Studi Komparasi Sistem Steel Frame Tube dengan Sistem Steel Braced Tube menggunakan X- Brace
Comparisson Study of Steel Frame Tube System with Steel Braced Tube System using X-Brace
Gabriella Junico 1,a ) & Lidya Fransisca Tjong 1,b )
1) Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung
Koresponden : a) junicogabriella@gmail.com & b) lidyafransiscatjong@gmail.com

## ABSTRAK
Sistem  tabung  merupakan  sistem  yang  umum  digunakan  dalam  struktur  bangunan tinggi, seperti Sistem Steel Frame Tube (SFT). Akan tetapi karena fenomena shear lag , distribusi  tegangan  aksial  pada  kolom-kolom  perimeter  sudut  menjadi  lebih  besar dibandingkan  dengan  kolom  perimeter  lainnya.  Hal  ini  ditanggulangi  dengan menggunakan Sistem Steel Braced Tube (SBT) yang dapat membuat perimeter gedung menjadi lebih kaku dengan menggunakan diagonal pada seluruh muka gedung. Studi ini meneliti respons elastik dan inelastik dari gedung 12 lantai menggunakan kedua sistem struktur  tersebut  dengan  analisis  respons  spektrum  dan  riwayat  waktu  menggunakan rekaman percepatan gempa El-Centro 1940, Kobe 1995, dan Denpasar 1979. Berdasarkan hasil  analisis  respons  spektrum,  kekakuan  pada  Sistem  SBT  lebih  tinggi  sehingga peralihan  lantai  dan  simpangan  antar  lantai  pada  sistem  tersebut  menjadi  lebih  kecil. Berdasarkan  hasil  analisis  riwayat  waktu,  saat  kondisi  inelastik  peralihan  lantai  dan simpangan antar lantai pada Sistem SFT juga bernilai lebih besar untuk ketiga rekaman percepatan  gempa.  Elemen  breising  pada  Sistem  SBT  mengalami  kelelehan  terlebih dahulu dibandingkan elemen lain karena breising ditetapkan sebagai elemen fuse . Kedua sistem struktur memiliki tingkat kinerja Immediately Occupancy (IO). Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa selain mengurangi fenomena shear lag , Sistem SBT memiliki respons elastik dan inelastik yang lebih baik.
Kata Kunci :  manajemen  fasilitas,  analisis  respons  spektrum,  analisis  riwayat waktu, shear lag , steel braced tube , steel frame tube

## PENDAHULUAN
Perancangan Infrastruktur & Fasilitas merupakan bagian penting bagi Manajemen Aset Infrastruktur  &  Fasilitas.  Setiap  jenis  konstruksi  mempunyai  kekhasan  permasalahan  yang berbeda-beda.  Hal  ini  akan  mengakibatkan  solusi  yang  berbeda.  (Suprayitno  &  Soemitro, 2018). Suatu gedung bisa saja mempunyai iregularitas horizontal. Solusi menghadapi hal ini dengan menggunakan base isolation dan fixed base telah dipelajari (Arifin dkk., 2019). Pada suatu  gedung  bertingkat  rangka  baja,  terutama  di  Indonesia  di  mana  beban  lateral  yang dihasilkan oleh gempa sangat penting, berbagai teknik solusi perlu dikaji dengan baik.
Dalam mendesain struktur gedung bertingkat, sistem penahan beban lateral seperti beban gempa  menjadi  hal  yang  penting.  Semakin  tinggi  bangunan  berdiri,  maka  simpangan  lateral akan semakin besar (Reddy & Eadukondalu, 2018). Menurut Badan Meteorologi Klimatologi dan  Geofisika  (BMKG),  Indonesia  juga  merupakan  negara  dengan  tingkat  kegempaan  yang cukup  tinggi.  Oleh  karena  itu,  pembangunan  struktur  gedung  bertingkat  di  Indonesia  harus memenuhi standar ketahanan gempa yang berlaku.
Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas  – Vol.5, No.1, Januari 2021
Salah  satu  sistem  penahan  beban  lateral  yang  umum  digunakan  adalah  Sistem Steel Frame  Tube (SFT) . Sistem  ini  dapat  didefinisikan  sebagai  sistem  tiga  dimensi  yang memanfaatkan seluruh perimeter bangunan untuk menahan beban lateral sehingga pada bagian interior  bangunan  hanya  dialokasikan  untuk  menahan  beban  gravitasi.  Persyaratan  yang diperlukan untuk membuat sistem tersebut menjadi seperti tabung adalah dengan menempatkan kolom perimeter dengan jarak antar kolom yang relatif berdekatan dan menggunakan spandrel dengan sambungan momen sebagai  penghubung  antar kolom. Pada  gedung bertingkat,  jarak antar kolom yang saling bedekatan memberi pengaruh terhadap arsitektural facade, pandangan keluar  gedung  pun  menjadi  terbatas.  Selain  itu  karena  fleksibilitas  dari  spandrel,  fenomena shear  lag dapat  terjadi  pada  distribusi  tegangan  aksial  saat  terjadi  momen  lentur.  Karena fenomena tersebut, dikembangkan Sistem Steel Braced Tube (SBT) yaitu sistem tabung dengan diagonal pada bagian facade yang dapat mengurangi jumlah kolom perimeter pada Sistem SFT . Diagonal  pada  sistem  tersebut  memperkaku  bagian  perimeter  sehingga  dapat  mengurangi fenomena shear lag . Sistem SBT juga memanfaatkan bagian perimeter gedung untuk menahan beban lateral dan pada bagian interior gedung digunakan untuk menahan beban gravitasi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan perilaku struktur dan efek shear lag dari gedung bertingkat akibat beban lateral gempa pada Sistem SFT dan Sistem SBT dengan metode analisis statik ekuivalen, respons spektrum, dan riwayat waktu.

## STUDI PUSTAKA
Sistem Steel Frame Tube (SFT)
Pengembangan ide dari  Sistem Steel  Frame Tube adalah membuat  sistem  struktur tiga dimensi  yang  mengikutsertakan  inersia  dari  perimeter  gedung  untuk  menahan  beban  lateral. Sistem  ini  merupakan  sistem  tabung  yang  menggunakan  kolom  eksterior  dengan  jarak  antar kolom yang relatif berdekatan dan menggunakan spandrel yang menerus disepanjang perimeter gedung  pada  setiap  sisi  dengan  sambungan rigid sebagai  penghubung  antar  kolom,  seperti Gambar  1.  Berdasarkan  ketentuan  tersebut,  sistem  ini  dapat  berperilaku  seperti  tabung kantilever yang terjepit di tanah. Persyaratan jarak antar kolom berkisar antara 10 ft (3,05 m) hingga 15 ft (4,60 m) (Taranath, 2017).
Pada  sistem  ini,  sisi  gedung  yang  tegak  lurus  dengan  arah  datang  gaya  lateral  disebut flange dan sisi gedung yang sejajar dengan arah datang gaya lateral disebut web . Saat gedung mengalami momen akibat gaya lateral, kolom pada bagian flange akan mengalami gaya tarik dan  tekan.  Sedangkan  pada  bagian web akan  mengalami inplane  bending (Taranath,  2017) seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar  1. Denah dan Isometrik Gedung pada Sistem Steel Frame Tube
(sumber: Taranath, 2012)
Karena  dibuat  menyerupai  tabung,  distribusi  tegangan  aksial  kolom  perimeter  pada Sistem SFT dapat diketahui. Semakin distribusi tegangan aksial tersebut menyerupai distribusi tegangan  aksial  dari  tabung  kantilever rigid ,  semakin  efektif  sistem  tersebut  bekerja.  Saat
Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas  – Vol.5, No.1, Januari 2021
gedung terkena beban lateral terjadi beam-column frame yaitu komponen struktur mengalami gaya lateral seperti balok dan gaya tekan seperti kolom (Taranath, 2017).
(a) (b)
Gambar  2. Framed Tube: (a) Distribusi Tegangan Aksial dengan Efek Shear Lag dan (b) Distribusi Tegangan Aksial Tanpa Efek Shear Lag (sumber: Taranath, 2017)
Deformasi aksial dari frame tersebut menyebabkan terjadi aksial dan lentur pada setiap elemen serta rotasi pada setiap pertemuan antar elemen. Hal ini mengakibatkan berkurangnya kekakuan efektif dari Sistem SFT yang dapat menyebabkan terjadinya efek shear lag . Secara umum, kolom perimeter  bagian tengah akan menerima distribusi  tegangan aksial  yang lebih kecil dibandingkan kolom sudut. Efisiensi dari Sistem SFT bergantung pada rasio perbandingan tinggi dan lebar bangunan, dimensi dari denah bangunan, serta spasi dan ukuran dari kolom dan spandrel. Karena fenomea shear lag tidak dapat terhindarkan, prinsip utama untuk mendesain gedung dengan menggunakan Sistem SFT adalah mengurangi efek shear lag (Taranath,  2017).
Sistem Steel Braced Tube (SBT)
Jarak antar kolom yang relatif berdekatan memberikan dampak yang signifikan terhadap arsitektural façade . Oleh karena itu dikembangkan suatu sistem tabung lain yaitu Sistem Steel Braced Tube yang dapat memperluas pandangan  ke luar gedung. Sistem  ini  dapat  dikatakan berperilaku  seperti  tabung  karena  menggunakan  diagonal  pada  setiap  sisi  gedung  yang berpotongan dengan kolom sudut. Agar dapat berperilaku secara efektif, kolom diganti dengan breising diagonal pada kedua arah (Taranath, 2012) seperti pada Gambar 3.
Gambar  3. Sistem Steel Braced Tube (sumber: Taranath,  2012)
Karena breising diagonal pada masing-masing sisi gedung saling bertemu dengan kolom sudut, efek shear lag dapat terkurangi pada bagian flange maupun web . Struktur berperilaku seperti rangka breising yang membuat momen pada bagian kolom dan balok eksterior menjadi berkurang. Gaya geser juga lebih dominan ditahan oleh breising diagonal dibandingkan dengan spandrel .  Breising  diagonal  menahan  gaya  lateral  secara  dominan  pada  gaya  aksial  dan membuat gedung lebih bersifat rigid bersamaan dengan balok spandrel . Selain membuat jarak antar kolom ekterior menjadi lebih besar, penggunaan dimensi kolom eksterior dan spandrel juga menjadi lebih kecil jika dibandingkan dengan Sistem SFT (Taranath, 2012).
Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas  – Vol.5, No.1, Januari 2021

## Analisis Statik Ekuivalen
Metode  analisis  statik  ekuivalen  digunakan  untuk  menganalisis  fenomena shear  lag . Dengan metode ini dapat diperoleh distribusi gaya aksial pada kolom perimeter di kedua model. Pada  analisis  statis  linear  dan  analisis  dinamik  linear,  gaya  lateral  terdistribusikan  ke  semua elemen  dan  komponen  struktur  sesuai  dengan  karakteristik  kekakuan  elastis  yang  dimiliki (ASCE  41-17).  Gaya  yang  terjadi  pada  struktur  dapat  ditentukan  dengan  metode  analisis dinamik riwayat waktu, respons spektrum, atau dengan metode sederhana statik ekuivalen.
Pada metode analisis statik ekuivalen digunakan persamaan empiris untuk memperoleh gaya  inersia  yang  didefinisikan  sebagai  gaya  statik.  Metode  statik  ekuivalen  hanya  dapat dilakukan  untuk  struktur  gedung  yang  beraturan  ( regular ).  Gaya  seismik  pada  setiap  lantai merupakan bagian dari total gaya geser dasar (ASCE 41-17).
𝐹 𝑥 = 𝐶 𝑣𝑥 𝑉 ..... (1)
𝐶 𝑣𝑥 = 𝑤 𝑥 ℎ 𝑥 𝑘 ∑ 𝑤 𝑖 ℎ 𝑖 𝑘 𝑛 𝑖=1 ..... (2)
Keterangan: 𝑤 𝑖 , 𝑤 𝑥 =  Bagian dari berat seismik efektif pada lantai ke-i atau x ℎ 𝑖 , ℎ 𝑥 =   Ketinggian di atas dasar pada lantai ke-i atau x 𝑘 =  Eksponen terkait dengan periode gedung

## Analisis Respons Spektrum
Salah satu metode analisis linear terhadap beban gempa adalah analisis respons spektrum. Pada  metode  analisis  respons  spektrum,  digunakan  analisis  dinamik  pada  model  matematis suatu  bangunan  untuk  membuat  frekuensi  modal  dan  bentuk  ragam.  Digunakan  prosedur standar  matematis  dan  respons  spektrum  yang  sesuai  dengan  redaman pada  bangunan. Frekuensi  modal  dan  bentuk  ragam  digunakan  untuk  membuat  kebutuhan  spektral  ( spectral demand ). Metode ini dapat digunakan untuk bangunan gedung yang tidak beraturan ( irregular ). Hasil dari analisis respons spektrum adalah respons struktur elastik seperti peralihan tiap lantai dan simpangan antar lantai, kekakuan dan gaya geser tingkat struktur, dan berbagai parameter lain yang dibutuhkan dalam melakukan analisis nonlinear (ASCE 41-17).

## Analisis Riwayat Waktu
Analisis  riwayat  waktu  merupakan  metode  analisis  nonlinear  terhadap  beban  gempa. Struktur diberikan percepatan pada permukaan tanah yang sesuai dengan rekaman percepatan gempa  terhadap  waktu  yang  diperoleh  dari  data  riwayat  waktu  (ASCE  41-17).  Dalam melakukan  analisis  riwayat  waktu  digunakan  pendekatan  umum  integrasi  langsung  numerik dari persamaan keseimbangan dinamik untuk memperoleh respons dinamik dari sistem struktur.
Hasil dari metode integrasi langsung berkaitan dengan besarnya nilai dari selang waktu dalam  melakukan  analisis.  Semakin  kecil  ukuran  selang  waktu,  maka  analisis  akan  semakin akurat akan tetapi mengakibatkan durasi analisis menjadi semakin lama. Hal ini dikarenakan dalam  setiap  selang  waktu,  terjadi  pembentukan  matriks  kekakuan  struktur  dan  diselesaikan kembali dengan persamaan integrasi (Jasinda, 2018).
Dalam analisis integrasi langsung dibutuhkan metode integrasi numerik terhadap waktu untuk mencapai penyelesaian. Salah satu metode yang dapat digunakan adalah metode integrasi waktu  Wilson.  Metode  ini  serupa  dengan  metode  percepatan  linear  yang  didasarkan  pada asumsi bahwa percepatan bervariasi secara linear selama interval diperpanjang (Steeger, 2010).
Redaman  Rayleigh  digunakan  untuk  memodelkan  respons  dinamik  struktur.  Nilai redaman  yang  digunakan  dalam  analisis  dinamik riwayat  waktu  proporsional  terhadap kekakuan dan massa struktur, sedangkan nilai rasio  redaman kritis digunakan dalam analisis modal adalah sebesar 5% (Alipour & Zareian, 2008).
Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas  – Vol.5, No.1, Januari 2021
Saat  struktur  memasuki  fase  inelastis,  terjadi  perubahan  kondisi  struktur  seperti pengurangan kekakuan elemen struktur dan timbul deformasi  yang bersifat  permanen. Salah satu indikasi elemen struktur mulai bersifat nonlinear adalah dengan terbentuknya sendi plastis. Sendi plastis terjadi ketika beban yang bekerja pada struktur melebihi kapasitas elastik elemen struktur (FEMA 356). Indikator warna dari sendi plastis dapat dilihat pada Gambar 4. Indikator warna tersebut merupakan batasan dari kondisi elemen struktur seperti pada Gambar 5.

## Gambar  4. Indikator Sendi Plastis
Beban  gempa  dapat  mengakibatkan  kemungkinan  gaya  inersia  yang  terjadi  melebihi kapasitas  leleh  elemen  struktur  pada  suatu  waktu  tertentu.  Kondisi  ini  akan  mengakibatkan terjadinya kelelehan dan deformasi plastis pada elemen struktur tersebut (FEMA 356).
Pada studi ini digunakan tiga percepatan gempa, yaitu El-Centro 1940 dengan durasi 14 detik,  Denpasar  1979  dengan  durasi  16,5  detik,  dan  Kobe  1995  dengan  durasi  30  detik. Rekaman percepatan gempa harus diskalakan sehingga kurva respons dari gempa tersebut dapat sesuai dengan respons spektrum wilayah yang digunakan.

## Tingkat Kinerja Struktur
Tingkat  kinerja  struktur  berdasarkan  deformasi  dapat  ditinjau  dalam  dua  cara,  kinerja struktur  secara  global  dan  kinerja  komponen  struktur.  Pada  kinerja  struktur  secara  global digunakan roof  drift  ratio ,  yaitu  perbandingan  perpindahan  lantai  atap  dengan  tinggi  total gedung. Berdasarkan FEMA 356, batasan tingkat kinerja struktur menurut roof drift ratio dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel  1. Tingkat Kinerja Struktur Berdasarkan Roof Drift Ratio
Rangka Momen Baja Rangka Breising Baja Immediately Occupancy (IO) 0.007 0,005 Life Safety (LS) 0,010-0,025 0,15 Collapse Prevention (CP) 0,05 0,02
Tingkat Kinerja Struktur
Roof Drift Ratio
Tingkat kinerja bangunan berdasarkan kinerja komponen struktur dapat diklasifikasikan ke dalam 3 tingkat (FEMA 356), antara lain:
1. Immediate Occupancy (IO)
Pada tingkat ini, gedung yang rusak seteleh gempa aman untuk dihuni kembali, struktur masih memiliki kekuatan dan kekakuan seperti desain bangunan sebelum terkena gempa, dan  hanya  terjadi  sedikit  kerusakan  struktural.  Risiko  yang  mengancam  keselamatan pengguna bangunan akibat kerusakan struktur sangat rendah.
2. Life Safety (LS)
Pada tingkat ini, komponen struktur gedung mengalami kerusakan yang terletak diantara kerusakan sebagian dan kerusakan total. Beberapa elemen struktur mengalami kerusakan parah dan beberapa elemen struktur lainnya tidak. Saat terjadi gempa bisa terdapat korban luka, tetapi secara keseluruhan risiko yang mengancam keselamatan pengguna rendah.
3. Collapse Prevention (CP)
Kerusakan  setelah  gempa  berada  diantara  batas  runtuh  sebagian  dan  runtuh  total.  Ada kerusakan besar struktur, pengurangan kekuatan dan kekakuan yang signifikan terhadap sistem  penahan  gaya  lateral,  deformasi  lateral  permanen  yang  besar,  dan  pengurangan kapasitas menahan gaya vertikal. Risiko terdapatnya korban akibat keruntuhan struktur mungkin terjadi. Struktur tidak dapat diperbaiki dan tidak aman untuk dihuni kembali.
Gambar  5. Hubungan Gaya – Deformasi (sumber: FEMA 356, 2000)

## METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini, digunakan data struktur yang telah ditetapkan terlebih dahulu sebelum melakukan analisis. Berikut merupakan data struktur tersebut.
1. Lokasi gedung
: Jambi (S S = 0,212 g dan S 1 = 0,171 g)
2. Jenis tanah dasar : Tanah keras (F a = 1,2 dan F v = 1,629) 3. Kategori Desain Seismik : C 4. Fungsi gedung : Gedung apartemen (I e = 1) 5. Jumlah lantai : 12 6. Tinggi antar lantai : 4 meter
7. Tinggi total gedung : 48 meter
8. Sistem struktur : a. Rangka Baja Pemikul Momen Khusus
(R = 8, Ω 0 = 3, dan C d = 5,5) b. Rangka Baja dengan Breising Konsentrik Khusus (R = 6, Ω 0 = 2, dan C d = 5) Nilai R, Ω 0 , dan C d yang digunakan diperoleh dari peraturan kegempaan yang berlaku di Indonesia, yaitu SNI 1726:2012.

## Pemodelan Struktur
Terdapat dua model gedung baja  yang akan ditinjau yaitu gedung dengan Sistem Steel Frame Tube (SFT) dan dengan Sistem Steel Braced Tube (SBT). Kedua model memiliki denah, mutu material, dan profil elemen yang sama kecuali pada elemen breising seperti yang dapat dilihat pada Tabel  2. Profil  yang digunakan harus memenuhi  ketentuan  yang terdapat  dalam AISC 341-16 dan AISC 360-16. Kedua model menggunakan pembebanan yang sama sesuai dengan peraturan pembebanan SNI 1727:2013.

## Tabel  2. Profil Elemen Struktur
Elemen Struktural Simbol Profil Kolom Interior K-1 HB 350x350x14x22 Kolom Interior K-2 HB 400x400x30x50 Kolom Eksterior KP HSS 400x25 Kolom Sudut KPC HSS 400x25 Balok Induk Interior BI WF 700x300x13x24 Spandrel SP WF 500x200x10x16 Balok Anak BA-1 WF 300x150x5,5x8 Balok Anak BA-2 WF 600x300x14x23 Breising BR HSS 250x16
Gedung 12 lantai berukuran 36x36 m 2 dengan ketinggian antar lantai 4 m. Jarak antar kolom perimeter gedung dengan Sistem SFT adalah 3 m seperti pada Gambar 6. Gedung dengan
Sistem SBT menggunakan breising konfigurasi X pada setiap muka gedung dengan jarak antar kolom  perimeter  6  m  seperti  pada  Gambar  7.  Elemen  struktural  pada  kedua  sistem menggunakan  profil  WF  dan  profil  H-Beam  yang  mengacu  pada  profil Japanese  Industrial Standard (JIS), sedangkan profil HSS mengacu pada profil Gunung Garuda.
Gambar  6. Tampak Perimeter dan Denah Gedung pada Sistem Steel Frame Tube
Gambar  7. Tampak Perimeter dan Denah Gedung pada Sistem Steel Braced Tube

## ANALISIS PENELITIAN
Analisis Efek Shear Lag Menggunakan Metode Statik Ekuivalen
Dari  hasil  analisis shear  lag pada  lantai  1,  6,  dan  12  Sistem Steel  Frame  Tube, disimpulkan bahwa gaya aksial  terbesar pada kolom sudut berada pada lantai  1 seperti  yang dapat dilihat pada Gambar 8 sampai dengan Gambar 10.
Gambar  8. Distribusi Gaya Aksial pada Kolom Perimeter SFT di Potongan A
Gambar  9. Distribusi Gaya Aksial pada Kolom Perimeter SFT di Potongan 1 dan 7
Gambar  10. Distribusi Gaya Aksial pada Kolom Perimeter SFT di Potongan G
Gaya aksial tersebut akan mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya ketinggian lantai dan semakin mendekati gaya aksial pada kolom perimeter diantaranya. Oleh karena itu, dilakukan analisis perbandingan efek shear lag pada Sistem Steel Frame Tube dan Sistem Steel Braced Tube pada lantai 1.

## Perbandingan Gaya Aksial pada Model SFT dan Model SBT
Fenomena shear lag memang dapat berkurang apabila digunakan breising pada bagian perimeter  gedung.  Akan  tetapi  penggunaan  breising  mengakibatkan  reaksi  pada  tumpuan kolom-kolom perimeter sudut menjadi lebih besar. Hal ini dikarenakan gaya aksial yang bekerja pada breising ditahan oleh tumpuan pada kolom perimeter sudut. Distribusi gaya aksial pada kolom-kolom  perimeter  Sistem  SFT  dan  Sistem  SBT  dapat  dilihat  pada  Gambar  11  sampai dengan Gambar 13.
-400 -320 -240 -160 -80 0 80 160 240 320 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gay a A k sial (P ) [k N] Kolom Lantai 1 Lantai 6 Lantai 12 -400 -320 -240 -160 -80 0 80 160 240 320 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gay a A k sial (P ) [k N] Kolom Lantai 1 Lantai 6 Lantai 12 -400 -320 -240 -160 -80 0 80 160 240 320 400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gay a A k sial (P ) [k N] Kolom Lantai 1 Lantai 6
Lantai 12
Gambar  11. Komparasi Distribusi Gaya Aksial Model SFT dan SBT pada Potongan A
Gambar  12. Komparasi Distribusi Gaya Aksial Model SFT dan SBT pada Potongan 1,7
Gambar  13. Komparasi Distribusi Gaya Aksial Model SFT dan SBT pada Potongan G

## Analisis Respons Spektrum
Berdasarkan analisis linear respons spektrum sistem SFT dan sistem SBT, diperoleh hasil sebagai berikut.
1. Periode Struktur
Dari  hasil  analisis  modal  diperoleh  periode  struktur  pada  model  dengan  Sistem  SFT sebesar 2,981 detik, periode ini bernilai lebih besar 41,06% dari periode pada Sistem SBT (1,757 detik).
2. Simpangan Antar Lantai Simpangan antar lantai pada arah X maupun Y dari suatu gedung bertingkat tidak boleh melebihi  simpangan  ijin  sesuai  persyaratan  SNI  1726:2012.  Karena  denah  yang digunakan simetris,  respons  yang dihasilan pada  arah X maupun Y cenderung bernilai sama.  Berdasarkan  Gambar  14,  peralihan  pada  Sistem  SFT  lebih  besar  dibandingkan
-650 -520 -390 -260 -130 0 130 260 390 520 650 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gay a A k sial (P ) [k N] Kolom SFT SBT -650 -520 -390 -260 -130 0 130 260 390 520 650 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gay a A k sial (P ) [k N] Kolom SFT SBT -650 -520 -390 -260 -130 0 130 260 390 520 650 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Gay a A k sial (P ) [k N] Kolom SFT SBT
Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas  – Vol.5, No.1, Januari 2021
dengan  Sistem  SBT.  Oleh  karena  itu  dapat  disimpulkan  bahwa  berdasarkan  parameter peralihan  tiap  lantai,  model  dengan  Sistem  SBT  lebih  baik.  Peralihan  tiap  lantai  erat kaitannya  dengan  simpangan  antar  lantai,  di  mana  simpangan  antar  lantai  merupakan perbedaan defleksi (peralihan) pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah dari lantai yang ditinjau. Berdasarkan respons  simpangan antar lantai,  model  dengan Sistem  SBT juga lebih baik.
Tabel  3. Simpangan antar lantai Sistem SFT
h sx δ max Δ max Δ max . C d / I e Δ a (m) (mm) (mm) (mm) (mm) 12 4 21.82 0.48 2.65 80 Ok 11 4 21.41 0.75 4.1 80 Ok 10 4 20.78 1.02 5.63 80 Ok 9 4 19.9 1.27 6.97 80 Ok 8 4 18.77 1.48 8.16 80 Ok 7 4 17.42 1.67 9.19 80 Ok 6 4 15.86 1.84 10.1 80 Ok 5 4 14.11 2 10.98 80 Ok 4 4 12.17 2.17 11.91 80 Ok 3 4 10.04 2.39 13.15 80 Ok 2 4 7.66 2.98 16.38 80 Ok 1 4 4.68 4.68 25.73 80 Ok Dasar 4 0 0 0 80 Ok Lantai Cek
Tabel  4. Simpangan antar lantai Sistem SBT
h sx δ max Δ max Δ max . C d / I e Δ a (m) (mm) (mm) (mm) (mm) 12 4 17.32 0.15 0.73 80 Ok 11 4 17.21 0.72 3.61 80 Ok 10 4 16.57 0.87 4.34 80 Ok 9 4 15.79 1.32 6.58 80 Ok 8 4 14.56 1.4 6.98 80 Ok 7 4 13.26 1.7 8.48 80 Ok 6 4 11.63 1.67 8.33 80 Ok 5 4 10.05 1.85 9.25 80 Ok 4 4 8.23 1.87 9.35 80 Ok 3 4 6.4 1.98 9.9 80 Ok 2 4 4.43 1.93 9.63 80 Ok 1 4 2.51 2.51 12.56 80 Ok Dasar 4 0 0 0 80 Ok Lantai
Cek
Gambar  14. Perbandingan Peralihan dan Simpangan Antar Lantai

## 3. Gaya Geser Tingkat
Semakin rendah elevasi tingkat, nilai gaya geser tingkat cenderung akan semakin besar, hal ini dikarenakan terdapat akumulasi gaya geser dari tingkat di atasnya. Semakin besar kekakuan  suatu  tingkat  maka  semakin  besar  juga  gaya  geser  yang  terjadi  pada  tingkat tersebut. Gaya geser tingkat pada kedua sistem dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar  15. Perbandingan Gaya Geser Tingkat Analisis Respons Spektrum
Berdarkan Gambar 15, dapat disimpulkan bahwa gaya geser model SBT memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan Sistem SFT. Hal ini berkaitan dengan kekakuan tingkat pada Sistem SBT yang lebih besar dibandingkan Sistem SFT.

## Analisis Riwayat Waktu
Sendi plastis yang terjadi pada elemen ditinjau sesuai dengan arah datangnya gempa dan lokasi saat pertama kali sendi plastis terbentuk. Indikator warna dari sendi plastis sesuai dengan Gambar  4.  Sendi  plastis  yang  terjadi  pada  sistem  SFT  dan  sistem  SBT  dapat  dilihat  pada Gambar 16 sampai dengan Gambar 21.
Dari  hasil  analisis,  dapat  disimpulkan  bahwa  elemen  struktur  yang  pertama  kali mengalami  kelelehan  adalah  elemen  spandrel  pada  Sistem  SFT dan  elemen  breising  pada Sistem  SBT.  Dapat  disimpulkan  mekanisme  sendi  plastis  sesuai  dengan  yang  direncanakan untuk kedua sistem struktur. Berikut merupakan waktu terjadinya sendi plastis pertama pada kedua sistem struktur.
0 8 16 24 32 40 48 0 5 10 15 20 25 T in g g i T in g k at (m ) δmax (mm) Frame Tube Braced Tube 0 8 16 24 32 40 48 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 T in g g i T in g k at (m ) Δmax x Cd / Ie (mm) Frame Tube Braced Tube Drift Izin 0 8 16 24 32 40 48 0 500 1000 1500 T in g g i T in g k at (m ) Geser Tingkat [kN] Frame Tube
Braced Tube
(a) (b)
Gambar  16. Sendi Plastis pada Model SFT (El-Centro 1940) (a) Pertama (B) Terakhir
(a) (b)
Gambar  17. Sendi Plastis pada Model SFT (Kobe 1995) (a) Pertama (B) Terakhir
(a) (b)
Gambar  18. Sendi Plastis pada Model SFT (Denpasar 1979) (a) Pertama (B) Terakhir
(a) (b)
Gambar  19. Sendi Plastis pada Model SBT (El-Centro 1940) (a) Pertama (B) Terakhir
(a) (b)
Gambar  20. Sendi Plastis pada Model SBT (Kobe 1995) (a) Pertama (B) Terakhir (a) (b) Gambar  21. Sendi plastis pada model SBT (Denpasar 1979) (a) Pertama (b) Terakhir
Tabel  5. Waktu Terjadi Sendi Plastis Pertama
El-Centro 1940 Denpasar 1979 Kobe 1995 Steel Frame Tube 7.3 12.8 6.3 Steel Braced Tube 4.9 7.8 5.8 Sistem Struktur
Waktu Terjadi Sendi Plastis Pertama (detik)
Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas  – Vol.5, No.1, Januari 2021
Model dengan Sistem SBT memiliki waktu terjadi sendi plastis pertama yang lebih cepat dari Sistem SFT. Hal ini karena breising mengalami kelelehan terlebih dahulu  dibandingkan dengan spandrel. Kedua model tidak mengalami keruntuhan setelah rekaman percepatan gempa diberikan, hal ini ditandai dengan tidak terbentuknya sendi plastis pada elemen kolom.
Dilakukan  analisis  perbandingan  peralihan  tiap  lantai  dan  simpangan  antar  lantai  pada kedua  sistem  struktur  dengan  tiga  rekaman  gempa  yang  terjadi.  Peralihan  tiap  lantai  kedua sistem dapat dilihat pada Tabel 6.
Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa peralihan tiap lantai pada Sistem SFT akibat ketiga rekaman percepatan gempa cenderung memiliki nilai yang sama. Sedangkan peralihan tiap  lantai  terbesar  pada  Sistem  SBT  terjadi  akibat  rekaman  gempa  El-Centro  1940.  Hasil analisis ini dapat dilihat pada Gambar 22.
Apabila  dilakukan  komparasi  antara  kedua  sistem,  dapat  dilihat  bahwa  peralihan  tiap lantai pada Sistem SFT bernilai lebih besar dibandingkan dengan Sistem SBT. Peralihan tiap lantai yang diperoleh dari analisis inelastik riwayat waktu menghasilkan kesimpulan yang sama dengan  analisis  elastik  respons  spektrum.  Begitu  pula  dengan  simpangan  antar  lantai  yang diperoleh dari kedua sistem.
Tabel  6. Komparasi Peralihan Tiap Lantai
Denpasar 1979 Kobe 1995 El Centro 1940 Denpasar 1979 Kobe 1995 El Centro 1940 12 210.5 200.26 202.74 82.67 98.1 98.9 11 206.79 196.07 199.73 82.22 97.41 98.53 10 200.93 189.51 194.97 79 93.69 95.61 9 192.52 180.45 188.08 75.09 89.3 91.96 8 181.58 170.61 178.97 68.94 82.37 86.11 7 168.51 160.05 167.55 62.34 74.87 79.97 6 156.51 149.36 153.86 54.18 65.74 72.51 5 142.39 136.27 138.03 46.23 56.88 65.52 4 125.97 121.28 120.63 37.37 47.19 58.41 3 106.94 103.77 101.16 28.03 36.67 51.85 2 84.36 82.28 78.83 18.75 25.57 43.18 1 53.3 52.12 49.36 11.06 14.97 28.41 Dasar 0 0 0 0 0 0
Lantai
δ (mm) Steel Frame Tube
Steel Braced Tube
Batas simpangan antar lantai ijin untuk analisis inelastik nonlinear tidak boleh melebihi 1,25 dari batas simpangan antar lantai ijin analisis elastik ( ∆ 𝑎 ) . ∆ 𝑎 pada skripsi ini adalah 80 mm, sehingga batas 1,25∆ 𝑎 bernilai 100 mm.
Gambar  22. Komparasi Peralihan Lantai dan Simpangan Antara Lantai Maksimum

## Tingkat Kinerja Struktur
Berdasarkan Tabel 9, dapat diketahui bahwa tingkat kinerja struktur pada model dengan Sistem SFT dan model dengan Sistem SBT untuk percepatan gempa El-Centro 1940, Denpasar 1979, dan Kobe 1995 berada pada tingkat Immediately Occupancy (IO). Oleh karena itu, dapat disimpulkan melalui hasil analisis nonlinear riwayat waktu struktur gedung untuk kedua model dapat berfungsi kembali selama proses perbaikan dan tidak menimbulkan korban jiwa.
Tabel  7. Simpangan Lantai Atap Maksimum
δ x δ y δ x δ y (mm) (mm) (mm) (mm) Denpasar 1979 210.5 209.41 82.67 85.52 Kobe 1995 200.26 208.98 98.1 95.41 El Centro 1940 202.74 202.72 98.9 103.7 Gempa Steel Frame Tube Steel Braced Tube
Tabel  8. Roof Drift Ratio
Arah X Arah Y Arah X Arah Y Denpasar 1979 0.00439 0.00436 0.00172 0.00178 Kobe 1995 0.00417 0.00435 0.00204 0.00199 El Centro 1940 0.00422 0.00422 0.00206 0.00216 Gempa Steel Frame Tube Steel Braced Tube
Tabel  9. Tingkat Kinerja Struktur
Arah X Arah Y Arah X Arah Y Denpasar 1979 IO IO IO IO Kobe 1995 IO IO IO IO El Centro 1940 IO IO
IO
IO Gempa Steel Frame Tube Steel Braced Tube
0 8 16 24 32 40 48 0 100 200 300 Ketin g g ian L an tai, Hn [ m ] Peralihan Lantai Max, δmax [mm]
SBT- Denpasar SBT - Kobe
SBT - El Centro SFT - Denpasar
SFT - Kobe SFT -  El Centro 0 8 16 24 32 40 48 0 20 40 60 80 100 120 K et in g g ia n L an ta i, H n [ m] Simpangan Antar Lantai Max, Δmax [mm] SBT- Denpasar SBT - Kobe SBT - El Centro
SFT - Denpasar
SFT - Kobe
SFT - El Centro Δa 1,25Δa
Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas  – Vol.5, No.1, Januari 2021

## KESIMPULAN
Berdasarkan  studi  yang  telah  dilakukan  terhadap  gedung  dengan  Sistem Steel  Frame Tube (SFT) dan Sistem Steel Braced Tube (SBT) dengan melakukan analisis shearlag , respons spektrum, dan riwayat waktu, dapat diperoleh beberapa simpulan sebagai berikut.
1. Ketinggian lantai mempengaruhi besar gaya aksial pada kolom perimeter sudut. Semakin tinggi lantai, maka gaya aksial pada kolom perimeter sudut menjadi semakin kecil dan mendekati  besar  gaya  aksial  pada  kolom  perimeter  lain.  Hal  ini  menandakan,  seiring bertambah ketinggian suatu lantai maka efek shear lag yang terjadi semakin berkurang. 2. Karena  kekakuan  struktur  pada  model  dengan  Sistem  SBT lebih  besar  dibandingkan model dengan Sistem SFT, saat kondisi elastik maupun inelastik peralihan tiap lantai dan simpangan  antar  lantai  maksimum  gedung  dengan  Sistem  SBT  lebih  kecil  daripada Sistem SFT. Oleh karena itu pada kedua kondisi tersebut, Sistem SBT lebih baik.
3. Berdasarkan analisis respons spektrum diperoleh simpulan sebagai berikut.
a. Periode  struktur  pada  model  dengan  Sistem  SFT  sebesar  2,981  detik,  sedangkan periode struktur pada model dengan Sistem SBT sebesar 1,757 detik.
b. Gaya  geser  tingkat  pada  model  dengan  Sistem  SBT  lebih  besar  dari Sistem SFT.
4. Berdasarkan analisis riwayat waktu diperoleh simpulan sebagai berikut.
a. Sendi plastis pada Sistem SFT terjadi pada spandrel dan sendi plastis pada Sistem SBT terjadi pada breising untuk ketiga rekaman percepatan gempa
b. Pada ketiga rekaman percepatan gempa, sendi plastis pertama kali terjadi pada model dengan Sistem SBT.
c. Pada  model  dengan  Sistem  SFT,  peralihan  tiap  lantai  dan  simpangan  antar  lantai cenderung  bernilai  sama  untuk  ketiga  rekaman  percepatan  gempa.  Sedangkan  pada model dengan Sistem SBT, peralihan tiap lantai dan simpangan antar lantai maksimum terjadi akibat rekaman gempa El-Centro 1940.
d. Tingkat  kinerja  model  untuk  Sistem  SFT  dan  Sistem  SBT  adalah Immediately Occupancy (IO).

## DAFTAR PUSTAKA
AISC  341-16. American  Institute  of  Steel  Construction  314-16  on  Seismic  Provisions  for Structural Steel Buildings.
AISC 360-16. American Institute of Steel Construction 360-16 on Specification for Structural Steel Buildings.
Alipour, A., & Zareian, F. (2008). “Study Rayleigh Damping in Structures; Uncertanties and Treatments”. The 14 th World Conference on Earthquake Engineering.
Arifin, M., Fransisca, L., & Sagara, A. (2019). “Studi Perbandingan Gedung dengan Iregularitas Horizontal  Menggunakan Base  Isolation dan Fixed  Base ”. Jurnal  Manajemen  Aset Infrastruktur & Fasilitas, Vol. 3, No. 2, September 2019 . ASCE 41-17. American Society of Civil Engineers 41-17 on Seismic Evaluation and Retrofit of Existing Buildings.
FEMA  356:2000. Federal  Emergency  Management  Agency  356:2020  on Prestandard  and Commentary for The Seismic Rehabilitation of Buildings .
Jasinda, Clarissa (2018). Studi Perbandingan Perilaku Inelastik Struktur Gedung Baja Turbular Terbreis Konsentris dan Eksentris Tipe Inverted-V. Skripsi Pendidikan Sarjana. Jurusan Teknik Sipil. Universitas Katolik Parahyangan.
Reddy,  B.V.S.,  &  Eadukondalu,  M.  (2018).  “Study  of  Lateral  Structural  Systems  in  Tall Buildings”. International Journal of Applied Engineering Research, Vol. 13, No. 3. SNI 1726:2012. Standar Nasional Indonesia SNI 1726:2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung.
SNI  1727:2013. Standar  Nasional  Indonesia  SNI  1727:2013 tentang  Beban  Minimum  untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain.
Steeger,  K.  (2010). Implementation  of  a  User-defines  Time  Integration  in  FEAP:  Wilson-θ . Department of Civil and Environmental Engineering. University of California. Berkeley. Suprayitno,  H.  &  Soemitro,  R.A.A.  (2018).  “Preliminary  Reflexion  on  Basic  Principle  of Infrastructure  Asset  Management”. Jurnal  Manajemen  Aset  Infrastruktur  &  Fasilitas, Vol. 2, No. 1, Maret 2018.
Taranath, S. B. (2012). Structural Analysis and Design of Tall Buildings Steel and Composite Construction. CRC Press Taylor & Francis Group. Taranath, S. B. (2017). Tall Building Design: Steel, Concrete, and Composite Systems . CRC Press Taylor & Francis Group.