Top Banner
Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide Flange Dan Concrete Filled Steel Tube Menggunakan Analisis Pushover Dan Memperhitungkan Rigiditas Sambungan Dengan Meninjau Sendi Plastis Pada Balok Alfisyahrin, Henki Wibowo Ashadi 1. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424, Indonesia 2. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424, Indonesia Email : [email protected] Abstrak Indonesia merupakan negara yang sering terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi Samudera Pasifik. Diperlukan solusi bangunan tahan gempa seperti bangunan SMRF (Special Moment Resisting Frame) yang memiliki daktilitas tinggi. Penelitian yang dilakukan menggunakan program Drain-2DX yang dimodelkan secara 2 dimensi dengan analisis pushover. Bangunan menggunakan profil Wide Flange memiliki kekuatan dan daktilitas lebih besar dibandingkan dengan bangunan menggunakan profil Concrete Filled Steel Tube. Target sendi plastis mempengaruhi kekuatan, kekakuan dan daktilitas. Sebaiknya bangunan dirancang target sendi plastis pada beam karena memiliki kekuatan dan kekakuan yang besar secara global dan memiliki daktilitas yang cukup pada bangunan struktur SMRF. Comparison Study Of Special Moment Resisting Frame Behavior With Wide Flange And Concrete Filled Steel Tube Profile Using Pushover Analysis And Rigidity Connection Considering Plastic Hinge Beam Abstract Indonesia is a frequent country of earthquakes and volcanic eruptions that surround the Pacific Ocean. Required earthquake resistant building solutions such as SMRF (Special Moment Resisting Frame) buildings that have high ductility. Research conducted using Drain-2DX program that is modeled in 2 dimension with pushover analysis. Buildings using the Wide Flange profile have greater strength and ductility compared to buildings using Concrete Filled Steel Tube profiles. Preferably the building is designed to target plastic joints on the beam because it has great strength and stiffness globally and has sufficient ductility in the building of the SMRF structure. Keyword : SMRF, Drain-2DX, Wide Flange, Concrete Filled Steel Tube, Pushover Pendahuluan Indonesia merupakan negara kepulauan yang termasuk ke dalam wilayah ring of fire, yaitu wilayah dimana sering terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi Samudera Pasifik. Salah satu gempa bumi yang terjadi di Indonesia adalah gempa 9,3 SR di Aceh pada tanggal 25 Desember 2004, gempa 7,6 SR di Padang pada tanggal 30 September Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017
19

Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

Oct 17, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide Flange Dan Concrete Filled Steel Tube Menggunakan Analisis Pushover Dan

Memperhitungkan Rigiditas Sambungan Dengan Meninjau Sendi Plastis Pada Balok

Alfisyahrin, Henki Wibowo Ashadi

1. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424,

Indonesia 2. Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424,

Indonesia

Email : [email protected]

Abstrak

Indonesia merupakan negara yang sering terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi Samudera Pasifik. Diperlukan solusi bangunan tahan gempa seperti bangunan SMRF (Special Moment Resisting

Frame) yang memiliki daktilitas tinggi. Penelitian yang dilakukan menggunakan program Drain-2DX yang dimodelkan secara 2 dimensi dengan analisis pushover. Bangunan menggunakan profil Wide Flange memiliki kekuatan dan daktilitas lebih besar dibandingkan dengan bangunan menggunakan profil Concrete Filled Steel Tube. Target sendi plastis mempengaruhi kekuatan, kekakuan dan daktilitas. Sebaiknya bangunan dirancang

target sendi plastis pada beam karena memiliki kekuatan dan kekakuan yang besar secara global dan memiliki daktilitas yang cukup pada bangunan struktur SMRF.

Comparison Study Of Special Moment Resisting Frame Behavior With Wide Flange

And Concrete Filled Steel Tube Profile Using Pushover Analysis And Rigidity Connection Considering Plastic Hinge Beam

Abstract

Indonesia is a frequent country of earthquakes and volcanic eruptions that surround the Pacific Ocean. Required

earthquake resistant building solutions such as SMRF (Special Moment Resisting Frame) buildings that have high ductility. Research conducted using Drain-2DX program that is modeled in 2 dimension with pushover analysis. Buildings using the Wide Flange profile have greater strength and ductility compared to buildings

using Concrete Filled Steel Tube profiles. Preferably the building is designed to target plastic joints on the beam because it has great strength and stiffness globally and has sufficient ductility in the building of the SMRF

structure.

Keyword : SMRF, Drain-2DX, Wide Flange, Concrete Filled Steel Tube, Pushover

Pendahuluan

Indonesia merupakan negara kepulauan yang termasuk ke dalam wilayah ring of fire,

yaitu wilayah dimana sering terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi

Samudera Pasifik. Salah satu gempa bumi yang terjadi di Indonesia adalah gempa 9,3 SR di

Aceh pada tanggal 25 Desember 2004, gempa 7,6 SR di Padang pada tanggal 30 September

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 2: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

2009 dan gempa 6,2 SR di Yogyakarta pada tanggal 27 Mei 2006. Dengan demikian sudah

tidak asing lagi gempa terjadi di Indonesia dan skalanya cukup besar. Gempa bumi

menyebabkan getaran atau gelombang sehingga tanah disekitarnya ikut bergerak yang

mengakibatkan kerusakan-kerusakan pada bangunan di sekitarnya.

Berdasarkan gempa yang sering terjadi di Indonesia, seharusnya fasilitas-fasilitas

yang di bangun di Indonesia memiliki ketahanan terhadap gempa agar dapat mengurangi

bahkan mencegah terjadinya korban jiwa saat gempa berlangsung. Selain dari segi korban

jiwa, kerugian yang dialami cukup besar jika bangunan-bangunan disekitarnya mengalamai

kerusakan bahkan mengalami keruntuhan. Bangunan tahan terhadap gempa yang dimaksud

adalah struktur tersebut masih memiliki kekakuan dan kekuatan sebelum mencapai fase

keruntuhan.

Struktur yang inelastik mampu berdeformasi melebihi batas elastisnya, dan terus

mampu menahan beban hingga mencapai batas keruntuhannya. Struktur ini akan bekerja

efektif saat terjadi gempa karena memiliki daktilitas yang tinggi dan juga menyerap sebagian

energi gempa. Salah satu sistem struktur yang bekerja efektif terhadap gempa adalah Special

Moment Resisting Frame (SMRF) yang memiliki koefisien modifikasi respon (R=8) menurut

SNI 1726:2012, sehingga struktur ini memiliki daktilitas yang tinggi namun menggunakan

penampang yang cukup besar.

Material yang digunakan untuk struktur tahan gempa adalah Concrete Filled Steel

Tube (CFST). Material ini memiliki daktilitas yang tinggi dan biasanya digunakan untuk

bangunan tahan ledakan, karena beton yang terdapat didalam baja hollow ini dapat menyerap

panas yang terjadi saat ledakan. Material ini juga lebih tahan terhadap local buckilng dan juga

jika beton didalamnya retak atau rusak tetap memberikan daktilitas pada struktur tersebut..

Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain sebagai berikut :

1. Mengetahui pengaruh target sendi plastis yang terjadi pada bangunan.

2. Mengetahui perbedaan tentang analisis pushover pada Special Moment Resisting Frame

(SMRF) dengan material Concrete Filled Steel Tube (CFST) dengan material baja. Tinjauan Teoritis

Sistem struktur MRF memberikan ruang yang luas pada suatu bangunan. Oleh

karena itu, sistem ini sering diminati oleh banyak arsitek dan juga banyak digunakan untuk

struktur gedung institusi atau perkantoran yang memerlukan ruang yang luas. Pada sistem

struktur MRF, sambungan antara balok dan kolom harus didesain cukup kuat untuk

memperkuat kekuatan balok dan mengurangi risiko keruntuhan brittle pada sambungan balok

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 3: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

dan kolom. Dengan rentang balok yang cukup lebar (tanpa pengaku), sistem MRF dapat

memberikan deformasi yang cukup besar sehingga sistem ini memiliki daktilitas yang cukup

besar. (Aziz, 2012).

Gambar 2. 1. Struktur MRF

Sumber : Micheal D. Engelhardt – University of Texas at Austin

Special Moment Resisting Frame (SMRF) di dalam peraturan Tata Cara Perhitungan

Struktur Beton untuk Bangunan Gedung terbaru SNI 03-2847-2002, adalah salah satu sistem

perhitungan struktur yang digunakan untuk merencanakan gedung bertingkat pada daerah

zone gempa tinggi. Dan dalam perancangan bangunan gedung ini akan menggunakan sistem

tersebut. (Arifin, 2003).

SRBPMK didesain untuk memiliki daktilitas yang lebih tinggi dan dapat berdeformasi

inelastik pada saat gaya gempa terjadi. Deformasi inelastik akan meningkatkan damping dan

mengurangi kekakuan (stiffness) dari struktur. Hal ini terjadi pada saat gempa ringan bekerja

pada struktur. Pada sistem ini, untuk melakukan penyerapan energi yang besar diperlukan

deformasi yang besar pada lantai strukturnya. Dengan demikian, jika dibandingkan dengan

struktur portal baja jenis lainnya, sistem struktur ini memiliki ukuran elemen struktur yang

lebih besar untuk menjaga deformasi strukturnya. (Aziz, 2012).

Special Moment Resisting Frame (SMRF) memiliki Nilai R (koefisien Modifikasi

Respon) = 8, faktor kuat lebih sistem Ω0 = 3, dan faktor defleksi Cd = 5,5 yang menandakan

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 4: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

bahwa bangunan dengan memiliki struktur ini baik untuk bangunan tahan gempa. Dengan

demikian struktur ini dapat dikategorikan pada desain sesimik B, C, D, E dan F.

Beton adalah material yang kuat terhadap tekan yang besar, namun memiliki

kekurangan terhadap gaya tarik, sehingga material ini mudah untuk hancur. Maka dari itu

dalam bangunan Special Moment Resisting Frame (SMRF) atau bangunan MRF lainnya

menggunakan material baja bertulang agar menambah daktilitas pada beton tersebut.

Gambar 2. 2. Hubungan Tegangan dan Regangan Beton

Sumber : Strength of Material Fifth Edition

Baja merupakan salah satu material yang digunakan untuk membuat bangunan tahan

gempa. Selain memiliki kuat tarik yang besar, baja juga memiliki daktilitas yang tinggi, yaitu

kemampuan bertahan dibawah beban yang berat. Namun baja dapat memiliki kekurangan,

yaitu dapat mengalami local buckling sebelum runtuh. Adapaun hubungan tegangan dan

regangan baja ditunjukkan pada grafik dibawah ini.

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 5: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Gambar 2. 3. Hubungan Tegangan dan Regangan Baja

Sumber : Strength of Material Fifth Edition

Dengan mengisi bagian berongga dengan beton pada Concrete Filled Steel Tube

(CFST) memungkinkan bagian tersebut menggunakan luas permukaan yang lebih kecil

(Wang, 2014). Material ini juga digunakan pada bangunan anti ledakan, karena dapat

menyerap panas yang diakibatkan dari ledakan. Material ini memiliki daktilitas yang tinggi

karena saat beton yang berada di dalam baja tersebut hancur, beton tersebut masih dapat

memberikan kekakuan pada elemen tersebut.

Sambungan Top Seat Angle with Double Web Angle digunakan pada struktur

Moment Resisting Frame (MRF). Faktor penting yang mempengaruhi sambungan ini adalah

tebal, kekuatan baut, gaya membongkar end plate dan pembengkokan kolom. Sambungan end

plate juga lebih daktail jika dibandingkan dengan sambungan lainnya.

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 6: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Gambar 2. 4. Sambungan top seat angle with double web angle

Sumber : Frye - Morris

Gambar 2. 5. Hubungan Sambungan Momen dan Rotasi

Sumber : Frye - Morris

Konstruksi bangunan bertingkat semakin banyak dibangun akibat dari semakin

kurangnya ketersediaan lahan. Dalam mendesain bangunan gedung bertingkat sangat penting

untuk memperhatikan kekuatan dari elemen struktur kolom yang menopang keseluruhan

bangunan. Sederhananya, kolom dalam suatu struktur bangunan portal bertingkat adalah

elemen struktur menopang balok, seluruh beban lantai, dan beban–beban lain diatasnya,

sedangkan balok hanya elemen struktur yang menopang dan mendistribusi-kan beban–beban

dilantai tersebut menuju ke kolom–kolom. Sehingga jika kolom runtuh, maka semua sistem

struktur yang ada diatasnya ikut runtuh juga. Tapi jika balok yang mengalami keruntuhan

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 7: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

lebih dulu maka kerusakan hanya terjadi pada bagian balok itu kemudian menjalar ke elemen

balok yang lainnya sampai struktur benar–benar runtuh total saat beban yang bekerja tidak

lagi mampu ditahan keseluruhan struktur. (Kahikong, Pangouw, & Pandaleke, 2013)

Bangunan harus dirancang menggunakan konsep ini agar saat terjadi goncangan yang

besar akibat beban gempa dan pembebanan, kolom bangunan dirancang tetap kuat sehingga

bangunan tersebut tidak langsung runtuh. Jadi manusia yang ada didalamnya masih dapat

keluar untuk menyelamatkan diri.

Gambar 2. 6. Strong Column Weak Beam

Sumber : Konsep desain strong column weak beam

Pada Universal Building Code merekomendasikan terpenuhinya syarat keteraturan

pada struktur bangunan untuk menghasilkan respon positif bangunan terhadap gempa.

Bangunan sebaiknya memiliki keteraturan atau keseragaman. Salah satu contoh

ketidakteraturan konfigurasi bangunan secara vertikal adalah soft story. Efek soft story terjadi

pada bangunan dengan lantai terbuka yang kekakuan horizontalnya kurang dari lantai-lantai di

atasnya. Efek soft story dapat terjadi pada menyebabkan kerusakan parah pada bangunan

dengan beragam struktur. la dapat menyebabkan kerusakan parah pada struktur bangunan

yang membuat bangunan runtuh atau terpaksa harus diruntuhkan karena tidak memungkinkan

dilakukan perbaikan.

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 8: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Gambar 2. 7. Soft Story

Sumber : Konsep desain strong column weak beam

Pola keruntuhan yang diharapkan terjadi pada saat bangunan dikenai beban gempa rencana

adalah beam mechanism. Pola keruntuhan ini mensyaratkan sendi-sendi plastis hanya boleh terjadi

pada ujung-ujung balok dan pada ujung bawah kolom lantai dasar. Untuk mencapai pola keruntuhan

ini maka kolom harus didesain lebih kuat daripada balok-balok yang merangkainya (strong column

weak beam). Oleh sebab itu kuat nominal kolom harus diperbesar dengan cara dikalikan

dengan suatu overstrength factor (OF). SNI 03-2847-2002 menggunakan overstrength factor

sebesar 1.2 dan dituliskan sebagai berikut:

( )c gM 6 / 5 M≥∑ ∑

dimana :

ΣMc = jumlah momen pada pusat hubungan balok-kolom, sehubungan dengan kuat lentur

nominal kolom yang merangka pada hubungan balok-kolom tersebut.

ΣMg = jumlah momen pada pusat hubungan balok-kolom, sehubungan dengan kuat lentur

nominal balok-balok yang merangka pada hubungan balok-kolom tersebut.

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 9: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Metode Penelitian

Gambar 3. 1. Diagram Alir Metodologi Penelitian

Sumber : Pengolahan sendiri

Berdasarkan diagram alir di atas, dapat diperjelas dan diperinci sebagai berikut :

1) Studi literatur, membaca dan merangkum hasil sumber sesuai topik bahasan yang

dibahas sehingga dapat melanjutkan penelitian dengan benar.

2) Design Baja WF & CFST, merancang dimensi, spesifikasi material dan bentuk

untuk gedung yang akan dibuat.

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 10: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

3) Modelisasi struktur, memodelkan struktur pada software ETABS yang telah

didefinisikan dimensi, spesifikasi material dan bentuk gedungnya, yaitu 15 lantai.

4) Input Data, memasukkan data-data yang diperlukan seperti : data-data sistem

struktur yang dibuat, data pembebanan, perletakkan, jenis dan bentuk sambungan.

5) Pengecekan Design, setelah memperoses data-data yang di input dan menjadi

hasil output, diperiksa apakah design yang telah dibuat memenuhi sesuai standar

yang telah ditentukan.

6) Metode Pushover, metode ini menggunakan program Drain-2DX dengan

menginput datanya menggunakan matriks kekakuan. Metode ini menggunakan

controlled displacement.

7) Analisis Pushover, menganalisis apakah bahwa material Concrete Filled Steel

Tube (CFST) memiliki daktilitas yang lebih baik dari Baja WF atau tidak.

8) Kesimpulan, mengemukakan hasil yang telah dilakukan dari beberapa tahapan

sesuai dengan tujuan dan batasan. Hasil Penelitian

Grafik 1. Perbandingan Story Displacement Profil

WF dengan CFST

Grafik 2. Perbandingan Drift Profil WF dengan

CFST

0   0.05   0.1   0.15   0.2   0.25   0.3   0.35   0.4   0.45  

1  

3  

5  

7  

9  

11  

13  

15  

X-­‐Displacement  

Story  

WF  vs  CFST  

CFST   WF  

0   0.01   0.02   0.03   0.04   0.05   0.06   0.07  

1  

3  

5  

7  

9  

11  

13  

15  

X-­‐DriB  

Story  

WF  vs  CFST  

CFST   WF  

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 11: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Grafik 3. Perbandingan Story Shear Profil WF

dengan CFST

Grafik 4. Perbandingan Story Displacement Profil

WF dengan WF+Elemen 4

Grafik 5. Perbandingan Drift Profil WF dengan

WF+Elemen 4

Grafik 6. Perbandingan Story Shear Profil WF

dengan CFST

Grafik 7. . Perbandingan Rigiditas Sambungan Lantai

1-5

Grafik 8. Perbandingan Geser dan Displacement pada

Profil WF dengan CFST

0   200   400   600   800   1000   1200   1400   1600  

1  

3  

5  

7  

9  

11  

13  

15  

Base  Shear  

Story  

WF  vs  CFST  

CFST   WF  

0   0.02   0.04   0.06   0.08   0.1   0.12   0.14   0.16   0.18   0.2  

1  

3  

5  

7  

9  

11  

13  

15  

X-­‐Displacement  

Story  

WF  vs  WF+Elemen  4  

WF+Elemen  4   WF  

0   0.002   0.004   0.006   0.008   0.01   0.012   0.014   0.016   0.018  

1  

3  

5  

7  

9  

11  

13  

15  

X-­‐DriB  

Story  

WF  vs  WF+Elemen  4  

WF+Elemen  4   WF  

0   200   400   600   800   1000   1200   1400   1600  

1  

3  

5  

7  

9  

11  

13  

15  

Base  Shear  

Story  

WF  vs  WF+Elemen  4  

WF+Elemen  4   WF  

0  

500000  

1000000  

1500000  

2000000  

2500000  

3000000  

3500000  

-­‐20   0   20   40   60   80   100   120   140  

Mom

en  

Rotasi  

Sambungan  Balok  Lt  1-­‐5  

WF   WF+  Elemen  4  

0  

1000  

2000  

3000  

4000  

5000  

6000  

0   0.5   1   1.5   2   2.5   3   3.5   4   4.5  

Load  Factor  x  Base  Shear  

X-­‐Displacement  

WF  vs  CFST  

WF   CFST  

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 12: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Grafik 9. Perbandingan Geser dan Displacement

Profil WF dengan WF+Elemen 4

Grafik 10. Perbandingan Target Sendi Plastis pada

Bangunan Profil WF

Grafik 11. PerbandinganTarget Sendi Plastis

Bangunan Profil CFST

0  

1000  

2000  

3000  

4000  

5000  

6000  

0   1   2   3   4   5   6  

Load  Factor  x  Base  Shear  

X-­‐Displacement  

WF  vs  WF+Elemen  4  

WF   WF+Elemen  4  

0  

1000  

2000  

3000  

4000  

5000  

6000  

7000  

0   1   2   3   4   5   6  

Load  Factor  x  Base  Shear  

X-­‐Displacement  

WF  

Beam   Column   Panel  Zone  

0  

500  

1000  

1500  

2000  

2500  

3000  

3500  

4000  

4500  

0   1   2   3   4   5   6  

Load  Factor  x  Base  Shear  

X-­‐Displacement  

CFST  

Beam   Column   Panel  Zone  

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 13: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Gambar 1. Mekanisme sendi plastis bangunan WF

Tabel 1. Step-step sendi plastis bangunan WF

Displacement  (cm)   Colour  

1-­‐60  

 61-­‐120  

 121-­‐180  

 181-­‐240  

 241-­‐300  

 301-­‐360  

 361-­‐420  

 421-­‐480  

 481-­‐540  

 

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 14: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Gambar 2. Mekanisme sendi plastis bangunan profil

WF+Elemen 4

Tabel 2. Step-step sendi plastis bangunan profil

WF+Elemen 4

Displacement  (cm)   Colour  

1-­‐60  

 61-­‐120  

 121-­‐180  

 181-­‐240  

 241-­‐300  

 301-­‐360  

 361-­‐420  

 421-­‐480  

 481-­‐540  

 

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 15: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Gambar 3. Mekanisme sendi plastis bangunan

profil CFST

Tabel 3. Step-step sendi plastis bangunan profil

CFST

Displacement  (cm)   Colour  

1-­‐50  

 51-­‐100  

 101-­‐150  

 151-­‐200  

 201-­‐250  

 251-­‐300  

 301-­‐350  

 351-­‐400  

 401-­‐450  

 

Pembahasan

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 16: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil CFST

mengalami displacement lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF.

Perbedaan displacement terbesar terjadi pada lantai ke-15 dengan perbedaan 62,4 %. Hal ini

dapat menyimpulkan bahwa kekakuan lateral dari bangunan menggunakan profil WF lebih

besar dibandingkan bangunan menggunakan profil CFST.

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil CFST

mengalami story drift lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF.

Perbedaan story drift terbesar terjadi pada lantai ke-15 dengan perbedaan 92 %. Hal ini

menyebabkan bahwa kekakuan bangunan menggunakan profil WF lebih besar dibandingkan

bangunaan menggunakan profil CFST.

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil CFST

mengalami story shear sama dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF. Hal

tersebut terjadi karena pada program Drain-2DX tidak menggunakan elemen 4 atau

sambungan, sehingga gaya yang diserap akibat beban luar diterima oleh kolom dan balok

saja.

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil WF+Elemen 4

mengalami displacement lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF.

Perbedaan displacement terbesar terjadi pada lantai ke-15 dengan perbedaan 18,9 %. Hal ini

dapat menyimpulkan bahwa kekakuan lateral dari bangunan menggunakan profil WF lebih

besar dibandingkan bangunan menggunakan profil WF+Elemen 4.

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil

WF+Elemen 4 mengalami story drift lebih besar dibandingkan bangunan yang menggunakan

profil WF. Perbedaan story drift terbesar terjadi pada lantai ke-7 dengan perbedaan 19,8 %.

Hal ini menyebabkan bahwa kekakuan bangunan menggunakan profil WF lebih besar

dibandingkan bangunaan menggunakan profil CFST.

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa bangunan yang menggunakan profil

WF+Elemen 4 mengalami perbedaan story shear sebesar 0,006% atau bisa dibilang sama

dibandingkan bangunan yang menggunakan profil WF. Hal tersebut terjadi karena sebagian

besar gaya yang diterima ke elemen balok dan kolom, sedangkan sambungan sangat sedikit

menerima gaya tersebut.

Berdasarkan ketiga grafik diatas dapat disimpulkan bahwa profil WF menggunakan

sambungan lebih daktail dibandingan profil WF tidak menggunakan sambungan. Hal ini dapat

dilihat nilai rotasi terus bertambah saat dimana profil yang tidak menggunakan sambungan

telah berhenti. Bisa dikatakan bahwa dengan rigiditas yang lebih kecil atau semirigid, elemen

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 17: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

tersebut bisa menahan gaya atau momen yang lebih besar karena dapat bergerak lebih bebas

dibandingkan dengan tidak menggunakan sambungan.

Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa bangunan profil WF lebih dapat

menyerap energi lebih besar dibandingkan dengan bangunan profil CFST. Hal ini dapat

terjadi karena luasan baja dari kedua bangunan tersebut berbeda dan mutu yang berbeda, yang

dimana Fy baja = 250 Mpa sedangkan Fc’ beton = 65 Mpa. Mutu beton hanya sekitar 0,26 %

dari mutu baja. Maka dari itu dari sifat material bangunan WF lebih unggul dibandingkan

bangunan CFST. Berdasarkan grafik diatas dapat dikatakan bahwa struktur bangunan WF

menggunakan sambungan memiliki displacement yang lebih besar dengan gaya geser yang

diterima lebih kecil, namun luasan berdasarkan grafik diatas memiliki luasan yang lebih besar

sehingga energi yang diserap struktur lebih besar dengan menggunakan sambungan. Dapat

dikatakan dengan menggunakan sambungan struktur akan semakin daktail walaupun tahanan

ultimitnya berkurang, karena dengan menggunakan sambungan maka akan menjadi semirigid

yang menyebabkan lebih daktail pada struktur.

Berdasarkan kedua grafik diatas dapat dinyatakan bahwa dengan menggunakan

analisis pushover dan target sendi plastis berada di balok lebih daktail dibandingkan dengan

target sendi plastis di kolom dan panel zone. Hal ini dapat dibuktikan berdasarkan luasan

yang dapat dibentuk dari grafik yang menyatakan struktur tersebut dapat menyerap energi

disipasi lebih besar dibandingkan yang lainnya.

Sendi plastis terjadi saat Mu > My. Berdasarkan ketiga gambar diatas dapat dilihat

bahwa bangunan menggunakan profil WF tanpa sambungan lebih sedikit terjadinya sendi

plastis dibandingkan bangunan menggunakan profil WF dengan sambungan. Hal ini

dikarenakan dengan menggunakan sambungan struktur menjadi semirigid sehingga masih

mampu menahan lebih besar gaya atau momen saat terjanya sendi plastis. Bangunan

menggunkana profil WF dengan sambungan juga dapat ditarik lebih panjang dibandingkan

dengan bangunan yang menggunakan profil WF tanpa sambungan. Profil WF tanpa

sambungan hanya bisa ditarik sampai 333 mm sedangkan bangunan profil WF dengan

menggunakan sambungan bisa ditarik sampai 514 mm. Hal ini menunjukkan bahwa banguan

menggunakan sambungan semirigid akan lebih daktail. Sedangkan bangunan yang

menggunakan profil CFST lebih sedikit terjadinya sendi plastis, namun dapat ditarik hingga

422 mm. Hal ini menunjukkan bahwa bangunan menggunakan profil CFST lebih daktail

dibandingkan bangunan menggunakan profil WF

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 18: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan melalui beberapa tahapan pembuatan pada

proses penelitian sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa :

1. Rigiditas sambungan mempengaruhi kekuatan pada struktur yang digunakan.

Semakin rigid bangunan maka bangunan tersebut akan semakin kuat namun tidak

daktail, sedangkan semakin kecil nilai rigiditas atau semirigid maka bangunan

tersebut akan semakin daktail.

2. Struktur bangunan menggunakan profil WF memilliki daktilitas yang lebih tinggi,

kekuatan lebih besar dibandingkan dengan struktur bangunan profil CFST untuk

target sendi plastis pada balok, kolom dan panel zone.

3. Daktilitas terbesar saat bangunan direncanakan target sendi plastis pada panel zone

namun memiliki kekuatan dan kekakuan yang paling kecil jika dibandingkan

secara global.

4. Kekuatan dan kekakuan terbesar saat bangunan direncanakan target sendi plastis

pada beam dan memiliki daktilitas yang cukup baik.

5. Banungan SMRF yang memiliki kekuatan, kekakuan dan daktilitas yang bagus

jika direncanakan target sendi plastis di beam.

6. Bangunan yang dimodelkan dapat ditarik hingga 3 m lebih dikarenakan

mengabaikan P-delta efek dalam pemograman Drain-2DX

7. Bangunan menggunakan profil WF dan CFST telah diperiksa menggunakan beban

gravitasi dan gempa respon spektrum pada program ETABS 2015 bahwa kedua

bangunan tersebut sudah aman, namun saat diperiksa dengan pushover

menggunakan program Drain-2DX banyak terjadi sendi plastis pada elemen balok

dan kolomnya.

Saran

Berdasarkan pada hasil penelitian, maka terdapat beberapa saran untuk penelitian ini

antara lain :

1. Penelitian melihat elemen struktur tidak secara mendetail pada material yang

digunakan sebagai penyusunnya. Sehingga masih dapat dijadikan penelitian lebih

lanjut mengenai pengaruh mutu, strain hardening rasio, possion rasio pada CFST.

2. Perlu diteliti lagi sambungan yang tepat untuk profil CFST

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017

Page 19: Studi Komparasi Sistem Struktur SMRF Profil Baja Wide ...

 

3. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai biaya, metode konstruksi, dan

waktu dalam perencanaan bangunan menggunakan CFST.

4. Memodelkan struktur dengan profil CFST tidak cukup hanya menggunakan

elemen 2, harus dilakukan penelitian menggunakan elemen lain.

5. Perlu memperhitungkan P-delta efek untuk penelitian lebih lanjut Daftar Referensi Arifin. (2003). Study Perencanaan Struktur Gedung Lantai Tinggi (Kantor PT. Halim Sakti Jl. HR Muhammad

Surabaya) dengan Special Moment Resisting Frame.

Aziz, A. (2012). Studi Perilaku Sistem Rangka Baja K-Split EBF (Eccentrically Braced Frames) terhadap Beban Gempa dengan Analisis Pushover .

Chasten, C. P., Fleischman, R. B., Lu, L. W., & Driscoll, G. C. (1987). Semi Rigid Steel Connection and Their Effects on Structural Steel Frames.

Construction, A. I. (2005). Seismic Provision for Structural Steel Building. Chicago: United States of America.

Faizah, R., & Widodo. (2013). Analisis Gaya Gempa Rencana Pada Struktur Bertingkat Banyak dengan Metode Dinamik Respon Spektra. Konferensi Nasional Teknik Sipil 7.

Han, L.-H. (2004). Flexuran Behavior of Concrete-Filled Steel Tubes. Journals of Constructional Steel Research 60 .

Kahikong, R. L., Pangouw, J. D., & Pandaleke, R. E. (2013). Evaluasi Struktur Kolom Kuat Balok Lemah pada Bangunan Beton Bertulang dengan Metode Desain Kapasitas. Jurnal Sipil Statik Vol.1 No.9, Agustus 2013 (630-639) ISSN: 2337-6732.

Prakasa, C. A. (2013). Studi Perilaku Rangka Baja Sistem Ganda antara Sistem Rangka Pemikul Momen Dengan Sisten Rangka Bresing Konsentris terhadap Beban Gempa Dengan Analisis Pushover. University of Indonesia.

Prestandard, F. 3. (2000). Prestrandard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings. Reston, Virginia: American Society of Civil Engineers.

SNI 1726. (2012). Jakarta: Badan Standar Nasional.

Wang, Y. C. (2014). NCCI : Design of Reinforced Concrete Filled, Hot Finished Structural Steel Hollow Section in Fire. United Kingdom: Tata Steel.

Studi Komparasi ..., Alfisyahrin, FT UI, 2017