volume xiii no.1 maret 2012 issn : 977 evaluasi...

Volume XIII No.1 Maret 2012 ISSN : 977 – 19799705

Hendramawat Aski Safarizki | 1

EVALUASI PENGGUNAAN BRESING BAJA

DALAM MENINGKATKAN KINERJA STRUKTUR

BETON TAHAN GEMPA

(STUDI KASUS: GEDUNG V FAKULTAS TEKNIK UNS)

Hendramawat Aski Safarizki

Alumni Program Pasca Sarjana, Fakultas Teknik Sipil,

Universitas Sebelas Maret Surakarta (UNS)

Abstrak

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja struktur eksisting dan setelah penambahan

bresing baja pada Gedung V Fakultas Teknik UNS dalam menerima beban gempa. Kinerja

struktur dianalisis dengan prosedur Analisis Dinamik Riwayat Waktu berdasarkan SNI 03-1726-

2002, Nonlinear Static Pushover Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 356), dan Metode

Koefisien yang Diperbaki (FEMA 440). Berdasarkan hasil analisis pushover diperoleh target

perpindahan struktur eksisting untuk arah X sebesar 0,118 m dan arah Y sebesar 0,132 m.

Kinerja struktur eksisting berada pada batas antara Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP)

dengan sendi plastis telah terjadi pada kolom. Setelah penambahan bresing target perpindahan

struktur berkurang baik pada arah X maupun Y. Sendi plastis yang muncul dapat dikurangi

bahkan tidak muncul pada kolom untuk tinjauan arah Y dengan penambahan bresing IWF

300x300x10x15. Berdasarkan analisis dinamik riwayat waktu kinerja batas layan struktur

eksisting tidak aman untuk tinjauan gempa El Centro pada arah Y sedangkan untuk batas ultimit

masih aman. Setelah penambahan bresing kinerja batas layan dan batas ultimit struktur aman

untuk semua akselerogram gempa yang digunakan. Berdasarkan rasio simpangan antar tingkat

(δm) terhadap batas layan untuk arah X dan Y dimensi bresing IWF 300x300x10x15 memiliki

nilai rasio yang lebih kecil dibandingkan penggunaan bresing dengan dimensi yang lain.

Kata Kunci: analisis pushover, analisis riwayat waktu, bresing, gedung beton bertulang,

This research was conducted to determine the performance of Engineering Faculty Building V

UNS existing structure and after used of steel bracing in order to receive seismic load.

Structure performance are evaluated using dynamic time history analysis, Nonlinear Static

Pushover Displacement Coefficient Method (FEMA 356), and Improvement Displacement

Coefficient Method (FEMA 440). The target displacement from pushover analysis of existing

structure in X direction 0,188 m and in Y direction 0,132 m. Performance of existing structure

are between Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP) and plastic hinge occurred in column.

After adding bracing the target displacement is reduce in booth X and Y direction. Plastic

hinges that occurred can be reduce even eliminated in Y direction after adding bracing IWF

300x300x10x15. Based on time history analysis the structure performance in service limit is

unsafe for El Centro in Y direction and still safe for ultimate limit. After adding bracing the

performance of service limit and ultimate limit safe for all earthquake accelerogram. Based on

ratio of drift to service limit for X and Y direction bracing IWF 300x300x10x15 have the lowest

ratio compare to another dimension of bracing.

Keywords: bracing, pushover analysis, reinforced concrete building, time history analysis

PENDAHULUAN

Penurunan kinerja yang terjadi pada

suatu struktur dapat diakibatkan oleh kurang

sempurnanya desain, pelaksanaan konstruksi

yang tidak sesuai desain, perubahan fungsi

banguan, dan terjadinya bencana alam yang

mempengaruhi perilaku pembebanan pada

struktur. Penurunan kinerja dapat mengurangi

tingkat keamanan dan umur layan struktur

bangunan.

Penurunan kinerja yang terjadi pada

umumnya muncul bertahap dan terkadang


2 | Hendramawat Aski Safarizki

tidak tampak jelas secara visual. Walaupun

telah terjadi penurunan kinerja namun

bangunan masih berdiri tegak. Struktur yang

telah mengalami penurunan kinerja yang

kemudian mengalami perubahan pembebanan

memliki kemungkinan lebih besar untuk

rusak atau bahkan runtuh. Gempa merupakan

salah satu penyebab terjadinya perubahan

pembebanan pada struktur yang tidak dapat

diramalkan kapan terjadinya. Perlu dilakukan

penilaian kecukupan kinerja dan keamanan

struktur bangunan eksisting sebelum

terjadinya bencana yang tidak diinginkan.

Untuk mengurangi pengaruh gaya

horizontal yang terjadi akibat beban gempa

dapat dilakukan dengan beberapa cara

diantaranya dengan menambahkan elemen

struktur diagonal (bracing), dinding geser,

atau dengan mengubah hubungan antara

elemen struktur. Diantara beberapa cara

perkuatan struktur eksisting, bresing efektif

digunakan dalam memberikan kekakuan dan

kekuatan lebih tinggi sehingga dapat

menahan deformasi yang mungkin terjadi.

Penggunaan bresing baja sebagai

perkuatan struktur beton memiliki kelebihan

dalam sisi ekonomi, tidak menambah berat

struktur secara signifikan, mudah dalam

pengaplikasian, tidak terlalu merusak ruang

yang sudah ada, dan dapat disesuaikan

dengan kekuatan serta kekakuan yang

diperlukan. Penggunaan bresing sebagai

perkuatan struktur perlu diatur sedemikian

rupa sehingga dapat efektif dan tidak

mengganggu dari segi arsitektural.

Struktur Gedung V Fakultas Teknik

UNS memiliki beberapa kelemahan pada

desain perencanaannya. Beberapa kelemahan

desain Struktur Gedung V Fakultas Teknik

UNS diantaranya:

1. Tidak memperhitungkan pengaruh

bukaan lantai (void) pada arah

memanjang bangunan.

2. Masih menggunakan peraturan lama

dalam perhitungan gempa.

3. Tidak adanya perhitungan tonjolan

bidang muka dan selasar penghubung

dengan gedung di sebelahnya.

Selain kelemahan desain dan peraturan

yang digunakan saat perencanan, pada

Gedung V Fakultas Teknik UNS terjadi

perubahan kinerja yang secara visual ditandai

oleh adanya retak. Dengan adanya

kelemahan-kelemahan pada perencanaan dan

munculnya tanda terjadinya perubahan

kinerja maka perlu dilakukan penilaian

kecukupan kekuatan, kekakuan dan

keandalan struktur eksisting serta penanganan

yang dapat dilakukan agar kinerja gedung

eksisting dapat mengantisipasi perubahan

beban khususnya gempa yang mungkin

terjadi di masa yang akan datang.

Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui kinerja struktur existing Gedung

V Fakultas Teknik UNS dalam menerima

beban gempa yang mungkin terjadi serta

mengetahui kinerja struktur setelah

penambahan bresing sebagai alternatif solusi

perbaikan kinerja struktur.

METODE PENELITIAN

Langkah-langkah dalam penelitian ini

yaitu meliputi pemodelan struktur gedung

eksisting yang akan dievaluasi berdasarkan

data-data yang dimiliki, dan kemudian

dilakukan identifikasi permasalahan yang ada

pada struktur eksisting untuk kemudian dari

upaya perkuatan yang direncanakan

diharapkan terjadi perbaikan kinerja struktur.

Bagan alir dalam penelitian ini seperti terlihat

pada Gambar 1.

Kinerja struktur dianalisis dengan

prosedur Analisis Dinamik Riwayat Waktu

berdasarkan kriteria SNI 03-1726-2002,

Nonlinear Static Pushover Metode Koefisien

Perpindahan (FEMA 356), dan Metode

Koefisien yang Diperbaki (FEMA 440).

Analisis dilakukan dengan bantuan software

ETABS v.9.7.0 dengan memasukkan batasan-

batasan sesuai dengan yang tercantum dalam

kriteria SNI 03-1726-2002, FEMA 356, dan

FEMA 440.



DATA:

- Denah struktur existing

- Dimensi elemen

struktur

- Mutu beton dan baja

MULAI

Pembebanan gravitasi

Analisis gempa

Analisis dinamik linier Pushover analisis

Peraturan FEMA 356 Peraturan FEMA 440

Hasil Analisis

SELESAI

KESIMPULAN

Perkuatan

struktur

Cek performa dengan

Kondisi di Lapangan

tidak

ya

Bracing

Peraturan SNI 2002

Gambar 1. Bagan Alir Penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN

Struktur Eksisting

Struktur Gedung V Fakultas Teknik

UNS mengunakan mutu beton K-225 dengan

baja tulangan lentur U-32 dan tulangan geser

U-24. Berdasarkan hasil pengkuran struktur

eksisting dan data skunder yang ada, maka

dilakukan pemodelan kembali dengan

menggunakan software ETABS v.9.7.0

Struktur eksisting dimodelkan dalam bentuk

struktur 3 dimensi seperti terlihat pada

Gambar 2.

Gambar 2. Model 3 Dimensi Struktur

Gedung V

Beban yang bekerja pada struktur

terdiri dari beban mati, beban hidup, dan

beban gempa. Beban gempa yang digunakan



mengacu pada Uniform Building Code 1997

(UBC-97) yang telah diadaptasi dalam

Standar Perencanaan Ketahanan Gempa

untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 03-

1726-2002). Perhitungan beban gempa

dilakukan dengan bantuan program ETABS.

Berdasarkan SNI 03-1726-2002

diperoleh nilai waktur getar bangunan (T)

untuk struktur eksisiting sebesar 0,7133 detik,

faktor reduksi gempa (R) sebesar 8,5, dan

faktor keutamaan gedung (I) adalah 1. Nilai

Ca dan Cv diperoleh dengan mengunakan

respons spektrum gempa wilayah gempa 3

pada kondisi tanah sedang seperti pada

Gambar 3. Berdasarkan Gambar 3. maka

diperoleh nilai faktor Ca sebesar 0,23 dan Cv

sebesar 0,33. Nilai T, R, I, Ca, dan Cv

kemudian digunakan sebagai input pada

program ETABS seperti terlihat pada Gambar

4.

Gambar 3. Respons Spektrum Gempa

wilayah Gempa 3

Setelah dilakukan input pembebanan pada

model struktur termasuk input beban gempa

kemudian dilakukan analisis statik linier

dengan program ETABS. Analisis statik

linier menghasilkan nilai beban gempa statik

yang terjadi pada struktur. Nilai beban gempa

statik kemudian digunakan sebagai beban

lateral pada analisis pushover

Gambar 4. Input beban gempa pada program

ETABS

Analisis Pushover Struktur Eksisting

Analisis pushover dilakukan dalam dua

tahap yang pertama struktur diberi beban

gravitasi (kombinasi beban mati dan beban

hidup yang direduksi). Analisis tahap

pertama belum memperhitungkan kondisi

non-linier. Analisis kemudian dilanjutkan

dengan memberikan pola beban lateral yang

diberikan secara monotonic bertahap.

Intensitas pembebanan lateral ditingkatkan

sampai komponen struktur yang paling lemah

berdeformasi yang menyebabkan

kekakuannya berubah secara signifikan

(terjadi leleh dari penampang).

Analisis diulangi sebanyak jumlah

komponen yang mencapai kondisi batas

kekuatannya (leleh). Untuk setiap tahapan

beban, gaya dalam dan deformasi elastis

maupun plastis dihitung dan direkam.

Perpindahan titik kontrol versus gaya geser

dasar untuk setiap tahapan beban diplotkan

untuk menggambarkan respons perilaku non-

linier struktur yaitu kurva pushover.

Keseluruh tahapan analisis pushover

dilakukan dengan bantuan program ETABS.

Berdasarkan kurva hasil analisis

pushover untuk arah Y. Didapatkan nilai

waktu getar alami efektif (Te) sebesar 0,971

detik untuk arah X dan 1,083 detik untuk arah

Y. Hasil analisis pushover selanjutnya

digunakan untuk evaluasi kinerja struktur.

Metode Koefisien Perpindahan

(FEMA 356)

Dihitung target perpindahan dengan

Metode Displacement Coefficient FEMA 356

untuk arah X dan Y.



a. Metode Koefisien Perpindahan

(FEMA 356) untuk arah X

Te = 0,971

C0 = 1,35 (FEMA 356 Tabel 3-2 untuk

bangunan 4 lantai)

Ts = 0,60 (waktu getar karakteristik)

C1 = 1,00 (untuk Te ≥ Ts)

C2 = 1,10 (T > Ts, Framing type 1 kinerja

Life Safety, FEMA 356 Tabel 3-3)

C3 = 1,00 (perilaku kekakuan pasca-leleh

bernilai positif)

Sa = 0,33/0,971

= 0,340

δt = g2π

TSCCCC

2

ea3210

δt = 0,118 m

b. Metode Koefisien Perpindahan (FEMA

356) untuk arah Y

Te = 1,083


bangunan 4 lantai)

Ts = 0,60 (waktu getar karakteristik)

C1 = 1,00 (untuk Te ≥ Ts)

C2 = 1,10 (T > Ts, Framing type 1 kinerja

Life Safety, FEMA 356 Tabel 3-3)


bernilai positif)

Sa = 0,33/1,083

= 0,305

δt = g2π

TSCCCC

2

e

a3210

δt = 0,132 m

Metode Koefisien Perpindahan yang

Diperbaiki (FEMA 440)

Rumusan target perpindahan yang

digunakan sama seperti pada Metode

Displacement Coefficient FEMA 356.

Mengalami modifikasi dan perbaikan dalam

menghitung faktor C1 dan C2.

a. Metode Koefisien Perpindahan yang

Diperbaiki (FEMA 440) untuk arah X

Te = 0,971


bangunan 4 lantai)

C1 = 1,0113 (Te < 1)

C2 = 1,00 (untuk Te > 0,7)


bernilai positif)

Sa = 0,33/0,971

= 0,340

δt = g2π

TSCCCC

2

ea3210

δt = 0,109 m

b. Metode Koefisien Perpindahan yang

Diperbaiki (FEMA 440) untuk arah Y

Te = 1,083

C0 = 1,35

C1 = 1,00 (untuk Te > 1)

C2 = 1,00 (untuk Te > 0,7)

C3 = 1,00

Sa = 0,33/1,083

= 0,305

δt = g2π

TSCCCC

2

ea3210

δt = 0,120 m

Evaluasi Kinerja Struktur Eksisting

Berdasarkan target perpindahan hasil

evaluasi dengan menggunakan Metode

Koefisien Perpindahan (FEMA 356) dan

Metode Koefisien Perpindahan yang

Diperbaiki (FEMA 440) seperti terlihat pada

Tabel 1. didapatkan untuk arah X nilai

terbesar adalah 0,118 m sedangkan untuk

arah Y sebesar 0,132 m.

Tabel 1. Target perpindahan

Kriteria

Target perpindahan

(m)

Arah X Arah Y

Koef.Perpindahan

(FEMA 356) 0,118 0,132

Koef.Perpindahan

(FEMA 440) 0,109 0,120

Berdasarkan target perpindahan pada

arah X sebesar δt = 0,118 m dan

membandingkannya dengan data pushover

pada Tabel 2 didapatkan hasil bahwa pada

step 3 nilai perpindahan telah melewati target

perpindahan dan kinerja struktur berada pada

batas antara Life Safety (LS) - Collapse

Prevention (CP). Berdasarkan hasil analisis

pushover diketahui pula bahwa pada step 3

sendi plastis telah terjadi pada kolom seperti

tampak pada Gambar 5



Tabel 2. Step pushover struktur eksisting arah X

Step Displacement

Base

Force A-B

B -

IO

IO-

LS

LS-

CP

CP-

C

C-

D

D-

E >E TOTAL

0 0,0000 0,0000 1425 1 0 0 0 0 0 0 1426

1 0,0139 138,1341 989 413 24 0 0 0 0 0 1426

2 0,0985 708,3317 910 180 265 71 0 0 0 0 1426

3 0,1834 1136,0563 850 166 263 146 0 1 0 0 1426

4 0,2352 1375,1334 850 165 263 147 0 0 1 0 1426

5 0,2352 1370,2860 842 155 261 166 0 1 1 0 1426

6 0,2458 1416,6461 839 155 264 165 0 0 3 0 1426

7 0,2458 1409,9658 839 153 266 164 0 1 3 0 1426

8 0,2469 1414,8475 838 154 266 164 0 0 4 0 1426

9 0,2469 1410,8971 835 153 255 178 0 1 4 0 1426

10 0,2498 1423,6445 835 153 255 178 0 0 5 0 1426

Gambar 5. Kinerja struktur eksisting arah X pada step 3

Berdasarkan target perpindahan pada

arah Y sebesar δt = 0,132 m dan

membandingkannya dengan data pushover

pada Tabel 3 didapatkan hasil bahwa pada

step 3 nilai perpindahan telah melewati target

perpindahan dan kinerja struktur berada pada

batas antara Life Safety (LS) - Collapse

Prevention (CP). Berdasarkan hasil analisis

pushover diketahui pula bahwa step 3 sendi

plastis telah terjadi pada kolom seperti

tampak pada Gambar 6.

Tabel 3. Step pushover struktur eksisting arah Y

Step Displacement

Base

Force A-B

B-

IO

IO-

LS

LS-

CP

CP-

C

C-

D

D-

E >E TOTAL

0 0,0000 0,0000 1424 2 0 0 0 0 0 0 1426

1 0,0230 175,6184 1165 257 4 0 0 0 0 0 1426

2 0,1070 527,2800 1038 270 114 4 0 0 0 0 1426

3 0,1922 749,2733 927 299 122 78 0 0 0 0 1426

4 0,2765 928,6495 899 309 116 101 0 1 0 0 1426

5 0,3014 979,3483 897 310 116 101 0 0 2 1 1427

6 0,3014 964,0965 864 320 112 126 0 1 2 1 1426

7 0,3335 1028,7340 864 320 112 126 0 0 3 1 1426

8 0,3335 1025,2256 845 329 113 133 0 2 3 1 1426

9 0,3489 1054,3707 845 329 113 133 0 0 5 1 1426

10 0,3489 1051,9940 838 332 112 137 0 1 5 1 1426



Gambar 6. Kinerja struktur eksisting arah Y pada step 3

Analisis Respons Dinamik Riwayat Waktu

Analisis pushover memiliki

keterbatasan karena bersifat monotonik

sehingga dilakukan pula prosedur analisis

dinamik riwayat waktu dengan bantuan

program ETABS. Sesuai dengan persyaratan

pada SNI 03-1726-2002 maka digunakan 4

buah akselerogram dari 4 gempa yang

berbeda yaitu El Centro, gempa Kobe, gempa

Northridge dan gempa Northwest China.

Dari hasil analisis struktur diperoleh data

simpangan tingkat (di) dan simpangan antar

tingkat (δm). Selanjutnya untuk mengetahui

bahwa struktur aman atau tidak berdasarkan

kinerja batas layan SNI 03-1726-2002 maka

simpangan antar tingkat (δm) dibatasi dengan

kriteria batas layan δm < (0,03/R) x tinggi

tingkat yang bersangkutan.

Sedangkan untuk memenuhi persyaratan

kinerja batas ultimit gedung maka simpangan

antar tingkat tidak boleh melampaui 0,02 kali

tinggi tingkat yang bersangkutan.

Berdasarkan kriteria SNI 03-1726-2002

didapatkan hasil bahwa kinerja batas layan

tidak aman untuk tinjauan analisis dengan

gempa El Centro pada arah Y sedangkan

untuk batas ultimit masih aman untuk semua

analisis seperti terlihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Kriteria Batas Layan dan Batas Ultimit SNI 03-1726-2002 struktur eksisting untuk

Arah Y

Tingkat Tinggi Tinjauan di δm

Batas

layan

Kontrol

Kinerja δm x ξ Batas Ultimate

Kontrol

Kinerja

0,03/RxH Batas layan 0,02xH Batas ultimit

Roof

20.85 El Centro 0,1423 0,0441 0,0201 Tidak Aman 0,0017 0,1140 Aman

Story3 15.15 El Centro 0,0982 0,0101 0,0176 Aman 0,0004 0,1000 Aman

Story2 10.15 El Centro 0,0881 0,0268 0,0176 Tidak

Aman 0,0010 0,1000 Aman

Story1 5.15 El Centro 0,0613 - - - - - -

Roof 20.85 Kobe 0,0265 0,0108 0,0201 Aman 0,0001 0,1140 Aman

Story3 15.15 Kobe 0,0157 0,0047 0,0176 Aman 0,0001 0,1000 Aman

Story2 10.15 Kobe 0,0110 0,0041 0,0176 Aman 0,00005 0,1000 Aman

Story1 5.15 Kobe 0,0069 - - - - - -

Roof 20.85 Northridge 0,0371 0,0026 0,0201 Aman 0,0001 0,1140 Aman

Story3 15.15 Northridge 0,0345 0,0049 0,0176 Aman 0,0002 0,1000 Aman

Story2 10.15 Northridge 0,0296 0,0103 0,0176 Aman 0,0004 0,1000 Aman

Story1 5.15 Northridge 0,0193 - - - - - -

Roof 20.85 Nwchina 0,0173 0,0067 0,0201 Aman 0,0004 0,1140 Aman

Story3 15.15 Nwchina 0,0106 0,0025 0,0176 Aman 0,0001 0,1000 Aman

Story2 10.15 Nwchina 0,0081 0,0038 0,0176 Aman 0,0002 0,1000 Aman

Story1 5.15 Nwchina 0,0043 - - - - - -

Roof 20.85 Bengkulu 0,0236 0,0069 0,0201 Aman 0,0303 0,1140 Aman

Story3 15.15 Bengkulu 0,0167 0,0036 0,0176 Aman 0,0162 0,1000 Aman

Story2 10.15 Bengkulu 0,0131 0,0032 0,0176 Aman 0,0144 0,1000 Aman

Story1 5.15 Bengkulu 0,0099 - - - - - -



Struktur dengan Perkuatan Bresing Baja

Penambahan elemen bresing baja

dilakukan untuk meningkatkan kinerja

struktur eksisting. Penempatan elemen

bresing baja pada sisi kanan kiri bangunan

dan pada posisi kolom tangga sesuai dengan

letak terjadinya sendi plastis hasil analisis

pushover struktur eksisting.

Bresing yang dipakai menggunakan

sistem bresing vertikal konsentris tipe X-

braced. Analisis yang dilakukan sama seperti

pada analisis kondisi eksisting dengan target

perpindahan mengikuti kriteria FEMA 356,

FEMA 440, dan kinerja sesuai SNI 03-1726-

2002.

Dari hasil perhitungan perancangan

bresing maka dipilih profil IWF

200x200x8x12 yang memenuhi syarat

sebagai bresing ditinjau dari kondisi

kekakuan lateral ketika beban bekerja dan

kestabilan yang dibutuhkan pada beban

ultimit rencana. Spesifikasi profil IWF

200x200x8x12 sebagai berikut:

Luas tampang (Ag) = 6353 mm2

Lebar sayap (B) = 200 mm

Jari-jari penampang (r) = 50,2 mm

Selanjutnya dilakukan analisis

pushover dan analisis respons dinamik

riwayat waktu pada model struktur dengan

penambahan elemen bresing baja IWF

200x200x8x12 dengan tahapan analisis

seperti pada struktur eksisting.

Dilakukan pula analisis dengan

melakukan perubahan ukuran dimensi

bresing yang digunakan menjadi IWF

300x300x10x15 dan IWF 500x200x10x16

dengan penempatan tetap. Hal ini dilakukan

untuk mengetahui perilaku struktur dengan

penggunaan bresing yang berbeda.

Analisis Pushover Struktur dengan

Bresing

Hasil analisis pushover dengan variasi

dimensi bresing yang digunakan untuk

tinjauan berdasarkan FEMA 356 dan FEMA

440 dapat dilihat pada Tabel 5. dan 6.

Berdasarkan data pada Tabel 5. dan 6. dapat

dihitung persentase berkurangnya target

perpindahan. Sebagai contoh untuk

penggunaan bresing IWF 200x200x8x12

berdasarkan FEMA 356 maka persentase

berkurangnya target perpindahan adalah

sebagai berikut:

% = %100bresing tanpa

bresing)dengan bracing tanpa(x

T

TT

% = %100118,0

)099,0118,0(x

% = 16,68 %

Hasil perhitungan untuk jenis bresing

yang lain dapat dilihat pada Tabel 7 dan

grafik pada Gambar

Tabel 5. Kinerja struktur berdasarkan FEMA

356

Kriteria Tanpa Bresing Bresing 200 Bresing 300 Bresing 500

X Y X Y X Y X Y

C0 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35

C1 1 1 1 1,11 1 1,23 1 1,17

C2 1,1 1,1 1,1 1 1,1 1 1,1 1

C3 1 1 1 1 1 1 1 1

Sa 0,34 0,31 0,41 0,64 0,44 0,75 0,46 0,70

Ts 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Te 0,97 1,08 0,81 0,51 0,75 0,44 0,71 0,47

G 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81

0,12 0,13 0,10 0,06 0,09 0,06 0,09 0,06

Tabel 6. Kinerja struktur berdasarkan FEMA

440

Kriteria Tanpa Bresing Bresing 200 Bresing 300 Bresing 500

X Y X Y X Y X Y

C0 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35 1,35

C1 1,01 1 1,02 1,05 1,02 1,07 1,03 1,06

C2 1 1 1 1,01 1 1,02 1 1,02

C3 1 1 1 1 1 1 1 1

Sa 0,340 0,305 0,41 0,64 0,44 0,75 0,46 0,70

Ts 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6

Te 0,971 1,083 0,81 0,51 0,75 0,44 0,71 0,47

G 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81

0,109 0,120 0,09 0,06 0,09 0,05 0,08 0,06

Berdasarkan grafik pada Gambar 7.

terlihat bahwa peningkatan dimensi bresing

tidak selalu efektif dalam mengurangi

perpindahan yang terjadi. Pada arah X

peningkatan bresing menjadi IWF

500x200x10x16 dapat lebih mengurangi

perpindahan yang terjadi daripada IWF

300x300x10x15. Sedangkan pada arah Y



peningkatan bresing menjadi IWF

500x200x10x16 tidak mengurangi

perpindahan sebaik bresing dengan IWF

300x300x10x15.

Tabel 7. Persentase berkurangnya target

perpindahan

Kriteria

Bresing

200

Bresing

300

Bresing

500

X Y X Y X Y

FEMA

356

16,

68

52,

29

22,

35

54,

53

26,

78

53,

57

FEMA

440

16,

15

49,

48

21,

63

55,

74

25,

68

53,

00

Pada struktur eksisting sendi plastis

muncul pada balok dan kolom dengan kriteria

kinerja struktur berada pada batas antara Life

Safety (LS) - Collapse Prevention (CP).

Dengan penambahan bresing sendi plastis

yang muncul pada balok dan kolom dapat

dikurangi bahkan tidak muncul pada kolom

dengan penambahan bresing IWF

300x300x10x15 untuk tinjauan arah Y seperti

tampak pada Gambar 8.

Gambar 7. Grafik persentase berkurangnya

target perpindahan

Gambar 8. Kinerja struktur arah Y dengan

bresing IWF 300x300x10x15

Analisis Respons Dinamik Riwayat Waktu

Struktur dengan Bresing

Berdasarkan hasil analisis respon

dinamik riwayat waktu serta hasil analisis

pada variasi dimensi bresing maka dapat

dihitung rasio simpangan antar tingkat (δm)

terhadap batas layannya. Sebagai contoh

untuk kondisi eksisting pada arah X dengan

gempa El Centro maka rasio simpangan

antar tingkat (δm) terhadap batas layannya

adalah sebagai berikut:

Rasio δm = layan batas

δm

Rasio δm = 0,0201

0159,0

Rasio δm = 0,7904

Hasil perhitungan rasio simpangan

antar tingkat (δm) terhadap batas layan

kemudian dibuat dalam bentuk grafik. Hasil

perhitungan rasio simpangan antar tingkat

(δm) terhadap batas layannya dengan variasi

dimensi bresing dan tinjauan gempa yang

berbeda dapat dilihat pada Gambar 9 -

Gambar 13 untuk arah X dan Gambar 14 -

Gambar 18 untuk arah Y.

Gambar 9. Rasio δm terhadap batas layan

arah X Gempa El Centro


arah X Gempa Kobe




arah X Gempa Northridge


arah X Gempa NW China


arah X Gempa Bengkulu


arah Y Gempa El Centro


arah Y Gempa Kobe


arah Y Gempa Northridge


arah Y Gempa NW China


arah Y Gempa NW China



Berdasarkan grafik rasio simpangan

antar tingkat (δm) terhadap batas layan

terlihat bahwa untuk arah Y dimensi bresing

IWF 300x300x10x15 memiliki nilai rasio

yang lebih kecil dibandingkan bresing dengan

dimensi yang lain. Sedangkan untuk arah X

memiliki nilai yang bervariasi untuk masing-

masing akselerogram gempa dengan rasio

simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas

layan antara dimensi bresing IWF

300x300x10x15 dan bresing IWF

500x200x10x16.

SIMPULAN

Berdasarkan hasil analisis dan

pembahasan yang telah dilakukan dapat

ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Kinerja struktur eksisiting

a). Berdasarkan analisis pushover

didapatkan hasil target perpindahan

yang terjadi pada struktur eksisting

untuk arah X sebesar 0,118 m

sedangkan arah Y sebesar 0,132 m.

b). Kinerja struktur eksisting Gedung V

Fakultas Teknik UNS berada pada

batas antara Life Safety (LS) -

Collapse Prevention (CP) dengan

sendi plastis telah terjadi pada kolom.

c). Berdasarkan kriteria SNI 03-1726-

2002 melalui analisis dinamik

riwayat waktu diketahui bahwa

kinerja batas layan struktur eksisting

tidak aman untuk tinjauan analisis

dengan gempa El Centro pada arah Y

sedangkan untuk batas ultimit masih

aman untuk semua akselerogram

gempa yang digunakan.

2. Kinerja struktur setelah penambahan

bresing

a). Setelah penambahan bracing target

perpindahan struktur berdasarkan

analisis pushover berkurang baik itu

pada arah X maupun Y. Kinerja

struktur dengan bracing untuk arah X

dan Y lebih baik jika dibandingkan

struktur eksisting.

b). Dengan penambahan bracing sendi

plastis yang muncul pada balok dan

kolom dapat dikurangi bahkan tidak

muncul pada kolom untuk tinjauan

arah Y dengan penambahan bracing

IWF 300x300x10x15.

c). Berdasarkan kriteria SNI 03-1726-

2002 melalui analisis dinamik

riwayat waktu kinerja batas layan dan

batas ultimit struktur dengan

penambahan bracing aman untuk

semua akselerogram gempa yang

digunakan.

d). Berdasarkan rasio simpangan antar

tingkat (δm) terhadap batas layan

terlihat bahwa untuk arah X dan Y

dimensi bracing IWF

300x300x10x15 memiliki nilai rasio

yang lebih kecil dibandingkan

bracing dengan dimensi yang lain.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah, M.K. 2005. “Comparative Study of

Conventional Seismic Retrofitting

Techniques”. Prosiding. Eleventh

International Colloquium on

Structural and Geotechnical

Engineering Cairo 17-19 May 2005.

Ain Shams University Faculty of

Engineering Department of Structural

Engineering. Cairo

American Society of Civil Engineer - WRC.

1971. Plastic Design in Steel, a

Guide and Commentary. United

States.

ASCE. 2000. Prestandard and Commentary

for the Seismic Rehabilitation of

Buildings, FEMA 356 Report.

Federal Emergency Management

Agency, Washington, DC.

ATC. 1996. Seismic Evaluation and Retrofit

of Concrete Buildings, ATC-40

Report, Volumes 1 and 2. Applied

Technology Council, Redwood City,

California.

ATC-55. 2004. “Improvement of Nonlinear

Static Seismic Analysis Procedures”,

FEMA 440. Applied Technology

Council, Redwood City, California.

Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata

Cara Perencanaan Ketahanan

Gempa untuk Bangunan Gedung

(SNI 03-1726-2002). Jakarta.


Cara Perencanaan Pembebanan

untuk Rumah dan Gedung (SNI 03-

1727-1989). Jakarta.


Cara Perencanaan Struktur Baja



untuk Bangunan Gedung (SNI 03-

1729-2002). Jakarta.

Balbuena, G dan Kunz, J., 2009, “Fixing

Steel Braced Frames to Concrete

Structures for Earthquake

Strengthening”, Prosiding 2009

NZSEE Conference, New Zealand.

Barros, R.C., dan Almeida, R. 2005.

“Pushover Analysis of Asymmetric

Three-Dimensional Building

Frames”. Jurnal of Civil Engineering

and Mangement vol. XI, No 1, 3-12.

www.jeem.vgtu.lt. 19 Agustus 2010.

Boen, Teddy. 2006. “Yogya Earthquake 27

May 2006, Structural Damage

Report. http://www.

eeri.org/site/reconnaissance-

activities/67-indonesia/197-m63java.

13 Mei 2010”. EERI Special

Earthquake Report-August 2006.

Oakland, CA. USA.

Dewobroto, W (2006).’Evaluasi Kinerja

Bangunan Baja Tahan Gempa

dengan SAP 2000’ : Jurnal Teknik

Sipil, Vol. 3 , No. 1, Januari 2006

Maheri, M.R. dan Akbari, R. 2003. “Seismic

Behaviour Factor, R, For Steel X-

Braced and Knee-Braced RC

Buildings”. Jurnal Engineering

Structures 25 (2003) 1505–1513

www.elsevier. com/locate/engstruct.

30 Agustus 2010.

Ministry of Education, Culture, Sports,

Science and Technology, 2006,

“Seismic Retrofitting Quick

Reference, School Facilities that

Withstand Earthquakes, Examples of

Seismic Retrofitting”, Tokyo.

Pranata, Y.A., 2006. “Evaluasi Kinerja Beton

Bertulang Tahan Gempa dengan

Pushover Analysis (Sesuai ATC-40,

FEMA 356 dan FEMA 440)”. Jurnal

Teknik Sipil. Universitas Kristen

Maranatha. Bandung.

Salmon, C.G.& John E. Johnson.1996.

Struktur Baja Desain dan Perilaku 2

Edisi Ketiga. Jakarta: Gramedia.

Schodek, Daniel L. 1999. Struktur. Jakarta:

Erlangga.

Schueller, Wolfgang. 1998. Struktur

Bangunan Tingkat Tinggi. Bandung:

PT ERESCO

Sugano, 1989, “Study of the Seismic

Behaviour of Retrofitted Reinforced

Concrete Buildings”, Prosiding

ASCE ’89 Structures Congress, San

Francisco, CA.

Viswanath K.G, Prakash K.B., dan Anant

Desai. 2010. Seismic Analysis of Steel

Braced Reinforced Concrete Frames.

International Journal Of Civil And

Structural Engineering Volume 1. No

1. 2010.

http://ipublishing.co.in/jcandsevol1no

12010/EIJCSE1010.pdf. 30 Agustus

2010.

Youssefa, M.A., Ghaffarzadehb, H., dan

Nehdia, M. 2007. “Seismic

Performance of RC Frames With

Concentric Internal Steel Bresing”.

Jurnal Engineering Structures 29

(2007) 1561–156. www.

elsevier.com/locate/ engstruct. 30

Agustus 2010.

http://ipublishing.co.in/jcandsevol1no12010/EIJCSE1010.pdf

http://ipublishing.co.in/jcandsevol1no12010/EIJCSE1010.pdf

volume xiii no.1 maret 2012 issn : 977 evaluasi...

Documents