## DINAMIKA TEKNIK SIPIL
MAJALAH ILMIAH TEKNIK SIPIL Volume 15, Nomor 2, Desember 2022, Halaman 91-97 p-ISSN: 1411-8904, e-ISSN: 2828-2876 Tersedia online di https://journals.ums.ac.id/index.php/DTS/index

## STUDI KOMPARASI PERILAKU GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN KETIDAKBERATURAN VERTIKAL TIPE 2 MENGGUNAKAN DINDING GESER DAN RANGKA BRESING KONSENTRIK INVERTED-V
Daniel Jason Tatang 1* , Lidya Fransisca Tjong 2
1,2 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Katolik Parahyangan Jl. Ciumbuleuit No. 94, Hegarmanah, Kec. Cidadap, Kota Bandung, Jawa Barat 40141
* Email: 6101801024@student.unpar.ac.id
Diajukan:29/08/2022 Direvisi:29/11/2022 Diterima:30/11/2022

## Abstrak
Dinding geser umumnya digunakan pada struktur rangka beton bertulang, sedangkan bresing baja paling sering digunakan pada struktur baja. Pemberian bresing baja internal pada rangka beton  bertulang  mampu  menahan  beban  lateral  lebih  tinggi  dibandingkan  rangka  tanpa bresing. Maheri (2009), dalam studi bresing internal yang disambung secara langsung pada rangka  beton  bertulang  menyimpulkan  bahwa  bresing  tidak  hanya  cocok  untuk  meretrofit bangunan yang sudah ada, tetapi dapat menjadi alternatif yang kompeten sebagai pengganti dinding  geser  pada  bangunan  yang  baru  dibangun.  Dalam  studi  ini  dilakukan  komparasi perilaku struktur untuk mengetahui perbedaan perilaku gedung yang memiliki ketidakberaturan massa dengan menggunakan dinding geser (Model 1) dan Sistem Rangka Bresing Konsentrik (SRBK) inverted – V (Model 2). Dari analisis linear dinamik diperoleh hasil: Periode struktur untuk ragam pertama yang diperoleh menunjukkan model 1 bernilai lebih kecil 7.65 % dari model 2.  Model 1 memiliki kinerja yang baik terhadap simpangan tingkat karena memiliki nilai simpangan elastik lantai teratas lebih kecil 11.22 % dibandingkan dengan model 2. Dari segi gaya geser dasar yang dianalisis menunjukkan bahwa gaya geser dasar pada model 1 lebih besar 1.81 % dibandingkan gaya geser dasar model 2. Model 1 memliki kekakuan pada tingkat dasar lebih besar 31.62 % dibandingkan dengan model 2.
Kata kunci : Analisis Linear Dinamik, Bresing Konsentrik Inverted-v, Dinding Geser, Struktur Rangka Beton Bertulang, Ketidakberaturan Massa.

## Abstract
Shear walls are generally used in reinforced concrete frame structures, while steel braces are most often used in steel structures. There is a considerable amount of research showing the effective use of braced steel in reinforced trusses. The provision of internal steel braces on reinforced concrete frames is able to withstand higher lateral loads when compared to unbraced frames. Maheri (2009), in a study of internal braces connected directly to reinforced concrete frames, concluded that braces are not only suitable for retrofitting existing buildings, but can also be an adequate alternative to replace shear walls in newly built buildings. In this study, a comparison of structural behavior was carried out to determine the differences in buildings that have mass irregularities using shear walls (Model 1) and inverted Concentric Bracing Frame System (SRBK) - V (Model 2). Based on dynamic linear analysis, the results are as follows: The structural period for the first variance which shows that model 1 is 7.65% smaller than model 2. Model 1 has a good performance on the level of deviation because it has a smaller top floor elastic deviation value of 11.22 % compared to model 2. In terms of the basic shear force, the analysis shows that the basic shear force in model 1 is 1.81% greater than the basic shear force of model 2. Model 1 has a stiffness at the base level greater than 31.62% compared to model 2 .
Keywords : Linear Dynamic Analysis, Inverted-v Concentrically Braced Frames,  Shear Wall, Reinforced Concrete Frame, Mass Irregularity.
1. PENDAHULUAN Gedung bertingkat memiliki
keberagaman  dalam  ketinggian  dan  bentuk struktur. Begitu pula fungsi tiap lantai bangunan yang  berbeda.    Ada  beberapa  bangunan  yang memiliki  massa  tingkat  yang  lebih  besar  dari tingkat di atasnya atau di bawahnya. Jika massa tersebut  melebihi  150%  massa  tingkat  diatas atau dibawahnya, maka struktur tersebut masuk kedalam  ketidakberaturan  vertikal  tipe  2  yaitu ketidakberaturan  massa.  Sehingga  struktur tersebut  harus  dianalisis  seusai  dengan  pasal referensi yang terdapat pada SNI 1726:2019.
Selain  ketidakberaturan,  desain  suatu gedung  juga  perlu  diperhatikan  dalam menerima  beban  gempa.  Posisi  geografis Indonesia  yang  berada  pada  pertemuan  tiga lempeng tektonik  utama dunia  yaitu:  lempeng Eurasia,  Pasifik,  dan  Indo-Australia  membuat Indonesia menjadi salah satu negara yang tidak akan  lepas  dari  ancaman  gempa  bumi.  Bila gempa  terjadi,  struktur  gedung  diharapkan mampu menahan  beban  lateral dengan sedikit atau tidak terjadinya kerusakan pada struktural, serta  manusia  yang  tinggal  atau  berada  pada bangunan  tersebut  terjaga  keselamatannya. Untuk meninimalisir dampak gaya gempa yang memiliki  sifat  bolak  balik,  gedung  dapat ditambahkan  elemen  dinding  geser  ataupun rangka  bresing  untuk  memikul  beban  lateral dengan meningkatkan kekuatan  dan  kekakuan struktur.
Dinding geser umumnya digunakan pada struktur  rangka  beton  bertulang,  sedangkan bresing  baja  paling  sering  digunakan  pada struktur  baja.  Ada  sejumlah  penelitian menunjukkan  penggunaan  bresing  baja  cukup efektif  dalam  struktur  beton  bertulang. Youssefa  dkk  (2007),  telah  melakukan  studi perihal bresing baja internal pada rangka beton bertulang. Pemberian bresing baja internal pada rangka beton bertulang mampu menahan beban lateral  lebih  tinggi  jika  dibandingkan  rangka tanpa  bresing.  Elemen  bresing  pada  rangka beton  bertulang  dapat  didesain  sesuai  dengan tata  cara  perancangan  bresing  pada  struktur baja.  M.R  Maheri  (2009),  dalam  studi  bresing internal yang disambung secara langsung pada rangka  beton  bertulang  memiliki  kesimpulan bahwa  bresing  tidak  hanya  cocok  digunakan untuk  meretrofit  bangunan  yang  sudah  ada, tetapi juga dapat menjadi alternatif yang cukup
kompeten  sebagai  pengganti  dinding  geser pada bangunan yang baru.
Pada  Studi  ini  dilakukan  perbandingan perilaku struktur yang memiliki ketidakberaturan  massa  dengan  mengunakan dinding  geser  beton  dan  bresing  baja  untuk mengetahui  perbedaan  perilaku  struktur  dan memberikan  gambaran  apakah  bresing  baja mampu mengantikan dinding geser beton yang umumnya  digunakan  sebagai  penahan  lateral pada struktur beton bertulang.

## 2. METODOLOGI
Model  1  menggunakan  dinding  geser beton  bertulang  dan  Model  2  menggunakan bresing  konsentrik  inverted-V.  Dinding  geser dan bresing memiliki bentang 6 m pada posisi tengah  perimeter  bangunan.  Gambar  model ditunjukkan  pada Gambar  1 - Gambar  6 . Berikut  merupakan  data  struktur  model  1  dan model 2. Fungsi Bangunan : Hotel Lokasi : Jakarta Klasifikasi Situs : Tanah Sedang (SD) Jumlah Lantai : 9 Tinggi Antar Lantai : 3,6 m Kategori Risiko : II Faktor Keutamaan Gempa ( 𝐼𝑒 ) : 1,0
Sistem Struktur Model 1 & 2  : Sistem ganda dengan  Rangka  pemikul  momen    Khusus didesain untuk menerima minimum 25% gaya geser dasar. (R=7, Ω 0 =2.5, C d = 5.5)
Gambar 1. Denah tipikal lantai 1-9 (model 1)
Gambar 2. Potongan 1-1 (model 1)
Gambar 3. 3D (model 1)
Gambar 4. Denah tipikal lantai 1-9 (model 2)
Gambar 5. Potongan 1-1 (model 2)

## Gambar 6. 3D (model 2)
2.1. Data Material Spesifikasi material beton yang
digunakan pada model adalah sebagai berikut:
• Rangka beton bertulang
1. Material beton Mutu beton, fc’ : 30 MPa Modulus elastisitas, E c : 4700 √ ( fc')=25742,96 MPa Berat jenis beton : 24 kN/m 3 2. Material baja
Tegangan leleh, fy : 420 MPa Modulus elastisitas, E s : 200000 MPa • Dinding Geser 1. Material beton Mutu beton, fc’ : 35 MPa Modulus elastisitas, E c : 4700 √ ( fc ’ )=27805.57 MPa Berat jenis beton : 24 kN/m 3 2. Material baja Tegangan leleh, fy : 420 MPa Modulus elastisitas, E s : 200000 MPa • Bresing Tegangan leleh, fy : 290 MPa
Modulus elastisitas, E s : 200000 MPa

## 2.2. Beban Mati Tambahan
Beban mati tambahan diperoleh dari berat non  struktural  pada  gedung.  Beban  mati tambahan pada struktur bangunan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Beban mati tambahan Lantai Total  beban (kN/m 2 ) 1-8 1.25 9 8.60

## 2.3. Beban Hidup
Beban  hidup  adalah  beban  yang disesuaikan dengan fungsi dari masing-masing ruangan  dan  bersifat  tidak  tetap.  Berikut merupakan  beban  hidup  yang  digunakan berdasarkan pasal 4.3.1 SNI 1727:2020 : Beban hidup pada lantai 1
• Lobi
: 4.79 kN/m 2
Beban hidup pada lantai 2-3
• Ballroom : 4.79 kN/m 2 Beban hidup pada lantai 4-8 • Kamar
: 1.92 kN/m 2 Beban hidup pada lantai 9 • Taman
: 4.79 kN/m 2 • Restoran : 4.79 kN/m 2

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Gerak Dominan Struktur
Struktur  diharapkan  mengalami  gerak translasi pada ragam getar pertama dan kedua. Gerak  dominan  struktur  pada  ragam  getar ketiga  diijinkan  bergerak  secara  rotasi. Pemeriksaan gerak dominan struktur dari model 1  dan  model  2  ditunjukan  pada  Tabel  2  dan Tabel 3.
Kedua  model  telah  memenuhi  kondisi gerak dominan struktur. Pada model 1, ragam getar  pertama  dan  kedua  secara  berurutan bertanslasi pada arah x dan y. Sedangkan pada model 2, ragam getar pertama dan kedua secara berurutan  bertanslasi  pada  arah y dan  x. Pada ragam ketiga kedua model sama-sama berotasi.
Tabel 2. Gerak dominan struktur model 1
Mo -de Period sec UX UY UZ RX RY RZ 1
1.534 0.6847 0.0568 0 0.0206 0.2481 0 2 1.534 0 . 0568 0.6847 0 0.2481 0.0206 0
3 1.175 0 0 0 0 0 0.7125
Tabel 3. Gerak dominan struktur model 2
Mo -de Period sec UX UY UZ RX RY RZ 1 1.661 6 . 97E - 06 0,7578 0 0,248 2 . 28E-06 0 2 1.661 0.7578 6 . 97E-06 0 2 . 28E-06 0,248 0
3 1.326 0 0 0 0 0 0,7558

## 3.2. Ketidakberaturan Berat (Massa)
Berdasarkan Tabel 4 dan Tabel 5, model 1  dan  model  2  mengalami  ketidakberaturan massa. Hal tersebut disebabkan karena adanya massa  efektif  di  suatu  tingkat  yang  melebihi 150% massa efektif tingkat di dekatnya. Pada kasus ini massa lantai 9 melebihi 150% massa
lantai 8. Oleh sebab itu, gedung harus didesain sesuai  pada  Tabel  16  SNI  1726:2019  dimana pada  studi  ini  kedua  model  diizinkan  untuk menggunakan analisis spektrum respons ragam dan  prosedur  respons  riwayat  waktu  seismik. Tetapi  tidak  diizinkan  menggunakan  analisis gaya lateral ekivalen.
Tabel 4. Ketidakberaturan massa model 1 Lantai Massa 15 0% Massa i +l 150% Massa i-l Cek kg kg kg 9 4061178,6 - 3824083,1 Terjadi 8 2549388,74 6091767,9  3824083,1 Tidak T e rjadi 7 2549388,74 3824083,1  3824083,1 Tidak Terjadi 6 2549388,74 3824083,1  3824083,1 Tidak Terj adi 5 2549388,74 3824083,1  3824083,1 Tidak Terj adi 4 2549388,74 3824083,1 5192509,5 Tidak T e rjadi 3 3461673,02 3824083,1 5192509,5 Tidak Terjadi 2 3461673,02 5192509,5 5192509,5 Tidak T e rj adi 1 3461673,02 5192509,5 - Tidak Terjadi Tabel 5. Ketidakberaturan massa model 2 Lantai Massa 15 0% Massa i +l 150% Massa i-l Cek kg kg kg 9 4008841,7 - 3745577,25 Terjadi 8 2497051,5 6013262,55 3745577,25 Tidak T e rjadi 7 2497051,5 3745577,25 3745577,25 Tidak Terjadi 6 2497051,5 3745577,25 3745577,25 Tidak Terj adi 5 2497051,5 3745577,25 3745577,25 Tidak Terj adi 4 2497051,5 3745577,25 5114003,655 Tidak T e rjadi 3 3409335,77 3745577,25 5114003,655 Tidak Terjadi 2 3409335,77 5114003,655 5114003,655 Tidak T e rj adi 1 3409335,77 5114003,655 - Tidak Terjadi 3.3. Syarat Sistem Ganda Berdasarkan Pasal 7.2.5.1 SNI
1726:2019,  rangka  pemikul  momen  harus mampu  memikul  paling  sedikit  25  %  gaya seismik  desain.  Tahanan  gaya  seismik  total harus  disediakan  oleh  kombinasi  rangka pemikul momen dan dinding geser atau rangka bresing,  dengan  distribusi  yang  proporsional terhadap kekakuannya.
Berdasarkan  data  yang  diperoleh  dari Tabel 6 dan Tabel 7 menunjukkan bahwa model 1  dan  model  2  telah  memenuhi  ketentuan sistem ganda.
Tabel 6. Syarat sistem ganda model 1 akibat gempa arah X dan Y
Model 1 Gaya Geser Dasar %V kolom %V SW V kolom V SW V Total kN kN kN Ar ah x 5804,5595 15000,601 20805,16 27,8996 72,10039 Ar ah y 5804,5571 15000,6017 20805,16 27,8996 72,10039

## Tabel 7. Syarat sistem ganda model 2 akibat
gempa arah X dan Y Model 2 Gaya Geser Dasar %V kolom %V bresing V kolom V bresing V Total kN kN kN Ar ah x 9778,5984 10656,1216 20434,72 47,85286 52,14714 Ar ah y 9778,5984 10656,1216 20434,72 47,85286 52,14714

## 3.4. Perbandingan  Simpangan  Antar Tingkat dan Simpangan Elastik
Pemeriksaan  terhadap  simpangan  antar tingkat  dalam  pasal  7.12.1  SNI  1726:2019 menyebutkan  bahwa  simpangan  antar  tingkat desain ( Δ ) tidak boleh melebihi simpangan antar tingkat  izin  ( Δ a)  untuk  semua  tingkat.  Pada pemodelan  kedua  model,  Simpangan  antar tingkat  izin  ( Δ a)  yang  digunakan  adalah  0.02 hsx Dari  Gambar  7  dan  Gambar  8,  dapat diperhatikan  bahwa  simpangan  antar  tingkat pada  Model  1  dan  Model  2  untuk  arah  X maupun  Y  tidak  ada  yang  melebihi  batas simpangan izin yang ditentukan sehingga kedua model telah memenuhi persyaratan.
Gambar 7. Perbandingan simpangan antar tinkat inelastik arah X
Gambar 8. Perbandingan simpangan antar tinkat inelastik arah Y
Pada Gambar 7 – Gambar 10 ditunjukan bahwa baik simpangan antar tingkat  maupun simpangan  elastik  pada  arah  X  dan  Y  untuk model  1  memiliki  nilai  yang  lebih  kecil dibandingkan  dengan  model  2.  Hal  tersebut diakibatkan oleh kekakuan struktur dari masing – masing  model.  Oleh  sebab  itu,  dari  hasil perbandingan  yang  diperoleh  menunjukkan bahwa  model  1  tentunya  akan  memiliki kekakuan  struktur  yang  relatif  lebih  kaku dibandingkan dengan kekakuan struktur model 2.
Gambar 9. Perbandingan simpangan elastik arah X
Gambar 10. Perbandingan simpangan elastik arah Y

## 3.5. Kekakuan Tingkat
Grafik perbandingan tingkat untuk arah x dan  y  untuk  kedua  model  mengacu  pada Gambar 11 dan Gambar 12. Model 1 memliki kekakuan  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan model 2.
Gambar 11. Perbandingan kekakuan tingkat
arah X
Gambar 12. Perbandingan kekakuan tingkat arah Y

## 3.6. Gaya Geser Tingkat
Grafik  perbandingan  gaya  geser  tingkat arah x dan y pada Gambar 13 dan Gambar 14 . model 1 memikul gaya geser tingkat yang lebih besar dari gaya geser tingkat model 2. Besarnya gaya  geser  tingkat  tersebut  dipengaruhi  oleh massa tambahan dari dinding geser yang lebih besar serta kekakuan dinding geser yang lebih besar dibandingkan dengan bresing.
Gambar 13. Perbandingan gaya geser tingkat
arah X
Gambar 14. Perbandingan gaya geser tingkat arah Y 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis yang
dilakukan,  diperoleh  beberapa  kesimpulan antara perbandingan dinding geser dan rangka bresing inverted-v pada gedung beton bertulang sebagai berikut:
1. ketidakberaturan  massa  terjadi  pada kedua  model  di  lantai  9  karena  telah melebihi  150%  massa  lantai  di bawahnya, sehingga  kedua  model  harus dianalisis  sesuai  dengan  pasal  referensi yang terdapat pada SNI 1726:2019. Adanya ketidakberaturan massa tersebut mempengaruhi periode struktur. Dimana dalam  perhitungan  analisis,  periode struktur secara tidak langsung berhubungan  dengan  gaya  geser.  Oleh karena  itu,  penggunaan  bresing  atau dinding geser dapat menjadi solusi untuk menahan  beban  lateral  tambahan  akibat dari ketidakberaturan massa.
2. Periode  struktur  untuk  ragam  pertama yang  diperoleh  menunjukkan  model  1 bernilai  1.534  detik  lebih  kecil  7.65  % dari model 2 yaitu 1.661 detik. Model 1 memiliki  kinerja  yang  baik  terhadap simpangan  tingkat  karena  simpangan elastik lantai teratas bernilai 80.091 mm lebih kecil 11.22 % dibandingkan dengan model 2 yaitu 90.208 mm. Dari segi gaya geser  dasar,  menunjukkan  bahwa  pada model 1 bernilai 20805.16 kN lebih besar 1.81  %  dibandingkan  gaya  geser  dasar Model  2  yaitu  20434.72  kN.  Periode, simpangan, dan gaya geser berhubungan dengan kekakuan. Periode dan simpangan  berbanding  terbalik  dengan
kekakuan sedangkan gaya geser berbanding lurus dengan kekakuan.
3. Model 1 memiliki kekakuan pada tingkat dasar sebesar 4224919 kN/m lebih besar 31.62  persen  dibandingkan  dengan model 2 sebesar 3209879 kN/m. Elemen bresing  memiliki  nilai  daktilitas  yang lebih  tinggi  namun  menghasilkan kekakuan yang lebih rendah dibandingkan  dengan  dinding  geser beton. 4. Kedua Model telah memenuhi persyaratan sistem ganda dimana rangka momen  khusus  sudah  mampu  memikul minimal 25% gaya lateral.
5. Dengan demikian dari semua hasil yang telah diperoleh, dinding geser dan rangka bresing dapat memperkuat struktur pada saat  terjadi  gempa.  Dari  beberapa  segi perilaku struktur, dinding geser lebih baik digunakan  pada  struktur  rangka  beton dibandingkan dengan rangka bresing baja konsentrik  inverted-v  namun  tidak menutup  kemungkinan  untuk  dijadikan alternatif pengganti dinding geser.

## DAFTAR PUSTAKA
A. Babu, C. K. Patnaikuni, Balaji, B.S. Kumar. (2017).  Effect  of  Steel  Bracings  on  RC Framed Structure. International Journal of Mechanics  and  Solids.  ISSN  0973-1881 Vol. 12, No. 1, pp. 97-112.
A. Campiche, S. Costanzo. (2020). Evolution of EC8  Seismic  Design  Rules  for  X Concentric Bracings, Symmetry,12,1807. Departemen Pekerjaan Umum: SNI 1726:2019. (2019). Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan nongedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.
Departemen Pekerjaan Umum: SNI 1727:2020. (2020).  Beban  desain  minimum  dan kriteria  terkait  untuk  bangunan  gedung dan  struktur  lain.  Jakarta:  Badan Standardisasi Nasional.
Departemen Pekerjaan Umum: SNI 1729:2020.
(2020).  Spesifikasi  untuk  bangunan gedung  baja  struktural.  Jakarta:  Badan Standardisasi Nasional.
Departemen Pekerjaan Umum: SNI 2847:2019.
(2019).  Persyaratan  beton  struktural
untuk bangunan gedung dan penjelasan. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. Departemen Pekerjaan Umum: SNI 7860:2020. (2020). Ketentuan seismik untuk bangunan gedung baja struktural. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.
Dharanya  A,  Gayathri  S,  and  Deepika  M. (2017). Comparison Study of Shear Wall and  Bracings  under  Seismic  Loading  in Multi  -  Storey  Residential  Building. International  Journal  of  ChemTech Research, Vol.10, No.8, pp 417-424.
G.V.  Nandi,  G.S.  Hiremath.  (2015).  Seismic Behavior  of  Reinforced  Concrete  Frame with  Eccentric  Steel  Bracings,  SSRG International Journal of Civil Engineering, vol. 2, issue 6.
Jack P. Moehle, Tony Ghodsi, John D. Hooper, David  C.  Fields,  Rajnikanth  Gedhada. (2012).  Seismic  Design  of  Cast-in-Place Concrete  Special  Structural  Walls  and Coupling Beams. NEHRP Seismic Design Technical Brief  No. 6. National Institute of Standards and Technology.
Maheri  MR,  Sahebi  A.  (1977).  Use  of  Steel Bracing  in  Reinforced  Concrete  Frames. Engineering  Structure,  vol.19,  No.12, pp.1018 – 1024.
Rafael  Sabelli,  Charles  W.  Roeder,  Jerome  F. Hajjar.  (2013).  Seismic  Design  of  Steel Special  Concentrically  Braced  Frame
Systems NEHRP Seismic Design
Technical Brief  No. 8. National Institute of Standards and Technology.
S.M. Razak, T.C. Kong, N.Z. Zainol, A. Adnan, M. Azimi. (2017). A Review of Influence of Various Types of Structural Bracing to the  Structural  Performance of  Buildings. International  Conference  on  Civil  and Environmental Engineering, E3S Web of Conferences 34, 01010.
T.  Okazaki,  D.  G.  Lignos,  T.  Hikino,  K. Kajiwara. (2013). Dynamic Response of a Chevron  Concentrically  Braced  Frame. Journal of Structural Engineer 139, 515- 525.
Youssefa,  M.A.,  Ghaffarzadehb,  H.,  dan Nehdia, M. (2007). Seismic Performance of  RC  Frames  with  Concentric  Internal Steel Bracing. Engineering Structures 29 (2007), 1561 – 156.