EVALUASI KINERJA BANGUNAN DENGAN KETIDAKBERATURAN SUDUT DALAM YANG DIRENCANAKAN SECARA DIRECT DISPLACEMENT BASED DESIGN

Transkripsi

1 EVALUASI KINERJA BANGUNAN DENGAN KETIDAKBERATURAN SUDUT DALAM YANG DIRENCANAKAN SECARA DIRECT DISPLACEMENT BASED DESIGN Michael, Ady,Ima Muljati da Bejami Lumatara ABSTRAK : Sesuai dega SNI 7-, Force Based Desig merupaka metode yag diguaka dalam perecaaa struktur bagua. Namu, seirig berkembagya waktu, metode yag disebut Direct Displacemet-Based Desig (DDBD) mejadi opsi bagi perecaa utuk medesai struktur bagua. Sesuai Performace Based Desig, perecaaa harus dilakuka dalam Level -No Damage, Level -Repairable Damage, da Level -No Collapse. Bagua apartmet latai dega ketidakberatura sudut dalam, dimaa portal arah-x da arah-y tidak seragam,dari struktur beto bertulag dega betag seragam diambil sebagai studi kasus. Struktur direcaaka sebagai sistem ragka pemikul mome pada daerah beresiko gempa redah da tiggi di Idoesia. Bagua direcaaka dega metode FBD maupu DDBD. Dalam metode DDBD, desai Level- diguaka utuk daerah beresiko gempa redah da Level- utuk daerah beresiko gempa tiggi sesuai DDBD Model Code (Sulliva et al., ). Utuk metode DDBD, peelitia dilakuka dalam kodisi, yaitu distribusi base shear secara merata utuk tiap portal (DDBD ), da perhituga base shear utuk masig-masig portal sesuai dega proporsioal massa (DDBD ). Dari kedua metode yag dilakuka, teryata metode DDBD merupaka piliha terbaik. Hasil desai tersebut diuji kierjaya megguaka aalisis diamis riwayat waktu oliier. Utuk parameter driftt, semua bagua meujukka kierja yag memuaska kecuali bagua DDBD. Namu jika dilihat berdasarka damage idex, haya metode DDBD yag memeuhi semua persyarata. Dalam parameter mekaisme kerutuha, kodisi beam side sway mechaism da strog colum weak beam sudah terpeuhi. KATA KUNCI : force based desig, direct displacemet-based desig, performace based desig, sistem ragka pemikul mome, aalisis diamis riwayat waktu oliier.. PENDAHULUAN Bayak peelitia yag medukug bahwa pegguaa metode Direct Displacemet Based Desig dalam perecaaa sebuah struktur bagua meghasilka kierja bagua yag baik. Beberapa peelitia yag dilakuka meliputi perecaaa pada struktur bagua reguler (Muljati et al., ), perecaaa pada struktur bagua yag dilatasi akibat ketidakberatura vertikal (Juadiata, R. da Praata, Y., ) da ketidakberatura horizotal (Hedratha, A. da Adi, T., ). Namu, peelitia terhadap bagua dega ketidakberatura sudut dalam atau horizotal yag dilakuka sebelumya haya megguaka model bagua berskala kecil, padahal desai bagua dega ketidakberatura sudut dalam serigkali diguaka utuk proyek berskala besar. Oleh karea itu, peelitia ii aka meguji Mahasiswa Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, m@joh.petra.ac.id. Mahasiswa Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, m9@joh.petrra.ac.id. Dose Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, imuljati@peter.petra.ac.id Dose Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra Surabaya, bluma@peter.petra.ac.id

2 bagua dega ketidakberatura sudut dalam dega ukura yag lebih besar. Distribusi gaya geser per portal dilakuka secara merata seperti pada Gambar (a) (Hedratha, A. da Adi, T., ) da diberi kode DDBD. Namu, karea bagua memiliki ukura portal yag berbeda jauh maka dilakuka juga peelitia kodisi dua dega distribusi gaya geser yag berbeda utuk setiap portal sebagai alteratif. Pada bagua tersebut, distribusi gaya geser aka dilakuka sesuai proporsioal massa (x j. V x ) seperti pada Gambar (b) da diberi kode DDBD.Melalui peelitia ii, peeliti berharap dapat megetahui apakah bear distribusi gaya geser tiap portal sesuai proporsioal massa dapat diterapka pada bagua dega ketidakberatura sudut dalam yag didesai secara FBD (respo spectrum) maupu DDBD. Deah struktur dapat dilihat pada Gambar. (a) Merata (b) Proporsioal Massa Gambar. Distribusi Base Shear Gambar. Deah Struktur Bagua. 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 ).

3 Gambar. Permodela SDOF dari Bagua Bertigkat 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 ; utuk : δ H i =. (H i ). (- H i ) () H H Dimaa adalah jumlah latai bagua, H i adalah elevasi latai ke-i, da H tiggi total bagua. Equivalet desig displacemet didapatka dari : d = (m i i )/ 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 : m e = ( (m i i ) ) () i= d 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 7. i,ω = ω θ x i ω θ =. -. H. () (7) 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 8. μ= d (8) y Yield displacemet y didapatka dari : y = (M.θ y +M.θ y )H e (M +M ) (9) L Ө y =.ε B y () 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. 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.

4 Berdasarka desig displacemet spectrum maka T e didapatka dari : R ξ = (.7.+ ξ ). () T e = d T d () ξ 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 : F i =.9 x V base (m i i i=(m i i )) () Sedagka utuk latai top roof didapatka dega cara sebagai berikut : F i =. x V base +.9 x V base (m i i i=(m i i )) (7) Lagkah 7 : 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 (8) 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 9. V base = K e d +C x P d (9) 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 Peelitia ii diawali dega mempelajari literatur-literatur yag berkaita dega metode Force Based Desig (FBD) da Direct Displacemet Based Desig (DDBD). Setelah mempelajari kedua metode, perhituga dega metode FBD aalisis Respo Spektrum dilakuka. Peelitia dilajutka dega perhituga dimesi balok da kolom berdasarka rumus empiris yag ada utuk metode DDBD da DDBD. Dalam metode DDBD, massa yag diguaka adalah massa keseluruha dari struktur. Utuk metode DDBD, massa yag diguaka hayalah massa portal yag ditambahka dega massa tributary area. Peetua level desai yag diguaka adalah level- utuk kota Surabaya, da level- utuk kota Jayapura. Lagkah selajutya yaitu peetua target perpidaha pada tiap tigkat( i ) yag dilajutka dega perhituga Equivalet Desig Displacemet Sigle Degree of Freedom( d ). Kemudia massa ekuivale, tiggi efektif, desai daktilitas perpidaha, da equivaletviscous dampigdapat dicari utuk meghitug periode efektif da kekakua efektif struktur.dega data yag sudah legkap, maka gaya geser dasar bagua dapat dicari.selajutya dilakuka perhituga distribusi beba gempa pada setiap tigkat da perhituga capacity desig struktur bagua. Setelah proses perecaaa selesai, setiap struktur bagua aka dievaluasi dega program ETABS...Prosesii diawali dega pemodela hubuga mome-kurvatur megguaka program CUMBIA (Motejo, 7). Data yag didapat dari program CUMBIA kemudia dimasukka sebagai data dalam hige properties di dalam program ETABS. Setelah itu dilakukaaalisis diamis time history o-liear

5 Tigkat Tigkat Tigkat Tigkat dega level gempa,, da tahu utuk megetahui kierja struktur, baik dalam gempa arahx maupu arah-y.parameter-parameter yag aka dilihat sebagai peetu kierja struktur yaitu drift ratio, damage idex, da failure mechaism. Berdasarka hasil aalisis tersebut, dapat ditetuka metode maa yag meghasilka kierja struktur yag memeuhi persyarata yag ditetuka.. HASIL DAN ANALISIS Hasil da aalisis membahas output/hasil dyamic oliear time history aalysis dari ETABS versi.. yag meliputi drift ratio, damage idex, dafailure mechaism. Utuk parameter damage idex aka megguakaperformace matrix bagua berdasarka A Model Code for Displacemet-Based Seismic Desig of Structures DBD (Sulliva et al., )... Drift Ratio Pada Gambar.higga Gambar 9. dapat dilihat perbadiga drift ratio dega drift limit yag diijika meurut AModel Code for Displacemet-Based Seismic Desig of Structures DBD(Sulliva et al., ). Drift Ratio Surabaya Gempa Tahu DDBD arah X DDBD arah X DDBD arah Y DDBD arah Y.%.%.% Gambar.Story Drift Surabaya ( tahu) Drift Ratio Surabaya Gempa Tahu.%.%.% Gambar.Story Drift Surabaya ( tahu) DDBD arah X DDBD arah X DDBD arah Y DDBD arah Y Drift Ratio Surabaya Gempa Tahu.%.%.% Drift Ratio Jayapura Gempa Tahu DDBD arah X DDBD arah X DDBD arah X DDBD arah X DDBD arah Y DDBD arah Y DDBD arah Y DDBD arah Y.%.%.% Gambar.Story Drift Surabaya (tahu) Gambar 7.Story Drift Jayapura ( tahu)

6 Tigkat Tigkat Drift Ratio Jayapura Gempa Tahu.%.%.% DDBD arah X DDBD arah X DDBD arah Y Drift Ratio Jayapura Gempa Tahu DDBD arah X DDBD arah X DDBD arah Y DDBD arah Y DDBD arah Y.%.%.% Gambar 8.Story Drift Jayapura ( tahu) Gambar 9.Story Drift Jayapura ( tahu) Berdasarka drift ratio, dapat dilihat bahwa metode DDBD memiliki kierja bagua yag palig baik dibadigka metode lai, baik di kota Surabaya maupu Jayapura... Damage Idex Nilai damage idex juga dapat diguaka sebagai parameter evaluasi kierja bagua. Parameter damage idex ii megacu pada persyarata FEMA yag terdiri dari kodisi first yield, immediate occupacy, life safety, da collapse prevetio. Namu, peelitia ii megguaka persyarata damage idex yag diguaka megacu kepada Model Code DDBD (Sulliva et al., ), dimaa di dalamya terdapat kodisi, yaki first yield (FY), o damage (ND), repairable damage (RD), da o collapse (NC). Kodisi o damage (ND) yag terjadi setehal first yield (FY) meyataka bagua dapat beroperasi secara total setelah terkea gempa tapa harus diperbaiki. Bila dilihat pada Gambar. persyarata DDBD berbeda dega FEMA, da kriteria yag diguaka DDBD sagat ketat bila dibadigka dega FEMA. Hasil damage idex balok da kolom selegkapya dapat dilihat pada. Gambar. Perbadiga Persyarata FEMA da DDBD Hasil aalisis meujuka bahwa utuk kota Surabaya yag mewakili wilayah gempa kecil, haya bagua DDBD yag memeuhi kriteria. Bagua yag didesai dega metode DDBD merupaka desai yag memiliki kierja yag sesuai kriteria pada setiap level gempa arah-x maupu arah-y. Utuk kota Jayapura yag mewakili wilayah gempa besar bagua metode DDBD tidak megalami sedi plastis pada balok maupu kolom sehigga dikategorika sebagai first yield saja. Utuk bagua

7 dega metode FBD da DDBD, kodisi kolom melewati batasa sedi plastis sehigga tidak memeuhi persyarata utuk gempa tahu da gempa tahu... Failure Mechaism Berdasarka hasil yag didapat, bisa dilihat bayak kolom yag berada dalam kodisi o collapse. Namu, sedi plastis yag terjadi masih dalam batas kapasitas plastis (B), dimaa batasa plastis ii masih medekati batas elastis sehigga boleh dikataka bahwa kolom masih dalam batas ama. Pegeceka gaya dalam kolom juga dilakuka utuk megetahui apakah kolom megalami teka atau tarik. Hasil pegeceka pada time step terakhir meujukka bahwa kolom masih megalami teka, sehigga semua bagua di kota Surabaya da Jayapura masih ama. Bagua pada wilayah gempa Surabaya da Jayapura sudah memeuhi kosep desai strog colum weak beam. Balok megalami leleh terlebih dahulu dibadigka kolom. Jika dilihat, haya kolom yag berada di latai dasar yag dalam kodisi o collapse. Berdasarka hasil-hasil tersebut kodisi beam side sway mechaism sudah tercapai. Hal ii berlaku utuk pembebaa gempa arah-x maupu arah-y... Rasio Distribusi Base Shear Tiap Portal Bagua DDBD Rasio distribusi base shear tiap portal hasil aalisis o-liear riwayat waktu bagua DDBD dibadigka dega base shear recaa tiap portal bagua DDBD terlihat pada Tabel. Tabel. Rasio Distribusi Base Shear Tiap Portal Bagua Arah-X Kota Jayapura Gempa th Portal X Base Shear Gempa arah x positif Gempa arah x egatif Recaa 8.% 8.9%.97% 9.7% 9.%.% 9.% 9.%.%.9%.%.7%.8%.%.89%.7%.7%.79% Total.%.%.% Dari Tabel.Terlihat bahwa rasio distribusi base shear tiap portal arah x dari hasil aalisis hampir serupa dega rasio distribusi base shear recaa tiap portal. Hal ii juga terjadi bagua-bagua lai di kota Surabaya da Jayapura baik dai portal x maupu portal y dega selisih retag %-%. Namu akibat aalisa secara tiga dimesi, bagua mealami putir sehigga ketika dikeaka gempa arah x, terjadi base shear arah y yag megakibatka peambaha mome pada arah y.. KESIMPULAN Berdasarka peelitia yag dilakuka, dapat disimpulka bahwa distribusi base shear bagua dega ketidakberatura sudut dalam secara proporsioal massa sesual dega base shear yag terjadi, amu meghasilka kierja bagua yag kurag baik. Perecaaa dega metode DDBD meghasilka struktur dega kierja terbaik,baik utuk wilayah dega risiko gempa redah (kota Surabaya) maupu wilayah dega risiko gempa tiggi (kota Jayapura), dibadigka dega metode FBD da DDBD. 7

8 . DAFTAR REFERENSI Hedratha, A. da Adi, T. (). Pegaruh Dilatasi pada Bagua dega Ketidakberatura Sudut Dalam yag Didesai Secara Direct Displacemet Based. (Tugas Akhir No. 9/SIP/). Program Studi Tekik Sipil. Uiversitas Kriste Petra, Surabaya. Juadiata, R. da Praata, Y. (). Pegaruh Dilatasi pada Bagua dega Ketidakberatura Geometri Vertikal yag Didesai Secara Direct Displacemet Based. (Tugas Akhir No. 9/SIP/). Program Studi Tekik Sipil. Uiversitas Kriste Petra, Surabaya. Motejo, L.A. (7). CUMBIA. Departmet of Civil, Costructio, ad Evirometal Egieerig, North Carolia State Uiversity, North Carolia. Muljati et.al. (). Evaluasi Metode FBD da DDBD pada SRPM di Wilayah da Peta Gempa Idoesia. (TugasAkhir No. 87/SIP/).Program Studi Tekik Sipil Uiversitas Kriste Petra, Surabaya. Sulliva, T.J., Priestley, M.J.N da Calvi, G.M., (). A Model Code for Displacemet-Based Seismic Desig of Structure. IUSS Press. 8