SKRIPSI
STUDI KOMPARASI GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN REINFORCED CONCRETE COUPLED WALL SYSTEM DAN HYBRID COUPLED WALL SYSTEM WITH
REPLACEABLE FUSE
LAURENSIUS IVAN NPM : 6101801064
PEMBIMBING : Lidya Fransisca Tjong, Ir., M.T.
KO-PEMBIMBING : Liyanto Eddy, Ph.D.
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
(Terakreditasi Berdasarkan SK BAN-PT Nomor : 11370/SK/BAN-PT/AK-ISK/S/X/2021)
BANDUNG
JANUARI 2022
SKRIPSI
STUDI KOMPARASI GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN REINFORCED CONCRETE COUPLED WALL SYSTEM DAN HYBRID COUPLED WALL SYSTEM WITH
REPLACEABLE FUSE
LAURENSIUS IVAN NPM : 6101801064
PEMBIMBING: Lidya Fransisca Tjong, Ir., M.T. ___________
KO-PEMBIMBING: Liyanto Eddy, Ph.D. ___________
PENGUJI 1: Dr. Johannes Adhijoso Tjondro ___________
PENGUJI 2: Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D. ___________
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
(Terakreditasi Berdasarkan SK BAN-PT Nomor : 11370/SK/BAN-PT/AK-ISK/S/X/2021)
BANDUNG
JANUARI 2022
PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini, dengan data diri sebagai berikut :
Nama : Laurensius Ivan
NPM : 6101801064
Program Studi : Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan
Menyatakan bahwa skripsi saya dengan judul Studi Komparasi Gedung Beton Bertulang dengan Reinforced Concrete Coupled Wall System dan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse adalah benar – benar karya saya sendiri di bawah bimbingan dosen pembimbing dan ko-pembimbing. Saya tidak melakukan penjiplakan atau pengutipan dengan cara – cara yang tidak sesuai dengan etika keilmuan yang berlaku dalam masyarakat keilmuan. Apabila di kemudian hari ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya, atau jika ada tuntutan formal atau non formal dari pihak lain berkaitan dengan keaslian karya saya ini, saya siap menanggung segala resiko, akibat, dan/atau sanksi yang dijatuhkan kepada saya, termasuk pembatalan gelar akademik yang saya peroleh dari Universitas Katolik Parahyangan.
Jakarta, 19 Januari 2022
Laurensius Ivan 6101801064
i
STUDI KOMPARASI GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN REINFORCED CONCRETE COUPLED WALL SYSTEM DAN HYBRID COUPLED WALL SYSTEM WITH
REPLACEABLE FUSE
Laurensius Ivan 6101801064
Pembimbing: Lidya Fransisca Tjong, Ir., M.T.
Ko-Pembimbing: Liyanto Eddy, P.hD.
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
(Terakreditasi Berdasarkan SK BAN-PT Nomor : 11370/SK/BAN-PT/AK-ISK/S/X/2021)
BANDUNG JANUARI 2022
ABSTRAK
Gedung yang dibangun pada wilayah dengan aktivitas seismik yang tinggi harus dirancang menggunakan sistem struktur dengan daktilitas dan tahanan lateral yang memadai. Sistem struktur yang tepat untuk digunakan pada struktur gedung tinggi adalah sistem struktur ganda. Studi ini dilakukan dengan meneliti dua tipe sistem struktur ganda, yaitu hybrid coupled wall system with replaceable fuse (HCWs) dan reinforced concrete coupled wall system (RCCWs). Sistem struktur HCWs menggunakan balok kopel baja dengan sekering yang dapat diganti (replaceable fuse), sedangkan sistem struktur RCCWs menggunakan balok kopel beton konvensional. Penggunaan balok kopel baja pada sistem struktur HCWs muncul sebagai alternatif yang layak untuk menggantikan fungsi dari balok kopel beton konvensional karena memiliki karakteristik disipasi energi yang besar, tinggi elemen yang rendah, dan mudah dikonstruksi. Berdasarkan hasil analisis nonlinear, mekanisme kelelehan yang diharapkan dari balok kopel baja dan beton untuk leleh di sepanjang ketinggian dari gedung dan diikuti oleh kelelehan pilar dinding pada bagian dasarnya sudah tercapai. Kapasitas geser leleh fuse umumnya lebih besar dari balok kopel beton karena deformasi inelastis fuse baru terjadi saat percepatan gerakan tanah mencapai skala maksimum, sedangkan balok kopel beton terjadi sebelum percepatan gerakan tanah mencapai skala maksimum. Selain itu, fuse juga memiliki kelelehan geser yang lebih daktail karena mampu melakukan deformasi inelastis secara signifikan. Performa objektif fuse dan balok kopel beton ditentukan sesuai kriteria penerimaan pada ASCE 41-17. Fuse dan balok kopel beton memenuhi kriteria penerimaan Life Safety (LS). Semantara itu, performa objektif global struktur gedung HCWs dan RCCWs yang ditentukan sesuai FEMA-256 (2000) memenuhi kriteria penerimaan Life Safety (LS).
Kata Kunci : sistem ganda, HCWs, RCCWs, fuse, balok kopel beton, performa objektif
iii
COMPARATIVE STUDY OF REINFORCED CONCRETE BUILDING WITH REINFORCED CONCRETE COUPLED WALL SYSTEM AND HYBRID COUPLED WALL SYSTEM
WITH REPLACEABLE FUSE
Laurensius Ivan 6101801064
Advisor: Lidya Fransisca Tjong, Ir., M.T.
Co-Advisor: Liyanto Eddy, P.hD.
PARAHYANGAN CATHOLIC UNIVERSITY FACULTY OF ENGINEERING
DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING
(Acreditated By SK BAN-PT Number : 11370/SK/BAN-PT/AK-ISK/S/X/2021)
BANDUNG JANUARI 2022
ABSTRACT
Buildings that were built in high seismic activity areas must be designed using a structural system with adequate lateral resistance and ductility. Dual system structures are commonly used in high-rise buildings. This study seeks to compare two different types of dual system structures, which are a hybrid coupled wall system with replaceable fuses (HCWs) and a reinforced concrete coupled wall system (RCCWs). HCWs use a steel coupling beam with a replaceable fuse at the middle span, while the RCCWs uses a conventional reinforced coupling beam. Steel coupling beam considers being an alternative to replace the function of reinforced concrete coupling beams because of its characteristics, such as high energy dissipation, low element height, and ease of construction. The results of the nonlinear analysis show that the expected yield mechanism of steel and concrete coupling beam is within reach, where the coupling beams yield over the height of the building, followed by the yielding at the base of the shear wall structure. The fuse's yield shear capacity is generally larger than that of the concrete coupling because the inelastic deformation of the fuse only occurs when the acceleration of the ground movement reaches the maximum scale, while the concrete coupling occurs before the acceleration of the ground movement reaches the maximum scale. In addition, the fuse also has a more ductile shear yield because it can perform significant inelastic deformation. The objective performance of fuses and concrete coupling beams is determined according to the acceptance criteria in ASCE 41- 17. The concrete fuse and coupling beam meet the Life Safety (LS) acceptance criteria.
Meanwhile, the global objective performance of HCWs and RCCWs building structures determined according to FEMA-256 (2000) meets the Life Safety (LS) acceptance criteria.
Keywords: dual system, HCWs, RCCWs, fuse, concrete coupling beam, objective performance
v
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat, rahmat, perlindungan, dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Studi Komparasi Gedung Beton Bertulang dengan Reinforced Concrete Coupled Wall System dan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse dengan baik dan tepat waktu. Skripsi ini merupakan syarat akademik dalam menyelesaikan studi tingkat Sarjana di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil Universitas Katolik Parahyangan, Bandung.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Orang tua dan keluarga penulis yang senantiasa selalu memberikan dukungan, doa, semangat, dan motivasi kepada penulis selama proses penyusunan skripsi ini
2. Ibu Lidya Fransisca Tjong, Ir., M.T. selaku dosen pembimbing dan Bapak Liyanto Eddy, Ph.D. selaku dosen ko-pembimbing yang telah memberi banyak arahan, bimbingan, dan pengetahuan kepada penulis selama proses penyusunan skripsi ini
3. Bapak Dr. Johannes Adhijoso Tjondro dan Bapak Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D. selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran kepada penulis guna menyempurnakan skripsi ini
4. Dosen Program Studi Teknik Sipil yang telah memberikan banyak ilmu kepada penulis selama penulis menjalani masa perkuliahan, Dr. Djoni Simanta, Wivia Octarena Nugroho, S.T., M.T., Altho Sagara, S.T., M.T., dan seluruh dosen lainnya yang tidak bisa disebutkan oleh penulis 5. Teman seperjuangan selama masa skripsi, Taufan Rahman Santoso, Eldo
Harvianto, Haris Santoso, Ari Adrianto dan Elbert Adelwin yang telah memberikan dukungan dan saran kepada penulis selama proses penyusunan skripsi ini
6. Janet Gabriella Emendish yang telah membantu dan memberikan ide kepada penulis selama penyusunan skripsi ini
7. Teman – teman Teknik Sipil UNPAR 2018 yang telah memberikan banyak pengalaman berkesan selama perkuliahan
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan waktu dan kemampuan penulis sehingga penulis mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang membangun untuk penyusunan karya selanjutnya.
Jakarta, 19 Januari 2022
Laurensius Ivan
6101801064
vii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... iii
PRAKATA ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xvi
DAFTAR TABEL ... xxi
DAFTAR LAMPIRAN ... xxvi BAB 1 PENDAHULUAN ... 1-1 1.1 Latar Belakang ... 1-1 1.2 Inti Permasalahan ... 1-3 1.3 Tujuan Penulisan ... 1-4 1.4 Pembatasan Masalah ... 1-4 1.5 Metode Penulisan ... 1-10 1.6 Diagram Alir Penelitian ... 1-10 BAB 2 DASAR TEORI ... 2-1 2.1 Pengertian Dinding Struktural Khusus dan Balok Kopel ... 2-1 2.2 Sistem Struktur Dinding Kopel Hybrid dengan Sekering yang dapat
Diganti (Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse) ... 2-3 2.2.1 Pendahuluan tentang Sistem Struktur Dinding Kopel ... 2-3 2.2.2 Balok Kopel Baja dengan Sekering yang dapat Diganti (F-SCB) ...
………. 2-5 2.2.3 Struktur Dinding Kopel Hybrid (HCW) ... 2-9 2.3 Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan
Non Gedung Berdasarkan SNI 1726:2019 ... 2-12 2.3.1 Gempa Rencana ... 2-12
2.3.2 Faktor Keutamaan Gempa dan Kategori Risiko Struktur Bangunan
………... 2-12 2.3.3 Klasifikasi Situs Tanah ... 2-14 2.3.4 Koefisien Situs dan Parameter Respons Spektral Percepatan Gempa Maksimum (MCER) ... 2-15 2.3.5 Parameter Percepatan Spektral Desain... 2-16 2.3.6 Spektrum Respons Desain ... 2-17 2.3.7 Kategori Desain Seismik ... 2-18 2.3.8 Sistem Struktur ... 2-19 2.3.9 Ketidakberaturan Struktur ... 2-20 2.3.10 Faktor Redundansi ... 2-24 2.3.11 Kombinasi Pembebanan ... 2-25 2.3.12 Arah Pembebanan Struktur ... 2-26 2.3.13 Berat Seismik Efektif ... 2-26 2.3.14 Analisis Gaya Lateral Ekivalen ... 2-27 2.3.15 Analisis Spektrum Respons Ragam ... 2-32 2.3.16 Analisis Riwayat Waktu Nonlinier ... 2-35 2.4 Desain Struktur Berbasis Kinerja ... 2-37 2.4.1 Sendi Plastis ... 2-38 2.4.2 Performa Objektif Struktur ... 2-44 2.5 Ketentuan Seismik untuk Bangunan Gedung Baja Struktural Berdasarkan SNI 7860:2020 ... 2-45 2.5.1 Persyaratan Komponen Struktural ... 2-45 2.5.2 Dinding Geser Khusus Komposit (DGK-K) ... 2-46 2.6 Persyaratan Beton Struktural untuk Bangunan Gedung Berdasarkan SNI 2847:2019 ... 2-47
ix
2.6.1 Dinding Struktural Khusus ... 2-47 2.6.2 Balok Kopel ... 2-49 BAB 3 STUDI KASUS ... 3-1 3.1 Data Pemodelan ... 3-1
3.1.1 Data Struktur ... 3-2 3.1.2 Data Material ... 3-3 3.2 Data Pembebanan ... 3-3
3.2.1 Beban Mati ... 3-3 3.2.2 Beban Mati Tambahan ... 3-4 3.2.3 Beban Hidup ... 3-4 3.2.4 Beban Gempa Spektrum ... 3-4 3.2.5 Beban Gempa Riwayat Waktu ... 3-5 3.3 Kombinasi Pembebanan ... 3-5 3.4 Komponen Struktural Gedung HCWs ... 3-6
3.4.1 Komponen Balok Kopel Baja ... 3-6 3.4.2 Komponen Dinding Geser Hybrid ... 3-7 3.5 Komponen Struktural Gedung RCCWs ... 3-7 3.5.1 Komponen Balok Kopel Beton Bertulang ... 3-7 3.5.2 Komponen Dinding Geser Beton Bertulang ... 3-8 BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 4-1 4.1 Analisis Modal ... 4-1
4.1.1 Gerak Dominan Struktur ... 4-1 4.1.2 Partisipasi Massa Ragam ... 4-2 4.2 Analisis Gaya Lateral Ekivalen ... 4-5 4.2.1 Ketidakberaturan Horizontal Struktur ... 4-5 4.2.2 Ketidakberaturan Vertikal Struktur ... 4-12
4.2.3 Pengaruh Torsi Bawaan ... 4-21 4.2.4 Pengaruh Torsi Tak Terduga ... 4-21 4.2.5 Syarat Sistem Ganda ... 4-24 4.3 Analisis Spektrum Respons Ragam ... 4-26 4.3.1 Faktor Redundansi ... 4-26 4.3.2 Efek P-Delta ... 4-29 4.3.3 Simpangan Antar Tingkat ... 4-31 4.3.4 Kekakuan Tingkat ... 4-35 4.3.5 Gaya Geser Tingkat... 4-37 4.4 Analisis Elastis Struktur ... 4-39
4.4.1 Analisis Elastis Struktur Hybrid Coupled Wall System (HCWs) ...
……….. 4-40 4.4.2 Analisis Elastis Struktur Reinforced Concrete Coupled Wall System (RCCWs) ... 4-47 4.5 Analisis Riwayat Waktu Nonlinear... 4-52
4.5.1 Skala Percepatan Gerakan Tanah ... 4-52 4.5.2 Plastifikasi ... 4-53 4.5.3 Simpangan Antar Tingkat ... 4-61 4.5.4 Gaya Geser Dasar ... 4-66 4.6 Performa Objektif ... 4-68
4.6.1 Performa Objektif Balok Kopel ... 4-68 4.6.2 Performa Objektif Struktur ... 4-69 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 5-1 5.1 Kesimpulan ... 5-1 5.2 Saran ... 5-4 DAFTAR PUSTAKA ... xxvii
xi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
ACI : American Concrete Institute
AISC : American Institute Of Steel Construction ASCE : American Society Of Civil Engineers
𝐴 : Luas penampang balok kopel beton
𝐴 : Faktor pembesaran torsi tak terduga
𝑏 : Lebar sayap profil H-Beam
𝐶 : Faktor perbesaran defleksi
𝐶 : Koefisien respons seismik
𝐶 : Gaya tekan tulangan diagonal saat ultimit
𝐶 : Faktor distribusi vertikal
𝐶 : Gaya tekan tulangan diagonal saat leleh
𝐷 : Beban mati
𝑑 : Tinggi badang profil H-Beam
𝐸 : Modulus Elastisitas Baja
𝐸 : Beban gempa
𝐸 : Beban gempa horizontal
𝐸 : Beban gempa vertikal
𝑒 : Panjang fuse
FEMA : Federal Emergency Management Agency
𝐹 : Percepatan getaran periode pendek
𝐹 : Gaya geser seismik di tingkat ke-i
𝐹 : Gaya seismik lateral
𝐹 : Percepatan getaran periode 1 detik
𝐹 : Tegangan leleh baja
𝑓 : unconfined compressive strength 𝑓 : confined compressive strength
G : Modulus geser baja
HCWs : Hybrid coupled wall system with replaceable fuse
ℎ : Ketinggian struktur
ℎ : Tinggi tingkat di bawah tingkat x
ℎ : Tinggi badan profil H-Beam
𝐼 : Faktor keutamaan gempa
𝐾 : Kekakuan elastis dari fuse
𝑘 : Faktor periode struktur
𝐿 : Panjang balok kopel beton
𝐿 : Beban hidup
𝐿 : Panjang elemen fuse
𝐿 : Beban hidup atap
𝑀 : Momen kapasitas dari fuse
𝑀 : Momen lentur nominal
𝑀 : Momen lentur plastis
𝑀 : Momen kapasitas dinding geser
𝑀 : Momen lentur ultimit
𝑃 : Beban desain vertikal
xiii
𝑄 : Pengaruh gaya gempa horizontal
𝑄 : Kekuatan leleh terekspektasi
RCCWs : Reinforced concrete coupled wall system
𝑅 : Beban hujan
𝑅 : Koefisien modifikasi respons
𝑅 : Faktor kuat leleh terekspektasi
SNI : Standar Nasional Indonesia
𝑆 : Spektrum respons percepatan desain
𝑆 : Parameter percepatan spektral periode pendek 𝑆 : Parameter percepatan spektral periode 1 detik
𝑆 : Percepatan pada periode pendek
𝑆 : Percepatan pada periode 1 detik
𝑆 : Parameter respons spektral periode pendek
𝑆 : Modulus elastis penampang
𝑆 : Parameter respons spektral periode 1 detik
𝑇 : Periode fundamental struktur
𝑇 : Periode fundamental pendekatan
𝑇 : Periode fundamental hasil analisis struktur
𝑇 : Peta transisi periode panjang
𝑇 : Gaya Tarik tulangan diagonal saat leleh
𝑡 : Tebal sayap profil H-Beam
𝑡 : Tebal badan profil H-Beam
𝑉 : Gaya geser dasar seismik
𝑉 : Gaya geser kapasitas dari fuse
𝑉 : Gaya geser desain dinding geser
𝑉 : Kekuatan geser nominal
𝑉 : Gaya geser plastis
𝑉 : Gaya geser dasar analisis ragam
𝑉 : Gaya geser ultimit
𝑉 : Gaya geser seismik
𝑉 : Gaya tingkat desain seismik di setiap tingkat
𝑉 : Gaya geser leleh
𝑊 : Beban angin
𝑊 : Berat seismik efektif
𝑤 : Berat seismik efektif
𝑍 : Modulus plastis penampang
𝛼 : Sudut kemiringan tulangan diagonal
Δ : Simpangan antar tingkat desain
Δ : Deformasi ultimit
Δ : Deformasi gagal
Δ : Deformasi leleh
𝛿 : Perpindahan rata – rata di tingkat x
𝛿 : Perpindahan maksimum di tingkat x
𝛿 : Simpangan pusat massa di tingkat ke-x
𝛿 : Simpangan elastis di tingkat ke-x
𝜀 : stain confined compressive strength
xv
𝜀 : Strain at failure
𝜀 : Regangan tulangan diagonal saat leleh
𝜂 : Koefisien kekakuan elastis dari fuse
𝜃 : Koefisien stabilitas
𝜃 : Rotasi kord leleh
𝜌 : Faktor redundansi
𝜙 : Faktor reduksi kekuatan lentur
𝜙 : Faktor reduksi kekuatan geser
Ω : Faktor kuat lebih lentur
Ω : Faktor kuat lebih
𝜔 : Faktor kuat lebih dinding geser hybrid
𝜔 : Faktor amplifikasi dinamik
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 (a) Denah Tipikal Gedung dengan Reinforced Concrete Coupled Wall System ... 1-6
Gambar 1.1 (b) Potongan As 1-1 Gedung dengan Reinfoced Concrete Coupled Wall System ... 1-6 Gambar 1.1 (c) Potongan As 3-3 Gedung dengan Reinfoced Concrete Coupled Wall System ... 1-7
Gambar 1.1 (d) Model 3 Dimensi Gedung dengan Reinfoced Concrete Coupled Wall System ... 1-7
Gambar 1.2 (a) Denah Tipikal Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse ... 1-8
Gambar 1.2 (b) Potongan As 1-1 Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse ... 1-8
Gambar 1.2 (c) Potongan As 3-3 Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse ... 1-9
Gambar 1.2 (d) Model 3 Dimensi Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse ... 1-9
Gambar 1.3 Diagram Alir ... 1-10 Gambar 1.4 Diagram Alir ( Lanjutan ) ... 1-11 Gambar 1.5 Diagram Alir ( Lanjutan ) ... 1-12 Gambar 1.6 Diagram Alir ( Lanjutan ) ... 1-13 Gambar 2.1 Variasi Kongfigurasi Dinding Geser ... 2-1 Gambar 2.2 Geometri dan Target Mekanisme Kelelehan pada Dinding Kopel . 2-2 Gambar 2.3 Sistem Struktur Dinding Kopel dengan Perimeter Rangka Baja .... 2-3 Gambar 2.4 Respons Lateral & Kinerja Daktilitas Sistem Struktur Dinding Kopel ... 2-4 Gambar 2.5 Balok Kopel Baja dengan Sekering yang dapat Diganti ... 2-5 Gambar 2.6 Diagram Gaya pada Balok Baja Tertanam ... 2-8 Gambar 2.7 Redistribusi Vertikal Gaya Geser Balok Kopel ... 2-10 Gambar 2.8 Model Analisis Struktur Dinding Kopel Hybrid ... 2-11
xvii
Gambar 2.9 Peta Transisi Periode Panjang (TL) Wilayah Indonesia ... 2-18 Gambar 2.10 Spektrum Respons Desain ... 2-18 Gambar 2.11 Ketidakberaturan Torsi Tipe 1a ... 2-20 Gambar 2.12 Ketidakberaturan Torsi Berlebihan Tipe 1b ... 2-20 Gambar 2.13 Ketidakberaturan Sudut Dalam ... 2-21 Gambar 2.14 Ketidakberaturan Diskontinuitas Diafragma ... 2-21 Gambar 2.15 Ketidakberaturan Akibat Pergeseran Tegak Lurus terhadap Bidang..
... …2-21 Gambar 2.16 Ketidakberaturan Sistem Nonparalel ... 2-22 Gambar 2.17 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1a ... 2-22 Gambar 2.18 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Berlebihan Tipe 1b…...
... 2-22 Gambar 2.19 Ketidakberaturan Berat (Massa) ... 2-23 Gambar 2.20 Ketidakberaturan Geometri Vertikal ... 2-23 Gambar 2.21 Ketidakberaturan akibat Diskontinuitas Bidang pada Elemen Vertikal ... 2-23 Gambar 2.22 Ketidakberaturan Tingkat Lemah akibat Diskontinuitas pada Kekuatan Lateral Tingkat ... 2-24 Gambar 2.23 Ketidakberaturan Tingkat Lemah Berlebihan akibat Diskontinuitas pada Kekuatan Lateral Tingkat ... 2-24 Gambar 2.24 Faktor Pembesaran Torsi Tak Terduga ... 2-31 Gambar 2.25 Periode Fundamental Struktur ... 2-34 Gambar 2.26 Kurva Tegangan-Regangan ... 2-38 Gambar 2.27 Kurva Gaya-Deformasi yang Digeneralisasikan ... 2-39 Gambar 2.28 Model Rangka Batang (truss model) Hindi dan Hassan (2007) . 2-41 Gambar 2.29 Kurva Gaya-Deformasi Trilinear Hindi dan Hassan (2007) ... 2-41 Gambar 2.30 Gaya Geser untuk Dinding dengan ℎ𝑤𝑙𝑤 2.0 ... 2-48 Gambar 2.31 Kekangan Tulangan Diagonal Individu ... 2-49 Gambar 2.32 Kekangan Penuh pada Penampang Balok Beton dengan Tulangan Diagonal ... 2-49 Gambar 3.1 Komponen Balok Kopel Baja dengan Sekering (HCWs)... 3-1 Gambar 3.2 Komponen Balok Kopel Beton Bertulang (RCCWs) ... 3-2
Gambar 3.3 Kurva Spektrum Respons Desain (Jakarta) ... 3-5 Gambar 4.1 Perbandingan Simpangan Tingkat Arah X Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-34 Gambar 4.2 Perbandingan Simpangan Tingkat Arah Y Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-34 Gambar 4.3 Perbandingan Kekakuan Tingkat Arah X Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-36 Gambar 4.4 Perbandingan Kekakuan Tingkat Arah Y Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-36 Gambar 4.5 Perbandingan Gaya Geser Tingkat Arah X Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-38 Gambar 4.6 Perbandingan Gaya Geser Tingkat Arah Y Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-39 Gambar 4.7 Mekanisme Keruntuhan Struktur Gedung (Beam Mechanism) .... 4-40 Gambar 4.8 Potongan As 2-2, Demand/Capacity Ratio Komponen Sekering . 4-41 Gambar 4.9 Balok Kopel Baja H650x300 Model Gedung HCWs ... 4-42 Gambar 4.10 Geometri Dinding dan Tulangan Vertikal Dinding Geser Hybrid….
………4-43 Gambar 4.11 Potongan As 4-4, Demand/Capacity Ratio Komponen Kolom HCWs ... 4-45 Gambar 4.12 Potongan As A-A, Demand/Capacity Ratio Komponen Kolom HCWs ... 4-45 Gambar 4.13 Potongan As 4-4, Strong-Column/Weak-Beam Komponen Balok- Kolom HCWs ... 4-46 Gambar 4.14 Potongan As A-A, Strong-Column/Weak-Beam Komponen Balok- Kolom HCWs ... 4-46 Gambar 4.15 Balok Kopel Beton Bertulang CB500/1100 Model Gedung RCCWs ... 4-47 Gambar 4.16 Geometri Dinding dan Tulangan Vertikal Dinding Geser Beton Bertulang ... 4-48 Gambar 4.17 Potongan As 4-4, Demand/Capacity Ratio Komponen Kolom RCCWs ... 4-50
xix
Gambar 4.18 Potongan As A-A, Demand/Capacity Ratio Komponen Kolom RCCWs ... 4-50 Gambar 4.19 Potongan As 4-4, Strong-Column/Weak-Beam Komponen Balok- Kolom RCCWs ... 4-51 Gambar 4.20 Potongan As A-A, Strong-Column/Weak-Beam Komponen Balok- Kolom RCCWs ... 4-51 Gambar 4.21 Percepatan Gerakan Tanah Northridge, Los Angeles (1994) ... 4-52 Gambar 4.22 Percepatan Gerakan Tanah El – Centro, California (1940) ... 4-52 Gambar 4.23 Percepatan Gerakan Tanah Kobe, Jepang (1995) ... 4-53 Gambar 4.24 Plastifikasi Pertama Model Gedung HCWs Northridge (1994) . 4-55 Gambar 4.25 Plastifikasi Pertama Model Gedung HCWs El -Centro (1940) .. 4-55 Gambar 4.26 Plastifikasi Pertama Model Gedung HCWs Kobe (1940) ... 4-56 Gambar 4.27 Plastifikasi Pertama Model Gedung RCCWs Northridge (1994)…...
... 4-56 Gambar 4.28 Plastifikasi Pertama Model Gedung RCCWs El -Centro (1940)……
... 4-57 Gambar 4.29 Plastifikasi Pertama Model Gedung RCCWs Kobe (1940) ... 4-57 Gambar 4.30 Plastifikasi Terakhir Model Gedung HCWs Northridge (1994) 4-58 Gambar 4.31 Plastifikasi Terakhir Model Gedung HCWs El -Centro (1940) . 4-58 Gambar 4.32 Plastifikasi Terakhir Model Gedung HCWs Kobe (1940) ... 4-59 Gambar 4.33 Plastifikasi Terakhir Model Gedung RCCWs Northridge (1994)…..
... 4-59 Gambar 4.34 Plastifikasi Terakhir Model Gedung RCCWs El -Centro (1940)…...
... 4-60 Gambar 4.35 Plastifikasi Terakhir Model Gedung RCCWs Kobe (1940) ... 4-60 Gambar 4.36 Perbandingan Simpangan Tingkat Inelastis Arah X Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-63 Gambar 4.37 Perbandingan Simpangan Tingkat Inelastis Arah Y Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-63 Gambar 4.38 Perbandingan Simpangan Tingkat Inelastis Maksimum Arah X dan Y Model Gedung HCWs ... 4-65
Gambar 4.39 Perbandingan Simpangan Tingkat Inelastis Maksimum Arah X dan Y Model Gedung RCCWs ... 4-65 Gambar 4.40 Histori Gaya Geser Dasar Arah X Model Gedung HCWs ... 4-67 Gambar 4.41 Histori Gaya Geser Dasar Arah Y Model Gedung HCWs ... 4-67 Gambar 4.42 Histori Gaya Geser Dasar Arah X Model Gedung RCCWs ... 4-67 Gambar 4.43 Histori Gaya Geser Dasar Arah Y Model Gedung RCCWs ... 4-67
xxi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Non Gedung untuk Beban Gempa ... 2-12 Tabel 2.2 Faktor Keutamaan Gempa ... 2-14 Tabel 2.3 Klasifikasi Situs ... 2-14 Tabel 2.4 Koefisien Situs, Fa ... 2-16 Tabel 2.5 Koefisien Situs, Fv ... 2-16 Tabel 2.6 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Periode Pendek ... 2-19 Tabel 2.7 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan pada Periode 1 Detik ... 2-19 Tabel 2.8 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk Sistem Pemikul Gaya Seismik ... 2-19 Tabel 2.9 Kombinasi Pembebanan Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung...
………2-25 Tabel 2.10 Nilai Parameter Periode Pendekatan 𝐶𝑡 dan 𝑥 ... 2-29 Tabel 2.11 Koefisien untuk Batas Atas pada Periode yang Dihitung ... 2-29 Tabel 2.12 Simpangan Antar Tingkat Izin, ∆ , ... 2-33 Tabel 2.13 Parameter Model dan Kriteria Penerimaan Analisis Nonlinear link 2-40 Tabel 2.14 Parameter Model dan Kriteria Penerimaan Analisis Nonlinear
Coupling Beam ... 2-43
Tabel 2.15 Performa Objektif Struktur ... 2-44 Tabel 2.16 Batasan Rasio Lebar terhadap Tebal untuk Elemen Tekan ... 2-45 Tabel 2.17 Faktor Kuat Lebih pada Bagian Kritis ... 2-48 Tabel 2.18 Faktor Amplifikasi Dinamik ... 2-48 Tabel 3.1 Data Parameter Respons Spektra (Jakarta) ... 3-4 Tabel 3.2 Profil Baja Komponen Sekering (Fuse) ... 3-6 Tabel 3.3 Profil Baja Komponen Balok Baja Tertanam (embedded beam) ... 3-6 Tabel 3.4 Dimensi dan Tulangan Komponen Dinding Geser Hybrid ... 3-7 Tabel 3.5 Dimensi dan Tulangan Komponen Balok Kopel Beton Bertulang ... 3-7 Tabel 3.6 Dimensi dan Tulangan Komponen Dinding Geser Beton ... 3-8
Tabel 4.1 Gerak Dominan Struktur Model Gedung HCWs ... 4-1 Tabel 4.2 Gerak Dominan Struktur Model Gedung RCCWs ... 4-1 Tabel 4.3 Partisipasi Massa Ragam Model Gedung HCWs ... 4-2 Tabel 4.4 Partisipasi Massa Ragam Model Gedung RCCWs ... 4-3 Tabel 4.5 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung HCWs akibat Gempa EX ... 4-5 Tabel 4.6 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung HCWs akibat Gempa EXPT…..
... 4-6 Tabel 4.7 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung HCWs akibat Gempa EXMT….
... 4-6 Tabel 4.8 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung HCWs akibat Gempa EY ... 4-7 Tabel 4.9 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung HCWs akibat Gempa EYPT 4-7 Tabel 4.10 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung HCWs akibat Gempa EYMT...
………..4-8 Tabel 4.11 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EX…...
... 4-8 Tabel 4.12 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EXPT..
... 4-9 Tabel 4.13 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EXMT.
... 4-9 Tabel 4.14 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EY…...
... 4-10 Tabel 4.15 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EYPT..
... 4-10 Tabel 4.16 Ketidakberaturan Torsi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EYMT.
... 4-11 Tabel 4.17 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1a Model Gedung HCWs akibat Gempa EX ... 4-12 Tabel 4.18 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1a Model Gedung HCWs akibat Gempa EY ... 4-13 Tabel 4.19 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1a Model Gedung RCCWs akibat Gempa EX ... 4-13
xxiii
Tabel 4.20 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1a Model Gedung RCCWs akibat Gempa EY ... 4-14 Tabel 4.21 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1b Model Gedung HCWs akibat Gempa EX ... 4-14 Tabel 4.22 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1b Model Gedung HCWs akibat Gempa EY ... 4-15 Tabel 4.23 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1b Model Gedung RCCWs akibat Gempa EX ... 4-16 Tabel 4.24 Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Tipe 1b Model Gedung RCCWs akibat Gempa EY ... 4-16 Tabel 4.25 Ketidakberaturan Massa Model Gedung HCWs ... 4-17 Tabel 4.26 Ketidakberaturan Massa Model Gedung RCCWs... 4-17 Tabel 4.27 Ketidakberaturan Tingkat Lemah Model Gedung HCWs akibat
Gempa EX ... 4-18 Tabel 4.28 Ketidakberaturan Tingkat Lemah Model Gedung HCWs akibat
Gempa EY ... 4-19 Tabel 4.29 Ketidakberaturan Tingkat Lemah Model Gedung RCCWs akibat Gempa EX ... 4-19 Tabel 4.30 Ketidakberaturan Tingkat Lemah Model Gedung RCCWs akibat Gempa EY ... 4-20 Tabel 4.31 Pengaruh Torsi Bawaan Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-21 Tabel 4.32 Pengaruh Torsi Tak Terduga Model Gedung HCWs akibat Gempa EXPT dan EXMT ... 4-22 Tabel 4.33 Pengaruh Torsi Tak Terduga Model Gedung HCWs akibat Gempa EYPT dan EYMT ... 4-22 Tabel 4.34 Pengaruh Torsi Tak Terduga Model Gedung RCCWs akibat Gempa EXPT dan EXMT ... 4-23 Tabel 4.35 Pengaruh Torsi Tak Terduga Model Gedung RCCWs akibat Gempa EYPT dan EYMT ... 4-23 Tabel 4.36 Kontrol Syarat Sistem Ganda Model Gedung HCWs akibat Gempa EX ... 4-24
Tabel 4.37 Kontrol Syarat Sistem Ganda Model Gedung HCWs akibat Gempa EY ... 4-24 Tabel 4.38 Kontrol Syarat Sistem Ganda Model Gedung RCCWs akibat Gempa EX ... 4-25 Tabel 4.39 Kontrol Syarat Sistem Ganda Model Gedung RCCWs akibat Gempa EY ... 4-25 Tabel 4.40 Faktor Redundansi Model Gedung HCWs akibat Gempa EX ... 4-26 Tabel 4.41 Faktor Redundansi Model Gedung HCWs akibat Gempa EY ... 4-27 Tabel 4.42 Faktor Redundansi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EX... 4-27 Tabel 4.43 Faktor Redundansi Model Gedung RCCWs akibat Gempa EY... 4-28 Tabel 4.44 Efek P-delta Model Gedung HCWs akibat Gempa EX ... 4-29 Tabel 4.45 Efek P-delta Model Gedung HCWs akibat Gempa EY ... 4-29 Tabel 4.46 Efek P-delta Model Gedung RCCWs akibat Gempa EX ... 4-30 Tabel 4.47 Efek P-delta Model Gedung RCCWs akibat Gempa EY ... 4-30 Tabel 4.48 Simpangan Antar Tingkat Arah X Model Gedung HCWs... 4-31 Tabel 4.49 Simpangan Antar Tingkat Arah Y Model Gedung HCWs... 4-32 Tabel 4.50 Simpangan Antar Tingkat Arah X Model Gedung RCCWs ... 4-32 Tabel 4.51 Simpangan Antar Tingkat Arah Y Model Gedung RCCWs ... 4-33 Tabel 4.52 Kekakuan Tingkat Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-35 Tabel 4.53 Gaya Geser Tingkat Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-37 Tabel 4.54 Demand/Capacity Ratio Komponen Sekering ... 4-40 Tabel 4.55 Demand/Capacity Ratio Komponen Balok Baja Tertanam ... 4-42 Tabel 4.56 Demand/Capacity Ratio Dinding Geser Hybrid ... 4-43 Tabel 4.57 Demand/Capacity Ratio Komponen Balok Model Gedung HCWs……
... 4-44 Tabel 4.58 Demand/Capacity Ratio Komponen Kolom Model Gedung HCWs…..
...……… 4-44 Tabel 4.59 Demand/Capacity Ratio Komponen Balok Kopel Beton Bertulang…...
... 4-47 Tabel 4.60 Demand/Capacity Ratio Dinding Geser Beton Bertulang ... 4-48 Tabel 4.61 Demand/Capacity Ratio Komponen Balok Model Gedung RCCWs….
... 4-49
xxv
Tabel 4.62 Demand/Capacity Ratio Komponen Kolom Model Gedung RCCWs…
... 4-49 Tabel 4.63 Plastifikasi Model Gedung HCWs ... 4-53 Tabel 4.64 Plastifikasi Model Gedung RCCWs ... 4-53 Tabel 4.65 Simpangan Antar Tingkat Inelastis Model Gedung HCWs ... 4-61 Tabel 4.66 Simpangan Antar Tingkat Inelastis Model Gedung RCCWs ... 4-62 Tabel 4.67 Gaya Geser Dasar Maksimum Model Gedung HCWs dan RCCWs…..
... 4-66 Tabel 4.68 Deformasi Inelastis Maksimum Komponen Sekering... 4-68 Tabel 4.69 Kriteria Penerimaan Komponen Sekering ... 4-68 Tabel 4.70 Performa Objektif Komponen Sekering ... 4-68 Tabel 4.71 Deformasi Inelastis Maksimum Komponen Balok Kopel Beton .... 4-69 Tabel 4.72 Kriteria Penerimaan Komponen Balok Kopel Beton ... 4-69 Tabel 4.73 Performa Objektif Komponen Balok Kopel Beton ... 4-69 Tabel 4.74 Simpangan Lantai Atap Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-69 Tabel 4.75 Rasio Simpangan Lantai Atap Model Gedung HCWs dan RCCWs…...
... 4-70 Tabel 4.76 Performa Objektif Struktur Model Gedung HCWs dan RCCWs ... 4-70
xxvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 FAKTOR SKALA GEMPA STRUKTUR GEDUNG HCWs……
………L1-1
LAMPIRAN 2 FAKTOR SKALA GEMPA STRUKTUR GEDUNG RCCWs…..
………L2-1
LAMPIRAN 3 DESAIN BALOK KOPEL BAJA STRUKTUR GEDUNG HCWs ... L3-1 LAMPIRAN 4 DESAIN BALOK KOPEL BETON STRUKTUR GEDUNG
RCCWs………...L4-1
MPIRAN 5 DESAIN DINDING GESER STRUKTUR GEDUNG HCWs……….
... L5-1 LAMPIRAN 6 DESAIN DINDING GESER STRUKTUR GEDUNG RCCWs….
………....L6-1
1-1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Struktur gedung yang dibangun pada wilayah dengan aktivitas seismik yang tinggi harus dirancang berdasarkan persyaratan struktur bangunan tahan gempa.
Berdasarkan analisis parameter seismotektonik dengan pendekatan Gutenberg- Richter, Indonesia tercatat sebagai negara yang memiliki aktivitas seismik yang tinggi. Hal tersebut disebabkan oleh letak geografis negara Indonesia yang berbatasan langsung dengan 3 lempeng tektonik utama, yaitu lempeng Indo- Australia, lempeng Pasifik, dan lempeng Eurasia. Selain itu, wilayah negara Indonesia juga dikelilingi oleh cincin api pasifik alias ring of fire sehingga memiliki banyak gunung api yang aktif. Kondisi ini tentunya akan menyebabkan negara Indonesia sering dilanda oleh bencana alam gempa bumi. Oleh karena itu, pembangunan struktur gedung di Indonesia harus memenuhi standar persyaratan struktur bangunan tahan gempa. Namun, masalah lain akan muncul jika suatu gedung bertingkat harus menghadapi beban gempa yang melebihi dari beban gempa rencana. Gedung diperkirakan akan mengalami kerusakan sehingga harus segera diperbaiki. Perbaikan gedung yang rusak akibat gempa bumi akan membutuhkan waktu yang biaya yang lebih banyak karena sebagian besar kerusakan terjadi pada elemen struktural dari gedung. Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah tersebut maka diperlukan sistem struktur baru yang dapat meminimalkan kerusakan yang terjadi pada gedung.
Sistem struktur yang umumnya banyak digunakan pada gedung bertingkat adalah sistem rangka pemikul momen khusus (SRPMK). Sistem ini pertama kali diperkenalkan di Amerika Serikat sekitar tahun 1960-an. Bangunan yang menerapkan sistem ini harus dirancang mengikuti persyaratan khusus supaya dapat bertindak sebagai satu kesatuan saat memikul beban gempa. Kemudian, perkembangan pada bidang konstruksi juga menunjukan bahwa penggunaan dari
sistem rangka pemikul momen khusus dapat dikombinasikan dengan dinding struktural (dinding geser) membentuk suatu sistem struktur yang dikenal sebagai sistem ganda. Penggunaan dinding geser pada sistem sistem struktur ini dilakukan untuk meningkatkan kekakuan dan stabilitas dari struktur, serta mengurangi besarnya simpangan antar tingkat (story drift) yang terjadi akibat beban lateral.
Saat ini, dinding geser pada struktur bangunan biasanya digunakan bersamaan dengan balok kopel membentuk suatu sistem struktur dinding kopel beton bertulang (reinforced concrete coupled wall system). Sistem struktur ini umumnya banyak digunakan pada bangunan bertingkat tinggi dan sedang yang terletak pada lokasi gempa menengah hingga tinggi karena memiliki kekuatan dan kekakuan lateral yang secara signifikan lebih besar dibandingkan dengan kekakuan dari masing – masing pilar dinding. Kemudian, adanya aplikasi balok kopel pada sistem struktur ini juga akan mereduksi besarnya momen guling yang seharusnya dipikul oleh masing – masing pilar dinding. Pengurangan momen guling tersebut disebabkan oleh aksi kopel yang dihasilkan balok kopel melalui transfer gaya tarik dan tekan pada pilar dinding yang berdekatan sehingga dapat menahan sebagian momen guling yang diakibatkan oleh beban lateral.
Balok kopel umumnya dirancang untuk memiliki keruntuhan yang daktail saat menghadapi beban gempa. Namun, akibat besarnya gaya geser dan deformasi yang terjadi pada balok kopel, ditambah dengan rendahnya rasio panjang terhadap tinggi yang dimiliki oleh balok tentunya dapat menyebabkan penurunan tahanan geser yang dimiliki oleh balok kopel tersebut. Pada balok kopel beton bertulang, hal tersebut dapat diatasi dengan menyediakan tulangan diagonal khusus. Akan tetapi, konstruksi dari tulangan diagonal khusus ini tidak begitu disukai oleh para praktisi karena berpotensi meningkatkan waktu dan biaya konstruksi sehingga penggunaannya mulai dialihkan ke penggunaan balok kopel baja dengan sekering yang dapat diganti. Penggunaan dari balok kopel baja ini membentuk suatu sistem struktur baru yang dikenal sebagai sistem struktur dinding kopel hybrid dengan sekering yang dapat diganti (hybrid coupled wall system with replaceable fuse).
1-3
Harries dan Shahrooz (2005) menyatakan bahwa bangunan pertama yang mengadopsi sistem struktur dinding kopel hybrid dibangun pada pertengahan tahun 1960-an di Selandia Baru. Perilaku dan kinerja dari sistem struktur dinding kopel hybrid tidak jauh berbeda dengan sistem struktur dinding kopel beton bertulang.
Dalam respons terhadap beban gempa, sekering pada balok kopel baja dirancang untuk menyerap energi akibat beban gempa dengan cara yang serupa seperti sekering pada rangka baja eksentrik. Sekering ini umumnya ditempatkan tepat ditengah bentang dari balok kopel baja dan terhubung dengan balok baja tertanam (embedded beam) di kedua ujungnya. Penempatan tersebut dilakukan dengan maksud supaya saat sekering mengalami kerusakan, sekering dapat mudah diganti tanpa harus melibatkan penggantian balok kopel baja secara keseluruhan.
1.2 Inti Permasalahan
Sebagai sistem penahan gaya lateral, sistem dinding kopel umumnya banyak diaplikasikan pada struktur gedung bertingkat dan ditempatkan pada inti (core) dari suatu gedung. Komponen utama penahan gaya lateral dari sistem ini terdiri dari dinding geser dan balok kopel, dengan sebagian besar tahanan lateral pada struktur disediakan oleh balok kopel. Dalam respons terhadap beban gempa, sistem tersebut dapat menyerap energi akibat beban gempa melalui pembentukan sendi plastis pada daerah pertemuan balok kopel dengan muka dinding. Sendi plastis ini tentunya akan merusak balok kopel beton, ditambah dengan sulitnya proses perbaikan pada daerah sendi plastis sehingga harus dilakukan perbaikan elemen struktur balok kopel secara keseluruhan. Namun, dengan adanya inovasi untuk menggunakan sekering yang dapat diganti (replaceable fuse) di tengah bentang balok kopel baja diharapkan dapat meminimalkan kerusakan yang terjadi di sekitar pilar dinding beton. Mitchel (2013) juga menyimpulkan bahwa sendi plastis yang seharusnya terjadi pada muka pilar dinding akan dialihkan ke sekering yang bisa diganti di tengah bentang balok kopel baja dengan cara menyerap energi akibat beban gempa melalui kegagalan geser (shear yielding). Kerusakan yang terkonsentasi ini tentunya akan mempermudah proses perbaikan karena hanya perlu mengganti sekering yang rusak tanpa harus memperbaiki balok kopel secara keseluruhan.
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :
1. Melakukan perencanaan dan pemodelan struktur gedung beton bertulang yang menggunakan reinforced concrete coupled wall system dan hybrid coupled wall system with replaceable fuse
2. Melakukan perencanaan balok kopel baja pada hybrid coupled wall system yang terdiri dari elemen balok baja tertanam dan elemen sekering
3. Melakukan analisis kinerja dan perbandingan perilaku struktur gedung beton bertulang yang menggunakan reinforced concrete coupled wall system dan hybrid coupled wall system with replaceable fuse
4. Melakukan perbandingan perilaku struktur dinding geser yang dipasang balok kopel (Arah X) dan yang tidak dipasang balok kopel (Arah Y) pada struktur gedung beton bertulang yang menggunakan reinforced concrete coupled wall system dan hybrid coupled wall system with replaceable fuse
1.4 Pembatasan Masalah
Pembatasan masalah yang akan dibahas pada skripsi ini adalah sebagai berikut : 1. Analisis dilakukan terhadap gedung 15 lantai dengan ketinggian 54 m dan
denah simetri berukuran 24 m x 24 m. Gedung memiliki jarak antar bentang 8 m dan tinggi antar lantai 3,6 m. Gambar pemodelan dari gedung ditunjukan pada Gambar 1.1 (a) – 1.1 (d) dan Gambar 1.2 (a) – 1.2 (d) 2. Gedung pada Gambar 1.1 dimodelkan menggunakan balok kopel beton,
sedangkan gedung pada Gambar 1.2 dimodelkan menggunakan balok kopel baja dengan sekering yang dapat diganti. Gambar potongan dari gedung ditunjukan pada Gambar 1.1 (c) & 1.2 (c).
3. Gedung direncanakan terletak di Jakarta dengan kelas situs tanah lunak (SE) 4. Gedung berfungsi sebagai gedung perkantoran
5. Sistem struktur yang digunakan adalah sistem ganda dengan rangka pemikul momen khusus yang mampu menahan paling sedikit 25% gaya seismik yang ditetapkan. Gedung pada Gambar 1.1 menggunakan sistem struktur dinding geser beton bertulang khusus, sedangkan gedung pada Gambar 1.2 menggunakan sistem struktur dinding geser baja dan beton komposit khusus
1-5
6. Rangka momen khusus, dinding geser, pelat lantai, dan balok kopel beton menggunakan material beton dengan mutu beton, 𝑓 35 MPa dan mutu tulangan, 𝑓 420 MPa
7. Balok kopel baja menggunakan profil baja H-Beam dengan standar Japanese Industrial Standard (JIS). Balok baja tertanam (embedded beam) menggunakan profil baja dengan tegangan leleh minimum, F 450 MPa dan tegangan tarik ultimit, F 550 MPa, sedangkan sekering (fuse) menggunakan profil baja dengan tegangan leleh minimum, F 345 MPa dan tegangan tarik ultimit, F 450 MPa
8. Balok kopel dimodelkan untuk mengalami kegagalan akibat geser
9. Sendi plastis komponen struktural (balok, kolom, dan dinding geser) dan komponen balok kopel baik baja maupun beton bertulang dimodelkan sesuai parameter model pada ASCE 41-17
10. Analisis linear yang digunakan untuk merencanakan struktur gedung adalah analisis gaya lateral ekivalen (equivalent lateral force analysis) dan analisis spektrum respons ragam (response spectrum analysis)
11. Analisis nonlinear yang digunakan untuk mengevaluasi kinerja struktur gedung adalah analisis respons riwayat waktu (time history analysis) 12. Analisis pondasi dan sambungan baja pada gedung tidak dilakukan 13. Peraturan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. SNI 1726:2019. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung Dan Non Gedung. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.SNI 1727:2020. Beban Desain Minimum Dan Kriteria Terkait Untuk Bangunan Gedung Dan Struktur Lain. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.
2. SNI 1729:2020. Spesifikasi Untuk Bangunan Gedung Baja Struktural.
Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.
3. SNI 2847:2019. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung.
Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.
4. SNI 7860:2020. Ketentuan Seismik Untuk Bangunan Gedung Baja Struktural. Badan Standardisasi Nasional, Jakarta, Indonesia.
5. ASCE/SEI 41-17. Seismic Evaluation And Retrofit Of Existing Building.
American Society Of Civil Engineers, Virginia, Amerika Serikat
Gambar 1.1 (a) Denah Tipikal Gedung dengan Reinforced Concrete Coupled Wall System
Gambar 1.1 (b) Potongan As 1-1 Gedung dengan Reinfoced Concrete Coupled Wall System
1-7
Gambar 1.1 (c) Potongan As 3-3 Gedung dengan Reinfoced Concrete Coupled Wall System
Gambar 1.1 (d) Model 3 Dimensi Gedung dengan Reinfoced Concrete Coupled Wall System
Gambar 1.2 (a) Denah Tipikal Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse
Gambar 1.2 (b) Potongan As 1-1 Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse
1-9
Gambar 1.2 (c) Potongan As 3-3 Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse
Gambar 1.2 (d) Model 3 Dimensi Gedung dengan Hybrid Coupled Wall System With Replaceable Fuse
1.5 Metode Penulisan
Metode penulisan dari skripsi ini adalah sebagai berikut : a. Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan untuk mendapatkan konsep dasar dan informasi terkait yang diperlukan dalam penyusunan skripsi ini. Literatur utama yang digunakan dalam penyusunan skripsi ini adalah Recommendation For Seismic Design Of Hybrid Coupled Wall System dan referensi lainnya diperoleh dari sejumlah jurnal, textbook, artikel, serta tesis yang kiranya dapat mendukung penyusunan skripsi ini.
b. Studi Analisis
Studi analisis dilakukan untuk mengetahui perilaku dan respons kinerja dari sistem struktur gedung yang di analisis dengan menggunakan bantuan program ETABS. Analisis lainnya dilakukan dengan perhitungan manual menggunakan bantuan program MathCAD dan Microsoft Excel.
1.6 Diagram Alir Penelitian
Gambar 1.3 Diagram Alir
1-11
Gambar 1.4 Diagram Alir ( Lanjutan )
Gambar 1.5 Diagram Alir ( Lanjutan )
1-13
Gambar 1.6 Diagram Alir ( Lanjutan )
