TUGAS AKHIR STUDI PERBANDINGAN RESPON INELASTIK SISTEM RANGKA BAJA BERPENGAKU EKSENTRIK TIPE V- TERBALIK TERHADAP SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN

Oleh: NURUL ULA HARIYATI 3101 100 104

PROGRAM SARJANA (S 1) JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2006

TUGAS AKHIR STUDI PERBANDINGAN RESPON INELASTIK SISTEM RANGKA BAJA BERPENGAKU EKSENTRIK TIPE V- TERBALIK TERHADAP SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN

Oleh: NURUL ULA HARIYATI 3101 100 104

PROGRAM SARJANA (S 1) JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2006

STUDI PERBANDINGAN RESPON INELASTIK SISTEM RANGKA BAJA BERPENGAKU EKSENTRIK TIPE V-TERBALIK TERHADAP SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN Disusun Oleh: Nurul Ula Hariyati 3101 100 104 Dosen Pembimbing: Ir. Isdarmanu, MSc. Ir. Soewardojo, MSc.

ABSTRAK

Indonesia merupakan kawasan yang mempunyai resiko gempa yang cukup tinggi, maka pembangunan infrastruktur di Indonesia harus didisain sebagai bangunan tahan gempa. Sistem rangka baja kini sudah berkembang dengan pesat. Terdapat banyak sekali keunggulan yang dimiliki struktur baja dari pada struktur lain. Pada Tugas Akhir ini dilakukan perbandingan pada perencanaan gedung struktur baja 12 lantai yang berfungsi sebagai perkantoran, menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) dan Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik tipe V-terbalik. Gedung ini direncanakan untuk menerima beban lateral yang besar karena bangunan ini berada pada zona gempa kuat. Dalam perencanaannya, peraturan yang digunakan adalah AISC-LRFD. Analisa struktur untuk mendapatkan gaya-gaya pada frame dilakukan secara linear elastis. Untuk analisa perilaku struktur akibat gaya lateral berupa gempa dilakukan secara inelastic. Analisa yang digunakan ada dua macam yaitu analisa Statik Non-Linier (Pushover) dan Dinamik Non-Linier (Time History). Analisa Statik Non-Linier (Pushover) dimaksudkan untuk meninjau kinerja struktur hasil perencanaan, sedangkan simulasi Dinamik Non-Linier (Time History) dimaksudkan untuk melihat perilaku struktur saat dilanda gempa secara real-time yang dipilih yaitu gempa El Centro 1940. Semua analisa dilakukan dengan bantuan program komputer ETABS versi 8. Hasil dari analisa ini menunjukkan bahwa Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik Tipe V-terbalik jauh lebih ekonomis, lebih daktail, drift ratio dan simpangan atap lebih kecil, dan base shear lebih kecil jika dibandingkan dengan Sistem Rangka Pemikul Momen.

Kata kunci : Sistem Rangka Pemikul Momen, Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik tipe V-terbalik, Pushover, Time History

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan ridloNya sehingga Tugas Akhir ini selesai dikerjakan. Tugas Akhir dengan judul Studi Perbandingan Respon Inelastik Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik Tipe V-terbalik terhadap Sistem Rangka Pemikul Momen ini sengaja dibuat untuk memenuhi syarat kelulusan sarjana ditingkat Strata 1 (S-1) yang memiliki beban kredit 4 sks. Karena tingkat gempa di indonesia yang cukup tinggi, kita dituntut untuk mendesain bangunan yang tahan terhadap gempa. Didasari oleh hal itulah saya memilih judul Studi Perbandingan Respon Inelastik Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik Tipe V-terbalik terhadap Sistem Rangka Pemikul Momen sebagai judul Tugas Akhir saya. Dalam kesempatan ini saya mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir. Isdarmanu, MSc. dan Ir. R.Soewardojo, MSc., selaku dosen pembimbing. 2. Bp. Budi Suswanto, ST., MT., yang telah memberikan ide dan bantuannya. 3. Ir. Sofyan Rasyid MT. selaku dosen wali selama saya kuliah di ITS. 4. Dr.Ir. Triwulan dan Ir Iman Wimbadi, MS., selaku dosen penguji. 5. Bapak, Ibu dan adik yang selalu mendukung saya agar menjadi yang terbaik. 6. Mas Yohanes sekeluarga yang telah mendukung dan membantu sekuat tenaga, menjadikan saya lebih kuat dan lebih mandiri. 7. Bapak Said, Bapak dan Ibu Gunawan, serta Bapak dan Ibu Sumartono yang telah membantu saya untuk dapat kuliah di ITS dari awal hingga lulus. 8. Rekan seperjuangan dalam TA ini, Wakhid dan Agus, yang banyak membantu. 9. Bagus Anurogo, terima kasih untuk buku TAnya. 10. Citra, Elfin, Mukhlis, Arif(sipit), Sigit, Hadid, Heri, Pangkat, Rio dan Rekan-rekan angkatan 2001 yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, terima kasih atas persahabatannya selama ini. Semoga akan terus sampai kakek-nenek. Yang belum lulus semoga cepat lulus. 11. Mbah Mo, Pak So, Pak Yo, dan Totok(wartel) terima kasih. 12. Warga Gebang Lor 88A, Ari dan Anin terima kasih sudah dibantu ngeplong draft TA. Kak Inge, Poe, Eny, Muya, dan Fanny, terima kasih atas semangatnya, kalian juga harus berusaha menjadi yang terbaik. i

13. Dan semua teman yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu, yang selalu memberikan motivasi, dukungan dan semangatnya. Mencoba hal baru agar lebih tahu, karena belajar adalah kunci keberhasilan. Sebagai penulis saya mohon maaf apa bila ada kesalahan dalam penulisan. Tentunya tiada gading yang tak retak dan Tugas Akhir ini pun masih jauh dari sempurna. Untuk itu saya mengharapkan saran maupun kritik yang dapat membantu untuk perbaikan dan kesempurnaan Tugas Akhir ini baik secara konsep (materi) maupun secara penulisan. Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi semua, baik secara teori maupun secara praktis.

Surabaya, 14 Januari 2006 Penulis

ii

TUGAS AKHIR STUDI PERBANDINGAN RESPON INELASTIK SISTEM RANGKA BAJA BERPENGAKU EKSENTRIK TIPE V- TERBALIK TERHADAP SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN

SURABAYA,

JANUARI 2006

MENGETAHUI / MENYETUJUI

DOSEN PEMBIMBING

Ir. ISDARMANU, MSc NIP. 130 532 042

Ir. SOEWARDOJO, MSc NIP. 130 532 307

PROGRAM SARJANA ( S-1 ) JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2006

DAFTAR ISIHalaman Judul Lembar Pengesahan Abstrak Kata Pengantar........................................................................................................i Daftar Isi .................................................................................................................iii Daftar Gambar ........................................................................................................v Daftar Tabel ............................................................................................................vi Bab I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang......................................................................................1 1.2 Permasalahan ........................................................................................2 1.3 Tujuan ..................................................................................................2 1.4 Batasan Masalah ...................................................................................2 Bab II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum ...................................................................................................3 2.2 Peraturan ...............................................................................................4 2.3 Kriteria Perencanaan.............................................................................4 Bab III METODE STUDI 3.1 Beban-beban Pada Struktur ..................................................................7 3.2 Kinerja Batas Layan Struktur ...............................................................8 3.3 Preliminary Design ...............................................................................9 3.4 Kontrol Perhitungan Balok dan Kolom (AISC-LRFD) ........................9 3.5 Kontrol Perhitungan Link .....................................................................12 3.6 Sambungan............................................................................................13 3.7 Analisa Static Non-Linear / Pushover ..................................................14 3.8 Analisa Dynamic Non-Linear / Time history........................................14 3.9 Flowchart Metode Studi........................................................................15 Bab IV PERENCANAAN DAN ANALISA 4.1 Preliminary Design ...............................................................................16 4.2 Perencanaan Struktur Sekunder ............................................................17

iii

4.2.1 Perencanaan Tangga ....................................................................17 4.2.2 Perencanaan Pelat Lantai .............................................................27 4.2.3 Perencanaan Pelat Atap ...............................................................28 4.2.4 Perencanaan Balok Anak .............................................................30 4.3 Perencanaan Struktur Utama ................................................................33 4.3.1 Sistem Rangka Pemikul Momen..................................................33 4.3.2 Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik Tipe V-terbalik...............44 4.4 Perencanaan Sambungan ......................................................................59 4.4.1 Sistem Rangka Pemikul Momen..................................................59 4.4.2 Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik Tipe V-terbalik...............71 4.5 Analisa Non-Linier ...............................................................................87 4.5.1 Pemodelan Analisa Non-Linier ...................................................87 4.5.1.1 Umum ..............................................................................87 4.5.1.2 Analisa Statik Non-Linier................................................88 4.5.1.3 Analisa Dinamik Non-Linier ...........................................95 4.5.2 Hasil Analisa Non-Linier.............................................................101 4.5.2.1 Hasil Analisa Statik Non-Linier / Pushover ....................101 4.5.2.2 Hasil Analisa Dinamik Non-Linier..................................106 Bab V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Berat Rangka.........................................................................................109 5.2 Analisa Non-Linier ...............................................................................109 5.3 Saran .....................................................................................................110 Daftar Pustaka.........................................................................................................111 Lampiran I Lampiran II Gambar Perencanaan dan Pemodelan Struktur Hasil SAP Perencanaan Tangga

Lampiran III Akselerogram El Centro 1940 yang dimodifikasi dengan Zona V Wilayah Gempa Indonesia Lampiran IV Berat Rangka Lampiran V Story Drift

Lampiran VI Output Analisa Pushover Lampiran VII Output Analisa Time History

iv

DAFTAR GAMBARGambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Konfigurasi rangka pengaku eksentrik tipe V-terbalik ......................3 Denah struktur SRPM dan SRBE tipe V-terbalik..............................5 Konfigurasi struktur SRPM dan SRBE tipe V-terbalik .....................6 Diagram beban-simpangan struktur gedung ......................................8 Flowchart Metode Studi.....................................................................15 Perencanaan struktur tangga ..............................................................17 Plat anak tangga .................................................................................18 Asumsi pembebanan hidup terpusat tangga.......................................19 Plat bordes..........................................................................................21 Pembebanan balok tangga .................................................................24 Penulangan plat lantai........................................................................28 Penulangan plat atap ..........................................................................30 Distribusi beban pada balok anak ......................................................30 Base plate pada SRPM.......................................................................68

Gambar 4.10 Base plate pada SRBE tipe V-terbalik ...............................................84 Gambar 4.11 Kekakuan struktur secara umum........................................................88 Gambar 4.12 Hubungan non-linier load deformation.............................................89 Gambar 4.13 Kriteria penerimaan ...........................................................................92 Gambar 4.14 Grafik load deformation M3 ..............................................................94 Gambar 4.15 Grafik load deformation PMM ..........................................................94 Gambar 4.16 Grafik load deformation V2...............................................................94 Gambar 4.17 Wen plasticity property type for unaxial deformation .......................97 Gambar 4.18 Letak daerah sendi plastis pada balok dan kolom..............................98 Gambar 4.19 Nllink local axes.................................................................................99 Gambar 4.20 Bentuk umum capacity curve ............................................................101 Gambar 4.21 Capacity curve hasil analisa ..............................................................102 Gambar 4.22 Generalisasi Capacity curve untuk mencari Keff................................104 Gambar 4.23 Grafik respon spektra secara umum untuk mencari Sa (FEMA273)..104 Gambar 4.24 Grafik roof displacement vs waktu ....................................................107 Gambar 4.25 Grafik base shear vs waktu................................................................108

v

DAFTAR TABELTabel 4.1 Modeling parameters and acceptance criteria for non linear procedure (SRMF)........................................................................................................90 Tabel 4.2 Modeling parameters and acceptance criteria for non linear procedure Brace Frame ...............................................................................................91 Tabel 4.3 Jenis sendi plastis pada komponen struktur................................................93 Tabel 4.4 Properti sendi plastis M3 ............................................................................94 Tabel 4.5 Properti sendi plastis PMM.........................................................................94 Tabel 4.6 Properti sendi plastis V2 .............................................................................94

vi