ANALISIS PUSHOVER PADA STRUKTUR BETON BERTULANG DUA TINGKAT MENGGUNAKAN PROGRAM OPENSEES.
ANALISIS
PUSHOVER
PADA STRUKTUR BETON
BERTULANG DUA TINGKAT MENGGUNAKAN
PROGRAM OPENSEES
SKRIPSI
Oleh : IVAN PRATAMA
07 172 048
JURUSAN TEKNIK SIPIL - FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS
PADANG 2012
(2)
i
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
DAFTAR ISI i
DAFTAR TABEL iii
DAFTAR GAMBAR iv
KATA PENGANTAR v
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Sistematika Penulisan 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kegagalan Struktur
2.1.1 Pengertian Kegagalan Struktur 4
2.1.2 Penyebab Keruntuhan 5
2.2 Peraturan Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Gedung, SNI 03-1726-2002 7
2.3 Performance Based Design 11
2.4 Analisis Pushover 15
2.5 Kinerja Batas Ultimit Menurut SNI 1726-2002 16 2.6 Metoda Koefisien Perpindahan (FEMA 356) 17
2.7 Analisa Menggunakan OpenSEES 20
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metodologi Perhitungan 22
3.2 Prosedur Kerja Penelitian 23
BAB VI PROSEDUR DAN HASIL KERJA
4.1 Analisa statik non-linier (Pushover) 25 4.2 Tahapan Utama dalam Analisa Pushover 26
(3)
ii
BAB V ANALISA DAN PEMBAHASAN 5.1 Deskripsi Permodelan
5.1.1 Dimensi Portal 29
5.1.2 Detail Struktur 30
5.1.3 Pembebanan Struktur 31
5.2 Waktu Getar Struktur 33
5.3 Target Perpindahan 34
BAB VI RINGKASAN, KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Ringkasan 39
6.2 Kesimpulan 39
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
(4)
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Daktilitas dan Faktor Reduksi 8 Tabel 2.2 Koefisien Pembatas Waktu Getar Struktur 10 Tabel 2.3 Kriteria Kinerja Struktur 14 Tabel 5.1 Berat Total Struktur 32 Tabel 5.2 Gaya geser dasar 34
(5)
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kegagalan struktur 4
Gambar 2.2 Peta Gempa Indonesia SNI 03- 1726-2002 8 Gambar 2.3 Respons Spektrum Gempa Rencana SNI 03-1726-2002 9
Gambar 2.4 Permodelan Analisis Pushover 12 Gambar 2.5 Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja 13 Gambar 2.6 Parameter Waktu Getar Fundamental Efektif Dari 15
Kurva Pushover
Gambar 2.7 Simpangan Struktur 16 Gambar 2.8 Skematik Prosedur Metoda Koefisien Perpindahan 17 Gambar 2.9 Pengoperasian Software OpenSEES 20 Gambar 3.1 Prosedur Kerja Penelitian 24
Gambar 5.1 Permodelan struktur 29 Gambar 5.2 Detail penampang dan tulangan 30
Gambar 5.3 Pembebanan pada struktur 31 Gambar 5.4 Kurva Spektrum Respons Rencana (SNI – 1726 – 2002) 33 Gambar 5.5 Kurva Pushover 37
(6)
ABSTRAK
Indonesia merupakan daerah rawan gempa, untuk mengurangi
resiko bencana yang terjadi diperlukan konstruksi bangunan tahan
gempa. Perencanaan tahan gempa umumnya didasarkan pada analisa struktur elastis yang kemudian diberi faktor beban untuk mensimulasi kondisi ultimate (batas). Kenyataannya bahwa perilaku
keruntuhan bangunan saat gempa adalah inelastis. Evaluasi yang dapat
memperkirakan kondisi inelastis bangunan saat gempa perlu untuk
mendapatkan jaminan bahwa kinerjanya memuaskan saat gempa.
Analisa dan evaluasi kinerja dapat dilakukan dengan analisa pushover yang dapat dilakukan dengan berbagai macam software analisis struktur, salah satunya yaitu OpenSEES, sedangkan titik kinerja untuk evaluasi ditentukan berdasarkan metoda koefisien perpindahan FEMA-356. Analisa pushover (beban dorong statik) adalah analisa statik
nonlinier perilaku keruntuhan struktur terhadap gempa, sedangkan titik
kinerja adalah suatu titik yang menggambarkan besarnya target perpindahan struktur pada kurva pushover. Hasil studi kasus pada portal beton bertulang 2D menggunakan program OpenSEES, menyimpulkan posisi dimana terjadinya leleh pada struktur dengan parameter perpindahan titik kontrol akibat jumlah beban tertentu, selain itu juga menggambarkan kondisi plastis dari struktur tersebut dengan melihat target perpindahan titik kontrol, hal ini merupakan salah satu hal penting dalam evaluasi kinerja struktur.
(7)
ABSTRACT
Indonesia is prone to earthquakes, to reduce the risk of disasters required the construction of earthquake resistant buildings. Earthquake-resistant design is generally based on the analysis of the elastic structure factor was then given to simulate the conditions of ultimate load (limit). The fact that the behavior of building collapse during an earthquake is inelastic. Evaluation to predict the inelastic condition of the building when the earthquake, need to get a guarantee that performance is satisfy during the earthquake. Analysis and performance evaluation can be done with a pushover analysis on OpenSEES program, while the performance for evaluation point determined basen on FEMA-356. Pushover analysis (static push load) is a nonlinear static analysis of the collapse behavior of structures to earthquakes, while the performance was the high point of maximum displacement during an earthquake plan structure. The results of case studies on 2D reinforced concrete frame using OpenSEES program, concluded in position where the melt point of structure with displacement parameters control point due to a certain amount of weight, but it also describes the condition of the structure of the plastic by looking at the displacement target of control point, it is important input to evaluate a structure performance.
(8)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perencanaan sebuah konstruksi merupakan tahap awal dalam sebuah proyek, dimana pada tahap ini merupakan tahap yang akan terkait dengan berbagai aspek suatu konstruksi, dimana berbagai aspek tersebut akan di perhitungkan sebelum proyek tersebut di laksanakan. Pada tahap ini, disain dan analisis merupakan hal yang sangat penting karena pada disain dan analisis tersebut merupakan gambaran awal bagaimana suatu konstruksi tersebut.
Dalam suatu konstruksi, permasalahan utama yang perlu di perhatikan yaitu faktor keamanan dan fungsional dari konstruksi tersebut. Pada disain, perlu di perhitungkan berbagai hal agar syarat keamanan yang telah di tentukan dapat terpenuhi sehingga kemungkinan untuk terjadinya keruntuhan atau collapse
pada konstruksi tersebut menjadi sangat kecil.
Untuk memprediksi bagaimana perilaku keruntuhan suatu struktur, dapat dilakukan dengan berbagai macam pendekatan. Salah satu pendeketan yang dapat digunakan yaitu analisis Pushover dengan menggunakan bantuan software OpenSEES (Open System for Earthquake Engineering Simulation).
Metode Pushover merupakan sebuah sarana untuk memberikan solusi yang berdasarkan Performance Based Seismic
(9)
2
Design yang pada intinya adalah mencari kapasitas struktur. Prosedur analisis Pushover dengan memberikan beban statis dalam arah lateral yang ditingkatkan secara bertahap (increment) hingga mencapai target perubahan bentuk (displacement) tertentu. Dengan mengetahui bagaimana kinerja suatu struktur tersebut, kita dapat mengevaluasi apakah telah mencapai standar keamanan yang dinginkan atau belum. Jika belum mencapai standar keamanan, maka dapat dilakukan perkuatan pada struktur sebagai salah satu tindakan pencegahan.
1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian
- Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui kinerja suatu struktur
2. Mengetahui besarnya perpindahan yang terjadi. 3. Menentukan jenis keruntuhan pada struktur. - Untuk manfaat yang diharapkan adalah:
Dapat mengetahui bagaimana perilaku suatu struktur dalam suatu kondisi wilayah gempa tertentu.
1.3 Batasan Masalah
Batasan Masalah dari penelitian ini adalah:
- Studi kasus pada struktur gedung 2 lantai yang memiliki bentuk beraturan.
- Permodelan analisis menggunakan rangka portal 2 dimensi sebagai bentuk penyederhanaan.
(10)
3
- Data gempa yang digunakan yaitu data gempa wilayah zona 5 (Kota Padang) berdasarkan SNI 03-1726-2002.
1.4 Sistematika Penulisan
Untuk menghasilkan penulisan yang baik dan terarah maka penulisan tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab yang membahas hal-hal berikut:
BAB I : Pendahuluan
Meliputi latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB II : Tinjauan Pustaka
Berisikan dasar-dasar teori mengenai keruntuhan dan analisis pushover.
BAB III : Metodologi Penelitian
Berisikan tata cara pelaksanaan perhitungan dan langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam tugas.
BAB IV : Prosedur dan Hasil Kerja
Berisikan gambaran umum mengenai langkah-langkah analisis pushover.
BAB V : Analisis dan Pembahasan
Mencakup analisis dan pembahasan hasil perhitungan, serta menampilkan hasil analisis dalam bentuk kurva pushover.
BAB VI : Kesimpulan dan Saran
Berisikan kesimpulan dari hasil yang didapat dan berkaitan dengan penyusunan penelitian ini.
(1)
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Kegagalan struktur 4
Gambar 2.2 Peta Gempa Indonesia SNI 03- 1726-2002 8 Gambar 2.3 Respons Spektrum Gempa Rencana SNI 03-1726-2002 9
Gambar 2.4 Permodelan Analisis Pushover 12
Gambar 2.5 Ilustrasi Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja 13 Gambar 2.6 Parameter Waktu Getar Fundamental Efektif Dari 15
Kurva Pushover
Gambar 2.7 Simpangan Struktur 16
Gambar 2.8 Skematik Prosedur Metoda Koefisien Perpindahan 17 Gambar 2.9 Pengoperasian Software OpenSEES 20
Gambar 3.1 Prosedur Kerja Penelitian 24
Gambar 5.1 Permodelan struktur 29
Gambar 5.2 Detail penampang dan tulangan 30
Gambar 5.3 Pembebanan pada struktur 31
Gambar 5.4 Kurva Spektrum Respons Rencana (SNI – 1726 – 2002) 33
(2)
ABSTRAK
Indonesia merupakan daerah rawan gempa, untuk mengurangi resiko bencana yang terjadi diperlukan konstruksi bangunan tahan gempa. Perencanaan tahan gempa umumnya didasarkan pada analisa struktur elastis yang kemudian diberi faktor beban untuk mensimulasi kondisi ultimate (batas). Kenyataannya bahwa perilaku keruntuhan bangunan saat gempa adalah inelastis. Evaluasi yang dapat memperkirakan kondisi inelastis bangunan saat gempa perlu untuk mendapatkan jaminan bahwa kinerjanya memuaskan saat gempa. Analisa dan evaluasi kinerja dapat dilakukan dengan analisa pushover yang dapat dilakukan dengan berbagai macam software analisis struktur, salah satunya yaitu OpenSEES, sedangkan titik kinerja untuk evaluasi ditentukan berdasarkan metoda koefisien perpindahan FEMA-356. Analisa pushover (beban dorong statik) adalah analisa statik nonlinier perilaku keruntuhan struktur terhadap gempa, sedangkan titik kinerja adalah suatu titik yang menggambarkan besarnya target perpindahan struktur pada kurva pushover. Hasil studi kasus pada portal beton bertulang 2D menggunakan program OpenSEES, menyimpulkan posisi dimana terjadinya leleh pada struktur dengan parameter perpindahan titik kontrol akibat jumlah beban tertentu, selain itu juga menggambarkan kondisi plastis dari struktur tersebut dengan melihat target perpindahan titik kontrol, hal ini merupakan salah satu hal penting dalam evaluasi kinerja struktur.
(3)
ABSTRACT
Indonesia is prone to earthquakes, to reduce the risk of disasters required the construction of earthquake resistant buildings. Earthquake-resistant design is generally based on the analysis of the elastic structure factor was then given to simulate the conditions of ultimate load (limit). The fact that the behavior of building collapse during an earthquake is inelastic. Evaluation to predict the inelastic condition of the building when the earthquake, need to get a guarantee that performance is satisfy during the earthquake. Analysis and performance evaluation can be done with a pushover analysis on OpenSEES program, while the performance for evaluation point determined basen on FEMA-356. Pushover analysis (static push load) is a nonlinear static analysis of the collapse behavior of structures to earthquakes, while the performance was the high point of maximum displacement during an earthquake plan structure. The results of case studies on 2D reinforced concrete frame using OpenSEES program, concluded in position where the melt point of structure with displacement parameters control point due to a certain amount of weight, but it also describes the condition of the structure of the plastic by looking at the displacement target of control point, it is important input to evaluate a structure performance. Keywords: earthquake, reinforced concrete structures, pushover analysis
(4)
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perencanaan sebuah konstruksi merupakan tahap awal dalam sebuah proyek, dimana pada tahap ini merupakan tahap yang akan terkait dengan berbagai aspek suatu konstruksi, dimana berbagai aspek tersebut akan di perhitungkan sebelum proyek tersebut di laksanakan. Pada tahap ini, disain dan analisis merupakan hal yang sangat penting karena pada disain dan analisis tersebut merupakan gambaran awal bagaimana suatu konstruksi tersebut.
Dalam suatu konstruksi, permasalahan utama yang perlu di perhatikan yaitu faktor keamanan dan fungsional dari konstruksi tersebut. Pada disain, perlu di perhitungkan berbagai hal agar syarat keamanan yang telah di tentukan dapat terpenuhi sehingga kemungkinan untuk terjadinya keruntuhan atau collapse pada konstruksi tersebut menjadi sangat kecil.
Untuk memprediksi bagaimana perilaku keruntuhan suatu struktur, dapat dilakukan dengan berbagai macam pendekatan. Salah satu pendeketan yang dapat digunakan yaitu analisis Pushover dengan menggunakan bantuan software OpenSEES (Open System for Earthquake Engineering Simulation).
Metode Pushover merupakan sebuah sarana untuk memberikan solusi yang berdasarkan Performance Based Seismic
(5)
2
Design yang pada intinya adalah mencari kapasitas struktur. Prosedur analisis Pushover dengan memberikan beban statis dalam arah lateral yang ditingkatkan secara bertahap (increment) hingga mencapai target perubahan bentuk (displacement) tertentu. Dengan mengetahui bagaimana kinerja suatu struktur tersebut, kita dapat mengevaluasi apakah telah mencapai standar keamanan yang dinginkan atau belum. Jika belum mencapai standar keamanan, maka dapat dilakukan perkuatan pada struktur sebagai salah satu tindakan pencegahan.
1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian
- Adapun tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui kinerja suatu struktur
2. Mengetahui besarnya perpindahan yang terjadi. 3. Menentukan jenis keruntuhan pada struktur. - Untuk manfaat yang diharapkan adalah:
Dapat mengetahui bagaimana perilaku suatu struktur dalam suatu kondisi wilayah gempa tertentu.
1.3 Batasan Masalah
Batasan Masalah dari penelitian ini adalah:
- Studi kasus pada struktur gedung 2 lantai yang memiliki bentuk beraturan.
- Permodelan analisis menggunakan rangka portal 2 dimensi sebagai bentuk penyederhanaan.
(6)
3
- Data gempa yang digunakan yaitu data gempa wilayah zona 5 (Kota Padang) berdasarkan SNI 03-1726-2002.
1.4 Sistematika Penulisan
Untuk menghasilkan penulisan yang baik dan terarah maka penulisan tugas akhir ini dibagi dalam beberapa bab yang membahas hal-hal berikut:
BAB I : Pendahuluan
Meliputi latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB II : Tinjauan Pustaka
Berisikan dasar-dasar teori mengenai keruntuhan dan analisis pushover.
BAB III : Metodologi Penelitian
Berisikan tata cara pelaksanaan perhitungan dan langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam tugas. BAB IV : Prosedur dan Hasil Kerja
Berisikan gambaran umum mengenai langkah-langkah analisis pushover.
BAB V : Analisis dan Pembahasan
Mencakup analisis dan pembahasan hasil perhitungan, serta menampilkan hasil analisis dalam bentuk kurva pushover.
BAB VI : Kesimpulan dan Saran
Berisikan kesimpulan dari hasil yang didapat dan berkaitan dengan penyusunan penelitian ini.