52
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metodologi Penelitian
Pemodelan suatu bentuk struktur bangunan yang dilakukan merupakan bentuk keadaan sebenarnya di lapangan. Bab ini secara garis besar akan menjelaskan tentang prosedur dalam melakukan studi yang menjadi topik pembahasan. Hal-hal yang akan dibahas antara lain adalah mengenai pembahasan mengenai pemodelan portal gawang apabila tanpa dinding (tanpa strut) dengan menggunakan dinding (dengan
strut), penentuan parameter yang ada, pemodelan bangunan dengan 3 lantai dengan 2 variasi dengan menggunakan parameter yang telah ditetapkan, dan analisis pushover
setelah pemodelan selesai dilakukan.
Metodologi ini diperlukan untuk mencapai tujuan yang diharapkan, terutama dalam hal pemodelan struktur bangunan karena dibutuhkan waktu dan tenaga yang banyak dalam perancangan model bangunan dan analisisnya.
Sebelum melakukan analisis terhadap model sederhana portal gawang, identifikasi masalah serta perumusan masalah merupakan hal yang harus dilakukan. Identifikasi masalah dilakukan dengan mengambil fokus terhadap keruntuhan soft storey yang pada suatu lantai bangunan yang diakibatkan masih tidak diperhitungkannya dinding pengisi (masonry) terhadap kekuatan suatu struktur bangunan dan masih dianggap sebagai elemen non-struktural.
Pakam, Sumatera Utara dan mengambil data berupa data modulus elastisitas batu bata yang terendah dari negara lain yaitu Australia , Eropa dan India, mengolah data dari studi literatur untuk mengumpulkan informasi tertulis mengenai segala sesuatu yang berhubungan dengan dinding pengisi, baik informasi mengenai segala sesuatu yang berhubungan dengan keruntuhan akibat dinding pengisi serta definisi dinding pengisi dan pengaruhnya terhadap bangunan sehingga mendapat gambaran mengenai pengaruh dinding pengisi terhadap kekuatan struktur yang pada kenyataannya dalam perhitungannya tetap harus dianggap sebagai satu kesatuan.
Studi literatur ini lebih diarahkan terhadap tinjauan makalah, jurnal, artikel, peraturan-peraturan hukum mengenai beton, gempa,bangunan yang ada di Indonesia,
text book, dan juga media lainnya.
Langkah selanjutnya adalah pemodelan portal gawang yang dianggap sebagai suatu portal terbuka dan diberi gaya pushover sampai batas yang telah ditetapkan. Setelah melakukan analisis pushover terhadap portal terbuka selanjutnya yang harus dilakukan adalah melakukan pemodelan strut terhadap portal gawang tersebut. Pemodelan strut ini merupakan pemodelan dari dinding pengisi dan harus memiliki karakteristik bahan yang sama. Pemodelan strut dikenal dengan diagonal tekan ekivalen karena berfungsi dalam menerima tekan dan tidak mengalami tarik.
54
dengan portal isi untuk menentukan parameter strut yang dibutuhkan untuk pemodelan struktur berikutnya.
Parameter strut yang telah didapat dari perbandingan analisis antara code dan menggunakan program ETABS v9.20. Dari parameter model strut yang telah ditetapkan, model strut dipergunakan untuk tindak lanjut ke pemodelan berikutnya. Pemodelan merupakan studi kasus yang menyerupai bangunan yang nyata di kehidupan sehari-hari. Studi kasus ini merupakan pemodelan bangunan 3 lantai dengan ketinggian kurang lebih meter.
Bangunan ini didesain dalam wilayah gempa zona 3 dimana wilayah daerah kota Medan yang merupakan daerah kota metropolitan yang sangat cukup rentan terhadap gempa karena banyak bangunan tinggi. Apabila tidak didesain dengan baik dan benar, maka bangunan tinggi tersebut akan sangat rentan terhadap gempa.
Setelah melakukan analisis, penulis mampu membuat kesimpulan berdasarkan hal itu. Hal mengenai parameter dinding pengisi serta konfigurasi dinding pengisi terhadap bangunan yang rentan gempa di wilayah Medan merupakan kesimpulan yang bisa dihasilkan dari penulis untuk proyek konstruksi di Indonesia secara keseluruhan.
Dari kesimpulan yang diambil ini, penulis kemudian memberikan saran baik untuk penerapan konsfigurasi strut agar suatu konstruksi bangunan mencapai hasil yang optimal, sehingga dalam wilayah tertentu keruntuhan soft story dapat dicegah. Secara lebih singkat, tahapan-tahapan dalam metodologi penelitian sebagai berikut:
elemen non-struktural dan menyebabkan keruntuhan soft story apabila mendapat gaya lateral yang besar.
2. Melakukan studi literatur untuk mengumpulkan informasi tertulis mengenai dinding pengisi.
3. Melakukan pemodelan portal berdinding dan portal terbuka dengan bantuan program ETABS v9.2.0 dan memberikan strut pada portal terbuka .
4. Menentukan parameter strut dengan menggunakan data eksperimen dan memodifikasi code untuk mencari parameter strut sehingga menjadi lebih realistis pada kasus yang ada.
5. Melakukan studi kasus dengan menerapkan pemodelan strut yang ada dengan membuat model bangunan 3 lantai.
6. Melakukan analisis pushover terhadap pemodelan bangunan 3 lantai dengan tanpa konfigurasi dinding pengisi, serta melakukan analisis terhadap bangunan yang telah diberikan konsfigurasi dinding pengisi serta membandingkan kekakuan dan kapasititasnya.
56
3.2 Bagan Alir Penelitian
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian Mulai
Studi literatur
Metodologi penelitian
Uji eksperimen
(pengujian kuat tekan batu bata)
Uji parameter
(pengelolaan data dengan ETABS)
Pembuatan Struktur 2 model portal dengan 6 variasi
4 variasi dan 6 variasi
Analisa statik pushover nonlinear
Analisa diagonal tekan ekivalen (Strut) dinding (4 variasi)
Analisa diagonal tekan ekivalen (tanpa Strut) dengan 2 variasi
Keluaran
3.3 Pemodelan Struktur
Pada penelitian ini pada struktur bangunan yang dimodelkan sebagai portal 2 dimensi dan terdiri dari 6 grid model tapi yang dianalisa hanya pada 2 grid model yaitu pada model portal berdinding dan model portal terbuka , semua model struktur terdiri dari 3 lantai dan 3 bentang termasuk struktur portal berdinding, portal terbuka (Gambar 3.2 ). Tinggi pada lantai pertama 4 m untuk semua model, sedangkan pada lantai yang lain 3 m. Masing-masing panjang bentang 5 m. Perletakan diasumsikan jepit. Dinding bata memperhitungkan kuat tekan batu bata dan modulus elastisitas batu bata dengan 3 tipe batu bata. Struktur diasumsikan terletak di atas tanah sedang dan berada di zona gempa sedang atau zona 3. Peruntukan bangunan diasumsikan sebagai pertokoan. Untuk preliminary design ditetapkan dimensi balok 40x60 cm, kolom 60x60 cm, dan tebal plat lantai/atap 12 cm. Dengan kuat tekan fc’ = 20 Mpa untuk kolom dan balok, fy = 300 Mpa. Mutu tulangan balok dan kolom dengan
diameter Tulangan = 13 mm
58
Gambar 3.2 Denah Struktur Bangunan Berdasarkan Grid Portal
Gambar 3.3 Pemodelan Struktur dengan Kondisi Portal Berdinding dan Portal Terbuka
Gambar 3.4 Pemodelan Struktur dengan Portal 3 Bentang dan 3 Lantai yangBerdinding Penuh
Gambar 3.5 Pemodelan Struktur dengan Portal 3 Bentang dan 3 Lantai
60
3.4 Analisa Pengujian Propertis Batu Bata
Dalam studi ini digunakan bata merah sebagai material dinding pengisi. Karakteristik dinding bata yang akan digunakan dalam studi ini didasarkan pada karakteristik dinding bata hasil pengujian laboratorium di Laboratorium Beton Fakultas Teknik Sipil USU dengan standart SNI 03-4164-2008 tentang cara uji modulus elastisitas batu bata dengan tekanan sumbu tunggal , benda uji batu bata menggunakan 10 sampel batu bata dari daerah Bakaran Batu, Deli Serdang, Sumatera Utara.
Langkah-langkah pengujian untuk uji kuat tekan batu bata sebagai berikut: 1. Pengukuran batu bata dengan jangka sorong untuk mengukur panjang dan
lebar batu bata untuk memperoleh luasan ukuran batu bata. 2. Batu bata diletakkan didalam alat uji kuat tekan.
3. Plat baja diatur secara perlahan hingga menyentuh permukaan ujung bata uji secara merata.
4. Jarum penunjuk pada manometer pengukuran tekanan diatur dan dilakukan pembacaan awal.
5. Tekanan ditingkatkan sampai kondisi benda uji retak sampai pecah.
Dari Hasil Pengujian Eksperimen Kuat tekan Batu Bata diperoleh seperti di dalam Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Hasil Uji Kuat Tekan Batu Bata DATA HASIL UJI KUAT TEKAN BATU BATA
NO.BENDA UJI UKURAN BATU BATA BEBAN YANG DITERIMA (KN) P (cm) L (cm) A (cm²)
Dalam menulis tesis ini, beberapa tahapan dilaksanakan sehingga tercapai maksud dan tujuan dari penelitian. Untuk mencapai tujuan tersebut maka dilakukan tahapan-tahapan yaitu:
1. Tahap pertama
Kegiatan yang dilakukan adalah memodelkan struktur dengan pemodelan sendiri dan menentukan data-data teknis yang digunakan dalam analisis.
2. Tahap kedua
62
03-1726-2002. Adapun analisa struktur yang dilakukan berdasarkan asumsi empat jenis kombinasi koefisien pembebanan, yaitu:
a. Kombinasi 1 = 1.4 DL
b. Kombinasi 2 = 1.2 DL + 1.6 LL
c. Kombinasi 3 = 1.2 DL + 1.0 LL ± 1.0 E d. Kombinasi 4 = 0.9 DL ± 1.0 E
dimana DL adalah akibat beban mati, LL adalah akibat beban hidup dan E adalah akibat beban gempa.
Karakteristik dinding bata yang akan digunakan dalam studi ini didasarkan pada karakteristik dinding bata dari hasil pengujian laboratorium yang dilakukan penulis (2016). Berdasarkan eksperimen dipeoleh data sebagai berikut:
a. Parameter individu bata:
1) Kuat tekan unit tipe 1 bata 3,07 Mpa 2) Kuat tekan unit tipe 2 bata 2,13 Mpa 3) Kuat tekan unit tipe 3 bata 1,88 Mpa b. Patameter dinding pengisi (pasangan bata):
1) Kuat tekan rata-rata pasangan bata (f’m) 1,65 Mpa
2) Modulus elastisitas dinding pengisi tipe 1 bata 1556,75 Mpa 3) Modulus elastisitas dinding pengisi tipe 2 bata 1140,97 Mpa 4) Modulus elastisitas dinding pengisi tipe 1 bata 1024,54 Mpa
Tabel 3.2 Rata-Rata Propertis Fisik Bata Merah Propertis Bata Merah Satuan
Panjang 195.23 Mm
Tinggi 52.28 Mm
Tebal 95.29 Mm
Berat Jenis 1373.55 kg/m³
Gambar 3.6 Propertis Batu Bata Ukuran Batu Bata
3. Tahap ketiga
Tahap ini dilakukan untuk menentukan beban horizontal akibat gempa diperlukan waktu getar banguan. Berdasarkan SNI 03-1726-2002 Pasal 5.6, pembatasan maksimum waktu getar alami fundamental :
T < ζ n; dimana n = jumlah tingkat dan ζ = 0.17 untuk zona 3 (tabel 8 SNI
03-1726-2002)
Dimana periode bangunan diambil sebesar:
T = 0.0731H3/4; dimana H = tinggi total bangunan (m)
Untuk bangunan di tanah sedang pada zona 3, maka koefisien dasar gempa C (Gambar 3.6) adalah:
64
Gambar 3.7 Spektrum Respon Gempa Zona Gempa 3
Dalam perhitungan beban gempa ditentukan faktor keutamaan struktur, I = 1 sesuai dengan fungsi bangunan perhotelan. Berdasarkan penelitian ini, sistem bangunan dianggap bangunan portal beton bertulang. Untuk prilaku struktur bangunan gedung bersifat daktail parsial, R = 4.8 untuk zona gempa 3 (sedang) (Tabel 2.4).
Selanjutnya diperoleh beban statik ekivalen dan diperoleh beban geser nominalnya untuk mendapatkan beban horizontal akibat gempa yang bekerja sepanjang lantai bangunan tinggi yang dihitung secara manual.
4. Tahap keempat
Tahap ini dilakukan untuk menentukan terjadinya sendi plastis pada balok, kolom dan dinding bata. Pada model ini kerusakan struktur dianggap masih dapat dibatasi (PR) pada kondisi rotasi leleh θy, kondisi rusak berat (RB) berada di 0.75
θu, kondisi hampir rubuh (HR) berada di θu, dan rubuh total berada di 3 θu seperti
0.015-0.1; dan Mc/My = 1.17-1.21. Sedangkan Zareian Krawinkler (2009)
memberikan 3 nilai θp = 0.02; 0.04; 0.06.
Properti material nonlinear pada studi ini seperti kapasitas rotasi pasca elastis (rotasi plastis) untuk zona gempa 4, θp = 0.04 dan untuk zona gempa 6, θp = 0.06;
kapasitas rotasi pasca kondisi plastis θpc = 0.06 dan rotasi leleh θy dihitung
dengan θy = My/K0. Nilai rasio antara momen maksimum dengan momen leleh
adalah Mc/My = 1.19.
Gambar 3.8 Hubungan Momen-Rotasi pada Ujung-Ujung Elemen (Rozman dan Fajfar, 2009)
Kurva kapasitas yang dihasilkan oleh analisis pushover menggambarkan tahapan terbentuknya sendi plastis, dimana menunjukkan awal terjadinya pelelehan pertama atau kondisi elastis dan akhir struktur tersebut mengalami keruntuhan. Gambar 3.8 menunjukkan hubungan antara deformasi dengan gaya lateral, dimana titik A adalah titik original, titik B menandakan leleh pertama (elastis), C menandakan kapasitas ultimit, D menandakan kekuatan
RB H
RT PR
Mmax
My
0.2M
MOME
ROTASI
θy 0.75
66
sisa (residual strength), dan E menandakan elemen struktur tersebut telah mengalami kerusakan (failure). Diantara sendi plastis leleh pertama (B) sampai mencapai batas ultimit (C) terdapat IO (immediate occupancy), LS (life safety) dan CP (collapse prevention). Adapun IO, LS dan CP merupakan kriteria level kinerja dari struktur tersebut.
Gambar 3.9 Kurva Kapasitas dari Analisis Pushover
5. Tahap kelima
Pada tahap ini melakukan prosedur perhitungan analisa pushover telah dijelaskan pada bab 2. Penelitian ini menggunakan program computer ETABS sebagai alat perhitungan numerik yang disarankan untuk menganalisa struktur yang dimodelkan.
6. Tahap keenam
Pada tahap ini didapat hasil keluaran analisa pushover yaitu kurva kapasitas yang menunjukkan hubungan gaya geser dasar terhadap simpangan, yang memperlihatkan perubahan perilaku struktur dari linier menjadi nonlinier, berupa
penurunan kekakuan yang diindikasikan dengan penurunan kemiringan kurva terbentuknya sendi plastis pada kolom dan balok. Selanjutnya diatas kurva
pushover dapat digambarkan secara kualitatif kondisi kerusakan yang terjadi pada level kinerja yang ditetapkan agar mempunyai bayangan seberapa besar kerusakan itu terjadi.
3.6 Parameter yang Ditinjau
Adapun parameter yang ditinjau dalam penelitian ini adalah kekakuan yang diperoleh dari kurva kapasitas pushover dapat dilihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.10 Kurva Kapasitas Akibat Adanya Dinding dari Analisis Pushover
Berdasarkan Gambar 3.10 diatas dapat dilihat nilai kekakuan elastis dihasilkan dari tinggi AB dibagi lebar AB, nilai kekakuan dinding pasca elastis dihasilkan dari tinggi BC dibagi lebar BC dan untuk nilai kekakuan pasca elastis diambil dari tinggi CD dibagi lebar CD. Nilai daktilitas struktur dihasilkan saat terjadi deformasi pasca elastis yaitu nilai D dibagi B.
A
B
D
For
c
e
68
BAB IV
HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis diperoleh berdasarkan dari data-data eksperimen uji kuat tekan batu bata didapatkan nilai modulus elastisitas (E) batu bata dan dimodelkan dengan program ETABS dari data-data spesifikasi dari struktur yang meliputi beban yang bekerja, wilayah gempa dan literature lainnya yang dibutuhkan menurut peraturan yang berlaku untuk struktur gedung. Analisa terhadap model struktur ditinjau berdasarkan portal terbuka, portal berdinding, Hasil analisa ini dilakukan melalui
analisis pushover untuk melihat seberapa besar kapasitas, kekakuan elastis dan kekakuan pasca elastis dari struktur yang ditinjau. Adapun kontrol displacement yang digunakan dalam studi ini sebesar 0,1 m dan efek P-Delta diabaikan.
Untuk mendapatkan titik kinerja (performance point) pada studi ini digunakan
4.1 Uji Kuat Tekan Batu Bata
Dalam penelitian tesis ini dilakukan Uji Laboratorium dengan mengambil 10 sampel batu bata dari beberapa panglong pembuatan batu bata di daerah Bakaran Batu, Lubuk Pakam, Kabupaten Deli Serdang.
Adapun dari Hasil Uji Laboratorium Kuat Tekan Batu Bata diperoleh data-data seperti pada Tabel 3.1. Dari hasil uji laboratorium kuat tekan batu bata bata maka diperoleh nilai kuat tekan batu bata dalam MPa seperti yang di dalam Tabel 4.1 dibawah ini.
Tabel 4.1 Hasil Nilai Kuat Tekan Batu Bata dalam Mpa DATA NILAI KUAT TEKAN BATU BATA
70
Dari hasil uji laboratorium kuat tekan batu bata dengan 10 sampel maka diperoleh hasil nilai kuat tekan rata-rata batu bata seperti dalam Tabel 4.1.
Dari hasil nilai kuat tekan rata-rata batu bata ( fm) maka diperoleh nilai Modulus Elastisitas batu bata (Em).
Hasil nilai Modulus Elastisitas dimasukkan kedalam Tabel 4.2. Tabel 4.2 Nilai Modulus Elastisitas Batu Bata
Kesimpulan dari eksperimen uji kuat tekan batu bata di laboratorium beton maka diperoleh:
a. Dari Tabel 4.1 diperoleh nilai kuat tekan batu bata Tipe 1 yaitu 3,07 Mpa, memiliki nilai lebih besar daripada batu bata tipe 2 yaitu 2,13 Mpa dan batu bata tipe 2 lebih besar daripada batu bata tipe 3 yaitu 1,88 Mpa.
b. Dari Tabel 4.2 diperolehnilai modulus elastisitas batu bata Tipe 1yaitu 1556,75 MPa,memiliki nilai lebih besar daripada batu bata tipe 2 yaitu 1140,97 Mpa dan batu bata tipe 2 lebih besar daripada batu bata tipe 3 yaitu 1024,54 Mpa.
Mencari Modulus Elastisitas batu bata :
fm' adalah 0.8 fm^0.85
Em adalah 750 fm' (Mpa)
TIPE 1 Em adalah 1556.75
TIPE 2 Em adalah 1140.97
4.2 Analisa Statik Non Linier Pushover
Analisis pushover dilakukan untuk melihat seberapa besar kapasitas dan kekakuan, simpangan target, gaya geser dasar. Ada 2 model yang akan dibandingkan pada studi ini dengan 3 tipe batu bata yang ada di Lubuk Pakam dan batu bata dari Negara lain yaitu Australia, Eropa dan India.
Tipe analisis pushover yang digunakan dalam studi ini adalah kontrol
displacement dimana struktur didorong sampai mencapai displacement yang diinginkan dan atau sampai struktur yang ditinjau runtuh. Selanjutnya hasil analisis
pushover untuk masing-masing model dapat dilihat urainnya di bawah ini.
4.2.1 Portal Berdinding (Fully Infilled Wall Frame)
4.2.1.1 Portal Berdinding (Fully Infilled Wall Frame) untuk Batu BataTipe 1
72
Gambar 4.1 Kurva Kapasitas Portal Berdinding pada Batu Bata Tipe 1
Setelah respon spectrum SNI 1726-2002 dimasukkan, dari Gambar 4.1 menunjukkan data nilai gaya geser dasar adalah 267,20 kN dan target perpindahan adalah 0,1m.
Perpindahan sebesar 0,1 m terlihat pada Tabel 4.1 terjadi di antara step 1 dan step 2. Untuk menganalisa sendi plastis yang terjadi dilihat pada kondisi yang paling parah yaitu pada step 2.
Kesimpulan untuk Portal berdinding (Fully Infilled Wall Frame) pada batu bata tipe 1 adalah:
a. Analisis berhenti pada step 6 dan diperoleh performance pont, gaya geser dasar adalah 267,2 kN dan target perpindahan 0,01 m.
Tabel 4.3 Tabel Pushover Portal Berdinding pada Batu Bata Tipe 1
4.2.1.2 Portal Berdinding (Fully Infilled Wall Frame) untuk Batu Bata Tipe 2
UntukPortal berdinding (Fully Infilled Wall Frame) diperoleh kurva kapasitas seperti ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Untuk mendapatkan titik kinerja (performance point) pada studi ini digunakan Capasity Spectrum Methodatau Metode Spektrum Kapasitas (ATC-40. Capasity
Spectrum Method ini telah bult-in dalam program ETABS, proses konversi kurva
74
Gambar 4.2 Kurva Kapasitas Portal Berdinding pada Batu Bata Tipe 2
Setelah respon spectrum SNI 1726-2002 dimasukkan, dari Gambar 4.2 menunjukkan data nilai gaya geser dasar adalah 267,20 kN dan target perpindahan adalah 0,1m.
Dari Gambar 4.2 menunjukkan data nilai gaya geser dasar adalah 265,35 kN, target perpindahan adalah 0,013 m.
Tabel 4.4 Tabel Pushover untuk Portal Berdinding Batu Bata Tipe 2 M1-G1-B2( Model 1 Untuk Grid 1 Dengan Batu Bata Tipe 2 )
Perpindahan sebesar 0,01 m terlihat pada Tabel 4.4 terjadi di antara step 1 dan step 2. Untuk menganalisa sendi plastis yang terjadi dilihat pada kondisi yang paling parah yaitu pada step 2.
Kesimpulan untuk Portal berdinding (Fully Infilled Wall Frame) pada batu bata tipe 2 adalah:
a. Analisis berhenti pada step 6 dan diperoleh performance pont, gaya geser dasar adalah 265,35 kN dan target perpindahan 0,013 m.
b. Dengan target perpindahan adalah 0,013 m, terlihat bahwa step kinerja yang diperlihatkan Portal Berdinding (Fully Infilled Wall Frame) tidak ada yang melewati batas LS (Life Safety) sehingga kinerja secara keseluruhan baik.
4.2.1.3 Portal Berdinding (Fully Infilled Wall Frame) untuk Batu Bata Tipe 3
76
Gambar 4.3 Kurva Kapasitas Portal Berdinding pada Batu Bata Tipe 3
Setelah respon spectrum SNI 1726-2002 dimasukkan, dari Gambar 4.3 menunjukkan data nilai gaya geser dasar adalah 263,16 kN, target perpindahan adalah 0,014 m.
Tabel 4.5 Tabel Pushover untuk Grid 1 dengan Batu Bata Tipe 3
M1-G1-B3( Model 1 untuk Grid 1 dengan batu bata tipe 3 )
Perpindahan sebesar 0,016 m terlihat pada Tabel 4.5 terjadi di antara step 1 dan step 2. Untuk menganalisa sendi plastis yang terjadi dilihat pada kondisi yang paling parah yaitu pada step 2.
Kesimpulan untuk struktur berdinding penuh ( Fully Infilled Wall Frame)
pada batu bata tipe 3 adalah:
a. Analisis berhenti pada step 4 dan diperoleh performance point, gaya geser dasar adalah 200,86 kN dan target perpindahan 0,016 m.
b. Dengan target perpindahan adalah 0,016 m, terlihat bahwa step kinerja yang diperlihatkan struktur tidak ada yang melewati batas LS (Life Safety) sehingga kinerja portal berdinding secara keseluruhan baik.
Berikut ini akan diuraikan beberapa kurva kapasitas dari hubungan antara struktur berdinding penuh dari beberapa tipe batu bata yaitu tipe 1, tipe 2 dan tipe 3 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.
78
Gambar 4.4 Perbandingan Kurva Kapasitas pada Grid 1 dengan Gabungan Beberapa Tipe Batu Bata (Tipe 1, 2, 3)
4.2.2. Portal Terbuka pada Dinding Bentang Tengah (Open Frame)
4.2.2.1 Portal Terbuka pada Dinding Bentang Tengah (Open Frame) pada Batu BataTipe 1
Untuk Struktur Bangunan Terbuka pada Dinding Bentang Tengah (Open Frame) pada Batu Bata Tipe 1 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5.
Untuk mendapatkan titik kinerja (performance point) pada studi ini digunakan Capasity Spectrum Methodatau Metode Spektrum Kapasitas (ATC-40. Capasity
Spectrum Method ini telah bult-in dalam program ETABS, proses konversi kurva
Setelah respon spectrum SNI 1726-2002 dimasukkan, dari Gambar 4.5 menunjukkan data nilai gaya geser dasar adalah 208,62 kN, target perpindahan adalah 0,012 m.
Perpindahan sebesar 0,016 m terlihat pada Tabel 4.5 terjadi di antara step 1 dan step 2. Untuk menganalisa sendi plastis yang terjadi dilihat pada kondisi yang paling parah yaitu pada step 2.
Gambar 4.5 Kurva Kapasitas Portal Terbuka pada Bentang Tengah pada Batu Bata Tipe 1
Setelah respon spectrum SNI 1726-2002 dimasukkan, dari Gambar 4.5 menunjukkan data nilai gaya geser dasar adalah 208,62 kN, target perpindahan adalah 0,012 m.
Perpindahan sebesar 0,016 m terlihat pada Tabel 4.5 terjadi di antara step 1 dan step 2. Untuk menganalisa sendi plastis yang terjadi dilihat pada kondisi yang paling parah yaitu pada step 2.
80
Kesimpulan untuk portal berdinding pada batu bata tipe 1 adalah:
1. Analisis berhenti pada step 4 dan diperoleh performance point, gaya geser dasar adalah 208,62 kN dan target perpindahan 0,012 m.
2. Dengan target perpindahan adalah 0,012 m, terlihat bahwa step kinerja yang diperlihatkan struktur tidak ada yang melewati batas LS (Life Safety) sehingga kinerja portal berdinding secara keseluruhan baik.
4.2.2.2 Portal Terbuka pada Dinding Bentang Tengah (Open Frame) pada Batu
BataTipe 2
Untuk portal terbuka di bentang tengah (Open Frame) pada Batu Bata Tipe 2 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6
Gambar 4.6 Kurva Kapasitas Portal Terbuka di Bentang Tengah pada Batu Bata Tipe 2
Untuk mendapatkan titik kinerja (performance point) pada studi ini digunakan Capasity Spectrum Methodatau Metode Spektrum Kapasitas (ATC-40. Capasity
Spectrum Method ini telah bult-in dalam program ETABS, proses konversi kurva
82
Setelah respon spectrum SNI 1726-2002 dimasukkan, dari Gambar 4.6 menunjukkan data nilai gaya geser dasar adalah 202,93 kN, target perpindahan adalah 0,015 m.
Tabel 4.7 Tabel Pushover Open Frame untuk Grid 3 dengan Batu Bata Tipe 2
M2-G3-B2( Model 2 untuk Grid 3 dengan batu bata tipe 2 )
4.2.2.3 Portal Terbuka pada Dinding Bentang Tengah (Open Frame) pada Batu BataTipe 3
Untuk Struktur Bangunan Terbuka pada Dinding Bentang Tengah (Open Frame) pada Batu Bata Tipe 3 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Kurva Kapasitas Portal Terbuka di Bentang Tengah pada Batu Bata Tipe 3
Kesimpulan untuk Kurva Kapasitas portal terbuka di bentang tengah pada batu bata tipe 3 adalah:
a. Analisis berhenti pada step 4 dan diperoleh performance point, gaya geser dasar adalah 202,93 kN dan target perpindahan 0,015 m.
b. Dengan target perpindahan adalah 0,015 m, terlihat bahwa step kinerja yang diperlihatkan struktur tidak ada yang melewati batas LS ( Life Safety ) sehingga kinerja portal terbuka di bentang tengah secara keseluruhan baik.
Tabel 4.8 Tabel Pushover Open Frame untuk Grid 3 dengan Batu Bata Tipe 3
84
Berikut ini akan diuraikan beberapa kurva kapasitas dari hubungan antara struktur berdinding penuh dari beberapa tipe batu bata yaitu tipe 1, tipe 2 dan tipe 3 seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Kurva Kapasitas pada Grid 3 dengan Gabungan Beberapa Tipe Batu Bata (Tipe 1, 2, 3)
Dari Gambar 4.8 menunjukkan bahwa dari ketiga model portal terbuka (open frame) pada Grid 3 ( G3) untuk beberapa tipe batu bata yang memiliki kapasitas
Perbandingan kurva kapasitas untuk portal berdinding dibandingkan dengan portal terbuka seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9Perbandingan Kurva Kapasitas untuk Portal Berdinding dengan Portal Terbuka pada Batu Bata untuk Tipe 1,Tipe 2, Tipe 3
4.3 Perbandingan Batu Bata dengan Analisa Pushover dari Beberapa Negara
Dari nilai Modulus Elastisitas (E) Batu bata diperoleh yaitu: Eropa adalah 3500 – 34000 Mpa
Australia adalah 7000 – 12000 Mpa India adalah 300 – 16000 Mpa
86
Sifat komponen batu bata yang penting dalam analisis struktur batu. Pekerjaan ini meneliti literatur tentang kemampuan sifat dari batu bata dari beberapa negara seperti negara Australia, Eropa dan India untuk mendapatkan persamaan dari nilai-nilai kekuatan yang tersedia. Batu bata merah (masonry) salah satu bahan bangunan tertua, batu bata menggunakan mortar telah terbukti sebagai teknik succsesful karena kesederhanaan dan daya tahan konstruksi. Struktur tersebut sangat lemah dalam lentur dan geser akibat beban lateral. Kerusakan akibat gempa dan meningkat. Penguatan struktur batu bata sangat penting jadi dalam penulisan ini dianalisis dengan kurva pushover dan membandingkan dengan penelitian yang dilakukan penulis dan bisa dilihat dalam Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Kurva Kapasitas pada batu bata dari 4 Negara yaitu (Australia, Eropa, India dan Indonesia khususnya Lubuk Pakam) pada Grid 1 portal berdinding penuh (M1-G1)
Untuk Portal berdinding (fully infilled wall frame) pada beberapa Negara yaitu Australia, Eropa, India dan Indonesia khususnya Lubuk Pakam, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.10. Pada gambar 4.28 kurva pushover ini dapat dilihat bahwa Pushover pada Negara Australia lebih tinggi dibandingkan Negara Eropa dan India, dan untuk Indonesia khususnya data batu bata di Lubuk Pakam lebih tinggi nilai pushover dibandingkan dari India.
Tabel 4.9 Perbandingan Pushover pada Portal Berdinding untuk Negara Australia, Eropa dan India
Step M1-G1-Australia M1-G1-Eropa M1-G1-India
88
Pada Tabel 4.9 menunjukkan terjadi Perpindahan ( Displacement) dan gaya geser dasar ( Base Force ) pada struktur dinding penuh ( Fully Infilled Wall Frame )
untuk Negara Australia, Eropa dan India yang diambil nilai modulus elastisitas terendah atau batu bata tipe 3 dari Lubuk Pakam, Sumatera Utara, Indonesia.
Kesimpulan untuk portal berdinding pada batu bata tipe 3 (nilai modulus elastisitas terendah) pada beberapa negara adalah:
1. Australia, diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 264,81 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,0031 m.
2. Eropa, diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 266,62 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,0054 m.
3. India, diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 205,15 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,031 m.
4. Lubuk Pakam Indonesia , diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 263,16 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,014 m.
Gambar 4.11 Kurva Pushover pada Batu Bata dari 4 Negara yaitu ( Australia,
dibandingkan batu bata dari India untuk modulus elastisitas terendah.
Pada Tabel 4.10 menunjukkan terjadi Perpindahan dan gaya geser dasar pada struktur dinding penuh ( Fuly Infilled Wall Frame ) untuk Negara Australia, Eropa dan India yang diambil nilai modulus elastisitas terendah dan Indonesia pada modulus elastisitas batu bata tipe 3.
90
Tabel 4.10 Perbandingan Pushover pada Portal Terbuka untuk Negara Australia Eropa dan India
Step M1-G3-Australia M1-G3-Eropa M1-G3-India
D BF D BF D BF elastisitas terendah) pada berapa negara adalah:
a. Australia, diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 290,63 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,0039 m.
b. Eropa, diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 212,01 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,0066 m.
c. India, diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 156,78 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,031 m.
d. Lubuk Pakam Indonesia , diperoleh performance point, gaya geser dasar (v) adalah 200,86 kN dan target perpindahan (δ) adalah 0,016 m.
0,031 m dan batu bata di Lubuk Pakam Indonesia dengan batu bata tipe terendah (tipe 3) adalah 0,014 terlihat bahwa step kinerja yang diperlihatkan struktur tidak ada yang melewati batas LS (Life Safety) sehingga kinerja struktur Fully Infilled Wall Frame ( Dinding Penuh) secara keseluruhan baik.
4.4 Kekakuan
4.4.1 Kekakuan Portal Berdinding Batu Bata pada Tipe 1,2,3
Berikut ini grafik perbandingan kekakuan elastis, kekakuan pasca elastis. Kekakuan elastis dihitung berdasarkan gaya geser dasar yang menyebabkan leleh pertama pada elemen struktur dengan perpindahan atap saat terjadi leleh pertama pada elemen struktur.
Berdasarkan Gambar 4.12 dapat dianalisis bahwa:
1. Pada Portal berdindingbatu bata pada tipe 1 memiliki kekakuan elastis lebih besar dibandingkan pada batu bata tipe 2 dan batu bata tipe 3.
2. Persentase terbesar perbedaan kekakuan elastis Pada Portal berdinding batu bata pada tipe 3 adalah mencapai 24,43 % lebih kecil terhadap Portal berdinding batu bata pada tipe 1.
3. Pada Portal berdindingbatu bata pada tipe 1 memiliki kekakuan pasca elastis lebih besar dibandingkan pada batu bata tipe 2 dan batu bata tipe 3.
92
Gambar 4.12 Kekakuan Elastis dan Kekakuan Pasca Elastis pada Portal
Berdinding ( Grid 1 ).
4.4.2 Kekakuan Portal Terbuka untuk Batu Bata pada Tipe 1,2,3
Pada Gambar 4.13 memperlihatkan perbandingan kekakuan elastic dan kekakuan pasca elastic untuk batu bata tipe 1, tipe 2 dan tipe 3.
Berikut ini grafik perbandingan kekakuan elastis, kekakuan pasca elastis. Kekakuan elastis dihitung berdasarkan gaya geser dasar yang menyebabkan leleh pertama pada elemen struktur dengan perpindahan atap saat terjadi leleh pertama pada elemen struktur pada Gambar 4.13.
25794,455
20884,675
19493,454 19629,3
15299,322
14021,047
Bata tipe 1 Bata tipe 2 Bata tipe 3
Gambar 4.13 Kekakuan Elastis dan Kekakuan Pasca Elastis pada Portal Terbuka (Grid 3).
Berdasarkan Gambar 4.13 dapat dianalisis bahwa:
1. Pada Portal berdindingbatu bata pada tipe 1 memiliki kekakuan elastis lebih besar dibandingkan pada batu bata tipe 2 dan batu bata tipe 3.
2. Persentase terbesar perbedaan kekakuan elastis Pada Portal berdinding batu bata pada tipe 3 adalah mencapai 21,25 % lebih kecil terhadap Portal berdinding batu bata pada tipe 1.
3. Pada Portal berdindingbatu bata pada tipe 1 memiliki kekakuan pasca elastis lebih besar dibandingkan pada batu bata tipe 2 dan batu bata tipe 3.
18082,092
15075,574
14179,735 15317,234
9.726
9001,678
Bata tipe 1 Bata tipe 2 Bata tipe 3
94
4. Persentase terbesar perbedaan kekakuan elastis Pada Portal berdinding batu bata pada tipe 3 adalah mencapai 41,57 % lebih kecil terhadapPortal berdinding batu bata pada tipe 1.
Gambar 4.14 Perbandingan Diagram Kekakuan Elastis dan Kekakuan Pasca Elastis pada Portal Berdinding dan Portal Terbuka dengan Beberapa Tipe Batu Bata.
Dalam Gambar 4.14 menunjukkan hasil nilai perbandingan kekakuan elastis dan kekakuan pasca elastis pada portal berdinding dan portal terbuka dengan beberapa tipe batu bata dapat diambil kesimpulan:
2. Analisis untuk kekakuan elastis pada mutu batu bata tipe 1adalah 18082,092 kN/m lebih tinggi dibandingkan mutu batu bata tipe 2 dan 3.
3. Struktur portal berdinding memiliki kekakuan pasca elastis lebih besar dibandingkan pada portal terbuka (open frame) seperti pada Gambar 4.15. 4. Persentase terbesar perbedaan kekakuan pasca elastis struktur lebih besar
terhadap portal berdinding.
Gambar 4.15 Diagram Perbandingan Kekakuan Bata dari Kekakuan Pasca Elastis pada Portal Berdinding dan Portal Terbuka dengan Beberapa Tipe
Bata Australia 86731,58 71814,78 52469,85 38317,63
Bata Eropa 49328,48 40326,67 32335,67 23425,58
Bata India 9133,30 4641,19 3907,69 0,00
Bata 1 25794,45 19629,30 18082,09 15317,23
96
4.5 Simpangan Target
Simpangan target atau titik kinerja merupakan nilai yang diperoleh dari hasil kurva pushover yang dipengaruhi akibat adanya pembebanan yang bekerja secara lateral. Secara keseluruhan pada gempa zona 3 (sedang) model portal berdinding ( fully infilled wall frame ), nilai simpangan target lebih kecil dari model portal terbuka ( open frame ). Hal ini menunjukkan bahwa portal terbuka ( open frame ) dapat berdeformasi lebih baik dari pada struktur dengan dinding bata maupun struktur dengan tingkat lunak, seperti terlihat pada Gambar 4.16.
Kesimpulan dari hasil Gambar 4.16 dapat dilihat persentase perubahan simpangan target antara model portal berdinding dengan portal terbuka ditinjau beberapa tipe batu bata:
1. Pada portal terbuka ( open frame) persentase perubahan simpangan target terbesar terjadi pada dinding bata tipe 1 mencapai 12.5 % lebih kecil terhadap portal berdinding ( fully infilled wall frame ).
2. Pada portal berdinding ( fully infilled wall frame ) persentase perubahan simpangan target sama besarnya terjadi pada semua model struktur mencapi 4 % lebih besar dan lebih kecil terhadap portal berdinding ( fully infilled wall frame ).
Gambar 4.16 Perbandingan Simpangan Target dengan Beberapa Pemodelan.
4.6 Gaya Geser Dasar
Gaya geser dasar ( Base Force) pada portal dengan dinding ( fully infilled wall frame ) batu bata mampu menerima gaya geser dasar ( Base Force) lebih baik daripada portal terbuka ( open frame). Hal ini ditunjukkan dengan besanya nilai gaya geser dasar ( Base Force) pada portal berdinding ( fully infilled wall frame ), seperti terlihat pada Gambar 4.17.
0,01
0,012 0,013
0,015 0,014
0,016
0,0031 0,0039
0,0054
0,0066
0,031 0,031
Portal Berdinding Portal Terbuka Bata Tipe 1 Bata Tipe 2 Bata Tipe 3
98
Gambar 4.17 Perbandingan Gaya Geser Dasar Target dengan Beberapa Pemodelan.
Dari hasil Gambar 4.17 dapat dilihat persentase perubahan gaya geser dasar antara model portal berdinding dan portal terbuka dengan dinding bata beberapa tipe.
Kesimpulan yang diperoleh dari Gambar 4.17 yaitu:
1. Pada portal berdinding persentase perubahan gaya geser dasar terbesar terjadi pada portal berdinding bata untuk tipe 1 mencapai 21.92 % lebih kecil terhadap portal terbuka.
2. Pada portal terbuka persentase perubahan gaya geser dasar terbesar terjadi pada portal terbuka mencapai 29.39% lebih kecil terhadap portal berdinding. 3. Pada portal berdinding pada negara Australia persentase perubahan gaya
geser dasar terbesar terjadi pada portal berdinding bata untuk tipe 1 mencapai 40.79 % lebih kecil terhadap portal terbuka pada negara India. 267,20
Portal Berdinding Portal Terbuka Bata Tipe 1 Bata Tipe 2 Bata Tipe 3
4.7 Deformasi dari Pushover pada program ETABS
Bentuk perpindahan yang terjadi dapat dilihat pada Gambar 4.18 dan 4.19 untuk portal berdinding dan terbuka. Tanda bulat berwarna memberitahukan bahwa elemen sudah mengalami leleh.
Gambar 4.18 Batas-Batas Deformasi dengan Pushover pada Portal Berdinding. Dari Gambar 4.18 menunjukkan warna-warna pada batas-batas deformasi
100
Gambar 4.19 Batas-Batas Deformasi Pushover pada Portal Berdinding dengan Bentang Tengah Terbuka.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisa dan pembahasan sesuai dengan permasalahan yang telah dikemukakan terhadap model Portal dinding penuh (fully infilled wall frame),
portal terbuka (open frame), maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil uji laboratorium diperoleh nilai kuat tekan batu bata tipe 1 yaitu 3,07 Mpa,
memiliki nilai besar daripada batu bata tipe 2 yaitu 2,13 Mpa dan batu bata tipe 3 yaitu 1,88 Mpa dan nilai modulus elastisitas batu bata tipe 1 yaitu 1556,75 Mpa, memiliki lebih besar daripada batu bata tipe 2 yaitu 1140,97 Mpa dan batu bata tipe 2 lebih besar daripada batu bata 3 yaitu 1024,54 Mpa. Untuk standar modulus elastisitas berdasarkan SNI bahwa batu bata adalah 2237 Mpa maka pada penelitian batu bata dari Lubuk Pakam ini belum memenuhi standar SNI.
2. Hasil studi menunjukkan bahwa kekakuan dinding batu bata. a. Kekakuan elastis.
Untuk portal berdinding nilai kekakuan elastis terbesar 25794,455 kN/m pada tipe batu bata 1 dan kekakuan elastis terkecil 19493,454 kN/m untuk tipe batu bata 3 tetapi bila dibandingkan dengan bata luar negeri adalah bata Australia 86731,58 kN/m, untuk bata Eropa 49328,48 kN/m dan yang paling terkecil dari bata yang dianalisa adalah bata India yaitu 9133,30 kN/m. Untuk portal terbuka, nilai kekakuan elastis terbesar 18082,09 kN/m pada
102
bata 3 tetapi bila dibandingkan dengan bata luar negeri adalah bata Australia 52469,85 kN/m, untuk bata Eropa 32335,67 kN/m dan yang paling terkecil dari bata yang dianalisa adalah bata India yaitu 3907,09 kN/m.
Dari hasil analisis kekakuan elastis maka dapat disimpulkan nilai kekakuan elastis yang lebih besar adalah pada model portal berdinding dibandingkan dengan portal terbuka dan batu bata tipe 1 lebih besar dari tipe 2 dan tipe 3 tetapi terbesar adalah bata Australia.
b. Kekakuan pasca elastis.
Untuk portal berdinding, nilai kekakuan elastis terbesar 19629,30 kN/m pada tipe batu bata 1 dan kekakuan elastis terkecil 14021,05 kN/m untuk tipe batu bata 3 tetapi bila dibandingkan dengan bata luar negeri adalah bata Australia 71814,78 kN/m, untuk bata Eropa 40326,67 kN/m dan yang paling terkecil dari bata yang dianalisa adalah bata India yaitu 4641,19 kN/m Untuk portal terbuka, nilai kekakuan elastis terbesar15317,23 kN/m pada tipe batu bata 1 dan kekakuan elastis terkecil 9001,68 kN/m untuk tipe batu bata 3 tetapi bila dibandingkan dengan bata luar negeri adalah bata Australia 38317,63 kN/m, untuk bata Eropa 23425,58 kN/m dan yang paling terkecil dari bata yang dianalisa adalah bata India yaitu 0 kN/m artinya tidak ada nilai kekakuannya karena mutu bata yang sangat rendah maka langsung hancur dinding batanya.
dibandingkan dengan portal terbuka, persentase perubahan simpangan target terbesar terjadi pada dinding bata tipe 1 mencapai 12.5 % lebih kecil terhadap portal berdinding.
4. Dari hasil analisis perbandingan pada gaya geser dasar untuk portal berdinding persentase perubahan gaya geser dasar terbesar terjadi pada portal berdinding bata untuk tipe 1 mencapai 21.92 % lebih kecil terhadap portal terbuka, dibandingkan dengan pada portal terbuka persentase perubahan gaya geser dasar terbesar terjadi pada portal terbuka mencapai 29.39% lebih kecil terhadap portal berdinding. 5. Secara keseluruhan kinerja struktur disetiap pemodelan pada portal berdindig dan
portal terbuka strukturnya masih berada dalam kondisi baik atau aman saat terjadi gempa sedang yaitu pada zona gempa 3.
6. Pada portal berdinding pada negara Australia persentase perubahan gaya geser dasar terbesar terjadi pada portal berdinding bata untuk tipe 1 mencapai 40.79 % lebih kecil terhadap portal terbuka pada negara India.
7. Pada batu bata semakin besar nilai modulus elastisitas nya maka semakin tinggi kekakuan dan kekuatan bangunan dan untuk mendapatkan nilai modulus elastisitas yang tinggi dipengaruhi proses pembuatan dan sumber bahan dasar dari pembuatan batu bata.
104
banyak digunakan dalam peraturan untuk menjamin keselamatan dari penghuninya.
9. Dari hasil kurva pushover bahwa pushover pada Negara Australia lebih tinggi dibandingkan Negara Eropa dan India dan untuk Indonesia khususnya data batu bata di Lubuk Pakam lebih tinggi nilai pushover dibandingkan dari India.
5.2 Saran
Adapun saran yang perlu disampaikan penulis dari hasil studi ini adalah: 1. Kekuatan dan kekakuan dari dinding pengisi bata harus diperhatikan oleh
perencana dalam proses desain bangunan gedung karena dari hasil studi menunjukkan bahwa keberadaan dinding bata dapat mempengaruhi kinerja dari struktur utama.
2. Penggunaan dinding perlu diperhitungkan untuk bangunan yang tingkat pertamanya tidak menggunakan dinding.
3. Perlu dilakukan analisa untuk bangunan yang lebih tinggi dan analisa yang lebih kompleks untuk memberikan hasil yang lebih akurat.
