HARUN AL RASJID NRP Dosen Pembimbing BAMBANG PISCESA, ST, MT Ir. FAIMUN, M.Sc., Ph.D

Transkripsi

1 STUDI PERILAKU BANGUNAN MULTI TOWER 15 LANTAI MENGGUNAKAN METODE NONLINEAR TIME HISTORY ANALYSIS DENGAN MEMBANDINGKAN DUA LETAK SHEAR WALL PADA STRUKTUR (STUDI KASUS : BENTUK STRUKTUR APARTEMEN PUNCAK BUKIT GOLF) HARUN AL RASJID NRP Dosen Pembimbing BAMBANG PISCESA, ST, MT Ir. FAIMUN, M.Sc., Ph.D JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013

2 Latar Belakang Hakekatnya perilaku struktur dapat bersifat linier maupun nonlinier, namun dalam kondisi nyata sebagian besar sistem struktur bersifat nonlinier (Muthukrishnan, 1998), untuk itu kajian mengenai kinerja struktur pada saat terjadi gempa kuat yang akan mengakibatkan pelelehan atau kerusakan struktural membutuhkan analisa nonlinier (Ali, 2010). Analisa nonlinier juga digunakan untuk struktur bangunan dengan kategori tidak beraturan. Perilaku struktur yang bersifat nonlinier dapat diperkirakan dengan menganalisa kinerja dari struktur bangunan tersebut dengan metode Nonlinear Time History Analysis (Analisa Nonlinier Riwayat Waktu). Metode ini merupakan salah satu metode analisa dinamis. Metode ini cukupakurat dalam menentukan perilaku struktur berdasarkan data time history gempa kuat yang digunakan (Santoso, 2012), lalu disesuaikan dengan gempa pada lokasi bangunan yang ditinjau. Nonlinear Time History Analysis (NLTHA) merupakan metode yang numerik, yaitu menggunakan pendekatan-pendekatan didalam analisanya. Sejauh ini NLTHA bermanfaat sebagai metode acuan atau sebagai verifikasi metode kinerja struktur yang lebih sederhana. Hasil evaluasi NLTHA berupa mekanisme terbentuknya sendi-sendi plastis, perpindahan (Displacement), simpangan (Drift) dan disipasi energi yang akan digunakan dalam mengidentifikasi kemungkinan dari susunan kegagalan struktur. Studi mengenai NLTHA ini di masa depan diharapkan menjadi lebih dikenal dan bermanfaat memberikan pengetahuan serta wawasan mengenai ilmu konstruksi dalam kajiannya yang terus berkembang.

3 Perumusan Masalah Perumusan umum : Bagaimana mengetahui perilaku keruntuhan atau kerusakan struktur akibat gempa kuat? Perumusan khusus : Bagaimana melakukan penskalaan pada gempa kuat terhadap wilayah gempa pada lokasi bangunan yang ditinjau? Bagaimanakah disipasi energi struktur pada dua letak shear wall yang berbeda pada saat beban gempa terjadi? Bagaimanakah perilaku struktur bangunan dengan NLTHA (Analisa Nonlinier Riwayat Waktu)? Tujuan Tujuan umum : Mengetahui perilaku keruntuhan atau kerusakan struktur akibat gempa kuat. Tujuan khusus : Mengetahui metode penskalaan pada gempa kuat terhadap wilayah gempa pada lokasi bangunan yang ditinjau. Menganalisa disipasi energi struktur pada dua letak shear wall yang berbeda pada saat beban gempa terjadi. Menganalisa perilaku struktur bangunan dengan NLTHA (Analisa Nonlinier Riwayat Waktu). Batasan Masalah Tidak membahas perencanaan struktural bangunan. Tidak meninjau dari segi biaya, manajemen, dan segi arsitektural dalam kajian analisanya. Penskalaan gempa kuat hanya dilakukan dengan menggunakan gempa El-centro N-S 15 Mei 1940, California. Tidak membahas atau membandingkan metode selain NLTHA (Analisa Nonlinier Riwayat Waktu).

4 Tinjauan Pustaka Dasar Penskalaan NLTHA merupakan salah satu metode analisa dinamik nonlinier yang mempunyai dasardasar, pendekatan dalam pemodelan, dan kriteria-kriteria yang hampir sama dengan prosedur untuk analisa statik nonlinier. Perbedaan utamanya yaitu perhitungan respons untuk analisa dinamik nonlinier ini menggunakan analisa riwayat waktu. Analisa ragam riwayat waktu dilakukan guna mempelajari perilaku struktur dari detik kedetik selama gempa bekerja, apakah struktur tersebut dalam keadaan elastis ataupun inelastis (leleh) (Nurhidayati, 2012). Oleh karena itu, dasar penskalaan pada analisa NLTHA ini memiliki kesamaan pada prosedur statik yang dijelaskan oleh peraturan ATC-40.

5 Parameter pemodelan Nonlinier Balok

6 Parameter pemodelan Nonlinier Balok

7

8 Model B Model A

9 Input Nonlinear untuk beton Input Nonlinear untuk Baja

10 Kontrol Analisa Gempa Respon Spektrum Analisa struktur gempa dengan respon spektrum dilakukan dengan beberapa tahap : 1. Menentukan Kategori Desain Seismik Didapatkan kategori D, pada SNI x pasal Memilih Sistem dan Parameter Struktur Dengan kriteria yang ada didapatkan nilai R = 7, dan Cd = 5.5 dari SNI x pasal Menentukan Periode Fundamental Struktur Ketinggian struktur adalah 2.9 m x 15 lantai dan tipe struktur yang digunakan adalah rangka beton pemikul momen, jadi berdasarkan tabel diatas didapatkan nilai T a = x (2.9 x 15) 0.9 = Menentukan Koefisien Respons Seismik Berdasarkan SNI x pasal Didapatkan nilainya adalah C s = Menentukan Berat Seismik Struktur Berdasarkan perhitungan didapatkan besarnya W dari penjumlahan total struktur multi tower 15 lantai tersebut adalah Kg 6. Menentukan Geser Dasar Seismik Geser dasar seismik (V) yang diatur oleh SNI x pasal mempunyai perumusan yaitu : V = C s W V = x /100 = KN

11 Multi tower A Multi tower B Jenis Beban Fx Fy RSPX RSPY Jenis Beban Fx Fy RSPX RSPY nilai geser dasar yang diambil dari hasil analisa SAP 2000 v.14 tersebut harus memenuhi persyaratan kontrol untuk nilai akhir respon spektrum. Langkah perhitungannya sebagai berikut : Kontrol geser dasar multi tower A Arah-x V dinamik 0.85V statik KN 0.85 x KN KN KN..Ok! Arah-y V dinamik 0.85V statik KN KN..Ok! Kontrol geser dasar multi tower B Arah-x V dinamik 0.85V statik KN KN..Ok!

12 Kontrol nilai partisipasi massa Menurut SNI Pasal bahwa partisipasi massa harus menghasilkan sekurangkurangnya 90 % respon total dari perhitungan respon dinamik. Dibawah ini adalah output parstisipasi massa dari program SAP 2000 v.14. Tabel PartisipasiMassa A Tabel PartisipasiMassa B Mode Periode SumUX SumUY Mode Periode SumUX SumUY dilakukan analisa mencapai mode ke-7 dan didapatkan nilai yang telah memenuhi peryaratan.

13 Kontrol nilai simpangan (drift) Berdasarkan RSNI untuk kontrol drift dirumuskan sebagai berikut : Dimana : δ x = defleksi pada lantai ke-x Cd = factor pembesaran defleksi (5,5) I = factor keutamaan gedung (1) Rekapitulasi Simpangan Jumlah Multi tower A Multi tower B Syarat Ket Tingkat Arah x Arah -x Arah y Arah -y Arah x Arah -x Arah y Arah -y Δa Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Ok Kontrol Simpangan Δx Δa

14 Multi Tower A No Kombinasi FX FY SRPM Shear Wall SRPM Shear Wall 1 0.9D + RSPX 45% 55% 44% 56% 2 0.9D - RSPX 45% 55% 44% 56% 3 0.9D + RSPY 43% 57% 45% 55% 4 0.9D - RSPY 43% 57% 45% 55% Kontrol Dual Sistem 5 1.2D + 1 L + RSPX 45% 55% 44% 56% 6 1.2D + 1 L - RSPX 45% 55% 44% 56% 7 1.2D + 1 L + RSPY 43% 57% 45% 55% 8 1.2D + 1 L - RSPY 43% 57% 45% 55% Multi Tower B No Kombinasi FX FY SRPM Shear Wall SRPM Shear Wall 1 0.9D + RSPX 44% 56% 44% 56% 2 0.9D - RSPX 44% 56% 44% 56% 3 0.9D + RSPY 43% 57% 45% 55% 4 0.9D - RSPY 43% 57% 45% 55% 5 1.2D + 1 L + RSPX 44% 56% 44% 56% 6 1.2D + 1 L - RSPX 44% 56% 44% 56% 7 1.2D + 1 L + RSPY 43% 57% 45% 55% 8 1.2D + 1 L - RSPY 43% 57% 45% 55%

15 ANALISA NONLINEAR TIME HISTORY Penskalaan gempa El-Centro dengan respon spektrum gempa lokasi merupakan sebuah proses membandingkan nilai besaran dari kedua buah gempa tersebut agar didapatkan sebuah nilai yang sesuai sebagai input faktor skala pada program SAP Proses penskalaan gempa El-Centro dengan Respon Spektrum. Luasan grafik time history pada periode 0,2 T 1,5 T adalah A = 0,71519 Luasan grafik respon spektrum pada periode 0,2 T 1,5 T adalah A = 0,7558 Perhitungan faktor skala untuk analisa NLTHA adalah : Sf =

16 Multi tower A

17 Multi tower B

18 KESIMPULAN Studi perilaku dari bangunan multi tower 15 lantai ini menghasilkan grafik-grafik yang menggambarkan perilaku sebuah bangunan jika dibebani gempa time history serta dianalisa secara nonlinier. Grafik tersebut menggambarkan perilaku atau pola suatu struktur jika dibebani gempa, seperti mengalami displacement atau simpangan yang bisa juga berupa nilai kecepatan, percepatan maupun dari energi atau gaya yang diterima struktur tersebut. Berikut adalah rekapitulasi dari nilai-nilai pada studi ini Rekapitulasi Hasil Studi Perbandingan perilaku bangunan Detik A Detik B Multi tower A Multi tower B Simpangan 19,6 19,6 0,0341 0,0337 Kecepatan 16,2 16,2 0,172 0,175 Percepatan 17,2 15,8 1,654 1,709 Energi Perhitungan energi atau gaya yang dapat diterima struktur bangunan tersebut mengindikasikan sebuah hasil yaitu model multi tower A lebih optimal dibandingkan dengan multi tower B dilihat dari besarnya energi yang didapatkan dari analisa menggunakan NLTHA ini.

19 Saran NLTHA dalam proses pengerjaannya masih memerlukan waktu yang cukup lama, untuk itu diperlukan strategi dalam menentukan skala yang tepat, optimasi struktur, juga penggunaan time step yang tepat sesuai interval time history yang digunakan. Untuk kepentingan studi disarankan menggunakan bentuk struktur yang tidak rumit agar dapat diolah lebih jauh. Tidak terjadinya sendi plastis dikarenakan skala yang digunakan terlalu kecil untuk itu perlu dilakukan beberapa studi lanjutan untuk mengetahui hasil jika skala gempa ditingkatkan.