i
PEMBENTUKAN KURVA KERAPUHAN BERBASIS
ANALISIS PUSHOVER UNTUK EVALUASI KINERJA
SEISMIK JEMBATAN BETON
FRAGILITY CURVE DEVELOPMENT BASED ON PUSHOVER ANALYSIS FOR SEISMIC PERFORMANCE EVALUATION OF CONCRETE BRIDGE
SKRIPSI
Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun oleh :
ENJELS NATASYA TOPORMERA
I 0112039
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
iv
MOTTO
“Kita malah bermegah juga dalam kesengsaraan kita, karena kita tahu, bahwa kesengsaraan itu menimbulkan ketekunan, dan ketekunan menimbulkan tahan uji dan tahan uji menimbulkan pengharapan. Dan pengharapan tidak mengecawakan, karena kasih Allah telah
dicurahkan di dalam hati kita oleh Roh Kudus yang telah dikaruniakan kepada kita” – Rasul Paulus –
Takut akan Tuhan adalah permulaan pengetahuan.
– Amsal Salomo –
“Sebab Aku ini mengetahui rancangan-rancangan apa yang ada pada-Ku mengenai kamu, demikianlah firman
TUHAN, yaitu rancangan damai sejahtera dan bukan rancangan kecelakaan, untuk memberikan kepadamu hari
v
PERSEMBAHAN
Terimakasih Tuhan Yesus, tanpa Engkau aku tidak dapat melalui dan menyelesaikan tugas ini. Soli Deo Gloria.
Untuk sang teladan dan sponsor hidupku, Ayah dan Mami, terimakasih telah mendoakanku disetiap pagi, memberi semangat, dan tidak pernah lelah untuk menegurku.
Kepada Dr. Senot Sangadji, S.T., M.T., Ir. Supardi, M.T., Prof. S.A. Kristiawan, S.T., M.Sc., Ph.D. terimakasih atas bimbingan, motivasi, dan ilmu-ilmu yang telah diberikan.
Special Thanks
Untuk mentor program, Mutiara Puspahati C., S.T. yang telah menyediakan waktunya untuk berdiskusi dan berbagi ilmu.
Tim SMARTQuake yang telah memberikan bimbingan, dukungan, dan ruangan yang nyaman untuk mengerjakan tugas ini.
Untuk Agust, Michael, Esther, mbak Ebeth yang telah menjadi best friends, selalu menghiburku saat sedih, memberikan dukungan, tempatku curhat selama 4 tahun.
Love you sooooo muuucch :*
Tim Hao – Hao (Mega, Aldi, Bara, Danan, Daniel, Hestu, Josua, Rian, Satria,
Yuda Ibnu), terimakasih udah ngajakin main meskipun cuman ngajak tapi tidak
terealisasi dan terimakasih untuk semua kekonyolan dan lelucon yang sangat menghibur. Love you guys!!
vi
ABSTRAK
Enjels Natasya T., 2016. Pembentukan Kurva Kerapuhan Berbasis Analisis
Pushover untuk Evaluasi Kinerja Seismik Jembatan Beton. Skripsi Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Jembatan merupakan stuktur yang sangat vital bagi manusia. Apabila jembatan rusak, maka akan mengakibatkan kerugian yang cukup besar. Salah satu akibat rusaknya jembatan adalah aktivitas gempa. Apalagi di Indonesia merupakan daerah rawan gempa. Oleh sebab itu, diperlukan evaluasi kinerja seismik struktur jembatan. Salah satu cara untuk mengevaluasi kinerja sismik struktur jembatan adalah dengan menggunakan kurva kerapuhan. Kurva kerapuhan dapat mengevaluasi seberapa besar kemungkinan terjadinya tingkat kerusakan struktur pada setiap besaran percepatan tanah. Penelitian ini, jembatan beton yang akan dievaluasi kinerja seismiknya adalah Jembatan Meluang A yang berada di daerah Bengkulu dengan kelas situs tanah keras.
Salah satu cara untuk membangun kurva kerapuhan adalah berdasarkan spektrum kapasitas struktur hasil dari olahan analisis Pushover. Hasil analisis Pushover adalah kurva kapasitas. Kemudian, kurva kapasitas dikonversi menjadi spektrum kapasitas. Spektrum kapasitas ditimpakan dengan kurva demand yang merupakan nilai median spektra perpindahan untuk mendapatkan probabilitas setiap batas kerusakan. Penelitian ini, menggunakan nilai median batas kerusakan berdasarkan HAZUS, ATC-40, dan Kim & Shinozuka (2004) dan menggunakan standar deviasi ketidaktentuan berdasarkan HAZUS. Kurva kerapuhan Jembatan Meluang A dibentuk dengan fungsi kerapuhan berdasarkan Papailia.
Hasil analisis kurva kerapuhan Jembatan Meluang A memiliki sensitivitas yang beragam di setiap tingkat batas kerusakannya. Berdasarkan hasil analisis, Jembatan Meluang A kemungkinan terjadi keruntuhan akibat gempa di daerah Bengkulu (0,5 g) berdasarkan Kim & Shinozuka (2004), HAZUS, dan ATC-40 tidak mencapai 10%.
vii
ABSTRACT
Enjels Natasya T., 2016. Fragility Curve Development Based On Pushover Analysis For Seismic Performance Evaluation Of Concrete Bridge. Final Project of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Sebelas Maret University, Surakarta.
Bridge is a very vital structure for people. If bridge is damaged, it will cause a substantial losses. One cause of bridge’s damage is seismic activity. Especially in Indonesia which is prone to earthquakes. Therefore, seismic performance of bridge structure is need to evaluate. One method for evaluating bridge seismic performance is by developing its fragility curve. Fragility curve shows probability of exceeding of structure damage state given intensity measures. This study evaluate the seismic performance of Meluang A highway concrete bridge located in Bengkulu on hard soil grade.
Fragility curve may be obtained base on capacity spectrum in which pushover analysis is employed. The result of Pushover analysis is capacity curve. Then, capacity curve is converted into a capacity spectrum. The capacity spectrum is intersect by the demand curve which is the median value of the displacement spectra to obtain the probability of certain damage states. This study uses the median value of the damage limit based on HAZUS, ATC-40, and Kim & Shinozuka (2004) and using the standard deviation of the uncertainty based on HAZUS. The fragility curve of Meluang A bridge is developed by means of fragility function based on Papailia.
The results of Meluang A Bridge fragility curve has various sensitivity in every damage states. Based on the analysis, given the maximum expected peak ground acceleration in the loction is 0,5g, Meluang A bridge shows probability of exceeding complete damage of 10% based on HAZUS, ATC-40, and Kim & Shinozuka (2004).
viii
PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul Pengembangan Kurva Kerapuhan Berbasis Analisis Pushover untuk Evaluasi Kinerja Seismik Jembatan Beton. Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan akademik untuk menyelesaikan Program Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penyusun menyadari keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang penyusun miliki sehingga masih ada kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca umumnya.
Surakarta, 25 Juli 2016
x
2.6.2 Beban Gempa (Respon Spektra) ... 16
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Struktur Jembatan yang Ditinjau ... 21
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN 4.1 Pemodelan Jembatan ... 28
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 57
5.2 Saran ... 58
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Damage States menurut HAZUS ... 9
Tabel 2.2 Maximum total drift setiap tingkat kerusakan berdasarkan ATC-40 11 Tabel 2.3 Drift ratio pada tiap tingkat kerusakan berdasarkan Kim & Shinozuka (2004) ... 11
Tabel 2.4 Koefisien situs, Fa ... 17
Tabel 2.5 Koefisien situs, Fv ... 18
Tabel 3.1 Data Geometri Jembatan Meluang – A ... 21
Tabel 4.1 Jenis Material Jembatan Meluang A ... 28
Tabel 4.2 Bearing pad properties Jembatan Meluang A ... 29
Tabel 4.3 Respon displacement hasil analisis pushover ... 34
Tabel 4.4 Spektrum kapasitas Jembatan Meluang A ... 39
Tabel 4.5 Rekapitulasi nilai batas kerusakan berdasarkan HAZUS-MH MR5 43 Tabel 4.6 Rekapitulasi nilai batas kerusakan berdasarkan ATC-40 ... 44
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bagian struktur jembatan beton ... 5
Gambar 2.2 Kurva kapasitas dan demand dalam grafik percepatan-perpindahan 13 Gambar 2.3 Kurva kapasitas dengan analisis pushover ... 15
Gambar 2.4 Respons spektra percepatan pada 0,20 detik, 10% dalam 50 tahun (redaman 5%), Ss ... 16
Gambar 2.5 Respons spektra percepatan pada 1,00 detik, 10% dalam 50 tahun (redaman 5%), S1 ... 17
Gambar 4.2 Tampak samping Jembatan Meluang A ... 28
Gambar 4.3 Tampak depan Jembatan Meluang A ... 28
Gambar 4.4 Beban Truk ... 32
Gambar 4.5 Respon Spektra daerah Bengkulu ... 34
Gambar 4.6 Kurva kapasitas hasil analisis pushover ... 39
Gambar 4.7 Spektrum Kapasitas Jembatan Meluang A ... 42
Gambar 4.8 Spektrum Kapasitas dengan nilai batas kerusakan berdasarkan HAZUS-MH MR5 ... 44
Gambar 4.9 Spektrum Kapasitas dengan nilai batas kerusakan berdasarkan ATC-40 ... 46
Gambar 4.10 Spektrum Kapasitas dengan nilai batas kerusakan berdasarkan Kim dan Shinozuka (2004) ... 48
Gambar 4.11 Kurva kerapuhan struktur Jembatan Meluang A berdasarkan batas kerusakan HAZUS-MH MR5 ... 50
xiii
Gambar 4.13 Kurva kerapuhan struktur Jembatan Meluang A berdasarkan batas kerusakan berdasarkan Kim dan Shinozuka (2004) ... 53 Gambar 4.14 Kurva kerapuhan struktur Jembatan Meluang A berdasarkan batas
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A PEMODELAN STRUKTUR JEMBATAN LAMPIRAN B HASIL ANALISIS
xv
DAFTAR NOTASI
δ = perpindahan struktur dititik yang ditinjau h = tinggi struktur
P ds|Sa = probabilitas tingkat kerusakan denfan parameter percepatan spectra
� � = standar deviasi untuk ketidaktentuan total dari tiap kondisi kerusakan
Sa = percepatan spektra (spectral accceleration)
S̅ , �� a = nilai tengah percepatan spektra pada kondisi kerusakan
� = standar deviasi dari ketidaktentuan kapasitas struktur
m = rata-rata dari kapasitas percepatan spektra struktur yang ditinjau SS =parameter nilai respons spektra percepatan gempa MCER terpetakan
pada periode 0,2 detik
S1 = parameter nilai respons spektra percepatan gempa MCER terpetakan
pada periode 1 detik
MCE = maximum considered earthquake
Fa = faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode
0,2 detik
Fv = faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode 1
detik
SMS = parameter spektrum respons percepatan pada periode 0,2 detik
SM1 = parameter spektrum respons percepatan pada periode 1 detik
SDS = parameter percepatan spektra desain untuk periode 0,2 detik
SD1 = parameter percepatan spektra desain untuk periode 1detik
T = periode fundamental struktur Sd
̅̅̅, �� = nilai tengah perpindahan spektra pada kondisi kerusakan S�
