i

ANALISIS KAPASITAS BALOK DAN KOLOM PADA

STRUKTUR PORTAL B AJA MENGGUNAKAN

BALOK KOMPOSIT

The Analysis of Beam and Column Capasity of Steel Fram e Structure by

Com posite Girder

SKRIPSI

Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disusun Oleh:

DEDDY DWI IRAWAN

NIM. I0105059

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERS ITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

ii

ANALISIS KAPASITAS BALOK DAN KOLOM PADA

STRUKTUR PORTAL B AJA MENGGUNAKAN

BALOK KOMPOSIT

The Analysis of Beam and Column Capasity of Steel Fram e Structure by

Com posite Girder

Disusun Oleh:

DEDDY DWI IRAWAN

NIM. I0105059

SKRIPSI

Telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan

Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Persetujuan Dosen Pembimbing

Pembimbing I

Ir. Munawar H. S.

NIP. 19470828 196603 1 001

Pembimbing II

Edy Purwanto, S.T., M.T.

NIP. 19680912 199702 1 001

iii

ANALISIS KAPASITAS BALOK DAN KOLOM PADA

STRUKTUR PORTAL B AJA MENGGUNAKAN

BALOK KOMPOSIT

The Analysis of Beam and Column Capasity of Steel Fram e Structure by

Com posite Girder

SKRIPSI

Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Teknik

Pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Disusun Oleh:

DEDDY DWI IRAWAN

NIM. I0105059

Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Hari : Senin Tanggal : 8 Februari 2010

1. Ir. Munawar H. S. ___________________________ NIP. 19470828 196603 1 001

2. Edy Purwanto, S.T., M.T. ___________________________ NIP. 19680912 199702 1 001

3. Wibowo, S.T., D.E.A ___________________________ NIP. 19681007 199502 1 001

4. Ir. Supardi, M.T ___________________________ NIP. 19550504 198003 1 003

Mengetahui,

a.n. Dekan Fakultas Teknik Pembantu Dekan I

Ir. Noegroho Djarwanti, M.T. NIP. 19561112 198403 2 007

Mengesahkan,

Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UNS

Ir. Bambang Santosa, M.T. NIP. 19590823 198601 1 001

iv

MOTTO

“Dia tidak dapat dicapai oleh penglihatan mata, sedang Dia dapat melihat

segala penglihatan itu dan Dialah Yang Maha halus, Maha teliti”.

(Al-An’am: 103)

“Takutlah kamu akan siksa yang di hadapanmu (di dunia) dan azab yang

akan datang (akhirat) agar kamu mendapat rahmat”.

(Yasin: 45)

“Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan”.

(Al-Insyirah: 5)

“Kejarlah akhiratmu tapi jangan lupakan duniamu”.

(Deddy)

v

PERSEMBAHAN

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Alloh SWT yang telah melimpahkan rahmat

dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik, dan tidak

lupa skripsi ini penulis persembahkan untuk:

Bapak, Ibu, dan Kakakku tercinta

“Terima kasih untuk semua yang telah diberikan untukku, pengorbanan, kasih sayang,

nasehat, do’a-do’a dan, dukungan yang tiada henti-hentinya. Semoga Bapak, Ibu, dan

Kakakku mendapatkan balasan yang lebih baik dari Alloh SWT”

Semua Teman-temanku yang sueperti Saudara bagiku

Teman-teman Teknik Sipil ‘05

“Terima kasih atas bantuan, dukungan dan doanya”

Rock ‘n Roll Community

Tterima kasih atas segala bantuan, dukungan, do’a dan suasana kekeluargaan yang telah

diberikan”

vi

AB STRAK

Dwi Irawan, Deddy. 2010. Analisis Kapasitas Balok dan Kolom pada Struktur Portal Baja Menggunakan Balok Komposit. Skripsi. Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Gempa bumi terjadi karena adanya pergeseran lempeng-lempeng bumi yang menimbulkan getaran yang kemudian merambat hingga ke permukaan bumi yang mengakibatkan bergetarnya seluruh benda yang ada di atas permukaan bumi termasuk bangunan gedung. Getaran ini bila dalam frekuensi yang besar dapat merusak struktur bangunan. Besarnya gaya tersebut tergantung dari letak gedung, jenis tanah, dan berat struktur gedung itu sendiri. Suatu gedung yang tidak direncanakan dengan baik untuk menahan gaya tersebut dapat menjadi hancur. Dengan melakukan komposit balok diharapkan dapat menahan gaya lateral akibat gempa tersebut. Penelitian ini mempunyai tujuan adalah untuk mengetahui perubahan kapasitas elemen balok dan kolom sebelum dan sesudah penggunaan balok komposit baja beton pada kasus struktur baja dalam portal tiga dimensi.yang menerima beban gravitasi (beban mati dan beban hidup) dan beban lateral (beban gempa dan beban angin). Model gedung yang dianalisis berupa gedung 8 lantai dengan tinggi antar lantai 5 meter. Denah gedung berukuran 30 meter × 50 meter. Analisis dilakukan dalam model 3 dimensi menggunakan program kom puter SAP2000 v.14.0.0 Advanced. Penelitian ini menghasilkan kesimpulan bahwa penggunaan sistem balok kom posit memberikan peningkatan kekakuan struktur. Sebagai akibat bertambahnya kekakuan, diperoleh kenaikan kapasitas momen nominal. Kenaikan momen nominal yang terjadi adalah sebesar 82,4426 %. Kata kunci: komposit, gempa, kekakuan, kapasitas.

vii

ABSTRACT

Dwi Irawan, Deddy. 2010. The Analysis of Beam and Column Capasity of Steel Frame Structure by Com posite Girder. Thesis. Civil Engineering Department Faculty of Engineering, University of Surakarta March Eleven. Earthquakes occur because of the shifting plates of the earth which cause vibration which then travels down to the earth's surface causing vibrating of all objects in the earth's surface including buildings. When it’s happen with large frequency can damage of structure. The amount of force depends on the location of the building, type of soil, and the weight of the building structure. A building that is not well planned to hold the force can be destroyed. By doing composite beam is expected to restrain the lateral forces due to earthquake. This research has the objective was to determine changes in the capacity of the beam and column elements before and after the use of composite steel-concrete beams in the case of steel structures in the three portals dimensi which received gravity load (dead load and live load) and lateral loads (earthquake load and wind load ). Building models are analyzed in the form of the building with 8 floors high between the floor 5 feet. Plan building measures 30 meters × 50 meters. Analysis carried out in 3-dimensional models using a computer program SAP2000 Advanced v.14.0.0. This research produced the conclusion that the use of composite beam system provides enhanced structural rigidity. As a result of increased stiffness, obtained an increase in the nominal moment capacity. Increase in nom inal moment that happens is for 82.4426%. Keywords: com posites, earthquake, stiffness, capacity.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

melimpahkan berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi ini dengan baik.

Adapun maksud dan tujuan penyusunan skripsi yang berjudul Analisis Kapasitas

Balok dan Kolom pada Struktur Portal Baja Menggunakan Balok Komposit

adalah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Proses penyusunan skripsi ini tidak dapat lepas dari bantuan berbagai pihak,

sehingga dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Mukahar, MSCE selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

2. Ibu Ir. Noegroho Djarwanti, MT selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Bambang Santosa, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

4. Bapak Ir. Djumari, MT selaku Sekretaris Jurusan Teknik Sipil Fakultas

Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

5. Bapak Ir. Sofa Marwoto selaku Dosen Pembimbing Akademik.

6. Bapak Ir. Munawar HS selaku Dosen Pembimbing Skripsi Pertama.

7. Bapak Edy Purwanto, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Skripsi Kedua.

8. Bapak Wibowo, ST, DEA dan Ir. Supardi, MT selaku tim penguji pendadaran

jurusan teknik sipil.

9. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Sipil Angkatan 2005.

10. Berbagai pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan dalam

penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam

penyusunan skripsi ini. Walaupun dengan kekurangan dan keterbatasan ini penulis

berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penyusun pada khususnya

dan pembaca pada umumnya.

Surakarta, 3 Februari 2010

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Hal.

Halaman Judul .............................................................................................. i

Halaman Pengesahan ................................................................................... ii

Motto .............................................................................................................. iv

Persembahan .................................................................................................. v

Abstrak ........................................................................................................... vi

Kata Pengantar .............................................................................................. viii

Daftar Isi ....................................................................................................... ix

Daftar Tabel .................................................................................................. xii

Daftar Gambar .............................................................................................. xiii

Daftar Notasi ................................................................................................. xv

BAB 1 PENDAHULUAN ......................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .......................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah ........................................................................... 2

1.4. Tujuan Penelitian .......................................................................... 3

1.5. Manfaat Penelitian ........................................................................ 3

1.5.1. Manfaat Teoritis ............................................................................. 3

1.5.2. Manfaat Praktis .............................................................................. 3

BAB 2 DASAR TEORI ............................................................................ 4

2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................... 4

2.2. Lebar Efekt if ................................................................................. 12

2.3. Sifat-Sifat Penampang .................................................................. 14

2.3.1. Rasio Moduler (n) ......................................................................... 14

2.3.2. Mom en Inersia Transformasi (Itr) .................................................. 14

2.4. Kekuatan Momen Nominal Penampang Non Komposit dan

Komposit ........................................................................................

15

2.4.1. Penampang Non Komposit ............................................................ 15

x

2.4.2. Penampang Komposit .................................................................... 19

2.5. Analisis Gaya ................................................................................. 22

2.5.1. Gaya Akibat Beban Gravitasi ........................................................ 22

2.5.2. Gaya Akibat Beban Luar ............................................................... 22

2.6. Penentuan Beban Angin ................................................................. 23

2.7. Perencanaan Ketahanan Gempa ..................................................... 24

2.7.1. Gempa Rencana dan Kategori Gedung .......................................... 24

2.7.2. Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan .......................... 25

2.7.3. Faktor Reduksi Maksimum ............................................................ 27

2.7.4. Faktor Respon Gempa .................................................................... 29

2.7.5. Waktu Getar Alami Fundamental .................................................. 30

2.7.6. Pembatasan Waktu Getar Alami Fundamental .............................. 30

2.7.7. Arah Pembebanan Gempa .............................................................. 31

2.7.8. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen ...................................... 31

2.8. Kenaikan Kapasitas Momen Nominal Balok Komposit ................ 32

2.9. Alat Penghubung Geser ................................................................. 32

2.9.1. Perencanaan Alat Penyambung-Konsep Kekuatan Batas .............. 35

2.9.2. Perencanaan Alat Penyambung-Konsep Elastis untuk Beban

Statis ...............................................................................................

35

2.9.3. Perencanaan Alat Penyambung-Konsep Elastis untuk Kekuatan

Lelah ..............................................................................................

36

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 37

3.1. Data Dasar Struktur portal ............................................................ 37

3.1.1. Model Struktur dan Denah ............................................................. 37

3.1.2. Model Struktur Balok Komposit ................................................... 41

3.1.3. Analisis .......................................................................................... 42

3.2. Kriteria Perancangan yang Digunakan .......................................... 42

3.3. Tahapan Penelitiian ........................................................................ 44

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN .............................................. 47

4.1. Analisis Struktur ........................................................................... 47

xi

4.2. Denah dan Pemodelan .................................................................... 47

4.3. Kriteria Perancangan ...................................................................... 49

4.3.1. Kriteria Gedung ............................................................................. 49

4.3.2. Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen ............................ 49

4.3.3. Beban Hidup .................................................................................. 49

4.3.4. Mutu Baja yang Digunakan A36 ................................................... 50

4.3.5. Luas dan Panjang Elemen Gedung ................................................ 50

4.3.6. Kombinasi Pembebanan ................................................................. 50

4.4. Perhitungan Pembebanan .............................................................. 51

4.4.1. Beban Hidup ................................................................................. 51

4.4.2. Beban Mati .................................................................................... 51

4.4.3. Beban Angin .................................................................................. 52

4.5. Profil Model ................................................................................... 53

4.6. Model Struktur Sebelum Komposit Balok ..................................... 55

4.6.1. Perhitungan Gempa ........................................................................ 55

4.6.2. Kapasitas Balok dan Kolom ........................................................... 63

4.7. Model Struktur Setelah Komposit Balok ....................................... 70

4.7.1. Balok Komposit ............................................................................. 70

4.7.2. Perhitungan Gempa ........................................................................ 76

4.7.3. Kapasitas Balok dan Kolom ........................................................... 82

4.7.4. Penghubung Geser ......................................................................... 90

4.8. Pembahasan .................................................................................... 94

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 96

5.1. Kesimpulan .................................................................................... 96

5.2. Saran .............................................................................................. 96

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 97

Lampiran ........................................................................................................ 98

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Faktor keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan

bangunan …………………………………………………....... 25

Tabel 2.2. Klasifikasi sistem struktur, sistem pemikul beban gempa,

faktor modifikasi respons, Rm, dan faktor kuat cadang struktur,

Ω0 .............................................................................................. 28

Tabel 2.3. Koefisien ζyang membatasi waktu getar alami fundamental

struktur ...................................................................................... 30

Tabel 4.1. Beban lantai …………………………………………………... 51

Tabel 4.2. Distribusi beban angin ............................................................... 53

Tabel 4.3. Berat gedung lantai 2 sampai 7.................................................. 55

Tabel 4.4. Berat gedung lantai 8 dan 9 (atap) ............................................ 56

Tabel 4.5. Berat total gedung ..................................................................... 57

Tabel 4.6. Distribusi beban geser dasar nominal statik ekuivalen ............. 60

Tabel 4.7. Simpangan horisontal struktur .................................................. 61

Tabel 4.8. Analisis T Rayleigh akibat gempa arah x (T = 1,352 dt) .......... 61

Tabel 4.9. Analisis T Rayleigh akibat gempa arah y (T = 1,352 dt) ........... 62

Tabel 4.10. Momen inersia komposit balok W 8×48 ......................................... 73

Tabel 4.11. Momen inersia komposit balok W 14× 109 bentang 7 m ............... 74

Tabel 4.12. Momen inersia komposit balok W 14× 109 bentang 8 m ....……... 75

Tabel 4.13. Berat total gedung ......................................................………... 76

Tabel 4.14. Distribusi beban geser dasar nominal statik ekuivalen ......…... 79

Tabel 4.15. Simpangan horisontal struktur .................................................. 80

Tabel 4.16. Analisis T Rayleigh akibat gempa arah x (T = 1,352 dt) ......... 80

Tabel 4.17. Analisis T Rayleigh akibat gempa arah y (T = 1,352 dt) .......... 81

Tabel 4.18. Nilai aksial dan momen struktur sebelum dan sesudah

komposit .................................................................................... 95

Tabel 4.19. Perbandingan interaksi aksial-momen struktur sebelum dan

sesudah komposit ...................................................................... 95

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Grafik hubungan tegangan-regangan baja ........…………… 7

Gambar 2.2. Grafik hubungan tegangan-regangan beton ......…………… 8

Gambar 2.3. Berbagai jenis penampang baja-beton komposit ......……… 9

Gambar 2.4. Perbandingan antara balok-balok yang mengalami defleksi

dengan dan tanpa aksi komposit ...……………………………………... 10

Gambar 2.5. Variasi regangan pada balok-balok komposit ........………... 11

Gambar 2.6. Distribusi tegangan tekan σx yang tidak merata dan lebar

efekt if bE .....................…………………………………….. 12

Gambar 2.7. Lebar efektif (bE) pada balok baja beton komposit .......…... 13

Gambar 2.8. Sumbu netral komposit ...............................……………….. 14

Gambar 2.9. Nilai k untuk kolom dengan ujung-ujung ideal (a) nilai k

untuk braced frames, dan (b) nilai k untuk unbraced fram es

.....................................................................……………….. 18

Gambar 2.10. Distribusi tegangan plastis pada kekuatan momen nominal

Mn (PNA = plastic neutral axis = sumbu netral plastis)

............................................................................................... 19

Gambar 2.11. Tegangan dengan PNA di dalam slab beton ........................ 20

Gambar 2.12. Tegangan dengan PNA di dalam balok baja ...……………. 21

Gambar 2.13. Respons spektrum gempa rencana .....……………………... 29

Gambar 2.14. Alat penyambung geser yang umum ......................……….. 33

Gambar 2.15. (a) Variasi geser untuk pembebanan merata, (b) Distribusi

tegangan geser terhadap kedalaman penampang komposit

baja beton ..............................……………………………… 32

Gambar 3.1. Denah Lantai .................…………………………………... 37

Gambar 3.2. Denah balok lantai 2 sampai 6 .....................................……. 38

Gambar 3.3. Denah balok lantai 7 dan 8 (atap) ...........……….…………. 38

Gambar 3.4. Portal arah x.........................................………….…………. 39

Gambar 3.5. Portal arah y ...................................………………………... 40

Gambar 3.6. Model struktur 3 dimensi .........................................………. 41

xiv

Gambar 3.7. Model struktur balok komposit ........................................…. 41

Gambar 3.8. Diagram alir metodologi penelitian ……………………….. 45

Gambar 4.1. Denah lantai ................................…………………………. 47

Gambar 4.2. Model struktur 3 dimensi ....................…………………….. 47

Gambar 4.3. Beban angin .....................................………………………. 51

Gambar 4.4. Respon spektrum gempa rencana ......………………... …… 57

Gambar 4.5. Balok komposit ............................................……….……… 70

Gambar 4.6. Respon spektrum gempa rencana ...........…….....….……… 76

Gambar 4.7. Tegangan dengan PNA di dalam balok baja ……….……… 81

Gambar 4.8. Stud berkepala 6 ½ in, diameter 1¾ ” .........……….….…… 89

xv

DAFTAR NOTASI

A adalah luas transformasi slab.

Ac adalah luas beton efekt if.

As adalah luas penampang balok baja.

Ag adalah luas penampang kotor profil.

a adalah jarak antara PNA dengan serat atas slab beton.

B adalah panjang gedung pada arah gempa yang ditinjau.

bE adalah lebar efektif.

bf adalah lebar sayap balok baja.

b0 adalah jarak antar balok yang sama.

C adalah gaya tekan.

Cb adalah koefisien momen berdasarkan gradien momen.

Cc adalah gaya tekan dalam slab.

Cs adalah gaya tekan dalam balok baja.

Ct adalah koefisien waktu getar alami fundamental.

C1 adalah nilai faktor respons gempa vert ikal yang didapat dari spektrum

respons gempa rencana untuk waktu getar alami fundamental dari struktur

gedung.

D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen,

termasuk dinding, lantai, atap, plafon, part isi tetap, tangga, dan peralatan

layan tetap.

d adalah simpangan horisontal.

d’2 adalah jarak antara pusat berat Cs dengan pusat berat T’.

d’’2 adalah jarak antara pusat berat Cc dengan pusat berat T’.

E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002.

adalah modulus elastisitas.

Ec adalah modulus elastisitas beton.

Es adalah modulus elastisitas baja.

F1 adalah kondisi awal baja mengalami leleh.

Fy adalah tegangan titik leleh untuk balok baja.

xvi

Fi adalah beban gempa nominal statik ekuivalen yang menangkap pada pusat

massa pada taraf lantai tingkat ke-i struktur atas gedung.

Fcr adalah tegangan kritis.

fr adalah reduksi tegangan tekan pada sayap (10 ksi for rolled shape).

f’c adalah kuat tekan beton.

fy adalah tegangan leleh.

H adalah tinggi puncak bagian utama struktur.

adalah tinggi stud.

adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.

h adalah tebal rata-rata sayap canal.

adalah tinggi lantai.

I adalah faktor keutamaan.

adalah momen inersia.

I1 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa

berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama

umur gedung.

I2 adalah faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa

berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut.

Itr adalah momen inersia transformasi.

Ix adalah momen inersia pada sumbu x.

K adalah faktor panjang efektif.

L adalah lebar portal pada tingkat yang ditinjau.

adalah panjang balok/kolom.

adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk

kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan

lain-lain.

La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh

pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang

dan benda bergerak.

Lx adalah lebar denah gedung arah x.

Ly adalah lebar denah gedung arah y.

Mr adalah batasan desain untuk momen blucking.

xvii

Mp adalah momen pada saat plastis.

Mu adalah momen lentur terfaktor.

Mn adalah momen nominal lentur penampang.

N adalah jumlah alat penyambung.

n adalah rasio moduler.

adalah jumlah tingkat struktur gedung.

P adalah tekanan angin.

Pu adalah gaya aksial terfaktor.

p adalah jarak maksimum antar stud.

Pn adalah kekuatan nominal kolom.

adalah gaya nominal penampang.

Qn adalah kuat nominalstud.

Qult adalah kapasittas ijin stud.

qW adalah gaya tekan angin per satuan panjang.

Mw adalah momen akibat beban angin.

R adalah faktor reduksi gempa, rasio antara beban gempa maksimum akibat

pengaruh gempa rencana pada struktur daktai, bergantung pada faktor

dakt ilitas struktur gedung tersebut; faktor reduksi gempa representatif

struktur gedung tidak beraturan.

Rm adalah faktor reduksi maksimum yang dapat dikerahkan oleh suatu jenis

sistem atau subsistem struktur gedung.

r adalah radius girasi.

Sx adalah modulus penampang sumbu kuat pada keadaan elastic.

Sr jangkauan tegangan geser.

T adalah gaya tarik.

adalah waktu getar gedung pada arah yang ditinjau.

T’ adalah gaya tarik aktual.

T1 adalah waktu getar alami fundamental struktur gedung beraturan maupun

tidak beraturan.

t adalah= tebal badan canal.

ts adalah tebal slab.

V adalah kecepatan angin

xviii

adalah beban (gaya) geser dasar nominal statik ekuivalen akaibat pengaruh

gempa rencana yang bekerja di tingkat dasar struktur gedung beraturan

dengan tingkat daktilitas umum, dihitung berdasarkan waktu getar alami

fundamental struktur gedung beraturan tersebut.

Vh adalah gaya geser horisontal yang harus ditahanantara titik momen positif

maksimum dan titik nol.

W adalah berat beton normal.

adalah panjang penyambung canal.

adalah beban angin.

Wi adalah berat lantai tingkat ke-i, t ermasuk beban hidup yang sesuai.

adalah beban angin pada lantai ke-i.

Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai.

y adalah lengan momen dari titik berat.

yb adalah titik berat komposit ke sisi bawah.

yt adalah titik berat komposit ke sisi atas.

ӯ adalah lengan sumbu netral komposit ke sumbu netral baja.

Zx adalah modulus penampang sumbu kuat pada keadaan plastis.

Zi adalah ketinggian lantai tingkat ke-i diukur dari taraf penjepitan lateral.

Zr adalah αds2 untuk stud yang dilas.

Δ adalah besar defleksi maksimum yang terjadi.

α adalah koefisien siklus.

ξ adalah koefisien pengali dari jumlah tingkat struktur gedung yang

membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung, bergantung

pada wilayah gempa.

δm simpangan tiap lantai.

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang teknik sipil

membuat kita dituntut untuk lebih kreatif dan inovatif, terutama dalam hal

perancangan struktur. Desain struktur harus dibuat secara optimal dan efisien. Hal

ini dapat dicapai dengan meningkatkan kualitas baik dari segi bentuk maupun

bahan material yang digunakan. Desain struktur baja dalam portal tiga dimensi

memerlukan perhatian khusus dalam hal gaya yang timbul akibat elemen struktur

portal, diantaranya kapasitas momen, geser, dan gaya aksial. Selain itu, yang juga

perlu diperhatikan adalah simpangan struktur akibat beban lateral.

Kestabilan sistem struktur portal baja tiga dimensi merupakan tujuan utama dari

perancangan desain struktur. Hal ini dapat dicapai dengan cara:

1. Memperbesar dimensi balok dan kolom.

2. Menambahkan pengaku lateral (bracing) pada elemen struktur portal.

3. Memasang dinding geser (shear wall) pada struktur.

Penggunaan struktur komposit diharapkan dapat meningkatkan kestabilan struktur

portal baja tiga dimensi, serta dapat memberikan alternatif dalam hal perancangan

desain struktur. Struktur komposit adalah struktur yang terbuat dari dua material

atau lebih yang disusun dengan cara sedemikian rupa, sehingga memikul beban

secara bersama sebagai satu kesatuan. Struktur komposit pada desain ini

menggunakan material beton dan profil baja.

Pengkompositan balok pada struktur mengakibatkan penambahan nilai modulus

elastisitas dan inersia, sehingga meningkatkan kekakuan dan kekuatan struktur.

Sistem balok komposit dilakukan dengan meletakkan profil baja terlebih dahulu,

kemudian beton dicor di sekitar penghubung geser (shear connector) di atas profil

2

baja. Fungsi dari penghubung geser (shear connector) adalah untuk menyatukan

kerja profil baja dan beton. Sehingga terbentuk penampang T, profil baja

mengalami gaya tarik dan beton mengalami gaya tekan.

Pertimbangan dalam pemilihan komposit balok adalah:

1. Kemampuan menerima beban lebih besar.

2. Kekakuan elemen struktur menjadi lebih besar.

3. Mengurangi gaya geser horisontal.

4. Proses konstruksi lebih cepat.

5. Panjang bentang untuk bentangan balok lebih besar.

6. Pengurangan berat baja sehingga lebih efisien.

Metode yang digunakan dalam desain ini berdasarkan AISC-LRFD (American

Institute of Steel Construction-Load & Resistance Factor Design) dan SNI 03-

1729-2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung.

1.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah difokuskan pada bagaimana menganalisis perubahan kapasitas

elemen balok dan kolom sebelum dan sesudah penggunaan balok komposit baja

beton pada kasus struktur baja dalam portal tiga dimensi.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah agar penelitian tidak terlalu meluas dan lebih terarah adalah

sebagai berikut:

1. Penelitian berupa analisis struktur terhadap struktur baja dalam portal tiga

dimensi dalam hal perubahan kapasitas balok dan kolom sebelum dan sesudah

pengkompositan balok.

2. Pembebanan berupa beban vertikal (beban mati dan beban hidup) dan beban

lateral (beban angin dan beban gempa).

3. Analisis dimensi profil baja didasarkan pada AISC-LRFD (Am erican Institute

of Steel Construction-Load & Resistance Factor Design) dan SNI 03-1729-

2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung.

3

4. Dimensi profil baja yang tersedia adalah profil W 8×48, profil W 14×109, dan

profil W 21×147.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan kapasitas elemen

balok dan kolom sebelum dan sesudah penggunaan balok komposit baja beton

pada kasus struktur baja dalam portal tiga dimensi.

.

1.5. Manfaat Penelitian

1.5.1. Manfaat Teoritis

Pengembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil khususnya dalam desain

struktur baja portal tiga dimensi dengan menggunakan balok komposit.

1.5.2. Manfaat Praktis

1. Memberikan pemahaman terhadap analisis struktur baja dalam portal tiga

dimensi dengan menggunakan balok komposit.

2. Memberikan informasi tentang bagaimana perubahan kapasitas balok dan

kolom pada struktur setelah penggunaan balok komposit.

3. Memberikan alternatif dalam hal penyediaan kestabilan sistem dari sebuah

struktur baja.