1 1.1. Latar Belakang
Dalam perencanaan struktur rangka beton bertulang umumnya digunakan metode Desain Kapasitas atau Capacity Design. Pada metode ini, kolom didesain untuk mempunyai kapasitas yang lebih besar daripada kapasitas balok (Strong Column Weak Beam) sehingga sendi plastis hanya terjadi pada ujung-ujung balok dan ujung bawah kolom lantai dasar (Beam Side-Sway Mechanism) seperti pada Gambar 1.1. Dilihat dari segi prosedur, perencanaan struktur dengan metode ini memerlukan langkah perencanaan sekuensial yang relatif panjang. Hal ini disebabkan karena perencanaan kolom baru dapat dilakukan setelah perencanaan balok, di mana beban yang bekerja pada kolom dihitung berdasarkan besarnya momen kapasitas balok atau momen nominal aktual balok dikalikan over strength factor.
Gambar 1.1. Beam Side-Sway Mechanism
Untuk mengatasi hal tersebut, diusulkan alternatif perencanaan struktur rangka beton bertulang yaitu metode Pseudo Elastis. Pada metode ini, perencanaan kolom dilakukan berdasarkan beban yang bekerja pada kolom itu sendiri dan bukan lagi berdasarkan momen kapasitas balok atau momen nominal
didesain untuk menerima gempa target dan portal interior direncanakan menerima gempa desain. Yang dimaksud dengan gempa target adalah gempa besar yang direncanakan untuk menggantikan gempa rencana 500 tahun, sehingga struktur berada dalam keadaan elastis dan mampu menerima beban gempa yang sama dengan gempa target atau bahkan gempa yang lebih besar. Gempa desain adalah gempa yang diperoleh dari gempa rencana 500 tahun dibagi dengan µ dan f1.
Gempa rencana adalah gempa dengan periode ulang 500 tahun yang menyebabkan peluang dilampauinya beban gempa dalam kurun waktu umur gedung 50 tahun adalah 10%. Akibat dari pengaruh gempa rencana, struktur gedung secara keseluruhan harus masih berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi di ambang keruntuhan.
Diharapkan ketika struktur menerima gaya gempa yang besar, sampai sebatas gaya gempa target untuk portal eksterior (balok dan kolom), sendi plastis hanya terjadi pada balok dan kolom interior saja sesuai dengan letak sendi plastis pada kondisi Partial Beam Side-Sway Mechanism, Gambar 1.3 dan Gambar 1.4.
Gambar 1.3. Partial Beam Side-Sway Mechanism Portal Eksterior Yang Diharapkan Pada Studi Alex Dan Dhannyanto (2003)
Gambar 1.4. Partial Beam Side-Sway Mechanism Portal Interior Yang Diharapkan Pada Studi Alex Dan Dhannyanto (2003)
Hasil dari studi Alex dan Dhannyanto (2003) menunjukkan bahwa sendi plastis terjadi pada ujung-ujung balok portal eksterior untuk gempa dengan periode ulang diatas 500 tahun dan kolom portal eksterior untuk struktur 10 lantai. Dari hasil tersebut, Alex dan Dhannyanto (2003) mencoba menggunakan konsep baru di mana untuk struktur 10 lantai hanya kolom portal eksterior saja yang diperkuat. Hasil yang diperoleh tampak bahwa tidak terjadi sendi plastis pada kolom, sehingga disarankan hanya kolom eksterior saja yang berperilaku elastis.
Pada studi yang dilakukan Fendy dan Windy (2004), alternatif perencanaan struktur rangka beton bertulang dengan Pseudo Elastis, seperti tampak pada Gambar 1.5. Kolom-kolom eksterior yang searah dengan beban gempa direncanakan tetap berperilaku elastis. Struktur direncanakan dengan berbagai macam gempa target yaitu 100, 200, 500, dan 1000 tahun yang kemudian diuji dengan gempa periode ulang 100, 200, 500, dan 1000 tahun.
Gambar 1.5. Perencanaan Struktur Pada Studi Fendy Dan Windy (2004)
Gambar 1.6. Beam Side-Sway Mechanism Portal Eksterior Yang Diharapkan Pada Studi Fendy Dan Windy (2004)
Gambar 1.7. Partial Beam Side-Sway Mechanism Portal Interior Yang Diharapkan Pada Studi Fendy Dan Windy (2004)
Dari hasil analisa didapatkan bahwa struktur yang didesain dengan Pseudo Elastismemenuhi persyaratan yaitu sendi plastis hanya terjadi pada balok
dan ujung kolom lantai dasar (pada kolom eksterior maupun interior). Struktur yang didesain dengan Pseudo Elastis dengan berbagai macam periode ulang gempa target yaitu 100, 200, 500 dan 1000 tahun memiliki perilaku struktur yang sama persis untuk satu beban gempa. Fendy dan Windy (2004) menyarankan untuk memakai gempa target dengan periode ulang 100 tahun saja.
Alternatif perencanaan struktur beton bertulang dengan Pseudo Elastis yang diusulkan pada studi ini, seperti terlihat pada Gambar 1.8, adalah perencanaan struktur berdasarkan tingkat daktilitas dimana digunakan kolom kuat yang diatur simetris terhadap sumbu X dan sumbu Y.
Gambar 1.8. Perencanaan Model Struktur Yang Dilakukan Pada Studi Ini Pada studi ini dilakukan modifikasi faktor pengali yang telah dibuat oleh Alex dan Dhannyanto (2003), dengan memberikan nilai daktilitas struktur ke dalam faktor pengali yang nantinya digunakan untuk melakukan perencanaan gaya dalam kolom kuat. Kolom kuat didesain agar tetap dalam keadaan elastis. Untuk mendapatkan keadaan tersebut, maka kolom kuat didesain untuk menerima gaya gempa target yang lebih besar dari gaya gempa desain yang dipikul oleh kolom lemah. Struktur direncanakan dengan gempa target 100 tahun dan kemudian dianalisa secara 3D dengan Analisa Statik Non-Linear Pushover dan Analisa Dinamik Non-Linear Riwayat Waktu dengan gempa berperiode ulang 100, 200, 500, dan 1000 tahun. Sendi plastis hanya boleh terjadi pada balok, kolom lemah, dan ujung bawah kolom lantai dasar (kolom kuat maupun kolom lemah) seperti pada Gambar 1.9-1.11.
Gambar 1.9. Partial Beam Side-Sway Mechanism Portal Eksterior Yang Diharapkan Pada Studi Ini
Gambar 1.10. Partial Beam Side-Sway Mechanism Portal Interior 1 Yang Diharapkan Pada Studi Ini
Gambar 1.11. Partial Beam Side-Sway Mechanism Portal Interior 2 Yang Diharapkan Pada Studi Ini
1.2. Perumusan Masalah
Bagaimana performance dari struktur yang didesain dengan menggunakan metode Pseudo Elastis berdasarkan tingkat daktilitas dengan kolom kuat yang diatur simetris terhadap sumbu X dan sumbu Y ?
1.3. Ruang Lingkup Penelitian
Dalam studi ini sebuah model struktur bangunan rangka beton bertulang 6 lantai yang direncanakan dengan metode Pseudo Elastis, memiliki masing-masing 5 bentang pada arah X dan Y dengan panjang bentangnya 8 m. Tinggi antar lantai adalah 3,5 meter.
Struktur merupakan bangunan perkantoran yang berada pada wilayah gempa 2 menurut Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung SNI 03-1726-2002 (Departemen Pekerjaan Umum, 2002).
Beban-beban yang bekerja adalah beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Beban mati yaitu berat sendiri struktur (kolom, balok, dan plat). Beban hidup lantai untuk perkantoran sebesar 250 kg/m2 dan beban hidup atap sebesar 100 kg/m2 (Departemen Pekerjaan Umum, 1983). Beban gempa yang digunakan untuk desain adalah gempa satu arah statik ekivalen wilayah 2 untuk tanah lunak menurut peraturan gempa Indonesia SNI 03-1726-2002 (Departemen Pekerjaan Umum, 2002). Untuk analisa, beban gempa yang digunakan adalah gempa satu arah El Centro 18 Mei 1940 N-S Modifikasi yang disesuaikan dengan respons spektrum Konsep SNI 03-1726-2002 (Departemen Pekerjaan Umum, 2002) wilayah gempa 2 untuk periode 100, 200, 500 dan 1000 tahun, dengan kondisi tanah di bawah bangunan adalah tanah lunak. Modifikasi spektrum gempa dilakukan dengan program RESMAT (Lukito, 1995).
Perencanaan dan pengujian struktur dilakukan secara 3 dimensi. Struktur yang ditinjau hanya bagian atas saja, sedangkan perencanaan pondasi tidak dilakukan. Seluruh kaki portal struktur dianggap terjepit pada pondasi.
Perilaku struktur akan diuji dan dianalisa dengan Analisa Statik Non-Linear Pushover dengan menggunakan program ETABS v 7.2 (CSi Berkeley, 2001) dan Analisa Dinamik Non- Linear Riwayat Waktu dengan menggunakan
gempa menjadi respons spektrum.
Peraturan-peraturan yang digunakan Applied Technology Council 40 (ATC 40, 1996), Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Gedung SNI 03-1726-2002 (Departemen Pekerjaan Umum, 2002), Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung SKSNI T-15-1991-03 (Departemen Pekerjaan Umum, 1991) disesuaikan dengan RSNI 2002.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya studi ini adalah untuk mengetahui performance dari struktur yang didesain dengan menggunakan metode Pseudo Elastis berdasarkan tingkat daktilitas dengan kolom kuat yang diatur simetris terhadap sumbu X dan sumbu Y.
1.5. Sistematika Pembahasan Bab I : Pendahuluan
Membahas latar belakang masalah, perumusan masalah, ruang lingkup penelitian, tujuan penelitian dan sistematika pembahasan. Bab II : Landasan Teori
Membahas mengenai landasan teori yang dipakai dalam perencanaan struktur beton bertulang dengan Pseudo Elastis yang dilakukan dalam studi ini.
Membahas mengenai model struktur yang dipakai dan perencanaan struktur beton bertulang dengan Pseudo Elastis yang dilakukan dalam studi ini.
Bab IV : Analisa Kinerja Struktur Akibat Beban Gempa
Membahas mengenai analisa kinerja struktur akibat beban gempa dengan Analisa Statik Non-Linear Pushover dengan menggunakan program komputer ETABS v 7.2 dan Analisa Dinamik Non-Linear Riwayat Waktu dengan menggunakan program Ruaumoko 3D. Bab V : Hasil Analisa Kinerja Struktur
Membahas mengenai hasil analisa kinerja struktur dilihat dari simpangan maksimum, simpangan antar tingkat, lokasi sendi plastis, performance point, dan damage index.
Bab VI : Kesimpulan dan Saran
