## Analisis Pushover terhadap Ketidakberaturan Horizontal pada Struktur Gedung Baja Komposit

## ERMA DESIMALIANA*, NESSA VALIANTINE DIREDJA, RIZKY SYAHPUTRA
Program Studi Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional Bandung , Indonesia Email: ermadesmaliana@itenas.ac.id
Received 30 November 201x | Revised 30 Desember 201x | Accepted 30 Januari 201x

## ABSTRAK
Kota  Bandung  merupakan  salah  satu  daerah  dengan  potensi  bencana  cukup  tinggi  yang disebabkan  oleh  alam  terutama  gempa  bumi.  Gempa  bumi  dapat  menyebabkan  terjadinya kerusakan  baik  struktural  maupun  nonstruktural  pada  gedung.  Penggunaan  material  baja komposit  pada  elemen  kolom  menjadi  solusi  untuk  mengatasi  terjadinya  kerusakan  struktur gedung akibat beban gempa, karena memiliki kekuatan dan daktilitas yang tinggi. Penelitian ini bertujuan  untuk  menganalisis  tingkat  kinerja  struktur  gedung  baja  dengan  kolom  komposit terhadap  ketidakberaturan  horizontal  menggunakan  analisis  pushover  berdasarkan  SNI 1726:2019 dan FEMA-356. Pemodelan gedung apartemen 10 lantai dengan variasi denah U, H dan  L  pada  software  ETABS.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  gedung  baja  komposit berbentuk denah U yang paling efektif dalam meredam beban gempa karena memiliki gaya geser dasar  maksimum  arah  X  sebesar  10.482,22  kN  dan  arah  Y  sebesar  10.498,57  kN  serta  drift maksimum arah X sebesar 0,944 dan arah Y sebesar 0,910. Selain itu, denah U juga dikategorikan tanpa ketidakberaturan torsi dengan tingkat kinerja struktur dikategorikan aman yaitu Immediate Occupancy (IO) berdasarkan FEMA-356.
Kata  kunci :  tingkat  kinerja,  ketidakberaturan  horizontal,  gedung  baja  komposit,  analisis pushover

## ABSTRACT
Bandung city is one of high potential natural disaster areas, especially earthquakes. Earthquakes can  occur  either  structural  or  nonstructural  damage  to  buildings.  The  use  of  composite  steel material  in  column  elements  is  a  solution  to  overcome  building  structure  damages  due  to earthquake  loads,  because  of  its  high  strength  and  ductility.  The  study  aimed  to  analyze  the performance  point  of  steel  building  structures  with  composite  columns  against  horizontal irregularities using pushover analysis based on SNI 1726:2019 and FEMA-356. Modeling of 10- story apartment buildings with variations of U, H and L floor plans on ETABS software. The results show that U floor plans composite steel buildings are the most effective in dampening earthquake loads with maximum base shear forces of X and Y direction is 19,482.22 kN and 10,498.57 kN, and  maximum  drift  of  X  and  Y  direction  is  0.944  and  0.910.  In  addition,  U  floor  plans  also categorized  without  torsional  irregularity  and  Immediate  Occupancy  (IO)  for  structural performance points based on FEMA-356.
Keywords :  performance  point,  horizontal  irregularities,  composite  steel  buildings,  pushover analysis

## 1. PENDAHULUAN
Saat ini seringkali dijumpai struktur gedung tahan gempa dengan ketidakberaturan horizontal seperti  gedung  denah  U,  H  dan  L.  Secara  umum  struktur  gedung  tahan  gempa  dengan ketidakberaturan horizontal sangat mudah mengalami puntir karena pusat massa dan pusat kekakuannya  tidak  berimpit.  Oleh  karena  itu,  perancangan  struktur  gedung  tahan  gempa dengan ketidakberaturan horizontal perlu memenuhi persyaratan khusus supaya mencegah terjadinya  kerusakan  dan  keruntuhan  akibat  puntir.  Adapun  beberapa  persyaratan ketidakberaturan horizontal yang perlu diperiksa sesuai dengan SNI 1726:2019 yaitu tipe 1(a) torsi, tipe 1(b) torsi berlebihan, tipe 2 sudut dalam, tipe 3  diskontinuitas diafragma, tipe 4 akibat pergeseran tegak turus terhadap bidang dan tipe 5 sistem nonparalel.
Selain ketidakberaturan horizontal yang harus memenuhi persyaratan, struktur gedung tahan gempa sebaiknya juga memiliki kekuatan dan daktilitas yang tinggi. Hal ini didapatkan dengan cara penggunaan material baja komposit pada struktur gedung tahan gempa, terutama pada komponen  struktural  misalnya  kolom.  Dalam  perancangan  struktur  gedung  tahan  gempa, kolom baja komposit beton lebih optimal karena dimensi penampang yang digunakan lebih kecil dan memiliki ketahanan terhadap bahaya kebakaran [1]. Material baja yang diselubungi beton akan  mampu  menahan tubrukan dari benda  yang  dijalankan manusia; serta mampu bertahan terhadap korosi karena mampu meminimalisir pengaruh dari udara, air, suhu dan asam klorida (garam) [2].
Struktur gedung rangka  baja beton komposit pemikul momen khusus menunjukkan kinerja yang  baik  terhadap  gempa  besar  dengan  periode  ulang  2500  tahun  yaitu  LS  ( Live Safety) sesuai  peraturan  FEMA-365  [3].  Struktur  gedung  komposit  6  lantai  yang  berfungsi sebagai kantor BPJN 1 Banda Aceh termasuk dalam kategori level kinerja IO ( Immediate Occupancy), baik menggunakan analisis time history berdasarkan Peta Gempa Tahun 2012 [4] dan Peta Gempa Tahun 2017 [5] maupun analisis pushover sesuai dengan ATC-40 [6].
Oleh karena itu, penelitian ini akan menganalisis perbandingan tingkat kinerja struktur gedung komposit  terhadap  ketidakberaturan  horizontal  dengan  variasi  denah  lantai  U,  H  dan  L berdasarkan peraturan SNI 1726:2019 untuk beban gempa dan SNI 1729:2020 untuk struktur komposit. Dalam penelitian ini, struktur komposit yang digunakan adalah kolom komposit yang menggunakan kombinasi profil baja IWF yang terbungkus dengan struktur beton bertulang. Hasil akhir penelitian akan didapatkan tipe denah lantai pada struktur gedung kolom komposit yang pola kerusakan dan perilaku strukturnya paling efektif menggunakan pushover analysis sesuai peraturan FEMA-365.

## 2. METODOLOGI
Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu studi literatur dengan mengumpulkan data dan informasi tentang struktur gedung baja komposit yang akan dianalisis. Selanjutnya, melakukan preliminary design dimensi elemen struktur gedung baja komposit sesuai dengan SNI  1729:2020  dan  memodelkan  struktur  gedung  baja  komposit  pada software  ETABS. Pemodelan struktur gedung baja komposit menggunakan 3 (tiga) variasi denah lantai yaitu model 1 denah lantai berbentuk U, model 2 denah lantai berbentuk H dan model 3 denah lantai berbentuk L yang ditampilkan pada Gambar 1 . Tahapan selanjutnya yaitu menentukan beban hidup dan beban mati tambahan yang diaplikasikan pada struktur gedung baja komposit sesuai dengan persyaratan SNI 1727:2020, serta beban gempa sesuai dengan SNI 1726:2019. Analisis capacity design struktur gedung baja komposit dilakukan. Selain itu, dilakukan juga pemeriksaan  terhadap  periode  struktur,  gaya  geser  dasar  dan  simpangan.  Apabila  hasil pemeriksaannya  tidak  terpenuhi,  maka  dilakukan redesign.  Akan  tetapi,  apabila  hasil

## Analisis Pushover terhadap Ketidakberaturan Horizontal pada Struktur Gedung Baja Komposit
pemeriksaannya terpenuhi, maka dilakukan analisis tingkat kinerja struktur gedung dengan pushover analysis.
2.1 Analisis Pushover Analisis pushover berupa analisis statik nonlinier yang bertujuan untuk menganalisis perilaku sesimik  struktur  gedung  [7].  Analisis pushover juga mensimulasikan beban seismik berupa beban dorong lateral statik ekivalen yang diberikan secara bertahap pada setiap tingkat dalam satu arah hingga struktur gedung mengalami keruntuhan. Maka, akan didapatkan hubungan antara perpindahan dan gaya geser dasar pada titik kontrol, serta biasanya dipengaruhi oleh kombinasi beban mati dan 25% beban hidup yang disyaratkan [8].

## 2.2 Metode Target Peralihan FEMA 356
Metode  target  peralihan  FEMA  356  merupakan  metode  pendekatan  perhitungan  numerik dengan  memodifikasi  respon  elastik  linier  sistem  struktur  SDOF  ekivalen  dengan  faktor modifikasi C 0 , C 1 , C 2 dan C 3 sehingga didapatkan nilai target peralihan [8]. Nilai target peralihan biasanya dipengaruhi oleh waktu getar alami fundamental efektif dan kondisi inelastik struktur gedung seperti tersaji pada Persamaan 1.
 t = C 0 C 1 C 2 C 3 S a ( T e /2  ) 2 g …(1)
dengan:
 t =  target peralihan,
T e =  waktu getar alami fundamental efektif,
C 0 =  faktor  modifikasi  untuk  menampilkan  deformasi  spektra  menjadi  deformasi atap/puncak, seperti tersaji pada Tabel 1.
Tabel 1. Faktor Modifikasi C 0
Faktor Modifikasi C 0 Jumlah Lantai Bangunan Geser Bangunan Lainnya Pola Beban Segitiga  Pola Beban Seragam  Pola Beban Apapun 1 1 1 1 2 1,2 1,15 1,2 3 1,2 1,2 1,3 5 1,3 1,2 1,4 10+ 1,3 1,2 1,5
C 1 =  faktor modifikasi untuk menampilkan hubungan antara deformasi inelastik maksimum dengan deformasi respon elastik linier.
=  1,0 untuk T e  T s =  [1 + ( R - 1) T s /T e ]/R untuk T e  T s C 2 =  faktor  modifikasi  untuk  menampilkan  pengaruh  dari  bentuk  histeretik  pada  respon deformasi maksimum struktur, seperti tersaji pada Tabel 2.
Tabel 2. Faktor Modifikasi C 2
Faktor Modifikasi C 2 Tingkat Kinerja Struktur T  0,1 s T  T s s Tipe Rangka 1  Tipe Rangka  Tipe Rangka 1  Tipe Rangka 2 Immediate Occupancy 1 1 1 1 Life Safety 1,3 1 1,1 1 Collapse Prevention 1,5 1 1,2 1
C 3 =  faktor  modifikasi  untuk  menampilkan  peningkatan  deformasi  akibat  pengaruh  P- Delta.
=  1,0 untuk gedung yang kekakuan pasca leleh bernilai positif. =  1,0{  ( R - 1) 3/2 }/ T e untuk gedung yang kekakuan pasca leleh bernilai negatif.
 =  rasio kekakuan pasca leleh.
R
=  rasio kekuatan
=  [ S a /( V y / W)]C m S a =  akselerasi  respon  spektra  pada  waktu  getar  alami  fundamental  efektif  dan  rasio redaman pada arah yang ditinjau.
V y =  gaya geser dasar pada saat leleh.
W =  berat efektif seismik.
C m =  faktor massa efektif, seperti tersaji pada Tabel 3.
Tabel 3. Faktor Massa Efektif C m
Faktor Massa Efektif C m Jumlah Lantai Rangka Momen Beton Dinding Geser Beton Spandrel Pilar Beton Rangka Momen Baja Rangka Bresing Beton Baja Rangka Bresing Eksentrik Baja Lainnya 1-2 1 1 1 1 1 1 1 3 or lebih 0,9 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 1 g
=  percepatan gravitasi,
=  9,81 m/det 2 .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Struktur Gedung Baja Komposit
Struktur  gedung  baja  komposit  berfungsi  sebagai  apartemen  10  lantai,  dengan  tinggi  tiap lantai 3,5 m dan lokasi di Jakarta. Gambar 1 menampilkan variasi denah struktur gedung baja komposit  berupa  U  (model  4),  H (model  5)  dan  L  (model  6)  yang  diteliti.  Adapun  dimensi elemen struktur gedung ditampilkan pada Tabel 4.
Gambar 1. Tampak 3D struktur gedung baja komposit denah U (model 4), denah H (model 5) dan denah L (model 6)
Tabel 4. Dimensi Elemen Struktur Gedung Baja Komposit
Elemen Struktur Dimensi Lokasi Kolom Komposit Beton 500x500 dan W10x112  Lantai Dasar – Lantai 5 Beton 450x450 dan W10x54 Lantai 6 – Lantai 10 Balok Induk W16x40 Lantai 1 – Lantai 10 Balok Anak W10x21 Lantai 1 – Lantai 10 Pelat Steel deck t = 120 mm Lantai 1 – Lantai 10

## Analisis Pushover terhadap Ketidakberaturan Horizontal pada Struktur Gedung Baja Komposit

## 3.2 Evaluasi Tingkat Kinerja Struktur Berdasarkan FEMA 356
Tabel  5 menampilkan  hasil  evaluasi  tingkat  kinerja  struktur  gedung  baja  komposit  sesuai dengan FEMA 356 dari analisis statik non linier semua model, untuk nilai drift aktual, baik pada arah-X  maupun  arah-Y,  dikategorikan  sebagai Immediate  Occupancy  (IO).  Kategori  ini menunjukkan  bahwa  struktur  gedung  baja  komposit  masih  tergolong  aman  untuk  dihuni, sehingga tidak terdapat kegagalan struktur mengurangi risiko korban jiwa. Struktur gedung baja komposit hanya terdapat sedikit kegagalan apabila terjadi gempa bumi, sehingga dapat segera beroperasi kembali.
Tabel 5. Tingkat Kinerja Struktur Baja Komposit Model Struktur Denah Bentuk U Denah Bentuk H Denah Bentuk L Arah Beban X Y X Y X Y 𝑊 [kN] 71.392,66 71.392,66 64.075,37 64.075,37 50.795,31 50.795,31 𝑉 𝑦 [kN] 10.482,22 10.498,57 10.654,94 8.746,28 8.285,31 11.970,70 𝑇 𝑒 [detik] 1,552 1,562 1,570 1,610 1,433 1,530 𝛿 𝑦 [m] 0,150 0,140 0,165 0,139 0,145 0,200 𝐶 0 1,343 1,285 1,289 1,292 1,388 1,175 𝐶 1 1 1 1 1 1 1 𝐶 2 1 1 1 1 1 1 𝐶 3 1 1 1 1 1 1 𝐶 𝑚 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 𝑆 𝑎 0,411 0,409 0,407 0,397 0,445 0,417 𝛿 𝑇 [m] 0,330 0,319 0,321 0,330 0,315 0,285 Tinggi Struktur [m] 35 35 35 35 35 35 Daktilitas, µ 2,205 2,270 1,942 2,377 2,179 1,429 Drift Aktual [%] 0,944 0,910 0,918 0,944 0,900 0,814 Tingkat Kinerja Immediate Occupancy
Berdasarkan Tabel 5 pada  arah  X,  denah  bentuk  H  memiliki  kemampuan  dalam menahan beban lateral paling besar sebesar 10.654,94 kN dengan drift sebesar 0,918. Sementara itu, denah bentuk U mampu menahan beban lateral maksimum yaitu 10.482,22 kN dengan drift sebesar 0,944. Selanjutnya, denah bentuk L memiliki kemampuan maksimum menahan beban lateral yaitu 8.285,310 kN dengan drift sebesar 0,900.
Pada arah Y, beban lateral maksimum yang dapat ditahan oleh denah bentuk L merupakan yang paling besar yaitu 11.970,70 kN dengan drift sebesar 0,814. Sedangkan, denah bentuk U mampu menahan beban lateral maksimum yaitu 10.498,57 kN dengan drift sebesar 0,910 m. Selanjutnya, denah bentuk H memiliki kemampuan maksimum menahan beban lateral yaitu 8.746,28 kN dengan drift hanya sebesar 0,944.

## 3.3 Ketidakberaturan Horizontal Struktur
Berdasarkan rasio antara simpangan maksimum dengan rata-rata simpangan pada Tabel 6, denah  bentuk  L  memiliki  nilai  rasio  antara  1,2  dan  1,4  untuk  arah  Y  sehingga  model  ini termasuk  ketidakberaturan  torsi  (1a)  sesuai  dengan  SNI  1726:2019.  Sementara  itu,  model denah, baik bentuk U maupun bentuk H, memiliki nilai rasio kurang dari 1,2 untuk arah X dan Y sehingga dapat dikategorikan tanpa ketidakberaturan torsi.
Lantai Load Case/Combo Ratio Dir. X Dir. Y Denah Bentuk U Denah Bentuk H Denah Bentuk L Denah Bentuk U Denah Bentuk H Denah Bentuk L 10 EQ Max 1,098 1,001 1,144 1,014 1,010 1,230 9 EQ Max 1,088 1,002 1,125 1,014 1,012 1,197 8 EQ Max 1,087 1,002 1,121 1,014 1,013 1,190 7 EQ Max 1,087 1,002 1,119 1,014 1,013 1,185 6 EQ Max 1,086 1,002 1,116 1,014 1,012 1,180 5 EQ Max 1,088 1,002 1,119 1,015 1,012 1,185 4 EQ Max 1,086 1,002 1,117 1,014 1,012 1,181 3 EQ Max 1,084 1,002 1,114 1,014 1,012 1,176 2 EQ Max 1,081 1,002 1,111 1,013 1,012 1,165 1 EQ Max 1,074 1,002 1,105 1,012 1,012 1,145

## 4. KESIMPULAN
Secara keseluruhan, dari analisis dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa struktur gedung baja komposit memiliki kemampuan pemikul gaya geser dasar yang paling besar, baik pada arah X maupun arah Y, terdapat pada denah bentuk U. Pada arah X gaya geser dasar sebesar 10.482,22 kN dengan drift aktual sebesar 0,944; sedangkan pada arah Y sebesar 10.498,57 kN dengan drift aktual sebesar 0,910. Struktur gedung baja komposit memiliki periode efektif yang paling kecil, baik pada arah X maupun arah Y, pada denah bentuk L. Pada arah X periode efektif sebesar 1,433 detik; sedangkan pada arah Y sebesar 1,533 detik. Struktur gedung baja komposit memiliki daktilitas yang paling besar yaitu denah bentuk U sebesar 2,205 arah X dan 2,270  arah  Y.  Berdasarkan  metode  target  perpindahan  FEMA  365,  tingkat  kinerja  struktur gedung  baja  komposit  dengan  semua  variasi  ketidakberaturan  denah  termasuk  ke  dalam kategori IO ( Immediate Occupancy) karena memiliki nilai drift kurang dari 1%. Model denah bentuk U memiliki nilai rasio kurang dari 1,2 untuk arah X dan Y sehingga dapat dikategorikan tanpa ketidakberaturan torsi.
Secara keseluruhan, dapat disimpulkan bahwa struktur gedung baja komposit denah bentuk U memiliki perilaku dan kinerja struktur yang paling baik terhadap ketidakberaturan, daktilitas, gaya geser dasar serta drift sehingga direkomendasikan penggunaannya di lapangan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Alfirdaus, A.P., Dapas, S.O. & Handono, B.D., (2019)."Evaluasi Teknis Penggunaan Kolom Komposit Baja Beton pada Bangunan Bertingkat Banyak", Jurnal Sipil Statik, 7(2), pp. 285- 290.
[2] Setiawan,  A.,  (2008). Perencanaan  Struktur  Baja  dengan  Metode  LRFD,  Edisi  ke-2, Erlangga, Jakarta.
[3] Anthony, Savitri, T.F.Y. & Santoso, H., (2019)."Evaluasi Kinerja Sistem Rangka Baja Beton Komposit Pemikul Momen Khusus yang Didesain Berdasarkan SNI 1729:2015", [Daring]. Tersedia  pada: https://media.neliti.com/media/publications/79943-ID-evaluasi-kinerja- sistem-rangka-baja-dan.pdf.
[4] Munandar, A., (2019). “Analisis Kinerja Struktur Bangunan Komposit Baja-Beton dengan Time  History  Analysis  Berdasarkan  Peta  Gempa  2012”,  [Daring].  Tersedia  pada: https://etd.unsyiah.ac.id/index.php?p=abstract&abstractID=67506.
[5] Maulida,  C.,  (2020).  “Analisis  Kinerja  Struktur  Bangunan  Komposit  Baja-Beton  dengan Analisis  Time  History  Menggunakan  Peta  Gempa  2017”,  [Daring].  Tersedia  pada: https://etd.unsyiah.ac.id/index.php?p=abstract&abstractID=76182.
[6] Ramadhana, H., (2020). “Evaluasi Kinerja Struktur Bangunan Komposit Baja-Beton dengan Analisis Pushover Berdasarkan Data Peta Gempa Tahun 2017”, [Daring]. Tersedia pada: https://etd.unsyiah.ac.id/index.php?p=abstract&abstractID=75990.
[7] Nuranita, B., Desimaliana, E. & Sobana, N.A.S., (2022). “Analisis Pushover terhadap Variasi Penampang Kolom pada Struktur Gedung Special Plate Shear Wall,” Journal of Sustainable Construction, 2(1), pp. 285-290.
[8] Masbudi, Purwanto, E. & Supriyadi, A., (2015). “Evaluasi Kinerja Struktur Gedung dengan Analisis Pushover (Studi Kasus: Gedung Bedah Sentral Terpadu Rumah Sakit Bethesda Yogyakarta),” e-JurnalMATRIKS TEKNIK SIPIL, …(…), pp. 1056-1064.