## OPTIMASI LETAK SHEAR WALL PADA STRUKTUR GEDUNG
Samsul A Rahman Sidik Hasibuan 1 dan Faqih Ma’arif 2
1 Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Medan Area, Jl. Kolam No.1 Medan samsulrahman@staff.uma.ac.id
2 Jurusan Pendidikan Teknik Sipil dan Perencanaan, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Yogyakarta, Kampus Karangmalang, Yogyakarta faqih_maarif07@uny.ac.id
Masuk: 25-03-2022, revisi: 19-09-2022, diterima untuk diterbitkan: 26-10-2022

## ABSTRACT
Shear  walls  are  structural  walls  designated  as  part  of  an  earthquake  force-resisting  system,  which  also  serves  to increase the stiffness of the structure and absorb large shear forces as the height of the structure increases. When shear  walls  are  placed  in  the  right  and  strategic  position,  shear  walls  can  be  used  economically  to  provide horizontal load resistance. In this paper, the 7-storey symmetrical building structure is modelled and analyzed using ETABS v.9.7.4 software.  Analysis was carried out on four structural  models with variations in the proposed shear wall locations.  The model  without  shear walls was used as a controller  for the normal model.  This paper aims to optimize the location of the shear wall in a 7-storey symmetrical building structure. Furthermore, the results of the analysis of  the structure of  the building  without shear walls and variations in the location of  the shear walls were obtained  using  the  ETABS  v.9.7.4  software.  The analysis  results  show  that  model  3  is  a  better  location  for  shear walls to be applied to the review structure.
Keywords: ETABS; optimization; shear wall

## ABSTRAK
Shear  wall merupakan  dinding  struktur  yang  ditetapkan  sebagai  bagian  dari  sistem  penahan  gaya  gempa,  juga berfungsi  menambah  kekakuan  struktur  dan  menyerap  gaya  geser  yang  besar  seiring  dengan  semakin  tingginya struktur.  Ketika shear  wall diletakan  pada  posisi  yang  cocok  dan  strategis, shear  wall dapat  digunakan  secara ekonomis untuk menyediakan tahanan beban horisontal yang diperlukan. Dalam tulisan ini struktur gedung simetris 7  tingkat  dimodelkan  dan  dianalisis  menggunakan software ETABS  v.9.7.4.  Analisis  dilakukan  pada  4  model struktur  dengan  variasi  letak shear  wall yang  diusulkan.  Untuk  model  normal  yaitu  model  tanpa shear  wall digunakan sebagai  pengontrol.  Tulisan ini bertujuan untuk  mengoptimalkan  letak shear wall pada struktur gedung simetris 7 tingkat.  Selanjutnya, hasil analisis struktur gedung tanpa shear wall dan dengan variasi letak shear wall menggunakan software ETABS v.9.7.4 telah diperoleh. Hasil analisis menunjukan bahwa model 3 merupakan letak shear wall yang lebih baik untuk diterapkan pada struktur tinjauan.
Kata kunci: ETABS; optimasi; shear wall

## 1. PENDAHULUAN
Indonesia  merupakan  salah  satu  negara  yang  letaknya  dekat  dengan  pertemuan  lempeng  besar  bumi,  hal  ini menyebabkan gempa sering terjadi dan berimbas pada bangunan (Hasibuan, 2020). Untuk mereduksi beban gempa yang terjadi pada bangunan gedung bertingkat digunakan penggabungan dari beberapa sistem struktur salah satunya shear wall (Kulkarni, 2016; Mullapudi et al., 2009; Rathi, 2020; Serafinska et al., 2016; Pavani et al., 2015; Wiyono et al., 2021; Zhang & Wang, 2021).
Shear  wall merupakan  dinding  struktur  yang  ditetapkan  sebagai  bagian  dari  sistem  penahan  gaya  gempa,  juga berfungsi  menambah  kekakuan  struktur  dan  menyerap  gaya  geser  yang  besar  seiring  dengan  semakin  tingginya struktur  (Andreasson  et  al.,  2002;  Effendi  et  al.,  2017;  Erazo  et  al.,  2019;  Higashi  et  al.,  1980;  Khandelwal  & Mhetre, 2017). Ketika shear wall diletakan pada posisi yang cocok dan strategis, shear wall dapat digunakan secara ekonomis untuk menyediakan tahanan beban horisontal yang diperlukan.
Bhavsar  et  al.  (2019)  telah  melakukan  sebuah  studi  untuk  menentukan  konfigurasi  struktural  yang  optimal  dari gedung bertingkat dengan mengubah lokasi shear wall . 4 kasus yang berbeda seperti pada Gambar 1 diusulkan, satu tanpa shear wall dan tiga lainnya dengan letak shear wall yang berbeda untuk bangunan tempat tinggal 7 lantai telah
dianalisis  dan  dirancang  sebagai  sistem  rangka  ruang  oleh  perangkat  lunak  aplikasi  komputer,  dikenakan pembebanan  lateral  dan  gravitasi  sesuai  dengan  ketentuan Indian  Standards .  Analisis  ini  dilakukan  dengan menggunakan  ETABS.  Hasil  analisis  menunjukan  bahwa  model  2  dengan shear  wall profil  + shape adalah  yang lebih baik untuk diterapkan.
Model 1 without shear wall Model 2 with shear wall (+ shape)
Model 3 with shear wall (L shape)
Model 4 with shear wall (I shape)
Gambar 1. Usulan model dan variasi letak shear wall
Krishnan (2016) telah melakukan analisis pushover untuk menemukan lokasi shear wall yang optimal untuk gedung 5 lantai dengan menyediakan shear wall di tiga lokasi berbeda menggunakan SAP2000 (Gambar 2). Dengan asumsi bangunan rangka  dinding  beton bertulang  5  lantai,  Analisis pushover untuk kekuatan bangunan dilakukan di mana lokasi shear wall diubah dalam setiap kasus. Juga diperiksa kekuatan bangunan tanpa shear wall . Dalam tulisan ini, pengamatan yang dilakukan dengan melakukan analisis terwakili. Hasil analisis menunjukan bahwa model 4 adalah yang lebih baik untuk diterapkan.
Model 1
Model 2
Model 3
Model 4
Gambar 2. Usulan model shear wall
LovaRaju  dan  Balaji  (2015),  bangunan  8  lantai  yang  terletak  di  zona  yang  berbeda  seperti  zona-I  ,  III  , IV  dan  V sesuai  dengan  ketentuan  IS  1893-2002.  Analisis pushover telah  dilakukan  dengan  menggunakan  perangkat  lunak ETABS dan kurva pushover diperoleh untuk membandingkan efek beban gempa pada perpindahan serta geser dasar
model  ini,  dimana satu  model  diambil sebagai  struktur rangka normal  sedangkan tiga  model  lainnya adalah sistem struktur tipe ganda (Gambar 3). Analisis non-linier yang dilakukan dalam tulisan ini memberikan lokasi efektif dari shear  wall .  Hasil  analisis  menunjukan  bahwa shear  wall pada  semua  posisi  defleksi  ada  kemungkinan mengendalikan  kerusakan  yang  mungkin  terjadi  akibat  gaya  angin  dan  gempa.  Hasil  analisis  menunjukan  bahwa model 4 adalah yang lebih baik untuk diterapkan.
Model 1 Model 2
Model 3
Model 4 Gambar 3. Usulan model shear wall
Sud  et  al.  (2014)  mempresentasikan  hasil  analisis  seismik  gedung  RC  5  lantai  yang  terletak  di  zona  seismik  –V. Untuk analisis,  5  konfigurasi shear wall yang berbeda  pada Gambar 4  dipertimbangkan dan untuk menilai kinerja bangunan yang menyatakan efek pada geser dasar, simpangan tingkat, gaya dan perpindahan sendi. Dalam tulisan ini,  studi  menunjukkan  bahwa  perpindahan  lateral  berkurang  dari  29%  menjadi  83%  dalam  kasus  rangka  dengan shear wall di tengah dan inti  ditempatkan di teluk eksterior.  Momen lentur juga berkurang dari 70% menjadi 85% untuk kolom interior dan perimeter. 86% reduksi telah diamati pada gaya geser dan aksial yang bekerja pada kolom. Hasil analisis menunjukan bahwa model 2 adalah yang lebih baik untuk diterapkan.
Harne  (2014)  dalam  tulisan  ini,  fokus  utama  adalah  untuk  menentukan  solusi  untuk  lokasi shear  wall di  gedung bertingkat. Bangunan beton bertulang 6 lantai yang ditempatkan di NAGPUR dan menerima beban gempa di zona-II dipertimbangkan.  Beban  gempa  dihitung  dengan  metode  koefisien  seismik  menggunakan Indian  Standards 1893 (Part–I):2002.  Analisis  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  STAAD  Pro.  Telah  dilakukan  penelitian  untuk menentukan kekuatan shear wall beton bertulang pada gedung bertingkat dengan mengubah lokasi shear wall . Tiga kasus  yang  berbeda  dari  letak shear  wall (Gambar  5)  untuk  gedung  6  lantai  telah  dianalisis.  Penggabungan shear wall telah  menjadi  keniscayaan  pada  gedung  bertingkat  untuk  menahan  gaya  lateral.  Hasil  analisis  menunjukan bahwa model 3 untuk shear wall di sepanjang pinggiran adalah yang lebih baik untuk diterapkan.
Anshuman  et  al.  (2011)  membuat  perbandingan  berdasarkan  analisis  elastis  dan  elasto-plastik  menggunakan  dua software STAAD Pro 2004 dan SAP V 10.0.5 (2000). Untuk analisis, gedung beton bertulang 15 lantai yang terletak di zona-IV telah dipertimbangkan untuk menentukan lokasi shear wall terbaik di gedung bertingkat, beberapa faktor seperti  gaya  geser,  momen  lentur,  simpangan  lantai  dihitung  dan  dibandingkan  berdasarkan  hasil  yang  diperoleh dengan  menggunakan  perangkat  lunak  STAAD  Pro  2004  dan  SAP  V  10.0.5  (2000).  Hasil  analisis  menunjukan bahwa shear wall dapat dipasang pada rangka ke-6 dan ke-7 atau pada rangka ke-1 dan ke-12 dalam arah yang lebih pendek (Gambar 6).
Tulisan sebelumnya telah membahas dan telah menampilkan hasil dari beberapa peneliti, namun model-model yang diusulkan  tidak  konsisten  dalam  hal  ini  disetiap  letak  yang  diusulkan  memiliki  profil  dan  ukuran shear  wall yang berbeda. Sehingga, dalam tulisan ini struktur gedung simetris 7 tingkat dengan variasi letak shear wall dimodelkan dengan profil  dan ukuran shear wall yang konsisten. Tulisan ini  bertujuan untuk mengoptimalkan  letak shear wall pada struktur gedung simetris 7 tingkat.
Model 1 Model 2 Model 3 Model 4
Model 5
Gambar 4. Usulan model shear wall Model 1 Model 2
Model 3
Model 4
Usulan 1 dipasang pada rangka 1&12

## Usulan 1 dipasang pada rangka 6&7
Gambar 6. Hasil analisis yang diusulkan

## 2. METODE PENELITIAN
Dalam  tulisan  ini  struktur  gedung  simetris  7  tingkat  dimodelkan  dan  dianalisis  menggunakan software ETABS v.9.7.4.  Analisis  dilakukan  pada  4  model  dengan  variasi  letak shear  wall .  Untuk  model  normal  yaitu  model  tanpa shear wall yang akan digunakan sebagai pengontrol ditampilkan pada Gambar 7. Selanjutnya, model 1, 2, 3, dan 4 merupakan  model  dengan variasi  letak shear wall yang diusulkan.  Model-model  struktur yang diusulkan berturut- turut  ditampilkan  pada  Gambar  8.  Langkah-langkah  pemodelan  dan  analisis  dengan software ETABS  v.9.7.4 ditampilkan  dalam  bentuk  diagram  alir  pada  Gambar  9.  Untuk  data-data  struktur  gedung  yang  digunakan  dalam pemodelan adalah sebagai berikut:
a. Asumsi material default software ;
b. Tipe struktur simetris dengan panjang dan lebar antara kolom ke kolom 4 m;
c. Kolom yang dipakai yaitu kolom persegi dengan ukuran 500 x 500 mm;
d. Asumsi tulangan kolom digunakan 8 batang, D20 mm, selimut beton 40 mm;
e. Tinggi kolom antar tingkat 3 m;
f. Dimensi kolom 500 x 500 mm;
g. Dimensi balok 400 x 200 mm;
h. Tebal pelat 120 mm;
i. Tebal shear wall 300 mm;
Gambar 7. Model struktur tanpa shear wall

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil
Hasil pemodelan dengan ETABS v.9.7.4 untuk struktur gedung tanpa shear wall ditampilkan pada Gambar 10 dan struktur gedung dengan variasi letak shear wall ditampilkan pada Gambar 11.
Selanjutnya, di run analysis , pilih show mode shape untuk mendapatkan output ragam getar atau periode getar alami struktur  dari  struktur  gedung  tanpa shear  wall ditampilkan  pada  Gambar  12  dan  untuk  hasil  periode  getar  alami struktur  gedung  dengan  variasi  letak shear  wall ditampilkan  berturut-turut  pada  Gambar  13,  14,  15,  dan  16.  Hasil periode getar alami struktur juga direkap dan ditampilkan pada Tabel 1.
Model 1
Model 2
Model 3 Model 4
Gambar 8. Model struktur dengan variasi letak shear wall
Start Define New Model Edit Grid Only Materials Properties Frame Sections Wall/Slab/Deck Sections Draw Draw Lines: Beam, Coloumn Draw Areas: Slabs, Shearwall Analyze Run Analysis Display Show Mode
Shape End
Gambar 10. Hasil pemodelan struktur tanpa shear wall
Model 1
Model 2
Model 3
Model 4
Gambar 11. Hasil pemodelan struktur dengan variasi letak shear wall
Gambar 12. Hasil periode getar alami untuk mode 1 dan 2 struktur gedung tanpa shear wall
Gambar 13. Hasil periode getar alami untuk mode 1 dan 2 struktur gedung model 1
Gambar 14. Hasil periode getar alami untuk mode 1 dan 2 struktur gedung model 2
Gambar 15. Hasil periode getar alami untuk mode 1 dan 2 struktur gedung model 3
Gambar 16. Hasil periode getar alami untuk mode 1 dan 2 struktur gedung model 4
Tabel 1. Rekap hasil periode getar alami
Model Mode 1 Mode 2 Struktur tanpa shear wall 0,7010 0,7010 Model 1 0,4085 0,2876 Model 2 Model 3 Model 4 0,4015 0,3874 0,4069 0,3167  0,3805

## Pembahasan
a. Model 3 memiliki nilai periode getar alami struktur yang lebih kecil untuk mode 1. Untuk mode 2 terlihat bahwa model  1  memiliki  nilai  yang  lebih  kecil.  Perlu  dicatat  bahwa  syarat  batasan  periode  getar  alami  telah  diatur dalam SNI 1726-2019 untuk setiap wilayah gempa. Sehingga, periode getar alami struktur tidak boleh melebihi batasan  yang  ditentukan  dalam  peraturan.  Umumnya  nilai  maksimum  periode  getar  alami  struktur  yang diisyaratkan dalam desain dengan software sebesar 1,0 detik. b. Nilai  faktor  reduksi  kekakuan  untuk shear  wall masih  diperdebatkan.  Masalahnya  peraturan  ACI  318 menyatakan bahwa nilai reduksi untuk shear wall adalah yang sesuai dengan mekanisme lentur (momen inersia I).  Ini  relatif  mudah  diterapkan  pada  elemen  tipe frame ,  karena  kekakuan  lentur  dan  aksial  tidak  saling berhubungan.  Namun,  untuk  elemen shell (elemen  yang  biasa  digunakan  untuk  model shear  wall ),  nilainya saling  berhubungan.  Ini  berarti  bahwa  jika  mengurangi  kekakuan  elemen shell sesuai  dengan  kekakuan  lentur, maka  secara  otomatis  mengurangi  kekakuan  aksial  dengan  faktor  tersebut.  Peraturan  ACI  318  menyatakan pengurangan sebesar 0,7 ( un crack ) dan 0,35 ( crack ). Jika nilai pengurangan kekakuan yang lebih rendah (0,8-
1,0)  digunakan,  efeknya  adalah  periode  getar  semakin  rendah,  dikarenakan  kekakuan shear  wall yang  lebih tinggi.

## 4. KESIMPULAN
Hasil analisis struktur gedung tanpa shear wall dan dengan variasi letak shear wall menggunakan software ETABS v.9.7.4 telah diperoleh. Hasil analisis menunjukan bahwa model 3 merupakan letak yang lebih baik untuk diterapkan pada struktur  tinjauan, dikarenakan semakin kecil nilai  periode getar alami  maka struktur dianggap lebih fleksibel dan dianggap mampu menghasilkan base shear yang lebih besar dalam desain.

## DAFTAR PUSTAKA
Andreasson, S., Yasumura, M., & Daudeville, L. (2002). Sensitivity Study Of The Finite Element Model For Wood- Framed Shear Walls. Journal Of Wood Science , 48 , 171–178. Https://Doi.Org/10.1007/Bf00771363 Anshuman  S.,  Dipendu,  B.,  Bhavin,  R.  (2011).  Solution  of  Shear  Wall  Location  in  Multi-Storey  Building. International Journal of Civil & Structural Engineering , 2 (2), 493–506.
Bhavsar,  R.,  Rathva,  M.,  Bhatt,  S.,  &  Prajapati,  D.  (2019).  Optimization  Of  G  +  7  Storeyed  Rcc  Building  With Different  Positioning  Of  Shearwall. International  Journal  Of  Advance  Engineering  And  Research Development , 6 (1), 1–7.
Effendi, F., Chandra, Y., & Akbar, S. J. (2017). Waktu Getar Alami Fundamental. Teras Jurnal , 7 (2), 274–283.
Erazo,  K.,  Moaveni,  B.,  &  Nagarajaiah,  S.  (2019).  Bayesian  Seismic  Strong-Motion  Response  And  Damage Estimation  With  Application  To  A  Full-Scale  Seven  Story  Shear  Wall  Structure. Engineering  Structures , 186 (February), 146–160. Https://Doi.Org/10.1016/J.Engstruct.2019.02.017
Harne,  V.  R.  (2014).  Comparative  Study  Of  Strength  Of  Rc  Shear  Wall  At  Different  Location  On  Multi-Storied Residential Building. International Journal Of Civil  Engineering Research , 5 (4), 391–400. Http://Www.Ripublication.Com/Ijcer.Htm
Hasibuan, S., & Hasibuan, R. (2020). Probabilitas Percepatan Puncak Tanah Pada Gempa Signifikan Dan Merusak Wilayah Ntt. Snitt- Politeknik Negeri Balikpapan , 140–150.
Higashi,  Y.,  Endo,  T.,  Ohkubo,  M.,  &  Shimizu,  Y.  (1980). Experimental  Study  On  Strenghtening  Reinforced Concrete Structure By Adding Shear Wall. 7 , 173–180. Khandelwal, D. N., & Mhetre, M. S. (2017). A Review On Optimum Height And Location Of Shear Walls In High- Rise Buildings . 2 (9), 5–7.
Krishnan,  M.  K.  A.,  &  Jose,  C.  J.  (2016).  Optimum  Location  Of  Rc  Shear  Wall  For  A  Five  Storey  Symmetrical Framed Structure For Efficient Seismic Design Using Pushover Analysis. Ijcesr , 3 (12), 41–47.
Kulkarni, A. D. (2016). Assessment Of Location And Optimum Percentage Of Shear Wall For Typical Plans. Ijedr , 4 (3), 985–989.
Lovaraju, K., & Balaji, K. V. G. D. (2015). Effective Location Of Shear Wall On Performance Of Building Frame Subjected  To  Earthquake  Load. International  Advanced  Research  Journal  In  Science,  Engineering  And Technology , 2 (1), 33–36. Https://Doi.Org/10.17148/Iarjset.2015.2105 Mullapudi,  R.  T.,  Charkhchi,  P.,  &  Ayoub,  A.  S.  (2009).  Evaluation  Of  Behavior  Of  Reinforced  Concrete  Shear Walls Through Finite Element Analysis. American Concrete Institute, Aci Special Publication , 73–100. Pavani, M., Kumar, G. N., &  Pingale, S. (2015). Shear Wall Analysis And Design  Optimization In Case Of High Rise  Buildings  Using  Etabs  (Software). International  Journal  Of  Scientific  &  Engineering  Research , 6 (1), 480–488.
Rathi, G. R., & Nikam, P. A. (2018). Comparative Study Of With & Without Shear Wall For Drift & Displacement. Ijsrd - International Journal For Scientific Research & Development , 6 (3), 2310–2312.
Resmi,  R., &  Roja,  S.  Y.  (2016).  A  Review  On Performance  Of  Shear  Wall  R.Resmi1,. International  Journal  Of Applied Engineering Research , 11 (3), 369–373. Http/Www.Ripublication.Com/Ijaer.Htm
Serafinska, A., Ozenc, K., & Kaliske, M., (2016). A Coupled Approach Of Optimization, Uncertainty Analysis And Configurational  Mechanics For A Fail-Safe Design Of Structures:  A Coupled Optimization Based  Approach For  A  Fail-Safe  Design. International  Journal  for  Numerical  Methods  in  Engineering , 109 (1).  Https:// 10.1002/nme.5282
Sud, A., Shekhawat, R. S., & Dhiman, P. (2014). Best Placement Of Shear Walls In An Rcc Space Frame Based On Seismic Response. International  Journal  Of Engineering  Research And Applications (Ijera) , 29 (March), 35– 38.
Wiyono,  D.  R.,  Milyardi,  R.,  &  Pranata,  Y.  A.  (2021).  Evaluation  Of  Internal  Forces  And  Support  Reaction  Of Column And Shearwall In 15 Th Building Design. Iop Conference Series: Materials Science And Engineering , 1071 , 1–8. Https://Doi.Org/10.1088/1757-899x/1071/1/012002
Zhang,  Z.,  &  Wang,  F.  (2021).  Experimental  Investigation  Into  The  Seismic  Performance  Of  Prefabricated Reinforced  Masonry  Shear  Walls  With  Vertical  Joint  Connections. Applied  Sciences  (Switzerland) , 11 (10). Https://Doi.Org/10.3390/App11104421