Gambar 2.2 Tiga tipe rangka baja penahan gempa Yurisman. 2010 e
MRF CBF
EBF
2.2 Sistem Rangka Baja
Secara umum sistem bangunan rangka baja atas tiga tipe yaitu: 1 Moment Resisting Frame MRF
ataurangka penahan momen, 2 Concentrically BracedFrame CBF
atau rangka berpengaku konsentrik dan 3 Eccentrically Braced Frame EBF
atau rangka berpengaku eksentrik yang dapat dilihat pada
Gambar 2.2.
Moment Resisting Frame MRF ataurangka penahan momen adalah sistem
rangka yang umum digunakan, tipe ini mempunyai kemampuan dissipasi energi yang sangat baik.Penyerapan energi gempa dilakukan dengan terjadinya kelelehan pada
balok dan kolom serta panel zone yang berada di dekat joint sehingga terbentuknya sendi plastis.
Concentrically BracedFrame CBF atau rangka berpengaku konsentrik
merupakan rangka baja yang memiliki tingkat kekakuan yang dihasilkan oleh pengaku bracing yang menahan gaya lateral. Tipe kelelahannya terjadi dengan
tertekuknya bracing akibat gaya gempa. Akibat dari terlalu tingginya kekakuan rangka berpengaku konsentrik, daktilitas yang dihasilkan kecil.
Universitas Sumatera Utara
Eccentrically Braced Frame EBF atau rangka berpengaku eksentrik
merupakan penggabungan dari kedua rangka di atas. Sehingga mengahasilkan tingkat kekakuan dan daktilitas sama baik. Kelelehan tipe ini terjadi dengan terbentuknya
plastifikasi elemen link tanpa memperbolehkan elemen lain mengalami kelelehan atau masih dalam kondisi elastik. Elemen link ialah elemen yang sengaja dilemahkan
untuk menyerap energi gempa yang merupakan bagian dari balok. Elemen link juga dapat diibaratkan sebagai sekering, sehingga jika terjadi beban gempa yang
berlebihan, elemen link akan memutuskannya dengan proses plastifikasi. Dari penelitian-penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan
bahwa Sistem rangka berpengaku eksentrik atau EBF lebih unggul dibandingkan dengan sistem rangka pengaku momen dan system rangka berpengaku konsentrik.
Hal ini dapat dinyatakan pada Gambar 2.3 berikut:
2.3 Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik
Sistem rangka berpengaku eksentrik atau yang dikenal dengan Eccentrically Braced Frame EBF
diperkenalkan pertama sekali pada tahun 1970-an, yang kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Popov.Struktur EBF memiliki keunggulan
sebagai mana telah dipaparkan di atas, di mana tipe ini merupakan penggabungan Gambar 2.3 Diagram beban-perpindahan sistem rangka baja Moestopo, M dkk
2006
Universitas Sumatera Utara
e
e e
e 2
1 1
3
1 = Balok Beam 2 = Pengaku Br acing
3 = Elem en Link Link elem ent 4 = Kolom
1 1
1 1
2 2
3 3
1 1
1 2
2 2
3 3
3
3 3
3 3
3 3
1 1
1 2
2 2
b a
c 4
4 4
4 4
4 4
4 4
4 4
4
4 4
4 4
4 4
2 2
2
2 2
2
antara Concentrically BracedFrame CBF atau rangka berpengaku konsentrik dengan Moment Resisting Frame MRF ataurangka penahan momen.Kemampuan
penyerapan energi pada struktur ini terletak pada adanya elemen pada balok yang disebut link yang menyebabkan tingginya daktalitas sistem EBF. Dissipasi energi
atau penyerapan energi gempa terjadi dengan proses plastifikasi atau perlelehan pada profil link.
Dengan konsep EBF yang mengalihkan penyerapan energi kepada elemen link, diharapkan elemen-elemen lain di luar link masih dalam kondisi elastik sehingga
struktur masih dapat bertahan agar proses evakuasi pada kejadian gempa dapat terlaksana. Sistem rangka berpengaku eksentrik memiliki beberapa tipe berdasarkan
konfigurasi dari pengaku bracing yaitu 1 Split K-Braced 2 V-Braced dan 3 D- Braced
seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.4. Keunikan dari sistem rangka berpengaku eksentrik ini terdapat pada elemen
link. Karena elemen link lah yang mempunyai peranan dalam menentukan kinerja struktur rangka berpengaku eksentrik atau EBF. Elemen link umumnya terbagi dua
yaitu: link geser dan link lentur namun menurut AISC 2005 link dapat terbagi menjadi empat: 1 Link geser 2 Link dominan geser 3 Link lentur 4 Link dominan
pengaruh momen.
Universitas Sumatera Utara
Akibat pembeban lateral beban gempa yang bekerja pada EBF element link mengalami deformasi yang membentuk sudut inelastik. Untuk setiap tipe EBF bentuk
dari deformasi strukturnya berbeda-beda.Seperti yang tercantum pada Gambar 2.5.
Dari Gambar 2.5 dapat dilihat bahwa besarnya sudut rotasi γ
p
Gambar 2.4 Konfigurasi bracing pada sistem EBF
Tipe K dan tipe D sama sehingga dapat diperhitungkan dengan rumus berikut:
Gambar 2.5 Sudut rotasi link AISC, 2005
Universitas Sumatera Utara
�
� =
� �
��
2.1 Untuk tipe V-Braced besarnya sudut rotasi
γ
p
γ
dapat dihitung sebagai berikut:
p
dan besarnya sudut plastis �
�
dapat dihitung sebagai berikut:
=
� ��
�
�
2.2
�
�
=
�
�
�
2.3 Di mana:
L = Lebar bentang bay width e
= Panjang Link Link Length h = Tinggi lantai story height
�
�
= Pergeseran plastis lantai plastic story drift.
2.4 Elemen Link