STUDI PERILAKU RANGKA BAJA SISTEM GANDA ANTARA

 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: [email protected]
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 031726-201x”. 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
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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
mengalami beban lateral (gempa), bresing berdeformasi seperti sebuah kantilever, sedangkan
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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 pelelehanpelelehan 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
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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).
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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
Sumber: Olahan Sendiri
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
Permodelan Struktur
Gambar 5. Permodelan Struktur
Gambar 6. Variasi Permodelan Struktur
Sumber: Olahan Sendiri
Sumber: Olahan Sendiri
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
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
Pembebanan
a.
Pelat lantai
Super Imposed Dead Load
b.
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
Pelat atap
Super Imposed Dead Load
c.
Mortar & penutup lantai
= 1,1 KN/m2
Mechanical Electrical Plumbing
= 0,3 KN/m2
Total
= 1,4 KN/m2
Beban Hidup
= 1 KN/m2
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.
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
Gambar 7. Desain Respons Spektrum DKI Jakarta Tanah Lunak
Sumber: Olahan Sendiri
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
Kombinasi Pembebanan
1.4DL
1.2DL + 1.6LL
1.3214DL + LL + 1.3EX + 0.39EY
1.3214DL + LL + 0.39EX + 1.3EY
0.7786DL + 1.3EX + 0.39EY
0.7786DL + 0.39EX + 1.3EY
D
D + L
Gambar 8. Kombinasi Pembebanan
Sumber: Olahan Sendiri
HASIL PENELITIAN
Dimensi
Tabel 1. Dimensi Struktur SRPMK
Dimensi
Lantai
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Balok Arah X
Balok Arah Y
Kolom
W 24 x 94
W 24 x 94
W 24 x 94
W 21 x 101
W 21 x 101
W 21 x 101
W 18 x 97
W 18 x 97
W 18 x 97
W 16 x 89
W 16 x 89
W 16 x 89
W 14 x 68
W 14 x 68
W 14 x 68
W 24 x 55
W 24 x 55
W 24 x 55
W 21 x 55
W 21 x 55
W 21 x 55
W 18 x 50
W 18 x 50
W 18 x 50
W 16 x 50
W 16 x 50
W 16 x 50
W 14 x 48
W 14 x 48
W 14 x 48
W 14 x 665
W 14 x 665
W 14 x 550
W 14 x 500
W 14 x 500
W 14 x 500
W 14 x 455
W 14 x 455
W 14 x 455
W 14 x 426
W 14 x 426
W 14 x 426
W 14 x 398
W 14 x 398
W 14 x 398
Sumber: Olahan Sendiri
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
Tabel 2. Dimensi Struktur Sistem Ganda SRPMK dan SRBKK
Dimensi
Lantai
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Balok Arah X Balok Arah Y
W 24 x 94
W 24 x 94
W 24 x 94
W 21 x 101
W 21 x 101
W 21 x 101
W 18 x 97
W 18 x 97
W 18 x 97
W 16 x 89
W 16 x 89
W 16 x 89
W 14 x 68
W 14 x 68
W 14 x 68
W 24 x 55
W 24 x 55
W 24 x 55
W 21 x 55
W 21 x 55
W 21 x 55
W 18 x 50
W 18 x 50
W 18 x 50
W 16 x 50
W 16 x 50
W 16 x 50
W 14 x 48
W 14 x 48
W 14 x 48
Bresing
Arah X (1&6)
Arah Y (A&G)
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
W 12 x 170 W 12 x 170 W 12 x 152 W 12 x 152
Kolom
W 14 x 665
W 14 x 605
W 14 x 550
W 14 x 500
W 14 x 500
W 14 x 500
W 14 x 455
W 14 x 455
W 14 x 455
W 14 x 426
W 14 x 426
W 14 x 426
W 14 x 398
W 14 x 398
W 14 x 398
Sumber: Olahan Sendiri
Kontrol Pusat Massa
Tabel 3. Besar Massa, Pusat Massa, dan Pusat Kekakuan Lantai Struktur
Story
Diaphragm
STORY15
D1
STORY14
D1
STORY13
D1
STORY12
D1
STORY11
D1
STORY10
D1
STORY9
D1
STORY8
D1
STORY7
D1
STORY6
D1
STORY5
D1
STORY4
D1
STORY3
D1
STORY2
D1
STORY1
D1
TOTAL MASSA
MassX
50.4871
68.234
68.234
69.3405
69.687
69.687
70.3108
70.7007
70.7007
71.6904
72.2536
72.2536
72.6767
74.7767
77.4624
1048.495
MassY
50.4871
68.234
68.234
69.3405
69.687
69.687
70.3108
70.7007
70.7007
71.6904
72.2536
72.2536
72.6767
74.7767
77.4624
1048.495
XCM
9.238
9.297
9.297
9.299
9.302
9.302
9.305
9.308
9.308
9.316
9.321
9.321
9.328
9.346
9.367
SRPMK (TON)
YCM
CumMassX
14.678
50.4871
14.743
118.7212
14.743
186.9552
14.753
256.2957
14.756
325.9827
14.756
395.6697
14.763
465.9805
14.766
536.6812
14.766
607.3819
14.772
679.0723
14.777
751.3258
14.777
823.5794
14.781
896.2561
14.8
971.0327
14.823
1048.4951
CumMassY
50.4871
118.7212
186.9552
256.2957
325.9827
395.6697
465.9805
536.6812
607.3819
679.0723
751.3258
823.5794
896.2561
971.0327
1048.4951
XCCM
9.238
9.272
9.281
9.286
9.29
9.292
9.294
9.296
9.297
9.299
9.301
9.303
9.305
9.308
9.313
YCCM
14.678
14.715
14.726
14.733
14.738
14.741
14.744
14.747
14.75
14.752
14.754
14.756
14.758
14.762
14.766
XCR
9.99
9.993
9.995
9.997
9.998
9.999
9.999
9.999
9.998
9.998
9.997
9.996
9.994
9.99
9.983
YCR
15.479
15.48
15.481
15.482
15.482
15.483
15.483
15.483
15.482
15.482
15.481
15.479
15.477
15.474
15.469
Story
Diaphragm
STORY15
D1
STORY14
D1
STORY13
D1
STORY12
D1
STORY11
D1
STORY10
D1
STORY9
D1
STORY8
D1
STORY7
D1
STORY6
D1
STORY5
D1
STORY4
D1
STORY3
D1
STORY2
D1
STORY1
D1
TOTAL MASSA
MassX
51.5312
70.3222
70.3222
71.4287
71.7752
71.7752
72.399
72.7889
72.7889
73.7786
74.3418
74.3418
74.7649
76.8649
79.5872
1078.811
MassY
51.5312
70.3222
70.3222
71.4287
71.7752
71.7752
72.399
72.7889
72.7889
73.7786
74.3418
74.3418
74.7649
76.8649
79.5872
1078.811
XCM
9.267
9.28
9.337
9.282
9.341
9.285
9.343
9.292
9.346
9.299
9.358
9.304
9.364
9.329
9.401
SRPMK + BRESING (TON)
YCM
CumMassX
14.66
51.5312
14.715
121.8535
14.715
192.1757
14.724
263.6044
14.728
335.3796
14.728
407.1549
14.734
479.5539
14.738
552.3428
14.738
625.1317
14.744
698.9103
14.749
773.2521
14.749
847.5939
14.753
922.3588
14.773
999.2237
14.795
1078.8108
CumMassY
51.5312
121.8535
192.1757
263.6044
335.3796
407.1549
479.5539
552.3428
625.1317
698.9103
773.2521
847.5939
922.3588
999.2237
1078.8108
XCCM
9.267
9.274
9.297
9.293
9.303
9.3
9.307
9.305
9.309
9.308
9.313
9.312
9.317
9.317
9.324
YCCM
14.66
14.692
14.7
14.707
14.711
14.714
14.717
14.72
14.722
14.724
14.727
14.729
14.731
14.734
14.739
XCR
9.711
9.684
9.652
9.612
9.568
9.522
9.476
9.43
9.389
9.352
9.321
9.301
9.295
9.314
9.398
YCR
15.14
15.133
15.122
15.107
15.089
15.071
15.051
15.032
15.013
14.997
14.983
14.98
14.993
15.042
15.157
Sumber: Olahan Sendiri
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
Kontrol Partisipasi Massa
Tabel 4. Partisipasi Massa Struktur
SRPMK (KN-­‐M)
SumUY
SumUZ
73.6859
0
73.819
0
74.1869
0
87.093
0
87.121
0
87.1977
0
91.8722
0
91.8837
0
91.9226
0
94.5301
0
94.5414
0
96.2993
0
96.2995
0
97.2904
0
97.2904
0
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Period
3.322948
2.660093
2.41616
1.179918
0.948066
0.865777
0.683959
0.536354
0.49334
0.460008
0.350576
0.336034
0.324107
0.254386
0.247432
UX
0.0154
63.3178
9.1843
0.0029
11.3928
1.8537
0.0007
4.255
0.8838
0
2.3244
0.0111
0.5907
0.0014
1.4644
UY
73.6859
0.1331
0.3679
12.9062
0.028
0.0767
4.6746
0.0115
0.0389
2.6075
0.0113
1.7579
0.0002
0.9909
0
UZ
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
SumUX
0.0154
63.3333
72.5176
72.5205
83.9132
85.7669
85.7676
90.0225
90.9063
90.9063
93.2307
93.2418
93.8325
93.8339
95.2983
RX
99.0433
0.1756
0.4795
0.0129
0.0001
0.0002
0.2538
0.0005
0.001
0.0006
0
0.0212
0
0.0007
0
RY
0.0213
86.9999
12.5894
0
0.0891
0.0138
0
0.1918
0.0401
0
0.0106
0.0001
0.0026
0
0.0184
RZ
0.485
9.195
63.2851
0.0944
1.7849
11.1145
0.0424
0.8517
4.1536
0.0375
0.574
0.0001
2.3019
0
0.4707
SumRX
99.0433
99.2188
99.6983
99.7112
99.7113
99.7115
99.9653
99.9657
99.9668
99.9673
99.9674
99.9885
99.9886
99.9893
99.9893
SumRY
0.0213
87.0212
99.6105
99.6106
99.6997
99.7135
99.7135
99.9053
99.9454
99.9454
99.956
99.956
99.9586
99.9586
99.977
SumRZ
0.485
9.68
72.9651
73.0595
74.8444
85.9588
86.0012
86.8529
91.0065
91.044
91.618
91.6182
93.9201
93.9201
94.3908
Mode
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Period
1.975767
1.397609
1.180546
0.610135
0.457152
0.372413
0.310913
0.243401
0.204472
0.193137
0.168632
0.150827
0.130329
0.129456
0.117795
UX
69.8457
0.0009
0.0339
17.6289
0
0.0015
5.4936
0
2.5448
0.0033
0
1.4224
0.0006
0
0.8657
UY
0.0002
73.5359
0.4086
0
16.5601
0.0016
0
4.4384
0
0.0005
2
0
0.0021
1.0705
0
UZ
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
SRPMK + BRESING (KN-­‐M)
SumUX
SumUY
SumUZ
RX
69.8457
0.0002
0
0.0004
69.8466 73.5361
0
99.3087
69.8805 73.9447
0
0.4938
87.5094 73.9448
0
0
87.5094 90.5049
0
0.0972
87.5109 90.5065
0
0.0012
93.0046 90.5065
0
0
93.0046 94.9449
0
0.0908
95.5493 94.9449
0
0
95.5526 94.9453
0
0
95.5526 96.9453
0
0
96.975
96.9453
0
0
96.9756 96.9474
0
0
96.9756
98.018
0
0.0055
97.8413
98.018
0
0
RY
99.1479
0.0012
0.042
0.6316
0
0
0.1479
0
0.0121
0
0
0.0098
0
0
0.0021
RZ
0.035
0.35
71.3427
0.0061
0.0191
17.403
0
0.0002
0.0038
5.0765
0.0004
0.0003
2.2669
0.0041
0
SumRX
0.0004
99.3091
99.8029
99.8029
99.9002
99.9013
99.9013
99.9921
99.9921
99.9921
99.9921
99.9921
99.9921
99.9977
99.9977
SumRY
99.1479
99.1491
99.1911
99.8227
99.8227
99.8227
99.9706
99.9706
99.9826
99.9827
99.9827
99.9925
99.9925
99.9925
99.9945
SumRZ
0.035
0.3851
71.7278
71.7339
71.753
89.1559
89.156
89.1562
89.16
94.2365
94.2369
94.2372
96.5042
96.5083
96.5083
Sumber: Olahan Sendiri
Perbandingan Gaya Geser Dinamik, Gaya Geser Dinamik Yang Telah Dikoreksi, dan
Gaya Geser Lateral Ekivalen
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
Kontrol Simpangan Antar Lantai
Kontrol Sistem Ganda
Pola Distribusi Beban Gempa Lateral Ekivalen
Kurva Pushover
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
Kinerja Struktur
Tabel 5. Kinerja Struktur
Model
Kategori
Langkah Pushover i
Titik Kinerja Δi (m)
SRPMK
Gaya Geser Dasar Vi (KN)
Level Kinerja Bangunan
Kinerja Rata-­‐Rata Struktur
Langkah Pushover i
Titik Kinerja Δi (m)
SRPMK + SRBKK Gaya Geser Dasar Vi (KN)
Level Kinerja Bangunan
Kinerja Rata-­‐Rata Struktur
Arah X
Arah Y
Pola 1
Pola 2
Pola 1
Pola 2
5
4
6
6
0.44
0.432
0.554
0.537
12482.61 14145.85 7749.765 9109.658
LS
IO
C
C
LS
C
8
8
17
15
0.351
0.343
0.211
0.204
17576.46 18362.11 16032.44 17065.56
D
D
D
D
D
D
Sumber: Olahan Sendiri
Perilaku Inelastis Struktur
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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.
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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
Pushover.
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013
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.
Studi perilaku…, Cipta Adhi Prakasa, FT UI, 2013