STUDI PERILAKU STRUKTUR BETON BERTULANG DENGAN LAYOUT BANGUNAN BERBENTUK L

Transkripsi

1 STUDI PERILAKU STRUKTUR BETON BERTULANG DENGAN LAYOUT BANGUNAN BERBENTUK L Riki Febriano Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Andalas, Padang, febriano.riki@yahoo.co.id Nidiasari Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Andalas, Padang, nidia@ft.unand.ac.id Jati Sunaryati Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Andalas, Padang, jati@ft.unand.ac.id Abstrak Perencanaan struktur bangunan gedung tidak beraturan umumnya didasarkan pada analisis dinamis elastis yang merupakan analisa yang paling sederhana. Pada penelitian ini direncanakan suatu gedung tidak beraturan berbentuk L dengan perencanaan menggunakan standar gempa terbaru SNI yang berlokasi di kota Padang dengan jenis tanah sedang. Dari hasil analisis dinamis elastis, respons struktur terhadap beban gempa telah memenuhi persyaratan bahwa struktur gedung yang direncanakan tersebut aman terhadap beban gempa ditinjau dari perioda alami struktur yang berada diantara batas maksimum dan minimum, jumlah ragam partisispasi massa telah melebihi minimal 90%, simpangan antar lantai tidak melebihi batas simpangan yang diizinkan. Untuk mengetahui kinerja dari struktur yang direncanakan, maka perlu dilakukan suatu analisis yang memperlihatkan perilaku struktur pada saat inelastis. Dilakukan analisis pushover dimana beban gempa yang diberikan secara incremental sehingga struktur melewati batas elastisnya. Hasil analisis pushover didapatkan nilai daktilitas struktur sebesar 2,43 dan kinerja gedung yang direncakan termasuk level immediate Occupancy yang berarti tidak tidak terjadi kerusakan yang berarti pada struktur. Kata Kunci: respon struktur, analisis dinamis, analisis pushover, kinerja gedung 1. PENDAHULUAN Respons struktur akibat gempa sangat dipengaruhi oleh bentuk bangunan itu sendiri. Bangunan dengan bentuk beraturan, sederhana, dan simetris akan berperilaku lebih baik terhadap gempa dibandingkan dengan bangunan yang tidak beraturan (Pauly dan Priestley, 1992). SNI menyatakan bahwa struktur bangunan yang memiliki sudut dalam adalah salah satu konfigurasi bangunan yang dapat mengkategorikan suatu gedung menjadi struktur beraturan ataupun tidak beraturan. Untuk mengetahui respons struktur akibat gempa,maka perlu dilakukaan analisis beban gempa yang sesuai dengan peraturan yang berlaku, Perencanaan struktur bangunan gedung tidak beraturan umumnya didasarkan pada analisa dinamik elastis yang merupakan analisa yang paling sederhana. Analisa ini tidak mampu memperhitungkan cadangan kekuatan yang ada pada struktur mulai dari terbentuknya sendi plastis pertama hingga keruntuhan yang sebenarnya. Sehingga evaluasi yang dapat memperkirakan kondisi inelastis bangunan pada saat gempa terjadi diperlukan untuk mendapatkan jaminan bahwa kinerja gedung memuaskan saat gempa Prosiding 2 nd Andalas Civil Engineering National Conference; Padang, 13 Agustus

2 Analisa pushover merupakan salah satu komponen performance based seismic design yang memanfaatkan teknik analisa non-linier berbasis komputer untuk menganalisa perilaku inelastis struktur dari berbagai macam intensitas gerakan tanah (gempa), dengan memberikan pola beban statik tertentu dalam arah lateral yang besarnya ditingkatkan secara bertahap ( incremental) sampai struktur tersebut mencapai target displacement tertentu atau mencapai pola keruntuhan tertentu. Bedasarkan hal itu direncanakan suatu struktur beton bertulang dengan layout berbentuk L yang didisain bedasarkan SNI dan dievaluasi dengan analisis statis non linier (pushover). 2. STUDI PUSTAKA 2.1 Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Berbasis Kinerja Dewobroto (2005) menjelaskan p erencanaan bangunan tahan gempa berbasis kinerja merupakan proses yang dapat digunakan untuk perencanaan bangunan baru maupun perkuatan bangunan yang sudah ada, dengan pemahaman yang realistik terhadap resiko keselamatan, kesiapan pakai dan kerugian harta benda yang mungkin terjadi akibat gempa yang akan datang. Proses perencanaan tahan gempa berbasis kinerja dimulai dengan membuat model rencana bangunan kemudian melakukan simulasi kinerjanya terhadap berbagai kejadian gempa. Setiap simulasi memberikan informasi tingkat kerusakan, ketahanan struktur, sehingga dapat memperkirakan berapa besar keselamatan, kesiapan pakai dan kerugian harta benda yang akan terjadi. Perencana selanjutnya dapat mengatur ulang resiko kerusakan yang dapat diterima sesuai dengan resiko biaya yang dikeluarkan. Sasaran kinerja terdiri dari kejadian gempa rencana yang ditentukan (earthquake hazard), dan taraf kerusakan yang diijinkan atau level kinerja ( performance level) dari bangunan terhadap kejadian gempa tersebut. Mengacu pada FEMA-273 (1997) yang menjadi acuan klasik bagi perencanaan berbasis kinerja maka kategori level kinerja struktur adalah; 1. Segera dapat dipakai (IO = Immediate Occupancy), 2. Keselamatan penghuni terjamin (LS = Life Safety), 3. Terhindar dari keruntuhan total (CP = CollapsePrevention). 2.2 Analisis Statis Non Linier (Pushover) Analisis beban statik dorong ( pushover analysis) adalah suatu analisis statik non linier 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 menyebabkan terjadinya pelelehan (sendi plastis) pertama di dalam struktur bangunan gedung, kemudian dengan peningkatan beban lebih lanjut mengalami perubahan bentuk pasca-elastis yang besar sampai mencapai kondisi plastis. Analisis pushover menghasilkan kurva pushover (Gambar 1), kurva yang menggambarkan hubungan antara gaya geser dasar (V) versus perpindahan titik acuan pada atap (D). Pada proses pushover, struktur didorong sampai mengalami leleh disatu atau lebih lokasi di struktur tersebut. Kurva pushover akan memperlihatkan suatu kondisi linier sebelum mencapai kondisi leleh dan selanjutnya berperilaku non-linier serta menunjukkan Prosiding 2 nd Andalas Civil Engineering National Conference; Padang, 13 Agustus

3 hubungan kurva beban lateral-peralihan oleh peningkatan beban statik sampai pada kondisi ultimit atau target peralihan yang diharapkan Gambar 1. Skematik Analisis Statik Beban Dorong (ATC, 2004) 3. HASIL, ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 3.1 Preliminary Design a. Properties beton Mutu Beton : K-350 Elastisitas : ,08 Mpa Poisson Ratio : 0,2 b. Jumlah Lantai : 4 lantai c. Tinggi Bangunan : 14 Meter d. Lebar Bangunan : 16 Meter e. Panjang Bangunan : 32 Meter f. Dimensi Kolom : 1. Kolom 1-2 (50x50 cm) 2. Kolom 3-4 (45x45 cm) g. Dimensi Balok : 45x30 cm h. Tebal pelat lantai : 12 cm i. Fungsi Bangunan : Gedung Perkantoran j. Mutu Tulangan Utama : 400 MPa k. Mutu Tulangan Geser : 240 MPa 3.2 Permodelan Struktur Permodelan struktur dilakukan sesuai dengan Tata Cara PerhitunganStrukturBeton untukbangunangedung(sni ). Permodelan struktur ini dilakukandengan menggunakan software analisis struktur. Prosiding 2 nd Andalas Civil Engineering National Conference; Padang, 13 Agustus

4 3.3 Hasil Analisis Pushover a. Skema distribusi sendi plastis Gambar 2. Permodelan Struktur Sendi plastis akibat momen lentur dapat terjadi pada struktur dimana beban yang bekerja melebihi kapasitas momen lentur yang ditinjau. Bedasarkan hasil analisis pushover sendi plastis pertama terjadi padaa step ke 5 terletak pada salah satu ujung balok lantai 1 dan lantai 2 yang ditunjukkan pada gambar 3 hal ini menunjukkan bahwa pada bangunan dengan layout L dengan beban gempa arah X pada bagian itulah bagian kritis pada gedung tersebut. Gambar 3. Distribusi sendi plastis pertama pada balok Hasil akhir analisis pushover pada step ke 20 menunjukkan terjadinya keruntuhan pada struktur ditandai dengan sendi plastis bewarna merah. Besarnya perpindahan 0,1301 m dan gaya geser dasar sebesar 4980,99 kn. Distribusi sendi plastis pada gedung hanya terjadi pada elemen balok dan kolom lantai dasar saja, sehingga tidak terjadi mekanisme tingkat. Hal tersebut sesuai dengan metode perencanaan kolom kuat-balok lemah (strong column weak beam). Prosiding 2 nd Andalas Civil Engineering National Conference; Padang, 13 Agustus

5 Gambar 4. Distribusi sendi plastis step 20 b. Analisa Daktilitas Struktur Selanjutnya variabel yang ditinjau adalah nilai daktilitas struktur. Pengecekan daktilitas struktur dilakukan dengan melakukan analisis pushover terhadap struktur. Beban gempa diberikan pada arah x bangunan. Titik tinjau analisa berada di pusat massa pada atap bangunan. Gambar 5. Distribusi sendi plastis Berdasarkan FEMA 273 titik leleh terjadi pada level IO-LS (Intermediate Occupancy Life Safety ). Nilai daktilitas adalah rasio perpindahan saat maksimum δ max (step19) dan perpindahan saat leleh δ y (step 8) Daktilitas (μ ) = δ max / δ yield (μ ) = 0,1867 / 0,0767 (μ ) = 2,43 Prosiding 2 nd Andalas Civil Engineering National Conference; Padang, 13 Agustus

6 c. Level Kinerja Struktur Level kinerja ditentukan bedasarkan spektrum kapasitas, dimana dalam metoda spektrum kapasitas proses dimulai dengan menghasilkan kurva hubungan gayaa perpindahan yang memperhitungkan kondisi inelastis struktur. Setelah titik kinerja struktur diketahui maka selanjutnya menentukan tingkat kinerja dari struktur dengan mengacu pada ketentuan ATC-40. Untuk menentukan titik kinerja maka perlu diinputkan data spektrum respon sebagai berikut (Ca = 0,358 dan Cv = 0,599) Hasil analisis memperlihatkan bahwa dengan metode spektrum kapasitas ATC-40 diperoleh yaitu D = 0,107 m, Vt= ,41 kg dan waktu getar alami efektif (Te) diperoleh sebesar 0,907 detik. Bedasarkan ATC-40 level kinerja struktur diperoleh dari ratio drift pada lantai atap terhadap tinggi total gedang. Gambar 6. Titik kinerja struktur Sehingga, Drift ratio = ( D / H ) = 0,,107 / 14 = 0,00764 Maximum In-elastic Drift = (D T D 1 ) / H = ( 0,107 0,0767 ) / 14 = 0,0021 Tabel 3.3 Level Kinerja Bedasarkan ATC-4 Prosiding 2 nd Andalas Civil Engineering National Conference; Padang, 13 Agustus

7 Berdasarkan ATC-40 struktur termasuk kedalam level immediate occupancy. Apabila terjadi gempa, gedung tidak mengalami kerusakan struktural dan non struktural, sehingga bangunan aman dan dapat langsung dipakai. 4. KESIMPULAN Adapun dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Hasil analisis pushoverdidapatkan nilai daktilitas aktual dari struktur sebesar 2, Level kinerja struktur bedasarkan spektrum kapasitas yaitu berada pada level ( immediate occupancy ) yaitu Apabila terjadi gempa, gedung tidak mengalami kerusakan struktural dan non struktural, sehingga bangunan aman dan dapat langsung dipakai 3. Hasil analisis pushover memperlihatkan bahwa sendi plastis pertama terjadi pada balok sesuai dengan prinsip Strong column weak Beam. DAFTAR PUSTAKA Applied Technology Council.(1996). ATC 40 - Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, Redwood City, California, U.S.A. ASCE.(2000). FEMA Prestandard And Commentary For The Seismic Rehabilitation Of Buildings,Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C. Badan Standarisasi Nasional Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI Jakarta Badan Standardisasi Nasional Standar Nasional Indonesia : Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SNI Bandung : BSN. Dewobroto, Wiryanto Sustainability Construction & StructuralEngineering Based on Professionalism. Civil Engineering National Conference.Unika Soegijapranata, Semarang Juni. Pauly, T. and Priestley, M. J. N. (1992). Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings. John Wiley & Sons.Inc. New York. Prosiding 2 nd Andalas Civil Engineering National Conference; Padang, 13 Agustus