(21) dengan rumus sebagai berikut :
D. Metode Penelitian
3. Hasil Pengujian Ketahanan Gempa pada Komponen Shearwall
dapat dicapai pada saat komponen panel shearwall mengalami kerusakan (collapses) atau komponen panel shearwall telah mengalami pergeseran (displacement/deformation) sejauh 100 mm dari posisi semula. Penentuannya tergantung mana dahulu yang tercapai. Nilai kekakuan dan kekuatan yang diperoleh bersifat relatif. Jadi nilainya adalah nilai relatif benda uji dibanding komponen standar/kontrol yang berupa dinding panel horisontal.
a. Perilaku Kekakuan dan Kekuatan Shearwall
Hasil uji kekakuan dan kekuatan shearwall sebagaimana Tabel 24 dan Gambar 40. Tabel 24. Perhitungan kekakuan dan kekuatan pada beberapa tipe komponen
shearwall Tipe shear wall racking stiffness (Rk) (kg/mm) racking strength (kg) Kekakuan relatif Kekuatan relatif y (mm) m (mm) µ A 41 216 1,00 1,00 106,58 107,58 1,01 B 225 486 5,48 2,29 24,19 58,19 2,41 C 271 505 6,60 2,34 32,99 36,19 1,10 D 140 356 3,41 1,67 75,99 102,28 1,35 E1 260 472 6,34 2,12 94,99 95,79 1,01 E2 11 450 0,26 2,08 90,19 125,18 1,39 Keterangan :
y = simpangan struktur gedung pada saat terjadinya keruntuhan pertama di dalam struktur gedung (mm)
m = simpangan maksimum struktur gedung pada saat mencapai kondisi diambang keruntuhan (mm)
Gambar 40. Grafik perbandingan respon beban – deformasi komponen shearwall
Kekakuan racking (racking stiffness), kekuatan racking (racking strength),
displacement/deformation, perbandingan kekuatan dan kekakuan relatif berbagai desain konstruksi shearwall diagonal sheathing terhadap horizontal sheathing pada desain stress skin component dan daktilitas shearwall dapat dilihat pada Tabel 24. Kekakuan racking (racking stiffness) panel (Rk) dihitung dengan rumus (31), kekuatan racking (racking strength) berupa nilai maksimum beban racking (F max
Seperti ditunjukkan pada Tabel 24, kekakuan shearwall berkisar antara 11
kg/mm sampai dengan 271 kg/mm, dimana shearwall C mempunyai kekakuan
tertinggi dan shearwall E2 mempunyai kekakuan terendah. Rasio kekakuan relatif
shearwall C sebesar 6,60 kali dibanding shearwall A sebagai kontrol dan kekakuan relatif shearwall E2 hanya 0,26 kekakuan shearwall A.
), dan daktilitas
shearwall berupa nilai faktor daktilitasnya ( ), dengan rumus (32).
Kekakuan relatif yang lebih rendah pada komponen shearwall E2 diduga akibat contoh uji komponen shearwall ini sudah diuji untuk yang kedua kalinya. Sehingga
panel komponen shearwall ini sudah mengalami deformasi pada pengujian
sebelumnya walau kekuatannya masih lebih tinggi dibanding komponen shearwall A sebagai kontrol. Informasi ini berguna untuk mengetahui kekuatan konstruksi bangunan terhadap gempa susulan yang biasa terjadi setelah gempa pertama yang relatif paling besar kekuatannya.
Berdasarkan Tabel 24 dan Gambar 40, kekuatan shearwall berkisar antara 216
shearwall A mempunyai kekuatan terendah. Rasio kekuatan relatif shearwall C sebesar 2,34 kali dibanding shearwall A yang mempunyai kekuatan terendah.
Kekakuan dan kekuatan relatif komponen shearwall dengan pola papan diagonal (diagonal sheathing) lebih kaku dan lebih kuat dibanding komponen shearwall dengan pola papan mendatar (horizontal sheathing) sebagai kontrol. Hal ini karena desain konstruksi dinding shearwall diagonal sheathing pada desain stress skin component
menahan beban horisontal lebih kuat dan kaku oleh karena mempunyai sifat triangulasi seperti halnya sifat rangka batang (truss) dibanding desain horizontal sheathing.
Lumber sheathing secara ekstensif digunakan untuk wood frame shearwalls.
Lumber sheathing yang dibuat secara horisontal (straight sheathing), kekakuan dan kekuatannya relatif lebih lemah dan fleksibel. Sedangkan sebagai perlakuan dengan menggunakan tipe diagonal sheathing, kekakuan dan kekuatannya lebih kuat dan kaku oleh karena mempunyai sifat triangulasi seperti halnya sifat rangka batang (truss).
Komponen shearwall dengan pola papan diagonal utuh dan berjendela (C) lebih
kuat dibanding komponen shearwall utuh dengan pola papan diagonal (B)
sebelumnya. Hal ini karena pada posisi jendela, pemakuan jaraknya lebih pendek dan bukan saja dari ujung ke ujung, tetapi juga dari ujung sisi ke bagian tengah rangka jendelanya. Komponen shearwall C ini mempunyai kekuatan yang lebih besar, karena lebih dekat jarak pemakuannya sehingga lebih kaku (lebih berfungsi sebagai pengaku/bracing dibanding sebagai penutup/sheathing).
Kekakuan dan kekuatan relatif yang tinggi pada komponen shearwall berjendela dan berpintu (E) juga diduga akibat semakin rapatnya jarak pemakuan antar papan, baik pada rangka sisi maupun rangka tengah. Sehingga panel komponen shearwall ini selain berfungsi untuk sheathing, lebih berfungsi sebagai pengaku (brace) walau
sheathingnya lebih terbuka akibat adanya pintu dan jendela.
Agar komponen shearwall lebih kuat dan mendapatkan nilai kekakuan dan
kekuatan yang konsisten pada setiap bentuk shearwall yang utuh dan bukaan
(berjendela dan berpintu), maka pada saat pemasangan papan perlu penguatan pemakuan pada setiap rangka horisontal yang berada ditengah-tengah rangka sesuai dengan gambar desain sebelumnya (Wijaya, 2007). Sehingga panel komponen
b. Kegagalan Konstruksi
Berdasarkan pengujian, terlihat yang mana terlebih dahulu mencapai kekuatan maksimumnya (beban/deformasi) untuk mengetahui jenis kegagalan konstruksinya.
Kegagalan konstruksi terdiri dari kegagalan struktur dimana komponen shearwall
mengalami keruntuhan/kerusakan sebelum deformasinya mencapai 100 mm dan
kegagalan servis kemampuan layan (serviceability failure) dimana bahan belum
mengalami deformasi keruntuhan walau deformasinya sudah mencapai 100 mm. Berdasarkan pada Tabel 24 dan Gambar 40 contoh uji komponen shearwall B ( y = 24,19 mm ; m = 58,19 mm) dan komponen shearwall C ( y = 32,99 mm ; m = 36,19 mm) mengalami keruntuhan/kerusakan sebelum deformasinya mencapai 100 mm. Sehingga 2 contoh uji komponen shearwall ini mengalami kegagalan konstruksi berupa kegagalan struktur yang ditunjukkan adanya penurunan menahan beban secara drastis, setelah mencapai beban puncak kekuatannya (Fmax
Kegagalan konstruksi berupa kegagalan servis kemampuan layan (serviceability failure) terjadi pada 3 komponen lainnya, yaitu komponen shearwall A sebagai kontrol, komponen shearwall D, dan komponen shearwall E (E1;E2). Kegagalan servis kemampuan layan (serviceability failure) terjadi karena shearwall mempunyai sifat sangat daktail, dimana komponen belum mengalami deformasi/keruntuhan walau
deformasinya sudah mencapai 100 mm ( y; m = 100 mm). Sehingga kegagalan
struktur tidak tampak, yang terjadi adalah struktur mengalami displacement horisontal yang sangat besar yang mencapai 100 mm, seperti yang dipersyaratkan pada ISO 22452.
).
c. Daktilitas
Daktilitas adalah kemampuan suatu struktur rumah untuk mengalami simpangan pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa di
atas beban gempa yang menyebabkan terjadinya keruntuhan pertama, sambil
mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur rumah
tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi diambang keruntuhan.
Pengukuran daktilitas shearwall dengan mengukur faktor daktilitasnya ( ) yang menunjukkan bagaimana kegagalan sistem struktur (rapuh atau daktil) terjadi dan menjadi parameter untuk perbandingan antara pengukuran hasil uji dengan nilai
desainnya. Tabel 24 menunjukkan faktor daktilitas setiap bentuk shearwall
berdasarkan rumus (29). Faktor daktilitas shearwall terendah bernilai 1,01 pada
Faktor daktilitas struktur rumah ( ) adalah rasio antara simpangan maksimum struktur rumah akibat pengaruh Gempa Rencana pada saat mencapai kondisi diambang keruntuhan ( m) dan simpangan struktur rumah pada saat terjadinya keruntuhan
pertama ( y), yaitu : 1,0 ≤ µ . Jika faktor daktilitas struktur rumah bernilai
= 1,0 maka struktur rumah tersebut berperilaku elastik penuh. Pada struktur yang elastik penuh, kondisi struktur rumah diambang keruntuhan tercapai bersamaan dengan keruntuhan pertama di dalam struktur ( m = y). Sedangkan jika seluruh tingkat daktilitas struktur rumah dengan nilai faktor daktilitas di antara untuk struktur rumah yang elastik penuh sebesar 1,0 dan untuk struktur rumah yang daktail penuh sebesar 5,3 maka struktur rumah tersebut berperilaku daktail parsial. Dan jika tingkat
daktilitas struktur rumah, di mana strukturnya mampu mengalami simpangan
pasca-elastik pada saat mencapai kondisi diambang keruntuhan yang paling besar, yaitu
dengan mencapai nilai faktor daktilitas sebesar 5,3 maka struktur rumah tersebut berperilaku daktail penuh.
Berdasarkan Tabel 24, semua tipe shearwall yaitu A, B, C, D dan E1 serta E2 berperilaku daktail parsial. Tipe shearwall yang berperilaku mendekati elastik penuh adalah tipe A dan E1. Sedangkan pada pengujian ini tidak terjadi daktail penuh karena tidak ada yang bernilai µ sampai 5,3 dan tidak semua jenis sistem struktur rumah mampu berperilaku daktail penuh. Perilaku daktil parsial sudah memenuhi 1,0 < <
m, sehingga dalam perencanaan struktur rumah oleh perencana dapat memilih nilai sendiri sesuai yang dikehendaki.
d. Deformasi/kerusakan
Kerusakan yang terjadi pada komponen shearwall utuh dengan pola mendatar
berupa pergeseran antar papan akibat gaya lateral yang diterapkan dan terlepasnya rangka shearwall pada titik-titik sambungan (joint). Sedangkan kerusakan yang terjadi pada komponen shearwall dengan pola diagonal berupa terbentuknya celah (gap) diantara susunan panel papan-papan diagonal pada bagian bawah akibat pembebanan gaya lateral dan rusaknya struktur akibat patah dan terlepasnya rangka shearwall pada penguat/pengaku (brace) dan titik-titik sambungan (joint). Oleh karena kerusakan terbesar terjadi pada sudut-sudut sambungan, maka pada titik-itik sambungan tersebut diberi pengaku/penguat berupa alat sambung berbentuk segitiga (triangle geometry) atau berbentuk menyiku (rigid joints) berbahan kayu atau baja.
Gambar 41. Pergeseran antar papan tounge and groove pada shearwalls tipe horisontal (straight sheathing) akibat gaya lateral
Gambar 42. Terlepasnya rangka shearwall pada titik-titik sambungan (joint)
Gambar 43. Kerusakan struktur akibat patah dan terlepasnya rangka shearwall