EVALUASIKINERJAKOLOMPIPIHDENGANANALISAPUSHOVER EVALUASIKINERJAKOLOMPIPIHDENGANANALISAPUSHOVER EdiSupriyanto,ST* EdiSupriyanto,ST* Keywords:Pushoveranalysis,Performance-baseddesign,FEMA,ATC40,Strong Keywords:Pushoveranalysis,Performance-baseddesign,FEMA,ATC40,Strong columnweakbeam,Specialmomentframes. columnweakbeam,Specialmomentframes. Pendahuluan Pendahuluan
Penggunaan kolom pipih secara luas telah banyak dipergunakan oleh para arsitek Penggunaan kolom pipih secara luas telah banyak dipergunakan oleh para arsitek dalam desain bangunan. Terutama arsitek yang mengusung tema desain minimalis dalam desain bangunan. Terutama arsitek yang mengusung tema desain minimalis yang menonjolkan karakter simple, bersih, serta minimal dalam penggunaan profil. yang menonjolkan karakter simple, bersih, serta minimal dalam penggunaan profil. Dan dalam praktek yang ekstrim, terkadang akan kita jumpai desain struktur Dan dalam praktek yang ekstrim, terkadang akan kita jumpai desain struktur bangunan yang seluruh ko
bangunan yang seluruh kolomnya dibuat tenggelam kedalam dinding.lomnya dibuat tenggelam kedalam dinding. Pada tahap awal desain, yang biasa dilakukan oleh seorang
Pada tahap awal desain, yang biasa dilakukan oleh seorang structure engineer structure engineer adalahadalah berusaha mengikuti keinginan dan imajinasi
berusaha mengikuti keinginan dan imajinasi arsitek sampai taarsitek sampai tahap-tahap dimana masihhap-tahap dimana masih bisa
bisa diterima. diterima. Dan Dan pada pada tahap tahap selanjutnya selanjutnya diperlukan diperlukan kerjasama kerjasama yang yang baik baik untuk untuk mendapatkan desain yang benar-benar
mendapatkan desain yang benar-benar satisfy satisfy baik dari sisi struktur maupunbaik dari sisi struktur maupun arsitektur.
arsitektur.
Dalam tulisan ini penulis berusaha melakukan evaluasi kinerja kolom pipih pada Dalam tulisan ini penulis berusaha melakukan evaluasi kinerja kolom pipih pada kondisi pasca-elastic terutama pengamatan terhadap hierarki pembentukan sendi kondisi pasca-elastic terutama pengamatan terhadap hierarki pembentukan sendi plastis
plastis pada pada SRPMK SRPMK (( special special moment moment framesframes). Sehingga tercipta mekanisme). Sehingga tercipta mekanisme keruntuhan “
keruntuhan “beam side swaybeam side sway” seperti yang di harapkan. Evaluasi kinerja dilakukan” seperti yang di harapkan. Evaluasi kinerja dilakukan dengan analisis
dengan analisis static nonlinier pushover static nonlinier pushover yang mengacu pada ATC-40 & FEMA.yang mengacu pada ATC-40 & FEMA.
AnalisaStatikNonlinier(
AnalisaStatikNonlinier(Pushover Pushover ))
Analisa pushover adalah suatu analisa statik
Analisa pushover adalah suatu analisa statik nonlinier nonlinier dimana pengaruh gempadimana pengaruh gempa rencana terhadap struktur bangunan gedung dianggap sebagai beban-beban statik rencana terhadap struktur bangunan gedung dianggap sebagai beban-beban statik yang menangkap pada pusat massa masing- masing lantai, yang nilainya ditingkatkan yang menangkap pada pusat massa masing- masing lantai, yang nilainya ditingkatkan secara berangsur-angsur sampai melampaui pembebanan yang menyebabakan secara berangsur-angsur sampai melampaui pembebanan yang menyebabakan terjadinya pelelehan (sendi plastis) pertama di dalam struktur bangunan gedung, terjadinya pelelehan (sendi plastis) pertama di dalam struktur bangunan gedung, kemudian dengan peningkatan beban lebih lanjut mengalami perubahan bentuk pasc kemudian dengan peningkatan beban lebih lanjut mengalami perubahan bentuk pasca- a-elastik yang besar sampai mencapai kondisi a-elastik. Kemudian disusul pelelehan elastik yang besar sampai mencapai kondisi elastik. Kemudian disusul pelelehan (sendi plastis) dilokasi yang lain distruktur tersebut.
(sendi plastis) dilokasi yang lain distruktur tersebut.
Pola keruntuhan yang diharapkan terjadi pada saat bangunan dikenai beban gempa Pola keruntuhan yang diharapkan terjadi pada saat bangunan dikenai beban gempa rencana adalah
rencana adalah beam side sway mechanismbeam side sway mechanism (Gambar-1). Pola keruntuhan ini(Gambar-1). Pola keruntuhan ini mensyaratkan sendi-sendi plastis hanya boleh terjadi pada ujung-ujung balok dan mensyaratkan sendi-sendi plastis hanya boleh terjadi pada ujung-ujung balok dan pada
pada ujung ujung bawah bawah kolom kolom lantai lantai dasar. dasar. Untuk Untuk mencapai mencapai pola pola keruntuhan keruntuhan ini, ini, makamaka kolom harus didesain lebih kuat daripada balok-balok yang merangkainya (
kolom harus didesain lebih kuat daripada balok-balok yang merangkainya ( strong strong column weak beam
Gambar-1 Mekanisme Keruntuhan
Dengan perilaku pasca-elastik yang demikian menyebabkan tingkat keamanan dan keselamatan jiwa penghuninya lebih terjamin pada saat bangunan terkena gempa yang kuat. Metode analisa static nonlinier ini cukup mumpuni untuk memprediksi perilaku inelastis bangunan akibat gempa.
Sehingga tidak keliru apabila perkembangan konsep perencanaan struktur tahan gempa akhir-akhir ini telah bergeser dari konsep perencanaan yang berbasis kekuatan / gaya ( strength / force-based design) ke konsep perencanaan yang berbasis kinerja ( performance based design).
TingkatKinerja(PerformanceLevel )
Menurut ATC-40, kriteria-kriteria struktur tahan gempa adalah sebagai berikut :
• Immediate Occupancy (IO) Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa
tersebut, struktur tidak mengalami kerusakan struktural dan tidak mengalami kerusakan non struktural. Sehingga dapat langsung dipakai.
• Life Safety (LS) Bila gempa terjadi, struktur mampu menahan gempa, dengan
sedikit kerusakan struktural, manusia yang tinggal / berada pada bangunan tersebut terjaga keselamatannya dari gempa bumi.
• Collapse Pervention (CP) Bila gempa terjadi, struktur mengalami kerusakan
Gambar-2Ilustrasi keruntuhan gedung.
PropertiSendiPlastis(HingeProperty )
Untuk memodelkan perilaku non linear maka pada elemen-elemen struktur, perlu dimasukkan property sendi plastis pada elemen-elemen struktur.
Sendi plastis merupakan bentuk ketidakmampuan elemen struktur (balok dan kolom) dalam menahan gaya dalam.
Built-in default program untuk property sendi plastis pada umumnya mengacu ke FEMA untuk steel members. Sedangkan untuk concrete members umumnya mengacu ke ATC-40.
• Data hinge properties dimasukkan pada penampang daerah tumpuan balok
yaitu dimana lokasi sendi plastis diharapkan terjadi. Masing-masing penampang balok dimodelkan dengan pilihan model moment M3.
• Data hinge properties untuk kolom adalah PMM (P-M2-M3).
Dan setelah penentuan property sendi plastis maka selanjutnya adalah penentuan lokasi sendi plastis yang lokasinya adalah di ujung-ujung elemen struktur (start-end).
AnalisisPembebananNonLinier( StaticNonlinearCase)
Pada static pushover case dibuat dua macam pembebanan, dimana yang pertama adalah pembebanan akibat beban gravitasi. Dalam analisis ini beban gravitasi yang digunakan adalah beban mati dengan koefisien 1 dan beban hidup yang di reduksi. Pada static pushover case untuk beban gravitasi, dipilih push to load level defined by pattern, karena beban gravitasi yang bekerja sudah diketahui besarnya melalui
perhitungan. Pada analisis ini pushover case untuk beban gravitasi diberi nama GRAV.
Untuk beban lateral digunakan push to displacement magnitude yang artinya proses pushover dilakukan hingga target displacement tercapai. Pola pembebanan yang diberikan secara berangsur-angsur adalah sesuai dengan mode pertama struktur. Keadaan awal untuk kondisi pembebanan ini diambil dari kondisi pushover sebelumnya yaitu pushover case GRAV. Pada tulisan ini pushover case untuk beban lateral akibat gempa diberi nama PUSH 2.
BangunanYangDiTinjau
Sebagai studi kasus, tulisan ini menggunakan bangunan beraturan 2 lantai. Bangunan direncanakan sebagai gedung perkantoran. Denah struktur dapat dilihat pada Gambar 3. Beban mati dan beban hidup untuk gedung perkantoran sesuai dengan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983. Seluruh bangunan menggunakan mutu beton fc’ 25 MPa, tulangan longitudinal dan transversal memakai mutu baja fy
400-dan 240-MPa. Kolom L (130x500x2) pada sudut-sudut bangunan & kolom 130 x 500mm. Balok 250x400 mm, dan plat tebal 150 mm.
Gambar-3 Perspektif Model Bangunan
EvaluasiKinerjaStruktur
Berdasarkan gambar output ETABS lokasi sendi plastis yang terjadi, ternyata struktur tidak menunjukkan mekanisme yang diharapkan, yaitu beam side sway mechanism. Sendi-sendi plastis mula-mula terjadi pada ujung kolom baru menyusul pada
balok- balok struktur, baik untuk arah X maupun arah Y. Sehingga tidak memenuhi syarat SRPMK ( special moment frames).
Berdasarkan gambar output ETABS untuk arah sumbu X dengan beban PUSH 2, sendi plastis yang terlihat pada step 4, kinerja yang diperlihatkan kolom struktur ketika memikul gempa kuat telah melewati batas Life Safety (LS) seperti terlihat di dalam gambar-4. Dan selanjutnya pada step 6, kolom struktur telah mengalami Colapse (C ) terlebih dahulu sebelum balok-baloknya seperti diperlihatkan di dalam gambar-5.
Gambar-4 Deflected Shape of Structure PUSH2-Step 4
Gambar-5 Deflected Shape PUSH2-Step 5
Kesimpulan(Conclusion)
• Pushover analysis adalah alat bantu perencanaan berbasis kinerja yang tangguh
untuk memprediksi perilaku struktur pasca elastic yang tentunya lebih komplek jika dibandingkan dengan tradisional linear analisis. Akan tetapi masih lebih
sedikit memerlukan data dibandingkan dengan non linear response history analisis.
• Penggunaan kolom pipih menunjukkan mekanisme keruntuhan yang tidak di
harapkan ( soft story mechanism).
References
FEMA-356. “Prestandard and commentary for the seismic rehabilitation of buildings.” Federal Emergency Management Agency, Washington DC, 2000.
Applied Technology Council, “ ATC 40 - Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings”, Redwood City, California, U.S.A., 1996
TentangPenulis
Mengawali karir di dunia konstruksi pada proyek high rise building “The Pakubuwono Residence”, Jakarta. Saat ini sebagai construction manager di PTBB. Penulis bisa dihubungi melalui [email protected] | +6281338718071
