Journal homepage: http://iptek.its.ac.id/index.php/jats
Analisis  dan  Rekomendasi  Desain Corrugated Steel  Plate  Shear  Wall dengan Modifikasi Wall Opening dan Reduced Beam Section
Ezra Pasereng Rambak 1,* , Budi Suswanto 1 , Hidajat Sugihardjo 1
Departemen Teknik Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember , Surabaya 1 Koresponden*, Email: eprdesign04@gmail.com
Info Artikel Abstract
Diajukan                       15 Februari 2021
Diperbaiki                     22 Februari 2021 Disetujui                       24 Februari 2021 Keywords: Vertical Corrugated Steel Plate Shear Wall, Horizontal Corrugated Steel
Plate Shear Wall, Opening, Reduced Beam
Section. Corrugated Steel Plate Shear Wall (CSSW) is one type of seismic-resistant steel structure stiffener  that  can  anticipate  large  amounts  of  earthquake  energy.  There  is  difficulty  in informing  the  behavior  of  the  nonlinear  corrugated  steel  plate  shear  wall  behavior,  in particular the wall with an opening. Because the CSSW design methodology has not been included  in  the  design  standards.  In  this  paper,  research  has  been  carried  out  on  new methods that can be used in CSSW. This research was carried out by applying loading to the  specimen  with  two  models,  namely  Vertical  CSSW  and  Horizontal  CSSW  with  an opening of 10%. From the results of this study, the highest ductility value was 16.0 and had an average energy dissipation value of 7862.63 kN.m. The results of this study indicate that each of the Vertical and Horizontal CSSW specimens was able to increase the stiffness and capacity of the structure.
Kata kunci: Dinding Geser Pelat Baja Bergelombang Vertikal, Dinding Geser Pelat Baja Bergelomban Horizontal, Bukaan, Penampang Balok Tereduksi.

## Abstrak
Dinding Geser Pelat Baja Bergelombang atau Corrugated Steel Plate Shear Wall (CSSW) merupakan  salah  satu  jenis  pengaku  struktur  bangunan  baja  tahan  gempa  yang  dapat mendisipasi  energi  gempa  dalam  jumlah  yang  besar.  Ada  kesulitan  informasi  mengenai perilaku  dinding  geser  pelat  baja  bergelombang  nonlinier,  khususnya  dinding  dengan bukaan. Karena metodologi desain CSSW belum dimasukkan dalam standar desain. Dalam paper  ini, telah dilakukan  penelitian terhadap metode  baru yang  dapat digunakan pada CSSW. Penelitian ini dilaksanakan dengan penerapan pembebanan pada spesimen dengan dua model, yaitu CSSW Vertikal dan CSSW Horizontal dengan bukaan 10%. Dari hasil penelitian  ini  diperoleh  nilai  daktilitas  tertinggi  sebesar  16.0  dan  memiliki  nilai  disipasi energi rata-rata, sebesar 7862,63 kN.m. Hasil penelitian ini menunjukkan masing-masing spesimen CSSW Vertikal dan Horizontal mampu meningkatkan kekakuan dan kapasitas struktur.

## 1. Pendahuluan
Ketersediaan  lahan  yang  menyempit  mengakibatkan kebutuhan  akan  bangunan  menengah  dan  tinggi  semakin meningkat  dari  masa  ke  masa.  Hanya  ada  dua  cara  untuk mengatasi masalah ini, yakni dengan menyediakan bangunan dengan  elemen  struktur  yang  besar,  atau  dengan  cara menyediakan sistem yang cukup baik untuk menahan beban lateral pada bangunan [1].
Corrugated  Steel  Plate  Shear  Walls ( CSSW )  adalah konstruksi  dinding  geser  pelat  baja  bergelombang  yang berfungsi untuk menahan gaya lateral yang diterima secara luas dan efisien. Karena stabilitas geometrik tinggi di dalam dan  di  luar  bidang,  pelat  baja  bergelombang  diusulkan sebagai  pengganti  pelat  baja  kaku  pada  balok  pada  tahun 1980-an [2].
Pelat  baja  bergelombang  memiliki  nilai  kekakuan  yang lebih  tinggi  dibandingkan  pelat  baja  dengan  permukaan datar. Bahkan jika pelat baja bergelombang lebih tipis masih memiliki  nilai  kekakuan  yang  lebih  tinggi  dibandingkan
dengan yang datar, sehingga sangat berguna untuk konstruksi balok-balok ringan [2]. Mo dan Perng [3] memasang dinding geser baja bergelombang ( CSSW ) dalam rangka beton bertu- lang Reinforced  Concrete ( RC )  dan  mengevaluasi  kinerja gaya gempa secara eksperimental.
Berman  dan  Bruneau  [4]  menguji  tiga  spesimen  satu lantai: dua spesimen dengan pelat dinding datar ( SPSW ) dan satu spesimen dengan pelat dinding bergelombang ( CSSW ). Dari  hasil  analisis  dapat  diketahui  bahwa  struktur  dengan pelat dinding bergelombang secara signifikan dapat mendisi- pasi energi dan mengurangi kebutuhan dimensi elemen pem- batas  (balok  dan  kolom)  [4].  Emami  dkk.  [5]  mempelajari perilaku siklik pelat dinding bergelombang trapesium mela- lui tiga pengujian eksperimental, dari hasil studi mereka me- nunjukkan  bahwa  pelat  dinding  bergelombang  memiliki kekakuan awal, rasio daktilitas, dan kapasitas disipasi energi yang lebih besar dari pada dinding datar.
Emami dan Mofid [6] melaporkan bahwa analisis Finite Element ( FE ) tidak dapat secara tepat menentukan perilaku
Ezra Pasereng Rambak dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 19, Nomor 2, Mei 2021 (135-140) 136
tekuk dinding bergelombang tetapi dapat menentukan keku- atan geser tekuk. Vigh dkk. [7] menggunakan Genetic Algo- rithm ( GA ) untuk mengkalibrasi perilaku siklik dari dinding bergelombang.
Farzampour  dan  Yekrangnia  [8]  melakukan  studi  para- metrik numerik menggunakan  analisis Finite Element ( FE ) untuk menyelidiki efek bukaan di CSSW , dan mengusulkan bentuk bukaan persegi panjang yang dioptimalkan. Yu dan Yu  [9]  melakukan  penelitian  pada  sepuluh CSSW dengan konfigurasi  bukaan  melingkar  yang  berbeda  dan  menyim- pulkan  bahwa  lubang  melingkar  dapat  meningkatkan  dak- tilitas  dinding  tetapi  keberadaan  bukaan  mengarah  pada pengurangan yang signifikan dalam kekakuan dan kekuatan. dari dinding geser.
Zhao dkk. [10] menerangkan hasil studi  parametrik nu- merik mereka pada CSSW dengan konfigurasi yang berbeda serta  efek  beban  gravitasi  menggunakan  perangkat  lunak Abaqus. Baru-baru ini, Shon dkk. [11], mempelajari perilaku histeresis  dinding  bergelombang  trapesium  melalui  uji eksperimental  dan  menyimpulkan  bahwa  dinding  tersebut memiliki  disipasi  energi  yang  lebih  tinggi,  daktilitas,  dan kapasitas ultimate dibandingkan dengan open frame . Konsep Reduced  Beam  Section ( RBS )  juga  telah  digu- nakan  akhir-akhir  ini  dalam  berbagai  sistem  struktural. Selama beberapa dekade terakhir, sejumlah studi mengenai penggunaan RBS di  SPSW  dilakukan  untuk  memastikan bahwa hinge frame plastic terjadi di ujung balok dan tidak terjadi pada kolom [12].
Karena dinding geser baja bergelombang dengan bagian balok  tereduksi  ( RBS-CSSW )  belum  dimasukkan  dalam ketentuan desain, oleh karena itu Jurnal ini akan membahas dan menyarankan prosedur desain mengenai CSSW dengan RBS .  Perilaku RBS-CSSW sebagai  sistem  penahan  beban lateral baru diselidiki, dan solusi analitik yang mempertim- bangkan  tegangan  geser  geser  interaktif  pada  panel  berge- lombang diusulkan untuk memperkirakan kekuatan dinding.
Model komputasi kemudian dikembangkan untuk mem- pelajari dinding serta memvalidasi persamaan analitik yang diusulkan.  Pada  akhirnya,  perilaku  koneksi  RBS  dengan SPSW dan CSSW dibandingkan  dalam  hal  kekuatan,  keka- kuan, dan daktilitas mereka.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  performa CSSW terhadap gaya lateral yang terjadi, mengetahui penga- ruh  dan  persentase wall  opening pada CSSW Vertikal  dan Horisontal,  serta  pengaruh Reduced Beam  Section pada Corrugated Steel Plate Shear Wall .
2. Metode
Pemodelan  dilakukan  dengan  pembuatan  portal  balok- kolom dan steel plate di dalamnya menggunakan alat bantu software Abaqus 6.16 . Model ini dibuat berdasarkan model yang digunakan pada penelitian Wei Wang dan Yingzi Ren di tahun 2019 [13]. Adapun set-up test yang digunakan dalam penelitian tersebut adalah seperti yang terlihat pada Gambar 1 . Set-up test ini akan kembali dimodelkan dalam penelitian ini sebagai dasar untuk pemodelan-pemodelan berikutnya.

## Gambar 1. Detail Test Setup Penelitian
Gambar 1 dan Gambar 2 akan menjelaskan spesifikasi dari  model  yang  akan  digambarkan  pada  program Abaqus , yang kemudian akan digunakan sebagai dasar perbandingan dengan  penelitian  yang  telah  ada  sebelumnya.  Pemilihan posisi  opening  yang  berada  di  area  tengah CSSW diambil berdasarkan  penelitian  dari  Farzampour  dan  Laman  [14] yang berjudul “ Behavior prediction of corrugated steel plate shear walls with openings ”.
Berdasarkan dari penelitian tersebut posisi opening yang berada di area tengah shear wall lebih efektif dibandingkan apabila posisi opening berada disisi samping shear wall .
Gambar 2. Geometri Pelat Baja Bergelombang
Pada  penelitian  ini  menggunakan  2  model  spesimen  yang pertama CSSW Vertikal dengan Opening 10% seperti pada Gambar  3 dan  yang  kedua CSSW Horisontal  dengan Opening 10%  seperti  pada Gambar  4 .  Setiap  spesimen menggunakan Reduced  Beam  Section ( RBS )  pada  balok  di sisi  atas  dan  bawah  spesimen,  seperti  yang  terlihat  pada
Gambar  5 , sehingga  akan  sangat  mempengaruhi  pola kegagalan dari CSSW itu sendiri. Adapun penggunaan RBS dimaksudkan agar steel plate tidak dengan segera mengalami proses buckling dan tearing , terutama di sudut opening pada tahap-tahap pembebanan awal.
Gambar 3. CSSW Vertikal dengan Opening 10%
Gambar 4. CSSW Horisontal dengan Opening 10%
Adanya RBS memungkinkan  penyebaran  tegangan  secara lebih merata terhadap seluruh bagian corrugated steel plate shear  wall ,  sehingga  setiap  bagian  pada corrugated  steel plate shear wall mengalami buckling pada saat yang hampir bersamaan,  namun  tidak  dalam  tahap  pembebanan  dengan nilai yang kecil. Tegangan umumnya terkonsentrasi tepat di sisi-sisi opening .  Namun,  dengan  adanya RBS ,  konsentrasi tegangan  tidak  terpusat  pada  sisi opening saja,  melainkan juga pada RBS pada VBE -nya. Detail Reduced Beam Section dapat dilihat pada Gambar 6 .
Gambar 5. Perletakan RBS pada Frame
Gambar 6. Detail Reduced Beam Section pada Frame
Pembebanan dilakukan dengan menggunakan kuasi statis beban  siklik  seperti  pada Gambar  7 sesuai  dengan  yang direkomendasikan  oleh  Teknologi  Council  ( ATC )  memuat protokol ATC 24 1998 (15). Beban yang digunakan sebagai input adalah Displacement control , nilai yang diambil adalah nilai displacemen t dari Penelitian Ghomi dan Mamazizi [16].
Gambar 7. Grafik Pembebanan Cyclic
Perhitungan  nilai  pembebanan  berdasarkan  penelitian  yang telah  ada  sebelumnya  dimodelkan  kembali  dalam  bentuk yang lebih sederhana. Gambar 8 memperlihatkan nilai pem- bebanan  yang  telah  disesuiakan  dengan  analisis  yang  akan dilakukan selanjutnya.
Gambar 8. Cyclic Loading

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil  analisis  yang  diperoleh  dari program  Finite Element  Analysis digunakan  untuk  mengetahui  kapasitas CSSW ,  Pengaruh  opening,  kurva  hysteresis,  prilaku boundary  element ,  daktilitas  dan  secara economic  perfor- mance ,  pada  masing-masing  specimen. Gambar  9 memperlihatkan pola penyebaran tegangan yang terjadi pada spesimen CSSW Vertikal dengan Opening 10%, Gambar 10 memperlihatkan  reaksi  yang  terjadi    pada CSSW Vertikal dengan Opening 10%. Gambar  11 memperlihatkan  Kurva Hysteresis dari CSSW Vertikal  dengan opening 10%. Sedangkan  untuk  spesimen  yang  kedua  pola  penyebaran tegangan  yang  terjadi  pada CSSW Horisontal  dengan Opening 10%  dapat  dilihat  pada Gambar  12 ,  dan  reaksi yang  terjadi  pada  spesimen CSSW Horisontal  dengan Opening 10%  dapat  dilihat  pada Gambar  13. Untuk Gambar 14 memperlihatkan Kurva Hysteresis dari spesimen CSSW Horisontal dengan Opening 10%.
Gambar  9. Pola  Penyebaran  Tegangan CSSW Vertikal dengan Opening 10%
Gambar  10. Reaksi  yang  terjadi CSSW Vertikal  dengan Opening 10%
Gambar 11. Kurva Hysteresis CSSW Vertikal  With Opening 10%
Gambar  12. Pola  Penyebaran  Tegangan CSSW Horisontal dengan Opening 10%
Dari hasil analisis Finite Element dengan program bantu Abaqus  6.16 ,  nilai  gaya  lateral  maksimum  yang  diperoleh pada spesimen CSSW Vertikal  dengan Opening 10% adalah 8519.93  kN  dan  -9797.09  kN  saat displacement mencapai 55.82 mm dan -48.46 mm. Sedangkan untuk nilai gaya lateral maksimum yang diperoleh pada spesimen CSSW Horisontal
dengan Opening 10% adalah 7805.60 kN dan -8105.81 kN saat displacement mencapai 50.46 mm dan -48.94 mm.
Gambar  13. Reaksi  yang  terjadi CSSW Horisontal dengan Opening 10%
Gambar  14. Kurva Hysteresis  CSSW Horisontal  dengan Opening 10%
Tabel 1. Rekapitulasi Hasil Penelitian CSSW Vertikal Horisontal Gaya Lateral (kN) Leleh Pertama + 2244.99 2036.61 Leleh Pertama - 2994.92 2542.11 Lateral Max + 8519.93 7805.60 Lateral Max - 9797.09 8105.81 Leleh Akhir + 7658.87 7677.13 Leleh Akhir - 8287.12 7953.84 Displacement (mm) Leleh Pertama + 3.62 3.15 Leleh Pertama - 5.15 3.17 Lateral Max + 55.82 50.46 Lateral Max - 48.46 48.94 Leleh Akhir + 59.55 59.79 Leleh Akhir - 59.05 58.04 Daktilitas 15.42 16.02 Disipasi Energi (kNm) 7857.08 7868.20
Nilai daktilitas struktur dan energi terdisipasi dari setiap spesimen perlu menjadi perhatian dalam mempertimbangkan pemilihan penggunaan metode yang tepat dalam penerapan- nya pada gedung bertingkat. Nilai daktilitas yang tinggi akan sangat  terasa  manfaatnya  bila  diterapkan  pada  gedung  di daerah dengan nilai beban lateral yang tinggi. Adapun nilai daktilitas  yang  dioeroleh  dari  spesimen CSSW Vertikal sebesar 15.42 dan 16.02 untuk spesimen CSSW Horisontal, sedangkan untuk nilai energi terdisipasi yang diperoleh dari spesimen CSSW Vertikal  sebesar  7857.08  kNm  dan  untuk spesimen CSSW Horisontal sebesar 7868.19 kNm. Rekapitulasi hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 1 , sehingga  dari  tabel  tersebut  kita  bisa  melihat  perbedaan grafik hysteresis dari  kedua  spesimen,  seperti  yang  terlihat pada Gambar 15.
Gambar  15 .  Grafik  Gabungan CSSW Vertikal  dan Horisontal
Beberapa hal lain yang dapat menjadi perhatian utama dalam penerapan  metode  dari  setiap  spesimen  ini,  yang  dapat digunakan  sebagai  pembanding  adalah  perilaku boundary element dan pola kegagalan dari spesimen itu sendiri. Setiap spesimen menggunakan Reduced Beam Section ( RBS ) pada balok di sisi atas dan bawah spesimen, sehingga akan sangat mempengaruhi pola kegagalan dari CSSW itu sendiri.

## 4. Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  pemodelan  dan  analisis  yang  telah dilakukan, telah didapatkan kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil analisis menunjukkan, performa CSSW Vertikal dan CSSW Horisontal masing-masing mampu meningkatkan kekakuan dan kapasitas struktur.
2. Wall  Opening pada CSSW sangat  berpengaruh  untuk meningkatkan  kapasitas  struktur,  seperti  penyebaran tegangan  dan  daktilitas  struktur.  Spesimen CSSW Vertikal  dengan  opening  10%  memiliki  nilai  disipasi energi  sebesar  7857.08  kNm. CSSW Horisontal  dengan
Ezra Pasereng Rambak dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 19, Nomor 2, Mei 2021 (135-140) 140
opening 10%  memiliki  nilai  energi  disipasi  lebih  besar dari CSSW Vertikal dengan opening 10% sebesar 7868.20 kNm.  Spesimen CSSW Vertikal  dengan opening 10% memiliki nilai daktilitas sebesar 15.41 dan untuk CSSW Horisontal memiliki nilai daktilitas sebesar 16.02. 3. Persentase opening 10% untuk CSSW dapat direkomen- dasikan  karena  masih  memiliki  nilai  daktilitas  dan disipasi energi yang besar untuk menahan gaya lateral. 4. Reduced Beam Section ( RBS ) memungkinkan penyebaran tegangan  secara  lebih  merata  terhadap  seluruh  bagian corrugated  steel  plate shear wall ( CSSW ), sehingga se- tiap  bagian  pada CSSW mengalami buckling pada  saat yang  hampir  bersamaan.  Oleh  sebab  itu  dengan  meng- gunakan RBS pada  setiap  balok  akan  sangat  mempe- ngaruhi pola penyebaran tegangan dan failure mode pada steel plate itu sendiri.

## Daftar Pustaka
[1] Patel  KY,  Patel.  DY.  "A  Comparative  Study  of Effectiveness  of  Steel  Plate  Shear  Wall  Patterns  In Steel  Building".  Kalpa  Publications  in  Civil Engineering. 2017 September; I(502-507).
[2] Botros  RB.  "Nonlinear  Finite  Element  Analysis  of Corrugated  Steel  Plate  Shear  Walls".  University  of Calgary. 2006 December; PRISM(456).
[3] Y.L. Mo SFP. "Behavior of Framed Shearwalls Made of  Corrugated  Steel  Under  Lateral  Load  Reversals". Adv. Struct. Eng. 2000 July; III(255-256).
[4] J. Berman MB. "Plastic Analysis and Design of Steel Plate  Shear  Walls".  J.  Structural  Engineering.  2003 November; 129(1448-1456).
[5] F.  Emami  MM,  Vafai  A.  "Experimental  Study  on Cyclic  Behavior  of  Trapezoidally  Corrugated  Steel Shear  Walls".  Engineering  Structures.  2013  March; 48(750-762).
[6] F.  Emami  MM.  On  The  Hysteretic  behavior  of Trapezoidally  Corrugated  Steel  Shear  Walls.  Struct Des Tall Spec Build. 2014 February; 23(94-104).
[7] Vigh  LG  LA,  Deierlein  GG  ea.  "Component  Model Calibration for Cyclic Behavior of a Corrugated Shear Wall". Thin-Walled Struct. 2014 February; 75(53-62).
[8] A.  Farzampour  MY.  "On  The  Behaviour  of Corrugated  Steel  Shear  Walls  With  and  Without Openings".  In  The  2nd  European  Conference  on Earthquake Engineering and Seismology (2ECEES); 2014; Istanbul, Turkey.
[9] C.  Yu  GY.  Experimental  Investigation  of  Cold- Formed  Steel  Framed  Shear  Wall  Using  Corrugated
Steel Sheathing with Circular Holes". J. Struct. Eng. 2016 December; 145(04016126).
[10] Q.  Zhao  JSYLZL.  "Cyclic  Analyses  of  Corrugated Steel Plate Shear Walls". Struct. Des. Tall Spec. Build. 2017; 26.
[11] S.  Shon  MYSL.  "An  Experimental  Study  on  The Shear Hysteresis and Energy Dissipation of The Steel Frame  with  a  Trapezoidal-Corrugated  Steel  Plate". Materials. 2017 March; 10(p.261).
[12] Hoseinzadeh Asl M, Safarkhani M. "Seismic Behavior of  Steel  Plate  Shear  Wall  with  Reduced  Boundary Beam  Section".  ELSEVIER  Thin-Walled  Structures Journal. 2017; 116(169-179).
[13] Wei  Wang  YRZLea.  “Experimental  Study  of  the Hysteretic Behaviour of Corrugated Steel Plate Shear Walls and Steel Plate Reinforced Concrete Composite Shear  Walls”.  ELSEVIER  Thin-Walled  Structures. 2019 September; 160(136-152).
[14] A.  Farzampour  JAL.  "Behavior  prediction  of Corrugated Steel Plate Shear Walls With Openings". Journal of Constructional Steel Research. 2015 July; 114(258-268).
[15] ATC 24 1998. Guidelines for Cyclic Seismic Testing of Steel Structures America: American Iron and Steel Institute,  American  Institute  of  Steel  Construction, National  Center  for  Earthquake  Engineering Research.
[16] Sabouri-Ghomi  S,  Salaheddin  M.  “Experimental Investigation  on  Stiffened  Steel  Plate  Shear  Walls with  Two  Rectangular  Openings”.  ELSEVIER Journal of Constructional Steel Research. 2015 July; 86(56-66).