PENGARUH KETIDAKBERATURAN MASSA VERTIKAL PADA BANGUNAN YANG DIRENCANAKAN SECARA DIRECT DISPLACEMENT BASED DESIGN

Transkripsi

1 PENGARUH KETIDAKBERATURAN MASSA VERTIKAL PADA BANGUNAN YANG DIRENCANAKAN SECARA DIRECT DISPLACEMENT BASED DESIGN Yoseph Iva Hartoo, Misael Algape, Ima Muljati, Bejami Lumatara ABSTRAK : Direct Displacemet Based Desig (DDBD) merupaka metode utuk medesai bagua taha gempa yag haya megeal pedistribusia gaya gempa secara vertikal berdasarka iertia force di setiap latai yag meyerupai metode statis ekivale. DDBD tidak meijau adaya ketidakberatura massa vertikal. Peelitia ii bertujua megetahui apakah cara DDBD dapat diguaa utuk bagua dega ketidakberatura massa vertikal. Bagua latai dega massa yag tidak beratura di wilayah Surabaya da Jayapura aka diguaka sebagai studi kasus. Kierja bagua diuji megguaka aalisis diamis riwayat waktu oliier terhadap performace criteria yag diberika oleh Model Code DDBD. Hasil aalisis meujukka bahwa rumusa distribusi gaya lateral di setiap latai tidak dapat diguaka karea meskipu drift ratio yag terjadi pada bagua dega desai level di wilayah Surabaya da Jayapura memeuhi persyarata drift limit. Utuk parameter damage idex, kierja bagua desai level,, da pada wilayah Surabaya da Jayapura tidak memeuhi persyarata. Selai itu, kosep strog colum weak beam da beam side sway mechaism tidak terpeuhi. KATA KUNCI: direct displacemet based desig, ketidakberatura massa vertikal, aalisis diamis riwayat waktu oliier.. PENDAHULUAN Seirig dega berkembagya zama, arsitektural dari bagua juga semaki berkembag megikuti kebutuha masyarakat. Namu, perkembaga ii juga meimbulka kedala bagi desai struktur bagua seperti ketidakberatura massa vertikal. Bagua dega ketidakberatura massa vertikal dapat meyebabka ukura kolom da balok mejadi lebih besar. Hal ii meimbulka kekakua da kapasitas kekuata yag tidak beratura pada struktur bagua. Variabel kekakua da massa mempegaruhi ilai dari perpidaha suatu struktur bagua. Oleh karea itu, dega adaya rasio kekakua da massa yag besar, iter story drift ratio aka mejadi besar (Karavailis, et al., ). Direct Displacemet Based Desig (DDBD) merupaka suatu metode utuk medesai bagua taha gempa yag haya megeal pedistribusia gaya gempa secara vertikal berdasarka iertia force di setiap latai. Selama ii DDBD tidak meijau adaya ketidakberatura massa vertikal. Pada peelitia ii aka dibahas rumusa distribusi gaya lateral di setiap latai da evaluasi kierja bagua dega ketidakberatura massa vertikal yag direcaaka secara DDBD. Bagua latai di Surabaya da Jayapura aka diguaka sebagai studi kasus, dapat dilihat pada Gambar. Varia massa pada bagua dapat dilihat pada Gambar. Mahasiswa Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, yoseph.iva@gmail.com Mahasiswa Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, algapemisael@gmail.com Dose Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, imuljati@petra.ac.id Dose Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, bluma@petra.ac.id

2 Gambar. Deah Tipikal Bagua (Latai -) a. Varia A b. Varia A c. Varia B d. Varia B Gambar. Massa pada Bagua yag Ditijau. LANDASAN TEORI Lagkah : Meetuka target desig displacemet (Persamaa ) da drift struktur MDOF di dasar bagua yag sesuai dega kriteria kierja struktur (strai atau drift limits) sehigga didapatka desig displacemet (Persamaa ) dari struktur SDOF peggati (Gambar ). Gambar. Permodela SDOF dari Bagua Bertigkat

3 Target desig displacemet setiap latai didapatka dari Persamaa berdasarka shape vector yag terdapat pada Persamaa, pada skala dari critical storey displacemet c (pada latai ) da mode shape pada critical storey level δ c (pada latai bagua) : i = δ i ( c δ c ) () Utuk : δ i = H i H ; utuk : δ i =. (H i H ). (- H i H ) () Dimaa adalah jumlah latai bagua, H i adalah elevasi latai ke-i, da H tiggi total bagua. Equivalet desig displacemet didapatka dari : i= i= () d = (m i i )/ (m i i ) Dimaa m i massa pada latai ke-i. Massa struktur peggati m e da tiggi efektif H e dihitug dega : i= d m e = ( (m i i ) ) () H e = ( i=(m i i H i ) i=(m i i )) () Lagkah : Megotrol target desig displacemet Δ i setiap latai terhadap higher mode effect. Kotrol yag dilakuka adalah memodifikasi ilai target desig displacemet Δ i dega ilai amplifikasi ω θ dimaa memiliki ketetua seperti pada Persamaa. i,ω = ω θ x i ω θ =. -. H. () () dimaa H adalah total tiggi bagua dalam satua meter. Lagkah : Memperkiraka level equivalet viscous dampig ξ eq, dimaa displacemet ductility μ dari struktur harus diketahui terlebih dahulu sesuai Persamaa. μ= d y () Yield displacemet y didapatka dari : y = (M.θ y +M.θ y )H e (M +M ) () Ө y =.ε y L B H B () dimaa Ө y adalah rotasi dari balok, ε y adalah strai dari tulaga baja, L b da H b adalah pajag da tiggi balok.

4 Equivalet viscous dampig ξ eq didapatka dari : ξ eq =.+. ( μ- μπ ) () Lagkah : Meetuka periode efektif T e dari struktur SDOF pada saat respos peak displacemet dega memakai desig displacemet pada lagkah da respos spectrum desig displacemet sesuai dega level dampig pada lagkah, ξ eq. Berdasarka desig displacemet spectrum maka T e didapatka dari : R ξ = (..+ ξ ). () T e = d ξ T d () dimaa T d adalah corer period, ξ displacemet demad utuk level dari equivalet viscous dampig ξ eq. Lagkah : Meghitug kekakua efektif K e dari struktur SDOF da desig base shear V base. Kekakua efektif K e didapatka dari : K e = π m e T e () Desig base shear V base didapatka dari : V base = K e d () Lagkah : Membagi desig base shear secara vertikal da horizotal ke eleme-eleme peaha beba lateral utuk latai selai top roof dega cara : i= F i =. x V base (m i i (m i i )) () Sedagka utuk latai top roof didapatka dega cara sebagai berikut : i= F i =. x V base +. x V base (m i i (m i i )) () Lagkah : Megotrol struktur terhadap P-Δ effect melalui stability idex θ Δ. Kotrol yag dilakuka berdampak kepada desig base shear V base yag diterima oleh bagua. Stability idex θ Δ didapatka melalui : Ө Δ =P d M d () Jika stability idex θ Δ yag didapatka berilai., maka ilai desig base shear V base. Jika stability idex θ Δ yag didapatka berilai >, maka ilai desig base shear V base dihitug ulag melalui Persamaa.

5 V base = K e d +C x P d H () dimaa C berilai. utuk struktur beto, P adalah gaya berat bagua, M d adalah total Over Turig Momets yag diterima struktur, da H adalah tiggi total struktur.. METODOLOGI PENELITIAN Tahapa-tahapa yag dilakuka dalam peelitia ii adalah sebagai berikut : Tahapa awal dalam pegerjaa peelitia ii adalah studi literatur terhadap metode Direct Displacemet Based Desig (DDBD) utuk megerti lebih dalam megeai kosep dasar serta lagkah-lagkah perhitugaya. Selai itu juga dilakuka studi literatur terhadap adaya ketidakberatura massa pada perilaku bagua. Selajutya dilakuka prosedur DDBD higga didapatka desig base shear da jumlah tulaga yag dibutuhka. Perhituga jumlah tulaga megguaka program Spreadsheet. Proses tersebut aka dilakuka terhadap tiap-tiap varia bagua pada wilayah Surabaya da Jayapura. Terdapat level desai yag diguaka dalam perhituga, yaitu level - No Damage, level Repairable Damage, da level - No Collapse. Level megguaka beba gempa periode ulag tahu da memiliki batas drift ratio %, level megguaka beba gempa periode ulag tahu da memiliki batas drift ratio.%, sedagka level megguaka beba gempa periode ulag tahu da memiliki batas drift ratio %. Dari ketiga level desai yag diguaka teryata desai level merupaka desai yag palig meetuka karea desai level memiliki ukura dimesi struktur yag palig besar. Pada setiap struktur varia bagua yag ditijau aka dievaluasi kierjaya yag diawali dega mecari hubuga mome-kurvatur megguaka program CUMBIA (Motejo, ). Selajutya dilakuka aalisis diamis Time History o-liear dega program ETABS. Kierja struktur diukur melalui parameter: story drift, damage idex da mekaisme kerutuha plastis sesuai EuroCode. Tahapatahapa tersebut dilakuka utuk tiap-tiap desig level bagua (level, level, da level ).. HASIL DAN ANALISIS Hasil da aalisis membahas output dari dyamic oliear time history aalysis dari yag meliputi drift ratio, damage idex, da failure mechaism... Karea desai level yag meetuka adalah desai level, maka seperti yag diharapka, desai level da meujukka kierja yag tidak memuaska, yaitu melewati syarat drift limit. Nilai drift ratio desai level ditampilka dalam betuk grafik, dikelompokka berdasarka periode ulag gempa da wilayah gempa, serta dibadigka dega batasa drift yag ditetuka (Gambar -).

6 Surabaya Gempa Tahu Desai Level Jayapura Gempa Tahu Desai Level A (Massa Atap, %) A (Massa Atap, A (Massa Atap, %) %) A (Massa Atap, %) B (Massa Latai, %) B (Massa Latai, %) B (Massa Latai, B (Massa Latai, %) %) Drift limit % Drift limit % Gambar. Surabaya da Jayapura ( Tahu) Desai Level Surabaya Gempa Tahu Desai Level Jayapura Gempa Tahu Desai Level A (Massa A (Massa Atap, %) Atap, %) A (Massa A (Massa Atap, %) Atap, %) B (Massa B (Massa Latai, %) Latai, %) B (Massa B (Massa Latai, %) Latai, %) Drift limit.% Drift limit.% Gambar. Surabaya da Jayapura ( Tahu) Desai Level Surabaya Gempa Tahu Desai Level Jayapura Gempa Tahu Desai Level A (Massa Atap, %) A (Massa Atap, A (Massa Atap, %) %) A (Massa Atap, %) B (Massa Latai B (Massa Latai, %), %) B (Massa Latai B (Massa Latai, %), %) Drift limit % Drift limit % Gambar. Surabaya da Jayapura ( Tahu) Desai Level

7 Melalui data yag ditampilka pada Gambar -, dapat dilihat bahwa bagua level di wilayah Surabaya da Jayapura pada beba gempa,, da tahu memeuhi persyarata drift limit yaitu %,.%, da %... Damage Idex Dari aalisis melalui program ETABS, didapatka rotasi maksimum baik utuk kolom da balok. Besar kriteria damage idex ditetuka berdasarka A Model Code for Displacemet-Based Seismic Desig of Structures (Sulliva et al., ). Peggologa damage idex dilakuka dega cara membadigka batasa rotasi yag diguaka dega rotasi maksimum yag terjadi. Hasil aalisis meujuka bahwa damage idex pada balok dari bagua level da di wilayah Surabaya tidak memeuhi syarat. Semetara utuk damage idex pada kolom dari bagua level,, da di wilayah Surabaya, tidak memeuhi syarat. Pada bagua pada level,, da di wilayah Jayapura, damage idex terjadi pada balok da kolom melebihi persyarata. Jadi, yag memeuhi persyarata damage idex haya balok dari bagua level di wilayah Surabaya. Hasil pemeriksaa lebih lajut meujukka bahwa terdapat kejaggala pada kolom bagua A da B level di wilayah Surabaya, damage idex utuk gempa da tahu berada pada kodisi o collapse amu pada gempa tahu damage idex berada pada posisi first yield. Pada kolom bagua A level di wilayah Surabaya juga terdapat kejaggala yag sama, pada gempa tahu damage idex berada pada posisi o collapse amu pada gempa tahu damage idex berada pada posisi first yield. Peyebab kejaggala ii masih belum kami ketahui da harus dikaji lebih lajut... Failure Mechaism Hasil aalisis meujukka bahwa daerah dega ketidakberatura massa vertikal megalami sedi plastis terlebih dahulu. Sehigga, ketidakberatura massa vertikal sagat mempegaruhi perilaku kerutuha suatu bagua. Aalisis lebih lajut meujukka bahwa terdapat beberapa kolom yag berada dalam kodisi o collapse, tetapi balok pada joit yag sama masih berada dalam batas elastis. Hal ii tidak berarti bahwa kolom berada pada kodisi yag lebih parah karea balok tetap megalami rotasi yag lebih besar daripada kolom. Haya saja batasa kolom lebih ketat jika dibadigka dega batasa balok. Selai itu, tidak seluruh bagua pada wilayah gempa Surabaya da Jayapura yag memeuhi kosep strog colum weak beam da kodisi beam side sway mechaism karea terdapat kolom yag leleh terlebih dahulu di tempat yag tidak seharusya.. KESIMPULAN Berdasarka peelitia terhadap bagua latai dega ketidakberatura massa vertikal yag didesai secara DDBD pada tiga level desai yag berbeda, dapat disimpulka bahwa:. Drift ratio yag terjadi pada bagua desai level da di wilayah Surabaya da Jayapura utuk beba gempa tahu melebihi drift limit %, tetapi utuk bagua desai level di wilayah Surabaya da Jayapura masih memeuhi batasa drift limit. Hal ii meujukka bagua dega ketidakberatura massa vertikal yag di recaaka dega metode Direct Displacemet Based Desig masih memeuhi utuk batasa drift limit.. Utuk parameter damage idex, kierja bagua desai level,, da pada wilayah Surabaya da Jayapura tidak memeuhi persyarata, yaitu utuk beba gempa tahu maksimum o damage, tahu maksimum repairable damage, tahu maksimum o collapse. Selai itu, kosep strog colum weak beam da beam side sway mechaism tidak terpeuhi.

8 . Rumusa distribusi gaya lateral di setiap latai pada metode Direct Displacemet Based Desig tidak dapat diguaka pada bagua dega ketidakberatura massa vertikal.. DAFTAR REFERENSI EuroCode (). Seismic Desig of Buildig Part. Author, Eropa. Karavailis, T.L., Bazeos, N., Beskos, D.E. (). Estimatio of Seismic Ielastic Deformatio Demad i Plae Steel MRF with Vertical Mass Irregularities. Egieerig Structures. Vol., No., -. Motejo, L.A. (). CUMBIA. Departmet of Civil, Costructio, ad Evirometal Egieerig, North Carolia State Uiversity, Raleigh, North Carolia. Sulliva, T.J., Priestley, M.J.N. da Calvi, G.M. (). A Model Code for Displacemet-Based Seismic Desig of Structure. IUSS Press, Pavia, Italy.