Full Paper KNPTS 2013 - [PDF Document]
Sign in Register
Hide
Full Paper KNPTS 2013
Category: Documents
DownloadReport copyright
Share:
Copy
Description
jurnal
Related documents
Dubai 2013 faculty full paper
Dubai 2013 empower full paper
Full Paper Shima Mst 2013 Edited
Full Paper
Full paper
Full Paper
Full Paper
full paper
Full Paper
Full paper
Full paper
Full Paper
Full Paper
Full Paper
Full paper
Full Paper
Brosur Dan Poster KNPTS 2014
Full Paper Seksan Vararaksit
Contoh Format Full Paper
Full Paper Balagokulam SNGC
View more
Transcripts
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: [email protected] 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:
[email protected] 3Kelompok Keahlian Rekayasa Struktur,
Program Studi Teknik Sipil, FTSL Institut Teknologi Bandung,
Jl.
Ganesha No.10 Bandung 40132. E-mail: [email protected] 4Staf
Pengajar Politeknik Negeri Padang, Kampus Politeknik Limau Manis
Padang. E-mail:
[email protected]
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:
[email protected] 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: [email protected] 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 p
