1
Penentuan Kurva Fragilitas Untuk Sistem Rangka Pemikul Momen Dengan Dinding Pengisi
Dikka Bayu Prihananta
Program Studi Teknik Sipil - Institut Teknologi Bandung, dikkabayu@yahoo.com
ABSTRAK: Kurva fragilitas merupakan kurva yang dibentuk dengan fungsi probabilistik. Kurva fragilitas ini ditentukan dengan memperhatikan parameter dari aspek strukturnya (kurva kapasitas) dan dari aspek gempanya. Analisis strukturnya menggunakan prosedur analisis statik nonlinear, sedangkan pada aspek gempanya menggunakan karakteristik gempa di wilayah Kota Bandung sebagai beban gempa desain. Pemodelan strukturnya mengacu pada SNI 03-2847-2002 dan RSNI 03-1726- 201x. Pada penentuan kurva fragilitasnya, digunakan parameter variabilitas bangunan (standar deviasi) untuk tiap tingkat kerusakan (ringan, menengah, berat, dan total) dari HAZUS karena keterbatasan data terkait variabilitas bangunan yang ada di Indonesia.
PENDAHULUAN
Indonesia termasuk wilayah yang memiliki intensitas gempa bumi yang cukup tinggi. Salah satu dampak akibat gempa bumi tersebut adalah timbulnya kerusakan pada infrastruktur yang ada. Tingkat kerusakan tersebut berbanding lurus dengan besar biaya ataupun metode untuk proses rehabilitasi infrastruktur tersebut pasca gempa bumi. Semakin besar tingkat kerusakannya, semakin besar pula biaya rehabilitasi dan semakin sulit pula metode rehabilitasinya. Oleh karenanya, diperlukan suatu cara yang dapat memprediksi besar kemungkinan rusaknya bangunan yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Salah satu caranya dengan menggunakan kurva fragilitas.
Kurva ini menunjukkan besarnya kemungkinan tercapainya suatu tingkat kerusakan pada infrastruktur tertentu jika terkena gempa bumi.
Nantinya diharapkan dengan adanya kurva fragilitas ini, dapat dengan mudah memprediksi besarnya tingkat kerusakan pada infrastruktur sehingga dengan mudah pula mengestimasi biaya atau metode yang diperlukan dalam proses rehabilitasi suatu infrastruktur tersebut.
STUDI KASUS DAN PEMODELAN
Lokasi peninjauan untuk desain beban gempanya barada pada Kota Bandung, Jawa Barat. Tipe strukturnya menggunakan sistem rangka beton pemikul momen dengan meninjau detailing tulangan biasa dan menengah; SRPMB dan SRPMM; karena banyak dijumpai rumah
dan toko (ruko) di Kota Bandung. Bentuk bangunan yaitu persegi panjang dengan dua bentang arah melebar dan tiga bentang arah memanjang (10×12 meter). Tinggi bangunan sekitar 10 meter dengan jumlah lantai sama dengan tiga (4 meter lantai pertama dan 3 meter lantai berikutnya).
Pemodelan strukturnya diawali dengan pemodelan struktur portal terbuka dengan desain awal elemen-elemen beton strukturalnya (balok, kolom, dan pelat lantai) mengacu pada SNI 03- 2847-2002 sesuai dengan beban rencana.
Selanjutnya penentuan properti sendi plastis untuk masing-masing elemen strukturalnya diperhitungkan serta dibantu dengan software Response2000 yang mengacu pada FEMA 356 Prestandard. Beban gempa yang dikenakan pada model struktur didesain sesuai dengan RSNI 03-1726-201x.
Tahap selanjutnya yaitu memodelkan dinding pengisi yang berupa dinding bata. Dinding tersebut dimodelkan dengan ekuivalen diagonal strut. Strut dimodelkan sebagai elemen balok tekan yang dipasang dengan secara diagonal pada struktur portalnya dengan sabungan pin.
Elemen strut dimodelkan untuk masing-masing dinding pengisi sesuai dengan ukurannya.
Terkait dengan properti material dinding bata atau strut-nya serta properti sendi plastisnya dihitung terpisah dari elemen strukturalya dengan mengacu pada FEMA 356 Prestandard.
Penentuan Kurva Fragilitas Untuk Sistem Rangka Pemikul Momen Dengan Dinding Pengisi
2 ANALISIS
Analisis struktur yang menggunakan prosedur analisis statik nonlinear dengan bantuan software SAP2000 ver.14.0. Pola pembebanan untuk prosedur analisisnya menggunakan pola pembebanan mode. Analisis ini menghasilkan kurva kapasitas struktur yang merupakan hubungan gaya-perpindahan. Kurva kapasitas tersebut berbeda untuk masing-masing tipe strukturnya (SRPMB dan SRPMM). Untuk tipe struktur SRPMB, kurva kapasitas yang dihasilkan menunjukkan kapasitas deformasi yang lebih kecil dibandingkan dengan tipe struktur SRPMM. Hal tersebut menunjukkan bahwa dalam hal menahan beban lateral atau beban gempa, tipe struktur SRPMM lebih kuat dibandingkan struktur SRPMB.
Selanjutnya, dengan meninjau kurva kapastias untuk masing-masing tipe strukturnya, dapat diketahui tingkat kerusakan struktur bangunan akibat beban gempa sesuai dengan besarnya deformasi yang dihasilkan. Deformasi yang merupakan nilai median perpindahan atap (Δ) untuk masing-masing tipe struktur kemudian dianalisis lebih lanjut guna menjadi parameter untuk menentukan kurva fragilitas yang berupa nilai median percepatan puncak di permukaan tanah ( / ). Adapun hasilnya didapat nilai median percepatan puncak di permukaan tanah untuk tingkat kerusakan ringan, menengah, berat, dan total berturut-turut untuk SRPMB:
0,141; 0,302; 0,382; 0,449; dan SRPMM: 0,141;
0,432; 0,537; 0,625.
Parameter lain untuk menentukan kurva fragilitas adalah nilai variabilitas struktur ( / ). Untuk nilai tersebut, diambil langsung dari parameter HAZUS sesuai dengan masing- masing tipe strukturnya. Hal ini dikarenakan ketiadaan data terkait variasi bangunan yang ada di Kota Bandung. Adapun nilai variabilitas struktur untuk tingkat kerusakan ringan, menengah, berat, dan total berturut-turut untuk SRPMB: 0,312; 0,301; 0,301; 0,241; dan SRPMM: 0,286; 0,280; 0,283; 0,239.
Besarnya nilai kemungkinan tercapainya suatu tingkat kerusakan bangunan ditentukan sesuai dengan persamaan (1), yaitu:
| / = ∅
/ ln /
, / ... (1) Terdapat perbedaan kurva fragilitas untuk masing-masing tingkat kerusakan untuk masing- masing tipe strukturnya. Kurva fragilitas tampak lebih bergeser ke kanan untuk tingkat kerusakan yang lebih besar. Begitu pun untuk tipe strukturnya, kurva SRPMM lebih bergeser ke kanan dari pada kurva SRPMB. Hal tersebut menunjukkan bahwa kemungkinan tercapainya suatu tingkat kerusakan pada tipe struktur SRPMB lebih besar dibanding tipe struktur SRPMM untuk besar gempa (percepatan tanah) yang sama.
SIMPULAN
Simpulan dari tugas akhir ini yaitu:
Seminimal-minimalnya, detailing tulangan yang digunakan untuk membangun suatu infrastruktur di Kota Bandung, yang memiliki potensi beban gempa besar, menggunakan tipe detailing menengah;
Kurva fragilitas untuk struktur SRPMB memiliki kemungkinan yang lebih besar untuk mencapai suatu tingkat kerusakan tertentu dibanding dengan struktur SRPMM dengan besar beban gempa yang sama.
REFERENSI
[1] Al-Chaar, G. K. dan Lamb. G. E. 2002.
Design of Fiber-Reinforced Polymer Materials for Seismic Rehabilitation of Infilled Concrete Structure. Engineer Research and Development Center. US Army Corps of Engineer, USA.
[2] Imran, I. 2011. Kajian Vulnerabilitas Bangunan terhadap Gempa di Wilayah Perkotaan. Institut Teknologi Bandung.
Bandung, Indonesia.
[3] Kumar, A. P. 2010. Seismic Performance Evaluation and Fragility Analysis of Reinforced Concrete Buildings. Master’s Thesis. Indian Institute of Technology Bombay. Powai, Mumbai, India.
