EVALUASI KINERJA KOLOM PIPIH DENGAN ANALISA PUSH OVER

1. EVALUASI
KINERJA
KOLOM
PIPIH
DENGAN
ANALISA
PUSH
OVER
Edi
Supriyanto,
ST*
Keywords
:
Pushover
analysis,
Performance-­‐based
design,
FEMA
,
ATC
40,
Strong
column
weak
beam,
Special
moment
frames.
Pendahuluan
Penggunaan kolom pipih secara luas telah banyak dipergunakan oleh para arsitek
dalam desain bangunan. Terutama arsitek yang mengusung tema desain minimalis
yang menonjolkan karakter simple, bersih, serta minimal dalam penggunaan profil.
Dan dalam praktek yang ekstrim, terkadang akan kita jumpai desain struktur
bangunan yang seluruh kolomnya dibuat tenggelam kedalam dinding.
Pada tahap awal desain, yang biasa dilakukan oleh seorang structure engineer adalah
berusaha mengikuti keinginan dan imajinasi arsitek sampai tahap-tahap dimana masih
bisa diterima. Dan pada tahap selanjutnya diperlukan kerjasama yang baik untuk
mendapatkan desain yang benar-benar satisfy baik dari sisi struktur maupun
arsitektur.
Dalam tulisan ini penulis berusaha melakukan evaluasi kinerja kolom pipih pada
kondisi pasca-elastic terutama pengamatan terhadap hierarki pembentukan sendi
plastis pada SRPMK (special moment frames). Sehingga tercipta mekanisme
keruntuhan “beam side sway” seperti yang di harapkan. Evaluasi kinerja dilakukan
dengan analisis static nonlinier pushover yang mengacu pada ATC-40 & FEMA.
Analisa
Statik
Nonlinier
(Pushover)
Analisa pushover adalah suatu analisa statik nonlinier dimana pengaruh gempa
rencana terhadap struktur bangunan gedung dianggap sebagai beban-beban statik
yang menangkap pada pusat massa masing- masing lantai, yang nilainya ditingkatkan
secara berangsur-angsur sampai melampaui pembebanan yang menyebabakan
terjadinya pelelehan (sendi plastis) pertama di dalam struktur bangunan gedung,
kemudian dengan peningkatan beban lebih lanjut mengalami perubahan bentuk pasca-
elastik yang besar sampai mencapai kondisi elastik. Kemudian disusul pelelehan
(sendi plastis) dilokasi yang lain distruktur tersebut.
Pola keruntuhan yang diharapkan terjadi pada saat bangunan dikenai beban gempa
rencana adalah beam side sway mechanism (Gambar-1). Pola keruntuhan ini
mensyaratkan sendi-sendi plastis hanya boleh terjadi pada ujung-ujung balok dan
pada ujung bawah kolom lantai dasar. Untuk mencapai pola keruntuhan ini, maka
kolom harus didesain lebih kuat daripada balok-balok yang merangkainya (strong
column weak beam).

2.
Gambar-1 Mekanisme Keruntuhan
Dengan perilaku pasca-elastik yang demikian menyebabkan tingkat keamanan dan
keselamatan jiwa penghuninya lebih terjamin pada saat bangunan terkena gempa yang
kuat. Metode analisa static nonlinier ini cukup mumpuni untuk memprediksi perilaku
inelastis bangunan akibat gempa.
Sehingga tidak keliru apabila perkembangan konsep perencanaan struktur tahan
gempa akhir-akhir ini telah bergeser dari konsep perencanaan yang berbasis kekuatan
/ gaya ( strength / force-based design) ke konsep perencanaan yang berbasis kinerja
(performance based design).
Tingkat
Kinerja
(Performance
Level)
Menurut ATC-40, kriteria-kriteria struktur tahan gempa adalah sebagai berikut :
• Immediate Occupancy (IO) Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa
tersebut, struktur tidak mengalami kerusakan struktural dan tidak mengalami
kerusakan non struktural. Sehingga dapat langsung dipakai.
• Life Safety (LS) Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa, dengan
sedikit kerusakan struktural, manusia yang tinggal / berada pada bangunan
tersebut terjaga keselamatannya dari gempa bumi.
• Collapse Pervention (CP) Bila gempa terjadi, struktur mengalami kerusakan
struktural yang sangat berat, tetapi belum runtuh.

3.
Gambar-2 Ilustrasi keruntuhan gedung.
Properti
Sendi
Plastis
(Hinge
Property)
Untuk memodelkan perilaku non linear maka pada elemen-elemen struktur, perlu
dimasukkan property sendi plastis pada elemen-elemen struktur.
Sendi plastis merupakan bentuk ketidakmampuan elemen struktur (balok dan kolom)
dalam menahan gaya dalam.
Built-in default program untuk property sendi plastis pada umumnya mengacu ke
FEMA untuk steel members. Sedangkan untuk concrete members umumnya mengacu
ke ATC-40.
• Data hinge properties dimasukkan pada penampang daerah tumpuan balok
yaitu dimana lokasi sendi plastis diharapkan terjadi. Masing-masing
penampang balok dimodelkan dengan pilihan model moment M3.
• Data hinge properties untuk kolom adalah PMM (P-M2-M3).
Dan setelah penentuan property sendi plastis maka selanjutnya adalah penentuan
lokasi sendi plastis yang lokasinya adalah di ujung-ujung elemen struktur (start-end).
Analisis
Pembebanan
Non
Linier
(Static
Nonlinear
Case)
Pada static pushover case dibuat dua macam pembebanan, dimana yang pertama
adalah pembebanan akibat beban gravitasi. Dalam analisis ini beban gravitasi yang
digunakan adalah beban mati dengan koefisien 1 dan beban hidup yang di reduksi.
Pada static pushover case untuk beban gravitasi, dipilih push to load level defined by
pattern, karena beban gravitasi yang bekerja sudah diketahui besarnya melalui

4. perhitungan. Pada analisis ini pushover case untuk beban gravitasi diberi nama
GRAV.
Untuk beban lateral digunakan push to displacement magnitude yang artinya proses
pushover dilakukan hingga target displacement tercapai. Pola pembebanan yang
diberikan secara berangsur-angsur adalah sesuai dengan mode pertama struktur.
Keadaan awal untuk kondisi pembebanan ini diambil dari kondisi pushover
sebelumnya yaitu pushover case GRAV. Pada tulisan ini pushover case untuk beban
lateral akibat gempa diberi nama PUSH 2.
Bangunan
Yang
Di
Tinjau
Sebagai studi kasus, tulisan ini menggunakan bangunan beraturan 2 lantai. Bangunan
direncanakan sebagai gedung perkantoran. Denah struktur dapat dilihat pada Gambar
3. Beban mati dan beban hidup untuk gedung perkantoran sesuai dengan Peraturan
Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983. Seluruh bangunan menggunakan mutu
beton fc’ 25 MPa, tulangan longitudinal dan transversal memakai mutu baja fy 400-
dan 240-MPa. Kolom L (130x500x2) pada sudut-sudut bangunan & kolom 130 x
500mm. Balok 250x400 mm, dan plat tebal 150 mm.
Gambar-3 Perspektif Model Bangunan
Evaluasi
Kinerja
Struktur
Berdasarkan gambar output ETABS lokasi sendi plastis yang terjadi, ternyata struktur
tidak menunjukkan mekanisme yang diharapkan, yaitu beam side sway mechanism.
Sendi-sendi plastis mula-mula terjadi pada ujung kolom baru menyusul pada balok-

5. balok struktur, baik untuk arah X maupun arah Y. Sehingga tidak memenuhi syarat
SRPMK (special moment frames).
Berdasarkan gambar output ETABS untuk arah sumbu X dengan beban PUSH 2,
sendi plastis yang terlihat pada step 4, kinerja yang diperlihatkan kolom struktur
ketika memikul gempa kuat telah melewati batas Life Safety (LS) seperti terlihat di
dalam gambar-4. Dan selanjutnya pada step 6, kolom struktur telah mengalami
Colapse (C) terlebih dahulu sebelum balok-baloknya seperti diperlihatkan di dalam
gambar-5.
Gambar-4 Deflected Shape of Structure PUSH2-Step 4
Gambar-5 Deflected Shape PUSH2-Step 5
Kesimpulan
(Conclusion)
• Pushover analysis adalah alat bantu perencanaan berbasis kinerja yang tangguh
untuk memprediksi perilaku struktur pasca elastic yang tentunya lebih komplek
jika dibandingkan dengan tradisional linear analisis. Akan tetapi masih lebih
sedikit memerlukan data dibandingkan dengan non linear response history
analisis.

6. • Penggunaan kolom pipih menunjukkan mekanisme keruntuhan yang tidak di
harapkan (soft story mechanism).
References
FEMA-356. “Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of
buildings.” Federal Emergency Management Agency, Washington DC, 2000.
Applied Technology Council, “ ATC 40 - Seismic Evaluation and Retrofit of
Concrete Buildings”, Redwood City, California, U.S.A., 1996
Tentang
Penulis
Mengawali karir di dunia konstruksi pada proyek high rise building “The
Pakubuwono Residence”, Jakarta. Saat ini sebagai construction manager di PTBB.
Penulis bisa dihubungi melalui edi@supriyanto.web.id | +6281338718071