Sistem Rangka Pemikul Momen: Konsep, Disipasi Energi, dan Daktilitas

Pendahuluan

Sistem rangka pemikul momen merupakan salah satu solusi struktur penahan gempa yang paling penting dalam rekayasa sipil modern, khususnya di negara yang termasuk dalam kawasan gempa aktif seperti Indonesia. Sistem ini mendesain hubungan antara balok dan kolom sedemikian rupa sehingga gaya lentur dan momen yang bekerja akibat beban lateral seperti gempa dapat diatasi melalui deformasi daktil tanpa menyebabkan keruntuhan total struktur. Fenomena gempa yang bersifat dinamik dan siklik membuat struktur perlu memiliki kapasitas disipasi energi dan daktilitas tinggi, sehingga selain kekuatan, kemampuan struktur untuk meneruskan deformasi juga menjadi kriteria desain utama. Pendekatan ini bukan hanya bertujuan meminimalkan kerusakan struktural, tetapi juga mengurangi risiko korban jiwa dan kerugian ekonomi akibat kehancuran bangunan. Penelitian-penelitian rekayasa struktur pada dekade terakhir menunjukkan bahwa sistem rangka pemikul momen yang direncanakan dengan prinsip yang benar memberikan keseimbangan antara kekuatan, kekakuan, dan kemampuan deformasi tanpa mengorbankan keselamatan secara keseluruhan (misalnya melalui pemodelan respons spektrum dan pendekatan nonlinear).

Definisi Sistem Rangka Pemikul Momen

Definisi Sistem Rangka Pemikul Momen Secara Umum

Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) adalah sistem struktur bangunan yang dirancang untuk menahan gaya lateral, seperti yang disebabkan oleh gempa atau angin, melalui aksi lentur dan momen pada hubungan balok, kolom. Dengan koneksi yang kaku antara balok dan kolom, gaya gempa dipikul oleh rangka tersebut bukan hanya oleh elemen pendukung lain, sehingga struktur dapat menahan pembebanan lateral tanpa kolaps secara tiba-tiba. Sistem ini memungkinkan terjadinya deformasi inelastik yang terkontrol di elemen balok sehingga gaya momen disebarkan secara efektif ke seluruh rangka. Desain sistem ini mempertimbangkan kebutuhan daktilitas, yaitu kemampuan struktur untuk mengalami deformasi besar tanpa kehilangan kekuatan secara drastis, yang merupakan kunci dalam ketahanan gempa.
Referensi definisi struktur moment frame dari literatur umum menjelaskan bahwa ini adalah susunan balok dan kolom dengan koneksi yang kuat untuk menahan gaya lateral melalui aksi lentur dan gaya geser yang bekerja secara sinergis dalam sistem rangka. ([Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org])

Definisi Sistem Rangka Pemikul Momen dalam KBBI

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), istilah rangka merujuk pada susunan atau struktur kerangka yang menopang dan memberikan bentuk suatu bangunan atau alat. Istilah pemikul momen secara teknik bisa dipahami sebagai bagian struktur yang menahan momen lentur dan gaya gaya geser akibat beban luar seperti gempa atau beban lateral lainnya. Secara terminologi formal, meskipun KBBI tidak secara spesifik menyebut “sistem rangka pemikul momen, ” pemaknaan istilahnya merujuk pada kombinasi kedua makna tersebut: sebuah rangka struktur yang secara aktif memikul momen dan gaya lentur dalam sistem bangunan. Ini berarti elemen-elemen struktur bekerja bersama untuk merespon beban lateral. Dari KBBI sendiri, makna kata rangka dan konsep pemikul yang dihasilkan dapat diinterpretasikan untuk menggambarkan fungsi SRPM dalam memberi stabilitas dan dukungan terhadap gaya horizontal. (Sumber definisi istilah berasal dari KBBI online).

Definisi Sistem Rangka Pemikul Momen Menurut Para Ahli

1. Irawan dan Tim (2013) mendeskripsikan bahwa Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) merupakan jenis SRPM yang dirancang dengan detailing khusus sehingga memiliki kemampuan daktilitas tinggi saat gempa, memungkinkan struktur mengalami deformasi besar tanpa mengalami keruntuhan mendadak. Ini dicapai melalui hubungan komponen rangka yang mampu menahan gaya lentur, geser, dan aksial secara efektif. ([Lihat sumber Disini - e-journal.uajy.ac.id])

2. Hajati & Noviansyah (2018) menyatakan bahwa SRPMK direncanakan untuk memberikan ketahanan terhadap beban lateral gempa pada bangunan yang berada pada zona kegempaan tinggi sesuai standar SNI. Struktur ini relevan dalam konteks desain bangunan tahan gempa di Indonesia. ([Lihat sumber Disini - journals.itb.ac.id])

3. Alexandro et al. (2025) dalam jurnal Teknik Sipil menjelaskan tiga jenis SRPM (Biasa, Menengah, Khusus) dibedakan berdasarkan tingkat daktilitasnya. SRPMK memiliki daktilitas penuh dan diterapkan pada wilayah gempa tinggi, memastikan deformasi inelastik yang signifikan namun tetap aman selama gempa berlangsung. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])

4. Sampakang (dipublikasi di media neliti) menjelaskan bahwa pemahaman dasar SRPM meliputi tiga variasi: SRPM Biasa, SRPM Menengah, dan SRPM Khusus yang digunakan sesuai zona gempa serta kapasitas deformasinya yang berbeda. ([Lihat sumber Disini - media.neliti.com])

Mekanisme Disipasi Energi pada SRPM

Salah satu alasan utama penggunaan sistem rangka pemikul momen adalah kemampuannya untuk mendisipasi energi gempa yang bekerja pada struktur. Pada saat gempa terjadi, gaya lateral yang tinggi menyebabkan struktur mengalami deformasi, dan melalui mekanisme plastifikasi di ujung balok dan sambungan balok-kolom, energi gempa diubah menjadi deformasi inelastik yang terkontrol sehingga mengurangi energi yang diteruskan ke komponen lain. Hal ini dikenal sebagai mekanisme disipasi energi hysteresis, di mana setiap siklus pembebanan gempa menghasilkan loop hysteresis yang menunjukkan kapasitas struktur untuk menyerap energi melalui deformasi berulang. Karakteristik inilah yang memberikan struktur SRPM keunggulan utama dalam tahan gempa dibanding sistem lain seperti rangka geser atau bracing sederhana.
Model disipasi energi ini dijelaskan pada studi-studi khusus tentang desain moment resisting frame modern, yang menunjukkan bahwa deformasi plastis yang aman di area tertentu dapat menurunkan gaya internal dan meratakan respon struktur selama gempa. ([Lihat sumber Disini - sciencedirect.com])

Selain itu, penelitian lain juga menunjukkan bahwa desain yang memasukkan elemen seperti damper atau link yang dapat diganti dapat meningkatkan disipasi energi dan kapasitas daktilitas struktur lebih lanjut tanpa mempengaruhi kekakuan awal frame secara signifikan. ([Lihat sumber Disini - researchgate.net])

Perilaku Daktil Struktur Rangka

Perilaku daktil adalah kemampuan struktur untuk mengalami deformasi besar tanpa kehilangan kekuatan secara drastis, dan ini merupakan salah satu parameter kunci dalam desain tahan gempa. Dalam konteks SRPM, tingkat daktilitas berbeda tergantung pada jenis sistem: SRPMK memiliki daktilitas tinggi hingga penuh, sedangkan SRPMM memiliki daktilitas menengah dan SRPMB memiliki daktilitas paling rendah. Ketiga jenis ini ditentukan berdasarkan standar desain dan kebutuhan zona kegempaan yang direncanakan. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])

Daktilitas penting karena gempa menghasilkan pembebanan siklik; struktur yang mampu berdeformasi tanpa kehilangan kapasitas beban menunjukkan performa lebih baik dalam menghadapi gempa berulang. Dalam SRPMK, hubungan balok, kolom didetailkan untuk memungkinkan pembentukan sendi plastik yang terkendali di balok sebelum kolom mengalami keruntuhan, memenuhi prinsip desain strong column, weak beam yang menjamin kolom lebih kuat daripada balok untuk mencegah runtuhnya lantai. ([Lihat sumber Disini - e-journal.uajy.ac.id])

Klasifikasi Sistem Rangka Pemikul Momen

Sistem Rangka Pemikul Momen diklasifikasikan menjadi tiga berdasarkan tingkat daktilitas dan kinerja terhadap beban gempa:

1. SRPM Biasa (SRPMB), memiliki daktilitas rendah dan lebih cocok untuk zona gempa rendah serta desain yang menekankan kekuatan daripada deformasi plastis.

2. SRPM Menengah (SRPMM), sistem dengan tingkat daktilitas dan deformasi sedang, cocok untuk zona gempa menengah sampai menengah tinggi.

3. SRPM Khusus (SRPMK), memiliki daktilitas penuh dan persyaratan detailing yang ketat untuk memastikan kemampuan disipasi energi tinggi dan kontrol deformasi inelastik. SRPMK ini digunakan pada daerah dengan risiko gempa tinggi sesuai standar desain bangunan tahan gempa Indonesia. ([Lihat sumber Disini - sipil.ejournal.web.id])

Peran SRPM dalam Ketahanan Gempa

Sistem Rangka Pemikul Momen memainkan peran penting dalam ketahanan gempa suatu bangunan karena beberapa alasan pertama, struktur ini meningkatkan kapasitas disipasi energi melalui deformasi plastis yang terkendali sehingga mengurangi gaya gempa yang diteruskan ke komponen lain. Kedua, sistem ini dirancang untuk memenuhi standar gempa yang mengutamakan kemampuan deformasi dan mobilitas frame sehingga risiko keruntuhan total dapat diperkecil.

Di banyak wilayah gempa tinggi, seperti daerah di Indonesia yang termasuk dalam Zona 5, 6 menurut peta gempa nasional, penggunaan SRPMK menjadi persyaratan desain untuk memastikan bangunan memiliki kemampuan untuk menahan pembebanan gempa besar tanpa kehilangan fungsi dasar dan keselamatan penghuni. ([Lihat sumber Disini - journals.itb.ac.id])

Kinerja SRPM terhadap Beban Lateral

Saat beban lateral seperti gempa bekerja pada bangunan, SRPM menunjukkan respons berupa deformasi lateral yang disebabkan oleh gaya lentur pada hubungan balok, kolom. Analisis respons struktur menggunakan metode dinamik respons spektrum atau pushover nonlinear menunjukkan pola deformasi yang terdistribusi di seluruh frame, menunjukkan kemampuan struktur menahan gaya horizontal serta mengontrol displacements dan drift antar lantai. Pendekatan desain seperti ini membantu memastikan bahwa struktur dapat tetap berdiri dengan deformasi yang terkontrol tanpa keruntuhan akut.

Dalam studi numerik lain, SRPM menunjukkan peningkatan performa terhadap beban lateral dengan kapasitas deformasi dan kontrol perpindahan yang lebih baik dibanding sistem lain yang kurang daktil. ([Lihat sumber Disini - iieta.org])

Kesimpulan

Sistem Rangka Pemikul Momen adalah salah satu sistem struktur tahan gempa yang teruji dalam merespon gaya lateral akibat gempa melalui mekanisme lentur dan momen pada hubungan balok, kolom yang kuat. Sistem ini dirancang untuk memberikan kapasitas disipasi energi tinggi dan perilaku daktil struktur yang unggul, terutama pada tipe khusus (SRPMK). Klasifikasi sistem ini terdiri dari SRPM Biasa, Menengah, dan Khusus, masing-masing ditentukan sesuai kebutuhan desain dan zona kegempaan. Perilaku daktil dan disipasi energi yang efektif memungkinkan struktur untuk mengalami deformasi lebih besar tanpa kehilangan kapasitas beban secara drastis, sehingga memberikan ketahanan yang lebih baik terhadap gempa kuat. Relevansi penggunaan SRPM, khususnya SRPMK, sangat penting bagi wilayah rawan gempa seperti Indonesia karena memberikan kombinasi kekuatan, deformasi, dan keselamatan yang optimal saat menghadapi beban lateral dinamik.