Bagaimana Merencanakan Dinding Geser (Shearwall) ?

Sesuai SNI 2847:2019 dan dibantu dengan program ETABS

Dinding geser / shearwall berfungsi untuk menahan gaya geser, aksial dan momen, terutama akibat beban gempa dan beban angin. Dalam struktur bangunan bertingkat, shearwall memiliki berperilaku sebagai bracing / pengaku bangunan. Sebagai bagian dalam sistem penahan gempa, shearwall bisa bekerja sendiri atau dikombinasikan dengan sistem rangka pemikul momen (dual system).

Ketika memilih elemen shearwall sebagai bagian dalam sistem bangunan kita, SNI 2847:2019 dalam hal ini mengatur syarat-syarat yang harus dipenuhi dalam perencanaan dinding geser. Karena SNI 2847:2019 mengadopsi penuh ACI 318–14 dan prosedur desain pada ACI 318–14 diterapkan didalam program ETABS itu sendiri. Maka program ETABS akan sangat membantu untuk mempermudah proses perencanaan tersebut.

Bagaimana ETABS membantu cara mendesain shearwall sesuai SNI 2847:2019 akan dijelaskan disini.

Photo by Clayton Tonna on Unsplash

1. ETABS memberikan pilihan “design” dan “check” dalam perencanaan shearwall

Dinding geser / shearwall pada ETABS disebut juga Pier , ketika mendifinisikan elemen shearwall biasanya didefinisikan melalui slab section atau wall section kemudian element tersebut diassign melalui menu assign => shell => pier label .Hal ini bertujuan agar elemen dinding geser kita bisa dilakukan analisa dan desain.

Gambar 1. Proses assign pier untuk bisa dilakukan proses analisa dan desain

Dalam proses analisa dan desain, program ETABS memberikan pilihan antara “design” dan “check” . Proses “design” adalah ketika user memberikan sepenuhnya proses desain kepada ETABS dan program ETABS memberikan laporan desainnya kepada user. Sedangkan proses “check” adalah ketika user mendesain detail elemen tersebut dan program ETABS memberikan laporan hasil desain user apakah layak atau tidak sesuai syarat pada peraturan yang telah ditentukan. Baik proses “design” dan “check ada 3 cara melakukannya. yaitu:
1. Simplified C & T Pier Section
2. Uniform Reinforcing Pier Section
3. General Reinforcing Pier Section

2.Proses penulangan lentur pada shearwall

2.1 Simplified C&T Pier Section

Geometri pada Simplified C&T Pier Section diantaranya adalah length (Lp) , thickness (tp)& edge member(DB) (jika ada) .

Gambar 2. Parameter dimensi yang digunakan ketika mendesain menggunakan Simplified C&T Pier Section

Simplified C&T Pier Section selalu planar ( bukan 3 dimensi). Jika edge member(DB) tidak dispesifikasikan maka ETABS secara otomatis mengasumsikannya memiliki dimensi sama seperti tebal shearwall /thickness (tp) . Algoritma desain berfokus pada penentuan panjang edge member(DB) yang diperlukan akibat kombinasi pembebanan, selagi membatasi tulangan tekan dan tarik yang terletak di tengah berdasarkanedge member(DB) rasio maksimum yang ditentukan user. Rasio maksimum ditentukan dalam preferensi desain dinding geser dan the pier design overwrites dengan mengubah Edge Design PC-Max & Edge Design PT-Max.

Gambar 3. Algoritam desain shearwall menggunakan Simplified C&T Pier Section

shearwall yang dinyatakan overstressed dengan menggunakan algoritma ini dapat dianggap memadai jika tulangan ditentukan oleh user dan shearwall dievaluasi secara akurat menggunakan diagram interaksi.

2.2 Uniform Reinforcing Pier Section

Ketika Uniform Reinforcing Pier Section digunakan, maka algoritma ETABS akan menggunakan diagram interaksi untuk untuk memperhitungkan rasio demand/ capacity lentur pada elemen shearwall. Perhitungan diagram interaksi dan perhitungan rasio tersebut memiliki alur yang sama dengan perhitungan kolom. Uniform Reinforcing Pier Section memiliki karakteristik dimana tulangan yang digunakan tersebar secara merata. Sehingga spesifikasi yang dilakukan ketika melakukan proses “check” hanya dengan parameter jarak antar tulangan saja.

Gambar 5. Input parameter untuk analisa Uniform Reinforcing Pier Section

Gambar 4. Contoh hasil diagram interaksi pada program ETABS

ETABS melakukan analisa penampang struktur shearwall dengan metode Analisa blok tegangan / Distribusi tegangan persegi beton ekuivalen. Dimana regangan tekan maksimal dibatasi 0.003.

Gambar 6. Analisa blok tegangan persegi beton ekuivalen yang dilakukan oleh program ETABS.

Jika rasio D/C pada hasil perhitungan akibat kombinasi beban diatas 1, maka elemen shearwall mengalami overstress sehingga perlu dilakukan modifikasi terhadap elemen shearwall tersebut.

2.3 General Reinforcing Pier Section

Memiliki alur dan cara analisa yang sama dengan Uniform Reinforcing Pier Section , General Reinforcing Pier Section memberik kebebasan user untuk mendesain dimensi, dan tataletak tulangan yang digunakan untuk kebutuhan analisa dan desain menggunakan section designer .

Gambar 7. Section Designer yang digunakan untuk membuat penampang shearwall

3.Proses penulangan lentur pada shearwall

Penulangan geser pada shearwall dilakukan dengan panale per panel. Ketika nilai Pu, Mu, dan Vu sudah diketahui maka gaya geser yang mampu ditahan oleh beton ,Vc, dihitung menggunakan rumus pada Tabel 11.5.4.6 SNI 2847:2019.

Gambar 8. Tabel rumus perhitungan untuk menghitung Vc pada shearwall

Dimana tinggi efektif geser diambli sebesar d = 0.8 Lp sesuai dengan Tabel 11.5.3.2 SNI 2847:2019. tulangan geser yang diperlukan dihitung berdasarkan pasal 11.5.4.8 dan tulangan minimal pada shearwall didesain sesuai dengan pasal 11.6.

Nilai maksimumAv / s yang diperoleh dari setiap kombinasi beban desain, dilaporkan bersama dengan gaya geser pengontrol dan nama kombinasi beban desain terkait.

3.Boundary Element pada shearwall khusus penahan gempa

Ketika memeriksa kebutuhan boundary element pada dinding geser yang ditujukan sebagai penahan gempa, program ETABS akan mengecek beberapa hal berikut.

-gaya desain Pu, Mu, Vu
-tinggi shearwall hw ,panjang shearwall Lp , tebal shearwall tp
-mutu material fc & fy .
-geometri shearwall [simetri, asimetri].

Gambar 9. Contoh geometri sharwall

Berdasarkan informasi tersebut, maka program ETABS akan menghitung tegangan maksimal pada shearwall berdasarkan kombinasi pembebanan. Setelahnya elemen batas / boundary element dihitung menggunakan Pasal 18.10.6.2

Gambar 10. Ilustrasi panjang boundary element / element batas.

3.1 Penulangan pada Boundary Element

Penulangan pada boundary element memiliki prosedur desain yang sama dengan penulangan pada kolom. Disini ETABS memberi catatan bahwa tidak menghitung kebutuhan tulangan sengkang minimal dan kait (hoops). Kebutuhan tersebut merupakan diputuskan secara indipenden oleh pengguna program / engineer sesuai dengan ketetapan pada SNI 2847:2019 atau ACI 318–14.

KESIMPULAN

Penjelasan yang diberikan oleh program ETABS dalam “Shear Wall
Design Manual ACI 318–14” sudah memberikan gambaran yang lengkap terhadap alur proses desain dan analisanya.

Menurut opini penulis, hasil output ETABS sudah bisa diandalkan JIKA input yang diberikan kepada program juga bisa diandalkan. Oleh karna itu peran serta pengguna program / engineer dalam meng-input data desain harus baik.

Garbage IN, Garbage OUT adalah ungkapan yang tepat dalam hal ini. Perlunya pengecekan /review ulang terhadap input yang berikan merupakan hal yang wajib dalam proses analisa dan desain. Manual Design yang dibuat oleh ETABS berfungsi sebagai dasar pemahaman dan asumsi yang dibutuhkan oleh pengguna / engineer dalam mengambil keputusan.