STUDI PERILAKU RANGKA BAJA SISTEM GANDA ANTARA
SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN DENGAN SISTEM RANGKA
BRESING KONSENTRIS TERHADAP BEBAN GEMPA DENGAN
ANALISIS
PUSHOVER
Cipta Adhi Prakasa dan Sjahril A. Rahim
Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia
Email: ciptaadhiprakasa@yahoo.co.id
ABSTRAK
Gempa bumi yang terjadi belakangan ini merupakan hal yang wajar dikarenakan Indonesia berada didaerah rawan gempa. Struktur baja sistem ganda merupakan salah satu sistem struktur penahan gempa berdasarkan “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung RSNI 03-1726-201x”. Struktur sistem ganda merupakan
gabungan moment frame sebagai penahan beban gravitasi dan moment frame beserta braced
frame sebagai penahan beban lateral. Perilaku inelastis berupa kekuatan, kekakuan, dan daktilitas, serta kinerja model struktur saat terjadi gempa diuji dengan metode analisis
pushover menggunakan ETABS v9.7.0. Hasil penelitian menunjukkan bahwa model struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK memiliki kekuatan dan kekakuan yang lebih besar. Sedangkan daktilitas dari struktur SRPMK lebih baik daripada struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK.
Kata Kunci:
sistem ganda, SRPMK, SRBKK, pushover analysis, kekuatan, kekakuan, daktilitas, sendi
plastis
ABSTRACT
The earthquake that happened recently is normal because Indonesia is a earthquake-prone area. Dual system of steel frame structure is one of earthquake resistant system based on “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung RSNI 03-1726-201x”. Dual system of steel frame structure is a combination of moment frame as gravity resisting and moment frame with braced frame as lateral load resisting. Inelastic behavior such as strength, stiffness, ductility, and the performance of structures during earthquakes tested by pushover analysis method using ETABS v9.7.0. The results showed that dual system structure has greater strength and stiffness. Whereas the ductility of the moment frame structure better than dual system structure.
Keyword :
dual system, moment frame, braced frame, pushover analysis, strength, stiffness, ductility, plastic hinge
PENDAHULUAN
Peristiwa gempa bumi yang terjadi belakangan ini, bukanlah sesuatu yang asing lagi bagi Indonesia dikarenakan memang letak negara ini berada didaerah rawan gempa. Gempa bumi adalah getaran atau guncangan yang terjadi dipermukaan bumi akibat pelepasan energi dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik. Berdasarkan hal ini, sudah sepatutnya struktur-struktur bangunan terutama bangunan publik di Indonesia memiliki struktur yang tahan akan gempa. Arti dari tahan gempa adalah struktur bangunan tersebut masih memiliki kekuatan dan kekakuan sebelum mencapai batas keruntuhannya.
Berdasarkan “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung RSNI 03-1726-201x” struktur rangka baja penahan gempa salah satunya ialah struktur baja sistem ganda. Sistem ganda yaitu sistem struktur dengan rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul
oleh sistem rangka pemikul momen (Moment Resisting Frame) dan dinding geser (Shear
Wall) ataupun oleh rangka pemikul momen dan rangka bresing (Braced Frame).
Sebagai bahan studi akan dilakukan permodelan struktur baja sistem ganda antara rangka baja pemikul momen (SRPM) dengan rangka baja bresing konsentris (SRBK) yang kemudian akan dilihat perilakunya terhadap beban gempa yang dimodelkan dengan analisis
statis nonlinier pushover. SRPM memiliki daktilitas yang bagus dan SRBK memiliki
kekakuan yang baik, maka dengan menggabungkan masing – masing keunggulan pada sistem tersebut, akan menjadi sistem tahan gempa yang ekonomis.
TINJAUAN TEORITIS
Struktur Sistem Ganda (Dual System)
Sistem ganda atau dual system adalah salah satu sistem struktur yang beban
gravitasinya dipikul sepenuhnya oleh moment frame (rangka), sedangkan beban lateralnya
dipikul bersama oleh moment frame dan dinding geser atau rangka bresing. Menurut RSNI
03-1726-201x Pasal 7.2.5.1, rangka pemikul momen sekurang-kurangnya harus mampu menahan paling sedikit 25% gaya gempa desain. Tahanan gaya gempa total harus disediakan oleh kombinasi rangka pemikul momen dan dinding geser atau rangka bresing, dengan distribusi yang proporsional terhadap kekakuannya.
Karena rangka pemikul momen dengan rangka bresing merupakan satu kesatuan
dalam struktur dual system maka diharapkan keduanya dapat mengalami defleksi lateral yang
sama atau setidaknya moment frame dapat mengikuti defleksi lateral yang terjadi. Ketika
rangka pemikul momen berdeformasi geser. Sistem rangka bresing diperkuat oleh portal pada bagian atas bangunan, sedangkan bagian bawah bresing yang merupakan bagian kuat dari struktur bresing yang akan memperkuat portal bagian bawah seperti terlihat pada gambar 1.
Gambar 1. Interaksi Rangka Pemikul Momen dan Rangka Bresing
Analisa Beban Dorong Statis (Static Pushover Analysis)
Analisa beban dorong statis atau biasa disebut static pushover analysis adalah suatu
analisa yang dilakukan untuk mengetahui perilaku inelastis suatu struktur. Dari analisa ini dapat tergambarkan perilaku keruntuhan dan kapasitas dari suatu struktur secara keseluruhan dari kondisi elastis, plastis, sampai struktur mengalami keruntuhan diakibatkan beban lateral (gempa).
Analisa beban dorong statik ini dilakukan dengan cara memberikan beban lateral statis pada struktur yang nilainya terus ditingkatkan secara berangsur-angsur hingga melalui pembebanan pada struktur yang menyebabkan terjadi pelelehan pertama sampai pelelehan-pelelehan berikutnya.
Tujuan dari static pushover analysis ini adalah untuk memperkirakan beban lateral
maksimum yang dapat diterima oleh struktur, deformasi yang dialami struktur, dan juga elemen-elemen struktur mana saja yang kritis/rentan terhadap beban yang diterima struktur
Gambar 2. Kurva Hubungan Gaya-Perpindahan serta Karakter Sendi Plastis dan Informasi
Level Kerja Bangunan (Kurva Pushover)
Sumber: Analysis Reference Manual CSI for ETABS
Kurva diatas menunjukkan hubungan gaya – perpindahan yang bergerak dari titik A – B – C – D – kemudian E. Titik tersebut merepresentasikan karakteristik sendi plastis yang timbul pada elemen struktur. Titik A adalah titik origin, titik B menandakan leleh pertama, C
menandakan kapasitas ultimit, D adalah kekuatan sisa (residual strength), dan E menandakan
elemen struktur tersebut telah mengalami keruntuhan (failure). Level kinerja bangunan (IO, LS, dan CP) terletak di antara sendi plastis leleh pertama sampai mencapai batas ultimitnya. Dan warna yang tertera pada huruf-huruf tersebut merupakan indikator karakteristik sendi palstis pada program ETABS. Leleh pertama (B) ditandai dengan warna merah muda, dan runtuh ditandai dengan warna merah tua (E).
Target Perpindahan Berdasarkan ATC-40
Dalam menentukan target perpindahan terdapat beberapa metode yang digunakan salah satunya yaitu berdasarkan ATC-40 atau disebut juga metode spektrum kapasitas.
Dalam Metoda Spektrum Kapasitas proses dimulai dengan menghasilkan kurva hubungan gaya perpindahan yang memperhitungkan kondisi inelastis struktur. Proses tersebut sama dengan Metode Koefisien Perpindahan, kecuali bahwa hasilnya diplotkan dalam format ADRS (acceleration displacement response spectrum).
Gambar 3. Titik Kinerja pada Metode Spektrum Kapasitas
Sumber: FEMA 356
Titik kinerja merupakan perpotongan antara spektrum kapasitas dan spektrum demand.
Dengan demikian titik kinerja merupakan representasi dari dua kondisi, yaitu: 1). Terletak pada spektrum kapasitas, merupakan representasi kekuatan struktur pada suatu nilai perpindahan tertentu
2). Terletak pada kurva demand, menunjukkan bahwa kekuatan struktur
dapat memenuhi demand beban yang diberikan.
METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 4. Diagram Alir Penelitian
Permodelan Struktur
Dalam penelitian ini, dibuat dua model struktur yaitu struktur sistem ganda antara SRPMK dan SRBKK, dan juga struktur SRPMK tanpa bresing sebagai variasi model. Ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh SRBKK pada struktur.
Material baja dalam penelitian ini yaitu baja A36 dengan spesifikasi dibawah ini:
• Modulus Elastisitas (E) : 29000 ksi
• Poisson Ratio (µ) : 0,3
• Tegangan Leleh (σy) : 36 ksi
• Tegangan Putus (fu) : 58 ksi
• Berat Jenis (ρ) : 7850 kg/m3
Untuk pelat lantai, dalam penelitian ini menggunakan beton mutu K-350 dengan spesifikasi dibawah ini:
• Kuat tekan (fc’) : 29 MPa
• Modulus Elastisitas (Ec) : 4700 !"′
: 25310275 MPa
• Berat Jenis (ρ) : 2400 kg/m3
Gambar 5. Permodelan Struktur
Sumber: Olahan Sendiri
Gambar 6. Variasi Permodelan Struktur
Pembebanan
a. Pelat lantai
Super Imposed Dead Load
Mortar & penutup lantai = 1,1 KN/m2
Mechanical Electrical Plumbing = 0,3 KN/m2
Partisi = 1 KN/m2
Total = 2,4 KN/m2
Beban Hidup = 2,5 KN/m2
b. Pelat atap
Super Imposed Dead Load
Mortar & penutup lantai = 1,1 KN/m2
Mechanical Electrical Plumbing = 0,3 KN/m2
Total = 1,4 KN/m2
Beban Hidup = 1 KN/m2
c. Balok
Dinding pasangan batako berlubang = 2 KN/m3
d. Beban Gempa
Lokasi : DKI Jakarta
Jenis Tanah : Tanah Lunak (Kelassitus : SE)
Analisis Gempa : Respons Spektrum (CQC)
Faktor Keutamaan : 1
Kategori Risiko : II
Koef. Respons (R) : 7 (Sistem ganda SRPMK dan SRBKK)
8 (SRPMK)
Berdasarkan RSNI 03-1726-201x, didapatkan respons spektrum desain seperti yang terlihat pada gambar 7.
Gambar 7. Desain Respons Spektrum DKI Jakarta Tanah Lunak
Sumber: Olahan Sendiri
Gambar 8. Kombinasi Pembebanan
Sumber: Olahan Sendiri HASIL PENELITIAN
Dimensi
Tabel 1. Dimensi Struktur SRPMK
Sumber: Olahan Sendiri No. Kombinasi Pembebanan
1 1.4DL 2 1.2DL + 1.6LL 3 1.3214DL + LL + 1.3EX + 0.39EY 4 1.3214DL + LL + 0.39EX + 1.3EY 5 0.7786DL + 1.3EX + 0.39EY 6 0.7786DL + 0.39EX + 1.3EY 7 D 8 D + L 1 W 24 x 94 W 24 x 55 W 14 x 665 2 W 24 x 94 W 24 x 55 W 14 x 665 3 W 24 x 94 W 24 x 55 W 14 x 550 4 W 21 x 101 W 21 x 55 W 14 x 500 5 W 21 x 101 W 21 x 55 W 14 x 500 6 W 21 x 101 W 21 x 55 W 14 x 500 7 W 18 x 97 W 18 x 50 W 14 x 455 8 W 18 x 97 W 18 x 50 W 14 x 455 9 W 18 x 97 W 18 x 50 W 14 x 455 10 W 16 x 89 W 16 x 50 W 14 x 426 11 W 16 x 89 W 16 x 50 W 14 x 426 12 W 16 x 89 W 16 x 50 W 14 x 426 13 W 14 x 68 W 14 x 48 W 14 x 398 14 W 14 x 68 W 14 x 48 W 14 x 398 15 W 14 x 68 W 14 x 48 W 14 x 398 Lantai Balok Arah X Kolom
Dimensi Balok Arah Y
Tabel 2. Dimensi Struktur Sistem Ganda SRPMK dan SRBKK
Sumber: Olahan Sendiri
Kontrol Pusat Massa
Tabel 3. Besar Massa, Pusat Massa, dan Pusat Kekakuan Lantai Struktur
Sumber: Olahan Sendiri
1 W 24 x 94 W 24 x 55 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 665 2 W 24 x 94 W 24 x 55 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 605 3 W 24 x 94 W 24 x 55 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 550 4 W 21 x 101 W 21 x 55 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 500 5 W 21 x 101 W 21 x 55 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 500 6 W 21 x 101 W 21 x 55 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 500 7 W 18 x 97 W 18 x 50 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 455 8 W 18 x 97 W 18 x 50 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 455 9 W 18 x 97 W 18 x 50 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 455 10 W 16 x 89 W 16 x 50 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 426 11 W 16 x 89 W 16 x 50 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 426 12 W 16 x 89 W 16 x 50 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 426 13 W 14 x 68 W 14 x 48 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 398 14 W 14 x 68 W 14 x 48 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 398 15 W 14 x 68 W 14 x 48 W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152 W 14 x 398 Lantai Dimensi
Balok Arah X Balok Arah Y Arah X (1&6) Bresing Arah Y (A&G) Kolom
Story Diaphragm MassX MassY XCM YCM CumMassX CumMassY XCCM YCCM XCR YCR STORY15 D1 50.4871 50.4871 9.238 14.678 50.4871 50.4871 9.238 14.678 9.99 15.479 STORY14 D1 68.234 68.234 9.297 14.743 118.7212 118.7212 9.272 14.715 9.993 15.48 STORY13 D1 68.234 68.234 9.297 14.743 186.9552 186.9552 9.281 14.726 9.995 15.481 STORY12 D1 69.3405 69.3405 9.299 14.753 256.2957 256.2957 9.286 14.733 9.997 15.482 STORY11 D1 69.687 69.687 9.302 14.756 325.9827 325.9827 9.29 14.738 9.998 15.482 STORY10 D1 69.687 69.687 9.302 14.756 395.6697 395.6697 9.292 14.741 9.999 15.483 STORY9 D1 70.3108 70.3108 9.305 14.763 465.9805 465.9805 9.294 14.744 9.999 15.483 STORY8 D1 70.7007 70.7007 9.308 14.766 536.6812 536.6812 9.296 14.747 9.999 15.483 STORY7 D1 70.7007 70.7007 9.308 14.766 607.3819 607.3819 9.297 14.75 9.998 15.482 STORY6 D1 71.6904 71.6904 9.316 14.772 679.0723 679.0723 9.299 14.752 9.998 15.482 STORY5 D1 72.2536 72.2536 9.321 14.777 751.3258 751.3258 9.301 14.754 9.997 15.481 STORY4 D1 72.2536 72.2536 9.321 14.777 823.5794 823.5794 9.303 14.756 9.996 15.479 STORY3 D1 72.6767 72.6767 9.328 14.781 896.2561 896.2561 9.305 14.758 9.994 15.477 STORY2 D1 74.7767 74.7767 9.346 14.8 971.0327 971.0327 9.308 14.762 9.99 15.474 STORY1 D1 77.4624 77.4624 9.367 14.823 1048.4951 1048.4951 9.313 14.766 9.983 15.469 1048.495 1048.495 SRPMK (TON) TOTAL MASSA
Story Diaphragm MassX MassY XCM YCM CumMassX CumMassY XCCM YCCM XCR YCR STORY15 D1 51.5312 51.5312 9.267 14.66 51.5312 51.5312 9.267 14.66 9.711 15.14 STORY14 D1 70.3222 70.3222 9.28 14.715 121.8535 121.8535 9.274 14.692 9.684 15.133 STORY13 D1 70.3222 70.3222 9.337 14.715 192.1757 192.1757 9.297 14.7 9.652 15.122 STORY12 D1 71.4287 71.4287 9.282 14.724 263.6044 263.6044 9.293 14.707 9.612 15.107 STORY11 D1 71.7752 71.7752 9.341 14.728 335.3796 335.3796 9.303 14.711 9.568 15.089 STORY10 D1 71.7752 71.7752 9.285 14.728 407.1549 407.1549 9.3 14.714 9.522 15.071 STORY9 D1 72.399 72.399 9.343 14.734 479.5539 479.5539 9.307 14.717 9.476 15.051 STORY8 D1 72.7889 72.7889 9.292 14.738 552.3428 552.3428 9.305 14.72 9.43 15.032 STORY7 D1 72.7889 72.7889 9.346 14.738 625.1317 625.1317 9.309 14.722 9.389 15.013 STORY6 D1 73.7786 73.7786 9.299 14.744 698.9103 698.9103 9.308 14.724 9.352 14.997 STORY5 D1 74.3418 74.3418 9.358 14.749 773.2521 773.2521 9.313 14.727 9.321 14.983 STORY4 D1 74.3418 74.3418 9.304 14.749 847.5939 847.5939 9.312 14.729 9.301 14.98 STORY3 D1 74.7649 74.7649 9.364 14.753 922.3588 922.3588 9.317 14.731 9.295 14.993 STORY2 D1 76.8649 76.8649 9.329 14.773 999.2237 999.2237 9.317 14.734 9.314 15.042 STORY1 D1 79.5872 79.5872 9.401 14.795 1078.8108 1078.8108 9.324 14.739 9.398 15.157 1078.811 1078.811 TOTAL MASSA SRPMK + BRESING (TON)
Kontrol Partisipasi Massa
Tabel 4. Partisipasi Massa Struktur
Sumber: Olahan Sendiri
Perbandingan Gaya Geser Dinamik, Gaya Geser Dinamik Yang Telah Dikoreksi, dan Gaya Geser Lateral Ekivalen
Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ
1 3.322948 0.0154 73.6859 0 0.0154 73.6859 0 99.0433 0.0213 0.485 99.0433 0.0213 0.485 2 2.660093 63.3178 0.1331 0 63.3333 73.819 0 0.1756 86.9999 9.195 99.2188 87.0212 9.68 3 2.41616 9.1843 0.3679 0 72.5176 74.1869 0 0.4795 12.5894 63.2851 99.6983 99.6105 72.9651 4 1.179918 0.0029 12.9062 0 72.5205 87.093 0 0.0129 0 0.0944 99.7112 99.6106 73.0595 5 0.948066 11.3928 0.028 0 83.9132 87.121 0 0.0001 0.0891 1.7849 99.7113 99.6997 74.8444 6 0.865777 1.8537 0.0767 0 85.7669 87.1977 0 0.0002 0.0138 11.1145 99.7115 99.7135 85.9588 7 0.683959 0.0007 4.6746 0 85.7676 91.8722 0 0.2538 0 0.0424 99.9653 99.7135 86.0012 8 0.536354 4.255 0.0115 0 90.0225 91.8837 0 0.0005 0.1918 0.8517 99.9657 99.9053 86.8529 9 0.49334 0.8838 0.0389 0 90.9063 91.9226 0 0.001 0.0401 4.1536 99.9668 99.9454 91.0065 10 0.460008 0 2.6075 0 90.9063 94.5301 0 0.0006 0 0.0375 99.9673 99.9454 91.044 11 0.350576 2.3244 0.0113 0 93.2307 94.5414 0 0 0.0106 0.574 99.9674 99.956 91.618 12 0.336034 0.0111 1.7579 0 93.2418 96.2993 0 0.0212 0.0001 0.0001 99.9885 99.956 91.6182 13 0.324107 0.5907 0.0002 0 93.8325 96.2995 0 0 0.0026 2.3019 99.9886 99.9586 93.9201 14 0.254386 0.0014 0.9909 0 93.8339 97.2904 0 0.0007 0 0 99.9893 99.9586 93.9201 15 0.247432 1.4644 0 0 95.2983 97.2904 0 0 0.0184 0.4707 99.9893 99.977 94.3908 SRPMK (KN-‐M)
Mode Period UX UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ 1 1.975767 69.8457 0.0002 0 69.8457 0.0002 0 0.0004 99.1479 0.035 0.0004 99.1479 0.035 2 1.397609 0.0009 73.5359 0 69.8466 73.5361 0 99.3087 0.0012 0.35 99.3091 99.1491 0.3851 3 1.180546 0.0339 0.4086 0 69.8805 73.9447 0 0.4938 0.042 71.3427 99.8029 99.1911 71.7278 4 0.610135 17.6289 0 0 87.5094 73.9448 0 0 0.6316 0.0061 99.8029 99.8227 71.7339 5 0.457152 0 16.5601 0 87.5094 90.5049 0 0.0972 0 0.0191 99.9002 99.8227 71.753 6 0.372413 0.0015 0.0016 0 87.5109 90.5065 0 0.0012 0 17.403 99.9013 99.8227 89.1559 7 0.310913 5.4936 0 0 93.0046 90.5065 0 0 0.1479 0 99.9013 99.9706 89.156 8 0.243401 0 4.4384 0 93.0046 94.9449 0 0.0908 0 0.0002 99.9921 99.9706 89.1562 9 0.204472 2.5448 0 0 95.5493 94.9449 0 0 0.0121 0.0038 99.9921 99.9826 89.16 10 0.193137 0.0033 0.0005 0 95.5526 94.9453 0 0 0 5.0765 99.9921 99.9827 94.2365 11 0.168632 0 2 0 95.5526 96.9453 0 0 0 0.0004 99.9921 99.9827 94.2369 12 0.150827 1.4224 0 0 96.975 96.9453 0 0 0.0098 0.0003 99.9921 99.9925 94.2372 13 0.130329 0.0006 0.0021 0 96.9756 96.9474 0 0 0 2.2669 99.9921 99.9925 96.5042 14 0.129456 0 1.0705 0 96.9756 98.018 0 0.0055 0 0.0041 99.9977 99.9925 96.5083 15 0.117795 0.8657 0 0 97.8413 98.018 0 0 0.0021 0 99.9977 99.9945 96.5083 SRPMK + BRESING (KN-‐M)
Kontrol Simpangan Antar Lantai
Kontrol Sistem Ganda
Pola Distribusi Beban Gempa Lateral Ekivalen
Kinerja Struktur
Tabel 5. Kinerja Struktur
Sumber: Olahan Sendiri
Perilaku Inelastis Struktur
Pola 1 Pola 2 Pola 1 Pola 2
Langkah Pushover i 5 4 6 6 Titik Kinerja Δi (m) 0.44 0.432 0.554 0.537 Gaya Geser Dasar Vi (KN) 12482.61 14145.85 7749.765 9109.658 Level Kinerja Bangunan LS IO C C Kinerja Rata-‐Rata Struktur
Langkah Pushover i 8 8 17 15 Titik Kinerja Δi (m) 0.351 0.343 0.211 0.204 Gaya Geser Dasar Vi (KN) 17576.46 18362.11 16032.44 17065.56 Level Kinerja Bangunan D D D D Kinerja Rata-‐Rata Struktur D D SRPMK
SRPMK + SRBKK
Arah X Arah Y
Model Kategori
PEMBAHASAN
Dimensi dari struktur didapatkan berdasarkan hasil stress check ETABS v9.7.0.
Melalu trial and error akhirnya didapatkan dimensi yang memenuhi rasio kurang dari satu
pada setiap komponen struktur. Dimensi kolom dan balok pada kedua model dalam penelitian ini adalah sama. Yang membedakan hanyalah keberadaan bresing pada model sistem ganda SRPMK dan SRBKK.
Dari Tabel 3. didapat massa pada kedua struktur, dimana nilai koordinat antara pusat massa (XCM & YCM) tidak sama dengan nilai koordinat pusat kekakuan (XCR & YCR) yang dapat memungkinkan terjadinya torsi pada struktur. Namun dikarenakan perbedaan pusat massa dan kekakuan tidak terlalu signifikan maka tidak terjadi torsi.
Berdasarkan Tabel 4. partisipasi massa pada struktur SRPMK telah mencapai 90% dalam jumlah mode yang tak jauh beda ini berarti struktur cukup beraturan dan tidak ada perubahan massa atau kekakuan yang signifikan pada struktur. Sedangkan struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK mempunyai mode yang lebih banyak yaitu 10 pada rotasi arah Z. Hal ini disebabkan struktur sistem ganda lebih kaku dengan adanya bresing.
Story shear akibat beban dinamik dalam penelitian ini harus diperbesar dikarenakan gaya geser dasarnya kurang dari 85% gaya geser dasar lateral ekivalennya. Terlihat setelah diperbesar, gaya geser dasar sudah sama dengan gaya geser dasar lateral ekivalen. Terlihat pula struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK memiliki gaya geser dasar yang lebih besar dikedua arahnya dibandingkan struktur SRPMK. Ini menunjukkan bahwa struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK lebih kuat dibandingkan struktur SRPMK.
Simpangan antar lantai desain (Δ) tidak ada yang melebihi dari simpangan antar lantai ijin (Δa), maka simpangan antar lantai desain memenuhi syarat dalam penelitian ini. Pada kontrol sistem ganda dalam penelitian ini, diperoleh bahwa partisipasi dari bresing dalam hal ini SRBKK, dominan dalam menahan gaya geser akibat gempa.
Pola distribusi beban lateral gaya geser tingkat akibat gempa dinamik (Pola 2) lebih
besar dibandingkan pola distribusi beban gempa lateral ekivalen (Pola 1). Kurva pushover
pada gambar diatas menunjukkan bahwa terjadi perbedaan kurva pushover pada struktur
SRPMK dan struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK. Gaya geser dasar ultimit (gaya geser dasar sebelum mengalami penurunan kekuatan) yang terjadi pada struktur sistem ganda
jauh lebih besar dibandingkan struktur SRPMK. Namun, perpindahan (displacement) dari titik
kontrol struktur SRPMK lebih besar dibandingkan struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK. Dapat diamati juga berdasarkan gambar diatas bahwa jika dibandingkan kemiringan awal kurva terhadap sumbu X dari kedua model struktur dalam penelitian ini, struktur sistem
ganda SRPMK dan SRBKK lebih besar dibandingkan struktur SRPMK. Kurva pushover
struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK (yang berwarna merah) terlihat mengalami penurunan lalu kembali naik. Ini diakibatkan tekuk yang terjadi pada bresing di arah Y model
pada step yang rendah sehingga kurva mengalami penurunan dan kembali naik pada step
berikutnya akibat pelelehan lainnya yang terjadi pada elemen bresing dan juga balok.
Berdasarkan Tabel 5. terlihat bahwa hanya struktur SRPMK pada arah X yang
memenuhi kinerja rata-rata struktur pada Life Safety. Sedangkan pada arah Y kinerja rata-rata
struktur mencapai kondisi C yang berarti telah terjadi keruntuhan. Begitu juga pada struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK pada arah X dan Y mencapai kondisi D yang berarti telah terjadi keruntuhan juga.
Kekuatan dan kekakuan struktur pada saat inelastis lebih baik dimilikki oleh struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK. Sedangkan daktilitas struktur lebih baik dimilikki oleh struktur SRPMK.
KESIMPULAN
1. Struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK memiliki kekuatan berdasarkan gaya
geser dasar rata-rata lebih tinggi 1,587 kali dari struktur SRPMK.
2. Struktur SRPMK memiliki daktilitas rata-rata lebih tinggi 3,266 kali dari struktur
sistem ganda SRPMK dan SRBKK. Hal ini berarti struktur SRPMK lebih baik dalam menyerap gaya gempa yang terjadi.
3. Struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK memiliki kekakuan rata-rata lebih tinggi
3,268 kali dari struktur SRPMK. Hal ini berarti struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK akan lebih nyaman bagi pengguna struktur saat terjadinya gempa dikarenakan kekakuan yang besar yang memperkecil lendutan struktur.
4. Keberadaan sistem rangka bresing konsentris pada sistem ganda akan meningkatkan
besarnya kekakuan sistem struktur secara keseluruhan.
5. Kemunculan sendi plastis pertama pada struktur SRPMK terjadi pada balok yang
berarti telah memenuhi mekanisme keruntuhan strong column weak beam.
6. Kemunculan sendi plastis pertama pada struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK
terjadi pada balok, yang kemudian dilanjutkan pada bresing, dan terakhir pada kolom. Hal ini berarti bresing cukup mampu mempertahankan elastisitasnya pada saat terjadi gempa sehingga sendi plastis pertama muncul pada balok.
7. Kinerja struktur yang mencapai kondisi Life Safety hanya terjadi pada struktur SRPMK arah X. SRPMK arah Y pada kondisi C, dan sistem ganda SRPMK dan SRBKK pada kedua arahnya mengalami kondisi D.
8. Pada arah X struktur sistem ganda SRPMK dan SRBKK kinerja struktur berada pada
kondisi C yang berarti kurang baik. Hal ini dikarenakan dimensi elemen struktur yang belum sesuai dan juga pengaruh kekakuan struktur.
9. Pada arah Y konfigurasi struktur terlihat kurang baik dikarenakan terdapatnya
bentang pendek yang mengakibatkan persebaran gaya gempa yang kurang merata dan terfokus pada bentang pendek. Hal ini berakibat pada kinerja struktur yang akan mengalami keruntuhan lebih cepat.
SARAN
1. Perlu dilakukan perbaikan elemen struktur seperti dimensi kolom, balok, bresing, dan
juga perbaikan konfigurasi struktur dalam penelitian ini seperti bentang pendek pada arah Y yang sangat mempengaruhi persebaran sendi plastis yang tidak merata.
2. Perlu dilakukan studi lebih lanjut mengenai model bresing konsentris lainnya untuk
bisa mengetahui model yang lebih baik dalam meningkatkan kekakuan pada struktur sistem ganda.
3. Perlu dilakukan studi lebih lanjut menggunakan metode yang berbeda dalam
menentukan target perpindahan.
KEPUSTAKAAN
1. American Institute of Steel Construction, Inc. (2005). ANSI/AISC 341-05 Seismic
Provisions for Structural Steel Buildings. Include Supplement No.1.Chicago.
2. American Institute of Steel Construction, Inc. (2005). Specification For Structural
Steel Buildings. Chicago.
3. ATC-40 Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building. (1996). California: Applied Technology Council.
4. Budiono, B., & Supriatna, L. (2011). Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan
Gempa Dengan Menggunakan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x. Bandung: ITB.
5. Dewobroto, W. (2006). Evaluasi Kinerja Struktur Baja Tahan Gempa Dengan Analisis
6. Dewobroto, W. (2011). Prospek dan Kendala Pada Pemakaian Material Baja Untuk Konstruksi Bangunan di Indonesia.
7. Federal Emergency Management Agency. (1997). NEHRP Guidelines For The
Seismic Rehabilitation Of Buildings. Washington D.C.
8. Federal Emergency Management Agency. (2000). Prestandard and Commentary for
The Seismic Rehabilitation of Buildings FEMA 356. Washington D.C.
9. Rancangan Standar Nasional Indonesia. Standar Perencanaan Ketahanan Untuk
Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung RSNI 03-1726-201x. Bandung: Badan Standardisasi Nasional.
10.Roeder, C. (2012). Seismic Behavior of Concentrically Braced Frame. American
Society of Civil Engineers .
11.Standar Nasional Indonesia. (1989). Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk
Rumah dan Gedung SNI 03-1727-1989. Departemen Pekerjaan Umum.
12.Standar Nasional Indonesia. (2001). Tata Cara Ketahanan Gempa Untuk Bangunan
Gedung SNI 03-1726-2002. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.
13.Standar Nasional Indonesia. (2002). Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk
Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002. Departemen Pekerjaan Umum.
