STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF

(1)

TUGAS AKHIR – RC091380

STUDI PERILAKU STRUKTUR BAJA DENGAN

MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF

ANUGRAH BAGUS RAMADHAN NRP 3110 100 003

DOSEN PEMBIMBING

BUDI SUSWANTO,ST.,MT.,Ph.D

JURUSAN TEKNIK SIPIL

(2)

FINAL PROJECT – RC091380

STUDY

ON

BEHAVIOR

OF

STEEL

STRUCTURE SYSTEM USING MRF AND

SCMRF SYSTEM

ANUGRAH BAGUS RAMADHAN NRP 3110 100 003

Supervisor

BUDI SUSWANTO, ST.,MT., Ph.D

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING

FACULTY OF CIVIL ENGINEERING AND PLANNING

(3)

(4)

ii

MENGGUNAKAN SISTEM MRF DAN SCMRF

Nama Mahasiswa : Anugrah Bagus R dikembangkan yaitu Sistem Self Centering dengan perilaku gap opening mendisipasi energi tanpa deformasi inelastis dan kerusakan yang berarti pada struktur utamanya.Energi pemulihnya elastis yang diberikan srand baja pasca-tarik mengembalikan struktur keposisinya semula setelah gempa.

Tujuan dari Tugas Akhir ini difokuskan untuk Menganalisa struktur dengan menggunakan sistem Moment Resisting Frame (MRF) dan Self Centering Moment Resisting Frame (SCMRF) dengan penggunaan pratekan pada kolomnya. Untuk menganalisa kelayakan struktur SC-MRF maka akan dilakukan pemodelan portal satu tingkat dan satu bentang MRF dan SCMRF dengan bantuan software finite element analysis.

(5)

iii

(6)

iv

System new earthquake resistant structure and is currently being developed, namely Self Centering System with behavioral gap opening dissipate energy without inelastic deformation and damage to the main structure, which means the return of elastic energy is given post-tensile steel strand to restore the structure to its original position after the earthquake. The purpose of this final project is focused on analyzing the structure by using a system of Moment Resisting Frame (MRF) and Self Centering Moment Resisting Frame (SCMRF) with the use of prestressed on the column. To analyze the feasibility of the structure of the SC-MRF modeling portal will be one level and one span MRF and SCMRF with the help of finite element analysis software.

(7)

(8)

vi

Assalamualaikum Wr.Wb

Segala puji syukur penulis panjatkan kepada ALLAH

SWT karena berkat rahmat-Nya, kami dapat

menyelesaikan dan menyusun laporan Tugas Akhir .

Tugas Akhir ini merupakan hasil output dari

salah satu mata kuliah yang wajib ditempuh oleh semua

mahasiswa Program Studi S1 Teknik Sipil Fakultas

Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi

Sepuluh Nopember Surabaya.

Penulis menyadari bahwa dalam

menyelesaikan Tugas Akhir ini tidak lepas dari bantuan

,bimbingan dan dorongan dari berbagai pihak baik

secara langsung maupun tidak langsung .Oleh karena itu

pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa

terima kasih yang tulus kepada :

 Orangtua dan saudara saudara penulis yang

senantiasa mendoakan serta memberikan

dorongan dan semangat selama proses

(9)

vii

dosen pembimbing Tugas Akhir.

 Ibu Triwulan, ST.,MT.,DEA , selaku Dosen Mata Kuliah Bahasa Indonesia

 Seluruh teman teman S-53 yang terlibat dalam

penyusunan laporan yang telah memberikan

bantuan selama ini .

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih

jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran

yang bersifat membangun dari semua pihak selalu

penyusun harapkan demi kesempurnaan laporan ini.

Akhir kata, penulis sampaikan terima kasih

kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam

penyusunan ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah

SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amiiin.

Wasasalamualaikum Wr.Wb

Surabaya, April 2015

(10)

viii

Halaman Judul Indonesia

Halaman Judul Inggris

Lembar Pengesahan

Abstrak Indonesia...ii

Abstrak Inggris...iii

Kata Pengantar...vi

Daftar Isi...viii

Daftar Gambar... Daftar Tabel... BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...1

1.2 Perumusan Masalah...4

1.3 Tujuan...4

1.4 Batasan Masalah...4

1.5 Manfaat...5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum...7

2.2 Sistem Self-Centering (SC-MRF)...9

2.3 Sambungan Pasca-Tarik(PT)...13

2.4 Perilaku Kolom Pratekan...15

(11)

ix

3.4 Pre elimenary Desain...20

3.5 Pembebanan...20

3.6 Teknik Pelaksanaan Bangunan Struktur SC-MRF...24

3.7 Run Pemodelan Struktur...25

3.8 Analisa Struktur Utama...25

3.9 Kontrol Batasan struktur Baja...29

3.10 Penjadwalan...32

BAB 4 PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER 4.1 Pelat Lantai...33

4.2 Pembebanan Pelat Lantai...34

4.3 Perencanaan Balok Anak...36

BAB 5 PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA 5.1 Pembebanan Struktur Utama...41

5.2 Pembebanan Gravitasi……...41

5.3 Pembebanan………...41

5.4 Balok Induk………...43

5.5 Kolom...48

5.6 Desain Sambungan...59

5.7 Sabungan Balok-Kolom...65

BAB 6 ANALISA PERILAKU KOLOM 6.1 Umum...79

(12)

x

6.4 Hasil Analisa...90

6.5 Penerapan Sistem SCMRF...100

6.6 Tahap Akhir SCMRF...108

BAB 7 KESIMPULAN

7.1 Kesimpulan……….………113

7.2 Saran...113

Daftar Pustaka

Biodata Penulis

(13)

xvi

Tabel 5.1 Berat struktur per lantai………..…….41

Tabel 5.2 Daftar Beban Mati………..…….41

Tabel 5.3Daftar Beban Hidup………..…..42

Tabel 5.4 Gaya gempa tiap lantai………..….42

(14)

xvi

Tabel VSL

Tabel HTB

Tabel Profil WF

Tabel Plat Siku

Nomogram

PPIUG 1983

(15)

xi

BAB 2

Gambar 2.1 Respon Seismic Yang Ideal dari Kelenturan Suatu Struktur

Bangunan...8

Gambar 2.2 Skema sambungan SC-MRF dengan Top and seat angles disipator ...10

Gambar 2.3.a Skema elevasi satulantai SC-MRF...11

Gambar 2.3.b Deformasi dari dekompresi SC-MRF...11

Gambar 2.3.c Idealisasi perilaku hubungan M-Ør...11

Gambar 2.4 Skema sambungan post-tensioning pada kolom...12

Gambar 2.5.a.b.c Detailing Strand...13

Gambar 2.6 Skematik Kolom Pratekan...16

Gambar 2.7 Momen Rotasi Dasar Kolom Bangunan Akibat Terkena sistem SC-MRF dan Bangunan Umumnya...17

BAB 3 Gambar 3.1 Flowchart metodelogi……….19

Gambar 3.2 Pengukuran lawan lendut dan lendutan ke samping...26

Gambar 3.3 Denah Struktur...29

(16)

xii

induk...…………..…..65

BAB 6 Gambar 6.1 Tahap Create...79

Gambar 6.2 Balok WF 500 X 300 X 11 X 18...80

Gambar 6.3 Kolom WF 400 X 400 x 45 x 70………...80

Gambar 6.4 Jenis material yang digunakan………...81

Gambar 6.5 Tahap section manager………...…….82

Gambar 6.6 Tahap pemilihan material………...……….82

Gambar 6.7 Kolom yang di blok………..83

Gambar 6.8 Kolom yang sudah diputar………..…84

Gambar 6.9 Balok yang di blok………..……84

Gambar 6.10 Balok yang sudah dipindahkan……….…85

Gambar 6.11 Portal setelah dilakukan iteraction………...83

Gambar 6.12 Portal setelah dilakukan iteraction + 12 plat pengaku ………86

Gambar 6.13 Perletakan jepit di ujung-ujung kolom……….…87

Gambar 6.14 Kotak dialog Step Manager……….87

Gambar 6.15 Contoh membuat beban ………..88

Gambar 6.16 Load yang di butuhkan ………..88

Gambar 6.17 Load sudah diterapkan pada balok………..89

Gambar 6.18 Meshing portal……….89

Gambar 6.19 Deformasi struktur portal………90

(17)

xiii lainnya………...91

Gambar 6.22 Hasil visualisasi akibat beban lateral awal (1

MPa)………..…92

Gambar 6.23 Hasil visualisasi akibat beban lateral (2 MPa)……....92

Gambar 6.24 Hasil visualisasi akibat beban lateral (5 MPa)……....93

Gambar 6.25 Hasil visualisasi akibat beban lateral

(10 MPa)...93

(15 MPa)………..….94

(20 MPa)………...…94

(25 MPa)……….…………..…95

(30 MPa)………...…95

(35MPa)………96

Gambar 6.31 Hasil visualisasi regangan akibat beban lateral terbesar

(35 MPa)………...…96

Gambar 6.32 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik

1………...97

(18)

xiv

3………...98

4………..…..99

Gambar 6.36 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di ke 4

titik ……….…….…99

Gambar 6.37 Klik kanan di biru nya kemudian pilih

“create“………..……....99 Gambar 6.38 Cara kedua pembuatan beban……….…….101 Gambar 6.39 Gambar pembuatan Load untuk strand………….…..102 Gambar 6.40 Lokasi strand di salah sisi kolom ………..….103

Gambar 6.41 Total ada 11 load untuk kondisi SCMRF………..…..104 Gambar 6.42 Interaction kondisi SCMRF……….……...104 Gambar 6.43 Meshing portal……….…...105 Gambar 6.44 Deformasi Struktur Portal SCMRF………..…...105

Gambar 6.45 Tegangan di beban 35 MPa pada S33 SCMRF

……….….106

Gambar 6.46 Regangan di beban 35 MPa pada E33 SCMRF

……….….106

Gambar7.47 Gabungan Regangan dan Tegangan kondisi

SCMRF……….107

Gambar 6.48 Hubungan Regangan dan Tegangan………107

(19)

xv

Gambar 6.51 Grafik acuan SCMRF……….….110

Gambar 6.52 pasca diberikan gaya balik keadaan MRF………..….110

Gambar 6.53 Displacement keadaan MRF………..…..111

Gambar 6.54 Grafik Displacement MRF………..….111

Gambar 6.55 Displacement keadaan SCMRF………..…….112

Gambar 6.56 Grafik Displacement SCMRF………..………112

Gambar 6.57 Perbandingan node displacement………..……...113

Gambar 6.58 Total tegangan regangan kondisi SCMRF………..….115

(20)

1

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan akan Bangunan atau Gedung Tahan Gempa di Indonesia semakin ditingkatkan guna mengurangi atau mencegah terjadinya banyak korban yang ditimbulkan oleh bencana alam berupa Gempa Bumi. Seringnya terjadi gempa bumi ini tidak lain karena Negara Indonesia terletak dalam kawasan pertemuan lempeng antar benua yang biasa di sebut lempeng Eurasia .

Perencanaan bangunan gedung menggunakan sistem self centering adalah sesuatu yang baru di dunia ke teknik sipilan kita ataupun di luar negri sekalipun.Karena sistem ini masih bersifat skala laboratorium. Kebutuhan akan kekuatan gedung di wilayah gempa sedang dan di ruangan yang sempit dengan hambatan gedung berdekatan yang mendasari penggunaan struktur baja dan sistem self centering pada gedung. Dalam konsep desain struktur tahan gempa tersebut struktur diharapkan mampu bertahan ketika terjadi gempa ringan, sedang hingga gempa kuat, walaupun diijinkan terjadinya kerusakan. Pada gempa menengah hingga kuat struktur yang terkena gempa di desain akan mengalami kerusakan pada strukturnya dengan mekanisme Strong column Weak Beam.

(21)

jaminan keamanan /life safety yang bisa diterima bahwa struktur tidak akan mengalami kegagalan tiba-tiba (getas) namun kerugian akibat dampak ekonomi dari deformasi inelastis struktur ini menjadi sangat signifikan.

(22)

3

Baru-baru ini,banyak perhatian telah difokuskan pada desain bingkai saat mempertahankan sedikit bahkan tidak ada kerusakan sisa setelah dasar desain gempa diterapkan . Salah satu metode yang menunjukkan adalah penggunaan helai post- tensioning (PT) baja yang berjalan sejajar dengan balok untuk menciptakan efek pemusatan diri pada pembongkaran . Selain itu,pelaksanaan perangkat disipasi energi gesekan pada antarmuka balok-kolom menyediakan energi disipasi . Selama beban lateral , saat self- centering (SCMRF) memperluas sebagai balok berputar dalam kaitannya dengan kolom menciptakan fenomena yang disebut kesenjangan pembukaan antara setiap balok dan kolom . Sistem lantai harus dirancang dengan cara supaya tidak mengganggu perilaku ini (Swensen, 2005). Sebuah metode yang diusulkan untuk menangani ekspansi ini adalah SCMRF. Metode ini difokuskan pada desain kerangka SCMRF eksperimental yang memanfaatkan web perangkat gesekan (WFD). Termasuk adalah desain dan penjelasan dari sistem transfer kekuatan eksperimental, sistem lantai diafragma , dan sistem pengaku yang diciptakan untuk meniru sistem yang akan dilaksanakan di gedung skala penuh (Swensen, 2005).

(23)

1.2 Perumusan Masalah

Permasalahan yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana merencanakan struktur MRF dan SCMRF. 2. Bagaimana memodelkan struktur MRF dan SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis. 3. Bagaimana menganalisa hasil pemodelan struktur MRF dan SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis.

1.3 Tujuan

Tujuan secara detail dari pembahasan tugas akhir ini yaitu :

1. Untuk merencanakan struktur MRF dan SCMRF mulai dari preliminary design, pembebanan dan kontrol penampang.

2. Untuk memodelkan struktur MRF dan SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis mulai dari part, material, assembly, interaction, step, load, mesh, dan job.

3. Untuk menganalisa hasil pemodelan struktur MRF dan SCMRF dengan menggunakan software finite element analysis berdasarkan tegangan dan regangan yang terjadi.

1.4 Batasan Masalah

Agar permasalahan tidak melebar, maka dalam tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan pada :

(24)

5

2. Tidak membandingkan pemodelan portal MRF dan SCMRF dengan hasil eksperimental.

3. Sistem pratekan hanya diberikan pada kolom saja dengan menggunakan eksternal post tensioning pada struktur baja.

1.5 Manfaat

Manfaat yang didapat dari tugas akhir ini :

1. Memahami cara mendesain dan penggunaan sistem pemakaian baja SCMRF.

2. Memahami perilaku struktur MRF dan SCMRF untuk diimplementasikan pada perencanaan struktur di lapangan.

(25)

(26)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Biaya yang terkait dengan hilangnya operasi bisnis, kerusakan struktural dan non-struktural komponen menyusul gempa cukup kuat dapat menjadi signifikan untuk masyarakat modern. Biaya tersebut sering sebanding, jika tidak lebih besar dengan biaya struktur itu sendiri. Dengan pendekatan desain saat ini,sebagian besar sistem struktur yang dirancang untuk merespon melampaui batas elastis dan pada akhirnya mengembangkan mekanisme melibatkan respon inelastis daktail di daerah tertentu dari sistem struktur. Untuk alasan ini, ini daerah secara khusus rinci untuk daktilitas dan disipasi energi.

(27)

Gambar 2.1 Respon Seismic Yang Ideal dari Kelenturan Suatu Struktur Bangunan Pada Umumnya

Desain yang di tujukan pada respon inelastis sangat menarik, terutama dari segi biaya awal berdiri,tetapi mereka memiliki dua kelemahan utama. Pertama, daerah pada sistem resisting kekuatan lateral utama akan dikorbankan dalam gempa bumi cukup kuat dan membutuhkan perbaikan, atau rusak bisa diperbaiki dalam gempa bumi yang sangat kuat . Kedua, pendekatan desain saat ini didasarkan pada premis bahwa kapasitas disipasi energi yang besar yang diperlukan untuk mengurangi dampak yang disebabkan oleh gempa bumi.

(28)

9

memerlukan downtime mungkin tidak lagi dapat ditoleransi dalam skala-skala kecil dan cukup kuat.

2.2Sistem Self-Centering SCMRF

Self -Centering Moment Resisting Frame (SCMRF) adalah sistem struktur tahan gempa yang terdiri dari elemen pendisipasi energi (energy dissipation) atau biasa disebut ED dan sistem tendon baja pasca-tarik yang bekerja paralel dengan balok (Ricles et al, 2001).Manfaat pemberian post-tension pada system SCMRF adalah untuk mengantisipasi beban yang terjadi sehingga struktur SCMRF dapat kembali ke posisi semula setelah mengalami deformasi tidak sebidang (out of plan deformation). Hal ini memberikan keuntungan struktur sekunder tidak akan mengalami kerusakan yang signifikan ketika terjadi gempa .

(29)

bekerja parallel terhadap balok,dengan profil baja siku yang dibaut pada dudukan dan atas balok sebagai elemen pendisipasi energi. Skema dari rangka self centering pasca tarik seperti pada gambar

Sistem Self Centering untuk struktur beton maupun baja sedikit berbeda namun memiliki kesamaan prinsip yaitu :

1. Balok pada rangka diberi gaya pasca tarik dengan menggunakan strand atau tulangan baja mutu tinggi yang memberikan gaya pemulih pada sistem yang menghasilkan pemusatan diri atau biasa disebut self centering.

2. Disipasi energi diberikan elemen tambahan seperti profil siku,tulangan baja,pelat baja atau elemen gesek

3. Sambungan balok-kolom dicirikan dengan celah bukaan horizontal (∆ gap) dan tutupan selama beban gempa bekerja sebagaimana ditunjukkan gambar.

(30)

11

Gambar 2.3.a Skema elevasi satu lantai SCMRF

Gambar 2.3.b Deformasi dari dekompresi SCMRF

sambungan SCMRF

(31)

(32)

13

2.3 Sambungan Pasca-Tarik (PT)

(33)

Dalam rangka untuk menahan balok di lokasi tersebut, saluran ditempatkan yang membentang dari balok SCMRF yang pertama beam paralel interior ke SCMRF di bangunan (King, 2007). Saluran ini cocok antara post-tensioning dan duduk di sebuah dudukan/tumpuan untuk yang melesat. Seperti dengan kolom pengaku, baut dipasang melalui lubang lubang yang memungkinkan translasi lateral antara balok SCMRF dan saluran tetapi menyediakan kekakuan pengaku beam.

Konfigurasi prototipe balok pengaku SCMRF ditunjukkan pada Gambar 2.5.C desain ini kawat balok pengaku SCMRF hanya jika saluran bagian tidak tertekuk di bawah kekuatan pengaku. Pengaku saluran harus dirancang menjadi cukup kompak untuk menghindari tekuk ini.

Gambar 2.5.A menunjukkan desain sistem pengaku kolom. Sebuah bagian sudut dudukan baja dipasang di bawah lubang pos tensioning dan pengaku kolom

(34)

15

Dudukan ini meluas beberapa inci melewati flensa kolom SCMRF. Balok gravitasi berakhir hanya di luar flens kolom SCMRF dan duduk di dudukan/tumpuan.Pengaku disediakan oleh baut yang berjalan melalui lubang ditempatkan di kursi dan lubang tetap dalam flange dari gravitasi balok. Slot berjalan sejajar menuju web dari kolom SCMRF, yang memungkinkan pergerakan lateral dan perluasan SCMRF sambil memberikan kekakuan pengaku ke SCMRF kolom terhadap sumbu lemah tekuk.

2.4 Perilaku Kolom Pratekan

Kolom dasar pra tekan terdiri dari baja pra tekan mutu tinggi, plat pendisipasi energi, dipasang secara vertical, dan bekerja dari tengah kolom pada tingkat dasar sampai dasar basement kolom. Baja Pratekan diangkurkan pada pelat pengangkur untuk mendistribusikan gaya dari beban gempa maksimum. Selama terjadi beban lateral gempa, celah bukaan dan tutupan (gap opening and closing) terjadi antara balok dan permukaan kolom tingkat dasar. Pelat pendisipasi energi, yang terpasang pada flens /sayap kolom dan plat keeper, mendisipasi energi dengan mekanisme pelelehan pada penampang ketika celah membuka dan menutup dan juga meningkatkan momen kapasitas pada dasar kolom.

(35)

bukaan diperlukan pada dasar kolom. Momen Rotasi Dasar Kolom.Akibat Terkena Sistem SCMRF (warna biru) & Kolom Bangunan Umumnya yang Tidak Memakai Sistem SCMRF (warna ungu).

(36)

17

Gambar 2.7 Momen Rotasi Dasar Kolom

Akibat Terkena Sistem SCMRF dan

(37)

(38)

BAB III METODOLOGI 3.1. Umum

Dalam pengerjaan Tugas Akhir diperlukan susunan langkah – langkah pengerjaan sesuai dengan uraian- uraian kegiatan yang akan dikerjakan. Urutan pengerjaannya dimulai dari pengumpulan literatur, referensi dan pedoman perancangan hingga tujuan akhir dari analisa struktur yang akan disajikan.

3.2. Bagan Alir Penyelesaian Tugas Akhir

Gambar 3.1 Flowchart metodelogi

(39)

3.3 Studi Literatur

Studi literatur yang digunakan adalah beberapa buku pustaka atau peraturan tentang sistem self-centering (SCMRF) dan struktur gedung secara umum yang akan sangat membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini, diantaranya :

1. SNI 03-1729-2002 tentang perencanaan baja pada struktur bangunan.

2. SNI 03-1726-2012 Struktur Gedung Tahan Gempa. 3. PPIUG 1983 tentang pembebanan Indonesia untuk

gedung .

4. Development of Self-Centering Earthquake Resisting System (Filiatrault et al, 2004).

5. Design of Self-Centering Moment Resisting Frame And Experimental Loading System (Swensen, 2007).

3.4 Prelimenary Desain

Preliminary desain ini dilakukan sesuai dengan ketentuan SNI 03-1729-2002, yang berupa :

1. Mutu baja yang digunakan BJ 41 2. Dimensi Kolom 400x400x30x50 3. Dimensi Balok 500x300x11x18

3.5 Pembebanan

Jenis beban yang diperhitungkan dalam perancangan ini adalah sebagai berikut :

1. Beban Mati

(40)

2. Beban Hidup

Beban yang diakibatkan oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau struktur lain yang tidak termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan, seperti beban angin, beban hujan, beban gempa,beban banjir,atau beban mati.

Beban hidup yang digunakan dalam perancangan bangunan gedung dan struktur lainnya harus beban maksimum yang diharapkan terjadi akibat penghunian dan penggunaan bangunan gedung, akan tetapi tidak boleh kurang dari beban merata minimum yang ditetapkan harus diambil minimum sebesar 100 kg/m2_{bidang datar (PPIUG 1983). Beban hidup untuk}

kantor ,hotel dan rumah sakit adalah 250 Kg/m²

3. Beban Gempa

Beban gempa yang digunakan sesuai SNI 03-1726-2012, dimana wilayah gempa terbagi berdasarkan sifat- sifat tanah pada situs yaitu kelas situs SA (Batuan Keras), SB (Batuan), SC (Tanah Keras, sangat padat dan Batuan lunak), SD (tanah sedang), SE (tanah Lunak) , atau SF (tanah Khusus).

Beban-beban yang dibebankan kepada struktur tersebut dibebankan kepada komponen struktur menggunakan kombinasi beban berdasarkan PPIUG 1983 sehingga struktur memenuhi syarat keamanan.

(41)

U =1,4D maka keberadaannya harus diperhitungkan sebagai berikut :

 Bila adanya beban H memperkuat pengaruh variabel beban utama, maka perhitungkan pengaruh H dengan faktor beban = 1,6

(42)

Pengaruh yang paling menentukan dari beban-beban angin dan seismik harus ditinjau, namun kedua beban tersebut tidak perlu ditinjau secara simultan (SNI 03-1726-2012 pasal 4.2.2).

Dalam parameter Ss (percepatan batuan dasar

pada perioda pendek) dan S1 (percepatan batuan dasar

pada perioda 1 detik) harus ditetapkan masing-masing dari respons spektral percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam Peta Gerak Tanah Seismik dengan kemungkinan 2 persen terlampauidalam 50 tahun (MCE, 2 persen dan 50 tahun ), dan dinyatakan dalam bilangan desimal terhadap percapatan gravitasi (SNI 03-1726-2012 pasal 6.1.1).

Berdasarkan sifat-sifat tanah pada situs, maka situs harus diklasifikasikan sebagai kelas situs SA, SB, SC,SD, SE, atau SF yang mengikuti pasal 5.3 RSNI 03-1726-2012. Bila sifat-sifat tanah tidak teridentifikasi secara jelas sehingga tidak bisa ditentukan kelas situs-nya, maka kelas situs SE dapat digunakan kecuali jika pemerintah/dinas yang berwenang memiliki data geoteknik yang dapat menentukan kelas situs SF (SNI 03-1726-2012 asal 6.1.2).

4. Beban Angin

Beban Angin, menganggap adanya tekanan positif (pressure) dan tekanan negatif/isapan (suction) bekerja tegak lurus bidang yang ditinjau berdasarkan PPIUG 1983

(43)

Tekanan Tiup :

 daerah jauh dari tepi laut, diambil minimum 25 kg/m2_.

 di laut dan tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai, diambil minimum 40 kg/m2

atau diambil dari rumus pendekatan

p=V2/16 (kg/m2₎ _(3.2)

dengan

V = kecepatan angin, m/det (ditentukan instansi terkait)

 Struktur cerobong, ditentukan dengan rumus pendekatan

qwind=(42,5+0,6.h) (3.3)

dengan

qwind = tekanan tiup, kg/m2

h = tinggi total cerobong, m.

Tekanan tiup tersebut diatas dapat direduksi sebesar 0,5 jika dapat dijamin gedung terlindung efektif dari suatu arah tertentu oleh gedung/bangunan lain.

3.6 Teknik Pelaksanaan Bangunan Struktur SCMRF

Teknik pelaksaan struktur SCMRF adalah sebagai berikut :

1. Perencaaan Struktur Sekunder

2. Perencaaan Struktur Utama ( balok dan kolom) 3. Pemberian Stressing pada Tendon post-tensioning

dengan besar gaya aksial sebesar 0.2 My kolom.

4. Proses stressing berupa pemberian gaya tarik tendon saat initial.

5. Proses pengangkeran tendon ke plat angker pada kolom.

(44)

7. Pemodelan struktur SCMRF dengan ABAQUS versi 6.10

3.7 Run Pemodelan Struktur

Pemodelan struktur menggunakan ABAQUS versi 6.10 untuk mendapatkan gaya- gaya dan reaksi pada struktur.

Untuk menganalisa struktur dalam program bantu ABAQUS terdapat berbagai tahapan .Tahapan tersebut antara lain :

3.8 Analisa Struktur Utama

Analisa Struktur Utama Kolom menggunakan langkah-langkah perencanaan sebagai berikut :

Hubungan Antar Balok

 Kelurusan

Pada suatu balok, penyimpangan terhadap garis lurus antara kedua ujung balok dibatasi oleh SNI 03-1729-2002 pasal 17.4.4 sebagai berikut :

a) Lawan lendut: diukur dengan pelat badan dalam

(45)

b) Lendutan ke samping: diukur dengan pelat dalam keadaan badan vertikal (lihat Gambar 3.1(b)). Lendutan kesamping (dilihat dari atas) tidak boleh melebihi nilai terbesar dari L/1000 atau 3 mm.

 Panjang

Panjang suatu balok tidak boleh menyimpang dari panjang yang ditentukan dengan toleransi 2 mm untuk panjang balok kurang dari 10 m, dan 4 mm untuk panjang balok lebih besar dari 10 m.

Hubungan Perletakan Kolom

 Posisi pada denah

Posisi perletakan kolom pada denah tidak boleh menyimpang lebih dari 6 mm terhadap masing-masing sumbu utama bangunan.

 Ketinggian

Gambar 3.1 Pengukuran lawan lendut dan lendutan ke samping

(46)

Ketinggian pelat landas kolom tidak boleh menyimpang lebih dari 10 mm terhadap posisi yang seharusnya.

 Kontak penuh

Apabila disyaratkan perletakan kolom dengan bidang kontak penuh maka ketentuan dalam butir 17.4.4.2 (Hubungan perletakan balok) harus dipenuhi, kecuali jika digunakan alat bantu untuk mengurangi celah sehingga memenuhi ketentuan dalam butir tersebut. Peralatan bantu penumpu harus datar dan terbuat dari baja yang sama mutunya dengan komponen struktur utamanya. Apabila diperlukan adanya grouting maka harus ditempatkan sedemikian rupa sehingga grouting bisa menyelimuti peralatan bantu tersebut dengan ketebalan minimum 50 mm.

Menerapkan Sistem SCMRF

Akhir akhir ini , sistem self centering telah di usulkan untuk struktur bingkai baja (Ricles et al ,2001) & ( Christopoulus et al, 2006) .Gambar 3.2 mengilustrasikan sambungan hibrida yang setelah di kencangkan (Ricles et al, 2001) untuk baja SCMRF .Sambungan terdiri dari beberapa helai baja kekuatan tinggi yang berjalan sepanjang sisi web balok dan jangkar untuk flens (pinggiran roda)eksterior pada akhir frame .Sebagai tambahan , dudukan atau tumpuan dan atas sudut melesat ke kolom dan balok .Perlawanan geser yang di sediakan oleh kombinasi dari gesekan pada balok kolom antar muka dan juga oleh sudut baja . Sistem yang di rancang sedemikian rupa sehingga sudut baja adalah hanya yang mudah melentur .Oleh karena itu , hanya sudut baja yang membutuhkan perbaikan sesudah gempa berskala besar .Manfaat tambahan dari sambungan ini adalah :

1) Tidak di perlukan lapangan pengelasan

(47)

3) Kekakuan konvensional awal yang sama pada sambungan pengelasan .

Penerapan sistem SCMRF ini adalah untuk bangunan gedung 5 lantai dengan PT pada kolomnya dengan dimensi kolom 400x400x30x50 dan di daerah Gempa Sedang .

(48)

Gambar 3.2 Denah Struktur 3.9 Kontrol Batasan Struktur Baja

Kontrol Batas Kekuatan

Kuat batas balok pratekan yang diakibatkan oleh beban luar berfaktor harus memiliki nilai-nilai berikut :

Pu < Ø Rn (3.4)

Pu– gaya tarik akibat beban berfaktor

Rn– kuat rencana tarik

Ø – faktor reduksi

Kontrol Tegangan Leleh

Tegangan leleh untuk perencanaan ( f y ) tidak boleh diambil melebihi

(49)

Ag

(pada tengah batang)

Kontrol Putus

Tegangan putus untuk perencanaan ( f y ) tidak boleh diambil melebihi

nilai yang diberikan Tabel 5.3 SNI 03 1729 2002 pasal 5.1.3. Kontrol Patah : (pada daerah sambungan)

Ag = luasan penampang utuh (gross)

fy = tegangan leleh bahan

Ae = luasan penampang efektif

fu = tegangan putus bahan

Kontrol Kelangsingan

Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan :

λ=𝐿𝑘

𝑟 dibatasi sebesar 200 (3.6)

(50)

𝐿

𝑟 dibatasi sebesar 300 untuk batang sekunder dan

240 untuk batang primer (3.7)

(51)

3.10 Penjadwalan

NO _NAMA

KEGIATAN

BULAN 1 BULAN 2 BULAN 3 BULAN 4

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 PENGUMPULAN

DATA

2 STUDI

LITERATUR

3 PERENCANAAN

(52)

(53)

BAB IV

PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER

Sebagai bagian dari komponen struktur secara keseluruhan, struktur sekunder akan memberikan pengaruh terhadap struktur utama sebagai beban. Dalam perencanaan desain gempa, struktur sekunder merupakan komponen struktur yang dikomposisikan untuk menerima beban lateral akibat gempa, sehingga dalam perhitungannya struktur sekunder dapat direncanakan dan dianalisa secara terpisah dari struktur sekunder. Di dalam bab ini struktur sekunder yang di bahas meliputi perencanaan atap dan perencanaan pelat lantai.

4.1 Pelat Lantai

4.1.1 Pelat Lantai Atap 1 . Beban finishing

Berat aspal 2 m x 14 kg/m2 _{= 28 kg/m}2

Berat plafon + penggantung ( 11+7 ) kg/m2 _{= 18 kg/m}2

Berat ducting AC = 40 kg/m2

Total beban finishing = 86 kg/m2

2. Beban hidup = 100 kg/m2

Beban berguna = finishing + hidup

= 86 + 100

= 186 kg/m2

(54)

Data-data perencanaan pelat bondex

- Bentang = 2 m - Beban berguna = 200 kg/m2

Untuk Pelat Atap Dengan Bentang Menerus :

- Tebal pelat = 9 cm

- Jadi dipasang tulangan negative Ø 10 - 250 4.2 Pembebanan Pelat Lantai

Beban hidup :

beban berguna = finishing + hidup

= 126 + 250 = 376 kg/m2

Jadi dipakai yaitu 400 kg/m2

(55)

Data-data perencanaan berdasarkan brosur BONDEX:

 Beban berguna = 400 kg/m2_.  Bentang (span ) = 2 m

Untuk Pelat Lantai Dengan Bentang Menerus :

Tebal pelat = 9 cm dan tulangan negatif = 1.55 cm2_/m  Dipakai tulangan  10 mm , As = 0,7854 cm2

 Jumlah tulangan yang dibutuhkan tiap 1 m :

 n = 1.55 / 0,785 = 3.08 4 buah

 Jarak antar tulangan = 1000 / 4 = 250 mm

 Jadi dipasang tulangan negatif D 10 – 250.

Gambar 4.1 Pelat Bondex



(56)

4.3 Perencanaan Balok Anak

4.3.1 Balok Anak Lantai

Gambar 4.2 Balok Anak

Balok anak berfungsi membagi luasan lantai agar tidak terlalu lebar sehingga masih mempunyai kekakuan yang cukup. Balok anak menumpu di atas dua tumpuan sederhana.

Menggunakan profil WF 400 x 200 x 8 x 13 (fy = 250 Mpa, fu = 410 Mpa, BJ 41)

W = 66 kg/m r = 16 mm Zx = 1286 cm3 d = 400 mm Ix = 23700 cm4

tf = 13 mm

h = d -2.(tf+r) = 342 mm iy = 4.54 cm

balok anak = 2 m

(57)

Pembebanan pada balok anak lantai atap:

-Beban berfaktor

qU = (1.2 x qD) + (1.6 x qL) = 1.2 x 820.2 + 1.6 x 500) = 984.24 + 800

= 1784.24 kg/m

- Momen yang terjadi (terbagi rata ) Mu =1/8 x qU x L2 _{= 1/8 x 1784.24 x 6}2 _{= 8029.08 kg.m}

- Gaya geser yang terjadi

Vu =1/2 x qU x L =1/2 x 1784.24 x 6 = 5352.72 kg

Kontrol Lendutan

Lendutan ijin : ( pemakaian rumus ini di karenakan tidak memakai stiffner )

L = 400 cm

*Pemakaian Ix karena posisi profil WF adalah tegak dan beban mengarah atas ke bawah alias menekan ke arah profil dan bagian

(58)

fo _{< f}

ijin 0.91 cm < 1,01 cm ( dari SAP 2000 ) ...ok

c. Kontrol penampang profil terhadap gaya lentur - Kontrol penampang terhadap tekuk lokal Pelat sayap

Kontrol penampang terhadap tekuk lateral

Karena tidak di pasang shear connector pada balok anak sejarak Lb = 600 cm

(59)

(60)

Mn = 1.68 ( 3215000 x 0.135 ) = 729162 kg cm Jadi Mn p

Dipakai Mn = Mp = 729162 kgcm

Persyaratan :

d. Kontrol penampang profil terhadap gaya geser

(61)

BAB V

PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA

5.1 Pembebanan Struktur Utama

Perhitungan pembebanan dilakukan untuk mengetahui distribusi beban-beban yang bekerja, sehingga dapat diketahui gaya-gaya dalam yang bekerja pada struktur.

5.2Pembebanan Gravitasi 5.2.1 Berat bangunan

Ringkasan berat bangunan dinyatakan dalam Tabel 5.1 berikut ini :

Tabel 5.1Berat struktur per lantai

Lantai Tinggi (m) Berat Lantai (ton)

5 20 5139.71

4 16 7019.36

3 12 7019.36

2 8 7019.36

1 4 7707.71

∑ 33905.5

Jadi berat total bangunan = 33905.5 ton

5.3 Pembebanan

5.3.1Perhitungan Beban Mati

(62)

Deskripsi

1 Baja 7850 kg/m3

2 Adukan Semen 21 kg/m3

3 Tegel 24 kg/m3

4 Pasangan bata merah 1.700 kg/m3

5 Plafon + Penggantung 18 kg/m3

Berat Sendiri Profil Baja (Self Weight)

5.3.2 Perhitungan Beban Hidup

Tabel 5.3Daftar Beban Hidup

Deskripsi Beban Hidup

1.Lantai Perkantoran 250 kg/m2

2.Atap 100 kg/m2

5.3.4 Perhitungan Beban Gempa

Tabel 5.4 Gaya gempa tiap lantai

Tingkat

Hi Wi Wi.Hi 100 % 30 %

(m) (ton) (ton m) Fi x,y (ton) Fi x,y (ton)

(63)

4 16 7019.36 112310 30.76 9.22

3 12 7019.36 84232.3 23.07 6.92

2 8 7019.36 56154.9 15.38 4.61

1 4 7707.71 30830.8 8.44 2.53

Total 386322 105.81 31.74

5.3.5Kontrol Analisa Reyligh akibat gempa arah sumbu X & Y

Besarnya T yang dihitung sebelumnya dengan rumus empiris harus dibandingkan dengan Treyleigh dengan rumus :

T1 = 6.3 √∑𝑛𝑖=1𝑊𝑖.𝑑𝑖2

𝑔 ∑𝑛 𝐹𝑖.𝑑𝑖 𝑖=1

Dimana besarnya T yang dihitung sebelumnya tidak boleh lebih dari 205 hasil T reyleigh sesuai SNI 1726 Pasal 6.2.2.

(64)

5.4 Balok induk

5.4.1 Balok induk memanjang

Balok induk memanjang direncanakan menggunakan profil WF 500 x 300 x 11 x 18 dengan data-data sebagai berikut :

Dari analisis SAP 2000, didapatkan gaya dalam dan lendutan yang terjadi pada balok induk memanjang adalah sebagai berikut :

Mu = 2937768 kg.cm Vu = 6277.39 kg L = 600 cm

Kontrol kekuatan penampang( Local buckling )

(65)

λ ≤ λp 36,36 < 106,25  penampang kompak

Karena penampang kompak, maka Mn x = Mp x

Mp = fy . Zx = 2500 . 3100 = 7750000 kg.cm

Cek kemampuan penampang Øb . Mn ≥ Mu

Øb . Mn = 0,9 . 7750000

= 6975000 kg.cm > 2937768 kg.cm

(OK…!)

Kontrol penampang terhadap tekuk lateral ( Lateral

buckling)

Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm.

Lp = 350.453 cm Lr = 1050,71 cm

Jadi , Lb < Lp (bentang pendek )

Untuk komponen struktur yang memenuhi Lb < Lp, kuat nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp

My = Sx . fy

Kontrol penampang profil terhadap gaya geser

ℎ

𝑡𝑤= 36,36 : 1100

(66)

karena ℎ

5.4.2 Balok Induk melintang

(67)

h = 488 - 2 x (18 + 26) = 400 mm

Zx = 3100 cm3

Dari analisis SAP 2000, didapatkan gaya dalam dan lendutan yang terjadi pada balok induk memanjang adalah sebagai berikut :

Mu(max) (-) = 2644812 kg.cm Vu (-) = 10710.57 kg

Kontrol penampang profil terhadap gaya lentur Kontrol penampang terhadap tekuk lokal

Pelat sayap

Cek kemampuan penampang Øb . Mn ≥ Mu

Øb . Mn = 0,9 . 7750000

(68)

Kontrol penampang terhadap tekuk lateral

Jarak Penahan Lateral Lb = 200 cm

Berdasarkan tabel untuk BJ 41 profil WF 500x300x11x8 nominal komponen struktur adalah : Mn = Mp

My = Sx.fy Kontrol penampang profil terhadap gaya geser

ℎ

Lendutan ijin (f’) adalah

L = 600 cm

(69)

Dari hasil analisis SAP 200 didapatkan lendutan batang sebesar

f= 1,55 cm

𝑓 < 𝑓′ → 1,55 𝑐𝑚 < 1.67 𝑐𝑚 (di peroleh dari SAP 2000 )

... OK !

5.5 Kolom

5.5.1 Kolom Lantai 1-3

Pada perencanaan ini ditunjukkan contoh perhitungan kolom lantai 1. Direncanakan dengan profil WF 400x400x45x70 dan panjang kolom (L) = 400 cm. Data-data profil disajikan sebagai berikut :

A = 770,1 cm2

ix = 19,7 cm

Ix = 298000 cm4

iy = 11,1 cm

Iy = 94400 cm4

Zx = 14385 cm3

Ix balok = 23700 cm4

Zy = 6713 cm3

Sx = 12000 cm3

fy = 250 Mpa

Sy = 4370 cm3

fy = 250 Mpa

(70)

Dari hasil analisis SAP 2000 didapatkan gaya dalam yang bekerja pada lantai 1 sebagai berikut :

Pu = 318203 kg

Kontrol Penampang ( Kelangsingan elemen penampang )

λR = = = 42.06

Jadi Penampang Tidak Langsing !!

Momen nominal :

Kontrol Tekuk Lokal :

(71)

λ = = 407

20= 15.7

λp = = = 106,253

Jadi, termasuk penampang kompak, maka Mn = Mp

Kontrol Tekuk Lateral :

Lb = 400 cm

Dari tabel baja diperoleh

Lp = 552.562 cm 1,5My = 1,5(11825000) = 17737500 kgcm

(72)

Jadi diperoleh : Mnx = 35962500 kgcm Mny = 16782500 kgcm

Terhadap sumbu x :

Kontrol kekakuan portal :

G =

GB = 10.00 (Ujung kolom dianggap sendi/tidak kaku)

Diperoleh : kc = 3.4 (bergoyang)

= = 3.4 x 400

19.7 = 69.03

Terhadap sumbu y:

G =

(73)

Diperoleh : kc = 2.9 ( bergoyang)

λ𝑦 = untuk mencari kelangsingan struktur

λ𝑦 = = 2.9 𝑥 400_11.1 = 104.50

Pu= gaya tekan akibat beban beraktor

Pn = Kekuatan tekan nominal batang

(74)

Kontrol Interaksi Beam Kolom Rumus 1 :

5.5.2 Kolom Lantai 4-5

Pada perencanaan ini ditunjukkan contoh perhitungan kolom lantai 4. Direncanakan dengan profil WF 400x400x30x50 dan panjang kolom (L) = 400 cm. Data-data profil disajikan sebagai berikut : bekerja sebagai berikut :

(75)

Pu = 125580 kg

Kontrol Penampang :

Penampang ( Kelangsingan elemen penampang )

λR =

Jadi penampang tidak langsing !

Terhadap Lentur :

(76)

λp = = = 10,752

Dari tabel diperoleh

Lp = 517.715 cm

Lb ≤ Lp  Bentang pendek

Karena penampang kompak, maka

(77)

= 4825000 kgcm

(78)

Diperoleh : kc = 2.9 (bergoyang)

Kelangsingan struktur :

i

Terhadap sumbu y:

G = struktur tekan )

(79)

λc = = 85.93

Pu= gaya tekan akibat beban beraktor

Pn = Kekuatan tekan nominal batang

(80)

0.7 1 → OK Propil kuat memikul beban tekan dan

momen lentur !

5.6. Desain Sambungan

Gambar 5.1 Sambungan Balok – Kolom yang direncanakan

5.6.1 Sambungan Balok Anak dengan Balok Induk

Sambungan antara balok anak dan balok induk direncanakan dengan baut simple connection terletak pada dua tumpuan sederhana yang disesuaikan dengan anggapan dalam analisa sendi .

Profil Balok Anak : WF 400 x 200 x 8 x 13 ( BJ 41 )

(81)

Profil Balok Induk : WF 500 x 300 x 11 x 18 ( BJ 41 )

Pelat penyambung siku : ˪ 60 x 60 x 6 ( BJ 41 )

qD = 820.24 kg/m ; qL = 500 kg/m

qU = (1,2 x qD ) + ( 1,6 x qL ) = ( 1,2 x 820.24 ) + (1,6 x 500)

= 984.24 + 800

= 1784,24 kg/m

Vu = 1

2 x qux l = 1

2 x 1784.24 x 6 = 5352.72 kg

a. Sambungan Pelat Siku dengan Balok Anak

Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41

Baut HTB A 325 ( fub_{= 8250 kg/cm}2₎

Baut mm ( A baut = 2,01 cm2₎  Kuat geser

 Vn = f x r1 x fub x Abaut x m

Dimana :

r1 = 0,4 ( ada ulir di bidang geser baut )

m = jumlah bidang geser

fub = tegangan tarik putus baut

Abaut = luas bruto penampang baut

 Vn = 0,75 x 0,4 x 8250 x 2,0 x 1

(82)

 Kuat tumpu

 Vn = f 2,4 db tp fu ………. berlaku untuk

semua jenis lubang baut

Dimana :

db = diameter nominal baut

tp = tebal plat tertipis

fu = tegangan tarik putus terkecil antara baut

dan pelat

 Vn = 0,75 x 2,4 x 1,6 x 0,9 x 4100

= 10276 kg →menentukan

n = _𝑉𝑢

𝑉𝑛 = 5352.72

10627.2 = 0.62 ≈ 1 buah

b. Sambungan Pelat Siku dengan Balok Induk

Direncanakan : profil siku ˪ 60 x 60 x 6 BJ 41

Baut mm ( Abaut = 2,01 cm2 )

Untuk disisi balok

(83)

 Vn = f x r1 x fub x Abaut x m

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 2,01 x 2 = 9949.5 kg → Menentukan

 Kuat tumpu

 Vn = f 2,4 db tp fu ………. berlaku untuk

semua jenis lubang baut

Dimana :

db = diameter nominal baut

fu = tegangan tarik putus terkecil antara baut

dan pelat

 Vn = 0,75 x 2,4 x 1,6 x 0,9 x 4100

= 10276 kg →menentukan

n = _𝑉𝑢

𝑉𝑛 = 5352.72

10276 = 0,7 ≈ 2 buah

dipasang 2 buah baut mm ( jumlah baut untuk 2 sisi )

Kontrol pelat siku

(84)

Baut mm

Diameter perlemahan ( dengan bor ) =  baut + 1,5

= 16 + 1,5 = 17,5 mm = 1,75 cm Anv = Lnv x tp

= ( 36 – 2 x 1,75 ) x 0.9 = 32.85 cm2

Kuat rencana :

 Rnv =  . 0,6 . fu . Anv

Dimana :

fu = tegangan Tarik putus terkecil antara baut dan pelat

 Rnv = 0.75 .0,6 . 4100 x 32.85 = 60608.25 kg

Terdapat 2 siku ,sehingga :

2 x  Rnv = 2 x 60608.25 = 121216.5 kg

Persyaratan : Vu ≤  Rn

2536.48 kg ≤  Vn

2536.48 kg ≤ 121216.5 kg …… ok

(85)

Jarak ke tepi = 1,5 db s/d (4tp + 100 ) atau 200 mm

1,5 db = 1,5 x 16 = 24 mm

( 4 tp + 100 ) = ( 4x 0.9 + 100 ) = 104 mm

Dipasang 80 mm

Jarak antar baut = 3db s/d 15 tp atau 200 mm

3db = 3x 16 = 48 mm

15 tp = 15 x 4 = 60 mm

(86)

L 60 x 60 x 6

Ø 16 mm

WF 400 X 200 X 8 X 13

Tulangan negatif

WF 500 X 300 X 8 X 11

10 20

90

400

Gambar 5.3 Detail sambungan balok anak dengan balok induk

Sambungan Balok – Kolom

Profil balok induk menggunakan WF 500 x 300 x 11 x 18 dan kolom dengan profil WF 400 x 400 x 45 x 70 . Sambungan direncanakan dengan metode rigid connection .

Pembebanan pada balok : ( di dapat dari SAP 2000 )

Momen ultimate = 48 t.m

(87)

Gaya geser yang terjadi :

Vu = (1

2 𝑥 𝑞𝑢 x l ) 𝑥 ( 1 2 𝑥 𝑃𝑢)

= (1

2 𝑥 11089 x 6 ) 𝑥 ( 1

2 𝑥318203) = 52928 kg

Gaya geser yang berasal dari Mu :

∑ MA = 0

Vu x L – MB - MA = 0

Vu = 𝑀𝐴+ 𝑀𝐵

𝐿 =

4800000+4800000

600 = 80800 kg

Maka ,besarnya Vu total adalah :

Vu total = 52928+ 80800 = 133728 kg

Mu = 48 ton

Gambar 5.4 Gaya pada balok - kolom

(88)

a. Sambungan Pada Badan Balok

Penentuan jumlah baut, direncanakan menggunakan :

 Baut : A 325

 Mutu Baut : 8250 kg/cm2

 Diameter baut :  22

 Ulir pada bidang geser ( r1 = 0,4 )  Siku penyambung ˪ 100 x 100 x 10  Fy = 2500 kg/cm2

 Fu= 4100 kg/cm2

 tp˪ = 10 mm = 1 cm

 tpbalok= 11 mm = 1,1 cm →menentukan  Ab= ¼ π d2 = 3,80 cm2

Kekuatan 1 baut :

 Kuat Geser

Vn = 0,75 x r1 x Fu x Ab x m

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 3,80 x 2

= 23512.5 kg

 Kuat Tumpu

Vn = 0,75 x 2,4 x db x tpbalok x fu

= 0,75 x 2,4 x 2,2 x 1,1 x 4100

(89)

Jumlah baut yang diperlukan :

n = _𝑉𝑢

𝑉𝑛 = 16000

17859.6=0.89 ≈ 1 buah

Dipasang 3 buah baut diameter 22 mm

Kontrol pelat siku

Diameter perlemahan ( dengan bor )

lubang = 22 mm + 1,5 mm = 23,5 mm

Luas bidang geser

Anv = Lnv x tp = ( 100 – 3 x 2.35 ) x 10 = 29.5 cm2

Kuat rencana :

 Rnv =  x 0,6 x fu x Anv

= 0.75 x 0,6 x 4100 x 29.5 = 54427.5 kg

Terdapat 2 siku , sehingga :

2 x  Rnv = 2 x 54427.5 = 108855 kg

Persyaratan : 𝑉𝑢≤  Rn

42623.3 ≤ 𝑉𝑛

42623.3 kg ≤ 108855 kg ….. ok

(90)

1,5 db = 1,5 x 22 = 33 mm

( 4 tp + 100 ) = ( 4x 10 + 100 ) = 140 mm

Dipasang 100 mm

3db = 3x 22 = 66 mm

15 tp = 15 x 10 = 150 mm

Dipasang 120 mm

b. Sambungan Pada Sayap Kolom

Penentuan jumlah baut, direncanakan menggunakan :

 Baut : A 325

 Mutu Baut : 8250 kg/cm2

 Diameter baut :  22

 Ulir pada bidang geser ( r1 = 0,4 )  Siku penyambung ˪ 100 x 100 x 10  Fy = 2500 kg/cm2

 fu = 4100 kg/cm2

 tp˪ = 10 mm = 1 cm →menentukan  tpkolom = 19 mm = 1,9 cm

 Ab = ¼ π d2= ¼ π 2.22 = 3,80 cm2

(91)

 Kuat Geser

Vn = 0,75 x r1 x fu baut x Ab x m

= 0,75 x 0,4 x 8250 x 3,80 x 1

= 11756.25 kg → menentukan

 Kuat Tumpu

Vn = 0,75 x 2,4 x db x tpkolom x fu

= 0,75 x 2,4 x 2,2 x 1 x 4100

= 16236 kg

Jumlah baut yang diperlukan :

n = _𝑉𝑢

𝑉𝑛 = 16000

11756.25= 2.05 ≈ 6 buah

Dipasang 4 buah baut pada tiap sisi .

Kontrol kekuatan pelat siku penyambung

Direncanakan siku penyambung : ˪ 100 x 100 x 10

Ag = 10 x 10 = 100 cm2

lubang = 22 mm + 1,5 mm ( lubang dibuat bor )

= 23,5 mm = 2,35 cm

Luas bidang geser

Anv = Lnv x tp = ( 100 – 4 x 2,35 ) x 1 = 90,6 mm2

(92)

Kuat rencana :

 Rnv =  x 0,6 x fu x Anv

= 0.75 x 0,6 x 4100 x 90.60 = 167157 kg

Terdapat 2 siku , sehingga :

2 x  Rnv = 2 x 26937 = 53874 kg

Persyaratan : 𝑉𝑢≤  Rn

16000 ≤  𝑉𝑛

16000 kg ≤ 334314 kg ….. ok

Kontrol Jarak Baut

1,5 db = 1,5 x 22 = 33 mm

( 4 tp + 100 ) = ( 4x 1.9 + 100 ) = 104 mm

Dipasang 100 mm

3db = 3x 16 = 48 mm

(93)

Dipasang 50 mm

Kontrol tebal flens

Baut tipe tumpu 22 ( HTB A325 fub = 8250 kg/cm2 )

Profil baja : BJ 41

Kuat Rencana Baut :

Geser

Vd = 0,75 x 0,4 x fu Ab . m = 0,75 x 0,5 x 8250 x 3,80 x 1

= 11756.25 kg (menentukan!)

Tumpu

Rd = 0,75 x 2,4 db tp fu = 0,75 x 2,4 x 2,2 x 4100 x 1,3

= 30848.4 kg

Vu =

5 16000



n

P

_u

= 3200 kg < Vd

Tarik (ulir)

Td =  . 0,75 Ab fu = 0,75 (0,75 x 3,80 x 8250)

(94)

Sambungan end plate ke flens kolom menggunakan cara

di baut cara ultimate eksentris tidak sebidang

(95)

b

Beban tarik : (interaksi geser + tarik)

Td = f ft Abft = (1,3 fub– 1,5 fuv) < fub = 8250 kg/cm2

Mencari garis netral  anggap dibawah baut terbawah

(96)

Momen Rencana yang dapat dipikul sambungan :

= 186384.37 + 6991881

Mn= 71782653 kg cm

Mu = 8600000 kg cm <  Mn ok

Sambungan cukup kuat menerima beban momen

(97)

Sambungan end plate ke kolom menggunakan cara di las

Ø 22 mm

WF 500 X 300 X 11 X 18

WF

40

0

X 200 X

8 X

13

Ø 22 mm

END PLATE

400

500

CONTINUITY PLATE LAS SUDUT

Jawab : te = 1 cm

300

500

LAS : EE70xx

(98)

(99)

Syarat : a min > 4 mm < a ef max = 17.62 mm

Karena tidak ada pembatasan dari maksimal tebal , jadi a tmax

di ganti menjadi a ef max

= 1,41 x 𝑓𝑢

𝐹𝐸𝑋𝑋 .t2

= 1,41 x 4100

70 𝑥 70.3 .15

= 17.62 mm FEXX– tegangan putus las

a mak < 17.62 – 1,6 = 16.02 mm > a

(100)

(101)

BAB VI

ANALISA PERILAKU KOLOM

6.1 Umum

Dalam menganalisa perilaku elemen kolom digunakan program ABAQUS 6.10 .Pada analisa ini di modelkan dengan portal arah memanjang .Sebelum menganalisa perilaku kolom ,ada beberapa tahapan yang harus di lakukan ,yang akan di jelaskan selanjutnya .

6.2 Pemodelan Portal

a.Part

Pada tahapan ini di buat elemen elemen struktur portal yaitu balok dan kolom yangakan disambung menajdi satu kesatuan .Tahap ini di mulai dengan memilih menu create part (Gambar 6.1) kemudian menggambarkan geometrik elemen struktur dengan menggabungkan titik titik koordinat menjadi sebuah bentuk penampang memanjang .

(102)

Setelah menggabungkan titik-titik koordinat penampang selanjutnya mengisi base extrusion untung bentang memanjang dari masing masing elemen ,pada elemen balok di masukkan sebesar L =5600 mm dan kolom sebesar L kolom = 4000 mm

.Untuk tampilannya ditunjukkan pada Gambar 6.2 dan 7.3 .

Gambar 6.2 Balok WF 500 X 300 X 11 X 18

Gambar 6.3 Kolom WF 400 X 400 x 45 x 70

b.Property

(103)

 Elastisitas material :

Untuk material baja = 2 x 105_MPa

Poisson ratio = 0.3  Plastisitas material :

Karena material baja yang digunakan adalah bj 41 yaitu fy = 250 MPa dan fu = 410 MPa sehingga

pengisian untuk plastis stress dimulai dari angka 250 untuk batas leleh dengan plastis strain dimulai dari angka 0 .

Setelah pengisian materialselesai maka akan tampil material manager yang telah diisi (Gambar 6.4) .selanjutnya memilih menu section manager kemudian create section untuk penampang balok dan kolom (Gambar 6.5) .Setelah itu penampang balok dankolom yang telah dimodelkan dimasukkan kedalam section manager sesuai penampang masing-masing(Gambar 6.6)

(104)

Gambar 6.5 Tahap section manager

Gambar 6.6 Tahap pemilihan material

c. Assembly

(105)

 Instances (memanggil part-part untuk dibentuk) Pada waktu instances harus menghitung jumlah kebutuhan elemen yang diperlukan untuk dipanggil dan diduplikat sehingga dapat menjadi 1 bentuk portal yang akan dianalisis .Dalam hal ini terdapat 1 balok , 2 kolom ,12 plat pengaku dan 8 strand .

 Rotate (Putar)

Pada waktu akan memutar suatu elemen contohnya pada kolom diputar sebesar 90o_{harus dilakukan}

dengan langkah rotate ,dengan mem-blok kolom yang akan diputar ( Gambar 6.7 ) setelah itu isi start point 0,0,0 dan end point -1,0,0 .Hal itu dikarenakan akan diputar sebesar 90o_{arah x .Setelah itu masukan sudut}

yang akan diputar yaitu arah 90o_{sehingga kolom}

tersebut akan berdiri tegak (Gambar 6.8)

(106)

Gambar 6.8 Kolom yang sudah diputar

 Translate(pindah)

Hal ini dilakukan jika akan memindahkan elemen balok atau kolom berada pada tempat yang diinginkan .contoh memindahkan balok .Hal pertama yang dilakukan yaitu mem-blok balok (Gambar 6.9) yang akan dipindahkan kemudian mengisi part start point 0,0,0 dan untuk memindahkan arah y sebesar 4700 isi end point adalah 0,0,4700 sehingga balok tersebut akan pindah searah sumbu y( Gambar 6.10) .

(107)

Gambar 6.10 Balok yang sudah dipindahkan

d.Step (Pendefinisian Beban)

Ada 2 jenis step yaitu initial step yang menjadi default dari Abaqus yaitu merupakan pendefinisian dari input-input gaya interior elemen dan Load Step yang merupakan pendefinisan dari input beban ( Eksterior Force)

e.Interaction

(108)

Gambar 6.11 Portal setelah dilakukan iteraction

Gambar 6.12 Portal setelah dilakukan iteraction + 12 plat pengaku

6.3 Pembebanan Pada Portal

(109)

Gambar 6.13 Perletakan jepit di ujung-ujung kolom

Berikut proses pembuatan dan penempatan LOAD di abaqus 6.10 :

 Create Load

Membuat beban dimulai dari step .Kemudian klik step manager (Gambar 6.14) .Kemudian klik create

(Gambar 6.15) .Pada kali ini akan terdapat 9 macam beban dengan satuan MPa (Gambar 6.16) .

(110)

Gambar 6.15 Contoh membuat beban

Gambar 6.16 Load yang di butuhkan

(111)

Gambar 6.17 Load sudah diterapkan pada balok

Setelah dimasukkan beban-beban selanjutnya adalah tahapan mesh dimana setiap part yang terdapat pada struktur portal harus dibagi menjadi bagian-bagian kecil.Hal ini berungsi untuk menganalisa setiap elemen portal lebih mendalam .Dalam hal ini portal dibagi menjadi beberapa potongan sebesar 50 mm .

(112)

6.4 Hasil Analisa

Pada sub bab menjelaskan keadaan gedung pada umumnya

yang terkena arah gaya gempa atau bisa disebut keadaan MRF (Moment Resisting Frame) dan belum terkena gaya balik arah gempa .

Bentuk deformasi struktur portal setelah diberi beban seperti berikut ini :

Gambar 6.19 Deformasi struktur portal

(113)

Gambar 6.20 2 buah dari 4 titik yang akan ditinjau

Gambar 6.21 Titik 3 & 4 yang merupakan titik tinjau lainnya .

Tegangan dan regangan yang terjadi pada struktur portal dapat ditunjukkan dengan melihat warna pada struktur portal tersebut .Semakin merah warnanya maka tegangan yang terjadi semakin besar . Hal tersebut ditunjukkan pada Gambar 6.22 sampai dengan Gambar 6.30 yang menunjukan warna portal ketika diberikan beban lateral yang semakin besar .Begitu juga dengan regangan yang semakin besar beban maka

1 2

(114)

akan berubah warna semakin merah (Gambar 6.31) dan lebih di jelaskan dari semua beban yang di pakai (Tabel 7.1)

Gambar 6.22 Hasil visualisasi akibat beban lateral awal (1 MPa)

(115)

Gambar 6.24 Hasil visualisasi akibat beban lateral (5 MPa)

(116)

(117)

(118)

(119)

Tabel 6.1 Regangan dan Tegangan dari ke 4 titik yang di tinjau

Dari hasil Tabel 6.1 dapat dilihat pada Gambar 6.32 sampai dengan Gambar 6.35 yaitu didapatkan hasil bahwa di keempat titik semakin besar beban lateral yang diberikan maka semakin besar pula tegangannya mendekati leleh 250 MPa

Gambar 6.32 Grafik hubungan antara Reganagn dan Tegangan di titik 1

REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN REGANGAN TEGANGAN 0.000018 3.4 1.264E-05 2.29 0.000021 3.9 0.0000131 4.84 0.0000524 10.23 0.0000378 6.88 0.000063 11.7 0.0000393 14.54

0.00014 27.3 0.0001 18.36 0.00016 31.228 0.0001 38.77 0.00032 61.43 0.00022 41.31 0.00037 70.253 0.00023 87.224 0.00059 112.63 0.00041 75.74 0.00069 128.798 0.00043 159.957 0.00097 183.734 0.00067 122.331 0.0011 207.727 0.00084 226.807 0.0028 234.179 0.00108 195.35 0.0026 228.531 0.0028 269.706 0.0112 261.07 0.0028 212.77 0.0068 283.617 0.008 310.87 0.026 373.264 0.0199 234.686 0.023 326.477 0.03 402.398

KONDISI MRF

(120)

Gambar 6.33 Grafik hubungan antara Reganagn dan Tegangan di titik 2

(121)

Gambar 6.35 Grafik hubungan antara Regangan dan Tegangan di titik 4

Disatukan menjadi (Gambar 6.36)

(122)

Dapat disimpulkan bahwa gedung dengan tegangan regangan seperti ini pada saat terjadi gempa akan mudah sekali runtuh berantakan .Regangan dan Tegangan berjalan tidak searah dan jarak yang sangat besar .Maka dari itu akan berdampak terhadap kepada gedung di sebelahnya (kalau di daerah perkotaan/padat) .Untuk meminimalisir tersebut ,penulis menyarankan memakai sistem SCMRF .

6.5 Penerapan Sistem SCMRF

Sub bab ini juga membahas tentang gedung yang terkena gaya gempa tetapi sekarang menggunakan SCMRF .Diatas sudah di bahas portal / struktur gedung biasa atau pada umumnya dan dapat di lihat juga melalui Gambar 6.36 seperti apa kesimpulan akhirnya .Berikut adalah pembahasan SCMRF pada struktur gedung .Titik tinjau masih sama yaitu 4 acuan .

Yang membedakan dengan gedung pada umumnya adalah :

 Di awal sempat disebutkan 8 buah strand .Itu merupakan kata kunci penguatan di kolom kolomnya .  Part yang awalnya ada 3 sekarang ada 4 part .

 Penambahan material pratekan supaya lebih kuat lagi dengan ada dua angka di dalamnya .Yaitu :

Elastic = Modulus Elastic 200000

= Poisson Ratio 0.3

(123)

= Yield stress 1548 dengan Plastic strain di mulai dari 0.018

 Pembuatan Load nya sama dengan keadaan MRF(Gambar 6.15 sampai 6.16) tetapi di tambah untuk beban strand yang berbeda sekali mendapatkannya (Gambar 6.37 - Gambar 6.39 )

(124)

(125)

Gambar 6.39 Gambar pembuatan Load untuk strand

Berikut penjelasan dari mana angka 273.8311 itu:

 4 TON x 9.81 x 1000 = 39240 N

 39240 x 4 = 156960 *di kali 4 karena di setiap kolom ada 4 buah strand (Gambar 6.40)

 Kemudian masukkan nilai Ap = 143.3* 143.3 diambil dari tabel VSL.

 39240/143.3 = 273.8311* ini yang di ambil untuk

Magnitude

 Jadi tegangannya sebesar 0.22 fy

Kesimpulan Tegangan di Tarik sebesar 0.22 fy < 0.9 fy

Karena kalau memilih Initial maka tidak akan bias membuat beban.Maka penulis mengambil 1 MPa untuk mengisi pilihan kotak dialog step Di coba coba .Penulis

mencoba memasukkan 4 ton/strand .Karena tegangan tidak boleh > 0.9 fy

(126)

Setelah itu buat 1 beban lagi untuk sisi sebelahnya (Gambar 6.41)

Gambar 6.40 Lokasi strand di salah sisi kolom

Gambar 6.41 Total ada 11 load untuk kondisi SCMRF

 Dari sisi langkah interaction menjadi 54 constrain yang sebelumnya pada kondisi MRF hanya 38 Constrain (Gambar 6.42)

(127)

Gambar 6.42 Interaction kondisi SCMRF

 Mesh pada saat SCMRF dengan strand (Gambar 6.43)

Gambar 6.43 Meshing portal

(128)

Gambar 6.44 Deformasi Struktur Portal SCMRF

 Sama dengan kondisi MRF bahwa semakin besar beban maka tegangan dan regangan akan beruba menajdi warna merah .Berikut kondisi tegangan dengan beban terbesar yang di berikan (Gambar 6.45) Regangan (Gambar 6.46)

(129)

Gambar 6.46 Regangan di beban 35 MPa pada E33 SCMRF

 Dapat di simpulkan antara Regangan dan Tegangan ke 4 titik acuan (Gambar 6.47)

Gambar 6.47 Gabungan Regangan dan Tegangan kondisi SCMRF sebelum di beri gaya kembali

(130)

akumulasi dari 4 grafik yang diambil dari 4 titik acuan (Gambar 6.48)

Gambar 6.48 Hubungan Regangan dan Tegangan

Dapat disimpulkan dari grafik diatas bahwa dengan memakai system SCMRF tegangan dan regangan dengan beban sebesar apapun akan berjalan sama sehingga tidak langsung runtuh seperti kondisi semula tanpa SCMRF.

1.6 Tahap Akhir SCMRF

Pada tahap ini adalah pembuktian untuk SCMRF sudah tepat untuk di terapkan untuk gedung.

(131)

gambar 6.49 .Dengan begitu terlihat apakah gedung kembali awal apa tidak.

Gambar 6.49 Tabel gaya balik

b) Gaya tersebut di coba masukkan untuk keadaan SCMRF dan MRF yang coba di jelaskan pada Gambar 6.50 - Gambar 6.52

Gambar 6.50 Setelah dimasukkan gaya balik

Menunjukan bahwa posisi gedung kembali seperti ke awal sebelum terjadi gempa dengan angka menuju hampir nol.