Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
i
EVALUASI KINERJA SEISMIK JEMBATAN CABLE
STAYED FREESTANDING DENGAN METODE ANALISIS
PUSHOVER SEISMIC PERFORMANCE EVALUATION OF FREESTANDING CABLE STAYED
BRIDGE WITH PUSHOVER ANALYSIS METHOD
SKRIPSI
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Oleh :
PANGGAH WICAKSONO
NIM. I0114092
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2018
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
EVALUASI KINERJA SEISMIK JEMBATAN CABLE
STAYED FREESTANDING DENGAN METODE ANALISIS
PUSHOVER
SEISMIC PERFORMANCE EVALUATION OF FREESTANDING CABLE STAYED
BRIDGE WITH PUSHOVER ANALYSIS METHOD
Disusun Oleh:
PANGGAH WICAKSONO
I0114092
Telah disetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran
Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Persetujuan Dosen Pembimbing
Dosen Pembimbing I
Dr. Senot Sangadji, ST, MT
N I P . 19720807 200003 1 002
Dosen Pembimbing II
Edy Purwanto, ST, MT
N I P . 19680912 199702 1 001
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iii
HALAMAN PENGESAHAN
EVALUASI KINERJA SEISMIK JEMBATAN CABLE
STAYED FREESTANDING DENGAN METODE ANALISIS
PUSHOVER
SEISMIC PERFORMANCE EVALUATION OF FREESTANDING CABLE STAYED
BRIDGE WITH PUSHOVER ANALYSIS METHOD
SKRIPSI
Disusun Oleh:
PANGGAH WICAKSONO
I0114092
Telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Pendadaran Program Studi Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta pada dan diterima guna
memenuhi persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada:
Hari : Senin
Tanggal : 1 Oktober 2018
Tim Penguji :
1. Dr. Senot Sangadji, ST, MT
NIP. 19720807 200003 1 002 _______________
2. Edy Purwanto, ST, MT
NIP. 19680912 199702 1 001 _______________
3. Ir.Sunarmasto M.T.
NIP. 19560717 198703 1 003 _______________
4. Dr. Endah Safitri S.T., M.T.
NIP. 19701212 200003 2 001 _______________
Mengesahkan,
Kepala Program Studi Teknik Sipil
Wibowo, ST, DEA
NIP. 19681007 199502 1 001
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
iv
MOTTO
“Selama kamu bisa melakukan sendiri lakukanlah, jangan bergantung
dengan orang lain”
(Panggah Wicaksono)
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Allah Subhanahu Wata’ala pemilik dunia dan seisinya.
Ibu, orang yang telah melahirkanku, menyayangiku, dan mendidikku
Ayah, orang yang selalu mendukung
Saudariku yang selalu senantiasa ada disampingku
Seluruh Dosen Teknik Sipil UNS yang telah mengajarkan banyak ilmu
kepada saya.
Keluarga Teknik Sipil 2014 yang senantiasa berbagi keceriaan.
Keluarga Amanda Makan Pisang yang senantiasa berbagi kebahagiaan.
Semua pihak yang membantu dalam mengumpulkan data skripsi.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vi
ABSTRAK
Panggah Wicaksono, 2018, Evaluasi Kinerja Seismik Jembatan Cable Stayed
Freestanding dengan Metode Analisis Pushover. Skripsi. Program Studi
Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Jembatan salah satu infrastruktur yang saat ini sedang banyak dibangun oleh
pemerintah. Oleh sebab itu, sangat diperlukan evaluasi kinerja seismik struktur
jembatan saat masa konstruksi untuk menyimpulkan apakah jembatan aman untuk
dibangun atau perlu modifikasi struktur dan rehabilitasi.
Pushover analysis merupakan salah satu metode yang dapat digunakan untuk
melakukan evaluasi terhadap struktur jembatan. Pushover analysis merupakan
metode untuk mendapatkan kurva kapasitas dari sebuah struktur bangunan di
mana dalam kasus ini adalah Struktur Jembatan Freestanding Teluk Kendari.
Dengan kurva kapasitas dapat ditentukan spektrum kapasitas dan hasil akhir
berupa kurva kerapauhan (fragility curve) untuk mengevaluasi kinerja seismik
struktur jembatan. Pembentukan Kurva Kerapuhan mempertimbangkan standart
deviasi. Pemodelan jembatan menggunakan software Midas Civil 2011. Batas
kerusakan menggunakan penelitian Monti and Nistico (2002), Kim and Shinosuka
(2004), dan Li et al (2012). Pendeskripsian batas kerusakan menggunakan
HAZUS.
Analisis Phusover menghasilkan titik runtuh pada perpindahan 0,48 meter dengan
resultan base shear sebesar 80669,8 . Jembatan Teluk Kendari berada pada
kawasan dengan PGA 0,3 g. Berdasarkan penelitian Monti and Nistico (2002)
terjadi probabilitas tingkat kerusakan slight, extensive, dan complete adalah
99,31%, 98,60%, dan 97,07%. Berdasarkan penelitian Kim and Shinosuka
(2004) terjadi probabilitas tingkat kerusakan slight, moderate, extensive, dan
complete adalah 99,79%, 99,28%, 97,82 dan 63,90%. Berdasarkan penelitian Li
et al (2012) terjadi probabilitas tingkat kerusakan slight, moderate, extensive dan
complete adalah 99,33%, 97,60%, 78,00% dan 35,90%.
Kata Kunci : Jembatan Teluk Kendari, Freestanding, Analisis Pushover, Kurva
Kapasitas, Spektrum Kapasitas, Kurva Kerapuhan.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
vii
ABSTRACT
Panggah Wicaksono, 2018, Seismic Performance Evaluation Of Freestanding
Cable Stayed Bridge With Pushover Analysis Method, Bachelor’s Thesis. Civil
Engineering Study Program Faculty of Engineering Sebelas Maret State
University of Surakarta.
Bridge is one of the infrastructure development sectors which is curently being
heralded by the goverment. Therefore, it is very nacessary to evaluate the sismic
performance of the bridge structure in construction stage to conclude whether the
bridge is safe to build or need structural modification and rehabilitation.
Pushover analysis is a method for evaluating bridge structure. Pushover analysis
is a method to obtain capacity curve of a building structure where in this case is
the Teluk Kendari Freestanding Bridge. Capacity Spektrum can determined by
capacity curve and the final result is fragility curve for evaluate seismic
performance bridge structure. Fragility curves were formed by considering some
standart deviation parameter. Bridge modeling was supported by Midas Civil
2011 software. Damage states was based on Monti and Nistico (2002) , Kim and
Shinozuka (2004), and Li et al (2012). Definition of damage states was based on
HAZUS.
Phusover analysis resulted a capacity curve which has breaking point on
displacement 0,48 meter with resultan base shear 80669.8 . Teluk Kendari
Bridge is in region with PGA 0.3 g. Based on research by Monti and Nistico
(2002) probability of slight, extensive, and complete is 99.31%, 98.60%, and
97.07%. Based on research by Kim and Shinosuka (2004) probability of slight,
moderate, extensive, and complete is 99.79%, 99.28%, 97.82 and 63.90%. Based
on research by Li et al (2012) probability of slight, moderate, extensive, and
complete is 99.33%, 97.60%, 78.00% and 35.90%.
Keywords: Teluk Kendari Bridge, Pushover Analysis, Capacity Curve, Capacity
Spectrum, Fragility Curve.
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga
penulis bisa menyelesaikan penulisan skripsi yang berjudul “Evaluaisi Kinerja
Seismik Jembatan Cable Stayed Freestanding Dengan Metode Analisis
Pushover”.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat yang harus ditempuh untuk
mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas
Teknik Universitas Sebelas Maret. Skripsi ini tidak dapat terselesaikan tanpa
bantuan, bimbingan, dan saran dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:
1. Segenap pimpinan Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Segenap pimpinan Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Dr. Senot Sangadji, ST, MT dan Bapak Edy Purwanto, ST, MT, selaku
Dosen Pembimbing skripsi. Terima kasih atas semua waktu, bimbingan,
motivasi, dan bantuan, serta kepercayaan bapak untuk bisa menyelesaikan
skripsi ini.
4. Dosen Pembimbing Akademis Bapak Ir. Mukahar MSCE
5. Semua Staff Pengajar pada Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
6. Teman-teman S1 Reguler Program Studi Teknik Sipil UNS 2014.
Akhirnya, pengantar ini juga menjadi semacam ingatan bagi penulis selama
menempuh tahap pembelajaran di Universitas Sebelas Maret Surakarta. Skripsi ini
masih jauh dari sempurna, maka kritik dan saran demi perbaikan akan diterima
dengan senang hati. Semoga skripsi ini bermanfaat, khususnya dalam bidang
Pemodelan Struktur.
Surakarta, 28 September 2018
Penulis
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
ix
DAFTAR ISI
Halaman Judul ........................................................................................................ i
Lembar Persetujuan ............................................................................................... ii
Halaman Pengesahan ........................................................................................... iii
Motto .................................................................................................................... iv
Halaman Persembahan ............................................................................................ v
Abstrak ................................................................................................................. vi
Abstract ............................................................................................................... vii
Kata Pengantar ................................................................................................... viii
Daftar Isi ............................................................................................................... ix
Daftar Tabel ......................................................................................................... xii
Daftar Gambar .................................................................................................... xiii
Daftar Notasi dan Simbol ..................................................................................... xv
Daftar Lampiran .................................................................................................. xvi
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah ...................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................. 3
BAB 2 LANDASAN TEORI ............................................................................... 5
2.1 Struktur Jembatan .................................................................................... 5
2.1.1 Pengertian Jembatan ................................................................................ 5
2.1.2 Jenis Jembatan ......................................................................................... 6
2.2 Jembatan Cable Stayed ............................................................................ 7
2.2.1 Struktur Jembatan Cable Stayed .............................................................. 8
2.2.1.1 Sistem kabel ............................................................................................. 9
2.2.1.2 Gelagar ................................................................................................... 12
2.2.1.3 Menara/Pylon ......................................................................................... 14
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
x
2.3 Pembebanan Jembatan ........................................................................... 14
2.3.1 Beban Mati ............................................................................................. 14
2.3.2 Beban Pelaksanaan ................................................................................. 15
2.3.3 Beban Gempa ......................................................................................... 16
2.4 Konsep Perencanaa Struktur Tahan Gempa .......................................... 17
2.4.1 Wilayah Gempa Indonesia ..................................................................... 17
2.4.2 Klasifikasi Situs ..................................................................................... 18
2.4.3 Koefisien Situs ....................................................................................... 18
2.4.4 Parameter Percepatan Desain Spektra ................................................... 20
2.5 Analisis Respon Spektra ........................................................................ 20
2.6 Phusover Analysis .................................................................................. 22
2.6.1 Kurva Kapasitas ..................................................................................... 23
2.6.2 Spektrum Kapasitas ............................................................................... 24
2.6.3 Kurva Kerapuhan ................................................................................... 25
BAB 3 METODE PENELITIAN ....................................................................... 28
3.1 Tahap Penelitian ..................................................................................... 28
3.1.1 Studi Literatur ........................................................................................ 28
3.1.2 Pengumpuulan Data ............................................................................... 28
3.1.2.1 Struktur Jembatan .................................................................................. 28
3.1.2.2 Lokasi Jembatan ..................................................................................... 29
3.1.3 Pemodelan Struktur ................................................................................ 30
3.1.4 Perhitungan Pembebanan ....................................................................... 33
3.1.5 Analisis Target Respon Spektra ............................................................. 33
3.1.6 Analisis Data .......................................................................................... 35
3.2 Diagram Alir Penelitian ......................................................................... 36
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ....................................................... 38
4.1 Pemodelan Struktur Jembatan ................................................................ 38
4.2 Pembebanan Struktur Jembatan ............................................................. 38
4.2.1 Perhitungan Beban Mati ........................................................................ 38
4.2.2 Perhitungan Respon Spektra .................................................................. 39
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xi
4.3 Hasil Analisis Phusover ......................................................................... 47
4.4 Pembuatan Spektrum Kapasitas ............................................................. 50
4.5 Penentuan Nilai Batas Kerusakan .......................................................... 54
4.5.1 Monti and Nistico (2002) ....................................................................... 54
4.5.2 Kim and Shinozuka (2004) ..................................................................... 56
4.5.3 Li et al (2012) ......................................................................................... 59
4.6 Perhitungan Standar Deviasi Ketidaktentuan ........................................ 61
4.7 Pembentukan Kurva Kerapuhan ............................................................ 63
4.7.1 Kurva Kerapuhan Batas Kerusakan Berdasarkan Penelitian Monti dan
Nistico (2002) ........................................................................................ 63
4.7.2 Kurva Kerapuhan Batas Kerusakan Berdasarkan Penelitian Kim dan
Shinozuka (2004) ................................................................................... 65
4.7.3 Kurva Kerapuhan Batas Kerusakan Berdasarkan Penelitian Li et al
(2012) ..................................................................................................... 67
BAB 4 KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 72
5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 72
5.2 Saran ...................................................................................................... 73
Daftar Pustaka ...................................................................................................... 74
Lampiran
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Koefisien Situs, Fa ............................................................................. 14
Tabel 2.2 Koefisien Situs, Fv ............................................................................. 15
Tabel 2.3 Deskripsi Batas Kerusakan Struktur Jembatan Berdasarkan Hazus . 19
Tabel 2.4 Definisi Batas Kerusakan Pier Jembatan Menurut Monti and Nistico
(2002), Menurut Kim and Shinozuka (2004), dan Li eta al (2012) ... 19
Tabel 4.1 Koefisien Situs Fa ............................................................................. 42
Tabel 4.2 Koefisien Situs Fv ............................................................................. 43
Tabel 4.3 Respon Spektra Kota Kendari Tanah Lunak (SE) ............................. 45
Tabel 4.4 Kurva Kapasitas Hasil Analisis Phusover ......................................... 47
Tabel 4.5 Spektrum Kapasitas ........................................................................... 51
Tabel 4.6 Nilai Batas Kerusakan Menurut Monti and Nistico (2002) .............. 55
Tabel 4.7 Nilai Batas Kerusakan Menurut Kim and Shinozuka (2004) ............ 58
Tabel 4.8 Nilai Batas Kerusakan Menurut Li et al (2012) ................................ 60
Tabel 4.9 Perbandingan Probabilitas Kerusakan Berdasarkan Penelitian Monti
and Nistico (2002), Kim and Shinozuka (2004) dan Li et al (2012) 70
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Jembatan Cable Stayed ...................................................... 9
Gambar 2.2 Jembatan Kabel Sistem Satu Bidang ............................................ 10
Gambar 2.3 Jembatan Kabel Sistem Dua Bidang ............................................ 11
Gambar 2.4 Tatanan Kabel Longitudinal (a) radiating, (b) harp, (c) fan, dan (d)
star ................................................................................................ 12
Gambar 2.5 Gelagar Solid Web (Troitsky, 1977) ............................................. 13
Gambar 2.6 Gelagar Stiffening Truss (Troitsky, 1977) ................................... 13
Gambar 2.7 Tipe Menara (Zarkas dan Roliansjah, 1995) ................................. 14
Gambar 2.8 Berat Isi Material .......................................................................... 15
Gambar 2.9 Beban Pelaksanaan Treveller ....................................................... 16
Gambar 2.10 Peta Percepatan Puncak (PGA) Periode 0,2 detik (SS) ................. 17
Gambar 2.11 Peta Percepatan Puncak (PGA) Periode 1,0 detik (S1) ................. 18
Gambar 2.12 Kurva Respon Spektra .................................................................. 22
Gambar 2.13 Kurva Kapasitas dengan Pushover Analysis ................................ 23
Gambar 2.14 Ilustrasi Kurva Kapasitas .............................................................. 24
Gambar 2.15 Ilustrasi Sppektrun Kapasitas ....................................................... 24
Gambar 2.16 Ilustrasi Kurva Kerapuhan dalam Berbagi Tingkat Kerusakan .... 26
Gambar 3.1 Jembatan Teluk Kendari ............................................................... 29
Gambar 3.2 Struktur Tinjauan .......................................................................... 29
Gambar 3.3 Lokasi Jembatan Teluk Kendrai ................................................... 30
Gambar 3.4 Model Struktur Jembatan Teluk Kendari ..................................... 30
Gambar 3.5 Elemen pada Pemodelan Jembatan .............................................. 31
Gambar 3.6 Non-Elemen pada Pemodelan Jembatan ....................................... 31
Gambar 3.7 Penggambaran Respon Spektra .................................................... 34
Gambar 3.8 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 37
Gambar 4.1 Perletakan Treveller Formwok pada Pemodelan Jembatan ........... 39
Gambar 4.2 SS, Peta Percepatan Puncak (PGA) Periode 0,2 detik .................... 40
Gambar 4.3 S1, Peta Percepatan Puncak (PGA) Periode 1 detik ....................... 40
Gambar 4.4 Nilai Respon Spektra Percepatan 0,2 detik (SS) ............................ 41
Gambar 4.5 Nilai Respon Spektra Percepatan 1 detik (S1) ............................... 41
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xiv
Gambar 4.6 Respon Spektra Kota Kendari, Situs Tanah Lunak ....................... 46
Gambar 4.7 Kurva Kapasitas Jembatan Teluk Kendari .................................... 50
Gambar 4.8 Spektrum Kapasitas Jembatan Teluk Kendari ............................... 54
Gambar 4.9 Spektrum Kapasitas dengan Nilai Batas Kerusakan Berdasarkan
Penelitian Monti and Nistico (2002) ............................................. 56
Gambar 4.10 Spektrum Kapasitas dengan Nilai Batas Kerusakan Berdasarkan
Penelitian Kim and Shinozuka (2004) .......................................... 58
Gambar 4.11 Spektrum Kapasitas dengan Nilai Batas Kerusakan Berdasarkan
Penelitian Li et al (2012) .............................................................. 61
Gambar 4.12 Kurva Kerapuhan Struktur Jembatan Teluk Kendari Berdasarkan
Penelitian Monti and Nistico (2002) ............................................. 64
Gambar 4.13 Kurva Kerapuhan Struktur Jembatan Teluk Kendari Berdasarkan
Penelitian Kim and Shinozuka (2004) .......................................... 66
Gambar 4.14 Kurva Kerapuhan Struktur Jembatan Teluk Kendari Berdasarkan
Penelitian Li et al (2012) .............................................................. 68
Gambar 4.15 Kurva Kerapuhan Struktur Jembatan Teluk kendari Berdasarkan
Penelitian Monti and Nistico (2002), Penelitian Kim and Shinozuka
(2004), dan Li et al (2012) ............................................................. 69
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xv
DAFTAR NOTASI DAN SIMBOL
𝛽c = Standar deviasi dari ketidaktentuan kapasitas struktur
𝛽d = Standar deviasi dari ketidaktentuan spektrum demand
𝛽ds = Standar deviasi ketidaktentuan total
𝛽M(DS) = Standar deviasi dari ketidaktentuan nilai batas kerusakan
δ = Perpindahan struktur (m)
= Fungsi distribusi normal standar
Fa = Faktor amplifikasi seismik pada periode 0,2 detik
Fv = Faktor amplifikasi seismik pada periode 1 detik
h = Tinggi kolom
P = Probabilitas
S1 = Parameter percepatan batuan dasar pada periode 1 detik (g)
Sa = Percepatan tanah (g)
= Percepatan tanah pada spektrum kapasitas (g)
= Perpindahan tanah pada spektrum kapasitas (m)
SDS = Parameter percepatan spektra desain pada periode 0,2 detik (g)
SD1 = Parameter percepatan spektra desain pada periode 1 detik (g)
SMS = Parameter respon spektrum percepatan pada periode 0,2 detik (g)
SM1 = Parameter respon spektrum percepatan pada periode 1 detik (g)
SS = Parameter percepatan batuan dasar pada periode 0,2 detik (g)
T0 = Periode awal fundamental struktur (s)
TS = Periode akhir fundamental struktur (s)
V = Gaya yang diterima struktur (kN)
commit to user
library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Rekapitulasi Perhitungan Probabilitas ................................... A1-A3
Lampiran B Fungsi Probabilitas Distribusi Normal .................................... B1-B6