## ANALISIS GAYA DAN MOMEN YANG TERJADI DI SEKITAR ELEMEN CHORD DAN BALOK KOLEKTOR AKIBAT GAYA GEMPA PADA BANGUNAN BERTINGKAT TINGGI
Egan 1 dan Edison Leo 2
1 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: paturangsangegan@gmail.com
2 Program Studi Sarjana Teknik Sipil, Universitas Tarumanagara, Jl. Letjen S. Parman No.1 Jakarta Email: edisonl@ft.untar.ac.id

## ABSTRAK
Indonesia merupakan negara berkembang yang sedang gencar melaksanakan pembangunan. Sebagai negara kepulauan, Indonesia juga terletak diantara 3 lempeng tektonik, yaitu lempeng Indo-Australian, lempeng  Eurasia  dan  lempeng  Pasific  sehingga  mengakibatkan  Indonesia  rawan  terkena  bencana gempa  bumi.  Dalam  menghadapi  goncangan  seismik,  bangunan  harus  di  desain  untuk  bertindak sebagai satu kesatuan untuk menahan goncangan seismik. Sistem penahan gaya seismik terdiri dari elemen vertikal, elemen horizontal, dan pondasi. Elemen Horizontal umumnya terdiri dari diafragma, elemen  chords,  elemen  kolektor.  Diafragma  memiliki  fungsi  sebagai  penahan  gaya  gravitasi  dan menyediakan tahanan lateral untuk elemen-elemen vertikal. Penelitian ini meneliti hasil analisis gaya dan  momen  yang  terjadi  di  daerah    elemen  chords  /  balok  kolektor  akibat  gaya  gempa  dengan menggunakan metode SNI 1726 : 2012 dan bantuan program ETABS 2016. Model yang digunakan adalah  bangunan  beraturan  8  lantai  dengan  sistem  rangka  bangunan  dinding  geser  beton  bertulang khusus  yang  terletak  di  Bekasi.  Hasil  analisis  diperoleh,  untuk  elemen  chords,  pada  daerah  tarik diperlukan tulangan sedangkan daerah tekan tidak diperlukan tulangan. Untuk elemen kolektor balok b57, b59, b2 pada lantai 8, 7, dan 6 serta balok b27 pada lantai 8 diperlukan tulangan lentur. Untuk desain terhadap geser, diafragma tidak memerlukan tulangan geser.
Kata Kunci : Gaya seismik, Diafragma, Chords, Collector, tulangan

## 1.   PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Indonesia merupakan negara berkembang yang sedang gencar melaksanakan pembangunan termasuk di kota-kota besar seperti Bekasi. Terbatasnya lahan yang ada serta meningkatnya kebutuhan akan perkantoran menjadikan fokus pembangunan pada era sekarang ini ialah bangunan bertingkat tinggi. Indonesia juga merupakan negara kepulauan yang terletak diantara 3 lempeng tektonik dunia, yaitu Lempeng Indo-Australian , Lempeng Eurasia dan Lempeng Pasific yang apabila bertemu dapat menghasilkan tumpukan energi yang memiliki ambang batas tertentu sehingga menjadikan Indonesia menjadi negara yang rawan akan terjadinya bencana bumi.
Sistem  Struktur  bangunan  terbagi  menjadi  2  macam,  yaitu  sistem  struktur  atas  (balok,  kolom, shearwall ,  pelat lantai) dan sistem struktur bawah (pondasi). Pada sistem struktur bawah, gaya gempa lateral yang terjadi langsung ditahan oleh pondasi, sedangkan pada sistem struktur atas, terbagi menjadi 2 elemen penahan gaya gempa lateral, yaitu oleh elemen vertikal struktur dan elemen horizontal struktur. Elemen vertikal struktur adalah semua elemen vertikal  yang  berada  diantara  pondasi  dengan  suatu  level  ketinggian  yang  bertugas  menyalurkan  beban  gravitasi maupun  gaya  gempa  dari  lantai  bangunan  paling  atas  menuju  pondasi.  Sedangkan  elemen  horizontal  struktur biasanya berupa diafragma seperti elemen chords dan elemen kolektor pada pelat lantai. Elemen chords merupakan daerah  pada  pelat  lantai  ( tension  /  compression )  yang  terletak  tegak  lurus  dengan  arah  gaya  gempa  yang  terjadi sedangkan elemen kolektor merupakan daerah pada pelat lantai (bisa berupa balok) yang terletak searah dengan arah gaya gempa yang terjadi.
Mengacu pada gempa yang terjadi di Northridge, Los Angeles, tahun 1994, para ahli  mengatakan hampir  semua kegagalan struktur pada bangunan yang terjadi ialah kegagalan di daerah sambungan antara elemen chord dan balok kolektor dengan  elemen vertikal (kolom maupun shearwall )  sehingga dalam perencanaan diafragma sekarang ini harus menyertakan perhitungan gaya desain diafragma agar tidak terjadi kembali kegagalan pada daerah sambungan antara elemen chord dan balok kolektor dengan elemen vertikal (kolom maupun shearwall ).
Analisis Gaya dan Momen yang Terjadi di Sekitar Elemen Chord dan Balok Kolektor Akibat Gaya Gempa pada Bangunan Bertingkat Tinggi

## Batasan Masalah
Dalam penyusunan makalah ini, ruang lingkup dan batasan masalah yang dibahas adalah:
1. Pemodelan struktur diasumsi oleh penulis dengan ukuran 20 m x 20 m dibuat tanpa basement dan terdiri dari 8 lantai.
2. Gedung yang dimodelkan adalah gedung beraturan.
3. Gedung diasumsikan sebagai apartemen. Bangunan diasumsikan di kota Bekasi dengan jenis tanah lunak. Sistem penahan gaya seismik digunakan Sistem Rangka Bangunan dengan Dinding Geser Beton Bertulang Khusus.
4. Hasil output yang ditampilkan adalah analisis gaya normal, gaya geser, dan momen lentur yang terjadi akibat gaya gempa disekitar elemen chords dan balok kolektor.
5. Analisis yang ditinjau dalam 3 dimensi menggunakan bantuan program ETABS 2016.
6. Jenis perletakan yang digunakan adalah jepit.
7. Fungsi ruangan diabaikan.
8. Metode  analisis  beban  gempa  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  metode  analisis  statis  dan  metode analisis dinamik (analisis ragam respons spektrum).

## Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka masalah yang dirumuskan adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana menghitung analisis gaya aksial yang terjadi akibat gaya gempa di sekitar elemen chords dan balok kolektor akibat gaya gempa pada diafragma dengan menggunakan program ETABS 2016?
2. Bagaimana menghitung analisis gaya geser yang terjadi akibat gaya gempa di sekitar elemen chords dan balok kolektor akibat gaya gempa pada diafragma  dengan menggunakan program ETABS 2016?
3. Bagaimana  menghitung  analisis  momen  lentur  yang  terjadi  akibat  gaya  gempa  di  sekitar  elemen chords dan balok kolektor akibat gaya gempa pada diafragma  dengan menggunakan program ETABS 2016?

## Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menghitung analisis gaya aksial yang terjadi akibat gaya gempa di sekitar elemen chords dan balok kolektor akibat gaya gempa pada diafragma.
2. Menghitung  analisis  gaya  geser  yang  terjadi  akibat  gaya  gempa  di  sekitar  elemen chords dan  balok  kolektor akibat gaya gempa pada diafragma.
3. Menghitung analisis momen lentur yang terjadi akibat gaya gempa di sekitar elemen chords dan balok kolektor akibat gaya gempa pada diafragma.

## 2.   DASAR TEORI

## Metode Analisis Beban Gempa
Metode analisis statis ekivalen adalah suatu representasi dari beban gempa setelah disederhanakan dan dimodifikasi, dimana gaya inersia yang bekerja pada suatu massa akibat gempa disederhanakan menjadi gaya horizontal (Widodo, 2001).  Menentukan besarnya gaya lateral akibat gaya gempa atau yang biasa disebut beban geser dasar ( base shear ) yang disimbolkan  dengan ( V )  sebagaimana  diketahui beban gempa  sesungguhnya bersifat  dinamik  yang  berubah menurut waktu.
Metode  analisis  dinamik  adalah  suatu  perhitungan  beban  gempa  yang  lebih  kompleks  perhitungannya  dibanding metode analisis statis. Pada penelitian ini, metode analisis dinamik yang digunakan adalah analisis ragam spektrum respons ( Response Spektrum Modal Analysis ). Analisis ini digunakan untuk struktur gedung yang berperilaku elastis penuh, dimana pada suatu model matematik dari struktur diberlakukan suatu spektrum respons dari gempa rencana yang kemudian ditentukan respons struktur  terhadap pengaruh  suatu gempa  melalui superposisi dari respons tiap ragamnya. Bila respons dinamik struktur gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar ( Vt ), maka persyaratan tersebut dapat dinyatakan dengan persamaan berikut :
Vt > 0,85 V1 Keterangan : V1 = gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam pertama atau yang didapat dari prosedur analisis gaya lateral ekivalen terhadap pengaruh gempa rencana.
Oleh  karena  itu,  berdasarkan  SNI  03-1726-2012,  gaya  geser  tingkat  nominal  akibat  pengaruh  gempa  rencana sepanjang  tinggi  struktur  gedung  dari  hasil  analisis  ragam  respons  spektrum  dalam  suatu  arah  tertentu  harus dikalikan nilainya dengan suatu faktor skala, penetuan faktor skala dapat dihitung dari persamaan berikut :
Faktor skala = 0,85𝑥𝑉1
𝑉 >  1 Keterangan : V1 = gaya geser dari analisis gaya lateral ekivalen V = gaya geser dasar dari kombinasi ragam yang diisyaratkan

## Komponen Diafragma
Macam bentuk-bentuk diafragma yaitu  diafragma pelat, chords , kolektor (yang juga dikenal sebagai drag  strutrs atau  distributor)  dan  penyambung  elemen  vertikal.  Perbedaan  bentuk  tersebut  dapat  di  identifikasi  berdasarkan beban yang bekerja pada diafragma. Gambar 1. mengilustrasikan model sederhana dari diafragma dalam menahan beban in plane .

## Gambar 1. Tension and Compression Chords

## Gaya Desain Diafragma
Diafragma lantai dan atap harus didesain untuk menahan gaya gempa desain dari analisis struktur, tetapi tidak boleh kurang dari yang ditentukan sesuai dengan persamaan berikut :
Fpx = ∑ 𝐹𝑖 𝑛 𝑖=𝑥 ∑ 𝑤𝑖 𝑛 𝑖=𝑥 x Wpx
Keterangan : Fpx = Gaya desain diafragma Fi = Gaya desain yang diterapkan di tingkat i Wi = Tributari berat sampai tingkat i Wpx
= Tributari berat sampai diafragma di tingkat x
Gaya yang ditentukan tidak boleh kurang dari : Fpx = 0.2 x S DS x Ie x Wpx dan tidak boleh melebihi : Fpx = 0.4 x S DS x Ie x Wpx
Desain Elemen Chords
Gaya tarik dan tekan dari elemen chords dapat dihitung sebagai berikut :
Cu = Tu = 𝑀𝑢 𝑑
Dimana untuk tulangan non-prestress terkonsentrasi dekat tepi diafragma, persamaan untuk luas tulangan dari gaya tarik chord, menggunakan ϕ = 0,9, adalah :
As
= 𝑇𝑢 ϕ x fy
Analisis Gaya dan Momen yang Terjadi di Sekitar Elemen Chord dan Balok Kolektor Akibat Gaya Gempa pada Bangunan Bertingkat Tinggi
Sebelum  edisi  2008,  ACI  318,  gaya  tekan chords wajib  menggunakan  tulangan  pengikat  jika  kuat  tekan  stress melebihi 0.2f c ’. Persyaratan ini dihilangkan di Edisi 2008 kecuali untuk elemen diafragma yang digunakan untuk mentransfer  diafragma  geser  atau  gaya  lentur  di  sekitar  pelat openings atau  bangunan  yang  memiliki ketidakberaturan.

## Desain Geser Diafragma
Setiap bagian dari diafragma harus di desain terhadap kekuatan geser (Vu) dimana desain tersebut tidak lebih besar dari desain geser terfaktor (ϕVn). Untuk diafragma yang memiliki tulangan chords di daerah tension, maka kekuatan geser terfaktor terdistribusi merata sepanjang lebar diafragma. Besar nilai ϕ = 0.75. Besar Vn dapat dihitung sesuai rumus berikut :
Vn = 0.66 x Acv x √𝑓′𝑐
Penulangan  geser  dapat  ditempatkan  di  mana  saja  di  dalam  pelat  dengan  batas  selimut  beton  yang  diperlukan. Beberapa  ahli  menentukan  penulangan  bawah  yang  terus  menerus  yang  memenuhi  persyaratan  geser  dan  lentur diafragma. Jika hal ini dilakukan, maka luasan tulangan total adalah jumlah area diperlukan untuk momen dan geser.

## Desain Elemen Kolektor
Persyaratan ini berlaku untuk komponen struktur rangka momen khusus yang membentuk bagian sistem penahan gaya gempa dan diproporsikan terutama untuk menahan lentur. Komponen struktur rangka ini juga harus menahan gaya tekan aksial :
Pu < 0.1 x Ag x f’c Jika sistem penahan gaya gempa dan yang menahan gaya tekan aksial terfaktor Pu akibat kombinasi beban melebihi 0.1  x  Ag  x  f’c,  maka  penulangan  lentur  komponen  struktur  rangka  ini  harus  memenuhi  kondisi  sebagai  elemen kolom.

## 3.   METODOLOGI PENELITIAN
Pada penelitian ini, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut seperti gambar 2.:
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian
Metodologi penelitian yang dilakukan pada skripsi ini adalah :
1. Studi Literatur
Pengumpulan teori yang mendukung untuk analisis elemen chord dan balok kolektor dengan panduan program ETABS
2. Pemodelan Struktur Membuat model dan modifier bangunan yang digunakan dalam analisis sesuai dengan SNI 1726:2012 3. Perencanaan dan Analisis
Menghitung pradimensi penampang sesuai SNI 2847:2013, keberaturan gedung, dan gaya gempa desain yang digunakan sesuai SNI 1726:2012.
4. Hasil Penelitian Hasil perhitungan konvensional dan ouput program ETABS
5. Analisis Hasil Mengetahui kebutuhan tulangan pada daerah elemen chord dan balok kolektor akibat gaya gempa

## 4.   HASIL DAN ANALISIS

## Analisis Beban Gempa
Untuk  pengecekan  gedung  beraturan,  digunakan  beban  gempa  berdasarkan  analisis  statis  ekivalen  karena  gaya gempa berdasarkan analisis dinamik lebih kecil. Tabel analisis beban gempa dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Analisis Beban Gempa

## Gaya Desain Diafragma
Untuk pengecekan elemen chord dan balok kolektor, maka digunakan beban gempa desain diafragma sesuai tabel 2 yang di input kedalam ETABS sesuai dengan lantai yang sedang di tinjau.
Tabel 2. Gaya Desain Diafragma
Hasil Penulangan Elemen Chord Akibat Gaya Gempa Terkombinasi Arah X
Dilakukan section cut sebanyak 3 potongan, untuk akibat gaya gempa arah X sejarak 5m (gambar 3 dan 4), 10m ,dan 15m dari pinggir kiri agar mendapatkan hasil gaya dan momen yang terjadi disekitar elemen chord dan balok kolektor. Jarak tulangan diambil 300mm.
Analisis Gaya dan Momen yang Terjadi di Sekitar Elemen Chord dan Balok Kolektor Akibat Gaya Gempa pada Bangunan Bertingkat Tinggi
Gambar 3. Section Cut 1 Gambar 4. Section Cut Forces 1
Hasil  penulangan  daerah  tension  elemen chord dapat  dilihat  pada  tabel  di  bawah  ini  sedangkan  untuk  daerah compression tidak diperlukan tulangan dikarenakan bentuk bangunan yang merupakan bangunan beraturan.
Tabel 3. Penulangan daerah Tension
Hasil Penulangan Elemen Chord Akibat Gaya Gempa Terkombinasi Arah Y
Dilakukan section cut sebanyak 3 potongan, untuk akibat gaya gempa arah Y sejarak 5m (gambar 5 dan 6), 10m ,dan  15m  dari  pinggir  bawah  agar  mendapatkan  hasil  gaya  dan  momen  yang  terjadi  disekitar  elemen chord dan balok kolektor. Jarak tulangan diambil 300mm.
Gambar 5. Section Cut 1
Gambar 6. Section Cut Forces 1
Hasil  penulangan  daerah  tension  elemen chord dapat  dilihat  pada  tabel  di  bawah  ini  sedangkan  untuk  daerah compression tidak diperlukan tulangan dikarenakan bentuk bangunan yang merupakan bangunan beraturan.
Tabel 4. Penulangan daerah Tension

## Penulangan Geser
Untuk  menghitung  penulangan  geser  akibat  gaya  gempa  terkombinasi  arah  X  (tabel  5)  dan  Y  (tabel  6)  diambil section cut yang menghasilkan gaya F22 terbesar, yaitu pada jarak 10 m dari pinggir kiri dan bawah.
Tabel 5. Penulangan Geser Diafragma Tabel 6. Penulangan Geser Diafragma

## Pengecekan Elemen Balok Kolektor
Untuk Gaya Gempa arah X, balok yang ditinjau sebagai elemen kolektor ialah balok B32, B33, B34, B36, B37, B38, B39, B40, B51, B52, B53, B54, B55, B57, B58, B59 dengan kombinasi beban terbesar akibat beban gempa arah X didapat yaitu. 1.3214 DL + LL – 2.5 EQX + 0.75 EQY (lihat gambar 7). Untuk Gaya Gempa arah Y, balok yang ditinjau sebagai elemen kolektor ialah balok B2, B3, B4, B6, B7, B8, B9, B10, B21, B22, B23, B24, B25, B27, B28, B29 dengan kombinasi beban terbesar akibat beban gempa arah X didapat yaitu. 1.3214 DL + LL – 0.75 EQX + 2.5 EQY (lihat gambar 8).
Analisis Gaya dan Momen yang Terjadi di Sekitar Elemen Chord dan Balok Kolektor Akibat Gaya Gempa pada Bangunan Bertingkat Tinggi
Gambar 7. Balok Kolektor arah X Gambar 8. Balok Kolektor arah Y
Tabel 7. Penulangan Balok Kolektor akibat gaya gempa arah X

## Tabel 8.  Penulangan Balok Kolektor akibat gaya gempa arah Y

## 5.   KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Dari penilian yang sudah penulis lakukan dapat disimpulkan sebagai berikut. 1. Hasil analisis program ETABS terhadap gaya aksial dan momen yang terjadi di sekitar elemen balok kolektor menunjukan bahwa :
- Pada  balok  kolektor  akibat  beban  gempa  terkombinasi  arah  X,  hampir  tidak  diperlukannya  tulangan longitudinal pada semua balok, kecuali balok B32, B34, B57, B59 pada lantai 8, kemudian balok B32, B57, B59 pada lantai 4, 6, dan 7. Sehingga untuk menghitung tulangan longitudinal, balok-balok tersebut harus dianggap sebagai elemen kolom.
- Pada  balok  kolektor  akibat  beban  gempa  terkombinasi  arah  Y,  hampir  tidak  diperlukannya  tulangan longitudinal pada semua balok, kecuali balok B27, B29 pada lantai 8, kemudian balok B2, B29 pada lantai  4, dan 7, serta balok b29 pada lantai 6. Sehingga untuk menghitung tulangan longitudinal, balok-balok tersebut harus dianggap sebagai elemen kolom.
2. Hasil analisis section cut program ETABS terhadap momen yang terjadi di sekitar elemen chord s, baik beban gempa terkombinasi akibat arah X maupun Y menunjukan diperlukannya tulangan pada bagian tarik ( tension ) elemen chords sedangkan  pada  bagian  tekan  ( compression )  tidak  diperlukan  tulangan  dikarenakan  model bangunan merupakan bangunan beraturan.
Analisis Gaya dan Momen yang Terjadi di Sekitar Elemen Chord dan Balok Kolektor Akibat Gaya Gempa pada Bangunan Bertingkat Tinggi
3. Hasil  analisis section  cut program  ETABS  terhadap  gaya  geser  yang  terjadi  di diafragma,  baik  beban  gempa terkombinasi akibat arah X maupun Y menunjukan tidak diperlukannya tulangan geser dikarenakan gaya geser luar terfaktor ( 𝑉𝑢 𝜙 ) yang terjadi disemua lantai kurang dari gaya geser penampang (Vn).

## Saran
1. Diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai diafragma pada model bangunan yang memiliki ketidakberaturan karena  pada  penelitian  ini  model  bangunan    yang  digunakan  hanya  sebatas  pada  bangunan  beraturan  dengan bangunan 8 lantai.
2. Diperlukan  penelitian  lebih  lanjut  mengenai  diafragma  pada  model  bangunan  yang  memiliki  pelat openings karena pada penelitian ini model bangunan yang digunakan memiliki pelat utuh.
3. Diperlukan  penelitian  lebih  lanjut  mengenai  analisis  pengaruh  variasi  posisi  dan  dimensi shearwall terhadap gaya dan momen yang terjadi di daerah sekitar elemen chords dan elemen kolektor.

## DAFTAR PUSTAKA
Adil, V. A. 2017. Analisis Statik dan Dinamik Pada Struktur Bangunan Bertingkat Dengan  Variasi Sudut Dalam Horizontal. Jakarta.
Budiono, Bambang. “Design of 41 Story  Earthquake Resistant Building With Dual System in Jakarta” in Workshop of Seismic Design of RC Buildings with Dual System according to  SDC D of SNI 1726-2012, SNI 2847-2013 and Jakarta Team of Building Structural Safety Provisions . CSI Analysis Reference Manual for SAP 2000, ETABS, SAFE, and CSIBridge . 2016. Computers and Structures, Inc. California . Faizah,  Restu.  2015.  Studi  Perbandingan  Pembebanan  Gempa  Statik  Ekuivalen  dan  Dinamik Time  History pada Gedung Bertingkat di Yogyakarta. Jurnal Ilmiah Semesta Terbuka. (5 Mei 2018).
Fauziah Nasution dan Daniel Rumbi. Perbandingan Analisis Statik Ekivalen dan Analisis Dinamik Ragam Spektrum Respons pada Struktur Beraturan dan Ketidakberaturan Massa sesuai RSNI 03-1726-2012. (5 Mei 2018). LeGrue, J. S. 2014. Evaluation of Collector Design for Concrete Diaphragms . Tenth U.S. National Conference on Earthquake Engineering Frontiers of Earthquake Engineering . Alaska. (20 Februari 2018). Moehle, Jack. 2014. Seismic Design of Reinforced Concrete Buildings. Mc Graw  Hill Education. California . Nisius, D. D. 2017. Evaluasi Seismik Pada Rangka Portal Struktur Beton Bertulang Dengan  Menggunakan Metode Pushover Analysis . Jakarta.
Prijasambada dan Vifi Hafifah. Analisa Gaya Diafragma, Kord, dan Kolektor pada Bangunan Gedung sesuai dengan SNI 1726:2012. Universitas Persada Indonesia, YAI. (6 Mei 2018).
Setiawan, Agus. 2016. Percancangan Struktur Beton Bertulang. Erlangga. Jakarta.
Standar Nasional Indonesia. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Badan Standarisasi Nasional. Bandung.
Standar  Nasional  Indonesia.  2013.  Persyaratan  Beton  Struktural  untuk  Bangunan  Gedung.  Badan  Standarisasi Nasional. Bandung.
Standar  Nasional  Indonesia.  2013.  Beban  Minimum  untuk  Perancangan  Bangunan  Gedung  dan  Struktur  Lain. Badan Standarisasi Nasional. Bandung.
Untario, Edward. 2017. Perbandingan Analisis Statik dan Dinamik Pada Struktur Dengan Variasi Ketidakberaturan Massa Berdasarkan SNI 03-1726-2012. Jakarta.