Pendahuluan
Gempa bumi merupakan suatu fenomena
alam yang tidak dapat dihindari, tidak dapat diramalkan kapan terjadi dan berapa
besarnya, serta akan menimbulkan kerugian baik harta maupun jiwa bagi daerah
yang ditimpanya dalam waktu relatif singkat (Adrayazi, 2006).
Provinsi Banda Aceh merupakan salah satu dari daerah Indonesia yang masuk ke
dalam zona lima rawan gempa. Gempa dapat mengakibatkan kerusakan pada struktur
sehingga struktur tersebut tidak bisa digunakan lagi. Tantangan atau permasalahan tersebut mendorong para insinyur sipil
mempelajari lebih dalam lagi tentang rekayasa gempa, dimulai dari perilaku dan
pengaruhnya dan dari situlah para insinyur sipil merencanakan suatu struktur
pada gedung dapat meminimalisir pengaruh gempa terhadap gedung tersebut.
Semakin
tinggi suatu gedung, penggunaan struktur rangka untuk menahan gaya lateral
akibat beban gempa menjadi kurang ekonomis karena akan menyebabkan dimensi
struktur kolom dan balok akan semakin besar serta jumlah tulangan yang
diperlukan juga akan semakin banyak. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kekakuan dan kekuatan struktur terhadap gaya lateral dapat digunakan kombinasi antara struktur rangka dengan dinding
geser. Dengan adanya hubungan yang rigid antara kolom, balok
dan dinding geser akan memungkinkan terjadinya interaksi antara struktur rangka dan dinding geser secara menyeluruh
pada bangunan, dimana struktur rangka dan dinding geser akan
bekerja bersama-sama dalam menahan beban
yang bekerja baik itu beban gravitasi
maupun beban lateral (Triady et al., 2017)
Gempa bumi tersebut mempunyai risiko mengakibatkan terjadinya kerusakan bangunan, oleh karena itu diperlukan struktur yang kuat untuk memikul beban
struktur dan menahan gaya yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Salah satu cara perkuatan
struktur adalah dengan menggunakan shear wall.
Shear wall adalah dinding yang berfungsi sebagai pengaku yang menerus sampai ke pondasi
dan merupakan dinding inti untuk memperkaku bangunan yang dirancang untuk menahan gaya
geser, gaya lateral akibat gempa bumi.
Dengan adanya dinding geser yang kaku pada bangunan, sebagian besar beban gempa pada bangunan bertingkat akan terserap oleh dinding tersebut.
Dalam merancang
struktur bangunan bertingkat ada prinsip utama yang harus diperhatikan yaitu meningkatkan kekuatan struktur terhadap gaya lateral. Semakin tinggi bangunan semakin rawan pula bangunan tersebut dalam menahan gaya lateral, terutama gaya gempa.
Salah satu solusi alternatif yang digunakan untuk meningkatkan kinerja struktur bangunan tingkat tinggi dalam mengatasi
simpangan horizontal adalah
dengan pemasangan dinding geser (shearwall).
Dinding geser adalah slab beton bertulang yang dipasang dalam posisi vertikal
pada sisi gedung tertentu yang berfungsi menambah kekakuan struktur dan menyerap gaya geser yang besar seiring dengan
semakin tingginya struktur. Fungsi dinding geser dalam
suatu struktur bertingkat juga penting untuk menopang lantai pada struktur dan memastikannya tidak runtuh ketika terjadi
gaya lateral akibat gempa. Ketika dinding geser ditempatkan pada lokasi-lokasi tertentu yang cocok dan strategis, dinding tersebut dapat digunakan secara ekonomis untuk menyediakan tahanan beban horizontal yang diperlukan.
Rumusan masalah
yang akan dibahas adalah menganalisis struktur gedung BPJN Aceh dari lantai 2 sampai
lantai atap berbahan
material baja terhadap kombinasi beban dan kekakuannya, Serta membandingkan ukuran wide flange
yang lebih ekonomis dan ditambahkan elemen dinding geser atau
shear wall pada struktur Gedung BPJN Aceh.
Menurut
(Smith et al., 1996)
peraturan (codes) pembebanan mendefinisikan
beban seperti beban mati, beban hidup, beban gempa, beban angin untuk perencanaan
suatu struktur. Perencana harus memberikan beban yang lebih besar pada perencanaan
struktur baja. Kondisi tersebut dinamakan beban nominal. Tiap-tiap beban nominal
dikalikan dengan faktor beban. Faktor beban diberikan ketika analisis struktur
baja agar didapatkan kombinasi beban yang paling kritis dan beban tersebut
digunakan untuk perencanaan struktur baja. Metode ini dikenal dengan metode
ultimit (batas) atau Load and Resistance
Factor Design (LRFD). Kurva
tegangan � regangan untuk baja mutu tinggi dapat dilihat pada Gambar 1
Gambar 1
Kurva tegangan � regangan baja
(Sumber: (Smith et al.,
1996))
Menurut (Dewobroto, 2006) konsep perencanaan
batas yang digunakan dalam peraturan baja Indonesia yaitu SNI 03-1729-2002
mengadopsi peraturan AISC-LRFD. Load and Resistance Factor Design (LRFD) adalah metode perencanaan struktur
sedemikian sehingga pada saat dibebani dengan berbagai kombinasi beban
terfaktor yang direncanakan, maka kondisi batasnya tidak dilampaui. Kondisi
batas (limit state) adalah kondisi
dimana struktur atau komponen struktur yang ada menjadi tidak fit (kondisi yang menyebabkan
ketidaknyamanan atau kerusakan atau bahkan keruntuhan). Untuk setiap kondisi batas
sistem struktur harus memenuhi Ru
≤ φ Rn.
Menurut (Rahmania, 2018)
Pengertian struktur Struktur
adalah sarana untuk menyalurkan beban dalam bangunan ke dalam tanah. Fungsi
struktur dalam bangunan adalah untuk melindungi suatu ruang tertentu terhadap
iklim, bahayabahaya yang ditimbulkanalam dan menyalurkannya semua macam beban
ke tanah. Adapun macam-macam struktur sebagai berikut: Macam-macam struktur 1.
Struktur Rangka 2. Struktur Dinding Geser 3. Struktur Core 4. Struktur Dinding
Pemikul 5. Struktur Gantung 6. Struktur Pondasi 1. Struktur Rangka Pengertian :
Dalam struktur bangunan bertingkat tinggi, struktur rangka merupakan grid
persegi teratur yang terdiri dari kolom vertical dan balok horizontal yang
dihubungkan di suatu bidang yang menggunakan sambungan kaku.
Elemen-Elemen Linier Dalam Merancang Struktur Bangunan Tinggi Dengan Struktur Rangka Struktur rangka merupakan suatu elemen linier yang berbentuk struktur bagian atas bangunan, dimana hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merancang elemen linier tersebut antara lain : 1. Bidang Momen Dengan mengetahui bidang momen pada balok dan balok portal maka arsitek dapat merancang system struktur yang efisien dalam ukuran balok serta mengetahui di bagian mana dari balok yang memerlukan tulangan terbanyak. Tinggi balok sama dengan seperduabelah bentang. h = 1/12 xl h = lebar atau tinggi balok L= lebar bentang 2. Struktur portal Ada berbagai macam struktur portal yang digunakan dalam merancang struktur bangunan, antara lain : a. Portal tunggal (1Bentang) b. portal bertingkat (1bentang) c. portal majemuk (2 bentang).
Shear Wall adalah jenis struktur dinding yang berbentuk beton bertulang yang biasanya dirancang untuk menahan geser, gaya lateral akibat gempa bumi. Dengan adanya Shear Wall / dinding geser yang kaku pada bangunan, sebagian besar beban gempa akan terserap oleh dinding geser tersebut.
Dinding geser� biasanya ditempatkan di� luar, di dalam ataupun� berupa� inti� yang� memuat� ruang� lift� atau� tangga. Perencanaan� dinding� geser �yang� baik� tidak terlepas� dari� pemilihan bentuk dinding, lokasi� penempatannya� pada� denah� serta bentuk ragam keruntuhannya.
Dinding geser pada dasarnya dapat dibagi menjadi system terbuka� dan sistem� tertutup.� Sistem terbuka terdiri dari unsur linear tunggal atau gabungan unsur yang tidak lengkap melingkupi ruang geometris, seperti bentuk L, X, V, Y, T, H.� Sebaliknya sistem tertutup melingkupi ruang geometris seperti bentuk persegi, segitiga, persegi panjang dan bulat. Bentuk dan penempatan dinding geser sendiri mempunyai akibat yang besar terhadap struktur apabila dibebani �secara lateral (Wolfgang, 1977).
Untuk letak pemasangan dinding geser yang biasa di gunakan dilapangan dapat di lihat dari Gambar 2.2.
Gambar 2
Beberapa Tipe Dinding Geser di Lapangan
(Sumber: �(Nur et al., 2011)
Metode Penelitian
1.
Data Struktur
Gedung
Untuk membuat model tiga dimensi gedung
dalam penelitian ini maka dibutuhkan
data-data dimensi keseluruhan
dari komponen struktur gedung. Data tersebut didapatkan dari gambar rencana
gedung. Model tiga dimensi dapat dilihat
pada Gambar 4. Data struktur Gedung Perkantoran dapat dilihat pada Tabel 1
Gambar
3
Gedung
Perkantoran BPJN Aceh
Tabel 1
Data Struktur Gedung
|
No. |
Kriteria |
Studi Kasus |
|
1 |
Sistem Struktur |
Sistem tunggal/Portal |
|
2 |
Fungsi Gedung |
Perkantoran |
|
3 |
Jumlah Lantai |
6 |
|
4 |
Tinggi Total |
24 m |
|
5 |
Lokasi |
Banda Aceh |
|
6 |
Jenis Tanah |
Tanah Sedang |
|
7 |
Material Struktur |
Beton Bertulang dan
Baja WF |
2. Data Material
Struktur gedung didesain
menggunakan bahan beton bertulang dengan mutu dan persyaratan sesuai dengan SNI 03-2847-2013 dan PPURG 1987 sebagai
berikut:
Kuat tekan beton = K300 (balok dan lantai)
Tegangan leleh tulangan = 400 MPa
Beban yang direncanakan terdiri
dari beban mati, beban hidup
dan beban gempa. Untuk beban mati
dan beban hidup sesuai dengan persyaratan
PPURG 1987 dan SNI 1727-2013. Beban mati pada gedung dapat dilihat
pada Tabel 2. Beban hidup
pada gedung dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2
Beban Mati pada Gedung
|
No. |
Kriteria |
Berat (KN/m3) |
|
1 |
Beton bertulang |
24 |
|
2 |
Lapisan aspal |
14 |
|
3 |
Curtain wall kaca |
0,6 |
|
4 |
Langit- langit dan penggantung |
0,2 |
|
5 |
Finishing lantai |
22 |
|
6 |
Marmer, granit per
cm tebal |
0,24 |
|
7 |
Instalasi plumbing |
0,25 |
Sumber: PPURG 1987
Tabel 3
Beban
Mati pada Gedung
|
No. |
Jenis Beban |
Berat (KN/m3) |
|
1 |
Ruang Kerja Pegawai |
2,87 |
|
2 |
Ruang Kerja Kepala |
1,92 |
|
3 |
Koridor |
3,83 |
|
4 |
Ruang Pertemuan |
4,79 |
|
5 |
Atap datar |
0,96 |
|
6 |
Atap untuk dudukan
tampungan air |
4,79 |
|
7 |
Helipad |
2,87 |
Sumber: SNI 1726-2012
Beban gempa menggunakan
analisis riwayat waktu beban gempa.
Riwayat waktu yang digunakan
dalam analisis menggunakan akselerogram El
Centro dengan percepatan puncak 0,319 g dan durasi selama 12 detik seperti yang ada pada Gambar 5.
Riwayat waktu gempa harus disesuaikan terlebih dahulu dengan percepatan tanah puncak lokasi yang ditinjau. Berdasarkan SNI 1726-2012 percepatan tanah puncak Banda Aceh didapatkan dari Gambar 5
Gambar
5
Gempa El Centro
Gambar 6
Kondisi PGA
Banda Aceh
Berdasarkan Gambar 6 nilai PGA Banda Aceh digunakan sebesar 0,214 g. Berdasarkan SNI 1726-2012 untuk kelas situs SD dan nilai PGA 0,214 g maka didapatkan nilai FPGA sebesar 1,371. Sehingga untuk mendapat PGAM digunakan persamaan.
PGAM = FPGA x PGA
PGAM = 1,371 x 0,214
PGAM = 0,293g
3. Pemodelan Gedung
Gedung dimodelkan dan dianalisis menggunakan program berbasis elemen hingga seperti pada Gambar 6. Gedung yang dimodelkan adalah gedung tanpa shear wall, gedung existing, dan gedung modifikasi. Model modifikasi adalah model dengan penempatan posisi shear wall yang berbeda dari existing berdasarkan parameter eksentrisitas. Denah pemodelan gedung dapat dilihat pada Gambar 7 sampai Gambar 9.
Gambar
7
Pemodelan 3D non Shearwall
Gambar
8
Pemodelan 3D shearwall
4.
Tahapan Analisis
Analisis
dilakukan dengan cara memodelkan struktur gedung ke dalam program SAP 2000 hingga berupa balok,
kolom, pelat lantai dan shear wall sesuai data
yang digunakan. Setelah pemodelan
selesai maka selanjutnya dilakukan analisis dengan menggunakan beban gempa riwayat waktu
sehingga didapatkan
parameter periode fundamental dan respons
struktur. Berikut penjelasan tahapan analisis dengan bantuan program SAP 2000:
a.
Tahapan yang pertama kali dilakukan adalah persiapan literatur yang sesuai dengan topik
pembahasan yang akan dianalisa.
b.
Memodelkan struktur Gedung Balai Pelaksanaan Jalan
Nasional-I Banda Aceh dengan menggunakan
software SAP 2000 dan data Struktur yang digunakan sesuai dengan data-data yang didapatkan dari perencanaan gedung tersebut.
c.
Menganilisis kombinasi-kombinasi
pembebanan yang digunakan
pada program sesuai SNI 1726-2013;
d.
Setelah analisis pembebanan,
kemudian struktur dianalisis untuk� mengetahui� gaya� dalam,� dan perpindahan struktur sesudah ditambahkan shear wall pada struktur
tengah gedung dengan struktur tanpa shear wall. Selanjutnya akan dibandingkan respon struktur sesudah ditambahkan shear wall dengan struktur tanpa shear wall.
Sistem struktur pada bangunan ini menggunakan PIPA SCH20 ∅24'' t=0.5'' untuk kolom
induk profil WF1 60x20 untuk balok utama,
profil WF2 40x20 dan WF3 (35x17,5) untuk balok yang dipakai pada struktur lantai 2 sedangkan WF4 (30x15) digunakan pada lantai 3 sampai lantai atap. Hasil output untuk salah satu kolom SCH20 yang dihasilkan oleh
SAP untuk beban ultimit dan tahanan pada struktur Non shearwall dan
struktur shearwall dapat dilihat pada Tabel 4.1
Tabel 4
Rasio PU dan ΦPN pada Kolom SCH20 Tower 1 Struktur
Non Shearwall
|
Lantai |
No.
Frame |
Profil |
Rasio |
Beban
Ultimit (Pu) kg |
Beban
Tahanan (ΦPn) Kg |
|
1 |
59 |
SCH 20 |
4.396 |
163009 |
37126 |
|
2 |
177 |
SCH 20 |
0.437 |
129667 |
300608 |
|
3 |
515 |
SCH 20 |
0.274 |
98238 |
362082 |
|
4 |
639 |
SCH 20 |
0.098 |
66890 |
362082 |
|
5 |
1075 |
SCH 20 |
0.079 |
35489 |
400254 |
Sumber:
SAP 2000 Analisis
Tabel 5
Rasio Pu dan ΦPn pada Kolom SCH20 Tower 1 Struktur Shearwall
|
Lantai |
No.
Frame |
Profil |
Rasio |
Beban
Ultimit (Pu) Kg |
Beban
Tahanan (ΦPn) Kg |
|
1 |
59 |
SCH20 |
0,456 |
180046 |
402801 |
|
2 |
733 |
SCH20 |
0,331 |
127515 |
404032 |
|
3 |
617 |
SCH20 |
0,224 |
88019 |
406135 |
|
4 |
957 |
SCH20 |
0,073 |
55194 |
406135 |
|
5 |
1075 |
SCH20 |
0,044 |
26489 |
409677 |
Sumber:
SAP 2000 Analisis
Dari
tabel diatas dapat dilihat bahwa
struktur non shearwall
pada penampang kolom SCH20
pada lantai 1 sampai lantai 5 tersebut memiliki rasio lebih besar dibandingkan
rasio yang telah ditambahkan struktur shearwall.
Perbandingan momen lentur dan gaya geser antara Struktur Non Shearwall
dan Struktur Shearwall dapat dilihat pada gambar 9 grafik garis dibawah ini.
Gambar 9
Perbandingan momen lentur
dan geser antara Struktur non
shearwall dan Struktur Shearwall
pada kolom SCH20 Tower 1
sumber : SAP 2000 Analisis
Pada grafik perbandingan diatas dapat kita
simpulkan bahwa momen lentur pada struktur non shearwall
pada lantai 1 sampai lantai 5 lebih besar dibandingkan struktur shearwall, pada lantai 1 momen lentur non shearwall lebih kecil lalu
meningkat pada lantai 3 dan
4. Non shearwall memiliki
ketidakstabilan terhadap momen geser, sedangkan
pada struktur Shearwall
memiliki kestabilan terhadap momen lentur dan momen geser, oleh karena itu stuktur bangunan
ini sangat baik apabila ditambahkan
shearwall.
Kapasitas momen tahanan lentur
untuk struktur Shearwall cukup bagus. Rasio antara Momen ultimit dengan
momen tahanan berkisar antara 0,026 � 0,226. Apabila rasio
tersebut semakin mendekati angka 1 berarti struktur tersebut semakin kritis (tidak aman). Sebaliknya, semakin mendekati angka 0 berarti batang tersebut semakin aman. Pada penelitian kembali ini rasio yang timbul adalah mendekati
angka 0, artinya kapasitas momen tahanan yang diberikan oleh stuktur Shearwall cukup bagus dalam menahan beban lentur. Momen tahanan
lentur dan geser pada Shearwall menjadi lebih besar serta
menjadikan sistem ini lebih kaku
dan lebih kokoh.
Pemasangan dinding geser /shearwall pada struktur gedung tersebut dengan bentuk struktur
seperti yang telah dibahas dapat meningkatkan
kekakuan struktur. Kapasitas momen tahanan lentur pada balok untuk shearwall cukup
bagus. Rasio antara momen ultimit dengan
momen tahanan berkisar antara 0,01 � 0,08. Apabila rasio
tersebut semakin mendekati angka 1 berarti batang tersebut semakin kritis (tidak aman). Sebaliknya, semakin mendekati angka 0 berarti batang tersebut semakin aman. Pada penelitian kembali ini rasio yang timbul adalah mendekati
angka 0, artinya kapasitas momen tahanan yang diberikan oleh balok pada struktur shearwall cukup bagus dalam menahan
beban lentur. Untuk dimensi balok yang sudah diperkecil pada penelitian ini ternyata menghasilkan momen tahanan lentur
yang besar. Momen ultimit
pada shearwall lebih kecil karena sistem
ini lebih kaku dan lebih kokoh. Hal ini
karena adanya pengekang lateral yaitu dinding geser (shearwall).
BIBLIOGRAFI
Adrayazi, E. (2006). Disain Ulang Struktur
Dinding Geser Asrama Mahasiswa Unand. Tugas Akhir Strata, 1Google Scholar.
Dewobroto, W. (2006). Evaluasi Kinerja
Bangunan Baja Tahan Gempa dengan SAP2000. Jurnal Teknik Sipil, 3(1),
7�24.Google Scholar
Nur, E., Biemond, B. J., Otten, H.,
Brandjes, D. P., Schnog, J. B., & Group, C. S. (2011). Oxidative stress in
sickle cell disease; pathophysiology and potential implications for disease
management. American Journal of Hematology, 86(6), 484�489.Google Scholar
Rahmania, A. S. (2018). Pengaruh
Kombinasi Core Stability Exercise Dan Jalan Tandem Terhadap Penurunan Resiko
Jatuh Pada Lansia Di Posyandu Lansia Junrejo Kota Batu. University of
Muhammadiyah Malang. Google Scholar
Smith, G. D., Yoon, D. Y., Jaffe, R. L.,
Colby, R. H., Krishnamoorti, R., & Fetters, L. J. (1996). Conformations and
structures of poly (oxyethylene) melts from molecular dynamics simulations and
small-angle neutron scattering experiments. Macromolecules, 29(10),
3462�3469.Google Scholar
Triady, F., Makmur, T., & Irwan, I.
(2017). Prospek Pengolahan Daun Nipah Sebagai Bahan Baku Pembungkus Tembakau di
Desa Keude Jrat Manyang Kecamatan Tanah Pasir Kabupaten Aceh Utara. Jurnal
Ilmiah Mahasiswa Pertanian, 2(1), 116�126.Google Scholar
Wolfgang, S. (1977). High Rise Building
Structures. New York: John Wiley & Sons.Google Scholar
|
Copyright holder : Fakhrul Razi, Yulia
Hayati, Teuku Budi Aulia (2021) |
|
First publication right: |
|
This article is licensed under:
|
