Home >Documents >Bambang Budiono

Bambang Budiono

Date post:30-Oct-2015
Category:
View:52 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Description:
Handout
Transcript:
  • 1) Pengajar Rekayasa Struktur Program Studi Teknik Sipil FTSL- ITB 2)Alumni S2 Rekayasa Struktur Program Studi Teknik Sipil FTSL- ITB

    STUDI PERBANDINGAN RESPON STRUKTUR NON LINIER PADA STRUKTUR BETON BERTULANG DIBAWAH BEBAN GEMPA DENGAN STANDAR FEMA 273

    DAN ATC 40 Dr.Ir.Bambang Budiono,M.E.,APU1) ; Yusuf Royanes Goro,ST.,MT. 2)

    ABSTRAK Studi ini membahas respon struktur nonlinier struktur beton bertulang akibat beban gempa, menggunakan analisis linier ekivalen (statik dan dinamik) FEMA 273[7], analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas ATC 40[2] dan analisis riwayat waktu nonlinier. Studi ini mengevaluasi rasio drift atap untuk kinerja struktur, sedangkan pada level elemen yang dievaluasi adalah rotasi tiap kolom. Studi kasus berupa desain terhadap 12 buah struktur beraturan model 3 dimensi dengan variasi denah, ketinggian dan jenis sistem struktur penahan beban lateral gempa. Studi kasus struktur tersebut berada pada wilayah gempa 6 tanah lunak (SNI 03-1726-2002[17]) dengan sistem struktur berupa SRPMK (sistem rangka pemikul momen khusus) dan sistem ganda (kombinasi antara dinding geser dan SRPMK). Dalam rangka mengetahui kinerja ke-12 struktur struktur maka analisis yang dilakukan meliputi analisis linier ekivalen (statik dan dinamik/respon spektrum) FEMA 273, analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas (prosedur B) ATC 40 dan analisis riwayat waktu nonlinier. Analisis riwayat waktu nonlinier menggunakan beban gempa artifisial untuk wilayah gempa 6 tanah lunak. Beberapa hasil penting yang diperoleh dari penelitian ini yaitu : analisis statik nonlinier berdasarkan ATC 40 konservatif untuk struktur SRPMK dan sistem ganda dibandingkan dengan analisis dinamik non-linier; analisis dinamik linier ekivalen dan statik linier ekivalen berdasarkan FEMA 273 pada struktur SRPMK dan struktur sistem ganda akan menghasilkan drift ratio yang lebih besar dibandingkan dengan analisis riwayat waktu nonlinier dan analisis statik nonlinier, pada level kinerja yang sama. Dengan demikian analisis linier ekivalen FEMA 273 konservatif dan aman digunakan sebagai alternatif pengganti analisis statik nonlinier dalam rangka mengevaluasi kinerja struktur akibat gempa kuat. Kata - kata kunci : Struktur SRPMK, Struktur sistem ganda, model struktur beton bertulang regular 3D, wilayah gempa 6 tanah lunak, analisis linier ekivalen FEMA 273 (statik dan dinamik), analisis statik nonlinier ATC 40, analisis riwayat waktu nonlinier. ABSTRACT The study is to analyze the response of non linear behavior of reinforced concrete structures under seismic load, using equivalent linear analysis (static and dynamic) under FEMA 273[7], non linear static analysis of capacity spectrum method under ATC 40[2] and non linear time history analysis. The study is conducted to evaluate the roof drift ratios and the rotation of columns representing the structural response. Three dimensional of twelve regular structures with variation of floor plan, height, and lateral seismic resistance member are designed. The structures are located in zone six on soft soil under Indonesian Seismic Code of SNI 03-1726-2002[17] designed with SMF (special moment resisting frame) and dual system (the combination of shear-wall and SMF). To obtain the performances of the structures the analysis is carried out using the equivalent linear analysis (static and dynamic / response spectrum) under FEMA 273 and non linear static analysis of capacity spectrum method (procedure B) under ATC 40 and also non linear time history analysis with an artificial earthquake developed for zone six on soft soil. Result has shown that the non linear static analysis based on ATC 40 is conservative as compared to the non linear dynamic analysis for SMF and the dual system. The equivalent linear dynamic analysis and linear static analysis based on FEMA 273 for the SMF and dual system show that the roof drift ratio is higher than that found using the non linear static analysis under ATC 40 with the same performance criteria. Therefore the equivalent linear analysis (static and dynamic / response spectrum) of FEMA 273 is conservative and it is safe to be used as an alternative performance based design under a major earthquake Keywords: SMF structures, Dual system structures, 3D regular reinforced concrete structures model, seismic zone six of soft soil, equivalent linear analysis of FEMA 273 (static and dynamic), non linear static analysis of ATC 40, non linear time history analysis.

  • A. Latar Belakang Analisis riwayat waktu nonlinier yang biasanya banyak dipakai dalam mengevaluasi struktur tahan gempa hingga kini kurang diminati karena cukup rumit, menghabiskan banyak waktu dalam analisis sehingga menjadi tidak praktis dalam aplikasinya. Dalam perkembangannya analisis statik nonlinier ATC 40[2] untuk struktur beraturan merupakan pilihan yang menarik karena selain dapat menentukan titik kinerja struktur, analisis statik nonlinier juga cukup sederhana, tidak membutuhkan banyak waktu dalam analisis, sehingga cukup praktis dalam aplikasinya. Dalam perkembangan selanjutnya FEMA 273[7] memperkenalkan analisis linier ekivalen (statik dan dinamik) dalam mengevaluasi perilaku struktur non-linier dan komponennya. Analisis linier FEMA 273 sangat sederhana, tidak membutuhkan banyak waktu dalam analisis sehingga sangat praktis dalam aplikasinya B. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian yaitu mengevaluasi perilaku struktur non-linier dan komponennya (kolom) dengan menggunakan analisis linier ekivalen (statik dan dinamik) sesuai FEMA 273. Hasil analisis ini dibandingkan dengan analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas prosedur B berdasarkan ATC 40 dan analisis riwayat waktu nonlinier. Dari hasil analisis, akan dievaluasi sejauh mana tingkat akurasi analisis linier ekivalen FEMA 273 terhadap analisis nonlinier (statik dan dinamik), yang diaplikasikan pada struktur Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan sistem ganda (kombinasi dinding geser dan SRPMK). C. Konsep Tahapan awal dimulai dengan desain dimensi penampang komponen struktur sedemikin sehingga periode alami struktur memenuhi syarat T Rayleigh dan batasan periode alami (T) wilayah gempa enam, sedangkan gaya gempa desain berupa gaya gempa statik ekivalen untuk struktur beraturan sesuai SNI 03 1726 2002[17], kemudian dilanjutkan dengan desain tulangan dengan konsep kolom kuat balok lemah dan berdasarkan kombinasi pembebanan serta reduksi kekuatan yang sesuai dengan SNI 03 2847 2002[18]. Dalam rangka mengetahui kinerja struktur daktail yang telah didesain berdasarkan peraturan SNI dengan gaya gempa ringan, maka dilakukan evaluasi kinerja struktur dengan menggunakan analisis riwayat waktu nonlinier, analisis statik nonlinier (ATC 40) dan analisis linier ekivalen(FEMA 273). Setelah dilakukan evaluasi, berdasarkan hasil analisis maka dapat diambil kesimpulan sejauh mana tingkat akurasi analisis linier ekivalen berdasarkan FEMA 273 terhadap analisis nonlinier (statik dan dinamik). Prosedur evaluasi dilakukan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

    Gambar.1.Bagan urutan evaluasi kinerja struktur

    C.1. Analisis Riwayat Waktu Nonlinier Studi ini menggunakan percepatan gerakan tanah buatan output program SIMQKE[20], yang sesuai dengan respon spektrum gempa kuat wilayah gempa 6 tanah lunak, sebagai data masukan pada struktur sistem ganda Analisis riwayat waktu nonlinier dilakukan dengan bantuan program SAP 2000 nonlinier versi 9.0.3[16].

  • C.2. Analisis Statik Nonlinier C.2.1. Level Struktur Evaluasi kinerja struktur menggunakan analisis statik nonlinier, metode spektrum kapasitas - prosedur B berdasarkan ATC 40 seperti diperlihatkan pada Gambar 2. Kinerja struktur dievaluasi pada performance point (PP), dimana rasio drift atap = Xmaks / h total. Analisis statik nonlinier metode spektrum kapasitas - prosedur B sesuai dengan ATC 40 dilakukan dengan bantuan program Etabs nonlinier versi 8.3.0[6]. Dalam rangka mengevaluasi kinerja struktur daktail dengan analisis statik nonlinier, maka ATC 40 memberikan batasan rasio drift atap yang dievalusi pada performance point (PP), yang mana parameternya adalah maksimum total drift dan maksimum inelastik drift. Maksimum total drift didefinisikan sebagai perbandingan antara perpindahan atap pada titik kinerja (PP) dengan tinggi atap yang diukur dari dasar (htotal). Sedangkan maksimum inelastik drift adalah bagian dari maksimum total drift setelah terjadi leleh pertama. Batasan rasio drift atap berdasarkan ATC 40 seperti terlihat pada Gambar 2a, 2b dan Tabel.1 berikut ini.

    }

    Gambar.2a .Evaluasi kinerja struktur menggunakan analisis statik nonlinier prosedur B, ATC 40

    Limited Safety Damage Control

    Vb

    totalhXmaks

    Collapse

    Immediate Occupancy Level (IO)

    Life Safety Level

    (LS)

    Structural Stability

    Level

    Gambar.2b.Rasio drift atap sebagai indikator kinerja struktur

  • Tabel.1. Batasan rasio drift atap menurut ATC 40

    IO Damage Control LS Structural Stability

    Maksimum Total Drift 0.01 0,01 s.d 0,02 0.02

    Maksimum Inelastik Drift 0.005 0,005 s.d 0,015 no limit no limit

    Performance LevelParameter

    PiVi33.0

    C.2.2. Level Komponen Struktur Untuk level komponen struktur, parameter yang dievaluasi adalah rotasi ( ). Berdasarkan Gambar.3 tampak bahwa pada saat gaya gempa atau gaya geser dasar (Vb) lebih kecil dari gaya gempa desain (Vn), maka komponen struktur masih berada dalam keadaaan elastik (A ke B). Titik B menunjukkan keadaan leleh pertama pada komponen struktur. Ketika Vb terus ditingkatkan sehingga Vb > Vy, maka komponen struktur berada dalam keadaaan plastis (B ke C). Titik C menunjukkan keadaan dimana batas maksimum komponen struktur dalam menahan beban lateral gempa (Vb). Ketika Vb terus ditingkatkan maka akan terjadi degradasi pada komponen struktur (C ke D). Titik D men

Embed Size (px)
Recommended