STUDI PERENCANAAN BERBASIS PERPINDAHAN: Metode Direct-Displacement Based Design Studi Kasus pada Rangka Beton Bertulang Bertingkat Rendah

Transkripsi

1 STUDI PERENCANAAN BERBASIS PERPINDAHAN: Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah Yosafat Aj Pranata Jurusan Teknk Spl, Unverstas Krsten Maranatha Jl. Prof. drg. Sura Sumantr MPH. 65 Bandung emal : yosafat.ap@eng.maranatha.edu ABSTRAKSI Banyak daerah d Indonesa dkelompokkan ke dalam daerah dengan tngkat kegempaan sedang sampa tngg. Dengan demkan pemodelan dan analss gedung tahan gempa menjad popular dan pentng. Konsep yang sekarang sedang berkembang yatu Performance Based Desgn dgunakan dalam tulsan n. Gedung beraturan 2 dan 10 lanta yang merupakan sstem rangka pemkul momen khusus drencanakan dan devaluas dengan Drect Dsplacement Desgn dan Pushover Analyss. Gaya geser dasar ultmt yang dperoleh dar drect dsplacement desgn dbandngkan dengan gaya geser yang dperoleh dar pushover analyss. Perbandngan T eff yang dperoleh dar drect dsplacement desgn dan pushover analyss juga damat. Kata kunc: Drect Dsplacement-Based Desgn, Pushover Analyss, gedung beraturan ABSTRACT The most terrtores n Indonesa are categorzed nto moderate and heavy sesmc zone. Consequently the modelng and analyss of sesmc resstant buldng n Indonesa become popular and mportant. The current trend of sesmc resstant buldng concept, whch s Performance-Based Desgn, s used. Open frame buldng wth specal moment resstng frame system, two-stores and ten-stores, regular renforced concrete buldng, that s used n ths study, s desgned and evaluated usng Drect Dsplacement-Based Desgn and Pushover Analyss. The ultmate base shear obtaned from the drect dsplacement-based desgn method s compared to the base shear obtaned from the pushover analyss. A comparson of T eff between the result from the drect dsplacement-based desgn method and the pushover analyss s studed. Key words: Drect Dsplacement-Based Desgn, Pushover Analyss, Regular Buldng. 1. PENDAHULUAN Perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa d negara Indonesa menjad suatu hal yang sangat pentng mengngat sebagan besar wlayah Indonesa terletak dalam wlayah gempa dengan ntenstas moderat hngga berat. Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 99

2 Beberapa metode analss untuk perencanaan struktur bangunan gedung tahan gempa, bak tu elastk (lnear) dan nelastk (nonlnear) dapat dgunakan untuk mempredks perlaku struktur terhadap beban lateral. Metode analss elastk melput analss statk ekvalen (lnear statc ekuvalent) dan analss respons spektrum (lnear dynamc response spectrum), sedangkan metode analss nelastk melput analss beban dorong (statc nonlnear pushover analyss) dan analss rwayat waktu (nelastc dynamc tme hstory analyss). Trend terbaru perencanaan bangunan tahan gempa saat n adalah perencanaan berbass knerja. Konsep perencanaan berbass knerja merupakan kombnas dar aspek tahanan (strengh lmt state) dan aspek layan (servceablty lmt state). Aspek tahanan merupakan metode perencanaan ddasarkan persyaratan tahanan struktur, apabla struktur bangunan telah memenuh semua persyaratan tahanan maka struktur dapat dterma layak operas. Aspek layan (knerja batas layan) struktur bangunan gedung dtentukan oleh smpangan antar tngkat akbat pengaruh gempa nomnal, untuk membatas terjadnya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebhan, d sampng untuk mencegah kerusakan non-struktur. Smpangan antar tngkat dhtung dar smpangan struktur bangunan gedung tersebut akbat pengaruh gempa nomnal yang telah dbag dengan faktor skala. Knerja batas ultmt struktur bangunan gedung dtentukan oleh smpangan dan smpangan antar-tngkat maksmum struktur bangunan gedung akbat pengaruh Gempa Rencana, untuk membatas kemungknan terjadnya keruntuhan struktur bangunan gedung yang dapat menmbulkan korban jwa manusa dan mencegah benturan berbahaya antar gedung atau antar bagan struktur bangunan gedung yang dpsah dengan sela dlatas (Mangkoesoebroto, 2004). Pada saat n, dkenal tga metode perencanaan berbass knerja, yatu metode capacty spectrum (ATC-40, 1996), metode N2 (Fajfar, 2000) dan metode drect-dsplacement based desgn (Prestley, 2000). Model gedung yang dgunakan dalam penulsan n adalah gedung beton bertulang dengan sstem rangka pemkul momen khusus, dua lanta dan sepuluh lanta, beraturan. Selanjutnya dlakukan evaluas perlaku sesmk dengan menggunakan metode drect dsplacement-based desgn [Prestley, 2000] dan metode analss pushover sesua (ATC-40 ATC-40, 1996) Tujuan Penulsan 100 Tujuan penulsan adalah sebaga berkut : 1. Melakukan desan dan evaluas perlaku sesmk struktur gedung beton bertulang dengan metode drect-dsplacement based desgn. 2. Melakukan evaluas perlaku sesmk struktur gedung beton bertulang dengan menggunakan analss pushover Ruang Lngkup Penulsan Penulsan menggunakan batasan masalah sebaga berkut : 1. Pemodelan struktur berupa gedung beton bertulang beraturan. 2. Model gedung yang dtnjau adalah dua lanta dan sepuluh lanta. 3. Struktur menggunakan sstem rangka pemkul momen khusus. 4. Fungs gedung untuk perkantoran. 5. Gedung ddesan terletak pada wlayah gempa 6 jens tanah keras d Indonesa. 6. Pembebanan gempa menggunakan pembebanan sesua Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung [SNI , 2002]. 7. Pemodelan, analss dan desan menggunakan program ETABS Nonlnear. 8. Analss pushover menggunakan program ETABS Nonlnear. Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

3 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Metode Drect Dsplacement Based Desgn Konsep perencanaan struktur berbass perpndahan (drect dsplacement-based desgn) dengan metode Prestley [Prestley, 2000] menggunakan langkah-langkah sebaga berkut, (1) Menentukan Knerja Bangunan Langkah pertama menentukan knerja. Sasaran knerja dapat dlhat pada Gambar 1. Gambar 1. Sasaran Knerja Gempa untuk bangunan (Prestley, 2000) (2) Menentukan Batas Drft Batas drft yang dgunakan dalam perencanaan dtentukan dengan mengambl nla yang lebh kecl antara drft maksmum yang djnkan sesua peraturan dengan drft yang dhtung berdasarkan regangan materal (Julanto, 2004). Nla drft perlu dbatas agar kerusakan struktural maupun non-struktural yang terjad sesua dengan yang dkehendak oleh perencana. Drft rencana, dapat dhtung dengan persamaan berkut, θd = θ y + θ p θc (1) dmana : θ d = drft rencana θ = drft leleh y θ p θ c = drft plasts = drft maksmum yang djnkan peraturan Perhtungan tentang drft plasts dan curvature maksmum selengkapnya dapat dlhat pada peneltan yang telah dlakukan Julanto (Julanto, 2004). Panjang send plasts pada balok atau kolom dapat dhtung dengan persamaan berkut (Prestley, 1992) : lp = 0,08l+ 0,022 db. f y (2) Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 101

4 dmana : l d b f y = bentang elemen dtnjau = dameter tulangan = tegangan leleh tulangan dalam MPa Gambar 2. Dagram regangan untuk penampang perseg beton bertulang Panjang send plasts dperkrakan sebesar setengah tngg penampang elemen yang dtnjau. Drft leleh dhtung dengan persamaan berkut : lb θ y = 0, 5ε y (3) hb dmana : θ y = drft leleh ε y = regangan leleh tulangan = tngg penampang balok h b Kekakuan secara proporsonal bergantung pada kekuatan, sedangkan curvature leleh tdak bergantung pada kekuatan, sepert dapat dlhat pada Gambar Gambar 3. Dagram momen-curvature Besarnya daktltas-drft ( μ θ ) dapat dhtung dengan persamaan berkut : μ θ = θ + θ / θ ( ) (4) y p y Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

5 dmana nla daktltas-drft antara 4 μ θ 6. (3) Menghtung Perpndahan Rencana Struktur Perpndahan lateral pada setap tngkat untuk struktur rangka menurut Loedng et.al (1998) dapat dhtung dengan persamaan berkut : untuk n < 4, Δ = θd. h (5) untuk 4 n < 20, 0,5( n 4) h Δ = θd. h 1 16hn (6) untuk n 20, 0,5h Δ = θd. h 1 hn (7) dmana : Δ θ d n h h n = perpndahan lateral lanta ke- = drft rencana = jumlah lanta = tngg lanta ke- dar dasar = tngg lanta ke-n Struktur berderajat kebebasan banyak (mult degree of freedom/mdof) yang ddealsaskan menjad struktur berderajat kebebasan tunggal (sngle degree of freedom/sdof) sederhana mash dapat dpredks responnya dengan cukup bak. Oleh karena tu struktur berderajat kebebasan banyak dalam metode Prestley dnyatakan dalam struktur berderajat kebebasan tunggal ekvalen sebaga struktur penggant [Prestley, 2000]. Gambar 4. Smulas SDOF Besarnya perpndahan rencana struktur dapat dhtung dengan menggunakan persamaan berkut : m. Δ 2 Δd = (8) m. Δ dmana : Δ d = perpndahan struktur SDOF ekvalen m = massa lanta ke- (4) Menghtung Massa Efektf, Tngg Efektf, dan Daktltas Struktur Parameter-parameter yang dbutuhkan dalam mengdentfkaskan struktur SDOF ekvalen yatu massa efektf, tngg efektf dan daktltas struktur dapat dhtung setelah perpndahan struktur SDOF ekvalen dketahu. Massa efektf untuk struktur SDOF ekvalen adalah, Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn 103 Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata)

6 m e = dmana : m. Δ Δ m e d = massa efektf struktur SDOF ekvalen (9) Tngg efektf untuk struktur SDOF ekvalen dapat dhtung dengan persamaan berkut, m. Δ. h h e = (10) m. Δ dmana he = tngg efektf struktur SDOF ekvalen = tngg lanta ke- dar dasar h Besarnya perpndahan leleh struktur pada tngg efektf dapat dhtung dengan persamaan berkut, Δ y = θ y. he (11) dmana : = perpndahan leleh struktur SDOF ekvalen Δ y Daktltas struktur dapat dhtung dengan membag perpndahan struktur dengan perpndahan leleh sebaga berkut : Δd μ = (12) Δ y (5) Menghtung Redaman Ekvalen Stud menggunakan beberapa metode perhtungan untuk mendapatkan nla redaman ekvalen, yatu sebaga berkut : a. Redaman Prestley (Prestley, 2000) Gambar 5. Redaman ekvalen (Prestley, 2000) b. Redaman Ekvalen SEAOC (SEAOC, 1999) SEAOC menetapkan redaman ekvalen untuk setap tngkat knerja struktural, besarnya dapat dlhat pada Tabel 1 sebaga berkut : 104 Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

7 Tabel 1. Redaman Ekvalen Untuk Setap Tngkat Knerja Struktur. Tngkat Knerja SP-1 SP-2 SP-3 SP-4 5% 18% 25% 28% c. Redaman Shbata-Sozen (Nagao, T., Muka, H., dan Nshkawa, D.) Redaman ekvalen dhtung menurut persamaan sebaga berkut, 1 ξ eq = 0,2(1 ) + ξ el (13) μ d. Redaman ATC-55 (ATC-55, 2001) Redaman ekvalen dhtung menurut persamaan sebaga berkut, 1 1 ξ eq = 1 + ξ el (14) 4 μ (6) Menghtung Waktu Getar Efektf dan Kekakuan Efektf Hubungan antara spektra percepatan dan spektra perpndahan dapat dnyatakan dalam persamaan berkut : S 2 a = ω. Sd (15) ω = 2π (16) T maka dapat dhtung, 2 T Sd = S 2 a (17) 4π Persamaan tersebut datas dapat juga dtuls dalam bentuk persamaan berkut, 2 T Δ( T, ξ ) = S a( T,ξ ) (18) 4π 2 dmana : S a = spektra percepatan Sd = spektra perpndahan ω = frekuens alam Δ ( T,ξ ) = perpndahan untuk waktu getar T dan redaman ξ % S a ( T, ξ ) = percepatan untuk waktu getar T detk dan redaman ξ % T = waktu getar Perencanaan berbass perpndahan menggunakan spektra perpndahan dengan redaman tertentu. Perencanaan berbass perpndahan menggunakan beberapa spektra perpndahan dengan beberapa nla redaman. Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 105

8 Gambar 6. Respons spektra perpndahan desan Waktu getar efektf dapat dhtung dengan persamaan berkut, 1 2 Δd 2 + ξ T eff = p Δ (,5) 7 (19) p dmana : T eff = waktu getar efektf p Δ ( p,5) ξ = waktu getar referens = perpndahan untuk waktu getar p dan redaman 5 % = redaman struktur, yang merupakan redaman ekvalen Perencanaan berbass perpndahan menggunakan kekakuan efektf (K eff ) atau secant stffness pada saat perpndahan ultmt (Δ u ) dmana struktur sudah mengalam respon nelasts. Kurva hsteress dapat dmodelkan secara b-lnear sepert pada Gambar 7. Gambar 7. Kekakuan efektf struktur Besarnya kekakuan efektf pada saat perpndahan ultmt dapat dcar dengan melakukan nvers persamaan perode alam untuk struktur berderajat kebebasan tunggal yatu sebaga berkut, T menjad, m e eff = 2π (20) Keff K eff dmana : 2 4 π. me 2 Teff = (21) K eff = kekakuan efektf 106 Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

9 (7) Menghtung Gaya Geser Dasar Dengan melhat Gambar 7, besarnya gaya geser dasar ultmt pada saat perpndahan ultmt dapat dperoleh dengan persamaan berkut : Vu = Keff. Δ d (22) Karena gaya geser dasar yang dpaka dalam perencanaan adalah gaya geser dasar pada saat leleh pertama, maka dasumskan gaya geser dasar ultmt dkoreks menjad gaya geser dasar pada saat leleh pertama dengan cara membagnya dengan faktor kuat lebh total struktur, Vu V = f (23) Besarnya faktor kuat lebh total struktur menurut SNI adalah, f = f1. f2 (24) f 1 = 1,6 (25) f 2 = 0,83 + 0,17μ (26) dmana : V u = gaya geser dasar ultmt V = gaya geser dasar rencana f = faktor kuat lebh total struktur f 1 = faktor kuat lebh beban dan bahan akbat penentuan pembebanan dan dmens penampang yang berlebhan f 2 = faktor kuat lebh struktur akbat redstrbus gaya karena pembentukan send plasts yang tdak bersamaan μ = daktltas struktur Gaya geser dasar rencana yang ddapat kemudan ddstrbuskan ke tap lanta secara proporsonal dengan besarnya massa dan perpndahan lateral pada setap lanta sepert pada persamaan berkut : m. Δ F = V (27) m. Δ dmana : = dstrbus gaya geser dasar lanta ke-. F 2.2. Analss Pushover Analss pushover adalah suatu analss statk nonlner d mana pengaruh Gempa Rencana terhadap struktur bangunan gedung danggap sebaga beban-beban statk yang menangkap pada pusat massa masng-masng lanta, yang nlanya dtngkatkan secara berangsur-angsur sampa melampau pembebanan yang menyebabkan terjadnya pelelehan (send plasts) pertama d dalam struktur bangunan gedung, kemudan dengan penngkatan beban lebh lanjut mengalam perubahan bentuk pasca-elastk yang besar sampa mencapa konds plastk. Tujuan dar analss beban dorong adalah mengevaluas perlaku sesmk struktur terhadap beban Gempa Rencana, yatu memperoleh nla μ Δ aktual dan R aktual struktur, memperlhatkan kurva kapastas (capacty curve) dan memperlhatkan skema kelelehan (dstrbus send plasts) yang terjad. Tahapan analss sebaga berkut : Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 107

10 (1) Menentukan tpe dan besar beban. a. Beban Gravtas, yatu dgunakan tpe beban mat (DL) yang tdak dskalakan lag dan beban hdup (LL) yang dskalakan 30%. b. Kontrol peralhan. Pola beban yang dgunakan adalah pola beban arah utama gedung yang tdak dskalakan lag. (2) Analss Pushover. Dar analss n ddapat kurva kapastas yang menunjukkan hubungan gaya geser dasar terhadap peralhan, yang memperlhatkan perubahan perlaku struktur dar lner menjad non-lner, berupa penurunan kekakuan yang dndkaskan dengan penurunan kemrngan kurva akbat terbentuknya send plasts pada kolom dan balok Propert Send Pemodelan send dgunakan untuk mendefnskan perlaku nonlner forcedsplacement dan/atau momen-rotas yang dapat dtempatkan pada beberapa tempat berbeda d sepanjang bentang balok atau kolom. Pemodelan send adalah rgd dan tdak memlk efek pada perlaku lner pada member. Dalam stud n, elemen kolom menggunakan tpe send default-pmm, dengan pertmbangan bahwa elemen kolom terdapat hubungan gaya aksal dengan momen (dagram nteraks P-M). Sedangkan untuk elemen balok menggunakan tpe send default-m3, dengan dengan pertmbangan bahwa balok efektf menahan momen dalam arah sumbu kuat (sumbu- 3), sehngga dharapkan send plasts terjad pada balok (Pranata, 2005) Dstrbus Send Plasts Gambar 8. Default-M3 dan Default-PMM Secara gars besar, evaluas analss beban dorong dlakukan untuk mendapatkan urutan mekansme kelelehan, tujuan yang dharapkan adalah send plasts hanya terjad pada elemen balok dan elemen kolom lanta dasar. Send plasts akbat momen lentur terjad pada struktur jka beban yang bekerja melebh kapastas momen lentur yang dtnjau. Send plasts pada model struktur terjad pada elemen balok dan kolom. Sesua dengan metode perencanaan kolom kuat-balok lemah, maka untuk desan pada struktur bangunan gedung berdaktltas penuh, mekansme tngkat tdak dperkenankan terjad Metode Capacty Spectrum (ATC-40) Metode capacty spectrum adalah metode yang dgunakan pada program ETABS. Dar hasl output program n dapat dperoleh parameter ttk knerja struktur. Konsep desan knerja struktur metode capacty spectrum pada dasarnya merupakan prosedur yang dlakukan 108 Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

11 untuk mendapatkan peralhan aktual struktur gedung. Peralhan aktual yang ddapatkan dar hasl n menunjukkan besar smpangan atap struktur. Perbandngan antara smpangan atap struktur terhadap tngg total struktur menunjukkan knerja struktur. Tahapan desan knerja struktur dengan metode capacty spectrum sesua ATC-40 adalah sebaga berkut, (1) Melakukan konvers kurva kapastas hasl analss beban dorong menjad capacty spectrum. (2) Menentukan Performance Pont, yatu dengan melakukan plot demand spectrum dengan nla dampng 5% sesua dengan konds tanah dan wlayah gempa, kemudan menggabungkan demand spectrum dengan capacty spectrum untuk menentukan performance pont. (3) Mengubah performance pont menjad smpangan atap global. 3. STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN 3.1. Asums Desan Gedung Dua Lanta Model gedung dengan sstem struktur rangka balok-kolom, 2 lanta, fungs untuk perkantoran (I = 1). Gedung terletak d wlayah gempa 6 d Indonesa, dengan jens tanah keras. Tngg masng-masng lanta adalah 3,4 meter, jumlah bentang 3x3 5 meter. Mutu beton yang dgunakan adalah fc 25 MPa, mutu baja fy 400 MPa, fys 240 MPa (balok) dan fys 400 MPa (kolom). Pelat menggunakan tebal 130 mm, dengan beban mat (SDL) untuk pelat lanta 140 kg/m², beban hdup pelat 250 kg/m² (lanta) dan 100 kg/m² (atap). Dmens dan ukuran penampang sebaga berkut : a. Kolom, menggunakan dmens 300x300 mm². b. Balok, menggunakan dmens 300x500 mm² (lanta), 300x400 mm² (atap) Gedung Sepuluh Lanta Model gedung dengan sstem struktur rangka balok-kolom, 10 lanta, fungs untuk perkantoran (I = 1). Gedung terletak d wlayah gempa 6 d Indonesa, dengan jens tanah keras. Tngg lanta dasar 4 meter, tngg lanta ,6 meter, jumlah bentang 3x3 8 meter. Mutu beton f ' c = 30 MPa, mutu baja f y = 400 MPa, f ys = 240 MPa (Balok) dan f ys = 400 MPa (Kolom). Pelat menggunakan tebal 120 mm, dengan beban mat (SDL) untuk pelat lanta 140 kg/m², beban hdup pelat 250 kg/m² (lanta) dan 100 kg/m² (atap). Dmens dan ukuran penampang sebaga berkut : a. Kolo m, lanta 1-5 : 800x800 mm², lanta 6-10 : 700x700 mm². b. Balok nduk : 400x600 mm² (seluruh lanta). c. Balok anak : 300x600 mm² (seluruh lanta) Model Struktur Model struktur gedung yang dgunakan pada stud n adalah termasuk kedalam kategor beraturan (smetrs) (SNI , 2002). Tampak atas dan model tga dmens gedung sepert terlhat pada Gambar 9 sebaga berkut : Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 109

12 (a). Tampak atas gedung. (b).gedung 2 lanta. Gambar 9. Tampak atas dan model 3D gedung 2 lanta (a). Tampak atas. (b). Model 3D. Gambar 10. Tampak atas dan model 3D gedung 10 lanta Kombnas pembebanan untuk desan dalam penulsan n adalah : 1. 1,4DL 2. 1,2DL + 1,6LL 3. 1,2DL + f.ll ± E, d mana : f = 0,5 karena L < 500 kg/m² 4. 0,9DL ± E 3.2. Pemodelan dan Analss Pemodelan struktur dlakukan dengan program ETABS Nonlnear untuk mengetahu karakterstk dnamk struktur gedung. Hasl analss untuk 3 ragam pertama untuk gedung dua lanta dtamplkan dalam Tabel 2. Tabel 2. Modal Partcpatng mass rato gedung 2 lanta Ragam T (detk) UX UY RZ Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

13 Sedangkan untuk gedung sepuluh lanta hasl analss untuk 3 ragam pertama untuk gedung dua lanta dtamplkan dalam Tabel 3. Tabel 3. Modal Partcpatng mass rato gedung 10 lanta Ragam T (detk) UX UY RZ Metode Drect Dsplacement-Based Desgn Perhtungan sesua tahapan dengan metode drect dsplacement-based desgn dlakukan secara manual. Perhtungan redaman ekvalen menggunakan empat redaman ekvalen yang berbeda-beda yatu redaman ekvalen Prestley, redaman ekvalen menurut SEAOC, redaman ekvalen menurut ATC-55 dan model redaman ekvalen Shbata-Sozen. Hasl perhtungan metode drect dsplacement-based desgn untuk masng-masng tpe gedung selengkapnya dtamplkan dalam Tabel 4 dan Tabel 5. Tabel 4. Metode drect dsplacement-based desgn Gedung 2 Lanta Keterangan Redaman Prestley SEAOC ATC-55 Shbata θ y θ d μ d Δ d (m) m e (kg) h e (m) Δ y (m) μ ξ (%) T eff (detk) K eff (kg/m) V u (kg) V (kg) Kemudan dhtung gaya geser dasar masng-masng lanta. Dstrbus gaya geser dasar tap lanta proporsonal dengan perpndahan lateral tap lanta. Hasl perhtungan selengkapnya untuk masng-masng tpe gedung dtamplkan dalam Tabel 6 dan Tabel 7. Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 111

14 Tabel 5. Metode drect dsplacement-based desgn Gedung 10 Lanta Keterangan Redaman Prestley SEAOC ATC-55 Shbata θ y θ d μ d Δ d (m) m e (kg) h e (m) Δ y (m) μ ξ (%) T eff (detk) K eff (kg/m) V u (kg) V (kg) Tabel 6. Dstrbus gaya geser d asar gedung 2 lanta Lanta m m. Δ F (kg) Redaman Prestley SEAOC ATC-55 Shbata Total Tabel 7. Dstrbus g aya geser dasar gedung 10 lanta Lanta m m. Δ F (kg) Redaman Prestley SEAOC ATC-55 Shbata Total Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

15 Selanjutnya dlakukan desan perhtungan penulangan struk tur dengan konsep desan kapastas berdasarkan gaya-gaya dalam yang dperole h dar hasl analss Analss Pushover Struktur gedung ddesan berdasarkan sstem rangka pemkul momen khusus (SRPMK), dengan fakto r daktltas ( μ Δ ) 5,2 dan faktor reduks gempa (R) 8,5. Penjelasan lebh lanjut mengena perhtungan dan hasl analss pushover dapat dlhat pada peneltan yang telah dlakukan oleh Pranata [Pranata, 2005]. Spektrum respons Gempa Rencana 500 tahun dapat dlhat pada Gambar Wlayah 6 Tanah Keras C T Gambar 10. Spektrum respon Gempa Rencana Dar hasl analss berdasarkan Peraturan Indonesa (SNI 1726, 2002) dperoleh gaya geser dasar elastk sepert terlhat pada Tabel 8. Tabel 8. Gaya geser dasar elastk (SNI 1726, 2002) Gedung Keterangan 2 lanta 10 lanta Gaya geser dasar elastk (kg) 32172, ,38 Kemudan dlakukan analss pushover pada masng-masng tpe gedung untuk mengetahu perlaku sesmk struktur. Dar hasl analss dperoleh kurva kapastas dan skema kelelehan (dstrbus send plasts). Hasl analss pushover menunjukkan bahwa model gedung yang dtnjau dstrbus send plasts hanya terjad pada elemen balok dan kolom lanta dasar. Send plasts yang terjad mash termasuk dalam kategor LS-CP (ATC-40, 1996), artnya gedung yang ddesan dalam stud n mash memenuh persyaratan, karena gedung ddesan untuk perkantoran. Hasl analss berupa kurva kapastas dtamplkan pada Gambar 11 dan Gambar 12, serta skema kelelehan/dstrbus send plasts yang terjad pada elemen balok dan kolom lanta dasar selengkapnya dtamplkan dalam Tabel 9 dan tabel 10. Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 113

16 Gambar 11. Kurva kapastas hasl analss pushover gedung 2 lanta Gambar 12. Kurva kapastas hasl analss pushover gedung 10 lanta 114 Tabel 9. Dstrbus send plasts gedung 2 lanta Step Dspl. Base Force (m) (kg) A-B B-IO IO-LS LS-CP SUM Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

17 Hasl evaluas knerja berdasarkan klasfkas keamanan sesua deformaton lmt ATC-40 (ATC-40, 1996) menunjukkan bahwa struktur gedung termasuk dalam kategor damage control. Peralhan atap pada ttk knerja yang dperoleh yatu 0,077 meter (gedung 2 lanta) dan 0,332 meter (gedung 10 lanta). Nla redaman efektf yang dperoleh adalah 21,1% (gedung 2 lanta) dan 29,2% (gedung 10 lanta), hal n menunjukkan bahwa nla redaman efektf hasl analss pushover mash lebh kecl dar batasan redaman efektf maksmum yang djnkan yatu 40%. Hasl selengkapnya dtamplkan dalam Tabel 11. Tabel 10. Dstrbus send plasts gedung 10 lanta Dspl. Base Force Step A-B B-IO IO-LS LS-CP SUM (m) (kg) Tabel 11. Evaluas knerja struktur sesua ATC-40 Gedung Gaya Geser Hasl analss pada performance pont Dasar (kg) V (kg) D (m) β eff (%) T eff (detk) 2 lanta 32172, ,4 0,077 21,1 0, lanta , ,1 0,332 29,2 4, Pembahasan Hasl analss dengan metode drect dsplacement-based desgn dan analss pushover berupa peralhan atap dtamplkan pada Gambar 13 dan Gambar 14. Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata) 115

18 Gambar 13. Peralhan atap gedung 2 lanta Gambar 14. Peralhan atap gedung 10 lanta Dar Gambar 13 dan Gambar 14 dapat dlhat bahwa pada perencanaan dengan metode drect dsplacement-based desgn, redaman ekvalen shbata menghaslkan peralhan palng besar. Secara keseluruhan, peralhan hasl dar perencanaan dengan metode drect dsplacement-based desgn tdak melampau peralhan hasl dar analss pushover. Hasl analss dengan metode drect dsplacement-based desgn dan analss pushover berupa gaya geser dasar dan waktu getar T eff dtamplkan pada Tabel 12. Gedung 2 Lanta 10 Lanta Tabel 12. Gaya geser dasar dan waktu getar efektf Hasl Drect-Dsplacement Based Desgn Analss Pushover Redaman (Performance Pont) Prestley SEAOC ATC-55 Shbata Gaya Geser Dasar (kg) 11856, , , , ,4 T eff (detk) 3,48 3,62 2,63 2,50 0,948 Gaya Geser Dasar (kg) 80708, , , , ,1 T eff (detk) 11, ,5996 8,2755 7,8590 4, Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :

19 4. KESIMPULAN Kesmpulan yang dapat dambl dar stud n sebaga berkut : 1. Perencanaan dengan metode drect dsplacement-based desgn, model redaman Shbata- Sozen menghaslkan gaya geser palng besar. 2. Perencanaan dengan metode drect dsplacement-based desgn, model redaman ekvalen Shbata-Sozen menghaslkan peralhan palng besar.. 3. Model struktur gedung beraturan (smetrs), struktur berderajat kebebasan banyak (mult degree of freedom) yang ddealsaskan menjad struktur berderajat kebebasan tunggal sederhana (sngle degree of freedom) mash dapat dpredks responnya dengan cukup bak. Oleh karena tu struktur berderajat kebebasan banyak dnyatakan dalam struktur berderajat kebebasan tunggal ekvalen sebaga struktur penggant. 4. Metode drect dsplacement-based desgn cukup rasonal dgunakan pada model struktur gedung beraturan. 5. Hasl analss pushover menunjukkan bahwa Send plasts hanya terbentuk pada elemen balok dan elemen kolom lanta dasar, sehngga mekansme tngkat tdak terjad. 6. Hasl analss pushover menunjukkan bahwa nla redaman efektf belum melampau batasan yang djnkan, artnya struktur gedung sesua dengan krtera bangunan baru. 7. Gedung termasuk kategor tngkat knerja Damage Control, artnya gedung berada dalam kategor range antara Immedate Occupancy dan Lfe Safety. Dalam kategor n pemodelan bangunan baru dengan beban gempa rencana dengan nla beban gempa yang peluang dlampaunya dalam rentang masa layan gedung 50 tahun adalah 10%. DAFTAR PUSTAKA Appled Technology Councl, 1996, Sesmc Evaluaton and Retroft of Concrete Buldngs, ATC-40, Volume 1, Report No. SSC Appled Technology Councl, 2001, ATC-55, Evaluaton And Improvement Of Inelastc Sesmc Analyss Procedures. Appled Technology Councl, 2004, Improvement of Nonlnear Statc Sesmc Analyss Procedures, FEMA 440, Draft Camera-Ready, ATC-55 Project. Computer and Structures, Inc., 2001, ETABS Manual, verson 8, Integrated Buldng Desgn Software, Calforna, Berkeley. Julanto, J., 2004, Stud Perbandngan Antara Perencanaan Berbass Perpndahan dan Berbass Gaya Pada Struktur Rangka Beton Bertulang, Master Thess, Program Magster Teknk Spl, Unverstas Katolk Parahyangan, Bandung. Mangkoesoebroto, S.P., 2004, Gambaran Umum Mengena Prosedur Perencanaan Struktur Bangunan Tahan Gempa Berdasarkan SNI (Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung), Semnar Nasonal Struktur Jembatan dan Bangunan Tngg, Fakultas Teknk, Unverstas Parahyangan, Bandung. Nagao, T., Muka, H., dan Nshkawa, D, 2000, Case Studes On Performance Based Sesmc Desgn Usng Capacty Spectrum Method, Structural Engneerng Dept., Nhon Sekke Inc., Shnjuku, Tokyo. Paulay, T., Prestley, M.J.N., 1992, Sesmc Desgn Of Renforced Concrete And Masonry Buldngs, John Wley & Sons Inc., New York. Pranata, Y.A., 2005, Stud Analss Beban Dorong untuk Gedung Beton Bertulang Beraturan dan Tdak Beraturan, Master Thess, Program Magster Teknk Spl, Unverstas Katolk Parahyangan, Bandung. Prestley, M.J.N., 2000, Performance Based Sesmc Desgn, 12WCEE Stud Perencanaan Berbass Perpndahan :Metode Drect-Dsplacement Based Desgn 117 Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah (Yosafat Aj Pranata)

20 SNI , 2002, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung, Departemen Permukman dan Prasarana Wlayah. SNI , 2002, Tata Cara Perhtungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, Departemen Permukman dan Prasarana Wlayah. SEAOC, 1999, Recommended Lateral Force Requrements and Commentary, Sesmology Commttee, SEAOC, Calforna. Sullvan, T., 2002, The Current Lmtatons of Dsplacement Based Desgn, Master Thess, European School of Advanced Studes In Reducton of Sesmc Rsk, Rose School. Tjondro, J.A., 2003, Metode Drect Dsplacement Based : Stud Kasus Pada Rangka Beton Bertulang Bertngkat Rendah d Wlayah Gempa 3 dan 5 Indonesa, Semnar Bdang Kajan 2, Program Doktor Teknk Spl, Unverstas Katolk Parahyangan, Bandung. 118 Volume 7 No. 2, Pebruar 2007 :