AKURASI RESPON STRUKTUR INELASTIK MENURUT FEMA-273

AKURASI RESPON STRUKTUR INELASTIK MENURUT FEMA-273

TUGAS AKHIR SEBAGAI SALAH SATU SYARAT UNTUK MENYELESAIKAN PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK DI PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

oleh NURITA HANDAYANI 150 01 044

OSCAR 150 01 084

PEMBIMBING Dr. Ir. BAMBANG BUDIONO, ME.

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2006

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

TUGAS AKHIR AKURASI RESPON STRUKTUR INELASTIK MENURUT FEMA-273 oleh

Nurita Handayani 150 01 044

Oscar 150 01 084

DISETUJUI oleh PEMBIMBING

Dr. Ir. BAMBANG BUDIONO, ME.

KOORDINATOR KELOMPOK BIDANG KEPAKARAN STRUKTUR

Dr. Ir. BAMBANG BUDIONO, ME. BANDUNG, FEBRUARI 2006 ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena hanya berkat segala rahmat dan kasihNya kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Laporan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan program sarjana S1 Departemen Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Kami sebagai penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam pengerjaan dan penyelesaian laporan tugas akhir ini antara lain sebagai berikut: 1. Dr. Ir. Bambang Budiono, ME selaku dosen pembimbing Tugas Akhir kami 2. Dr. Ir. Awal Surono, MSc selaku dosen penguji sidang Tugas Akhir kami 3. Dyah Kusumastuti, ST,MT, Ph.D selaku dosen penguji seminar Tugas Akhir kami 4. Dr. Ir. Made Suarjana, selaku dosen penguji sidang Tugas Akhir kami 5. Dr. Ir. Herlien Dwiarti Setio, selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil 6. Kedua orang tua penulis atas kasih sayangnya serta bantuan moral dan materil dalam menempuh masa kuliah dan menyelesaikan Tugas Akhir kami. 7. Semua dosen di Program Studi Teknik Sipil yang telah memberikan ilmunya yang bermanfaat. Pada akhirnya penulis sangat mengharapkan adanya saran dan kritik membangun dari para pembaca yang budiman. Selain itu penulis juga berharap Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca yang memang tertarik dan membutuhkan masukan mengenai apa yang telah dibahas oleh penulis.

Bandung,

Februari 2006

Penulis

iii

ABSTRAK

Akurasi Respon Struktur Inelastik Menurut FEMA-273, Nurita Handayani (15001044) dan Oscar (15001084), Program Studi Teknik Sipil, Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Bandung, 2006. Gempa bumi adalah fenomena getaran pada bumi akibat gerakan magma yang berada di bawah lapisan lithosfera. Untuk mengantisipasi bahaya yang ditimbulkan oleh gempa yang terjadi, bangunan-bangunan yang didirikan di daerah rawan gempa harus didesain khusus hingga mampu bertahan terhadap gempa yang terjadi. Analisis perencanaan gedung tahan gempa bisa dilakukan dengan berbagai metode, yang pertama kali diperkenalkan adalah metoda Analisis Dinamik Nonlinier (Time History Analysis). Karena metoda ini rumit dan butuh waktu dalam analisis maka disederhanakan dengan metoda statik nonlinier (Pushover Analysis). Metoda inipun masih dianggap rumit karena analisisnya bersifat nonlinier, karena itu ada metoda lain yang lebih sederhana namun belum banyak digunakan yaitu metoda statik linier berdasarkan FEMA-273. Dalam Tugas Akhir ini, akan dilakukan analisis keakurasian FEMA-273 dalam implementasinya dengan perencanaan gedung tahan gempa yang terjadi Indonesia dan akan dibandingkan dengan analisis statik nonlinier (Pushover Analysis) dan dinamik nonlinier (Time History Analysis) yang dianggap sebagai perilaku sebenarnya yang terjadi dilapangan. Parameter yang akan dianalisis adalah perpindahan struktur, gaya geser per lantai, momen kurvatur, daktilitas, dan level kinerja struktur. Tujuan analisis adalah validitas penentuan kinerja struktur dengan menggunakan metoda analisis Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273. Dalam studi ini penulis menggunakan program ETABS 8.3.7.2 dan SAP 2000 versi 8.2.4 untuk memodelkan struktur dengan dua tipe yaitu struktur tanpa dinding dan struktur dengan dinding geser. Dalam analisis akan digunakan tiga metode, yaitu prosedur analisis statik nonlinear dengan analisis pushover, prosedur statik linear berdasarkan FEMA-273, dan analisis dinamik nonlinear dengan time history analysis. Hasil yang didapat dari analisis ini adalah validitas penentuan kinerja struktur dengan menggunakan metoda analisis Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273. Analisis dengan Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 cukup konservatif digunakan untuk berbagai tipe struktur, namun untuk tingkat keakurasiannya hanya sampai struktur dengan perioda 1.4 detik. Sedangkan untuk struktur dengan perioda lebih tinggi tidak lagi ekonomis karena penyimpangannya lebih besar. Struktur juga dipengaruhi oleh mode yang lebih tinggi, namun pengaruhnya cukup kecil untuk struktur dengan perioda kecil dari 1.4 detik. Namun dari hasil analisis masih terdapat kekurangan terutama dalam penentuan batas toleransi penyimpangan yang terjadi agar hasil dengan Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 dapat diterima. Kata kunci : Analisis Dinamik Nonlinier (Time History Analysis), Analisis Statik Nonlinier (Pushover Analysis), Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273, perpindahan, dan level kinerja struktur.

Akurasi Respon Struktur Inelastik menurut FEMA-273

iv

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN................................................................................................. ii KATA PENGANTAR ........................................................................................................ iii ABSTRAK........................................................................................................................... iv DAFTAR ISI ........................................................................................................................ v DAFTAR TABEL ............................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... ix DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................................... xiii DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN................................................................... xiv

BAB I

PENDAHULUAN ........................................................................................ I - 1

I.1.

LATAR BELAKANG.....................................................................................I - 1

I.2.

TUJUAN PENULISAN ..................................................................................I - 2

I.3.

BATASAN MASALAH..................................................................................I - 2

I.4.

SISTEMATIKA PEMBAHASAN ..................................................................I - 4

BAB II

KONSEP PERENCANAAN STRUKTUR TAHAN GEMPA ...............II - 1

II.1.

GEMPA ......................................................................................................... II - 1

II.2.

PENGARUH GEMPA TERHADAP STRUKTUR ...................................... II - 2

II.3.

PARAMETER DINAMIKA STRUKTUR ................................................... II - 3

II.4.

PEMODELAN SISTEM STRUKTUR ......................................................... II - 5

II.5.

SIFAT ELASTOPLASTIS STRUKTUR...................................................... II - 7

II.6.

RESPON SPEKTRUM.................................................................................. II - 9

II.7.

METODA RESPON SPEKTRUM UNTUK SISTEM DENGAN BANYAK DERAJAT KEBEBASAN .......................................................... II - 9

II.8.

KONSEP DAKTILITAS............................................................................. II - 14

II.9.

METODA STATIK EKIVALEN................................................................ II - 16

II.10. GEMPA RENCANA DAN KATEGORI GEDUNG.................................. II - 19 BAB III

METODE ANALISIS .............................................................................. III - 1

III.1. UMUM ......................................................................................................... III - 1 III.2. KONSEP PERENCANAAN BERDASARKAN FEMA-273 ..................... III - 2


v

III.3. PROSEDUR STATIK NON LINIER (PUSHOVER ANALYSIS)................ III - 5 III.4. REDAMAN EKIVALEN............................................................................. III - 9 III.5. PERHITUNGAN PERFORMANCE POINT DENGAN METODA CAPACITY SPECTRUM ............................................................................ III - 11 III.5.1. Prosedur A ................................................................................... III - 12 III.5.2. Prosedur B ................................................................................... III - 14 III.5.3. Prosedur C ................................................................................... III - 17 III.6. PROSEDUR STATIK LINIER .................................................................. III - 20 III.7. PROSEDUR DINAMIK NON LINIER (TIME HISTORY ANALYSIS) .... III - 23 BAB IV

PEMODELAN STRUKTUR DAN KRITERIA PERENCANAAN .....IV - 1

IV.1. PEMODELAN STRUKTUR .......................................................................IV - 1 IV.2. PEMBEBANAN STRUKTUR.....................................................................IV - 1 IV.3. STRUKTUR DENGAN DINDING GESER DAN KOMPONEN BATAS IV - 3 IV.3.1. Karakteristik Dinding Geser..........................................................IV - 3 IV.3.2. Dinding Geser dengan Komponen Batas (Boundary Element).....IV - 3 IV.3.3. Pemodelan Dinding Geser dengan Komponen Batas....................IV - 5 IV.4. PARAMETER PERENCANAAN STRUKTUR .........................................IV - 5 IV.4.1. Perioda Alami Struktur..................................................................IV - 5 IV.4.2. Daktilitas Struktur .........................................................................IV - 5 IV.4.3. Perencanaan Balok ........................................................................IV - 6 IV.4.4. Perencanaan Kolom.......................................................................IV - 8 IV.4.5. Perencanaan Dinding Geser (Shear Wall) ...................................IV - 10 IV.4.6. Konsep Desain Kapasitas untuk Struktur Gedung ......................IV - 11 IV.5. RESPON GEMPA RENCANA..................................................................IV - 12 IV.6. PENENTUAN NILAI PARAMETER STRUKTUR BERDASARKAN METODA PUSHOVER ANALYSIS DENGAN KONSEP DESAIN KINERJA STRUKTUR .............................................................................IV - 12 BAB V

ANALISIS DAN PEMBAHASAN ............................................................ V - 1

V.1.

PERIODA ALAMI STRUKTUR.................................................................. V - 1

V.2.

GAYA GESER DASAR DENGAN METODA STATIK EKIVALEN ....... V - 1

V.3.

PERPINDAHAN LATERAL (DISPLACEMENT) STRUKTUR................. V - 3 V.3.1. Struktur Tanpa Dinding Geser........................................................ V - 3 V.3.2. Struktur dengan Dinding Geser ...................................................... V - 8

V.4.

RASIO PERPINDAHAN ............................................................................ V - 13 V.4.1. Struktur tanpa Dinding Geser....................................................... V - 13 V.4.2. Struktur dengan Dinding Geser .................................................... V - 16

V.5.

RASIO DRIFT............................................................................................. V - 18 V.5.1. Struktur tanpa Dinding Geser....................................................... V - 18


vi

V.5.2.

Struktur dengan Dinding Geser .................................................... V - 21

V.6.

PARAMETER FEMA-273 DAN PARAMETER DESAIN STRUKTUR BERDASARKAN SNI 1726-2002 ............. V - Error! Bookmark not defined.

V.7.

MOMEN KURVATUR............................................................................... V - 24 V.7.1. Struktur tanpa Dinding Geser....................................................... V - 24 V.7.2. Struktur dengan Dinding Geser .................................................... V - 27

V.8.

PERBANDINGAN DAKTILITAS STRUKTUR....................................... V - 29

V.9.

PENENTUAN PERFORMANCE POINT DENGAN PROSEDUR A ....... V - 30

V.10. MEKANISME PLASTIS ............................................................................ V - 32 V.10.1. Struktur tanpa Dinding Geser....................................................... V - 33 V.10.2. Struktur dengan Dinding Geser .................................................... V - 34 V.11. LEVEL KINERJA STRUKTUR (PERFORMANCE LEVEL).................... V - 37 BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN..................................................................VI - 1

VI.1. KESIMPULAN ............................................................................................VI - 1 VI.2. SARAN.........................................................................................................VI - 2

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


vii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Deformation Limit Berdasarkan ATC-40 ................................................... III - 8 Tabel 3.2. Faktor Modifikasi κ Berdasarkan Tipe Struktur....................................... III - 11 Tabel 3.3. Nilai SRA dan SRV Berdasarkan Tipe Struktur ........................................ III - 13 Tabel 3.4. Tabel 3.5. Tabel 4.1. Tabel 5.1. Tabel 5.2. Tabel 5.3.

Tabel 5.4.

Tabel 5. 5. Tabel 5.6. Tabel 5.7. Tabel 5.8. Tabel 5.9.

Values for Modification Factor C2 ............................................................ III - 22 Target Respon Spectrum............................................................................ III - 23 Pembebanan Struktur...................................................................................IV - 2 Perioda Struktur dan Batasannya.................................................................. V - 1 Gaya Geser Dasar Dengan Metoda Statik Ekivalen ..................................... V - 2 Selisih Perpindahan Metoda Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 dan Nonlinier Statik Procedure (Pushover Analysis) terhadap metoda Nonlinier Dinamik Procedure (Time History Analysis) (Tanpa Dinding Geser).............................................................................................. V - 6 Selisih Perpindahan Metoda Metoda Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 dan Nonlinier Statik Procedure (Pushover Analysis) terhadap metoda Nonlinier Dinamik Procedure (Time History Analysis) (dinding geser) ............................................................................................ V - 11 Nilai Cpp, Cfema, dan Faktor Kuat Lebih Struktur.................................... V - 23 T vs Sa Tradisional Spektrum..................................................................... V - 30 Transformasi Kurva Kapasitas Menjadi Capacity Spectrum...................... V - 30 Faktor Reduksi Spektra............................................................................... V - 31 Penentuan Level Kinerja Struktur .............................................................. V - 38


viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 2.4. Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 2.7. Gambar 2.8. Gambar 2.9. Gambar 2.10.

Gambar 3. 1. Gambar 3. 2. Gambar 3. 3. Gambar 3. 4. Gambar 3. 5. Gambar 3. 6. Gambar 3. 7. Gambar 3. 8. Gambar 3. 9. Gambar 3.10. Gambar 3.11. Gambar 3.12.

Respon Spektrum Wilayah 6 untuk Tanah Keras ....................................I - 3 Peta Lempeng Dunia .............................................................................. II - 1 Model Gaya Inersia ................................................................................ II - 3 Gerakan Akibat Gempa Bangunan Bertingkat Banyak ......................... II - 3 Sistem Struktur Berderajat Kebebasan Satu .......................................... II - 5 Model Matematis untuk Sistem Berderajat Kebebasan Satu ................. II - 6 Sistem Struktur Berderajat Kebebasan Banyak ..................................... II - 7 Model Matematis untuk Sistem Berderajat Kebebasan Banyak untuk Lantai Kaku............................................................................................ II - 7 Model Struktur Plastis (a) Sifat Plastis Umum. (b) Sifat Elastoplastis.. II - 7 Bentuk Ragam Vibrasi Bebas Struktur dengan n Derajat Kebebasan untuk 4 Ragam Pertama ....................................................................... II - 10 Bentuk Ragam Pertama yang Disederhanakan untuk Struktur Gedung dengan Ketinggian ≤ 40 m Elastik Penuh dan Elastoplastik Terhadap Beban Gempa ....................................................................................... II - 13 Diagram Beban Simpangan Struktur Gedung....................................... III - 1 Prinsip Analisis Dinamik Nonlinier (Time History Analysis)............... III - 2 Prinsip Analisis Statik Nonlinier (Pushover Analysis) ......................... III - 2 Prinsip Analisis Statik Linier (berdasarkan FEMA-273)...................... III - 4 Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir ................................................. III - 4 Level Kinerja Struktur Berdasarkan FEMA-273 .................................. III - 5 Pola Beban Distribusi Gempa ............................................................... III - 6 Kurva Tradisional Spektrum (Sa* vs T) Menjadi ADRS Spektrum (Sa* vs Sd) ............................................................................................ III - 7 Kurva Demand Spectrum dan Kurva Capacity Spectrum .................... III - 7 Roof Drift dan Roof Drift Ratio............................................................. III - 8 Kurva Energi ......................................................................................... III - 9 Kurva Energi Yang Didisipasi Oleh Redaman ED (a) ....................... III - 10

Gambar 3.13. Kurva Energi Yang Didisipasi Oleh Redaman ED (b) ....................... III - 10 Gambar 3.14. Gambar 3.15. Gambar 3.16. Gambar 3.17. Gambar 3.18. Gambar 3.19. Gambar 3.20. Gambar 3.21. Gambar 3.22.

Kurva Capacity Spectrum ................................................................... III - 12 Performace Point Awal Struktur ........................................................ III - 12 Kurva Bilinier Capacity Spectrum ...................................................... III - 13 Kurva Demand Spectrum dan Capacity Spectrum.............................. III - 13 Capacity Spectrum Setelah Step 6 ...................................................... III - 14 Kurva Family Spectrum ...................................................................... III - 15 Kurva Demand Spectrum dan Capacity Spectrum.............................. III - 15 Kurva Bilinier Capacity Spectrum ...................................................... III - 16 Kurva Capacity Spectrum Setelah Step 6 ........................................... III - 17


ix

Gambar 3.23. Gambar 3.24. Gambar 3.25. Gambar 3.26. Gambar 3.27. Gambar 3.28. Gambar 3.29. Gambar 3.30. Gambar 3.31. Gambar 3.32. Gambar 4.1. Gambar 4.2. Gambar 4.3. Gambar 4 4. Gambar 4.5. Gambar 4 6. Gambar 4 7. Gambar 4 8. Gambar 4 9. Gambar 5.1. Gambar 5.2. Gambar 5.3. Gambar 5.4. Gambar 5.5. Gambar 5.6. Gambar 5.7. Gambar 5.8. Gambar 5.9. Gambar 5.10. Gambar 5.11. Gambar 5.12. Gambar 5.13. Gambar 5.14. Gambar 5.15. Gambar 5.16. Gambar 5.17. Gambar 5.18. Gambar 5.19. Gambar 5.20. Gambar 5.21.

Performance Point .............................................................................. III - 17 Kurva Demand Spectrum dan Capacity Spectrum.............................. III - 18 Performance Point Awal Dengan Prosedur C .................................... III - 18 Ilustrasi Setelah Step 7........................................................................ III - 19 Ilustrasi Setelah Step 8........................................................................ III - 19 Titik Performance Point Berdasarkan Prosedur C.............................. III - 20 Intensitas Gempa................................................................................. III - 24 Percepatan Gempa Rencana Buatan Wilayah 6 .................................. III - 25 Spectrum Density Function................................................................. III - 25 Respon Spektrum Buatan Wilayah 6 .................................................. III - 25 Denah Struktur Dengan dan Tanpa Dinding Geser...............................IV - 1 Tipe Penampang Dinding Geser ...........................................................IV - 4 (a) Dinding Geser (b) Dinding Geser dengan Komponen Batas ..........IV - 4 Gaya-gaya Yang Bekerja Pada (a) Dinding Geser Biasa (b) Dinding Geser Dengan Komponen Batas ...........................................................IV - 4 Persyaratan kuat lentur..........................................................................IV - 7 Perencanaan geser untuk balok .............................................................IV - 7 Perencanaan geser untuk kolom..........................................................IV - 10 Respon Spectrum Gempa Wilayah 6 ..................................................IV - 12 Kurva Kapasitas Hasil Pushover Analysis Menggunakan Metoda Desain Kinerja Struktur ......................................................................IV - 13 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 6 Lantai.............. V - 3 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 8 Lantai.............. V - 3 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 10 Lantai............ V - 4 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 15 Lantai............ V - 4 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 20 Lantai............ V - 4 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 6 Lantai.............. V - 5 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 6 Lantai SW....... V - 8 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 8 Lantai SW....... V - 8 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 10 Lantai SW..... V - 9 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 15 Lantai SW..... V - 9 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 20 Lantai SW..... V - 9 Grafik Perpindahan vs Jumlah Lantai untuk Struktur 25 Lantai SW... V - 10 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 6 Lantai........................................ V - 13 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 8 Lantai........................................ V - 14 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 10 Lantai...................................... V - 14 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 15 Lantai...................................... V - 14 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 20 Lantai...................................... V - 15 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 25 Lantai...................................... V - 15 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 6 Lantai SW................................. V - 16 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 8 Lantai SW................................. V - 16 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 10 Lantai SW............................... V - 16


x

Gambar 5.22. Gambar 5.23. Gambar 5.24. Gambar 5.25. Gambar 5.26. Gambar 5.27. Gambar 5.28. Gambar 5.29. Gambar 5.30. Gambar 5.31. Gambar 5.32. Gambar 5.33. Gambar 5.34. Gambar 5.35. Gambar 5.36. Gambar 5. 37. Gambar 5.38. Gambar 5.39. Gambar 5.40. Gambar 5.41. Gambar 5.42. Gambar 5.43. Gambar 5.44. Gambar 5.45. Gambar 5.46. Gambar 5.47. Gambar 5.48. Gambar 5.49. Gambar 5.50. Gambar 5.51. Gambar 5.52. Gambar 5.53. Gambar 5.54. Gambar 5.55. Gambar 5.56. Gambar 5.57.

Grafik Rasio Perpindahan Struktur 15 Lantai SW............................... V - 17 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 20 Lantai SW............................... V - 17 Grafik Rasio Perpindahan Struktur 25 Lantai SW............................... V - 17 Grafik Drift Ratio Struktur 6 Lantai .................................................... V - 18 Grafik Drift Ratio Struktur 8 Lantai .................................................... V - 19 Grafik Drift Ratio Struktur 10 Lantai .................................................. V - 19 Grafik Drift Ratio Struktur 15 Lantai .................................................. V - 19 Grafik Drift Ratio Struktur 20 Lantai .................................................. V - 20 Grafik Drift Ratio Struktur 25 Lantai .................................................. V - 20 Grafik Drift Ratio Struktur 6 Lantai SW ............................................. V - 21 Grafik Drift Ratio Struktur 8 Lantai SW ............................................. V - 21 Grafik Drift Ratio Struktur 10 Lantai SW ........................................... V - 21 Grafik Drift Ratio Struktur 15 Lantai SW ........................................... V - 22 Grafik Drift Ratio Struktur 20 Lantai SW ........................................... V - 22 Grafik Drift Ratio Struktur 25 Lantai SW ........................................... V - 22 Nilai Faktor Kuat Lebih Analisis Statik Linier FEMA-273 ............... V - 24 Grafik Momen Kurvatur Struktur 6 Lantai ......................................... V - 24 Grafik Momen Kurvatur Struktur 8 Lantai ......................................... V - 25 Grafik Momen Kurvatur Struktur 10 Lantai ....................................... V - 25 Grafik Momen Kurvatur Struktur 15 Lantai ........................................ V - 25 Grafik Momen Kurvatur Struktur 20 Lantai ....................................... V - 26 Grafik Momen Kurvatur Struktur 25 Lantai ....................................... V - 26 Grafik Momen Kurvatur Struktur 6 Lantai SW .................................. V - 27 Grafik Momen Kurvatur Struktur 8 Lantai SW .................................. V - 27 Grafik Momen Kurvatur Struktur 10 Lantai SW ................................ V - 27 Grafik Momen Kurvatur Struktur 15 Lantai SW ................................ V - 28 Grafik Momen Kurvatur Struktur 20 Lantai SW ................................ V - 28 Grafik Momen Kurvatur Struktur 25 Lantai SW ................................ V - 28 Grafik Daktilitas Struktur Tanpa Shear Wall (Dinding Geser)............ V - 29 Grafik Daktilitas Struktur Dengan Shear Wall (Dinding Geser) ......... V - 29 Performance Point Berdasarkan Prosedur A ....................................... V - 32 Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Pushover Analysis Semua Portal ........................................................................................ V - 33 Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Time History Analysis Semua Portal ........................................................................................ V - 33 Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Pushover Analysis Portal 1 dan 7 ....................................................................................... V - 34 Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Pushover Analysis Portal 2 dan 6 ....................................................................................... V - 34 Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Pushover Analysis Portal 3 dan 5 ....................................................................................... V - 35


xi

Gambar 5.58. Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Pushover Analysis Portal 4 ................................................................................................. V - 35 Gambar 5.59. Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Time History Analysis Portal 1 dan 7 ....................................................................................... V - 36 Gambar 5.60. Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Time History Analysis Portal 2 dan 6 ....................................................................................... V - 36 Gambar 5.61. Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Time History Analysis Portal 3 dan 5 ....................................................................................... V - 37 Gambar 5.62. Urutan Sendi Plastis Model 8 Lantai Time History Analysis Portal 4 ................................................................................................. V - 37


xii

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A

Perhitungan Beban statik Linier FEMA-273

LAMPIRAN B

Perhitungan Momen Kurvatur Struktur 8 Lantai

LAMPIRAN C

Tabel Tulangan Terpasang Pada Struktur

LAMPIRAN D

Urutan Sendi Plastis


xiii

DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN

Vu Vn Vb R μ c ccr m, [m] k, [k] y, y& , &y&

Geser ultimit dari analisa struktur akibat pembebanan Kuat geser nominal Gaya geser gempa pada lantai dasar (based shear) Faktor reduksi beban gempa Daktilitas Redaman struktur Redaman kritis struktur Massa, matrik massa Kekakuan, matriks kekakuan perpindahan, kecepatan, percepatan

Δt [φ] C I ρ fy Es fc’ Ec Ec,balok Ec,kolom Φ T PF1 α1 wi/g φi1 w Δroof Sa Sd ED

Selang waktu Matriks vektor eigen atau matriks ragam bentuk Nilai faktor respon gempa Faktor keutamaan bangunan Rasio tulangan Kuat leleh baja Elastisitas baja Kuat tekan beton Elastisitas beton Elastisitas beton untuk balok Elastisitas beton untuk kolom Faktor reduksi geser Periode getar alami struktur Faktor partisipasi mode 1 Koefisien massa mode 1 Massa pada tingkat i Amplitudo dari mode 1 pada tingkat i Berat total struktur Perpindahan atap Percepatan spektra Perpindahan spektra Energi yang terdisipasi oleh adanya redaman

ESO

Energi regangan maksimum

βo βeff SR A

Hysteretic damping Damping efektif Faktor reduksi spektra


xiv

SRV C1 C2 C3 T0 CVX V wi wX hi hX TS TL ICASE TRISE TLVL DUR A0 IPOW DELT NPA

Faktor reduksi spektra Faktor modifikasi untuk menghubungkan perpindahan inelastik maksimum terhadap perpindahan untuk dihitung dalam respon linear-elastik Modifikasi faktor yang merepresentasikan efek degradasi kekakuan dan kemerosotan kekuatan pada perpindahan maksimum. Faktor modifikasi yang merepresentasikan peningkatan perpindahan akibat PΔ effects. Perioda karakteristik dari respon spektrum, yang didefinisikan ketika terjadinya transisi dari percepatan konstan ke kecepatan konstan pada respon spektrum Faktor distribusi vertikal Pseudo lateral load Bagian dari total berat struktur (W) pada lantai i Bagian dari total berat struktur (W) pada lantai x Tinggi (feet) dari lantai dasar ke lantai i Tinggi (feet) dari lantai dasar ke lantai x Perioda terkecil respon spektrum Perioda terbesar respon spektrum Intensitas yang digunakan adalah model dengan bentuk trapezoidal (2) Waktu naik gempa Waktu gempa maksimum Waktu accelerogram Parameter fungsi exponential Parameter Compund intensitas Sesuai dengan standar Jumlah gempa buatan


xv

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

VI.1. KESIMPULAN

Dari analisis semua model yang dilakukan dengan tiga metode yaitu Linier Statik Procedure (LSP), Nonlinier Statik Procedure (Pushover Analysis), dan Nonlinier Dinamik Procedure (Time History Analysis) dapat disimpulkan bebarapa hal sebagai berikut: 1. Pemasangan dinding geser (shear wall) pada struktur dapat menambah kekakuan struktur, mengurangi daktilitas struktur, dan merubah arah sumbu lemah struktur sehingga menjadi searah dengan pemasangan dinding geser. 2. Untuk mendapatkan level kinerja struktur dari analisis perpindahan didapat bahwa untuk struktur dengan periode ≤ 1.4 detik jika dianalisis dengan metoda Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 maka hasilnya memiliki tingkat keakurasian yang cukup baik. Sedangkan untuk struktur dengan perioda > 1.4 akan didapatkan tingkat kinerja struktur yang lebih rendah dari pada yang sebenarnya. 3. Berdasarkan rasio perpindahan Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 terhadap perpindahan saat performance point didapat bahwa untuk struktur dengan perioda kecil dari 1.4 detik mendekati 100% sehingga masih ekonomis metoda ini cukup ekonomis dan akurat untuk menentukan tingkat kinerja struktur. 4. Berdasarkan drift rasio diketahui bahwa untuk struktur dengan perioda > 1.4 detik mode-mode lebih tinggi mulai berpengaruh terhadap struktur, hal itu terlihat dari drift rasio yang penambahannya tidah bersifat konstan. 5. Untuk struktur dengan dinding geser faktor kuat lebih gaya geser analisis statik linier terhadap gaya geser dasar pada kondisi performance point lebih besar jika dibandingkan dengan struktur tanpa dinding geser. Hal itu disebabkan karena untuk mencapai kondisi equal displacement dalam analisis statik linier, struktur dengan dinding geser akan menyerap energi energi yang lebih besar. 6. Berdasarkan analisis Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 kapasitas momen suatu sruktur lebih besar dari pada Nonlinier Dinamik Procedure (Time History Analysis) namun selisihnya tidak terlalu jauh. Sehingga analisis ini bisa dipakai dengan safety factor tertentu.

Akurasi Respon Struktur Inelastik Menurut FEMA-273

Hal VI - 1

Bab VI – Kesimpulan dan Saran

7. Mekanisme terbentuknya sendi plastis dengan metoda analisis Nonlinier Dinamik Procedure (Time History Analysis) dan metode Nonlinier Statik Procedure (Pushover Analysis) cenderung berbeda. Pada Time History Analysis kapasitas struktur dilihat pada saat kondisi pembebanan maksimum sedangkan pada Pushover Analysis kapasitas struktur dilihat pada kondisi titik performance point. Namun secara umum disimpulkan bahwa untuk semua model struktur sendi plastis pertama kali terjadi pada balok sehingga memenuhi konsep perencanaan strong column weak beam. 8. Berdasarkan analisis statik linier (FEMA-273) semua struktur berada dalam kinerja damage control, padahal berdasarkan analisis Time History dan analisis Pushover tidak semuanya berada pada kinerja tersebut. Untuk analisis Time History dan analisis Pushover ada beberapa model struktur yang berada pada kinerja immediate occupancy. Berdasarkan hal tersebut, secara umum dapat disimpulkan bahwa analisis statik linier dapat digunakan untuk mengevaluasi kinerja struktur secara keseluruhan. Namun untuk periode diatas 1,4 detik, analisis statik linier akan memberikan level kinerja yang jauh “lebih buruk” dibandingkan analisis yang lain atau dapat dikatakan sangat konservatif. Karena itu, hasil evaluasi struktur dengan analisis statik linier berdasarkan FEMA-273 akan memberikan nilai yang tidak ekonomis.

VI.2. SARAN

Dalam penyusunan Tugas Akhir ini dianalisi mengenai akurasi penentuan kinerja struktur berdasarkan Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273. Namun hasil yang didapat belum cukup untuk memstikan apakah metoda ini memang bisa digunakan sepenuhnya. Karena itu Penulis menyarankan beberapa hal yang dapat digunakan untuk perbaikan dan pengembangan stdi selanjutnya. 1. Analisis Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273 dilakukan untuk perioda struktur dan tipe struktur yang lebih beragam. 2. Perlu dilakukan dilakukan analisis lebih lanjut untuk mengetahui faktor toleransi penggunaan analisis Linier Statik Procedure (LSP) FEMA-273.

Akurasi Respon Struktur Inelastik Menurut FEMA-273

Hal VI - 2

DAFTAR PUSTAKA

Applied Technology Council (ATC-40), Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Building, Volume I, 1996 Budiono, Bambang, Catatan Kuliah: Dinamika Struktur dan Rekayasa Gempa, 2005 Budiono, Bambang, Struktur Tahan Gempa (Performance Based Seismic Design), 2001 Danang, A. Hartandyo dan Patria Kusumaningrum, Perilaku Struktur Beton dengan Dinding Geser dilengkapi Outrigger di Bawah Beban Gempa Kuat, Departemen Teknik Sipil ITB, 2004 Departemen Pekerjaan Umum, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, SKBI-1.3.53.1987 Departemen Pemukiman dan Pengembangan Prasarana Wilayah, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2003 Departemen Pemukiman dan Pengembangan Prasarana Wilayah, Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Bertulang untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002 Federal Emergency Management Agency (FEMA-273), NEHRP Guidelines for the Seismic Rehabilitation of Buildings Fredy Victor dan Yoshua Orion I, Studi Kekuatan Geser Dinding Geser dengan Beban Gempa Kuat, Departemen Teknik Sipil ITB, 2005 Setio, Herlien D., Dinamika Strukturdan Pengantar Rekayasa Gempa, Departemen Teknik Sipil ITB, 2005 MacGregor, James G., Reinforced Concrete: Mechanics and Design, Prentice Hall, 1997 Park, Robert dan T. Pauley, Reinforced Concrete Structures, John Wiley and Prentice Hall, 1975 Pazz, Mario, Structural Dynamic, Van Nostrand Com. Inc., England, 1985

AKURASI RESPON STRUKTUR INELASTIK MENURUT FEMA-273

Recommend Documents