## EFEKTIVITAS SISTEM STRUKTUR BAJA DIAGRID PADA BANGUNAN TINGGI
(Effectiveness of Diagrid Steel Structure System in High Buildings)
:
Draga Hasan Saputra 1 , Pio Ranap Tua Naibaho 1
1 Program Studi Magister Teknik Sipil Universitas Tama Jagakarsa, E-mail: dragasaputra@gmail.com

## ABSTRAK
Diagrid  dikenal  sebagai  struktur  grid  yang bagian  eksterior  bangunannya  berbentuk diagonalisasi,  hal  ini sebagai salah satu pendekatan paling inovatif dan mudah beradaptasi dan berevolusi ke penggunaannya untuk gedung tinggi. Keuntungan dari sistem ini bahkan lebih besar daripada kerugiannya yang secara khusus kompleksitas dalam desain, konstruksi  sambungan  join  dan  biaya  tinggi  dari  struktur.  Oleh  karena  itu  studi  yang  berkaitan  dengan  struktur semacam  ini memiliki  ruang  lingkup  besar yang  sangat  diinginkan  untuk  masa  depan.  Analisis  yang  digunakan dinamik  linier  dari  berbagai  struktur  telah  dilakukan  dalam ETABS menggunakan  metoda  respon  spektrum.  Hasil analisis  dalam  hal top  storey  displacement , inter-storey  drift dan time  period telah  dibandingkan  untuk  memahami sistem  struktur  diagrid.  Pertama  perbandingan  antara  diagrid  dan  sistem  konvensional  telah  dianalisis  untuk menggambarkan  keunggulan  sistem  diagrid.  Perbandingan  ini  menggambarkan  pentingnya  diagrid  dalam pengurangan berbagai parameter beban lateral seperti top storey displacement , inter-storey drift dan time period . Nilai top storey  displacement untuk sistem konvensional arah x dan  y adalah  34,2%  dan  30,9% lebih tinggi dibandingkan sistem diagrid. Kedua perbandingan sistem diagrid dengan dan tanpa shear wall core . Dari hasil efek shear wall core dalam sistem diagrid , telah dianalisis bahwa shear wall core meningkatkan kinerja struktur diagrid. Lateral top storey displacement berkurang dari 48,2 mm menjadi 43,5 mm sehingga berkurang 10%.
Kata Kunci : Diagrid, Konvensional Frame, Shear Wall Core.

## ABSTRACT
Diagrid  also  known  as  diagonalized  grid  structure  have  emerged  as  one  of  the  most  innovative  and  adaptable approaches  and  have  evolved  to  the  point  of  making  its  use  non-exclusive  to  tall  buildings.  The  advantage  of  this system  thus  even  outweight  the  disadvantages  which  are  specifically  the  complexity  in  design,  joint  connection construction and the high cost of the structure. Therefore studies related to a structure of this kind which has a huge scope in the future are highly desirable. Analysis using linear dynamics of various structures has been carried out in ETABS using the spectrum response method. The analysis results in term of the top storey displacement, inter-storey drift and time  period have  been compared to  understand the diagrid structure system. The first comparison between diagrid and conventional system has been analysed to illustrate the superiorty of the diagrid system. This comparison illustrate the importance  of diagrid in reducing various lateral  load parameter such as top storey displacement,  inter- storey  displacement  and  time  period.  The  value  of  the  top  storey  displacement  for  conventional  systems  in  the direction of x dan y is 34,2% and 30.9% higher than the diagrid system. Both system comparison are hybridized with and without shear wall cores. From the results of the shear wall core effect in the diagrid system, it was observed that the shear wall core improved the performance of the diagrid structure. Lateral top storey displacement decreases from 48.2 mm to 43.5 mm so it is reduced by 10%.
Keywords: Diagrid, Frame Conventional, Shear Wall Core
Efektivitas Sistem Struktur Baja Diagrid ……………………….………………………………………..….………….…Draga Hasan S, Pio Ranap T N

## PENDAHULUAN
Peningkatan  pesat  dalam  populasi  dan  kelangkaan lahan  di  Indonesia  khususnya  Jakarta,  telah meningkatkan  permintaan  bangunan  yang  lebih tinggi. Memperluas bangunan secara vertikal tampaknya  menjadi  pilihan  yang  efisien  mengingat semua faktor.
Karena
ketinggian bangunan meningkatkan  peran  sistem  penahan  beban  lateral (angin dan seismik) menjadi lebih menonjol dibandingkan dengan sistem penahan beban gravitasi.  Inovatif  sistem  rangka  dan  metode  desain modern,  peningkatan  perlindungan  terhadap  api, ketahanan  terhadap  korosi,  fabrikasi  dan  teknik pemasangan  yang  dikombinasikan  dengan  teknik analitis  canggih  yang  dimungkinkan  oleh  computer, juga  telah  memungkinkan  penggunaan  baja  di sembarang  sistem  struktural  yang  rasional  untuk bangunan tinggi. Selain itu, bila dibandingkan dengan baja,  bangunan  tinggi  beton  bertulang  memiliki  rasio redaman  yang  lebih baik  berkontribusi  untuk meminimalkan  persepsi  gerakan  dan  struktur  beton yang  lebih  berat  menawarkan  stabilitas  yang  lebih baik  terhadap  beban  angin.  Semua  bangunan  tinggi dapat  dianggap  sebagai  bangunan  komposit  karena tidak  mungkin  membangun  gedung  fungsional  hanya dengan  menggunakan  baja  atau  beton.  Artinya, dalam  arti  kritis,  menggunakan  tulangan  baja  dapat membuat bangunan beton menjadi struktur komposit, dan  dengan  cara  yang  sama,  pelat  beton  bertulang dapat  membuat  bangunan  baja  menjadi  bangunan komposit. Sistem  struktur  bangunan  tinggi  terus berkembang  dan  mengalami  kemajuan  teknologi. Sistem  struktur  diagrid  merupakan  sistem  struktur yang  inovatif  dan  telah  diterapkan  pada  mayoritas bangunan tinggi di negara maju.
Gambar 1. Gedung Swiss Re, Gedung CCTV Headquarters, Gedung Mode Gakuen Spiral Tower,
Gedung Capital Gate, Gedung BOW Project
Gedung  pencakar  langit  yang  terkenal  di  dunia  juga menggunakan  sistem  diagrid,  seperti:  gedung  Swiss Re  di  London,  gedung  Hearst  Tower  di  New  York, gedung CCTV Headquarters di Beijing, gedung Mode Gakuen  Spiral  Tower  di  Seoul,  gedung  Capital  Gate di  Abu  Dhabi  dan gedung  BOW  Project  di  Calgary (Gambar 1).
Sejak  penerapan  untuk  sistem  diagrid  pada  gedung 30  st  Mary  Axe  di  London  dan  gedung  Hearst Headquarters  berada  di  New  York,  yang  kedua bangunan  tinggi  tersebut  didesain  oleh  Norman Foster.  Setelah  itu  diagrid  mulai  banyak  digunakan pada  bangunan  tinggi  di  seluruh  dunia.  Pada bangunan  sangat  tinggi,  desain  struktur  sangat dipengaruhi oleh kekakuan lateral.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan efektivitas  sistem  struktural  diagrid  dibandingkan dengan  sistem  konvensional  dan  untuk  mempelajari efek shear  wall  core pada  sistem  struktural  diagrid dan tanpa menggunakan shear wall core .
Penelitian  ini  difokuskan  pada struktur  gedung berfungsi  sebagai  kantor,  dengan  ketinggian  yang dianalisis  40  lantai.  Struktur  gedung  dengan  sistem diagrid  yang  merupakan  gedung  beraturan  terletak  di Jakarta  dengan  tanah  sedang,  sudut  kemiringan  dari sistem diagrid baja sebesar 74° untuk ketinggian lantai 3,5  m.  Material  struktur  yang  digunakan  adalah struktur  baja,  lalu  pada  pelat lantai  dan  dinding  geser menggunakan beton, dengan nilai koefisien modifikasi respon  awal  menggunakan  sistem  ganda  dinding geser  dan  rangka  baja  dengan bracing konsentrik khusus. Elemen  struktur  yang  ditinjau  struktur  atas, rangka baja diagrid. Analisis linier dinamis dari struktur ini  menggunakan  software ETABS 2015.  Gempa menggunakan  Peta  Hazard  Gempa  Indonesia  2010 dan  pembebanan  gempa  sesuai  dengan  peraturan SNI  1726-2012  (tata  cara  ketahanan  gempa  untuk struktur  bangunan  gedung  dan  non  gedung).  Desain struktur diagrid tidak memperhitungkan detail sambungan elemen – elemen struktur diagrid.

## METODOLOGI PENELITIAN
Struktur diagrid dimodelkan diagonal batang - batang yang  berbentuk  triangulasi  atau  segitiga  saling beraturan  dan  mempunyai  modul.  Setiap  modul didefinisikan oleh satu tingkat diagrid yang mencakup beberapa  lantai.  Diagrid  sebagai  penahan  beban lateral  terdiri  dari  struktur  perimeter  yang  sangat efisien, kolom baja diagonal biasanya dikombinasikan dengan shear  wall  core beton  berada  di  tengah bangunan dan daktail. Metodologi ini diterapkan pada struktur 40 lantai dengan masing – masing ketinggian antar  lantai  3,5  m,  struktur  diasumsikan  terletak  di Jakarta  dengan  kondisi  tanah  sedang.  Semua parameter di atas berlaku untuk sistem diagrid, sistem konvensional  dan  sistem  struktur  tanpa shear  wall core pada area tengah bangunan. Untuk sudut modul
Efektivitas Sistem Struktur Baja Diagrid ……………………….………………………………………..….………….…Draga Hasan S, Pio Ranap T N
diagrid  menggunakan  74°  dengan  4  lantai  modul. Denah  lantai  tipikal  untuk kesemua  sistem  berukuran 48  m  x  48  m.  Perangkat  lunak ETABS versi  2015 digunakan untuk pemodelan dan analisis keoptimalan dari masing – masing sistem. Semua sistem struktural dirancang sesuai SNI 1726-2012 untuk memperhitungkan  beban  gempa  dinamik  dengan metode respon spektrum. Perbandingan hasil analisis yang  dilakukan  adalah  maksimum top  storey displacement , inter-storey drift , storey shear dan time period .  Dari  hasil  perbandingan  analisis  di  atas  ini dibandingkan  dengan  struktur  konvensional  untuk menentukan efektivitas struktur diagrid dan keoptimalan shear  wall  core pada  struktur diagrid. Dapat diketahui bahwa storey drift ijin yang berlaku di peraturan  Indonesia  sebesar  0,020 hsx ,  dimana hsx adalah  ketinggian  lantai  dari  tiap  masing – masing lantai. Hal ini menguatkan kefektifan dan keoptimalan dari masing – masing sistem yang akan ditinjau pada penelitian ini.

## Parameter Penelitian
Tabel 1. Parameter variasi sistem struktur
Sr. No Parameter Diagrid Konven sional Diagrid Tanpa Shearwall core 1. Denah lantai 48m x 48 m 48m x 48 m 48m x 48 m 2. Ketinggian lantai 3,5 m 3,5 m 3,5 m 3. Mutu baja fy250 fy250 fy250 4. Mutu beton fc’30 fc’30 fc’30 5. Tebal Wall 0,5m 0,5m 0,5m 6. Beban hidup 2,5 kN/m2 2,5 kN/m2 2,5 kN/m2 7. Beban mati tambahan 3,01 kN/m2 3,01 kN/m2 3,01 kN/m2

## Tabel 2. Parameter dimensi material
Sr. No Material Diagrid
(mm)
Konven Sional
(mm)
Diagrid Tanpa Shearwall core (mm) 1. Pelat 150 150 150 2. Balok BWF 800x300 BWF 800x300 BWF 800x300 3. Kolom - KC 1200x 1200 KC 1200x 1200 4. Diagrid Steel pipe Ø18 inch Steel pipe Ø18 inch Steel pipe Ø18 inch
Tabel 3. Parameter beban gempa Sr. No Parameter Detail 1. Kategori Desain Seismik D 2. Klasifikasi situs SD (tanah sedang) 3. Koefisien modifikasi respon 7 4. Faktor keutamaan 1 Tabel 4. Peraturan untuk Analisis Sr. No Nama peraturan Nomer peraturan 1. Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan Gedung dan non gedung SNI 1726-2012 2. Beban minimum untuk perancangan bangunan Gedung dan struktur lain SNI 1727-2013 3. Persyaratan beton struktural untuk bangunan gedung SNI 2847-2013 4. Spesifikasi untuk bangunan gedung baja struktural SNI 1729-2015

## ETABS
Modeling
Gambar 2. Denah sistem konvensional
Gambar 3. Elevasi sistem konvensional
Gambar 4. Denah sistem diagrid
Gambar 6. Denah sistem diagrid tanpa shear wall core
Gambar 6. Elevasi sistem diagrid tanpa shear wall core

## HASIL DAN PEMBAHASAN
MAKSIMUM TOP STOREY DISPLACEMENT
a. Maksimum arah X

## b. maksimum arah Y
Gambar 8. Lantai Vs top storey displacement arah Y
Hasil  Analisis  maksimum top  storey  displacement sistem diagrid untuk arah X sebesar 42,8 mm dan untuk arah  Y sebesar  43,2  mm, sedangkan  untuk sistem  konvensional arah X sebesar  65 mm dan arah  Y sebesar 62,5 mm. Ini menyatakan  bahwa  sistem  diagrid  untuk  arah  X  sebesar 34,15%  dan  untuk  arah  Y  sebesar  30,88%  lebih  sedikit dibandingkan  sistem  konvensional.  Perpindahan  lantai untuk  system  diagrid  masih  dalam  kisaran  yang  diijinkan yaitu 70 mm.
Storey drift antar lantai a. Storey drift arah X
b. Storey drift arah Y
Gambar 10 . Lantai Vs storey drift arah Y
Dalam  hal  rasio inter-storey  drift ,  kurva  menunjukkan saling memotong pemodelan diagrid dengan diagrid tanpa wall .  Untuk  pemodelan  tanpa wall terlihat storey  drift ada penurunan  yang  signifikan  di  lantai  30  sampai  dengan lantai  40,  sehingga  terlihat  grafik  sangat  jauh  perubahan storey drift diagrid tanpa wall . Sedangkan nilai rasio inter- storey  drift sistem konvesional  arah  X  dan  Y  adalah 0,000459 dan 0,000452, hasil nilai maksimum rasio inter- storey  drift    dinyatakan  29,20%  untuk  arah  X  dan  23% untuk arah Y, lebih tinggi dari sistem diagrid .
Storey shear antar lantai a. Storey shear arah X
Efektivitas Sistem Struktur Baja Diagrid ……………………….………………………………………..….………….…Draga Hasan S, Pio Ranap T N
b. Storey shear arah Y
Gambar 12. Lantai Vs storey shear
arah Y
Hasil  analisis storey  shear untuk  sistem  diagrid  arah  X dan arah Y lebih besar dibandingkan sistem konvensional dan  diagrid  tanpa wall ,  dikarenakan  sistem  diagrid  lebih kaku dibandingkan dari kedua sistem tersebut.

## Mode
dan time period
Gambar 13. Mode Vs time period
Hasil  analisis  time  period  untuk  mode  pertama  untuk sistem diagrid lebih kecil 15% dibandingkan sistem diagrid
tanpa  wall  dan  sistem  konvensional.  Dengan  demikian, sistem  diagrid  lebih  efektif  dari  kedua  sistem  tersebut untuk  menahan  beban  lateral,  karena  sistem  diagrid memiliki  sistem  penahan  beban  lateral  eksternal  dalam bentuk diagrid.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  permasalahan,  tujuan  dan  hasil  analisis tentang efektivitas sistem  baja  diagrid  pada  bangunan tinggi  ini dapat disimpulkan bahwa perbandingan  sistem struktur
diagrid dengan struktur konvensional menggambarkan pentingnya sistem diagrid dalam pengurangan  berbagai  parameter  beban  lateral  seperti top  storey  displacement , inter-storey  drift , time  period . Nilai top  storey  displacement untuk  sistem  struktur konvensional arah x dan arah y adalah 34,2% dan 30,9% lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  sistem  diagrid.  Untuk inter-storey  drift maksimum  arah  x  dan  arah  y  adalah sekitar  29,2%  dan  23%  lebih  tinggi  untuk  sistem  struktur konvensional. Dari  hasil  efek shear  wall  core dalam sistem diagrid, terlihat bahwa shear wall core meningkatkan  kinerja  struktur  baja  diagrid. Top  storey displacement lateral berkurang dari 48,2 mm menjadi 43,5 mm  sehingga  berkurang  sekitar  10%.  Dalam  analisis maksimum inter-storey  drift ,  nilai  menurun  sebesar  39% sedangkan  dalam  analisis  maksimum time  period , persentase penurunan sekitar 15%.

## REFERENSI
Ali,  M., M., and Moon,  K., S. , (2007), Structural Developments in Tall Buildings: Current Trends and Future  Prospects, Architectural  Science  Review , 50(3), 205 – 223.
Bajaj, A., and Sehgal, V., K., (2016), A Literature Review on Diagrid Structural System, International
Conference  on  Advances  in  Dynamics,  Vibration and Control , 55 – 60.
Charnish,  B., and McDonnell,  T., (2008), The  Bow: Unique  Diagrid  Structural  System  for  a  sustainable Building, CTBUH  8 th world  congress ,  Dubai, Building  Case  Study,  conference  proceedings,  1 – 5.
Deshpande,  R., D.,  Patil,  S., M., and Ratan S., (2015), Analysis  and  Design  of  Diagrid  and  Conventional Structural  System, International  Research  Journal of Engineering and Technology , 02, 2295 – 2300. Moon,  K., S., (2009), Design  and  Construction  of Steel Diagrids, NSCC , 398 – 405. SNI  1726., (2012)  : Tata  cara  perencanaan  ketahanan gempa  untuk  struktur  bangunan  gedung  dan  non gedung, BSN . SNI  1727., (2013)  : Beban  minimum  untuk  perancangan bangunan gedung dan struktur lain, BSN . SNI  1729., (2015)  :  Spesifikasi  untuk  bangunan  gedung baja struktural, BSN .
Varsani,  H.,  Pokar,  N., and Gandhi,  N., (2015), Comparative  Analysis  of  Diagrid  Structural System  and  conventional  structural  system  for high rise steel building, IJAREST .