## EVALUASI DAKTALITAS STRUKTUR BETON BERTULANG AKIBAT PENGARUH DINDING PENGISI BATA MERAH
Mizanuddin Sitompul
Dosen Pengajar Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, UMSU, Medan Surel : mizanuddins@gmail.com Diterima : 13 Oktober 2017; Disetujui : 20 Oktober  2017

## ABSTRAK
Dinding pengisi bata merah sangat jarang diperhitungkan keberadaannya dalam perencanaan suatu struktur beton bertulang. Hal ini mengakibatkan pengaruh kekuatan dan kekakuan dinding pengisi tidak  diperhitungkan  dalam  perencanaan  suatu  bangunan.  Sering  sekali  dalam  perencanaan bangunan diasumsikan sebagai struktur open frame dengan dinding bata non struktural hanya sebagai beban  gravitasi  yang  bekerja  pada  balok.  Padahal    pada  berbagai  kasus  gedung  dengan  pengaruh gempa, ternyata dinding bata ikut memikul beban lateral. Hal ini dapat dilihat dengan terjadinya pola retakan  pada  dinding  bata  yang  menunjukkan  terjadi  transfer  beban  dari  portal  ke  dinding  bata. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  seberapa  besar  perubahan  daktilitas  struktur  akibat pengaruh dinding bata merah
Kata Kunci : daktilitas, dinding pengisi, equivalent diagonal strut , analisis pushover , performance point

## ABSTRACT
The clay brick infill panels are seldom included in design analysis of reinforced concrete structural systems. So that it influences the strength and stiffness of the infill panels not considered in planning building construction. Usually, in designing, the structural system is assumed as an open  frame structure with non structural clay brick panels considered as gravity loads on the beam. In facts, in many earthquake cases,  the panels  participates in carry on the lateral load. The crack pattern on panels show that the load transfering from frame to panels. The aim of this study was to find out the influence of the clay brick panels on structure ductility.
Keywords: clay brick infill panel, ductility, equivalent diagonal strut , performance point, pushover analysis

## 1.   Pendahuluan
Bata merah merupakan salah satu material yang sering digunakan sebagai dinding pengisi pada bangunan di Indonesia, terutama sebagai penutup  luar  ataupun  partisi  pemisah  di bagian  dalam  untuk  kebutuhan  arsitektural maupun  kepentingan  estetika  bangunan khususnya  untuk  bangunan  rendah  dan bertingkat  sedang.  Hal  ini  dikarenakan  bata merah  memiliki  nilai  estetika,  sifat  harga  yang ekonomis, mudah didapat, dan tahan terhadap cuaca.
Dinding  bata  tersusun  oleh  material  batu bata  dan  mortar  yang  memiliki  nilai  kekuatan dan  kekakuan  tertentu.  Di  Indonesia  pada umumnya dinding pengisi hanya diperhitungkan sebagai beban yang disalurkan ke  struktur  sehingga  mengakibatkan  pengaruh kekuatan  dan  kekakuan  dinding  pengisi  tidak
diperhitungkan  dalam  perencanaan  suatu bangunan. Dinding pengisi ini akan memberikan sumbangan kekakuan yang cukup berarti  pada  struktur  terutama  saat  menahan gaya  lateral  seperti  gempa.  Biasanya    dalam perencanaan,  bangunan  diasumsikan  sebagai struktur open  frame dengan  dinding  bata  non struktural  hanya  sebagai  beban  gravitasi  yang bekerja pada balok.
Dalam  beberapa  kasus  gempa,  ternyata dinding  bata  ikut  memikul  beban  lateral. Keretakan  yang  terjadi  pada  dinding  bata menunjukkan terjadi transfer beban dari portal ke  dinding  bata.  Selain  itu,  pada  beberapa bangunan  terjadi  mekanisme  keruntuhan soft- story .  Keruntuhan soft-story diakibatkan  karena konfigurasi  dinding  pengisi  yang  berbeda antara  lantai  satu  dengan  lantai-lantai  di atasnya.  Kekuatan  dan  kekakuan  dinding  bata 12
ini tidak bisa diabaikan begitu saja. Tulisan ini bertujuan  untuk  mengetahui  seberapa  besar perubahan  daktilitas  struktur  akibat  pengaruh dinding bata merah.

## 2.    Kajian Pustaka

## 2.1  Dinding Pengisi
Dinding  pengisi  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  dinding  batu  bata  merah, karena  sangat  banyak  digunakan  hampir  di seluruh  bangunan-bangunan  pada  wilayah negara Indonesia. Bata merah ( clay brick ) adalah bahan  bangunan  yang  digunakan  untuk pembuatan  konstruksi  bangunan,  dibuat  dari tanah liat dengan atau tanpa campuran bahan- bahan  lainnya  yang  dibentuk  persegi  panjang, dibakar  pada  suhu  yang  tinggi  hingga  tidak dapat hancur lagi bila direndam dalam air.
Perilaku  portal  dengan  dinding  bata terhadap  pembebanan  lateral  telah  lama diselidiki,  misalnya  oleh  Holmes  (1961),  Smith (1966),  Dawe  dan  Sheah  (1989),  Mehrabi  dkk. (1996),  Mehrabi  dan  Shing  (1997),  Madan  dkk. (1997)  dan  lain-lain.  Dari  beberapa  penelitian yang  ada,  pemodelan  dinding  bata  sebagai bracing tekan  yang  diteliti  oleh  Saneinejad  dan Hobbs  (1995)  dinilai  paling  sederhana  namun representatif. Metode ini telah memperhitungkan  perilaku  elastis  dan  plastis portal  isi  dengan  mempertimbangkan  adanya daktilitas  yang  terbatas  dari  material  dinding pengisi. Metode ini lebih dikenal dengan nama metode Equivalent Diagonal Strut .
2.2    Diagonal  Tekan  Ekivalen  (Equivalent Diagonal Strut) SANEINEJADHOBBS
Portal-Isi  dianggap  sebagai  portal  tidak bergoyang  ( braced  framed ),  dimana  dinding pengisi  akan  berfungsi  sebagai  diagonal  tekan ekivalen  ( equivalent  diagonal  strut ).  Diagonal tekan ekivalen hanya kuat terhadap gaya tekan saja.  Pengaruh  beban  lateral  bolak-balik  akibat gempa  dapat  diatasi  dengan  terbentuknya diagonal  tekan  pada  arah  lain  yang  juga mengalami tekan (lihat Gambar 1).
Gambar 1. a) Portal isi; b) Penopang diagonal bolak- balik (Saneinejad dan Hobbs, 1995).
2.3    Diagonal  Tekan  Ekivalen  (Equivalent Diagonal Strut) FEMA 273
Lebar efektif diagonal compression strut yang digunakan  untuk  menganalisis  kekuatan  dan kekakuan  dinding  pengisi  bata  berdasarkan model
FEMA 273
dihitung dengan menggunakan Pers. 1 dan Pers. 2.
(1) (1)
(2)
dimana  h col =  tinggi  kolom  di  antara  as-balok, h inf = tinggi dinding pengisi, E fe =modulus elastisitas material portal, E me =modulus elastisitas material dinding pengisi, I col = inersia penampang kolom, L inf =panjangdinding pengisi, r inf = panjang diagonal dinding pengisi, t inf =  tebal  dinding  pengisi,  θ  =  sudut  yang dibentuk  antara  tinggi  dan  panjang  dinding pengisi,  λ 1 =  koefisien  yang  digunakan  untuk menentukan lebar efektif strut , a =  lebar  efektif strut.

## 3.     Metodologi
Struktur  dimodelkan  terdiri  dari  6  lantai dan 3 bentang (Gambar 2). Tinggi untuk lantai pertama  adalah  4  m,  sedangkan  untuk  lantai- lantai  lainnya  3,5  m.  Masing-masing  model mempunyai  panjang  bentang  5  m  kecuali  di bagian tengahnya 3 m. Perletakan diasumsikan jepit.  Struktur  diasumsikan  terletak  di  atas tanah  sedang  dan  berada  di  zona  gempa  kuat. Peruntukan  bangunan  diasumsikan  sebagai perkantoran. Untuk preliminary design ditetapkan dimensi balok 40 x 60 cm, kolom 60 x 60 cm, dan tebal plat lantai/atap 12 cm.
Gambar 2. Pemodelan struktur (a) open frame (model 1); (b) fully-infilled wall frame (model 2); (c) open first-story frame (model 3).
Pada  studi  ini  digunakan  bata  merah sebagai material dinding pengisi. Karakterisitik dinding bata yang akan digunakan didasarkan
pada karakteristik dinding bata hasil pengujian laboratorium  yang  dilakukan  oleh  Aryanto (2008)  dimana  kuat  tekan  unit  bata  4,57  Mpa, kuat  tekan  rata-rata  pasangan  bata  (fm’)  3,54 Mpa,  modulus  elastisitas  dinding  pengisi  2478 Mpa, kuat Lekat/ bond pasangan bata 0,39 Mpa, dan  regangan  pada  tegangan  maksimum,  ε c = 0,002.
Elemen  balok  dan  kolom  dimodelkan sebagai balok Giberson ( lumped plasticity model) untuk  pemodelan  elemen  nonlinier.  Kondisi tidak  linier  tidak  elastis  pada  sendi  plastis diwakili  oleh  parameter-parameter  momen- rotasi untuk balok dan kolom. Elemen dinding pengisi  dimodelkan  menjadi  sebuah  elemen garis  yang  memiliki  kekuatan  dan  simpangan yang  getas  ( brittle ).  Untuk  mendapatkan parameter  ini  digunakan  persamaan  yang diajukan oleh Saneinejad-Hobbs (1995). Elemen garis  ( strut )  ini  hanya  menerima  gaya  tekan akibat beban lateral.
Properti  material  nonlinier  pada  studi  ini seperti  kapasitas  rotasi  pasca  leleh  (rotasi plastis), θ p = 0,06; kapasitas rotasi pasca kondisi plastis  θ pc =  0,06  dan  rotasi  leleh  θ y dihitung dengan  θ y = My/K 0 . Nilai  rasio antara momen maksimum dengan momen leleh adalah M c /M y = 1,19. Kekakuan elemen dihitung dengan K 0 = 6EI/L. Momen inersia efektif diasumsikan 40% dari momen inersia biasa I ef = 0,4 I. Analisis pushover dilakukan  untuk  melihat seberapa  besar  daktilitas  dari  struktur  yang ditinjau. Tipe analisis pushover yang digunakan dalam  studi  ini  adalah  kontrol displacement dimana  struktur  didorong  sampai  mencapai displacement yang  diinginkan  dan  atau  sampai struktur  yang  ditinjau  runtuh.  Efek  P-Delta diabaikan.  Untuk  mendapatkan  titik  kinerja ( performance  point )  pada  studi  ini  digunakan Capacity  Spectrum  Method atau  Metoda Spektrum Kapasitas (ATC-40).

## 4     Hasil dan Pembahasan
Perbandingan titik kinerja dan daktilitas untuk berbagai  model  dapat  dilihat  pada  Tabel  1, persentase  peningkatan  dan  penurunannya pada  Tabel  2,  dan  perbandingan  kurva kapasitas tiap model pada Gambar 3.
Tabel 1: Perbandingan titik kinerja ( performance point ) dan daktilitas dari model struktur.
Model Struktur Gaya Geser dasar (kN) Perpind ahan (m) Dakti litas Open  Frame (Model 1) 472,040 0,030 11,89 Fully  Infilled Wall Frame (Model 2) 502,223 0,029 9 Open First- Story Frame (Model 3) 476,285 0,028 10,38
Tabel 2: Perbandingan titik kinerja ( performance point )  dan  daktilitas  dari  model struktur.
Model struktur Peningkatan gaya geser dasar (%) Penurunan daktilitas (%) Fully Infilled WalFrame (Model 2) 6,394 2 l 4,306 Open First- Story Frame (Model 3) 0,899 12,670
Gambar 3. Perbandingan kurva kapasitas
Dari  hasil  yang  disajikan  pada  Tabel  1  –  2 dan  Gambar  3,  dapat  dilihat  bahwa  pada  saat mencapai performance point kapasitas maksimal dari model struktur open frame berada di bawah kapasitas  maksimal  model  struktur  yang  lain. Antara model 1 dengan model 2 dan 3 terdapat perbedaan  gaya  geser  dasar  berturut-turut sebesar  6,394%  dan  0,899%    Berdasarkan  hasil yang diperoleh, keberadaan dinding bata yang dimodelkan  sebagai  diagonal  tekan  ekivalen akan  menambah  kapasitas  struktur.  Struktur dengan strut mampu  menerima  gaya  geser dasar lebih baik daripada sturuktur open frame . Di sisi lain jika ditinjau dari daktilitas, nilai daktilitas  yang  terbesar  adalah  model open frame (model  1),  kemudian  diikuti  oleh open first-story  frame (model  3)  dan fully  infilled  wall (model  2).  Dari  analisis  ini  dapat  ditarik
0 200 400 600 800 0 0.2 0.4 G a y a G eser Da sa r (k N) Simpangan Atap (m ) Kurva Kapasitas Open Frame
kesimpulan  bahwa  keberadaan  dinding  bata bisa  mengakibatkan  menurunnya  daktilitas dari  struktur,  hasil  studi  menunjukkan  terjadi penurunan  sebesar  24,3%.  Dinding  bata  bisa menyebabkan struktur menjadi lebih kaku.
Pada  saat  mencapai performance  point ,  nilai target perpindahan ( displacement ) yang dihasilkan  oleh  struktur open  frame lebih  besar dari  model  yang  lain  walaupun  perbedaan nilainya  kecil.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa struktur open  frame dapat  berdeformasi  lebih baik daripada struktur dengan strut . Hasil  analisis pushover masing-masing model dapat dilihat pada Tabel 3 – 4.
Tabel 3 : Tabel pushover open frame (model 1)
Dari  Tabel  3,  Struktur open  frame memiliki daktilitas displacement sebesar  11,89.  Analisis berhenti pada step 11 dan diperoleh performance point , gaya geser dasar = 472,040 kN dan target perpindahan 0,030 m. Dengan target perpindahan δ t = 0,030 m, terlihat bahwa pada step  kinerja  yang  diperlihatkan  struktur  tidak ada  yang  melewati  batas  LS  ( Life  Safety ) sehingga  kinerja  struktur open  frame secara keseluruhan baik
Tabel 4 : Tabel pushover fully infilled wall frame (model 2)
Dari Tabel 4, Struktur fully infilled wall frame memiliki  daktilitas displacement sebesar  9. Analisis  berhenti  pada  step  8  dan  diperoleh performance point , gaya geser dasar = 502,223kN dan target perpindahan 0,029 m. Dengan target perpindahan δ t = 0,029 m, terlihat bahwa pada step  kinerja  yang  diperlihatkan  struktur  ada yang  melewati  batas  LS  tetapi  tidak  ada  yang melampaui  batas  CP  ( Collapse  Prevention ) sehingga kinerja struktur fully infilled wall frame tidak baik.
Tabel 5 : Tabel pushover open first-story (model 3)
Dari  Tabel  5,  Struktur open  first-story  frame memiliki  daktilitas displacement sebesar  10,38. Analisis  berhenti  pada  step  17  dan  diperoleh performance point , gaya geser dasar = 476,285 kN dan target perpindahan 0,028 m. Dengan target perpindahan δ t = 0,028 m, terlihat bahwa pada step  kinerja  yang  diperlihatkan  struktur  ada yang  melewati  batas  LS  tetapi  tidak  ada  yang melampaui  batas  CP  sehingga  kinerja  struktur fully infilled wall frame tidak baik.
Dari sendi plastis yang terjadi, sendi plastis akan  muncul  terlebih  dahulu  pada  balok  atau kaki  kolom  kemudian  terjadi  pada  kolom. Dengan  adanya strut pada  model  2  dan  3 mengakibatkan  sebagian  gaya  yang  bekerja  ke balok akan diterima juga oleh strut .
Di  bawah  pengaruh  beban  gempa  kuat, secara  keseluruhan  hanya  struktur open  frame saja  yang  memiliki  kinerja  yang  baik  (karena saat performance  point berada  pada  daerah  B- IO).  Struktur fully  infilled  wall dan open  first- story pada  saat  mencapai performance  point berada pada daerah LS-CP yang  menunjukkan bahwa  kinerja  struktur  kurang  baik.  Khusus struktur open  first-story terjadi  mekanisme keruntuhan soft  story yang  ditandai  dengan terbentuknya  sendi  plastis  pada  kolom  lantai pertama.  Sudah  kita  ketahui  bahwa  kolom merupakan  penyangga  berdirinya  suatu bangunan,  keruntuhan soft  story yang  terjadi akibat hancurnya kolom pada salah satu lantai akan mengakibatkan kegagalan struktur

## 5      Simpulan
Dari  hasil  analisis  dapat  ditarik  Simpulan sebagai berikut:
1) Hasil studi menunjukkan bahwa kontribusi  dinding  pengisi  yang  terbuat dari  dinding  bata  sangat  mempengaruhi kekakuan lateral struktur. Adanya dinding pengisi  yang  kaku  di  sebuah  level  tingkat dan  pada  level  tingkat  lain  tidak  ada (dalam  hal  ini  diwakilkan  oleh  model  3)
dapat  menyebabkan  efek  tingkat  lemah ( soft  story ).  Mekanisme  keruntuhan soft story ini  dapat  menyebabkan  kegagalan struktur.
2) Keberadaan  dinding  pengisi  bata  ternyata bisa  mengurangi  daktilitas  struktur,  dari studi  ini  diperoleh  pengurangan  sebesar
24,3%.

## Daftar Pustaka
Aryanto, A. (2008) Kinerja Portal Beton Bertulang dengan Dinding Pengisi Bata Ringan terhadap Beban  Gempa .  Tesis  Magister,  Institut Teknologi Bandung, Bandung. Dewobroto,  W.  (2005) Analisa  Inelastis  Portal- Dinding  Pengisi  dengan  Equivalent  Diagonal Strut . Jurnal Teknik Sipil, Vol. 12. Haselton,  C.  B.,  Liel,  A.  B.,  Deierlein,  G.  G., Dean,  B.  S.,  Chou,  J.  H.  (2011)  Seismic collapse  safety  of  reinforced  concrete building.  I:  assessment  of  ductile  moment frames. Journal  of  Structural  Engineering , ASCE, 137(4), 481-491.
Rozman,  M.,  dan  Fajfar,  P.  (2009)  Seismic response of a RC frame building designed according  to  old  and  modern  practices .
Bulletin of Earthquake Engineering, 7(3), 779-
799.
Saneinejad,  A.,  dan  Hobbs,  B.  (1995)  Inelastic design  of  infilled  frames. Journal  of
Structural  Engineering ,  ASCE,  121(4),  634-
650.
Sitompul,  M.  (2015) Studi  Parametrik  Kinerja Dinding  Pengisi  Bata  Merah  pada  Struktur Beton  Bertulang  Akibat  Beban  Gempa .  Tesis Magister,  Universitas  Sumatera  Utara,
Medan.
Zareian, F, Krawinkler, H. (2007) Assessment of probability    of  collapse  and  design  for collapse  safety. Earthquake  Engineering  and
Structural Dynamics , 36, 1901-1914.