ANALISIS LEBAR STRAT DIAGONAL PADA
STRUKTUR RANGKA BETON BERTULANG
DENGAN DINDING PENGISI BERLUBANG SENTRIS
TUGAS AKHIR
Oleh:
I PUTU AGUS PUTRA WIRAWAN NIM: 1204105050
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA
ABSTRAK
Analisis lebar strat diagonal pada struktur rangka beton bertulang dengan dinding pengisi berlubang sentris dengan balok dan kolom praktis di tepi lubang (lintel) telah dilakukan dengan memodel dinding sebagai elemen shell dan strat diagonal. Pada tahap awal dilakukan validasi model rangka dinding pengisi (RDP) penuh dan RDP berlubang satu tingkat untuk mendapatkan respon model RDP penuh dan RDP berlubang sama dengan hasil uji laboratorium. Setelah itu dilanjutkan memodel struktur rangka sederhana satu tingkat dengan penambahan dinding pengisi penuh dan berlubang dengan variasi bukaan 10%, 20%, 30%, 40%, 50% dan 60% untuk mendapatkan persamaan lebar strat yang sesuai dengan perilaku model elemen shell. Persamaan yang didapat kemudian diaplikasikan pada model rangka 2, 3 dan 4 tingkat dengan penambahan dinding pengisi berlubang dengan variasi bukaan 10%, 20%, 30%, 40%, 50% dan 60% untuk membandingkan perilaku antara model strat diagonal dengan model elemen shell.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemodelan dinding pengisi dengan strat diagonal dan elemen shell mampu menirukan hasil laboratorium. Dengan membandingkan respon struktur RDP berlubang dengan lintel yang dimodel menggunakan elemen shell dan strat diagonal serta membandingkannya dengan hasil eksperimen, diperoleh persamaan lebar strat Wds
=
, dimana d adalah panjang diagonal dinding; c adalah koefisien kekakuan pasangan dinding dengan lintel (c = 1.0565r2 - 2.281r + 1.3764); r adalah rasio bukaan dinding. Aplikasi persamaan lebar strat pada struktur rangka 2, 3 dan 4 tingkat model strat menunjukkan perilaku yang bersesuaian dengan perilaku model elemen shell. Hanya saja model dengan persentase lubang 50% dan 60% pada lantai teratas model strat lebih kaku 4-10% dibandingkan dengan model elemen shell.UCAPAN TERIMA KASIH
Puji dan syukur dipanjatkan kehadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa/Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat rahmat-Nya Tugas Akhir ini, yang berjudul “Analisis Lebar Strat Diagonal Pada Struktur Rangka Beton
Bertulang Dengan Dinding Pengisi Berlubang Sentris” dapat terselesaikan.
Selesainya Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, saran, dan motivasi dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini diucapkan terima kasih pada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE, Ph.D dan Ibu Ir. Ida Ayu Made Budiwati, M.Sc., Ph.D. selaku dosen pembimbing. Terima kasih pula kepada Nyoman Widiana Surya atas bantuannya dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini.
Bukit Jimbaran, 22 April 2016
DAFTAR ISI
HALAMAN PERNYATAAN ... Error! Bookmark not defined.
HALAMAN PENGESAHAN ... Error! Bookmark not defined.
ABSTRAK ... iii
BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
1.1. Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined.
1.2. Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
1.3. Tujuan ... Error! Bookmark not defined.
1.4. Manfaat ... Error! Bookmark not defined.
1.5. Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.
2.1. Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Definisi ... Error! Bookmark not defined.
2.1.2 Rangka dengan Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined.
2.2. Strat Diagonal ... Error! Bookmark not defined.
2.3. ElemenShell ... Error! Bookmark not defined.
2.4. Elemen Gap ... Error! Bookmark not defined.
2.5. Material Nonlinier ... Error! Bookmark not defined.
2.6. Penelitian Terkait ... Error! Bookmark not defined.
2.6.1 Eksperimen yang Dilakukan oleh Imran dan Aryanto (2009) . Error! Bookmark not defined.
2.6.2 Kakaletsis and Karayannis (2009) ... Error! Bookmark not defined.
2.6.3 Sigmund & Penava (2012) ... Error! Bookmark not defined.
2.6.4 Sukrawa (2015) ... Error! Bookmark not defined.
BAB III METODE PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined.
3.1 Kerangka Berpikir ... Error! Bookmark not defined.
3.2 Validasi Metode Pemodelan ... Error! Bookmark not defined.
3.2.4 Pemodelan Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined.
3.3 Analisis Linier dengan Reduksi EI ... Error! Bookmark not defined.
3.4 Pemodelan Rangka Sederhana ... Error! Bookmark not defined.
3.4.1 Data Geometri ... Error! Bookmark not defined.
3.5 Pemodelan Struktur Rangka 2, 3, dan 4 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
3.5.1 Data Material ... Error! Bookmark not defined.
3.5.2 Data Geometri Struktur ... Error! Bookmark not defined.
3.5.3 Aplikasi Pemodelan ... Error! Bookmark not defined.
3.5.4 Pembebanan ... Error! Bookmark not defined.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... Error! Bookmark not defined.
4.1 Validasi Model ... Error! Bookmark not defined.
4.1.1 Kurva Gaya-Perpindahan dengan Elemen Shell .. Error! Bookmark not defined.
4.1.2 Kurva Gaya-Perpindahan dengan Strat Diagonal . Error! Bookmark not defined.
4.2 Analisis Lebar Strat Diagonal pada Model Rangka Sederhana ... Error! Bookmark not defined.
4.2.1 Model Rangka Sederhana ... Error! Bookmark not defined.
4.2.2 Simpangan ... Error! Bookmark not defined.
4.2.3 Lebar Strat ... Error! Bookmark not defined.
4.3 Aplikasi Persamaan Lebar Strat pada Model Rangka .. Error! Bookmark not defined.
4.3.1 Model 2 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
4.3.2 Model 3 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
4.3.3 Model 4 Tingkat ... Error! Bookmark not defined.
BAB V PENUTUP ... Error! Bookmark not defined.
5.1 Kesimpulan ... Error! Bookmark not defined.
5.2 Saran ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR PUSTAKA ... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN A ... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN B ... Error! Bookmark not defined.
LAMPIRAN C ... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rangka dengan Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Model Dinding Pengisi Sebagai Strat DiagonalError! Bookmark not defined.
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Antara Faktor Reduksi dengan
Persentase Lubang pada Dinding. ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Elemen shell segiempat ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 Elemen shell segitiga ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.6 Tegangan pada elemen shell ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.7 Elemen Gap ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.8 Grafik hubungan antara kekakuan dinding dan kekakuan gap .. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.9 Spesimen rangka beton bertulang dengan dinding pengisi ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.10 Gambaran dari susunan eksperimen Error! Bookmark not defined. Gambar 2.11 Set up pengujian ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.12 Program pembebanan pada pengujian ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.13 Detail penulangan ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.14 Pola retak akhir pada model eksperimen 1 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.15 Pola retak akhir pada model eksperimen 2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.16 Kurva beban-perpindahan histeretis untuk model 1 dan model 2 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.17 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan
Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji S... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.18 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji WO2 .... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.19 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola
Keruntuhan dari Benda Uji DO2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.20 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan Spesimen S, WO2, dan DO2 ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.21 Desain Tulangan Rangka Benda Uji Error! Bookmark not defined. Gambar 2.22 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan dari Masing-Masing Benda
Uji ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.23 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan Spesimen
DP, Door, dan Window ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.24 Geometri Struktur (a) Rangka diuji dan (b) model yang sesuai
dengan menggunakan strat dan elemen shell. Error! Bookmark not defined.
Gambar 2.25 kurva beban-deformasi model IFS, IFO, dan BF (kiri) dan IFOL dan IFO (kanan) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.26 Kontur tegangan maksimum WO4 tanpa lintel (kiri) dan WO4L
dengan lintel (kanan) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.27 kurva beban - deformasi di arah Y: 3 lantai (kiri); 4 lantai (tengah);
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.2 Geometrik struktur model validasi ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.3 Cara Me-release Momen pada Strat .. Error! Bookmark not defined. Gambar 3.4 Cara Me-release Gaya Tarik pada Strat ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.5 Konfigurasi Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.6 Data Geometri Model Rangka Sederhana ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.7 Geometri Struktur Rangka (a) Rangka 2 Tingkat, (b) Rangka 3 Tingkat, (c) Rangka 4 Tingkat ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.8 Variasi Lubang Dinding Pengisi ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.9 Pengaturan IBC 2009 yang disesuaikan dengan SNI 2012 ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.1 Model dengan Elemen Shell (a) Model RDP Penuh (MSsh), (b) Model RDP dengan Bukaan Pintu (MDOsh), dan (c) Model RDP dengan Bukaan Jendela (MWOsh) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.2 Model dengan Strat Diagonal (a) Model RDP Penuh (MSst), (b)
Model RDP dengan Bukaan Pintu (MDOst), dan (c) Model RDP dengan Bukaan Jendela (MWOst) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.3 Kurva Gaya-Perpindahan MSsh ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.4 Kurva Gaya-Perpindahan MDOsh ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.5 Kurva Gaya-Perpindahan MWOsh .... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.6 Kurva Gaya-Perpindahan MSst... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.7 Kurva Gaya-Perpindahan MDOst ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.8 Kurva Gaya-Perpindahan MWOst ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.9 Model Rangka Sederhana dengan Elemen Shell (a) dinding penuh,
(b) luas lubang 10%, (c) luas lubang 20%, (d) luas lubang 30%, (e) luas lubang 40%, (f) luas lubang 50%, dan (g) luas lubang 60% ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.10 Model Rangka Sederhana dengan Strat Diagonal (a) dinding penuh,
(b) luas lubang 10%, (c) luas lubang 20%, (d) luas lubang 30%, (e) luas lubang 40%, (f) luas lubang 50%, dan (g) luas lubang 60% ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.11 Perbandingan Simpangan Rangka sederhana Model Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.12 Perbandingan Simpangan Rangka sederhana Model Strat Diagonal
... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.13 Perbandingan Simpangan Rangka sederhana Model Strat Diagonal
dan Elemen Shell ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.14 Hubungan antara Persentase Lubang (r) terhadap koefisien kekakuan
dinding (c) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.15 Perbandingan Simpangan Rangka 2 Tingkat . Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Properti material rata-rata ... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.2 Rekapitulasi hasil eksperimen... Error! Bookmark not defined. Tabel 2.3 Rekapitulasi dari rasio daktilitas spesimen ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.4 Tipe Benda Uji Dinding Pengisi dengan Bukaan Error! Bookmark not defined.
Tabel 2.5 Material yang Digunakan dan Sifat-Sifatnya ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 3.1 Kode Penamaan Setiap Model ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1 Variasi Beban dan EI ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.2 Lebar Strat Diagonal ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.3 Dimensi Bukaan Dinding pada Rangka Sederhana .... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Lebar Strat Pada Model Rangka Sederhana ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.5 Dimensi Penampang Struktur Rangka 2 Tingkat. Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.6 Dimensi Penampang Struktur Rangka 3 Tingkat. Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.7 Dimensi Penampang Struktur Rangka 4 Tingkat. Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.8 Perbedaan Simpangan Antara Model Elemen Shell dan Strat Diagonal ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.9 Perbedaan Simpangan Antara Model Elemen Shell dan Strat Diagonal
... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.10 Perbedaan Simpangan Antara Model Elemen Shell dan Strat Diagonal
... Error! Bookmark not defined.
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Ketentuan Pembebanan Gempa ... 73 Tabel A.1 Faktor Keutamaan gempa ... Error! Bookmark not defined. Tabel A.2 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan
pada perioda 1 detik... Error! Bookmark not defined. Tabel A.3 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk Sistem Penahan Gaya Gempa ... Error!
Bookmark not defined.
Gambar A.1 SS, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget
(MCER), kelas situs SB... Error! Bookmark not defined. Gambar A.2 S1, Gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget
(MCER), kelas situs SB ... Error! Bookmark not defined. Lampiran B Dimensi Strat Diagonal ... 76 Tabel B.1 Lebar Strat untuk Model Validasi ... Error! Bookmark not defined. Tabel B.2 Lebar Strat pada model Rangka Sederhana ... Error! Bookmark not defined.
Tabel B.3 Lebar Strat pada model Rangka 2, 3 dan 4 tingkatError! Bookmark not defined.
Lampiran C Data Beban dan Perpindahan ... 77 Tabel C.1 Data Beban dan Perpindahan Model MSsh ... Error! Bookmark not defined.
Tabel C.2 Data Beban dan Perpindahan Model MDOsh ... Error! Bookmark not defined.
Tabel C.3 Data Beban dan Perpindahan Model MWOsh .... Error! Bookmark not defined.
Tabel C.4 Data Beban dan Perpindahan Model MSst ... Error! Bookmark not defined.
Tabel C.5 Data Beban dan Perpindahan Model MDOst ... Error! Bookmark not defined.
Tabel C.6 Data Beban dan Perpindahan Model MWOst ... Error! Bookmark not defined.
Tabel C.7 Data Perpindahan Model Rangka Sederhana ... Error! Bookmark not defined.
Tabel C.8 Data Perpindahan Model Rangka Dua Tingkat .. Error! Bookmark not defined.
Tabel C.9 Data Perpindahan Model Rangka Tiga Tingkat .. Error! Bookmark not defined.
Tabel C.10 Data Perpindahan Model Rangka Empat TingkatError! Bookmark not defined.
Lampiran D Model Struktur Rangka 2, 3, dan 4 Tingkat ... 83 Gambar D.1 Model Rangka 2 Tingkat dengan Elemen Shell (a) luas lubang 10%,
(b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60% ... Error! Bookmark not defined.
Gambar D.3 Model Rangka 3 Tingkat dengan Elemen Shell (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60% ... Error! Bookmark not defined.
Gambar D.4 Model Rangka 3 Tingkat dengan Strat Diagonal (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60% ... Error! Bookmark not defined.
Gambar D.5 Model Rangka 4 Tingkat dengan Elemen Shell (a) luas lubang 10%, (b) luas lubang 20%, (c) luas lubang 30%, (d) luas lubang 40%, (e) luas lubang 50%, dan (f) luas lubang 60% ... Error! Bookmark not defined.
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada pembangunan struktur gedung biasanya terdapat dinding yang
digunakan sebagai pemisah ruangan. Rangka dengan dinding pengisi (infilled
frame) merupakan struktur yang terdiri dari kolom dan balok berbahan beton
bertulang atau baja dengan dinding pengisi terbuat dari pasangan bata/batako
(masonry) atau bahan lain. Pemasangan dinding pada gedung dilakukan setelah
struktur utama tersebut selesai, sehingga pelaksanaannya dilakukan bersamaan
dengan pelaksanaan finishing suatu gedung. Oleh sebab itu, dalam
perencanaannya dinding sering dianggap sebagai komponen non-struktur. Dalam
kasus ini, dinding yang kaku dan kuat seperti bata atau batako, walaupun lebih
getas dari bahan rangka, keberadaannya di antara struktur rangka akan
menimbulkan interaksi yang mempengaruhi kekakuan struktur, terutama saat
menerima beban lateral akibat gempa atau angin.
Dinding pengisi sudah banyak diuji dan telah diakui dapat meningkatkan
kekuatan dan kekakuan pada struktur bangunan (Asteris, et al., 2012). Metode
yang telah dikembangkan dalam memodel dinding pengisi pun beragam. Secara
umum pemodelan dinding pengisi dapat dibagi menjadi dua kategori: model
makro yang berdasarkan metode strat diagonal, dan model mikro yang
berdasarkan metode elemen shell.
Metode elemen hingga (finite element method) juga memiliki keunggulan
tersendiri dibandingkan metode strat diagonal. Dalam memodel dinding pengisi,
metode ini dapat menggambarkan perilaku struktur secara lebih mendetail seperti
tegangan yang terjadi pada dinding dan interaksi dinding terhadap struktur rangka
di sekelilingnya. Pemodelan dinding dengan lubang pun dapat dibuat dengan
mudah. Model mikro seperti ini juga dapat dibuat menjadi lebih kompleks, seperti
memperhitungkan bidang kontak antara material dinding dan struktur rangkanya
dengan membuat elemen gap (Dorji & Thambiratnam, 2009). Tidak hanya
keunggulan saja dimiliki oleh model mikro, tetapi terdapat kekurangan yaitu
lamanya proses analisis dibandingkan dengan model strat diagonal pada program
Pada prakteknya di lapangan, bukaan atau lubang pada dinding memiliki
perkuatan di bagian tepi lubangnya. Perkuatan seperti kolom dan balok praktis
(lintel) ini sudah diuji pengaruhnya terhadap kinerja struktur rangka dengan
dinding pengisi (RDP) berlubang oleh Sigmund & Penava (2012). Dalam
penelitiannya, keberadaan kolom praktis tersebut memberi pengaruh terhadap
pola keruntuhan struktur, daktilitas dan perilaku struktur secara keseluruhan.
Penelitian terkait dinding pengisi berlubang yang dimodel telah dilakukan
dengan metode strat diagonal dan elemen shell. Hasil dari penelitian tersebut
menunjukkan respon struktur rangka dinding pengisi berlubang menggunakan
lebar strat yang dihasilkan oleh Asteris, et al. (2012) lebih lemah dibandingkan
dengan model elemen shell, terlebih lagi jika di sekitar lubang ditambahkan lintel
dengan persentase lubang optimum sebesar 80%, Sukrawa dan Budiwati (2015).
Untuk itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mendapatkan lebar
strat yang bersesuaian dengan hasil tes yang dapat digunakan dalam analisis RDP
berlubang dengan lintel. Selain itu, perlu dilakukan analisis lebar strat yang akan
dipergunakan dalam mendesain dinding pengisi dengan variasi lubang kurang dari
80% yang akan dipergunakan dalam struktur rangka beton bertulang 2, 3, 4
tingkat yang dinding pengisinya dimodel sebagai strat diagonal dan elemen shell.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut didapat rumusan masalah:
bagaimanakah persamaan lebar strat diagonal untuk dinding pengisi berlubang
dengan perkuatan (lintel) di sekitarnya?
1.3. Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan penelitian ini adalah:
1. Untuk mendapatkan persamaan lebar strat diagonal pada rangka
dinding pengisi berlubang dengan perkuatan di sekitarnya.
2. Untuk mencari hubungan rasio lubang dengan koefisien kekakuan
pasangan dinding yang dibuat sebanding dengan respon model elemen
1.4. Manfaat
Dalam penulisan penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat bagi
perancang bangunan dengan menambah pengetahuan mengenai peranan dinding
pengisi dalam meningkatkan kekakuan suatu struktur bangunan, terutama
memberi ulasan mengenai variasi lebar strat yang diperoleh dari persamaan lebar
strat untuk memodelkan dinding pengisi, serta memberikan masukan mengenai
metode pemodelan dinding pengisi yang lebih tepat untuk digunakan.
1.5. Batasan Masalah
Dalam penulisan tugas akhir ini, pembahasan permasalahan dibatasi pada:
1. Posisi lubang yang ditinjau adalah sentris.
2. Variasi lubang hanya dilakukan dengan persentase lubang 10%, 20%,
30%, 40%, 50%, dan 60%.
3. Tidak ada pengaruh dari perubahan modulus elastisitas pada struktur
rangka terhadap analisis lebar strat.
4. RDP berlubang dengan lintel dimodel dengan strat tunggal dan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Sampai saat ini secara luas telah diterima bahwa penambahan panel
dinding pada struktur RT beton bertulang, secara signifikan meningkatkan
kekakuan dan kekuatan struktur rangka di sekitarnya (Imran and Aryanto, 2009;
Asteris et.al, 2011; Sukrawa, 2014b). Adanya bukaan jendela dan pintu pada
dinding pengisi juga menjadi alasan tidak diperhitungkannya dinding sebagai
bagian dari struktur, terlebih lagi jika di sekeliling lubang terdapat perkuatan.
Sementara hasil pengujian menunjukkan bahwa, RDP dengan dinding berlubang
masih jauh lebih kaku dan lebih kuat dari struktur RT (Kakaletsis and Karayannis,
2009; Asteris, et.al, 2012; Sigmund and Penava, 2012).
2.1. Dinding Pengisi
2.1.1 Definisi
Dinding pengisi secara umum difungsikan sebagai penyekat, dinding
eksterior, dan dinding yang terdapat pada sekeliling tangga dan elevator secara
struktural memberikan pengaruh memperkaku rangka terhadap beban horizontal.
Dinding pengisi umumnya digunakan untuk meningkatkan kekakuan dan
kekuatan struktur beton bertulang dan umumnya dianggap sebagai elemen
non-struktural.
2.1.2 Rangka dengan Dinding Pengisi
RDP (infilled frame) ialah struktur yang terdiri atas kolom dan balok
Perilaku struktur rangka akibat adanya dinding pengisi tentu berbeda
dengan struktur rangka tanpa dinding pengisi. Perilaku seperti deformasi dan
gaya-gaya dalam pada struktur akan diterima pula oleh dinding pengisi yang
berarti dinding pengisi akan mendistribusikan gaya-gaya yang ada pada struktur
sampai pada batas kemampuannya. Adanya kontak antara dinding dan struktur
yang mengelilinginya dan perilaku struktur ketika mendapat beban lateral
mengakibatkan dinding pengisi mengalami pola keruntuhan tertentu. Keruntuhan
yang terjadi pada dinding salah satunya terjadi pada bagian sudut-sudutnya.
Ketika menerima beban lateral, struktur rangka akan menekan dinding bagian
ujung, sementara dinding akan menahan gaya tersebut. Konsep inilah yang
menjadi dasar untuk memodelkan dinding pengisi sebagai sebuah strat diagonal.
2.2. Strat Diagonal
Saat ini, peraturan Perencanaan Seismik EC – Part 1, ASCE 41-06 (Asteris
et.al, 2012) berisi ketentuan-ketentuan untuk memperhitungkan kekakuan struktur
RDP dengan dinding penuh dengan memodel dinding sebagai strat diagonal,
dengan rumus lebar strat (Wds) yang berkembang sesuai kemajuan hasil
penelitian. Beberapa rumus pendekatan yang digunakan dalam menentukan lebar
Dinding pengisi diasumsikan menerima gaya dari struktur rangka di
sekelilingnya yang telah menerima gaya lateral sehingga dinding mengalami gaya
tekan. Gaya yang diberikan oleh struktur rangka tersebut akan ditahan oleh
dinding secara diagonal. Perumpamaan tersebut yang menjadi dasar untuk
memodel dinding pengisi sebagai strat. Strat dalam desainnya juga hanya mampu
menerima gaya aksial tekan atau tidak menerima gaya tarik. Asumsinya bahwa
dinding pengisi tersusun atas material yang tidak homogen sehingga kuat tarik
yang dimiliki material ini diabaikan. Perumusan untuk lebar strat pun sudah
banyak berkembang. Salah satu rumus yang cukup banyak digunakan termasuk
dalam peraturan FEMA-356 terkait analisis dinding pengisi.
Gambar 2.2 Model Dinding Pengisi Sebagai Strat Diagonal
(2.6)
dimana 1 adalah:
[
] (2.7)
dengan a adalah lebar strat diagonal, rinf adalah panjang strat, Eme adalah modulus
elastisitas dinding pengisi, Efe Icol adalah modulus elastisitas dan momen inersia
kolom, tinf adalah tebal dinding dan tebal strat, hcol adalah tinggi kolom di antara as
balok, hinf adalah tinggi dinding pengisi, dan θ adalah sudut yang dibentuk oleh
strat diagonal.
Berdasarkan cara di atas, pemodelan dinding pengisi sebagai strat diagonal
tidak akan mampu meninjau adanya bukaan atau lubang pada dinding. Maka dari
itu, Asteris, et al. (2012) mengusulkan adanya faktor reduksi terhadap dimensi
strat diagonal akibat adanya lubang, dengan ketentuan seperti pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Grafik Hubungan Antara Faktor Reduksi dengan Persentase Lubang pada Dinding.
Sumber: Asteris et al. (2012)
Grafik di atas menunjukkan hubungan antara persentase bukaan dinding
(αw) dan faktor reduksi ( ) terhadap kekakuan dinding. Persamaan yang
dihasilkan oleh grafik tersebut adalah:
(2.8)
dengan αw adalah persentase lubang (luas lubang dibagi luas dinding).
2.3. ElemenShell
Elemen shell adalah tipe dari obyek area yang digunakan untuk memodel
perilaku membran, pelat, dan shell dalam bidang dan struktur tiga dimensi.
Perbedaan dari tipe-tipe perilaku elemen shell adalah sebagai berikut (Computers
and Structures, 2015):
1. Membran
- Berperilaku sebagai membran murni
- Hanya dapat menerima gaya in-plane dan momen normal (drilling)
2. Pelat
- Berperilaku sebagai pelat murni
- Hanya dapat menerima gaya out-plane dan momen lentur
- Menggunakan formulasi pelat tipis atau pelat tebal
- Bersifat linier dengan material homogen
3. Shell
- Berperilaku shell penuh, yaitu kombinasi dari perilaku membran dan
pelat
- Dapat menerima semua gaya dan momen
- Menggunakan formulasi pelat tipis atau pelat tebal
- Bersifat linier dengan material homogen.
Setiap elemen shell dapat mempunyai bentuk sebagai berikut :
1. Segiempat (quadrilateral), yang didefinisikan oleh 4 join j1, j2, j3, dan j4
(Gambar 2.4).
2. Segitiga (triangular), yang didefinisikan oleh 3 join j1, j2, dan j3
(Gambar 2.5).
Formulasi quadrilateral lebih akurat dibandingkan triangular. Elemen
triangular direkomendasikan hanya untuk lokasi dimana tegangan tidak berubah
dengan cepat. Penggunaan dari triangular yang besar tidak direkomendasikan
dimana tekuk in-plane lebih signifikan.
Untuk memodelkan suatu elemen shell, dalam metode elemen hingga
elemen shell harus dibagi menjadi elemen-elemen yang lebih kecil (mesh) untuk
Gambar 2.4 Elemen shell segiempat
sumber: Computers and Structures (2015)
Gambar 2.5 Elemen shell segitiga
Gaya internal elemen shell (atau bisa juga disebut stress resultants) adalah
gaya dan momen yang dihasilkan dari integrasi tegangan terhadap ketebalan
elemen (Computers and Structures, 2015). Aksi tegangan pada muka positif
diorientasikan dalam arah positif dari sumbu koordinat lokal elemen, begitu pula
sebaliknya. Arah-arah tegangan diperlihatkan lebih jelas pada Gambar 2.6.
Definisi Fij untuk gaya internal sama dengan Sij untuk tegangan, dimana i
menunjukkan arah muka (face) dan j menunjukkan arah sumbu (axis).
Gambar 2.6 Tegangan pada elemen shell
sumber: Computers and Structures (2015)
Untuk sebuah shell yang homogen, gaya-gaya internal dirumuskan sebagai
berikut (Computers and Structures, 2015):
- gaya langsung membran:
∫ (2.9)
∫ (2.10)
- gaya geser membran:
dimana:
= gaya membran
= tebal membran = tegangan membran
= koordinat ketebalan yang diukur dari tengah permukaan elemen.
2.4. Elemen Gap
Elemen gap merupakan elemen yang menghubungkan dua material yang
berbeda dengan tujuan untuk menyalurkan gaya yang berasal dari masing-masing
material tersebut. Pada program SAP2000 terdapat fitur link element atau elemen
penghubung yang dapat digunakan sebagai elemen gap. Elemen ini bekerja
dengan cara mengikat dua buah titik simpul dan dapat dilepas sesuai kondisi
tertentu. Gambar 2.7 menunjukkan elemen gap dan komponennya, dengan i dan j
sebagai simpul (titik ujung) dari elemen gap. Simpul atau titik ujung yang
dimaksud nodal dari elemen frame dan nodal elemen shell sedangkan k
merupakan nilai kekakuan dari elemen gap.
Gambar 2.7 Elemen Gap
sumber : Computers and Structures (2015)
Aplikasi elemen kontak ini pada dinding pengisi salah satunya dibahas
dalam penelitian dari Dorji & Thambiratnam (2009). Pada penelitian tersebut
dijelaskan tentang perbandingan kekakuan yang dimiliki oleh elemen gap dengan
kekakuan dari dinding pengisi. Hubungan dari kekakuan kedua elemen tersebut
Gambar 2.8 Grafik hubungan antara kekakuan dinding dan kekakuan gap
Sumber: Dorji & Thambiratnam (2009)
Persamaan dari grafik yang terdapat pada Gambar 2.8 dapat dirumuskan
sebagai berikut:
(2.12)
dengan Ki
(2.13)
dimana Kg (N/mm) adalah kekakuan dari gap element, Ki (N/mm) adalah
kekakuan dari dinding pengisi, Ei (N/mm2) adalah modulus elastisitas dinding dan
t (mm) adalah tebal dinding.
2.5. Material Nonlinier
Sebuah material atau bahan memiliki sifat nonlinier dimana material
tersebut dapat menurun kekuatannya pada batas tegangan tertentu. Material yang
berbeda tentunya memiliki kekuatan yang berbeda. Hal yang digunakan untuk
menunjukkan perilaku material salah satunya adalah modulus elastisitas.
Parameter ini memberikan gambaran tentang kemampuan suatu material untuk
Berdasarkan SNI 2847:2013, modulus elastisitas pada material beton
berdasarkan berat volume (Wc) dan kuat tekan beton ( dapat dicari dengan
Persamaan 2.14:
√ (2.14)
untuk beton dengan berat volume antara 1440 dan 2560 kg/m3.
Pada material dinding dapat diketahui nilai modulus elastisitasnya
berdasarkan pendekatan dari FEMA-356 dengan Persamaan 2.15:
(2.15)
dimana (N/mm2) adalah kuat tekan dinding.
2.6. Penelitian Terkait
2.6.1 Eksperimen yang Dilakukan oleh Imran dan Aryanto (2009)
Eksperimen ini difokuskan untuk mendapatkan kinerja dan perilaku dari
rangka struktur beton bertulang dengan dinding pengisi (in-filled R/C frame) bata
ringan AAC, yang dikenakan beban lateral in-plane untuk mensimulasikan gaya
gempa. Sebagai perbandingan, perilaku dari in-filled R/C frame bata konvensional
juga diteliti pada eksperimen tersebut. Konfigurasi model eksperimen ditunjukkan
pada Gambar 2.9, dimana model 1 menggunakan material dinding pengisi bata
ringan AAC dan model 2 menggunakan material dinding pengisi bata
Gambar 2.9 Spesimen rangka beton bertulang dengan dinding pengisi
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
Prototipe yang dipilih dari in-filled R/C frame didesain untuk memenuhi
persyaratan SRPMM sesuai SNI beton. Karena terbatasnya ketersediaan fasilitas
penelitian, faktor skala setengah dipakai untuk mendapatkan model eksperimen.
Model eksperimen merupakan sistem satu tingkat dan satu bentang. Semua
material dinding pengisi yang digunakan dalam rangka mempunyai rasio
kelangsingan h/t (height/thickness) yang sama yaitu 15 dan rasio h/l (height/bay
length) 1,0.
Model eksperimen dikonstruksikan pada balok beton bertulang kaku dan
dibaut pada lantai kuat laboratorium. Untuk mengeliminasi pergerakan out-plane,
spesimen diperkuat secara lateral oleh rangka baja. Beban lateral siklik diterapkan
oleh servo-controlled hydraulic actuator yang mempunyai kapasitas beban 1000
kN dan maksimum stroke± 100 mm. Linear variable displacement transducers
(LVDTs) ditempatkan pada banyak lokasi dalam spesimen untuk mengukur
perpindahan di lokasi berbeda. Distorsi geser dalam spesimen selama eksperimen
diukur menggunakan 2 LVDTs yang ditempatkan diagonal (Gambar 2.10). Total
terdapat 24 pengukur tegangan yang dipasang pada beberapa batang tulangan baja
dalam setiap spesimen (Gambar 2.12), untuk mengukur nilai tegangan yang
Dalam eksperimen ini, beban lateral diterapkan menjadi beban balok di atas
dinding menggunakan displacement control dengan history yang ditunjukkan
dalam Gambar 2.12. Riwayat beban yang digunakan diadopsi dari rekomendasi
ACI untuk eksperimen beban siklik dari elemen struktur beton bertulang.Sebagai
tambahan untuk eksperimen struktur, pengujian material dilakukan dalam
eksperimen ini. Hasil dari pengujian material direkapitulasi dalam Tabel 2.1.
Gambar 2.10 Gambaran dari susunan eksperimen
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
Gambar 2. 11 Set up pengujian
Gambar 2.12 Program pembebanan pada pengujian
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
Tabel 2.1 Properti material rata-rata
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
Hasil dari eksperimen menunjukkan, pada RDP AAC (model eksperimen 1),
retak mulai terbentuk pada dinding, sepanjang diagonal dari dinding. Bentuk retak
ini terjadi pada beban lateral 15,63 kN (atau perpindahan lateral 1,34 mm).
Setelah itu, pada beban yang lebih besar, retak diagonal lain yang sejajar retak
pertama terjadi. Saat beban balik (reverse load) akibat beban siklik, sebuah retak
diagonal yang tegak lurus pada retak sebelumnya ditemukan dan membentuk
retak berbentuk X (X-crack). Tipe dari pola retak ini ditemukan dominan pada
RDP AAC. Pada beban lateral 27,16 kN (atau perpindahan 2,16 mm), retak lentur
pertama mulai terjadi pada kolom. Lalu, retak geser pertama muncul pada beban
72,83 kN (atau perpindahan 4,28 mm). Pada beban yang lebih besar, pemisahan
antara dinding dan rangka sepanjang muka kolom terjadi dan terus melebar
seiring dengan penambahan beban. Setelah itu, material dinding mulai terlihat
hancur. Kehancuran utama terlihat pada pojok kanan atas dan setengah tinggi dari
dinding, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.13.
Gambar 2.14 Pola retak akhir pada model eksperimen 1
Untuk spesimen dinding pengisi bata (model eksperimen 2), retak pertama
ditemukan pada beban lateral 26 kN (atau perpindahan lateral 1,25 mm). Retak
menyebar secara diagonal melewati join mortar dan juga secara horizontal
sepanjang bed joint membentuk sliding shear. Retak horizontal utama terjadi pada
kira-kira 1/3 dan 2/3 dari tinggi dinding. Retak horizontal ini mencegah formasi
retak X-crack pada bagian tengah atas dari dinding. Bentuk retak diagonal banyak
ditemukan pada bagian pojok atas dari dinding. Retak geser terjadi pada bagian
bawah dan atas dari kolom pada beban 64,6 kN (atau perpindahan 6,72 mm).
Retak geser pada bagian atas kolom terus membesar dan kehancuran dinding
terjadi pada lokasi dimana retak horizontal sepanjang bed joint bertemu dengan
retak diagonal utama, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.14.
Gambar 2.15 Pola retak akhir pada model eksperimen 2
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
Model eksperimen 2 memperlihatkan sebuah mode keruntuhan yang dapat
digambarkan sebagai sliding shear (SS). Kekuatan geser yang rendah dari bed
joint dinding pada model eksperimen ini mencegah pembentukan retak diagonal.
Sedangkan spesimen AAC (model eksperimen 1) memperlihatkan bentuk strut,
dimana retak menyebar secara diagonal dari bagian atas kolom menuju bagian
dasar. Tipe dari keruntuhan ini mengindikasikan bahwa mortar tipis pada
spesimen AAC mempunyai karakteristik ikatan yang bagus. Rekapitulasi dari
Tabel 2.2 Rekapitulasi hasil eksperimen
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
Hasil eksperimen berupa kurva histeretis untuk setiap model eksperimen
disajikan pada Gambar 2.16. Berdasarkan pada karakteristik beban-defleksi, pada
dasarnya kedua model memperlihatkan beban puncak yang mirip. Meskipun
demikian, model eksperimen 1 menghasilkan perilaku histeretis yang lebih baik
dari model eksperimen 2. Penurunan yang lebih tajam untuk intensitas yang sama
dari perpindahan lateral terlihat pada hasil eksperimen dari model 2 daripada hasil
eksperimen model 1. Penurunan kekuatan signifikan terlihat dengan jelas pada
kurva histeretis dari model eksperimen 2, yang mulai terjadi saat perpindahan
lebih besar dari 20 mm (atau pada tingkat drift lebih besar dari 1%). Sebaliknya,
Gambar 2.16 Kurva beban-perpindahan histeretis untuk model 1 dan model 2
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
Hasil dari eksperimen yang lain adalah berupa rasio daktilitas
perpindahan. Pada desain gempa, kinerja dari struktur setelah melewati batas
elastis biasanya ditunjukkan dengan rasio daktilitas. Rasio daktilitas perpindahan
didefinisikan secara umum sebagai rasio antara perpindahan ultimit dimana daya
tahan lateral dari model eksperimen dikurangi hingga 80% dari daya tahan lateral
maksimumnya dengan perpindahan saat leleh. Berdasarkan hasil eksperimen,
rasio daktilitas untuk tiap model eksperimen diperlihatkan pada Tabel 2.3. Model
eksperimen 1 menunjukkan rasio daktilitas yang lebih besar dari model
Tabel 2.3 Rekapitulasi dari rasio daktilitas spesimen
Description Model 1 Model 2
Forces at first yield of reinf
(kN) -93.9 -83.7
Displacement at first yield of
reinf (mm) -7.33 -10.16
Forces at 80% of maximum
lateral load (kN) -85.87 -84.72
Displacement at 80% of
maximum lateral load (mm) -47.6 -62
Ductility 6.5 6.1
sumber: Imran dan Aryanto (2009)
2.6.2 Kakaletsis and Karayannis (2009)
Kakaletsis and Karayannis (2009) melakukan penelitian laboratorium
mengenai perilaku struktur rangka dinding pengisi dengan bukaan.
Hasil utama dari eksperimen laboratorium adalah grafik hubungan antara
beban lateral dan perpindahan, selain itu ditampilkan pola kegagalan yang terjadi
pada struktur, disajikan pada Gambar 2.16, 2.17, dan 2.18.
Gambar 2.18 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji WO2
Gambar 2.19 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan dan Pola Keruntuhan dari Benda Uji DO2
Sumber: Kakaletsis and Karayannis (2009)
Spesimen S pada Gambar 2.16 memiliki dinding penuh, dimana retak pada
dinding terjadi pada drift 0.3%. Sendi plastis terjadi pada bagian atas dan bawah
kolom pada drift 1.1%. Kegagalan dari spesimen ini didominasi dengan retak
diagonal di dinding pada drift 1.9%. Spesimen WO2 dengan bukaan jendela pada
Gambar 2.17 mengalami retak pertama di dinding pada drift 0.3% sampai 0.4%.
Sendi plastis terjadi pada ujung atas dan bawah kolom pada drift 0.3% sampai
0.9%. Spesimen DO2 pada Gambar 2.18 mengalami retak pertama di dinding
Berdasarkan hasil penelitian laboratorium tersebut disimpulkan bahwa
ukuran bukaan dari bentuk yang sama tampaknya tidak jauh mempengaruhi
perilaku benda uji. Retak pada dinding dan terpisahnya dinding dari struktur
terjadi pada tahap sebelum adanya leleh pada tulangan kolom. Pada perpindahan
yang besar pada kasus model dengan bukaan, beban lateral tetap ditahan oleh
struktur sementara dinding pengisi mulai berhenti menahan beban.
Hasil dari kurva histeresis beban lateral dan perpindahan dari setiap
spesimen dapat disederhanakan dengan menghubungkan tiap titik puncaknya
seperti pada Gambar 2.19.
Gambar 2.20 Kurva Perbandingan Gaya Lateral dengan Perpindahan Spesimen S, WO2, dan DO2
2.6.3 Sigmund & Penava (2012)
Penelitian terkait hasil uji laboratorium tentang dinding pengisi berlubang
terutama dengan tambahan perkuatan balok dan kolom praktis telah dilakukan
oleh Sigmund & Penava (2012). Pada penelitian tersebut dibuat benda uji berupa
struktur rangka beton bertulang satu tingkat dengan dinding pengisi yang diisi
Tabel 2.4 Tipe Benda Uji Dinding Pengisi dengan Bukaan
Gambar 2.21 Desain Tulangan Rangka Benda Uji
Sumber: Sigmund & Penava (2012)
Untuk jenis material yang digunakan dan sifat-sifatnya ditampilkan dalam
Tabel 2.5.
Tabel 2.5 Material yang Digunakan dan Sifat-Sifatnya
No Material Properti Nilai Satuan
1 Dinding
Kuat Tekan fm 2.7 N/mm2
Modulus Elastis Em 3900 N/mm2
Regangan Ultimate εm 0.57 %
Kuat geser fvm 0.7 N/mm2
2 Beton Kuat Tekan fc 58 N/mm2
3 Tulangan
Tegangan leleh fy 600 N/mm2
Tegangan putus fu 700 N/mm2
Modulus Elastis Es 210000 N/mm2
4 Lintel Kuat Tekan flin 30 N/mm2
Dalam menguji seluruh spesimen tersebut digunakan beban siklik yang
ditingkatkan dan beban vertikal yang konstan. Beban vertikal diberikan pada
ujung atas kolom yang pada masing-masing sisi diberi beban sebesar 365 kN.
Sementara untuk beban horizontal diberi gaya dengan peningkatan (Δ) sebesar 10
kN.
Dari hasil uji laboratorium tersebut didapat kurva perpindahan dan beban
lateral dan pola keruntuhan dari masing masing benda uji.
Gambar 2.22 Kurva Gaya Lateral dan Perpindahan dari Masing-Masing Benda Uji
Sumber: Sigmund & Penava (2012)
Sigmund & Penava (2012) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa
0
yang terlalu besar. Sementara untuk penambahan perkuatan kolom praktis
memberi perubahan pada pola keruntuhannya. Benda uji tanpa perkuatan kolom
praktis menunjukkan pola keruntuhan yang lebih banyak dibandingkan dengan
benda uji dengan perkuatan. Perkuatan kolom dan balok praktis pada tepi lubang
tidak mempengaruhi kekakuan struktur secara keseluruhan namun mempengaruhi
pola keruntuhan, daktilitas, dan perilaku struktur secara keseluruhan.
Hasil dari kurva Sigmund & Penava (2012), beban lateral dan perpindahan
dari setiap spesimen dapat disederhanakan dengan menghubungkan tiap titik
puncaknya seperti pada Gambar 2.22.
2.6.4 Sukrawa (2015)
Dinding interior memiliki bukaan pintu, dan dinding eksterior memiliki
bukaan jendela. Dinding-dinding yang relatif lemah dan rapuh yang dibingkai
oleh beton bertulang (RC) atau balok baja dan kolom untuk membentuk kerangka
pengisi (IF) sistem dengan kekuatan dan kekakuan lateral secara signifikan lebih
tinggi daripada rangka terbuka. Dinding eksterior terdiri dari berbagai bukaan
jendela dengan kolom praktis beton bertulang dan balok (lintel) sekitar bukaan
untuk memperkuat dinding di sepanjang bukaan. Lintel juga sebagai rangka dari
jendela atau pintu yang terbuat dari bahan yang lebih lemah seperti kayu atau
aluminium yang mewakili praktek terbaik lokal di Bali dan daerah lainnya di
Indonesia.
Model eksperimental skala 1/3 rangka dinding pengisi dengan dinding
penuh (IFS) dan dengan bukaan (IFO) dibuat dan diuji oleh Kakaletsis dan
Karayannis beban. Model komputer menggunakan software SAP2000 versi 15
dibuat validasi berdasarkan empat dari delapan model yang diuji. Gambar 2.33
menunjukkan pengujian dan model komputer. Baris pertama menunjukkan
geometri rangka diuji. Model yang sesuai dengan menggunakan strat diagonal dan
elemen shell ditampilkan di baris kedua. Rangka terbuka (BF), IFS, dan dua IFO
dengan bukaan pusat jendela (WO4) dan bukaan pintu eksentrik (DX1) dengan
rasio bukaan 21% dimodelkan untuk melihat efek dari bukaan dinding dalam
referensi untuk BF dan IFS. Model strat digunakan strat diagonal tunggal dan
elemen shell model yang digunakan gap elemen pada permukaan antara rangka
dan dinding.
Model IFO dengan lintel sekitar bukaan (IFOL) juga dibuat menggunakan
Gambar 2.24 Geometri struktur (a) Rangka diuji dan (b) model yang sesuai dengan menggunakan strat dan elemen shell
. Sumber: Sukrawa (2015)
Model strat untuk IFS unsur penggunaan untuk batang dan strut diagonal,
dimana kedua ujung strut yang di-release melawan rotasi.
Pengembangan model strat untuk IFO berikut dimodifikasi model yang
diusulkan strat diagonal, di mana lebar strat untuk dinding penuh dikurangi
dengan faktor , tergantung dari rasio lubang, α (rasio lubang ke daerah dinding)
dengan menggunakan persamaan diusulkan oleh Asteris, et.al
Respon dari model yang diplot dalam dua hubungan beban-perpindahan
seperti ditunjukkan pada Gambar. 2.24 Angka kiri menunjukkan kurva beban -
perpindahan untuk IFS, IFO (WO4 dan DX1), dan BF bersama-sama dengan data
eksperimen (garis putus - putus) yang sesuai. Respon IFOL diplot bersama-sama
dengan respon dari IFO (garis putus-putus) yang sesuai di sebelah kanan. Hal ini
terlihat dari angka kiri bahwa respon dari model komputer yang mirip dengan data
tes, dimana kekakuan menurun dari IFS ke IFO dan BF. Hal ini juga jelas bahwa
respon dari strat dan elemen shell model tidak sebanding dan model dengan
bukaan jendela sentris dan bukaan pintu sudut dengan rasio yang sama
menghasilkan respon yang sebanding. Melihat data yang lebih detail namun,
ditemukan bahwa model elemen shell cocok dengan data tes yang lebih baik dari
model strat untuk semua model rangka dinding pengisi. Bandingkan dengan data
uji, model strat memberikan respon kaku untuk IFS tapi respon yang lebih
fleksibel untuk IFO. Perbedaan ini terkait dengan faktor reduksi dalam persamaan
4 yang melemahkan kekuatan dinding dengan bukaan dan mengakibatkan respon
yang lebih lemah. Tanggapan IFOL mirip dengan model tanpa lintel dengan
peningkatan sedikit kekakuan. Efek kaku ini karena penambahan lintel tampaknya
(a)
logis dan oleh karena itu, model elemen shell dengan lintel digunakan untuk
model 3-D.
Gambar 2.25 kurva beban-deformasi model IFS, IFO, dan BF (kiri) dan
IFOL dan IFO (kanan)
Sumber: Sukrawa (2015)
Gambar 2.26 Kontur tegangan maksimum WO4 tanpa lintel (kiri) dan
WO4L dengan lintel (kanan)
Sumber: Sukrawa (2015)
Gambar 2.26 menunjukkan model WO4 menunjukkan kontur tegangan
maksimum model tanpa lintel (kiri) dan dengan lintel (kanan). Retak tarik terjadi
pada 2 sudut lubang dan kompresi maksimum terjadi pada 2 sudut lain dari
lubang. Membandingkan warna kiri dan kanan angka itu jelas bahwa tarik dan
Hubungan beban-deformasi di arah Y karena vertikal dan lateral beban
kombinasi untuk model M3OR, M4OR, dan M5OR ditunjukkan pada Gambar
2.26. Hal ini jelas dari grafik simpangan pertingkat sebagai rasio bukaan dinding
menjadi lebih besar. Menggunakan perpindahan atap M300 sebagai acuan,
perpindahan atap M320, M340, dan M360 berkurang 51%, 33% dan 17%,
masing-masing. Pengurangan perpindahan serupa diamati untuk M4OR. Untuk
M5OR pengurangan yang sesuai adalah 45%, 32%, dan 16%, masing-masing.
Persentase penurunan perpindahan yang lebih kecil diamati untuk struktur lebih
tinggi. Atap perpindahan MS80 bagaimanapun, adalah 1% lebih rendah dari
MS00. Perpindahan pertingkat antar semua model tidak melebihi nilai batas dari
2% ketinggian lantai [13] dan tidak ada mekanisme soft-storey terdeteksi.
Displacement (mm) Displacement (mm) Displacement(mm)
Gambar 2.27 kurva beban - deformasi di arah Y: 3 lantai (kiri); 4 lantai (tengah); 5 lantai (kanan)
Sumber: Sukrawa (2015)
Tegangan maksimum di dinding meningkat dengan ketinggian bangunan
dan menurun dengan ketinggian lantai. Sehubungan dengan rasio bukaan,
tegangan yang diamati pada dinding dengan rasio bukaan yang lebih rendah.
Dengan demikian, tegangan maksimum terjadi pada lantai dasar M520. Tegangan
tekan maksimum yang diamati adalah 0,10 MPa untuk M320, 0,13 MPa untuk
M420, dan 0,14 MPa untuk M520. Tegangan tarik maksimum yang diamati di
daerah kecil di sudut pembukaan dengan nilai 0,27 MPa untuk M320, 0.31 MPa
untuk M420, dan 0,40 MPa untuk M520. Untuk pasangan dinding dengan fm 3
dinding M420 dan M520 melebihi kekuatan tarik dan karenanya, dinding kuat
diperlukan untuk lantai bawah 4 dan 5 gedung-gedung Hotel bertingkat.
Beban aksial maksimum di ambang 40 kN di kompresi dan 23 kN
dalam tegangan. Tegangan tekan yang sesuai 1.78 MPa, yang 0.178fcl dan
tegangan tarik yang sesuai adalah 0,10 MPa, yaitu 0.01fcl. Oleh karena itu lintel
tidak tertekan dan penguatan minimal 4 No. 10 tulangan dengan sengkung No 6
tulangan dengan 150 jarak mm memadai.
Model validasi rangka dinding pengisi dengan dan tanpa bukaan dinding
menunjukkan bahwa model komputer menggunakan strat diagonal dan elemen
shell menirukan baik perilaku rangka yang diuji. Hal ini juga menegaskan hasil
penelitian sebelumnya bahwa rangka dinding pengisi dengan bukaan dinding
secara signifikan lebih kuat dan kaku dari rangka terbuka. Untuk rangka dinding
pengisi dengan bukaan dinding Namun, respon dari model elemen shell sesuai
dengan data tes yang lebih baik daripada model strut, di mana faktor reduksi
untuk lebar strut melemahkan kekuatan rangka. Lintel sekitar bukaan dinding
memperkaku rangka dan memperkuat dinding di sekitar bukaan dan karenanya,
harus digunakan untuk desain yang lebih baik dari kerangka pengisi dengan
bukaan dinding.
Dari analisis dan desain model 3-D untuk tipikal 3, 4, dan 5 lantai
bangunan hotel menggunakan rangka dan elemen shell ditemukan bahwa respon
gempa dari rangka beton bertulang di-diisi dengan dinding rasio bukaan 20%
sampai 60% secara signifikan kaku dan lebih kuat dari yang tanpa dinding
pengisi. Namun, kontribusi dinding dengan bukaan 80% dalam mengurangi
penyimpangan lantai dan rangka dapat diabaikan. Dengan demikian, dinding
pengisi dengan rasio bukaan kurang dari 80% harus dipertimbangkan dalam
pemodelan struktural untuk mendapatkan analisis yang lebih akurat dan desain
yang efisien. Tegangan pada dinding pengisi dan lintel dapat diperoleh langsung
dari model elemen shell dan oleh karena itu, model dapat dengan mudah
diterapkan untuk analisis dan desain struktur rangka dinding pengisi dengan
