i

ANALISIS PERILAKU STRUKTUR RANGKA BAJA

DENGAN DAN TANPA BRESING V-TERBALIK

EKSENTRIK

TUGAS AKHIR

Oleh :

Rizky Novan Sinarta

NIM : 1104105060

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

ii

PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya:

Nama : Rizky Novan Sinarta

NIM : 1104105060

Judul TA : Analisis Perilaku Struktur Rangka Baja Dengan Dan Tanpa

Bresing V-Terbalik Eksentrik

Dengan ini saya nyatakan bahwa dalam Laporan Tugas Akhir/Skripsi saya

ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar

kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya, juga tidak

terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain,

kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Denpasar, 9 Juli 2015

Rizky Novan Sinarta

NIM. 1104105075

iii

KEMENTRIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS UDAYANA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK SIPIL

Kampus Bukit Jimbaran, Telp. (0361) 703385

http://sipil.unud.ac.id

email: administration@civil.unud.ac.id

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR

Tugas akhir ini telah diujikan dan dinyatakan lulus, sudah direvisi serta

telah mendapat persetujuan pembimbing sebagai salah satu persyaratan untuk

menyelesaikan Program S-1 pada Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik

Universitas Udayana.

Judul Tugas Akhir : Analisis Perilaku Struktur Rangka Baja Dengan Dan

Tanpa Bresing V-Terbalik Eksentrik

Nama : Rizky Novan Sinarta

NIM : 1104105060

Jurusan : Teknik Sipil

Diuji Tanggal : 11 Juni 2015

Denpasar, 9 Juli 2015

Menyetujui:

Pembimbing I Pembimbing II

Ir. Made Sukrawa, MSCE., Ph.D Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT

NIP. 19620223 198702 1 002 NIP. 19640228 199103 1 002

Mengetahui:

Ketua Jurusan Teknik Sipil

Fakultas Teknik Universitas Udayana

( Prof. Ir. I Nyoman Arya Thanaya, ME., Ph.D )

NIP. 19601108 198803 1 002

iv

ABSTRAK

Analisis struktur rangka baja dengan dan tanpa bresing V-terbalik eksentrik

telah dilakukan untuk membandingkan perilaku struktur akibat beban gempa. Tiga

model struktur gedung perkantoran 10 lantai dibuat dan dianalisis dalam SAP2000

v14, terdiri dari dua model sistem rangka bresing eksentrik (SRBE) dengan

panjang link 300 mm dan satu model struktur rangka pemikul momen khusus

(SRPMK) sebagai acuan. Untuk model SRBE, sambungan balok ke kolom

dibedakan antara sambungan momen (SRBEM) dan sambungan sendi (SRBES).

Ketiga model struktur dirancang untuk menahan beban gempa dengan

kategori desain seismik D dan kondisi tanah sedang. Hubungan antara kolom baja

dan pedestal dimodel sebagai perletakan sendi. Setelah semua model struktur

memenuhi ketentuan kekuatan dan kekakuan menurut SNI baja, kemudian

perilakunya dibandingkan, meliputi dimensi yang digunakan, nilai rasio tegangan,

simpangan, berat struktur, dan gaya-gaya dalam pada elemen struktur.

Hasil analisis menunjukkan bahwa dimensi kolom pada SRPMK lebih besar

dari dimensi kolom pada SRBES maupun SRBEM karena persyaratan kolom kuat

dan balok lemah pada SRPMK. Namun demikian, rasio tegangan pada ketiga

model sebanding. Model SRBES menghasilkan desain yang paling ringan dengan

berat total balok dan kolom baja 5,57% lebih ringan dari berat total SRPMK dan

2,21% lebih ringan dari berat total SRBEM. Simpangan maksimum arah x akibat

kombinasi beban gempa arah X pada SRBEM dan SRBES, masing-masing 71%

dan 57,5% lebih kecil dari simpangan SRPMK. Demikian juga simpangan

maksimum arah y akibat kombinasi beban gempa arah Y pada SRBEM dan

SRBES, masing-masing 51% dan 29,72% lebih kecil dari simpangan SRPMK.

Kata kunci : rangka baja, rangka bresing, analisis perilaku, beban gempa

v

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, karena

berkat rahmat-Nyalah Tugas Akhir yang berjudul Analisis Perilaku Struktur

Rangka Baja Dengan Dan Tanpa Bresing V-Terbalik Eksentrik ini dapat

diselesaikan tepat pada waktunya.

Selama penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan informasi,

bantuan serta bimbingan dari beberapa pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini

penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE.

Ph.D., dan Bapak Ir. Ida Bagus Dharma Giri, MT. selaku dosen pembimbing.

Kepada kedua orang tua yaitu Ir. Thedja Sinarta dan Elly yang sudah membantu

pengerjaan dan pendanaan untuk penulisan Tugas Akhir ini. Kepada Septifanny

yang sudah membantu pengetikan Tugas Akhir. Seluruh rekan-rekan Future

Institute dan rekan-rakan mahasiswa Teknik Sipil angkatan 2011 yang telah

membantu memberikan saran selama pembuatan Tugas Akhir.

Denpasar, Juli 2015

Penulis

vi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PERNYATAAN....................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iii

ABSTRAK ................................................................................................... iv

UCAPAN TERIMA KASIH ......................................................................... v

DAFTAR ISI ................................................................................................ vi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. x

DAFTAR NOTASI ....................................................................................... xi

BAB I : PENDAHULUAN ........................................................................... 1

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

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

1.3 Tujuan Penelitian .................................................................................... 2

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................. 2

1.5 Batasan Masalah ..................................................................................... 3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 4

2.1 Umum .................................................................................................... 4

2.2 Sistem Rangka Pemikul Momen ............................................................. 4

2.3 Sistem Rangka Bresing Eksentrik ........................................................... 6

2.4 Elemen Link ........................................................................................... 7

2.5 Pembebanan Struktur ............................................................................. 12

2.5.1 Beban Mati ................................................................................. 12

2.5.2 Beban Hidup ............................................................................... 12

2.5.3 Beban Gempa .............................................................................. 12

2.6 Kombinasi Pembebanan ........................................................................ 19

2.7 Persamaan Interaksi Aksial-Momen ...................................................... 20

2.8 Simpangan Antar Lantai Tingkat ........................................................... 21

2.9 Bentuk-Bentuk Struktur Pada Analisis Struktur ..................................... 21

2.10 Sambungan Konstruksi Baja.................................................................. 22

2.10.1 Klasifikasi Sambungan .............................................................. 22

2.10.2 Alat Penyambung Konstruksi Baja ............................................ 24

BAB III : METODE PENELITIAN .............................................................. 26

3.1 Pemodelan Struktur ................................................................................. 26

3.2 Data Struktur ........................................................................................... 26

3.3 Prosedur Analisis .................................................................................... 28

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 30

4.1 Hasil Analisis Struktur ............................................................................ 30

4.1.1 Dimensi Struktur dan Rasio Tegangan......................................... 30

4.1.2 Kontrol Simpangan ..................................................................... 45

4.1.3 Berat Struktur .............................................................................. 51

4.2 Perbandingan Berat Struktur dan Simpangan Struktur ............................. 51

vii

4.3 Gaya-Gaya Dalam Pada Balok dan Kolom .............................................. 52

4.3.1 Momen........................................................................................ 52

4.3.1 Gaya Geser ................................................................................. 56

4.3.3 Gaya Aksial ................................................................................ 61

4.4 Gaya-Gaya Dalam Pada Bresing ............................................................. 64

4.5 Gaya-Gaya Dalam Pada Link................................................................... 67

BAB V : PENUTUP ..................................................................................... 69

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 69

5.2 Saran ....................................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 71

LAMPIRAN A ............................................................................................. 72

LAMPIRAN B .............................................................................................. 76

LAMPIRAN C .............................................................................................. 78

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perhitungan gaya geser di sendi plastis ...................................... 6

Gambar 2.2 Jenis-jenis konfigurasi Sistem Rangka Bresing Eksentris ........... 7

Gambar 2.3 Rotasi link pada SRBE tipe V-terbalik ....................................... 8

Gambar 2.4 Arah gaya dan deformasi yang bekerja pada elemen link ............ 9

Gambar 2.5 Detail sambungan balok dan bresing .......................................... 9

Gamber 2.6 Detail sambungan balok, bresing dan kolom .............................. 10

Gambar 2.7 Spektrum Respons Desain.......................................................... 17

Gambar 2.8 Beban Gempa Autoload pada SAP 2000 ................................... 18

Gambar 2.9 Sambungan momen ................................................................... 23

Gambar 2.10 Sambungan sendi ..................................................................... 24

Gambar 3.1 Denah Struktur Bangunan .......................................................... 27

Gambar 3.2 Diagram alur analisis ................................................................. 29

Gambar 4.1 Dimensi dan Stress Ratio model SRPMK portal 2-2................... 32

Gambar 4.2 Dimensi dan Stress Ratio model SRPMK portal 4-4................... 33

Gambar 4.3 Dimensi dan Stress Ratio model SRPMK portal B-B ................. 34

Gambar 4.4 Dimensi dan Stress Ratio model SRPMK portal C-C ................. 35

Gambar 4.5 Dimensi dan Stress Ratio model SRBEM portal 2-2................... 36

Gambar 4.6 Dimensi dan Stress Ratio model SRBEM portal 4-4................... 37

Gambar 4.7 Dimensi dan Stress Ratio model SRBEM portal C-C ................. 38

Gambar 4.8 Dimensi dan Stress Ratio model SRBEM portal B-B ................. 39

Gambar 4.9 Dimensi dan Stress Ratio model SRBES portal 2-2 .................... 40

Gambar 4.10 Dimensi dan Stress Ratio model SRBESportal 4-4 ................... 41

Gambar 4.11 Dimensi dan Stress Ratio model SRBES portal C-C ................. 42

Gambar 4.12 Dimensi dan Stress Ratio model SRBES portal B-B ................. 43

Gambar 4.13 Dimensi dan Stress Ratio bresing model SRBEM .................... 44

Gambar 4.14 Dimensi dan Stress Ratio bresing model SRBES ...................... 44

Gambar 4.15 Grafik simpangan portal 2-2 dan portal 4-4

akibat kombinasi gempa arah X ............................................... 47

Gambar 4.16 Grafik simpangan portal B-B dan portal C-C

akibat kombinasi gempa arah Y ............................................... 49

Gambar 4.17 Grafik rasio simpangan antar tingkat portal 2-2 akibat EX ....... 50

Gambar 4.18 Grafik rasio simpangan antar tingkat portal B-B akibat EY ...... 50

Gambar 4.19 Perbandingan rasio simpangan dan berat

masing-masing model .............................................................. 52

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Stress Ratio model struktur ............................................................ 30

Tabel 4.2 Stress Ratio rata-rata model struktur pada portal tepi ..................... 31

Tabel 4.3 Simpangan per-lantai portal 2-2 akibat gempa arah x ..................... 46

Tabel 4.4 Simpangan per-lantai portal 4-4 akibat gempa arah x ..................... 46

Tabel 4.5 Simpangan per-lantai portal B-B akibat gempa arah y ................... 48

Tabel 4.6 Simpangan per-lantai portal C-C akibat gempa arah y ................... 48

Tabel 4.7 Berat struktur masing-masing model ............................................. 51

Tabel 4.8 Momen balok-kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+E ........ 53

Tabel 4.9 Gaya geser balok-kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+E ... 57

Tabel 4.10 Gaya aksial balok kolom yang ditinjau akibat kombinasi D+L+E 61

Tabel 4.11 Momen bresing akibat kombinasi D+L+E ................................... 65

Tabel 4.12 Gaya geser bresing akibat kombinasi D+L+E .............................. 66

Tabel 4.13 Gaya aksial bresing akibat kombinasi D+L+E ............................. 66

Tabel 4.14 Gaya-gaya dalam pada link model SRBE Rigid ........................... 68

Tabel 4.15 Gaya-gaya dalam pada link model SRBE Flexible ....................... 68

x

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A Parameter Perencanaan dan Pembebanan ............................. 72

LAMPIRAN B Denah Balok, Kolom, Bresing dan Link ............................... 76

LAMPIRAN C Perhitungan perbandingan momen kolon dengan

Momen balok ...................................................................... 78

xi

DAFTAR NOTASI

ɣP : Sudut rotasi link.

L : Lebar bentang.

e : Panjang link.

θp : Plastic story drift angel

Δp : Plastic Story drift.

H : Tinggi lantai

Aw : Luas badan profil link

ρ’ : Perbandingan antara gaya aksial terfaktor dengan kuat geser tarik

Nu : Gaya aksial terfaktor

Vu : Kuat geser link

Ag : Luas total profil link

Mp : Momen plastis

Vp : Geser plastis

fy : tegangan leleh

Zx : modulus plastis

Cs : Koefisien respons seismik

W : Berat seismik efektif

SDS : Parameter percepatan spektrum respons desain periode pendek

R : Faktor modifikasi respons

Ie : Faktor keutamaan hunian

SD1 : Parameter percepatan spektrum respons desain periode 1,0 detik

T : Periode struktur dasar

S1 : Parameter percepatan spektrum respons maksimum

T : Periode fundamental struktur

Ta : Periode fundamental pendekatan

hn : Ketinggian struktur dari dasar sampai tingkat tertinggi struktur

N : Jumlah tingkat

Fx : gaya gempa lateral

Cvx : Faktor distribusi vertikal

V : Gaya geser di dasar struktur

hi : Tinggi dari dasar sampai tingkat i

k : Eksponen yang terkait dengan periode struktur

Vx : Geser tingkat desain gempa

Fi : bagian dari geser dasar seismik V yang timbul di tingkat i

Ss : Parameter percepatan respons spektral

D : Beban mati

L : Beban hidup

La : Beban hidup atap

R : Beban hujan

W : Beban angin

E : Beban gempa

Nu : Gaya aksial terfaktor

Nn : Gaya aksial rencana

Mux : Momen lentur perlu/terfakto rterhadap sumbu x penampang

Muy : Momen lentur perlu/terfaktor terhadap sumbu y penampang

Δ : Simpangan antar lantai tingkat desain

xii

Δa : Simpangan antar lantai tingkat ijin

hsx : Tinggi tingkat di bawah tingkat x

Ø : faktor reduksi kekuatan

Rn : kuat nominal baut

μ : koefisien gesekan

Tm : kuat tarik minimum untuk mengencangkan baut

Ns : jumlah bidang geser yang terjadi

Fu : tegangan tarik ultimit baut.

Rnw : kuat nominal las yang tergantung dari tebal dan panjang pengelasan, mutu

las, dan kekuatan bahan dasar.

fy : tegangan leleh.

fu : tegangan tarik putus.

te : tebal efektif las

l : panjang las

Øy : faktor reduksi terhadap leleh (=0,9)

Øf : faktor reduksi terhadap fraktur (=0,75)