS) dan Collapse Prevention (CP). Keterangan dari Gambar 3.12 yaitu: a. Titik A merupakan titik awal sebelum struktur dikenai beban gempa. b. Titik B memperlihatkan kelelehan, namun deformasi belum terjadi sampai dengan titik B. c. Garis AB menunjukkan respons linier. d. Titik C merepresentasikan kapasitas ultimit. e. Garis BC menunjukkan strain hardening. f. Titik D merepresentasikan kekuatan sisa (residual strength). g. Garis CD menunjukkan degradasi kekuatan. h. Titik E memperlihatkan kondisi keruntuhan total. 45 i. Garis DE menunjukkan pengurangan kekuatran lagi. j. a adalah bagian deformasi yang terjadi setelah leleh sampai kapasitas ultimitnya. k. b adalah bagian deformasi yang terjadi setelah leleh sampai kondisi keruntuhan total. l. c adalah kekuatan sisa setelah terjadi penurunan kekuatan yang mendadak dari C ke D. Hasil dari analisis sendi plastis, yaitu: a. Gaya dan/atau momen pada sendi b. Peralihan dan/atau rotasi plastis. c. Kondisi paling ekstrim yang terjadi pada sendi. Kondisi ini tidak menunjukkan apakah terjadi deformasi positif atau negatif: - A ke B - B ke C - C ke D - D ke E - >E d. Taraf kinerja paling ekstrim yang terjadi pada sendi. Taraf ini tidak menunjukkan apakah terjadi deformasi positif atau negatif: 3.6.2 - A ke B - B ke IO - IO ke LS - LS ke CP - > CP Distribusi Sendi Plastis Sendi plastis hanya boleh terjadi pada balok, dasar kolom yang dekat dengan pondasi, balok perangkai pada dinding geser, dan dasar dari dinding geser.Dalam perencanaan, desain kapasitas harus terpenuhi, dimana kolom harus didesain lebih kuat dari balok, sehingga sendi plastis diharapkan terjadi pada balok terlebih dahulu (beam sway mechanism).Hal ini karena kerusakan yang terjadi pada balok termasuk dalam kerusakan local dan dapat diperbaiki. Dengan terjadinya sendi plastis pada balok, maka energy akan tersebar dibanyak tempat. Berbeda dengan story mechanism, dimana sendi plastis terjadi pada kolom dan energy terpusat di satu tempat.Tentunya hal ini sangat berbahaya. Sendi plastis yang terjadi pertama kali harus memiliki kapasitas rotasi yang cukup untuk pembentukan sendi plastis berikutnya, tanpa mengalami penurunan kekuatan dan kekakuan yang signifikan. Dengan demikian mekanisme kelelehan yang daktail dapat tercapai. 46 3.6.3 Mekanisme Pembentukan Sendi Plastis Pada saat struktur mengalami percepatan tanah pada tumpuan struktur, maka massa struktur juga akan mengalami percepatan. Besarnya percepatan massa struktur tersebut dipengaruhi oleh periode alami struktur. Dari grafik respons spectrum dapat diketahui bahwa dengan berkurangnya periode alami struktur maka percepatan massa akan membesar dan dengan bertambahnya periode alami struktur akan mengurangi percepatan massa struktur. Namun hal tersebut sangat dipengaruhi oleh karakteristik dari sebuah rekaman gempa tertentu yang bisa mempengaruhi respons yang dihasilkan. Karena beban gempa yang digunakan berupa rekaman gempa actual yang merupakan fungsi dari waktu, bersifat dinamis dan tidak beraturan, maka ada kemungkinan pada saat tertentu akan terjadi gaya inersia yang menyebabkan suatu keadaan dimana beban yang terjadi melebihi dari kekuatan leleh elemen struktur tersebut. Gaya inersia ini timbul dari massa yang mengalami percepatan. Akibat keadaan tersebut maka elemen struktur dapat mengalami kelelehan dan berusaha mendisipasikan energy sehingga terjadi deformasi plastis. Pada kondisi terjadinya deformasi plastis, akan terbentuk sendi-sendi plastis pada ujung-ujung elemen struktur. Oleh karena itu penting untuk merencanakan letak sendi plastis, dengan cara meningkatkan kekuatan struktur seperti pada pertemuan antara kolom dan balok. Kapasitas kolom ditingkatkan sehingga sendi plastis akan terbentuk pada elemen balok. Pembentukan sendi-sendi plastis pada elemen balok sangat menguntungkan karena: a. Bahaya keruntuhan struktur menjadi lebih kecil. b. Disipasi energy dapat terjadi di banyak tempat. c. Sendi-sendi plastis yang terjadi pada elemen balok dapat berfungsi dengan baik, sehingga memungkinkan terjadinya rotasi sendi plastis yang besar. d. Daktilitas yang diinginkan dari struktur dapat dengan mudah dipenuhi. Mekanisme pembentukan sendi plastis ini akan berlangsung dengan sangat baik jika terjadi pada daerah yang daktail. 3.7 Taraf Kinerja Struktur Setiap struktur bangunan dirancang pada taraf kinerja tertentu.Taraf kinerja ini berkaitan dengan kerusakan bangunan jika terjadi gempa.Pada suatu taraf kinerja terdapat kondisi batas maksimum kerusakan elemen struktural maupun nonstruktural.Pemilihan taraf kinerja bergantung pada lokasi bangunan, keinginan pemilik bangunan, kondisi perekonomian pemilik bangunan, nilai sejarah bangunan, dan besar gempa yang mungkin dialami struktur bangunan.Taraf kinerja dinyatakan 47 secara kualitatif dalam kriteria tingkat kerusakan fisik yang terjadi, ancaman terhadap keselamatan jiwa manusia, dan kemampuan layan struktur pasca gempa. Terdapat beberapa macam klasifikasi taraf kinerja secara kualitatif, yaitu: a. Taraf penghunian segera (Immediate Occupancy) , “ IO” Berarti kerusakan akibat gempa sangat kecil.Gaya vertical dan horizontal dari bangunan dapat menahan seluruh kekuatan dari gempa dan kekakuan struktur.Resiko korban jiwa sebagai hasil dari kerusakan struktural sangat rendah, meskipun beberapa perbaikan nonstructural minor masih diperlukan. b. Taraf control kerusakan (Damage Control), “DC” Pada taraf ini struktur bangunan boleh rusak, namun tidak runtuh.Resiko korban jiwa sangat rendah.Kerusakan yang terjadi bervariasi di antara kategori IOdan LS.Hal ini berguna dimana sasaran kinerja yang ingin dicapai mempunyai kriteria yang lebih ketat daripada taraf LS, tetapi kelayakan huni bukanlah masalah utama.Contohnya adalah bangunan-bangunan bersejarah. c. Taraf keselamatan jiwa (Life Safety), “LS” Kerusakan struktural terjadi setelah adanya gempa, tetapi keruntuhan sebagian maupun seluruh bangunan tidak terjadi.Beberapa elemen dan komponen struktural rusak.Resiko korban jiwa sebagai akibat dari kerusakan struktural diharapkan rendah.Memungkinkan untuk dapat memperbaiki struktur, walaupun secara ekonomis tidak dilaksanakan.Ketika kerusakan dari struktur tidak mendekati resiko keruntuhan, perlu adanya perbaikan secara hati-hati atau tindakan memasang bracing sementara. d. Taraf keamanan terbatas (Limited Safety) Taraf ini bukan merupakan level spesifik, tetapi merupakan taraf diantara Life Safety dan Structural Stability. e. Taraf stabilitas struktur (Collapse Prevention atau Structural Stability), “CP” Gedung berada pada batas keruntuhan sebagian atau total. Kerusakan struktural terjadi, berpotensi mengurangi kekakuan dan kekuatan dari sistem penahan gaya lateral dan mengurangi kapasitas untuk menahan gaya vertical. Komponen penting untuk menahan beban gravitasi harus tetap dapat menahan beban gravitasi.Resiko korban jiwa mungkin ada.Struktur secara teknikal tidak dapat diperbaiki dan tidak aman ditempati kembali. f. Taraf yang tidak diperhitungkan Taraf ini bukan merupakan tingkat kinerja, tetapi khusus untuk situasi dimana hanya untuk evaluasi seismic nonstructural atau retrofit. 48 Penjelasan khusus mengenai kondisi balok dan kolom pada berbagai kategori taraf kinerja dapat dilihat pada Tabel 3.6. 3.8 Klasifikasi Deformation Limit Nilai displacement yang dihasilkan dari setiap prosedur baik menggunakan Capacity Spectrum maupun Displacement Coefficient Method, digunakan untuk mendapatkan nilai drift. Nilai drift ini digunakan sebagai indicator kinerja dari struktur yang sedang dianalisis. Pada Tabel 3.6 memperlihatkan klasifikasi dari deformation limituntuk berbagai macam tingkat kinerja. Dimana Maximum Total drift didefinisikan sebagai rasio antar tingkat (drift) pada nilai target displacement. Sementara maximum Inelastic Drift didefinisikan sebagai bagian dari Maximum Total Drift di luar titik leleh efektif. Tabel 3.6Deformation Limit untuk berbagai Tingkat Kinerja (ATC-40) Performance Level Interstory Immediate Damage Life Structural drift Limit Occupancy control safety Stability M aximum 0.01 0.01-0.02 0.02 0.33Vi / Pi Pi Vi Total Drift dri ft (Xmax/ H) M aximum 0.005 0.005-0.015 No Limit No Limit H Inelastic Drift Limit 49 BAB IV PEMBAHASAN 4.1 Permodelan Struktur 4.1.1 Data Struktur Struktur bangunan berupa struktur gedung baja 3 dimensi portal sederhana, dan dengan yang menggunakan pengaku konsentris (Concentric Brace Frames) serta dengan yang menggunakan pengaku eksentris (Eccentric Brace Frames). Struktur bangunan merupakan gedung 12 lantai dengan jarak tiap lantai 3.5 m dan terletak di Medan dengan fungsi bangunan untuk perkantoran. Bangunan berada di atas tanah sedang dengan Situs SD. Ukuran bangunan arah x dan y adalah 24 dan 48 m. Adapun gambar permodelan dapat dilihat pada Gambar berikut. Data bangunan adalah sebagai berikut: 1. Fungsi bangunan : Gedung Perkantoran 2. Letak bangunan : Medan 3. Jenis tanah dasar : Tanah Sedang (Situs SD) 4. Jumlah lantai : 12 lantai 5. Tinggi total gedung : 42 m 6. Tinggi antar lantai : 3.5 m (tipikal ditiap lantai) 7. Panjang bangunan arah x : 24 m 8. Panjang bangunan arah y : 48 m 9. Faktor keutamaan, I :1 50 4.1.2 Permodelan di SAP 4.1.2.1 Sistem Struktur Rangka Penahan Momen (MRF) Gambar 4.1 Pemodelan gedung 3D 51 Gambar 4.2 Denah gedung 52 Gambar 4.3 Permodelan Struktur arah XZ 53 Gambar 4.4 Permodelan Struktur arah YZ 54 4.1.2.2 Sistem Struktur Rangka Konsentris (CBF)  Tipe Diagonal Braced Gambar 4.5 Pemodelan gedung 3D 55 Gambar 4.6 Denah gedung 56 Gambar 4.7 Permodelan Struktur arah XZ 57 Gambar 4.8 Permodelan Struktur arah YZ 58  Tipe V-Braced Gambar 4.9 Pemodelan gedung 3D 59 Gambar 4.10 Denah gedung 60 Gambar 4.11 Permodelan Struktur arah XZ 61 Gambar 4.12 Permodelan Struktur arah YZ 62 4.1.2.3 Sistem Struktur Rangka Eksentris (EBF)  Tipe Diagonal Braced (e=0.5m) Gambar 4.13 Pemodelan gedung 3D 63 Gambar 4.14 Denah gedung 64 Gambar 4.15 Permodelan Struktur arah XZ 65 Gambar 4.16 Permodelan Struktur arah YZ 66  Tipe Diagonal Braced (e=1m) Gambar 4.17 Pemodelan gedung 3D 67 Gambar 4.18 Denah gedung 68 Gambar 4.19 Permodelan Struktur arah XZ 69 Gambar 4.20 Permodelan Struktur arah YZ 70  Tipe V-Braced (e=0.5m) Gambar 4.21 Pemodelan gedung 3D 71 Gambar 4.22 Denah gedung 72 Gambar 4.23 Permodelan Struktur arah XZ 73 Gambar 4.24 Permodelan Struktur arah YZ 74  Tipe V-Braced (e=1m) Gambar 4.25 Pemodelan gedung 3D 75 Gambar 4.26 Denah gedung 76 Gambar 4.27 Permodelan Struktur arah XZ 77 Gambar 4.28 Permodelan Struktur arah YZ 78 4.1.3 Data Material Mutu material yang digunakan untuk struktur bangunan ini yaitu: 4.1.3.1 Baja Berat jenis baja ( γs ) = 78.5 kN /m2 Mutu Baja (BJ41), Fy = 345 Mpa Fu = 448 MPa Modulus elastisitas baja Es = 200000 MPa 4.1.3.2 Beton Berat jenis beton ( γs ) = 24 kN /m2 Mutu Beton, fc’ = 30 MPa Poisson’s Ratio, μ = 0,2 Modulus Elastisitas Beton Ec = 4700.(fc`)0.5= 4700.(30)0.5MPa Ec = 25742.9602 MPa 4.1.4 Pembebanan Struktur Beban-beban yang bekerja pada struktur bangunan ini yakni sebagai berikut: 4.1.4.1 Berat sendiri Berat sendiri adalah beban mati yang diperoleh dari material. Dalam studi ini material yang digunakan adalah beton dengan berat jenis 24 kN/m3 4.1.4.2 Beban Mati Tambahan (Superimposed Dead Load) Beban lantai : a. Beban adukan dari semen = 0.21 kN/m2/cm Tebal 3 cm Beban acian = 3 x 0.21 = 0.63 kN/m2 b. Beban keramik plesteran = 0.24 kN/m2 c. Beban plafon = 0.18 kN/m2 79 d. Beban mechanical electrical = 0.30 kN/m2 Total beban mati tambahan = 1.35 kN/m2 Beban mati tambahan yang digunakan untuk desain 1.4 kN/m2 Beban atap : a. Beban adukan dari semen = 0.21 kN/m2/cm Tebal 3 cm Beban acian = 3 x 0.21 = 0.63 kN/m2 b. Beban keramik plesteran = 0.24 kN/m2 c. Beban plafon = 0.18 kN/m2 d. Beban mechanical electrical = 0.30 kN/m2 Total beban mati tambahan = 1.35 kN/m2 Beban mati tambahan yang digunakan untuk desain 1.40 kN/m2 4.1.4.3 Beban Hidup a. Beban hidup lantai kantor = 2.5 kN/m2 b. Beban hidup atap = 1.0 kN/m2 4.1.5 Dimensi dan Penampang Struktur 4.1.5.1 Dimensi Balok BALOK H Beam BALOK INDUK HB 200x200x8x12 mm 80 BALOK ANAK HB 100x100x6x9 mm 4.1.5.2 Dimensi Kolom KOLOM H Beam KOLOM HB 400x400x9x16 mm 4.1.5.3 Dimensi Bracing BRACING H Beam BRACING HB 175x175x7x11 mm 81 4.1.5.4 Dimensi Pelat t 2 x( a  b) 180 Dengan t = tebal pelat (mm) a = Panjang pelat (mm) b = Lebar pelat (mm) t 2 x ( 4000  8000)  133.333mm , diambil t = 150 mm 180 Jadi, tebal pelat yang digunakan adalah 150 mm 4.2 Pembahasan dan Diskusi Analisis Beban Dorong Prosedur analisis beban dorong yang dilakukan menggunakan bantuan program SAP 2000. Distribusi vertical dari beban gempa yang diduplikasi pada masing-masing permodelan dalam studi ini adalah sebagai berikut: PUSHOVER-X :adalah distribusi vertical beban gempa akibat gempa arah X. PUSHOVER-Y :adalah distribusi vertical beban gempa akibat gempa arah Y. Hasil dari analisis beban dorong akan menunjukkan Displacement kinerja struktur rangka baja eksentris akan lebih besar dibandingkan dengan rangka baja penahan momen dan akan lebih kecil dari rangka baja konsentris , hal ini disebabkan karena pada struktur rangka eksentris terdapat elemen balok link yang dapat menambah sifat daktail dari struktur tersebut. 4.2.1 Penyebaran Sendi Plastis Secara keseluruhan pada setiap analisis Pushover berdasarkan distribusi vertical dari beban gempa yang ditetapkan, pada struktur rangka baja penahan momen, struktur rangka baja konsentris dan struktur rangka baja eksentris, letak penyebaran sendi plastis terjadi pada balok, hal ini menunjukkan bahwa perencanaan sesuai dengan konsep Strong Column Weak Beam terpenuhi. Hasil dari Pushover tersebut juga menghasilkan mode yang sesuai dengan filosofi perencanaan struktur dimana mode yang terjadi seharusnya memiliki 36 mode karena struktur tersebut merupakan struktur tiga dimensi dimana terdapat mode arah x, y dan z. Berikut ini adalah gambar-gambar penyebaran sendi plastis pada permodelan tiga dimensi dari setiap PUSHOVER. 82 4.2.1.1 Sistem Struktur Rangka Penahan Momen (MRF) Gambar 4.29 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur MRF, kondisi Step 6 Gambar 4.30 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur MRF, kondisi Step 11 83 Gambar 4.31 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur MRF, kondisi Step 7 Gambar 4.32 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur MRF, kondisi Step 11 84 4.2.1.2 Sistem Struktur Rangka Konsentris (CBF)  Tipe Diagonal Braced Gambar 4.33 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step 12 Gambar 4.34 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step 24 85 Gambar 4.35 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step 1 Gambar 4.36 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step 34 86  Tipe V-Braced Gambar 4.37 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi Step 1 Gambar 4.38 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi Step 29 87 Gambar 4.39 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi Step 1 Gambar 4.40 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe V-Braced, kondisi Step 14 88 4.2.1.3 Sistem Struktur Rangka Eksentris (EBF)  Tipe Diagonal Braced (e=0.5m) Gambar 4.41 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 12 Gambar 4.42 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 23 89 Gambar 4.43 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 2 Gambar 4.44 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 32 90  Tipe Diagonal Braced (e=1m) Gambar 4.45 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 12 Gambar 4.46 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 22 91 Gambar 4.47 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 4 Gambar 4.48 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 23 92  Tipe V-Braced (e=0.5m) Gambar 4.49 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 1 Gambar 4.50 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 27 93 Gambar 4.51 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 1 Gambar 4.52 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 9 94  Tipe V-Braced (e=1m) Gambar 4.53 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 2 Gambar 4.54 Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 26 95 Gambar 4.55 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 2 Gambar 4.56 Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V-Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 12 96 4.3 Design Response Spectrum Letak gedung pada situs kelas D dengan Ss= 0.5 dan S1= 0.3. Koefisien situs : Fa= 1.4 untuk Ss= 0.5 pada situs kelas D Fv= 1.8 untuk S1= 0.3 pada situs kelas D Parameter percepatan spectrum respons pada perioda pendek (SMS) dan perioda 1 detik (SM1): SMS=FaSs=1.4(0.5) = 0.7 SM1=FvS1=1.8(0.3) = 0.54 Parameter desain respons spectrum: 2 2 S MS  (0.7)  0.47 3 3 2 2 S D1  S M 1  (0.54)  0.36 3 3 S 0.36  0.153 T0  0.2 D1  0.2 0.47 S DS S DS  TS  S D1 0.36   0.767 S DS 0.47 Desain Respons Spectrum: Untuk T ≤ T0 Untuk T0 ≤ T≤ TS Untuk T> TS S a  0.6 S DS T  0.4 S DS  1.843T  0.188 T0 S a  S DS  0.47 Sa  S D1 0.36  T T 97 SDS = 0.47 SD1 =0.36 T0 =0.2 Ts =0.75 Grafik 4.1 Kurva Design Response Spectrum untuk kelas situs D (Ss= 0.5 ;S1= 0.3) Analisis Beban Dorong Analisis Beban Dorong atau Pushover Analisis didapat dengan menggunakan program SAP2000. Dimana grafik pushover curve dari gempa arah x dan y pada system struktur rangka penahan momen (MRF) dapat dilihat pada Gambar 4.15. 50000.00 45000.00 40000.00 Base Shear (KN) 4.4 35000.00 30000.00 25000.00 20000.00 Pushover X 15000.00 Pushover Y 10000.00 5000.00 0.00 Displacement (mm) Grafik 4.2 Pushover Curve (Kurva Kapasitas) gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja penahan momen (M RF). 98 Sedangkan grafik dan tabel pushover curve dari gempa arah x dan y pada struktur yang yang berpengaku dapat dilihat pada grafik dibawah. 500000.00 450000.00 Base Shear (KN) 400000.00 350000.00 300000.00 250000.00 Pushover X 200000.00 Pushover Y 150000.00 100000.00 50000.00 0.00 0 58 67 71 73 122 235 259 351 400 413 420 Displacement (mm) Grafik 4.3 Pushover Curve (Kurva Kapasitas) gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku konsent ris (CBF) bert ipe diagonal braced. 160000.00 Base Shear (KN) 140000.00 120000.00 100000.00 80000.00 Pushover X 60000.00 Pushover Y 40000.00 20000.00 0.00 0 69 77 142 142 191 191 247 247 352 352 377 377 442 494 Displacement (mm) Grafik 4.4 Pushover Curve (Kurva Kapasitas) gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku konsent ris (CBF) bert ipe v-braced. 99 500000.00 450000.00 400000.00 Base Shear (KN) 350000.00 300000.00 250000.00 Pushover X 200000.00 Pushover Y 150000.00 100000.00 50000.00 0.00 0 47 79 79 83 83 93 93 107 107 134 134 268 275 432 432 Displacement (mm) Grafik 4.5 Pushover Curve (Kurva Kapasitas) gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku eksent ris (EBF) bert ipe diagonal brace dengan panjang e=0.5m . 450000.00 400000.00 Base Shear (KN) 350000.00 300000.00 250000.00 200000.00 Pushover X 150000.00 Pushover Y 100000.00 50000.00 0.00 0 101 128 128 136 136 160 160 283 283 369 Displacement (mm) Grafik 4.6 Pushover Curve (Kurva Kapasitas) gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku eksent ris (EBF) bert ipe diagonal brace dengan panjang e=1m . 100 200000.00 180000.00 Base Shear (KN) 160000.00 140000.00 120000.00 100000.00 80000.00 Pushover X 60000.00 Pushover Y 40000.00 20000.00 0.00 0 123 138 138 161 161 284 284 444 Displacement (mm) Grafik 4.7 Pushover Curve (Kurva Kapasitas) gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku eksent ris (EBF) bert ipe v-brace dengan panjang e=0.5m . 250000.00 Base Shear (KN) 200000.00 150000.00 Pushover X 100000.00 Pushover Y 50000.00 0.00 0 168 232 251 251 321 321 442 442 493 493 Displacement (mm) Grafik 4.8 Pushover Curve (Kurva Kapasitas) gempa arah x dan y pada st rukt ur rangka baja berpengaku eksent ris (EBF) bert ipe v-brace dengan panjang e=1m . Pada hasil grafik Pushover diatas, dapat dilihat bahwa struktur bangunan ketika menerima gempa arah y lebih daktail jika dibandingkan dengan kondisi ketika struktur menerima gempa arah x. Hal ini menunjukkan bahwa sumbu x pada struktur tersebut lebih lemah jika dibandingkan dengan sumbu y 101 4.5 Hasil Analisis Beban Dorong Untuk mempermudah perencanaan, maka hasil dari base shear dan target displacement performance point diambil dari hasil pengerjaan program SAP2000. Hasil analisis beban dorong untuk struktur dapat dilihat pada tabel berikut ini: Tabel 4.1 Kinerja Struktur untuk rangka penahan momen (MRF) SAP ATC-40 PUSHOVER-X Base Shear, V (kN) 11214.99 Displacement, D (m) 0.357 Roof Displacement Ratio 0.0085 Performance Level IO SAP FEMA 356 CM PUSHOVER-X Base Shear, V (kN) 11145.97 Displacement, D (m) 0.354 Roof Displacement Ratio 0.0084 Performance Level IO SAP FEMA 440 EL PUSHOVER-X Base Shear, V (kN) 11214.99 Displacement, D (m) 0.357 Roof Displacement Ratio 0.0085 Performance Level IO SAP FEMA 440 DM PUSHOVER-X Base Shear, V (kN) 11145.97 Displacement, D (m) 0.354 Roof Displacement Ratio 0.0084 Performance Level IO PUSHOVER-Y 11169.26 0.366 0.0087 IO PUSHOVER-Y 11060.45 0.362 0.0086 IO PUSHOVER-Y 11169.26 0.366 0.0087 IO PUSHOVER-Y 11060.45 0.362 0.0086 IO Tabel 4.2 Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku konsentris (CBF) tipe diagonal brace SAP ATC-40 PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 50765.11 58792.37 Displacement, D (m) 0.068 0.046 Roof Displacement Ratio 0.0016 0.0011 Performance Level IO IO SAP FEMA 356 CM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 46868.94 42807.63 Displacement, D (m) 0.064 0.035 Roof Displacement Ratio 0.0015 0.0008 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 EL PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 50758.53 58962.91 Displacement, D (m) 0.068 0.046 Roof Displacement Ratio 0.0016 0.0011 Performance Level IO IO 102 SAP FEMA 440 DM Base Shear, V (kN) Displacement, D (m) Roof Displacement Ratio Performance Level PUSHOVER-X 48108.71 0.065 0.0015 IO PUSHOVER-Y 37645.39 0.031 0.0007 IO Tabel 4.3 Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku konsentris (CBF) tipe v-brace SAP ATC-40 PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 49988.86 56286.75 Displacement, D (m) 0.043 0.035 Roof Displacement Ratio 0.0010 0.00083 Performance Level IO IO SAP FEMA 356 CM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 44552.66 50504.61 Displacement, D (m) 0.039 0.031 Roof Displacement Ratio 0.00093 0.00074 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 EL PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 49988.86 56286.75 Displacement, D (m) 0.043 0.035 Roof Displacement Ratio 0.0010 0.00083 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 DM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 43824.48 48362.53 Displacement, D (m) 0.038 0.030 Roof Displacement Ratio 0.00091 0.00071 Performance Level IO IO Tabel 4.4 Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe diagonal brace dengan panjang e=0.5m. SAP ATC-40 PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 52580.21 59500.71 Displacement, D (m) 0.074 0.05 Roof Displacement Ratio 0.0018 0.0012 Performance Level IO IO SAP FEMA 356 CM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 47856.77 37966.91 Displacement, D (m) 0.069 0.030 Roof Displacement Ratio 0.0016 0.00071 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 EL PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 56655.82 59500.71 Displacement, D (m) 0.079 0.05 Roof Displacement Ratio 0.0019 0.0012 Performance Level IO IO 103 SAP FEMA 440 DM Base Shear, V (kN) Displacement, D (m) Roof Displacement Ratio Performance Level PUSHOVER-X 44411.03 0.065 0.0016 IO PUSHOVER-Y 37365.29 0.03 0.00071 IO Tabel 4.5 Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe diagonal brace dengan panjang e=1m. SAP ATC-40 PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 52283.53 57711.72 Displacement, D (m) 0.094 0.063 Roof Displacement Ratio 0.0022 0.0015 Performance Level IO IO SAP FEMA 356 CM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 52283.53 57711.72 Displacement, D (m) 0.094 0.063 Roof Displacement Ratio 0.0022 0.0015 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 EL PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 40793.81 39671.99 Displacement, D (m) 0.073 0.038 Roof Displacement Ratio 0.0017 0.0009 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 DM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 40694.29 38314.57 Displacement, D (m) 0.072 0.037 Roof Displacement Ratio 0.0017 0.0009 Performance Level IO IO Tabel 4.6 Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe v-brace dengan panjang e=0.5m. SAP ATC-40 PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 49516.95 55512.61 Displacement, D (m) 0.052 0.041 Roof Displacement Ratio 0.0012 0.00097 Performance Level IO IO SAP FEMA 356 CM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 42698.09 48564.39 Displacement, D (m) 0.045 0.041 Roof Displacement Ratio 0.0011 0.00086 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 EL PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 49516.95 55512.61 Displacement, D (m) 0.052 0.041 Roof Displacement Ratio 0.0012 0.00097 Performance Level IO IO 104 SAP FEMA 440 DM Base Shear, V (kN) Displacement, D (m) Roof Displacement Ratio Performance Level PUSHOVER-X 41699.79 0.044 0.0011 IO PUSHOVER-Y 46598.53 0.035 0.00083 IO Tabel 4.7 Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe v-brace dengan panjang e=1m. SAP ATC-40 PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 48196.18 53373.68 Displacement, D (m) 0.083 0.062 Roof Displacement Ratio 0.0019 0.0015 Performance Level IO IO SAP FEMA 356 CM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 41617.74 45988.39 Displacement, D (m) 0.072 0.054 Roof Displacement Ratio 0.0017 0.0013 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 EL PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 48196.18 53373,68 Displacement, D (m) 0.083 0.062 Roof Displacement Ratio 0.0019 0.0015 Performance Level IO IO SAP FEMA 440 DM PUSHOVER-X PUSHOVER-Y Base Shear, V (kN) 40929.99 44748.41 Displacement, D (m) 0.071 0.052 Roof Displacement Ratio 0.0017 0.0012 Performance Level IO IO 105 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil analisis yang telah dilakukan dan berdasarkan pembahasan pada bab-bab sebelumnya, dapat ditarik beberapa kesimpulan, antara lain: 1. Struktur yang dibebani beban gempa maksimum mencapai level kinerja Immediate Occupancy, hal ini memenuhi syarat karena struktur bangunan tidak mengalami kerusakan dan dapat segera diopersikan kembali setelah mengalami gempa. 2. Pengaku pada struktur rangka berpengaku memberikan kekakuan kepada struktur bangunan sehingga memperkecil displacement dan mengurangi sifat daktail struktur. Akan tetapi bilamana beban berlebih dan merusak bracing, maka kekuatan pada struktur tersebut akan menurun pula. 3. Sendi plastis yang terjadi untuk setiap PUSHOVER pada rangka baja penahan momen terjadi pada balok, hal ini menunjukkan bahwa balok lebih lemah daripada kolom sehingga memenuhi persyaratan strong column weak beam. Sedangkan pada struktur rangka baja berpengaku, sendi plastis terjadi pada pengaku atau bracing. 4. Rasio perbandingan displacement atap bracing tipe diagonal, rangka konsentris memiliki rasio displacement atap 81,2% lebih kecil terhadap rangka tanpa pengaku untuk pushover arah x dan 87,4% lebih kecil untuk pushover arah y, sedangkan untuk rangka eksentris 0.5m, rasio displacement atapnya 78,8% lebih kecil terhadap rangka tanpa pengaku untuk pushover arah x dan 86,2% lebih kecil untuk pushover arah y, dan untuk rangka eksentris 1m, rasio displacement atapnya 74,1% lebih kecil terhadap rangka tanpa pengaku untuk pushover arah x dan 82,8% lebih kecil untuk pushover arah y. 5. Rasio perbandingan displacement atap bracing tipe V, rangka konsentris memiliki rasio displacement atap 88,2% lebih kecil terhadap rangka tanpa pengaku untuk pushover arah x dan 90,8% lebih kecil untuk pushover arah y, sedangkan untuk rangka eksentris 0.5m, rasio displacement atapnya 85,9% lebih kecil terhadap rangka 106 tanpa pengaku untuk pushover arah x dan 88,5% lebih kecil untuk pushover arah y, dan untuk rangka eksentris 1m, rasio displacement atapnya 77,7% lebih kecil terhadap rangka tanpa pengaku untuk pushover arah x dan 82,8% lebih kecil untuk pushover arah y. 6. Dari hasil perhitungan terlihat bahwa rangka konsentris memiliki struktur yang paling kaku dari struktur baja lainnya dan semakin besar eksentrisitas maka semakin tidak kaku / semakin daktail pula struktur bangunan tersebut. Dan rangka berbracing tipe V memiliki kekakuan yang lebih besar dibandingkan dengan rangka berbracing tipe diagonal. 5.2 Saran Adapun saran penulis setelah melakukan pembahasan-pembahasan pada bab-bab sebelumnya ialah: 1. Dalam mendesain struktur bangunan gedung bertingkat tinggi sebaiknya dilakukan juga analisis nonlinier riwayat waktu terhadap gempa-gempa yang pernah terjadi sebelumnya di wilayah tempat gedung tersebut akan berdiri agar level kinerja dari gedung dapat diketahui dengan lebih baik. 2. Pemilihan sistem struktur yang sesuai akan memberikan hasil kinerja yang lebih baik dan efisien. . 107 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Peraturan Pembebanan Gempa Berdasarkan RSNI2 03-1726-201x Dalam segala pembangunan gedung, semua ahli konstruksi harus harus memperhatikan aspek kegempaan yang ada di daerah tersebut untuk mengantisipasi kerusakan jika terjadi gempa dan disisi lain untuk menghindari korban jiwa akibat gempa. Aspek kegempaan tersebut dianalisis berdasarkan peraturan yang berlaku di Negara tersebut dan salah satunya adalah Indonesia. Indonesia adalah Negara yang rawan akan gempa sehingga Indonesia memiliki peraturan sendiri dan peta gempanya. Saat ini di Indonesia peraturan yang berlaku adalah Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung SNI 03-1726-2002. Dalam peraturan ini Indonesia dibagi dalam 6 wilayah gempa. Saat ini, SNI 03-1726-2002 akan direvisi menjadi RSNI2 03-1726-201x. Dalam peraturan yang baru ini parameter wilayah gempa sudah tidak digunakan lagi dan diganti berdasarkan dari nilai pendek ) dan nilai ( parameter respons spektral percepatan gempa pada periode (parameter respons spektral percepatan gempa pada periode 1 detik) pada setiap daerah yang ditinjau. 2.1.1 Gempa Rencana dan Faktor Keutamaan Tata cara ini menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung dan non gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Gempa rencana ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 2 persen. Untuk berbagai kategori risiko struktur bangunan gedung dan non gedung sesuai Tabel 2.1 pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan menurut Tabel 2.2. Khusus untuk struktur bangunan dengan kategori risiko IV, bila dibutuhkan pintu masuk untuk operasional dari struktur bangunan yang bersebelahan, maka struktur bangunan yang bersebelahan tersebut harus didesain sesuai dengan kategori risiko IV. 12 Faktor-faktor keutamaan I, II, III, dan IV ditetapkan menurut tabel 2.1. Tabel 2.1 Faktor Keutamaan I untuk Berbagai Kategori gedung dan Bangunan (RSNI 031726-201x) Jenis pemanfaatan Kategori risiko Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: - Fasilitas pertanian, perkebunan, perternakan, dan I perikanan - Fasilitas sementara - Gudang penyimpanan - Rumah jaga dan struktur kecil lainnya Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko I,III,IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: - Perumahan - Rumah toko dan rumah kantor - Pasar - Gedung perkantoran II - Gedung apartemen/ Rumah susun - Pusat perbelanjaan/ Mall - Bangunan industri - Fasilitas manufaktur - Pabrik Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: - Bioskop - Gedung pertemuan III - Stadion - Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat 13 - Fasilitas penitipan anak - Penjara - Bangunan untuk orang jompo Gedung dan struktur lainnya, tidak termasuk kedalam kategori risiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: - Pusat pembangkit listrik biasa - Fasilitas penanganan air - Fasilitas penanganan limbah - Pusat telekomunikasi Gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran. Gedung dan struktur lainnya yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk: - Bangunan-bangunan monumental - Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan - Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki IV fasilitas bedah dan unit gawat darurat - Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta garasi kendaraan darurat - Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan 14 tempat perlindungan darurat lainnya - Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat - Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat - Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran ) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat Gedung dan struktur lainnya yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV. Tabel 2.2 Faktor keutamaan gempa (RSNI 03-1726-201x) Kategori risiko Faktor keutamaan gempa, I atau II 1,0 III 1,25 IV 1,50 2.1.2 Klasifikasi Situs dan Parameter Prosedur untuk klasifikasi suatu situs untuk memberikan kriteria seimik adalah berupa faktor-faktor amplifikasi pada bangunan. Dalam perumusan criteria seismik suatu bangunan di permukaan tanah atau penentuan amplifikasi besaran percepatan gempa puncak dari batuan dasar ke permukaan tanah untuk suatu situs, maka situs tersebut harus diklasifikasikan terlebih dahulu. Profil tanah di situs harus diklasifikasikan berdasarkan profil tanah lapisan 30 m paling atas. Penetapan kelas situs harus melalui penyelidikan tanah di lapangan dan di laboratorium, yang dilakukan oleh otoritas yang berwenang atau ahli desain geoteknik bersertifikat. 15 Tabel 2.3 Klasifikasi Situs ̅ (m/ det ik) Kelas sit us SA (batuan keras) SB (batuan) SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak) SD (tanah sedang) SE (tanah lunak) at au ̅ (kPa) > 1500 N/A N/A 750 sampai 1500 N/A N/A 350 sampai 750 > 50 175 sampai 350 15 sampai 50 ≥100 50 sampai 100 < 175 < 15 < 50 Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karateristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas, PI > 20 2. Kadar air, w ≥ 40% 3. Kuat geser niralir, ̅ < 25 SF (tanah khusus, yang Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau membutuhkan lebih dari karakteristik berikut: investigasi dan - Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban analisis respons spesifik- gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, situs yang mengikuti Pasal tanah tersementasi lemah geoteknik 6.10.1) spesifik - Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m) - Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7.5 m dengan Indeks Plasitisitas PI > 75 ) Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H > 35 m dengan ̅ < 50 kPa Nilai ̅ harus ditentukan sesuai dengan perumusan berikut: ̅ = ∑ ∑ (2.1) Keterangan: = tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 meter; = kecepatan gelombang geser lapisan i dalam satuan m/detik; 16 = 30 Nilai harus ditentukan sesuai dengan perumusan berikut: dan ∑ ̅ = dimana dan lapisan batuan. (2.2) ∑ dalam Persamaan 2 berlaku untuk tanah non-kohesif, tanah kohesif, dan = di mana = dan ∑ dalam Persamaan 3 berlaku untuk lapisan tanah non-kohesif saja, dan , =1 = di mana adalah ketebalan total dari lapisan tanah non- kohesif di 30 m lapisan paling atas. ( adalah tahanan penetrasi standar 60 persen energi ) yang terukur langsung di lapangan tanpa koreksi, dengan nilai tidak lebih dari 305 pukulan/m. Jika ditemukan perlawanan lapisan batuan, maka nilai lebih dari 305 pukulan/m. 2.1.3 tidak boleh diambil Parameter Percepatan Gempa Parameter (percepatan batuan dasar pada perioda pendek) dan (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 pada Bab 14 dengan kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun ( , 2 persen dalam 50 tahun), dan dinyatakan dalam bilangan desimal terhadap percepatan gravitasi. Untuk penentuan respons spektral percepatan gempa di permukaan tanah, diperlukan suatu faktor amplifikasi seismik pada perioda 0,2 detik dan perioda 1 detik. Faktor amplifikasi meliputi faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek ( ) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik ( ) . Parameter spectrum respons percepatan pada perioda pendek ( ) 17 dan perioda 1 detik ( ) yang 13 disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, harus ditentukan dengan perumusan berikut ini: → = → = =2 3* (2.4) =2 3* (2.5) Keterangan: = parameter respons spektral percepatan gempa = parameter respons spektral percepatan gempa Koefisien situs dan terpetakan untuk perioda pendek; terpetakan untuk perioda 1,0 detik. mengikuti Tabel 2.4 dan Tabel 2.5. Tabel 2.4 Koefisien situs, Parameter respons spektral percepatan gempa ( Kelas Situs SA SB SC SD SE ) terpetakan pada perioda pendek, T = 0,2 detik, ≤ 0.25 0.8 1.0 1.2 1.6 2.5 ≤ 0.5 0.8 1.0 1.2 1.4 1.7 ≤ 0.75 0.8 1.0 1.1 1.2 1.2 ≤ 1.0 0.8 1.0 1.0 1.1 0.9 ≤ 1.25 0.8 1.0 1.0 1.0 0.9 SF Tabel 2.5 Koefisien situs, Parameter respons spektral percepatan gempa ( Kelas Situs SA SB SC SD SE ) terpetakan pada perioda 1 detik, ≤ 0.1 0.8 1.0 1.7 2.4 3.5 ≤ 0.2 0.8 1.0 1.6 2 3.2 ≤ 0.3 0.8 1.0 1.5 1.8 2.8 ≤ 0.4 0.8 1.0 1.4 1.6 2.4 ≤ 0.5 0.8 1.0 1.3 1.5 2.4 SF 18 2.1.4 Parameter Percepatan Spektral Desain Bila spektrum respons desain diperlukan oleh tata cara ini dan prosedur gerak tanah dari spesifik-situs tidak digunakan, maka kurva spektrum respons desain harus dikembangkan dengan mengacu Gambar 2.1 dan mengikuti ketentuan di bawah ini : 1. Untuk perioda yang lebih kecil dari harus , spektrum respons percepatan desain, , diambil dari persamaan; = (2.6) 0.4 + 0.6 2. Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengan dengan , spektrum respons percepatan desain, 3. Untuk perioda lebih besar dari dan lebih kecil dari atau sama , sama dengan ; , spektrum respons percepatan desain, , diambil berdasarkan persamaan: = (2.7) Keterangan: = parameter respons spektral percepatan desain pada perioda pendek; = parameter respons spektral percepatan desain pada perioda 1 detik; T = perioda getar fundamental struktur. = 0.2 = Gambar 2.1 Spektrum respons desain 19 2.1.5 Perioda Fundamental Pendekatan. Perioda fundamental pendekatan ( ), dalam detik, harus ditentukan dari persamaan berikut: = ℎ Keterangan: (2.8) ℎ adalah ketinggian struktur, dalam (m), di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur, dan koefisien dan x ditentukan dari Tabel 2.6. Tabel 2.6 Koefisien dan x x Tipe Struktur Sistem rangka pemikul momen di mana rangka memikul 100 persen gaya gempa yang disyaratkan dan tidak dilingkupi atau dihubungkan dengan komponen yang lebih kaku dan akan mencegah rangka dari defleksi jika dikenai gaya gempa: Rangka baja pemikul momen 0,0724 0,8 Rangka beton pemikul momen 0,0466 0,9 Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731 0,75 Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk 0,0731 0,75 Semua sistem struktur lainnya 0,0488 0,75 2.1.6 Kinerja Struktur Gedung Kinerja struktur gedung dipengaruhi adanya simpangan antar tingkat, akibat pengaruh gempa rencana. Penentuan simpangan antar lantai tingkat disain (Δ) harus dihitung sebagai berbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Apabila pusat massa tidak terletak segaris dalam arah vertikal, diijinkan untuk menghitung defleksi di dasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa tingkat di atasnya. Defleksi pusat massa di tingkat x,(δx)[mm] harus ditentukan sesuai dengan persamaan sebagai berikut: = × 20 Keterangan: Cd adalah faktor pembesaran defleksi . adalah defleksi pada lokasi yang diisyaratkan, yang ditentukan dengan analisis elastic Ie adalah faktor keutamaan Simpangan antar tingkat dapat ditentukan dengan tidak melebihi simpangan antar lantai ijin (Δa). Tabel 2.7 Simpangan Antar Lantai Ijin (Δa) Kategori Resiko Struktur I atau II III IV 0,025hsx 0,020hsx 0,015hsx Struktur dinding geser kantilever batu bata 0,010hsx 0,010hsx 0,010hsx Struktur dinding geser batu bata lainnya 0,007hsx 0,007hsx 0,007hsx Semua struktur lainnya 0,020hsx 0,015hsx 0,010hsx Struktur, selain dari struktur dinding geser batu bata, 4 tingkat atau kurang dengan dinding interior, partisi, langit-langit dan sistem dinding eksterior yang telah didesain untuk mengakomodasi simpangan antar lantai Keterangan: hsx adalah tinggi tingkat di bawah tingkat x 2.2 Peraturan Pembebanan Bedasarkan RSNI 03-1727-201x 2.2.1 Beban Mati Berat sendiri dari bahan-bahan bangunan penting dan dari beberapa komponen gedung diambil dari tabel 2.8: 21 Tabel 2.8 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung (ASCE 7-10) 22 CATATAN : (1) Nilai ini berlaku untuk beton pengisi; (2) Untuk beton getar, beton kejut, beton mampat dan beton padat lain sejenis, berat sendirinya harus ditentukan tersendiri; (3) Nilai ini adalah nilai rata-rata, untuk jenis-jenis kayu tertentu dapat dilihat pada NI 5 Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia. 2.2.2 Beban Hidup Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedun, termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin, serta peralatan yang bukan bagian tak terpisahkan dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap.Khusus pada atap, beban hidup juga mencakup beban hujan, baik akibat genangan maupun akibat tekanan jatuh (energi kinetik) butiran air. Tabel 2.9 Beban Hidup Pada Lantai Gedung (RSNI 03-1727-201x) Hunian atau penggunaan Apartemen (lihat rumah tinggal) Sistem lantai akses Ruang kantor Ruang komputer Gudang persenjataan dan ruang latihan Ruang pertemuan dan bioskop Kursi tetap (terikat di lantai) Lobi Kursi dapat dipindahkan Panggung pertemuan Lantai podium Balkon (eksterior) Rumah untuk satu atau dua keluarga, dan luas tidak melebi 100 ft2 (9.3 m2) Lintasan bowling, ruang kolam renang, dan tempat rekrea sejenis lainnya Jalur untuk akses pemeliharaan Koridor Lantai pertama Lantai lain, sama seperti pelayanan hunian kecuali disebutka lain Ruang dansa dan ruang ballroom/pesta Dek (pekarangan dan atap) Merata psf (kN/m2) 50 (2.4) 100 (4.79) 150 (7.18) Terpusat lb (kN) 2000 (8.9) 2000 (8.9) 60 (2.87) 100 (4.79) 100 (4.79) 100 (4.79) 150 (7.18) 100 (4.79) 60 (2.87) 75 (3.59) 40 (1.92) 300 (1.33) 100 (4.79) 100 (4.79) 23 Sama seperti daerah yang dilayani, atau untuk jenis hunian yang diakomodasi Ruang makan dan restoran Hunian (lihat rumah tinggal) Ruang mesin elevator (pada daerah seluas 4 in2 [2580 mm2]) Konstruksi pelat lantai finishing ringan (pada luasan 1 in2 [645 mm2]) Jalur penyelamatan terhadap kebakaran Hunian satu keluarga saja Tangga permanen Garasi (mobil penumpang saja) Truk dan bus Tribun (lihat stadion dan arena, tempat duduk di stadion) Lantai utama gymnasium dan balkon Susunan tangga, rel pengaman dan batang pegangan Rumah sakit : Ruang operasi, laboratorium Ruang pasien Koridor diatas lantai pertama Hotel (lihat rumah tangga) Perpustakaan Ruang baca Ruang penyimpanan Koridor di atas lantai pertama Pabrik Ringan Berat Kanopi di depan pintu masuk gedung Gedung perkantoran: Ruang arsip dan komputer harus dirancang untuk beban yang leb berat berdasarkan pada perkiraan hunian Lobi dan koridor lantai pertama Kantor Koridor di atas lantai pertama Lembaga hukum Blok sel Koridor Rumah tinggal Hunian (satu keluarga dan dua keluarga) Loteng yang tidak dapat didiami tanpa gudang Loteng yang tidak dapat didiami dengan gudang Loteng yang dapat didiami dan ruang tidur Semua ruang kecuali tangga dan balkon Hotel dan rumah susun Ruang pribadi dan koridor yang melayani mereka Ruang publik dan koridor yang melayani mereka Stand pemantauan, tribun, dan tempat duduk di stadion Atap 100 (4.79) 300 (1.33) 200 (0.89) 100 (4.79) 40 (1.92) Lihat pasal 4.4 40 (1.92)a,b 100 (4.79) Lihat pasal 4.4 60 (2.87) 40 (1.92) 80 (3.83) 1000 (4.45) 1000 (4.45) 1000 (4.45) 60 (2.87) 150 (7.18)c 80 (3.83) 1000 (4.45) 1000 (4.45) 1000 (4.45) 125 (6.00) 250 (11.97) 75 (3.59) 2000 (8.90) 3000 (13.40) 100 (4.79) 50 (2.40) 80 (3.83) 2000 (8.90) 2000 (8.90) 2000 (8.90) 40 (1.92) 100 (4.79) 10 (0.48) 20 (0.96) 30 (1.44) 40 (1.92) 40 (1.92) 100 (4.79) 100 (4.79)d 24 Atap datar, pelana, dan lengkung 20 (0.96)h Atap digunakan untuk tempat berjalan 60 (2.87) Atap yang digunakan untuk taman atap atau tujuan pertemuan 100 (4.79) Atap yang digunakan untuk tujuan khusus Awning dan kanopi Konstruksi struktur yang didukung oleh struktur rangka kaku ringan 5 (0.24) tidak Semua konstruksi lainnya dapat direduks Komponen struktur atap utama, yang terhubung langsung 20 (0.96) dengan perkerjaan lantai Titik panel tunggal dari batang bawah ranga atap atau setiap titik sepanjang komponen struktur utama yang mendukung ata diatas pabrik, gudang, dan perbaikan garasi Semua hunian lainnya Semua permukaan atap dengan beban pekerja pemeliharaan I 2000 (8.9) 300 (1.33) 300 (1.33) Sekolah Ruang kelas Koridor diatas lantai pertama Koridor lantai pertama Bak-bak/scuttles, rusuk untuk atap kaca dan langit-langit yang dapat diakses Pinggir jalan untuk pejalan kaki, jalan lintas kendaraan, dan lahan/jalan untuk truk-truk Stadion dan arena Tribun Tempat duduk tetap (terikat di lantai) Tangga dan jalan keluar Rumah tinggal untuk satu dan dua keluarga saja Ruang gudang diatas langit-langit Gudang penyimpang barang sebelum disalurkan ke pengecer (jika diantisipasi menjadi gudang penyimpanan, maka harus dirancang untuk beban lebih berat) Ringan Berat Toko Eceran Lantai pertama Lantai diatasnya Glosir, di semua lantai Penghalang kendaraan Susuran jalan dan panggung yang ditinggikan (selain jalan keluar) Pekarangan dan teras, jalur pejalan kaki 40 (1.92) 80 (3.83) 100 (4.79) 1000 (4.5) 1000 (4.5) 1000 (4.5) 200 (0.89) 250 (11.97)e 8000 (35.6)f 100 (4.79)d 60 (2.87)d 100 (4.79) 40 (1.92) 20 (0.96) g 125 (6.00) 250 (11.97) 100 (4.79) 75 (3.59) 125 (6.00) 1000 (4.45) 1000 (4.45) 1000 (4.45) 60 (2.87) 100 (4.79) 25 Beban hidup tersebut sudah termasuk perlengkapan ruang sesuai dengan kegunaan lantai ruang yang bersangkutan dan juga dinding-dinding pemisah dengan berat tidak lebih dari 100 kg/m2 2.3 Struktur Rangka Baja 2.3.1 Rangka Baja Penahan Momen (MRF) Struktur rangka baja penahan momen atau moment resisting frames (MRF) adalah system rangka yang ketahanan terhadap beban lateralnya dipikul hanya oleh kekakuan rangka batang, sehingga dapat menyebabkan pembengkokkan pada balok dan kolom serta sambungan antara balok dan kolomnya. Rangka baja penahan momen ini, menjadi sangat digemari dibanyak daerah rawan gempa, dikarenakan beberapa alasan seperti: Pertama, telah banyak bukti penelitian yang menyatakan rangka momen ini memiliki daktilitas yang tinggi. Kedua, dari segi arsitektur, rangka momen ini tidak terdapat bracing yang menghalangi dinding bangunan dan memberikan keleluasaan terhadap penggunaan ruang. Tetapi jika dibandingkan dengan rangka baja berpengaku, rangka momen ini membutuhkan ukuran rangka yang lebih besar untuk memikul beban lateral 2.3.2 Rangka Baja Berpengaku Konsentris (CBF) Struktur rangka baja berpengaku konsentris atau concentric braced frames (CBF) adalah system rangka baja dimana komponen struktur berpotongan disatu titik, maupun beberapa titik dan jarak antara perpotongan komponen struktur (eksentrisitas) sama dengan atau lebih kecil dari komponen struktur terkecil yang disambung. Meskipun pada awalnya penggunaan ranka konsentris, para arsitek lebih memilih menggunakan system rangka penahan momen karena memberikan ruang yang lebih besar, tetapi dikarenakan gempa disekitar tahun 1960-1970, pengaku mulai banyak digunakan didaerah rawan gempa karena menggunakan profil rangka yang lebih kevil dari system rangka penahan momen dalam menahan gempa dan lebih mudah untuk mendapat batas perpindahan. Selama gempa, CBF diharapkan untuk meleleh dan mendisipasi energy melalui tekuk di bracing. Untuk penyimpangan 1 arah, ini dicapati dengan tekuknya bracing karena tekanan dan diikuti dengan lelehnya bracing karena tegangan. Oleh karena itu, bracing 26 harus kuat menahan penyimpangan inelastic yang besar tanpa kehilangan kekuatan dan kekakuan. Gambar 2.1 Skema inelastic CBF Untuk mendapatkan struktur dengan ketahanan gempa yang sesuai, CBF harus didisain dengan kekuatan dan daktilitas yang sesuai. Bracing harus didisain khusus untuk menahan deformasi plastis dan energy disipasi yang stabil terhadap tekuk karena tekanan dan leleh karena tegangan. Disain dirancang untuk memastikan deformasi plastis hanya terjadi di bracing tanpa merusak kolom dan balok sehingga struktur tahan terhadap gempa tanpa kehilangan kekuatan untuk menahan beban gravitasi. 2.3.3 Rangka Baja Berpengaku Eksentris (EBF) Diawal tahun 1970, system rangka baja berpengaku eksentris pertama kali diperkenalkan dijepang oleh (Fujimoto dkk. 1972, Tanabashi dkk. 1974). Struktur rangka baja berpengaku eksentris atau eccentric braced frames (EBF) adalah system rangka baja yang menggabungkan keuntungan dari kekakuan dan daktalitas rangka yang besar. System ini mendisipasi energy gempa dengan mengontrol leleh geser di sebuah bagian balok yang dinamakan link, dimana link membuat struktur tidak berpotongan disatu titik atau jarak 27 antara perpotongan komponen struktur (eksentrisitas,e) lebih besar dari komponen struktur terkecil yang disambung. Pengaku (bracing) yang terhubung dengan link tersebut harus didisain 1.25 kali lebih kuat dari balok link. Tujuannya untuk memastikan link meleleh tanpa terjadi pembengkokkan bracing dan kolom. Gambar 2.2 Contoh struktur baja berpengaku eksentris. 28 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Umum Dewasa ini, Indonesia merupakan salah satu Negara yang memiliki perkembangan yang pesat. Hal ini ditandai dengan peningkatan ekonomi Indonesia yang cukup stabil setiap tahunnya, sehingga menarik minat para investor luar maupun lokal untuk berinvestasi diIndonesia. Sebagai contoh investasi adalah semakin banyaknya pembangunan gedunggedung bertingkat untuk dijadikan hotel, apartemen, mal dan perkantoran. Akan tetapi, Indonesia merupakan Negara yang rawan terhadap gempa. Fenomena gempa bumi sering terjadi di Indonesia. Gempa bumi merupakan pergeseran tiba – tiba dari lapisan tanah di bawah permukaaan bumi. Ketika pergeseran terjadi timbul getaran yang disebut gelombang seismik. Gelombang ini menjalar menjauhi fokus gempa ke segala arah di dalam bumi. Sehingga ketika gelombang itu mencapai permukaan bumi, getarannya bisa merusak bangunan, runtuhnya gedung, rumah dan bangunan lainnya, dapat menimbulkan bencana korban jiwa dan kerugian harta benda. Mengingat kerusakan yang timbul akibat gempa dapat menyebabkan penderitaan, kehilangan nyawa, dan harta benda. Dalam skala yang lebih luas bahkan dapat menyebabkan kesulitan yang sangat serius bagi suatu Negara, misalnya terjadi kelumpuhan ekonomi. Oleh sebab itu, desain bangunan tahan terhadap gempa merupakan salah satu tantangan terbesar yang harus dihadapi oleh seorang insinyur bangunan. Salah satu hal yang dilakukan oleh seorang ahli struktur untuk mendapatkan bangunan tahan gempa adalah dengan perencanaan struktur tahan gempa. Struktur bangunan tahan gempa hendaknya memiliki kekuatan dan kekakuan serta daktilitas yang cukup untuk dapat mengakomodasikan gempa yang terjadi. Sampai saat ini, terdapat beberapa jenis struktur bangunan yang sudah umum digunakan yaitu struktur baja dan struktur beton bertulang. Struktur beton bertulang memiliki metode pelaksanaan yang lebih sederhana, namun jenis struktur ini memiliki beberapa kekurangan seperti berat sendiri komponen struktur yang sangat besar serta juga terdapat masalah keramahan lingkungan karena beton merupakan bahan yang kurang dapat diperbaharui jika dibandingkan dengan material baja. 1 Sedangkan baja memiliki keunggulan dibandingkan dengan beton yaitu memiliki elastisitas dan kekuatan yang jauh lebih tinggi. Walaupun baja memiliki berat jenis struktur yang relatif lebih besar jika dibandingkan dengan beton, namun dengan kekuatan yang jauh lebih besar, sekitar sepuluh kali lipat, sistem struktur yang menggunakan material baja dapat menghasilkan struktur dengan berat sendiri yang lebih ringan daripada beton karena minimnya volume baja yang diperlukan untuk dapat memikul beban-beban yang timbul pada sistem struktur. Namun, biaya dan metode pelaksanaan yang relatif lebih besar dari jika dibandingkan dengan struktur beton bertulang menjadi salah satu faktor yang perlu dipertimbangkan untuk menggunakan struktur baja. Oleh sebab itu, tugas akhir ini akan difokuskan kepada struktur baja dalam kaitannya sebagai struktur penahan beban gempa. Seiring dengan semakin berkembangnya dunia konstruksi bangunan, beberapa metode telah digunakan dalam mendisain struktur bangunan.Beberapa diantaranya seperti metode tegangan izin (working stress design), metode gaya (strength desing), metode disain berdasarkan kapasitas komponen struktur (capacity design), metode disain plastis (plastic design), dan yang metode disain yang berdasarkan kepada perpindahan struktur (displacement design) serta metode disain berdasarkan kinerja bangunan (performance based design). Pada saat ini, metode yang sedang berkembang dan mulai banyak mendapat perhatian dari perencana adalah metode disain berdasarkan kinerja bangunan. Tujuan dari metode disain berdasarkan kinerja bangunan ini adalah untuk memprediksi dan mensimulasi kinerja struktur dengan memberikan beban gempa, sehingga perencana akan mendapatkan gambaran dan menentukan tingkat kerusakan struktur yang diharapkan pada saat terjadi bencana berupa gempa. Metode disain berdasarkan kepada kinerja bangunan masih dalam tahap perkembangan, namun beberapa rekomendasi prosedur untuk melakukan disain dengan menggunakan metode ini telah diterbitkan sejak beberapa tahun yang lalu seperti ATC 40, FEMA 356 dan FEMA 440. FEMA 440 merupakan revisi dari FEMA 356 dengan melakukan beberapa perubahan koefisien dan ATC digunakan didalam analisa struktur nonlinear statik. Namun, prosedur disain masih mengacu kepada ATC 40 dan FEMA 356. Dalam tugas akhir ini, kedua prosedur analisis yang terdapat dalam ATC 40 dan FEMA 356 akan digunakan untuk menilai kinerja bangunan yang akan dianalisis. Koefisien yang diperlukan akan diadopsi dari FEMA 440. 2 1.2 Latar Belakang Pada umumnya, konstruksi bangunan diIndonesia menggunakan struktur beton bertulang atau sering disebut dengan struktur komposit, yaitu gabungan dari campuran beton dan tulangan baja. Pada struktur komposit ini, beton yang memiliki kekuatan tekan yang tinggi berfungsi untuk memikul gaya tekan yang terjadi pada komponen struktur. Namun pada bagian yang mengalami gaya tarik, ditambahkan tulangan baja yang tahan terhadap gaya tarik sehingga dapat bekerja bersama untuk menahan gaya luar yang timbul. Bangunan-bangunan yang dibangun dengan struktur komposit cenderung memiliki kekuatan yang lebih besar dan berperilaku lebih baik dalam menahan gaya lateral seperti gaya lateral akibat dari gempa ataupun beban angin. Disisi lain, penggunaan struktur baja sebagai bahan konstruksi tahan gempa untuk gedung bertingkat masih tergolong sedikit jika dibandingkan dengan struktur komposit, padahal struktur baja mempunyai kualitas yang lebih bagus dalam hal ketahanan terhadap gempa. Dewasa ini terdapat beberapa jenis sistem struktur baja tahan gempa. Secara umum terdapat 2 jenis sistem struktur tahan gempa, yaitu sistem struktur rangka penahan momen atau Moment Resisting Frame (MRF) dan sistem struktur rangka berpengaku atau braced frames. Masing – masing sistem struktur baja tersebut memiliki karakteristik masing – masing yang berbeda. Sistem struktur MRF memberikan ruang yang luas pada suatu bangunan. Oleh karena itu, sistem ini sering diminati oleh banyak arsitek dan juga banyak digunakan untuk struktur gedung institusi atau perkantoran yang memerlukan ruang yang luas. Dengan rentang balok yang cukup lebar (tanpa pengaku), sistem rangka pemikul momen dapat memberikan deformasi yang cukup besar sehingga sistem ini memiliki daktalitas yang cukup besar dibandingkan dengan sistem portal baja tahan gempa lainnya. Walaupun demikian, dengan deformasi yang cukup besar, sistem MRF memiliki kekakuan yang rendah jika dibandingkan dengan sistem portal baja tahan gempa lainnya Sistem struktur rangka penahan momen memiliki kemampuan menyerap energi yang besar tetapi memiliki kekakuan yang rendah. Dengan demikian, jika dibandingkan dengan system struktur portal baja jenis lainnya, sistem struktur ini memiliki ukuran elemen struktur 3 yang jauh lebih besar untuk menjaga deformasi strukturnya. Meskipun sistem struktur MRF memiliki kestabilan inelastis dan respon yang stabil pada respon siklik lateral, akan tetapi sistem ini terlalu lentur dan umumnya disain struktur MRF didisain dengan membatasi pergeseran struktur untuk mengurangi kerusakan struktur. Berikut adalah contoh gambar sistem MRF : Gambar 1.4 : Moment Resisting Frames (MRF) Berbeda dengan sistem struktur MRF, sistem struktur braced frames memiliki elemen bresing atau pengaku untuk meningkatkan kekakuan strukturnya. Sistem struktur braced frames didesain untuk meminimalisir masalah kekakuan yang terdapat pada jenis sistem portal MRF. Sistem struktur braced frames terbagi jadi , yaitu jenis sistem struktur rangka berpengaku konsentris atau Concentrically Braced Frames (CBF) dan sistem struktur rangka berpengaku eksentris atau Eccentrically Braced Frames (EBF). Sistem struktur CBF merupakan sistem struktur untuk menahan beban lateral dengan kekakuan stuktur yang tinggi. Kekakuan yang tinggi pada sistem struktur ini dihasilkan dari bresing diagonal yang berfungsi untuk menahan beban lateral pada struktur. Pengaku pada sistem CBF berfungsi untuk memperbesar kekakuan struktur. Karena dengan adanya pengaku pada struktur, deformasi struktur akan menjadi lebih kecil namun kekakuan strukturnya meningkat. Secara umum, sistem struktur CBF memiliki kekakuan yang lebih tinggi dibandingkan dengan struktur MRF karena adanya pengaku pada struktur. Namun demikian, kekakuan yang besar pada sistem CBF mengakibatkan deformasi yang terjadi 4 pada struktur lebih terbatas sehingga daktalitas struktur CBF lebih rendah jika dibandingkan dengan sistem struktur MRF. Disisi lain, bila bresing atau pengaku pada struktur CBF mengalami tekuk karena beban lateral berlebih, maka kekakuan struktur dan kapasitas penyerapan energinya akan hilang. Berikut adalah beberapa contoh gambar sistem CBF : Gambar 1.5 : Concentrically Braced Frames (CBF) Sistem struktur EBF merupakan struktur portal baja penahan gaya lateral yang merupakan kombinasi dari keunggulan sistem struktur MRF dan CBF berupa daktalitas dan kekakuan lateral yang serta meminimalisir kekurangan yang terdapat pada sistem struktur MRF dan CBF dengan mengurangi perilaku inelastis dan mampu menjaga pengaku atau bresing tetap elastis tanpa mengalami tekuk serta memiliki kekakuan lateral yang besar pada saat terjadi gempa. Pada sistem struktur EBF terdapat elemen penting 5 yang berpengaruh pada karakteristik EBF yang berupa elemen balok pendek yang disebut link. Link merupakan elemen struktur yang direncanakan untuk berperilaku inelastik serta mampu untuk berdeformasi plastis yang besar pada saat terjadi beban lateral (gempa). Bagian link ini berfungsi menyerap energi pada saat terjadi beban lateral (gempa). Mekanisme leleh pada elemen link terdiri dari 2 mekanisme leleh yaitu kelelehan geser dan kelelehan lentur, tergantung dari panjang link (e) yang digunakan. Pada sistem struktur EBF, elemen struktur di luar link direncanakan untuk berperilaku elastis sedangkan pada bagian link direncanakan untuk dapat berdeformasi inelastis pada saat terjadinya beban lateral (gempa). Berikut adalah contoh gambar sistem EBF : Gambar 1.6 : Eccentrically Braced Frames (EBF) Tugas akhir ini akan mengevaluasi kinerja dari struktur baja berpengaku eksentris (EBF) dan struktur baja tanpa pengaku terhadap gempa. 1.3 Studi Literatur Penelitian-penelitian mengenai EBF telah dilakukan sejak pertengahan tahun 1970, percobaan pertama adalah uji pseudo-statis dengan ukuran sepertiga dari sistem struktur EBF berlantai 3 (Roeder dan Popov, 1977;Manheim, 1982), kemudian percobaan yang sama dilakukan disistem struktur EBF berlantai 5 dengan ukuran sepertiga dengan menggunakan meja getar (Yang, 1982). Penelitian tentang elemen link, balok dan pelat 6 lantai pernah dilakukan oleh Kasai dan Popov (1986) dan oleh Ricles dan Popov (1987). Percobaan dengan menggunakan elemen link berbentang pendek dengan mekanisme leleh geser menunjukkan bahwa EBF memiliki daktilitas dan kestabilan struktur yang lebih besar untuk menahan beban gempa. Akan tetapi, penggunaan elemen link berbentang pendek akan menggangu penempatan arsitektural bangunan, maka penggunaan elemen link berbentang panjang dengan mekanisme leleh lentur dikembangkan dan diuji oleh Engelhardt dan Popov (1989, 1992), penelitian tersebut melibatkan elemen link, balok dan pengaku. Uji pseudo-dinamis dilakukan dengan ukuran sebenarnya pada system struktur EBF berlantai 6 sebagai bagian dari program kerjasama US-Japan (Roeder, Foutch dan Goel, 1987; Foutch, 1989). Belakangan ini, percobaan elemen link berbentang pendek dan panjang yang berbahan baja A992 diuji di Universitas Texas, Austin (Arce, 2002; Galvez, 2004). Percobaan jembatan suspensi San Francisco-Oakland Bay menggunakan elemen link geser berukuran besar dilakukan diUniversitas California, San Diego (McDaniel, Uang, dan Seible, 2003). Semua penelitian dan percobaan yang telah dilakukan menunjukkan keunggulan kinerja dari sistem struktur EBF dan sistem ini menjadi pilihan para perencana sebagai sistem rangka baja yang tahan gempa. 1.4 Perumusan Masalah Dalam tugas akhir ini, Penulis akan melakukan evaluasi kinerja bangunan yang menggunakan sistem struktur portal baja dengan pengaku eksentris yang merupakan sistem struktur baja yang tahan terhadap gempa dibandingkan dengan kinerja bangunan yang menggunakan sistem struktur beton komposit penampang baja yang diselimuti beton yang sekarang banyak digunakan diIndonesia. Kinerja bangunan ini akan dinyatakan dalam bentuk perpindahan rencana (target displacement) yang akan dihitung berdasarkan pedoman FEMA 356 dan dalam bentuk titik kinerja (performance point) yang akan dihitung berdasarkan pedoman ATC 40. Metode analisis yang akan digunakan dalam tugas akhir ini adalah metode analisis nonlinear statik seperti yang tertera di dalam pedoman FEMA 356 dan ATC 40. 7 Perpindahan rencana akan dihitung dengan menggunakan metode koefisien (coefficient method) yang direkomendasikan di dalam FEMA 356 sedangkan titik kinerja akan ditentukan dengan menggunakan metode spektrum kapasitas (capacity spectrum) yang direkomendasikan di dalam ATC 40. Analisis beban dorong (pushover analysis) terhadap bangunan gedung yang akan di analisis perlu dilakukan untuk memperoleh kurva kapasitas (capacity curve) yang akan diperlukan di dalam analisis dengan metode spektrum kapasitas. Parameter dan koefisien yang diperlukan pada analisis dengan kedua metode ini akan diadopsi dari FEMA 440 yang merupakan parameter yang telah direkomendasikan kembali sebagai revisi untuk peningkatan tingkat keandalan analsis dengan menggunakan metode statik nonlinier. 1.5 Pembatasan Masalah Ruang lingkup pembahasan tugas akhir ini adalah : 1. Terdapat beberapa model struktur dengan variasi spesifikasi pada penelitian ini yaitu Gedung 1 ( struktur baja tanpa menggunakan bracing ), Gedung 2 ( struktur baja dengan bracing konsentris tipe diagonal ), Gedung 3 ( struktur baja dengan bracing konsentris tipe V ), Gedung 4 ( struktur baja dengan bracing eksentris tipe diagonal dengan panjang e = 0.5m ), Gedung 5 ( struktur baja dengan bracing eksentris tipe diagonal dengan panjang e = 1m ), Gedung 6 ( struktur baja dengan bracing eksentris tipe V dengan panjang e = 0.5m ), Gedung 7 ( struktur baja dengan bracing eksentris tipe V dengan panjang e = 1m ) . 2. Mempelajari pengaruh pembebanan dan pengaruh gaya gempa berdasarkan SNI 031726-2002 pada portal struktur bangunan baja dengan bracing eksentris (EBF). 3. Mutu baja yang digunakan adalah mutu baja dengan tegangan leleh fy = 350 Mpa (ASTM A615 Gr.60). 4. Material baja yang digunakan adalah profil baja WF. 5. Pemodelan gedung tiga dimensi dengan ukuran tiap bentang untuk arah x dan y sepanjang 8 m bertingkat 12 dengan elevasi tiap lantai 3.5 m. 6. Untuk analisa beban gempa: 1. Bangunan terletak di Medan 8 2. Bangunan berdiri di atas tanah keras (kelas situs SC). 3. Fungsi gedung adalah bangunan perkantoran. 4. Beban gempa rencana berdasarkan pada peraturan RSNI2 03-1726-201x, berdasarkan peta respon spektra dengan probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun. 7. Analisis yang digunakan dalam studi ini adalah analisis statik nonlinier berupa analisis beban dorong statik yang akan dilakukan dengan menggunakan bantuan program SAP2000 untuk mendapatkan kurva kapasitas. 8. Kinerja bangunan akan ditentukan berdasarkan pedoman yang tercantum di dalam FEMA 356 dan ATC 40. 9. Tugas akhir ini akan mencari perbandingan displacement dan gaya-gaya yang dialami struktur sedangkan untuk perilaku seismiknya dengan analisis beban dorong. Gambar 1.7 : Pemodelan gedung 3D 9 1.6 Maksud dan Tujuan Penelitian Berdasarkan latar belakang dan rumusan masalah di atas, tujuan penulisan karya ilmiah ini adalah untuk : 1. Mengamati perilaku sistem struktur baja dengan berbagai tipe bracing eksentris dan konsentris, serta tanpa bracing. 2.Melakukan perbandingan kinerja struktur antara sistem struktur baja dengan bracing eksentris, konsentris dan tanpa bracing. 1.7 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dalam penulisan tugas akhir ini adalah : 1. Sebagai bahan masukan bagi dunia perkonstruksian khususnya pada bangunan baja yang menggunakan bracing eksentris. 2. Sebagai bahan pertimbangan jenis bracing yang akan digunakan dalam mendisain konstruksi bangunan baja. 1.8 Metodologi Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini, metode penulisan yang digunakan oleh penulis adalah dengan mengumpulkan teori-teori dan rumus-rumus yang dibutuhkan untuk melakukan analisa melalui beberapa sumber antara lain: text book (buku-buku yang berkaitan dengan tugas akhir ini), jurnal-jurnal, standar-standar yang berkaitan dengan tugas akhir ini dan sebagainya. Kemudian, analisa dilakukan berdasarkan dengan teori-teori dan rumus-rumus yang telah dikumpulkan. Dalam melakukan analisa tersebut, penulis akan menggunakan bantuan perangkat lunak (software) SAP 2000 untuk digunakan dalam perhitungan analisis Pushover. 1.9 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan ini bertujuan untuk memberikan gambaran secara garis besar isi setiap bab yang akan dibahas pada tugas akhir ini. Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagia berikut : 10 BAB I : PENDAHULUAN Bab ini menyajikan penjelasan mengenai latar belakang, studi literatur, perumusan masalah, pembatasan masalah, maksud dan tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penulisan dan sistematika penulisan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menjelaskan teori-teori yang akan menjadi acuan dalam pembahasan masalah BAB III : ANALISIS PUSHOVER Bab ini menyajikan dasar-dasar dan teori mengenai analisis pushover BAB IV : PEMBAHASAN Bab ini menyajikan pemodelan gedung 12 lantai 3D dan analisis untuk menentukan kinerja bangunan. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menyajikan penjelasan mengenai kesimpulan yang dapat diambil dari hasil analisis yang dilakukan serta saran untuk pengembangan lebih lanjut. 11 Abstract Perencanaan st rukt ur bangunan baja t ahan gempa sangat pent ing, karena Indonesia sebagian w ilayahnya memiliki keraw anan yang t inggi t erhadap gempa. St rukt ur bangunan yang dirancang t ahan gempa adalah syst em st rukt ur bangunan rangka baja dan syst em st rukt ur bangunan rangka baja berpengaku. Sist em st rukt ur berpengaku dibagi menjadi sist em rangka bracing konsent ris dan sist em rangka bracing eksent ris. Sist em ini sangat kuat dan kaku sehingga mampu menahan gaya lat eral yang lebih besar dari syst em rangka baja t anpa pengaku/ bracing. Bangunan baja yang dianalisis t erdiri dari 7 gedung dengan spesifikasi yang sama, kecuali ada t idaknya penambahan bracing. Bracing yang digunakan adalah t ipe diagonal dan t ipe V. Gedung 1 ( t anpa bracing ), gedung 2 ( dengan bracing konsent ris (e=0) t ipe diagonal ) , gedung 3 ( dengan bracing konsent ris (e=0) t ipe V ), gedung 4 ( dengan bracing eksent ris (e=0.5m) t ipe diagonal ) , gedung 5 ( dengan bracing eksent ris (e=1m) t ipe diagonal), gedung 6 ( dengan bracing eksent ris (e=0.5m) t ipe V) , gedung 7 ( dengan bracing eksent ris (e=1m) t ipe V) t erdiri dari 12 lant ai ( t ermasuk at ap) dengan t inggi t ot al 42 m , dan t erlet ak di w ilayah gempa 3 t anah keras. Fungsi bangunan adalah perkant oran. Seluruh gedung direncanakan dengan analisis st at ik ekuivalen. Selanjut nya seluruh gedung akan dilakukan analisis pushover, sehingga didapat perilaku seismik dan kinerja st rukt urnya dari masing-masing gedung. Berdasarkan FEM A 356, hasil analisis pushover menunjukkan bahw a seluruh gedung, berdasarkan t arget perpindahan masih mem iliki t araf kinerja immediat e occupancy. Kurva kapasit as hasil analisis pushover menunjukkan rasio perpindahan at ap pada st rukt ur gedung 1 arah X sebesar 0.0085 dan arah Y sebesar 0.0087. Unt uk gedung 2 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0016 dan arah Y sebesar 0.0011. Unt uk gedung 3 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0010 dan arah Y sebesar 0.0008. Unt uk gedung 4 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0018 dan arah Y sebesar 0.0022. Unt uk gedung 5 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0022 dan arah Y sebesar 0.0015. Unt uk gedung 6 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0012 dan arah Y sebesar 0.0010. Unt uk gedung 7 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0019 dan arah Y sebesar 0.0015. Kat a Kunci : Rangka Baja, Bracing Konsent ris, Bracing Eksent ris, Pushover i EVALUASI KINERJA STRUKTUR BANGUNAN BAJA DENGAN MENGGUNAKAN PENGAKU EKSENTRIS (EBF) TUGAS AKHIR Oleh : Cowens 100404171 Disetujui : Pembimbing Ir. Torang Sitorus, MT. BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Abstract Perencanaan st rukt ur bangunan baja t ahan gempa sangat pent ing, karena Indonesia sebagian w ilayahnya memiliki keraw anan yang t inggi t erhadap gempa. St rukt ur bangunan yang dirancang t ahan gempa adalah syst em st rukt ur bangunan rangka baja dan syst em st rukt ur bangunan rangka baja berpengaku. Sist em st rukt ur berpengaku dibagi menjadi sist em rangka bracing konsent ris dan sist em rangka bracing eksent ris. Sist em ini sangat kuat dan kaku sehingga mampu menahan gaya lat eral yang lebih besar dari syst em rangka baja t anpa pengaku/ bracing. Bangunan baja yang dianalisis t erdiri dari 7 gedung dengan spesifikasi yang sama, kecuali ada t idaknya penambahan bracing. Bracing yang digunakan adalah t ipe diagonal dan t ipe V. Gedung 1 ( t anpa bracing ), gedung 2 ( dengan bracing konsent ris (e=0) t ipe diagonal ) , gedung 3 ( dengan bracing konsent ris (e=0) t ipe V ), gedung 4 ( dengan bracing eksent ris (e=0.5m) t ipe diagonal ) , gedung 5 ( dengan bracing eksent ris (e=1m) t ipe diagonal), gedung 6 ( dengan bracing eksent ris (e=0.5m) t ipe V) , gedung 7 ( dengan bracing eksent ris (e=1m) t ipe V) t erdiri dari 12 lant ai ( t ermasuk at ap) dengan t inggi t ot al 42 m , dan t erlet ak di w ilayah gempa 3 t anah keras. Fungsi bangunan adalah perkant oran. Seluruh gedung direncanakan dengan analisis st at ik ekuivalen. Selanjut nya seluruh gedung akan dilakukan analisis pushover, sehingga didapat perilaku seismik dan kinerja st rukt urnya dari masing-masing gedung. Berdasarkan FEM A 356, hasil analisis pushover menunjukkan bahw a seluruh gedung, berdasarkan t arget perpindahan masih mem iliki t araf kinerja immediat e occupancy. Kurva kapasit as hasil analisis pushover menunjukkan rasio perpindahan at ap pada st rukt ur gedung 1 arah X sebesar 0.0085 dan arah Y sebesar 0.0087. Unt uk gedung 2 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0016 dan arah Y sebesar 0.0011. Unt uk gedung 3 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0010 dan arah Y sebesar 0.0008. Unt uk gedung 4 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0018 dan arah Y sebesar 0.0022. Unt uk gedung 5 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0022 dan arah Y sebesar 0.0015. Unt uk gedung 6 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0012 dan arah Y sebesar 0.0010. Unt uk gedung 7 rasio perpindahan at ap arah X sebesar 0.0019 dan arah Y sebesar 0.0015. Kat a Kunci : Rangka Baja, Bracing Konsent ris, Bracing Eksent ris, Pushover i KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan berkat-Nya hingga selesainya tugas akhir ini dengan judul “Evaluasi Kinerja Struktur Bangunan Baja dengan Menggunakan Pengaku Eksentris (EBF)”. Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi dalam ujian sarjana Teknik Sipil bidang Studi Struktur pada Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (USU). Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Hal ini disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis menerima saran kritik Bapak dan Ibu dosen serta rekan mahasiswa demi penyempurnaan tugas akhir ini. Penulis juga menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Torang Sitorus, M.T., selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku ketua departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Ir. Syahrizal, M.T., selaku sekretaris departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 4. Teristimewa kepada kedua Orang Tua penulis, Dickson dan Jessalyn Rotan yang telah mendukung, menyemangati serta mendoakan penulis di setiap kegiatan akademis penulis. ii 5. John Thedy , Desindo Wijaya, Rudi Kirana, Deni Hermawan, Shendy Wijaya, Agus Pranoto, Agus Salim Jadi dan Bapak Sanjaya Aryatnie yang selalu mengingatkan dan memberikan dukungan moral kepada penulis hingga tugas akhir ini dapat selesai. 6. Erwin Kwok, selaku abang senior stambuk 2004 yang memberikan kontribusi besar kepada penulis dalam hal memberikan semangat dan arahan hingga selesainya tugas akhir ini. 7. Teman-teman jurusan Teknik Sipil, terutama teman-teman seangkatan 2010, abang/ kakak stambuk 2007, 2008 dan 2009 serta adik-adik 2013 terima kasih atas dukungan dan informasi mengenai kegiatan sipil selama ini. 8. Para pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU atas ketersediannya untuk mengurus administrasi Tugas akhir ini. 9. Berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu. Terima kasih untuk semuanya. Medan, Maret 2015 Penulis COWENS WIJAYA 10 0404 171 iii DAFTAR ISI ABSTRAK .......................................................................................................................... i KATA PENGANTAR ........................................................................................................ ii DAFTAR ISI ...................................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................ vii DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xi DAFTAR NOTASI ........................................................................................................... xiii BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................................ 1 1.1 Umum .................................................................................................................. 1 1.2 Latar Belakang ..................................................................................................... 3 1.3 Studi Literatur ...................................................................................................... 6 1.4 Perumusan Masalah.............................................................................................. 7 1.5 Pembatasan Masalah ............................................................................................ 8 1.6 Maksud dan Tujuan Penelitian.............................................................................. 10 1.7 Manfaat Penelitian ............................................................................................... 10 1.8 Metodologi Penulisan ........................................................................................... 10 1.9 SistematikaPenulisan ............................................................................................ 10 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 12 2.1 Peraturan Pembebanan Gempa Berdasarkan RSNI2 03-1726-201x ..................... 12 2.1.1 Gempa Rencana dan Faktor Keutamaan ........................................................ 12 2.1.2 Klasifikasi Situs dan Parameter ..................................................................... 15 2.1.3 Parameter Percepatan Gempa ........................................................................ 17 2.1.4 Parameter Percepatan Spektral Desain........................................................... 19 2.1.5 Perioda Fundamental Pendekatan. ................................................................. 20 2.1.6 Kinerja Struktur Gedung ............................................................................... 20 iv 2.2 Peraturan Pembebanan Bedasarkan RSNI 03-1727-201x ...................................... 21 2.2.1 Beban Mati ................................................................................................... 21 2.2.2 Beban Hidup ................................................................................................. 23 2.3 Struktur Rangka Baja ........................................................................................... 26 2.3.1 Rangka Baja Penahan Momen (MRF) ........................................................... 26 2.3.2 Rangka Baja Berpengaku Konsentris (CBF) .................................................. 26 2.3.3 Rangka Baja Berpengaku Eksentris (EBF) .................................................... 27 BAB III. ANALISIS BEBAN DORONG (NONLINEAR STATIC PUSHOVER) ........ 29 3.1 Pengertian Analisis Beban Dorong ..................................................................... 29 3.2 Analisis Beban Dorong Berdasarkan ATC-40 (Capacity-Spectrum Method) ........ 29 3.3.1 Kapasitas (Capacity) ..................................................................................... 29 3.3.2 Permintaan (Demand) ................................................................................... 30 3.3.3 Kinerja (Performance) ................................................................................... 36 3.3 Analisis Beban Dorong Berdasarkan FEMA-356 (Target Displacement) .............. 38 3.4 Analisis Beban Dorong Berdasarkan FEMA-440 (Displacement Coefficient Method)…………………………………………………………………………….41 3.5 Analisis Beban Dorong Berdasarkan FEMA-440 (Linerization Method)............... 41 3.6 Sendi Plastis ......................................................................................................... 44 3.6.1 Hasil Analisis Sendi Plastis ........................................................................... 45 3.6.2 Distribusi Sendi Plastis ................................................................................. 46 3.6.3 Mekanisme Pembentukkan Sendi Plastis ....................................................... 47 3.7 Taraf Kinerja Struktur .......................................................................................... 47 3.8 Klasifikasi Deformation Limit .............................................................................. 49 BAB IV. PEMBAHASAN ................................................................................................ 50 4.1 Permodelan Struktur ............................................................................................. 50 4.1.1 Data Struktur................................................................................................. 50 4.1.2 Permodelan di SAP ....................................................................................... 51 v 4.1.2.1 Sistem Struktur Rangka Penahan Momen (MRF) ................................ 51 4.1.2.2 Sistem Struktur Rangka Konsentris (CBF) .......................................... 55 4.1.2.3 Sistem Struktur Rangka Eksentris (EBF) ............................................. 63 4.1.3 Data Material ................................................................................................ 79 4.1.3.1 Baja .................................................................................................... 79 4.1.3.2 Beton .................................................................................................. 79 4.1.4 Pembebanan Struktur .................................................................................... 79 4.1.4.1 Berat Sendiri ....................................................................................... 79 4.1.4.2 Beban Mati Tambahan (Superimposed Dead Load)............................. 79 4.1.4.3 Beban Hidup ....................................................................................... 80 4.1.5 Dimensi Penampang Struktur ........................................................................ 80 4.1.5.1 Dimensi Balok .................................................................................... 80 4.1.5.2 Dimensi Kolom ................................................................................... 81 4.1.5.3 Dimensi Bracing ................................................................................. 81 4.1.5.4 Dimensi Plat ....................................................................................... 82 4.2 Pembahasan dan Diskusi Analisis Beban Dorong ................................................. 82 4.2.1 Penyebaran Sendi Plastis ............................................................................... 82 4.2.1.1 Sistem Struktur Rangka Penahan Momen (MRF) ................................ 83 4.2.1.2 Sistem Struktur Rangka Konsentris (CBF) .......................................... 85 4.2.1.3 Sistem Struktur Rangka Eksentris (EBF) ............................................. 89 4.3 Design Response Spectrum .................................................................................. 97 4.4 Analisis Beban Dorong......................................................................................... 98 4.5 Hasil Analisis Beban Dorong ............................................................................... 102 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 106 5.1 Kesimpulan .......................................................................................................... 106 5.2 Saran .................................................................................................................. 107 DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... xv vi DAFTAR GAMBAR BAB I Gambar 1.1 : Moment Resisting Frames (MRF) ................................................................. 4 Gambar 1.2 : Concentrically Braced Frames (CBF) ............................................................ 5 Gambar 1.3 : Eccentrically Braced Frames (EBF)............................................................... 6 Gambar 1.4 : Permodelan Gedung 3D ................................................................................ 9 BAB II Gambar 2.1 Skema Inelastic CBF ......................................................................................27 Gambar 2.2 Contoh Struktur Baja Berpengaku Eksentris ...................................................28 BAB III Gambar 3.1 : Kurva Kapasitas (ATC-40)...........................................................................30 Gambar 3.2 : Kurva Kapasitas dan Spektrum Kapasitas (ATC-40) ....................................32 Gambar 3.3 : Respons Spektrum Tradisional dan Demand Spectrum (ATC-40).................33 Gambar 3.4 : Plot Spektrum Kapasitas dan Demand Spektrum (ATC-40) ..........................33 Gambar 3.5 : Representasi Bilinear dari Spektrum Kapasitas (ATC-40).............................34 Gambar 3.6 : Damping Energi (ATC-40)...........................................................................34 Gambar 3.7 : Hysteretic Damping memperlihatkan Maximum Strain Energy (ATC-40) ....35 Gambar 3.8 : Grafik Perpotongan Kurva Kapasitas dengan Demand Spektrum (ATC-40) 37 Gambar 3.9 : Tahapan DCM berdasarkan FEMA 356 ........................................................39 Gambar 3.10: Grafik Hubungan Periode Efektif dengan Damping dalam Format ADRS, Acceleration-Displacement Response Spectrum (FEMA 440) ......................43 Gambar 3.11: Perkiraan Peralihan Maksimum (ATC-40) ..................................................45 Gambar 3.12: Kurva Hubungan Momen-Rotasi, Setipe dengan Kurva Hubungan ForceDisplacement (FEMA 356) ..........................................................................46 vii BAB IV Gambar 4.1 : Permodelan Gedung 3D ...............................................................................52 Gambar 4.2 : Denah Gedung .............................................................................................53 Gambar 4.3 : Permodelan Struktur Arah XZ ......................................................................54 Gambar 4.4 : Permodelan Struktur Arah XZ ......................................................................55 Gambar 4.5 : Permodelan Gedung 3D ...............................................................................56 Gambar 4.6 : Denah Gedung .............................................................................................57 Gambar 4.7 : Permodelan Struktur Arah XZ ......................................................................58 Gambar 4.8 : Permodelan Struktur Arah XZ ......................................................................59 Gambar 4.9 : Permodelan Gedung 3D ...............................................................................60 Gambar 4.10: Denah Gedung ............................................................................................61 Gambar 4.11: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................62 Gambar 4.12: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................63 Gambar 4.13: Permodelan Gedung 3D ..............................................................................64 Gambar 4.14: Denah Gedung ............................................................................................65 Gambar 4.15: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................66 Gambar 4.16: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................67 Gambar 4.17: Permodelan Gedung 3D ..............................................................................68 Gambar 4.18: Denah Gedung ............................................................................................69 Gambar 4.19: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................70 Gambar 4.20: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................71 Gambar 4.21: Permodelan Gedung 3D ..............................................................................72 Gambar 4.22: Denah Gedung ............................................................................................73 Gambar 4.23: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................74 Gambar 4.24: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................75 Gambar 4.25: Permodelan Gedung 3D ..............................................................................76 Gambar 4.26: Denah Gedung ............................................................................................77 viii Gambar 4.27: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................78 Gambar 4.28: Permodelan Struktur Arah XZ .....................................................................79 Gambar 4.29: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur MRF, kondisi Step 6 .................84 Gambar 4.30: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur MRF, kondisi Step 11................84 Gambar 4.31: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur MRF, kondisi Step 7 ..................85 Gambar 4.32: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur MRF, kondisi Step 11 ................85 Gambar 4.33: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step12 .............................................................................................86 Gambar 4.34: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step24 .............................................................................................86 Gambar 4.35: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step1 ...............................................................................................87 Gambar 4.36: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe Diagonal Braced, kondisi Step34 .............................................................................................87 Gambar 4.37: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe V Braced, kondisi Step1............................................................................................................88 Gambar 4.38: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur CBF tipe V Braced, kondisi Step29 ..........................................................................................................88 Gambar 4.39: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe V Braced, kondisi Step1............................................................................................................89 Gambar 4.40: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur CBF tipe V Braced, kondisi Step14 ..........................................................................................................89 Gambar 4.41: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 12 .....................................................90 Gambar 4.42: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 23 ......................................................90 Gambar 4.43: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 2 ........................................................91 Gambar 4.44: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 32 ......................................................91 Gambar 4.45: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 12.........................................................92 ix Gambar 4.46: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 22.........................................................92 Gambar 4.47: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 4 ..........................................................93 Gambar 4.48: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe Diagonal Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 23.........................................................93 Gambar 4.49: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 1 ....................................................................94 Gambar 4.50: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 27 ..................................................................94 Gambar 4.51: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 1 ....................................................................95 Gambar 4.52: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=0.5m, kondisi Step 9 ....................................................................95 Gambar 4.53: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 2.......................................................................96 Gambar 4.54: Sendi Plastis PUSHOVER-X pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 26 .....................................................................96 Gambar 4.55: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 2.......................................................................97 Gambar 4.56: Sendi Plastis PUSHOVER-Y pada struktur EBF tipe V Braced dengan panjang e=1m, kondisi Step 12 .....................................................................97 x DAFTAR TABEL BAB II Tabel 2.1 : Faktor Keutamaan I untuk Berbagai Kategori gedung dan Bangunan (RSNI 03-1726201x) ................................................................................................................. 13 Tabel 2.2 : Faktor keutamaan gempa (RSNI 03-1726-201x) ............................................... 15 Tabel 2.3 : Klasifikasi Sirtu ................................................................................................ 16 Tabel 2.4 : Koefisien situs, .............................................................................................. 18 Tabel 2.5 : Koefisien situs, .............................................................................................. 18 Tabel 2.6 : Koefisien dan x ............................................................................................. 20 Tabel 2.7 : Simpangan Antar Lantai Ijin (Δa) ...................................................................... 21 Tabel 2.8 : Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung (ASCE 7-10) ............... 22 Tabel 2.9 : Beban Hidup Pada Lantai Gedung (RSNI 03-1727-201x) .................................. 23 BAB III Tabel 3.1 : Nilai k (ATC-40) ............................................................................................... 35 Tabel 3.2 : Nilai SRAmin dan SRVmin (ATC-40)....................................................................... 36 Tabel 3.3 : Tipe Struktur (ATC-40) ....................................................................................... 36 Tabel 3.4 : Faktor Modifikasi Cm berdasarkan FEMA 356 ......................................................... 39 Tabel 3.5 : Faktor Modifikasi C2 berdasarkan FEMA 356 .......................................................... 40 Tabel 3.6 : Deformation Limit untuk berbagai Tingkat Kinerja (ATC-40) ................................... 49 BAB IV Tabel 4.1 : Kinerja Struktur untuk rangka penahan momen (MRF) .....................................102 Tabel 4.2 : Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku konsentris (CBF) tipe diagonal brace ................................................................................................................102 Tabel 4.3 : Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku konsentris (CBF) tipe v- brace. 103 xi Tabel 4.4 : Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe diagonal brace dengan panjang e=0.5m .........................................................................103 Tabel 4.5 : Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe diagonal brace dengan panjang e=1m ...........................................................................104 Tabel 4.6 : Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe v-brace dengan panjang e=0.5m ...................................................................................104 Tabel 4.7 : Kinerja Struktur untuk rangka baja berpengaku eksentris (EBF) tipe v-brace dengan panjang e=1m ......................................................................................105 xii DAFTAR NOTASI Ag = Luas bruto penampang (mm2) Ash = Luas penampang total tulangan transversal, termasuk sengkang pengikat (mm2) As,max = Luas tulangan maximum (mm2) As,min = Luas tulangan minimum (mm2) a = Panjang pelat (mm) b = Lebar pelat (mm) bw = Lebar badan penampang persegi (mm) D = Beban mati d = Jarak dari serat tekan terluar ke titik berat tulangan tarik (mm) E = Beban gempa e = Panjang Link Fa = Koefisien situs untuk perioda pendek (pada perioda 0,2 detik) Fv = Koefisien situs untuk perioda panjang (pada perioda 1 detik) f’c = Kuat tekan Beton (MPa) fy = Kuat leleh tulangan (MPa) hx = Spasi horizontal maksimum untuk kaki-kaki sengkang tertutup atau sengkang ikat pada semua muka kolom (mm) Ie = Faktor keutamaan Gempa L = Beban Hidup ld = Panjang Sambungan Lewatan` P = Gaya aksial terfaktor (N) PF1 = Modal participation factor untuk mode 1 R = Faktor reduksi gempa xiii Ss = Parameter percepatan respons spectral MCE dari peta gempa pada perioda pendek, redaman 5 persen S1 = Parameter percepatan respons spectral MCE dari peta gempa pada perioda 1 detik, redaman 5 persen SDS = Parameter percepatan respons spectral pada perioda pendek, redaman 5 persen SD1 = Parameter percepatan respons spectral pada perioda 1 detik, redaman 5 persen SMS = Parameter percepatan respons spectral MCE pada perioda pendek yang sudah disesuaikan terhadap pengaruh kelas situs SM1 = Parameter percepatan respons spectral MCE pada perioda 1 detik yang sudah disesuaikan terhadap pengaruh kelas situs S = Spasi tulangan transversal (mm) Sx = Spasi tulangan transversal (mm) t = Tebal pelat (mm)] T = Perioda fundamental bangunan ∆roof = Peralihan atap ADRS = Acceleration-Displacement Response Spectra ATC = Applied Technology Council IO = Immediate Occupancy DC = Damage Control FEMA = Federal Emergency Management Agency CBF = Concentriccally Braced Frames EBF = Eccentriccally Braced Frames xiv
Dokumen baru
Aktifitas terbaru
Penulis
123dok avatar

Berpartisipasi : 2016-09-17

Dokumen yang terkait

Evaluasi Kinerja Struktur Bangunan Baja denga..

Gratis

Feedback