PEMODELAN STRUKTUR PUSHOVER ANALYSIS
Oleh:
I Made Agil Putra Kharisma NIM. 2005511092
PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS UDAYANA 2023
Metode statik ekivalen berdasarkan SNI 1726:2019 digunakan untuk menentukan distribusi beban gempa. Performance Point akan ditentukan menggunakan dua metode yaitu Capacity Spectrum Method (CSM) berdasarkan ATC-40 dan Displacement Coefficient Method (DCM) berdasarkan FEMA-356 dan FEMA-440. Dalam analisis ditinjau gedung perkantoran tiga lantai dengan tinggi tiap lantai 4,7m dan terdiri dari lima bentang pada arah x dan tiga bentang pada arah y dengan panjang tiap bentang 6,7m dan 4,7m. Lokasi bangunan diasumsikan di Kota Denpasar dengan kelas situs tanah sedang (SD).
1. Desain Elemen Struktur
Mendesain elemen struktur berdasarkan peraturan yang berlaku.
Dalam desain ini digunakan balok lantai ukuran 25/40, balok atap 35/20 dan kolom 40/40.
2. Input Luas Tulangan
Input Luas Tulangan Terpasang Balok.
Define – Section Properties – Frame Sections –Pilih Tipe/Jenis Balok- Concrete Reinforcement
Input tulangan terpasang pada kotak dialog Reinforcement Overrides for Ductile Beams.
Luas tulangan tarik pada tumpuan kanan dan kiri balok di input pada kotak dialog Top Left and Top Right sedangkan luas tulangan tekan di input pada kotak dialog Bottom Left and Bottom Right.
Input Luas Tulangan Terpasang Kolom.
Define – Section Properties – Frame Sections – Pilih Tipe/Jenis Kolom.
Input tulangan longitudinal terpasang pada kotak dialog Longitudinal Bars – Rectangular Configuration.
Input tulangan sengkang terpasang pada kotak dialog Confinement Bars.
Pada kotak dialog Check/Design pilih Reinforcement to be Checked.
3. Pemodelan Distribusi Beban Gempa Horisontal
Beban gempa statik ekivalen dapat dihitung secara otomatis pada SAP 2000 menggunakan fitur Auto Load. Sebelum mendefinisikan beban gempa statik ekivalen harus dihitung koefesien-koefesien seismik yang nilainya bergantung dari lokasi dan kelas situs bangunan.
Pemodelan Distribusi Beban Gempa Horisontal Statik Ekivalen Define – Load Patterns – Input Beban Gempa Horisontal Arah X.
- Load Pattern Name: Qx.
- Type: Quake.
- Auto Lateral Load Pattern: ASCE 7-16 (Perhitungan mengacu pada ketentuan ASCE 7- 16).
Pilih kotak dialog Modify Lateral Load Pattern Kemudiab inpu data seperti pada gambar berikut
4. Pemodelan Sendi Plastis Elemen Struktur
Pemodelan Sendi Plastis Elemen Balok. Pilih Tipe/Jenis Balok – Assign – Frame – Hinges
- Hinge Property: Auto.
- Relative Distance: 0.
- Kemudian pilih Add Hinge.
Pemodelan sendi plastis pada elemen balok dilakukan dengan menentukan parameter- parameter pada kotak dialog Auto Hinge Assignment Data
- Auto Hinge Type: From Tables in ASCE 41-13. Pemodelan sendi plastis berdasarkan ketentuan ASCE 41-13.
- Select a Hinge Table: Table 10-7 (Concrete Beam – Flexure) item i. Modelling Parameters dan Acceptance Critea untuk hubungan momen-rotasi (M-ø) elemen balok mengacu pada Tabel 10-7 ASCE 41-13.
- Deegre of Freedom: M3 (sumbu kuat balok).
- Transverse Reinforcing: Transverse Reinforcing is Conforming. Tulangan sengkang dikategorikan conforming jika jarak sengkang pada daerah sendi plastis (tumpuan) ≤ d/3, dengan d adalah tinggi efektif balok.
- Deformation Controlled Hinge Load Carrying Capacity: Drops Load after Point E.
Ulangi langkah tersebut untuk mendefinisikan sendi plastis dengan Relative Distance = 1.
Hubungan momen-rotasi (M-ø) untuk setiap elemen balok yang sudah dimodelkan berdasarkan ketentuan ASCE 41-13 dapat dicek dan dilihat dengan langkah-langkah sebagai berikut:
• Define – Section Properties – Hinge Properties.
• Pada kotak dialog Define Frame Hinge Properties, pilih salah satu hinge yang sudah dimodelkan sebelumnya.
• Pilih Modify/Show Property kemudian pilih Modify/Show Hinge Property.
Pemodelan Sendi Plastis Elemen Kolom.
• Pilih Tipe/Jenis Kolom – Assign – Frame – Hinges.
- Hinge Property: Auto.
- Relative Distance: 0.
- Kemudian pilih Add Hinge.
• Pemodelan sendi plastis pada elemen kolom dilakukan dengan menentukan parameter-parameter pada kotak dialog Auto Hinge Assignment Data
- Auto Hinge Type: From Tables in ASCE 41-13.
- Select a Hinge Table: Table 10-8 (Concrete Column). Modelling Parameters dan Acceptance Critea untuk hubungan momen-rotasi (M-ø) elemen kolom mengacu pada Tabel 10-8 ASCE 41-13.
- Deegre of Freedom: P-M2-M3 (interaksi gaya aksial dengan momen).
- Concrete Column Failure Condition: Condition ii – Flexure/Shear.
- Deformation Controlled Hinge Load Carrying Capacity: Drops Load after Point E.
- P and V Value From: Case/Combo. Input kombinasi pembebanan yang menghasilkan gaya aksial dan geser desain maksimum.
- Shear Reinforcing Ratio ρ = Av / (bw*s): From Curent Design.
Ulangi langkah tersebut untuk mendefinisikan sendi plastis dengan Relative Distance = 1.
5. Pemodelan Pushover Analysis Pemodelan Beban Gravitasi.
• Define – Load Cases – Add New Load Case. Kemudian akan muncul kotak dialog Load Case Data. Input data sesuai dengan gambar berikut
Pemodelan Beban Dorong Statis Pushover.
Input data sesuai pada gambar berikut.
Load Application: Kotak dialog Load Application ditampilkan pada Gambar XI.30.
• Load Application Control: Displacement Control. Beban dorong statis pushover terus ditingkatkan sampai perpindahan total struktur mencapai nilai tertentu.
• Control Displacement: Use Monitored Displacement. Input target perpindahan total struktur yang ingin dicapai. Struktur akan terus dibebani sampai mencapai target perpindahan total.
• Monitored Displacement: DOF-U1, karena beban dorong statis pushover diaplikasikan pada pada arah sumbu-X struktur. Nilai perpindahan yang dicatat selama analisis yaitu perpindahan pada Roof Joint
- Results Saved: Multiple States. Hasil analisis akan dicatat untuk setiap tahap peningkatan beban dorong statis pushover.
6. Kurva Kapasitas dan Perfomance Point
Kurva kapasitas dari Pushover Analysis dapat ditampilkan dengan langkah-langkah berikut:
• Display – Show Static Pushover Curve. Akan muncul kotak dialog Pushover Curve - Static Nonlinear Case: Pushover-X. - Plot Type: Resultant Base Shear vs
Monitored Displacement.
- Units: Input satuan untuk gaya geser dan perpindahan.
• File – Display Tables. Untuk menampilkan hasil analisis untuk setiap step pembebanan dalam bentuk tabel.
Performance point akan ditentukan menggunakan dua metode yaitu Capacity Spectrum Method (CSM) berdasarkan ATC-40 dan Displacement Coefficient Method (DCM) berdasarkan FEMA-356 dan FEMA-440.
Performance point berdasarkan ATC-40.
• Display – Show Static Pushover Curve.
- Static Nonlinear Case: Pushover-X.
- Plot Type: ATC-40 Capacity Spectrum.
• Untuk memodifikasi atau merubah parameter-parameter berdasarkan ATC-40 pilih Modify or Show Parameters.
- Demand Spectrum Definition: User Coeff.
➢ Ca = 0.4SMS = 0.4*1.080g = 0.432 g. SMS yaitu parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk periode pendek.
➢ Cv = SM1 = 0.750 g. SM1 yaitu parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk periode 1 detik.
- Structural Behavior Type: Input perilaku struktural bangunan berdasarkan ATC- 40. Structural Behavior Type B untuk bangunan dengan sistem penahan gaya gempa baru dan mempunyai long period response
• Performance Point berdasarkan ATC-40: V = 5073,499 kN, Δ = 0.065 m.
• Performance point berdasarkan FEMA-356.
• Display – Show Static Pushover Curve.
- Static Nonlinear Case: Pushover-X.
- Plot Type: FEMA-356 Coefficient Method.
• Untuk memodifikasi atau merubah parameter-parameter berdasarkan FEMA-356 pilih Modify or Show Parameters.
- Demand Spectrum Definition – FEMA-356 General Response Spectrum.
➢ Ss = 0.972 g. Ss yaitu percepatan batuan dasar pada periode pendek.
➢ S1 = 0.393 g. S1 yaitu percepatan batuan dasar pada periode 1 detik.
➢ Site Class: Input kelas situs di lokasi bangunan. Site Class D yaitu kelas situs di lokasi bangunan yaitu tanah sedang
• Parameter koefesien perpindahan C0, C1, C2, C3 akan dihitung secara otomatis pada SAP 2000 berdasarkan input parameter dan ketentuan FEMA-356. Untuk menampilkan parameter koefesien perpindahan pilih Show Calculated Values pada kotak dialog Pushover Curve
• Performance Point berdasarkan FEMA-356: V = 5224,19 kN, Δ = 0.069 m.
Performance point berdasarkan FEMA-440.
• Display – Show Static Pushover Curve.
- Static Nonlinear Case: Pushover-X.
- Plot Type: FEMA-440 Displacement Modification.
• Untuk memodifikasi atau merubah parameter-parameter berdasarkan FEMA-440 pilih Modify or Show Parameters. Parameter yang di input sama dengan parameter pada
metode FEMA-356 yaitu Ss, S1 dan site class. Ss = 0.972 g, S1 = 0.393 g dan site class D.
• Parameter koefesien perpindahan C0, C1, C2 akan dihitung secara otomatis pada SAP 2000 berdasarkan input parameter dan ketentuan FEMA-440. Untuk menampilkan parameter koefesien perpindahan pilih Show Calculated Values pada kotak dialog Pushover Curve.
Performance Point berdasarkan FEMA-440: V = 5352,005 kN, Δ = 0.072 m.
7. Taraf Kinerja Struktur
Taraf kinerja struktur berhubungan dengan perpindahan maksimum struktur (Δ) pada saat Performance Point. Perpindahan maksimum struktur (Δ) harus dicek terhadap deformasi limit berdasarkan ATC-40. ATC-40 memberikan hubungan antara perpindahan maksimum struktur (Δ) dengan taraf kinerja struktur.
Perpindahan maksimum struktur (Δ) dan taraf kinerja struktur pada saat Performance Point
Nilai perpindahan berdasarkan metode CSM ATC-40 lebih besar jika dibandingkan nilai perpindahan berdasarkan metode DCM FEMA-356 dan FEMA-440. Metode DCM FEMA-356 dan FEMA-440 menghasilkan nilai perpindahan yang hampir sama.
Taraf kinerja struktur berdasarkan ketiga metode tersebut yaitu Immediate Occupancy (IO). Distribusi sendi plastis pada saat Performance Point yaitu pada step 9.
