PEMBENTUKAN KURVA KERAPUHAN BERBASIS ANALISIS PUSHOVER UNTUK EVALUASI KINERJA SEISMIK JEMBATAN BETON SKRIPSI

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PEMBENTUKAN KURVA KERAPUHAN BERBASIS ANALISIS PUSHOVER UNTUK EVALUASI KINERJA SEISMIK JEMBATAN BETON FRAGILITY CURVE DEVELOPMENT BASED ON PUSHOVER ANALYSIS FOR SEISMIC PERFORMANCE EVALUATION OF CONCRETE BRIDGE

SKRIPSI Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

ENJELS NATASYA TOPORMERA I 0112039

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 commit to user i


digilib.uns.ac.id

commit to user ii


digilib.uns.ac.id

commit to user iii


digilib.uns.ac.id

MOTTO

“Kita malah bermegah juga dalam kesengsaraan kita, karena kita tahu, bahwa kesengsaraan itu menimbulkan ketekunan, dan ketekunan menimbulkan tahan uji dan tahan uji menimbulkan pengharapan. Dan pengharapan tidak mengecawakan, karena kasih Allah telah dicurahkan di dalam hati kita oleh Roh Kudus yang telah dikaruniakan kepada kita” – Rasul Paulus – “Takut akan Tuhan adalah permulaan pengetahuan.”

– Amsal Salomo –

“Sebab Aku ini mengetahui rancangan-rancangan apa yang ada pada-Ku mengenai kamu, demikianlah firman TUHAN, yaitu rancangan damai sejahtera dan bukan rancangan kecelakaan, untuk memberikan kepadamu hari depan yang penuh harapan.”

– Nabi Yeremia –

commit to user iv


digilib.uns.ac.id

PERSEMBAHAN

Terimakasih Tuhan Yesus, tanpa Engkau aku tidak dapat melalui dan menyelesaikan tugas ini. Soli Deo Gloria. Untuk sang teladan dan sponsor hidupku, Ayah dan Mami, terimakasih telah mendoakanku disetiap pagi, memberi semangat, dan tidak pernah lelah untuk menegurku. Kepada Dr. Senot Sangadji, S.T., M.T., Ir. Supardi, M.T., Prof. S.A. Kristiawan, S.T., M.Sc., Ph.D. terimakasih atas bimbingan, motivasi, dan ilmu-ilmu yang telah diberikan. Special Thanks Untuk mentor program, Mutiara Puspahati C., S.T. yang telah menyediakan waktunya untuk berdiskusi dan berbagi ilmu. Tim SMARTQuake yang telah memberikan bimbingan, dukungan, dan ruangan yang nyaman untuk mengerjakan tugas ini. Untuk Agust, Michael, Esther, mbak Ebeth yang telah menjadi best friends, selalu menghiburku saat sedih, memberikan dukungan, tempatku curhat selama 4 tahun. Love you sooooo muuucch :* Tim Hao – Hao (Mega, Aldi, Bara, Danan, Daniel, Hestu, Josua, Rian, Satria, Yuda Ibnu), terimakasih udah ngajakin main meskipun cuman ngajak tapi tidak terealisasi dan terimakasih untuk semua kekonyolan dan lelucon yang sangat menghibur. Love you guys!!

Teman-teman sipil 2012, 2011, 2010, 2009, 2013 terimakasih atas bantuan dan dukungan yang telah diberikan. Semoga kelak kita akan bertemu kembali dengan kesuksesan kita masing-masing.

commit to user v


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK

Enjels Natasya T., 2016. Pembentukan Kurva Kerapuhan Berbasis Analisis Pushover untuk Evaluasi Kinerja Seismik Jembatan Beton. Skripsi Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Jembatan merupakan stuktur yang sangat vital bagi manusia. Apabila jembatan rusak, maka akan mengakibatkan kerugian yang cukup besar. Salah satu akibat rusaknya jembatan adalah aktivitas gempa. Apalagi di Indonesia merupakan daerah rawan gempa. Oleh sebab itu, diperlukan evaluasi kinerja seismik struktur jembatan. Salah satu cara untuk mengevaluasi kinerja sismik struktur jembatan adalah dengan menggunakan kurva kerapuhan. Kurva kerapuhan dapat mengevaluasi seberapa besar kemungkinan terjadinya tingkat kerusakan struktur pada setiap besaran percepatan tanah. Penelitian ini, jembatan beton yang akan dievaluasi kinerja seismiknya adalah Jembatan Meluang A yang berada di daerah Bengkulu dengan kelas situs tanah keras. Salah satu cara untuk membangun kurva kerapuhan adalah berdasarkan spektrum kapasitas struktur hasil dari olahan analisis Pushover. Hasil analisis Pushover adalah kurva kapasitas. Kemudian, kurva kapasitas dikonversi menjadi spektrum kapasitas. Spektrum kapasitas ditimpakan dengan kurva demand yang merupakan nilai median spektra perpindahan untuk mendapatkan probabilitas setiap batas kerusakan. Penelitian ini, menggunakan nilai median batas kerusakan berdasarkan HAZUS, ATC-40, dan Kim & Shinozuka (2004) dan menggunakan standar deviasi ketidaktentuan berdasarkan HAZUS. Kurva kerapuhan Jembatan Meluang A dibentuk dengan fungsi kerapuhan berdasarkan Papailia. Hasil analisis kurva kerapuhan Jembatan Meluang A memiliki sensitivitas yang beragam di setiap tingkat batas kerusakannya. Berdasarkan hasil analisis, Jembatan Meluang A kemungkinan terjadi keruntuhan akibat gempa di daerah Bengkulu (0,5 g) berdasarkan Kim & Shinozuka (2004), HAZUS, dan ATC-40 tidak mencapai 10%. Kata kunci : Evaluasi Kinerja Seismik, Kurva Kerapuhan, Spektrum Kapasitas, Analisis Pushover

commit to user vi


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT

Enjels Natasya T., 2016. Fragility Curve Development Based On Pushover Analysis For Seismic Performance Evaluation Of Concrete Bridge. Final Project of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Sebelas Maret University, Surakarta. Bridge is a very vital structure for people. If bridge is damaged, it will cause a substantial losses. One cause of bridge’s damage is seismic activity. Especially in Indonesia which is prone to earthquakes. Therefore, seismic performance of bridge structure is need to evaluate. One method for evaluating bridge seismic performance is by developing its fragility curve. Fragility curve shows probability of exceeding of structure damage state given intensity measures. This study evaluate the seismic performance of Meluang A highway concrete bridge located in Bengkulu on hard soil grade. Fragility curve may be obtained base on capacity spectrum in which pushover analysis is employed. The result of Pushover analysis is capacity curve. Then, capacity curve is converted into a capacity spectrum. The capacity spectrum is intersect by the demand curve which is the median value of the displacement spectra to obtain the probability of certain damage states. This study uses the median value of the damage limit based on HAZUS, ATC-40, and Kim & Shinozuka (2004) and using the standard deviation of the uncertainty based on HAZUS. The fragility curve of Meluang A bridge is developed by means of fragility function based on Papailia. The results of Meluang A Bridge fragility curve has various sensitivity in every damage states. Based on the analysis, given the maximum expected peak ground acceleration in the loction is 0,5g, Meluang A bridge shows probability of exceeding complete damage of 10% based on HAZUS, ATC-40, and Kim & Shinozuka (2004).

Key words : Seismic Performance Evaluation, Fragility Curve, Capacity Spectrum, Pushover Analysis

commit to user vii


digilib.uns.ac.id

PENGANTAR Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul Pengembangan Kurva Kerapuhan Berbasis Analisis Pushover untuk Evaluasi Kinerja Seismik Jembatan Beton. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan akademik untuk menyelesaikan Program Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penyusun menyadari keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang penyusun miliki sehingga masih ada kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca umumnya.

Surakarta, 25 Juli 2016

Penyusun

commit to user viii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL

i

HALAMAN PERSETUJUAN

ii

PENGESAHAN SKRIPSI

iii

MOTTO

iv

PERSEMBAHAN

v

ABSTRAK

vi

ABSTRACT

vii

PENGANTAR .................................................................................................... viii DAFTAR ISI ....................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv DAFTAR NOTASI ............................................................................................... xv

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang ........................................................................................ 1

1.2

Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3

Tujuan Penelitian .................................................................................... 3

1.4

Manfaat Penelitian .................................................................................. 3

1.5

Batasan Masalah ...................................................................................... 4

BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1

Struktur Jembatan .................................................................................... 5

2.1.1

Kriteria Jembatan Tahan Gempa ............................................................. 7

2.2

Evaluasi Kinerja Seismik pada Struktur Jembatan ................................. 8

2.3

Kurva Kerapuhan (Fragility Curve) .......................................................11

2.4

Spektrum Kapasitas...................................................................................14

2.5

Kurva Kapasitas dengan Analisis Nonlinear Pushover .............................14

2.6

Pembebanan ..............................................................................................15

2.6.1

Beban pada Jembatan ................................................................................ 15 commit to user ix


2.6.2

digilib.uns.ac.id

Beban Gempa (Respon Spektra) ...............................................................16

BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1

Struktur Jembatan yang Ditinjau ..............................................................21

3.2

Tahapan Penelian .....................................................................................23

3.2.1

Studi Literatur ..........................................................................................23

3.2.2

Pemodelan Tiga Dimensi .........................................................................23

3.2.3

Perhitungan Pembebanan .........................................................................24

3.2.4

Prediksi Sendi Plastis ................................................................................25

3.2.5

Pembebanan Pushover .............................................................................25

3.2.6

Analisis Pushover ....................................................................................25

3.2.7

Penggambaran Kurva Kerapuhan ............................................................26

3.3

Diagram Alir Penelitian ............................................................................27

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1

Pemodelan Jembatan ................................................................................28

4.1.1

Material dan Section Properties ...............................................................29

4.1.2

Boundaries dan Support ...........................................................................30

4.2

Pembebanan pada Jembatan .....................................................................31

4.2.1

Beban Mati ...............................................................................................31

4.2.2

Beban Lalu Lintas ....................................................................................31

4.2.3

Respon Spektra ........................................................................................33

4.3

Hasil Analisis Pushover ...........................................................................34

4.4

Penentuan Nilai Batas Kerusakan ............................................................43

4.5

Perhitungan Standar Deviasi Ketidaktentuan (β) .....................................48

4.6

Pembentukan Kurva Kerapuhan ..............................................................49

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1

Kesimpulan ................................................................................................57

5.2

Saran ...........................................................................................................58

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 59 commit to user x


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL Tabel 2.1

Damage States menurut HAZUS ....................................................... 9

Tabel 2.2

Maximum total drift setiap tingkat kerusakan berdasarkan ATC-40 .....

11 Tabel 2.3

Drift ratio pada tiap tingkat kerusakan berdasarkan Kim & Shinozuka (2004) ............................................................................................... 11

Tabel 2.4

Koefisien situs, Fa ............................................................................ 17

Tabel 2.5

Koefisien situs, Fv ............................................................................ 18

Tabel 3.1

Data Geometri Jembatan Meluang – A ........................................... 21

Tabel 4.1

Jenis Material Jembatan Meluang A ............................................... 28

Tabel 4.2

Bearing pad properties Jembatan Meluang A ................................ 29

Tabel 4.3

Respon displacement hasil analisis pushover ................................. 34

Tabel 4.4

Spektrum kapasitas Jembatan Meluang A ...................................... 39

Tabel 4.5

Rekapitulasi nilai batas kerusakan berdasarkan HAZUS-MH MR5 43

Tabel 4.6

Rekapitulasi nilai batas kerusakan berdasarkan ATC-40 ............... 44

Tabel 4.7

Rekapitulasi nilai batas kerusakan berdasarkan Kim dan Shinozuka (2004) ............................................................................................... 47

commit to user xi


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Bagian struktur jembatan beton .........................................................5 Gambar 2.2 Kurva kapasitas dan demand dalam grafik percepatan-perpindahan ................................................................................................................................13 Gambar 2.3 Kurva kapasitas dengan analisis pushover ......................................15 Gambar 2.4 Respons spektra percepatan pada 0,20 detik, 10% dalam 50 tahun (redaman 5%), Ss ............................................................................16 Gambar 2.5 Respons spektra percepatan pada 1,00 detik, 10% dalam 50 tahun (redaman 5%), S1 ............................................................................17 Gambar 2.6 Kurva respon Spektra ......................................................................20 Gambar 3.1 Lokasi Jembatan Meluang A ...........................................................21 Gambar 3.2 Tampak depan Jembatan Meluang - A ............................................22 Gambar 3.3 Substruktur Jembatan Meluang - A .................................................22 Gambar 3.4 Diagram Alir Penelitian ..................................................................27 Gambar 4.1 Model 3D Jembatan Meluang A .....................................................28 Gambar 4.2 Tampak samping Jembatan Meluang A ..........................................28 Gambar 4.3 Tampak depan Jembatan Meluang A ..............................................28 Gambar 4.4 Beban Truk ......................................................................................32 Gambar 4.5 Respon Spektra daerah Bengkulu ....................................................34 Gambar 4.6 Kurva kapasitas hasil analisis pushover ..........................................39 Gambar 4.7 Spektrum Kapasitas Jembatan Meluang A .....................................42 Gambar 4.8 Spektrum Kapasitas dengan nilai batas kerusakan berdasarkan HAZUS-MH MR5 ..........................................................................44 Gambar 4.9 Spektrum Kapasitas dengan nilai batas kerusakan berdasarkan ATC40 ....................................................................................................46 Gambar 4.10 Spektrum Kapasitas dengan nilai batas kerusakan berdasarkan Kim dan Shinozuka (2004) .....................................................................48 Gambar 4.11 Kurva kerapuhan struktur Jembatan Meluang A berdasarkan batas kerusakan HAZUS-MH MR5 .........................................................50 Gambar 4.12 Kurva kerapuhan struktur Jembatan Meluang A berdasarkan batas kerusakan ATC-40 commit .......................................................................... 51 to user xii


digilib.uns.ac.id

Gambar 4.13 Kurva kerapuhan struktur Jembatan Meluang A berdasarkan batas kerusakan berdasarkan Kim dan Shinozuka (2004) .......................53 Gambar 4.14 Kurva kerapuhan struktur Jembatan Meluang A berdasarkan batas kerusakan berdasarkan HAZUS-MH MR5, ATC-40, dan Kim & Shinozuka (2004) ............................................................................54

commit to user xiii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A PEMODELAN STRUKTUR JEMBATAN LAMPIRAN B HASIL ANALISIS LAMPIRAN C SURAT-SURAT

commit to user xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR NOTASI δ

= perpindahan struktur dititik yang ditinjau

h

= tinggi struktur

P (ds|Sa ) = probabilitas tingkat kerusakan denfan parameter percepatan spectra 𝛽𝑑𝑠

= standar deviasi untuk ketidaktentuan total dari tiap kondisi kerusakan

Sa

= percepatan spektra (spectral accceleration)

S̅a , 𝑑𝑠

= nilai tengah percepatan spektra pada kondisi kerusakan

𝛽𝑐

= standar deviasi dari ketidaktentuan kapasitas struktur

𝛽𝑑

= standar deviasi dari ketidaktentuan spektrum demand

𝛽𝑀(𝑑𝑠)

= standar deviasi dari ketidaktentuan nilai batas kondisi kerusakan, diambil sebesar 0,4 = standar deviasi dari kapasitas percepatan spektra struktur yang

s

ditinjau. m

= rata-rata dari kapasitas percepatan spektra struktur yang ditinjau

SS

= parameter nilai respons spektra percepatan gempa MCER terpetakan pada periode 0,2 detik

S1

= parameter nilai respons spektra percepatan gempa MCER terpetakan pada periode 1 detik

MCE

= maximum considered earthquake

Fa

= faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode 0,2 detik

Fv

= faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode 1 detik

SMS

= parameter spektrum respons percepatan pada periode 0,2 detik

SM1

= parameter spektrum respons percepatan pada periode 1 detik

SDS

= parameter percepatan spektra desain untuk periode 0,2 detik

SD1

= parameter percepatan spektra desain untuk periode 1detik

T

= periode fundamental struktur

̅̅̅ Sd , 𝑑𝑠

= nilai tengah perpindahan spektra pada kondisi kerusakan

̅̅̅ S𝑎 , 𝑑𝑠

= nilai tengah percepatan spektra pada kondisi kerusakan commit to user xv

PEMBENTUKAN KURVA KERAPUHAN BERBASIS ANALISIS PUSHOVER UNTUK EVALUASI KINERJA SEISMIK JEMBATAN BETON SKRIPSI

Recommend Documents