A. Perb Perban andi dinga ngan n hasi hasill anal analis isaa Stru Strukt ktur ur Rang Rangka ka Pemi Pemiku kull Mome Momen n Bias Biasaa (SRP (SRPMB MB)) denga dengan n 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 terjadinya pelelehan pertama, sambil mempertahanka mempertahankan n kekuatan kekuatan dan kekakuan 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 gayagaya gaya yang yang bekerja bekerja melalu melaluii aksi aksi lentur lentur,, geser geser dan aksial aksial disebu disebutt dengan dengan Sistem Sistem Rangka 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 terjamin dengan baik. Hal ini dapat tercapai tercapai apabila apabila batang-batang batang-batang horizontal horizontal (balok) (balok) harus leleh lebih dahulu sebelum terjadi kerusakan-kerusa kerusakan-kerusakan kan batang vertikal vertikal (kolom). (kolom). Hal ini berarti berarti bahwa akibat pengaruh gempa rencana, rencana, sendi-sendi sendi-sendi plastis di dalam struktur struktur gedung hanya pada ujung-ujung balok dan pada kaki-kaki kolom. Sistem rangka psemikul momen dapat dikelompokkan sebagai berikut : 1.
Sist Sistem em Rang Rangka ka Pemi Pemiku kull Mom Momen en Bia Biasa sa (SRP (SRPMB MB)) ata atau u elas elasti ticc penu penuh h
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.
Sist Sistem em Rangk Rangkaa Pemi Pemiku kull Mome Momen n Men Menen engah gah (SRP (SRPMM MM)) atau atau Dakta Daktail il Pars Parsia iall
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.
Sist Sistem em Rang Rangka ka Pem Pemikul ikul mome momen n Khu Khusu suss (SRP (SRPM MK)
Pada Pada dasarn dasarnya ya daktil daktilita itass dibagi dibagi atas atas beberap beberapaa jenis. jenis. Hal ini terjad terjadii karena karena adanya adanya beberapa beberapa pengertian pengertian yang timbul. timbul. Pengertian Pengertian daktilitas daktilitas dapat ditinjau dari tiga jenis metode (strain), Lengkungan (curvature perhitungan perhitungan.. Daktilitas Daktilitas dapat ditinjau ditinjau dari segi tegangan strain), (curvature), ), dan Lendutan (displacement (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 φ y 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:
Daktilitas Lengkungan (Curvature Ductility) Balok
Balok AB Balok BD Balok DF Balok GH Balok HJ Balok JL Balok LN
SRPMB (350/450) Tumpu Tumpua Lapanga an n Kiri n Kanan
Pengaruh (%)
SRPMK (350/450) Tumpu Tumpu Lapanga an an Kiri n Kanan
Tumpu an Kiri
Lapanga n
Tumpu an Kanan
6,389
6,389
6,389
9,23
9,23
9,23
30,78
30,78
30,78
6,389
8,14
6,389
9,23
9,23
9,23
30,78
11,81
30,78
6,389
8,14
6,389
9,23
9,23
9,23
30,78
11,81
30,78
3,668
3,668
3,668
6,937
6,937
6,937
47,12
47,12
47,12
3,668
8,14
4,444
6,937
9,23
6,937
47,12
11,81
35,94
4,444
8,14
3,668
6,937
9,23
6,081
35,94
11,81
39,68
3,668
8,14
4,747
6,081
9,23
6,937
39,68
11,81
31,57
37,46
19,56
35,24
Rata-rata
KOLOM
As (mm2) SRPMB SRPMK
LANTAI 1 LANTAI 2
4559,28
2411,52
4559,28
2411,52
DAKTILITAS KURVATUR SRPMB SRPMK 1,8172
2,372
1,8172
2,372
PERSENTASE (%) 23,4 23,4
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) u y.
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: KOLOM
As (mm2) SRPMB SRPMK
LANTAI 1 LANTAI 2
4559,28
2411,52
4559,28
2411,52
DAKTILITAS PERPINDAHAN SRPMB SRPMK 1,273
1,456
1,309
1,561
PERSENTASE (%) 12,57 16,14
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 STRUKTUR KONDISI 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
D
H
STRUKTUR
(mm)
(mm)
D/H
PERFOMANCE LEVEL
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 SRPMB
Lantai 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 2
10.5 6.5
5.91 4.44
0.47 3.948
34.28 47.14
Memenuhi 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)
Atap
Drift Δs (mm) Drift Δm (mm) Syarat drift (mm) Keterangan
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
DISPLACEMENT
RASIO
STATUS MENURUT
SAAT KONDISI
SAAT KONDISI
(B/A)
SNI 03-1726-2002
LELEH PERTAMA
ULTIMATE (mm)
(mm)
(B)
SRPMB
(A) 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 ratarata 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 ρ s= 13,23 %, kuat tekan berbeda 5,94 %, regangan beton terkekang berbeda 3,35 % dan regangan beton ultimit berbeda 2,68 %. Sebaiknya ε 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 .
