Perkuatan Seismik Struktur Rangka Terbuka Beton Bertulang dengan Penambahan Dinding Pengisi Berlubang.
Seminar Nasional Sains dan Teknologi (SENASTEK-2015), Kuta, Bali, INDONESIA, 29 – 30 Oktober 2015
P-PNL-234
PERKUATAN SEISMIK STRUKTUR RANGKA
TERBUKA BETON BERTULANG DENGAN
PENAMBAHAN DINDING PENGISI BERLUBANG
M. Sukrawa, I.A.M. Budiwati
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana
e-mail: msukrawa@yahoo.com; idabudiwati@gmail.com
4
PENDAHULUAN
3
0
6m
3.5 m
3.5 m
3.5 m
3.5 m
3.5 m
5700
3534
3100
1500
5700
4560
20%
40%
60%
600
Gambar 1. Model Struktur Rangka dan Variasi Rasio Lubang
400
300
Gempa
Rencana
80
80
70
70
60
Gaya Lateral (kN)
Gaya Lateral (kN)
Model validasi menunjukkan bahwa model shell menghasilkan
diagram beban-simpangan lateral yang lebih mendekati hasil tes
dibandingkan dengan model strut. Juga diperoleh bahwa lintel
menambah kekakuan rangka dan memperkuat dinding di sekitar
lubang. Berdasarkan hasil tersebut, lebar strut dimodifikasi agar
sesuai dengan respon model menggunakan elemen shell dengan lintel
di sekeliling lubang, untuk diterapkan pada model perkuatan.
90
60
50
40
30
RDP
RDPB1
RDPB2
RDPB3
RDPB4
RT
20
10
0
0
5
10
MRDPsh
RDPB1sh
MRDPB2sh
MRDPB3sh
MRDPB4sh
MRT
15
20
25
Perpindahan (mm)
MRDPst
RDPB1st
MRDPB2st
MRDPB3st
MRDPB4st
30
20
10
MRDPB1
MRDPB1L
MRDPB3
MRDPB3L
MRDPB4
MRDPB4L
MRDPB2
MRDPB2L
0
30
Gambar 6. Simpangan
Model 5 Tingkat
0
900
Leleh
Pertama
100
200
Perpindahan (mm)
500
400
300
Gempa
Rencana
100
0
300
0
Leleh
Pertama
700
600
200
Target
Disp.
800
ST400
ST420
ST440
ST460
ST480
RT4
100
200
300
Perpindahan (mm)
600
500
400
300
200
Gempa
Rencana
100
0
400
0
Gambar 8. Kurva
Kapasitas Model 4
Tingkat
ST500
ST520
ST540
ST560
ST580
RT5
100
200
300
Perpindahan (mm)
400
Gambar 9. Kurva
Kapasitas Model 5
Tingkat
KESIMPULAN
1. Hasil validasi menunjukkan model strat diagonal dan elemen
shell mampu menirukan respon model hasil uji laboratorium
2. Dinding pengisi dengan rasio lubang 0% - 40% efektif dalam
meningkatkan kekakuan struktur 3, 4, dan 5 tingkat, sementara
dinding dengan rasio lubang 60% hanya efektif pada struktur
maksimal 3 tingkat saja.
UCAPAN TERIMA KASIH
50
40
0
ST300
ST320
ST340
ST360
ST380
RT3
Gambar 7. Kurva
Kapasitas Model 3
Tingkat
HASIL DAN PEMBAHASAN
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Simpangan (mm)
Target
Disp.
700
500
200
80%
0
Gambar 5. Simpangan
Model 4 Tingkat
800
Leleh
Pertama
100
0%
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Simpangan (mm)
60
Target
Disp.
700
5700
4275
3100
2000
5700
2356
3100
5700
2
900
800
3.5 m
RT5
SH580
ST580
SH560
ST560
SH540
ST540
SH520
ST520
SH500
ST500
Berdasarkan perbandingan daktilitas yang didapat dari kurva
kapasitas diketahui bahwa semakin kecil rasio lubang pada dinding
maka semakin kecil pula daktilitas strukturnya.
3.5 m
3100
2480
3.5 m
3
Dari kebutuhan tulangan dapat disimpulkan bahwa metode
perkuatan ini dapat diterapkan dengan pembatasan rasio lubang.
Untuk rangka 3-lantai, penambahan dinding pengisi dengan rasio
lubang 60% atau kurang, cukup memadai untuk menahan beban
gempa yang disyaratkan dalam pedoman baru. Tetapi, untuk rangka
4 dan 5 lantai, diperlukan dinding dengan rasio lubang 40% atau
yang lebih kecil.
3.5 m
3.5 m
2
0
900
3.5 m
RT4
SH480
ST480
SH460
ST460
SH440
ST440
SH420
ST420
SH400
ST400
1
Gaya Lateral (kN)
6m
3.5 m
6m
10 20 30 40 50
Simpangan (mm)
3
Gambar 4. Simpangan
Model 3 Tingkat
Gaya Lateral (kN)
6m
6m
3100
6m
6m
6m
5
Gaya Lateral (kN)
6m
4
Tingkat
RT3
SH380
ST380
SH360
ST360
SH340
ST340
SH320
ST320
SH300
ST300
1
METODE PENELITIAN
Tingkat
2
0
Penelitian diawali dengan membandingkan hasil uji laboratorium
dengan model komputer sebagai validasi, dinding dimodel sebagai
elemen shell dan strat diagonal. Penambahan lintel di sekeliling
lubang juga dilakukan pada model elemen shell. Hasil dari validasi
model kemudian menjadi acuan dalam model struktur rangka terbuka
(RT) bertingkat. Struktur RT 3 bentang 3, 4, 5 tingkat didesain,
kemudian diberi perkuatan dinding pengisi berlubang pada bentang
tengah dengan variasi rasio lubang 0%, 20%, 40%, 60%, dan 80%
dan penambahan lintel pada sekeliling lubang.
6
4
Tingkat
Perkuatan seismik perlu diterapkan pada struktur yang dianggap tidak
memenuhi persyaratan perencanaan gempa terbaru. Terdapat
beberapa metode yang tersedia seperti penguatan komponen dan
penambahan komponen struktur. Penambahan dinding pengisi pada
struktur rangka merupakan salah satu metode perkuatan struktur.
5
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Perpindahan (mm)
Gambar 2. Perbandingan Kurva Gaya-Perpindahan
model komputer dengan Hasil Uji Lab.
Gambar 3. Model Elemen Shell
dengan dan Tanpa Lintel
Hasil analisis menunjukkan bahwa, simpangan lateral pada rangka
dengan dinding pengisi jauh berkurang dari simpangan rangka
terbuka. Untuk rangka 3 lantai, pengurangan simpangan masingmasing 65%, 58%, 43%, 22%, dan 5% untuk rasio lubang 0, 20%,
40%, 60%, dan 80%. Persentase pengurangan yang hampir sama
juga terjadi pada rangka 4 dan 5 lantai.
Penelitian ini didanai dari DIPA PNBP Universitas Udayana dengan
nomor kontrak: 2007/UN14.1.31/PN.00.00.00/2015.
DAFTAR PUSTAKA
Asteris, P.G., Giannopoulos, I.P., and Chrysostomou, C.Z. 2012. Modeling of Infilled
Frames with Openings. The Open Construction and Building Technology Journal 2012,
pp. 81-91
Badan Standardisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung-SNI 1726:2012
Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. 2002. Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung-SNI 1726:2002
Dorji, J. and Thambiratnam, D.P. 2009. Modeling and Analysis of Infilled Frame
Structures Under Seismic Loads. The Open Construction and Building Technology
Journal 2009, pp. 119-126
Federal Emergency Management Agency. 2000. Prestandard and Commentary for
The Seismic Rehabilitation of Buildings,FEMA-356. Washington D.C.
Kakaletsis, D. J. and Karayannis, C.G. 2009. Experimental Investigation of Infilled
Reinforced Concrete Frames with Openings. ACI Structural Journal. Title no. 106-S14,
April 2009
P-PNL-234
PERKUATAN SEISMIK STRUKTUR RANGKA
TERBUKA BETON BERTULANG DENGAN
PENAMBAHAN DINDING PENGISI BERLUBANG
M. Sukrawa, I.A.M. Budiwati
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Udayana
e-mail: msukrawa@yahoo.com; idabudiwati@gmail.com
4
PENDAHULUAN
3
0
6m
3.5 m
3.5 m
3.5 m
3.5 m
3.5 m
5700
3534
3100
1500
5700
4560
20%
40%
60%
600
Gambar 1. Model Struktur Rangka dan Variasi Rasio Lubang
400
300
Gempa
Rencana
80
80
70
70
60
Gaya Lateral (kN)
Gaya Lateral (kN)
Model validasi menunjukkan bahwa model shell menghasilkan
diagram beban-simpangan lateral yang lebih mendekati hasil tes
dibandingkan dengan model strut. Juga diperoleh bahwa lintel
menambah kekakuan rangka dan memperkuat dinding di sekitar
lubang. Berdasarkan hasil tersebut, lebar strut dimodifikasi agar
sesuai dengan respon model menggunakan elemen shell dengan lintel
di sekeliling lubang, untuk diterapkan pada model perkuatan.
90
60
50
40
30
RDP
RDPB1
RDPB2
RDPB3
RDPB4
RT
20
10
0
0
5
10
MRDPsh
RDPB1sh
MRDPB2sh
MRDPB3sh
MRDPB4sh
MRT
15
20
25
Perpindahan (mm)
MRDPst
RDPB1st
MRDPB2st
MRDPB3st
MRDPB4st
30
20
10
MRDPB1
MRDPB1L
MRDPB3
MRDPB3L
MRDPB4
MRDPB4L
MRDPB2
MRDPB2L
0
30
Gambar 6. Simpangan
Model 5 Tingkat
0
900
Leleh
Pertama
100
200
Perpindahan (mm)
500
400
300
Gempa
Rencana
100
0
300
0
Leleh
Pertama
700
600
200
Target
Disp.
800
ST400
ST420
ST440
ST460
ST480
RT4
100
200
300
Perpindahan (mm)
600
500
400
300
200
Gempa
Rencana
100
0
400
0
Gambar 8. Kurva
Kapasitas Model 4
Tingkat
ST500
ST520
ST540
ST560
ST580
RT5
100
200
300
Perpindahan (mm)
400
Gambar 9. Kurva
Kapasitas Model 5
Tingkat
KESIMPULAN
1. Hasil validasi menunjukkan model strat diagonal dan elemen
shell mampu menirukan respon model hasil uji laboratorium
2. Dinding pengisi dengan rasio lubang 0% - 40% efektif dalam
meningkatkan kekakuan struktur 3, 4, dan 5 tingkat, sementara
dinding dengan rasio lubang 60% hanya efektif pada struktur
maksimal 3 tingkat saja.
UCAPAN TERIMA KASIH
50
40
0
ST300
ST320
ST340
ST360
ST380
RT3
Gambar 7. Kurva
Kapasitas Model 3
Tingkat
HASIL DAN PEMBAHASAN
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Simpangan (mm)
Target
Disp.
700
500
200
80%
0
Gambar 5. Simpangan
Model 4 Tingkat
800
Leleh
Pertama
100
0%
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Simpangan (mm)
60
Target
Disp.
700
5700
4275
3100
2000
5700
2356
3100
5700
2
900
800
3.5 m
RT5
SH580
ST580
SH560
ST560
SH540
ST540
SH520
ST520
SH500
ST500
Berdasarkan perbandingan daktilitas yang didapat dari kurva
kapasitas diketahui bahwa semakin kecil rasio lubang pada dinding
maka semakin kecil pula daktilitas strukturnya.
3.5 m
3100
2480
3.5 m
3
Dari kebutuhan tulangan dapat disimpulkan bahwa metode
perkuatan ini dapat diterapkan dengan pembatasan rasio lubang.
Untuk rangka 3-lantai, penambahan dinding pengisi dengan rasio
lubang 60% atau kurang, cukup memadai untuk menahan beban
gempa yang disyaratkan dalam pedoman baru. Tetapi, untuk rangka
4 dan 5 lantai, diperlukan dinding dengan rasio lubang 40% atau
yang lebih kecil.
3.5 m
3.5 m
2
0
900
3.5 m
RT4
SH480
ST480
SH460
ST460
SH440
ST440
SH420
ST420
SH400
ST400
1
Gaya Lateral (kN)
6m
3.5 m
6m
10 20 30 40 50
Simpangan (mm)
3
Gambar 4. Simpangan
Model 3 Tingkat
Gaya Lateral (kN)
6m
6m
3100
6m
6m
6m
5
Gaya Lateral (kN)
6m
4
Tingkat
RT3
SH380
ST380
SH360
ST360
SH340
ST340
SH320
ST320
SH300
ST300
1
METODE PENELITIAN
Tingkat
2
0
Penelitian diawali dengan membandingkan hasil uji laboratorium
dengan model komputer sebagai validasi, dinding dimodel sebagai
elemen shell dan strat diagonal. Penambahan lintel di sekeliling
lubang juga dilakukan pada model elemen shell. Hasil dari validasi
model kemudian menjadi acuan dalam model struktur rangka terbuka
(RT) bertingkat. Struktur RT 3 bentang 3, 4, 5 tingkat didesain,
kemudian diberi perkuatan dinding pengisi berlubang pada bentang
tengah dengan variasi rasio lubang 0%, 20%, 40%, 60%, dan 80%
dan penambahan lintel pada sekeliling lubang.
6
4
Tingkat
Perkuatan seismik perlu diterapkan pada struktur yang dianggap tidak
memenuhi persyaratan perencanaan gempa terbaru. Terdapat
beberapa metode yang tersedia seperti penguatan komponen dan
penambahan komponen struktur. Penambahan dinding pengisi pada
struktur rangka merupakan salah satu metode perkuatan struktur.
5
35
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Perpindahan (mm)
Gambar 2. Perbandingan Kurva Gaya-Perpindahan
model komputer dengan Hasil Uji Lab.
Gambar 3. Model Elemen Shell
dengan dan Tanpa Lintel
Hasil analisis menunjukkan bahwa, simpangan lateral pada rangka
dengan dinding pengisi jauh berkurang dari simpangan rangka
terbuka. Untuk rangka 3 lantai, pengurangan simpangan masingmasing 65%, 58%, 43%, 22%, dan 5% untuk rasio lubang 0, 20%,
40%, 60%, dan 80%. Persentase pengurangan yang hampir sama
juga terjadi pada rangka 4 dan 5 lantai.
Penelitian ini didanai dari DIPA PNBP Universitas Udayana dengan
nomor kontrak: 2007/UN14.1.31/PN.00.00.00/2015.
DAFTAR PUSTAKA
Asteris, P.G., Giannopoulos, I.P., and Chrysostomou, C.Z. 2012. Modeling of Infilled
Frames with Openings. The Open Construction and Building Technology Journal 2012,
pp. 81-91
Badan Standardisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa
untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung-SNI 1726:2012
Departemen Permukiman dan Prasarana Wilayah. 2002. Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung-SNI 1726:2002
Dorji, J. and Thambiratnam, D.P. 2009. Modeling and Analysis of Infilled Frame
Structures Under Seismic Loads. The Open Construction and Building Technology
Journal 2009, pp. 119-126
Federal Emergency Management Agency. 2000. Prestandard and Commentary for
The Seismic Rehabilitation of Buildings,FEMA-356. Washington D.C.
Kakaletsis, D. J. and Karayannis, C.G. 2009. Experimental Investigation of Infilled
Reinforced Concrete Frames with Openings. ACI Structural Journal. Title no. 106-S14,
April 2009