Penelitian Kinerja Struktur Bangunan Terhadap Gaya Gempa

Posted on 3 views

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengetahui kinerja struktur bangunan terhadap gaya gempa. Berikut telah dihimpun beberapa penelitian menggunakan analisis pushover untuk memprediksi kinerja struktur terhadap gempa.

penelitian menggunakan analisis pushover untuk memprediksi kinerja struktur terhadap gempa.

Analisis Gempa. (sumber: earth.Com)

Ginsar dan Lumantarna (2004)

Keduanya mengatakan arah metode perencanan tahan gempa beralih dari pendekatan kekuatan (pressure based totally) menuju pendekatan kinerja (performance based totally) dimana struktur direncanakan terhadap beberapa tingkat kinerja.

Untuk mengetahui kinerja struktur, karena ketika mendapatkan beban gempa besar struktur akan mengalami pelelehan, maka diperlukan analisis nonlinier yang sederhana tetapi cukup akurat. Salah satu cara analisis nonlinear yang dapat digunakan ialah Capacity Spectrum Method yang memanfaatkan analisis beban dorong statis nonlinier (nonlinear static pushover evaluation), dimana struktur didorong secara bertahap sampai beberapa komponen struktur mengalami leleh dan berdeformasi inelastis.

Relasi antara perpindahan lateral lantai atap dan gaya geser dasar digambarkan dalam suatu kurva yang menggambarkan kapasitas struktur dan dinamakan kurva kapasitas (potential curve).

Untuk mengetahui prilaku struktur yang ditinjau terhadap intensitas gempa yang diberikan, kurva kapasitas ini kemudian dibandingkan dengan tuntutan (demand) kinerja yang berupa response spektrum banyak sekali intensitas (periode ulang) gempa.

Satyarno (2000)

Dalam penelitiannya menggunakan analisis  pushover untuk memperkirakan resiko yang terjadi pada bangunan-bangunan tua pada suatu wilayah dengan karakteristik wilayah kegempaan tinggi.

Bangunan yang dievaluasi diasumsikan terletak pada tiga kota di New Zealand dengan kondisi tanah yang berbeda yaitu tanah keras, sedang dan lunak. Pada bangunan-bangunan lama (older building) memiliki resiko kerusakan yang lebih besar yang akan terjadi gempa kalau dibandingkan dengan bangunan-bangunan baru.

Penilaian  dilakukan dengan menggunakan metode berbasis kekuatan (force-based method) atau metode berbasis perpindahan (displacement-based method) yang disarankan oleh NZNSEE (1996), dimana beban gempa ditentukan dari respon spectrum. Pada metode berbasis kekuatan, bangunan diperlukan mempunyai kinerja yang memuaskan selama gempa terjadi sama dengan dengan spectrum respon kalau daktilitas yang ada lebih besar daripada daktilitas yang diperlukan.

Dalam metode berbasis perpindahan (displacement), bangunan diperlukan mempunyai kinerja yang memuaskan selama gempa terjadi sama dengan dengan spectrum respon kalau kapasitas perpindahan lebih besar daripada perpindahan yang diperlukan.

Kalau kapasitas terhadap beban gempa lebih kecil dibanding kebutuhannya, maka tahapan lebih lanjut yaitu dengan mengestimasi kala ulang gempa (return length) dimana struktur akan berkinerja secara memuaskan, sehingga penentuan aksi yang tapat mampu dibuat. Parameter yang digunakan dalam penelitian ini untuk mengevaluasi bangunan antara lain:

  1. Periode getar alami, T1 (Mendasar period)
  2. Kapasitas geser dasar, Vbase (Base shear capacity)
  3. Periode efektif struktur, Teff (Effective Period)
  4. Kapasitas daktilitas struktur, μ (Structure’s ductility capacity)
  5. Kapasitas displacement lateral struktur, δu (Strucrure’s lateral displacement capacity)

Akibat evaluasi menggunakan analisis pushover menawarkan bahwa bangunan memiliki daktilitas yang sangat terbatas karena terjadi mekanisme respon yang tidak diinginkan yaitu kegagalan geser pada balok dan tejadi sendi plastis pada kolom.

Bangunan yang berada pada tanah keras dan sedang menawarkan akibat yang lebih baik dari pada bangunan yang berada di tanah lunak. Kemudian penelitian dilanjutkan dengan melakukan retrofitting pada kawasan kritis dengan menambahkan tulangan geser dengan diameter eight mm dengan jarak a hundred mm dan dibandingkan dengan penambahan tulangan diameter 10 mm dengan jarak 100 mm, detail tulangan longitudinal/poko tetap mirip semula.

Akibat analisis menawarkan bahwa penambahan tulangan geser diameter 8 mm dengan jarak 100 mm pada beberapa kawasan tidak memadai untuk gempa dengan periode 450 tahun. Sebaliknya dengan tulangan geser diameter 10 mm dan jarak 100 mm cukup efektif dalam  meningkatkan kapasitas seismik bangunan untuk gempa dengan periode 450 tahun.

Kalkan dan Kunnath (2006)

Hal yang penting dari perkembangan metode performance-based totally layout ialah keakuratan memperkirakan parameter seismic call for. Nonlinear static methods (NSPs) ketika ini banyak digunakan oleh para perencana untuk memprediksi kebutuhan gaya gempa pada struktur bangunan.

Kebutuhan gaya gempa menggunakan NSPs dapat dihitung secara eksklusif dari spectrum wilayah, analisis nonlinear time history (NTH) membutuhkan gabungan ground motion dan probabilistic evaluation terkait untuk memperhitungkan aleatoric variability dalam rekaman gempa.

Di samping manfaatnya, versi sederhana NSP berdasarkan pola pembebanan invarian mirip yang direkomendasikan dalam ATC 40 dan FEMA 356 telah mencantumkan batasan dalam hal ketidakmampuannya memperhitungkan mode effects yang lebih tinggi dan modal variation  yang dihasilkan perilaku inelastik.

Sejumlah prosedur pushover yang dapat mengatasi permasalahan ini juga telah diajukan. Goresan pena ini menginvestigasi keefektifan beberapa NSP dalam memperkirakan karakteristik respon terpenting pada bangunan besi dan beton bertulang melalui perbandingan dengan respon benchmark yang dihasilkan dari suatu set analisis NTH.

Lebih penting lagi, untuk mempertimbangkan karakteristik ground motion yang berbeda-beda, digunakan suatu sebaran time-series dari rekaman far-fault asli sampai near fault motion dengan efek  fling and forward directivity.

Akibat dari studi analitik menawarkan bahwa prosedur Adaptive Kapital Combination memperkirakan perhitungan respon puncak mirip simpangan antar lantai dan rotasi komponen plastik secara lebih konsisten daripada NSP lain yang diinvestigasi dalam studi ini.

Pranata (2006)

Dalami studinya pada tiga gedung beton bertulang dengan sistem struktur rangka pemikul momen dengan kriteria khusus dan menengah, bertingkat sepuluh, gedung beraturan, dengan desain sesuai Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung [SNI 1726, 2002] dan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung [SNI 03- 2874 – 2002], perilaku seismik struktur-struktur ini dievaluasi dengan menggunakan evaluasi kinerja dengan menggunakan pushover evaluation dan analisis inelastik dinamik riwayat waktu (inelastic dynamic time records evaluation).

Penilaian kinerja ilakukan dengan terlebih dahulu menentukan goal peralihan. Parameter ini yang akan digunakan dalam menentukan kriteria kinerja struktur. Konduite seismiknya dievaluasi memakai evaluasi kinerja memanfaatkan pushover analysis ETABS.

Penilaian kinerja menurut ATC-40 menawarkan target peralihan gedung tipe I: 0,217 m, gedung tipe II: 0,227 m dan gedung tipe III: 0,332 m; menurut FEMA 356 target peralihan gedung tipe I: 0,4045 m, gedung tipe II: 0,4274 m dan gedung tipe III: 0,6479 m ; menurut FEMA 440 gedung tipe I: 0,3678 m, gedung tipe II: 0,3885 m dan gedung tipe III: 0,589 m. Sedangkan menurut SNI 17262002, sama untuk semua gedung yaitu 0,728 m.

Penelitian ini menghasilkan bahwa analisis menggunakan Capacity Spectrum Method dapat menawarkan kinerja bangunan yang telah direncanakan terhadap gempa dengan banyak sekali periode ulang.

Jika kinerja yang dikehendaki tidak dapat dicapai, dengan memperhatikan kerusakan serta letak sendi plastis yang terjadi bagian-bagian tersebut dapat direncanakan kembali dan diperkuat untuk kemudian dilakukan pengujian ulang terhadap kinerja struktur yang telah diperkuat.

Andriano dkk

Mengusulkan alternatif metode evaluasi struktur untuk wilayah Indonesia dengan keandalan yang cukup baik dan tidak terlalu rumit.

Metode alternatif ini diusulkan dengan  mempelajari beberapa metode evaluasi yang pernah diusulkan yaitu metode perbandingan antara kapasitas dan kebutuhan dan metode static force-based.  Dari kedua metode evaluasi tersebut tidak semuanya cocok digunakan di Indonesia.

Metode alternatif yang digunakan ialah dengan melakukan pengecekan daktilitas. Beban gempa dalam metode ini tidak perlu menggunakan trial and errors, melainkan menggunakan koefisien dasar gempa yang sesuai dengan peraturan yang berlaku. Dalam penelitian tersebut, metode alternatif yang diusulkan diaplikasikan pada sebuah bangunan di Surabaya yang dibangun pada tahun 1970-an.

Bangunan tersebut adalah struktur portal terbuka bangunan beton bertulang. Gedung dievaluasi dengan menggunakan empat metode evaluasi yaitu masing-masing metode perbandingan kapasitas dengan kebutuhan (metode 1), metode static pressure-based totally (metode 2), metode alternatif yang diusulkan (metode three), dan analisa inelastis respon riwayat waktu (metode 4) yang dilakukan dengan bantuan aplikasi komputer Ruaumoko.

Akibat yang didapat dari penelitian tersebut ialah dari keempat metode tersebut menawarkan pola keruntuhan yang hampir serupa sehingga evaluasi dengan metode alternatif yang diusulkan menawarkan akibat cukup akurat.

Mekanisme dari metode alternatif yang diusulkan relatif cukup sederhana jika dibandingkan dengan metode static pressure-based totally.

Lumantarna (2008)

Meninjau struktur rangka beton bertulang pemikul khusus (SRPMK) 12 lantai yang prilakunya didominasi oleh mode pertama. Prilaku struktur ini terhadap beban gempa dianalisis dengan menggunakan analisa nonlinear riwayat waktu (Non-linear Time History Analysis, NLTHA), CSM, dan MPA.

Performance primarily based layout membutuhkan cara evaluation yang sederhana dan cukup handal untuk memprediksi prilaku struktur dalam keadaan nonlinear. Capacity Spectrum Method (CSM) dan Kapital Pushover Analysis (MPA) ialah dua cara analisis statik non linear yang diusulkan untuk digunakan.

Penelitian ini membandingkan performa CSM dan MPA jika dibandingkan dengan NLTHA dalam memprediksi perpindahan horizontal, gaya geser tingkat dan momen pada bangunan yang prilaku dinamisnya didominasi oleh mode pertama.

Akibat analisa menawarkan bahwa CSM menawarkan prediksi perpindahan horizontal lantai, gaya geser, dan momen kolom yang selalu lebih besar dari NLTHA. Sedangkan MPA menawarkan prediksi perpindahan horizontal yang baik, tetapi tidak mirip yang diperlukan, penambahan jumlah mode tidak menawarkan akibat gaya geser dan momen kolom yang konvergen.

Sekian, artikel perihalpenelitian menggunakan analisis pushover untuk memprediksi kinerja struktur terhadap gempa. Semoga menambah ilmu untuk kita semua.

Terima kasih. Semoga bermanfaat.

Berlangganan replace artikel terbaru via e mail:

Baca Juga:  Pengertian PPIC, Tujuan dan Fungsi PPIC

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

seventeen + twenty =