Journal homepage: http://iptek.its.ac.id/index.php/jats

## Kinerja  Seismik  Berbagai  Konfigurasi  Bresing  Eksentrik  pada  Gedung Struktur Baja Tidak Beraturan
Diah Khairinnisa 1,* , Ruddy Kurniawan 1 , Sabril Haris H.G 1 Program Studi Magister Teknik Sipil, Universitas Andalas, Padang 1

## Koresponden*, Email: dnisa7942@gmail.com
Info Artikel Abstract Diajukan                  31 Januari 2023 Diperbaiki               10 Mei 2023 Disetujui                 22 Agustus 2023 Keywords: seismic, bracing, pushover analysis The  use  of  eccentrically  braced  frames  (EBF)  in  steel  structures  is  an  effective alternative because its excellent strength, initial stiffness, and ductility. This study aims to  analyze  the  EBF  structure  in  buildings  with  steel  structures  that  experience horizontal  irregularities.  The  study  variables  are  ten  different  brace  configuration  are used for the study’s variables. The test model is given a nonlinear static thrust load from the  elastic  condition to  the  collapsed  condition  to obtain  its  performance.  All  structure models are performing at the damage control level. Based on its inelastic behavior, the structure  A  EBF  F  is  the  strongest  in  the  X  direction  and  C  EBF  F  is  the  strongest structure in the Y direction. In terms of the rigidity and ductility of the structure, C EBF F is the stiffest and most ductile structure in both the X and Y directions.
Kata kunci: seismik, bresing, pushover analysis Abstrak
Penggunaan bresing eksentrik ( Eccentrically Braced Frame, EBF) pada struktur baja merupakan  salah  satu  alternatif  yang  cukup  efektif  karena  mempunyai  kekuatan, kekakuan  awal  dan  daktilitas  yang  relatif  tinggi.  Studi  ini  bertujuan  untuk menganalisis  struktur  EBF  pada  gedung  baja  yang  mengalami  ketidakberaturan horizontal.  Variabel  studi  berupa  sepuluh  pemodelan  variasi  konfigurasi  bresing. Model  uji  diberi  beban  dorong  statik  nonlinier  dari  kondisi  elastis  sampai  kondisi runtuh untuk diperoleh kinerjanya. Semua model struktur berada pada level kinerja Damage  Control.  Berdasarkan  perilaku  inelastiknya,  struktur  A  EBF  F  merupakan struktur terkuat pada arah X dan C EBF F menjadi struktur terkuat pada arah Y. Ditinjau  dari  kekakuan  daktilitas  struktur,  C  EBF  F  merupakan  struktur  terkaku dan terdaktail pada arah X maupun Y.

## 1. Pendahuluan
Estetika  dan  arsitektural  menjadi  hal  yang  penting untuk  dipertimbangkan  dalam  perencanaan  gedung,  hal ini  akan  mengarah  pada  dihasilkannya  bangunan  yang tidak  beraturan/ireguler.  Dengan  demikian,  akan menimbulkan  beberapa  permasalahan  ketidakberaturan kinerja sesmik pada bangunan. Respon gaya gempa yang terjadi  pada  bangunan  tidak  beraturan  tentu  akan berbeda  jika  dibandingkan  dengan  bangunan  beraturan, apabila  ditinjau  dari  intensitas  beban  yang  sama.  Maka sangat dibutuhkan metode yang tepat untuk dihasilkannya  desain  struktur  yang  memenuhi  keriteria estetika dan kinerja seismik [1].
Meskipun ada ancaman gempa, hal ini menyebabkan diperlukannya  upaya  untuk  memenuhi  kebutuhan bangunan tinggi yang tahan terhadap gempa. Salah satu cara untuk membuat gedung bertingkat aman dari gempa adalah  dengan  menambahkan  konstruksi  bresing  pada struktur gedung. Bresing dapat meminimalizir terjadinya perpindahan  horizontal  ( Displacement )  dan  meningkat- kan kapasitas geser ( Base Shear ) pada struktur sehingga
kemungkinan  retak  ( Crack )  pada  sambungan  antara balok dan kolom yang menimbulkan kegagalan struktur dapat dihindari [2].
Sistem  bresing  adalah  metode  efektif  untuk menambah  kekakuan  global  dan  kekuatan  struktur. Struktur  dengan  aman  dapat  menahan  gaya  dan deformasi  yang  disebabkan  oleh  gempa  bumi  karena meningkatkan  penyerapan  energi  yang  disediakan  oleh pengaku lateral [3].
Pada  umumnya  rangka  penahan  momen  dan  rangka bresing  telah  digunakan  sebagai  elemen  struktur penahan  beban  lateral  dalam  bangunan  baja,  Rangka penahan momen menyediakan daktilitas yang melampaui  leleh,  tapi  karena  sifat  lenturnya,  rangka penahan  momen  tidak  memenuhi  kriteria  kekakuan. Akan tetapi, rangka bresing kosentrik sangat baik dalam hal  kekakuan  karena  daktilitasnya  yang  terbatas.  Ada beberapa  cara  bresing  untuk  meningkatkan  ketahanan bangunan  terhadap  gempa,  yaitu  dengan  sistem  rangka bresing  eksentris,  kombinasi  yang  bagus  antara  rangka penahan  momen  dan  rangka  bresing  eksentrik.  Dalam
sistem rangka bresing eksentrik kapasitas disipasi energi dalam  hal  meningkatkan  beban  gempa  dipenuhi  oleh link geser yang menyatu pada bagian balok [4].
EBF  digunakan  sebagai  sistem  penahan  gempa  khu- susnya pada bangunan gedung. Perilalaku daktilitas dan disipasi  energi  EBF  sudah  terbukti.  Pada  saat  gempa terjadi,  elemen link pada  EBF  akan  berfungsi  sebagai sekring  daktail,  berotasi  secara  plastis  sedangkan anggota  struktural  lainnya  akan  tetap  elastis.  Sistem  ini kaku  seperti  bresing  kosentrik  (CBF)  dan  juga mempunyai  daya  serap  energi  seperti  rangka  penahan momen, MRF [5].
Melalui  studi  penelitian  ini,  dilakukan  analisis  pada gedung struktur baja sepuluh lantai dengan menggunakan  berbagai  variasi  konfigurasi  bresing eksentrik  dengan  tujuan  untuk  ditinjau  kinerja seismiknya  yang  meliputi  level  kinerja  dan  perilaku inelastiknya sebagai bangunan tahan gempa.

## 2. Metode
Model uji  berupa  struktur  gedung  sepuluh  lantai dengan  jarak  antar  lantai  4  m  dan  denah  tipikal berbentuk  L  seperti  terlihat  di Gambar  1 .  Material kolom,  balok  dan  bresing  menggunakan  baja  dengan kuat  leleh  (fy)  sebesar  345  MPa  dan  kuat  ultimit  (fu) sebesar  450  MPa,  sementara  pelat  lantai  menggunakan beton bertulang dengan kuat tekan (fc’) sebesar 30 MPa. Fungsi  bangunan  berupa  hotel  yang  berada  di  Kota Padang  dengan  Kategori  Desain  Seismik  (KDS)  tipe  D dan kondisi tanah sedang.
Pada  tahap  awal,  dilakukan preliminary Design dimensi  penampang  balok  induk,  balok  anak,  bresing, elemen  link  dan  ketebalan  pelat  lantai  yang  hasilnya ditampilkan pada Tabel 1 dan 2 . Tebal pelat lantai 1 – 9 adalah 130 mm dan pelat lantai atap adalah 100 mm.
Tabel 1 . Dimensi Penampang Elemen Balok Induk, Balok Anak, dan Kolom
Lantai Balok Induk (mm) Balok Anak (mm) Kolom (mm) Bentang 6000 mm Bentang 5000 mm Bentang 5000 mm 1-5 WF 500x300x11x18 WF 500x300x11x18 WF 250x275x7x11 H 400x400x45x70 6-10 WF 450x300x10x15 WF 450x300x10x15 WF 200x150x6x9 H 400x400x30x50 Tabel 2 . Dimensi Penampang Elemen balok induk Lantai Bresing (mm) Panjang Link (mm) Bentang 6000 mm Bentang 5000 mm Bentang 6000 mm Bentang 5000 mm 1-10 WF 350x250x9x14 WF 350x250x9x14 100 100
Gambar 1. Model 3D Struktur dan Denah Tipikal.
Variasi  penempatan  bresing  pada  arah  horizontal  dan vertikal  bangunan  ditampilkan  pada Gambar  2  dan  3 . Pada arah horizontal, terdapat 3 posisi bresing yang dibe- ri kode Model A, B dan C. Masing-masing model terse-
but  mempunyai 3 variasi posisi bresing arah vertikal ba- ngunan sebagaimana terlihat di Gambar  3 , yaitu diberi- kan  secara  penuh  setiap  lantai  (diberi  kode  Full,  F), diberikan  hanya  di  lantai  ganjil  saja,  atau  secara  selang
seling  (diberi  kode  Selang  Seling,  SS)  dan  diberikan hanya  pada  5  lantai  terbawah  saja  (diberi  kode  5). Sebagai  pembanding,  dianalisis  juga  model  uji  struktur tanpa bresing ( Moment Resisting Frame , MRF), sehingga total model uji adalah 10 pemodelan.
Penampang hasil Preliminary Design terlebih dahulu diperiksa  kekuatan  dan  kekakuannya,  yaitu  pemeriksaan rasio  tegangan  yang  terjadi  terhadap  tegangan  izin  dan
simpangan  yang  terjadi  terhadap  simpangan  izin  sesuai dengan persyaratan SNI 1726:2019 dan SNI 1729:2020.
Selanjutnya  model  uji  yang  memenuhi  persyaratan kekuatan  dan  kekakuan  diberi  beban  dorong  statik nonlinier  ( Pushover ),  mulai  dari  kondisi  elastis  linier sampai  kondisi  runtuh  untuk  mendapatkan  kurva  gaya geser dasar terhadap perpindahan puncak di lantai atap.
Gambar 2. Variasi Posisi Bresing Arah Horizontal Bangunan (Model A dan B)
Gambar 3. Variasi Posisi Bresing Arah Horizontal Bangunan (Model C)
Gambar 4. Variasi Posisi Bresing Arah Vertikal Bangunan (Full; F, Selang Seling; SS)
Gambar 5. Variasi Posisi Bresing Arah Vertikal Bangunan (5 lantai terbawah; 5)
3. Hasil dan Pembahasan
3.1. Hasil
Berdasarkan  hasil  pemeriksaan  ketidakberaturan struktur,  didapati  struktur  arah  horizontal  mempunyai ketidakberaturan  sudut  dalam  karena  terjadi  diskon- tinuitas  dimensi  denah  dengan  rasio  60%,  lebih  dari persyaratan SNI 1726-2019 sebesar 15%.
Tabel 3. Cek Syarat Desain Struktur
Tipe Struktur Cek Syarat Desain Struktur oke/tdk oke Keterangan MRF A EBF 5 A EBF F A EBS SS B EBF 5 B EBF F B EBS SS C EBF 5 C EBF F C EBS SS oke - Oke - Oke - tdk oke Stress Ratio ≥ 1 tdk oke ∆ > ∆ izin tdk oke Stress Ratio ≥ 1 tdk oke Stress Ratio ≥ 1 Oke - Oke - tdk oke Stress Ratio ≥ 1
Hasil  pemeriksaan  kekuatan  dan  kekakuan  ditam- pilkan  pada Tabel  3 .  Terdapat  beberapa  struktur  yang tidak  memenuhi  persyaratan  untuk  dilakukan  analisis tahapan selanjutnya, yaitu tahapan Pushover Analysis . Tipe Struktur MRF, A EBF 5, A EBF F, C EBF 5 dan C  EBF  F  dapat  dilanjutkan  ke  tahap Pushover  Analysis . Pada Gambar 6 ditampilkan nilai stress ratio struktur.
Gambar  6. Stress  Ratio Struktur  (Struktur  MRF  sebagai perwakilan).

## 3.1.1. Pushover Analysis
Kurva  kapasitas Pushover merupakan  proyeksi  hu- bungan antara gaya geser dasar dengan simpangan atap.
Mekanisme  sendi  plastis  yang  terjadi  dari  tahap  per tahap merupakan proses terjadinya keruntuhan bangunan secara  bertahap.  Untuk  jelasnya  mengenai  kurva  kapa- sitas Pushover Arah X dan Y lihat Gambar 7 dan 8 .
=
Gambar 7. Gaya Geser Dasar Struktur Arah X.
Gambar 8. Gaya Geser Dasar Struktur Arah Y.

## 3.1.2. Level Kinerja Struktur
Semua  struktur  berada  pada  level  kinerja Damage Control ,  artinya  kondisi  bangunan  pasca  gempa  masih mampu  menahan  gempa  yang  terjadi,  dengan  resiko korban jiwa manusia masih sangat kecil.
Sebagai  perwakilan  kurva Performance  Point dari seluruh  variasi  konfigurasi  penempatan  bresing,  maka pada Gambar  9 ditunjukkan  kurva Performance  Point struktur MRF.
Tabel 4. Performance Point (PP) Tipe Struktur Dt x Dt y Vt x Vt y Mm Mm kN kN MRF 587,23 595,84 17989,98 16551,21 A EBF 5 516,77 483,10 21673,92 18763,08 A EBF F 458,38 436,50 23254,59 20596,72 C EBF 5 521,64 488,80 21660,33 18935,54 C EBF F 460,39 436,14 23307,28 20796,93 Keterangan:
D t = Simpangan tingkat PP
V t = Kapasitas PP
Tabel 5. Maximal Total Drift Tipe Struktur Maximum Total Drift Performance Level Arah X Arah Y MRF 0,01468 0,01490 Damage Control A EBF 5 0,01292 0,01208 Damage Control A EBF F 0,01146 0,01091 Damage Control C EBF 5 0,01304 0,01222 Damage Control C EBF F 0,01151 0,01090 Damage Control Tabel 6. Maximal Inelastic Drift Tipe Struktur Maximum Inelastic Drift Performance Level Arah X Arah Y MRF 0,01374 0,01394 Damage Control A EBF 5 0,01241 0,01156 Damage Control A EBF F 0,01094 0,01037 Damage Control C EBF 5 0,01253 0,01171 Damage Control C EBF F 0,01098 0,01038 Damage Control
Gambar 9. Performance Point Struktur MRF Arah X dan Y (Struktur MRF sebagai perwakilan).

## 3.1.3. Sendi Plastis
Terpantau titik leleh pertama struktur arah X maupun arah  Y  sudah  memenuhi  persyaratan Strong  Coloum
Weak  Beam ,  hal  ini  dikarenakan  tidak  ada  sendi  plastis
yang  terjadi  pada  kolom  pada  saat  awal  munculnya pelelehan, lihat Tabel 7.
Sebagai perwakilan, sendi plastis  struktur MRF akan dilampirkan pada Gambar 10 dan 11.
Gambar 10. Sendi plastis Step 7, 10 dan 14 Struktur MRF Arah X (Struktur MRF sebagai perwakilan).
Gambar 11. Sendi plastis Step 6, 8 dan 10 Struktur MRF Arah Y (Struktur MRF sebagai perwakilan).
Tabel 7. Sendi Plastis Tipe Struktur Titik Sendi Plastis Pertama Pushover Arah X Titik Sendi Plastis Pertama Pushover Arah Y Lokasi Step ke Total Step Lokasi Step ke Total Step MRF Balok Lantai 2, 3 7 14 Balok Lantai 2, 3 6 10 A EBF 5 Link Lantai 2, 3, 4, 5 6 11 Link Lantai 2, 3, 4 6 10 A EBF F Link Lantai 2, 3, 4 5 9 Link Lantai 2, 3 5 9 C EBF 5 Link Lantai 2, 3, 4 6 11 Link Lantai 2, 3 5 10 C EBF F Link Lantai 2, 3 5 10 Link Lantai 2, 3 5 9

## 3.1.4. Perilaku Inelastik Struktur
Setelah  dilakukan  analisis Pushover ,  maka  perilaku inelastik  struktur  dapat  diketahui.  Hal  ini  dapat  dilihat pada Tabel 8 dan 9 .
Perilaku  inselastik  struktur  yang  dimaksud,  terdiri dari  kekuatan  struktur,  kekakuan  struktur,  dan  daktilitas struktur.
Tabel 8. Perilaku Inelastik Struktur Arah X
Struktur Arah X Kekuatan Kekakuan Insial Kekakuan Ultimit Penurunan Kekakuan Daktilitas kN kN/m kN/m MRF 20972,86 34,64 23,99 1,4439 2,3004 A EBF 5 25946,70 62,68 28,93 2,1665 5,6760 A EBF F 27040,87 88,32 37,52 2,3541 6,3883 C EBF 5 25899,20 63,27 29,05 2,1780 5,6679 C EBF F 27009,75 92,82 37,57 2,4706 6,6646 Tabel 9. Perilaku Inelastik Struktur Arah Y Struktur Arah Y Kekuatan Kekakuan Insial Kekakuan Ultimit Penurunan Kekakuan Daktilitas kN kN/m kN/m MRF 18451,01 32,66 23,77 1,3744 2,0991 A EBF 5 23044,58 57,06 25,26 2,2587 5,1676 A EBF F 24093,47 81,37 33,46 2,4322 5,7597 C EBF 5 23156,87 58,49 25,09 2,3316 5,4909 C EBF F 24101,40 88,11 34,02 2,5902 6,2708

## 3.2. Pembahasan
Berdasarkan  hasil  yang  diperoleh,  seluruh  struktur berada  pada  level  kinerja Damage  Control .  Dengan demikian,  penggunaan  berbagai  variasi  konfigurasi bresing  tidak  begitu  berpengaruh  besar  pada  level kinerjanya.    Akan  tetapi,  sangat  berpengaruh  pada karakteristik  inelastiknya,  hal  ini  berlaku  di  semua  arah struktur, yaitu arah X dan Y.
Ditinjau  dari  struktur  arah  X,  struktur  A  EBF  F merupakan struktur paling kuat. Sedangkan pada struktur arah  Y,  struktur  C  EBF  F  yang  paling  kuat.  Persentase peningkatan  kapasitas  struktur  terhadap  struktur  MRF masing-masing  sebesar  128,93%  pada  arah  X  dan 130,62%  pada  arah  Y.  Hal  ini  dikarenakan  penggunaan
bresing  yang  full,  mulai  dari  lantai  bawah  sampai  lantai puncak  yang  menyebabkan  kekuatannya  meningkat,  ter- lihat pada Tabel 10 .
Struktur  C  CBF  F  merupakan  struktur  paling  kaku dibandingkan dengan model struktur lainnya. Dibanding- kan  terhadap  struktur  MRF,  peningkatan  kekakuan  pada arah  X  naik  sebesar  267,93%  dan  pada  arah  Y  sebesar 269,74%. Semakin besar kekuatan/kapasitas suatu struk- tur,  maka  akan  semakin  meningkat  pula  kekakuannya, hal tersebut terlihat pada Tabel 11 .
Struktur  C  EBF  F  merupakan  struktur  paling  daktail dibandingkan  dengan  struktur  lainnya,  terlihat  pada Tabel  12 .  Persentase  peningkatan  daktilitas  yang  terjadi jika  dibandingkan  dengan  struktur  MRF  arah  X  adalah
sebesar  289,72%,  dan  pada  arah  Y  sebesar  298,74%. Eksistensi  bresing  yang  konsisten  ada  pada  setiap tingkatan  lantai  membuat  kontinuitas  penyaluran  gaya geser  gempa  menjadi  lebih  baik  jika  dibandingkan dengan variasi bresing yang tidak konsisten.
Ketidakkonsistenan  ini  dapat  menyebabkan  terjadinya pemutusan penahan beban gempa. Maka, Struktur C EBF F  merupakan  struktur  paling  efektif  penyaluran  gaya geser  gempanya  dibandingkan  dengan  struktur  yang lainnya.
Tabel 10. Kapasitas/Kekuatan Struktur, V u Tipe Struktur V u X Peningkatan % Terhadap Struktur MRF Arah X V u Y Peningkatan % Terhadap Strukur MRF Arah Y kN kN MRF 20972,86 100,00 18451,01 100,00 A EBF 5 25946,70 123,72 23044,58 124,90 A EBF F 27040,87 128,93 24093,47 130,58 C EBF 5 25899,20 123,49 23156,87 125,50 C EBF F 27009,75 128,78 24101,40 130,62 Tabel 11. Kekakuan Struktur, K i Tipe Struktur K i X Peningkatan % Terhadap Struktur MRF Arah X K i Y Peningkatan % Terhadap Strukur MRF Arah Y kN/mm kN/mm MRF 34,64 100,00 32,66 100,00 A EBF 5 62,68 180,92 57,06 174,70 A EBF F 88,32 254,95 81,37 249,12 C EBF 5 63,27 182,64 58,49 179,08 C EBF F 92,82 267,93 88,11 269,74 Tabel 12. Daktilitas, µ Tipe Struktur µ X Peningkatan % Terhadap Struktur MRF Arah X µ Y Peningkatan % Terhadap Strukur MRF Arah Y MRF 2,3004 100,00 2,0991 100,00 A EBF 5 5,6760 246,75 5,1676 246,18 A EBF F 6,3883 277,71 5,7597 274,38 C EBF 5 5,6679 246,39 5,4909 261,58 C EBF F 6,6646 289,72 6,2708 298,74

## 5. Simpulan
Berdasarkan  hasil  data  analisis,  dapat  disimpulkan bahwa:
1. Terdapat  lima  model  struktur  yang  berhasil  didesain dan  dapat  dianalisis  menggunakan  metode  Pushover Analysis, yaitu Struktur MRF, A EBF 5, A EBF F, C EBF 5 dan C EBF F.
2. Ditinjau  dari  kekuatan/kapasitas  struktur,  struktur  A EBF  F  merupakan  struktur  paling  kuat  pada  struktur arah X, dan struktur C EBF F sebagai struktur paling kuat pada arah Y.
3. Berdasarkan  karakteristik  kekakuan,  struktur  C  EBF F  menjadi  struktur  paling  kaku  diantara  model struktur lainnya.
4. Dari  karakteristik  daktilitas,  struktur  C  EBF  F  juga menjadi struktur paling daktail baik pada arah X dan arah Y.
5. Semua model struktur yang dianalisis dengan metode Pushover  menghasilkan  level  kinerja Damage Control.
6. Berdasarkan  rangkuman  point  2  sampai  4  dapat ditarik  lagi  kesimpulan  bahwa  penggunaan  berbagai variasi  konfigurasi  bresing  tidak  begitu  berpengaruh pada  level  kinerja  struktur.  Akan  tetapi  sangat berpengaruh  terhadap  karakteristik  inelastik  struktur, yaitu  karakteristik  kekuatan,  kekakuan  dan  daktilitas struktur

## Daftar Pustaka
[1] Budiono,  B.,  &  Malau,  R.  P.  “Evaluasi  Kinerja
Seismik  Struktur  Gedung  Asimetris  dengan Dinding  Geser  Nonparalel  Sebagai  Sistem Pengekangan  Torsi,” Jurnal    Teknik  Sipil .,  vol. 20, no. 3, p. 173–185, 2013.
[2] Aryandi,  D.,  &  Herbudiman,  B.  “Pengaruh Bentuk  Bracing  Terhadap  Kinerja  Seismik Struktur  Beton  Bertulang,”  Reka  Rencana  Jurnal Online Institut Teknologi Nasional., vol. 3, no. 1, p. 48–58, 2017.
[3] Fan,  X.,  Xu,  L.,  &  Li,  Z.  “ Seismic  Performance Evaluation  of  Steel  Frames  With  Pre-Pressed Spring  Self-Centering  Braces ,”  Elsevie r .,  vol.
162, , 2019.
[4] Patil, D. M., & Sangle, K. K. “ Seismic Behaviour of  Different  Bracing  Sistems  in  High  Rise  2-D
Steel  Buildings ,”  Elsevie r .,  vol.  3,  no.  1,  p.  282– 305, 2015.
[5] Muhammad,  D.  F.,  &  Suswanto,  B.  “Studi Numerik  Performa  Rangka  Bresing  Eksentrik Link  Vertikal  Profil  Tubular,” Jurnal  Aplikasi Teknik Sipil ., vol. 18, no. 1, p. 95–106, 2020.
[6] Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan  Ketahanan  Gempa  Untuk  Struktur Bangunan  Gedung  dan  Non  Gedung.  SNI 1726:2019. Jakarta.
[7] Badan  Standardisasi  Nasional.  Spesifikasi  untuk Bangunan Gedung Baja Struktural. SNI 1729:2020. Jakarta.
[8] Badan  Standardisasi  Nasional.  Beban  Minimum unttuk  Perancangan  Bangunan  Gedung.  SNI 1727:2020. Jakarta.