Sistem Dinding Geser: Konsep, Kekakuan Lateral, dan Kontrol Simpangan
Pendahuluan
Bangunan bertingkat tinggi di wilayah yang rawan gempa, seperti Indonesia, memerlukan strategi struktur yang mampu menahan gaya lateral akibat pergerakan tanah dan gempa bumi. Gaya lateral yang terjadi pada bangunan akibat gempa bisa menimbulkan simpangan yang besar dari posisi vertikalnya, sehingga membahayakan keselamatan penghuni dan stabilitas struktur. Untuk mengatasi hal ini, sistem dinding geser (shear wall) menjadi salah satu solusi efektif dalam desain struktur tahan gempa, terutama untuk mengendalikan simpangan lateral dan meningkatkan kekakuan struktur secara keseluruhan. Dinding geser bekerja sebagai elemen struktural yang mendominasi resistansi terhadap gaya lateral, sehingga sangat penting dipahami secara komprehensif dalam konteks ketahanan bangunan terhadap beban gempa serta kontrol simpangan antar tingkat bangunan.
Definisi Sistem Dinding Geser
Definisi Sistem Dinding Geser Secara Umum
Sistem dinding geser (shear wall system) dalam dunia teknik sipil adalah elemen struktural vertikal yang dirancang untuk menahan gaya lateral seperti akibat angin atau gempa bumi. Elemen ini memikul gaya sedemikian rupa sehingga meminimalkan simpangan horizontal pada bangunan, sehingga bangunan mampu tetap stabil di bawah beban lateral besar. Secara umum, dinding geser terbuat dari beton bertulang atau material berstiffness tinggi lainnya yang mampu menahan gaya geser serta lentur pada pesawat dindingnya saat beban lateral bekerja. Dinding ini biasanya dirancang sebagai bagian dari sistem gaya lateral bangunan, yang bekerja bersama dengan elemen lain seperti balok, kolom, dan pelat lantai untuk mentransfer gaya lateral ke fondasi struktur. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])
Definisi Sistem Dinding Geser dalam KBBI
Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), istilah dinding adalah bidang vertikal pembatas suatu ruang. Dalam konteks teknik bangunan, geser merujuk pada gaya yang bekerja sejajar dengan permukaan struktur. Secara istilah sederhana, dinding geser adalah dinding yang dirancang khusus untuk menahan gaya yang bekerja sejajar dengan bidangnya, yaitu gaya lateral seperti beban gempa atau angin. Meskipun shear wall sebagai istilah teknis tidak terdaftar langsung dalam KBBI, padanan pengertiannya jelas mencerminkan fungsi dinding yang mampu menanggung gaya geser/ lateral pada bangunan bertingkat. (Sumber definisi dinding dan makna geser di KBBI)
Definisi Sistem Dinding Geser Menurut Para Ahli
-
Menurut Schueller (1989), dinding geser adalah elemen pengaku vertikal yang dirancang khusus untuk menahan gaya lateral atau gaya gempa yang bekerja pada bangunan, sehingga dapat mengurangi simpangan antar tingkat dan menambah kekakuan struktur bangunan bertingkat. ([Lihat sumber Disini - repository.uir.ac.id])
-
Sistem dinding geser merupakan bagian dari sistem penahan gaya lateral gedung, yang bekerja bersama dengan sistem rangka dan pelat lantai untuk mentransfer gaya lateral ke fondasi dan memastikan bangunan tetap stabil saat menerima beban tersebut. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])
-
Dalam desain struktur modern, dinding geser termasuk elemen dominan dalam sistem shear wall-frame, di mana dinding ini membantu frame struktur menahan gaya lateral utama sehingga mengurangi simpangan antar tingkat bangunan. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
-
Penempatan dinding geser yang optimal, seperti dinding di pusat massa bangunan atau di sekitar teras inti bangunan, dapat mengurangi simpangan lateral secara signifikan dibandingkan jika dinding tersebut ditempatkan menjauh dari pusat massa. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Fungsi Dinding Geser dalam Struktur
Dinding geser berperan sangat penting dalam sistem struktur bangunan tahan gempa karena beberapa fungsi utama berikut ini:
Pertama, dinding geser berfungsi sebagai elemen penahan gaya lateral utama, baik akibat beban gempa maupun beban angin. Elemen ini memiliki kekakuan lateral yang tinggi, sehingga ketika gaya lateral bekerja, mayoritas gaya tersebut akan ditahan oleh dinding geser sehingga frame struktur lainnya tidak mengalami deformasi lateral yang berlebihan. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Kedua, dinding geser dapat mengurangi simpangan antar tingkat bangunan (interstory drift), yang merupakan perpindahan relatif antara dua tingkat berurutan akibat gaya lateral. Dengan adanya dinding geser yang ditempatkan secara strategis, simpangan lateral struktur dapat ditekan jauh di bawah batas yang diizinkan oleh standar desain gempa seperti SNI 1726, sehingga risiko kerusakan atau patahnya elemen struktur dapat dikurangi. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])
Ketiga, dinding geser juga meningkatkan kekakuan keseluruhan struktur. Kekakuan adalah kemampuan struktur untuk menahan deformasi ketika menerima gaya lateral. Dinding geser yang cukup tebal dan panjang akan meningkatkan kekakuan lateral bangunan secara keseluruhan sehingga periode getar alami bangunan dapat berubah menjadi lebih pendek dan lebih stabil terhadap gaya lateral. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Selain itu, fungsi dinding geser juga untuk memastikan reaksi gaya internal terdistribusi secara optimal antara dinding dan elemen frame lainnya. Penelitian menunjukkan bahwa dinding geser membawa sebagian besar beban lateral, sementara elemen frame membantu menyerap gaya-gaya lainnya sehingga struktur secara kolektif tetap stabil. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Kekakuan Lateral dan Perilaku Dinding Geser
Kekakuan lateral adalah salah satu karakteristik paling penting dari dinding geser karena menunjukkan kemampuan elemen tersebut dalam menahan deformasi lateral akibat beban gempa atau angin. Dinding geser memiliki kekakuan yang jauh lebih besar dibandingkan elemen struktural lain seperti kolom atau balok jika dibandingkan dalam arah lateral tertentu. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Penerapan dinding geser secara simetris dan dekat dengan pusat massa bangunan cenderung menghasilkan perilaku lateral yang lebih baik, dengan simpangan yang lebih rendah dibandingkan penempatan yang asimetris atau di luar pusat massa. Hal ini menandakan bahwa penempatan dan bentuk dinding geser sangat mempengaruhi kekakuan serta perilaku dinamis struktur saat gempa bekerja. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Selain itu, kekakuan dinding dipengaruhi juga oleh dimensi dan konfigurasi dinding, serta rasio tulangan di dalamnya. Dinding geser yang cukup tinggi dan tebal, serta tulangan yang baik, akan memiliki kekakuan yang tinggi sehingga mampu menahan gaya lateral lebih efektif dibandingkan dinding yang lebih kecil atau kurang diperkuat. ([Lihat sumber Disini - jonuns.com])
Perilaku dinding geser terhadap beban lateral juga menunjukan bahwa ketika gaya meningkat secara bertahap, dinding geser akan memikul gaya aksial, geser, dan lentur secara bersamaan sesuai dengan sifat materialnya, sehingga distribusi gaya menjadi lebih efisien dan stabil terhadap deformasi lateral. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])
Kontrol Simpangan Lateral Bangunan
Kontrol simpangan lateral adalah salah satu tujuan utama penerapan dinding geser dalam desain bangunan tahan gempa. Simpangan yang berlebihan akibat gaya lateral dapat menyebabkan kerusakan struktural atau bahkan runtuhnya bagian tertentu dari bangunan. Oleh karena itu, sistem dinding geser dirancang untuk meminimalkan simpangan antar tingkat sehingga tetap dalam batas yang aman menurut standar desain gempa. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])
Penelitian di Indonesia menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah dinding geser yang dipasang pada bangunan, semakin kecil simpangan lateral yang dihasilkan. Hal ini terjadi karena dinding geser menambah kekakuan lateral secara kolektif, sehingga struktur mampu menahan gaya lateral dengan deformasi yang lebih rendah. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])
Selain jumlah, penempatan dinding geser dalam tata letak struktur juga berpengaruh pada nilai simpangan antar tingkat. Penempatan dinding mendekati pusat massa bangunan cenderung menghasilkan simpangan yang lebih kecil dibandingkan penempatan pada posisi yang jauh dari pusat massa. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Kontrol simpangan yang baik juga membantu mengurangi perkiraan nilai drift, yaitu perpindahan horizontal antar tingkat, yang menjadi parameter penting dalam menilai performa gempa suatu struktur dalam standar seperti performance-based design. Simpangan yang terkendali akan mendukung struktur tetap dalam kategori seperti Immediate Occupancy atau Life Safety tergantung tingkat deformasi yang terjadi. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])
Interaksi Dinding Geser dengan Elemen Lain
Sistem dinding geser tidak bekerja secara terpisah; ia berinteraksi erat dengan elemen struktural lainnya seperti balok, kolom, pelat lantai, dan rangka struktur. Pelat lantai atau diaphragm berfungsi mentransfer gaya lateral dari area horizontal ke dinding geser sehingga gaya tersebut dapat ditahan secara vertikal oleh dinding. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])
Kolom dan balok dalam struktur bekerja bersama dinding geser dalam sistem frame-wall untuk memastikan bahwa gaya lateral yang diterima oleh bangunan tidak hanya ditahan oleh satu elemen saja, tetapi didistribusikan sehingga kekakuan dan kekuatan bangunan tetap optimal. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Ketika dinding geser bekerja, elemen frame dan pelat lantai akan mengalami gaya internal yang berbeda, namun interaksi ini membantu struktur tetap stabil secara keseluruhan. Oleh sebab itu, desain yang baik harus mempertimbangkan pembentukan collectors atau drag members pada pelat lantai yang menghubungkan beban lateral ke dinding dengan efektif. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])
Peran Dinding Geser dalam Struktur Tahan Gempa
Dalam konteks tahan gempa, dinding geser menjadi elemen utama untuk menahan gaya gempa yang bekerja secara horizontal pada struktur. Karena gempa bumi menghasilkan beban lateral yang signifikan, kemampuan struktur untuk mengontrol simpangan lateral dan redistribusi gaya menjadi sangat krusial, dan dinding geser adalah salah satu solusi terbaik untuk ini. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])
Penelitian di Indonesia dan luar negeri banyak menekankan bahwa sistem dinding geser yang direncanakan dengan baik akan mengurangi risiko kerusakan akibat gempa, menekan simpangan antar tingkat, serta mempertahankan kekakuan lateral yang memadai sehingga struktur dapat memenuhi kriteria performa gempa yang diinginkan. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])
Kesimpulan
Dinding geser merupakan elemen struktural penting dalam desain bangunan tahan gempa, yang memiliki kekakuan lateral tinggi dan kemampuan menahan gaya lateral akibat gempa atau beban angin yang terjadi. Secara umum, dinding geser adalah elemen vertikal yang dirancang untuk menahan gaya lateral secara efektif. Dalam praktiknya, sistem ini bekerja sama dengan elemen lain seperti rangka struktur dan pelat lantai untuk mentransfer dan mendistribusikan gaya lateral ke fondasi. Kekakuan lateral yang tinggi dan penempatan dinding geser secara strategis dapat meningkatkan performa struktur terhadap beban gempa, termasuk dalam mengendalikan simpangan antar tingkat yang berbahaya. Interaksi antara dinding geser dan elemen struktur lainnya memastikan bahwa bangunan bertindak secara kolektif dalam menghadapi gaya lateral, sehingga risiko kerusakan akibat gempa dapat dikurangi secara signifikan dan keselamatan bangunan dapat dijaga.