KNPTS 2013 Konferensi Nasional Teknik Sipil

Prosiding

Penelitian Pascasarjana Dalam Bidang Teknik Sipil Untuk Mendukung Pengembangan Infrastruktur yang Berkelanjutan 21 November 2013 Gedung ALSI Institut Teknologi Bandung Jl. Ganesha No. 10 Bandung Editor: Adam Taufik, S.T. Hardiansyah, S.T. Azaria Andreas, S.T. Fadhlin Azmi, S.T. Rayendra, S.T. M. Indra Perdana, S.T. Meifrinaldi, S.T., M.T.

SAMBUTAN KETUA PROGRAM STUDI MAGISTER DAN DOKTOR TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Program Studi Magister dan Doktor Teknik Sipil, FTSL ITB memiliki sejarah panjang

sebagai salah satu pelopor pendidikan pascasarjana bidang rekayasa sipil di

Indonesia. ITB telah memposisikan dirinya sebagai institusi pendidikan tinggi yang

berbasis riset, sehingga berfungsi pula sebagai institusi riset dan pengembangan.

Dalam konteks inilah mahasiswa program pascasarjana memiliki peran yang sangat

penting bagi keberlanjutan program pendidikan dan penelitian di ITB yaitu research-

based learning.

Program Studi Magister Teknik Sipil secara terus menerus berupaya untuk

meningkatkan kualitas proses belajar mengajar yang mana data terakhir

menunjukkan bahwa terdapat 53 dosen tetap yang seluruhnya berkualifikasi S3, rasio

dosen mahasiswa berkisar pada 1:4,2, dan IPK Lulusan sejak Tahun 2006 > 3,4. Prodi

Magister berkembang lebih lanjut dengan berjalannya Program Jalur Cepat (yaitu

Program S1 dan S2 yang terintegrasi), dan juga memiliki Double Degree Masters Program dengan NTUST Taiwan. Di tingkat doktor, perbaikan-perbaikan terus

dilakukan yaitu salah satunya dengan menyusunan panduan teknis

penyelenggaraan Prodi Doktor yang menjadi acuan serta diimplementasi secara

menyeluruh oleh staf dosen serta mahasiswa.

Di samping itu, lulusan dinilai memiliki keunggulan dalam hal integritas berupa etika

moral keprofesian, kemampuan berkomunikasi yang baik, dan juga kemampuan dan

kemauan mengembangkan diri dengan baik. Capaian-capaian tersebut perlu terus

ditingkatkan yang salah satunya adalah melalui penyelenggaraan Konferensi

Nasional Pascasarjana Teknik Sipil (KNPTS) pada 21 November 2013, yang merupakan

KNPTS yang ke-4 kalinya diselenggarakan di Kampus Ganesha. Tema konferensi "

Penelitian Pascasarjana Dalam Bidang Teknik Sipil Untuk Mendukung Pengembangan

Infrastruktur yang Berkelanjutan " dipilih sejalan dengan kebutuhan aktual di

masyarakat yang selayaknya dapat dijawab oleh kalangan akademisi, termasuk

para mahasiswa pascasarjana.

Kesempatan ini merupakan wadah saling tukar menukar informasi antar para lulusan

dan mahasiswa pascasarjana bidang Teknik Sipil di seluruh Indonesia mengenai

perkembangan ilmu ketekniksipilan. Selain itu, KNPTS diharapkan dapat menjadi awal

networking bagi para lulusan. Melalui kegiatan ini, ITB mengajak seluruh perguruan

tinggi penyelenggara program pascasarjana Teknik Sipil untuk bekerjasama dalam

kegiatan sejenis di masa yang akan datang. Program Studi Magister dan Doktor

Teknik Sipil sangat menghargai partisipasi dan kerjasama dengan sektor pemerintah

(khususnya Kementerian Pekerjaan Umum) dan sektor industri/jasa konstruksi. Sinergi

yang baik antara external stakeholders dengan sivitas akademika Teknik Sipil ITB

diharapkan akan dapat mempercepat peningkatan kualitas pembangunan

infrastruktur nasional yang berkelanjutan.

Bandung, 21 November 2013

Ir. Reini D. Wirahadikusumah, MSCE., Ph.D.

KATA PENGANTAR

Program Studi Magister dan Doktor Teknik Sipil ITB Bandung kembali

menyelenggarakan Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil 2013 (KNPTS 2013)

sebagai kesinambungan KNPTS 2012. Tema dalam konferensi ini adalah Penelitian Pascasarjana Dalam Bidang Teknik Sipil Untuk Mendukung Pengembangan

Infrastruktur yang Berkelanjutan. Konferensi ini merupakan wujud nyata untuk saling bertukar informasi antar mahasiswa dan para lulusan Pascasarjana Teknik Sipil di

Indonesia.

Panitia penyelenggara KNPTS 2013 mengucapkan banyak terima kasih atas kontribusi

abstrak dan makalah lengkap yang telah dikirim oleh pemakalah dari berbagai

institusi pendidikan pascasarjana Teknik Sipil di Indonesia. Adapun makalah yang

diterima dikelompokan dalam kelompok keahlian sebagai berikut: (a) Rekayasa

Struktur, (b) Rekayasa Geoteknik, (c) Rekayasa dan Manajemen Sumber Daya Air, (d)

Rekayasa dan Manajemen Transportasi, (e) Manajemen dan Rekayasa Konstruksi, (f)

Rekayasa dan Manajemen Infrastruktur. Selain pengelompokan seperti tersebut diatas,

semua makalah dibedakan menjadi tiga kategori, yaitu: (a) Makalah rencana

penelitian; (b) Makalah penelitian yang sedang berjalan; dan (c) Makalah yang telah

selesai penelitiannya. Setelah melalui proses review oleh para reviewer, ditetapkan

sebanyak 54 (lima puluh empat) makalah untuk dipresentasikan dan dipublikasikan

dalam Prosiding KNPTS 2013. Panitia juga mengucapkan terima kasih atas dukungan

yang diberikan oleh Badan Pembinaan Konstruksi (BP Konstruksi) Kementerian

Pekerjaan Umum.

Kegiatan ini diharapkan dapat digunakan sebagai peta penelitian bidang Teknik Sipil

di Indonesia. Dengan beragamnya topik penelitian di berbagai program

pascasarjana Teknik Sipil di Indonesia diharapkan terjadi sinkronisasi penelitian

nasional agar hasil-hasil penelitian lebih berdaya guna bagi pendidikan Teknik Sipil,

industri konstruksi, industri jasa konstruksi, pemerintah sebagai regulator, dan berbagai

pihak. Para peserta konferensi juga diharapkan mendapatkan manfaat dalam

rangka menjalin hubungan kerjasama dan saling berkolaborasi. Akhir kata panitia

KNPTS 2013 mengucapkan selamat berkonferensi!

Bandung, 21 November 2013

Hermawan, ST., MT.

Panitia Konferensi Nasional Pascasarjana Teknik Sipil 2013

DAFTAR ISI

i

KELOMPOK KEAHLIAN REKAYASA STRUKTUR

PENINGKATAN KINERJA STRUKTUR RANGKA BAJA BERPENGAKU EKSENTRIK

(SRBE) DENGAN KONFIGURASI PENGAKU LINK 1

PERILAKU HISTERETIK JOIN BALOK KOLOM REACTIVE POWDER CONCRETE

PRATEGANG PARSIAL 12

KAJIAN NUMERIK PENGARUH KUAT TEKAN BETON PADA PERILAKU STRUKTUR

FLAT SLAB AKIBAT BEBAN LATERAL SIKLIS 21

ANALISIS PENYEBAB KERUSAKAN LOKAL PADA TOWER TRANSMISI 500 KV NO. 302

JALUR TANJUNG JATIUNGARAN 31

EKSPERIMENTAL STUDY ON CASTELLATED STEEL BEAM USING MONOTONIC

LOADING 41

SIMULASI NUMERIK PERILAKU MODEL PILAR JEMBATAN BERPENAMPANG

PERSEGI BERONGGA DENGAN BETON BERKINERJA ULTRA TINGGI PADA

PEMBEBANAN LATERAL 50

KINERJA DINDING BATAKO PADA STRUKTUR RUMAH SEDERHANA TAHAN GEMPA 65

BETON NANO MATERIAL: INOVASI BARU DALAM PERKEMBANGAN TEKNOLOGI

BETON 74

STUDI EKSPERIMENTAL HUBUNGAN BALOK-KOLOM EKSTERIOR MENGGUNAKAN

BETON BUBUK REAKTIF DENGAN BEBAN SIKLIK 85

ANALISIS GETARAN NONLINIER DENGAN TANGGAP CHAOS DAN STOKASTIK 96

KELOMPOK KEAHLIAN REKAYASA GEOTEKNIK

UPAYA PERLINDUNGAN PANTAI BERDASARKAN TINGKAT KERENTANANNYA 107

STUDI EKSPERIMENTAL KAPASITAS CABUT JANGKAR BENTUK BINTANG PADA

TANAH KOHESIF TERKOMPAKSI 114

UJI MODEL SKALA PENUH PERCEPATAN KONSOLIDASI PADA DEPOSISI TANAH

LUNAK DENGAN KOMBINASI CERUCUK DAN PVD (HYBRID PILE) 124

UJI MODEL SKALA PENUH PERCEPATAN KONSOLIDASI PADA DEPOSISI TANAH

LUNAK DENGAN KOMBINASI CERUCUK MIRING 133

KELOMPOK KEAHLIAN TEKNIK SUMBER DAYA AIR

STUDI EKSPERIMENTAL KENDALI EROSI LERENG DENGAN TEKNOLOGI LAPISAN

PENUTUP SERAT JERAMI 142

DEGRADASI FUNGSI KENDALI BANJIR BERBASIS PARTISIPASI MASYARAKAT,

PERAN PEMERINTAH DAN STAKE HOLDER TERHADAP PENGENDALIAN BANJIR

NON STRUKTURAL KOTA MAKASSAR 152

MODEL PEREDAM GERUSAN DENGAN TIRAI BENTUK PERSEGI SISI DEPAN

MELENKUNG (PSDM) PADA ZONA PILAR 162

STUDI KEBUTUHAN AIR PERKOTAAN BANJARBARU PASCA PERPINDAHAN

IBUKOTA PROVINSI KALIMANTAN SELATAN 171

ii

KAJIAN SISTEM DRAINASE DI LINGKUNGAN KANTOR BNI CABANG BANJARMASIN 179

KORELASI EROSI LAHAN DAN SEDIMENTASI WADUK (STUDI KASUS WADUK

CIRATA, JAWA BARAT) 187

KELOMPOK KEAHLIAN REKAYASA TRANSPORTASI

KAJIAN TENTANG PENCEMARAN SUARA YANG DITIMBULKAN ARUS LALU LINTAS

KENDARAAN BERMOTOR DI DEPAN KAMPUS UNIVERSITAS IBN KHALDUN BOGOR 195

KARAKTERISTIK DAN BIAYA PERJALANAN ANTAR KOTA DALAM PROVINSI (AKDP)

(STUDI KASUS: PERJALANAN AKDP POROS MAKASSAR-PAREPARE, SULAWES

SELATAN) 201

DAMPAK DARI INVESTASI INFRASTRUKTUR TRANSPORTASI TERHADAP

PERTUMBUHAN EKONOMI WILAYAH DITINJAU DARI SEKTOR PRODUKSI 210

ANALISIS CUSTOMS CLEARANCE SEBAGAI KOMPONEN DARI IMPORT CONTAINER

DWELLING TIME DI PELABUHAN PETI KEMAS JAKARTA INTERNATIONAL

CONTAINER TERMINAL (JICT) TANJUNG PRIOK 217

PERILAKU PERJALANAN RUMAH TANGGA PENGGUNA SEPEDA MOTOR DI PUSAT

DAN PINGGIRAN KOTA SEMARANG 221

PERUBAHAN DINAMIKA KEGIATAN DAN POLA DASAR PERJALANAN HARIAN

INDIVIDU PERKOTAAN: DAMPAK PENGGUNAAN PONSEL PINTAR SEBAGAI ALAT

PENDUKUNG KERJA DAN PROFESIONAL MOBILE 230

ANALISA KARAKTERISTIK AIRPORT PRICING TERKAIT PENANGANAN MASALAH

KONGESTI DI BANDARA KOMERSIAL 241

KAJIAN LITERATUR PENGARUH KONDISI GEOMETRIK JALAN PADA PERILAKU

PENGEMUDI TERHADAP TINGKAT KECELAKAAN DI JALAN TOL INDONESIA 249

METODE PREDIKSI DAMPAK PEMBANGUNAN UNTUK PENILAIAN ALTERNATIF

KEBIJAKAN TRANSPORTASI BERKELANJUTAN DI NEGARA BERKEMBANG:

RENCANA PENELITIAN 255

MODEL PENDANAAN PEMELIHARAAN JALAN DAERAH DENGAN SISTEM DINAMIK 266

KAJIAN EKSPERIMEN PERMEABLE ASPHALT PAVEMENT MENGGUNAKAN BATU

DOMATO SEBAGAI COURSE AGGREGATE DENGAN BAHAN PENGIKAT BNA-BLEND

PERTAMINA 275

ANALISIS TINGKAT PELAYANAN ARUS LALU LINTAS (STUDI KASUS DI JALAN

ANTANG RAYA KELURAHAN ANTANG, KECAMATAN MANGGALA KOTA MAKASSAR)

283

ANALISIS PENGOPERASIAN ANGKUTAN BECAK MOTOR (STUDI KASUS: KOTAMADYA MAKASSAR)

290

MODEL BANGKITAN PERJALANAN KOMUTER PINGGIRAN KOTA MAKASSAR 301

iii

PENGARUH STABILISASI SEMEN DAN SERAT KARUNG PLASTIK POLYPROPYLENE

TERHADAP KUAT TEKAN BEBAS, KUAT TARIK PADA KONSTRUKSI CEMENT

TREATED RECYCLING BASE (CTRB) 308

LIFE CYCLE ASSESSMENT PADA PELAKSANAAN KONSTRUKSI CEMENT TREATED

RECYCLING BASE (CTRB) 319

ANALISIS PROGRAM PEMELIHARAAN PERKERASAN LENTUR DENGAN

MENGGUNAKAN DATA KONDISI VISUAL DAN KONDISI STRUKTURAL (STUDI

KASUS: JALAN LINTAS TIMUR SUMATERA SEGMEN BATAS PROVINSI LAMPUNG-

BATAS PROVINSI JAMBI

328

KELOMPOK KEAHLIAN MANAJEMEN DAN REKAYASA

KONSTRUKSI

ANALISIS HUBUNGAN ANTARA GAYA KEPEMIMPINAN MANAJER PROYEK DENGAN

KINERJA PROYEK BIDANG KONSTRUKSI JALAN DI WILAYAH CIREBON (STUDI :

PROYEK JALAN PROVINSI DI WILAYAH CIREBON) 335

SISTEM SAMBUNGAN PADA PONDASI TAPAK BETON BERTULANG 344

KESEDIAAN PEKERJA KONSTRUKSI GEDUNG MENGIKUTI ASURANSI

KESELAMATAN DAN KESEHATAN KERJA (K3) MANDIRI DAN FAKTOR-FAKTOR

YANG MEMPENGARUHINYA 352

FAKTOR-FAKTOR PENYEBAB TERJADINYA CHANGE ORDER PADA PROYEK JALAN

DI KALIMANTAN TENGAH 361

ANALISA RESIKO PADA PROYEK KONSTRUKSI PERUMAHAN DI KOTA MANADO 371

ANALISIS KEPUASAN PEMILIK PERUMAHAN DENGAN MENGGUNAKAN METODE

IMPORTANCE PERFORMANCE ANALYSIS (IPA) 381

BENCHMARKING EFISIENSI KONTRAKTOR NASIONAL DENGAN DATA

ENVELOPMENT ANALYSIS 389

PENGAMBILAN KEPUTUSAN DALAM PENGELOLAAN PELAKSANAAN KONSTRUKSI

MENGGUNAKAN METODE ANALYTIC NETWORK PROCESS (ANP) DENGAN

BENEFITS, OPPORTUNITIES, COST AND RISK (BOCR) (STUDI KASUS PADA PT. XYZ DI

KOTA MANADO)

399

KEBERADAAN PERUSAHAAN JASA KONSULTAN DALAM PELAKSANAAN PROYEK

KONSTRUKSI DI KOTA BANDA ACEH 410

KAJIAN ALTERNATIF DUKUNGAN PEMERINTAH PADA JALAN TOL YANG TIDAK

LAYAK SECARA FINANCIAL DI INDONESIA 417

DESAIN PERKERASAN JALAN RAYA YANG MEMPUNYAI DAYA DUKUNG

LINGKUNGAN 427

PENGEMBANGAN MODEL PENILAIAN RESIKO BENCANA GEMPA BUMI PADA RUAS

JALAN DI INDONESIA 434

MENGURAI RESIKO POLITIK, KINERJA DAN PERMINTAAN DALAM KONSESI

INFRASTRUKTUR AIR MINUM DENGAN PENDEKATAN FAULT TREE ANALYSIS 443

AZAS KEBEBASAN BERKONTRAK PADA PROYEK KONSTRUKSI: PERSPEKTIF

MANAJEMEN RISIKO 452

iv

KELOMPOK KEAHLIAN REKAYASA MANAJEMEN DAN

INFRASTRUKTUR

MODEL EMERGENCY DISASTER SYSTEM UNTUK ANTISIPASI BENCANA ERUPSI

MERAPI (STUDI KASUS: KAMPUS TERPADU UNIVERSITAS ISLAM INDONESIA) 461

PENGEMBANGAN MODEL MANAJEMAN LINGKUNGAN DENGAN PEMBERDAYAAN

MASYARAKAT DALAM PENYELENGGARAAN PEMELIHARAAN RUTIN JALAN

PROVINSI 470

Konferensi Nasional Teknik Sipil (KNPTS) 2013 Penelitian Pascasarjana Dalam Bidang Teknik Sipil Untuk Mendukung Pengembangan Infrastruktur yang Berkelanjutan Gedung ALSI 21 - November 2013 Institut Teknologi Bandung - Jl. Ganesha No. 10 Bandung

Kelompok Keahlian Rekayasa Struktur

Rekayasa Struktur

1

KNPTS 2013

PENINGKATAN KINERJA STRUKTUR RANGKA BAJA

BERPENGAKU EKSENTRIK (SRBE) DENGAN KONFIGURASI

PENGAKU LINK Kurdi

1 , Bambang Budiono

2, Muslinang Moestopo

3 dan Yurisman

4

1Program Doktor Bidang Keahlian Rekayasa Struktur, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan Institut

Teknologi Bandung. Email: kurdi1206@students.itb.ac.id 2Kelompok Keahlian Rekayasa Struktur, Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan

(FTSL) Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha No.10 Bandung 40132. E-mail:

b.budiono@lapi.itb.ac.id 3Kelompok Keahlian Rekayasa Struktur, Program Studi Teknik Sipil, FTSL Institut Teknologi Bandung, Jl.

Ganesha No.10 Bandung 40132. E-mail: mmoestopo@gmail.com 4Staf Pengajar Politeknik Negeri Padang, Kampus Politeknik Limau Manis Padang. E-mail:

yurisman_pdg@yahoo.com

ABSTRAK

Indonesia sebagai daerah rawan gempa sangat membutuhkan sistem portal tahan gempa yang

handal. Kebutuhan ini semakin mendesak harus dipenuhi tidak hanya kuat tetapi juga

ekonomis mengingat pengalaman gempa yang terjadi mulai dari Aceh (2004,2013), Nias

(2005), Yogyakarta (2006), Jawa Barat (2009) dan Padang (2009,2010) telah mengakibatkan

banyak korban jiwa serta berbagai kerugian harta benda. Penelitian ini menitik beratkan pada

peningkatan kinerja struktur penahan gempa dari Sistem Rangka Baja Berpengaku Eksentrik

(SRBE). Penelitian dilakukan dengan dua tahap. Tahap pertama sebanyak enam puluh

delapan link dengan berbagai konfigurasi pengaku badan dimodelkan secara numerik

menggunakan metode elemen hingga non linear. Selanjutnya, sebanyak sembilan portal dari

SRBE dengan modifikasi pengaku link dimodelkan tahap kedua. Panjang link (e) yang

digunakan dalam penelitian antara 0,99 sampai dengan 3,56 kali rasio perbandingan antara

momen dengan gaya geser plastis (Mp/Vp ) yang merupakan link jenis geser (shear link),

menengah (intermediate link) serta link panjang (flexure link). Pembebanan dilakukan secara

siklik dengan kontrol perpindahan sesuai ketentuan Seismic Provisions for Structural Steel

Buildings 2010. Hasil penelitian secara numerik menunjukkan peningkatan secara signifikan

dari kinerja struktur baik dari segi kekuatan, kekakuan, daktilitas dan energi disipasi

dibandingkan dengan SRBE dengan pengaku badan vertikal (standar) selanjutnya verifikasi

secara eksperimental akan dilakukan.

Kata kunci: Pengaku badan, kekuatan, kekakuan, daktilitas dan energi disipasi

1. PENDAHULUAN

Pengalaman gempa yang terjadi mulai dari Aceh (2004), Nias (2005), Jogja (2006), Jabar dan Padang (2009),

Sumatera Barat (2010, 2012) serta terakhir gempa Aceh (Juni 2013) telah mengakibatkan banyak korban

jiwa dan berbagai kerugian harta benda. Hal ini disebabkan karena Indonesia merupakan negara yang berada

didaerah pertemuan tiga pelat/lempeng tektonik bumi yaitu : lempeng Samudra Hindia (Indo Australia),

Eurasia, dan Filipina. Selain itu disebelah timur Indonesia juga diapit oleh lempeng Pasific. Oleh karena itu

daerah-daerah yang berada di kepulauan Indonesia umumnya rawan terhadap gempa. Sebagai daerah rawan

gempa tentu sangat membutuhkan sistem portal tahan gempa yang handal dan ekonomis karena dari

pengalaman gempa, sebagian besar pola keruntuhan bangunan berupa keruntuhan secara tiba-tiba atau getas

sebagaimana terlihat pada Gambar 1.

Pola keruntuhan ini selain menyebabkan korban jiwa yang banyak juga kerugian besar karena struktur tidak

dapat diperbaiki segera. Solusinya merencanakan bangunan tahan gempa berbasis kinerja (performance-

based seismic design) yang dapat digunakan untuk proses perencanaan bangunan baru maupun perkuatan

(upgrade) bangunan yang sudah ada, dengan pemahaman yang realistik terhadap resiko keselamatan (life),

kesiapan pakai (occupancy) dan kerugian harta (economic loss) yang mungkin terjadi akibat gempa yang

akan datang dengan ilustrasi Gambar 2.

Rekayasa Struktur

2

KNPTS 2013

Sruktur Rangka Baja Berpengaku Eksentrik (SRBE) adalah salah satu struktur portal penahan gempa yang

telah digunakan lebih dari 20 tahun yang lalu hingga saat ini terutama di negara Amerika Serikat dan Eropa.

Struktur ini terbukti memiliki kinerja yang baik sebagai penahan gaya lateral seperti gempa. Namun sangat

sedikit sistem ini diaplikasikan di Indonesia meskipun telah diadopsi dalam peraturan gempa Indonesia.

Padahal ketersedian material melalui industri baja nasional menjadi salah satu peluang pengembangan sistem

ini di Indonesia.

Berdasarkan Seismic Provisions for Structural Steel Buildings terdapat beberapa bentuk sistem portal

Eccentrically Braced Frame (EBF) yang umum digunakan seperti pada Gambar 3. Sistem EBF atau SRBE

penyerapan energi melalui mekanisme pembentukan sendi plastis pada elemen active link. Kelelehan yang

terjadi pada active link ini dapat berupa kelelehan geser atau lentur dan diijinkan deformasi yang cukup besar.

Perilaku elemen link dipengaruhi panjang-pendeknya dimana link berperilaku sebagai link momen (moment

link) atau geser (shear link). Berdasarkan studi yang telah dilakukan perilaku link sebagai link geser (shear

link) terbukti memberikan tingkat disipasi energi yang tinggi serta kapasitas inelastik yang lebih tinggi pula.

Gambar 3. Konfigurasi struktur portal EBF

Penelitian ini bertujuan untuk menjawab permasalahan tersebut dengan pengembangan sistem untuk

bangunan-bangunan rendah dan menengah yang banyak di Indonesia. Kajian awal secara numerik

menggunakan perangkat lunak MSC Nastran menunjukkan peningkatan kinerja struktur dengan penggunan

berbagai konfigurasi pengaku. Untuk keakuratan model, hasil numerik dibandingkan dengan penelitian

sebelumnya yang dilakukan secara eksperimental dan selanjutnya diusulkan model link baru dengan pengaku

badan diagonal struktur portal EBF-K. Model ini dapat digunakan sebagai salah satu alternatif di bidang

struktur bangunan untuk mencegah kerugian yang besar baik jiwa maupun harta pada daerah-daearah rawan

gempa di Indonesia.

2. SISTEM STRUKTUR BERPENOPANG EKSENTRIK (EBF)

Penelitian yang pernah dilakukan (Popov,1983,1986; Engelhardt dan Popov, 1989b; dan Kurdi, 2002)

menunjukkan bahwa sistem Eccentrically Braced Frames (EBF) memiliki respons yang lebih baik dari sistem

Concentrically Braced Frame (CBF) maupun sistem Moment Resisting Frame (MRF) ketika menerima

beban gempa (siklik) pada saat struktur sudah leleh inelastik. Respon yang baik dari struktur portal EBF

disebabkan kemampuan menyerap energi melalui mekanisme pembentukan sendi plastis pada elemen active

link yang sangat besar dan konsisten tanpa terjadi pengurangan kekakuan sampai sejumlah putaran (cycle)

yang cukup tinggi. Elemen link juga tidak mengalami kegagalan secara tiba-tiba (failure brittle) sebelum

rotasi inelastik sebesar 0,1 radian dicapai. Material yang digunakan adalah ASTM A36 (fy =250 Mpa)

(Hjelmstad dan Popov, 1983; Malley dan Popov, 1983).

Gambar 1. Salah satu contoh pola keruntuhan

bangunan saat gempa 26 Desember 2004 di Aceh Gambar 2. Ilustrasi Rekayasa Gempa

Berbasis Kinerja (ATC 58)

Rekayasa Struktur

3

KNPTS 2013

Okazaki et all (2005,2009) memperlihatkan bahwa link menggunakan material ASTM A992 (fy = 345 Mpa)

tidak dapat mencapai syarat rotasi inelastik sesuai AISC 2005 dimana tidak hanya untuk link menengah dan

panjang juga termasuk link pendek. Failure yang terjadi berupa retak/robek (crack) pada daerah k yang merupakan pertemuan antara pengaku vertikal dengan badan di ujung sayap, juga terjadi tekuk lokal di ujung

bagian sayap serta tekuk global untuk link panjang. Fenomena ini tidak teramati diera pengujian tahun 80-an.

Beberapa peneliti lain telah meneliti retak (fracture) pada web dari link geser menggunakan analisis non

linear finite elemen (Mc Daniel et all, 2003; Dusicka et all, 2004 dan Richards; 2004). Penelitian terbaru

(Gulec et all, 2011) telah mengusulkan fungsi untuk menilai kerusakan dan failure yang terjadi pada berbagai

panjangelemen link.

Elemen link merupakan bagian dari balok yang direncanakan untuk mendisipasi energi saat terjadinya gempa

kuat. Kelelehan yang terjadi pada elemen link berupa kelelehan geser atau kelelehan lentur. Tipe kelelehan

ini sangat tergantung pada panjang link tersebut (Engelhardt dan Popov, 1989). Penelitian secara numerik

terhadap kinerja link memengah dan panjang diteliti oleh Daneshmand (2011) dimana beberapa model link

menengah di daerah batasan link pendek dan menengah tidak dapat mencapai nilai kapasitas rotasi inelastik.

Beberapa parameter seperti tebal sayap, badan, jarak pengaku pada link pendek dalam penentuan nilai

daktilitas dan overstrength diteliti secara numerik oleh Hashemi (2011).

Berdasarkan hasil penelitian Gobarah dan Ramadan (1991) terhadap link pendek terbukti bahwa link dengan

pengaku badan menghasilkan kemampuan geser yang lebih besar dengan loop hysteretic yang lebih gemuk

dan stabil. Beberapa peneliti lain (Kasai dan Popov, 1986) telah menetapkan beberapa ketentuan sederhana

tentang hubungan antara jarak pengaku badan (web stiffner spacing) dengan sudut rotasi inelastik maksimum

(p) hingga awal terjadinya tekuk badan. Peneliti lain (Richards dan Uang, 2005, 2006) juga telah meneliti pengaruh ratio ketebalan sayap dengan rotasi link yang juga mengusulkan revisi pola pembebanan siklik.

Utomo (2011) melakukan pengujian secara eksperimental terhadap struktur EBF-K skala 1:2 dengan

membandingkan kinerja link yang dapat diganti dengan link yang disambung dengan las dimana

menghasilkan kinerja yang baik untuk link yang dapat diganti dari segi replaceability, kekakuan dan kuat

lateral ultimate meskipun efisiensi penyerapan energi disipasi masih kurang dibandingkan dengan

sambungan las. Penelitian secara eksperimental skala penuh untuk link yang dapat digantikan dengan

berbagai panjang link dan variasi daerak k juga dilakukan oleh Mansour et all (2011). Penelitian secara

eksperimental Struktur tipe D satu lantai dengan variasi pengaku vertikal juga telah dilakukan (Bulic, 2011)

dan Pengujian tipe K skala penuh dengan variasi pengaku dan bresing juga telah dilakukan oleh Maleek et all

(2012).

Pengunaan pengaku horizontal dilakukan oleh Chao et all (2006) dan perlakuan pengaku vertikal terutama

daerah k juga diteliti oleh peneliti lain (Okazaki et all, 2005, Mansour et all, 2011). Selain model lik dengan Profil WF, model link persegi dan hybrid diteliti Berman, J,W et all (2006, 2008a, 2008b, 2013)

dimana model ini menghasilkan kinerja link yang baik terutama untuk pier jembatan dan Naghipour et all

(2012), Berman et all (2010) dan Prinz et all (2009) sudah melakukan penelitian peningkatan kinerja link

dengan reduksi dari penampang web link atau lebih dikenal dengan istilah reduction web section (RWS).

Dari seluruh penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti lainnya semua menggunakan pengaku badan

vertikal penggunaan pengaku diagonal belum dilakukan. Penelitian elemen link dengan pengaku badan

diagonal baik secara numerik maupun secara eksperimental mulai diteliti (Yurisman dkk, 2010). Hasil

penelitian dihasilkan bahwa penambahan pengaku diagonal secara siknifikan berpengaruh kepada kinerja

link baik kekakuan, kekuatan maupun energi disipasi. Disamping itu ketebalan pengaku dan bentuk geometri

juga berpengaruh pada kinerja link. Dimana pengujian dilakukan hanya berupa model elemen link dan belum

menggunakan struktur EBF disamping itu usulan jarak pengaku diagonal juga belum diusulkan dalam

penelitian tersebut.

Menurut Seismic Provisions for Structural Steel Buildings perencanaan pengaku badan vertikal link meliputi

pengaku pelat badan pada kedua ujung link dan pengaku badan antara link (link intermediate web stiffeners)

dengan besar spasi tergantung pada sudut rotasi yang terjadi pada link. Untuk panjang link (e) 1,6 Mp/Vp dengan jarak pengaku badan 30tw d/5 maka sudut rotasi sebesar 0,08 rad dan jarak pengaku 52tw-

d/5 dengan sudut rotasi 0,02 rad.

Penelitian ini merupakan lanjutan dari kajian numerik yang telah dilakukan (Kurdi dkk, 2013), dalam

penelitian ini elemen link dan struktur type K dengan berbagai konfigurasi pengaku link untuk link pendek,

menengah dan panjang diteliti.

Rekayasa Struktur

4

KNPTS 2013

3. KAJIAN NUMERIK

Asumsi Model

Penelitian dilakukan secara numerik menggunakan metode elemen hingga non linear dengan dua tahap.

Tahap I untuk elemen link dan tahap II untuk struktur portal. Model menggunakan elemen shell CQUAD

yang dimodelkan dengan menggunakan MSC/ NASTRAN. Untuk model link kondisi batas sesuai dengan

usulan Richard (2005) dan Berman et all (2008a) dimana semua arah rotasi di jepit dan ujung yang lain boleh

bergerak dalam arah gaya dan panjang elemen. Untuk struktur portal kedua tumpuan dijepit pada kedua

ujungnya dalam 6 derajat kebebasan : 3 rotasi (Rx, Ry, Rz) dan 3 translasi (Tx, Ty, Tz). Pada dua sambungan

antara balok dengan kolom diberi beban perpindahan secara bertahap (incremental). Deformasi besar (large

deformation) pada sambungan antara balok dan kolom dipertimbangkan dalam model. Kriteria leleh

menggunakan Von Misses dengan hardening rule merupakan kombinasi antara isotropic dan kinematic.

Pemodelan elemen link dan struktur portal dapat dilihat pada Gambar 4 sedangkan properties penampang

elemen link serta struktur portal dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Properties dari penampang struktur

No Model Material Simbol Nilai No Model Material Simbol Nilai

1 Modulus Elastisitas E 133.082 Mpa 7 Lebar Struktur L 3000 m

2 Ratio Poison v 0,3 8 Tinggi Struktur H 2000 m

3 Tegangan leleh fy 330 Mpa 9 Type Struktur M K

4 Tengangan Ultimate fu 498 Mpa 10 Panjang link e 1,6 s/d 2,8 Mp/Vp

5 Momen Plastis Mp (d-tf)b.tw.fy 11 Geser Plastis Vp 0.6(d-2tf).fy

6 Kapasitas inelastik (e/l).(/H) 12 Kelangsingan Badan (h/tw) 16,67 s/d 36,33

Konfigurasi secara umum di bagi dalam 3 kelompok besar, elemen link dengan pengaku vertikal ditandai

dengan V dan untuk diagonal ditandai dengan D. Untuk model M merupakan model dimana pengaku

dipasang secara silang pada satu bagian. Jarak pengaku didasarkan panjang link (e), diambil antara 0,3

sampai dengan e . Nilai dari e digunakan antara 0,99 s.d 3 Mp/Vp yang merupakam link pendek (Shear),

menengah (intermediate ) dan panjang (flexural) serta profil yang digunakan untuk lebar badan (b) dan tinggi

profil (d) sesuai dengan Tabel 2. Adapun bentuk konfigurasi pengaku sesuai Gambar 5. Variasi konfigurasi

pengaku untuk melihat kinerja dari elemen link dan struktur portal dan variasi profil bertujuan untuk melihat

pengaruh rasio kelangsingan badan (h/tw) dengan rasio kelangsingan sayap (b/2tf). Penamaan dari link untuk

mempermudah identifikasi dari model sebagai contoh model LS01V1A, diartikan untuk huruf pertama

menunjukkan link (L), huruf kedua menunjukkan jenis link shear, Intermediate atau flexure, setelah itu angka

menunjukkan nomor model, Selanjutnya V1 menunjukkan konfigurasi pengaku (a) sesuai Gambar 5 dan

huruf terakhir (A,B,C,D) menunjukkan jenis dari profil yang digunakan. Hal yang sama juga untuk

pemodelan elemen struktur dimana S adalah struktur sedangkan variabel lain sama dengan penjelasan pada

elemen link.

Displacement

Rx=Ry=Rz = 0

Tx=Ty=Tz = 0

a. Model link berpengaku vertikal

Rx=Ry=Rz = 0

Ty=Tz = 0

Rx=Ry=Rz = 0

Tx=Tz = 0

b. Model struktur

Gambar 4. Pemodelan elemen dan struktur

X

Y

Tx=Rx=(0) artinya Translasi maupun

rotasi ditahan dalam arah x

Rekayasa Struktur

5

KNPTS 2013

Gambar 5. Konfigurasi Elemen Link

Tabel 2. Dimensi dan parameter dari model elemen link

Model Profil Link

(mm)

Panjang

Link/e(mm)

e/

(Mp/Vp)

Jarak

Pengaku

Model Profil Link

(mm)

Panjang

Link/e(mm)

e/

(Mp/Vp)

Jarak

Pengaku

LS01V1A 100.100.6.8 240 0,99 V1 LI35V1B 150.75.5.7 300 1,63 V1

LS 02V2A 100.100.6.8 240 0,99 V2 LI36V2B 150.75.5.7 300 1,63 V2

LS03V3A 100.100.6.8 240 0,99 V3 LI37V3B 150.75.5.7 300 1,63 V3

LS04D1A 100.100.6.8 240 0,99 D1 LI38D1B 150.75.5.7 300 1,63 D1

LS05D2A 100.100.6.8 240 0,99 D2 LI39D2B 150.75.5.7 300 1,63 D2

LS06D3A 100.100.6.8 240 0,99 D3 LI40D3B 150.75.5.7 300 1,63 D3

LS07M2A 100.100.6.8 240 0,99 M2 LI41M2B 150.75.5.7 400 2,17 M2

LS08M3A 100.100.6.8 240 0,99 M3 LI42M3B 150.75.5.7 400 2,17 M3

LS09V1A 100.100.6.8 300 1,23 V1 LI43V1B 150.75.5.7 400 2,17 V1

LS10V2A 100.100.6.8 300 1,23 V2 LI44V2B 150.75.5.7 400 2,17 V2

LS11V1A 100.100.6.8 300 1,23 V1 LI45V1B 150.75.5.7 400 2,17 V1

LS12V2A 100.100.6.8 300 1,23 V2 LI46V2B 150.75.5.7 400 2,17 V2

LS13V3A 100.100.6.8 300 1,23 V3 LI47V3B 150.75.5.7 400 2,17 V3

LS14D1A 100.100.6.8 300 1,23 D1 LI48D1B 150.75.5.7 400 2,17 D1

LS15D2A 100.100.6.8 300 1,23 D2 LF49D2B 150.75.5.7 500 2,71 D2

LS16D3A 100.100.6.8 300 1,23 D3 LF50D3B 150.75.5.7 500 2,71 D3

LS17M2A 100.100.6.8 350 1,44 M2 LF51M2B 150.75.5.7 500 2,71 M2

LS18M3A 100.100.6.8 350 1,44 M3 LF52M3B 150.75.5.7 500 2,71 M3

LS19V1A 100.100.6.8 350 1,44 V1 LF53V1B 150.75.5.7 500 2,71 V1

LS20V2A 100.100.6.8 350 1,44 V2 LF54V2B 150.75.5.7 500 2,71 V2

LS21V1A 100.100.6.8 350 1,44 V1 LF55V1B 150.75.5.7 500 2,71 V1

LS22V2A 100.100.6.8 350 1,44 V2 LF56V2B 150.75.5.7 500 2,71 V2

LS23V3A 100.100.6.8 350 1,44 V3 LS57V3C 200.100.5,5.8 400 1,58 V3

LS24D1A 100.100.6.8 350 1,44 D1 LS58D1C 200.100.5,5.8 400 1,58 D1

LS25D2B 150.75.5.7 270 1,46 D2 LS59D2C 200.100.5,5.8 400 1,58 D2

LS26D3B 150.75.5.7 270 1,46 D3 LS60D3C 200.100.5,5.8 400 1,58 D3

LS27M2B 150.75.5.7 270 1,46 M2 LS61M2C 200.100.5,5.8 400 1,58 M2

LS28M3B 150.75.5.7 270 1,46 M3 LS62M3C 200.100.5,5.8 400 1,58 M3

LS29V1B 150.75.5.7 270 1,46 V1 LS63V1C 200.100.5,5.8 400 1,58 V1

LS30V2B 150.75.5.7 270 1,46 V2 LS64V2C 200.100.5,5.8 400 1,58 V2

LS31V1B 150.75.5.7 270 1,46 V1 LI65V1C 200.100.5,5.8 500 1,98 V1

LS32V2B 150.75.5.7 270 1,46 V2 LIS66V2C 200.100.5,5.8 500 1,98 V2

LI33V3B 150.75.5.7 300 1,63 V3 LI67V3C 200.100.5,5.8 500 1,98 V3

LI34D1B 150.75.5.7 300 1,63 D1 LI68D1C 200.100.5,5.8 500 1,98 D1

Untuk model struktur portal dapat diihat pada Tabel 3.

Model V1 Model V2 Model V3

Model D1 Model D2

Model M2

Model D3

Pot. A-A

Pot. B-B

a = e a = 0,5 e a = 0,3 e b

Pot. C-C Model M3

d

C

B

A

Rekayasa Struktur

6

KNPTS 2013

Tabel 3. Dimensi dan parameter dari model struktur

No Model Profil yang digunakan Panjang

link (e)

e

/(Mp/Vp) Jenis Link

Type

Jarak

Penga

ku

Link Balok Bresing Kolom

1 SV240A 100.100.6.8 100.100.6.8 100.100.6.8 100.100.6.8 240 0,99 Shear V1

2 SD360B 150.100. 6. 9 150.100. 6. 9 200.100.5,5.8 150.100. 6. 9 360 1,35 Shear V2

3 SM400C 200.100.5,5.8 200.100.5,5.8 200.200.8.12 200.100.5,5.8 400 1,58 Shear V3

4 SV480A 100.100.6.8 100.100.6.8 100.100.6.8 100.100.6.8 480 1,97 Intermediate V1

5 SD600B 150.100. 6. 9 150.100. 6. 9 200.100.5,5.8 150.100. 6. 9 600 2,25 Intermediate V2

6 SM450C 200.100.5,5.8 200.100.5,5.8 200.200.8.12 200.100.5,5.8 450 1,78 Intermediate V3

7 SV680A 100.100.6.8 100.100.6.8 100.100.6.8 100.100.6.8 680 2,79 Flexure V1

8 SD760B 150.100. 6. 9 150.100. 6. 9 200.100.5,5.8 150.100. 6. 9 760 2,85 Flexure V2

9 SM900C 200.100.5,5.8 200.100.5,5.8 200.200.8.12 200.100.5,5.8 900 3,56 Flexure V3

Kurva tegangan dan regangan model diambil dari kurva pengujian yang dilakukan oleh peneliti Yurisman, dkk (2010)

sebagaimana Gambar 6. Pembebanan dilakukan secara monotonik dan siklik dengan pola pembebanan sesuai AISC

2010 sebagaimana Gambar 7.

Verifikasi Model

Untuk mengontrol akurasi dari model yang dibuat dan asumsi yang digunakan dalam penelitian ini,

dilakukan perbandingan hasil uji eksperimen model link dari peneliti Yurisman, dkk (2010) dan model

struktur EBF-K dari peneliti Utomo (2011).

Model link berpengaku diagonal (Yurisman dkk, 2010)

Link dimodelkan mengunakan profil WF 200.100. 5,5.8 mm dengan panjang link 400 mm dan tebal pengaku

vertikal 10 mm dan pengaku badan diagonal 4,2 mm. Pemodelan struktur dan hasil pengujian eksperimen

dapat dilihat pada Gambar 8. Dimana hasil perilaku model mendekati perilaku dari hasil eksperimen.

Model struktur EBF type K (Utomo, 2011)

Model struktur EBF-K dimodelkan dengan lebar dan tinggi masing-masing 3 dan 2 meter serta panjang link

240 mm. Profil yang digunakan profil WF ukuran 100.100.6.8 mm dengan tebal pengaku badan vertikal

antara 10 mm dan pengaku pada ujung link setebal 15 mm serta jarak pengaku 80 mm. Pemodelan struktur

Gambar 7. Pola pembeban siklik sesuai AISC 2010 Gambar 6. Kurva tegangan dan regangan model numerik

Gambar 8. Perbandingan hasil numerik dengan eksperimen untuk link berpengaku badan diagonal

a. Numerik b. Eksperimen (Yurisman, dkk, 2010)

Rekayasa Struktur

7

KNPTS 2013

dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Pemodelan struktur dan elemen link b. Model link berpengaku vertikal a. Model Struktur

Hasil numerik kurva hysteristic antara gaya dan perpindahan pada Gambar 10 terlihat hasil yang mendekati

sama dengan eksperimental. Pola perilaku struktur dapat dilihat pada Gambar 11.

Hasil Numerik dan Pembahasan

a. Tahap I (Model Link) Dari 68 elemen link terdapat 36 model V, 20 model D dan 12 model M sebagaimana Tabel 4. Hasil analisis

selanjutnya dihitung nilai rotasi inelastik link dengan rumus sesuai Tabel 1. Selanjutnya nilai ini diplot

dalam kurva hubungan antara kapasitas rotasi inelastik link dengan rasio panjang link sebagaimana dapat

dilihat pada Gambar 12.

Tabel 4 Rincian konfigurasi pengaku berdasarkan panjang link

a/e N V1 V2 V3 D1 D2 D3 M2 M3 Syarat Rotasi

Shear 40 8 8 4 4 4 4 4 4 0,08

Intermediate 20 4 4 4 4 1 1 1 1 0,02-0,08

Flexure 8 2 2 0 0 1 1 1 1 0,02

Jumlah 68 14 14 8 8 6 6 6 6 Penentuan nilai rotasi inelastik didefinisikan sebagai rotasi inelastik dimana kurva backbone dari kurva

hysteristic saat kekuatan berkurang sebesar 80 % dari kekuatan ultimit akibat tekuk lokal sebagaimana

Gambar 13. Untuk struktur dimana link tidak mengalami pengurangan kekuatan, kapasitas rotasi inelastik

Rekayasa Struktur

8

KNPTS 2013

maksimum diambil sebesar 0,1 (syarat AISC 2005 sebesar 0,08). Hasil perhitungan rotasi link untuk masing-

masing elemen link dapat dilihat pada Tabel 5 berikut :

Tabel 5. Hasil perhitungan rotasi inelastik dari elemen link

Model syarat (rad)

Nilai

Analitis

(rad)

Model syarat (rad)

Nilai

Analitis

(rad)

Model syarat (rad)

Nilai

Analitis

(rad)

LS01V1A 0,08 0,06 LS25D2B 0,08 0,08 LF49D2B 0,02 0,04

LS 02V2A 0,08 0,10 LS26D3B 0,08 0,097 LF50D3B 0,02 0,06

LS03V3A 0,08 0,089 LS27M2B 0,08 0,092 LF51M2B 0,02 0,04

LS04D1A 0,08 0,12 LS28M3B 0,08 0,14 LF52M3B 0,02 0,05

LS05D2A 0,08 0,15 LS29V1B 0,08 0,095 LF53V1B 0,02 0,008

LS06D3A 0,08 0,09 LS30V2B 0,08 0,126 LF54V2B 0,02 0,035

LS07M2A 0,08 0,14 LS31V1B 0,08 0,068 LF55V1B 0,02 0,015

LS08M3A 0,08 0,12 LS32V2B 0,08 0,128 LF56V2B 0,02 0,045

LS09V1A 0,08 0,07 LI33V3B 0,078 0,06 LS57V3C 0,08 0,078

LS10V2A 0,08 0,08 LI34D1B 0,078 0,05 LS58D1C 0,08 0,08

LS11V1A 0,08 0,08 LI35V1B 0,078 0,065 LS59D2C 0,08 0,1

LS12V2A 0,08 0,09 LI36V2B 0,078 0,048 LS60D3C 0,08 0,074

LS13V3A 0,08 0,10 LI37V3B 0,078 0,068 LS61M2C 0,08 0,086

LS14D1A 0,08 0,11 LI38D1B 0,078 0,07 LS62M3C 0,08 0,077

LS15D2A 0,08 0,12 LI39D2B 0,078 0,085 LS63V1C 0,08 0,077

LS16D3A 0,08 0,08 LI40D3B 0,078 0,04 LS64V2C 0,08 0,08

LS17M2A 0,08 0,08 LI41M2B 0,059 0,02 LI65V1C 0,065 0,06

LS18M3A 0,08 0,09 LI42M3B 0,059 0,025 LI66V2C 0,065 0,05

LS19V1A 0,08 0,075 LI43V1B 0,059 0,03 LI67V3C 0,065 0,09

LS20V2A 0,08 0,12 LI44V2B 0,059 0,026 LI68D1C 0,065 0,08

LS21V1A 0,08 0,105 LI45V1B 0,059 0,04

LS22V2A 0,08 0,12 LI46V2B 0,059 0,038

LS23V3A 0,08 0,09 LI47V3B 0,059 0,039

LS24D1A 0,08 0,082 LI48D1B 0,059 0,045

kurva backbone Vmax

Gambar 13. Kurva hysteristic penentuan

kapasitas rotasi inelastik link

Gambar 12. Kurva Kapasitas inelastic dengan

ratio panjang link

(a) Link Pendek (b) Link Menengah

Gambar 14. Perilaku dan tegangan Von Misses elemen link vertikal dan Diagonal

Dari Gambar 12 terlihat untuk link dengan katagori shear link memenuhi semua syarat kapasitas rotasi yang

diizinkan untuk jarak pengaku model V3 dan V2 seperti dengan kurva hysteristic Gambar 8 namun untuk V1

nilai yang disyaratkan tidak tercapai karena terjadinya tekuk lokal pada sayap. Link menengah (intermediate)

terdapat beberapa model tidak dapat mencapai nilai yang disyaratkan termasuk link panjang terutama

pengaku V1 dan V2, kecuali model D dan M dimana kapasitas rotasi inelastik dapat dicapai. Penyebab tidak

dicapai nilai kapasitas inelastik karena tekuk lokal pada ujung sayap dan nilai regangan yang telah melebihi

nilai regangan putus. Fenomena ini dapat dilihat dari perilaku dan tegangan Von Misses dari model pada

Rekayasa Struktur

9

KNPTS 2013

Gambar 14 dimana kelelehan terjadi pada ujung flens disertai dengan buckling. Hal ini menyebabkan

pengurangan kekuatan dengan cepat sebagaimana Gambar 13.

b. Tahap II (Struktur) Hasil kajian secara numerik menunjukan bahwa struktur EBF-K dengan pengaku badan vertikal dan diagonal

menghasilkan rotasi sebesar 0,08 radian sebagaimana yang disyaratkan dalam AISC 2010. Gambar 15

menunjukkan kurva hysteristic dan kelelehan dari link pada saat rotasi link telah mencapai nilai 0,008 baik

untuk model pengaku V maupun M.

Dari model hysteristik terlihat kurva yang gemuk, simetri, stabil tanpa ada terjadi pincing disertai juga

dengan terlihatnya efek baushinger. Mekanisme leleh diawali dengan kelelehan pada link sebagaimana yang

diharapkan sebagai salah satu elemen yang akan mendisipasi energi gempa dimana detil kelelehan dapat

dilihat pada Gambar 14 dan Gambar 15 untuk detil link sedangkan bagian diluar link (balok, kolom dan

bresing) tetap dalam kondisi elastik.

Dengan menggunakan perhitungan yang sama seperti Tabel 5, hasil kapasitas rotasi inelastik link dengan

rasio panjang link dapat dilihat pada Gambar 16. Link menengah dan panjang dengan konfigurasi V1 syarat

inelastik tidak dapat dicapai. Seperti model SV480A yang mengalami tekuk bresing pada Gambar 17 dimana

saat kondisi ini kekuatan dari kurva hysteristic menjadi berkurang sebagaimana Gambar 17.

Gambar 16. Sudut rotasi inelastik link dengan

rasio panjang link untuk Tahap II

Gambar 15. Detil kelelehan pada elemen link

Gambar 17. Kuva hysteristic dan tegangan von misses dari portal K

Rekayasa Struktur

10

KNPTS 2013

4. KESIMPULAN AWAL

Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa konfigurasi pengaku dapat meningkatkan kinerja elemen link maupun

struktur portal baik segi kekuatan, kekakuan, daktilitas maupun energi disipasi dengan kinerja terbaik dihasilkan untuk

konfigurasi pengaku diagonal baik type D atau M dimana kapasitas inelastik yang disyaratkan dapat dicapai.

DAFTAR PUSTAKA

American Institute of Steel Construction (2010). Seismic Provision for Structural Steel Buildings, AISC,Inc.

Berman, J.W., and Bruneau, M.(2013). Overview of The Development of Design Recommendations for EBF Links With Built-up Box Sections, Engineering Journal, 50 (1), pp. 21-31.

Berman, J.W., Okazaki, T., and Hauksdottir, H.O. (2010), Reduced Link Sections for Improving the Ductility of Eccentrically Braced Frame Link-to-Column Connections, Journal of Structural Engineering, ASCE.

Berman, J.W., and Bruneau, M. (2008b). Tubular Links for Eccentrically Braced Frames Part 2: Experimental Verification, J. Struct. Eng., 134:5, 702-712.

Berman, J.W., and Bruneau, M. (2007). Experimental and Analytical Investigation of Tubular Links for Eccentrically Braced Frames, Engineering Structures, 29:8, 19291938.

Berman, J.W., and Bruneau, M. (2008a). Tubular Links for Eccentrically Braced Frames Part 1: Finite Element Parametric Study. J. Struct. Eng., 134:5, 692-701.

Bulic, M., Androic, B., and Cauevic, M. (2011). Experimental Investigation Of Short Links in Shear, Journal EUROSTEEL, Budapest, Hungary.

Chao, S.H., Khandelwal, K., and El-Tawil, S. (2006). Ductile Web Fracture Initiation in Steel Shear Links, Engineering Journal, 43 (3), pp. 173-200.

Daneshmand, A., and Hashemi, B.H. (2011). Performance of Intermediate and Long links in eccentrically Braced Frames, Journal of Constructional Steel Research, Elsevier.

Engelhardt, M.D., and Popov, E.P. (1992). Experimental Performance of Long Links in Eccentrically Braced Frames, Journal of Structural Engineering, Vol.118, No.11:3067-3088, November, ASCE.

Gobarah A., and Ramadan.T. (1991). Seismic Analysis of Links of Various Lengths in Eccentrically Braced Frames, Can. Journal of Civ. Eng., 140-148.

Hjelmstad, K.D., and Popov, E.P. (1984). Characteristics of Eccentrically Braced Frame, Journal of Structural Engineering, 110 (2), pp. 340-353.

Hashemi, S.H. (2011). Ductility and Ultimate Strength of Eccentrically Braced Frame, International Conference on Advanced Materials Engineering, IPCSIT vol.15, Singapore.

Kasai, K., and Popov, E.P. (1986). General Behavior of WF Steel Shear Link Beams, Journal of the Structural Division, Vol.112, No.2:362-382, February, ASCE.

Kurdi, (2002). Kajian Perilaku Struktur Rangka Baja Diperkaku Eksentrik Tipe-D Akibat Beban Siklik, Tesis Magister Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung.

Kurdi, Budiono,B., dan Yurisman (2013). Studi Numerik Usulan Jarak Pengaku Badan Diagonal Link Geser Pada Struktur Baja Eccentrically Braced Frame Type-D, Jurnal Teknik Sipil ITB , Vol.20 No.2 Agustus 2013, Program Studi Teknik Sipil ITB.

Kurdi, Budiono,B., dan Yurisman (2013). Studi Numerik Peningkatan Kinerja Struktur Baja Eccentrically Braced Frame Type-D Dengan Modifikasi Pengaku Badan Link Geser, Konferensi Nasional Teknik Sipil 7 (KoNTekS7), Solo, 24-26 Oktober 2013.

Malley, J.O., and Popov, E.P. (1983). Shear Links in Eccentrically Braced Frames, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 109, no. 10.

Maalek, S., Adibrad, M.H., and Moslehi, Y. (2012). An Experimental Investigation of The Behavior of EBFs , Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Structures and Buildings, 165 (4).

Mansour, N., Christopoulos, C., and Tremblay, R. (2011). Experimental Validation of Replaceable Shear Links for Eccentrically Braced Steel Frames, J. Struct. Eng, 137 (10), pp. 1141-1152.

Naghipour, M., Javadi, N., and Naghipour, A. (2011). Investigation of RBS Connection Ductility in Eccentrically Braced Frame, Procedia Engineering, Elsevier.

Rekayasa Struktur

11

KNPTS 2013

Okazaki, T., Arce, G., Ryu, H.C., and Engelhardt, M.D. (2005). Experimental Study of Local Buckling, Over strength, and Fracture of Links in Eccentrically Braced Frames, Journal of Structural Engineering, 1526-1535, October, ASCE.

Okazaki, T., Engelhardt, M.D., Drolias, A., Schell, E., Hong, J.K., and Uang, C.M. (2009). Experimental Investigation of Link-to-column Connections in Eccentrically Braced Frames, Journal of Constructional Steel Research, 65 (7), pp. 1401-1412.

Ohsaki, M., and Nakajima, T. (2012). Optimization of Link Member of Eccentrically Braced Frames for Maximum Energy Dissipation, Journal of Constructional Steel Research, 75, pp. 38-44.

Popov, E.P. (1983). Recent Research on Eccentrically Braced Frames, J. Struct. Eng, 5(1): 3-9. Popov, E.P., Kasai, K., and Engelhardt, M.D. (1986). Advances in Design of Eccentrically Braced Frames,

Proc. Pacific Structural Steel Conference Auckland, New Zealand.

Prinz, G.S., and Richards, P.W. (2009). Eccentrically Braced Frame Links with Reduced Web Sections, Journal of Constructional Steel Research, Elsevier.

Richards, P.W., and Uang, C.M. (2005). Effect of Flange Width-Thickness Ratio on Eccentrically Braced Frames Link Cyclic Rotation Capacity, J. Struct. Eng, 1546-1552, October, ASCE.

Richards, P.W., and Uang, C.M. (2006). Testing Protocol for Short Links in Eccentrically Braced Frames, Journal of Structural Engineering, 1183-1191, August, ASCE.

Utomo,W.Y. (2011). Kajian Eksperimental Kinerja Portal SRBE Dengan Link Yang Dapat Digantikan, Tesis Magister Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung.

Yurisman, Budiono,B., Mustopo,M.,dan Made.S. (2010). Behaviour of Shear Link of WF Section with Diagonal Web Stiffener Braced Frame (EBF) of Steel Structure, ITB Journal of Engineering Science (international journal), Vol.42 No.2, November 2010.

Rekayasa Struktur

12

KNPTS 2013

PERILAKU HISTERETIK JOIN BALOK KOLOM REACTIVE

POWDER CONCRETE PRATEGANG PARSIAL

Nurjannah, S.A.1, Budiono, B.

2, dan Imran, I

2

1Mahasiswa Program Doktor Teknik Sipil, Program Pasca Sarjana, Fakultas Teknik Sipil dan

Lingkungan,Institut Teknologi Bandung (ITB), Indonesia, Email: nurjannah_sa@yahoo.co.id 2Guru Besar Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung

(ITB), Indonesia

ABSTRAK

Indonesia merupakan negara yang sebagian besar wilayahnya mempunyai potensi

gempa.Untuk mengantisipasi kejadian gempa, struktur bangunan gedung bertingkat tinggi

harus memenuhi syarat teknis sehingga memenuhi kriteria ketahanan gempa.Untuk

memenuhi kebutuhan tersebut, kekuatan struktur didukung oleh kuat tekan beton yang tinggi

dan suatu sistem struktur.Salah satu jenis beton dengan kuat tekan tinggi adalah Reactive

Powder Concrete (RPC).Saat ini, penelitian tentang RPC dari sisi material telah banyak

dilakukan, sementara penelitian mengenai RPC dari sisi struktur masih terbuka untuk

pengeksplorasian. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui kinerja sistem struktur join

balok kolom RPC prategang parsial di bawah beban aksial konstan dan lateral siklik statik

sebagai simulasi beban gempa. Sistem ini diharapkan mempunyai kinerja yang baik terhadap

beban gempa.Penelitian dilakukan secara eksperimental dan numerik.Penelitian

eksperimental material dilakukan terhadap 36 benda uji silinder berdiameter 10 cm dan tinggi

20 cm berdasarkan tiga jenis desain campuran beton dengan perbedaan pada komposisi

bahan tambahan serat baja dan superplastisizer. Benda uji silinder diuji pada umur 7, 14, dan

28 hari. Parameter yang ditinjau adalah nilai kuat tekan beton, nilai kuat tarik beton, dan

nilai modulus elastisitas. Untuk mengetahui kadar total total SiO2, Fe2O3,dan Al2O3 yang

bersifat amorfos di dalam RPC, dilakukan uji XRF (X-Ray Fluorescence) dan dianalisis

dengan XRD (X-Ray Diffraction). Penelitian eksperimental struktur menggunakan benda uji

berupa dua sistem struktur yang masing-masing yang terdiri dari satu join balok kolom

interior dan satu join balok kolom eksterior prategang parsial. Parameter yang ditinjau adalah

nilai regangan beton di daerah sendi plastis balok, nilai regangan baja di titik-titik yang

diperkirakan sebagai tempat terjadinya sendi plastis balok dan di daerah yang menerima

beban terbesar pada kolom dan zona join. Hasil pengujian dianalisis untuk mengetahui

kinerja benda uji join yang berupa nilai degradasi kekuatan, degradasi kekakuan,

daktilitas,faktor reduksi gempa, disipasi energi, dan pola retak, serta untuk menilai kinerja

struktur sesuai dengan kriteria di dalam ACI 318-08 Building Code Requirements for

Structural Concretetentang kinerja struktur join balok kolom yang menahan beban gempa.

Penelitian secara numerik dilakukan dengan menganalisis model konstitutif join balok kolom

interior dan eksterior menggunakan Metoda Elemen Hingga. Pemodelan tersebut digunakan

untuk memverifikasi hasil uji eksperimental struktur. Hasil penelitian ini adalah komposisi

desain campuran RPC dengan material lokal serta kinerja sistem struktur sistem join balok

kolom monolit RPC prategang parsial.

Kata kunci: Reactive Powder Concrete, prategang parsial, disipasi energi.

1. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Indonesia merupakan negara dengan potensi kegempaan yang besar. Penelitian di bidang gempa telah

menghasilkan peta wilayah kegempaan di Indonesia di mana sebagian besar wilayah Indonesia berpotensi

gempa yang cukup tinggi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1. Untuk mengantisipasi kejadian gempa,

struktur bangunan gedung bertingkat tinggi harus memenuhi syarat teknis sehingga memenuhi kriteria

ketahanan gempa. Pemilihan material beton Reactive Powder Conrete yang memiliki kuat tekan tinggi dan

daktilitas tinggi serta perkuatan menggunakan baja prategang parsial yang terdiri dari baja tulangan biasa dan

Rekayasa Struktur

13

KNPTS 2013

kabel baja prategang diharapkan mampu memenuhi kriteria ketahanan struktur tersebut. Penelitian yang

pernah dilakukan di Institut Teknologi Bandung memperlihatkan bahwa sistem join balok kolom eksterior

dengan material Reactive Powder Concrete tanpa baja tulangan prategang memiliki kekuatan menahan beban

gempa dengan pola keruntuhan di pangkal balok, yaitu sendi plastis sebagai elemen yang paling banyak

mendisipasi energi gempa. Hal ini sesuai dengan prinsip balok lemah kolom kuat(Naibahu dan Budiono,

2013).

Gambar 1. Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 10%

dalam 50 tahun. Sumber: Kementerian Pekerjaan Umum, didukung oleh Institut Teknologi Bandung,

BNPB, BMKG, LIPI, Kementerian energi dan Sumber Daya Mineral, serta Kementerian Ristek dan

Teknologi

Kerangka Kerja Teori

Salah satu teknologi baru di bidang teknik sipil adalah Reactive Powder Concrete (RPC).Hasil penelitian

secara material membuktikan bahwa RPC mempunyai kuat tekan sangat tinggi (bisa mencapai 70 s.d. 200

MPa), kuat tarik lebih kurang dua kali kuat tarik beton normal (20 50 MPa), dan kuat lentur sekitar 100 MPa (Aydin, et. al).Sifat getas RPC diimbangi dengan penambahan serat baja yang bisa meningkatkan

daktilitas RPC.

Detil sistem struktur join balok kolom dirancang berdasarkan SNI 02-2847-2002 dan SNI 03-1726-2012.

Penggunaan kabel baja prategang diperlukan untuk meningkatkan kemampuan struktur dalam menahan

beban geser dan meningkatkan kemampuan struktur untuk menahan beban gravitasi dan beban gempa.

2. PERUMUSAN MASALAH

Saat ini, penelitian tentang RPC dari sisi material telah banyak dilakukan, sementara penelitian mengenai

RPC dari sisi struktur masih terbuka untuk pengeksplorasian.Rencana penelitianini adalah mengkaji

kelayakan penggunaan RPC sebagai material suatu sistem struktur join balok kolom monolit interior dan

eksterior dengan perkuatan baja prategang parsial. Dalam pengujian, join tersebut dibebani gaya aksial

konstan dan lateral siklikstatik.

Hipotesis

Beton yang diperkuat dengan kabel baja prategang telah secara umum digunakan pada struktur bangunan

bertingkat sedang sampai dengan bertingkat tinggi untuk menahan beban gempa dan gravitasi, terutama pada

rangka dengan bentang balok panjang. Studi laboratorium telah menunjukkan bahwa rangka momen lentur

pracetak atau prategang dapat memberikan level keamanan dan layanan selama dan sesudah kejadian gempa,

Rekayasa Struktur

14

KNPTS 2013

di mana level tersebut mencapai atau melebihi level yang disyaratkan dalam peraturan American Concrete

Institute(ACI) 318-08Bab 21. Maka, diharapkan kinerja benda uji join balok kolom interior dan eksterior

dengan dengan material RPC yang diperkuat dengan baja prategang parsial dapat diaplikasikan pada struktur

join balok kolom dengan bentang yang panjang serta kuat menahan beban gempa dan gravitasi pada struktur

bangunan bertingkat sedang sampai dengan bertingkat tinggi.

3. PETA JALAN PENELITIAN

Riset mengenai struktur join balok kolom telah dimulai sejak tahun 1998 di Kelompok Keahlian Struktur,

Program Studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Bandung. Penelitian ini disusun berdasarkan Peta Jalan (Road

Map) penelitian Kelompok Keahlian (KK) Struktur ITB. Tahapan riset yang diusulkan adalah pada posisi

jangka menengah (warna abu-abu), di mana hasil riset adalah suatu sistem struktur join balok kolom dengan

perilaku memenuhi kriteria kekuatan struktur yang ditetapkan dalam ACI 318-08 seperti yang diperlihatkan

pada Tabel 1.

Tabel 1. Peta Jalan Riset di Kelompok Keahlian Struktur, Program Studi Teknik Sipil, Institut

Teknologi Bandung

Jangka Pendek

(1998-2001)

Jangka Menengah

(2002-2014)

Jangka Panjang

(2015-...)

Tahap Inisiasi

- Perilaku Balok

Prategang Parsial

Pratarik Terhadap

Beban Siklis

- Analisis Penampang

Beton Prategang

Parsial Akibat Beban

Momen Siklis dan

Tekan Aksial Konstan

- Perilaku Sambungan

Balok-Kolom Pracetak

Tahap Pengembangan - Analisis Perbaikan

dan Perilaku Join

Eksterior Monolit dan

Pracetak di Bawah

Beban Siklis dengan

Metoda Prepacked

Agregate Concrete dan

Beton Polimer

- Evaluasi Perilaku

Sambungan Kolom

Komposit Baja-Beton

dan Balok Beton

Bertulang dengan

Pembebanan Siklik

Statik

- Perilaku Histeretik

Join Balok Kolom

(JBK) Reactive

Powder Concrete

(RPC)

Tahap Lanjut - Sistem struktur join balok

kolom tahan gempa

Rekayasa Struktur

15

KNPTS 2013

4. TUJUAN PENELITIAN

Sesuai dengan latar belakang yang telah diuraikan, tujuan penelitian ini adalah mengkaji kelayakan

penggunaan RPC sebagai material suatu sistem struktur join balok-kolom monolit interior dan eksterior

dengan tulangan baja prategang parsial yang terdiri dari baja tulangan biasa dan kabel baja prategang. Join

tersebut dibebani gaya aksial konstan dan lateral siklik sebagai beban gempa kuasi statik. Secara detil, tujuan

penelitian adalah sebagai berikut:

a. Memperoleh komposisi campuran beton yang menghasilkan jenis beton RPC dengan material lokal.

b. Memperoleh nilai kinerja struktur sistem join balok kolom monolit dengan beton RPC dengan tulangan baja prategang parsial. Parameter yang ditinjau adalah kriteria kekuatan struktur

berdasarkan ACI 318-08, degradasi kekuatan, degradasi kekakuan, daktilitas,faktor reduksi gempa,

disipasi energi, dan pola propagasiretak.

c. Mengetahui tipe keruntuhan hubungan join balok-kolom RPC.

d. Menghasilkan suatu sistem struktur join balok kolom yang memenuhi kriteria struktur dalam menahan beban gravitasi dan beban gempa.

5. MANFAAT PENELITIAN

Beberapa manfaat penelitian ini yang diharapkan dapat memecahkan masalah startegis yang berskala

nasional adalah sebagai berikut:

a. Memberikan informasi penelitian penggunaan elemen struktur berbasis RPC sehingga memberi terobosan baru kepada industri konstruksi beton.

b. Sebagai bahan masukan terhadap pengembangan infrastruktur bangunan gedung rangka terbuka, khususnya untuk komponen struktur join balok-kolom yang memiliki kemampuan menahan beban

lebih besar daripada beton normal, yang ditimbulkan oleh aktifitas seismik, sehingga tetap memiliki

perilaku yang baik pada keadaan layan (service) maupun pada keadaan batas (ultimate).

c. Sebagai bahan masukan terhadap peraturan desain beton bertulang yang ada sekarang khususnya mengenai pendetailan tulangan transversal dan longitudinal dengan memanfaatkan material Reactive

Powder Concrete.

6. LUARAN PENELITIAN

Hasil penelitian ini akan dipublikasikan pada jurnal nasional terakreditasi, jurnal internasional, prosiding

seminar nasional, danprosiding seminar internasional.

7. RANCANGAN PENELITIAN

Penelitian akan dilakukan dengan analisis numerik,eksperimen material, dan eksperimen struktur. Hasil

analisis numerik digunakan untuk memperoleh perkiraan kinerja benda uji join dalam eksperimen struktur.

Dalam analisis numerik, sistem struktur dimodelkan menggunakan Metoda Elemen Hingga (MEH) berupa

model konstitutif dengan data material berdasarkan hasil uji ekperimen material.Hasil uji eksperimen struktur

dibandingkan dengan analisis numerik.Rancangan tahap penelitian dilakukan seperti yang tertera pada

Gambar 4.

Rekayasa Struktur

16

KNPTS 2013

STUDI

LITERATUR

DEFINISI

MASALAH/

PERTANYAAN

PENELITIAN

KERANGKA

TEORETISHIPOTESIS

METODE

PENELITIAN

1. Kebutuhan pembangunan

gedung ke arah vertikal

untuk menghemat ruang

yang tersedia di perkotaan

2. Kebutuhan suatu sistem

struktur join balok-kolom

tahan gempa

3. Hasil penelitian dari para

peneliti sebelumnya

4. Kecenderungan suatu

sistem struktur tertentu

memiliki kinerja yang baik

1. Desain campuran

RPC menghasilkan

kuat tekan, kuat

tarik, dan daktilitas

yang tinggi

2. Kemungkinan

penggunaan RPC

diaplikasikan pada

sistem struktur join

balok-kolom

3. Pemilihan struktur

join balok-kolom

prategang parsial

sebagai benda uji.

1. Bagaimana komposisi desain

campuran RPC

2. Berapa banyak penambahan serat

baja agar RPC cukup daktail

3. Berapa persen Momen Prategang/

Momen Baja tulangan biasa yang

menghasilkan struktur yang daktail dan

memenuhi semua kriteria kinerja join

balok-kolom yang dibebani siklik

lateral dan aksial konstan menurut ACI

318-08

4. Bagaimana letak baja tulangan dan

kabel prategang yang memudahkan

pelaksanaan pembuatan benda uji

5. Bagaimana detil tulangan dan desain

campuran yang paling ekonomis.

1. Desain campuran RPC

membutuhkan bahan aditif

superplasticizer untuk

meningkatkan kekuatan

beton dan membutuhkan

serat baja untuk

meningkatkan daktilitas.

2. Disipasi energi yang

besar dalam menyerap

beban gempa serta

pemenuhan tiga kriteria

struktur yang ditetapkan

dalam ACI 318-08 dapat

dicapai dengan desain

campuran RPC tertentu,

dimensi benda uji tertentu,

dan detil tulangan

prategang parsial tertentu.

1. Dengan desain

campuran RPC tertentu,

pengaturan dimensi, dan

detil tulangan prategang

parsial tertentu,

diharapkan benda uji join

balok-kolom mampu

memenuhi tiga kriteria

struktur menurut ACI

318-08 dan memiliki

kinerja yang baik.

EKSPERIMEN

(PENGUMPULAN

DATA)

PEMODELAN

SECARA

NUMERIK

ANALISIS

DATA

PENGUJIAN

HIPOTESIS

PENARIKAN

KESIMPULAN

1. Pengolahan

data hasil uji

silinder dan hasil

uji join

2. Pembandingan

pemodelan

numerik dengan

hasil uji join.

1. Apakah sistem struktur

join balok-kolom prategang

parsial RPC dapat

memenuhi kriteria struktur

menurut ACI 318-08?

1. Sistem struktur join balok-

kolom prategang parsial RPC

memenuhi kriteria struktur

menurut ACI 318-08 karena

beberapa hal (dijabarkan)PENULISAN

LAPORAN

PENELITIAN

Ya/Tidak

Ya

Tidak

Menentukan metode penelitian.

1. Pemodelan benda uji struktur dilakukan

dengan program NASTRAN untuk meneliti

perilaku perpindahan struktur, regangan beton,

regangan baja, daktilitas, rotasi join, disipasi

energi, dan lebar retak pada benda uji join.

2. Percobaan desain campuran RPC pada 36

silinder ukuran 10/20

3. Uji XRF (X-Ray Fluorescence) dan dianalisis

dengan XRD (X-Ray Diffraction) untuk

mengetahui kadar total total SiO2, Fe2O3, dan

Al2O3 yang bersifat amorfos di dalam RPC

4. Pengujian lateral kuasi statik siklik dan

aksial konstan pada empat join balok-kolom

(dua sistem struktur masing-masing

diaplikasikan pada satu join interior dan satu

join eksterior)

5. Pembandingan pemodelan numerik dengan

hasil uji struktur

1. Percobaan

desain campuran

RPC pada 36

silinder ukuran 10/

20

2. Uji XRF (X-Ray

Fluorescence) dan

dianalisis dengan

XRD (X-Ray

Diffraction)

3. Pengujian

lateral siklik statik

dan aksial konstan

pada empat join

balok-kolom

1. Pemodelan

benda uji join

balok kolom

interior dan

eksterior

dengan

program

NASTRAN

untuk meneliti

perilaku

perpindahan

struktur,

regangan beton,

regangan baja,

daktilitas, rotasi

join, disipasi

energi, dan

lebar retak pada

benda uji join.

Gambar 4 Rancangan Tahap Penelitian

Pengujian Material

Pengujian material dilakukan untuk memperoleh desain campuran rpc yang mempunyai kuat tekan, kuat tarik,

dan daktilitasyang cukup tinggi. Kuat tekan rpc bervariasi tergantung pada kondisi curing dan material

pembentuknya(aydin, et. Al).benda uji material adalah 36 silinder beton berdiameter 10 cm dan tinggi 20 cm

yang dibuat berdasarkan tiga desain campuran beton dengan perbedaan pada komposisi bahan tambahan serat

bajadan superplastisizer. Benda uji silinder diuji pada umur 7, 14, dan 28 hari.benda uji silinder di-steam

curing sejak umur satu hari sampai menjelang pengujian. Parameter yang ditinjau adalah nilai kuat tekan

beton, nilai kuat tarik beton, dan nilai modulus elastisitas. Untuk mengetahui kadar total total sio2, fe2o3,dan

al2o3 yang bersifat amorfos di dalam rpc, dilakukan uji xrf (x-ray fluorescence) dan dianalisis dengan xrd (x-

ray diffraction).

Analisis Numerik

Kajian numerik dilakukan sebagai studi awal untuk mengetahui parameter-parameter yang berpengaruh

terhadap perilaku hubungan balok-kolom akibat beban gravitasi dan beban lateral siklik statik. Peningkatan

pembebanan dilakukan dengan cara displacement control. Parameter yang diukuradalah perpindahan struktur,

regangan beton, regangan baja, daktilitas, rotasi join, disipasi energi, dan lebar retak. Kajian numerik

menggunakan metode elemen hingga nonlinier material yang terdapat di dalam software nastran. Benda uji

join balok kolom interior dan eksterior dengan elemen solid 3 dimensi (brick element) dan 8 titik nodal

dengan 3 derajat kebebasan translasi pada setiap nodal. Baja tulangan dimodelkan dengan elemen batang

(line element) 2 titik nodal dengan 3 derajat kebebasan pada tiap nodal. Pemodelan nodal adalah seperti yang

diperlihatkan pada gambar 5.

Rekayasa Struktur

17

KNPTS 2013

Elemen Beton Elemen Baja

Gambar 5. Elemen Beton dan Baja

Pengujian Struktural

Benda uji yang digunakan dalam pengujian struktural adalah dua benda uji join balok kolom interior dan dua

benda uji join balok kolom eksterior. Perbedaan benda uji adalah pada detil tulangan baja normal dan baja

prategang (rasio momen kabel prategang terhadap momen total).

Pengujian struktur menggunakan beberapa peralatan yang terdiri dari peralatan ukur dan peralatan

uji.Sebelum pengujian, peralatan ukur dikalibrasi dan dilakukan penyesuaian faktor koreksi yang ada pada

setiap alat ukur.Alat ukur yang digunakan adalah sebagai berikut:

a. Strain gaugebaja dan strain gauge beton

Strain gaugebajaberfungsi untuk mengukur regangan pada tulangan baja. Pada penelitian, digunakan

strain gaugebaja tipe FLA-6-11 yang dipasang dibeberapa tempat pada baja tulangan longitudinal dan

baja tulangan sengkang yang diperkirakan akan mengalami regangan ekstrim. Setiap benda uji join

interior dipasangi 58 strain gauge baja dan untuk setiap benda uji join eksterior digunakan 61 strain

gauge baja.Strain gauge beton digunakan untuk mengetahui regangan beton di serat terluar. Strain

gauge beton dipasang pada sendi plastis balok. Setiap benda uji join dipasangi 4 strain gauge beton.

b. LVDT (Linear Variable Displacement Transducer) dan Wire Gauge

LVDT berfungsi untuk mengukur perpindahan atau lendutan yang terjadi pada benda uji. LVDT

ditempatkan pada lokasi-lokasi yang akan diamati. Pada benda uji join balokkolom interior

digunakan19 transducer dan 1 wire gauge. Sedangkan untuk benda uji join eksterior digunakan 13 buah

transducer serta 1 wire gauge. Ukuran dan jumlah masing-masing LDVT yang dipasang pada setiap

benda uji join adalah sebagai berikut:

Transducer ukuran 25 mm : 10

Transducer ukuran 100 mm : 7

Transducer ukuran 200 mm : 1

Wire gauge ukuran 300 mm : 1

c. Alat Ukur Beban (load cell)

Load cell digunakan untuk mengetahui beban yang sedang diberikan pada perpindahan tertentu. Alat

ukur yang digunakan untuk mengukur beban horizontal adalahload cell berkapasitas 100 ton dan untuk

mengukur beban vertikal digunakan load cell berkapasitas 200 ton. Load cell dihubungkan dengan data

loggerdan komputer untuk memonitor dan merekam data yang diperoleh.

d. Inclinometer

Inclinometer adalah alat untuk mengukur rotasi. Inclinometer dipasang pada zona join.

Peralatan Pengujian Struktural

Benda uji join diletakan pada rangka penahan beban. Pembebanan diberikan pada taraf lantai satu dan taraf

lantai dua berupa beban lateral kuasi statik. Peralatan yang digunakan dalam pengujian adalah sebagai

berikut:

Rekayasa Struktur

18

KNPTS 2013

a. Reaction Frame

Reaction frameadalah rangkaian rangka baja profil yang didukung oleh lantai beton penahan aksi

(reaction floor) dan dinding beton penahan aksi (reaction wall) sebagai tempat untuk meletakan

benda uji.

b. Hydraulic Jack (dongkrak hidrolik)

Hydraulic jack berkapasitas 100 ton digunakan untuk memberikan beban lateral siklik statik dan

beban aksial tekanpada benda uji.

c. Pendel dengan Load Cell

Pendel dipasang agar benda uji dapat bergerak bebas pada arah horizontal dan vertikal. Gaya yang

terjadi pada pendel diukur dengan load cell.

d. Switch Box

Switch boxdigunakan sebagai terminal penghubung antara alat ukur yang digunakan dengan data

logger.

e. Data Logger

Data loggerdigunakan untuk merekam data yang dikeluarkan oleh strain gauge (regangan pada

tulangan), LVDT (perpindahan pada balok, kolom dan sambungan), dan besarnya beban yang diukur

dengan menggunakan load cellsecara serempak dan otomatis.

f. Komputer

Komputerdigunakan untuk merekam secara otomatis data regangan, perpindahan, dan beban yang

telah tercatat oleh data logger serta menampilkan grafik perilaku struktur pada salah satu titik yang

diamati ketika pengujian berlangsung.

Set up Benda Uji

Set up benda uji join balok kolom interior dan eksterior dapat dilihat pada Gambar 6 dan Gambar 7.

Properti Material, Geometri, dan Dimensi Benda Uji Struktur

Properti material, geometri, dan dimensi benda uji adalah sebagai uraian berikut.

Properti Baja Tulangan dan Kabel Baja Prategang

Properti baja tulangan normal yang akan digunakan dalam pengujian adalah sebagai berikut:

BJTP dengan fy = 240 MPa ( 10 mm)

BJTD dengan fy = 400 MPa (> 10 mm)

Properti kabel tulangan prategang yang akan digunakan dalam eksperimen adalah sebagai berikut:

Rekayasa Struktur

19

KNPTS 2013

Tipe kabel baja prategang : Uncoated 7-wire Stress-relieved dan Low Relaxation Prestressing Strand

Sistem pengangkuran : Freyssinet

Dasar perencanaan : Partial Posttension

Geometri dan Dimensi Benda Uji Struktur

Benda uji join balok kolom RPC prategang parsial terdiri dari empat macam:

Benda uji join balok kolom RPC prategang parsial interior dengan satu kabel prategang uncoated 7-wire Stress-relieved

Benda uji join balok kolom RPC prategang parsial eksterior dengan satu kabel prategang uncoated 7-wire Stress-relieved

Benda uji join balok kolom RPC prategang parsial interior parsial interior dengan dua kabel prategang uncoated 7-wire Stress-relieved

Benda uji join balok kolom RPC prategang parsial eksterior dengan dua kabel prategang uncoated 7-wire Stress-relieved

Parameter Kinerja Struktur

Dalam melaksanakan eksperimen struktur, nilai yang harus diperhatikan adalah besarnya lendutan dan

regangan yang terjadi, serta beban aksial konstan dan beban lateral siklik statik yang diaplikasikan pada

benda uji. Data hasil uji yang diolah akan menghasilkan tingkat kinerja struktur benda uji. Parameter kinerja

struktur join adalah sebagai berikut:

Faktor Kestabilan

Sesuai dengan ACI 318-08, kriteria ke-1 kestabilan suatu struktur adalah beban yang dicapai di akhir

pengujian harus lebih besar dari 75 % dari beban puncak.

Disipasi Energi

Sesuai dengan ACI 318-08, kriteria ke-2 kestabilan suatu struktur adalah nilai rasio disipasi energi relatif.

Nilai rasio disipasi energi relatif adalah nilai perbandingan antara luas yang dibentuk oleh hysteretic loop

pada story drift 3,571 % siklus ke-3 dengan luas jajaran genjang yang dibentuk dari ujung hysteretic loop

pada story drift 3,571 % siklus ke-2. Benda uji dapat dikatakan mempunyai perilaku yang baik jika rasio ini

lebih besar dari 0,125.

Nilai Perbandingan Gradien Kurva Beban Lateral-Defleksi

Sesuai dengan ACI 318-08,kriteria kestabilan struktur ke-3 adalah perbandingan nilai gradien antara batas

limit -0,3571 % dan +0,3571 % harus lebih besar atau sama dengan 0,05 kali nilai gradien awal modul

struktur pada siklus pembebanan pertama.

Nilai Daktilitas

Daktilitas benda uji ditentukan dari rasio lendutan pada saat beban maksimum atau pada saat benda uji masih

dalam kondisi stabil dengan lendutan pada saat leleh pertama.

Nilai Kuat Lebih Bahan (f1)

Nilai kuat lebih bahan merupakan perbandingan nilai kuat leleh (Vy) dengan kekuatan benda uji yang

dihitung berdasarkan kekuatan tekan beton (Vn).

Pola Retak dan Keruntuhan

Pola retak dan keruntuhan akan memperlihatkan proses saat benda uji masih dalam kondisi stabil sampai

dengan runtuh dan penyebab keruntuhan tersebut.

Metode Analisis dan Pengolahan Data

Hasil pengujian material menjadi dasar pemilihan desain campuran RPC yang memiliki kinerja terbaik. Hasil

analisis pengujian struktur adalah kinerja struktur join berdasarkan kriteria yang ditetapkan di dalam ACI

Rekayasa Struktur

20

KNPTS 2013

318-08, disipasi energi, daktilitas, nilai kuat lebih bahan, degradasi kekuatan, degradasi kekakuan, rotasi join,

serta propagasi dan pola retak. Hasil pemodelan secara numerik dibandingkan dengan hasil eksperimen

struktur. Parameter yang dibandingkan adalah perpindahan struktur, regangan beton, regangan baja, daktilitas,

rotasi join, disipasi energi, dan lebar retak.

DAFTAR PUSTAKA

ACI Committee (2008). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-08), American

Concrete Institute, Farmington Hills, USA.

ACI Comittee (1999). State of The Art Report on Partially Prestressed Concrete, ACI 423.5R-99, American

Concrete Institute, Farmington Hills, USA.

ACI Innovation Task Group 1 and Collaborators. ACI T1.2-03 (2003).Special Hybrid Moment Frames

Composed of Discretely Jointed Precast and Post-Tensioned Concrete Members, American Concrete

Institute, Farmington Hills, USA.

Aydin, S; Yazici, H., Yardimci,M. Y.; and Yiiter, H. (2010). Effect of Aggregate Type on Mechanical Properties of Reactive Powder Concrete. ACI Materials Journal. September-October, p. 441-449.

Badan Standardisasi Nasional (2002). SNI 0317262002Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, Jakarta, Indonesia.

Badan Standardisasi Nasional (2012). SNI 031726201x Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung dan Nongedung, Jakarta, Indonesia.

Badan Standardisasi Nasional (2002). SNI 0328472002 Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, Jakarta, Indonesia.

Kementerian Pekerjaan Umum, didukung oleh Institut Teknologi Bandung, BNPB, BMKG, LIPI,

Kementerian energi dan Sumber Daya Mineral, serta Kementerian Ristek dan Teknologi, Peta Hazard

Gempa Indonesia 2010 (2010). Jakarta, Indonesia.

Watanabe, F. (1994). Seismic design of prestressed concrete buildings", Reports of Subvention for Research, The Building Center of Japan, No. 9307, Jepang.

Williamson, K.E. (2008). Prestressed Concrete Seismic Design.

Rekayasa Struktur

21

KNPTS 2013

KAJIAN NUMERIK PENGARUH KUAT TEKAN BETON PADA

PERILAKU STRUKTUR FLAT SLAB AKIBAT BEBAN LATERAL

SIKLIS

Ruddy Kurniawan1, Bambang Budiono

2 ,Awal Surono

2 dan Ivindra Pane

2

1Mahasiswa Program Studi Doktor Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi

Bandung, Email: Ruddy142@yahoo.com 3 Staf Pengajar, Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung

ABSTRAK

Keruntuhan struktur flat slab seringkali disebabkan oleh kegagalan transfer gaya geser

didaerah hubungan pelat kolom yang ditimbulkan oleh unbalanced moment akibat beban lateral siklis. Makalah ini menampilkan investigasi dengan metoda elemen hingga terhadap

pengaruh penggunaan material beton normal, mutu tinggi dan reactive powder concrete

(RPC) pada hubungan pelat kolom sebagai alternatif solusi untuk meningkatkan tahanan geser pelat. Meskipun studi dalam level material terhadap RPC telah menghasilkan sifat

mekanis beton dengan kinerja sangat tinggi, namun studi untuk mengetahui keandalam RPC

dalam peningkatan kinerja elemen struktur belum banyak dilakukan sampai saat ini.

Spesimen dalam studi ini berupa hubungan pelat kolom yang diberi beban gravitasi konstan diseluruh bidang pelat dan beban lateral siklis diujung atas kolom yang ditingkatkan secara

bertahap sampai drift 5,5%. Mutu beton divariasikan sebesar 30 MPa untuk Normal Strength Concrete (NSC), 50 MPa dan 75 MPa untuk High Strength Concrete (HSC) serta 90

MPa untuk RPC. Beton dimodelkan dengan elemen solid 3 dimensi 8 titik nodal. Baja

tulangan dimodelkan dengan elemen batang 2 titik nodal. Masing-masing titik nodal

memiliki 3 perpindahan translasi. Model konstitutif NSC, HSC dan RPC dari studi terdahulu

diadopsi untuk keperluan studi. Kriteria keruntuhan beton akibat tegangan multiaksial

menggunakan model Willam Warnke. Formulasi elemen hingga nonlinier material diaplikasikan pada spesimen untuk mendapatkan kurva histeresis beban perpindahan dan

distribusi tegangan spesimen. Hasil studi menunjukkan pada drift 5,5% hanya spesimen RPC yang belum mengalami degradasi kekuatan. Kapasitas beban lateral dan kekakuan

sekan pada saat ultimit semakin meningkat seiring dengan meningkatnya mutu beton.

Perpindahan spesimen RPC pada saat first yield lebih besar dibanding spesimen HSC dan

NSC. Disipasi energi spesimen RPC dan HSC relatif jauh diatas NSC.

Kata kunci: beban lateral siklis, nonlinier material, tahanan geser, degradasi kekuatan,

kekakuan sekan, disipasi energi

1. PENDAHULUAN

Sistem struktur flat slab beton bertulang telah dikenal secara luas pada sistem struktur bangunan. Pelaksanaan

konstruksi dan penggunaannya relatif ekonomis dan sederhana. Tidak terdapatnya balok pada sistem ini

menyebabkan acuan-perancah (formwork) dan tulangan menjadi lebih sedikit, ruang antar lantai menjadi

lebih besar dan waktu pelaksanaan menjadi lebih cepat. Disain struktur flat slab umumnya ditentukan oleh

dua kondisi, yaitu kondisi serviceability dan kondisi batas ultimit (ultimate limit state). Kondisi serviceability

berkenaan dengan antispasi terhadap lendutan pelat yang berlebihan, sehingga disyaratkan struktur flat slab

harus mempunyai kekakuan yang mencukupi selama masa layan. Kondisi batas ultimit berkenaan dengan

antispasi terhadap keruntuhan yang mungkin terjadi, yaitu keruntuhan lentur atau keruntuhan geser. Dalam

banyak kasus, keruntuhan geser dua arah (dikenal juga dengan sebutan keruntuhan punching shear) lebih

sering terjadi pada pelat di sekililing daerah muka kolom (Robertson dan Durrani, 1991, Tian et.al. 2008).

Keruntuhan punching shear disebabkan kegagalan pelat mentransfer tegangan geser ke kolom. Tegangan

geser dapat timbul karena beban gravitasi yang bekerja pada seluas bidang pelat. Ketika struktur menerima

beban lateral (seperti beban angin dan gempa), maka akan timbul momen tak imbang (unbalanced moment)

didaerah hubungan pelat kolom yang dapat meningkatkan tegangan geser didaerah tersebut. Propagasi retak

geser berlangsung sangat cepat, sehingga struktur flat slab seringkali tidak mempunyai daktilitas yang

Rekayasa Struktur

22

KNPTS 2013

mencukupi untuk bertahan dibawah beban lateral siklis atau beban gempa (Pan dan Moehle, 1989, Robertson

dan Johnson, 2006).

Usaha untuk meningkatkan tahanan geser struktur flat slab dengan cara mempertebal pelat atau

menggunakan drop panel atau column capital merupakan solusi yang tidak ekonomis dan juga tidak praktis.

Pelat yang lebih tebal akan meningkatkan biaya dan beban gravitasi pelat, sementara perubahan penampang

pelat pada penggunaan drop panel atau column capital akan mereduksi jarak antar lantai bangunan dan

membutuhkan banyak formwork. Oleh karena itu, metoda untuk mengatasi keruntuhan punching shear pelat

dengan tidak memodifikasi ketebalan pelat seringkali lebih disukai (Cheng dan Montesinos, 2010)

ACI 318-11 (2011) merekomendasikan penggunaan tulangan geser pada pelat muka kolom yang dapat

berupa stirrup atau shear studs. Studi Gunadi dkk. (2012) menunjukkan pelat-pelat yang diberi tulangan

geser tipe shear studs menghasilkan perilaku seismik yang sangat baik. Namun pemasangan tulangan geser

tidak praktis terutama untuk pelat yang relatif tipis. Heinzman (2012) et.al. menyatakan keruntuhan geser

masih memungkinkan terjadi diluar daerah tulangan geser dan didalam daerah tulangan geser akibat beton

hancur (crushing).

Penggunaan beton dengan mutu yang lebih tinggi pada struktur flat slab merupakan alternatif solusi untuk

mengatasi keruntuhan punching shear didaerah hubungan pelat-kolom. Peningkatan kuat tekan beton akan

meningkatkan tahanan geser pelat sehingga diharapkan akan dapat meningkatkan kinerja struktur flat slab.

Alternatif solusi ini didukung oleh kemajuan dibidang teknologi material beton dengan dihasilkannya

campuran beton dengan kuat tekan lebih dari 100 MPa.

Studi ini bertujuan untuk menentukan pengaruh mutu beton terhadap kinerja seismik yang meliputi kekuatan,

kekakuan dan disipasi energi pada struktur flat slab. Studi ini merupakan bagian dari penelitian tentang

perilaku hubungan pelat-kolom yang dikonstruksi dengan Reactive Powder Concrete (RPC). Studi Richard

dan Cheyrezy (1995), Roux, et.al (1996) pada beton RPC menghasilkan kekuatan dan durabiltas yang sangat

tinggi dibanding beton kinerja tinggi (High Performance Concrete), sehingga Russell dan Graybeal (2013)

mengkategorikan RPC sebagai Ultra High Performance Concrete (UHPC). Seiring dengan makin tingginya

ekspektasi para pelaku konstruksi terhadap kinerja struktur, maka kebutuhan terhadap penggunaan beton

kinerja tinggi semakin meningkat akhir-akhir ini. Oleh karena itu dibutuhkan peningkatan kuantitas studi-

studi terhadap perilaku elemen-elemen struktur yang menggunakan beton mutu sangat tinggi yang masih

sangat terbatas saat ini.

2. METODOLOGI

Metoda pengujian flat slab secara umum adalah dengan cara menguji hubungan pelat-kolom secara terpisah

(isolated slab-column connection test) dari prototipenya. Benda uji pelat disekeliling kolom dibatasi oleh

garis jalur kolom dalam arah lebar dan garis antara dua titik balik lentur (contraflexure) dalam arah

memanjang. Berdasarkan analisis elastis linier, titik balik lentur (momen lentur nol) terjadi pada jarak sekitar

0,22 L untuk beban gravitasi murni dan sekitar 0,5 L untuk beban lateral, dimana L adalah jarak antar sumbu

kolom kiri kanan (gbr.1).

jalu

r kolo

m

Benda Uji HubunganPelat - Kolom

Arah Beban Lateral

L

12 L

Gambar 1. Prototipe dan Model Pengujian FlatSlab

Rekayasa Struktur

23

KNPTS 2013

Bentuk Geometris dan Spesifikasi Benda Uji

Dimensi dan penulangan benda uji ditampilkan pada gambar 2. Skala perbandingan benda uji dengan struktur

prototipenya adalah 0,5 (half scale). Panjang, lebar dan tebal benda uji pelat berturut-turut adalah 3 m, 1,5 m

dan 0,12 m. Tumpuan kolom berupa sendi yang merepresentasikan titik balik lentur yang terjadi ditengah

tinggi kolom, sementara tumpuan kiri kanan pelat berupa rol yang merepresentasikan titik balik lentur yang

terjadi ditengah bentang pelat. Variasi benda uji berupa kuat tekan beton, yang terdiri dari 30 MPa untuk

beton normal (NSC), 50 dan 75 MPa untuk beton mutu tinggi (HSC) dan 90 MPa untuk RPC. Untuk semua

benda uji, rasio tulangan tarik yang terdapat pada serat atas pelat muka kolom adalah 0,65% dan rasio

tulangan tekan terhadap tulangan tarik sebesar 0,67.

D6 - 50

12 D16

Posisi Beban

300

200200

150

150

120

315

720

.

300

300

6 - 50

12 D16

1580

740

D6 - 100

6 D8

1035

2045

190

150350 340

890

540

1695

3000

D8 - 100

D8 - 150

Gambar 2. Dimensi dan Penulangan Benda Uji Flat Slab

Pembebanan Benda Uji

Pembebanan benda uji terdiri dari beban gravitasi dan beban lateral siklis dengan frekwensi sangat rendah

(quasi statik). Beban gravitasi bekerja merata seluas bidang permukaan pelat sebesar 813 kg/m2 yang

merupakan representasi dari dua kali berat sendiri pelat (karena benda uji merupakan half scale dari struktur

prototipe), beban mati tambahan sebesar 200 kg/m2 dan 30% beban hidup sebesar 300 kg/m2. Beban lateral

siklis diberikan dalam bentuk perpindahan lateral (storey drift) pada puncak kolom atas yang ditingkatkan

secara bertahap antara 1,25 1,5 dari perpindahan sebelumnya yang sesuai dengan ACI 374.1-05 (2005). Pada pengujian eksperimental, pada setiap level drift ratio tertentu dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali

untuk mengetahui degradasi kekuatan dan kekakuan pada setiap siklus, namun pada kajian numerik

pengulangan pembebanan hanya 1 kali pada setiap drift ratio (gbr.3). Arah perpindahan positif sesuai dengan

sumbu global x postif, yaitu arah ke kanan pada gambar 2.

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

Dri

ft R

atio

(%)

Siklus

0,0750,35 0,5

0,75 1,01,4

0,25

2,22,75

3,5

1,75

0,05 0,10,15

0,2

4,45,5

Gambar 3. Riwayat Pembebanan Benda Uji Flat Slab

Respons benda uji diperoleh dengan cara analisis elemen hingga nonlinier material 3 dimensi menggunakan

paket program Ansys V.11. Keluaran analisis berupa grafik histeresis beban lateral versus perpindahan

(dalam hal ini ditampilkan dalam bentuk drift ratio).

Rekayasa Struktur

24

KNPTS 2013

3. MODEL ELEMEN HINGGA

Pemodelan Material

Beton dimodelkan dengan elemen solid isoparametrik 3 dimensi (elemen SOLID65 pada Ansys V.11).

Elemen ini mempunyai 8 titik nodal dengan 3 derajat kebebasan translasi pada arah x, y dan z pada setiap

titik nodalnya (gbr. 4.a). Elemen ini mampu memodelkan deformasi plastis, retak (crack) pada ke 3 arah

sumbu orthogonal dan crushing beton.

Baja tulangan dimodelkan dengan elemen batang 3 dimensi (elemen LINK8 pada Ansys V.11). Elemen ini

mempunyai 2 titik nodal dengan 3 derajat kebebasan translasi pada arah x, y dan z pada setiap titik nodalnya

(gbr. 4.b). Elemen ini hanya dapat mengalami deformasi tekan dan tarik uniaksial, dan tidak dapat

mengalami deformasi lentur.

a) Elemen Beton di Koordinat Global dan L