EVALUASI KINERJA SEISMIK PADA BANGUNAN RUSUNAWA CILACAP DENGAN PENGEMBANGAN KURVA KERAPUHAN BERBASIS INCREMENTAL DYNAMIC ANALYSIS

  86

  

RUSUNAWA CILACAP DENGAN PENGEMBANGAN

KURVA KERAPUHAN BERBASIS INCREMENTAL DYNAMIC

ANALYSIS

EVALUATION OF SEISMIC PERFORMANCE IN RUSUNAWA CILACAP

BUILDING WITH DEVELOPMENT OF FRAGILITY CURVE BASED ON

  

INCREMENTAL DYNAMIC ANALYSIS

SKRIPSI

Disusun sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik

  

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

Disusun oleh :

  

NAUFAL WIBISONO

I 0113094

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2017

MOTTO Life is risk

  No risk is equal with no life. So, prepare anything that can make you stronger.

To face the risk, set aside your ego, more life come into balance.

It’s okay to feel sad once in a while. It means, you getting stronger and stronger. Always look to the process, not the result. Even though everyone always look to the result. But believe, everything is need process. God always watching over you.

  

PERSEMBAHAN

Thanks to Allah SWT

  Semua tahap yang telah dilewati, hambatan yang dihadapi dan kemudahan yang diraih, semua atas seizin dari-Mu. Saatnya saya mengucap syukur Alhamdulillah.

  Bapak dan Ibu

  Semua bisa dilakukan, tidak ada yang tidak bisa, asal mau berusaha. Tanpa henti menasehati dan mendoakan untuk kesuksesan anakmu ini Pak Bu, terima kasih atas segalanya. Semoga masih diberi waktu untuk bisa membalas semua itu dengan membahagiakan dan membanggakan kalian.

  

Dr. Senot Sangadji, S.T.,M.T., Prof. S. A. Kristiawan, S.T., Edy Purwanto,

S.T., M.T., M.Sc., Ph.D, Ir. Agus Supriyadi, M.T., dan Dosen-dosen Teknik

Sipil FT UNS

  Terima kasih banyak untuk semua bantuan, bimbingan, kesempatan dan ilmu- ilmu yang diberikan kepada saya.

  Ir. Supardi, M.T.

  Terima kasih banyak untuk semua bimbingan akademis & non - akademis, kesempatan, dan ilmu-ilmu yang diberikan kepada saya.

  Novi Astuti, Meli Anta Alvita, & Ulfandari Yudianti

Thankyou so much guys atas segala kepusingan yang telah kita bagi dan lewati

bersama.

  Niam Afandi Wibowo Terimakasih banyak untuk semua bantuan dan bimbingan yang diberikan. Teman-teman Teknik Sipil 2013

  Sebuah awal mula kehidupan mandiri, bagi saya awalnya adalah hal yang tidak biasa. Ketika kita dipertemukan, menjadi keluarga walaupun tak sedarah adalah suatu hal yang luar biasa. Gembira, duka, suka, benci, tawa, frustasi, dan cinta kita lewati bersama meskipun pemikiran tak sama. Terima kasih Sipil 2013.

  

ABSTRAK

Naufal Wibisono, 2017. Evaluasi Kinerja Seismik Pada Bangunan Rusunawa

Cilacap dengan Pengembangan Kurva Kerapuhan Seismik Berbasis Incremental

Dynamic Analysis. Skripsi Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

  Evaluasi gedung tahan gempa berbasis kinerja di Indonesia sangat penting karena sebagian besar wilayah Indonesia rawan terhadap gempa. Salah satu sarana untuk mengevaluasi kinerja seismik struktur bangunan adalah Incremental Dynamic

  

Analysis (IDA). Prosedur IDA yaitu dengan melakukan nonlinear time-history

analysis yang dilakukan dengan penyekalaan kebawah dan keatas hingga drift

  ratio diatas 6% atau flatline yang menunjukan bangunan sudah mulai runtuh. Pada penelitian ini dilakukan evaluasi kinerja seismik pada bangunan Rusunawa Cilacap dengan kelas situs tanah sedang. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar kemungkinan terjadinya tingkat kerusakan struktur untuk berbagai intensitas gerakan tanah yang dapat digambarkan oleh kurva kerapuhan. Untuk membangun kurva kerapuhan yaitu dengan mengolah kurva IDA yang didapatkan dari IDA. Kurva IDA dirangkum sehingga mendapatkan median 16%, 50%, dan 84% . Penelitian ini menggunakan prosedur Keith Porter, Vamvatsikos dan Fragiadakis, dan Hazus-MH MR5 untuk mengklasifikasikan tingkat kerusakan bangunan menjadi empat kondisi kerusakan diskrit yaitu slight damage, moderate damage, extensive damage, dan complete

  

damage . Hubungan probabilitas dengan empat parameter demand tersebut

digambarkan dalam kurva kerapuhan.

  Hasil analisis kurva kerapuhan menurut ketentuan Keith Porter pada 0,4 PGA bangunan Rusunawa Cilacap memiliki probabilitas kerusakan struktur slight sebesar 78%, moderate sebesar 49%, dan extensive sebesar 8%. Sedangkan menurut ketentuan Vamvatsikos dan Fragiadakis memiliki probabilitas kerusakan struktur slight sebesar 79%, moderate sebesar 50%, dan extensive sebesar 9%. Sedangkan menurut ketentuan Hazus memiliki probabilitas kerusakan struktur

  

slight sebesar 39%, moderate sebesar 7%, dan extensive sebesar 3%. Dilihat dari

  kurva kerapuhan seismik Rusunawa Cilacap dapat dikatakan sangat besar kemungkinan terjadi kerusakan slight dan moderate akibat gempa di daerah Cilacap.

  

Kata kunci : Evaluasi Kinerja Seismik, Kurva Kerapuhan, Kurva IDA, Incremental

Dynamic Analysis

  

ABSTRACT

Naufal Wibisono, 2017. Evaluation Of Seismic Performnace Rusunawa Cilacap

Building With Development Of Fragility Curve Based On Incremental Dynamic

Analysis. Thesis of Civil Engineering Department of Engineering Faculty of Sebelas

Maret University, Surakarta.

Evaluation of earthquake resistant building based on performance in Indonesia is very

important because most of Indonesia is prone to earthquake. One means to evaluate the

seismic performance of a building structure is Incremental Dynamic Analysis (IDA). IDA

procedure is to do nonlinear time-history analysis done with scaling down and up to drift

ratio above 6% or flatline showing the building has started to collapse. In this research,

the seismic performance evaluation on Rusunawa Cilacap building with the middle

ground (SD) site class.

This research was conducted to find out how much the possibility of the occurrence of the

level of structural damage for various intensity of ground movement that can be

described by the fragility curve. To build the fragility curve is by processing IDA curves

obtained from IDA. The IDA curve is summarized so as to have a median of 16%, 50%,

and 84%. This research uses the Keith Porter, Vamvatsikos and Fragiadakis, and Hazus-

MH MR5 procedures to classify the level of damage to the building into four discrete

damage conditions ie minor damage, moderate damage, extensive damage, and complete

damage. The probability relationship with the four demand parameters is described in the

fragility curve.

The result of the fragility curve analysis according to Keith Porter's provisions on 0.4

PGA of Cilacap Rusunawa building has the probability of damage of the slight structure

of 78%, moderate by 49%, and the extensive by 8%. Meanwhile, according to the

Vamvatsikos and Fragiadakis provision have the probability of damage of the structure

of 79%, moderate by 50%, and the extensive by 9%. Whereas according to Hazus

provisions have a slight damage probability structure of 39%, moderate by 7%, and

extensive by 3%. Seen from the seismic fragility curve of Rusunawa Cilacap, it can be

said that the possibility of slight and moderate damage caused by the earthquake in

Cilacap area.

  

Key words : Incremental Dynamic Analysis, fragility curve, seismic performance

evaluation

  

PENGANTAR

  Puji syukur penyusun panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah melimpahkan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul Evaluasi Kinerja Seismik Terhadap Bangunan Rusunawa Cilacap dengan Pengembangan Kurva Kerapuhan Berbasis Incremental Dynamic

  

Analysis . Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan akademik untuk

  menyelesaikan Program Sarjana pada Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  Penyusun menyadari keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang penyusun miliki sehingga masih ada kekurangan dalam penyusunan skripsi ini, untuk itu penyusun mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun khususnya dan pembaca umumnya.

  Surakarta, 19 Juni 2017 Penyusun

DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL..... ........................................................................................ i HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iii MOTTO ............................................................................................................... iv PERSEMBAHAN ................................................................................................ v ABSTRAK ........................................................................................................... vi ABSTRACT .......................................................................................................... vii PENGANTAR .................................................................................................... viii DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ................................................................................................. xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xv DAFTAR NOTASI ............................................................................................. xvi

  BAB 1 PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1

  1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 3

  1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3

  1.4 Manfaat Penelitian .................................................................................... 3

  1.5 Batasan Masalah........................................................................................ 4

  BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Struktur Bangunan .................................................................................... 5

  2.1.1 Pengertian Struktur Bangunan .................................................................. 5

  2.1.2 Struktur Gedung Bertingkat ...................................................................... 6

  2.1.3 Sistem Ganda Beton Bertulang ................................................................. 6

  2.1.4 Ketentuan Umum Bangunan dalam Pengaruh Gempa ............................. 6

  2.1.4.1 Faktor Keutamaan dan Kategori Risiko Bangunan (KRB) ....................... 6

  2.1.4.2 Parameter Percepatan Tanah ..................................................................... 10

  2.1.4.3 Koefisien Situs dan Parameter Respons Spektra ...................................... 11

  2.1.4.5 Spektrum Respons Desain ........................................................................ 13

  2.2 Analisis Riwayat Waktu ............................................................................ 15

  2.2.1 Persyaratan Analisis ................................................................................. 15

  2.2.2 Gerakan Tanah ......................................................................................... 15

  2.2.3 Prosedur Spectral Matching ..................................................................... 15

  2.3 Incremental Dynamic Analysis ................................................................. 16

  2.3.1 Single Records IDA................................................................................... 18

  2.3.2 Multi Records IDA .................................................................................... 20

  2.3.3 Batas Kerusakan (Limit State) ................................................................... 21

  2.2.4 Kurva IDA ................................................................................................. 22

  2.3.5 Perangkuman Kurva IDA .......................................................................... 24

  2.4 Kurva Kerapuhan Seismik (Fragility) ...................................................... 25

  2.4.1 Pengertian Kurva Kerapuhan Seismik ...................................................... 25

  2.4.2 Metode Penurunan Kurva Fragility .......................................................... 26

  2.4.3 Metode Analisis Kurva Kerapuhan Seismik ............................................. 28

  2.4.3.1 Ketidaktentuan Menurut Keith Porter ....................................................... 30

  2.4.3.2 Ketidaktentuan Menurut Vamvatsikos dan Fragiadakis ........................... 31

  2.4.3.3 Ketidaktentuan Menurut Hazus................................................................. 32

  BAB 3 METODE PENELITIAN

  3.1 Studi Literatur .......................................................................................... 34

  3.2 Pengumpulan Data .................................................................................... 34

  3.2.1 Data Rusunawa ......................................................................................... 34

  3.2.2 Data Gempa ............................................................................................... 37

  3.3 Pemodelan Struktur .................................................................................. 39

  3.3.1 Sistem Koordinat ....................................................................................... 39

  3.3.2 Elemen-Elemen Portal dan Plat Lantai ..................................................... 39

  3.3.3 Diapraghm Constraint .............................................................................. 40

  3.4 Pembebanan ............................................................................................. 40

  3.4.1 Pembebanan Statis (Gravitasi) ................................................................. 40

  3.4.2 Pembebanan Dinamis ............................................................................... 40

  3.6 Analisis Data ............................................................................................ 41

  3.7 Menggambarkan Kurva Kerapuhan Seismik ........................................... 41

  3.8 Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 41

  BAB 4 PEMBAHASAN

  4.1 Pemodelan Struktur Rusunawa Cilacap .................................................... 44

  4.2 Perhitungan Beban Statis .......................................................................... 45

  4.2.1 Beban Statis ............................................................................................... 45

  4.3 Pengolahan Beban Gempa ........................................................................ 45

  4.3.1 Desain Respon Spektrum Rusunawa Cilacap ........................................... 46

  4.3.2 Input Rekaman Gempa .............................................................................. 51

  4.4 Analisa Karakteristik Dinamik Struktur .................................................... 53

  4.5 Matching Respon Spektrum ..................................................................... 56

  4.6 Menjalankan Incremental Dynamic Analysis ........................................... 61

  4.6.1 Respon Displacement ............................................................................... 62

  4.7 Hasil Incremental Dynamic Analysis ....................................................... 67

  4.8 Batas Kerusakan Struktur ......................................................................... 70

  4.9 Perhitungan Ketidakpastian Struktur ....................................................... 72

  4.9.1 Ketidakpastian Berdasarkan Rumusan Keith Porter ................................ 72

  4.9.2 Ketidakpastian Berdasarkan Rumusan Vamvatsikos dan Fragiadakis...... 73

  4.9.3 Ketidaktentuan Berdasarkan Hazus .......................................................... 74

  4.10 Analisa Kerapuhan Seismik ...................................................................... 75

  BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 83

  5.2 Saran .......................................................................................................... 85 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 86

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa ................................................................................... 7Tabel 2.2 Faktor keutamaan gempa ............................................................... 9Tabel 2.3 Koefisien situs, F a ........................................................................... 12

  v

Tabel 2.4 Koefisien situs, F ........................................................................... 12Tabel 2.5 Deskripsi batasan kinerja struktur berdasarkan Hazus ................... 21Tabel 2.6 Nilai Batas Kerusakan pada Setiap Limit State .............................. 22Tabel 3.1 Daftar rekaman gempa yang digunakan .......................................... 38Tabel 4.1 Koefisien situs, F a ........................................................................... 49Tabel 4.2 Koefisien situs, F v ........................................................................... 49Tabel 4.3 Periode getar alami struktur Rusunawa Cilacap ........................... 53Tabel 4.4 Rekapitulasi hasil perhitungan scaling factor (SF) ......................... 58Tabel 4.5 PGA data gempa pada skala 1......................................................... 62Tabel 4.6 Perbandingan displacement max. pada sumbu x dan sumbu y ....... 67Tabel 4.7 Nilai PGA setiap batas kerusakan akibat seluruh beban gempa ..... 71Tabel 4.8 Rekapitulasi Perhitungan Ketidakpastian Menurut Rumusan

  Keith Porter ..................................................................................... 73

Tabel 4.9 Perhitungan ketidaktentuan struktur menurut rumusan Vamvatsikos dan Fragiadakis ............................................................................... 74Tabel 4.10 Rekapitulasi perhitungan ketidaktentuan berdasarkan Hazus ........ 75Tabel 4.11 Rekapitulasi perhitungan median seismic demand ......................... 76Tabel 4.12 Perkiraan hubungan PGA dengan skala MMI ................................ 77Tabel 4.13 Nilai probabilitas kerusakan menurut skala MMI untuk kurva kerapuhan dengan ketidaktentuan berdasarkan teori Keith Porter .. 78Tabel 4.14 Nilai probabilitas kerusakan menurut skala MMI untuk kurva kerapuhan dengan ketidaktentuan berdasarkan teori Vamvatsikos 79Tabel 4.15 Nilai probabilitas kerusakan menurut skala MMI untuk kurva kerapuhan dengan ketidaktentuan berdasarkan Hazus .................... 79Tabel 4.16 Perbandingan kemungkinan kerusakan pada 3 jenis kurva kerapuhan ....................................................................................... 75

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pembagian wilayah gempa di Indonesia untuk S

  1 .......................... 10 S