PENGARUH POSISI SHEAR WALL DAN X-BRACING TERHADAP RESPON STRUKTUR GEDUNG

(1)

78

PENGARUH POSISI SHEAR WALL DAN X-BRACING

TERHADAP RESPON STRUKTUR GEDUNG

Maiyozzi Chairi1,2, Afrilda Sari2

1_{Mahasiswa Doktoral Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Andalas, Padang.}

Email: maiyozzi@upiyptk.ac.id

2_{Dosen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Putra Indonesia YPTK Padang.}

Email: afrildasari@yahoo.com

ABSTRACT

Indonesia is a country that has a high level of vulnerability to earthquakes. High-rise buildings are structures that are vulnerable to lateral forces. In order to withstand lateral loads, elements such as shear walls or steel bracing need to be added which can convert lateral to axial forces acting on the trunks. The purpose of this study was to compare the response behavior of structural performance consisting of shear walls and steel bracing as variations in stiffener structures in buildings. The object of the building is the 32-storey building of Tower C Transpark Cibubur Apartment. The method used is an analysis by comparing the use of shear wall systems and steel bracing as an alternative to structural stiffeners, both of these structural systems are modeled using ETABS software. Based on the analysis results obtained, the comparison of the basic shear force values that work on the use of shear walls is greater than the use of bracing. The structural model using the shear wall is an effective structural model, because the deviation between the floors in the direction of the X-axis and Y-axis on the use of the shear wall is smaller than the steel bracing structure model in resisting lateral loads. The natural vibrating time of the structure in the use of steel bracing decreases, because it will add stiffness to the building. While the natural vibrating time of the structure on the use of shear wall in the original model of the building structure has sufficient stiffness.

Keywords : lateral forces, shearwall, steel bracing, ETABS models

ABSTRAK

Indonesia merupakan negara yang memiliki tingkat kerawanan yang tinggi terhadap gempa bumi. Bangunan bertingkat tinggi merupakan struktur gedung yang rentan terhadap gaya lateral. Agar dapat menahan beban lateral, perlu ditambahkan elemen seperti dinding geser (shear wall) atau pengaku (x-bracing) yang dapat mengubah gaya lateral menjadi aksial. Tujuan penelitian ini adalah untuk membandingkan perilaku kinerja respon struktur yang terdiri dari shear wall dan x-bracing mengenai gaya geser dasar, simpangan antar lantai, dan waktu getar alami, sebagai variasi pengaku struktur pada bangunan gedung. Objek bangunan adalah gedung 32 lantai Apartemen Tower C Transpark Cibubur. Metode yang digunakan adalah analisis dengan membandingkan antara sistem penggunaan shear wall dan x-bracing sebagai alternatif pengaku struktur, kedua sistem struktur ini dimodelkan dengan menggunakan software ETABS. Berdasarkan hasil analisis yang didapat, perbandingan nilai gaya geser dasar yang bekerja pada penggunaan shear wall lebih besar dari pada penggunaan x-bracing. Model struktur menggunakan shear wall merupakan model struktur yang efektif, karena nilai simpangan antar lantai arah sumbu X dan sumbu Y pada penggunaan shear wall lebih kecil dibandingkan model struktur x-bracing dalam menahan beban lateral. Waktu getar alami struktur pada penggunaan x-bracing semakin berkurang, karena akan menambah

(2)

6th_{ACE Conference. 29 Oktober 2019, Padang, Sumatra Barat}

79

kekakuan pada bangunan tersebut. Sedangkan waktu getar alami struktur pada penggunaan shear wall pada model asli struktur bangunan mempunyai kekakuan yang cukup.

Kata Kunci : gaya lateral, shearwall, x-bracing, model ETABS

1. PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara kepulauan dengan sebagian besar wilayahnya memiliki tingkat kerawanan yang tinggi terhadap gempa bumi. Bangunan bertingkat tinggi merupakan struktur gedung yang rentan terhadap gaya lateral sehingga harus dirancang untuk dapat menahan beban lateral, seperti angin dan gempa. Agar dapat menahan beban lateral, perlu ditambahkan elemen yang dapat menahan beban lateral seperti dinding geser (shear wall) yang dapat meningkatkan kekakuan bangunan atau pengaku x (x-bracing) yang dapat mengubah gaya lateral menjadi aksial yang bekerja pada batang-batangnya. Penempatan sistem penjaga kestabilan ini juga dapat berpengaruh terhadap perilaku bangunan dalam menerima beban, sebagai contoh terhadap simpangan horizontal bangunan serta torsi yang akan terjadi. Dalam penelitian ini penulis ingin membandingkan pengaruh kerja struktur shearwall dan x-bracing sebagai variasi pengaku struktur terhadap respon struktur pada bangunan gedung “Apartemen Tower C Transpark Cibubur”.

2. METODOLOGI PENELITIAN

2.1 Data Struktur

Data teknis bangunan gedung Apartemen Tower C Transpark Cibubur yang di dapatkan dari kontraktor PT. Wika sebagai berikut :

1. Jenis Struktur: BetonPrecast. 2. Mutu Beton Pelat & balok

- Basement 1 s/d Lantai 6 : f 35 Mpa. - Lantai 7 s/d Lantai 15 : f 35 Mpa. - Lantai 16 s/d Lantai 24 : f 30 Mpa. - Lantai 25 s/d Lantai Roof : f 25 Mpa. 3. Mutu Beton Kolom

- Basement 1 s/d Lantai 6 : f 45 Mpa. - Lantai 7 s/d Lantai 15 : f 45 Mpa. - Lantai 16 s/d Lantai 24 : f 40 Mpa. - Lantai 25 s/d Lantai Roof : f 35 Mpa. 4. Jumlah Lantai : 32 Lantai Typical. 5. Tinggi Gedung : 123,3 m. 6. Luas Bangunan : 50,264 m2.

Gambar 1. Tata letak Permodelan Shear

(3)

- Modulus Elastisitas, Ec = 25742960 KN/m - Angka Poison, υ = 0,2

- Modulus Geser , G = 10726233,3 KN/m

- Baja Tulangan = Diameter 13mm tulangan polos BJTP 24 dengan tegangan leleh, fy = 240 Mpa,

Diameter > 13mm tulangan ulir BJTD 40 dengan tegangan leleh, fy = 400 Mpa

- Fy (tulangan utama) BJ40 = 400000 KN/m - Fys (tulangan geser) BJ24 = 240000 KN/m

(4)

81

2.2 Beban-beban yang bekerja

1. Beban Mati

a. Plat Lantai Atap

- Spesi = 42 kg/m2 - Plafond = 20 kg/m2 - MEP = 25 kg/m2 - Water Proofing = 14 kg/m2 = 101 kg/m2 b. Plat Lantai B1 s/d 31 - Spesi = 42 kg/m2 - Plafond = 20 kg/m2 - MEP = 25 kg/m2 - Keramik = 24 kg/m2 = 111 kg/m2

c. Balok-balok Lantai dan Balok Atap = 64900 kg/m2 2. Beban Hidup

Beban hidup yang digunakan adalah pada pedoman pembebanan untuk rumah dan gedung tahun 1987 dan SNI 03-1727-1989. Beban yang bekerja seperti dibawah ini: - Beban Hidup Bekerja Pada Lantai = 250 kg/m2

- Beban Hidup Bekerja Pada Atap = 100 kg/m2 3. Beban Gempa

Beban gempa berdasarkan SNI-1726-2012 yang berisikan respon spektrum kota di indonesia. Kemudian lokasi respon spektrum yang diambil adalah pada lokasi daerah Cibubur, Kota Depok, Provinsi Jawa Barat. Selanjutnya akan muncul data-data respon spektrum beserta grafik respon spektrum untuk berbagai jenis tanah. Untuk lokasi daerah Cibubur itu sendiri klasifikasi tanahnya jenis tanah lunak.

(5)

82

2.3 Kombinasi Pembebanan

Berdasarkan beban yang bekerja, kombinasi pembebanan yang digunakan sebagai berikut : 1. 1,4 DL 2. 1,2 DL + 1,6 LL 3. 1,41 DL + 1 LL + 0,39 EQX + 1,3 EQY 4. 0,99 DL + 1 LL – 0,39 EQX – 1,3 EQY 5. 1,09 DL + 1 LL + 0,39 EQX – 1,3 EQY 6. 1,31 DL + 1 LL – 0,39 EQX + 1,3 EQY 7. 1,41 DL + 1 LL + 1,3 EQX + 0,39 EQY 8. 0,99 DL + 1 LL – 1,3 EQX – 0,39 EQY 9. 1,09 DL + 1 LL – 1,3 EQX + 0,39 EQY 10. 1,31 DL + 1 LL + 1,3 EQX – 0,39 EQY 11. 0,69 DL + 0,39 EQX + 1,3 EQY 12. 0,79 DL – 0,39 EQX + 1,3 EQY 13. 1,11 DL – 0,39 EQX – 1,3 EQY 14. 1,01 DL + 0,39 EQX – 1,3 EQY 15. 0,69 DL + 1,3 EQX + 0,39 EQY 16. 1,01 DL + 1,3 EQX – 0,39 EQY 17. 1,11 DL – 1,3 EQX – 0,39 EQY 18. 0,79 DL – 1,3 EQX + 0,39 EQY Dimana : DL = Beban Mati LL = Beban Hidup

EQX = Beban Gempa Arah X EQY = Beban Gempa Arah Y

2.4 Gaya Geser Dasar

Tabel 1. Perbandingan Analisis Gaya Geser Dasar Vx dan Vy Antar Lantai Apartemen Tower C Menggunakan Shear Wall dan x-Bracing

No Lantai

Tinggi Tingkat Vx (ton) Vx (ton) Vy (ton) Vy (ton)

(m) Shear Wall x-Bracing Shear Wall x-Bracing

1 Lantai 32 123,3 60,83 45,02 66,94 47,18 2 Lantai 28 110,1 308,12 226,82 331,56 234,52 3 Lantai 24 97,3 502,1 378,86 528,52 387,37 4 Lantai 20 84,5 644,89 499,67 661,78 504,26 5 Lantai 16 71,7 744,57 589,47 746,64 587,6 6 Lantai 12 58,9 831,45 666,35 822,73 658,37

(6)

6th_{ACE Conference. 29 Oktober 2019, Padang, Sumatra Barat} 83 7 Lantai 8 46,1 923,85 741,25 915,12 730,45 8 Lantai 4 33,3 1025,9 822,1 1024,61 811,21 9 Lantai 1 23,7 1096,16 881,05 1100,19 869,59 10 GF 20,5 1123,49 904,02 1128,9 891,73 11 LGM 10,5 1132,92 911,75 1139,33 899,49 12 LG 6 1000,43 913,97 997,03 901,71 13 B1 3 1136,31 914,62 1143,03 902,33

Pada Tabel 1. dapat dilihat bahwa perbandingan gaya geser dasar sumbu x dan y pada struktur Apartemen Tower C menggunakan Shear Wall dan Bracing, besaran gaya geser dasar maksimum Vx Shear Wall sebesar 1136,31 ton dan nilai gaya geser dasar Vx Bracing sebesar 914,62 ton. Sedangkan besaran gaya geser dasar maksimum Vy Shear Wall sebesar 1143,03 ton dan nilai gaya geser dasar Vy Bracing sebesar 902,33 ton.

Gambar 3. Grafik Perbandingan Simpangan Arah X dan Arah Y Shear Wall dan Bracing

Sehingga pada Gambar 3. grafik bisa dijelaskan bahwa gaya geser mulai dari lantai paling atas sampai bawah semakin besar, gaya geser dasar pada penggunaan shear wall lebih besar dari pada pemakaian struktur x-bracing.

2.5 Simpangan Antar Lantai (Story Drift)

Tabel 2. Analisis Perbandingan Simpangan Antar Lantai Sumbu X Apartemen Tower C Menggunakan Shear Wall dan Bracing

No Lantai

Tinggi Tingkat Simpangan arah X (m) Shear Wall Simpangan arah X (m) x-Bracing Simpangan arah Y (m) Shear Wall Simpangan arah Y (m) x-Bracing (m) 1 Lantai 32 123,3 0,12990 0,19570 0,13410 0,15610 2 Lantai 28 110,1 0,12290 0,18490 0,12360 0,14930 3 Lantai 24 97,3 0,11320 0,17090 0,11130 0,13880 4 Lantai 20 84,5 0,10170 0,15510 0,09790 0,12630 5 Lantai 16 71,7 0,08840 0,13680 0,08290 0,11170

(7)

84 6 Lantai 12 58,9 0,07440 0,11800 0,06760 0,09630 7 Lantai 8 46,1 0,05920 0,09790 0,05140 0,07970 8 Lantai 4 33,3 0,04320 0,07710 0,03570 0,06250 9 Lanta 1 23,7 0,03060 0,06110 0,02490 0,04820 10 GF 20,5 0,02660 0,05430 0,02120 0,04180 11 LGM 10,5 0,00810 0,01640 0,00650 0,01340 12 LG 6 0,00310 0,01640 0,00240 0,01340 13 B1 3 0,00120 0,00200 0,00130 0,00130 14 B2 0 0 0 0 0

Tabel 2. adalah hasil output simpangan antar lantai/story drift Apartemen Tower C Menggunakan shear wall dan x-bracing dari hasil yang didapat diambil nilai drift x maksimum dari masing-masing lantai.

Gambar 4. Grafik Perbandingan Simpangan Arah X dan Arah Y Shear Wall dan Bracing

Pada Gambar 4. grafik dapat dilihat dimana simpangan yang paling besar terjadi pada penggunaan x-bracing. Akan tetapi secara umum simpangan antar tingkat pada kedua lantai hampir mendekati. Pada gambar grafik diatas dapat dilihat dimana simpangan yang paling besar terjadi pada penggunaan bracing dan yang terkecil didapat pada penggunaan shear

wall.

2.6 Waktu Getar Alami (Mode Shape)

1. Apartemen Tower C Transpark Cibubur Menggunakan Shear wall

Waktu getar alami struktur Apartemen Tower C Menggunakan Shear wall arah

sumbu x pada mode shape 2 adalah sebesar 3,6527 detik dan Shear wall arah sumbu y pada mode shape 3 adalah sebesar 3,6072 detik, berarti struktur gedung

kemungkinan akan mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 5 setiap 3,6527 detik dan 3,6072 detik.

(8)

85

Gambar 5. View Perioda Getar Alami Mode Shape 2 dan Mode Shape 3 Arah Sumbu X dan Y Menggunakan Shear Wall

Dengan melihat mode shape pada ETABS ini kita dapat mengetahui pergerakan struktur apakah mengalami translasi atau rotasi. Waktu getar alami struktur dibatasi oleh SNI

Gempa 1726-2012, Ta = Ct. .Cu.

Maka : Ta = Ct. .Cu

Waktu Getar Alami Struktur Pada ETABS (Tc) < Ta 3,6527 < 0,0466 x x 1,4 = 4,9702

3,6527 < 4,9702...Ok !!! Dan,

Ta = Ct. .Cu.

3,6072 < 4,9702...Ok !!!

Waktu getar alami struktur memenuhi syarat batas, maka struktur Apartemen Tower C Menggunakan Shear wall arah sumbu x dan y memiliki kekakuan yang cukup.

2. Apartemen Tower C Transpark Cibubur Menggunakan Bracing

Waktu getar alami struktur Apartemen Tower C Menggunakan x-Bracing arah

(9)

86

mode shape 3 adalah sebesar 4,3039 detik berarti struktur gedung kemungkinan akan

mengalami gerakan dengan tipe pada Gambar 6 setiap 4,3898 detik dan 4,3039 detik.

Gambar 6. View Perioda Getar Alami Mode Shape 2 Arah Sumbu X dan Mode Shape 3 Arah Sumbu Y Menggunakan x-Bracing

Maka :

Ta = Ct. .Cu.

4,3898 < 3,7867...Tidak Ok !!! Dan,

Ta = Ct. .Cu.

4,3039 < 3,7867...Tidak Ok !!!

Waktu getar alami struktur tidak memenuhi syarat batas, maka struktur Apartemen Tower C Menggunakan x-Bracing arah sumbu x dan y tidak memiliki kekakuan yang cukup.

3. KESIMPULAN

Dari analisis respon struktur bangunan 32 lantai Apartemen Tower C Transpark Cibubur dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Berdasarkan hasil yang didapat dari analisis output ETABS. Perbandingan nilai gaya geser dasar yang bekerja pada penggunaan shear wall lebih besar dari pada penggunaan x-bracing.

2. Model struktur menggunakan shear wall merupakan model struktur yang efektif, karena nilai simpangan antar lantai arah sumbu X dan sumbu Y pada penggunaan

(10)

87

shear wall lebih kecil dibandingkan model struktur x-bracing dalam menahan

beban lateral.

3. Waktu getar alami struktur pada penggunaan x-bracing semakin berkurang, karena penggunaan struktur x-bracing pada Apartemen Tower C akan menambah kekakuan pada bangunan tersebut. Sedangkan Waktu getar alami struktur pada penggunaan shear wall pada model asli struktur bangunan mempunyai kekakuan yang cukup.

4. DAFTAR PUSTAKA

Andar, Jhonson. Harianja, R.A, Zaluku, 2012. Efektifitas Penggunaan Bracing Pada Portal

Bertingkat Asimetris, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Kristen Immanuel Yogyakarta.

Badan Standarisasi Nasional. 1989. Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan

Gedung, SNI 03-1727-1989. Jakarta : BSN.

Badan Standarisasi Nasional. 2013. Persyaratan Beton Struktural Untuk Bangunan Gedung SNI 2847-2013. Jakarta : BSN.

Badan Standarisasi Nasional. 2002. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa SNI 03-1726-2002. Jakarta : BSN.

Badan Standarisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk

Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 03-1726-2002. Jakarta : BSN.

Gloria, Santi. Hutahaean, Aswandy, 2016. Kajian Pemakaian Shear Wall dan Bracing Pada

Gedung Bertingkat, Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional, Bandung.

Manlip, H. Kumaat, E.J. Runtu, F.I, 2015. Penempatan Dinding Geser Pada Bangunan Beton

Bertulang Dengan Analisa Pushover, Jurusan Teknik Sipil, Pasca Sarjana, Unsrat

Manado.

Pedoman Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung. 1987. Departemen Pekerjaan Umum PPIUG-1987.

Ridwan, Mhd. 2012. Struktur Beton Bertulang, Fakultas Teknik, Institut Teknologi Padang. Schodek, Daniel L. 1991. Struktur Edisi Pertama. PT. Eresco. Bandung.