PEMODELAN STRUKTUR RANGKA BETON
BERTULANG DENGAN PERKUATAN DINDING
PENGISI BERLUBANG DAN BALOK-KOLOM
PRAKTIS
TUGAS AKHIR
Oleh:
NYOMAN WIDIANA SURYA NIM: 1004105066
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
iii ABSTRAK
Perkuatan seismik terhadap struktur beton bertulang rangka terbuka (RT) dengan penambahan dinding pengisi berlubang telah dilakukan dengan memodel dinding sebagai strat diagonal dan elemen shell. Pada tahap awal dilakukan validasi dengan membandingkan model komputer dengan hasil uji laboratorium. Setelah itu dilanjutkan dengan memodel struktur RT tiga bentang 3, 4, dan 5 tingkat. Berdasarkan model struktur RT tersebut kemudian dibuat struktur rangka dinding pengisi (RDP) dengan menempatkan dinding pengisi berlubang pada bentang tengah dengan variasi rasio lubang 0%, 20%, 40%, 60%, dan 80%. Balok dan kolom praktis ditambahkan di sekeliling lubang. Semua model dianalisis dan dibandingkan perilakunya antara struktur RT dengan RDP.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemodelan dinding pengisi dengan strat diagonal dan elemen shell mampu menirukan hasil laboratorium. Pada model dinding berlubang, model strat diagonal lebih lemah dibandingkan dengan model elemen shell. Penambahan balok dan kolom praktis sedikit meningkatkan kekakuan struktur dan mampu memperkecil tegangan pada dinding sampai 34%. Model RDP dengan rasio lubang antara 20% sampai 60% menunjukkan perilaku yang jauh lebih kaku dibandingkan model RT dengan rasio simpangan bervariasi dari 58% sampai 23% untuk model 3 tingkat, 59% sampai 24% untuk model 4 tingkat, dan 56% sampai 20% untuk model 5 tingkat. Sementara model dengan rasio lubang 80% menunjukkan peningkatan kekakuan yang sangat kecil, sehingga penambahan dinding pengisi berlubang efektif sebagai perkuatan seismik jika rasio lubang lebih kecil dari 80%.
Kata kunci: dinding pengisi berlubang, perkuatan seismik, strat diagonal, elemen shell.
iv UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pemodelan Struktur Rangka Beton Bertulang dengan Perkuatan Dinding Pengisi Berlubang dan Balok-Kolom Praktis.
Selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih pada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE, Ph.D dan Ibu Ir. Ida Ayu Made Budiwati, M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari penelitian “Perkuatan Seismik Struktur Rangka Terbuka BetonBertulang dengan Penambahan Dinding PengisiBerlubang” yang dilakukan oleh pembimbing dan dibiayai oleh pihak DIPA PNBP Universitas Udayana dengan nomor kontrak: 2007/UN14.1.31/PN.00.00.00/2015.
.
Bukit Jimbaran, Agustus 2015
v DAFTAR ISI
HALAMAN PERNYATAAN ... Error! Bookmark not defined. HALAMAN PENGESAHAN ... Error! Bookmark not defined.
ABSTRAK ... iii
UCAPAN TERIMA KASIH ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. 1.1. Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined. 1.2. Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 1.3. Tujuan ... Error! Bookmark not defined. 1.4. Manfaat ... Error! Bookmark not defined. 1.5. Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined. BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined. 2.1. Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Definisi ... Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Rangka dengan Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined. 2.2. Pemodelan ... Error! Bookmark not defined. 2.2.1 Analisis Pendahuluan ... Error! Bookmark not defined. 2.2.2 Analisis Menengah dan Final ... Error! Bookmark not defined. 2.2.3 Pendekatan Gabungan untuk Analisis Pendahuluan dan Final ... Error! Bookmark not defined.
2.3. Strat Diagonal ... Error! Bookmark not defined. 2.4. Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined. 2.5. Elemen Gap ... Error! Bookmark not defined. 2.6. Material Nonlinier ... Error! Bookmark not defined. 2.7. Penelitian Terkait ... Error! Bookmark not defined. 2.8. Beban Gempa ... Error! Bookmark not defined.
vi 2.8.1 SNI 1726:2002 ... Error! Bookmark not defined. 2.8.2 SNI 1720:2012 ... Error! Bookmark not defined. 2.9. Analisis Pushover ... Error! Bookmark not defined. 2.9.1 Kenonlinieran Material ... Error! Bookmark not defined. 2.9.2 Sendi Plastis ... Error! Bookmark not defined. 2.9.3 Kontrol Pembebanan ... Error! Bookmark not defined. BAB III METODE PENELITIAN... Error! Bookmark not defined. 3.1 Kerangka Berpikir ... Error! Bookmark not defined. 3.2 Validasi Metode Pemodelan... Error! Bookmark not defined. 3.2.1 Data Material ... Error! Bookmark not defined. 3.2.2 Data Geometri Struktur ... Error! Bookmark not defined. 3.2.3 Pemodelan Strat Diagonal ... Error! Bookmark not defined. 3.2.4 Pemodelan Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined. 3.2.5 Analisis Linier dengan Reduksi EI ... Error! Bookmark not defined. 3.2.6 Analisis Kinerja ... Error! Bookmark not defined. 3.3 Pemodelan Struktur Gedung 3, 4 dan 5 Tingkat Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Data Material ... Error! Bookmark not defined. 3.3.2 Data Geometri Struktur ... Error! Bookmark not defined. 3.3.3 Aplikasi Pemodelan ... Error! Bookmark not defined. 3.3.4 Pembebanan dan Analisis Kinerja ... Error! Bookmark not defined. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined. 4.1 Validasi ... Error! Bookmark not defined. 4.1.1 Strat Diagonal Reduksi EI ... Error! Bookmark not defined. 4.1.2 Elemen Shell Reduksi EI... Error! Bookmark not defined. 4.1.3 Elemen Shell dengan Perkuatan pada Lubang .. Error! Bookmark not defined.
4.1.4 Tegangan pada Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined. 4.1.5 Analisis Pushover ... Error! Bookmark not defined. 4.2 Model Gedung ... Error! Bookmark not defined. 4.3 Model Portal ... Error! Bookmark not defined. 4.3.1 Simpangan ... Error! Bookmark not defined. 4.3.2 Periode ... Error! Bookmark not defined.
vii 4.3.3 Momen pada Struktur ... Error! Bookmark not defined. 4.3.4 Tegangan pada Dinding ... Error! Bookmark not defined. 4.3.5 Analisis Kinerja ... Error! Bookmark not defined. BAB V PENUTUP ... Error! Bookmark not defined. 5.1 Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined. 5.2 Saran ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined. LAMPIRAN ... Error! Bookmark not defined.
viii DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rangka dengan Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Model Dinding Pengisi Sebagai Strat DiagonalError! Bookmark not
defined.
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Antara Faktor Reduksi dengan Persentase Lubang pada Dinding. ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Elemen Gap ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 Grafik hubungan antara kekakuan dinding dan kekakuan gap .. Error!
Bookmark not defined.
Gambar 2.6 Kurva Hubungan Tegangan dan Regangan Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.7 Spesimen struktur RDP (a) detail tulangan struktur rangka beton bertulang, (b) unit bata, (c) struktur RDP dengan bukaan jendela dan (d) struktur RDP dengan bukaan pintu, dalam mm. . Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.8 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji S ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.9 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola
Keruntuhan dari Benda Uji WO2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.10 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola
Keruntuhan dari Benda Uji DO2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.11 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan Spesimen S,
WO2, dan DO2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.12 Kurva deformasi plastis untuk gaya-perpindahan . Error! Bookmark
not defined. Gambar 3.1 Diagram Alir
Penelitian……….Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.2 Kurva Tegangan Regangan Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.3 Cara Me-release Momen pada Strat... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.4 Cara Me-release Gaya Tarik pada Strat ... Error! Bookmark not
defined.
Gambar 3.5 Konfigurasi Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.6 Sendi Plastis untuk Kolom ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.7 Sendi Plastis untuk Balok ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.8 Pengaturan Sendi Plastis pada Strat ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.9 Kurva Tegangan Regangan Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not
defined.
Gambar 3.10 Geometri Struktur Portal (a) Denah, (b) Portal Gedung 3 Tingkat, (c) Portal Gedung 4 Tingkat,(d) Portal Gedung 5 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.11 Variasi Lubang Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.12 Pengaturan UBC 97 yang disesuaikan dengan SNI 2002 ... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 3.13 Pengaturan IBC 2009 yang disesuaikan dengan SNI 2012 ... Error! Bookmark not defined.
ix Gambar 4.1 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat
MS……….Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat MWO2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.3 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat MDO2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat MWO2 dan MDO2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.5 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Shell MS ... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4.6 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Shell MWO2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.7 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Shell MDO2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.8 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Shell MWO2 dan
MDO2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.9 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat dan Shell .... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4.10 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Shell MWO2 dengan Perkuatan pada Lubang ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.11 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Shell MDO2 dengan
Perkuatan pada Lubang ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.12 Pola Kegagalan yang Terjadi pada MS ... Error! Bookmark not
defined.
Gambar 4.13 Pola Kegagalan yang Terjadi pada MWO2 .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.14 Pola kegagalan yang terjadi pada MDO2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.15 Tegangan pada Dinding (a) Model MWO2 dan (b) MWO2p .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.16 Tegangan pada Dinding (a) Model MDO2 dan (b) MDO2p ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 17 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat Pushover MS ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.18 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat pushover MWO2
dengan Perkuatan pada Lubang ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.19 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan Model Strat pushover MDO2
dengan Perkuatan pada Lubang ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 20 Luas Tulangan (mm2) Model Gedung 3 Tingkat dengan Beban
Gempa SNI 1726:2002 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 21 Luas Tulangan (mm2) Model Gedung 4 Tingkat dengan Beban
Gempa SNI 1726:2002 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 22 Luas Tulangan (mm2) Model Gedung 5 Tingkat dengan Beban
Gempa SNI 1726:2002 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 23 Luas Tulangan (mm2) Model Gedung 3 Tingkat dengan Beban
Gempa SNI 1726:2012 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 24 Luas Tulangan (mm2) Model Gedung 4 Tingkat dengan Beban
x Gambar 4. 25 Luas Tulangan (mm2) Model Gedung 5 Tingkat dengan Beban
Gempa SNI 1726:2012 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 26 Pemodelan Dinding Pengisi Portal 3 Tingkat (a) SE300, (b) SE320,
(c) SE340, (d) SE360, (e) SE380, dan (f) RT3 . Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.27 Perbandingan Simpangan Portal Tiga Tingkat... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.28 Perbandingan Simpangan Portal Empat Tingkat .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.29 Perbandingan Simpangan Portal Lima Tingkat .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 30 Kontur Tegangan Dinding Model SH300 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 31 Kontur Tegangan Dinding Model SH320 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 32 Kontur Tegangan Dinding Model SH340 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 33 Kontur Tegangan Dinding Model SH360 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 34 Kontur Tegangan Dinding Model SH380 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 35 Model Strat Diagonal untuk Analisis Kinerja Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 36 Kurva Kapasitas Model Portal 3 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 37 Kurva Kapasitas Model Portal 4 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 38 Kurva Kapasitas Model Portal 5 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
xi DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Spesimen eksperimen ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.2 Sifat material yang digunakan... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.1 Kode penamaan setiap
model………Error! Bookmark not defined. Tabel 3.2 Variasi Beban dan EI ... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.3 Faktor Reduksi Lebar Strat ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1 Dimensi Penampang Struktur Gedung 3 Lantai
………...Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Dimensi Penampang Struktur Gedung 4 Lantai .. Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.3 Dimensi Penampang Struktur Gedung 5 Lantai .. Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Perbandingan Simpangan ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.5 Simpangan Antar Lantai Portal 3 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Simpangan Antar Lantai Portal 4 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Simpangan Antar Lantai Portal 5 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4. 8Periode Masing-Masing Model ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.9 Momen Maksimum ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.10 Tegangan Maksimum Model Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.11 Perbandingan Beban Gempa Rencana Terhadap Titik Kinerja ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.12 Persentase Peningkatan Kekuatan Struktur Model Portal 3 Tingkat ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.13 Persentase Peningkatan Kekuatan Struktur Model Portal 4 Tingkat ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.14 Persentase Peningkatan Kekuatan Struktur Model Portal 5 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
xii DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran AKetentuan Pembebanan Gempa .... Error! Bookmark not defined. No table of figures entries found.Gambar A. 1 Wilayah gempa indonesia dengan
percepatan puncak batuan dasar dengan periode ulang 500 tahun……….…………Error! Bookmark not defined.
Gambar A. 2 SS, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget
(MCER), kelas situs
SB………..Error! Bookmark not
defined.
Gambar A. 3 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget
(MCER), kelas situs SB ... Error! Bookmark not defined. Lampiran BDimensi Strat Diagonal ... Error! Bookmark not defined. No table of figures entries found.
Lampiran C Kontur Tegangan Pada Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined.
