ABSTRAK
EVALUASI FAKTOR REDUKSI GAYA GEMPA UNTUK STRUKTUR SISTEM GANDA DENGAN SISTEM RANGKA
PEMIKUL MOMEN MENENGAH DAN DINDING GESER
Oleh
Andrew NIM: 15008079
(Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Program Studi Teknik Sipil)
Dalam mendesain sistem struktur dari gedung tingkat tinggi tahan gempa, seperti misalnya Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM), Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), dll, terdapat beberapa ketentuan desain yang harus dipenuhi. Ketentuan-ketentuan desain tersebut menjadi persyaratan perencanaan untuk mendapatkan perilaku struktur yang handal dalam menahan gaya gempa. Salah satu ketentuan desain sistem struktur yang menjadi bahasan utama pada tugas akhir ini adalah faktor reduksi gaya gempa atau sering dikenal dengan faktor R.
Dengan menggunakan faktor reduksi gaya gempa, konstruksi struktur gedung tahan gempa akan menjadi lebih hemat karena tidak perlu di desain dalam kondisi elastik untuk menahan gaya gempa. Sebagai konsekuensinya, terdapat beberapa persyaratan penulangan yang harus dipenuhi agar struktur tetap kuat, stabil, dan seimbang.
Sistem struktur bangunan yang didesain menggunakan faktor R boleh mengalami proses plastifikasi pada elemen-elemen struktur yang sudah didesain untuk mengalaminya ketika gaya gempa rencana membebani bangunan. Proses plastifikasi yang terjadi pada bangunan muncul dalam bentuk sendi-sendi plastis pada beberapa titik tertentu elemen-elemen struktur. Proses plastifikasi boleh terjadi sebagai kompensasi ketidakelastisan bangunan untuk mendisipasi energi yang muncul akibat beban gempa rencana, tetapi bangunan tidak boleh mengalami keruntuhan.
Tujuan pertama tugas akhir ini adalah untuk melakukan evaluasi terhadap besaran faktor R struktur sistem ganda dengan SRPMM dan dinding geser yang tertera pada Standar Nasional Indonesia (SNI) 03-1726-2002. Berdasarkan SNI, agar mampu menahan beban gempa di Indonesia, nilai faktor R untuk sistem ganda dengan SRPMM dan dinding geser ditentukan minimum sebesar 6,5. Untuk mengevaluasi nilai dari faktor R tersebut, penulis menggunakan metode analisis statik nonlinear pushover untuk menghasilkan kurva kapasitas dan metode kesamaan perpindahan untuk menganalisis kurva kapasitas tersebut. Supaya mempermudah perhitungan
yang kompleks, penulis menggunakan bantuan beberapa perangkat lunak rekayasa seperti ETABS 9.7.2 dan PCA COL.
Tujuan kedua tugas akhir ini adalah untuk melakukan beberapa analisis parametrik terhadap beberapa faktor-faktor yang berpontensi mempengaruhi besar kecilnya faktor R. Faktor-faktor yang dianalisis adalah kuat tekan beton (fc’), kuat leleh baja (fy), dan koefisien variasi kuat tekan beton (Ωfc’) yang digunakan dalam konstruksi.
Faktor-faktor ini dikombinasikan satu sama lain dan kemudian dianalisis dengan menggunakan model struktur pada analisis sebelumnya. Agar terlihat pengaruhnya, penulis mengasumsikan faktor R sebagai variabel acak dengan fungsi kepadatan probabilitas normal berdasarkan teorema batas tengah.
Faktor Ryang diperoleh dari hasil pushover adalah 17,91 (dengan metode kesamaan perpindahan). Nilai ini melampaui batas minimum Rdesain yang memiliki nilai 6,5.
Hasil analisis ini menunjukkan bahwa nilai yang tertera pada SNI 03-1726-2002 sudah cukup konservatif terhadap kehandalannya menahan beban gempa. Selain itu, jika dirancang dengan benar, maka persentase kemungkinan total faktor R struktur akan lebih kecil dari Rdesain mendekati 0% berdasarkan hasil analisis pengaruh variasi faktor R.
Hasil analisis parametrik terhadap faktor-faktor yang memiliki potensi mempengaruhi faktor R menunjukkan bahwa faktor kuat tekan beton (fc’), faktor kuat leleh baja (fy) dan variasi kuat tekan beton (Ωfc’) mampu memberikan pengaruh yang signifikan kepada faktor R. Semakin besar nilai fc’ dan fy yang digunakan dalam konstruksi, maka faktor R struktur akan semakin meningkat dan sebaliknya. Selain itu, hasil analisis terhadap variasi Ωfc’ menunjukkan bahwa semakin besar nilai Ωfc’ yang digunakan, maka persentase kemungkinan faktor R struktur akan lebih kecil dari Rdesain saat beban gempa bekerja akan semakin besar dan sebaliknya.
Kata kunci: gempa, faktor R, Standar Nasional Indonesia tahun 2002, SRPMM, dinding geser, distribusi normal.
ABSTRACT
EVALUATION OF SEISMIC REDUCTION FACTOR ON STRUCTURE WITH INTERMEDIATE MOMENT RESISTING
FRAME AND SHEAR WALL SYSTEM (DUAL SYSTEM)
by
Andrew NIM: 15008079
(Faculty of Civil and Environmental Engineering, Department of Civil Engineering)
In designing a structure system of earthquake resistance high rise building, such as Intermediate Moment Resisting Frame (IMRF), Special Moment Resisting Frame (SMRF), etc., there are some design rules that have to be fulfilled. These rules become design requirements to achieve a reliable earthquake resistance structure. One of system structure design rules which will be mainly discussed in this final project is seismic load reduction factor or known as R factor.
Using seismic load reduction factor, constructing an earthquake resistance structure can become more economical because the structure does not have to be designed in elastic condition to contradict the seismic load. As consequences, there are some reinforcement rules which have to be fulfilled so the structure can stay strong, stable, and balance.
Structure system which is designed using the R factor may have plastification process on the structures elements as the seismic load applied. Plastification process will be seen on the structure elements as plastic hinge at certain points. Furthermore, plastification process may happen to compensate structure inelasticity to dissipate the energy that comes from the planned seismic load, but the structure must not collapse.
The first goal of this final project is to evaluate the R factor value for dual system structure with IMRF and shear wall which is printed on Indonesia National Standard (SNI) 03-1726-2002. SNI determined that the minimum R factor for dual system with shear wall and IMRF to be able to resist earthquake load at Indonesia is 6.5.
Evaluating this R factor, writer used static nonlinear pushover method to produce capacity curve and equal displacement method to analyse the capacity curve. To help the complex calculation, writer used some engineering software such as ETABS 9.7.2 and PCA COL.
The second goal of this final project is to do some parametric analyses on some factors which have potential in affecting the R factor. These factors are concrete
compressive strength (fc’), steel yield strength (fy), and concrete compressive strength variation (Ωfc’) that are used in construction. All these factors were combined by one and another and analysed using the same model as the last analysis. To be able to see the effect, writer assumed the R factor as random variables with normal probability density function distribution based on central limit theorem.
R factor which is obtained from pushover analysis is 17.91 (using equal displacement method). This value surpasses the Rdesign which is 6.5. This analysis result showed that the factor that printed on SNI 03-1726-2002 is already sufficiently conservative for its reliability to resist earthquake load. Moreover, if the structure is correctly design, the R factor that smaller than Rdesign factor will approach 0% of total probability percentage based on the analysis result of R factor variation effect.
The parametric analysis outcome of factors that have potential to affect the R factor showed that concrete compressive strength (fc’), steel yield strength (fy) and concrete compressive strength variation cooficient (Ωfc’) are able to affect R factor significantly. It was showed that if the fc’ and fy increase, than the R factor will increase and conversely, if he fc’ and fy decrease, than the R factor will also decrease.
Moreover, analysis result of Ωfc’ variation showsthat the bigger Ωfc’ that are used in the construction, the R factor that is smaller than Rdesign factor will have bigger probability percentage and contrarily, the smaller the Ωfc’ that are used, the R factor that is smaller than Rdesign factor will have smaller probability percentage.
Keyword: Earthquake, R factor, SNI 2002, IMRF, shear wall, normal distribution.
