ANALISIS
ANALISIS
PUSHOVER
PUSHOVER
PADA JEMBATAN SEMI
PADA JEMBATAN SEMI
INTEGRAL
INTEGRAL
Tugas Perencanaan Infrastruktur Tahan Gempa Tugas Perencanaan Infrastruktur Tahan Gempa
Oleh: Oleh: Tetra Oktaviani Tetra Oktaviani 161158012 161158012
PROGRAM STUDI MAGISTER TERAPAN PROGRAM STUDI MAGISTER TERAPAN
REKAYASA INFRASTRUKTUR REKAYASA INFRASTRUKTUR
JURUSAN TEKNIK SIPIL JURUSAN TEKNIK SIPIL POLITEKNIK NEGERI BANDUNG POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2017 2017
DAFTAR ISI DAFTAR ISI
DAFTAR
DAFTAR ISI ISI ... i... i DAFTAR
DAFTAR TABEL TABEL ... iii... iii BAB
BAB I I PENDAHULUAN ...PENDAHULUAN ... 1... 1 1.1
1.1 Latar Latar Belakang Belakang ... ... 11 1.2
1.2 Tujuan Tujuan ... ... 22 1.3
1.3 Ruang Ruang Lingkup Lingkup ... ... 22 BAB
BAB II II PARAMETER PARAMETER DESIGN ...DESIGN ... 3... 3 2.1
2.1 Data Data Struktur Struktur ... ... 33 2.2
2.2 Material Material ... ... 44 2.3
2.3 Pembebanan Pembebanan Struktur Struktur ... ... 88 BAB III ANALISIS
BAB III ANALISIS PUSHOVER PUSHOVER ... . 1313 3.1
3.1 Langkah-Langkah Langkah-Langkah AnalisisAnalisis Pushover Pushover ... . 1313 3.2
3.2 Hasil Hasil AnalisaAnalisa Pushover Pushover ... . 1717 BAB
BAB IV IV PENUTUP ...PENUTUP ... 20... 20 4.1
4.1 Kesimpulan Kesimpulan ... ... 2020 4.2
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ilustrasi Jembatan ... 3
Gambar 2.2 Data Mutu Beton 25 MPa ... 4
Gambar 2.3 Data Mutu Beton 35 Mpa ... 5
Gambar 2.4 Dimensi Balok Girder ... 6
Gambar 2.5 Dimensi Diafragma ... 6
Gambar 2.6 Dimensi Pier ... 7
Gambar 2.7 Dimensi Pier Head ... 7
Gambar 2.8 Dimensi Pelat Lantai ... 8
Gambar 2.9 Standar Dimensi Barrier ... 9
Gambar 2.10 Respon Spektra pada Zona Gempa 1 ... 11
Gambar 2.11 Input Nilai Respon Spektrum ... 11
Gambar 2.12 Input Kombinasi Pembebanan yang digunakan ... 12
Gambar 3.1 Jumlah Kembutuhan Tulangan yang dipakai pada (a) Balok (b) Kolom ... 13
Gambar 3.2 Diagram Interaksi Struktur Kolom ... 14
Gambar 3.3 Input Load Case Gravitasi ... 15
Gambar 3.4 Input Load Case Pushover ... 15
Gambar 3.5 Load Application of Pushover ... 16
Gambar 3.6 Result Saved of Pushover ... 16
Gambar 3. 7 Tampilan Run Pushover ... 17
Gambar 3. 8 Pushover Step 1 ... 17
Gambar 3. 9 Pushover Step 2 ... 18
Gambar 3. 10 Pushover Step 3 ... 18
Gambar 3. 11 Pushover Step 4 ... 19
DAFTAR TABEL
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang beresiko tinggi terhadap ancaman gempa. Hal ini disebabkan letak negara Indonesia dipertemuan lempeng tektonik yaitu lempeng Eurasia, Pasifik, Filipina, dan Indo-Australia. Banyak bangunan dan infrastruktur yang hancur akibat terjadinya gempa. Untuk meminimalisir terjadinya kerusakan perlu dilakukan analisis pendekatan untuk memperhitungkan beban lateral yang disebabkan oleh gempa bumi. Ada dua analisis, yaitu analisis statik dan dinamik.
Beban ultimit seperti saat terjadinya gempa mengakibatkan respons struktur memasuki kondisi non-linear maka, hanya analisis non-linear yang bisa memberi gambaran respons non-linear bangunan secara memadai. Permodelan non-linear meliputi non-linear geometri dan non-linear material (Satyarno, 2013). Sistem struktur non-linear terdiri dari dua macam, yaitu non-linear material dan non-linear geometri meskipun dua-duanya bisa terjadi secara bersamaan. Non-linear geometri umumnya ditimbulkan oleh topologi dan konektivitas sistem struktur, perpindahan yang hingga (finitesimal displacement), sedangkan Non-linear material bersumber dari hubungan tegangan-regangan (stress-strain relationship) yang tidak bersifat proporsional, baik pada daerah elastis maupun di luar daerah elastis (elasto-plastis
atau plastis sempurna).
Jembatan panjang atau kolom tinggi memerlukan suatu analisis yang lebih kompleks untuk mengetahui perilaku dinamik atau gempa (A.J Kappos 2005). Salah satu analisis yang digunakan adalah Prosedur Statik Non-linier. Prosedur ini dilakukan dengan cara Analisis Pushover pada jembatan. Analisis tersebut dilakukan untuk mengevaluasi respon struktur dan kelayakan struktur pada perencanaan sistem suatu jembatan.
Pushover analisis adalah suatu analis ststic nonlinier dimana pengaruh gempa rancana terhadap struktur bangunan gedung dianggap sebagai beban- bebanstatik yang menagkap pada pusat massa masing-masing lantai,yang nilainya
pelelehan (sendi plastis )pertama di dalam struktur gedung (Yosafat Aji Pranata,2008).
Menurut Dewobroto (2005), Proses evaluasi tahan gempa berbasis kinerja dimulai dengan membuat model rencana bangunan kemudian melakukan simulasi kinerjanya terhadap berbagai kejadian gempa. Setiap simulasi memberikan informasi tingkat kerusakan (level of damage), ketahanan struktur, sehingga dapat memperkirakan berapa besar keselamatan (life), kesiapan pakai (occupancy) dan kerugian harta benda (economic loss) yang akan terjadi.
1.2 Tujuan
Tujuan dari penulisan laporan ini adalah untuk mengetahui informasi tingkat kerusakan dan ketahan struktur yang telah direncanakan.
1.3 Ruang Lingkup
Ruang lingkup dalam penulisan laporan ini adalah seperti berikut:
1. Aplikasi pemrograman yang digunakan adalah SAP 2000 dengan metode pendekatan yang digunakan adalah Analisis Pushover.
2. Respon spektrum yang digunakan berdasarkan SNI 2833 Tahun 2008 tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan adalah Zona Gempa 1 dengan konsistensi tanah lunak.
BAB II
PARAMETER DESIGN
2.1 Data Struktur
Jembatan yang direncanakan merupakan jembatan tipe semi integral Jembatan semi integral merupakan jembatan yang dibuat tanpa adanya pergerakan antar bentang (spans) atau antar bentang dengan abutment dengan panjang bentang lebih dari 20 meter. Total bentang jembatan ini adalah 120 meter dengan lebar jembatan 8 meter yang terdiri dari 2 jalur dan masing-masing jalur terdapat 2 lajur
dan 1 bahu jalan. Ilustrasi jembatan ini dapat dilihat pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Ilustrasi Jembatan
Bentang jembatan sendiri ditopang oleh 5 PCI girder dan diafragma setiap 5 meter. Data umum struktur jembatan tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2. 1 Data Umum Struktur Jembatan
No. Uraian Simbol Dimensi Satuan
1 Tipe Jembatan Semi Integral
2 Jenis Struktur Atas Balok Girder 3 Total Bentang Jembatan Lx 120 m
4 Lebar Jembatan Ly 8 m
5 Jarak Antar Girder 2 m
6 Jumlah Girder 5 buah
7 Tebal Pelat Lantai 0,25 m
8 Tebal Aspal 0,05 m
No. Uraian Simbol Dimensi Satuan 10 Jarak Pier -1 ke Pier -2 L2 35 m 11 Jarak Pier -2 ke Pier -3 L2 35 m 12 Jarak Pier -1 ke Abutment B L1 25 m 13 Tinggi Pier 1 h1 20 m 14 Tinggi Pier 2 h2 50 m 15 Tinggi Pier 3 h3 35 m 2.2 Material
Material yang digunakan dalam merancang jembatan ini adalah beton bertulang dengan mutu beton 25 MPa dan 35 Mpa. Beton dengan mutu 25 MPa dipakai untuk diafragma, Pier , Pier Head , dan pelat lantai. Sedangkan mutu beton yang dipakai untuk Balok Girder adalah 35 MPa. Data mutu yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.3
Gambar 2.3 Data Mutu Beton 35 Mpa
2.2.1 Dimensi Komponen Material
Dimensi dari elemen struktur jembatan yang digunakan adalah meter. Dimensi elemen struktur tersebut dapat dilihat sebagai berikut:
1. Girder yang digunakan adalah balok girder dengan mutu beton sebesar 35 MPa. Dimensi balok girder yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Dimensi Balok Girder
2. Diafragma, dimensi diafragma dapat dilihat pada Gambar 2.5.
3. Pier , dimensi pier dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Dimensi Pier
4. Pier head , dimensi pierhead dapat dilihat pada Gambar 2.7.
5. Pelat lantai, dimensi pelat lantaidapat dilihat pada Gambar 1.8.
Gambar 2.8 Dimensi Pelat Lantai
2.3 Pembebanan Struktur
Pembebanan yang diberikan pada struktur jembatan semi integral ini adalah sebagai berikut:
1. Beban sendiri (DEADLOAD/DL)
Beban sendiri pada strktur SAP2000 akan terhitung secara otomatis dari berat elemen struktur jembatan tersebut (PCI, girder, diafragma, pier , pier head dan pelat lantai).
2. Beban mati tambahan (SUPERLOAD/SDL)
b. Berat Barrier
Berdasarkan Petunjuk Lokasi dan Spesifikasi Bangunan Pengaman Tepi Jalan No:013/S/BNKT/1990 mengenai dimensi paraper (barrier) yang digunakan dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.9 Standar Dimensi Barrier
Berat barrier =Luas × BJ beton × Lebar tinjauan
400 150 50 200 8 5 0 1 5 0 3 0 0 4 0 0 1 2 3 4 5
Berdasarkan gambar di atas, selanjutnya barrier dibagi ke dalam beberapa luasan seperti berikut:
Luas 1 = 150 × 850 = 127500 mm2
Luas 3 = × 200 × 300 = 30000 mm 2 Luas 4 = 50 × 300 = 15000 mm2 Luas 5 = × 50 × 400 = 10000 mm 2 Luas Total = 220000 mm2 = 0,22 m2 Berat barrier = 0 , 2 2 × 2 4 × 1 = 5,28 kN
Berat barrier kemudian dijadikan sebuah beban merata dengan luas penampang bawah barrier 0,5 m2, maka berat barrier menjadi:
qMS(barrier ) =
, kN
, m = 10,56 kN/m
2.
3. Beban Lalu lintas
Beban lalu lintas pada sebuah jembatan terdiri dari beban terbagi merata (BTR) dan beban garis terpusat (BGT) (RSNI T-02-2005). Beban terbagi rata (BTR) yang digunakan pada perancangan jembatan ini adalah sebesar 9 kN/m2, sedangkan beban garis terpusat (BGT) yang digunakan adalah p = 49 kN/m.
4. Beban gempa (QUAKE)
Beban gempa yang digunakan adalah respon spektrum berdasarkan SNI 2833 Tahun 2008 tentang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Jembatan dengan asumsi wilayah Zona Gempa 1 dan konsistensi tanah adalah lunak. Grafik respon spektrum tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.10. Respon spektrum yang digunakan dalam analisis menggunakan SAP 2000 dapat dilihat pada Gambar 2.11.
Gambar 2.10 Respon Spektra pada Zona Gempa 1
5. Kombinasi Pembebanan
Kombinasi pembebanan yang digunakan dalam menganalsis struktur jembatan terdiri dari delapan (8) buah dengan kombinasi antara lentur dan geser pada kolom dan balok. Kombinasi pembebanan yang digunakan sesuai dengan kemungkinan variasi arah gempa, yaitu 100% arah X 30% arah Y dan 30% arah X 100% arah Y. Kombinasi yang digunakan seperti terlihat pada Gambar 2.12.
BAB III
ANALISISPUSHOVER
3.1 Langkah-Langkah AnalisisPushover
Langkah-langkah dalam melakuan analisis pushover adalah sebagai berikut:
1. Parameter design yang telah dijabarkan dalam BAB II harus diinput dengan benar dan sesuai dengan standar perancangan yang digunakan.
2. Selanjutnya lakukan Run pada pemodelan tersebut untuk mendapatkan gaya-gaya dalam pada kolom dan balok. Table-tabel gaya-gaya dalam tersebut nantinya diexport ke dalam Excel dan digunakan untuk menentukan banyaknya penulangan pada kolom dan balok. Hasil dari perhitungan tersebut kemudian
diperoleh jumlah tulangan yang akan digunakan seperti pada Gambar 3.1.
(a) (b)
Gambar 3.1 Jumlah Kembutuhan Tulangan yang dipakai pada (a) Balok (b) Kolom
3. Langkah selanjutnya adalah pengecekan / kontrol keamanaan terhadap gaya-gaya yang ada. Pengecekan keamanan seperti berikut:
Gambar 3.2 Diagram Interaksi Struktur Kolom
Dari gaya-gaya dalam yang telah diexport ke dalam Excel kemudian didapatkan diagram interaksi kolom dan selanjutnya dilkakukan kontrol tulangan kolom seperti berikut: Pu = 7492 kN M2 = 5287.297 kN M3 = 15714.98 kN e2 = 705.7307 mm e3 = 2097.583 mm y2 = 31000 kN y3 = 11500 kN Po = 82556 kN Pn = 9337 kN 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000 55000 60000 65000 70000 75000 80000 85000 90000 0 500 1000 1500 2000 2500 P n ( k N ) e (m m) DIAGRAM INTERAKSI K 400 x 600 12D-19
4. Jika kontrol penulangan dinyatakan aman, langkah selanjutnya adalah melakukan analisis pushover dengan cara memberikan beban berupa Load Case Gravitasi dan Load Case Pushover seperti terlihat pada gambar berikut:
Gambar 3.3 Input Load Case Gravitasi
Gambar 3.5 Load Application of Pushover
Gambar 3.6 Result Saved of Pushover
5. Setelah tahapan – tahapan tersebut selesai, lakukan Run akhir untuk mendapatkan hasil analisis pushover seperti Gambar 3.7.
Gambar 3. 7 Tampilan Run Pushover
3.2 Hasil AnalisaPushover
Hasil akhir dari analisa pushover yang diperoleh dari menu Deformed Shape terdiri dari empat step seperti berikut:
Gambar 3. 9 Pushover Step 2
Gambar 3. 11 Pushover Step 4
Gambar 3.12 Kurva Pushover
Dari Gambar 3.12 diperoleh bahwa garis hijau merupakan curve capacity dan garis merah merupakan kurva respon spektrum, sehingga dari garis tersebut diperoleh garis perpotongan (demand Spectra) pada Sa = 0,320 dan Sd = 0,124.
BAB IV PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis pushover pada jembatan semi integral dengan panjang bentang 120 meter adalah sebagai berikut:
1. Dimensi Pier (Kolom) sebesar 1,5 m x 1,5 m dengan f’c sebesar 25 MPa dibutuhkan tulangan sebanyak 28 buah/sisi.
2. Kerusakan yang terjadi pada step 1 sampaidengan step 4 hanya terjadi pada pilar terpendek saja.
3. Kurva pushover yang diperoleh dari hasil analisis tidak menunjukkan adanya pola kerusakan pada struktur karena garis hijau (curve capacity) terus mengalami kenaikan secara signifikan. Hal ini terjadi karena struktur jembatan yang dirancang kuat atau bahkan boros.
4. Perfomence point pada hasil analisis ini berada pada titik Sa = 0,320 dan Sd = 0,124.
4.2 Saran
Adapun saran dari hasil analisis pushover ini adalah sebagai berikut:
1. Perencanaan tulangan secara detail terhadap masing-masing elemen struktur memungkinkan terlihatnya pola keruntuhan/kerusakan pada struktur jembatan yang dapat dilihat pada kurva pushover.
2. Dimensi yang digunakan pada analisis pushover sebaiknya tidak boros agar tujuan dalam melakukan analisa pushover sendiri dapat tercapai sehingga nantinya saat penerapan pada konstruksi sebenarnya dapat dilakukan pencegahan-pencegahan
