analisis perbandingan perilaku struktur rangka beton bertulang dan baja

64
ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA GEDE BUANA BUDIARTA NIM.1191561015 PROGRAM MAGISTER PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL - STRUKTUR PROGRAM PASCA SARJANA UNIVERSITAS UDAYANA DENPASAR 2013

Upload: buanabudiarta19

Post on 10-Aug-2015

850 views

Category:

Documents


14 download

DESCRIPTION

ANALISIS

TRANSCRIPT

Page 1: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

1  

ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

GEDE BUANA BUDIARTA

NIM.1191561015

PROGRAM MAGISTER

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL - STRUKTUR

PROGRAM PASCA SARJANA

UNIVERSITAS UDAYANA

DENPASAR

2013

Page 2: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

1  

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam era yang modern ini banyak pembangunan yang telah dilaksanakan. Bangunan

struktur yang sering dibangun adalah pembangunan hotel, villa, dll. Dalam peraturan

pembangunan yang diberlakukan di Bali adalah pembangunan yang adanya batasan tinggi

bangunan, maka dari itu sangat susah untuk menerapkan pembangunan gedung bertingkat

tinggi seperti halnya di daerah ibukota ( Jakarta).

Struktur yang sering diterapkan pada bangunan adalah struktur beton bertulang dan

struktur baja, namun yang sering dijumpai pada bangunan di bali adalah bangunan dengan

struktur beton bertulang, namun pada struktur beton bertulang memerlukan waktu yang lebih

lama dalam penyelesaian bangunan dibandingkan struktur baja.

Oleh sebab itu maka akan diadakan analisis tentang perbandingan perilaku rangka

batang struktur beton bertulang dan baja, dalam laporan ini akan dibahas tentang nilai

daripada gaya Momen, Lintang, Normal. Gaya – gaya yang dihasilkan dari analisis yang

dilakukan akan dibandingkan nilai-nilai dengan catatan perilaku pada struktur beton

bertulang dan baja disamakan.

Disamping itu juga akan dibahas tentang simpangan pada struktur, hal ini dilakukan

agar dapat mengetahui kekakuan dari struktur beton bertulang dan baja.

Page 3: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

2  

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka rumusan masalah dalam paper

ini adalah bagaimana gaya – gaya yang terjadi pada struktur serta membandingkannya antara

struktur beton bertulang dengan struktur baja, bagaimana simpangan total dan simpangan

antar lantai yang terjadi pada struktur tertentu serta membandingkan nilai yang didapat antara

struktur beton bertulang dengan struktur baja.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penulisan paper ini yaitu untuk mengetahui pengaruh kekakuan tiap tingkat

bangunan hotel dimana setiap tingkat memiliki tinggi yang berbeda, serta membandingkan

tipe struktur beton bertulang dengan struktur baja.

1.4 Batasan Masalah

Melihat keterbatasan waktu penulisan paper ini maka batasan masalah pada paper ini adalah:

1. Analisis dilakukan pada Proyek Pembangunan Hotel Sens canggu.

2. Permodelan dilakukan dengan menggunakan struktur beton bertulang, dan juga dengan

struktur baja.

3. Parameter yang dicari adalah gaya-gaya pada element frame, seperti Momen, Lintang,

Normal serta mencari nilai simpangan dari struktur.

4. Permodelan dan pembebanan menggunakan pedoman SNI Beton Bertulang 03-2847-

2002 dan SNI Baja 03-1729-2002

5. Alat bantu analisis menggunakan software program SAP 2000 V10.

Page 4: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

3  

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Umum

Faktor daktilitas suatu struktur gedung merupakan dasar bagi penentuan beban gempa

yang bekerja pada struktur gedung. Karena itu, tercapainya tingkat yang diharapkan harus

terjamin dengan baik. Hal ini dapat tercapai apabila batang-batang horisontal (balok) harus

leleh lebih dahulu sebelum terjadi kerusakan-kerusakan batang vertikal (kolom), hal ini

berarti bahwa akibat pengaruh gempa rencana, sendi-sendi plastis di dalam struktur gedung

hanya pada ujung-ujung balok dan pada kaki-kaki kolom.

Daktilitas adalah kemampuan suatu struktur untuk mengalami simpangan pasca

elastik yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa yang

menyebabkan terjadinya pelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan

yang cukup, sehingga struktur itu tetap berdiri walaupun sudah berada dalam kondisi ambang

keruntuhan. Dalam perencanaan bangunan tahan gempa, terbentuknya sendi-sendi plastis

yang diharapkan terjadi pada struktur saat terjadi gempa kuat perlu dikontrol dan dibatasi

lokasinya pada komponen struktur tersebut. Pada struktur rangka akan lebih baik apabila

pemencaran/disipasi energi gempa melalui pelelehan (sendi plastis) pada komponen

Page 5: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

4  

horisontal (balok) daripada komponen vertikal (kolom) yang diharapkan memberikan

kekuatan, kekakuan, dan kestabilan pada waktu menahan gaya-gaya yang bekerja melalui

aksi lentur, geser dan aksial. Sistem rangka ruang di dalam komponen-komponen struktur dan

join-joinnya menahan gaya-gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial disebut

dengan Sistem Rangka Pemikul Momen.

Sistem Rangka Pemikul Momen dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) atau Elastik Penuh

Struktur yang memiliki daktilitas tingkat 1 dengan nilai faktor daktilitas sebesar 1,0 yang

harus direncanakan agar tetap berperilaku elastik saat terjadi gempa kuat dan hanya

dipakai untuk wilayah gempa 1 dan 2.

2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) atau Daktail Parsial

Seluruh tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai faktor daktilitas antara struktur

gedung yang elastik penuh 1,0 dan struktur gedung yang daktail penuh sebesar 5,3 dan

hanya digunakan pada wilayah gempa 3 dan 4.

3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) atau Daktail Penuh

Suatu tingkat daktilitas struktur gedung, dimana strukturnya mampu mengalami

simpangan pasca elastik pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan yang paling

besar, yaitu mencapai nilai faktor daktilitas sebesar 5,3 dan digunakan pada wilayah

gempa 5 dan 6.

Page 6: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

5  

Gambar 2.1 Mekanisme khas yang dapat terjadi pada portal rangka terbuka

2.2. Pembebanan pada bangunan

Perencanaan pada suatu struktur gedung harus direncanakan kekuatannya terhadap

beban mati, beban hidup, beban gempa atau kombinasi dari beban-beban tersebut. Besarnya

beban yang bekerja pada struktur diambil dari Peraturan Pembebanan Indonesia Gedung

(PPIUG) 1983.

2.2.1 Beban Vertikal

1. Beban Mati

Beban mati mencakup semua bagian struktur gedung yang bersifat tetap, termasuk

segala tambahan serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan

dari gedung tersebut. Selanjutnya beban mati dihitung berdasarkan atas Tabel 2.1

Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983.

2. Beban Hidup

Beban hidup merupakan semua beban yang terjadi akibat penghunian atau

pengggunaan atau keduanya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari

barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak

merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa

a. Sendi plastis pada balok tidak menyebabkan keruntuhan

b. Sendi plastis pada kolom menyebabkan keruntuhan lokal pada satu tingkat (soft story)

Page 7: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

6  

hidup gedung tersebut, sehingga hal ini dapat merubah pembebanan pada lantai dan

atap. Beban hidup pada lantai gedung harus sesuai dengan Tabel 3.1 PPIUG 1983.

Adapun yang termasuk beban hidup pada perencanaan gedung ini adalah :

Lantai Hotel : 250 kg/m2

Plat Atap : 100 kg/m2

2.2.1. Beban Gempa

Beban dinamik adalah beban dengan variasi perubahan intensitas beban terhadap

waktu yang cepat. Beban dinamis terdiri dari beban gempa dan beban angin. Gempa bumi

adalah fenomena getaran yang berkaitan dengan kejutan pada kerak bumi. Beban kejut ini

dapat disebabkan oleh banyak hal, tetapi salah satu factor utamanya adalah benturan/gesekan

kerak bumi yang mempengaruhi permukaan bumi. Kejutan tersebut akan menjalar dalam

bentuk gelombang. Gelombang ini menyebabkan permukaan bumi dan bangunan di atasnya

bergetar. Pada saat bangunan bergetar timbul gaya-gaya pada struktur bangunan karena

adanya kecenderungan dari massa bangunan untuk mempertahankan dirinya dari gerakan.

Dalam penulisan jurnal ini, factor – factor yang berpengaruh antara lain :

Faktor Keutamaan Struktur (I)

Untuk gedung hotel, nilai factor keutamaan struktur yang dimiliki sebesar 1.

(berdasarkan SNI Gempa 03-1726-2003)

Faktor Reduksi Gempa (R)

Gedung hotel dalam Paper ini menrut SNI Gempa 03-1726-2003 tabel 2.2 masuk

dalam kategori point 3.3, yaitu sistem rangka pemikul momen dimana sistem struktur

memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap dan beban lateral

dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur. Sistem pemikul

beban gempanya adalah struktur rangka pemikul momen biasa (SPRMB). Nilai faktor

Page 8: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

7  

reduksi gempa (R) dari SPRMB beton bertulang adalah sebesar 3,5 dan untuk baja

adalah 4,5

Respon Spectrum

Untuk penulisan paper ini, dalam hal pembebanan gempa digunakan respon

spectrum,untuk kombinasi pembebanan dan langkah- langkah dalam sap2000 akan

dipaparkan sebagai berikut :

Klik menu Define > Functions > Response Spectrum > User Spectrum > Add

New Function. Masukkan data respon spektrum Wilayah gempa 4 Indonesia.

Untuk struktur beton bertulang dengan memperhatikan retak maka nilai redaman

yang direkomendasikan adalah 3-5% (Anil Chopra,2000).

Page 9: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

8  

 

Klik menu Define > Load Case > Add New Load Case. Untuk mengaktifkan

beban gempa, maka harus dibuat terlebih dahulu load case dari beban tersebut.

Beban gempa dibagi menjadi dua, yaitu beban gempa QX (arah utama sumbu X

koordinat global) dan beban gempa QY (arah utama sumbu Y koordinat global).

Load case untuk gempa arah X sebagai berikut :

Page 10: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

9  

Secara default, arah U1 merupakan arah yang sama dengan arah X dalam

koordinat global. Scale factor = I x g/R dimana I adalah faktor keutamaan struktur

(gedung parkir, I = 1), g = satuan percepatan gravitasi (g = 9,8 m/s2) dan R adalah

faktor reduksi gaya gempa (Struktur Rangka Pemikul Momen Menegah, maks nilai

R = 5,5). Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa nilai ordinat respon

spektrum SNI 1726-2002 merupakan nilai pseudo percepatan struktur (Sa) yang telah

dinormalisasi dalam satuan g. Untuk menjadikannya komponen dari gaya luar yang

bekerja pada struktur maka nilai C harus dikalikan satuan gravitasi. Nilai I/R

merupakan nilai modifikasi berdasarkan peraturan kegempaan Indonesia. Untuk

semua mode, redaman diasumsikan memiliki nilai konstan yaitu 5 %.

2.2.2. Kombinasi Pembebanan

Page 11: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

10  

Untuk keperluan desain, analisis dari sistem struktur perlu diperhitungkan terhadap

adanya kombinasi pembebanan (Load combinatian) dari beberapa kasus beban yang dapat

bekerja secara bersamaan selama umur rencana. Menurut peraturan pembebanan Indonesia

untuk rumah dan gedung 1983, ada dua kombinasi pembebanan yang perlu ditinjau pada

struktur yaitu: Kombinasi pembebanan tetap dan kombinasi pembebanan sementara.

Kombinasi pembebanan tetap dianggap beban bekerja secara terus-menerus pada struktur

selama umur rencana. Kombinasi pembebanan tetap disebabkan oleh bekerjanya beban mati

dan beban hidup.

Kombinasi pembebanan sementara tidak bekerja secara terus-menerus pada stuktur,

tetapi pengaruhnya tetap diperhitungkan dalam analisa struktur. Kombinasi pembebanan ini

disebabkan oleh bekerjanya beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Nilai-nilai tersebut

dikalikan dengan suatu faktor magnifikasi yang disebut faktor beban, tujuannya agar struktur

dan komponennya memenuhi syarat kekuatan dan layak pakai terhadap berbagai kombinasi

beban.

Kombinasi pembebanan yang dipakai sesuai dengan SNI 03-2847-2002 adalah :

1. Kuat perlu untuk menahan beban mati (D) paling tidak harus sama dengan :

U = 1,4D (2.1)

Kuat perlu untuk menahan beban mati (D), beban hidup (L), paling tidak harus sama

dengan :

U = 1,2D + 1,6 L (2.2)

2. Bila ketahanan terhadap gempa E, harus diperhitungkan dalam perencanaan, maka

nilai U harus diambil sebagai berikut :

U = 1,2D + 1,0L ± 1,0E (2.3)

2.3. Permodelan dan Analisis Struktur dengan Program SAP 2000 V10

Permodelan struktur dalam 3D memiliki kelebihan dibandingkan model 2D. pertama

dapat mengetahui perilaku struktur secara keseluruhan, sehingga penyaluran beban dari dan

Page 12: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

11  

ke masing-masing unsure struktur tidak lagi menjadi masalah. Kedua diperoleh perilaku

struktur yang mendekati kenyataan dibandingkan permodelan 2D. ketiga dapat menyertakan

elemen pelat sehingga akan meperkaku struktur secara keseluruhan dan memudahlan dalam

perhitungan beban akibat berat sendiri struktur.

Program yang digunakan dalam permodelan 3D adalah SAP 2000 V10. Secara umum,

langkah-langkah permodelan dengan program SAP 2000 meliputi : (1) mendefinisikan

material, penampang, jenis elemen struktur, beban, kombinasi beban; (2) membuat model; (3)

memasukan definisi langkah (1) ke dalam masing-masing elemen struktur yang telah

dimodelkan; (4) melakukan Run Analysis; (5) Interpretasi hasil. (Manual SAP Tutorial).

Dalam teori elemen hingga dikenal sebagai macam elemen struktur yaitu: elemen

frame, Shell, dan solid. Bentuk elemen shell maupun solid digunakan adalah segi empat dan

segi tiga. Elemen Frame mempunyai 2 titik nodal dengan 3 derajat kebebasan tiap titik

nodalnya. Elemen shell segi empat dan segitiga mempunyai masing-masing 4 dan 3 titik

nodal dengan 3 derajat kebebasan tiap nodalnya. (Logan, 1983).

2.4. Kolom Beton Bertulang

Kolom adalah batang tekan vertikal dari rangka struktur yang memikul beban dari

balok. Kolom merupakan suatu elemen struktur tekan yang memegang peranan penting dari

suatu bangunan, sehingga keruntuhan pada suatu kolom merupakan lokasi kritis yang dapat

menyebabkan runtuhnya (collapse) lantai yang bersangkutan dan juga runtuh total (total

collapse) seluruh struktur (Sudarmoko, 1996).

SK SNI T-15-1991-03 mendefinisikan kolom adalah komponen struktur bangunan yang

tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak

ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil. Fungsi kolom adalah sebagai penerus

beban seluruh bangunan ke pondasi. Bila diumpamakan, kolom itu seperti rangka tubuh

Page 13: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

12  

manusia yang memastikan sebuah bangunan berdiri. Kolom termasuk struktur utama untuk

meneruskan berat bangunan dan beban lain seperti beban hidup (manusia dan barang-barang),

serta beban hembusan angin. Kolom berfungsi sangat penting, agar bangunan tidak mudah

roboh. Beban sebuah bangunan dimulai dari atap. Beban atap akan meneruskan beban yang

diterimanya ke kolom. Seluruh beban yang diterima kolom didistribusikan ke permukaan

tanah di bawahnya. Kesimpulannya, sebuah bangunan akan aman dari kerusakan bila besar

dan jenis pondasinya sesuai dengan perhitungan.

Menurut SNI-03-2847-2002 ada empat ketentuan terkait perhitungan kolom:

1) Kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang bekerja pada

semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari beban terfaktor

pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Kombinasi

pembebanan yang menghasilkan rasio maksimum dari momen terhadap beban

aksial juga harus diperhitungkan.

2) Pada konstruksi rangka atau struktur menerus pengaruh dari adanya beban tak

seimbang pada lantai atau atap terhadap kolom luar atau dalam harus

diperhitungkan. Demilkian pula pengaruh dari beban eksentris karena sebab lainnya

juga harus diperhitungkan.

3) Dalam menghitung momen akibat beban gravitasi yang bekerja pada kolom, ujung-

ujung terjauh kolom dapat dianggap jepit, selama ujung-ujung tersebut menyatu

(monolit) dengan komponen struktur lainnya.

4) Momen-momen yang bekerja pada setiap level lantai atau atap harus didistribusikan

pada kolom di atas dan di bawah lantai tersebut berdasarkan kekakuan relative

kolom dengan juga memperhatikan kondisi kekekangan pada ujung kolom.

Page 14: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

13  

2.5. Rangka Baja

Portal dengan bresing merupakan tipe struktur yang sudah banyak diterapkan pada

bangunan. Struktur dengan bresing dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: rangka batang

berpenopang eksentrik dan rangka batang berpenopang konsentrik. Rangka baja berpenopang

eksentrik (eccentrically braced frame/EBF) merupakan suatu sistem struktur rangka baja

tahan gempa yang mempunyai kekakuan elastik yang sangat baik (excellent elastic stiffness)

dibawah pembebanan lateral sedang dan mempunyai daktilitas yang bagus (good ductility)

dibawah beban gempa besar. Elemen yang sangat penting dalam desain EBF adalah bagian

yang terletak antara joint pengaku diagonal dengan joint kolom-balok yang disebut dengan

elemen link. Element link merupakan elemen yang diharapkan sebagai elemen yang

menyerap energi gempa dan mengalami proses plastifikasi pada bagian elemen yang rusak

tersebut sebagai sarana pemencaran energi.

Penelitian tentang link yang banyak dilakukan sampai saat ini baik secara eksperimental

maupun analitis didominasi oleh link geser.Hal ini disebabkan karena link geser

memperlihatkan perilaku yang baik dalam hal kekakuan, kekuatan dan energi

disipasi.Sehingga dalam desain lebih direkomendasikan penggunaan link geser pada

Eccentrically Braced Frames (EBF). Namun deformasi pada link pendek ditandai dengan

sudut deformasi yang besar yang erat kaitannya dengan drift yang terjadi pada struktur dan

berpotensi menyebabkan kerusakan terhadap elemen-elemen non-struktural. Pada sisi lain,

link panjang terbukti mempunyai sudut deformasi yang lebih kecil dari link pendek, tetapi

mempunyai tingkat daktilitas yang lebih rendah.

2.5.1 Struktur Rangka Baja Eksentrik (Eccentrically Braced Frame, EBF)

Eccentrically Braced Frames (EBF) merupakan konsep desain gabungan antara konsep

daktilitas dan disipasi energi yang baik dari desain Moment-Resisting Frames (MRF) dengan

Page 15: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

14  

karakteristik kekakuan elastik yang tinggi dari desain Concentrically Braced Frames

(CBF).Karakteristik yang membedakan EBF dengan desain struktur tahan gempa MRF dan

CBF adalah adanya penghubung yang terdapat pada setidaknya salah satu ujung dari bracing

yang disebut sebagai link (Gambar 1). Konsep desain tahan gempa EBF adalah elemen link

ditetapkan sebagai bagian yang akan rusak sedangkan elemen lain diharapkan tetap berada

dalam kondisi elastik. Kelehan yang terjadi pada elemen link dapat berupa kelelehan geser

atau kelelehan lentur.Tipe kelelehan ini sangat tergantung pada panjang link tersebut.

(Engelhardt dan Popov ,1989;1992)

Page 16: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

15  

Gambar 2.2. Konfigurasi link pada beberapa sistem portal (AISC, 2005)

2.5.2 Struktur Rangka Baja Konsentrik (concentrically Braced Frame, CBF)

struktur rangka baja konsentrik merupakan struktur dengan bresing yang penempatan

bresingnya terletak pada joint, sehingga pada struktur rangka baja konsentrik tidak terdapat

link. Tujuan dari pemasangan bresing adalah kemampuan struktur untuk mempertahankan

stabilitas akibat beban lateral dan stabilitas struktur secara keseluruhan. Adapun jenis-jenis

bresing konsentrik yang digunakan antara lain:

Page 17: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

16  

1. Single diagonal brecing.

2. double diagonal brecing.

3. inverted V.

4. V brecing.

5. X brecing.

6. K brecing.

Gambar2. 3.Rangka Bresing Konsentrik

Page 18: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

17  

2.6. Elemen Link

Link berperan sebagai ductile fuse, mendisipasi energi sepanjang perilaku histerisis yang

stabil dan membatasi gaya terhadap brace, kolom dan balok diluar link. Link berperilaku

sebagai balok pendek dengan gaya geser yang bekerja berlawanan arah pada kedua ujungnya.

Karena adanya gaya geser yang bekerja pada kedua ujung balok, maka momen yang

dihasilkan pada kedua ujung balok mempunyai besar dan arah yang sama . Deformasi yang

dihasilkan berbentuk S dengan titik balik pada tengah bentang dan besarnya momen yang

bekerja adalah sebesar 0.5 kali besar gaya geser dikali dengan panjang link. Plastifikasi yang

terjadi pada suatu elemen link disebabkan karena kedua gaya tersebut. Gambaran gaya yang

bekerja pada elemen link diperlihatkan pada Gambar 6.

Sesuai dengan fungsinya sebagai sekering (fuse) yang mendisipasikan energi lewat

mekanisme sendi plastik (fully plastic hinge mechanism) maka link tidak boleh mengalami

tekuk elastik dan tekuk inelastik (partially plastic buckling) sebelum kapasitas rotasi sendi

plastik yang disyaratkan dalam peraturan tercapai. Oleh karena itu dalam pemilihan

penampang link yang akan dipakai sesuai dengan modulus elastisitas (E) dan mutu baja yang

dipakai (fy) telah ditetapkan batasan kelangsingan yang harus dipenuhim sesuai dengan

peraturan yang berlaku.

Page 19: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

18  

Gambar2.4. Gaya yang bekerja pada link

(Engelhart dan Popov,1988 ; Becker dan M. Isler, 1996)

Panjang link yang disyaratkan (eall) disesuaikan dengan klasifikasi link berdasarkan

perbedaan panjang berdasarkan AISC, Seismic Provisions for Structual Steel Buildings

.Mekanisme kelelehan link, kapasitas energi disipasi dan mode kegagalan sangat erat

hubungannya dengan faktor panjang dari link. Untuk link pendek, perilaku inelastik dominan

terhadap gaya geser, sebaliknya untuk link panjang perilaku inelastik didominasi oleh lentur.

Untuk link antara (intermediate link), kelelehan dipengaruhi oleh geser dan lentur.

Semakin pendek link, maka semakin besar pengaruh gaya geser terhadap perilaku

inelastik. Kelelehan geser terjadi seragam sepanjang link. Untuk link yang sangat pendek

gaya geser link mencapai kapasitas geser plastis Vp = 0.6.d.tw.Fy , sebelum momen ujung

mencapai momen plastis Mp = Zx.Fy, dan link leleh akibat geser membentuk sebuah sendi

Page 20: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

19  

geser. Link geser mempunyai sifat sangat daktil dengan kapasitas inelastik yang melebihi

kapasitas geser badan, sehingga kegagalan buckling tejadi pada web. (Yurisman, 2010).

Untuk link yang lebih panjang, momen ujung mencapai Mp membentuk sendi-sendi

lentur sebelum terjadinya kelelehan geser.Mekanisme keruntuhan yang terjadi pada link

panjang disebabkan karena deformasi lentur yang menyebabkan terjadinya kegagalan yang

merupakan kombinasi dari terjadinya buckling pada sayap (flens), compression buckling pada

badan (web) dan/atau lateral torsional buckling.Sebagai tambahan, akibat regangan yang

sangat besar pada kedua ujung link maka besar kemungkinan terjadinya fracture pada

sambungan las ujung pada saat terjadi mode keruntuhan batas (the ultimate failure mode).

Klasifikasi link berdasarkan perbedaan panjang berdasarkan AISC, Seismic Provisions

for Structual Steel Buildings adalah sebagai berikut : (AISC, 2005).

a. Link geser murni, e 1.6 Mp/Vp

Kelelehan pada link jenis ini didominasi oleh geser.

b. Link dominan geser, 1.6 Mp/Vp e 2.6 Mp/Vp

Kelelehan pada link jenis ini merupakan kombinasi antara geser dan lentur

c. Link dominan lentur 2.6 Mp/Vp < e 5 Mp/Vp

Kelelehan pada link jenis ini merupakan kombinasi antara geser dan lentur

d. Link lentur murni e 5 Mp/Vp

Kelelehan pada link jenis ini didominasi oleh lentur

2.7. Hubungan Pengaku Badan (web stiffner) dan sudut rotasi terhadap kinerja link

Pengaku setinggi badan penuh diperlukan pada sisi-sisi ujung link agar bisa mentransfer

gaya geser sebaik mungkin tanpa terjadi tekuk badan. Untuk link yang berperilaku sebagai

link geser/pendek, jarak maksimum pengaku badan bagian tengah sangat tergantung pada

besaran sudut rotasi link, semakin besar sudut rotasi link maka akan semakin rapat

pengakunya. Pengaku badan bagian tengah pada link geser ini berfungsi untuk

memperlambat terjadinya tekuk geser inelastik pada badan.Sedangkan untuk link yang

Page 21: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

20  

berperilaku sebagai link lentur/panjang, pengaku badan bagian tengah berfungsi untuk

membatasi penurunan kekuatan yang disebabkan tekuk lokal pelat sayap (flange local

buckling) dan tekuk lateral torsi.

AISC 2005 mendefinisikan sudut rotasi link (link rotation angle) adalah sudut inelastic

diantara link dan balok diluar link ketika total drift (simpangan) tingkat sama dengan

simpangan tingkat disain. Sudut rotasi link tidak boleh melebihi nilai-nilai berikut:

a) 0,08 radian untuk link yang panjangnya 1,6Mp/Vp atau kurang.

b) 0,02 radian untuk link yang panjangnya 2,6Mp/Vp atau lebih.

c) Untuk link yang panjangnya antara 1,6Mp/Vp dan 2,6Mp/Vp ditentukan dengancara

interpolasi linier.

Tabel 1. Klasifikasi jarak pengaku badan antara (intermediate stiffener)

Page 22: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

21  

BAB III

ANALISIS

3.1 Umum

Pada penulisan paper ini dilakukan analisis dengan menggunakan 2 (dua) permodelan

yaitu permodelan pertama dengan struktur beton bertulang, permodelan kedua dengan

struktur baja. Dimana nilai pembebanan diperlakukan sama untuk kedua permodelan ini

(beban mati, beban hidup, dan beban gempa). Perhitungan dibantu dengan penggunaan

program SAP 2000 V10.

3.2. Permodelan Struktur Dalam Program SAP2000 Versi 10

3.2.1 permodelan Portal

Pemodelan struktur gedung ini menggunakan model 3D. Pemodelan dilakukan dengan

menentukan geometri model struktur dan jenis tumpuan terlebih dahulu dan dilanjutkan

mendefinisikan data struktur, pemberian beban, serta disain struktur. Dalam memodel

struktur pada program SAP, pelat-pelat dianggap sebagai beban dan pengaku pada portal

sedangkan tangga diperhitungkan sebagai beban dan tidak diperhitungkan kekakuan

strukturnya saat pemodelan. Struktur akan dianggap sendi pada pondasi.

3.2.1.1 Menentukan Geometri Struktur

Untuk menentukan model struktur yang digunakan bantuan garis grid (grid line). Garis

grid merupakan garis bantu yang dapat memudahkan penggambaran model struktur yang

akan dianalisis. Adapun langkah-langkah adlah sebagai berikut :

1. Penggambaran Grid

1. Klik icon New Model pada Tool Bar yang ada

Gambar 3.1 Membuat model baru pada SAP 2000

Page 23: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

22  

2. Setelah itu akan muncul kotak dialog yang akan meminta kita untuk memilih satuan yang

akan digunakan (N,m,C) dan template yang dipilih (Grid Only).

Gambar 3.2 Kotak Dialog (Jendela) New Model

Pada kotak dialog New Coord/Grid System, tentukan jumlah grid dan spasi antar grid

yang akan digunakan.

Pada Number of Grid lines :

Ketik 13 untuk X direction, (jumlah grid dalam arah sumbu x adalah 13).

Ketik 6 untuk Y direction, (jumlah grid dalam arah sumbu y adalah 6).

Ketik 8 untuk Z direction, (jumlah grid dalam arah sumbu z adalah 8).

Pada Grid Spacing :

Ketik 7 untuk X direction, (jarak antar grid dalam arah sumbu x adalah 7 m).

Ketik 3 untuk Y direction, (jarak antar grid dalam arah sumbu y adalah 3 m).

Ketik 3,5 untuk Z direction, (jarak antar grid dalam arah sumbu z adalah 3,5 m).

Klik Edit Grid untuk mengubah data grid yang ada, hal ini dikarenakan data pada

denah struktur tidak memiliki dimensi yang sama sehingga perlu diubah kembali.

Pada kotak Define Grid Data, pilih Spacing pada Display Grid as dan ubah spacing

sesuai pada data yang dimiliki pada X, Y dan Z Grid Data.

Page 24: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

23  

Gambar 3.3 Kotak dialog Define Grid Data

3. Klik Menu File > Save as, kemudian simpan dengan nama SENS

Gambar 3.4 Menyimpan model yang telah dibuat

2. Definisi Material dan Penampang Kolom,Balok, plat.

Material dan penampang komponen struktur perlu didefinisikan. Dalam kasus ini

diigunakan mutu beton (f’c) 25 MPa. Mutu baja (fy) adalah 400 MPa untuk tulangan

longitudinal pada balok, kolom dan pondasi sedangkan 240 MPa untuk pelat dan tulangan

geser.

1. Mendefinisikan jenis dan kekuatan bahan

Page 25: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

24  

Ubahlah satuan yang terdapat pada bagian pojok kanan bawah tampilan layar sesuai

dengan satuan pada data material

Klik Define > Materials, maka muncul kotak dialog seperti gambar berikut .

Gambar 3.5 Kotak dialog Define Materials

Pada bagian Define Materials pilih CONC untuk menetukan material yang akan

digunakan, kemudian klik Add New Material.

Isilah bagian Material Property Data pada gambar berikut sesuai data masing-

masing elemen struktur.

Gambar 3.6 Kotak Dialog Material Property Data untuk material beton

2. Menentukan profil penampang rencana

a. Penampang kolom

Page 26: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

25  

Klik menu Define >Frame Sections > Add New Properties.

Pada bagian Choose Property Type to Add, Import rectangular dan Add

Rectangular. Kemudian klik Add New Property.

Gambar 3.7 Kotak Dialog Frame Properties

Pada kotak Rectangular Section, isilah Section Name dengan elemen yang akan

direncanakan. Pada kolom material sesuaikan dengan material yang akan dgunakan.

Isi Dimensions sesuai dimensi kolom. Kemudian klik Concrete Reinforcement.

Gambar 3.8 Kotak Rectangular Section

Page 27: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

26  

Pada kotak Concrete Reinforcement Data, isikan data sebagai berikut ;

Pastikan Design Type adalah Column, Configuration of Reinforcement adalah

Rectangular, dan Lateral Reinforcement adalah Ties. Kemudian klik OK.

Gambar 3.9 Kotak Dialog Concrete Reinforcement Data

b. Penampang balok

Mendefinisikan profil balok caranya hampir sama dengan menentukan profil kolom.

pada lembar Rectangular Section sesuaikan Section Name, Material dan Dimensions

dengan data balok yang direncanakan. Kemudian dalam mendefinisikan balok

Design Type gunakan pilihan Beam.

c. Pelat

Klik menu Define > Area Sections > Add New Section. Isikan Section Name sesuai

dengan tipe pelat yang akan direncanakan. Klik Shell Thick pada Type, pilih Material

Name Concrete dan isi data Thickness (ketebalan pelat) yang akan direncanakan.

Kemudian klik OK.

Page 28: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

27  

Gambar 3.10 Kotak Dialog Shell Section Data

Page 29: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

28  

3. Definisi load case

1. Menentukan Jenis Beban Yang Bekerja

Klik menu Define > Load Case

Gambar 3.11 Kotak Dialog Define Load

Isi beban mati (DL) dengan Type DEAD dan Self Weight Multiplier adalah 1, yang

artinya program SAP secara otomatis akan menghitung berat sendiri berdasarkan info

luas penampanng elemen berat jenis material yang dipakai. Klik tombol Add New

Load.

Isikan beban hidup (DL) dengan Type Live, adalah 0, yang artinya beban tersebut

tidak dihitung oleh program SAP secara otomatis. Klik Add New Load.

2. Menentukan Respon Spectrum Gempa.

Klik menu Define > Functions > Response Spectrum > User Spectrum >

Add New Function. Masukkan data respon spektrum Wilayah gempa 4

Indonesia. Untuk struktur beton bertulang dengan memperhatikan retak

maka nilai redaman yang direkomendasikan adalah 3-5% (Anil

Chopra,2000).

Page 30: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

29  

Gambar 3.12 Kotak Dialog Response spectrum Function Definition

nilai – nilai pada kotak period dan acceleration didapat dari SNI gempa

(SNI 03-1726-2002). Nilai tersebut adalah nilai dari gempa wilayah 4

kondisi tanah adalah tanah sedang.

3. Menentukan Beban Gempa yang Bekerja.

Klik menu Define > Analysis Case > Add New Case. Untuk mengaktifkan

beban gempa, maka harus dibuat terlebih dahulu load case dari beban

tersebut. Beban gempa dibagi menjadi dua, yaitu beban gempa QX (arah

Page 31: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

30  

utama sumbu X koordinat global) dan beban gempa QY (arah utama sumbu

Y koordinat global). Load case untuk gempa arah X sebagai berikut :

Gambar 3.13 Kotak Dialog Analiysis Case

Gambar 3.14 Kotak Dialog Analiysis Case Data – Respon Spectrum(X)

Page 32: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

31  

Secara default, arah U1 merupakan arah yang sama dengan arah X dalam

koordinat global. Scale factor = I x g/R dimana I adalah faktor keutamaan struktur

(gedung umum, I = 1(SNI 03-1726-2002(gempa)), g = satuan percepatan gravitasi (g

= 9,8 m/s2) dan R adalah faktor reduksi gaya gempa (Struktur Rangka Pemikul

Momen Menegah, maks nilai R = 5,5). Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya

bahwa nilai ordinat respon spektrum SNI 1726-2002 merupakan nilai pseudo

percepatan struktur (Sa) yang telah dinormalisasi dalam satuan g. Untuk

menjadikannya komponen dari gaya luar yang bekerja pada struktur maka nilai C

harus dikalikan satuan gravitasi. Nilai I/R merupakan nilai modifikasi berdasarkan

peraturan kegempaan Indonesia. Untuk semua mode, redaman diasumsikan memiliki

nilai konstan yaitu 5 %.

4. Menentukan Beban Gempa yang Bekerja untuk arah Y.

Lakukan hal yang sama pada load case arah Y seperti load case sebelumnya

pada load case arah X.

Gambar 3.15 Kotak Dialog Analiysis Case Data – Respon Spectrum(Y)

Page 33: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

32  

5. Menentukan kombinasi beban rencana

a. Kik menu Define > Load Combination. Kemudian muncul kotak dialog Define

Respon Combination kemudian klik tombol Add New Combo.

b. Isilah Case Name dengan sesuai dengan kombinasi pembebanan yang direncanakan

yaitu DL dengan Scale Factor 1.4. klik Add kemudian klik OK untuk menentukan

kombinasi beban yang pertama (1,4D) dengan nama COMB 1. Ulanglah langkah

diatas hingga semua kombinasi dimasukkan.

Gambar 3.16 Kotak Dialog Respone Combination Data

4. Menggambar Struktur

1. Menggambar Elemen Frame (Balok dan Kolom).

Klik tombol Draw Frame/Cable Element atau > Pilih Section yang diinginkan > klik

dua titik yang akan menjadi titik awal dan titik akhir balok/kolom > klik kanan pada

mouse untuk mengakhirinya. Perintah lain yang terkait dengan penggambaran elemen

frame yaitu Quick Draw Frame/Cable Object , Quick Draw Secondary Beams

Gambar 3.17 Kotak Dialog Properties of Object(kolom)

Page 34: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

33  

2. Menggambar Area Section.

Klik tombol Draw Poly Area Object > Pilih section yang diinginkan > klik titik-titik

yang diperlukan untuk menggambar area (pembaran dimulai dari satu titik dan

kembali ke titik yang sama) > klik kanan pada mouse untuk mengakhirinya.

Gambar 3.18 Kotak Dialog Properties of Object(plat)

Perintah lain yang terkait dengan penggambaran area section yaitu Draw Rectangular

Object dan Quick Draw Area Object

3. Mesh Area.

Setelah menggambar pelat pada model struktur yang telah dibuat sebelumnya, blok

kembali area pelat . Klik Assign > Area > Automatic Area Mesh .

Tandai Auto Mesh Area into This Number of Element, kemudian isi kolom Along

Edge from Point 1 to 2 dan Along Edge from Point 1 to3masing-masing 6.

Tandai. kemudian klik OK.

Page 35: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

34  

Gambar 3.19 Kotak Dialog Assign Automatic Area Mesh

Blok kembali area pelat, kemudian klik Assign > Frame/Cable/Tendon > Automatic

Frame Mesh. Kemudian tandai ketiga item termasuk Minimum Number of Segments

yang diisikan sesuai dengan nilai minimum 6.

Gambar 3.20 Kotak dialog Assign Automatic Frame Mesh

Page 36: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

35  

4. perletakan joint

Terakhir klik semua joint yang akan diberi perletakan, kemudian klik tombol Assign

> Joint > Restraints. Pada bagian Fast Restraints klik tombol dukungan sendi. Klik

OK.

Gambar 3.21 Kotak dialog Joint Restraints

3.2.2 Pengerjaan Beban Pada Model Struktur

Beban yang diberlakukan untuk kedua model ini adalah merupakan beban mati, beban

hidup dan beban gempa. Dimana beban mati berupa beban dari tembok serta beban plafon

beserta penggantungnya yang bekerja pada pelat lantai. Untuk lebih jelasnya beban mati yang

bekerja dapat diuraikan sebagai berikut :

Beban-beban yang digunakan pada desain hotel yaitu :

Beban Mati (DL)

Beban mati sendiri (SW) dihitung secara otomatis oleh program SAP 2000

Beban mati tambahan (SIDL) terdiri dari ME, keramik, spesi semen, dll :

a. lantai 1 sd roof, SIDL = 130 kg/m2

Beban dinding pasangan ½ bata=250 kg/m2. Beban dinding dipisahkan karena pemodelan

struktur bersifat open frame sehingga dinding dianggap sebagai beban garis pada balok.

Page 37: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

36  

Beban hidup (LL)

a. lantai 1 sd lantai 5, LL = 250 kg/m2

b. lantai dak atap, LL = 100 kg/m2

1. Pembebean Area

Pilih pelat yang akan diberi beban > Assign > Area Loads > Pilih jenis beban pada

Load Pattern Name, kemudian isi nilai beban-nya. Option Add existing load akan

menambahkan beban yang kita berikan pada beban yang sudah ada atau sudah

terlebih dahulu diberikan pada pelat. Option Replace existing load akan mengganti

beban yang sudah ada dengan beban yang kita berikan. Arah gravitasi merupakan

arah -Z dalam koordinat global. Jika diperlukan, maka arah beban ini dapat diganti

menurut arah tertentu dalam koordinat global maupun koordinat lokal.

Gambar 3.22 Kotak dialog Area Uniform Loads

Untuk melakukan pengcekan apakah beban sudah terdefinisi pada pelat maka klik kanan

mouse pada pelat yang ditinjau.

Page 38: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

37  

Gambar 3.23 Kotak dialog Area information loads

Page 39: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

38  

Gambar 3.24 Beban mati yang bekerja sepanjang pelat.

Page 40: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

39  

Gambar 3.25 Beban Hidup yang bekerja sepanjang pelat.

2. Pembebean Garis

Contoh beban garis yaitu beban dinding yang menumpu pada balok. Pilih elemen

frame (balok/kolom) yang akan diberi beban > Assign > Frame Load > Distributed.

Misal dinding bata setinggi 3,5 m dan setebal 0,15 m yang berada pada perimeter

Hotel. Beban dinding = 250 kg/m2 x 3,5 m = 875 kg/m.

Page 41: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

40  

Gambar 3.26 Beban mati tambahan akibat beban tembok yang bekerja pada balok

3. Pembebean Gempa.

Untuk beban gempa menggunakan respon spectrum gempa wilayah 4 tanah sedang dapat

dilihat pada gambar 3.12.

Page 42: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

41  

3.2.3 Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebana pada kedua permodelan mengikuti SNI Beton dan SNI baja

pasal 6.2.2 (03-1729-2002). Dimana kombinasi pembebanan dapat dituliskan sebagai berikut

:

1. 1.4 DL

2. 1.2 DL + 1.6 LL

3. 1.2 DL + 1.0 LL + 1.0 E

4. 1.2 DL + 1.0 LL - 1.0 E

5. 0.9DL+1.0E

6. 0.9DL-1.0E

Keterangan : DL = beban mati, LL = beban hidup, E = beban gempa.

3.3. Ketentuan Permodelan

Untuk membandingkan dan menyempurnakan permodelan maka, pada struktur beton

bertulang dibatasi tidak boleh overstress dan tulangan lebih kecil dari tulangan minimum,

sedangkan untuk permodelan struktur baja dibatasi antara 0,4-1,0.

Page 43: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

42  

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pembahasan permodelan struktur beton bertulang

Setelah dilakukan analisis dengan bantuan software SAP 2000 V10, maka didapatkan

hasil pada permodelan struktur beton bertulang sebagai berikut :

Ditinjau pada portal melintang, pada grid (C-6)

Pada combinasi 2 (1.2 DL + 1.6 LL) nilai gaya pada frame akan dipaparkan sebagai

berikut:

Page 44: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

43  

Gambar 4.1 Diagram Gaya Momen Struktur Beton Bertulang (a) dan baja ( b) comb 2

a. b.

Page 45: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

44  

Gambar 4.2 Diagram Gaya Lintang Struktur Beton Bertulang (a) dan baja ( b) comb 2

a. b.

Page 46: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

45  

 

Page 47: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

46  

Gambar 4.3 Diagram Gaya Normal Struktur Beton Bertulang (a) dan baja ( b) comb 2

Pada combinasi 3 (1.2 DL + 1.0 LL + 1.0 E) nilai gaya pada frame akan dipaparkan

sebagai berikut:

a.

b

Page 48: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

47  

Gambar 4.4 Diagram Gaya Momen Struktur Beton Bertulang (a) dan baja ( b) comb 3

 

Gambar 4.5 Diagram Gaya Lintang Struktur Beton Bertulang (a) dan baja ( b) comb 3

a.

a.

Page 49: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

48  

Gambar 4.6 Diagram Gaya Normal Struktur Beton Bertulang (a) dan baja ( b) comb 3

a.

Page 50: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

49  

Untuk lebih jelasnya, nilai – nilai gaya pada rangka akan dirangkum dalam tabel.

Gambar 4.7 Nomer batang pada portal grid 6

Page 51: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

50  

Gambar 4.8 Kolom dan balok yang akan dibandingkan

Diambil kolom dan balok yang digaris merah yang terdapat pada gambar untuk

mempermudah perbandingan.Untuk struktur baja, stress ratio dibatasi ± 1, dalam desain

struktur baja ini diambil batasan stress ratio( 0,4-1)

Page 52: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

51  

Gambar 4.9 stress ratio pada portal grid 6

Page 53: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

52  

Gambar 4.10 nomor joint pada portal grid 6

Page 54: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

53  

Gambar 4.11 joint yang dipilih untuk dibandingkan perpindahannya

Page 55: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

54  

Tabel 4.1 perbandingan nilai M, D, N pada struktur beton dan baja (comb2) di daerah

kolom

KOLOMSTRUKTUR BETON BERTULANG STRUKTUR BAJA

N D M.A M.B N D M.A M.B

LABEL KN KN KNm KNm KN KN KNm KNm

1223 -544.495 141.986 244.8241 -181.1336 -492.195 68.807 125.2863 -81.1351224 -1018.813 95.283 135.9151 -149.9333 -929.535 84.847 131.8784 -122.6631225 -1463.465 95.442 142.4954 -143.8296 -1354.86 69.363 93.6286 -114.4601226 -1935.219 79.034 120.0919 -117.0092 -1792.434 61.612 89.2181 -95.6161227 -2430.906 87.581 137.8069 -124.9371 -2263.111 64.875 102.9114 -91.7121228 -2928.413 56.354 141.3075 -55.9302 -2734.936 30.347 93.5475 -12.667

Tabel 4.2 perbandingan nilai M, D, N pada balok tengah struktur beton dan baja

(comb2) di daerah balok tengah

BALOK TENGAH

STRUKTUR BETON BERTULANG STRUKTUR BAJA

LABEL N D M N D M

KN KN KNm KN KN KNm 12 17.903 32.822 108.2158 1.245 3.039 2.0275

A  B  C  D 

Page 56: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

55  

77 -5.693 33.677 100.5112 -0.398 2.914 2.1159

387 7.344 22.284 92.429 0.691 2.758 2.0464

683 3.528 22.15 92.1701 1.108 2.662 2.0466

1305 24.708 23.724 89.9566 -0.968 2.783 2.0302

379 -50.922 28.264 105.9939 -1.792 0.54 2.2834

BALOK TEPI STRUKTUR BETON BERTULANG STRUKTUR BAJA

LABEL N D M N D M

KN KN KNm KN KN KNm 11 12.674 -214.731 -227.1717 1.906 -10.006 -7.4695

13 25.008 184.558 -249.4368 1.077 5.688 -3.3689

76 -5.046 -199.585 -211.8734 -0.307 -9.696 -7.4739

78 -3.37 186.616 -241.7662 0.608 19.781 -38.9468

383 15.126 -219.453 -211.9152 3.141 -59.788 -59.2122

414 6.037 178.926 -225.237 0.677 20.673 -37.9475

682 2.786 -221.666 -215.2055 4.235 -62.243 -62.0907

684 3.121 173.769 -221.1364 1.358 19.226 -36.0266

Page 57: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

56  

Tabel 4.3 perbandingan nilai M, D, N pada balok tengah struktur beton dan baja

(comb2) di daerah balok tepi

Tabel 4.4 perbandingan nilai M, D, N pada struktur beton dan baja (comb3) di daerah

kolom

KOLOMSTRUKTUR BETON BERTULANG STRUKTUR

N D M.A M.B N D

LABEL KN KN KNm KNm KN KN 1223 -469.299 147.07 258.3555 -185.1339 -422.03 63.565 1224 -869.763 128.558 197.7426 -189.6578 -823.361 81.403 1

1304 38.557 -226.639 -221.2481 -4.021 -61.667 -61.4485

1306 12.807 154.757 -207.9673 -0.794 19.665 -35.8768

376 -69.575 -206.556 -215.3155 -4.306 -5.709 -5.616

380 -36.82 188.057 -236.7999 -1.432 4.09 -5.2355

Page 58: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

57  

1225 -1251.057 142.089 219.5806 -208.4226 -1216.413 68.3 91226 -1646.434 135.435 206.1822 -201.3996 -1624.998 63.489 91227 -2056.11 145.746 210.1318 -228.1278 -2062.899 68.101 11228 -2487.341 57.491 157.3761 -78.7421 -2499.047 30.002 9

Tabel 4.5 perbandingan nilai M, D, N pada balok tengah struktur beton dan baja

(comb3) di daerah balok tengah

BALOK TENGAH

STRUKTUR BETON BERTULANG STRUKTUR BAJA

LABEL N D M N D M

KN KN KNm KN KN KNm 12 33.353 36.413 104.0191 2.741 2.997 1.847577 -22.181 40.571 97.4929 -1.006 -2.437 1.9623387 14.821 30.123 91.1423 0.659 2.698 1.8912683 8.54 28.358 89.2923 1.331 -2.697 1.89351305 35.903 27.89 85.8418 1.483 2.779 1.8766379 -53.185 28.286 95.7442 -2.128 0.384 1.9878

Page 59: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

58  

Tabel 4.6 perbandingan nilai M, D, N pada balok tengah struktur beton dan baja

(comb3) di daerah balok tepi

BALOK TEPI STRUKTUR BETON BERTULANG STRUKTUR BAJA

LABEL N D M N D M

KN KN KNm KN KN KNm 11 40.548 -223.347 -251.3915 2.338 -10.414 -7.2373 13 48.591 192.15 -190.9406 1.516 5.752 -2.9061 76 -12.704 -216.555 -247.5083 -0.545 -11.643 -7.8706 78 -19.734 216.593 -281.5521 1.225 26.748 -41.2322 383 27.314 -243.955 -250.8517 4.47 -58.795 -57.0887 414 11.726 204.535 -260.6587 -1.372 21.325 -39.7332 682 18.903 -238.781 -244.779 4.303 -54.014 -54.5335 684 6.065 193.36 -248.5764 1.542 24.488 -37.4736 1304 54.998 -231.713 -235.2188 -7.005 -59.377 -58.3144 1306 19.815 157.057 -221.1895 -2.274 19.896 -34.9071 376 -71.569 -191.672 -206.3615 -4.119 -5.402 -5.0852 380 -38.733 177.307 -226.1919 -1.515 3.109 -4.7402

BETON BERTULANG BAJA Joint U1 U2 U3 U1 U2 U3 Text mm mm mm mm mm mm 111 0 0 0 0 0 0

Page 60: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

59  

Tabe

l 4.7

perb

andi

ngan displacement struktur beton dan baja (comb3)

186 0.196597 0.818686 -1.259637 0.227273 0.936655 -1.969706 256 10.530608 2.23385 -2.152392 13.740933 3.094 -3.36174 326 22.176617 3.675542 -2.868879 26.431842 4.031319 -4.463883 396 31.209863 4.929677 -3.415888 35.139843 5.475671 -5.295284 466 37.9837 5.717533 -3.799126 38.81224 6.204462 -5.8624 536 41.474069 5.766973 -4.009609 44.03879 6.740628 -6.398445

Page 61: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

60  

Dari hasil yang didapat dari perencanaan gedung bertingkat dengan struktur beton

bertulang dan struktur baja dapat dipaparkan sebagai berikut :

1. Pada tabel 4.1 didapat nilai perbandingan nilai- nilai gaya M, D, N pada comb 2 (1.2

DL + 1.6 LL) di daerah kolom struktur beton bertulang lebih besar dibandingkan

dengan baja, dengan perbedaan rata-rata ± 6%.

2. Pada tabel 4.2 didapat nilai perbandingan nilai- nilai gaya M, D, N pada comb 2 (1.2

DL + 1.6 LL) di daerah balok tengah struktur beton bertulang lebih besar

dibandingkan dengan baja, dengan perbedaan rata-rata untuk gaya N dan D ± 10%,

perbedaan rata-rata untuk gaya M ± 90%.

3. Pada tabel 4.3 didapat nilai perbandingan nilai- nilai gaya M, D, N pada comb 2 (1.2

DL + 1.6 LL) di daerah balok tepi struktur beton bertulang lebih besar dibandingkan

dengan baja, dengan perbedaan rata-rata untuk gaya N ± 10%, perbedaan rata-rata

untuk gaya D, M ± 95%.

4. Pada tabel 4.4 didapat nilai perbandingan nilai- nilai gaya M, D, N pada comb 3 (1.2

DL + 1.0 LL + 1.0 E) di daerah kolom struktur beton bertulang lebih besar

dibandingkan dengan baja, dengan perbedaan rata-rata ± 10%.

5. Pada tabel 4.5 didapat nilai perbandingan nilai- nilai gaya M, D, N pada comb 3 (1.2

DL + 1.0 LL + 1.0 E) di daerah balok tengah struktur beton bertulang lebih besar

dibandingkan dengan baja, dengan perbedaan rata-rata untuk gaya N dan D ± 10%,

perbedaan rata-rata untuk gaya M ± 90%.

6. Pada tabel 4.6 didapat nilai perbandingan nilai- nilai gaya M, D, N pada comb 3 (1.2

DL + 1.0 LL + 1.0 E) di daerah balok tepi struktur beton bertulang lebih besar

dibandingkan dengan baja, dengan perbedaan rata-rata untuk gaya N ± 10%,

perbedaan rata-rata untuk gaya D, M ± 95%.

Page 62: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

61  

7. Pada tabel 4.7 didapat nilai dari pada displacemen bahwa struktur beton bertulang

lebih kecil dibandingkan struktur baja.

.

Page 63: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

62  

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil analisis diatas dapat diambil kesimpulan bahwa :

1. Nilai gaya M, D, N di daerah kolom pada struktur beton bertulang lebih besar

dibandingkan dengan baja, dengan nilai perbedaan rata-rata ± 6%.

2. Nilai gaya M, D, N di daerah balok pada struktur beton bertulang lebih besar

dibandingkan dengan baja, dengan nilai perbedaan rata-rata untuk gaya N dan D ±

10%, nilai perbedaan rata-rata untuk gaya M ± 90%.

3. nilai dari pada displacemen struktur beton bertulang lebih kecil daripada baja,

sehingga kekakuannya lebih besar dibandingkan struktur baja.

5.2. Saran

Dari hasil analisis diatas dapat disarankan bahwa, pemakaian struktur beton bertulang

lebi kaku dibandingkan dengan struktur baja.

Page 64: ANALISIS PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG DAN BAJA

63  

DAFTAR PUSTAKA

Anil K.Chopra.2000. Dynamics Of Structures. University of California at berkeley.New Jersey

Anonim.1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung. Jakarta.

Anonim.2002. Tata cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SNI 2847-2002).

Badan Standardisasi Nasional. Jakarta

Anonim.2002. Tata cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 1729-2002).

Badan Standardisasi Nasional. Jakarta

Anonim.2002. Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-

2002). Badan Standardisasi Nasional. Bandung

Anonim. 2005. Tutorial and Design Manual SAP 2000 V.10. Computers And Structure. California

Hibbeler, R.C.1997. Mechanics Of Materials Third Edition. Prentice Hall.Inc.New Jersey

Logan L Daryl.1983. A First Course in the Finite Element Method.United States of America

Moestopo (2005) Perkembangan Terkini Desain Struktur Baja Tahan Gempa, Seminar HAKI 2005,

Jakarta.

Popov, Egor P., Engelhardt, Michael D. (1988). Seismic Eccentrically Braced Frames, Journal

Construction Steel Research 10. P.321-354.

Lopez, Walterio A., and Rafael Sabelli. (2004). Steel Tips: Seismic Design of Buckling Restrained

Braced Frames. Kusuma, Tavio Benny. 2009 .Desain Sistem Rangka Pemikul Momen dan

Dinding Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa .Surabaya : ITS Press.

Schueller, Wolfgang.1989. High-Rise Building Structure. PT. Eresco. Bandung

Sudarmoko.1996. Analysis and Design of Reinforce Concrete Slab. FT Universitas Gajah Mada.

Yogyakarta

Yurisman. (2010). Perilaku Link dengan Pengaku Diagonal Badan pada Sistem Struktur Rangka Baja

Berpenopang Eksentrik (EBF). Disertasi Doktoral Teknik Sipil. Pengutamaan Rekayasa Struktur.

ITB.