## PENGGUNAAN BEAM BRACING SEBAGAI PENGGANTI

## SHEAR WALL PADA PROYEK PEMBANGUNAN GEDUNG BERTINGKAT

## TINGGI
Jaka Propika 1 , Yanisfa Septiarsilia 2 , Dita Kamarul Fitriyah 3
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya ITATS Surabaya Telp. 087732145459 , Faks.- E-mail: jakapropika@gmail.com , yanisfa.septi@gmail.com, ditaka.fitriyah@gmail.com

## ABSTRAKS
Pembangunan gedung bertingkat telah menjadi prioritas utama, keterbatasan lahan yang tersedia maka dibuat  bangunan  yang  memaksimalkan  penggunaan  lahan  dengan  membuat  bangunan  yang  bertingkat misalnya bangunan tinggi. Pada bangunan tinggi material utama biasanya yang digunakan yaitu shear wall.  Penggunaan  shear  wall  memiliki  banyak  kekurangan  dan  penelitian  ini  penggunaan  shear  wall diganti  dengan  pengaku  beam  bracing.  Fungsi  bracing  adalah  untuk  memperkuat  struktur  secara keseluruhan.  Tujuan  dari  penelitian  ini  untuk  mendapatkan  hasil  kontrol  Analisa  penggunaan  beam Bracing  sebagai  pengganti  shear  wall.  Permodelan  dan  Analisa  Struktur  menggunakan  SAP2000 v.14.2.5  dengan  4  desain  yang  sudah  disempurnakan.  Hasil  analisa  dari  penelitian  tersebut  desain  4 (Sistem  Rangka  dan  Bracing)  memenuhi  persyaratan  periode  getar  fundamental  yang  terjadi.  Selisih nilai  gaya  geser  dasar  (base  shear)  dari  hitungan  manual  dan  SAP2000  dengan  nilai  rata-rata  selisih berkisar  3,5%.  Penurunan  nilai  simpangan  horisontal  arah  X  dan  Y  paling  besar  pada  Desain  4  yaitu sebesar 75,91% dan 19,73%. Dengan hasil analisis tersebut dapat disimpulkan bahwa Desain 4 (Sistem Rangka  dan  Bracing)  mampu  digunakan  sebagai  pengganti  Shear  Wall  berdasarkan  nilai-nilai simpangan horisontal arah X dan Y.
Kata Kunci: beam bracing ,shear wall, gedung bertingkat.
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada  saat  sekarang  ini  pembangunan  gedung bertingkat telah menjadi prioritas utama, keterbatasan  lahan  yang  tersedia  maka  dibuat bangunan yang memaksimalkan penggunaan lahan dengan  membuat  bangunan  yang  bertingkat.
Bangunan bertingkat mempunyai variasi yaitu dari bangunan  tinggi  sampai  gedung-gedung  pencakar langit.  Pada  bangunan  tinggi  menggunakan struktur  beton  bertulang  sebagai  material  utama biasanya yang digunakan yaitu shear wall . Namun penggunaan shear wall memiliki banyak kekurangan  dan  penelitian  ini  penggunaan shear wall diganti dengan pengaku beam bracing dengan kombinasi  struktur  beton  bertulang  dan  struktur baja.
Pada  perencanaan  struktur  Gedung  bertingkat,
faktor  pembebanan  sangat  berpengaruh  terhadap kekuatan  sebuah  bangunan  maka  fungsi bracing adalah untuk memperkuat struktur secara keseluruhan.  Dengan  perencanaan bracing dan tanpa bracing dapat  diketahui  tingkat  kekakuan dari  struktur  portal  dan  dijadikan  pembanding. Tujuan dari penelitian ini untuk mendapatkan hasil kontrol  analisa  penggunaan beam  bracing sebagai pengganti shear wall .

## 1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan  latar  belakang  diatas  dapat diambil beberapa rumusan masalah sebagai berikut :
a) Bagaimana  desain  yang  digunakan  sebagai analisa  penggunaan  beam  bracing  sebagai pengganti shear wall ?
b) Bagaimana merencanakan dimensi awal elemen  struktur  yang  meliputi  balok,  kolom, pelat dan dinding geser (shear wall) ?
c) Bagaimana  memodelkan  dan  menganalisa struktur dengan program bantu ?
d) Bagaimana merencanakan dimensi awal elemen struktur beam bracing ?
e) Bagaimana  hasil  kontrol  analisa  penggunaan beam bracing sebagai pengganti shear wall ?

## 1.3 Tujuan
a) Mendapatkan  desain  yang  digunakan  sebagai analisa  penggunaan  beam  bracing  sebagai pengganti shear wall.
b) Mendapatkan  dimensi  awal  elemen  struktur yang  meliputi  balok,  kolom,  pelat  dan  dinding geser (shear wall).
c) Mendapatkan  permodelan  dan  analisa  struktur dengan program bantu.
d) Mendapatkan  dimensi  awal  elemen  struktur beam bracing.
e) Mendapatkan hasil kontrol analisa penggunaan beam  bracing  sebagai  pengganti  shear  wall dalam bentuk tabel dan grafik.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Struktur Bresing Baja Struktur Braced  Frame di  sini  digunakan sebagai  alternatif  pengaku  struktur  selain shear wall . Terdapat 2 jenis portal Braced Frames , yaitu Concentrically Braced Frames (CBF) dan
Eccentrically  Braced  Frame (EBF).  Sistem Rangka Bresing Konsentrik (CBF) terjadi kekakuan  akibat  adanya  elemen  pengaku  yang berfungsi  sebagai  penahan  gaya  lateral.  Sistem EBF  mempunyai  nilai  Daktilitas  yang  lebih  tinggi dibandingkan
dengan CBF yang lebih mengutamakan pada kekuatan strukturnya.
Sistem  Rangka  Bresing  Konsentrik  (CBF) dikembangkan sebagai sistem penahan gaya lateral dan  memiliki  tingkat  kekakuan  yang  cukup  baik. Kekakuan  sistem  ini  terjadi  akibat  adanya  elemen pengaku  yang  berfungsi  sebagai  penahan  gaya lateral  yang  terjadi  akibat  pada  struktur.  Dengan sistem  ini  diharapkan  mampu  berdeformasi inelastik  yang  besar  tanpa  terjadi  kehilangan  yang signifikan pada kekuatan dan kekakuan struktur. Kekurangan  pada  sistem  CBF  dalam menerima  gaya  lateral  telah  diatasi  dengan munculnya  sistem  EBF.  Sistem  portal  EBF  ini pertama  kali  diperkenalkan  oleh  Popov  yang sekarang  telah  banyak  digunakan  untuk  sistem bangunan  tahan  terhadap  beban  lateral  seperti gempa.  Sistem  EBF  mempunyai  nilai  Daktilitas yang  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  CBF  yang lebih  mengutamakan  pada  kekuatan  strukturnya (Inge  Dharmawijaya,  2017).  Sistem  ini  disebut eksentrik  karena  ujung  batang  dari  bresing didesain  memiliki  eksentrisitas  yang  biasanya terletak pada balok. Tingginya nilai daktilitas pada sistem  EBF  akibat  adanya  elemen  link  yang berfungsi  sebagai  fuse  (sekring)  pada  struktur. Elemen link akan mengalami leleh terlebih dahulu melalui  mekanisme  lentur  dan  atau  geser  sebelum terjadi  tekuk  pada  elemen  yang  mengalami  tekan (Taranath, 2012).

## 2.2 Batas Simpangan antar Tingkat
Simpangan antar lantai tingkat desain (Δ) yang terjadi tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat  ijin  (Δa)  yang  telah  disyaratkan.  Batasan simpangan  antar  lantai  tingkat  ijin  dibagi  dari beberapa  jenis  sistem  struktur  yang  ditunjukkan pada tabel berikut.
Tabel 1. Simpangan Antar Lantai Tingkat Ijin
Struktur Kategori risiko I , II III IV Struktur,  selain  dari struktur dinding geser  batu  bata,  4 tingkat  atau  kurang dengan dinding interior, partisi, langit-langit dan sistem dinding 0,025h sx 0,020 hsx 0,015 hsx Struktur dinding geser kantilever batu 0,010h sx 0,010 hsx 0,010 hsx Struktur dinding geser batu bata lainnya 0,00 7 hsx 0,00 7 hsx 0,007 hsx Semua struktur lainnya 0,02 0 hsx 0,01 5 hsx 0,010 hsx

## 2.3 Tekuk Torsi (Torsional Buckling)
Elemen  pelat  pada  penampang  berputar  atau memuntir  terhadap  sumbu  batang.  Tekuk  ini terjadi pada profil siku ganda dan T. Kuat nominal kolom  yang  mengalami  tekuk  torsi  dapat  dihitung sebagai berikut :
(1) (2)

## 2.4   Perilaku Struktur Terhadap Beban Gempa
Untuk    menghindari  dari  keruntuhan bangunan secara total digunakan sistem keruntuhan  struktur  yang  aman.  Ada  dua  tipe mekanisme keruntuhan yang biasanya terjadi :
a) Mekanisme pada balok dari struktur bangunan, keadaan  dimana  sendi-sendi  palstis  terbentuk pada  balok  dari  struktur  bangunan  kemudian diikuti dengan keruntuhan pada kolom sturktur.
b) Mekanisme  keruntuhan  pada  kolom,  yaitu keadaan  dimana  sendi-sendi  plastis  terbentuk pada  kolom  dari  bangunan  pada  suatu  tingkat kemudian  baru  diikuti  dengan  keruntuhan balok.
Gambar 1. Mekanisme leleh pada stuktur Gedung
2.4 Daktilitas Struktur
Tingkat  daktilitas  merupakan  perbandingan  antara simpangan maksimum
struktur sebelum mengalami  keruntuhan  (δm)  dengan  simpangan struktur  pada  saat  terjadi  leleh  pertama  (δy). Tingkat  daktilitas  struktur  dapat  dibedakan menjadi 3 yaitu sebagai berikut :
a) Tingkat    1  (struktur  elastis),  yaitu  dimana sturktur  didesain  sedemikian  rupa  sehingga dapat  memenuhi  persyaratan  penyelesaian detail struktur yang ringan dimana stuktur akan menerima gaya gempa secara elastik.
b) Tingkat  2  (daktilitas  parsial),  yaitu  dimana sturktur  didesain  sedemikian  rupa  sehingga dapat  memenuhi  persyaratan  penyelesaian detail strukur  yang ringan dimana stuktur akan menerima  gaya  gempa  secara elastik dan  tidak mengalami keruntuhan getas.
c) Tingkat  3  (daktilitas  penuh),  yaitu  dimana sturktur  didesain  sedemikian  rupa  sehingga dapat mmenuhi persyaratan penyelesaian detail lebih  rinci  sehingga  strukur  yang  mampu merespon  gempa  kuat  secara  inelastik  dengan elemen-elemen sendi plastis didalam balok dan kolom.
d) Daktilitas  struktur  dapat  dirumuskan  sebagai berikut :

## 1 < μ =
(3)
Pada  persamaan  diatas  μ  =  1  adalah  tingkat daktilitas  struktur  yang  berperilaku  elastis  penuh. Parameter  daktilitas  untuk  stuktur  gedung  dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel  2.  Parameter  Daktilitas  untuk  Struktur Gedung
Taraf Kinerja Struktur Gedung  R Elastik Penuh 1,0
1,6
Daktail Parsial
1,5 2.4
2,0
3,2 2,5 4,0 3,0
4,8
3,5
5,6
Daktail Penuh 4,0
6,4
4,5 7,2 5,0 8,0 5,3 8,5

## 3. ANALISIS DAN PEMBAHASAN 3.1   Permodelan
Permodelan dan Analisa struktur menggunakan SAP 2000 v.14.2.5. Permodelan 3 Dimensi dengan 3 Tipe Perbandingan Struktur. Tipe 1 menggunakan  Sistem  Rangka  Pemikul  Momen, Tipe  2  menggunakan  Struktur  Sistem  Rangka  dan Shear  Wall,  dan  Tipe  3  menggunakan  Sistem Rangka dan Bracing. Struktur yang akan dianalisis berupa  struktur  bangunan  12  lantai  dengan  atap plat  beton.  Fungsi  gedung  digunakan  sebagai apartemen.  Bangunan  terletak  pada  zona  wilayah gempa  3  pada  kondisi  jenis  tanah  sedang. Permodelan struktur menggunakan bantuan program  SAP2000  v.14.2.5  kemudian  dimodelkan dalam  bentuk  struktur  tiga  dimensi.  Analisis dilakukan  secara  tiga  dimensi  agar  perilaku struktur  yang  dianalisis  dapat  mendekati  kondisi aktual  struktur  di  lapangan.  Pemodelan  struktur pada  program  SAP2000  v.14.2.5  secara  tiga dimensi seperti tampak pada Gambar di bawah ini.
Gambar 2. Desain 1 (Sistem Rangka)
Gambar 3. Desain 2 (Sistem Rangka & Shear Wall)
Gambar 4. Desain 3 (Sistem Rangka &Bracing)

## 3.2   Hasil Analisis
a) Periode Getar Fundamental
Dari  permodelan  struktur  dan  pembebanan  yang dilakukan  dengan  menggunakan  bantuan  software SAP2000  v.14.2.5  didapatkan  nilai  periode  getar fundamental. Dapat dilihat pada grafik berikut.

## Gambar 5. Periode Getar Fundamental Desain
3 (Sistem Rangka dan Bracing)

## Gambar 6. Perbandingan Periode Getar Fundamental Desain 1, 2, 3

## b) Berat Struktur
Dari  permodelan  struktur  dan  pembebanan yang  dilakukan  dengan  menggunakan  bantuan software  SAP2000  v.14.2.5  didapatkan  nilai  berat struktur  yang  dikontrol  dengan  berat  struktur  dari hasil hitungan manual.

## Gambar 7. Rekapitulasi Kontrol Berat
Bangunan

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  data  dan  pembahasan mengenai  penggunaan  Beam  Bracing  sebagai pengganti  Shear  Wall  pada  struktur  gedung bertingkat  tinggi,  maka  dapat  diambil  kesimpulan sebagai berikut :
1) Untuk menganalisis penggunaan Beam Bracing sebagai pengganti Shear Wall pada struktur
gedung bertingkat tinggi dilakukan permodelan struktur dengan 3 alternatif desain, yaitu: a) Desain 1 (Sistem Rangka);
b) Desain  2  (Sistem  Rangka  dan  Shear Wall);
c) Desain 3 (Sistem Rangka dan Bracing).
2) Dari  hasil  analisis  Periode  Getar  Fundamental dapat  disimpulkan  bahwa  nilai  penurunan periode getar fundamental Desain 1 dan Desain 2 adalah sebesar 42%, sedangkan Desain 1 dan Desain  3  adalah  sebesar  36%.  Dengan  hasil analisis  tersebut  dapat  disimpulkan  bahwa Desain  3  yaitu  Sistem  Rangka  dan  Bracing mampu  menggantikan  Desain  2  yaitu  Sistem Rangka  dan  Shear  Wall  berdasarkan  nilai Periode  Getar  Fundamental,  dengan  catatan harus  ditambahkan  posisi  Bracing  untuk memenuhi persyaratan Ta min < Ta < Ta max.
3) Dari  hasil  analisis  Berat  Struktur  dapat disimpulkan  bahwa  permodelan  struktur  pada SAP2000 v.14.2.5 menunjukan adanya perubahan berat struktur antara Desain 1 dan 2 sebesar  10,21%.  Sedangkan  Desain  1  dan  3 sebesar  1,07%.  Dengan  hasil  analisis  tersebut dapat disimpulkan bahwa Desain 3 lebih ringan dibandingkan  dengan  Desain  2  berdasarkan nilai berat struktur.
4) Dari hasil analisis Sistem Struktur Ganda dapat disimpulkan bahwa permodelan struktur SAP2000 v.14.2.5 sudah memenuhi persyaratan,  yaitu  nilai  beban  gempa  yang diterima  Sistem  Rangka  harus  memenuhi syarat  sesuai  SNI  1726:2012  pasal  7.2.5.1, rangka pemikul momen harus mampu menahan paling  sedikit  25%  gaya  gempa  desain
sehingga  tahanan  gaya  gempa  total  harus disediakan  oleh  kombinasi  rangka  pemikul momen  dan  dinding  geser  dengan  distribusi proporsional  terhadap  kekakuannya.  Frame yang  dianalisis  frame  arah  X  dan  Y  karena memiliki sistem penahan gaya ganda.
5) Dari  hasil  analisis  Simpangan  Antar  Lantai (Story Drift) dapat disimpulkan bahwa penurunan  nilai  simpangan  horisontal  arah  X dan Y paling besar pada Desain 2 yaitu sebesar 62,03%  dan  9,94%.  Begitupun  pada  Desain  3 lebih kecil dari Desain 2  yaitu sebesar 42,55% dan  31,01%.  Dengan  hasil  analisis  tersebut dapat  disimpulkan  bahwa  Desain  3  (Sistem Rangka  dan  Bracing)  mampu  digunakan sebagai pengganti Shear Wall berdasarkan nilai nilai  simpangan  horisontal  arah  X  dan  Y. Dengan  catatan  harus  ditambahkan  elemen bracing di lokasi frame yang lain.
6) Penggunaan  Beam  Bracing  pada  struktur gedung  bertingkat  tinggi  dapat  mengurangi secara  signifikan  periode  getar  fundamental, berat  struktur,  dan  simpangan  antar  lantai (story drift) sampai tidak melebihi kinerja batas layan dan batas ultimit sehingga struktur aman dari  pelelehan  baja  yang  berlebihan  dan keruntuhan struktur.

## PUSTAKA
Tavio  &  Usman,  W.  2018. Desain  Rekayasa Gempa  Berbasis  Kinerja  (Performance  Based Design)  Dilengkapi  Contoh  &  Aplikasi Program ETABS . Surabaya: Andi OFFSET.
Anugrah,  P  &  Erny,  H.  2018. Struktur  Beton Bertulang Tahan Gempa Sesuai  SNI 03-1726- 2012,  SNI-1727-2013  &  SNI  03-2847-2013 Memakai  Program  SAP2000 .  Jakarta:  Andi OFFSET. Sri,  H  &  Dian,  A.  2015. Penggunaan  Struktur Bresing  Konsentrik  Tipe  X  Untuk  Perbaikan Kinerja  Struktur  Gedung  Bertingkat  Terhadap Beban  Lateral  Akibat  Gempa. Surakarta  :  e- Jurnal Matriks Teknik Sipil.
Halaman ini sengaja dikosongkan.