1. pendahuluan · sistem struktur dengan rangka ruang yang lengkap memikul beban gravitasi,...

1 Universitas Kristen Petra

1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pada zaman modern ini, beban gempa sudah bukan merupakan hal yang asing

lagi dalam dunia konstruksi bangunan. Perencanaan bangunan saat ini wajib

didesain tahan gempa, khususnya di Indonesia. Hal ini dikarenakan posisi geologis

Indonesia yang terletak pada pertemuan tiga lempeng utama dunia, yaitu lempeng

Indo-Australia, lempeng Eurasia, dan lempeng Pasifik, sehingga menyebabkan

Indonesia menjadi daerah rawan gempa. Gempa sendiri sebenarnya terjadi karena

adanya pelepasan energi secara tiba-tiba pada permukaan bumi yang menciptakan

gelombang seismik. Pelepasan energi sesaat inilah yang berdampak ke bangunan-

bangunan di daerah sekitar gempa, yang akhirnya menyebabkan struktur bangunan

tersebut rusak.

Standar perencanaan bangunan tahan gempa di Indonesia diatur dalam SNI

1726:2012 tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan

gedung dan non gedung, di mana SNI 1726:2012 mengacu pada ASCE/SEI 7-10.

Dalam ASCE/SEI 7-10 disebutkan bahwa untuk mendesain struktur bangunan

rangka tahan gempa dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu sistem tunggal

(single system) dan sistem ganda (dual system). Sistem tunggal itu sendiri terdiri

dari dua macam, yaitu sistem rangka pemikul momen (moment-resisting frame

system) dan sistem rangka gedung (building frame system). Berhubung pada

penelitian kali ini akan dilakukan pengecekan terhadap bresing, maka sistem

tunggal yang digunakan adalah sistem rangka gedung. Pada sistem rangka gedung,

sistem struktur dengan rangka ruang yang lengkap memikul beban gravitasi,

sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul oleh dinding geser

atau rangka bresing. Sedangkan berdasarkan SNI 1726:2012 pasal 7.2.5.1, untuk

sistem ganda, rangka pemikul momen harus mampu menahan paling sedikit 25

persen gaya gempa desain.

Berdasarkan SNI 7860:2015, sistem rangka gedung atau sistem rangka

terbreis dibagi menjadi empat jenis, yaitu Rangka Terbreis Konsentris Biasa

(RTKB), Rangka Terbreis Konsentris Khusus (RTKK), Rangka Terbreis Eksentris

(RTE), dan Rangka Terbreis Penahan Tekuk. Sedangkan sistem penahan momen

petra.ac.idhttp://dewey.petra.ac.id/dgt_directory.php?display=classificationhttp://digilib.petra.ac.id/help.html


juga dibedakan menjadi beberapa macam apabila mengacu pada SNI 7860:2015,

yaitu Rangka Momen Biasa (RMB), Rangka Momen Menengah (RMM), Rangka

Momen Khusus (RMK), dan Rangka Momen Rangka Batang Khusus (RMRBK).

Pada penelitian kali ini, untuk sistem tunggal (ST) akan digunakan sistem Rangka

Terbreis Eksentris (RTE) dan untuk sistem ganda (SG) akan digunakan gabungan

antara sistem Rangka Terbreis Eksentris (RTE) dan Rangka Momen Khusus

(RMK).

Sebelum ini, penelitian mengenai bangunan dengan bresing eksentris sudah

pernah beberapa kali dilakukan. Namun, penelitian-penelitian sebelumnya lebih

fokus ke metode desain sistem tunggal untuk low rise building (6 dan 12 lantai) dan

sistem ganda. Penelitian yang dilakukan oleh Wijaya dan Nico (2016)

membandingkan antara dua skenario sistem ganda dan satu skenario sistem tunggal

pada low rise building. Sementara itu, penelitian Gunawan dan Kurniawan (2016)

serta Mulia dan Edwin (2017) fokus ke sistem ganda pada mid rise building (12 dan

20 lantai).

Pada penelitian yang dilakukan oleh Wijaya dan Nico (2016), telah diketahui

bahwa untuk sistem ganda berdasarkan SNI 1726:2012, sistem rangka pemikul

momen harus mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa desain. Oleh

karena itu, Wijaya dan Nico (2016) melakukan penelitian terhadap low rise

building, yaitu 6 dan 12 lantai, dengan sistem RTE yang dibandingkan dengan

menggunakan tiga skenario yang berbeda. Penelitian tersebut bertujuan untuk

mengetahui skenario mana yang menghasilkan performa bangunan terbaik apabila

ditinjau dari dua arah, yaitu x dan y. Skenario pertama (S1) adalah skenario desain

bangunan dengan distribusi base shear harus mencapai 25% dari total base shear.

Skenario kedua (S2) adalah skenario desain bangunan dengan mengalikan gaya

gempa yang terjadi dengan faktor skala. Dalam mendesain bangunan dengan S2,

bila distribusi base shear dari awal desain bangunan melebihi 25% dari total base

shear, maka harus dilakukan desain ulang. Skenario ketiga (S3) adalah skenario

desain bangunan dengan menetapkan arah x dan y sebagai sistem tunggal, yaitu

sistem RTE.

Wijaya dan Nico (2016) menyimpulkan dari hasil penelitian mereka bahwa

S1 dan S2 memiliki performa yang tidak jauh berbeda, tetapi presentase berat


bangunannya lebih ringan S2 daripada S1. Sedangkan performa bangunan S3

dinilai paling buruk dibandingkan dengan dua metode lainnya. Oleh karena itu,

Gunawan dan Kurniawan (2016) serta Mulia dan Edwin (2017) meneliti lebih lanjut

mengenai dua skenario sistem ganda, yaitu S1 dan S2, pada bangunan yang lebih

tinggi (mid rise building).

Penelitian Gunawan dan Kurniawan (2016) direncanakan dengan

menggunakan tiga tipe mid rise building, yaitu dua bangunan 12 lantai dan satu

bangunan 20 lantai, dengan sistem Rangka Terbreis Eksentris (RTE) bentuk V

terbalik yang masing-masing akan didesain menggunakan kedua skenario yang

telah disebutkan sebelumnya. Berikut merupakan denah-denah bangunan yang

digunakan oleh Gunawan dan Kurniawan (2016), dapat dilihat pada Gambar 1.1,

Gambar 1.2, dan Gambar 1.3, beserta penjelasan mengenai penamaan bangunan

pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1. Makna Penggunaan Kode

Kode Makna

31J12 Bangunan dengan 3 bentang, 1 RTE, berlokasi di Jayapura, 12 lantai



S1 Skenario 1 (pemeriksaan performa bangunan terhadap kekakuan)

S2 Skenario 2 (pemeriksaan performa bangunan terhadap kekuatan)


Gambar 1.1. Denah Bangunan 31J12

Gambar 1.2. Denah Bangunan 52J12 dan 52J20


Gambar 1.3. Tampak Samping Bangunan

Sama seperti penelitian sebelumnya, penelitian Mulia dan Edwin (2017) juga

direncanakan dengan menggunakan tiga tipe mid rise building, yaitu dua bangunan

12 lantai dan satu bangunan 20 lantai, dengan sistem Rangka Terbreis Eksentris

(RTE). Namun, ketiga tipe bangunan tersebut memiliki bentuk bresing diagonal

yang masing-masing akan didesain menggunakan dua skenario yang telah

disebutkan sebelumnya, yaitu skenario 1 (S1) dan skenario 2 (S2). Berikut

merupakan denah-denah bangunan yang digunakan oleh Mulia dan Edwin (2017),

dapat dilihat pada Gambar 1.4, Gambar 1.5, Gambar 1.6, dan Gambar 1.7, beserta

penjelasan mengenai penamaan bangunan pada Tabel 1.2.

Tabel 1.2. Makna Penggunaan Kode

Kode Makna




S1 Skenario 1 (pemeriksaan performa bangunan terhadap kekakuan)

S2 Skenario 2 (pemeriksaan performa bangunan terhadap kekuatan)


Gambar 1.4. Denah bangunan 31J12




Gambar 1.7. Tampak Samping Bangunan


Hasil penelitian Gunawan dan Kurniawan (2016) serta Mulia dan Edwin

(2017) menunjukkan bahwa perencanaan bangunan dengan S2 menghasilkan

bangunan yang lebih ringan berhubung profil yang digunakan pada S2 lebih kecil

dibandingkan dengan S1, sehingga metode S2 dinyatakan lebih ekonomis. Selain

itu, hasil penelitian juga menyatakan bahwa performa bangunan yang dihasilkan

dengan S2 lebih buruk dibandingkan bangunan dengan S1 bila ditinjau dari

displacement maksimum yang terjadi, tetapi perbedaan performa yang dihasilkan

tidak terlalu signifikan karena berat bangunan tidak jauh berbeda. Kedua skenario

tersebut juga menghasilkan bangunan dengan tingkat kerusakan yang sama. Pada

kedua penelitian tersebut sebenarnya terjadi kerusakan pada elemen link, tetapi

apabila ditinjau dari drift ratio maksimum, seluruh bangunan masih termasuk

dalam batas aman.

Perencanaan struktur bangunan tahan gempa dengan bresing eksentris dengan

menggunakan sistem ganda telah diperoleh suatu kesimpulan pada low rise building

(6 dan 12 lantai) dan mid rise building (12 dan 20 lantai). Namun, desain bangunan

dengan bresing eksentris dengan menggunakan sistem tunggal (sistem rangka

gedung) baru diperoleh kesimpulan pada low rise building saja dan ditinjau dengan

menggunakan software ETABS. Oleh karena itu, pada penelitian kali ini akan

dilakukan perencanaan bangunan dengan bresing eksentris berbentuk V terbalik

dan berbentuk diagonal yang ditinjau menggunakan sistem tunggal dan sistem

ganda pada mid rise building (12 dan 18 lantai). Mengacu pada dua penelitian yang

telah disebutkan sebelumnya, untuk sistem tunggal (ST) akan ditinjau

menggunakan sistem Rangka Terbreis Eksentris (RTE) dan untuk sistem ganda

(SG) akan ditinjau menggunakan gabungan antara sistem Rangka Terbreis

Eksentris (RTE) dan sistem Rangka Momen Khusus (RMK). Mengacu pada

penelitian sebelumnya, maka pada penelitian kali hanya akan digunakan Skenario

1 (S1) untuk SG.

Bangunan yang akan diteliti tidak sama persis dengan bangunan dari

penelitian Gunawan dan Kurniawan (2016) serta Mulia dan Edwin (2017), yaitu 12

dan 20 lantai karena berdasarkan SNI 1726:2012 Tabel 9 terdapat batasan tinggi

bangunan untuk kategori desain seismik D dan E, yaitu 48 m atau 12 lantai (tinggi

antar lantai 4 m). Namun, mengacu pada SNI 1726:2012 pasal 7.2.5.4, batasan


ketinggian tersebut boleh ditingkatkan sampai 72 m atau 18 lantai apabila struktur

mempunyai sistem penahan gaya gempa berupa rangka baja dengan bresing

eksentris, serta memenuhi dua syarat. Kedua syarat yang dimaksud adalah struktur

tidak boleh mempunyai ketidakberaturan torsi berlebihan dan pada rangka baja

dengan bresing eksentris salah satu bidangnya tidak boleh menahan lebih dari 60

persen gaya gempa total dalam setiap arah, dengan mengabaikan torsi tak terduga.

Jadi, pada penelitian ini akan digunakan delapan tipe bangunan yang berbeda,

yaitu empat bangunan dengan sistem tunggal (ST) dan empat bangunan dengan

sistem ganda (SG), di mana masing-masing sistem terdiri dari dua macam bentuk

bresing dan dua ketinggian lantai yang berbeda. Hal ini dilakukan untuk

menyelidiki sistem desain mana, antara ST dan SG, yang mampu menghasilkan

performa bangunan yang lebih baik pada mid rise building dengan bresing

eksentris. Selain itu, juga akan diteliti dengan menggunakan dua bentuk bresing

eksentris untuk mengetahui bentuk bresing manakah yang lebih efektif.

1.2. Rumusan Masalah

Berikut merupakan beberapa permasalahan yang akan dibahas pada

penelitian ini, yaitu antara lain:

Antara sistem ganda dan sistem rangka gedung, sistem manakah yang mampu

menghasilkan performa terbaik pada bangunan dengan bresing eksentris

bentuk V terbalik pada mid-rise building (12 & 18 lantai)?

Antara sistem ganda dan sistem rangka gedung, sistem manakah yang mampu

menghasilkan performa terbaik pada bangunan dengan bresing eksentris

bentuk diagonal pada mid-rise building (12 & 18 lantai)?

Bresing bentuk manakah, antara bentuk V terbalik dan bentuk diagonal, yang

mampu menghasilkan performa gedung terbaik pada mid-rise building (12 &

18 lantai)?


1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk memeriksa beberapa hal sebagai berikut:

Mengetahui sistem mana antara sistem ganda dan sistem rangka gedung yang

mampu menghasilkan performa terbaik pada bangunan dengan bresing

eksentris bentuk V terbalik pada mid-rise building (12 & 18 lantai).

Mengetahui sistem mana antara sistem ganda dan sistem rangka gedung yang

mampu menghasilkan performa terbaik pada bangunan dengan bresing

eksentris bentuk diagonal pada mid-rise building (12 & 18 lantai).

Mengetahui bentuk bresing, antara bentuk V terbalik dan bentuk diagonal,

yang paling efektif dalam menghasilkan performa gedung terbaik pada pada

mid-rise building (12 & 18 lantai).

1.4. Ruang Lingkup

Penelitian ini dibatasi pada beberapa aspek agar ruang lingkupnya tidak

terlalu luas dan dapat terfokus. Aspek-aspek ruang lingkup penelitian tersebut

adalah:

Bangunan terdiri dari dua jenis yaitu 31J12 dan 52J18

Perhitungan dilakukan dengan dua buah skenario yaitu skenario Sistem

Tunggal (ST) dan skenario Sistem Ganda (SG)

Skenario Sistem Ganda (SG) yang digunakan adalah base shear RMK harus

mencapai minimal 25% dari total base shear

Bangunan terdiri dari dua tipe bresing, yaitu bresing bentuk V terbalik dan

diagonal

Fungsi bangunan untuk perkantoran

Bangunan berlokasi di Kota Jayapura dengan asumsi tanah kelas situs SE

Tinggi antar lantai tipikal 4 m

Plat lantai menggunakan plat beton tebal 12 cm dan plat atap menggunakan

plat beton tebal 10 cm

Bentang antar portal 6 m untuk alasan efisiensi profil baja

Mutu baja yang digunakan adalah A36 (BJ 37) dan A992 (BJ 55)


Perencanaan baja dilakukan menggunakan DBFK (Desain Faktor Beban dan

Ketahanan) atau LRFD (Load and Resistance Factor Design)

Perhitungan gempa menggunakan metode respons spektrum dan analisis

kinerja bangunan menggunakan nonlinear time history analysis.

Profil yang digunakan berdasarkan Tabel Profil Konstruksi Baja (Gunawan,

1988) dengan tanda “WF” atau “W” dan berdasarkan JFE Steel – Wide

Flange Shapes dengan tanda “J”

Program analisa struktur yang digunakan adalah CSI SAP2000 v18

Peraturan beban yang digunakan berdasarkan Standar Konstruksi Bangunan

Indonesia (1987) dan SNI 1727:2013

Peraturan baja yang digunakan berdasarkan SNI 1729:2002, SNI 1729:2015,

dan AISC 360-10

Peraturan gempa yang digunakan berdasarkan SNI 1726:2012

Peraturan baja gempa yang digunakan berdasarkan SNI 7860:2015 dan AISC

341-10

Denah bangunan yang akan digunakan disamakan dengan dua penelitian

sebelumnya, yaitu 12 lantai 3 bentang dengan 1 bentang bresing dan 18 lantai 5

bentang dengan 2 bentang bresing. Denah bangunan yang terbreis diagonal dan

bangunan yang terbreis V terbalik juga disamakan. Berikut adalah penjelasan

penamaan bangunan yang digunakan seperti terlihat pada Tabel 1.3. Denah-denah

bangunan yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.8 dan Gambar 1.9 untuk

bangunan terbreis diagonal, sedangkan denah-denah bangunan terbreis V terbalik

terlihat pada Gambar 1.10 dan Gambar 1.11. Tampak samping bangunan terbreis

diagonal yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.12, sedangkan tampak

samping bangunan terbreis V terbalik yang digunakan dapat dilihat pada Gambar

1.13. Pada Gambar 1.14 terdapat Respons Spektrum Gempa Rencana Kota

Jayapura.


Tabel 1.3. Penjelasan Kode Bangunan yang Digunakan

No Kode Penjelasan Kode

1 31J12 Bangunan dengan 3 bentang, 1 RTE, terletak di Jayapura, 12 lantai

2 52J18 Bangunan dengan 5 bentang, 2 RTE, terletak di Jayapura, 18 lantai

3 D Bangunan terbreis eksentris berbentuk diagonal

4 V Bangunan terbreis eksentris berbentuk V terbalik

5 ST Skenario Sistem Tunggal (RTE)

6 SG Skenario Sistem Ganda (RTE dan RMK)

Gambar 1.8. Denah Bangunan 31J12 – D


Gambar 1.9. Denah Bangunan 52J18 – D

Gambar 1.10. Denah Bangunan 31J12 – V Terbalik


Gambar 1.9. Denah Bangunan 52J18 – V Terbalik


Gambar 1.12. Tampak Samping Bangunan Terbreis Diagonal

Gambar 1.13. Tampak Samping Bangunan Terbreis V Terbalik


Gambar 1.14. Respons Spektrum Gempa Rencana Kota Jayapura

1.5. Metodologi Penelitian

Secara garis besar untuk penelitian ini terdapat dua skenario yang akan diteliti

dan terdapat dua tipe bangunan mid rise building, yaitu bangunan 12 lantai dan 18

lantai. Masing-masing tipe bangunan tersebut dibedakan menjadi dua bentuk

bresing, yaitu bresing bentuk V terbalik dan bentuk diagonal yang akan dijadikan

sebagai objek penelitian. Keempat bangunan ini akan didesain menggunakan dua

skenario, yaitu skenario Sistem Tunggal (ST) yang menggunakan sistem Rangka

Terbreis Eksentris (RTE) dan skenario Sistem Ganda (SG) yang menggunakan

sistem gabungan antara sistem Rangka Terbreis Eksentris (RTE) dan sistem Rangka

Momen Khusus (RMK).

Penelitian dengan skenario Sistem Tunggal (ST) dimulai dengan preliminary

design terhadap kedua tipe bangunan dari masing-masing bentuk bresing dan

kemudian dengan menggunakan bantuan program CSI SAP2000 v18, dilakukan

pemodelan struktur bangunan secara tiga dimensi. Langkah berikutnya adalah

menentukan pembebanan yang terjadi terhadap struktur, antara lain beban mati,

beban hidup, dan beban gempa. Setelah pemodelan dan pembebanan struktur

dilakukan, dilanjutkan dengan pemeriksaan terhadap base shear pada joint

reaction. Bangunan didesain sedemikian rupa sehingga gaya akibat gempa

semaksimal mungkin dipikul oleh bresing eksentris saja. Setelah itu dilanjutkan

dengan capacity design sesuai dengan ketentuan RTE. Kemudian dilakukan


pemeriksaan terhadap persyaratan drift bangunan dan persyaratan 85% static

equivalent base shear. Apabila syarat-syarat yang telah ditentukan telah terpenuhi,

maka penelitian dilanjutkan dengan analisis kinerja bangunan dengan nonlinear

time history analysis. Namun, apabila syarat-syarat tersebut di atas ada yang belum

terpenuhi, maka bangunan harus didesain ulang sampai memenuhi semua

persyaratan yang ada.

Sama seperti skenario ST, penelitian dengan skenario Sistem Ganda (SG)

juga diawali dengan preliminary design, disusul dengan pemodelan struktur dengan

bantuan program CSI SAP2000 v18, serta pembebanan yang terjadi. Kemudian,

penelitian dilanjutkan dengan pemeriksaan terhadap base shear yang terjadi.

Apabila presentase base shear yang terjadi pada RMK kurang dari 25%, maka perlu

dilakukan desain kembali sampai presentase base shear yang terjadi pada RMK

dapat mencapai 25%. Setelah syarat presentase base shear RMK berhasil mencapai

25%, penelitian dilanjutkan dengan capacity design sesuai dengan ketentuan RTE

dan RMK. Selanjutnya, seperti skenario ST, dilakukan pemeriksaan terhadap

persyaratan drift bangunan dan persyaratan 85% static equivalent base shear.

Semua syarat-syarat tersebut harus dipenuhi terlebih dahulu, baru dapat

melanjutkan penelitian ke analisis kinerja bangunan dengan nonlinear time history

analysis.

Ringkasan metodologi penelitian untuk sistem tunggal dan sistem ganda

akan disajikan dalam bentuk flowchart seperti pada Gambar 1.15 dan Gambar 1.16

berikut.


Gambar 1.15. Flowchart Metodologi Penelitian Sistem Tunggal (ST)

Start

Preliminary Design

Pemodelan 3D dengan SAP2000

Pembebanan

Capacity Design

Pengecekan drift

Nonlinear Time History Analysis

Kesimpulan

Finish


Gambar 1.16. Flowchart Metodologi Penelitian Sistem Ganda (SG)

Start

Preliminary Design

Pemodelan 3D dengan SAP2000

Pembebanan

Pemeriksaan terhadap SG

(Base Shear RMK ≥ 25%)

Capacity Design

Pengecekan drift

Nonlinear Time History Analysis

Kesimpulan

Finish


1.6. Sistematika Penulisan

Penulisan dalam penelitian ini akan dibagi menjadi lima bab, berikut adalah

penjelasan isi dari masing-masing bab:

Bab 1: Pendahuluan

Dalam bab ini akan dijelaskan tentang latar belakang, perumusan masalah,

tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, metodologi penelitian, dan

sistematika penulisan.

Bab 2: Landasan Teori

Pada bagian ini akan dijelaskan tentang konsep perhitungan sistem Rangka

Terbreis Eksentris (RTE), capacity design, modeling struktur dengan

Program SAP2000 v18, dan juga mengenai nonlinear time history analysis.

Bab 3: Prosedur Perencanaan

Bab ini akan menjelaskan mengenai informasi umum perencanaan, contoh

perhitungan RTE, dan juga penjelasan perhitungan nonlinear time history

analysis dengan Program SAP2000 v18.

Bab 4: Hasil dan Analisis

Bagian ini akan menyajikan hasil perhitungan dan desain bangunan, serta

pembahasan hasil.

Bab 5: Kesimpulan Penelitian

Bagian ini berisikan tentang kesimpulan dari hasil penelitian.

back to toc: master index: help: ukp:

1. pendahuluan · sistem struktur dengan rangka ruang yang lengkap memikul beban gravitasi,...

Documents