Kajian Parameter dalam Kajian Parameter dalam Beberapa Prosedur Beberapa Prosedur

Desain Metoda Desain Metoda PerpindahanPerpindahan

(Parametric Study on Displacement-Based Design Method Procedures)(Parametric Study on Displacement-Based Design Method Procedures)

Yoppy SolemanYoppy Soleman

Civil Structure Engineering Postgraduate Civil Structure Engineering Postgraduate Program Program

Hasanuddin UniversityHasanuddin University

Observasi Gempa Northridge, 17-1-1994

Kaiser Permanente Building: kapasitas deformasi lateral dan pendetailan tulangan

Spektrum Respons Percepatan Elastik pada 4 stasiun seismik dibandingkan Nominal 0.40g dari ATC3-S2.

Golden State Freeway (I5) Interchange, North San Fernando Valley: kapasitas deformasi lateral

Gedung Apartemen dan Perparkiran di Reseda: Weak story deformation.

PGA: 0.34 – 1.78g

Klip video Gempa Northridge (California, USA) 17-1-1994

Observasi Gempa Loma Prieta, 17-10-1989

Marina District, San Fransisco: Deformasi Lantai Lemah (Weak Story Deformation)

Highway Bridge, Watsonville : Deformasi akibat Likuafaksi

Cypress Viaduct, Interstate 880, Oakland : Kegagalan geser (kurang adekuat dalam pendetailan join

Oakland Bay Bridge: Deformasi Lateral.

Strong Motion Record Accelleration, Emeryville. PGA=0.25

PGA: 0.25 – 1.0g

Observasi Gempa Kobe, 17-1-1995

Hanshin Expressway: Kegagalan lentur pile penyanggah pier jembatan karena likuafaksi dan pergeseran tanah (ground displacement). Substructure failure

Super structure failure, tipe kegagalan geser kolom (pendetailan tulangan)

Nishinomiya Area, Kobe: Super structure failure, tipe kegagalan geser akibat deformasi lantai lemah atau weak story deformation (keruntuhan total 1 tingkat pada lantai 5 bangunan)

PGA: 0.11 – 1.0g

Klip video Gempa Kobe (Japan) 17-1-1995

Klip video Gempa Kobe (Japan) 17-1-1995

Pengkajian dampak gempa-gempa besar di seluruh dunia, Pengkajian dampak gempa-gempa besar di seluruh dunia, khususnya: Loma Prieta, Northridge, Kobe.khususnya: Loma Prieta, Northridge, Kobe.

““Apakah standar peraturan bangunan dapat Apakah standar peraturan bangunan dapat mengakomodasi kebutuhan mitigasi bencana mengakomodasi kebutuhan mitigasi bencana

gempa? gempa?

Berdasarkan laporan observasi struktur pasca Berdasarkan laporan observasi struktur pasca gempa maka jawabannya adalah gempa maka jawabannya adalah TIDAKTIDAK..

(Secara umum observasi diperoleh pada zona gempa intensitas tinggi, PGA>0.30)(Secara umum observasi diperoleh pada zona gempa intensitas tinggi, PGA>0.30)

Karakteristik Karakteristik kerusakan:kerusakan:1. 1. Terlampauinya limit operasional deformasiTerlampauinya limit operasional deformasi..2. 2. Pendetailan tulangan (terutama t. geser dan Pendetailan tulangan (terutama t. geser dan

penulangan penulangan join) tidak cukup sehingga kurang tahanan deformasi.join) tidak cukup sehingga kurang tahanan deformasi.3. Pergeseran tanah dasar (ground displacement) dan3. Pergeseran tanah dasar (ground displacement) dan likuafaksi melampaui yang diperhitungkan.likuafaksi melampaui yang diperhitungkan.

Relevansi kerusakan dengan Relevansi kerusakan dengan implementasi kode bangunan (standar) implementasi kode bangunan (standar) yang dipakaiyang dipakai::1. FBD menghasilkan inkompatibilitas antara 1. FBD menghasilkan inkompatibilitas antara asumsiasumsi gaya gaya

yang bekerja pada elemen-elemen struktur dengan yang bekerja pada elemen-elemen struktur dengan karakteristik kekuatan-kekakuan sebenarnya karakteristik kekuatan-kekakuan sebenarnya (aktual).(aktual).

2. FBD menyebabkan inkosistensi analisis karena penggunaan 2. FBD menyebabkan inkosistensi analisis karena penggunaan faktor reduksi gempa faktor reduksi gempa RR. Perpanjangan perioda getar . Perpanjangan perioda getar TT menyebabkan menyebabkan overestimateoverestimate duktilitas struktur dan duktilitas struktur dan underestimateunderestimate displasemen lateral. displasemen lateral.

Overestimate Overestimate duktilitas terjadi karena asumsi duktilitas struktur (yang terlalu tinggi mis.: duktilitas terjadi karena asumsi duktilitas struktur (yang terlalu tinggi mis.: > > 4) belum tercapai padahal 4) belum tercapai padahal batas operasional simpanganbatas operasional simpangan (seismic drift limit) sudah (seismic drift limit) sudah dilampaui. dilampaui. UnderestimateUnderestimate displasemen maks. terjadi krn peningkatan fleksibilitas struktur. displasemen maks. terjadi krn peningkatan fleksibilitas struktur.

1. 1. Inkompatibilitas kekakuan-kekuatan dalam FBDInkompatibilitas kekakuan-kekuatan dalam FBD

kekakuan independen thd. kekakuan independen thd.

kekuatankekuatankekakuan berhubungan dgn. kekakuan berhubungan dgn.

kekuatankekuatan

Konsep (b)Konsep (b) diadaptasi diadaptasi oleh semua prosedur oleh semua prosedur DBD, tetapi bukti DBD, tetapi bukti eksperimental eksperimental diberikan oleh uji 40 diberikan oleh uji 40 model balok-kolom model balok-kolom Priestley-Kowalsky Priestley-Kowalsky (Var=16%) (Var=16%) dan dan program riset program riset PRESSS PRESSS skala besar (Precast skala besar (Precast Seismic Structural Seismic Structural System, portal 5 lantai) System, portal 5 lantai) di Univ. of Calif. San di Univ. of Calif. San Diego, USA, 1999.Diego, USA, 1999.

2. 2. Overestimate duktilitas dan underestimate displasemenOverestimate duktilitas dan underestimate displasemen

Metoda PerpindahanMetoda Perpindahan(Displacement-Based Method)(Displacement-Based Method)

DefinisiDefinisi::

Prosedur analisis yang didasarkan atas parameter deformasi Prosedur analisis yang didasarkan atas parameter deformasi

elastik dan inelastik yang tertentu (elastik dan inelastik yang tertentu (yy, , yy, , maksmaks, , maksmaks) ) atau atau

spektra perpindahan (Sspektra perpindahan (SDD) )

Dampak kegagalan desain struktur pasca gempa Northridge dan Kobe menarik minat banyak peneliti utk Dampak kegagalan desain struktur pasca gempa Northridge dan Kobe menarik minat banyak peneliti utk pengembangan prosedur baru analisis dan desain tahan gempa. Basis analisis dan desain struktur tahan gempa pengembangan prosedur baru analisis dan desain tahan gempa. Basis analisis dan desain struktur tahan gempa

ditentukan dari ditentukan dari parameter deformasiparameter deformasi atau atau displasemendisplasemen

Implementasi metoda-metoda perpindahan yang Implementasi metoda-metoda perpindahan yang berbeda pada berbeda pada suatu kasus tertentusuatu kasus tertentu menghasilkan menghasilkan

perbedaan signifikan dalam perbedaan signifikan dalam hasil-hasil desainhasil-hasil desain..

PROBLEMPROBLEM

(Kasus: DMRF Simetrik 7 Lantai ) (Hasil Analisis Vb)

Rumusan Masalah yang akan dikajiRumusan Masalah yang akan dikaji::

Metoda-metoda menggunakan konsep dasar yang samaMetoda-metoda menggunakan konsep dasar yang sama tapi menghasilkan variasi signifikan dalam analisis tapi menghasilkan variasi signifikan dalam analisis

Sesuatu mengenai Sesuatu mengenai

PARAMETERPARAMETER

Konseptual

Empirikal

Fokus pengkajian

(Simplifikasi model, preferensi teori, struktur analisis)

(Sistem pengujian, data observasi)

Tujuan PenelitianTujuan Penelitian::• 1. Memahami parameter-parameter dasar yang digunakan para peneliti dalam penyusunan 1. Memahami parameter-parameter dasar yang digunakan para peneliti dalam penyusunan metoda.metoda.• 2. Memverifikasi metoda desain gempa mana yang tepat (dan mana yang tidak tepat) untuk 2. Memverifikasi metoda desain gempa mana yang tepat (dan mana yang tidak tepat) untuk suatu kasus tertentu.suatu kasus tertentu.• 3. Menemukan bilamana terdapat kontradiksi yang fundamental, konseptual, atau empirikal 3. Menemukan bilamana terdapat kontradiksi yang fundamental, konseptual, atau empirikal diantara prosedur/metoda.diantara prosedur/metoda.

Manfaat PenelitianManfaat Penelitian::• 1. Memilih teknik-teknik atau pendekatan-pendekatan mana yang relevan (atau mana 1. Memilih teknik-teknik atau pendekatan-pendekatan mana yang relevan (atau mana yang tidak relevan) dalam analisis kasus tertentu.yang tidak relevan) dalam analisis kasus tertentu.• 2. Penyusunan konsep peraturan gempa baru atau memutakhirkan teknik analisis dan 2. Penyusunan konsep peraturan gempa baru atau memutakhirkan teknik analisis dan desain struktur tahan gempa.desain struktur tahan gempa.• 3. Perluasan literatur rekayasa gempa.3. Perluasan literatur rekayasa gempa.

Metodologi KajianMetodologi Kajian

Latar Belakang Umum

Latar Belakang Spesiifik

Pemeriksaan Literatur

Problem:1. Variasi signifikan hasil analisis dalam 4 teknik/pendekatan

Metoda Perpindahan.2. Relevansi prosedur tertentu untuk suatu analisis kasus.

Studi Kasus:1. Frame 3D-Simetrik2. Frame 3D-Non Simetrik

Kajian Pustaka 4 Metoda

A

A

Deskripsi prosedur umum analisis dan desain 4 metoda

Evaluasi Prosedur-prosedur:1. Idea2. Konsep Kunci3. Parameter Spesifik

Implementasi Kasus:1. CDMRF 3D-Simetrik 8 Lantai2. CDMRF 3D-Non Simetrik 8 Lantai

B

Etiologi

B

Evaluasi Karakteristik Prosedur dalamImplementasi Kasus1. Momen Kurvatur, y

2. Degradasi Kekakuan 3. Gaya Geser Desain

Pemeriksaan Hasil Analisis dan Desain:1. Gaya Geser Dasar (Vb)2. Luas Tulangan ()3. Displasemen (y, maks) 4. Perioda (Tn, TIG, T, Teff)

Verifikasi Konsistensi Parameter DDBD:1. Displasemen Luluh2. Displasemen Maksimum3. Gaya Geser Dasar

C

Kesimpulan dan saran

C

Implementasi Analisis KasusImplementasi Analisis Kasus

Kasus 1: CDMRF Simetrik 8 Lantai Kasus 2: CDMRF Non Simetrik Vertikal 8 Lantai

Direct Displacement-Based Design Direct Displacement-Based Design (Prof. MJN Priestley)(Prof. MJN Priestley)

Titik tolak DDBD diperoleh dari uji 40 Titik tolak DDBD diperoleh dari uji 40 model balok-kolom. model balok-kolom.

Parameter kunci Parameter kunci (direct estimation(direct estimation):): 1. Hubungan Kelengkungan-Momen 1. Hubungan Kelengkungan-Momen dan Kurvatur Luluh Tipikal Balok dan Kurvatur Luluh Tipikal Balok

2. Rotasi Sendi Plastik Balok2. Rotasi Sendi Plastik Balok3. Displasemen Struktur3. Displasemen Struktur

(Sudut simpangan luluh)(Sudut simpangan luluh)

Empat Konsep Metoda DDBDEmpat Konsep Metoda DDBD

Inelastic Design SpectraInelastic Design Spectra(Prof. A.K. Chopra)(Prof. A.K. Chopra)

Adaptasi prosedur awal DDBD. Adaptasi prosedur awal DDBD.

yy = 0.005 = 0.005

yy = =y*y*

Solusi iteratif untuk memenuhi Solusi iteratif untuk memenuhi konvergensi displasemen konvergensi displasemen

Menentukan kekakuan elastik struktur saat Menentukan kekakuan elastik struktur saat pem-bentukan sendi plastik pertama (1pem-bentukan sendi plastik pertama (1stst yield) yield)

Dimensi elemen-elemen Dimensi elemen-elemen struktural dan luas tulanganstruktural dan luas tulangan

Tabel 2.5. Dimensi Kolom dan Balok (tipikal persegi)

Midspan Endspan(m) Eksterior Interior Eksterior Interior Eks/Int Eks/Int

1 4.0 800 800 800 800 500x900 500x9002 7.6 800 800 800 800 500x900 500x9003 11.2 700 700 700 700 500x800 500x8004 14.8 700 700 700 700 500x800 500x8005 18.4 700 700 700 700 500x800 500x8006 22.0 600 600 600 600 500x700 500x7007 25.6 600 600 600 600 500x700 500x7008 29.2 600 600 600 600 500x700 500x700

Dimensi Balok, b x d, mm

Midspan Frame Endspan Frame

ST

OR

EY

hi

Dimensi Kolom, b x d, mm

Dimensi Kolom, b x d, mm

Menentukan Tn berdasar Kurva Deformasi Menentukan Tn berdasar Kurva Deformasi InelastikInelastik

yy = = y.Hy.H

y = fy/k

Proportioning MethodProportioning Method(Dr. J.P. Browning)(Dr. J.P. Browning)

Rasio Simpangan Maksimum Rasio Simpangan Maksimum maksmaks = 3.0% = 3.0%

Menentukan Perioda Getar Target (Ti) Menentukan Perioda Getar Target (Ti) dengan Respons Spektra Percepatan dengan Respons Spektra Percepatan InelastikInelastik

Menentukan karakteristik distribusi Menentukan karakteristik distribusi gaya dan momen gaya dan momen

Memproporsikan gaya-gaya Memproporsikan gaya-gaya dalam elemen, dimensi elemen dalam elemen, dimensi elemen dan luas tulangandan luas tulangan

maksSDS

i TS

HT

7

8

1

1.08i maksDS S

HT

S T

Kurva Kapasitas sistem struktur Kurva Kapasitas sistem struktur (pushover), V(pushover), Vbb vs. vs. roof roof

Capacity Spectra MethodCapacity Spectra Method(Prof. S.A. Freeman, ATC-40)(Prof. S.A. Freeman, ATC-40)

Spektrum respons percepatan elastik Spektrum respons percepatan elastik (SA) dengan (SA) dengan 00=5% =5%

Konversi Spektra Respons. Setiap titik pada kurva Konversi Spektra Respons. Setiap titik pada kurva spektra respons merepresentasikan nilai-nilai unik spektra respons merepresentasikan nilai-nilai unik spektra percepatan, Sai, kecepatan, Svi, dan spektra percepatan, Sai, kecepatan, Svi, dan displasemen, Sdi. Untuk pengubahan spektra dari displasemen, Sdi. Untuk pengubahan spektra dari bentuk tradisional (standar) SA vs T menjadi bentuk tradisional (standar) SA vs T menjadi bentuk ADRS maka setiap poin pada kurva SA vs T bentuk ADRS maka setiap poin pada kurva SA vs T perlu diubah menjadi SD menggunakan persamaan perlu diubah menjadi SD menggunakan persamaan (2.151)(2.151)

Spec. Res. UBC-97Spec. Res. UBC-97, , SKSNI-2002SKSNI-2002

Transformasi Kurva Kapasitas Struktur ke ADRS format Transformasi Kurva Kapasitas Struktur ke ADRS format

Persamaan2 Transformasi

Modus Getar Struktur Faktor Partisipasi Modal, Koef. Massa Efektif, m

Metoda spektra kapasitas membandingkan kapasitas deformasi Metoda spektra kapasitas membandingkan kapasitas deformasi lateral struktur (diagram kapasitas) dengan tanggapan (respons lateral struktur (diagram kapasitas) dengan tanggapan (respons spektra) struktur akibat eksitasi gempa melalui prosedur grafis.spektra) struktur akibat eksitasi gempa melalui prosedur grafis.

Intersection Intersection (perpotongan, (perpotongan, pertemuan) diagram pertemuan) diagram kapasitas dengan kapasitas dengan spektra kapasitas spektra kapasitas adalah titik kinerja adalah titik kinerja (performance point, PP)(performance point, PP)

Evaluasi Konseptual (=Dasar Pemikiran) ProsedurEvaluasi Konseptual (=Dasar Pemikiran) Prosedur(Idea, Konsep Kunci, Parameter Dasar Spesifik)(Idea, Konsep Kunci, Parameter Dasar Spesifik)

Formulasi Parameter Dasar Spesifik DDBD Formulasi Parameter Dasar Spesifik DDBD

Formulasi Parameter Dasar Spesifik PMFormulasi Parameter Dasar Spesifik PM

Parameter Dasar IDSParameter Dasar IDS{Karakteristik Metoda adalah Perhitungan Iterasi {Karakteristik Metoda adalah Perhitungan Iterasi (iteratif)}(iteratif)}

Parameter Dasar Spesifik CSMParameter Dasar Spesifik CSM{Satu-satunya metoda yang tidak menentukan parameter dasar {Satu-satunya metoda yang tidak menentukan parameter dasar spesifik, hanya parameter non-spesifik makro, ini membuat CSM spesifik, hanya parameter non-spesifik makro, ini membuat CSM menjadi serbaguna (akomodatif) terhadap segala tipe dan konfigurasi menjadi serbaguna (akomodatif) terhadap segala tipe dan konfigurasi struktur}struktur}

Kesimpulan Evaluasi Konseptual Kesimpulan Evaluasi Konseptual ProsedurProsedur

Animasi Continental DriftAnimasi Continental Drift