1

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Perkembangan pembangunan dewasa ini memberikan pengaruh yang sangat besar terhadap dunia perkonstruksian, dan yang menjadi pokok pembahasan pada Tugas Akhir ini adalah dikhususkan pada bangunan baja.

Dalam penelitian ini akan direncanakan sebuah bangunan gedung dengan dimensi bangunan 15 x 45 m (jarak antara bentang 5 m) dan 10 lantai dengan tinggi bangunan 40 m (tinggi antar lantai 4 m). Gedung yang didesain terletak di daerah rawan gempa dengan mengambil Zona Gempa 6 berdasarkan SNI-03-1726-2002. Secara keseluruhan, perencanan struktur gedung ini akan dibuat dari struktur baja. Untuk analisa struktur secara umum akan menggunakan program bantu SAP 2000 versi 14. Sedangkan untuk melihat perilaku elemen struktur yang ditinjau akan menggunakan software ABAQUS versi 6.5.

Kebanyakan kerusakan struktur yang diakibatkan gempa ini disebabkan oleh penggunaan material non daktail yang mana contohnya adalah beton dengan kualitas rendah. Seperti yang telah diketahui oleh banyak orang, baja merupakan salah satu material bangunan yang memiliki sifat daktalitas yang sangat baik. Sifat daktail inilah yang sangat dibutuhkan dalam mengurai energi gempa ( Arcelor.com ). Oleh karena itu selain bersifat daktail tinggi, baja juga bernilai ekonomis serta mudah dalam pengerjaan maupun perawatannya. Karena beberapa pertimbangan tersebut, penggunaan baja dianjurkan pada bangunan yang berada di daerah rawan gempa khususnya gempa berkekuatan tinggi. Dalam mendesain struktur baja ada beberapa faktor yang harus dipehatikan diantaranya faktor kehandalan dan kemampuan untuk menahan berat sendiri, beban kerja, serta beban gempa yang telah direncanakan. Dalam hal ini struktur harus didesain dengan metode Strong Coloumn Weak Beam atau kolom kuat balok lemah. Disini dimaksudkan agar balok harus didesain lebih lemah dibandingkan kolom. Dari desain tersebut diharapkan hanya balok saja yang boleh mengalami kegagalan ataupun kerusakan, kolom serta sambungan harus terbebas dari kegagalan. Untuk mendapatkan Strong Coloumn Weak Beam dari bangunan baja tersebut dapat dilakukan dengan berbagai macam cara diantaranya adalah pada ujung balok dan kolom didesain sambungan kaku tujuanya sambungan tersebut menerima beban geser dan moment. Namun pada desain sambungan kaku akan menyebapkan rotasi pada balok menjadi berkurang, karena sambungannya bisa menahan momen. untuk mengurangi kapasitas balok, untuk itu dibuat reduced beam section (RBS), sehingga sendi plastis terjadi pada balok di daerah RBS.

Dengan memperhatikan beberapa pertimbangan di atas, maka penulis merasa bahwa hal tersebut sangat penting dalam mendesain struktur baja tahan gempa agar nantinya jika suatu saat terjadi gempa maka tidak akan sampai menimbulkan korban manusia yang cukup besar. Oleh karena itu, penulis melakukan studi perilaku elemen struktur sambungan kaku pada balok dan kolom struktur bangunan baja. Hal ini untuk mengetahui seberapa efektif sambungan kaku pada struktur bangunan baja tahan gempa pada wilayah gempa tinggi.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang akan dibahas dalam Tugas akhir ini antara lain adalah: 1. Apakah efektif sambungan kaku pada struktur bangunan baja tahan gempa dan dapat memenuhi

syaratsyarat keamanan dan kekakuan struktur sesuai dengan SNI 03 17292002 ? 2. Apakah efektif penggunaan metode Reduced Beam Section pada struktur bangunan baja tahan

gempa dan dapat memenuhi syaratsyarat keamanan struktur sesuai dengan SNI 0317292002 ? 3. Bagaimana menentukan gayagaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan

peraturan LRFD ? 4. Bagaimana melakukan Analisa dan permodelan struktur dengan menggunakan program bantu SAP

2000 versi 14?

1.3 Tujuan Penelitian Maksud dan tujuan penulisan Tugas akhir ini adalah:

1. Mendapatkan dimensi profil struktur balok dan kolom baja yang paling cocok dan memenuhi syaratsyarat keamanan struktur sesuai dengan SNI 031729 2002.

2

2. Bagaiman perilaku sambungan kaku pada bangunan baja akibat gaya-gaya yang bekerja dan sambungan harus mampu memikul gayagaya yang bekerja pada elemen struktur.

3. Bagaimana menentukan gayagaya yang bekerja pada struktur rangka tersebut berdasarkan peraturan LRFD.

4. Bagaimana melakukan Analisa dan permodelan struktur dengan menggunakan program bantu SAP 2000 versi 14

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah yang akan di bahas dalam Tugas akhir ini antara lain adalah: 1. Perencanaan struktur rangka baja dengan menggunakan metode Reduced Beam Section yang

sesuai dengan SNI 03-1729-2002. 2. Pembebanan dan peraturan lain yang tidak ada dalam SNI 03 1729 - 2002 dihitung berdasarkan

PPIUG 1983 dan LRFD. 3. Menganalisa perhitungan struktur dan sambungan secara keseluruhan tetapi analisa hanya pada

struktur portalnya saja, yaitu pada portal kolom dengan balok eksterior. 4. Analisa beban gempa dengan statik ekuivalen

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum

Struktur bangunan baja yang akan dibahas dalam Tugas akhir ini adalah perilaku sambunga kaku pada struktur yang hanya meliputi portal kolom dengan balok interior saja. Bentuk profil yang akan digunakan nantinya adalah profiL WF dan WF Reduced Beam Section ( RBS ). Dimana struktur portal interior ini nantinya akan terbebani oleh beban hidup, beban mati, beban angin, serta beban gempa yang akan dilakukan dengan metode Push Over Analisys.

2.2 Peraturan

Peraturan yang digunakan dalam perencanaan adalah : a. Load and Resistance Factor Design (LRFD) yang tertuang dalam SNI 03 1729 2002 tentang

Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung b. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. c. SNI 03 1726 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan

Gedung.

2.3 Pembebanan 2.3.1 Beban Mati (PPIUG 1983 Bab 2)

Beban mati terdiri atas : 1. Berat sendiri dari bahan - bahan bangunan penting dan dari beberapa komponen gedung yang

harus ditinjau di dalam menentukan beban mati dari suatu gedung, harus diambil menurut Tabel 2.1

2. Berat sediri dari bahan bangunan dan dari komponen gedung yang tidak tercantum dala Tabel 2.1 harus ditentukan tersendiri.

2.3.2 Beban hidup (PPIUG 1983 Bab 3)

Beban hidup terdiri dari beban yang diakibatkan oleh pemakaian gedung dan tidak termasuk beban mati, beban konstruksi dan beban akibat fenomena alam (lingkungan)

2.3.3 Beban angin (PPIUG 1983 Bab 4)

Beban angin dihitung sebagai berikut :

16

2Vp =

dimana : p = desain tekanan angin (kg/m2

2.3.4 Beban gempa (SNI 03 1726 2002 dan SNI 03 1729 2002)

) V = kecepatan angin (m/dt)

3

Gaya geser dasar rencana total, V, pada satu arah ditetapkan sebagai berikut ini (SNI 03 1726 2002 Pasal 15.2-1) :

tv WR

ICV = ( 2.1 )

Gaya geser dasar rencana total, V, tidak perlu lebih besar dari pada nilai berikut ini (SNI 03 1726 2002 Pasal 15.2-2)

:

ta

maks WRICVV = 5,2 ( 2. 2 )

Dimana : V = Gaya geser dasar rencana total, ( N )

maksV = Gaya geser dasar rencana maksimum, ( N ) R = Faktor modifikasi respons (Tabel 15.2-1) T = Waktu getar dasar struktur, detik Wt = Berat total struktur, ( N ) I = Faktor kepentingan struktur yang ditetapkan oleh ketentuan yang berlaku dalam butir 3.1 dan 3.2 Ca = Koefisien percepatan gempa yang ditetapkan oleh ketentuan dalam

Butir 3.1 dan 3.2 Pembatasan waktu getar alami fundamental (Pasal 5.6 SNI 03 1726 2002): T1 < n ( 2.3 ) Dimana : = Koefisien untuk wilayah gempa tempat struktur gedung berada (Tabel 8) n = Jumlah tingkatnya

Berat total struktur Wt1. Beban mati total dari struktur bangunan

ditetapkan sebagai jumlah dari beban beban berikut ini :

2. Bila digunakan dinding partisi pada perencanaan lantai maka harus diperhitungkan tambahan sebesar 0,5 KPa

3. Pada gedung gedung dan tempat tempat penyimpanan barang maka sekurang kurangnya 25% dari beban hidup rencana harus diperhitungkan

4. Beban total dari seluruh peralatan dalam struktur bangunan harus diperhitungkan.

2.3.5 Kombinasi Pembebanan (SNI 03 1729 2002 Pasal 6.2.2)

Pembebanan struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini : 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L + 0,5 (La atau H) 3. 1,2D + 1,6 (La atau H) + (L 4. 1,2D + 1,3W +

L atau0,8W) L

5. 1,2D + 1,0E + L + 0,5 (La atau H)

L 6. 0,9D (1,3W atau 1,0E) ( 2.4 )

L

Keterangan: D = Adalah beban mati yang diakibatkan oleh

berat konstruksi permanen,termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap.

L = Adalah beban mati yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain lain. La = Adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan

selama perawatan oleh pekerja, peralatan,

4

dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

H = Adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W = Adalah beban angin

E = Adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-1989, atau penggantinya. 2.4 Balok

2.4.1 Uraian umum balok Balok merupakan bagian dari struktur rangka utama yang berfungsi sebagai pemikul dari beban

gravitasi baik hidup maupun mati yang berada diatasnya. Pada struktur rangka portal baja biasanya digunakan profil WF.

Dalam pemilihan profil ini ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, antara lain keuntungan dan kerugian masing masing jenis profil tersebut baik dari segi perhitungan struktur, estetika, biaya, dan harga bahan.

2.4.2. Dasar Perhitungan

Beban mati dan beban hidup akan membebani balok arah sumbu x, dimana nantinya akan menimbulkan momen arah sumbu x ( Mx ). Dengan hanya adanya momen arah sumbu x (Mx), maka komponen lentur ini harus direncanakan agar memenuhi persyaratan yang sesuai dengan SNI 03 1729 2002 sebagai berikut:

nU MM ( 2.5 ) Dimana :

Mu

= Momen lentur berfaktor = Faktor reduksi = 0,9

Mn

240L

= Kuat nominal dari momen lentur Penampang

Lendutan yang terjadi merupakan kombinasi dari lendutan terhadap sumbu x dan y. Dan lendutan yang terjadi tidak boleh melebihi lendutan ijin :

f = ( 2.6 )

Dimana : L = Panjang bentang ( cm ) f = Besarnya Lendutan ijin ( cm )

Kontrol Perhitungan Balok (SNI 03-1729-2002)

Kontrol Penampang (Local Buckling)

Pelat sayap

f

f

tb2

= ry

r ff =

370 (2.7)

yp f

170= fr = 10 ksi untuk baut

fr

wth

=

= 16,5 ksi untuk las Pelat badan

5

yp f

1680= (2.8)

y

r f2550

=

Penampang kompak : p Mn = Mp (2.9) Penampang tak kompak : p < r

Mn= Mp ( Mp Mrpr

p

) (2.10)

Penampang langsing : r Mn = Mr (r / )

2

Kontrol Tekuk Lateral

(2.11)

Lb = jarak pengaku lateral a. Bentang Pendek ( )pb LL

Mn = Mp Lpy

yfEr76.1 = (3.12)

b. Bentang Menengah ( )rbp LLL

Mn ppr

brrprb MLL

LLMMMC

+ )( = (2.13)

Lr 221 )(11

)(ry

ry

y ffXff

Xr++

= (2.14)

X1 2EGJA

Sx

= X22

4

GJS

IC x

y

w = (2.15)

Cb CA MMMM

MB 3435,2

5,12max

max

+++= (2.16)

c. Bentang Panjang ( )rb LL

Mn = Mcr Wyb

yb

CILEGJEI

LCb

2

+

= Mp

(3.11) Mu Mn

Kontrol Kuat Geser

; = 0,9 (2.17 )

a. Jika y

n

w fEk

th 10,1 makaVn wyAf6,0 =

(2.18)

b. Jika y

n

wy

n

fEk

th

fEk

37,110,1 ,maka

6

Vn

w

y

n

wy

th

fEk

Af10,1

6,0 = (2.19)

c. Jika wy

n

th

fEk

37,1 maka

Vn

2

9,0

twh

EkA nw = (2.20)

Vu Vn

Kontrol Tarik

; = 0,9 (2.21)

Leleh = 0,9 ; Pn = Fy Ag (2.22) Putus = 0,75 ; Pn = Fu Ae

2.5 Kolom 2.5.1 Uraian Umum

Kolom merupakan bagian bangunan yang terpasang secara vertikal serta berfungsi untuk memikul serta menyalurkan beban dari atas ke bawah. Adapun desain kolom yang baik adalah dapat dihindari untuk terjadinya tekuk yang besar. Selain itu juga untuk menciptakan struktur kolom yang cukup kaku.

2.5.2 Gaya gaya yang bekerja pada kolom

Setiap batang yang menyusun kolom akan menghasilkan reaksi tarik dan tekan akibat adanya beban luar, baik itu beban gravitasi maupun lateral. Batang kolom dapat direncanakan dengan menggunakan persamaan seperti di bawah ini :

Kontrol Perhitungan Kolom (SNI 03-1729-2002)

Kontrol Penampang Pelat sayap

f

f

tb2

=

yr f

250= (2.25)

r

wth

=

(tidak langsing) Pelat badan

y

r f665

= (2.26)

r (tidak langsing)

7

Kontrol Kekakuan Portal

G =

b

b

c

c

LILI

(2.27)

Dari nilai G tersebut dapat diperoleh nilai kc (faktor panjang tekuk)

Kontrol Komponen Tekan Nn = Ag fcr (2.28)

c Ef

rLk yc

1

= (2.29)

untuk c 0,25 maka fcr = fy

untuk 0,25 < c < 1,2 maka fcr = yc f

43,1

67,06,1( (2.30)

untuk c 1,2 maka fcr ycf

225,1

1 =

(2.31)

Nu Nn ; = 0,85 (2.32) Dimana: c = parameter kelangsingan kolom N = kuat nominal penampang komponen struktur, N fcr = Tegangan kritis penampang, MPa Ag = Luas penampang bruto, mm2

ck = factor panjang tekuk

Nu = Beban aksil terfaktor Kontrol Perhitungan Balok Kolom

Amplifikasi Momen Struktur Portal

Mu = B1Mnt + B2Mlt (2.33)

B1 11

crb

u

m

NN

C = (2.34)

Ncrb 22

)(kcLEI

= A (2.35)

Cm = 0,6 0,4(M1/M2) (2.36)

B2

HL

N ohu1

1 = atau B2

crs

u

NN1

1 = (2.37)

Ncrs 22

)(kcLEI

= A (2.38)

8

Persamaan Interaksi Tekan Lentur

a. Jika 2,0n

u

NN

maka

0,198

++

nyb

uy

nxb

ux

n

u

MM

MM

NN

(2.39)

b. Jika 2,0 0,3 b, maka :

= e 0,05 b dipilih nilai yang terbesar dari keduanya

ed = 1,33 e + 0,1 b atau ed

05,71521

21

05,224521

21

=

=

=

=

=

=

cry

crx

yLe

xbe

= 1,17 e 0,1 b dipilih nilai yang terbesar dari keduanya Karena gedung simetris, maka untuk setiap lantai didapatkan:

karena e = 0 (0 e 0,3 b), maka digunakan persamaan yang pertama: edx = 1,5 ex + 0,05 b = (1,5 x 0) + (0,05 x 45) = 2,25 m edy = 1,5 ey + 0,05 L = (1,5 x 0) + (0,05 x 15) = 0,75 m maka didapatkan suatu titik koordinat pusat massa, yaitu: koordinat X = xcr + edx = 22,5 + 2,25 = 24,75 m koordinat Y = ycr + edy

AXAX

=.

= 7,5 + 0,75 = 8,25 m

Setelah koordinat pusat massa diperoleh, maka massa dari tiap-tiap lantai diletakkan pada titik koordinat tersebut, kemudian dilakukan analisa kembali.

AYAY

=.

22

c. Taksiran Waktu Getar Alami T secara empiris Sesuai dengan SNI 1726 Pasal 7.1.3 yang menyebutkan bahwa nilai akhir respons dinamik struktur

gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama.

Vdinamik > 0,8 Vstatik Perhitungan Beban Geser Dasar Nominal Evaluasi beban gempa arah x :

T1 = 0.085(hn)3/4 = 0.085(40)3/4 = 1,35 detik C1 = 0,703 (Gbr. 2 SNI 03 1726 2002) T1

= 0,15(tabel 8 SNI 03 1726 2002) < n

T1 = 0.15(10) = 1, 5 detik T1 > Tempiris 1,35 detik > 1,5 detik ...OK T1 diambil 1,35 detik ( dari analisa modal ) Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,703

Evaluasi beban gempa arah y : T1 = 0.085(hn)3/4 = 0.085(40)3/4

= 1,35 detik C1 = 0,703 (Gbr. 2 SNI 03 1726 2002) T1

= 0,15(tabel 8 SNI 03 1726 2002) < n

T1 = 0.15(10) = 1, 5 detik T1 > Tempiris 1,35 detik > 1,5 detik ...OK T1 diambil 0,35 detik ( dari analisa modal ) Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,703

Gambar 5.1 Statik Ekivalen rencana

d. Faktor keutamaan ( I ) dan faktor reduksi ( R ) Dari tabel 1 SNI 03-1726-2002, I = 1,0 dan R = 8,5 untuk bangunan perkantoran yang menggunakan struktur rangka baja dengan daktilitas penuh.

e. Gaya geser horizontal akibat beban gempa

Berdasarkan persamaan (26) SNI 03-1726-2002, rumus umum gaya gempa statik ekivalen:

xWtIC

RV .=

dimana :

23

C1 = nilai faktor respon gempa yang didapat dari Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak

Wt

Pada arah X

= berat total gedung I = faktor keutamaan gedung R = faktor reduksi gempa

kgxxVx 397,745.2701 3273593

5,80,703

==

Pada arah Y

kgxxVx 397,745.2701 3273593

5,80,703

==

f. Distribusi gaya geser horisontal total akibat gempa ke sepanjang tinggi gedung. Menurut SNI 03-1726-2002 Pasal 6.1.3 : beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik equivalen yang menangkap pada pusat massa lantai tingkat ke-i sebesar :

Fi = WiZi

WiZi

Vx

Dimana : Fi = Beban gempa nominal statik ekivalen yang menangkap pada pusat massa pada taraf lantai tingkat

ke-i struktur atas gedung. Wi = Berat lantai tingkat ke-i, termasuk beban hidup yang sesuai. Zi

tingkat Zi (m) Wi ( ton ) Wi.Zi( ton m ) 100%Fi x,y ( ton m) 30%Fi x,y ( ton m)10 40 260.001 10400.04 54.389 16.3179 36 322.776 11619.936 60.769 18.2318 32 322.776 10328.832 54.017 16.2057 28 330.648 9258.144 48.417 14.5256 24 330.648 7935.552 41.501 12.4505 20 338.2 6764 35.374 10.6124 16 338.2 5411.2 28.299 8.4903 12 343.448 4121.376 21.554 6.4662 8 343.448 2747.584 14.369 4.3111 4 343.448 1373.792 7.185 2.155

total 69960.456

= Ketinggian lantai tingkat ke-i, diukur dari taraf penjepit lateral. n = nomor lantai tingkat paling atas.

Tabel 5.5 Gaya gempa tiap lantai

g. Kontrol Analisa T Rayleigh akibat gempa arah sumbu X dan Y

Besarnya T yang dihitung sebelumnya dengan rumus empiris harus dibandingkan dengan Trayleigh

=

== n

i

n

i

diFig

diWiT

1

1

2

1

.

.3,6

, dengan rumus :

Dimana besarnya T yang dihitung sebelumnya tidak boleh lebih dari 20 % hasil T Rayleigh sesuai SNI 1726 Pasal 6.2.2.

Tabel 5.6 Analisa T rayleigh akibat beban gempa arah x

24

tingkat Zi (m) Fi ( ton) di (mm) wi.di^2 (tm) Fi.di (tm)10 40 54.389 633.351 104.295 34.4479 36 60.769 603.500 117.559 36.6748 32 54.017 546.000 96.225 29.4937 28 48.417 463.769 71.116 22.4546 24 41.501 402.152 53.474 16.6905 20 35.374 330.184 36.871 11.6804 16 28.299 258.460 22.592 7.3143 12 21.554 181.147 11.270 3.9042 8 14.369 110.905 4.224 1.5941 4 7.185 42.965 0.634 0.309

518.262 164.559

559,1649,81518,2626,3Trayleight

= = 5,713 detik

Nilai T yang diijinkan = 5,713-(20% x 5,714) = 4,57 detik Karena T1 = 1,35 detik jauh dari T Rayleigh = 4,57 detik Maka T1

tingkat Zi (m) Fi ( ton) di (mm) wi.di^2 (tm) Fi.di (tm)10 40 54.389 1422.156 525.859 77.3509 36 60.769 1351.645 589.694 82.1388 32 54.017 1222.779 482.611 66.0507 28 48.417 1040.886 358.239 50.3976 24 41.501 900.974 268.405 37.3915 20 35.374 738.581 184.489 26.1264 16 28.299 576.400 112.363 16.3123 12 21.554 402.539 55.652 8.6762 8 14.369 244.373 20.510 3.5111 4 7.185 93.392 2.996 0.671

2600.816 368.622

hasil empiris yang dihitung di atas memenuhi ketentuan SNI 1726 Pasal 6.2.2. Dan juga T Rayleigh lebih dari syarat waktu getar alami.

Dari grafik Respon spektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,345 Tabel 5.7 Analisa T rayleigh akibat beban gempa arah y

559,1649,81518,2626,3Trayleight

= = 5,713 detik

Nilai T yang diijinkan = 5,713-(20% x 5,714) = 4,57 detik Karena T1 = 1,35 detik jauh dari T Rayleigh = 4,57 detik Maka T1

kgxxVx 76,115.1571345,0 3870968

5,8==

hasil empiris yang dihitung di atas memenuhi ketentuan SNI 1726 Pasal 6.2.2. Dan juga T Rayleigh lebih dari syarat waktu getar alami.

Tabel 5.8 Gaya gempa tiap lantai menggunakan T = 4,57

25

tingkat Zi (m) Wi ( ton ) Wi.Zi( ton m ) 100%Fi x,y ( ton m) 30%Fi x,y ( ton m)10 40 260.001 10400.04 36.469 10.9419 36 322.776 11619.936 40.747 12.2248 32 322.776 10328.832 36.219 10.8667 28 330.648 9258.144 32.465 9.7396 24 330.648 7935.552 27.827 8.3485 20 338.2 6764 23.719 7.1164 16 338.2 5411.2 18.975 5.6933 12 343.448 4121.376 14.452 4.3362 8 343.448 2747.584 9.635 2.8901 4 343.448 1373.792 4.817 1.445

total 69960.456

h. Kontrol Drift

Kinerja batas layan (s) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruhgempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh gempa nominal yang sudah dikali faktor skala. Menurut SNI 1726 pasal 8.1.2 tidak boleh melampaui :

s < hiR

03,0

atau 30 mm (yang terkecil)

s< mm 12,41x40008,50,03

= atau 30 mm

Kinerja batas ultimatum (m) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung diambang keruntuhan, yaitu untuk untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang dapat menimbulkkan korban jiwa. Simpangan (s) dan simpangan antar tingkat (m) harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikali dengan suatu faktor pengali. Faktor pengali berdasarkan ketentuan SNI 1726 pasal 8.2.1 untuk gedung beraturan:

R7,0= 95,55.87,0 == x

m = x s = 5,95 s

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimate struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar struktur gedung menurut SNI 1726 pasal 8.2.2 tidak boleh melampaui : 0,02 x hi = 0,02 x 4000 = 80 mm untuk lantai dengan hi = 4,00 m

Tabel 5.9. Kontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimate arah sumbu x tantai s (mm) drift s an syarat drif Ket m (mm) drift m asyarat drif Ket

tingkat (ms (mm ) tingkat (mm (mm )10 94.889 4.315 14.12 OK 564.590 25.674 80 OK9 90.574 8.596 14.12 OK 538.915 51.146 80 OK8 81.978 12.421 14.12 OK 487.769 73.905 80 OK7 69.557 9.163 14.12 OK 413.864 54.520 80 OK6 60.394 10.738 14.12 OK 359.344 63.891 80 OK5 49.656 10.704 14.12 OK 295.453 63.689 80 OK4 38.952 11.583 14.12 OK 231.764 68.919 80 OK3 27.369 10.526 14.12 OK 162.846 62.630 80 OK2 16.843 10.256 14.12 OK 100.216 61.023 80 OK1 6.587 6.587 14.12 OK 39.193 39.193 80 OK

Tabel 5.10. Kontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimate arah sumbu y

26

tantai s (mm) drift s antara syarat drif Ket m (mm) drift m antara syarat drift Ket tingkat (mm) s (mm ) tingkat (mm) m (mm )

10 120.207 13.089 14.12 OK 715.232 77.880 80 OK9 107.118 12.804 14.12 OK 637.352 76.184 80 OK8 94.314 13.65 14.12 OK 561.168 81.217 80 OK7 80.664 13.388 14.12 OK 479.951 79.659 80 OK6 67.276 10.92 14.12 OK 400.292 64.974 80 OK5 56.356 7.737 14.12 OK 335.318 46.035 80 OK4 48.619 13.124 14.12 OK 289.283 78.088 80 OK3 35.495 12.458 14.12 OK 211.195 74.125 80 OK2 23.037 12.182 14.12 OK 137.070 72.483 80 OK1 10.855 10.855 14.12 OK 64.587 64.587 80 OK

5.4 Perhitungan Kontrol Struktur

5.4.1 Kontrol Struktur Baja Murni

5.4.1.1 Perhitungan Kontrol Dimensi Balok Induk

Direncanakan balok memanjang dari profil WF 400x200x8x13 :

fy = 250 Mpa fu = 410 Mpa

A = 84,12 cm2 ix = 16,8 cm r = 16 mm W = 66,0 kg/m tw = 8 mm Zx = 1286 cm3 d = 400 mm tf = 13 mm Sx = 1910 cm3 bf = 200 mm Ix = 23700 cm4 Iy = 1740 cm4 iy = 4,54 cm h = d2(tf + r ) = 4002(13+16) = 342 mm

Gaya-gaya maksimum balok berada pada COMB 4

( 1.2 D + 1L - 1E ) : frame 409

Mu = 9994,57 kg.m

Vu = 6463,15 kg

f

f

tb2

Kontrol Tekuk Lokal

Pelat sayap : = =)13(2

200 = 7,69 ;

p =yf

170=

250170 = 10.75

p 7,69 < 10.75 , maka penampang kompak

Pelat badan : = wth

= 8

342 = 42.75 ;

p =yf

1680 =

2501680 = 106

p 42.75 < 106 , maka penampang kompak

Kontrol Tekuk Lateral

Jarak Penahan Lateral Lb = 100 cm (pengikat bondek ke flange balok dipasang sejarak 100 cm)

27

Berdasarkan tabel profil untuk BJ 41 profil WF 400x200x8x13 didapatkan :

Lp = y

yfEi76.1 =1.76 x 16,8 x

25010.2 5

= 836,31 cm

Jadi, Lb < Lp bentang pendek, untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp , kuat nominal komponen struktur adalah :

Mp = Fy.Zx = 2500 kg/cm2 x 1286 cm3

= 32150000 kgcm = 32150 kg m Mu < Mn 9994,57 kgm < 0,9 x 32150 kgm

9994,57 kgm < 28935 kgm (OK)

fytwh 1100

Kontrol Kuat Geser

2501100

8342

42.75 < 69,57 geser plastis wyn AfV ..6,0=

= 0,6.2500.(40) = 60000 kg Syarat : Vn Vu

0,9. 60000 kg 6463,15 kg 54000 kg 6463,15 kg (OK)

Kontrol Lendutan

f

IxElq..384

..5 4 < f ijin

3641,78 kg (OK)

2

= 697.818,24 Kg Pn > Pu

0,85. 697.818,24 Kg > 3641,78 Kg

PnPu

=

593.145,50 3641,78

= 0.006 > 0.2 Rumus Interaksi 1

f

f

tb2

Kontrol Tekuk Lokal

Pelat sayap = = 17.2

200= 5,88

r =yf

250=

250250 = 15,81

p 5,88 < 15,81OK maka penampang kompak.

Pelat Badan = wth

= 11

255,5 = 23,22

r = yf

665 =

250665 = 42,06

r 23,22 < 42,06 OK maka penampang kompak

MpMn =

Karena penampang kompak, maka Mnx = Mny = Mp : Mx = Sx.fy = (2662,7).(2500) = 6656750 kgcm Mnx = Mpx = Zx.fy = (3220,30).(2500)

= 8050750 kgcm = 8050750 kgcm 1,5Mx = 9985125 kgcm Mnx = 8050750 kgcm

My = Sy.fy = (2724,4).(2500) = 6811000 kgcm 1,5My = 1,5.( 6811000) = 10216500 kgcm Mny = Mpy = Zy.fy = (2957,17 )(2500)

= 7392925 kgcm = 7392925 kgcm < 1,5My = 10216500 kgcm

Mny = 7392925 kgcm Kontrol Tekuk Lateral

Lb = 400 cm

30

Lp = y

yfEi76.1 =1.76 x 15,17 x

25010.2 5 = 755 cm

Lb < Lp

400 cm < 755 cm (bentang pendek) Karena bentang pendek, maka Mn = Mp

Mnx = Mpx = Zx.fy = (3220,30).(2500) = 8050750 kgcm Mny = Mpy = Zy.fy = (2957,17 )(2500) = 7392925 kgcm

Kontrol Tekan-Lentur

Sehingga: 0,1..9

8

++

MnybMuy

MnxbMux

PnPu

0,173929259.0

98303680507509.0

99540098006.0

+

+

0,1215,0 (OK

BAB VI DESAIN REDUCED BEAM SECTION 6.1. Umum

Pada semua kasus, pemotongan sayap profil WF menunda terjadinya local buckling, akan tetapi meningkatkan kemungkinan terjadinya web buckling (tekuk pada badan) dan lateral-torsional buckling (tekuk lateral) karena pengurangan kekakuan pada sayap. Bentuk tekuk yang terjadi pada reduced beam bisa dilihat pada Gambar 6.1.

Gambar 6.1 Bentuk tekuk yang terjadi pada reduced beam

6.2. Prosedur Desain Reduced Beam Section

Dalam penggunaan RBS, ada beberapa batasan yang harus diterapkan berdasarkan penelitian dan tes yang telah berhasil dilakukan oleh SAC, AISC, dan FEMA. Yaitu :

1. Rasio L/d harus lebih besar dari lima

31

2. Pengurangan sayap tidak lebih dari 50% 3. Hanya berlaku untuk profil WF standardt

4. Jarak dari muka kolom ke area balok yang direduksi pada kedua sisi balok harus sama, atau simetris. 5. Untuk perlemahan, sendi plastis dapat diasumsikan terjadi di pertengahan panjang radius

pengurangan sayap. 6. Panjang total pengurangan berkisar antara 0.75db sampai db. Dimana db7. Pengurangan sayap dapat dimulai pada d

adalah tinggi profil balok. b

/4 dari muka kolom

6.3 Desain Reduced Beam Section

Pada Studi ini, desain Reduced Beam Section dilakukan pada struktur portal eksteriornya saja. Hal ini dikarenakan pada struktur gedung portal beban gempa terbesar dipikul oleh struktur portal eksteriornya.

Adapun balok balok yang akan mengalami desain Reduced Beam Section adalah sebagai berikut:

Tabel 6.1 Daftar Profil Baja Terpakai Untuk Balok

Notasi

h B Tw Tf Panjang

(mm) (mm) (mm) (mm) (m)

W400 400 200 8 13 5

W500 500 200 10 16 5 6.4 Perhitungan Desain Balok Reduced Beam Section 6.4.1 Perhitungan Desain Balok Reduced Beam Section

profil WF 400 x 200 x 8 x 13

fy = 250 Mpa fu = 410 Mpa

Ag = 84.12 cm2 iy = 4.54 cm

Zx = 1286 cm3 ix = 16.8 cm

Zy = 266 cm3 h = 36.8 cm

Ix = 23700 cm4 b = 40 cm Iy = 1740 cm4 tw = 0.8 cm

Sx = 1190 cm3 tf = 1.3 cm

Sy = 174 cm3

43 bd

r = 1.6 cm

Panjang profil ( L ) = 5 m Jarak pengurangan flens dari muka kolom ( a ) =0,75xbf = 0,75x200= 150 mm Jarak bentang balok yang telah direduksi ( b )

= 44003x

= 300 mm

Direncanakan panjang Reduced Beam Section sejarak db yaitu 400 mm atau 0,4 m.

Balok dengan Reduced Beam Section with radius cut

32

Gambar 6.2 Detail Reduced Beam Section WF 400 x 200 x 8x 13 evmM pactpc +=

xz =

22 37492

4140100

41

= 782.852 mm3

actpm

=782,852 cm = zF acty

= 1 x 2500 kg/cm x 782,852 cm = 1957.130 kg.cm

kgb

mV

actp

p 33,475.13030130.195722

=

==

Mc = 1957.130 kg.cm + (130.475,33 kg x 15 cm) = 3914.259,95 kg.cm = 39.142,59 kg.m

Balok tanpa Reduced Beam Section

Mp = fy x Zx = 2500 kg/cm2 x 1190 cm3

33

= 2975000 kg.cm = 29750 kg.m

Mc = Mp = 29750 kg.m Mc Balok RBS < Mc

7.1.1.1 Sambungan Balok Anak dengan Balok induk interior

Balok tanpa RBS 39.142,59kg.m < 29750 kg.m

Mu < Mn 19073.24 kg.m

34

40

8799,8=vpf = 219,99 kg/cm

2

akibat beban momen punter Mu

600549987,5

=HMf

:

=916,64 kg/cm2

ftotal 22 hmrp ff + = = ( ) ( )22 64,91299,219 + ftotal = 938,77 kg/cm

cmcmf

ftn

totale 593,012214

77,938===

2

707,0594,0

707,0== e

ta = 0,840 cm

Untuk las tumpul penetrasi penuh, tebal las = tf = 1,4 cm.

Sehingga : a = 0,840 cm < tf = 1,4 cm (OK)

a mak < 14 1,6 = 12,4 mm > a

dipakai a = 14 mm

f total = 938,77 kg/cm2 < fn = 0,75 x 2214kg/cm2

= 1660,5 kg/cm2

7.1.1.2 Sambungan Antar balok tepi dan kolom

(ok)

Dari hasil analisa SAP pada lantai 3 pada frame 407 diperoleh : WF 500 x 200 x 10 x 14 Pu = 4636,70 kg Mu = - 386369 kgm

Sambungan Balok WF 500 x 200 x 10 x 14

Misal te = 1 cm

A = 2 x 20 = 40 cm2

S = b x d = 50 x 20 = 1000 cm2

Mu = 386369 kg cm

Pu = 4636,70 kg

balok : 200500

200

500

Kolom 200600

35

Kuat rencana Las :

fn = . 0,6 . E70

fn = 0,75 . 0,7 . 70 . 70,3 = 2214 kg/cm2

Akibat beban geser sentries Pu

4070,4636

=vpf

:

= 115,917 kg/c

akibat beban momen punter Mu

1000386369

=HMf

:

=386,368 kg/cm2

ftotal 22 hmrp ff + =

= ( ) ( )22 368,386917,115 +

ftotal = 403,381 kg/cm

cmcmf

ftn

totale 182,012214

381,403===

2

707,0182,0

707,0== e

ta = 0,257 cm

Untuk las tumpul penetrasi penuh, tebal las = tf = 1,4 cm.

Sehingga : a = 0,257 cm < tf = 1,4 cm (OK)

a mak < 14 1,6 = 12,4 mm > a

dipakai a = 14 mm

f total = 403,381 kg/cm2 < fn= 0,75 x 2214kg/cm2

= 1660,5 kg/cm2

8.1. PRE PROCESSING

(ok)

BAB VIII

ANALISA BALOK RBS DENGAN ABAQUS 6.7

Pemodelan geometrik struktur dengan bentuk yang diinginkan, beserta input data-data seperti jenis

material yang digunakan, pola beban, rekatan antar elemen, jenis perletakan, dan messing element. Adapun

step-step dari abaqus dalam pemodelan yaitu:

8.1.1. Parts Step ini merupakan penggambaran bentuk awal dari geometrik struktur dengan menggunakan titik-titik

koordinat dalam penggambaran untuk masing-masing element struktur

King-Cross : Profil King_Cross (yang ditunjukkan dalam gambar 8.1) dalam desain struktur ini digunakan sebagai kolom. Untuk dimensi profilnya sendiri yaitu K600x200x11x17 dengan panjang 4000mm

36

Gambar8.1 Tahap Penggambaran profil king cross

WF : Profil WF (yang ditunjukkan dalam gambar 8.2) didalam desain digunakan sebagai balok dan frame pengaku untuk shear wall. Dimensi profil WF yang digunakan dalam desain ini: - Profil WF 400x200x8x13 sebagai balok induk dengan panjang 4000 mm - Profil WF 300x200x9x14 sebagai balok anak dengan panjang 4000mm

Gambar8.2 Tahap Penggambaran profil

Plat : plat (yang ditunjukkan dalam gambar 8.3) digunakan sebagai reduced beam section dalam desain struktur ini. Plat yang digunakan BJ41 dengan tebal 14 mm dan dimensi pelat 200x340 (mm).

Gambar8.3 Tahap Penggambaran plat Gambar 8.4 Gambar profil king cross

37

Gambar 8.5 Gambar profil WF

Gambar 8.4 dan 8.5 merupakan bentuk element yang sudah jadi di dalam 1 part. Yang nantinya akan disatukan dalam 1 bentuk geometri utuh melalui assembly

Gambar 8.6 Gambar meshing profil king-cros

BAB VIII

KESIMPULAN DAN SARAN

8.1. Kesimpulan Dimensi Profil ;

Dari hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada struktur gedung, didapatkan hasil sebagai berikut : Balok anak

WF 300x200x9x14

Balok Induk Eksterior : Untuk lantai 1 s/d 10

WF 500x200x10x16

Balok Induk Interior : Untuk lantai 1 s/d 10

WF 400x200x13x13

Kolom : a. Lantai 1 s/d 4 : K 600x200x11x17 b. Lantai 6 s/d 7 : K 400x200x13x18 c. Lantai 5 s/d 4 : K 500x200x10x16

38

d. Lantai 8 s/d 10 : K 364x174x6x9

1. Dari analisa SAP terlihat bahwa Struktur dengan Balok tanpa RBS memiliki deformasi maksimu =

161.494 mm, dan dari analisa ABAQUS balok dengan Reduced Beam Section ubtuk balok dengan bentuk variable cut memiliki defrmasi maksimum = -893,756 mm, artinya bahwa balok dengan RBS akan lebih dulu mengalami kelehan terlebih dahulu akibat beban-beban yang bekerja pada portal dibandingkan dengan balok tanpa RBS.

2. Dari analisa dengan menggunakan software abaqus terlihat bahwa sendi plastis akan terjadi pada daerah yang telah direduced, artinya konsep desain Kolom Kuat Balok Lemah tercapai

Saran

1. Perlu dilakukan analisa struktur gedung penuh dan penggunaan beban cyclic menggunakan software abaqus untuk menganalisa perilaku RBS dengan sempurna.

2. Perlu pembelajaran program ABAQUS secara advance untuk melakukan percobaan bahan dengan teknologi komputer

39

Kontrol Penampang (Local Buckling)Pelat sayap(2.7)Kontrol Tekuk LateralKontrol Kuat Geser

Kontrol TarikKontrol PenampangKontrol Kekakuan PortalAmplifikasi Momen Struktur PortalPersamaan Interaksi Tekan Lentur

III.1 Penjelasan Bagan Alir Penyelesaian Tugas AkhirPerencanaan dimensi balok menggunakan LRFDPerencanaan tebal pelat menggunakan Tabel 2Tabel perencanaan praktisPerencanaan dimensi kolom menggunakan LRFDPermodelan Konfigurasi BangunanFungsi bangunan adalah perkantoranJenis tanah adalah tanah lunakMutu baja yang digunakan adalah BJ 41II.1.3 Penentuan pembebanan yang mungkin Terjadi pada strukturBAB IVPERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDERa. Beban Superimposed (Berguna)Gambar 4.1 - Penulangan Bondek Atapb. Beban Matia. Beban Superimposed (Berguna)Gambar 4.2 - Penulangan Bondek Lantaib. Beban MatiGambar 4.3 Denah Pembebanan Balok AnakUPembebanan :UKontrol Lendutan= = = 1.39 cmUKontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling)Profil penampang kompak, maka Mn = MpUKontrol Lateral BucklingJarak Penahan Lateral Lb = 100 cmLr = 742,890 cmUKontrol Kuat GeserSyarat : Vn Vu7.1.1.1 Sambungan Balok Anak dengan Balok induk interior7.1.1.2 Sambungan Antar balok tepi dan kolom

BAB VIIIKESIMPULAN DAN SARAN8.1. Kesimpulan