PERKUATAN TERHADAP GEMPA MENGGUNAKAN SELF-CENTERING ENERGY DISSIPATION BRACES PADA BANGUNAN RUKO EMPAT LANTAI TIDAK BERATURAN YANG DIDESAIN TERHADAP BEBAN GRAVITASI

Dibuat Oleh:Indra Kusumo Margono NRP : 21407057

Prima Jaka Atmaja NRP : 21407112

Dosen Pembimbing:Jimmy Chandra, S.T., M.Eng

Wong Foek Tjong, S.T., M.T., PhD

Dosen Penguji:Ir. Djwantoro Hardjito, M.Eng., Ph.D

Prof. Ir. Benjamin Lumantarna, M.Eng, Ph.D

Struktur Presentasi

PendahuluanTinjauan Pustaka

Metodologi Penelitian

Hasil Analisa

Kesimpulan

Di Indonesia sejak tahun 2004 - 2009 telah terjadi banyak bencana gempa bumi yang memakan banyak korban jiwa antara lain:

Pendahuluan

Pada umumnya bangunan yang mengalami keruntuhan adalah bangunan gravity load designed (GLD). Tidak memiliki pendetilan tulangan yang baik untuk daktilitas struktur

bangunan Proporsi balok kolomnya kurang seimbang (strong beam weak column) Kebanyakan struktur tidak beraturan

Pendahuluan (cont’d)

Untuk mengatasi terjadinya keruntuhan bangunan :

Pendahuluan (cont’d)

Menghancurkan bangunan GLD, lalu membangun kembali sesuai standar bangunan tahan gempa

atau

Memberi perkuatan pada bangunan GLD

Pendahuluan (cont’d) Berdasarkan survei yang dilakukan di Surabaya, ditemukan

sebuah bangunan GLD yang memiliki:

Pendahuluan (cont’d)

Pendahuluan (cont’d)

Pendahuluan (cont’d)

Pendahuluan (cont’d) Berdasarkan survei yang dilakukan di Surabaya, ditemukan

sebuah bangunan GLD yang memiliki

gabungan ketidakberaturan bangunan yaitu:

Horizontal irregularity +

Overhang =

terjadinya eksentrisitas posisipusat kekakuan (PK) dan pusat massa (PM)

PK

PM

Pendahuluan (cont’d) Material properties :

concrete compressive strength (fc’) = 20 Mpamasonry compressive strength (fm’) = 4,5 Mpasteel yield strength (fy) = 240 Mpa (tulangan transversal)

= 400 Mpa (tulangan longitudinal)

Perhitungan jumlah tulangan balok dan kolom mengacu pada peraturan SNI 03-2847-2002 denganpembebanan beban gravitasi berdasarkan PPIUG 1983

Tinjauan Pustaka

Conventional Steel Braces

Buckling Restrained Braces (BRBs)

Self-Centering Energy Disspation Braces (SCEDBs)

buckling

Residual displacement

Salah satu perkembangan steel brace yang dinamakan Self-Centering Energy Dissipation Brace (SCEDB) diperkenalkan oleh Christopoulos (2008)

Bentuk Fisik SCEDBs

Tinjauan Pustaka (cont’d)

Mekanisme dan hysteretic response SCEDBs

Tinjauan Pustaka (cont’d)

Mengetahui seberapa efektifkah kinerja dariperkuatan menggunakan SCEDBs sebagai salah satu alternatifteknik perkuatan terhadap gempa pada bangunan GLD empatlantai dengan horizontal irregularity dan overhang

Tujuan Penelitian

Efektivitas KinerjaSCEDBs Story Drift

Kerusakan Bangunan

Displacement

Section Aggregator

Pemodelan balok & kolom

Metodologi Penelitian

Pemodelan material

Pemodelan penampang

Pemodelan elemen

Concrete02 (cover)Concrete02 (core)

Steel02

Hysteretic material

Fiber section

Elastic Isotropic material Elastic section

Section aggregator

BWH element

Steel layer

core patch

cover patch

Validasi pemodelan kolom terhadap kegagalan lentur (Qiu et al., 2002)

Metodologi Penelitian (cont’d)

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80RC-1x

Dx (mm)

Fx

(k

N)

Validasi pemodelan kolom terhadap kegagalan lentur Arah X (Qiu et al., 2002)

Metodologi Penelitian (cont’d)

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80RC-1y

Dx (mm)

Fx

(k

N)

Validasi pemodelan kolom terhadap kegagalan lentur Arah Y (Qiu et al., 2002)

Metodologi Penelitian (cont’d)

Validasi pemodelan kolom terhadap kegagalan geser(Sezen et al., 2002)

Metodologi Penelitian (cont’d)

-2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

Specimen 4

displacement (in.)

late

ral

load

(ki

ps)

Validasi pemodelan kolom terhadap kegagalan geser(Sezen et al., 2002)

Metodologi Penelitian (cont’d)

Pemodelan dinding bata, menggunakan EQUIVALENT DIAGONAL COMPRESSION STRUT (FEMA 356, 2000)

Metodologi Penelitian (cont’d)

Pemodelan material

Pemodelan elemen

Concrete02 (sesuai properties

batu bata)Truss element

Metode Analisa Gempa

Metodologi Penelitian (cont’d)

Metode Analisa Gempa

Metodologi Penelitian (cont’d)

Metode Analisa Gempa

Metodologi Penelitian (cont’d)

1,1730,576

Pemodelan SCEDB

Metodologi Penelitian (cont’d)

Pemodelan material

Pemodelan elemen

Self- Centering (sesuai properties desain kekuan dan

kekuatan)

Truss element

Pemodelan SCEDB menggunakan Self-Centering Material(Jeff Erochko)

Metodologi Penelitian (cont’d)

Validasi SCEDB (Christopoulos et al. 2008)

Metodologi Penelitian (cont’d)

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5-1000

-500

0

500

1000

Tes dari quasi-static axial full-scale

Brace Deformation (% length)

Ax

ial

Fo

rce

(k

N)

Konfigurasi SCEDB’s pada bangunan GLD

Metodologi Penelitian (cont’d)

Pemodelan SCEDB, Desain Kekakuan (k1)

Perhitungan secara secara portal 2 dimensi

Metodologi Penelitian (cont’d)

Pemodelan SCEDB, Desain Kekakuan (k1)

Metodologi Penelitian (cont’d)

Pemodelan SCEDB, Desain Kekakuan (k2)Sesuai dengan kekakuan material baja saat mengalami strain hardening,

maka:

Metodologi Penelitian (cont’d)

Pemodelan SCEDB, Desain Kekuatan (Activation Stress)

Menggunakan “Konsep Damage Control” sehingga:Kekuatan nominal SCEDB

< Kekuatan nominal elemen struktur terlemah (Dinding bata)

○ Mengadopsi strain hardening effect dariBRB (1,25fy Activation stress x 0,8)untuk hysteretic response saat SCEDB

mulai aktif

○ Reduksi 5 % Activation stress x 0,95

Nilai kekuatan SCEDB :

Metodologi Penelitian (cont’d)

Data –data umum

Panjang SCEDB : 6,708 m

Tube luar dan tube dalam :○ Bentuk profil : hollow structural sections (HSS)○ Material : baja○ Modulus elastisitas: 200.000 MPa

Prestress tendon :○ Material : Technora fiber○ Modulus elastisitas: 93.000 MPa○ Jumlah : 4 buah

Metodologi Penelitian (cont’d)

Dimensi SCEDB’s pada bangunan GLD

Hasil dan Analisa

Perbandingan hasil displacement arah Xantara bangunan GLD tanpa perkuatan dan setelah diperkuatan dengan SCEDB terhadap gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Perbandingan hasil displacement arah Yantara bangunan GLD tanpa perkuatan dan setelah diperkuatan dengan SCEDB terhadap gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Perbandingan hasil driftantara bangunan GLD tanpa perkuatan dan setelah diperkuatan dengan SCEDB terhadap gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Perbandingan hasil letak kerusakanantara bangunan GLD tanpa perkuatan dan setelah diperkuatan dengan SCEDB terhadap gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Perbandingan hasil hysteretic response SCEDBdari bangunan GLD yang diperkuat terhadap gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Perbandingan hasil driftdari bangunan GLD yang diperkuat dengan SCEDBs terhadap gempa 1,5 kali dari gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Perbandingan hasil letak kerusakandari bangunan GLD yang diperkuat dengan SCEDBs terhadap gempa 1,5 kali dari gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Perbandingan hasil hysteretic response SCEDBdari bangunan GLD yang diperkuat terhadap gempa1,5 kali dari gempa dengan periode ulang 500 tahun

Hasil dan Analisa (cont’d)

Kinerja bangunan GLD terhadap beban gempa dengan periode ulang 500 tahun, menunjukkan terjadi banyak kerusakan pada kolom dan dinding

Kerusakan yang terjadi pada bangunan GLD disebabkan: perilaku strong beam weak column sifat horizontal irregularity dan overhang

Strategi perkuatan yang dilakukan: meningkatkan kekuatan dan kekakuan portal struktur yang

lemah sehingga bangunan dapat lebih beraturan menyerap energi yang seharusnya dipikul bangunan GLD

Kesimpulan

Perbandingan bangunan GLD sebelum dan setelah diperkuat dengan SCEDBs menunjukkan bahwa: Perkuatan dengan SCEDB dapat mengurangi efek horizontal

irregularity dan overhang. Perilaku bangunan setelah diperkuat hampir memenuhi beam side-

sway mechanism, meskipun masih terjadi sendi plastis pada kedua ujung sebuah kolom

Bangunan GLD setelah diberikan perkuatan dengan SCEDBs saat mengalami gempa 1,5 kali dari gempa dengan periode ulang 500 tahun menunjukkan bahwa : Kerusakan parah terjadi pada bangunan namun tidak menyebabkan

terjadinya keruntuhan karena terdapat SCEDBs yang dapat menahan gaya lateral pada bangunan

Kesimpulan (cont’d)

Penelitian selanjutnya dapat menggunakan SCEDBs kembali sebagai alternatif perkuatan dengan karakteristik atau jenisbangunan GLD yang berbeda seperti: Jumlah lantai Tinggi antar lantai Jumlah dan lebar bentang portal Ketidakberaturan dalam hal soft story atau vertical sideback,

re-entrant corner dan lain-lain.

Saran

Thank You forYour Attention

GODBLESS

YOU