EVALUASI PENGGUNAAN BRESING BAJA DALAM MENINGKATKAN KINERJA STRUKTUR BETON TAHAN GEMPA (STUDI KASUS: GEDUNG V FAKULTAS TEKNIK UNS)

Volume XIII No.1 Maret 2012

ISSN : 977 – 19799705

EVALUASI PENGGUNAAN BRESING BAJA DALAM MENINGKATKAN KINERJA STRUKTUR BETON TAHAN GEMPA (STUDI KASUS: GEDUNG V FAKULTAS TEKNIK UNS) Hendramawat Aski Safarizki Alumni Program Pasca Sarjana, Fakultas Teknik Sipil, Universitas Sebelas Maret Surakarta (UNS)

Abstrak Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja struktur eksisting dan setelah penambahan bresing baja pada Gedung V Fakultas Teknik UNS dalam menerima beban gempa. Kinerja struktur dianalisis dengan prosedur Analisis Dinamik Riwayat Waktu berdasarkan SNI 03-17262002, Nonlinear Static Pushover Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 356), dan Metode Koefisien yang Diperbaki (FEMA 440). Berdasarkan hasil analisis pushover diperoleh target perpindahan struktur eksisting untuk arah X sebesar 0,118 m dan arah Y sebesar 0,132 m. Kinerja struktur eksisting berada pada batas antara Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP) dengan sendi plastis telah terjadi pada kolom. Setelah penambahan bresing target perpindahan struktur berkurang baik pada arah X maupun Y. Sendi plastis yang muncul dapat dikurangi bahkan tidak muncul pada kolom untuk tinjauan arah Y dengan penambahan bresing IWF 300x300x10x15. Berdasarkan analisis dinamik riwayat waktu kinerja batas layan struktur eksisting tidak aman untuk tinjauan gempa El Centro pada arah Y sedangkan untuk batas ultimit masih aman. Setelah penambahan bresing kinerja batas layan dan batas ultimit struktur aman untuk semua akselerogram gempa yang digunakan. Berdasarkan rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layan untuk arah X dan Y dimensi bresing IWF 300x300x10x15 memiliki nilai rasio yang lebih kecil dibandingkan penggunaan bresing dengan dimensi yang lain. Kata Kunci: analisis pushover, analisis riwayat waktu, bresing, gedung beton bertulang, This research was conducted to determine the performance of Engineering Faculty Building V UNS existing structure and after used of steel bracing in order to receive seismic load. Structure performance are evaluated using dynamic time history analysis, Nonlinear Static Pushover Displacement Coefficient Method (FEMA 356), and Improvement Displacement Coefficient Method (FEMA 440). The target displacement from pushover analysis of existing structure in X direction 0,188 m and in Y direction 0,132 m. Performance of existing structure are between Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP) and plastic hinge occurred in column. After adding bracing the target displacement is reduce in booth X and Y direction. Plastic hinges that occurred can be reduce even eliminated in Y direction after adding bracing IWF 300x300x10x15. Based on time history analysis the structure performance in service limit is unsafe for El Centro in Y direction and still safe for ultimate limit. After adding bracing the performance of service limit and ultimate limit safe for all earthquake accelerogram. Based on ratio of drift to service limit for X and Y direction bracing IWF 300x300x10x15 have the lowest ratio compare to another dimension of bracing. Keywords: bracing, pushover analysis, reinforced concrete building, time history analysis PENDAHULUAN Penurunan kinerja yang terjadi pada suatu struktur dapat diakibatkan oleh kurang sempurnanya desain, pelaksanaan konstruksi yang tidak sesuai desain, perubahan fungsi banguan, dan terjadinya bencana alam yang

mempengaruhi perilaku pembebanan pada struktur. Penurunan kinerja dapat mengurangi tingkat keamanan dan umur layan struktur bangunan. Penurunan kinerja yang terjadi pada umumnya muncul bertahap dan terkadang

Hendramawat Aski Safarizki | 1


tidak tampak jelas secara visual. Walaupun telah terjadi penurunan kinerja namun bangunan masih berdiri tegak. Struktur yang telah mengalami penurunan kinerja yang kemudian mengalami perubahan pembebanan memliki kemungkinan lebih besar untuk rusak atau bahkan runtuh. Gempa merupakan salah satu penyebab terjadinya perubahan pembebanan pada struktur yang tidak dapat diramalkan kapan terjadinya. Perlu dilakukan penilaian kecukupan kinerja dan keamanan struktur bangunan eksisting sebelum terjadinya bencana yang tidak diinginkan. Untuk mengurangi pengaruh gaya horizontal yang terjadi akibat beban gempa dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya dengan menambahkan elemen struktur diagonal (bracing), dinding geser, atau dengan mengubah hubungan antara elemen struktur. Diantara beberapa cara perkuatan struktur eksisting, bresing efektif digunakan dalam memberikan kekakuan dan kekuatan lebih tinggi sehingga dapat menahan deformasi yang mungkin terjadi. Penggunaan bresing baja sebagai perkuatan struktur beton memiliki kelebihan dalam sisi ekonomi, tidak menambah berat struktur secara signifikan, mudah dalam pengaplikasian, tidak terlalu merusak ruang yang sudah ada, dan dapat disesuaikan dengan kekuatan serta kekakuan yang diperlukan. Penggunaan bresing sebagai perkuatan struktur perlu diatur sedemikian rupa sehingga dapat efektif dan tidak mengganggu dari segi arsitektural. Struktur Gedung V Fakultas Teknik UNS memiliki beberapa kelemahan pada desain perencanaannya. Beberapa kelemahan desain Struktur Gedung V Fakultas Teknik UNS diantaranya: 1. Tidak memperhitungkan pengaruh bukaan lantai (void) pada arah memanjang bangunan. 2. Masih menggunakan peraturan lama dalam perhitungan gempa.

2 | Hendramawat Aski Safarizki

ISSN : 977 – 19799705

3. Tidak adanya perhitungan tonjolan bidang muka dan selasar penghubung dengan gedung di sebelahnya. Selain kelemahan desain dan peraturan yang digunakan saat perencanan, pada Gedung V Fakultas Teknik UNS terjadi perubahan kinerja yang secara visual ditandai oleh adanya retak. Dengan adanya kelemahan-kelemahan pada perencanaan dan munculnya tanda terjadinya perubahan kinerja maka perlu dilakukan penilaian kecukupan kekuatan, kekakuan dan keandalan struktur eksisting serta penanganan yang dapat dilakukan agar kinerja gedung eksisting dapat mengantisipasi perubahan beban khususnya gempa yang mungkin terjadi di masa yang akan datang. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja struktur existing Gedung V Fakultas Teknik UNS dalam menerima beban gempa yang mungkin terjadi serta mengetahui kinerja struktur setelah penambahan bresing sebagai alternatif solusi perbaikan kinerja struktur. METODE PENELITIAN Langkah-langkah dalam penelitian ini yaitu meliputi pemodelan struktur gedung eksisting yang akan dievaluasi berdasarkan data-data yang dimiliki, dan kemudian dilakukan identifikasi permasalahan yang ada pada struktur eksisting untuk kemudian dari upaya perkuatan yang direncanakan diharapkan terjadi perbaikan kinerja struktur. Bagan alir dalam penelitian ini seperti terlihat pada Gambar 1. Kinerja struktur dianalisis dengan prosedur Analisis Dinamik Riwayat Waktu berdasarkan kriteria SNI 03-1726-2002, Nonlinear Static Pushover Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 356), dan Metode Koefisien yang Diperbaki (FEMA 440). Analisis dilakukan dengan bantuan software ETABS v.9.7.0 dengan memasukkan batasanbatasan sesuai dengan yang tercantum dalam kriteria SNI 03-1726-2002, FEMA 356, dan FEMA 440.


ISSN : 977 – 19799705 MULAI

DATA: - Denah struktur existing - Dimensi elemen struktur - Mutu beton dan baja

Pembebanan gravitasi

Analisis gempa

Analisis dinamik linier

Peraturan SNI 2002

Pushover analisis

Peraturan FEMA 356

Peraturan FEMA 440

Hasil Analisis

Bracing

Cek performa dengan Kondisi di Lapangan

Perkuatan struktur

ya

tidak

KESIMPULAN

SELESAI

Gambar 1. Bagan Alir Penelitian HASIL DAN PEMBAHASAN Struktur Eksisting Struktur Gedung V Fakultas Teknik UNS mengunakan mutu beton K-225 dengan baja tulangan lentur U-32 dan tulangan geser U-24. Berdasarkan hasil pengkuran struktur eksisting dan data skunder yang ada, maka dilakukan pemodelan kembali dengan menggunakan software ETABS v.9.7.0 Struktur eksisting dimodelkan dalam bentuk struktur 3 dimensi seperti terlihat pada Gambar 2. Gambar 2. Model 3 Dimensi Struktur Gedung V Beban yang bekerja pada struktur terdiri dari beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Beban gempa yang digunakan



ISSN : 977 – 19799705

mengacu pada Uniform Building Code 1997 (UBC-97) yang telah diadaptasi dalam Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI 031726-2002). Perhitungan beban gempa dilakukan dengan bantuan program ETABS. Berdasarkan SNI 03-1726-2002 diperoleh nilai waktur getar bangunan (T) untuk struktur eksisiting sebesar 0,7133 detik, faktor reduksi gempa (R) sebesar 8,5, dan faktor keutamaan gedung (I) adalah 1. Nilai Ca dan Cv diperoleh dengan mengunakan respons spektrum gempa wilayah gempa 3 pada kondisi tanah sedang seperti pada Gambar 3. Berdasarkan Gambar 3. maka diperoleh nilai faktor Ca sebesar 0,23 dan Cv sebesar 0,33. Nilai T, R, I, Ca, dan Cv kemudian digunakan sebagai input pada program ETABS seperti terlihat pada Gambar 4.

Gambar

3.

Respons Spektrum wilayah Gempa 3

Gempa

Setelah dilakukan input pembebanan pada model struktur termasuk input beban gempa kemudian dilakukan analisis statik linier dengan program ETABS. Analisis statik linier menghasilkan nilai beban gempa statik yang terjadi pada struktur. Nilai beban gempa statik kemudian digunakan sebagai beban lateral pada analisis pushover

Gambar 4. Input beban gempa pada program ETABS Analisis Pushover Struktur Eksisting Analisis pushover dilakukan dalam dua tahap yang pertama struktur diberi beban gravitasi (kombinasi beban mati dan beban hidup yang direduksi). Analisis tahap pertama belum memperhitungkan kondisi non-linier. Analisis kemudian dilanjutkan dengan memberikan pola beban lateral yang diberikan secara monotonic bertahap. Intensitas pembebanan lateral ditingkatkan sampai komponen struktur yang paling lemah berdeformasi yang menyebabkan kekakuannya berubah secara signifikan (terjadi leleh dari penampang). Analisis diulangi sebanyak jumlah komponen yang mencapai kondisi batas kekuatannya (leleh). Untuk setiap tahapan beban, gaya dalam dan deformasi elastis maupun plastis dihitung dan direkam. Perpindahan titik kontrol versus gaya geser dasar untuk setiap tahapan beban diplotkan untuk menggambarkan respons perilaku nonlinier struktur yaitu kurva pushover. Keseluruh tahapan analisis pushover dilakukan dengan bantuan program ETABS. Berdasarkan kurva hasil analisis pushover untuk arah Y. Didapatkan nilai waktu getar alami efektif (Te) sebesar 0,971 detik untuk arah X dan 1,083 detik untuk arah Y. Hasil analisis pushover selanjutnya digunakan untuk evaluasi kinerja struktur. Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 356) Dihitung target perpindahan dengan Metode Displacement Coefficient FEMA 356 untuk arah X dan Y.



ISSN : 977 – 19799705

a.

Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 356) untuk arah X Te = 0,971 C0 = 1,35 (FEMA 356 Tabel 3-2 untuk bangunan 4 lantai) Ts = 0,60 (waktu getar karakteristik) C1 = 1,00 (untuk Te ≥ Ts) C2 = 1,10 (T > Ts, Framing type 1 kinerja Life Safety, FEMA 356 Tabel 3-3) C3 = 1,00 (perilaku kekakuan pasca-leleh bernilai positif) Sa = 0,33/0,971 = 0,340 2 δt = C 0 C1C 2 C 3Sa  Te  g  2π  δt = 0,118 m b. Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 356) untuk arah Y Te = 1,083 C0 = 1,35 (FEMA 356 Tabel 3-2 untuk bangunan 4 lantai) Ts = 0,60 (waktu getar karakteristik) C1 = 1,00 (untuk Te ≥ Ts) C2 = 1,10 (T > Ts, Framing type 1 kinerja Life Safety, FEMA 356 Tabel 3-3) C3 = 1,00 (perilaku kekakuan pasca-leleh bernilai positif) Sa = 0,33/1,083 = 0,305 2

δt

T  = C 0 C1C 2 C 3Sa  e  g  2π 

δt

= 0,132 m

Metode Koefisien Perpindahan yang Diperbaiki (FEMA 440) Rumusan target perpindahan yang digunakan sama seperti pada Metode Displacement Coefficient FEMA 356. Mengalami modifikasi dan perbaikan dalam menghitung faktor C1 dan C2. a. Metode Koefisien Perpindahan yang Diperbaiki (FEMA 440) untuk arah X Te = 0,971 C0 = 1,35 (FEMA 356 Tabel 3-2 untuk bangunan 4 lantai) C1 = 1,0113 (Te < 1) C2 = 1,00 (untuk Te > 0,7)

C3 = 1,00 (perilaku kekakuan pasca-leleh bernilai positif) Sa = 0,33/0,971 = 0,340 2

δt

T  = C 0 C1C 2 C 3Sa  e  g  2π 

δt

= 0,109 m

b. Metode Koefisien Perpindahan yang Diperbaiki (FEMA 440) untuk arah Y Te = 1,083 C0 = 1,35 C1 = 1,00 (untuk Te > 1) C2 = 1,00 (untuk Te > 0,7) C3 = 1,00 Sa = 0,33/1,083 = 0,305 2

δt

T  = C 0 C1C 2 C 3Sa  e  g  2π 

δt

= 0,120 m

Evaluasi Kinerja Struktur Eksisting Berdasarkan target perpindahan hasil evaluasi dengan menggunakan Metode Koefisien Perpindahan (FEMA 356) dan Metode Koefisien Perpindahan yang Diperbaiki (FEMA 440) seperti terlihat pada Tabel 1. didapatkan untuk arah X nilai terbesar adalah 0,118 m sedangkan untuk arah Y sebesar 0,132 m. Tabel 1. Target perpindahan Target perpindahan (m) Kriteria Arah X Arah Y Koef.Perpindahan (FEMA 356) 0,118 0,132 Koef.Perpindahan (FEMA 440) 0,109 0,120 Berdasarkan target perpindahan pada arah X sebesar δt = 0,118 m dan membandingkannya dengan data pushover pada Tabel 2 didapatkan hasil bahwa pada step 3 nilai perpindahan telah melewati target perpindahan dan kinerja struktur berada pada batas antara Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP). Berdasarkan hasil analisis pushover diketahui pula bahwa pada step 3 sendi plastis telah terjadi pada kolom seperti tampak pada Gambar 5



ISSN : 977 – 19799705

Tabel 2. Step pushover struktur eksisting arah X Base BStep Displacement Force A-B IO 0 0,0000 0,0000 1425 1 1 0,0139 138,1341 989 413 2 0,0985 708,3317 910 180 3 0,1834 1136,0563 850 166 4 0,2352 1375,1334 850 165 5 0,2352 1370,2860 842 155 6 0,2458 1416,6461 839 155 7 0,2458 1409,9658 839 153 8 0,2469 1414,8475 838 154 9 0,2469 1410,8971 835 153 10 0,2498 1423,6445 835 153

IOLS 0 24 265 263 263 261 264 266 266 255 255

LS- CP- C- DCP C D E >E TOTAL 0 0 0 0 0 1426 0 0 0 0 0 1426 71 0 0 0 0 1426 146 0 1 0 0 1426 147 0 0 1 0 1426 166 0 1 1 0 1426 165 0 0 3 0 1426 164 0 1 3 0 1426 164 0 0 4 0 1426 178 0 1 4 0 1426 178 0 0 5 0 1426

Gambar 5. Kinerja struktur eksisting arah X pada step 3 Berdasarkan target perpindahan pada arah Y sebesar δt = 0,132 m dan membandingkannya dengan data pushover pada Tabel 3 didapatkan hasil bahwa pada step 3 nilai perpindahan telah melewati target perpindahan dan kinerja struktur berada pada

Step 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

batas antara Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP). Berdasarkan hasil analisis pushover diketahui pula bahwa step 3 sendi plastis telah terjadi pada kolom seperti tampak pada Gambar 6.

Tabel 3. Step pushover struktur eksisting arah Y Base BIODisplacement Force A-B IO LS 0,0000 0,0000 1424 2 0 0,0230 175,6184 1165 257 4 0,1070 527,2800 1038 270 114 0,1922 749,2733 927 299 122 0,2765 928,6495 899 309 116 0,3014 979,3483 897 310 116 0,3014 964,0965 864 320 112 0,3335 1028,7340 864 320 112 0,3335 1025,2256 845 329 113 0,3489 1054,3707 845 329 113 0,3489 1051,9940 838 332 112


LSCP 0 0 4 78 101 101 126 126 133 133 137

CPC 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

CD 0 0 0 0 1 0 1 0 2 0 1

DE >E TOTAL 0 0 1426 0 0 1426 0 0 1426 0 0 1426 0 0 1426 2 1 1427 2 1 1426 3 1 1426 3 1 1426 5 1 1426 5 1 1426


ISSN : 977 – 19799705

Gambar 6. Kinerja struktur eksisting arah Y pada step 3 kinerja batas layan SNI 03-1726-2002 maka Analisis Respons Dinamik Riwayat Waktu Analisis pushover memiliki simpangan antar tingkat (δm) dibatasi dengan keterbatasan karena bersifat monotonik kriteria batas layan δm < (0,03/R) x tinggi sehingga dilakukan pula prosedur analisis tingkat yang bersangkutan. dinamik riwayat waktu dengan bantuan Sedangkan untuk memenuhi persyaratan program ETABS. Sesuai dengan persyaratan kinerja batas ultimit gedung maka simpangan pada SNI 03-1726-2002 maka digunakan 4 antar tingkat tidak boleh melampaui 0,02 kali buah akselerogram dari 4 gempa yang tinggi tingkat yang bersangkutan. berbeda yaitu El Centro, gempa Kobe, gempa Berdasarkan kriteria SNI 03-1726-2002 Northridge dan gempa Northwest China. didapatkan hasil bahwa kinerja batas layan Dari hasil analisis struktur diperoleh data tidak aman untuk tinjauan analisis dengan simpangan tingkat (di) dan simpangan antar gempa El Centro pada arah Y sedangkan tingkat (δm). Selanjutnya untuk mengetahui untuk batas ultimit masih aman untuk semua bahwa struktur aman atau tidak berdasarkan analisis seperti terlihat pada Tabel 4. Tabel 4. Kriteria Batas Layan dan Batas Ultimit SNI 03-1726-2002 struktur eksisting untuk Arah Y Tingkat

Tinggi

Tinjauan

di

δm

Roof Story3

20.85 15.15

El Centro El Centro

0,1423 0,0982

0,0441 0,0101

Batas layan 0,03/RxH 0,0201 0,0176

Story2

10.15

El Centro

0,0881

0,0268

0,0176

Story1 Roof Story3 Story2 Story1 Roof Story3 Story2 Story1 Roof Story3 Story2 Story1 Roof Story3 Story2 Story1

5.15 20.85 15.15 10.15 5.15 20.85 15.15 10.15 5.15 20.85 15.15 10.15 5.15 20.85 15.15 10.15 5.15

El Centro Kobe Kobe Kobe Kobe Northridge Northridge Northridge Northridge Nwchina Nwchina Nwchina Nwchina Bengkulu Bengkulu Bengkulu Bengkulu

0,0613 0,0265 0,0157 0,0110 0,0069 0,0371 0,0345 0,0296 0,0193 0,0173 0,0106 0,0081 0,0043 0,0236 0,0167 0,0131 0,0099

0,0108 0,0047 0,0041 0,0026 0,0049 0,0103 0,0067 0,0025 0,0038 0,0069 0,0036 0,0032 -

0,0201 0,0176 0,0176 0,0201 0,0176 0,0176 0,0201 0,0176 0,0176 0,0201 0,0176 0,0176 -

Kontrol Kinerja Batas layan Tidak Aman Aman Tidak Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman -

δm x ξ

Batas Ultimate

0,0004

0,02xH 0,0017 0,1000

Kontrol Kinerja Batas ultimit 0,1140 Aman Aman

0,0010

0,1000

Aman

0,0001 0,0001 0,00005 0,0001 0,0002 0,0004 0,0004 0,0001 0,0002 0,0303 0,0162 0,0144 -

0,1140 0,1000 0,1000 0,1140 0,1000 0,1000 0,1140 0,1000 0,1000 0,1140 0,1000 0,1000 -

Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman Aman -



ISSN : 977 – 19799705

Struktur dengan Perkuatan Bresing Baja Penambahan elemen bresing baja dilakukan untuk meningkatkan kinerja struktur eksisting. Penempatan elemen bresing baja pada sisi kanan kiri bangunan dan pada posisi kolom tangga sesuai dengan letak terjadinya sendi plastis hasil analisis pushover struktur eksisting. Bresing yang dipakai menggunakan sistem bresing vertikal konsentris tipe Xbraced. Analisis yang dilakukan sama seperti pada analisis kondisi eksisting dengan target perpindahan mengikuti kriteria FEMA 356, FEMA 440, dan kinerja sesuai SNI 03-17262002. Dari hasil perhitungan perancangan bresing maka dipilih profil IWF 200x200x8x12 yang memenuhi syarat sebagai bresing ditinjau dari kondisi kekakuan lateral ketika beban bekerja dan kestabilan yang dibutuhkan pada beban ultimit rencana. Spesifikasi profil IWF 200x200x8x12 sebagai berikut: 2

Luas tampang (Ag) = 6353 mm Lebar sayap (B) = 200 mm Jari-jari penampang (r) = 50,2 mm

Selanjutnya dilakukan analisis pushover dan analisis respons dinamik riwayat waktu pada model struktur dengan penambahan elemen bresing baja IWF 200x200x8x12 dengan tahapan analisis seperti pada struktur eksisting. Dilakukan pula analisis dengan melakukan perubahan ukuran dimensi bresing yang digunakan menjadi IWF 300x300x10x15 dan IWF 500x200x10x16 dengan penempatan tetap. Hal ini dilakukan untuk mengetahui perilaku struktur dengan penggunaan bresing yang berbeda. Analisis Pushover Struktur dengan Bresing Hasil analisis pushover dengan variasi dimensi bresing yang digunakan untuk tinjauan berdasarkan FEMA 356 dan FEMA 440 dapat dilihat pada Tabel 5. dan 6. Berdasarkan data pada Tabel 5. dan 6. dapat dihitung persentase berkurangnya target perpindahan. Sebagai contoh untuk penggunaan bresing IWF 200x200x8x12


berdasarkan FEMA 356 maka persentase berkurangnya target perpindahan adalah sebagai berikut: % = (T tanpa bracing  T dengan bresing) x100% T tanpa bresing ( 0 , 118  0 , 099 ) % = x100% 0,118

% = 16,68 % Hasil perhitungan untuk jenis bresing yang lain dapat dilihat pada Tabel 7 dan grafik pada Gambar Tabel 5. Kinerja struktur berdasarkan FEMA 356 Kriteria

Tanpa Bresing

Bresing 200

Bresing 300

Bresing 500

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

C0

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

C1

1

1

1

1,11

1

1,23

1

1,17

C2

1,1

1,1

1,1

1

1,1

1

1,1

1

C3

1

1

1

1

1

1

1

1

Sa

0,34

0,31

0,41

0,64

0,44

0,75

0,46

0,70

Ts

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

Te

0,97

1,08

0,81

0,51

0,75

0,44

0,71

0,47

G

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

0,12

0,13

0,10

0,06

0,09

0,06

0,09

0,06

Tabel 6. Kinerja struktur berdasarkan FEMA 440 Tanpa Bresing

Bresing 200

Bresing 300

Bresing 500

X

Y

X

Y

X

Y

X

Y

C0

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

1,35

C1

1,01

1

1,02

1,05

1,02

1,07

1,03

1,06

C2

1

1

1

1,01

1

1,02

1

1,02

C3

1

1

1

1

1

1

1

1

Sa

0,340

0,305

0,41

0,64

0,44

0,75

0,46

0,70

Ts

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

Te

0,971

1,083

0,81

0,51

0,75

0,44

0,71

0,47

G

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

9,81

0,109

0,120

0,09

0,06

0,09

0,05

0,08

0,06

Kriteria

Berdasarkan grafik pada Gambar 7. terlihat bahwa peningkatan dimensi bresing tidak selalu efektif dalam mengurangi perpindahan yang terjadi. Pada arah X peningkatan bresing menjadi IWF 500x200x10x16 dapat lebih mengurangi perpindahan yang terjadi daripada IWF 300x300x10x15. Sedangkan pada arah Y


peningkatan bresing menjadi IWF 500x200x10x16 tidak mengurangi perpindahan sebaik bresing dengan IWF 300x300x10x15. Tabel 7. Persentase berkurangnya target perpindahan Bresing Bresing Bresing 300 500 Kriteria 200 X Y X Y X Y FEMA 16, 52, 22, 54, 26, 53, 356 68 29 35 53 78 57 FEMA 16, 49, 21, 55, 25, 53, 440 15 48 63 74 68 00 Pada struktur eksisting sendi plastis muncul pada balok dan kolom dengan kriteria kinerja struktur berada pada batas antara Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP). Dengan penambahan bresing sendi plastis yang muncul pada balok dan kolom dapat dikurangi bahkan tidak muncul pada kolom dengan penambahan bresing IWF 300x300x10x15 untuk tinjauan arah Y seperti tampak pada Gambar 8.

ISSN : 977 – 19799705

Analisis Respons Dinamik Riwayat Waktu Struktur dengan Bresing Berdasarkan hasil analisis respon dinamik riwayat waktu serta hasil analisis pada variasi dimensi bresing maka dapat dihitung rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layannya. Sebagai contoh untuk kondisi eksisting pada arah X dengan gempa El Centro maka rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layannya adalah sebagai berikut: δm Rasio δm = batas layan

0,0159 0,0201

Rasio δm

=

Rasio δm

= 0,7904

Hasil perhitungan rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layan kemudian dibuat dalam bentuk grafik. Hasil perhitungan rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layannya dengan variasi dimensi bresing dan tinjauan gempa yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 9 Gambar 13 untuk arah X dan Gambar 14 Gambar 18 untuk arah Y.

Gambar 7. Grafik persentase berkurangnya target perpindahan Gambar 9. Rasio δm terhadap batas layan arah X Gempa El Centro

Gambar 8. Kinerja struktur arah Y dengan bresing IWF 300x300x10x15

Gambar 10. Rasio δm terhadap batas layan arah X Gempa Kobe



Gambar 11. Rasio δm terhadap batas layan arah X Gempa Northridge

Gambar 12. Rasio δm terhadap batas layan arah X Gempa NW China

Gambar 13. Rasio δm terhadap batas layan arah X Gempa Bengkulu

Gambar 14. Rasio δm terhadap batas layan arah Y Gempa El Centro


ISSN : 977 – 19799705

Gambar 15. Rasio δm terhadap batas layan arah Y Gempa Kobe

Gambar 16. Rasio δm terhadap batas layan arah Y Gempa Northridge

Gambar 17. Rasio δm terhadap batas layan arah Y Gempa NW China

Gambar 18. Rasio δm terhadap batas layan arah Y Gempa NW China


Berdasarkan grafik rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layan terlihat bahwa untuk arah Y dimensi bresing IWF 300x300x10x15 memiliki nilai rasio yang lebih kecil dibandingkan bresing dengan dimensi yang lain. Sedangkan untuk arah X memiliki nilai yang bervariasi untuk masingmasing akselerogram gempa dengan rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layan antara dimensi bresing IWF 300x300x10x15 dan bresing IWF 500x200x10x16. SIMPULAN Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Kinerja struktur eksisiting a). Berdasarkan analisis pushover didapatkan hasil target perpindahan yang terjadi pada struktur eksisting untuk arah X sebesar 0,118 m sedangkan arah Y sebesar 0,132 m. b). Kinerja struktur eksisting Gedung V Fakultas Teknik UNS berada pada batas antara Life Safety (LS) Collapse Prevention (CP) dengan sendi plastis telah terjadi pada kolom. c). Berdasarkan kriteria SNI 03-17262002 melalui analisis dinamik riwayat waktu diketahui bahwa kinerja batas layan struktur eksisting tidak aman untuk tinjauan analisis dengan gempa El Centro pada arah Y sedangkan untuk batas ultimit masih aman untuk semua akselerogram gempa yang digunakan. 2. Kinerja struktur setelah penambahan bresing a). Setelah penambahan bracing target perpindahan struktur berdasarkan analisis pushover berkurang baik itu pada arah X maupun Y. Kinerja struktur dengan bracing untuk arah X dan Y lebih baik jika dibandingkan struktur eksisting. b). Dengan penambahan bracing sendi plastis yang muncul pada balok dan kolom dapat dikurangi bahkan tidak muncul pada kolom untuk tinjauan arah Y dengan penambahan bracing IWF 300x300x10x15.

ISSN : 977 – 19799705

c). Berdasarkan kriteria SNI 03-17262002 melalui analisis dinamik riwayat waktu kinerja batas layan dan batas ultimit struktur dengan penambahan bracing aman untuk semua akselerogram gempa yang digunakan. d). Berdasarkan rasio simpangan antar tingkat (δm) terhadap batas layan terlihat bahwa untuk arah X dan Y dimensi bracing IWF 300x300x10x15 memiliki nilai rasio yang lebih kecil dibandingkan bracing dengan dimensi yang lain. DAFTAR PUSTAKA Abdullah, M.K. 2005. “Comparative Study of Conventional Seismic Retrofitting Techniques”. Prosiding. Eleventh International Colloquium on Structural and Geotechnical Engineering Cairo 17-19 May 2005. Ain Shams University Faculty of Engineering Department of Structural Engineering. Cairo American Society of Civil Engineer - WRC. 1971. Plastic Design in Steel, a Guide and Commentary. United States. ASCE. 2000. Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings, FEMA 356 Report. Federal Emergency Management Agency, Washington, DC. ATC. 1996. Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, ATC-40 Report, Volumes 1 and 2. Applied Technology Council, Redwood City, California. ATC-55. 2004. “Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures”, FEMA 440. Applied Technology Council, Redwood City, California. Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002). Jakarta. Badan Standarisasi Nasional. 1989. Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 031727-1989). Jakarta. Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja



untuk Bangunan Gedung (SNI 031729-2002). Jakarta. Balbuena, G dan Kunz, J., 2009, “Fixing Steel Braced Frames to Concrete Structures for Earthquake Strengthening”, Prosiding 2009 NZSEE Conference, New Zealand. Barros, R.C., dan Almeida, R. 2005. “Pushover Analysis of Asymmetric Three-Dimensional Building Frames”. Jurnal of Civil Engineering and Mangement vol. XI, No 1, 3-12. www.jeem.vgtu.lt. 19 Agustus 2010. Boen, Teddy. 2006. “Yogya Earthquake 27 May 2006, Structural Damage Report. http://www. eeri.org/site/reconnaissanceactivities/67-indonesia/197-m63java. 13 Mei 2010”. EERI Special Earthquake Report-August 2006. Oakland, CA. USA. Dewobroto, W (2006).’Evaluasi Kinerja Bangunan Baja Tahan Gempa dengan SAP 2000’ : Jurnal Teknik Sipil, Vol. 3 , No. 1, Januari 2006 Maheri, M.R. dan Akbari, R. 2003. “Seismic Behaviour Factor, R, For Steel XBraced and Knee-Braced RC Buildings”. Jurnal Engineering Structures 25 (2003) 1505–1513 www.elsevier. com/locate/engstruct. 30 Agustus 2010. Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, 2006, “Seismic Retrofitting Quick Reference, School Facilities that Withstand Earthquakes, Examples of Seismic Retrofitting”, Tokyo.


ISSN : 977 – 19799705

Pranata, Y.A., 2006. “Evaluasi Kinerja Beton Bertulang Tahan Gempa dengan Pushover Analysis (Sesuai ATC-40, FEMA 356 dan FEMA 440)”. Jurnal Teknik Sipil. Universitas Kristen Maranatha. Bandung. Salmon, C.G.& John E. Johnson.1996. Struktur Baja Desain dan Perilaku 2 Edisi Ketiga. Jakarta: Gramedia. Schodek, Daniel L. 1999. Struktur. Jakarta: Erlangga. Schueller, Wolfgang. 1998. Struktur Bangunan Tingkat Tinggi. Bandung: PT ERESCO Sugano, 1989, “Study of the Seismic Behaviour of Retrofitted Reinforced Concrete Buildings”, Prosiding ASCE ’89 Structures Congress, San Francisco, CA. Viswanath K.G, Prakash K.B., dan Anant Desai. 2010. Seismic Analysis of Steel Braced Reinforced Concrete Frames. International Journal Of Civil And Structural Engineering Volume 1. No 1. 2010. http://ipublishing.co.in/jcandsevol1no 12010/EIJCSE1010.pdf. 30 Agustus 2010. Youssefa, M.A., Ghaffarzadehb, H., dan Nehdia, M. 2007. “Seismic Performance of RC Frames With Concentric Internal Steel Bresing”. Jurnal Engineering Structures 29 (2007) 1561–156. www. elsevier.com/locate/ engstruct. 30 Agustus 2010.

EVALUASI PENGGUNAAN BRESING BAJA DALAM MENINGKATKAN KINERJA STRUKTUR BETON TAHAN GEMPA (STUDI KASUS: GEDUNG V FAKULTAS TEKNIK UNS)

Recommend Documents