1
EVALUASI KINERJA METODEDIRECT DISPLACEMENT BASED DESIGN DAN FORCE BASED DESIGNPADA
BANGUNAN VERTICAL SETBACK 6 LANTAI
Stefany Marsilea Glorie
1
, Victor Luis
2
,Ima Muljati
3
, Pamuda Pudjisuryadi
4
ABSTRAK : Metode Force Based Design FBD yang biasa digunakan untuk mendesain bangunan tahan gempa ternyata disadari memiliki beberapa kelemahan fundamental. Sebuah metode baru
bernama Direct Displacement Based Design DDBD dirancang dengan langkah – langkah yang lebih efektif untuk menjawab kelemahan FBD. Penelitian ini dilakukan untuk menggunakan metode DDBD
dan FBD dalam mendesain bangunan vertical setback sampai memverifikasi hasil kinerjanya. Bangunan 6 lantai yang diuji ini diletakkan pada wilayah 2 dan 6 peta gempa Indonesia. Hasil kinerja
kedua metode dianalisis dengan metode Time History Non Linear. Kedua metode ini memiliki penyimpangan hasil pada daerah setback bangunan. Tetapi, evaluasi penelitian menyatakan bahwa
kinerja metode DDBD lebih mendekati performa yang ditargetkan daripada metode FBD. KATA KUNCI: DDBD, FBD, vertical setback
1. PENDAHULUAN
Gempa bumi merupakan bencana alam yang tidak dapat diprediksi dan seringkali membuat manusia putus asa. Banyak kerugian yang terjadi akibat gempa bumi, seperti hilangnya nyawa manusia dan
kerusakan – kerusakan bangunan. Sebagai tindakan untuk meminimalisasi kerugian tersebut, manusia membutuhkan prosedur desain bangunan yang baik.Banyak prosedur desain bangunan yang sudah
diujicobakan dan direalisasikan di dunia saat ini. Salah satu prosedur itu dikenal dengan nama Force Based Design yang selanjutnya disebut FBD. Metode FBD lebih mengarah pada bagaimana
menentukan kekuatan yang diperlukan kuat perlu bangunan berdasarkan beban gempa yang terjadi. Namun, menurut M.J.N. Priestley 2007, salah satu peneliti yang mempertanyakan filosofi dasar
FBD, beliau menemukan kelemahan – kelemahan yang bersifat fundamental dari metode tersebut.Beranjak dari hal itu, maka muncullah sebuah metode baru bernama Direct Displacement
Based Design yang selanjutnya disebut DDBDuntuk mengatasi kelemahan metode FBD. Metode DDBD ini menjadi displacement sebagai acuan menentukan kekuatan yang diperlukan bangunan
terhadap beban gempa rencana.
Pada penelitian kali ini akan dibahas mengenai evaluasi kinerja metode DDBD dengan FBD pada bangunan vertical setback 6 lantai. Di mana bangunan dengan ketidakberaturan vertikal sendiri
menjadi tantangan dalam proses mendesainnya.
1
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra Surabaya, stefanymgymail.com.
2
Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra Surabaya, vincentius.victor.007gmail.com.
3
Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra Surabaya, imuljatipeter.petra.ac.id.
3
Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Kristen Petra Surabaya, pamudapetra.ac.id.
Denah ban
2. PROS
Langkah strain lim
lantai yang
Langkah MDOF m
ekuivalen
Target de persamaan
level
c
. Target des
untuk n ≤
dimana H
i
Equivalen
dimana m
i
The mass ngunan yang
Gambar
SEDURDESA 1 :Menentuk
mit dari mate g digunakan s
2: Mendefin
menjadi strukt H
e
dan mas
Gambar 2
esain displac n 2, berdasark
sain displacem 4 :
;
u
i
tinggi tiap la nt desain displ
i
massa pada of substitute s
1 2
800
diteliti, yaitu
r 1. Denah Str
AINDDBD
kan displacem erial secara S
sebagai repre nisikan targe
ur SDOF den ssa efektif m
2.Permodelan
cement setiap kan skala dari
ment dari seti untuk n
≥ 4 : antai, H
n
tingg lacement dida
lantai ke-i. structure m
e
d
8000
A B
Y
bangunan ve
ruktur dan Ele
ment target Δ
SDOF. Kemu esentasi dari S
et displacem ngan equival
m
e
, seperti pad
SDOF dari B
p lantai ∆
i
d i critical story
iap lantai dida
gi total bangu apatkan dari :
dan tinggiefek
8000
C
ertical setback
evasi Banguna
Δ
c
yang diten udian, setelah
SDOF untuk a ent shape P
lent design di
da Gambar 2
Bangunan Bert
didapatkan de y displacemen
apatkan dari : -
unan. :
ktifH
e
diberik
X
±0.00 +4.00
+8.00 +12.00
+16.00 +20.00
+24.00
STORY 1 BASE
STORY 2 STORY 3
STORY 4 STORY 5
STORY 6
k 6 lantai dapa
an 6 LantaiVe
ntukan dari dr itu displace
analisis MDO Persamaan 1
isplacement
2.
tingkat Mass
engan mengg nt
∆
c
dan mod
kan dengan pe
8000 8
A B
at dilihat pad
ertical Setback
drift limit dari ment target m
OF. 1 dan mere
Δ
d
pada ket
sena et.al, 2002
gunakan shap de shape at th
ersamaan:
8000
C
a Gambar 1.
k
peraturan ata maksimum p
eduksi strukt tinggian efek
2
pe vector da he critical sto
1 2
2 .
au per
tur ktif
ari ory
3 m
e
= m
i
∆
i n
i=1
∆
d
4 H
e
= m
i
∆
i
H
i n
i=1
m
i
∆
i n
i=1
5
Langkah 3: Memperhitungkan pengaruh higher mode effect. Pengaruhya sangat ditentukan oleh tinggi bangunan dan dapat dilihat pada persamaan:
∆
,
. Δ dimana:
, ,
, jika
ω
θ
lebih besar nilainya dari 1, maka Persamaan 6 yang digunakan dalam menentukan equivalent design displacementPersamaan 3, m
e
Persamaan 4, dan H
e
Persamaan 5.
Langkah 4:Mengestimasikan level dari equivalent viscous damping
ξ
eq
. Untuk
mendapatkan equivalent viscous damping
ξ
eq
harus diketahui terlebih dahulu displacement ductility μ dari struktur.
μ= ∆
d
∆
y
8 Yield displacement
∆
y
didapatkan dari : ∆
y
M θ
y
M θ
y
M M . H
e
9 θ
y1
= 0.5
y
L
b1
H
b1
10 θ
y2
= 0.5
y
L
b2
H
b2
11 Dimana M
1
dan M
2
adalah momen dari bentang luar dan dalam , rotasi dari balok ,
y
strain dari tulangan baja, L
b
dan H
b
adalah panjang dan tinggi balok. Equivalent viscous damping
ξ
eq
didapatkan dari : ξ
eq
=0.05+0.565. μ-1
μπ 12
Langkah 5:
Effective period T
e
bisa didapatkan dari equivalent design displacement Δ
d
dari langkah 2 dan equivalent viscous damping
ξ
eq
dari langkah 4.
Gambar 3. Design Displacement SpectrumSullivan Calvi 2009
4
Dari Gambar 3, maka effective period T
e
didapatkan dari : ,
,
,
∆
,
Δ
,
dimana T
D
adalah corner periodyang besarnya diambil sebesar 4 detik, Δ
d, ξ
displacement demand untuk level dari equivalent viscous damping
ξ
eq
.
Langkah 6: Menentukan kekakuan efektif K
e
dari struktur SDOF dan design base shear V
base
. Effective stiffnes K
e
didapatkan dari : Design base shear V
base
didapatkan dari : Δ
Langkah 7: Mendistribusikan design base shear secara vertikal dan horizontal ke elemen-elemen penahan beban lateral.
F
i
=V
base
m
i
∆
i
m
i
∆
i n
i=1
17
Langkah 8: Mengecek pengaruh P- Δ pada struktur SDOF, lihat Gambar 4. Pengaruh P-Δ bisa
diabaikan kalau yang terjadi sangat kecil. Besar kecilnya pengaruh P- Δ dilihat dari stability index.
Gambar 4. Pengaruh P- Δ pada SDOF Priestley, et al 2007
. Δ dimana:
Jika θ
Δ
≤ 0,1 maka Persamaan 16 boleh dipakai karena pengaruh P-Δ bisa diabaikan. Jika θ
Δ
0,1 maka Persamaan 16 digantikan dengan persamaan:
Δ C. P. Δ
dimana C konstanta, untuk struktur beton bertulang bernilai 0,5.
3. METODOLOGI PENELITIAN
