Bambang Budiono

download Bambang Budiono

of 15

description

Handout

Transcript of Bambang Budiono

  • 1) Pengajar Rekayasa Struktur Program Studi Teknik Sipil FTSL- ITB 2)Alumni S2 Rekayasa Struktur Program Studi Teknik Sipil FTSL- ITB

    STUDI PERBANDINGAN RESPON STRUKTUR NON LINIER PADA STRUKTUR BETON BERTULANG DIBAWAH BEBAN GEMPA DENGAN STANDAR FEMA 273

    DAN ATC 40 Dr.Ir.Bambang Budiono,M.E.,APU1) ; Yusuf Royanes Goro,ST.,MT. 2)

    ABSTRAK Studi ini membahas respon struktur nonlinier struktur beton bertulang akibat beban gempa, menggunakan analisis linier ekivalen (statik dan dinamik) FEMA 273[7], analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas ATC 40[2] dan analisis riwayat waktu nonlinier. Studi ini mengevaluasi rasio drift atap untuk kinerja struktur, sedangkan pada level elemen yang dievaluasi adalah rotasi tiap kolom. Studi kasus berupa desain terhadap 12 buah struktur beraturan model 3 dimensi dengan variasi denah, ketinggian dan jenis sistem struktur penahan beban lateral gempa. Studi kasus struktur tersebut berada pada wilayah gempa 6 tanah lunak (SNI 03-1726-2002[17]) dengan sistem struktur berupa SRPMK (sistem rangka pemikul momen khusus) dan sistem ganda (kombinasi antara dinding geser dan SRPMK). Dalam rangka mengetahui kinerja ke-12 struktur struktur maka analisis yang dilakukan meliputi analisis linier ekivalen (statik dan dinamik/respon spektrum) FEMA 273, analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas (prosedur B) ATC 40 dan analisis riwayat waktu nonlinier. Analisis riwayat waktu nonlinier menggunakan beban gempa artifisial untuk wilayah gempa 6 tanah lunak. Beberapa hasil penting yang diperoleh dari penelitian ini yaitu : analisis statik nonlinier berdasarkan ATC 40 konservatif untuk struktur SRPMK dan sistem ganda dibandingkan dengan analisis dinamik non-linier; analisis dinamik linier ekivalen dan statik linier ekivalen berdasarkan FEMA 273 pada struktur SRPMK dan struktur sistem ganda akan menghasilkan drift ratio yang lebih besar dibandingkan dengan analisis riwayat waktu nonlinier dan analisis statik nonlinier, pada level kinerja yang sama. Dengan demikian analisis linier ekivalen FEMA 273 konservatif dan aman digunakan sebagai alternatif pengganti analisis statik nonlinier dalam rangka mengevaluasi kinerja struktur akibat gempa kuat. Kata - kata kunci : Struktur SRPMK, Struktur sistem ganda, model struktur beton bertulang regular 3D, wilayah gempa 6 tanah lunak, analisis linier ekivalen FEMA 273 (statik dan dinamik), analisis statik nonlinier ATC 40, analisis riwayat waktu nonlinier. ABSTRACT The study is to analyze the response of non linear behavior of reinforced concrete structures under seismic load, using equivalent linear analysis (static and dynamic) under FEMA 273[7], non linear static analysis of capacity spectrum method under ATC 40[2] and non linear time history analysis. The study is conducted to evaluate the roof drift ratios and the rotation of columns representing the structural response. Three dimensional of twelve regular structures with variation of floor plan, height, and lateral seismic resistance member are designed. The structures are located in zone six on soft soil under Indonesian Seismic Code of SNI 03-1726-2002[17] designed with SMF (special moment resisting frame) and dual system (the combination of shear-wall and SMF). To obtain the performances of the structures the analysis is carried out using the equivalent linear analysis (static and dynamic / response spectrum) under FEMA 273 and non linear static analysis of capacity spectrum method (procedure B) under ATC 40 and also non linear time history analysis with an artificial earthquake developed for zone six on soft soil. Result has shown that the non linear static analysis based on ATC 40 is conservative as compared to the non linear dynamic analysis for SMF and the dual system. The equivalent linear dynamic analysis and linear static analysis based on FEMA 273 for the SMF and dual system show that the roof drift ratio is higher than that found using the non linear static analysis under ATC 40 with the same performance criteria. Therefore the equivalent linear analysis (static and dynamic / response spectrum) of FEMA 273 is conservative and it is safe to be used as an alternative performance based design under a major earthquake Keywords: SMF structures, Dual system structures, 3D regular reinforced concrete structures model, seismic zone six of soft soil, equivalent linear analysis of FEMA 273 (static and dynamic), non linear static analysis of ATC 40, non linear time history analysis.

  • A. Latar Belakang Analisis riwayat waktu nonlinier yang biasanya banyak dipakai dalam mengevaluasi struktur tahan gempa hingga kini kurang diminati karena cukup rumit, menghabiskan banyak waktu dalam analisis sehingga menjadi tidak praktis dalam aplikasinya. Dalam perkembangannya analisis statik nonlinier ATC 40[2] untuk struktur beraturan merupakan pilihan yang menarik karena selain dapat menentukan titik kinerja struktur, analisis statik nonlinier juga cukup sederhana, tidak membutuhkan banyak waktu dalam analisis, sehingga cukup praktis dalam aplikasinya. Dalam perkembangan selanjutnya FEMA 273[7] memperkenalkan analisis linier ekivalen (statik dan dinamik) dalam mengevaluasi perilaku struktur non-linier dan komponennya. Analisis linier FEMA 273 sangat sederhana, tidak membutuhkan banyak waktu dalam analisis sehingga sangat praktis dalam aplikasinya B. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian yaitu mengevaluasi perilaku struktur non-linier dan komponennya (kolom) dengan menggunakan analisis linier ekivalen (statik dan dinamik) sesuai FEMA 273. Hasil analisis ini dibandingkan dengan analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas prosedur B berdasarkan ATC 40 dan analisis riwayat waktu nonlinier. Dari hasil analisis, akan dievaluasi sejauh mana tingkat akurasi analisis linier ekivalen FEMA 273 terhadap analisis nonlinier (statik dan dinamik), yang diaplikasikan pada struktur Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan sistem ganda (kombinasi dinding geser dan SRPMK). C. Konsep Tahapan awal dimulai dengan desain dimensi penampang komponen struktur sedemikin sehingga periode alami struktur memenuhi syarat T Rayleigh dan batasan periode alami (T) wilayah gempa enam, sedangkan gaya gempa desain berupa gaya gempa statik ekivalen untuk struktur beraturan sesuai SNI 03 1726 2002[17], kemudian dilanjutkan dengan desain tulangan dengan konsep kolom kuat balok lemah dan berdasarkan kombinasi pembebanan serta reduksi kekuatan yang sesuai dengan SNI 03 2847 2002[18]. Dalam rangka mengetahui kinerja struktur daktail yang telah didesain berdasarkan peraturan SNI dengan gaya gempa ringan, maka dilakukan evaluasi kinerja struktur dengan menggunakan analisis riwayat waktu nonlinier, analisis statik nonlinier (ATC 40) dan analisis linier ekivalen(FEMA 273). Setelah dilakukan evaluasi, berdasarkan hasil analisis maka dapat diambil kesimpulan sejauh mana tingkat akurasi analisis linier ekivalen berdasarkan FEMA 273 terhadap analisis nonlinier (statik dan dinamik). Prosedur evaluasi dilakukan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

    Gambar.1.Bagan urutan evaluasi kinerja struktur

    C.1. Analisis Riwayat Waktu Nonlinier Studi ini menggunakan percepatan gerakan tanah buatan output program SIMQKE[20], yang sesuai dengan respon spektrum gempa kuat wilayah gempa 6 tanah lunak, sebagai data masukan pada struktur sistem ganda Analisis riwayat waktu nonlinier dilakukan dengan bantuan program SAP 2000 nonlinier versi 9.0.3[16].

  • C.2. Analisis Statik Nonlinier C.2.1. Level Struktur Evaluasi kinerja struktur menggunakan analisis statik nonlinier, metode spektrum kapasitas - prosedur B berdasarkan ATC 40 seperti diperlihatkan pada Gambar 2. Kinerja struktur dievaluasi pada performance point (PP), dimana rasio drift atap = Xmaks / h total. Analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas - prosedur B sesuai dengan ATC 40 dilakukan dengan bantuan program Etabs nonlinier versi 8.3.0[6]. Dalam rangka mengevaluasi kinerja struktur daktail dengan analisis statik nonlinier, maka ATC 40 memberikan batasan rasio drift atap yang dievalusi pada performance point (PP), yang mana parameternya adalah maksimum total drift dan maksimum inelastik drift. Maksimum total drift didefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan atap pada titik kinerja (PP) dengan tinggi atap yang diukur dari dasar (htotal). Sedangkan maksimum inelastik drift adalah bagian dari maksimum total drift setelah terjadi leleh pertama. Batasan rasio drift atap berdasarkan ATC 40 seperti terlihat pada Gambar 2a, 2b dan Tabel.1 berikut ini.

    }

    Gambar.2a .Evaluasi kinerja struktur menggunakan analisis statik nonlinier prosedur B, ATC 40

    Limited Safety Damage Control

    Vb

    totalhXmaks

    Collapse

    Immediate Occupancy Level (IO)

    Life Safety Level

    (LS)

    Structural Stability

    Level

    Gambar.2b.Rasio drift atap sebagai indikator kinerja struktur

  • Tabel.1. Batasan rasio drift atap menurut ATC 40

    IO Damage Control LS Structural Stability

    Maksimum Total Drift 0.01 0,01 s.d 0,02 0.02

    Maksimum Inelastik Drift 0.005 0,005 s.d 0,015 no limit no limit

    Performance LevelParameter

    PiVi33.0

    C.2.2. Level Komponen Struktur Untuk level komponen struktur, parameter yang dievaluasi adalah rotasi ( ). Berdasarkan Gambar.3 tampak bahwa pada saat gaya gempa atau gaya geser dasar (Vb) lebih kecil dari gaya gempa desain (Vn), maka komponen struktur masih berada dalam keadaaan elastik (A ke B). Titik B menunjukkan keadaan leleh pertama pada komponen struktur. Ketika Vb terus ditingkatkan sehingga Vb > Vy, maka komponen struktur berada dalam keadaaan plastis (B ke C). Titik C menunjukkan keadaan dimana batas maksimum komponen struktur dalam menahan beban lateral gempa (Vb). Ketika Vb terus ditingkatkan maka akan terjadi degradasi pada komponen struktur (C ke D). Titik D menunjukkan keadaan dimana komponen struktur tidak dapat memikul gaya gempa lateral (Vb) namun masih dapat memikul beban gravitasi. Ketika Vb terus ditingkatkan maka komponen struktur akan runtuh. Studi ini mengevaluasi perilaku komponen struktur (kolom) pada saat tercapai titik kinerja struktur (PP). ATC 40 memberikan batasan rotasi plastis untuk kolom beton bertulang seperti diperllihatkan pada Tabel.2. berikut.

    c

    1

    ldyie

    MnM

    IO LS CP

    A

    B C

    D E

    Gambar.3. Idealisasi hubungan momen vs rotasi ATC 40

    Tabel.2.Batasan rotasi plastis kolom beton bertulang menurut ATC 40

    Rasio Kekuatan Sisa

    a b c IO LS CP

    0.020 0.030 0.200 0.005 0.010 0.0200.015 0.025 0.200 0.005 0.010 0.0150.015 0.025 0.200 0.000 0.005 0.0150.010 0.015 0.200 0.000 0.005 0.010

    Kolom Beton BertulangPerformance Level

    Parameter

    'fcAgP

    'fcdbwV

    1.0

    4.0

    361.03

    4.0 6

    )(RadianpPlastisRotasiKriteriaBatasan

    )(RadianpPlastisRotasi

  • C.3. Analisis Linier C.3.1. Level Struktur Analisis linier ekivalen menurut FEMA 273 terdiri atas statik dan dinamik linier (analisis riwayat waktu dan analisis respon spektrum) linier. Dalam menentukan titik kinerja struktur dengan analisis linier FEMA 273, maka struktur daktail diasumsikan berperilaku linier-elastik sehingga kurva kapasitas yang dihasilkan berupa garis lurus (linier). Dengan demikian berdasarkan konsep kesamaan perpindahan (equal displacement) maka FEMA 273 mendefinisikan gaya gempa pseudo. Untuk analisis dinamik linier berupa respon spektrum pseudo yang diperoleh dengan mengalikan respon spektrum gempa kuat dengan faktor amplifikasi C1, C2 dan C3[7] (lihat Gambar 4). Sedangkan gaya gempa statik linier ekivalen yang dihasilkan dari perpotongan kurva kapasitas spektrum dengan respon spektrum kebutuhan pseudo dinamakan gaya geser dasar pseudo (V pseudo) seperti yang terlihat pada Gambar 4.

    Gambar.4. Evaluasi kinerja struktur menggunakan analisis linier menurut FEMA 273

    Analisis linier yang dilakukan dalam studi ini meliputi analisis dinamik linier berupa respon spektrum pseudo dan analisis statik linier berupa gaya geser dasar pseudo (V pseudo). dimana : C1 = Faktor modifikasi yang berhubungan dengan perpindahan in-elastik maksimum, dengan perhitungan perpindahan untuk linierelastik. Untuk T 0.1 detik, maka C1 = 1.5 Untuk T To , maka C1 = 1 Untuk 0.1 detik < T < To, C1 diperoleh dari interpolasi To adalah periode transisi dari percepatan konstan ke kecepatan konstan pada respon spektrum. C2 = Faktor modifikasi yang menggambarkan pengaruh penurunan kekakuan dan kekuatan pada respon perpindahan maksimum. Nilai C2 pada SRPMK dan sistem ganda (dinding geser dan SRPMK) untuk tiap performance level ditunjukkan pada Tabel.3. berikut ini.

    Tabel.3. Nilai C2 pada SRPMK dan sistem ganda

    Collapse Prevention (CP) 1.5 1.2

    Immediate Occupancy (IO) 1 1Life Safety (LS) 1.3 1.1

    Performance Nilai C2 Level T = 0.1 detik T To

    Untuk 0.1 detik < T < To, C2 diperoleh dari interpolasi

  • C3 = Faktor modifikasi yang menggambarkan pertambahan perpindahan akibat efek P . Untuk koefisien stabilitas, )( 0.1, maka C3 = 1 untuk > 0.1, maka C3 =

    T)1.0(51 +

    dimana : hiViiPi =

    Kombinasi pembebanan analisis linier menurut FEMA 273 adalah : QUD = QG QE Jika efek dari beban gravitasi dan beban gempa saling menjumlahkan, maka : QG = 1.1 (QDL + 0.25 QLL) Jika efek dari beban gravitasi dan beban gempa saling mengurangi, maka : QG = 0.9 QDL . Dalam rangka mengevalusi kinerja struktur akibat beban gempa pseudo dengan menggunakan analisis linier menurut FEMA 273, maka respon struktur berupa perpindahan maksimum pada atap (Xmaks) sebagai parameter yang diamati. Dengan demikian maka rasio drift atap = Xmaks / h total. C.3.2. Level Komponen Struktur

    y maks Gambar.5 Idealisasi hubungan momen vs rotasi analisis linier FEMA 273

    Untuk level komponen struktur seperti pada Gambar.5., menurut FEMA 273 parameter yang dievaluasi adalah faktor m.

    dimana, faktorMnmaksM

    QQ

    mCE

    UD == FEMA 273 juga memberi batasan faktor m seperti yang diberikan pada Tabel.4. berikut ini.

    Tabel.4. Batasan kriteria faktor-m untuk analisis linier ekivalen menurut FEMA 273

    IO LS CP

    2 3 42 3 31 2 21 1 2

    Parameter Performance LevelFaktor-m Untuk Kolom Beton Bertulang

    'fcAgP

    'fcdbwV

    1.0

    4.0 36

    1.0

    4.0

    36

  • Dalam rangka membandingkan perilaku komponen struktur (kolom) antara analisis linier dan statik nonlinier pada titik kinerjanya (PP), maka faktor m pada analisis linier dapat dikonversi ke rotasi menurut Gambar.5., sehingga diperoleh : maks = m y D. Studi Kasus Studi yang dilakukan terdiri dari 12 struktur beton bertulang yang beraturan, dengan model 3 dimensi yang berada di wilayah kegempaan 6 pada tanah lunak berdasarkan SNI 03 1726 2002. Ke-12 struktur tersebut antara lain : 1. 4 struktur SRPMK atau model A, terdiri dari struktur 3 lantai, 5 lantai, 10 lantai dan 20 lantai.

    Denah dan potongan struktur SRPMK atau model A seperti tampak pada Gambar.6, 7 dan 8

    Gambar.6 Denah Model A

    Gambar.7. Potongan B, denah model A

    Gambar.8. Potongan 3, denah model A

    2. 4 struktur sistem ganda (kombinasi dinding geser arah-x dan SRPMK) atau model B, terdiri dari struktur 3

    lantai, 5 lantai, 10 lantai dan 20 lantai. Denah dan potongan struktur model B seperti tampak pada gambar.Gambar 9, 10 dan 11.

  • Gambar.9 Denah Model B

    Gambar.10. Potongn C, denah Model B

    Gambar.11. Potongan 3, denah Model B

    3. 4 struktur sistem ganda (kombinasi dinding geser arah-y dan SRPMK) atau model C, terdiri dari struktur 3 lantai, 5 lantai, 10 lantai dan 20 lantai. Denah dan potongan struktur model C seperti tampak pada Gambar 12, 13 dan 14.

  • Gambar.12 Denah Model C

    Gambar.13. Potongan C, denah Model C

    Gambar.14. Potongan 3, denah Model C

    D.1. Data Material Mutu bahan yang digunakan, sebagai berikut : Beton fc = 34,5 MPa Ec = 27789,24 MPa Berat Jenis Beton = 24 kN / m3 Baja tulangan fy = 414,0 MPa Es = 20.0000,00 MPa D.2. Data Beban Beban yang digunakan sesuai dengan SKBI1.3.53.1987[16], terdiri atas:

  • (1) Beban mati Berat beton = 24 kN/m3 Beban tambahan partisi = 1.2 kN / m2 Beban tambahan tegel + spesi = 0.45 kN / m2

    (2) Beban hidup Atap = 1 kN/m2 Lantai = 2.5 kN/m2

    (3) Faktor reduksi beban hidup untuk menentukan beban gempa sebesar 0,3 D.3. Data Dimensi Tebal plat lantai = tebal plat atap = 0.12 m Balok b x h = 0.4 m x 0.7 m Dimensi penampang dan tulangan terpasang untuk tiap struktur pada model A, model B dan model C diberikan pada Referensi[10]. D.4. Desain Struktur Selain menahan beban mati dan beban hidup struktur juga didesain terhadap beban gempa. Gaya gempa desain berupa gempa ringan statik ekuivalen berdasarkan SNI 03-1726-2002. Analisis struktur, desain penampang serta desain tulangan dengan konsep kolom kuat balok lemah diperoleh dengan bantuan program Etabs nonlinier versi 8.3.0[5, 6], dengan kombinasi pembebanan dan faktor reduksi kekuatan sesuai dengan SNI 03-2847-2002. E. Hasil dan Pembahasan E.1. Periode Alami Struktur Periode alami struktur pada mode pertama yang dihitung dengan bantuan program Etabs nonlinier versi 8.3.0, seperti pada Tabel.5 s.d Tabel.10 menunjukkan bahwa dimensi komponen struktur yang digunakan menghasilkan struktur dengan kekakuan yang cukup baik. Beban gempa yang dialami oleh struktur diasumsikan terjadi pada arahx atau arah dimensi terkecil dari denah dan terjadi pada arahy atau arah dimensi terbesar dari denah struktur struktur. a) Arah-x

    Tabel.5. Periode alami struktur model A, arah-x

    WG. 6( Model A ) T1X ( detik ) T = 0.15 n

    3 Lantai 0.42 0.455 Lantai 0.68 0.75

    10 Lantai 1.35 1.5020 Lantai 2.41 3.00

    0.36 s.d 0.440.57 s.d 0.721.14 s.d 1.432.05 s.d 2.56

    Batasan T, BerdasarkanT Rayleigh, T RX ( detik )

    ( 80% s.d 100% ) T RX

    Hasil EtabsBangunan SRPMK

    Tabel.6. Periode alami struktur model B, arah-x

    WG. 6( Model B ) T1X ( detik ) T = 0.15 n

    3 Lantai 0.21 0.455 Lantai 0.37 0.75

    10 Lantai 0.84 1.5020 Lantai 1.72 3.00

    Hasil Etabs Batasan T, BerdasarkanT Rayleigh, T RX ( detik )( 80% s.d 100% ) T RX

    1.45 s.d 1.82

    Bangunan dg DG_X

    0.17 s.d 0.220.31 s.d 0.390.73 s.d 0.91

    Tabel.7. Periode alami struktur model C, arah-x

    WG. 6( Model C ) T1X ( detik ) T = 0.15 n

    3 Lantai 0.44 0.455 Lantai 0.72 0.75

    10 Lantai 1.40 1.5020 Lantai 2.48 3.00

    0.37 s.d 0.460.60 s.d 0.761.18 s.d 1.482.10 s.d 2.62

    ( 80% s.d 100% ) T RX

    Bangunan dg DG_Y Hasil Etabs Batasan T, BerdasarkanT Rayleigh, T RX ( detik )

  • b) Arah-y Tabel.8. Periode alami struktur model A, arah-y

    WG. 6( Model A ) T1Y ( detik ) T = 0.15 n

    3 Lantai 0.38 0.455 Lantai 0.60 0.7510 Lantai 1.18 1.5020 Lantai 2.03 3.00

    0.32 s.d 0.400.51 s.d 0.641.00 s.d 1.251.72 s.d 2.15

    Batasan T, BerdasarkanT Rayleigh, T RY ( detik )

    ( 80% s.d 100% ) T RY

    Bangunan SRPMK Hasil Etabs

    Tabel.9. Periode alami struktur model B, arah-y

    WG. 6( Model B ) T1Y ( detik ) T = 0.15 n

    3 Lantai 0.41 0.455 Lantai 0.64 0.7510 Lantai 1.23 1.5020 Lantai 2.08 3.00

    0.34 s.d 0.430.54 s.d 0.671.07 s.d 1.331.76 s.d 2.20

    Hasil Etabs Batasan T, BerdasarkanT Rayleigh, T RY ( detik )Bangunan dg DG_X

    ( 80% s.d 100% ) T RY

    Tabel.10. Periode alami struktur model C, arah-y

    WG. 6( Model C ) T1Y ( detik ) T = 0.15 n

    3 Lantai 0.22 0.455 Lantai 0.40 0.75

    10 Lantai 0.86 1.5020 Lantai 1.66 3.00

    0.18 s.d 0.230.33 s.d 0.420.73 s.d 0.911.40 s.d 1.75

    ( 80% s.d 100% ) T RY

    Bangunan dg DG_Y Hasil Etabs Batasan T, BerdasarkanT Rayleigh, T RY ( detik )

    E.2. Gempa Arah-x Pada bagian ini akan dievaluasi respon struktur (rasio drift atap) dan komponen kolom (rotasi) sebagai akibat gempa yang bekerja pada arahx, yang dialami oleh struktur model A, model B dan model C. E.2.1. Rasio Drift Atap, Gempa Arah-x Dari hasil perhitungan yang diperoleh, rasio drift atap untuk tiap model struktur dengan menggunakan analisis statik linier ekivalen (ALS), analisis dinamik linier ekivalen (ALD), analisis statik nonlinier (ANS) pada performance point dan analisis riwayat waktu nonlinier (AND) seperti diperlihatkan pada Gambar 15,16 dan 17 berikut ini.

    Rasio Drift Atap Bangunan SRPMK ( Model A ) Gempa Arah - X

    02468

    101214161820

    0.000 0.010 0.020 0.030Rasio Drift Atap

    Jum

    lah

    Lant

    ai

    ALS - IO

    ALS - LS

    ALS - CP

    ALD - IO

    ALD - LS

    ALD - CP

    ANS

    AND

    Gambar.15. Rasio drift atap struktur Model A,

    Gempa arah-x

  • Rasio Drift Atap Bangunan DG_X ( Model B ) Gempa Arah - X

    02468

    101214161820

    0.000 0.005 0.010 0.015 0.020Rasio Drift Atap

    Jum

    lah

    Lant

    ai

    ALS - IO

    ALS - LS

    ALS - CP

    ALD - IO

    ALD - LS

    ALD - CP

    ANS

    AND

    Gambar.16. Rasio drift atap struktur Model B,

    Gempa arah-x Rasio Drift Atap Bangunan DG_Y

    ( Model C ) Gempa Arah - X

    02468

    101214161820

    0.000 0.010 0.020 0.030Rasio Drift Atap

    Jum

    lah

    Lant

    ai

    ALS - IO

    ALS - LS

    ALS - CP

    ALD - IO

    ALD - LS

    ALD - CP

    ANS

    AND

    Gambar.17. Rasio drift atap struktur Model C,

    Gempa arah-x Dari Gambar 15, 16 dan 17 tampak bahwa rasio drift atap analisis linier (ALS dan ALD) Model A berkisar antara 0.92 s.d 1.04 dari Model C (portal terbuka arah-x), rasio drift atap ANS Model A berkisar antara 0.92 s.d 1.01 dari Model C, sedangkan rasio drift atap AND Model A berkisar antara 0.55 s.d 1.10 dari Model C, hal tersebut menunjukkan bahwa dengan adanya perbedaan dimensi denah pada struktur SRPMK, tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan pada rasio drift atap. Sedangkan Model B yang merupakan sistem ganda dengan dinding geser arah-x, untuk analisis linier memiliki rasio drift atap berkisar antara 0.25 s.d 0.76 dari Model C, untuk ANS Model B memiliki rasio drift atap berkisar antara 0.21 s.d 0.78 dari Model C, hal ini dapat dipahami karena dinding geser menambah kekakuan struktur. Akibat gempa arah-x seperti pada Gambar 15, 16 dan 17, terlihat bahwa pada Model A, Model B dan Model C untuk tiap performance level, rasio drift atap ALS selalu lebih besar dari ALD. Hal tersebut disebabkan karena ALS hanya memperhitungkan mode satu saja, sedangkan ALD juga memperhitungkan efek mode-mode tinggi yang dapat mengurangi mode satu tadi. Analisis statik nonlinier (ANS) metode spektrum kapasitas berdasarkan ATC 40 menghasilkan rasio drift atap yang lebih besar dari analisis riwayat waktu nonlinier. Hal tersebut disebabkan karena jumlah sendi plastis yang terbentuk pada komponen struktur (balok, kolom dan dinding geser) pada analisis statik nonlinier lebih banyak dibandingkan dengan jumlah sendi plastis yang terbentuk apabila menggunakan analisis riwayat waktu nonlinier. Semakin banyak jumlah sendi plastis yang terbentuk maka akan meningkatkan daktilitas struktur. Peningkatan daktilitas sebanding dengan peningkatan damping. Akibat damping meningkat, maka respon akan turun. Sehingga rasio drift atap yang dievaluasi berdasarkan titik kinerja struktur (PP) juga akan bertambah besar. Dengan demikian analisis statik nonlinier (ANS) berdasarkan ATC 40 konservatif. Analisis dinamik linier dan statik linier berdasarkan FEMA 273 pada struktur SRPMK dan struktur sistem ganda dengan berbagai periode alami struktur akan menghasilkan simpangan atap yang direpresentasikan oleh rasio drift atap yang lebih besar dari analisis riwayat waktu nonlinier dan analisis statik

  • nonlinier. Dengan demikian analisis linier FEMA 273 konservatif dan dapat digunakan sebagai alternatif pengganti analisis statik nonlinier dalam rangka mengevaluasi kinerja struktur akibat gempa kuat. Dari hasil studi yang dilakukan pada struktur model A, model B, model C[10], bahwa rotasi maksimum kolom analisis statik linier (ALS) selalul lebih besar dari analisis dinamik linier (ALD). Demikian pula rotasi maksimum kolom analisis statik linier (ALS) cenderung lebih besar dari analisis statik non linier (ANS) pada performance point. E.3. Gempa Arah-y Pada bagian ini akan dievaluasi respon struktur (rasio drift atap) dan komponen kolom (rotasi) sebagai akibat gempa yang bekerja pada arahy, yang dialami oleh struktur model A, model B dan model C. E.3.1. Rasio Drift Atap, Gempa Arah-y Dari hasil perhitungan yang diperoleh, rasio drift atap untuk tiap model struktur dengan menggunakan analisis statik linier (ALS), analisis dinamik linier (ALD), analisis statik nonlinier (ANS) pada performance point dan analisis riwayat waktu nonlinier (AND) seperti diperlihatkan pada Gambar 18, 19, 20 berikut ini

    Rasio Drift Atap Bangunan SRPMK ( Model A ) Gempa Arah - Y

    02468

    101214161820

    0.000 0.010 0.020 0.030

    Rasio Drift Atap

    Jum

    lah

    Lant

    ai

    ALS - IO

    ALS - LS

    ALS - CP

    ALD - IO

    ALD - LS

    ALD - CP

    ANS

    AND

    Gambar.18. Rasio drift atap struktur Model A,

    Gempa arah-y

    Rasio Drift Atap Bangunan DG_X ( Model B ) Gempa Arah - Y

    02468

    101214161820

    0.000 0.005 0.010 0.015 0.020Rasio Drift Atap

    Jum

    lah

    Lant

    ai

    ALS - IO

    ALS - LS

    ALS - CP

    ALD - IO

    ALD - LS

    ALD - CP

    ANS

    AND

    Gambar.19. Rasio drift atap struktur Model B,

    Gempa arah-y

  • Rasio Drift Atap Bangunan DG_Y( Model C ) Gempa Arah - Y

    02468

    101214161820

    0.000 0.005 0.010 0.015 0.020

    Rasio Drift Atap

    Jum

    lah

    Lant

    ai

    ALS - IO

    ALS - LS

    ALS - CP

    ALD - IO

    ALD - LS

    ALD - CP

    ANS

    AND

    Gambar.20. Rasio drift atap struktur Model C,

    Gempa arah-y

    Dari Gambar 18, 19, 20 tampak bahwa rasio drift atap analisis linier (ALS dan ALD) Model A berkisar antara 0.88 s.d 1.06 dari Model B (portal terbuka arah-y), rasio drift atap ANS Model A berkisar antara 0.71 s.d 0.94 dari Model B, sedangkan rasio drift atap AND Model A berkisar antara 0.62 s.d 2.60 dari Model B, hal tersebut menunjukkan bahwa dengan adanya perbedaan dimensi denah pada struktur SRPMK, tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan pada rasio drift atap. Sedangkan Model C yang merupakan sistem ganda dengan dinding geser arah-y, untuk analisis linier memiliki rasio drift atap berkisar antara 0.32 s.d 0.85 dari Model B, untuk ANS Model C memiliki rasio drift atap berkisar antara 0.24 s.d 0.79 dari Model B, hal ini dapat dipahami karena dinding geser menambah kekakuan struktur. Akibat gempa arah-y seperti pada Gambar 18, 19, 20, terlihat bahwa pada Model A, Model B dan Model C untuk tiap performance level, rasio drift atap ALS selalu lebih besar dari ALD. Analisis statik nonlinier (ANS) metode spektrum kapasitas berdasarkan ATC 40, menghasilkan rasio drift atap yang lebih besar dari analisis riwayat waktu nonlinier. Dengan demikian analisis statik nonlinier (ANS) berdasarkan ATC 40 konservatif. Analisis dinamik linier dan statik linier berdasarkan FEMA 273 pada struktur SRPMK dan struktur sistem ganda dengan berbagai periode alami struktur akan menghasilkan simpangan atap yang direpresentasikan oleh rasio drift atap yang lebih besar dari analisis riwayat waktu nonlinier dan analisis statik nonlinier. Dengan demikian analisis linier FEMA 273 konservatif dan dapat digunakan sebagai alternatif pengganti analisis statik nonlinier dalam rangka mengevaluasi kinerja struktur akibat gempa kuat.

    Dari hasil studi yang dilakukan pada struktur model A, model B, model C[10], bahwa rotasi maksimum kolom analisis statik linier (ALS) selalul lebih besar dari analisis dinamik linier (ALD). Demikian pula rotasi maksimum kolom analisis statik linier (ALS) cenderung lebih besar dari analisis statik non linier (ANS) pada performance point. F. Kesimpulan Dari hasil studi yang dilakukan pada struktur 3 lantai, 5 lantai, 10 lantai dan 20 lantai untuk denah Model A, Model B dan Model C, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, sebagai berikut : 1. Perbedaan dimensi denah struktur SRPMK tidak menghasilkan perbedaan yang signifikan pada rasio drift

    atap dan rotasi maksimum kolom. 2. Struktur sistem ganda (SRPMK dan dinding geser) memiliki rasio drift atap dan rotasi maksimum kolom yang

    lebih kecil dari SRPMK. 3. Rasio drift atap dan rotasi maksimum kolom pada struktur SRPMK maupun sistem ganda, hasil analisis

    statik linier lebih besar dari analisis dinamik linier FEMA 273. 4. Rasio drift atap hasil analisis statik nonlinier ATC 40 pada titik kinerja struktur (PP) selalu lebih besar dari

    analisis riwayat waktu nonlinier. Dengan demikian analisis statik nonlinier (ANS) berdasarkan ATC 40 konservatif.

    5. Analisis dinamik linier dan statik linier berdasarkan FEMA 273 pada struktur SRPMK dan struktur sistem ganda dengan berbagai periode alami struktur akan menghasilkan simpangan atap yang direpresentasikan oleh rasio drift atap yang lebih besar dari analisis riwayat waktu nonlinier dan analisis statik nonlinier. Dengan demikian analisis linier FEMA 273 konservatif dan dapat digunakan sebagai alternatif pengganti analisis statik nonlinier dalam rangka mengevaluasi kinerja struktur akibat gempa kuat.

  • DAFTAR PUSTAKA 1. ACI Committee 318. (2001), Structures Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02) and

    Commentary (ACI 318R-02), American Concrete Institute. 2. Applied Technology Council. (1996), Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Structuress, ATC-40,

    Volume 1, Report No. SSC 96-01, Seismic Safety Commission, Redwood City, California. 3. Barron, Joel M., Hueste, Mary Beth D. (2004), Diaphragm Effects in Rectangular Reinforced Concrete

    Structuress, ACI Structural Journal, V.101, No.5, September-Oktober, hal.615-624. 4. Chopra, Anil K. (2001), Dynamics of Struktur : Theory and application to earthquake engineering, Prentice-

    Hall, 2nd edition. 5. ETABS Nonlinier (2002), Concrete Frame Design Manual, Computers and Struktur, Inc. Berkeley,

    California, USA, versi 8.0. 6. ETABS Nonlinier (2002), Concrete shearwall Design Manual, Computers and Struktur, Inc. Berkeley,

    California, USA, versi 8.0. 7. Federal Emergency Management Agency. (1997), NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of

    Structuress, FEMA-273, Washington, D.C. 8. Federal Emergency Management Agency. (1997), NEHRP Commentary on the Guidelines for the Seismic

    Rehabilitation of Structuress, FEMA-274, Washington, D.C. 9. Filippou, Filip. C., DAmbrisi, Angelo., Issa, Ahmad. (1992), Nonlinear Static and Dynamic Analysis of

    Reinforced Concrete Sub-Assemblages, Report on Research, No. UCB / EERC 92 / 08, University of California, Berkeley.

    10. Goro, Yusuf Royanes. (2006), Studi Perbandingan Respon Struktur Nonlinier pada Struktur Beton Bertulang Dibawah Beban Gempa dengan Standar FEMA 273 dan ATC 40, Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung.

    11. Gosh, S.K., Fanella, David A. (2003), Seismic and Wind Design of Concrete Structuress (2000 IBC, ASCE 7-98, ACI 318-99), International Code Council.

    12. Naeim, F. The Seismic Design Handbook, 2nd Edition. 13. Paz, Mario. (1996), Dinamika Struktur : Teori dan Perhitungan, Erlangga, Jakarta, Edisi Kedua. 14. Purwono, Rachmat. (2005), Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa, ITS Press, Surabaya,

    Edisi Pertama. 15. SAP2000 Nonlinier (2004), Analysis Reference Manual, Computers and Struktur, Inc. Berkeley, California,

    USA, versi 9.0.. 16. SKBI 1.3.53.1987, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, Departemen PU. 17. SNI 03 1726 - 2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung, Badan

    Standarisasi Nasional. 18. SNI 03 2847 - 2002, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Struktur Gedung, Badan Standarisasi

    Nasional. 19. Taranath, Bungale. S. (1997), Steel, Concrete, and Composite Design of Tall Structuress, McGraw Hill,

    USA, 2nd edition. 20. Vanmark et al. (1976), SIMQKE : Artificial earthquake Motion, NISEE, University of California, USA, versi 1