Perencanaan Gedung 38 Lantai dengan Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) dan Bracing , Menggunakan Seismic Isolation
Rega Febriana 1 , Koespiadi 2 , Hendro Sutowijoyo 3
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Sipil, Universitas Narotama Surabaya Jl. Arief Rahman Hakim No. 51 Surabaya E-mail: regafebrianaaa@gmail.com

## ABSTRAK
Gempa bumi merupakan kejadian baik sifatnya alamiah maupun buatan manusia yang memiliki dampak kerusakan  pada  area  tersebut,  khususnya  terhadap  sebuah  konstruksi  bangunan.  Untuk  meminimalisir terjadinya suatu kerusakan akibat gaya gempa pada suatu struktur bangunan saat ini perkembangan yang dibuat  memiliki  karakteristik  beragam,  salah  satunya  merupakan  teknologi base  isolator lead  rubber bearing yang ditempatkan pada fondasi bangunan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan struktur  gedung  menggunakan  material  baja  dengan  tinggi  lantai  133  m  dalam  merespon  akibat  beban gempa  dinamik  serta  simpangan  pada  setiap  tingkat.  Dari  hasil  analisis  akhir  diketahui  bahwa  material property baja  menggunakan  BJ  50  dengan  dimensi  profil  balok  induk  WF  500x300,  balok  anak  WF 400x400, kolom WF 900x400 serta breising WF 500x300 dan didapat struktur base isolator akibat beban gempa sebesar 2664.6083 kgf arah x dan arah y sebesar 2644.997 kgf dengan nilai simpangan pada setiap lantai maksimum didapat sebesar 4.862 mm arah x dan arah y 4.862 mm tidak lebih besar dari persyaratan delta izin 52 mm.
Kata Kunci : Gempa Bumi, Base Isolator, Baja, Gedung, Dinamik, Simpangan
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Peristiwa  gempa  bumi  merupakan  peristiwa dinamik yang akan menimulkan getaran pada tanah, dan  akan  menggetarkan  struktur  yang  ada  di  atas tanah  tersebut.    Bangunan  bertingkat  apabila terkena  gaya  gempa  akan  mempunyai  pola goyangan  ( mode  shapes )  sebanyak  jumlah tingkatnya.  Selain  itu  akan  terjadi  deformasi  pada lantai bangunan sehingga dapat merusak struktural. Kerusakan bangunan akibat gempa secara konvensional dicegah dengan memperkuat struktur bangunan  terhadap  gaya  gempa  yang  bekerja padanya.  Namum,  hasil  ini  sering  kali  kurang memuaskan  karena  kerusakan  elemen  baik struktural maupun non-struktural umumnya disebabkan  adanya interstory drift (perbedaan simpangan  antar  tingkat).  Untuk  memperkecil interstory drift dapat dilakukan dengan memperkaku bangunan dalam arah lateral. Namun, hal ini akan memperbesar gaya gempa yang bekerja pada  bangunan  (Teruna,2005).  Metode  yang  lebih baik adalah dengan meredam energi gempa sampai padatingkat  yang  tidak  membahayakan  bangunan yakni  menggunakan  sistem seismic  isolation . Sistem seismic  isolation ini  akan  memisahkan struktur dari komponen horizontal pergerakan tanah dengan  menyisipkan base  isolator yang  memiliki kekakuan  horizontal  relatif  besar,  antara  struktur atas  dan  bawah  (Kunde  &  Jangid,  2003).  Dari
berbagai permasalahan yang telah diuraikan diatas, maka  melalui    penelitian  ini  akan  direncanakan sebuah  Gedung  38  lantai  menggunakan  Sistem Rangka  Pemikul  Momen  Menengah  (SRPMM), dan Bracing serta Sistem Seismic Isolation berupa Lead  rubber  bearing .  Perencanaan  gedung  ini mengacu  pada  SNI  1729:2015  (Spesifikasi  untuk bangunan  gedung  baja  struktural)  dan  SNI 1726:2019  (Tata  cara  perencanaan  ketahanan gempa  untuk  struktur  bangunan  gedung  dan  non gedung).
Berdasarkan  latar  belakang  diatas,  maka rumusan  masalah  yang  diambil  adalah  sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh base isolator berupa lead  rubber  bearing pada  struktur  baja yang dikenai beban gempa?
2. Bagaimana  nilai  perilaku  seismik  antara sistem struktur baja dengan bracing?

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Pada  penelitian  ini  membahas  tentang  struktur bangunan  baja  menggunakan base  isolation  lead rubber bearing dengan standar SNI 1726:2019 dan SNI  1729:2015  dengan  memperhatikan  tinjauan analisis sebagai berikut:
1. Displacement (perpindahan)
a. Periode efektif
b. Perpindahan Maksimum
D M = (1)
c. Perpindahan Rencana D D = (2)
d. Perpindahan Total
D TM = D M 1 + (3)
2. Kekakuan Efektif sistem isolasi
a. Kekakuan Efektif
T M = 2
(4)
3. Gaya Geser dasar
a. Sistem  isolasi,  fondasi,  dan  semua elemen-elemen  struktural  di  bawah tingkat dasar harus direncanakan dan dibangun untuk menahan gaya seismik  lateral  minimum, V b ,  dengan menggunakan semua persyaratan yang  berlaku  untuk  struktur  tanpa isolasi  sesuai  dengan  persamaan sebagai berikut: V b = K M D M
(5) b. Struktur  di  atas  tingkat  dasar  harus
direncanakan  dan  dibangun  untuk
menahan  gaya  geser  minimum,  Vs,
menggunakan semua persyaratan
yang  berlaku  untuk  struktur  tanpa isolasi, ditentukan menggunakan
batas  atas  dan  batas  bawah  dari properti sistem isolasi sesuai persamaan berikut:
V s = ! "# $ (6)
4. Struktur Lentur
a. Desain  lentur  Ø b M n dengan  desain lentur  izin  M n /  Ω b harus  digunakan metode DFBK untuk lentur (Ø b ) 0.90 dan faktor keamanan (Ω b ) 1.67
5. Struktur Geser
a. Desain  geser % ! V n dan  desain  lentur izin V n / Ω v harus digunakan metode DFBK  untuk  lentur  ( % ! )  0.90  dan faktor keamanan (Ω b ) 1.67
6. Struktur Tekan
a. Desain  struktur  tekan  ditinjau  dari faktor  kuat  tekan  desain % & P n. kekuatan tekan nominal, P n, ditentukan berdasarkan keadaan batas dari tekuk lentur.
7. Struktur Tarik
a. Desain  struktur  tarik  ditinjau  dari faktor  kuat  tarik  desain  harus  nilai terendah yang diperoleh sesuai dengan keadaan batas dari leleh tarik pada penampang bruto dan keruntuhan  tarik  pada  penampang netto.

## 3. METODE PENELITIAN
3.1 Lokasi Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan kuantitatif  yang  mana  hasil  dari  penelitian  ini berupa angka dan bilangan. Pada lokasi penelitian ini, gedung yang direncanakan merupakan gedung apartemen  38  lantai  yang  terletak  di  wilayah Sidoarjo.
3.2 Data Perencanaan

## Tabel 1. Data Perencanaan

## Data Struktur
Jenis Struktur
Fungsi Bangunan Lokasi Bangunan
Jenis Tanah Jumlah Lantai Tinggi Tipikal Lantai Dimensi Bangunan Sistem Struktur Baja Apartemen Sidoarjo Tanah Keras ( SC ) 38 buah 3.5m
66 m x 30 m SRPMM
Tabel 2. Data Material

## Material Property
Dimensi Balok Induk Dimensi Balok Anak Dimensi Kolom Pelat lantai Pelat Atap Baja Beton 500x300 mm 450x450 mm 900x400 mm 120         mm
100         mm BJ 50 Fc’ 25     MPa
3.3 Bagan Alir
Gambar 1. Flow Chart / Bagan Alir Penelitian
Berdasarkan  Gambar  1.  Bagan  alir  bahwa terkait analisis struktur gedung tersebut dilakukan  cara  pedekatan  penelitian  yang akan digunakan sebagai berikut:
1. Memulai  pengumpulan  data  dan  studi literatur
2. Perhitungan pembebanan
3. Preliminary design struktur gedung
4. Analisis  dinamik  sturktur  gedung  akibat beban gempa
5. Cek gaya geser yang terjadi beserta waktu getar struktur
6. Kontrol gaya maksimum yang terjadi pada lokasi batang struktur
7. Kontrol Simpangan pada setiap lantai
8. Design system base isolator
9. Cek Lead rubber bearing
10. Hasil Penelitian
4. HASIL DAN BAHASAN
4.1 Pembebanan
4.1.1  Beban  mati,  pada  perencanaan  struktur
gedung untuk lantai sebesar 129 Kg serta beban mati pada atap diterima 90 kg.
4.1.2 Beban Hidup, untuk beban hidup struktur
gedung  yang  diterima  oleh  pelat  lantai  sebesar 250 kg serta beban hidup pelat atap sebesar 100 Kg.
4.1.3  Beban  gempa,  ditinjau  dari  perhitungan untuk koefisien gempa wilayah sidoarjo dengan nilai Ie= 4.5 , S s Kota Sidoaarjo =  0.677 ,  S 1 =
0.264 S DS = 0.51 ,  S D1 = 0.27 dan Zona gempa
II = 0.19 4.2 Pemodelan Struktur Gedung
Gambar 2. Denah Gedung
Gambar 3. Model 3D Struktur bangunan base isolation

## 4.3 Dinamik Respons Spektrum
Beban  gempa  Respons  spektrum  untuk perencanaan gedung dapat dilihat dari tabel sebagai berikut:
Tabel 3. Dinamik Respons SpektrumTabel Support Reaction Struktur bangunan SRPMM, Breising LRB
Case Gempa x Gempa y Ket Max Max EQX 2644.6083 2644.5977 EQY 2644.6083 2644.5977

## 4.4 Gaya Maximum Struktur
Gaya  dalam  yang  terjadi  pada  elemen struktur gedung 38 lantai dari hasil analisis struktur menggunakan software ETABS V.18 dapat dilihat dari tabel sebagai berikut:
Tabel 4. Gaya dalam Balok Induk (B1) Lantai 1-5
Lantai Mub (kN) Ø Mn (kN) Ratio Check < 1.0 1 2 3 262887 467223 602633 67830657 67830657 67830657 0.00388 0.00689 0.00888 OK OK OK
4 5 672789 721839 67830657 67830657 0.00992 0.01064 OK OK
Tabel 5. Gaya dalam Kolom  (K1) Lantai 1-5
Lantai Mu.x (kN) Mu.y (kN) Ratio Check < 1.0 1 2 3 4 5 15027010 1624382 941096 623365 434761 33359200 628021 436296 442481 459037 0.39 0.32 0.13 0.08 0.05 OK OK OK OK OK

## Tabel 6. Gaya dalam Breising Lantai 1-5
Lantai Pu breising Ratio Check < 1.0 Tekan Tarik 1 2 3 4 5 1829118 1787431 2779614 3147436 3044081 1829118 1787431 2779614 3147436 3044081 0.9455 0.9239 0.0001 0.0002 0.0002 OK OK OK OK
OK
Tabel 7. Kontrol Sistem Rangka Momen Lantai 1-
5 Lantai ∑ Mpc (kN) ∑ Mpb (kN) Ratio Check > 1.0 1 2 3 4 5 4684.479 4630.648 3466.104 2229.358 1143.089 13383161 19384866 21236970 22486510 23257243 3.5 2.3 1.63 9.9 4.91 OK OK
OK OK OK
Tabel 8. Perhitungan Lead Rubber Bearing
4.5 Kontrol Struktur Base Isolation
4.5.1 Nilai waktu getar
Nilai  perioda  efektif  didapat  dari  hasil  analisis struktur T = 5.505 dt dan perioda rencana T 2 = 4.362 dt
4.5.2 Gaya lateral minimum
Sistem isolasi, fondasi, dan semua   elemen-
elemen  struktural  di  bawah  tingkat  dasar harus  direncanakan  dan  dibangun  untuk  menahan gaya  seismik  lateral minimum  untuk  nilai  didapatkan sebesar = 1182761.01 kg (untuk keseluruhan lokasi yang ditinjau)
4.5.3 Simpangan lantai
Simpangan  tingkat  ditinjau  dari  perbedaan simpangan  antar  pusat  massa  diatas  dan  dibawah tingkat. Untuk simpangan yang terjadi pada arah x dan y ditinjau dari nilai maksimum dapat dilihat dari tabel sebagai berikut:
Tabel 9. Simpangan lantai sturktur base isolator
Dir Tinggi (t) δ xe δ x Drift gempa (Δ nx) Syarat Cek X y mm 3500 3500 mm 78.472 60.757 mm 156.944 121.514 mm 1.56 2.012 Δ a 52 52 OK OK

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  penelitian  diatas maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Desain  struktur  gedung  ( High  rise  building )
yang memakai teknologi seismic isolation lead rubber  bearing mampu  untuk  menahan terjadinya deformasi lateral.
2. Material  property untuk  struktur  yang menggunakan baja berdasarkan analisis software  ETABS  v.18  dengan  metode  DAM ( Direct  analysis  method ) dan  perhitungan manual  dapat  diketahui  bahwa  material memenuhi persyaratan.
3. Dinamik  respons  spektrum  pada  struktur bangunan  dengan  nilai  ,  Ss  =    0.677  ,    S1  =
ITEM BESARAN Design period. T eff 4.362 detik Effective Damping, ' 25% Design Displacement, D D 0.230 m Rubber shear Modulus, G 0.5 Mpa Axial Load on LRB, W i 107.806 kN Effective Stiffness, K eff 10634.21 kN/m Elastic Stiffness, K e 3.805 kN/m
Stiffness Ratio, K e /K p 0.1 Yield displacement, dy 0.276 m Lead-Plug Diameter, D L 130 mm Thickness of rubber, T r 200 mm Diameter of Lrb, D t 11600 mm Lead plug stiffness, K L 555 kN/m Total rubber stiffness, K r 12997.37 kN/m
0.264  SDS  =  0.51  ,    SD1  =  0.27  memiliki karakteristik  tanah  keras  sehingga  untuk terjadinya  deformasi  dan  beban  yang  bekerja sangat besar.
4. Periode getar struktur base isolator berdasarkan  analisis  ETABS  V.18  didapat untuk  nilai T =  4.362 dt sehingga  dapat diketahui  bahwa  penggunaan  teknologi base isolator  lead  rubber  bearing meningkatkan
periode getar mencapai 90%.
5. Simpangan  lantai  pada  lokasi  lantai  tingkat dengan nilai maksimum didapat 4.862 mm dan 3.814  mm  telah  memenuhi  persyaratan  oleh delta izin dengan nilai 52 mm.
6. Penggunaan  teknologi seismic  isolation  lead rubber bearing pada struktur  bangunan ( High rise  building )  mampu  menahan  gaya-gaya yang  bekerja,  tentunya  pada  lokasi  zona gempa.

## DAFTAR PUSTAKA
American  National  Standard  ANSI/AISC  360- 10:Specification  for  Structural  Steel Buildings. Badan   Standardisasi  Nasional  SNI  1726:2019
Tata Cara  Perencanaan  Ketahanan  Gempa Untuk   Struktur  Bangunan  Gedung  Dan  Non Gedung. Badan  Standardisasi  Nasional  SNI  1729:2015 Spesifikasi Untuk Bangunan Gedung Baja
Struktural
Badan   Standardisasi  Nasional  SNI  1727:2013 Beban   Minimum  Untuk  Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain Christy  Sukirno 1 dan  Sugeng  Wijanto 2 ,  Analisis Desain  Lead  Rubber  Bearings  Pada Bangunan  Struktur  Baja  Enam  Lantai, April 2019,  hal:255-260,  ISBN  :  978-623-
91368-  0-2, FTSP, Universitas Trisakti
Desain  Spektra  Indonesia,  diakses  17  Februari 2020.http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desa in _spektra_indonesia_2020/ F.Neim  and  J.M  Kelly  1999,  Design  Of  Seismic Isolated Structure:From Theory to Practice.
FEMA P-751 2009, NEHRP Recommended Seismic
Provisions:Design Examples.
Wiryanto  Dewabroto  2015,  Struktur  Baja  – Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010
Halaman ini sengaja dikosongkan