A. Perbandingan hasil analisa Struktur Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) dengan

Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)

Daktilitas adalah kemampuan suatu struktur untuk mengalami simpangan pasca elastik

yang besar secara berulang kali dan bolak-balik akibat beban gempa yang menyebabkan

terjadinya pelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup,

sehingga struktur itu tetap berdiri walaupun sudah berada dalam kondisi ambang keruntuhan.

Sistem rangka ruang di dalam komponen-komponen struktur dan join-joinnya menahan gaya-

gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial disebut dengan Sistem Rangka

Pemikul Momen.

Faktor daktilitas suatu struktur gedung merupakan dasar bagi penentuan beban gempa

yang bekerja pada struktur gedung, karena itu tercapainya tingkat yang diharapkan harus

terjamin dengan baik. Hal ini dapat tercapai apabila batang-batang horizontal (balok) harus

leleh lebih dahulu sebelum terjadi kerusakan-kerusakan batang vertikal (kolom). Hal ini

berarti bahwa akibat pengaruh gempa rencana, sendi-sendi plastis di dalam struktur gedung

hanya pada ujung-ujung balok dan pada kaki-kaki kolom.

Sistem rangka psemikul momen dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) atau elastic penuh

Struktur yang memiliki daktilitas tingkat 1 dengan nilai faktor daktilitas sebesar 1.0 yang

harus direncanakan agar tetep berperilaku elastic saat terjadi gempa kuat dan hanya

dipakai untuk wilayah gempa 1 dan 2.

2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) atau Daktail Parsial

Seluruh tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai faktor daktilitas anta struktur

gedung yang elastik penuh 1.0 dan struktur gedung yang daktail penuh sebesar 5.3 dan

hanya digunakan pada wilayah gempa 3 dan 4.

3. Sistem Rangka Pemikul momen Khusus (SRPMK)

Pada dasarnya daktilitas dibagi atas beberapa jenis. Hal ini terjadi karena adanya

beberapa pengertian yang timbul. Pengertian daktilitas dapat ditinjau dari tiga jenis metode

perhitungan. Daktilitas dapat ditinjau dari segi tegangan (strain), Lengkungan (curvature),

dan Lendutan (displacement).

a. Daktilitas Tegangan (Strain Ductility)

Pengertian dasar dari daktilitas adalah kemampuan dari material/ struktur untuk menahan

tegangan plastis tanpa penurunan yang drastis dari tegangan. Daktilitas yang sangat

berpengaruh pada struktur dapat tercapai pada panjang tertentu pada salah satu bagian

dari struktur tersebut. Jika tegangan inelastik dibatasi dengan panjang yang sangat

pendek, maka akan terjadi penambahan yang besar pada daktilitas tegangan. Daktilitas

tegangan merupakan daktilitas yang dimiliki oleh material yang digunakan.

Namun dalam tugas ini, karena mutu material yang digunakan adalah sama, maka

daktilitas tegangan tidak dapat dibandingkan, sehingga perbandingan hasil daktilitas

tegangan tidak ditinjau.

b. Daktilitas Lengkungan (Curvature Ductility)

Pada umumnya sumber yang paling berpengaruh dari lendutan struktur inelastis adalah

rotasi pada sambungan plastis yang paling potensial. Sehingga, ini sangat berguna untuk

menghubungkan rotasi per unit panjang (curvature) dengan moment bending ujung.

Daktilitas lengkungan maksimum dapat ditunjukan sebagai berikut,

Dimana φm adalah lengkungan maksimum yang akan timbul, dan φy adalah lengkungan

pada saat leleh. Curvature ductility ini merupakan daktilitas yang diberikan oleh

penulangan struktur.

Dari hasil analisis diperoleh nilai Curvature ductility antara bangunan yang di desain

dengan SRPMB dan SRPMK sebagai berikut:

Balok

Daktilitas Lengkungan (Curvature Ductility)Pengaruh (%)

SRPMB (350/450) SRPMK (350/450)

Tumpuan Kiri

Lapangan

Tumpuan

Kanan

Tumpuan Kiri

Lapangan

Tumpuan

Kanan

Tumpuan Kiri

Lapangan

Tumpuan

KananBalok AB

6,389 6,389 6,389 9,23 9,23 9,23 30,78 30,78 30,78

Balok BD

6,389 8,14 6,389 9,23 9,23 9,23 30,78 11,81 30,78

Balok DF

6,389 8,14 6,389 9,23 9,23 9,23 30,78 11,81 30,78

Balok GH

3,668 3,668 3,668 6,937 6,937 6,937 47,12 47,12 47,12

Balok HJ

3,668 8,14 4,444 6,937 9,23 6,937 47,12 11,81 35,94

Balok JL 4,444 8,14 3,668 6,937 9,23 6,081 35,94 11,81 39,68Balok

LN3,668 8,14 4,747 6,081 9,23 6,937 39,68 11,81 31,57

Rata-rata 37,46 19,56 35,24

KOLOMAs (mm2)

DAKTILITAS KURVATUR PERSENTASE

(%)SRPMB SRPMK SRPMB SRPMK

LANTAI 1 4559,28 2411,52

1,8172 2,37223,4

LANTAI 2 4559,28 2411,52

1,8172 2,37223,4

Dapat dilihat dari hasil analisis daktilitas lengkungan di atas bahwa pengaruh desain

menggunakan SRPMB dengan desain menggunakan SRPMK meningkatkan daktilitas

lengkungan sebesar 37, 46% pada daerah tumpuan kiri, 19, 56% pada daerah lapangan,

dan 35,24% pada daerah tumpuan kanan. Selain itu, daktilitas kolom juga mengalami

peningkatan sebesar 23,4% pada kolom lantai 1 maupun lantai 2. Dapat disimpulkan

desain menggunakan SRPMK sangat berpengaruh terhadap daktilitas lengkungan.

c. Daktilitas Lendutan (Displacement Ductility)

Daktilitas lendutan biasanya digunakan pada evaluasi struktur yang diberikan gaya

gempa. Daktilitas didefinisikan oleh rasio dari total lendutan yang terjadi Δ dengan

lendutan pada awal titik leleh (yield point) uy.

Pada struktur, ketika respon gempa yang terjadi melebihi beban rencana maka keadaan

deformasi inelastis harus tercapai. Ketika struktur mampu untuk merespon keadaan

inelastis tanpa penurunan kemampuan yang drastis, maka hal ini akan disebut dalam

keadaan daktail. Keadaan daktil yang sempurna terjadi pada saat ideal elastic/ perfectly

plastic (elastoplastic).

Dari hasil analisis diperoleh nilai daktilitas lendutan (displacement ductility) antara

bangunan yang di desain dengan SRPMB dan SRPMK sebagai berikut:

KOLOMAs (mm2)

DAKTILITAS PERPINDAHAN PERSENTASE

(%)SRPMB SRPMK SRPMB SRPMK

LANTAI 1 4559,28 2411,52

1,273 1,45612,57

LANTAI 2 4559,28 2411,52

1,309 1,56116,14

Dari hasil analisis di atas, dapat dilihat terjadi bahwa dengan menggunakan desain

SRPMK terjadi peningkatan daktilitas perpindahan sebesar 12, 57% pada lantai 1 dan

16,14% pada lantai 2 bila dibandingkan dengan desain SRPMB. Dapat disimpulkan,

dilihat dari segi daktilitas perpindahan, struktur juga mengalami peningkatan daktailitas

dimana struktur yang di desain dengan SRPMK lebih daktail bila dilihat dari segi

daktilitas perpindahan.

Perbandingan pola keruntuhan hasil analisis pushover antara struktur yang di desain dengan

SRPMB dan SRPMK

Tabel Gaya Deser Dasar pada Struktur

SISTEM STRUKTURKONDISI LELEH PERTAMA KONDISI ULTIMATE

BASE SHEAR (N) BASE SHEAR (N)

SRPMB 191110.34 -41464.94

SRPMK 218509.54 170355.27

Tabel Performance Level Struktur

SISTEM

STRUKTUR

D HD/H PERFOMANCE LEVEL

(mm) (mm)

SRPMB 4.289 10100 0.0004 INMEDIATE OCCUPANCY

SRPMK 419.108 10100 0.0414 LIFE SEFETY

KINERJA BATAS LAYAN

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, maka berdasarkan Pasal 8.1.2

SNI 03-1726-2002 dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan

struktur gedung menurut Pasal 8.1.1 tidak boleh melampaui 0.03/R kali tinggi tingkat yang

bersangkutan atau 30 mm bergantung yang mana yang nilainya terkecil.

KINERJA BATAS ULTIMATE

Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antar-tingkat

maksimum struktur gedung akibat pengaruh Gempa Rencana dalam kondisi struktur gedung di

ambang keruntuhan.

Untuk Struktur Gedung beraturan ξ = 0.7 R

Untuk Struktur Gedung Tidak beraturan ξ = (0.7 X R)/faktor skala

Tabel Kinerja Batas Layan Struktur

Syarat drift = (0.03 / R) x h

SRPMBLantai ke- Hx (m) Δs

(mm) Drift Δs (mm) Syarat drift Δs

(mm) Keterangan

Atap 10.5 5.91 3.948 14.12 Memenuhi

2 6.5 4.44 1.47 19.41 Memenuhi

1 1.5 0.492 0.492 5.29 Memenuhi

SRPMK

Atap 10.5 5.91 0.47 34.28 Memenuhi 2 6.5 4.44 3.948 47.14 Memenuhi

1 1.5 0.492 0.492 12.85 Memenuhi

Tabel Kinerja Batas Ultimate

(SRPMB)

Untuk Struktur Gedung beraturan ξ = 0.7 R à 0.7 x 8.5 = 5.95

Syarat drift = 0.02 x h

(SRPMK)

Untuk Struktur Gedung beraturan ξ = 0.7 R à 0.7 x 3.5 = 2.45

Syarat drift = 0.02 x h

SRPMB

Lantai ke- Hx (m) Drift Δs (mm) Drift Δm (mm) Syarat drift

(mm)

Keterangan

Atap 10.5 3.948 20.81 30 Memenuhi

2 6.5 1.47 8.74 110 Memenuhi

1 1.5 0.492 2.92 30 Memenuhi

SRPMK

Atap 10.5 4.53 11.1 30 Memenuhi

2 6.5 12.08 29.596 110 Memenuhi

1 1.5 1.23 3.01 30 Memenuhi

Tabel Daktilitas Struktur secara Global

DESAIN DISPLACEMENT

SAAT KONDISI

LELEH PERTAMA

(mm)

(A)

DISPLACEMENT

SAAT KONDISI

ULTIMATE (mm)

(B)

RASIO

(B/A)

STATUS MENURUT

SNI 03-1726-2002

SRPMB 2.476279 4.289 1.74 DAKTAIL PARSIAL

SRPMK 30.21 419.108 13.87 DAKTAIL PENUH!

B. Teknik-teknik untuk meningkatkan daktilitas struktur:

1. Dengan melakukan perkuatan struktur diantaranya adalah dengan menggunakan:

a. GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer) Composite merupakan salah satu solusi

perkuatan untuk struktur yang banyak dipakai pada saat ini di dunia. Walaupun

material ini cukup mahal namun banyak keuntungan yang dapat diberikan bila

menggunakan GFRP yaitu merupakan material yang tahan korosi, mempunyai kuat

tarik yang tinggi, superior dalam daktilitas, beratnya ringan sehingga tidak

memerlukan perlatan yang berat untuk membawanya ke lokasi, selain itu dalam

pelaksanaan tidak mengganggu aktifitas yang ada pada daerah perbaikan struktur

tersebut. Penelitian ini menunjukkan bahwa perkuatan lentur dengan mengunakan

bahan GFRP dapat meningkatkan kapasitas beban lebih dari 50% jika dibandingkan

dengan balok tanpa perkuatan. Selain itu balok beton bertulang yang diperkuat

dengan 1,2, dan 3 lapis GFRP dapat meningkatkan daktilitas bila dibandingkan

dengan balok beton tanpa perkuatan.

b. CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer), dari penelitian yang telah dilakukan,

CFRP dapat meningkatkan daktilitas kurvatur dan momen pada eksperimen balok

terkekang CFRP dua lapis dibandingkan dengan balok tanpa pengekang CFRP dari

analisa teoritis. Persentase peningkatan daktilitas kurvatur yang terjadi mencapai rata-

rata 265 persen, sedangkan peningkatan momen sebesar rata-rata 45 persen.

2. Meretrofit kolom tersebut dengan cara meliliti kolom menggunakan tulangan transversal

yang berfungsi sebagai tulangan pengekang, tulangan transversal sebagai tulangan

pengekang mungkin digantikan oleh Fine Mesh (FM). Fine mesh cukup efektif bilamana

digunakan sebagai tulangan pengekang pada kolom beton dalam arti meningkatkan

daktilitas beton. Ini dibuktikan fine mesh pada kolom beton terkekang tulangan spiral

yang dibungkus lagi oleh fine mesh (CCFMS) memberi efektifitas pengekangan yang

setara dengan kolom beton terkekang tulangan spiral BJTP (CCS) dengan perbedaan

rasio tulangan s= 13,23 %, kuat tekan berbeda 5,94 %, regangan beton terkekang

berbeda 3,35 % dan regangan beton ultimit berbeda 2,68 %. Sebaiknya cu kolom beton

yang belum dirancang memikul beban gempa dapat diretrofit menggunakan fine mesh,

agar dapat meningkatkan daktilitas dari kolom tersebut. (Manaha, Yosimson Petrus:2008)

3. Dengan menambahkan bracing pada struktur tersebut. Dengan menambahkan bracing

pada struktur, maka akan terjadi penigkatan  perpindahan maksimum struktur, nilai

daktilitas struktur, maupun persentasi kenaikan kekuatan struktur terhadap gaya lateral,

dan dapat dibandingkan  x-bracing dan  spring yang lebih daktail dibandingkan portal

tanpa  x-bracing. Dengan demikian dapat diketahui bahwa pemberian  spring

mempengaruhi daktilitas pada struktur.

4. Memperbesar dimensi kolom (reinforcement concrete jacketing), dengan memperbesar

dimesi kolom dan menambahnya dengan tulangan, maka diharapkan kekuatan kolom

dalam menahan beban akan meningkat, dimana kekuatan kolom akan lebih besar

daripada kekuatan balok itu sendiri. Hal ini mengikuti konsep Sistem Rangka Pemikul

Momen Khusus yaitu “konsep balok lemah, kolom kuat”.

5. Untuk bangunan sampai lantai 20 penggunaan shear wall bisa jadi sebuah pilihan yang

baik. Untuk bangunan dengan lantai lebih dari 30 lantai, shear wall menjadi sangat

penting dengan perhitungan ekonomi dan kontrol lendutan lateral. Seperti yang sudah

diketahui bahwa kriteria dasar dari perancangan sebuah struktur adalah kekakuan,

kekuatan, dan daktilitas. Dinding struktur memiliki kemampuan yang baik dalam ketiga

kriteria tersebut. Keberadaan dinding struktur dapat meningkatkan kekakuan sistem

struktur. Hal ini dapat mereduksi lendutan yang terjadi akibat gaya gempa dengan arah

gerak yang sama dengan shear wall.