Perkuatan Elemen Struktur Akibat Perubahan Fungsi Bangunan

## PRISKILA ULI FRANSISKA SIMARMATA, NUR LAELI HAJATI
Jurusan Teknik Sipil, Institut Teknologi Nasional, Bandung Email: priskilauli@yahoo.com

## ABSTRAK
Seiring dengan pertumbuhan ekonomi di Indonesia banyak sekali bangunan yang dialihfungsikan sehingga beban yang direncanakan pada awal pembangunan tidak sesuai lagi dengan beban pada bangunan yang sudah diubah fungsinya. Dalam penelitian ini elemen struktur yang mengalami perlemahan diberikan perkuatan dengan  memberikan  pelat  baja  setebal  10  mm  pada  bagian  sisi  luar  elemen struktur. Dari hasil penelitian, struktur yang sudah mengalami perlemahan karena perubahan  fungsi  bangunan  kembali  kuat  menahan  beban  yang  sudah ditambahkan. Hal ini dibuktikan dengan nilai momen lentur kolom pada saat beban berlebih  sebesar  366,749  kNm  dan  setelah  diberi  perkuatan  berubah  menjadi 471,379 kNm lebih kecil dari 1.088,652 kNm. Pada elemen balok momen lentur setelah diberikan beban berlebih 94,956 kNm kurang dari 163,782 kNm sehingga tidak diperlukan perkuatan pada balok. Kondisi Performance Point, struktur berada pada  level  B  sampai  dengan  Immadiate  Occupancy  (IO)  yaitu  kondisi  dimana ketika terjadi gempa, tidak ada kerusakan struktural maupun non-struktural yang berarti pada struktur.
Kata kunci : perkuatan, pelat baja, pushover

## ABSTRACT
Along with the economic growth in Indonesia a lot of buildings are converted so that  the  planned  load  at  the  beginning  of  the  construction  is  no  longer  in accordance with the load on the building that has been changed its function. In this study, the structural elements that are weakened are given a reinforcement by providing a 10 mm thick steel plate on the outer side of the structural elements. From the results of the study, the structures that have experienced weakness due to changes in the function of the back building strongly withstand the load that has been added. This is evidenced by the bending moment value of the column at the time of excess load of 366.749 kNm and after being given a reinforcement change to 471.379 kNm less than 1,088.652 kNm. In the beam element of the bending moment after being overloaded 94,956KNm less than 163.782 kNm so no reinforcement is required on the beam. Performance Point condition, structure is at level B up to Immadiate Occupancy (IO) that is condition where when happened earthquake, there is no structural damage or non structural meaning on structure.
Keywords : reinforcement, steel plate, pushover

## 1. PENDAHULUAN
Seiring  dengan  pertumbuhan  ekonomi  di  Indonesia  banyak  sekali  bangunan  yang dialihfungsikan sehingga beban yang direncanakan pada awal pembangunan tidak sesuai lagi dengan  beban  pada  bangunan  yang  sudah  diubah  fungsinya.  Dengan  adanya  perubahan fungsi  pada  bangunan,  maka  diperlukan  analisis  untuk  mengetahui  kemampuan  struktur gedung dalam menahan beban-beban.
Pada tugas akhir ini akan dilakukan kajian mengenai evaluasi kinerja dan perkuatan struktur gedung  akibat  perubahan  fungsi  bangunan.  Hasil  kajian  akan  menunjukan  kemampuan struktur dan dapat menentukan solusi perkuatan struktur yang diperlukan sehingga menjamin keamanan bagi pengguna bangunan.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Daktilitas adalah kemampuan struktur atau komponennya untuk melakukan deformasi inelastis besar  secara  bolak-balik  dan  berulang  yang  menyebabkan  terjadinya  pelelehan  pertama sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur tersebut tetap berdiri walaupun sudah berada dalam kondisi diambang keruntuhan. Faktor daktilitas struktur µ gedung  didefinisikan  sebagai  rasio  antara  simpangan  maksimum  struktur  gedung  akibat pengaruh gempa rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan simpangan struktur gedung pada saat terjadi pelelehan pertama.
Performance levels (tingkat kinerja) adalah serangkaian level kinerja struktur atap akibat tiap- tiap  tingkatan hazard  levels  yang  membatasi  kondisi  struktur  berdasarkan  kerusakan  fisik struktur,  keselamatan  jiwa  didalamnya,  kemampuan  layan  pasca  gempa,  tingkat  kinerja bangunan meliputi elemen struktural dan non struktural.
Gambar 1. Kurva deformasi terhadap gaya pada sendi plastis
Pada Gambar 1 diilustrasikan tahap-tahap kriteria hubungan deformasi terhadap gaya pada sendi  plastis  melalui pushover  analysis.  Elemen  berada  pada  kondisi  plastis  hingga  leleh pertama pada titik B, kemudian mengalami strain hardening sampai titik C, selanjutnya pada fase DE elemen struktur mengalami penurunan kekuatan dan hanya sanggup menahan beban gravitasi  hingga  runtuh  total  pada  titik E.  Secara  garis  besar  terdapat  kriteria  dalam Performance Level, sebagai berikut:

## Perkuatan Elemen Struktur Akibat Perubahan Fungsi Bangunan
1. Operational,
merupakan suatu tahap halmana dapat diindikasikan tidak ada kerusakan struktural maupun non-struktural yang berarti pada struktur, struktur masih dapat berfungsi dengan baik.
2. Immediate Occupancy (IO), merupakan suatu tahap halmana dapat diindikasikan tidak ada kerusakan yang berarti pada struktur, kekuatan dan kekakuan struktur kira-kira sama dengan kondis sebelum terjadi beban gempa. Komponen non-struktural masih berada pada tempatnya dan sebagian besar masih berfungsi jika utilitasnya tersedia. Bangunan tetap dapat berfungsi tanpa terganggu masalah perbaikan.
3. Life Safety (LS), merupakan  suatu  tahap  halmana  dapat  diindikasikan  telah  terjadi  kerusakan  pada  elemen struktural tetapi masih bersifat daktail. Komponen non-struktural masih ada tetapi sudah tidak berfungsi, bangunan masih dapat digunakan setelah dilakukan perbaikan.
4. Collapse Prevention (CP), merupakan  suatu  tahap  halmana  dapat  diindikasikan  telah  terjadi  kerusakan  pada  elemen struktural dan non-struktural, bangunan hampir  runtuh dan sudah tidak dapat dipakai.
Garis besar langkah-langkah tugas akhir disajikan dalam Gambar 2 berikut:
Mulai Studi Literatur Data: - Denah Struktur Gedung -Beban Preliminary Design Pemodelan Struktur - Momen Lentur Kolom - Lendutan Balok - Lendutan Pelat - Mn    Mu - δn balok    δu balok -δn pelat    δu pelat Ya Tidak Beban ditambahkan A A Modifikasi model struktur dengan menambah pelat paja di balok dan pelat Data: - Modifikasi data beban - Momen Lentur Kolom - Lendutan Balok - Lendutan Pelat - -     balok       balok -     pelat       pelat - Mendefinisikan sendi plastis - Memasukkan properti sendi plastis pada penampang - Menjalankan analisis push over Performance Point Analisis terhadap: - Kurva kapasitas - Performance point - Tahap keruntuhan struktur Kesimpulan dan saran Selesai Tidak Ya
Gambar 2. Bagan alir tugas akhir

## 3. DESAIN DAN PEMODELAN
Model  yang  dibuat  adalah  struktur  beton  bertulang.  Pada  saat  pembebanan,  beban  yang diberikan merupakan beban yang sesuai dengan fungsi awal setelah itu diberikan tambahan beban    hidup  sesuai  dengan  fungsi  bangunan  yang  kedua.  Adapun  data-data  struktur bangunan yang dikaji adalah sebagai berikut:
1. Bangunan gedung 4 lantai.
2. Fungsi bangunan awal untuk penginapan.
3. Fungsi bangunan kedua untuk gudang.
Tahap pembebanan yang diberikan pada struktur sebanyak 3 fase:
1.  Fase  ke-1  yaitu  beban  rencana,  pada  bagan  alir  fase  ini  berada  pada  tahap preliminary design sampai dengan sebelum pemeriksaan kapasitas penampang.
2. Fase ke-2 yaitu beban berlebih, model struktur diberikan tambahan beban sampai struktur mengalami pelemahan.
3. Fase ke-3 yaitu dengan beban berlebih tetapi elemen struktur sudah diberikan perkuatan dengan pelat baja yang mengalami perlemahan. Pemeriksaan kelayakan  struktur diakhiri dengan pembebanan pushover untuk mengetahui kinerja stuktur dan daktilitas struktur.

## 3.1  Hasil Desain
Struktur bangunan setelah diberikan beban seperti pada Gambar 3 s.d. Gambar 5 berikut:
Gambar 3. Tampilan Deformed Shape sebelum diberikan beban tambahan

## Perkuatan Elemen Struktur Akibat Perubahan Fungsi Bangunan
\
Gambar 4. Tampilan Deformed Shape setelah diberikan beban tambahan
Gambar 5. Tampilan Deformed Shape setelah diberikan beban tambahan dan perkuatan

## 4. HASIL ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## 4.1 Momen Lentur
Pada Tabel 1 sampai Tabel 6 berikut menunjukkan momen lentur pada struktur:
Tabel 1. Momen Lentur pada Balok
𝑴 𝒏 (kNm) 𝑴 𝒖 (kNm) Beban rencana 163,782 94,956 Beban berlebih 163,782 154,557 Tabel 2. Resume Momen dan Gaya Aksial pada Kolom Ujung 𝑷 𝒖 (kN) 𝝓𝑷 𝒏 (kN) 𝑴 𝒖𝒙 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒙 (kNm) 𝑴 𝒖𝒚 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒚 (kNm) 𝜟 (mm) Beban rencana  298,284  678,976  270,436 923,649 226,901  882,768 17,1 Beban berlebih  756,886  678,976  366,749 923,649 464,229  882,768  22,93 Perkuatan 783,406  901,632  471,379  1088,652  496,285  903,346  19,67 Tabel 3. Resume Momen dan Gaya Aksial pada Kolom Tengah 𝑷 𝒖 (kN) 𝝓𝑷 𝒏 (kN) 𝑴 𝒖𝒙 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒙 (kNm) 𝑴 𝒖𝒚 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒚 (kNm) 𝜟 (mm) Beban rencana  298,284  678,976  264,861 923,649 320,608  882,768  16,54 Beban berlebih  657,454  678,976  353,335 923,649 560,604  882,768  22,07 Perkuatan 712,787  901,632  468,235  1088,652  659,642  903,346  18,85 Tabel 4. Resume Momen dan Gaya Aksial pada Kolom Tepi Arah X 𝑷 𝒖 (kN) 𝝓𝑷 𝒏 (kN) 𝑴 𝒖𝒙 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒙 (kNm) 𝑴 𝒖𝒚 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒚 (kNm) 𝜟 (mm) Beban rencana  471,970  678,976  266,810 923,649 260,663  882,768  16,55 Beban berlebih  887,668  678,976  355,563 923,649 521,416  882,768  22,02 Perkuatan 743,298  901,632  455,827  1088,652  542,304  903,346  18,86 Tabel 5. Resume Momen dan Gaya Aksial pada Kolom Tepi Arah Y 𝑷 𝒖 (kN) 𝝓𝑷 𝒏 (kN) 𝑴 𝒖𝒙 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒙 (kNm) 𝑴 𝒖𝒚 (kNm) 𝝓𝑴 𝒏𝒚 (kNm) 𝜟 (mm) Beban rencana 550,73  678,976  272,587 923,649 298,928  882,768  17,18 Beban berlebih  1.184,39  678,976  365,995  923,649  525,218  882,768  23,09 Perkuatan 594,490  901,632  483,057  1088,652  600,732  903,346  19,66 Tabel 6. Resume Momen pada Pelat Lantai 𝜱𝑴 𝒏 (kNm) 𝑴 𝒖 (kNm) Beban rencana 12,451 7,389 Beban berlebih 12,451 10,069 Perkuatan 12,451 11,142
Pada Tabel 1 dan Tabel 6 menunjukkan momen lentur elemen balok dan pelat lantai mulai dari momen lentur momen lentur dengan beban rencana dan momen lentur beban berlebih. Pada elemen balok dan pelat lantai tidak diberikan perkuatan karena setelah diberikan beban tambahan  dan  dilakukan  analisis  hasilnya  elemen  balok  dan  pelat  lantai  masih  mampu menahan beban ( 𝑀 𝑛 >   𝑀 𝑢 ) .
Tabel 2 menunjukkan momen lentur dan gaya aksial pada kolom lantai 1 di sudut pertemuan arah X dan arah Y pada nomor frame 973 dan pada as A1. Tabel 3 menunjukkan momen lentur dan gaya aksial pada pada kolom lantai 1 di tengah struktur bangunan pada nomor frame  1013 dan pada as G7. Tabel 4 menunjukkan momen lentur dan gaya aksial pada kolom lantai 1 di tepi tengah bentang struktur arah X pada nomor frame 981 dan pada as G1. Tabel 5 menunjukkan momen lentur dan gaya aksial pada kolom lantai 1 di tepi tengah bentang struktur arah Y  pada nomor frame 1005 dan pada as A7.
Pada Tabel 2 sampai Tabel 5 menunjukkan bahwa ketika struktur diberi beban tambahan, elemen kolom tidak dapat menahan beban tersebut ( 𝑀 𝑛 <   𝑀 𝑢 ) maka diperlukan perkuatan. Setelah diberikan perkuatan dan dianalisis kembali hasilnya ternyata kolom dapat menahan beban yang ditambahkan. Deformasi struktur pada saat beban berlebih lebih besar dari pada saat  beban  rencana  karena  beban  yang  ditambahkan  pada  struktur  mengakibatkan  geser. Setelah diberikan perkuatan deformasi struktur menjadi kecil kembali karena struktur kembali kuat  menahan  beban  dan  struktur  kembali  kaku.  Deformasi  pada  struktur  tersebut  masih dikategorikan aman karena deformasi izin sebesar 60 mm.
Pada  penelitian  ini  data  yang  digunakan  adalah  data  eksisting  struktur  suatu  gedung penginapan  di  Kota  Bandung.  Setelah  dilakukan  analisis,  balok  tetap  kuat  menahan  beban berlebih akan tetapi kolom tidak kuat. Hal tersebut bertolak belakang dengan konsep desain yaitu strong column weak beam, hal ini mungkin terjadi dikarenakan pada saat preliminary design kurang memperhatikan konsep-konsep desain.

## 4.2 Kuat Geser
Pada Tabel 7 dan Tabel 8 berikut menunjukkan nilai kuat geser pada struktur:
Tabel 7. Gaya Geser pada Kolom
𝝓𝑽 𝒏 (kN) 𝑽 𝒖 (kN) Beban rencana 64,651 52,682 Beban berlebih 64,651 62,986 Perkuatan 69,873 58,134 Tabel 8. Gaya Geser pada Balok
𝝓𝑽 𝒏 (kN) 𝑽 𝒖 (kN) Beban rencana 95,543 81,463 Beban berlebih 95,543 93,123 Perkuatan 98,854 89,187
Pada Tabel 5 dan Tabel 6 menunjukkan bahwa gaya geser struktur masih pada batas aman ( 𝑉 𝑛 >   𝑉 𝑢 ) sehingga tidak perlu melakukan perbaikan untuk gaya geser tersebut. Gaya geser pada struktur mengalami peningkatan dikarenakan penambahan beban berlebih tetapi masih di  batas  aman  kemampuan  struktur  tersebut  menahan  geser.  Setelah  diberikan  perkuatan geser pada struktur menjadi lebih kecil dibanding sebelum diberikan perkuatan setelah beban berlebih yang berarti perkuatan yang diberikan mampu mengurangi geser yang ada di struktur.

## 4.3 Keruntuhan Struktur
Analisa pushover adalah analisa statik nonlinear untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu bangunan atau struktur. Analisa dilakukan dengan memberikan suatu pola beban lateral statik pada struktur, yang kemudian secara ditingkatkan dengan faktor pengali sampai satu target perpindahan  tercapai.  Analisa pushover  ini  menghasilkan  kurva  pushover/kapasitas  yang menggambarkan hubungan antara gaya geser dan perpindahan pada atap.
Riwayat keruntuhan struktur berdasarkan distribusi sendi plastis untuk struktur pada arah X dan arah Y ditampilkan pada Tabel 9 dan Tabel 10 .
Tabel 9. Distribusi Sendi Plastis Struktur Arah X Step Disp. [mm] BaseForce [KN] AtoB  BtoIO  IOtoLS  LStoCP  CPtoC  CtoD  DtoE  > E  Total 0 0 0 1.160 0 0 0 0 0 0 0 1.160 1 -7,425 1.840,54 1.150 10 0 0 0 0 0 0 1.160 2 -19,345 4.730,23 1.133 27 0 0 0 0 0 0 1.160 Tabel 10. Distribusi Sendi Plastis Struktur Arah Y Step Disp. [mm] BaseForce [kN] AtoB  BtoIO  IOtoLS  LStoCP  CPtoC  CtoD  DtoE  >E  Total 0 0 0 1.160 0 0 0 0 0 0 0 1.160 1 -3,116 334,62 1.154 6 0 0 0 0 0 0 1.160 2 -43,061 4. 237,32 1.072 88 0 0 0 0 0 0 1.160
Berdasarkan dari hasil analisis tidak terdapat sendi platis yang berada di fase IO, LS maupun CP  jadi struktur masih bekerja dengan baik.
Gambar 6. Sendi plastis terjadi di balok
Gambar 6 menunjukkan bahwa sendi plastis terjadi di daerah ujung balok terlebih dahulu. Warna sendi plastis tersebut adalah ungu, menunjukkan bahwa taraf kerusakan struktur masih berada pada level B to IO, dengan demikian elemen struktur dan non struktur masih elastis dan berfungsi dengan baik.

## 4.5 Kinerja Struktur
Hubungan  antara  kurva  kapasitas  dengan performance  point  struktur  ditunjukkan  oleh Gambar 7 dan Gambar 8.
Gambar 7. Kurva kapasitas & kinerja struktur arah X
Daktilitas struktur arah X = −7,425 −5,273 = 1,408
Gambar 8. Kurva kapasitas & kinerja struktur arah Y
Daktilitas struktur arah Y = −3,116 −1,788 = 1,752
Dari Gambar 7 dan Gambar 8 diatas didapatkan bahwa kinerja struktur pada saat kondisi Performance Point, struktur berada pada level yang sama yaitu B sampai dengan Immadiate Occupancy  (IO)  yaitu  kondisi  dimana  ketika  terjadi  gempa,  tidak  ada  kerusakan  struktural maupun non-struktural yang berarti pada struktur.
0 1000 2000 3000 4000 5000 -20 -15 -10 -5 0 B as e Fo rc e [KN ] Displacement [mm] Kurva Kapasitas dan Performance Struktur Arah X Displacement vs Base Force Performance Point B -5,27 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -80 -60 -40 -20 0 B as e Fo ce [Kn ] Displacement [mm] Kurva Kapasitas dan Performance Struktur Arah Y Displacement vs Base Force Performance Point B 888.775; -1,788
-3,116
-1,788

## 5. KESIMPULAN
1. Elemen  struktur  balok  dan  pelat  lantai  masih  mampu  menahan    beban  tambahan sehingga tidak perlu dilakukan perkuatan.
2. Setelah ditambahkan beban berlebih, balok masih mampu menahan beban sedangkan kolom  tidak  kuat  menahan  beban.  Hal  ini  tidak  sesuai  dengan  konsep  desain strong column weak beam sehingga harus diperhatikan kembali pada saat prelimanary design.
3. Struktur  mulai  mengalami  kerusakan  setelah  ditambahkan  beban  62,5%  dari  beban semula.
4.   Elemen  struktur  kolom  tidak  dapat  menahan  beban  tambahan  maka  diperlukan perkuatan agar kolom dapat menahan beban berlebih tersebut.
5. Setelah kolom diberi perkuatan berupa pelat baja setebal 10 mm kinerja struktur menjadi kuat kembali.
6. Struktur bangunan tersebut aman terhadap geser.
7. Setelah  dilakukan  pemeriksaan  dengan pushover,  struktur  bangunan  yang  sudah diberikan perkuatan masih mampu menahan beban gempa untuk wilayah tanah sedang yang ada di Kota Bandung.

## 6. SARAN
1. Hasil  penelitian  ini  menunjukkan  bahwa  balok  masih  kuat  menahan  beban  berlebih, tetapi kolom mengalami perlemahan. Hal ini tidak mengikuti konsep desain yang benar, yaitu  kolom  kuat  balok  lemah.  Pada  saat prelimanary  design  sebaiknya  dilakukan pemeriksaan apakah konsep daktilitas sudah terpenuhi.

## DAFTAR RUJUKAN
ATC-40. (1996). Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building Volume 1 Report SSC 96- 01. California: Applied Technology Council. Badan  Standardisasi  Nasional.  (2002). SNI  1726-2002  tentang  Tata  cara  Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.
Badan  Standardisasi  Nasional.  (2012). SNI1726-2012  tentang  Tata  cara  Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.