EVALUASI KINERJA BANGUNAN STRUKTUR BETON SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN BERDASARKAN KRITERIA INDEKS KERUSAKAN

Transkripsi

1 EVALUASI KINERJA BANGUNAN STRUKTUR BETON SISTEM RANGKA PEMIKUL MOMEN BERDASARKAN KRITERIA INDEKS KERUSAKAN Rudi Kirana 1, Nursamsi 2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan 2 Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No.1 Kampus USU Medan Abstract The design on the performance-based concept is commonl reposed upon the criterion of store or interstore drift in evaluating the structural performance under seismic excitation. Nonetheless, there are a few parameters affecting the structural performance besides drift, such as plastic deformation, dissipation energ, cclic fatigue, and natural period of structure. In this paper, evaluation on the structural performance based on energ concept is interpreted in the value of Park and Ang damage index. The value of DI equaling to zero indicates no damage, DI 1 signifies the total collapse, and 0 DI 1 showing the degree of damage. The analtical method is done on 3 moment-resisting frame concrete structures under non-linier time histor of Imperial Valle ground acceleration. The objective of this project is to investigate the degree of structural damage based on the criterion of damage index so that the structure can be repaired or demolished. The results of evaluation on damage index of three structures are model-1 structure with DI 0.443, model-2 structure with DI 0.878, model-3 structure with DI This means that model-2 structure with irregular mass sstem giving the bad performance. Kewords: plastic deformation, cclic fatigue, time histor, Park and Ang damage index Abstrak Perencanaan berdasarkan konsep berbasis kinerja pada umumna didasarkan pada kriteria drift lantai maupun antar lantai untuk evaluasi kinerja struktur di bawah pengaruh gempa. Namun demikian, terdapat sejumlah parameter ang dapat memengaruhi kinerja struktur di samping drift lantai, seperti deformasi plastis, energi dissipasi, kelelahan siklik, dan perioda natural struktur. Pada tugas akhir ini, evaluasi kinerja struktur berdasarkan konsep energi diukur dalam nilai indeks kerusakan Park dan Ang. Nilai DI sama dengan nol berarti tidak terjadi kerusakan, DI 1 menandakan keruntuhan total, dan 0 < DI < 1 menunjukkan tingkat kerusakan ang terjadi. Metode analisis dilakukan pada 3 tipe bangunan beton sistem rangka pemikul momen dengan time histor non-linier percepatan tanah Imperial Valle. Tujuan penelitian ini untuk mengaji tingkat kerusakan struktur sehingga dapat diperbaiki atau diruntuhkan. Hasil evaluasi indeks kerusakan dari ketiga bangunan aitu bangunan tipe 1 dengan nilai DI sebesar 0.443, bangunan tipe 2 dengan nilai DI sebesar dan bangunan tipe 3 dengan nilai DI sebesar Hal ini menunjukkan bangunan tipe 2 aitu bangunan dengan sistem dengan ketidakteraturan massa memberikan kinerja ang buruk. Kata kunci: deformasi plastis, kelelahan siklik, time histor, indeks kerusakan Park-Ang

2 1. PENDAHULUAN Ketika suatu struktur diperlemah ataupun dirusak oleh kombinasi dari penimpangan tegangan ang tinggi akibat pergerakan tanah, suatu kriteria kerusakan harus melibatkan tidak hana respons maksimum melainkan juga efek dari pembebanan siklik. Sehubungan dengan perilaku dinamik dari struktur, Park dan Ang (1985) menatakan kerusakan struktur seismik sebagai kombinasi linear ang disebabkan oleh deformasi ang berlebihan dan pengaruh pembebanan siklik. Park dan Ang memiliki 2 persamaan untuk mencari indeks kerusakan aitu persamaan pada keadaan linier dan keadaan non-linier. Persamaan pada keadaan linier hana dipengaruhi oleh deformasi elastis akni ketika terjadi deformasi, material masih dapat kembali ke bentuk semula. Sedangkan keadaan non-linier,struktur bangunan dipengaruhi oleh deformasi plastis dimana jika terjadi deformasi, material tidak akan kembali ke bentuk semula. Indeks kerusakan Park dan Ang pada kondisi non-linier dirumuskan sebagai DI M u V n t u i1 o de i dimana: δ M = deformasi puncak maksimum dari analisis riwaat waktu non-linier δ u = deformasi ultimit berbasis kapasitas daktilitas akibat pembebanan monotonik δ = deformasi leleh berdasarkan analisis beban dorong statik non-linier V = gaa geser dasar (base shear) leleh dari analisis pushover de = Energi histeresis demand β = parameter akibat cclic loading nilaina METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Pemodelan Struktur Dalam jurnal ini, model struktur beton ang akan dianalisis penulis adalah portal dua dimensi dengan tiga tipe menggunakan kuat tekan 30 MPa. 2m 3m 3x4 m m 4x4 m m 3x6 m 2x6 m Gambar 1. Struktur Portal Beraturan (Tipe 1) Gambar 2. Struktur Portal Ketidakteraturan Massa Antar tingkat (Tipe 2)

3 3x4 m 5x6 m Gambar 3. Struktur Portal Tidak Beraturan (Tipe 3) 2.2. Percepatan tanah (ground acceleration) Rekaman percepatan tanah ang digunakan adalah gempa Imperial Valle 1940 dengan peak ground acceleration sebesar g. Rekaman percepatan tanah berikut diambil dari data base PEER ang diskalakan terhadap gempa Padang. Data rekaman percepatan tanah gempa Imperial Valle terlihat sebagai berikut. Gambar 4. Recorded Accelerogram Imperial Valle 3. PEMBATASAN MASALAH Asumsi ang digunakan dalam pemodelan dan analisis struktur portal adalah meliputi: - Ukuran balok ang dipakai adalah (30x40) cm 2 - Ukuran kolom ang dipakai adalah (40x40) cm 2 - Kekuatan beton ang dipakai adalah 30 MPa (fc = 30 MPa) dan kekuatan baja ang dipakai adalah 400 MPa (f = 400 MPa) - Beban ang dipakai mengacu kepada Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung SKBI , Departemen Pekerjaan Umum (PU) ang meliputi :

4 a. Beban mati : - Massa sendiri balok, kolom dan pelat (5 m) ; dengan massa jenis beton 2400 kg/m 3 - Berat dinding adalah 120 kg/m 2 - Tegel + spesi dengan berat 45 kg/m 2 luas lantai b. Beban hidup lantai 250 kg/m 2 dan beban hidup atap 100 kg/m 2 dengan reduksi beban hidup 0.3 untuk bangunan perkantoran 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Respons struktur dihitung dengan analisis riwaat waktu non-linier menggunakan bantuan program SAP 2000 v.11. Parameter-parameter ang akan dicari meliputi perpindahan (displacement) tingkat, luasan kurva histeresis, dan kurva pushover untuk mendapatkan gaa geser dasar leleh.selanjutna kinerja struktur akan dievaluasi dengan indeks kerusakan Park dan Ang. a. Tipe 1 (displacement max = m) Hsteretic Loop LANTAI 1: kn.m LANTAI 2: kn.m LANTAI 3: kn.m

5 Pushover Curve Actual Idealized = m V = kn b. Tipe 2 (displacement max = m) Hsteretic Loop LANTAI 1: kn.m LANTAI 2: kn.m LANTAI 3: kn.m

6 LANTAI 4: kn.m Pushover Curve Actual Idealize = m V = 180 kn c. Tipe 3 (displacement max = m) Hsteretic Loop LANTAI 1: kn.m LANTAI 2: kn.m

7 LANTAI 3: kn.m Pushover Curve Actual Idealized = m V = kn Evaluasi kinerja struktur kemudian dihitung dengan indeks kerusakan Park dan Ang pada kondisi non-linier dengan rumus sebagai berikut. DI M u V n t u i1 o de i Berikut interpretasi indeks kerusakan tiap bangunan. Tipe 1 Tipe 2 Tipe 3 Kriteria drift OK OK OK Damage Index Tingkat kerusakan Sedang Berat Sedang Keadaan struktur Dapat diperbaiki Tidak dapat diperbaiki Dapat diperbaiki

8 5. KESIMPULAN Adapun kesimpulan hasil analisis dan pembahasan dari Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Dari evaluasi kinerja bangunan akibat percepatan gempa Imperial Valle, diperoleh nilai damage index bangunan tipe 1 sebesar 0.443, bangunan tipe 2 sebesar dan bangunan tipe 3 sebesar Interpretasi damage index menunjukkan bahwa bangunan tipe 1 dan 3 memberikan kinerja ang baik sedangkan bangunan tipe 2 aitu bangunan dengan sistem ketidakteraturan massa memberikan tingkat kinerja ang buruk (irreparable). 3. Berdasarkan kinerja struktur dari kriteria drift, semua struktur berada dalam keadaan baik dan aman. Namun demikian, apabila ditinjau dari kriteria indeks kerusakan, setiap bangunan memberikan kinerja ang berbeda-beda. Hal ini menunjukkan pengaruh akibat pembebanan siklik lebih berperan daripada drift dalam mengevaluasi tingkat kinerja struktur. DAFTAR PUSTAKA Amziane, Sofiane dan Dubé, Jean Francois Global RC Structural Damage Index based on The Assesment of Local Material Damages. Journal of Advanced Concrete Technolog 6. ASCE Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures. American Societ of Civil Engineers. Chopra, Anil K Dnamics of Structure: Theor amd Application to Earthquake Engineering. New Jerse: Prentice Hall. Clough, Ra W. dan Penzien, Joseph. Dnamics of Structures. Berkele: USA Cosenza, E dan Manfredi,G. Damage indices and damage measures. Universit`a di Napoli Federico II, Ital. Datta, Debarati dan Ghosh, Siddahartha Estimating Park-Ang Damage Index Using Equivalent Sstem. Beijing, China. Estekanchi, H dan Arjomandi, K Comparison of Damage Indexes in Nonlinier Time Histor Analsis of Steel Moment Frames, hlm Department of Civil Engineering, Sharif Universit of Technolog, Tehran, Iran FEMA NEHRP Guidelines for The Seismic Rehabilitation of Buildings. Federal Emergenc Management Agenc. International Conference of Building Officials Uniform Building Code. California: Willier. Park, Y. J. dan Ang, A.H Mechanistic seismic damage model for reinforced concrete, J. Struct. Eng. ASCE, 111(4), Park, Y. J., Ang, A. H.-S., dan Wen, Y. K Damage-limiting a seismic design of buildings. Earthquake Spectra, 3(1), Park, Y. J., Reinhorn, Andrei M., dan Kunnath, Sashi K Seismic Damage Analsis of Reinforced Concrete Buildings. Proceedings of Ninth World Conference. Japan. Vol VII.