1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Populasi penduduk di Indonesia bertambah dengan pesat setiap tahunnya. Seiring bertambahnya populasi penduduk makin banyak pula didirikan tempat tinggal. Hal ini menyebabkan makin sempitnya lahan untuk pertanian dan akan semakin berkurang setiap tahunnya. Oleh karena itu ide untuk mendirikan bangunan tingkat tinggi (pembangunan vertikal) yang hanya membutuhkan lahan secukupnya untuk menampung jumlah populasi yang banyak merupakan suatu hal yang menarik.

Makin tinggi suatu bangunan makin tinggi pula resiko yang diterima. Bangunan tingkat tinggi harus mampu menerima beban gempa yang kuat (zona 5 dan 6). Beberapa tahun terakhir ini banyak terjadi gempa yang menelan banyak korban, baik yang berupa harta benda maupun nyawa. Banyak tempat tinggal yang rusak bahkan hancur rata dengan tanah. Hal ini disebabkan karena bangunan tersebut tidak kuat, sehingga tidak mampu menahan gaya gempa yang kuat.

Unuk mampu menahan beban tersebut perlu di desain struktur yang kuat. Namun untuk mendapatkan struktur yang kuat diperlukan dimensi yang besar. Selain struktur harus kuat, struktur tersebut juga harus daktail yaitu :

a. Material daktail dimana material ini mampu mengalami deformasi inelastis yang besar tanpa kehilangan kekuatannya.

b. Elemen struktur dan penampang profil harus daktail

c. Struktur harus daktail dimana sambungan tidak boleh leleh atau rusak.

Oleh karena itu digunakan material baja sebagai sebagai struktur utama dan untuk menahan beban lateral (gempa dan angin) digunakan dinding geser pelat baja (steel

plate shear wall). Dinding geser pelat baja (Steel Plate

Shear Wall atau SPSW) adalah sebuah

sistem penahan beban lateral yang terdiri dari pelat baja vertikal padat, menghubungkan balok dan kolom di sekitarnya, dan terpasang dalam satu atau lebih plat sepanjang ketinggian struktur membentuk sebuah dinding penopang.

Sebagaimana ditentukan oleh beberapa eksperimental dan analitis penyelidikan, deformasi inelastis siklik SPSW menunjukkan kekakuan awal tinggi, bersifat sangat daktail, dan dapat menghilangkan sejumlah besar energi(Berman dan Bruneau

2003). Sifat ini sangat cocok untuk melawan dan mengurangi beban gempa secara memadai.

1.2 Rumusan Masalah Secara umum berdasarkan latar

belakang di atas, maka beberapa permasalahan yang akan dibahas dalam tugas akhir ini, antara lain:

1. Bagaimana perilaku atau respon inelastik (drift ratio, gaya geser dasar, simpangan atap) antara suatu bangunan dengan menggunakan steel

plate shear wall dibandingkan struktur baja biasa tanpa shear wall

(open frames)?

2. Apa keuntungan dan kerugian struktur menggunakan SPSW dibandingkan dengan struktur open frame biasa

1.3 Tujuan Penelitian Dari permasalahan yang ada di atas,

adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :

1. Menghitung respon inelastik (drift ratio, gaya geser dasar, simpangan atap) suatu bangunan dengan menggunakan steel plate shear wall dengan struktur rangka pemikul momen (open frames)

2. Menentukan keuntungan dan kerugian struktur menggunakan

2

SPSW dibandingkan dengan struktur open frame biasa

1.4 Batasan Masalah Lingkup pembahasan yang akan

dianalisa mencakup : 1. Pemodelan dengan memakai shear

walls hanya pada portal eksterior memanjang dan melintang.

2. Struktur direncanakan terletak pada zona gempa kuat (zona 6).

3. Profil tanah ditetapkan menggunakan jenis tanah lunak (Tabel 4 SNI-2002).

4. Tidak merencanakan bangunan bawah struktur.

5. Tidak merencanakan sambungan 6. Tidak membahas metode pelaksanaan di lapangan.

1.5 Manfaat Penelitian Manfaat yang dapat diberikan pada

Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Sebagai bahan masukan bagi

dunia perkonstruksian khususnya pada bangunan baja yang menggunakan pengaku pada strukturnya.

2. Sebagai bahan pertimbangan jenis pengaku yang akan digunakan dalam mendesain konstruksi bangunan baja.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum Penelitian pada dinding geser pelat

baja dimulai pada awal tahun 1970-an. Walaupun badan penelitian yang telah terkumpul saat itu dengan jelas menunjukkan bahwa dinding geser baja menyediakan cara yang efektif dan ekonomis melawan angin dan beban gempa, relatif sedikit bangungan telah dibangun dengan metode ini. Hal ini dikarenakan, Pertama, banyak dari penelitian awal

dilakukan di Jepang dan dipublikasikan dalam bahasa Jepang, membatasi aksesibilitas untuk insinyur di bagian lain dunia. Kedua, konsensus mengenai beberapa aspek tentang desain, analisis, dan konsep-konsep detail belum tercapai(Robert G.Drive

et al, 1997). Mayoritas bangunan dinding geser pelat baja dibangun di Jepang dan Amerika Serikat dengan mengambil beberapa bentuk. Panel dinding geser plat baja Berat kaku dan tipis historis telah disukai di Jepang, sedangkan panel dinding geser plat baja lentur dan cukup tebal telah mendominasi di Amerika serikat.

Thorburn et al. (1983) menyajikan sebuah survei bangunan baja dengan menggunakan SPSW, dengan diskusi singkat tentang karakteristik masing-masing. Karena laporan itu diterbitkan, beberapa bangunan dinding geser baja telah dilaporkan dalam literatur, terutama bangunan lima lantai Veteran ’Administrasi Medical Center di Charleston’, Carolina selatan (Baldeli 1983) dan sebuah kantor berlantai delapan blok di Benoni, Afrika Selatan (Anon, 1989). Yang pertama adalah contoh dari peningkatan seismik bangunan beton yang diperkuat dengan menggunakan dinding geser pelat baja. Dinding geser terhubung ke struktur yang sudah ada dengan dibor-di jangkar dan kaku menggunakan bagian saluran. Sedangkan bangunan yang di Afrika Selatan menggunakan dinding geser panel lentur tipis yang mengandalkan prilaku pasca tekuk dari panel geser dalam melawan beban lateral. Penelitian telah dilakukan pada dinding geser pelat baja dengan keragaman bentuk. Namun, dinding geser baja dapat dibagi secara konseptual menjadi 2 jenis, yakni plat dinding geser baja yang tidak boleh tekuk dibawah beban desain dan plat dinding geser baja boleh tekuk. Penelitian pada kedua jenis ini sedang berlangsung.

2.2.Tinjauan kronologis penelitian dinding geser pelat baja sebelumnya:

3

2.2.1. Laporan Astaneh-asl (2001) Usaha mengcompile sebuah

dokumen komprehensif yang merinci perilaku dan desain dinding geser pelat baja dibuat oleh Astaneh-ASL(2001). Panel kaku dan lentur keduanya diperiksa dan disarankan agar pelat lentur padat digunakan kecuali jika terdapat celah di dinding geser yang memerlukan kaku. SPSW Failure diagram Menunjukkan daftar kemungkinan kegagalan mekanisme yang diatur menjadi urutan hieraskis mode kegagalan. Modus kegagalan ulet digolongkan sebagai modus yang lebih diinginkan daripada mode kegagalan rapuh dan disusun terlebih dahulu. Tabel ini dapat menjadi asisten desain yang efektif untuk memeriksa setiap anggota dalam sistem dinding geser pelat baja. Astaneh-asl(2001) merekomendasikan penggunaan persamaan yang menggambarkan prilaku pelat griders (AISC 1999) untuk desain pelat baja dinding geser lentur

2.2.2. Laporan Kulak et al. (2001) Kulak et al.(2001) disajikan

ikhtisar dinding geser pelat baja penelitian yang dilakukan hingga saat ini. Sebuah desain contoh hipotesis gedung berlantai delapan di Vancouver, Kanada, dengan menggunakan dinding geser pelat baja sebagai sistem penahan beban lateral, juga disajikan. Desain awal dilakukan dengan menggunakan penjepit suara metode dan desain rinci dilakukan dengan menggunakan model strip(Thoburn et al. 1983). Begitu anggota ukuran, analisis getaran bebas dilakukan di bi-directional hanya tegangan-model strip, dari mana dasar frekuensi alam dinding bertekad untuk menjadi 1,65s. Sebuah analisis spektrum respons juga dilakukan untuk memperkirakan efek getaran mode yang lebih tinggi pada distribusi gaya lateral atas gedung tinggi. Analisis menentukan bahwa drift rasio karena beban angin

dan seismik dengan baik dalam tahun 1995 Kode Gedung Nasional Kanada (NBCC 1995) batas.yang inelastis respon statis dan dinamis dari dinding geser juga dianalisis menggunakan strip kompresi ketegangan-model, yang merupakan perpanjangan dari ketegangan-satunya strip model dan memiliki strip cenderung dalam dua arah untuk melawan beban lateral dalam arah mana pun. Kapasitas kompresi irisan, diambil 8% dari kapasitas tarik pelat padat, ditentukan oleh ketegangan-kalibrasi model model kompresi untuk kedua beban kumulatif berkelanjutan dan energi yang diserap dengan histeresis loop dari pengujian dengan Driver et al. 1998.

Gambar 2.1-Hysteresis Model(Mimura and Akiyama 1977)

Gambar 2.2-Strip Model (Thorburn et al 1983)

4

Gambar 2.3-One-Storey Test Specimen (Timler and Kulak 1983)

Gambar 2.4-Hysteresis Model proposed by Tromposch and Kulak

(1987)

Gambar 2.5- Four-Storey Test Specimen (Driver et al 1997; 1998)

Gambar 2.6- One-Storey Test Specimens (Lubell 1997)

Gambar 2.7- One-Storey Test Specimens,

SPSW4 (Lubell 1997)

5

6.0 6.0 6.0 6.0 6.0

6.0

6.0

6.0

SPSW

Balok induk

Balok anak

m

m

m

mmmmm

SPSW18.0

30.0m

6.0 6.0 6.0 6.0 6.0

6.0

6.0

6.0 m

Balok induk

Balok anak

m

m

mmmmm

18.0m

30.0m

BAB III METODOLOGI

3.1 Flowchart Metodologi

Gambar 3.1. Flowchart Metodologi 3.2 Penjelasan Flowchart

3.2.1. Studi Literatur Tahap ini mempelajari literatur

yang berkaitan dan relevan dengan masalah penelitian yang diambil, terutama yang berkaitan dengan metode-metode analisis yang digunakan. Sumber-sumber referensi ini dapat berupa buku, jurnal, ataupun data yang didapat lewat internet.

Peraturan yang digunakan dalam perencanaan adalah : a. SNI 03 – 1729 – 2002 tentang Tata

Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung

b. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983.

c. SNI 03 – 1726 – 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung.

d. Untuk check / kontrol dimensi digunakan SNI

3.2.2. Pre Eliminary Design Pertama-tama direncanakan lebih

dahulu sebuah bangunan gedung typical dengan dimensi bangunan 30 18 m (jarak bentang 6 m) dan 8 lantai dengan tinggi bangunan 40 m (tinggi antar lantai 4 m), untuk kemudian dianalisa perilaku dan kapasitas geser pada sambungannya. Gedung yang didesain terletak di daerah rawan gempa dengan mengambil Zona Gempa 6 berdasarkan SNI-03-1726-2002.

Gambar 3.2 Denah struktur bangunan baja

tanpa dinding geser

Gambar 3.3 Denah struktur bangunan baja dengan dinding geser

6

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

6.0 6.0 6.0 6.0 6.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

mmmmm± 0.00

+ 4.00

+ 8.00

+ 12.00

+ 16.00

+ 20.00

+ 24.00

+ 28.00

+32.00

+ 36.00

+ 40.00

30.0

40.0

m

m

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

6.0 6.0 6.0

4.0

4.0

4.0 m

4.0

4.0

m

m

m

m

m

m

m

m

m

mmm± 0.00

+ 4.00

+ 8.00

+ 12.00

+ 16.00

+ 20.00

+ 24.00

+ 28.00

+32.00

+ 36.00

+ 40.00

40.0m

18.0 m

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

6.0 6.0 6.0 6.0 6.0

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

m

m

m

m

m

m

m

m

m

m

mmmmm± 0.00

+ 4.00

+ 8.00

+ 12.00

+ 16.00

+ 20.00

+ 24.00

+ 28.00

+32.00

+ 36.00

+ 40.00

30.0

40.0

m

m

4.0

4.0

4.0

4.0

4.0

6.0 6.0 6.0

4.0

4.0

4.0 m

4.0

4.0

m

m

m

m

m

m

m

m

m

mmm± 0.00

+ 4.00

+ 8.00

+ 12.00

+ 16.00

+ 20.00

+ 24.00

+ 28.00

+32.00

+ 36.00

+ 40.00

40.0m

18.0 m

Gambar 3.4 Potongan memanjang tanpa dinding geser

Gambar 3.5 Potongan melintang tanpa dinding geser

Gambar 3.6 Potongan memanjang dengan dinding geser

Gambar 3.7 Potongan melintang dengan dinding geser

7

Gambar 3.8 Konfigurasi Dinding geser 4 bagian

3.2.3. Beban pada Struktur

3.2.3.1. Beban Mati (PPIUG 1983 Bab 2 Beban mati terdiri atas :

1. Berat sendiri dari bahan - bahan bangunan penting dan dari beberapa komponen gedung yang harus ditinjau di dalam menentukan beban mati dari suatu gedung, harus diambil menurut Tabel 2.1

2. Berat sendiri dari bahan bangunan dan dari komponen gedung yang tidak tercantum dalamTabel 2.1 harus ditentukan tersendiri.

3.2.3.2. Beban Hidup (PPIUG 1983 - Bab 3)

Beban hidup terdiri dari beban yang diakibatkan oleh pemakaian gedung dan tidak termasuk beban mati, beban konstruksi dan beban akibat lingkungan (alam) seperti beban angin, beban salju, beban hujan, beban gempa atau beban banjir.

3.2.3.3. Beban Angin (PPIUG 1983 -

Bab 4) Bangunan terletak ditepi laut

sehingga tekanan tiup diambil minimum 40 kg/m2.

Koefisien angin untuk gedung

tertutup pada bidang-bidang luar, koefisien angin (+ berarti tekanan dan – berarti isapan), adalah sebagai berikut : Dinding vertikal :

di pihak angin = + 0,9 ;di belakang angin = - 0,4

3.2.3.4. Beban Gempa (SNI03-1726-2002) Beban gempa yang digunakan

adalah statik eqivalen yang sudah disesuaikan dengan SNI 2002.

3.2.3.5. Kombinasi Pembebanan

Peraturan pembebanan menggu nakan SNI 03 – 1729 - 2002 dengan combinasi pembebanan sebagai berikut : COMBO 1 : 1,4 D COMBO 2 : 1,2 D + 1,6 L COMBO 3 : 1,2 D + 0,5 L + 1,3 W COMBO 4 : 1,2 D + 1 L + 1 E COMBO 5 : 0,9 D + 1 E di mana :

D = Beban mati L = Beban hidup W = Beban angin E = Beban gempa

3.2.4 Kinerja batas layan Untuk memenuhi persyaratan

kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung menurut pasal 8.1 SNI 03-1726-2002 tidak boleh

melampaui R

03,0 kali tinggi tingkat

yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya

terkecil. Dari tabel 3 SNI 03-1726-2002 untuk SRPMK baja R = 8,5, untuk SRBE baja R = 8,5.

8

Gambar 3.9 Diagram beban – simpangan struktur gedung

3.2.5 Analisa struktur

Pada tahap ini dilakukan pemodelan dan analisa linier struktur dengan menggunakan program SAP 2000 v.14 berdasarkan preliminary dan pembebanan yang telah direncanakan. Semua pembebanan harus dimasukan untuk menghasilkan gaya yang terbesar yang akan menghasilkan gaya dalam yang terbesar, untuk minor analisis menggunakan software abaqus versi 6.5 untuk mengetahui kekuatan steel plate shear wall itu sendiri.

3.2.6 Kontrol Dimensi

Pada tahap ini dilakukan kontrol dimensi, dimensi yang direncanakan berdasarkan gaya dalam yang terjadi hasil dari permodelan dan penganalisaan yang dilakukan dengan bantuan program SAP 2000 v.14 berdasarkan preliminary dan pembebanan yang telah direncanakan. Pada tahap pengontrolan ini dilakukan supaya dimensi yang telah kita rencanakan atau asumsi sudah sesuai peraturan serta drift yang terjadi pada model struktur kita sesuai batasan (SNI 2002). Bila telah memenuhi persyaratan, maka dapat diteruskan ke tahap pendetailan dan apabila tidak memenuhi persyaratan, maka dilakukan re-design.

3.2.7 Analisa beban dorong statik ekuivalen

Respon inelastis dan perhitungan daktilitas struktur yang telah direncanakan diatas dapat diketahui dengan cara melakukan analisa beban dorong statis dengan meletakkan beban gempa ke pusat massa dalam software SAP 2000 versi 14.

3.2.8 Prbandingan

Setelah dilakukan analisa struktur gedung open frame dan struktur gedung steel plate shear wall maka dari dua analisa tersebut akan dibandingkan prilaku atau respon inelastik (drift ratio, gaya geser dasar, simpangan atap)

3.2.9 Visualisasi (Gambar)

Hasil dari perencanaan dan penganalisaan akan dituangkan dalam bentuk output gambar dari SAP 2000 versi 14 dan Abaqus versi 6.5.

3.2.10. Kesimpulan

Dari studi dan analisa yang telah dilakukan diatas maka akan disimpulkan keuntungan atau kerugian menggunakan steel plate shear wall

9

BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR

SEKUNDER

4.1 Pelat Atap 4.1.1 Data Perencanaan Pelat Atap : a. Beban Superimposed (Berguna) Beban finishing :

- aspal t = 2 cm = 2.14 kg/m2 = 28 kg/m2 - rangka + plafond= (11+7)kg/m2=18 kg/m2 - ducting AC + pipa = 40 kg/m2 + Total beban finishing = 86 kg/m2

Beban Hidup Beban Hidup = 100 kg/m2 Beban superimposed/berguna = 100 kg/m2 + 86 kg/m2 = 186 kg/m2 Berdasarkan tabel perencanaan praktis : - bentang (span) = 3 m - tebal pelat beton = 10 cm - tulangan negatif = 3.25 cm2/m - direncanakan memakai tulangan dengan Ø =

10 mm (As = 0,7854 cm2) - banyaknya tulangan yang diperlukan

tiap 1 m

N = 7854,025,3 = 4,14 buah ≈ 5 buah

Jarak antar tulangan =5

100 =20 cm

Jadi dipasang tulangan negatif Ø10 – 200

b. Beban Mati

Berat pelat bondek = 10,1 kg/m2 Berat beton = 0,1 x 2400 = 240 kg/m2 +

qD = 250,1 kg/m2 4.2 Pelat Lantai 4.2.1 Data Perencanaan Pelat Lantai a. Beban Superimposed (Berguna) Beban finishing :

- Spesi Lantai

Total beban finishing = 128 kg/m2 Beban Hidup

Beban Hidup = 250 kg/m2 Beban superimposed/berguna

= beban hidup + finishing = 250 kg/m2 + 128 kg/m2 = 378 kg/m2

Berdasarkan tabel perencanaan praktis :

- bentang (span) = 3 m - tebal pelat beton = 10 cm - tulangan negatif = 3.25 cm2/m - direncanakan memakai tulangan Ø=10 mm

(As = 0,7854 cm2) - yang diperlukan tiap 1 m

N = 7854,025,3

= 4,14 buah ≈ 5 buah

Jarak antar tulangan = 5

100 = 20 cm

Jadi dipasang tulangan negatif Ø10 – 200

b. Beban Mati Berat pelat bondek = 10,1 kg/m2 Berat beton=0,1x2400 = 240 kg/m2

qD = 250,1 kg/m2

4.3. Perencanaan Balok Anak

Menggunakan profil WF 300x200x8x12 ,

dengan data sebagai berikut :

A = 72,38 cm2 ix = 12,5 cm r = 18 mm W = 56,8 kg/m tw = 8 mm Zx = 823 cm3 d = 294 mm tf = 12 mm Sx = 771 cm3 bf = 200 mmIx = 11300 cm4

Iy = 1600 cm4 iy = 4,71 cm h = d–2(tf + r ) = 294–2(12+18) = 234 mm BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2 fr = 700 kg/cm2 Beton : fc’= 300 kg/cm2

fL = fy – fr = 3000 – 700 = 2300 kg/cm2

Panjang balok anak (L) = 6000 mm = 6 m

10

Pembebanan :

Beban mati - berat pelat bondex = 10,1 kg/m2 . 3 m = 30,3 kg/m - berat sendiri pelat beton = 0,1 m.2400kg/m3.3m = 720 kg/m - berat sendiri profil WF = 56,8 kg/m+

= 807,1 kg/m - berat ikatan :10 %.807,1 kg/m = 80,71 kg/m+

qD = 887,81 kg/m

Beban hidup ( Tabel 3.1. PPI 1983 ) qL = 3 m x 250 kg/m2 = 750 kg/m

Beban berfaktor = qU = (1.2 x qD) + (1.6 x qL) = (1.2 x 887,81 ) + (1.6 x 750) = 2265,37 kg/m Momen yang terjadi :

Mu = 81 x qU x L2 = 10194,17 kg.m

Geser yang terjadi :

Vu = 21 x qU x L = 6796,12 kg

Kontrol Lendutan Lendutan ijin :

'f = 360L =

360600 = 1.67 cm

IxE

lqymaks u

..384..5 4

= 0.58 cm < 'f ...OK

Kontrol Kekuatan Penampang (Local Buckling)

Untuk Sayap Untuk Badan

fytf

bf 1702

fytw

h 1680

8,33 < 10,752.......OK 29,25 < 106,25...OK

Kontrol Lateral Buckling Jarak Penahan Lateral Lb = 100 cm Lp = 234,465 cm, Lr = 742,890 cm

Jadi, Lb < Lp → bentang pendek, kuat nominal komponen struktur adalah : Mp = Fy x Zx = 2500 kg/cm2 x 823 cm3 = 202570 kgcm Mu < Φ Mn 10194,17 kgcm < 1851750 kgcm…OK

Kontrol Kuat Geser

fytw

h 1100 29,25 < 69,57...OK

AwfyVn ..6,0 = 35280 kg Syarat : ΦVn ≥ Vu

0,9. 35280 kg ≥ 6796,12 kg 31752 kg ≥ 6796,12 kg...OK

11

BAB V

PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA

5.1 Pembebanan Struktur Utama Perhitungan pembebanan dilakukan

untuk mengetahui distribusi beban-beban

yang bekerja, sehingga dapat diketahui gaya-

gaya dalam yang bekerja pada struktur.

5.2 Pembebanan Gravitasi 5.2.1 Berat bangunan

Ringkasan berat bangunan dinyatakan dalam Tabel 5.1 berikut ini :

Tabel 5.1 Berat struktur per lantai Lantai Tinggi (m) Berat Lantai (kg)

10 40 184743.6

9 36 305043.6

8 32 305043.6

7 28 307962

6 24 307962

5 20 307962

4 16 317446.8

3 12 317446.8

2 8 317446.8

1 4 317446.8

∑ 2988504 Jadi berat total bangunan = 2988504 kg

5.3 Pembebanan 5.3.1 Perhitungan Beban Mati Tabel 5.2 Daftar Beban Mati

5.3.1.1 Berat Sendiri Profil Baja (Self

Weight) Tabel 5.3 Daftar Profil Baja Terpakai

5.3.2 Perhitungan Beban Hidup Tabel 5.4 Daftar Beban Hidup

Deskripsi Beban hidup

1.Lantai Perkantoran 250 kg/m2

2.Atap 100 kg/m2

5.3.3 Perhitungan Beban Gempa a). Wilayah Gempa : Zone 6

b). Jenis tanah : Tanah Lunak

c). Percepatan gravitasi : 9.81 m/dt2

d). Faktor kepentingan (I) : 1 (kantor)

e). Faktor reduksi gempa (R) : 8.5(SRPMK)

Tabel 5.5 Gaya gempa tiap lantai

h h. Kontrol Analisa T Rayleigh akibat gempa arah sumbu X dan Y

Besarnya T yang dihitung sebelumnya dengan rumus empiris harus dibandingkan dengan Trayleigh , dengan rumus :

n

i

n

i

diFig

diWi

T

1

1

2

1

.

.3,6

12

Tabel 5.6 Analisa T rayleigh akibat gempa arah sumbu X

1696761981809985376,3(x)Trayleight

= 1.389

detik

Tabel 5.7 Analisa T rayleigh akibat gempa arah sumbu Y

723.12610007981

1916848656,3(y)Trayleight

T empiris < Trayleight(x,y) 1.163 < 1.389 dan 1.723….OK

Perhitungan nya menjadi :

T1 = 1,723 detik

55,0723,195,095,0

11

TC

kgx

xVx 29,2241672988504

163,05,8

Tabel 5.8 Gaya gempa tiap lantai menggunakan T = 1,723

i. Kontrol Drift Kinerja batas layan (Δs) struktur

gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat akibat pengaruhgempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, disamping untuk mencegah kerusakan non struktural dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pengaruh gempa nominal yang sudah dikali faktor skala. Menurut SNI 1726 pasal 8.1.2 tidak boleh melampaui :

Δs < hiR

03,0 atau 30 mm (yang

terkecil)

Δs< mm 12,41x40008,50,03

atau 30 mm

Kinerja batas ultimatum (Δm) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung diambang keruntuhan, yaitu untuk untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur yang dapat menimbulkkan korban jiwa. Simpangan (Δs) dan simpangan antar tingkat (Δm) harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikali dengan suatu faktor pengali. Faktor pengali berdasarkan ketentuan

13

SNI 1726 pasal 8.2.1 untuk gedung beraturan:

R7,0 95,55.87,0 x

Δm = ξ x Δs = 5,95 Δs

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimate struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar struktur gedung menurut SNI 1726 pasal 8.2.2 tidak boleh melampaui : 0,02 x hi = 0,02 x 4000 = 80 mm untuk lantai dengan hi = 4,00 m

Tabel 5.9. Kontrol kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimate arah sumbu X open frame tanpa SPSW

Tabel 5.10. Kontrol kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimate arah sumbu X dengan SPSW

Gambar 5.2 gambar displacement open frame biasa tanpa SPSW arah sumbu x

Gambar 5.3 gambar displacement dengan SPSW

arah sumbu x Tabel 5.11 Kontrol kinerja batas layan dan

kinerja batas ultimate arah sumbu Y open frame tanpa SPSW

14

Tabel 5.12 Kontrol kinerja batas layan dan kinerja batas ultimate arah sumbu Y setelah menggunakan SPSW

Gambar 5.4 Gambar displacement open frame biasa tanpa SPSW arah sumbu y

Gambar 5.5 Gambar displacement open frame biasa tanpa SPSW arah sumbu y

J. Verifikasi otomatis semua frame (balok kolom) dengan SAP

Gambar 5.6 Gambar verifikasi otomatis check

SAP 2000

15

BAB VI

ANALISA SPSW DENGAN ABAQUS 6.7

6.1. PRE PROCESSING

Pemodelan geometrik struktur dengan

bentuk yang diinginkan, beserta input data-data

seperti jenis material yang digunakan, pola

beban, rekatan antar elemen, jenis perletakan,

dan messing element. Adapun step-step dari

abaqus dalam pemodelan yaitu:

6.1.1. Parts Step ini merupakan penggambaran bentuk

awal dari geometrik struktur dengan

menggunakan titik-titik koordinat dalam

penggambaran untuk masing-masing

element struktur

Gambar6.1 Tahap Penggambaran profil king

cross

Gambar6.2 Tahap Penggambaran profil WF

Gambar6.3 Tahap Penggambaran plat

Gambar 6.4 Gambar profil king cross

Gambar 6.5 Gambar profil WF

Gambar 6.6 Gambar meshing profil king-cross

16

6.1.2. Materials Step ini merupakan penentuan jenis material

yang digunakan untuk masing-masing

element. Dengan mengisi mass density,

elastisitas material, dan plastisitas material.

Density menu : Mass density untuk baja=

6850 kg/cm³ = 7.7008E-005 N/mm³

Elastis menu : Modulus young baja 200000

Mpa dengan poison ratio 0.3

Plastis menu : Yield stress (250,251,410);

Plastis Strain (0,0.0188,0.1988)

Gambar 6.7. Gambar kurva tegangan-

regangan

Gambar 6.8. Input materials

6.1.3. Assembly Merupakan penggabungan dari element-

element yang telah dibuat menjadi satu

kesatuan. Dalam langkah ini dibagi beberapa

langkah diantaranya instances (memanggil

part-part untuk dibentuk dalam satu

kesatuan), steps (pendefinisian element),

constrain (input lekatan antar element), loads

(input beban yang ada), dab BCs (input

perletakan)

Gambar 6.9. Assembly

Gambar 6.10. Gambar gaya-gaya dan reaksi

perletakan untuk SPSW

17

6.2. PROCESSING Dalam hal ini abaqus mampu menganalisa

linear analisis dan non-linear analisis pada finite

element dengan ratusan parameter dalam banyak

iterasi. Pemecahan analisa non linear dalam

abaqus terdapat beberapa tahap yaitu:

Kombinasi dan berulang prosedur tambahan; Menggunakan metode newton untuk memecahkan persamaan non linear Menentukan konvergensi;

Menentukan beban sebagai fungsi waktu, dan

Bertahap memilih waktu yang tepat secara

otomatis.

Gambar 6.11. Gambar Kurva perpindahan beban

non-linear

Tujuan analisis adalah untuk menentukan

respon ini. Dalam non linear analisis solusi tidak

dapat dihitung dengan menyelesaikan system

persamaan linear tunggal, seperti yang akan

dilakukan dalam masalah linear. Sebaliknya,

solusi ditemukan dengan menetapkan loading

sebagai fungsi dari waktu sehingga respon non

linear dapat dipeoleh ketika melakukan iterasi.

Langkah kenaikan dan iterasi

Pada dasarnya simulasi terdiri dari 1 atau

banyak langkah. Pendefenisian proses kerja

umumnya terdiri dari prosedur analisis,

pembebanan dan permintaan output. Beban yang

berbeda, kondisi batas, analisis prosedur, dan

permintaan output yang dapat digunakan dalam

setiap langkah.

Konvergensi

Dalam hal ini abaqus mempertimbangkan

gaya eksternal (P) dan gaya Internal (I) pada

tubuh element. Beban internal bekerja pada

sebuah nodal disebabkan oleh tegangan dalam

element-element yang melekat pada nodal itu)

Gambar 6.12. Gambar pemodelan beban

internal dan eksternal

6.3. POST PROCESSING Merupakan tahap hasil dari pemodelan

struktur

Gambar 6.13. Gambar visualisasi SPSW

pada abaqus

18

Open Frame SPSW

Balok seg. bawah

Mu max( kgcm ) 4,796,210 2,824,594

Vu max (kg) 19,421.32 13,652

Balok seg. Atas

Mu max( kgcm ) 4,200,607 2,543,794

Vu max (kg) 17,374.89 12,673

Tan4 α =

LI

h

AHt

A

Lt

cb

w

c

w

36011

21

3

Tan4 α =

400187360200

2.11412006.01

8.26824006.01

3

xxx

x

x

α = 36.8º

Gambar 6.14. Gambar visualisasi SPSW

pada abaqus

BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN

7.1. Kesimpulan Dimensi Profil ;

Dari hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada struktur gedung, didapatkan hasil sebagai berikut : SPSW :

Plat baja BJ 37 dengan tebal 6 mm

Balok anak

WF 300x200x8x12 Balok Induk Eksterior :

Untuk lantai 1 s/d 10 WF 500x200x10x16

Balok Induk Interior :

Untuk lantai 1 s/d 10 WF 500x200x9x14

Kolom :

a. Lantai 1 s/d 4 : K 700x300x13x24 b. Lantai 5 s/d 7 : K 600x200x11x17 c. Lantai 8 s/d 10 : K 400x200x8x13

Balok lantai 1-4

1. Open Frame Mu max = 4,796,210.00 Kgcm Vu (-) = 19,421.32Kg

2. SPSW Mu max = 2,824,594.00 Kgcm Vu (-) = 13,652.30 Kg

Balok lantai 5-10 1. Open Frame

Mu max = 4,200,607.00 Kgcm Vu (-) = 17,374.89Kg

2. SPSW Mu max = 2,543,794.00 Kgcm Vu (-) = 12,673.20 Kg

Tabel 8.1 Gaya dalam yang terjadi pada struktur saat Open Fram tanpa pengaku, dan setelah menggunakan SPSW

Dari data Mu max dan Vu yang ada di atas, saat Struktur menggunakan SPSW berkurang ±1,7 kali terhadap terhadap struktur saat Open frame. Hal ini memberikan gambaran bahwa suatu struktur yang deberi SPSW, lebih bermaanfaat pada struktur berlantai 10. Sehingga dari momen yang mengalami pengurangan tersebut,dimensi Balok dapat

19

dikurangi lagi hingga kondisi se optimum mungkin.

Pengaruh gaya gempa yang terjadi terhadap struktur Open Frame,dan SPSW dapat dilihat pada grafik dibawah ini:

Gambar 7.1 Kinerja Batas Layan (∆s)

Dari grafik terlihat Drift yang sangat besar terjadi saat Open Frame (∆s= 383.78 mm),setelah SPSW menjadi ∆s= 81.038 mm. Pengecilan drift ±4.7 kali ini menunjukkan momen yang diterima oleh kolom dan balok akan mengecil pula.

7.2 Saran Perlu dilakukan analisa struktur

gedung penuh dan penggunaan beban cyclic menggunakan software abaqus untuk menganalisa perilaku SPSW dengan sempurna.