Studi Perilaku Non Linear Pushover Struktur Jack Up Sistem Eccentrically Braced Frames (EBF)

1

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-5

Studi Perilaku Non Linear Pushover Struktur Jack Up Sistem Eccentrically Braced Frames (EBF) M Taufiq Faizal, Budi Suswanto, Bambang Piscesa. Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak : Pembangunan struktur anjungan lepas pantai yang tahan terhadap gempa merupakan salah satu solusi terbaik untuk mengeksplorasi kekayaan alam yang berada di kawasan perairan indonesia. struktur jack-up platform merupakan salah satu dari struktur anjungan lepas pantai yang memiliki sistem operasi yang lebih efisien karena struktur ini dapat dengan mudah dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain. Sistem struktur baja tahan gempa antara lain sistem concentrically braced frame (CBF) dan sistem eccentrically braced frame (EBF). Beberapa hasil penelitian menunjukan sistem EBF lebih baik dari sistem CBF karena EBF dianggap mampu menggabungkan keunggulan dan menutupi kekurangan sistem CBF dan MRF. Sistem EBF telah banyak diterapkan dalam struktur gedung di darat, sedangkan pada bangunan lepas pantai hanya menerapkan sistem CBF. Penelitian ini dimaksudkan untuk membandingkan sistem struktur baja tahan gempa EBF dengan CBF pada struktur jack up dengan analisa pushover. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan data acuan struktur jack up Hang Tuah MogPU yang telah digunakan yaitu data lingkungan dan data sistem struktur. Hasil penelitian menunjukan bahwa jack up dengan variasi CBF dan EBF link 1 meter dan 3 meter memenuhi standar Performance Based Design dimana performance point pada jack up dengan system CBF berada sebelum kelelehan pertama atau IO (Immediate Occupancy), jack up dengan link 1 meter berada pada kinerja IO (Immediate Occupancy) dan jack up dengan link 3 meter berada pada kinerja LS (Life Safety). Struktur jack up dengan link 3 meter memiliki daktalitas yang lebih besar dibandingkan dengan jack up dengan system CBF dan jack up dengan link 1 meter sedangkan kekakuan elastis model struktur dengan system CBF lebih besar dibandingkan Sistem EBF. Perbedaan mekanisme sendi plastis pada struktur jack up tergantung pada pemilihan dimensi, pada link 1 meter kemunculan sendi platis merata pada elemen link, karena link dipilih berdasarkan gaya geser yang terjadi sedangkan pada model CBF dan link 3 meter kemunculan sendi plastis tidak merta sesuai ketetapan strong column weak beam.

dengan anjungan yang terpancang, struktur jack-up dapat dengan mudah dipindahkan dari satu lokasi ke lokasi lain. Idealnya, jack-up harus tahan terhadap kondisi lingkungan yang ekstrim seperti gempa maupun kondisi lingkungan ekstrim lainnya. Beberapa dekade terakhir ini, banyak dilakukan penelitian untuk mendapatkan sistem struktur dengan respon yang paling baik terhadap gempa. Secara umum terdapat 2 jenis portal baja tahan gempa, yaitu Moment Resisting Frames (MRF) dan Braced Frames (BF). Braced Frames memiliki 2 jenis portal yaitu Concentrically Braced Frames (CBF) dan Eccentrically Braced Frames (EBF). Sistem CBF dan EBF telah banyak diterapkan pada struktur gedung di darat, sedangkan pada bangunan lepas pantai hanya menerapkan sistem CBF. Beberapa hasil penelitian menunjukan sistem EBF lebih baik dari sistem CBF karena EBF dianggap mampu menggabungkan keunggulan dan menutupi kekurangan sistem CBF dan MRF. EBF menghasilkan struktur dengan kekuatan yang tinggi, respon inelastis yang stabil terhadap beban siklik, daktilitas dan kapasitas disipasi energi yang baik sehingga memiliki kinerja yang lebih baik dari CBF dan MRF (Bruneau, 1998). Pada tahun 2006, Berman telah melakukan eksperimen terhadap tubular link. Dari hasil analisis dan eksperimen yang dilakukan, tubular link lebih stabil terhadap lateral torsional dan lebih daktail. Sistem EBF dengan tubular link sangat dimungkingkan untuk digunakan pada struktur kaki bangunan lepas pantai seperti jacket dan jack-up. Dengan alasan tersebut penulis bermaksud melakukan Studi Perilaku Struktur Jack-Up Platform sistem Eccentrically Braced Frames (EBF) dengan Tubular Link Terhadap beban Gempa Dengan Analisa Pushover. Agar menghasilkan struktur jacket yang lebih efisien dan tahan terhadap gempa II.

Kata Kunci—Concentrically Braced Frame, Eccentrically Braced Frame, non linier pushover analysis, jack up I.

S

PENDAHULUAN

truktur jack-up merupakan suatu perpaduan antara anjungan terpancang (Fixed Structure) dengan Anjungan Terapung (Floating Structure), dimana stuktur ini memiliki kelebihan pada struktur kakinya yang dapat dikendalikan (dinaikkan atau diturunkan) sesuai dengan kondisi perairan tempat beroprasinya. Kelebihan lainnya dibandingkan dengan Anjungan Terapung adalah dengan kondisi terpancang, struktur jack-up memiliki sistem operasi yang lebih efisien tanpa banyak waktu terbuang karena pengaruh lingkungan yang ada. Apabila dibandingkan

URAIAN PENELITIAN

A. Proses Penelitian Proses penelitian ini ditampilkan dalam sebuah diagram alir metodologi yang dapat dilihat pada diagram alir dibawah ini :

2


Mulai Spesifikasi Platform Variable Desain Preliminary Desin Gambar 1. Stress ratio Pendefinisian Gaya-Gaya yang Bekerja pada jack

up Analisis Struktur Not Ok Stress Check Ok Not Ok

Analisis Push Over Ok

Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa stress ratio yang terjadi pada setiap element tubular dalam struktur jack up dibawah 1, itu menandakan bahwa struktur kuat. Stress ratio yang paling besar terjadi pada element link dan horizontal braced yaitu berkisar pada angka 0.6-0.876 B. Analisa Pushover Hasil analisa pushover pada struktur berupa kurva kapasitas struktur antara Base Reaction Vs Displacement seperti dalam gambar di bawah ini

Perilaku / respon Struktur Kesimpulan dan saran Selesai Penjelasan dari diagram alir serta metodologi secara rinci terkait penelitian dapat dilihat di Faizal, M Taufiq (2013) [4]. B. Jenis dan Konsep Penelitian Penelitian ini membandingkan 1 jenis CBF dan EBF dengan 2 tipe link yaitu link 1 meter dan 3 meter. Dari ketiga jenis system struktur ini akan dibandingkan dari segi kinerja struktur dan kegagalan strukturnya.

Gambar 2. Kurva Kapasitas Struktur EBF

C. Permodelan Deck Permodelan deck dilakukan hanya untuk memberi efek pembebanan pada jack up yang real sesuai kondisi di lapanagan. Tidak dilakukan analisisi dan pembahasan terhadap struktur deck ini selanjutnya. Bagian deck pada struktur jack up ini dimodelkan dengan bentuk rigid body menggunakan software structural analysis. Pemodelan dengan rigid body dilkukan karena bagian deck diasumsikan tidak mengalami deformasi selama operasional. Gambar 3. Kurva Kapasitas Struktur e = 1 III.

HASIL DAN DISKUSI

A. Perencanaan Batang Tubular Perencanaan batang tubular ini menggunakan peraturan API RP2A-WSD 2000. Perencanaan batang tubular ini menggunakan perhitungan manaual dan menggunakan alat bantu software structural analysis. Berikut akan ditampilkan hasil stress check menggunakan alat bantu software structural analysis.

3


wilayah tersebut. Level kinerja bangunan terhadap gempa mengacu pada IO (Immediate Occupancy), LS (Life Safety), dan CP (Collapse Prevention). Berikut ini adalah target perpindahan titik kontrol moel struktur K-Split CBF dan EBF dengan link 1 meter dan link 3 meter Tabel 1 Target Perpindahan V (kN)

∆ (m)

Link 1

22541.721

0.404

Link 3

9496.605

0.731

Konsentris

40933.049

0.282

Variasi Link

Gambar 4. Kurva Kapasitas Struktur e = 3

E. Level Kinerja Struktur Berdasarkan Tabel diatas yaitu target perpindahan titik kontrol yang diperoleh dari perpotongan kurva demand (respon spectrum dengan rendam 15 % untuk struktur inelastis) dan kurva kapasitas pushover, maka dapat diketahui kinerja bangunan masing-masing model. Berikut ini adalah kinerja masing-masing struktur : Tabel 2 Kinerja Struktur Jack Up Link 1 Meter Kategori Gambar 5. Kurva Kapasitas Gabungan Grafik diatas menunjukan bahwa terjadi perbedaan kurva pushover pada ketiga model struktur Braced Frames (BF). Dapat diketahui dari kurva pushover diatas bahwa model struktur dengan link 3 meter memiliki strength atau kekuatan yang lebih besar dalam menahan beban gempa dibandingkan dengan model link 1 meter dan link 1 memiliki strength atau kekuatan yang lebih besar dalam menahan beban gempa dibandingkan dengan model CBF atau link konstentris. 10 Akan tetapi, jika kurva pushover ketiga model diatas dibandingkan berdasarkan kemiringan awal, maka terlihat bahwa sudut kemiringan kurva terhadap sumbu X positif pada model link sentris (CBF) lebih besar dibandingkan link 1 meter dan link 3 meter, dikarenakan kekakuan elastis model struktur dengan link sentris (CBF) relative lebih besar dibandingkan model dengan link 1 meter dan link 3 meter. Semakin kaku bangunan maka perpindahan (displacement) yang terjadi akan semakin kecil, struktur akan lebih unggul dalam hal kenyamanan D. Analisa Target Perpindahan Dalam Target perpindahan atau titik kinerja bangunan (performance point) didapat dengan metode spectrum kapasitas yang telah built in di dalam program bantu software structural analysis. Untuk mendapatkan titik kinerja bangunan, diperlukan input berupa parameter gempa Ca dan Cv yang didapat dari respon spectrum desain berdasarkan RSNI 03-176-201x, yaitu Ca = 0.24 dan Cv = 0.6. kemudian, dari titik kinerja yang diperoleh, kinerja bangunan dievaluasi terhadap kerusakan-kerusakan yang akan terjadi agar pemilik bangunan mengetahui kondisi bangunan saat terjadi gempa di

Jenis Link

1 meter

Perpindahan Titik Kontrol ∆I (m)

0.404

Gaya Geser Dasar Vi (kN)

22541.721

Level Kinerja Bangunan

IO

Tabel 3 Kinerja Struktur Jack Up Link 3 Meter Kategori Jenis Link

3 meter


0.731


9496.605


LS

Tabel 4 Kinerja Struktur Jack Up Link 3 Meter Kategori Jenis Link

EBF


0.282


40933.049


Sebelum IO

Penentuan level kinerja bangunan pada masingmasing model struktur tersebut mengacu pada tahapan terbentuknya sendi plastis bdan informasi mengenai jenis sendi plastis yang timbul, apakah sendi plastis berwarna biru yang menandakan IO, biru telur asin (LS), atau warna hijau (CP) sat model struktur mencapai kinejanya (lihat Lampiran : Tabel Pushover) Dari kesimpulan diatas bisa dikatakan struktur dengan system CBF dan EBF dengan variasi link ini

4

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-5 memenuhi kinerja struktur berdasarkan Performance Based Design F. Mekanisme Sendi Plastis Berikut ini ditampilkan mekanisme sendi plastis yang terjadi pada model K-Split CBF dan EBF dengan link 1 meter dan link 3 meter, pada saat terjadi leleh pertama dan keruntuhan pertama dan terakhir. Gambar .9 Step Terakhir link 3 m

Pada gambar keruntuhan untuk link 3 meter seperti diatas, terlihat pelelehan pertama terjadi pada elemen link pada step ke 9, selanjutnya kelelehan menyebar ke balok atau horizontal braced. Gambar diatas menunjukan bahwa pemasangan profil belum maksimal karena seharusnya setelah semua link leleh, dianjutkan dengan diagonal braced buakan horizontal braced. Gambar .6 Kelelehan pertama link 1 m

Gambar .10

Kelelehan Pertama CBF

Gambar .7 Step Terakhir link 1 m Pada gambar diatas terihat keruntuhan pertama pada step ke 7 dan munculnya sendi plastis terakhir pada step ke 15. Pada gambar diatas terlihat bahwa kelelehan dan keruntuhan struktur memang direncanakan pada link beam struktur itu sendiri, perencanaan keruntuhan itu dilakukan dengan mengganti-ganti profil struktur agar tidak ada struktur yang mengalami kelelehan atau keruntuhan pertama pada kolom. Gambar .11 Step Terakhir CBF Pada gambar diatsas terlihat bahwa pelelehan pertama terjadi pada diagonal braced, dan selanjunya menuju ke haorizontal braced. Pemilihan profil untuk keadaan diatas, nelum cukup maksimal, karena belum semua elemen diagonal braced mengalami kelelehan, elemen horizontal braced sudah mengalami kelelehan.

Gambar .8 Kelelehan pertama link 3 m

II. KESIMPULAN/RINGKASAN Setelah dilakukan analisa pushover menggunakan Program bantu software structural analysis maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:  Kinerja struktur jack up pada lingkungan rawan gempa memenuhi standar Performance Based Design, dengan kinerja untuk masing-masing variasi adalah sebagai berikut : - Jack up dengan link sentris (CBF) memiliki kinerja yang bagus, karena Performance Point berada


  



sebelum kelelehan pertama terjadi atau sebelum IO (Immediate Occupancy) - Jack up dengan link 1 meter berada pada kinerja IO (Immediate Occupancy) - Jack up dengan link 3 meter berada pada kinerja LS (Life Safety) Struktur jack up dengan link 3 meter memiliki daktalitas yang lebih besar dibandingkan dengan link 1 meter dan CBF. Kekakuan elastis model struktur dengan link sentris (CBF) relative lebih besar dibandingkan model dengan link 1 meter dan link 3 meter Keseragaman pada dimensi struktur pada setiap ketinggian membuat kinerja struktur kurang optimal, karena kelelehan yang terjadi tidak memenuhi ketetapan strong column weak beam. Perbedaan mekanisme sendi plastis pada struktur jack up ini tergantung pada pemilhan dimensi profil yang akan dipakai, sebagai contoh pada link 1 meter kemunculan sendi platis merata pada elemen link dikarenakan link di pilih berdasarkan gaya geser yang terjadi, semakin besar gaya yang terjadi semakin besar link yang dipakai begitu juga sebaliknya.

DAFTAR PUSTAKA [1]

Faizal M Taufiq. 2013. Studi Perilaku Nonlinier Pushover Struktur Jack Up Sistem Eccentrically Braced Frames (EBF). Surabaya [2] Berman J W, Bruneau M (2006), “Experimental and Analytical Investigation of Links for Eccentrically Braced Frames”, Engineering Structure 29 (2007) 1929-1938 [3] Hamzah, 2010. Studi Perbandingan Perilaku struktur Jack Up Platform Sistem Concentrically braced Frames (CBF) dan Sistem Eccentrically Braced Frames (EBF) Tubular Link”, Tesis, Teknik Sipil ITS, Surabaya. [4] Murdjito. 2006. Tubular Joint of Offshore Structure. Jurnal Teknologi Kelautan. ITS. Surabaya. [5] AISC, 1995. Load and Resistance Design Spesification for Structural Steel Buildings, American institute of Steel Contruction. [6] AISC, 2000. seismic Provisions for Structural Steel buildings. American institute of Steel Contruction. [7] American Petroleum Institute (API). 2002. Recommended Practice for Planning, Designing, and Constructing Fixed Offshore PlatformsWorking Stress Design. API Recommended Practice 2A-WSD (RP 2AWSD) Twenty-First Edition. API Publishing Service. Washington, D.C. [8] Abdul Aziz. 2012. Studi Perilaku Sistem Rangka Baja K-Split EBF (Ecccentrically Braced Frames) Terhadap Beban gempa Dengan Analisis Pushover”, Tugas Akhir, Fakultas teknik Program Studi teknik Sipil UI, Depok. [9] British Standard (BS). 1982. Practice For Fixed Offshore Structures. BS 6235. British Standard Institution. [10] Energo Engineering Inc. 2007. Assessment of Fixed Offshore Platform Performance in Hurricanes Katrina and Rita. Energo Engineering Inc. USA. [11] Harish, N. 2005. Analysis of Offshore Jacket Platform. National Institute of Karbataka Surathkal. India. [12] Troufay and Cauvin. 1983. Materiel Petrole. Le Havre. France.

5

Studi Perilaku Non Linear Pushover Struktur Jack Up Sistem Eccentrically Braced Frames (EBF)

Recommend Documents