SKRIPSI

STUDI PENGARUH APLIKASI SLIDING HINGE

JOINT SEBAGAI SAMBUNGAN BALOK-KOLOM

TERHADAP PERILAKU NONLINEAR STRUKTUR

GEDUNG BAJA RANGKA PEMIKUL MOMEN

KHUSUS

ADELINE WONG

NPM: 2016410171

PEMBIMBING: Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D.

KO-PEMBIMBING: Sisi Nova Rizkiani, S.T., M.T.

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL (Terakreditasi Berdasarkan SK BAN-PT No. 1788/SK/BAN-PT/Akred/S/VII/2018)

BANDUNG

DESEMBER 2019

SKRIPSI

STUDI PENGARUH APLIKASI SLIDING HINGE

JOINT SEBAGAI SAMBUNGAN BALOK-KOLOM

TERHADAP PERILAKU NONLINEAR STRUKTUR

GEDUNG BAJA RANGKA PEMIKUL MOMEN

KHUSUS

ADELINE WONG

NPM: 2016410171

BANDUNG, 19 DESEMBER 2019

PEMBIMBING: KO-PEMBIMBING:

Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D. Sisi Nova Rizkiani, S.T.,

M.T.

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL (Terakreditasi Berdasarkan SK BAN-PT No. 1788/SK/BAN-PT/Akred/S/VII/2018)

BANDUNG

DESEMBER 2019

i

STUDI PENGARUH APLIKASI SLIDING HINGE JOINT SEBAGAI

SAMBUNGAN BALOK-KOLOM TERHADAP PERILAKU NONLINEAR

STRUKTUR GEDUNG BAJA RANGKA PEMIKUL MOMEN KHUSUS

Adeline Wong

NPM: 2016410171

Pembimbing: Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D.

Ko-Pembimbing: Sisi Nova Rizkiani, S.T., M.T.

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYNGAN

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL (Terakreditasi Berdasarkan SK BAN-PT No. 1788/SK/BAN-PT/Akred/S/VII/2018)

BANDUNG

DESEMBER 2019

ABSTRAK

Sliding hinge joint merupakan sebuah inovasi baru dari sambungan struktur baja

yang telah diaplikasikan di New Zealand dan merupakan sambungan yang dapat

meminimalisasi kerusakan pada sistem struktur serta memiliki kemungkinan kecil

akan perpindahan sistem struktur secara permanen yang besar. Studi ini dimulai

dengan mendesain sistem portal baja. Desain kapasitas dan analisis elastis

dilakukan untuk mendapatkan komponen struktur yang optimum. Komponen hasil

desain elastis dimodelkan menjadi 3 variasi berdasarkan jenis sambungan balok-

kolom yaitu model pertama sambungan rigid, model kedua sliding hinge joint, dan

ketiga sliding hinge joint dengan penambahan baut. Berdasarkan analisis statik

pushover, model struktur yang tidak menggunakan sliding hinge joint memiliki

kapasitas gaya geser dasar maksimum struktur, faktor modifikasi respons, faktor

kuat lebih, cadangan kapasitas dan cadangan deformasi terbesar. Namun, pada

model struktur kedua dan ketiga yang menggunakan sliding hinge joint memiliki

faktor daktilitas dan faktor pembesaran defleksi lebih besar. Selain itu, sliding hinge

joint merupakan komponen yang mengalami kelelehan pada struktur dan tidak

menimbulkan sendi plastis pada balok dan kolom saat dilakukan pembebanan

pushover.

Kata Kunci: sliding hinge joint, analisis pushover, rangka pemikul momen

ii

STUDY OF SLIDING HINGE JOINT APPLICATION AS BEAM END

CONNECTION EFFECT ON INELASTIC BEHAVIOR OF STEEL

SPECIAL MOMENT FRAME

Adeline Wong

NPM: 2016410171

Advisor: Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D.

Co-Advisor: Sisi Nova Rizkiani, S.T., M.T.

PARAHYANGAN CATHOLIC UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING DEPARTMENT OF CIVIL

ENGINEERING (Accredited by SK BAN-PT Number: 1788/SK/BAN-PT/Accred/S/VII/2018)

BANDUNG

DECEMBER 2019

ABSTRACT

Sliding hinge joint is a new innovation from steel structure connection that has been

applied in New Zealand and is a connection that can minimize damage to the

structural system and has a small possibility of permanent displacement of the

structural system. Therefore, this study was conducted to determine the effect of

the sliding hinge joint connection on the inelastic behaviour of the steel moment

frame structure. This study begins by designing a steel portal system. Capacity

design and elastic analysis are carried out to obtain optimum structural components.

Components resulting from elastic design are modeled into 3 variations based on

beam-column connection types, with first model use rigid connection, the second

model use sliding hinge joint, and the third model use sliding joint with bolt

addition. Based on the static pushover analysis, structural models that do not use

sliding hinge joint have the biggest value of structure base shear capacity, seismic

response modification coefficient, system overstrength factors, reserve capacity and

deformation reserves. However, the second and third structural models that use

sliding joint hinges have a greater ductility factor and deflection magnification

factor. In addition, sliding joint hinges sustain yielding in the structure and does not

produce any plastic hinge at beam or column during pushover loading.

Keywords: sliding hinge joint, pushover analysis, special moment frame

iii

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas berkat dan

penyertaan-Nya yang tidak pernah berhenti sehingga penulis dapat menyelesaikan

penyusunan skripsi yang berjudul “Studi Pengaruh Aplikasi Sliding Hinge Joint

Sebagai Sambungan Balok-Kolom Terhadap Perilaku Nonlinear Struktur Gedung

Baja Rangka Pemikul Momen Khusus” dengan baik. Penyusunan skripsi ini

merupakan salah satu syarat akademik dalam menyelesaikan studi tingkat Sarjana

di Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil, Universitas Katolik Parahyangan,

Bandung. Mata kuliah skripsi ini merupakan mata kuliah wajib berbobot 6 SKS dan

dapat ditempuh setelah lulus 120 SKS.

Selama proses penyusunan skripsi ini, penulis menghadapi berbagai macam

pengalaman dan hambatan baik selama proses persiapan, pelaksanaan pengujian,

maupun penulisan. Penulis menyadari bahwa tanpa doa, semangat, dukungan, dan

serta bantuan dari berbagai pihak selama proses penyusunan skripsi ini, maka

penyusunan skripsi ini tidak dapat diselesaikan dengan baik dan tepat waktu.

Sebagai penghargaan dan ucapan terima kasih, penulis ingin menyampaikan terima

kasih sedalam-dalamnya kepada:

1. Orang tua penulis yang selalu memberikan dukungan, bantuan, dan doa setiap

saat dalam proses penyusunan skripsi ini.

2. Helmy Hermawan Tjahjanto, Ph.D. selaku dosen pembimbing dan Sisi Nova

Rizkiani, S.T., M.T. selaku dosen ko-pembimbing yang senantiasa membantu

dan membimbing serta memberikan saran selama proses penyusunan skripsi ini.

3. Para dosen penguji skripsi yang telah hadir baik saat seminar judul, seminar isi,

dan sidang, yang telah memberikan banyak saran dan masukan.

4. Iola Novianti, Josephine Wijaya, Monica Hilarry dan Joshua Kuswardi yang

senantiasa memberikan semangat serta membantu penulis selama penyusunan

skripsi.

5. Teman-teman seperjuangan skripsi yang senantiasa membantu dan memberi

semangat kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.

6. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan semangat yang tidak dapat

disebutkan satu per satu.

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ........................................................................................................... i

ABSTRACT ........................................................................................................ i

PRAKATA ........................................................................................................ iii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... v

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ........................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv

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

1.1. Latar Belakang.................................................................................... 1-1

1.2. Rumusan Masalah ............................................................................... 1-3

1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................ 1-3

1.4. Batasan Masalah ................................................................................. 1-3

1.5. Metode Penelitian ............................................................................... 1-5

1.6. Sistematika Penulisan ......................................................................... 1-6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 2-1

2.1. Rangka Baja Pemikul Momen Berdasarkan SNI 1726:2012 ................ 2-1

2.1.1. Sistem Rangka Baja Pemikul Momen Khusus................................. 2-1

2.2. Sambungan Momen Berdasarkan AISC 360-16 .................................. 2-2

2.3. Sambungan Baja Terprakualifikasi Berdasarkan AISC 358-16 ............ 2-3

2.4. Pembebanan Gempa untuk Stuktur Gedung Berdasarkan SNI 1726:2012

........................................................................................................... 2-3

2.5. Sliding Hinge Joint ............................................................................. 2-6

2.5.1. Mekanisme Sliding Hinge Joint ...................................................... 2-7

2.5.2. Efek dari Interaksi M-V-P Baut pada Sliding Hinge Joint ................ 2-9

2.5.3. Metodologi Desain Sliding Hinge Joint ........................................ 2-11

vi

2.6. Analisis Statik Nonlinear .................................................................. 2-14

2.6.1. Analisis Pushover ......................................................................... 2-14

2.6.2. Sendi Plastis ................................................................................. 2-15

2.6.3. Target Perpindahan Berdasarkan ASCE 41-13 .............................. 2-16

2.6.4. Performance Point Berdasarkan ATC-40 ...................................... 2-18

2.6.5. Tingkat Kinerja Struktur ............................................................... 2-19

BAB 3 PEMODELAN DAN DESAIN ............................................................ 3-1

3.1. Umum................................................................................................. 3-1

3.2. Data Struktur Bangunan ...................................................................... 3-2

3.3. Data Material ...................................................................................... 3-3

3.4. Sistem Struktur ................................................................................... 3-4

3.5. Komponen Struktur............................................................................. 3-6

3.5.1.Kolom ............................................................................................. 3-7

3.5.2.Balok ............................................................................................... 3-7

3.5.3.Metal Deck dan Diafragma .............................................................. 3-8

3.6. Pembebanan ........................................................................................ 3-8

3.6.1.Beban Mati ...................................................................................... 3-9

3.6.2.Beban Mati Tambahan ..................................................................... 3-9

3.6.3.Beban Hidup.................................................................................... 3-9

3.6.4.Beban Gempa .................................................................................. 3-9

3.6.5.Kombinasi Pembebanan ................................................................ 3-10

3.7. Analisis Statik Ekuivalen .................................................................. 3-11

3.8. Pemeriksaan Kapasistas Komponen Struktur..................................... 3-13

3.9. Simpangan Antar Lantai dan Simpangan Antar Lantai Izin ............... 3-15

3.10. Desain Sliding Hinge Joint ............................................................ 3-17

3.11. Analisis Statik Nonlinear Pushover ............................................... 3-21

vii

3.12. Pemodelan Letak Sendi Plastis ...................................................... 3-21

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ...................................................... 4-1

4.1. Kurva Pushover .................................................................................. 4-1

4.2. Simpangan Antar Lantai ..................................................................... 4-4

4.3. Faktor Pembesaran Defleksi ................................................................ 4-4

4.4. Persebaran Sendi Plastis...................................................................... 4-5

4.5. Faktor Kuat Lebih ............................................................................... 4-8

4.6. Faktor Modifikasi Respons (R) ........................................................... 4-9

4.7. Faktor Daktilitas ............................................................................... 4-10

4.8. Performance Point ............................................................................ 4-11

4.9. Target Perpindahan ........................................................................... 4-13

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 5-1

5.1. Kesimpulan......................................................................................... 5-1

5.2. Saran .................................................................................................. 5-3

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... xv

LAMPIRAN 1 .................................................................................................L-1

LAMPIRAN 2 .................................................................................................L-6

LAMPIRAN 3 ............................................................................................... L-17

LAMPIRAN 4 ............................................................................................... L-23

LAMPIRAN 5 ............................................................................................... L-36

LAMPIRAN 6 ............................................................................................... L-44

LAMPIRAN 7 ............................................................................................... L-51

viii

DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN

ASCE = American Society of Civil Engineers

Ag = Luas gross penampang

Cd = Faktor pembesaran defleksi

Cs = Koefisien respons seismik

Ct = Parameter untuk menentukan periode fundamental struktur

Cm = Faktor massa efektif

CP = Collapse Prevention

D = Beban mati

E = (1) Beban gempa; (2) Modulus elastisitas

Fa = Faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode

pendek

Fv = Faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode

1 detik

Fi = Gaya gempa total pada lantai i

Fnt = Kuat tarik nominal baut

Fnv = Kuat geser nominal baut

Fy = Tegangan leleh minimum

Fu = Kekuatan tarik minimum

G = Modulus geser

FEMA = Federal Emergency Management Agency

hsx = Tinggi struktur di bawah tingkat x

Ie = Faktor keutamaan gempa

Ix = Modulus inersia terhadap sumbu x

Iy = Modulus inersia terhadap sumbu y

IO = Immediate Occupancy

JIS = Japan Industrial Standards

kN = Kilo Newton

Ke = Kekakuan lateral efektif struktur

L = Beban hidup

Lb = Panjang tidak terkekang lateral

ix

Lr = Beban hidup atap

LS = Life Safety

Mp = Momen plastis

MPa = Mega Pascal

Mn = Kapasitas momen elemen struktur

Mu = Momen ultimit

N = Newton

NEHRP = National Earthquake Hazards Reduction Program

Pu = Gaya akibat kombinasi pembebanan

Pn = Kapasitas elemen

R = Faktor modifikasi respons

S = Modulus elastis penampang

SDS = Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek

SD1 = Parameter percepatan spektral desain untuk perioda 1 detik

S1 = Parameter respons spektral percepatan gempa terpetakan untuk

periode 1 detik

Ss = Parameter respons spektral percepatan gempa terpetakan untuk

periode pendek

T = Periode getar fundamental struktur

Ta = Periode getar fundamental pendekatan

Te = Periode getar fundamental efektif

SNI = Standar Nasional Indonesia

V = Gaya geser dasar seismik

W = Berat seismik efektif

WF = Wide Flange

Zx = Modulus plastis terhadap sumbu x

bf = Lebar flens penampang

d = Tinggi penampang

db = Diameter lubang baut

fuf = Tegangan tarik ultimit baut

𝑓𝑐’ = Kuat tekan beton

g = Percepatan gravitasi

x

leb = Jarak baut ke tepi

m = Meter

mm = Milimeter

n = jumlah baut

rx = Radius girasi penampang terhadap sumbu x

s = Spasi antar baut

tf = Tebal flens penampang

tw = Tebal web penampang

w = Ukuran las

µ = (1) Faktor daktilitas; (2) Koefisien friksi

Ω0 = Faktor kuat lebih

Δ = Simpangan antar lantai

ρ = Faktor redundansi

δt = Target perpindahan titik kontrol sesuai dengan ASCE/SEI 41-13

γ = Berat jenis

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. 1 Rancangan Sliding Hinge Joint (Tidak Berskala) ......................... 1-2

Gambar 1. 2 Denah Tipikal Struktur ................................................................ 1-4

Gambar 1. 3 Struktur Rangka Perimeter .......................................................... 1-4

Gambar 2. 1 Gambar Skematik Sliding Hinge Joint (Tidak Berskala) .............. 2-7

Gambar 2. 2 Mekanisme Penghilangan Energi oleh Gaya Gesek ..................... 2-8

Gambar 2. 3 Deformasi Baut Secara Ideal ....................................................... 2-9

Gambar 2. 4 Gaya Eksternal pada Komponen .................................................. 2-9

Gambar 2. 5 Kurva Statik Pushover yang Diidealisasi ................................... 2-15

Gambar 2. 6 Kurva Gaya-Deformasi Tergeneralisasi ..................................... 2-16

Gambar 2. 7 Grafik Performance Point .......................................................... 2-19

Gambar 3. 1 Pemodelan 3D Struktur ............................................................... 3-1

Gambar 3. 2 Grid Pemodelan pada Sumbu X-Y ............................................... 3-4

Gambar 3. 3 Grid Pemodelan pada Sumbu X-Z ............................................... 3-4

Gambar 3. 4 Pemodelan Moment Release Pada Rangka Interior Sumbu 2-5 dan B-

E ....................................................................................................................... 3-5

Gambar 3. 5 Pemodelan Moment Release Pada Rangka Eksterior Sumbu 1, 6, A

dan F ................................................................................................................. 3-5

Gambar 3. 6 Posisi dan Orientasi Kolom di Setiap Lantai ................................ 3-6

Gambar 3. 7 Konfigurasi Struktur Rangka Penahan Beban Lateral .................. 3-7

Gambar 3. 8 Pemodelan Balok Induk dan Balok Anak Tipikal Story 1-4 ......... 3-8

Gambar 3. 9 Rasio Interaksi P-M Pemodelan Struktur pada Potongan Sumbu 1 ....

....................................................................................................................... 3-14

Gambar 3. 10 Rasio Interaksi P-M Pemodelan Struktur pada Potongan Sumbu 2

....................................................................................................................... 3-14

Gambar 3. 11 Rasio Interaksi P-M Pemodelan Struktur pada Potongan Lantai 1 ...

....................................................................................................................... 3-15

Gambar 3. 12 Simpangan Antar Lantai dan Simpangan Antar Lantai Izin ...... 3-16

Gambar 3. 13 Detail Sliding Hinge Joint Tampak Samping (mm) .................. 3-19

Gambar 3. 14 Detail Sliding Hinge Joint Tampak Atas (Flens Atas) (mm)..... 3-20

xii

Gambar 3. 15 Detail Sliding Hinge Joint Tampak Bawah (Flens Bawah) (mm) ....

....................................................................................................................... 3-20

Gambar 3. 16 Kurva Hubungan Momen dan Rotasi Untuk Sendi Plastis Balok.....

....................................................................................................................... 3-22

Gambar 3. 17 Kurva Hubungan Momen dan Rotasi Untuk Sendi Plastis Sliding

Hinge Joint Model 2 ........................................................................................ 3-23

Gambar 3. 18 Kurva Hubungan Momen dan Rotasi Untuk Sendi Plastis Sliding

Hinge Joint Model 3 ........................................................................................ 3-23

Gambar 3. 19 Pemodelan Letak Sendi Plastis pada Rangka Eksterior Model 1

Sumbu 1.......................................................................................................... 3-24

Gambar 3. 20 Pemodelan Letak Sendi Plastis pada Rangka Eksterior Model 2 Dan

3 Sumbu A ...................................................................................................... 3-25

Gambar 4. 1 Kurva Pushover dari Setiap Model Struktur ................................. 4-2

Gambar 4. 2 Grafik Simpangan Antar Lantai Setiap Model Struktur Hasil Analisis

Inelastis ............................................................................................................ 4-4

Gambar 4. 3 Persebaran Sendi Plastis pada Model Struktur Tanpa Sliding Hinge

Joint .................................................................................................................. 4-6

Gambar 4. 4 Persebaran Sendi Plastis pada Model Struktur dengan Sliding Hinge

Joint .................................................................................................................. 4-6

Gambar 4. 5 Persebaran Sendi Plastis pada Model Struktur dengan Sliding Hinge

Joint dengan Penambahan Baut ......................................................................... 4-7

Gambar 4. 6 Hasil Kurva Performance Point pada Model Struktur Tanpa Sliding

Hinge Joint ..................................................................................................... 4-11

Gambar 4. 7 Hasil Kurva Performance Point pada Model Struktur dengan Sliding

Hinge Joint ..................................................................................................... 4-12

Gambar 4. 8 Hasil Kurva Performance Point pada Model Struktur Sliding Hinge

Joint Penambahan Baut ................................................................................... 4-12

Gambar 4. 9 Kurva Target Perpindahan Model Struktur Tanpa Sliding Hinge Joint

....................................................................................................................... 4-14

Gambar 4. 10 Kurva Target Perpindahan Model Struktur Dengan Sliding Hinge

Joint ................................................................................................................ 4-15

xiii

Gambar 4. 11 Kurva Target Perpindahan Model Struktur Dengan Sliding Hinge

Joint dan Penambahan Baut ............................................................................ 4-15

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Sambungan Momen Terprakualifikasi .............................................. 2-3

Tabel 2. 2 Observasi Ke-efektif-an dari Material Shims yang Berbeda ........... 2-12

Tabel 2. 3 Tingkat Kinerja Struktur sesuai ATC-40 ........................................ 2-18

Tabel 3. 1 Parameter Respons Spektra Dan Parameter Sistem Struktur ........... 3-10

Tabel 3. 2 Partisipasi Massa Ragam dan Perioda Alami Struktur .................... 3-11

Tabel 3. 3 Massa Struktur ............................................................................... 3-12

Tabel 3. 4 Gaya Geser Dasar Hasil Analisis Respon Spektrum ....................... 3-12

Tabel 3. 5 Pengecekan Simpangan Antar Lantai untuk Beban Gempa Sumbu X

..................................................................................................................... ..3-16

Tabel 3. 6 Pengecekan Simpangan Antar Lantai untuk Beban Gempa Sumbu Y

..................................................................................................................... ..3-16

Tabel 3. 7 Perbandingan Hasil Desain Sliding Hinge Joint ............................. 3-20

Tabel 4. 1 Data Peralihan dan Gaya Geser Dasar Setiap Model Struktur ........... 4-1

Tabel 4. 2 Simpangan Antar Lantai Setiap Model Struktur Hasil Analisis Inelastis

......................................................................................................................... 4-4

Tabel 4. 3 Faktor Pembesaran Defleksi (Cd) pada Setiap Model Struktur ......... 4-5

Tabel 4. 4 Kemunculan Sendi Plastis Pertama Kali di Setiap Model Struktur .... 4-8

Tabel 4. 5 Faktor Kuat Lebih pada Setiap Model Struktur ................................ 4-9

Tabel 4. 6 Faktor Modifikasi Respons pada Setiap Model Struktur ................. 4-10

Tabel 4. 7 Faktor Daktilitas pada Setiap Model Struktur ................................. 4-10

Tabel 4. 8 Level Kinerja Struktur Pada Setiap Model Struktur ........................ 4-13

Tabel 4. 9 Hasil Perhitungan Cadangan Kapasitas dan Deformasi................... 4-14

1-1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Gempa bumi merupakan getaran pada permukaan bumi akibat pelepasan energi

yang terjadi secara tiba-tiba. Getaran pada gempa bumi dapat merusak struktur pada

bangunan yang menyebabkan banyak korban jiwa karena kerusakan bangunan

tersebut. Oleh karena itu, konstruksi bangunan struktur tahan gempa yang sesuai

standar perlu diterapkan agar kerusakan yang terjadi akibat gempa bumi pada

bangunan dapat dikurangi dan tidak menimbulkan korban jiwa.

Salah satu material struktur gedung tahan gempa yang semakin diminati

pada masa kini adalah baja. Hal ini dikarenakan baja merupakan material konstruksi

yang memiliki sifat daktail dan kekuatan yang tinggi. Sifat daktail yang tinggi dari

baja membuatnya menjadi salah satu material yang cocok untuk dipakai sebagai

material utama struktur gedung tahan gempa. Selain itu, pekerjaan konstruksi

struktur gedung yang menggunakan material baja tergolong lebih cepat

dibandingkan dengan menggunakan material beton.

Dalam perencanaan struktur gedung tahan gempa, elemen-elemen struktur

didesain agar dapat mengalami deformasi melampaui batas elastis tanpa kehilangan

kapasitas kekuatan yang signifikan. Salah satu macam sistem struktur untuk

bangunan tahan gempa adalah rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen

merupakan struktur yang beban lateral khususnya gempa ditransfer melalui

mekanisme lentur antara balok dan kolom.

Pada desain struktur tahan gempa rangka pemikul momen generasi ketiga

(Clifton et al, 2010), dapat terjadi peristiwa yang disebut “beam-growth” atau

“beam-elongation” yang membuat adanya tuntutan tambahan pada kolom dan dapat

merusak bagian kolom. “Beam-growth” atau “beam-elongation” adalah kondisi

dimana semakin terbuka celah antara kolom dan balok, maka jarak antara garis

tengah kolom akan semakin besar dengan kolom terdorong oleh balok. Hal ini dapat

terjadi jika terdapat pelat dalam struktur. Pada struktur gedung tahan gempa

generasi keempat, struktur tidak hanya bertujuan untuk mempunyai kerusakan yang

diijinkan pada level desain pada elemen struktur yang telah didesain untuk menahan

1-2

sifat inelastis, tetapi juga merencanakan untuk tidak terjadinya kerusakan pada

elemen struktur lainnya. Pada rangka pemikul momen generasi keempat, beam end

connection didesain sebagai elemen utama dalam menahan permintaan inelastis.

Tipe sistem rangka ini dispesifikasikan agar energi dapat dihilangkan tanpa

menyebabkan perpanjangan pelat di atas balok yang signifikan dan tanpa terjadinya

“beam-growth”. Dari syarat tersebut, dikembangkan sambungan sliding hinge joint

oleh Clifton. Pada awalnya, penelitian sliding hinge joint ditemukan dan

dikembangkan dari tahun 1999 sampai 2005, yang kemudian dilanjutkan dengan

penelitian lainnya yang dapat dirujuk dalam karya ilmiah ini. Gambar skematik dari

sambungan sliding hinge joint dapat dilihat pada Gambar 1.1.

Gambar 1. 1 Rancangan Sliding Hinge Joint (Tidak Berskala)

(sumber: Clifton et al, 2010)

Saat terjadinya pembebanan pada sambungan, bagian ujung atas balok yang

terhubung dengan kolom akan menjadi titik rotasi yang dapat dilihat pada Gambar

1.1. Apabila beban melebihi ketahanan gesek, maka gaya gesek akan terjadi pada

pelat flens bagian bawah. Saat beban dan deformasi semakin besar, maka baut pada

flens bagian bawah juga akan bergerak dan membuat terjadinya gaya gesek pada

pelat paling bawah. Sambungan ini didesain agar gesekan yang terjadi dapat

menahan beban gempa dan sambungan dapat kembali menjadi kaku saat beban

gempa mengecil dan hilang. Untuk beban selain beban gempa, sambungan didesain

untuk menjadi sambungan kaku.

Sambungan sliding hinge joint yang telah ditemukan digunakan sebagai

sambungan antara balok dengan kolom dan bersifat semi-rigid. Sambungan ini

dapat didesain untuk mengakomodasi rotasi sebesar 0,04 radian atau lebih. Hal ini

1-3

membuatnya cocok untuk dipakai di wilayah yang mempunyai aktifitas seismik

yang sangat tinggi. Keuntungan utama dari sambungan sliding hinge joint adalah

sambungan ini tidak sensitif pada pembukaan celah antara kolom dan balok yang

meminimalisasi interaksi dengan pelat lantai. Selain itu, sambungan ini telah

dipakai di konstruksi aktual di New Zealand dan memiliki kemungkinan untuk

dipakai lebih lanjut di masa depan.

1.2. Rumusan Masalah

Pengaruh sliding hinge joint terhadap perilaku nonlinear struktur gedung baja

rangka pemikul momen perlu dikaji sebab sambungan ini merupakan sebuah

inovasi baru dari sambungan struktur baja yang telah diaplikasikan di New Zealand

dan merupakan sambungan yang dapat meminimalisasi kerusakan pada sistem

struktur serta memiliki kemungkinan kecil akan perpindahan sistem struktur secara

permanen yang besar.

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian yang dilakukan mempunyai tujuan sebagai berikut:

1. Mendesain sliding hinge joint sebagai sambungan balok-kolom dan

melakukan pemodelan nonlinear pada sistem struktur baja tahan gempa.

2. Mengetahui pengaruh dari sambungan sliding hinge joint terhadap perilaku

inelastis struktur gedung baja rangka pemikul momen.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Pemodelan yang dilakukan pada studi ini adalah rangka baja tiga dimensi

dengan analisis nonlinear pushover satu arah.

2. Untuk pemodelan struktur, panjang bentang antar kolom 6 meter dan tinggi

antar tingkat 4 meter. Pemodelan struktur dapat dilihat pada Gambar 1.2

dan Gambar 1.3.

1-4

Gambar 1. 2 Denah Tipikal Struktur

Gambar 1. 3 Struktur Rangka Perimeter

6 m

6 m

6 m

6 m

6 m

6 m6 m6 m6 m6 m

4 m

4 m

4 m

4 m

6 m 6 m 6 m 6 m 6 m

x

x

z

x

STORY 3

STORY 4

STORY 2

STORY 1

BASE

= rangka pemikul momen

x

x

y

1-5

3. Struktur berfungsi sebagai perkantoran dan berlokasi diatas tanah sedang

(SD) di Surabaya dengan SS = 0,70 dan S1 = 0,30.

4. Material baja yang digunakan memiliki mutu BJ-37 dengan Fy = 240 MPa

dan Fu = 370 MPa.

5. Sambungan antara balok dan kolom yang dipakai dalam rangka pemikul

momen adalah sliding hinge joint dengan mutu baut A490 dan mutu shims

G400 dengan spesifikasi fu = 1300 MPa, fy = 1100 MPa dan hardness = 400

HBW.

6. Profil baja yang digunakan adalah profil JIS (Japanese Industrial

Standards).

7. Peraturan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

a. AISC 360-16, Specification for Structural Steel Buildings.

b. AISC 341-16, Seismic Provisions for Structural Steel Buildings.

c. AISC 358-16, Prequalified Connections Seismic.

d. SNI 1726:2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk

Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung.

e. SNI 1727:2013, Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan

Gedung dan Struktur Lain.

1.5. Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Studi Literatur

Studi literatur dilakukan dengan mempelajari buku, artikel, skripsi

pembanding, jurnal, dan referensi lainnya yang berhubungan dengan objek

penelitian yang berguna untuk menambah ilmu dan pengetahuan yang

diperlukan dalam melaksanakan penelitian.

2. Analisis Struktur dan Sambungan

Analisis Struktur pada penelitian dilakukan dengan menggunakan bantuan

perangkat lunak ETABS dan analisis sambungan dilakukan dengan

perhitungan yang mengacu pada jurnal yang terkait dengan penelitian yang

dilakukan.

1-6

1.6. Sistematika Penulisan

BAB 1 PENDAHULUAN

Pada bab ini, terdapat latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan

penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika

penulisan.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini, terdapat dasar-dasar teori tentang objek penelitian dan

referensi yang akan digunakan sebagai acuan dalam pelaksanaan penelitian

ini.

BAB 3 PEMODELAN DAN ANALISIS STRUKTUR

Pada bab ini akan dibahas mengenai desain dan tahapan-tahapan melakukan

pemodelan gedung yang akan digunakan untuk analisis sliding hinge joint

pada rangka pemikul momen.

BAB 4 HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini, terdapat hasil dan pembahasan analisis pengaruh sliding hinge

joint pada perilaku nonlinear rangka pemikul momen.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini, terdapat kesimpulan dari hasil analisis dan pembahasan yang

telah dilakukan serta saran berdasarkan kesimpulan yang diperoleh untuk

penelitian selanjutnya.