Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
RESPONS KETIDAKBERATURAN STRUKTUR TORSI DAN TORSI BERLEBIH
GEDUNG 16 LANTAI MENGGUNAKAN METODE LINEAR TIME HISTORY ANALYSIS
Imam Taufik1.
Seplika Yadi2.
Pinta Astuti3 1Prodi Teknik Sipil.
Fakultas Teknik.
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Jl.
Brawijaya.
Geblagan.
Daerah Istimewa Yogyakarta 55183 Email korespondensi : imamtaufik46@outlook.
2Prodi Teknik Sipil.
Fakultas Teknik.
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Jl.
Brawijaya.
Geblagan.
Daerah Istimewa Yogyakarta 55183 Email : seplika.
yadi@ft.
3Prodi Teknik Sipil.
Fakultas Teknik.
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Jl.
Brawijaya.
Geblagan.
Daerah Istimewa Yogyakarta 55183 Email : pinta.
astuti@ft.
ABSTRAK
Indonesia merupakan sebuah negara yang rawan bencana gempa bumi.
Salah satu gempa besar yang terjadi di Indonesia adalah gempa Yogyakarta pada 27 Mei 2006 dengan kekuatan magnitudo (M.
6,3 yang menghancurkan infrastruktur sebanyak 616.
458 unit bangunan Berdasarkan data tersebut maka perlunya mengevaluasi gedung atau struktur yang sudah ada untuk mengetahui ketahanan gedung terhadap gempa.
Metode linear time history analysis berdasarkan SNI 1726:2019 menjadi salah satu opsi yang dapat digunakan untuk mengevaluasi struktur gedung dibantu dengan software berbasis elemen hingga yaitu ETABS versi 18.
Beban gempa yang digunakan antara lain gempa San Fernando.
Loma Prieta, dan Kobe yang telah diskala menggunakan metode penskalaan spektral dengan menyesuaikan lokasi gedung berada menggunakan software SeismoMatch 2021 berdasarkan teori Al Atik dan Abrahamson .
Tinjauan yang dianalisis adalah periode fundamental, ragam getar, ketidakberaturan struktur torsi, dan ketidakberaturan torsi berlebih.
Hasil analisis terhadap modal analysis menunjukan bahwa pada mode 1 mengalami translasi arah X dengan periode 2,16 detik, mode 2 translasi arah Y dengan periode 1,832 detik, dan mode 3 rotasi arah Z dengan periode 1,751 detik.
hasil analisis terhadap ketidakberaturan struktur torsi dan torsi berlebih menunjukan bahwa struktur tidak mengalami ketidakberaturan struktur torsi berlebih, namun mengalami atau terjadi ketidakberaturan struktur torsi.
Kata kunci: Ketidakberaturan struktur torsi, ketidakberaturan struktur torsi berlebih, metode linear time history analysis.
ABSTRACT
Indonesia is a country prone to earthquake disasters.
One of the major earthquakes that occurred in Indonesia was the Yogyakarta earthquake on May 27, 2006 with a magnitude (M.
3 which destroyed infrastructure as many as 616,458 residential building.
Based on these data, it is necessary to evaluate existing buildings or structures to determine the resilience of buildings to Linear time history analysis method based on SNI 1726:2019 is one of the options that can be used to evaluate the structure of buildings assisted by element-based software up to ETABS version 18.
The earthquake load used includes the San Fernando.
Loma Prieta, and Kobe earthquakes that have been scaled using spectral scaling methods by adjusting the location of buildings using SeismoMatch 2021 software based on the theory of Al Atik and Abrahamson.
The reviews analyzed are fundamental periods, vibrating variety, torsion irregularity, and extreme torsion irregularity.
The results of the analysis of modal analysis showed that in mode 1 experienced translation of direction X with a period of 2.
16 seconds, mode 2 translation of direction Y with a period of 1,832 seconds, and mode 3 rotation of direction Z with a period of 1,751 seconds.
The results of analysis of the torsion irregularity and extreme torsion irregularity show that torsional irregularity exist in the structure, but extreme torsional irregularity do not exist in the Keywords: Extreme torsion irregularity, torsion irregularity, linear time history analysis method.
181 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan sebuah negara yang rawan bencana gempa bumi.
Salah satu gempa besar adalah gempa Yogyakarta dengan kekuatan magnitudo (M.
6,3 yang terjadi pada 27 Mei 2006.
Gempa Yogyakarta mengakibatkan 6.
234 korban jiwa, 36.
299 orang terluka, sekitar 1,5 juta orang kehilangan tempat tinggal, dan mengakibatkan kerusakan infrastruktur pemukiman .
salah satu bangunan yang mengalami kerusakan yang cukup parah adalah gedung STIE Kerjasama yang dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1.
Kerusakan bangunan pada gedung STIE Kerjasama .
Kerusakan bangunan akibat gempa harus dihindari karena mempunyai dampak buruk dan menyebabkan banyak korban jiwa saat terjadinya gempa.
Badan Standardisasi Nasional (BSN) peraturan terbaru yaitu SNI 1726 : 2019 tentang tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non-gedung.
Melalui SNI peraturan tersebut diharapkan akan tercipta bangunan yang meminimalisasi kerusakan bangunan bila terjadi gempa di kemudian hari.
SNI 1726 : 2019 dapat digunakan untuk mengevaluasi struktur bangunan yang telah Terdapat dua tipe analisis untuk mengevaluasi struktur yaitu analisis statik dan analisis dinamik.
Pada umumnya analisis statik menggunakan metode statik ekuivalen dan pushover analysis, sedangkan analisis dinamik menggunakan analisis respons spektrum dan time history analysis.
Time history analysis terbagi menjadi dua yaitu linear time history analysis (LTHA) dan non-linear time history analysis (NLTHA).
Linear time history analysis secara tepat dapat memperkirakan perilaku bangunan dalam kondisi layan yaitu ketika perilaku pada dasarnya elastis dan dapat struktural terbatas .
Gedung Student Dormitory adalah gedung tipe high rise building yang mempunyai fungsi sebagai tempat pusat penginapan di sekitar area Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Gedung Student Dormitory berlokasi di Kabupaten Bantul.
Daerah Istimewa Yogyakarta dengan kategori rawan gempa.
Maka dari itu, pada penelitian ini akan mengevaluasi respons perilaku struktur gedung Student Dormitory terhadap beban gempa yang terjadi menggunakan metode linear time history analysis yang mengacu SNI 1726 : 2019.
Penelitian ini dilakukan karena belum ada studi atau kajian pada bangunan tersebut menggunakan metode linear time history analysis menggunakan SNI 1726 : 2019.
Terdapat beberapa penelitian serupa dengan metode lain yang berbeda seperti pengunaan metode pushover static pada gedung hotel di Karanganyar yang mempunyai sistem struktur ganda .
ual syste.
, pushover static pada struktur gedung 12 lantai sistem ganda .
ual syste.
, dan metode non linear time history analysis pada dua sampel gedung yang mempunyai dinding shearwall .
Selanjutnya penelitian serupa yang menggunakan 2 metode non linear time history analysis (NLTHA) dan metode pushover static pada studi kasus gedung yang hancur saat terjadinya gempa Van (Turke.
strukturnya adalah sistem rangka pemikul momen .
dan pada studi kasus bangunan perkantoran 20 lantai yang dirancang dengan sistem ganda .
ual syste.
Lalu metode metode non linear time history analysis dan respons spectrum analysis yang digunakan pada dua sampel gedung yang mempunyai sistem tahan gaya lateral .
ateral force resisting forc.
menempatkan sistem outridggers setiap 15 lantai .
182 | K o n s t r u k s i a METODE PENELITIAN Data Gempa Ground Motion Penelitian ini menggunakan data gempa time history.
Data ground motion .
erak tana.
yang digunakan adalah paling sedikit 3 pasang gerak tanah horizontal .
Kriteria pemilihan data gempa time history antara lain.
Sumber gempa dan besaran magnitudo.
Jarak terhadap sumber gempa.
Deagregasi bahaya gempa pada tempat yang ditinjau.
Kondisi tanah Bentuk dari ground motion diusahakan menyerupai respons spektrum target wilayah yang ditinjau.
Berdasarkan kriteria di atas maka didapatkan data gempa time history yang terlihat pada Tabel 1 .
Tabel 1.
Data ground motion terpilih Kejadian Tahun Stasiun .
San Fernando Castaic Ae Old Ridge Route CSC Fukushima Loma Prieta Kobe Respons Spektrum Desain Penentuan beban gempa dinamik untuk bangunan gedung yang berada di dalam wilayah Indonesia sebagai grafik spektrum respons percepatan desain yang telah di tetapkan SNI 1726 : 2019 .
dengan menggunakan peta gempa 2017 .
Pada wilayah Bantul pada koordinat longitude: 110.
321914 dan latitude: 7.
806578 serta memiliki kelas situs tanah sedang (SD) didapatkan respons spektrum desain sebagai berikut PGA : 0.
: 1.
: 0.
: 20 detik : 1.
: 1.
Sa .
Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
2021 spektrum desain T .
Gambar 2.
Respons Spektrum desain .
Penskalaan Gempa Data ground motion yang telah dipilih dari daerah tektonik lain perlu diskalakan .
Proses penskalaan digunakan untuk memodifikasi suatu rekaman data gempa berdasar riwayat waktu .
ime histor.
agar sesuai dengan spektrum respons desain sehingga karakter gempa riwayat waktu .
ime histor.
yang diambil dari negara lain mempunyai karakter sama dengan karakter gempa yang ditinjau pada lokasi gedung.
Proses skala menggunakan data ground motion yang telah dipilih kemudian diskalakan dengan desain respons spektrum desain yang telah dibuat.
Beberapa ketentuan penskalaan yang dapat dilihat pada Tabel 2 .
Tabel 2.
Syarat penskalaan Tinjauan Ketentuan Periode minimum 0,8 y Tlower Periode 1,2 y Tupper Redaman rata-rata percepatan semu rata-rata percepatan semu Tidak boleh kurang atau lebih dari 10% desain spektrum target.
Jenis penskalaan Penskalaan spektral .
pectrally matche.
Proses software SeismoMatch 2021 dengan menggunakan teori Al Atik and Abrahamson .
disertai beberapa persyaratan pada Tabel 2 sehingga hasil penskalaan data gempa dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 4, dan Gambar 5.
183 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
San Fernando arah X .
San Fernando arah Y .
Loma Prieta arah X .
Loma Prieta arah Y Acceleration .
Acceleration .
T .
T .
Kobe arah X .
Kobe arah Y Gambar 3.
Percepatan ground motion yang tidak terskala dan telah terskala Sa .
Cek 90% Cek 110% Respons Spektrum Target Average Tlower Tupper Sa .
Cek 90% Cek 110% Respons Spektrum Target Average Tlower Tupper T .
T .
Gambar 4.
Kontrol rata-rata pseudo acceleration spektrum arah X, .
Kontrol ratarata pseudo acceleration arah Y 184 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
2021 Sa .
Kobe.
Japan Loma Prieta San Fernando Respons Spektrum Target Sa .
Kobe.
Japan Loma Prieta San Fernando Respons Spektrum Target .
Pseudo-Acceleration tidak terskala Loma Prieta Kobe.
Japan San Fernando Respons Spektrum Target .
Pseudo-Acceleration tidak terskala Loma Prieta Kobe.
Japan San Fernando Respons Spektrum Target Sa .
Sa .
T .
T .
T .
T .
Pseudo-Acceleration terskala arah X .
Pseudo-Acceleration terskala arah Y Gambar 5.
Respons spektrum pada data ground motion yang telah diskala Studi Kasus Data yang digunakan pada penelitian ini adalah studi kasus pada gedung dormitory student yang berada di Desa Tamantirto.
Kecamatan Kasihan.
Kabupaten Bantul.
Provinsi Daerah Istimewa Yogyakarta.
Gedung Student Dormitory memiliki 16 lantai dengan ketinggian 52,98 m.
Gedung Student Dormitory mempunyai sistem ganda .
ual syste.
Jenis tanah pada lokasi gedung dormitory adalah tanah sedang (SD).
Gedung Student Dormitory dapat dilihat pada Gambar 6.
Penelitian ini menggunakan data-data Gedung yang dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3.
Data material beton dan baja
Tinjauan Kolom
Balok
Plat
Lantai Shear
BJTD
FcAo (MP.
(MP.
Inersia
Retak
0,7 I
0,35 I
0,25 I
0,35 I
Ae Ae Coloumn Beam Shellthin Shellthick Rebar Data pada Tabel 3 telah memperhitungkan pengaruh inersia retak sesuai peraturan yang berlaku .
Berat seismik efektif memperhitungkan presentase beban mati 100% dan beban hidup 25% .
, .
Gambar 6.
Pemodelan ETABS gedung Student Dormitory Respons Ketidakberaturan Torsi dan Torsi Berlebih Ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih didefinisikan ada jika simpangan antar tingkat maksimum, yang dihitung termasuk 185 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
2021 torsi tak terduga dengan Ax = 1,0, di salah satu ujung struktur melintang terhadap suatu sumbu adalah lebih dari 1,2 kali .
ntuk ketidakberaturan tors.
dan 1,4 kali .
ntuk ketidakberaturan torsi berlebi.
simpangan antar tingkat rata-rata di kedua ujung struktur yang dapat dilihat pada Gambar 7.
Persyaratan ketidakberaturan torsi dalam pasal-pasal referensi berlaku hanya untuk struktur di mana diafragmanya kaku atau setengah kaku.
Gambar 7.
Ketidakberaturan torsi dan torse berlebih Ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih dapat didefinisikan sebagai berikut:
> 1,2 = (Tors.
> 1,4 = (Torsi berlebi.
dengan Ax = faktor pembesaran torsi, iavg = simpangan antar rata-rata .
, imin = simpangan antar minimum .
, imax = simpangan antar maksimum .
Efek Torsi Tak Terduga Torsi tak terduga adalah torsi yang disebabkan perpindahan pusat massa bangunan .
enter of mas.
dari lokasi aslinya yang diasumsikan pada masingmasing arah dengan jarak 5% dari dimensi struktur tegak lurus terhadap arah gaya yang ditetapkan .
Gambar 8.
Eksentrisitas 5% torsi tak Modal Analysis Periode getar alami struktur .
atural fundamental perio.
adalah waktu yang diperlukan untuk menempuh satu putaran lengkap dari suatu getaran ketika terganggu dari posisi keseimbangan statis dan kembali ke posisi aslinya.
Periode alami fundamental suatu struktur dipengaruhi oleh dua faktor yaitu kekakuan struktur dan distribusi massa suatu struktur tersebut .
Secara umum persamaan frekuensi sudut, periode getar alami, dan frekuensi alami adalah sebagai berikut:
186 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
2021 dengan F = frekuensi alami .
, = kekakuan .
N/m.
, = massa struktur .
T = periode getar alami .
, = angular frequency .
Persamaan empiris berupa pendekatan periode getar alami (T.
struktur telah ditentukan sesuai persamaan 9 dan Periode getar alami yang dihitung harus tidak melebihi dari persamaan sesuai persyaratan yang berlaku sesuai persamaan 10 yaitu sebagai berikut .
= y (Ea ) .
) = dengan Ct dan x = parameter periode pendekatan, hn = ketinggian struktur .
Ta = periode alami minimum .
Ta.
= periode alami maksimum .
Cu = koefisien untuk batasan atas pada periode yang Rasio partisipasi massa harus menyertakan jumlah ragam yang cukup yang harus mencapai partisipasi massa terkombinasi 100% dari massa struktur .
Setiap mode memiliki kontribusi yang berbeda terhadap perilaku dan respons struktur bangunan, dampak setiap mode perlu dipertimbangkan getaran struktur untuk mendeteksi kerusakan .
Dalam menganalisis modal analysis pada ragam partisipasi massa terdapat dua metode yang umum dipakai yaitu Eigen vectors dan Ritz vectors.
Penggunaan Ritz vectors dapat dihasilkan berdasarkan algoritma sederhana dan menghasilkan hasil yang lebih akurat dengan waktu perhitungan yang lebih cepat .
Hal ini juga diperkuat bahwa Metode Ritz vectors direkomendasikan pada analisis dinamilk pada sistem struktur kompleks yang mempunyai ribuan derajat kebebasan .
HASIL DAN PEMBAHASAN
Periode Fundamental dan Ragam Getar Periode fundamental dan ragam getar menggunakan aplikasi ETABS.
Hasil analisis Mode shape struktur bangunan dapat dilihat pada Gambar 9 serta periode alami struktur dan ragam partisipasi massa dapat dilihat pada Tabel 4.
Mode 1 translasi X (T = 2,16 deti.
Mode 2 translasi Y (T = 1,832 deti.
Mode 3 Rotasi Z (T = 1,751 deti.
Gambar 9.
Ragam getar struktur 187 | K o n s t r u k s i a Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
2021 Tabel 4.
Periode fundamental alami dan ragam partisipasi massa Mode T .
Sum
Sum
Sum
2,160
0,6537
0,0179
0,0042
0,6537
0,0179
0,0042
1,832
0,0192
0,6346
0,0049
0,6729
0,6525
0,0091
1,751
0,0022
0,000002
0,6206
0,6751
0,6525
0,6297
0,580
0,1582
0,0012
0,0009
0,8333
0,6537
0,6306
0,455
0,0013
0,1615
0,0136
0,8346
0,8151
0,6441
0,417
0,000028
0,0168
0,1692
0,8346
0,8319
0,8133
0,276
0,0664
0,0002
0,0004
0,901
0,8321
0,8137
0,207
0,0003
0,0654
0,0019
0,9012
0,8975
0,8155
0,19
0,000008
0,0061
0,079
0,9013
0,9036
0,8945
0,174
0,0394
0,0003
0,9406
0,9039
0,8945
0,005
0,0000015
0,9999
Ketidakberaturan Torsi dan Torsi Berlebih San Fernando Perhitungan ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih pada beban gempa San Fernando dapat dilihat Gambar 10.
Batas Torsi Batas Torsi Berlebih San Fernando (Y) San Fernando (X) Story .
Periode Fundamental menunjukan bahwa didapatkan 2,16 detik yang dapat dilihat pada Tabel 4.
Periode tersebut lalu di kontrol sesuai pendekatan SNI 1726 : 2019 pada Persamaan 9 dan 10 sehingga didapat seperti berikut:
= 0.
96 detik = 2,16 detik Tamax = 1,34 detik Sehingga didapatkan hasil bahwa Tc > Tamax sehingga periode pendekatan Tamax lah yang digunakan yaitu 1,34 detik.
Adapun periode yang digunakan untuk menskala data gempa yaitu Tupper merupakan sama dengan Tamax = 1,34 detik dan Tlower didapat dari Tabel 4 yaitu pada mode ke-9 ketika partisipasi massa mencapai 90% yaitu 0,19 detik.
Hasil mode shape .
agam geta.
dapat dilihat pada Tabel 4 yang dapat dijelaskan bahwa pada mode shape ke-1 mengalami translasi X, mode shape ke-2 mengalami translasi Y, dan mode shape ke-3 mengalami Rotasi Z.
Ragam partisipasi massa pada Tabel 4.
Mencapai 100% Ketika ragam getar ke-98.
Hal ini sudah memenuhi syarat SNI 1726 :
2019 Pasal 7.
Rasio Torsi dan Torsi Berlebih Gambar 10.
Ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih akibat gempa San Fernando Berdasarkan Gambar 10.
hasil bahwa struktur mengalami atau terjadi ketidakberaturan torsi namun tidak mengalami ketidakberaturan torsi Loma Prieta Perhitungan ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih pada beban gempa Loma Prieta dapat dilihat pada gambar 11.
188 | K o n s t r u k s i a Story .
Jurnal Konstruksia | Volume 13 Nomer 1 | [Imam-Yadi-Pinta_Desembe.
2021 Batas Torsi Batas Torsi Berlebih Loma Prieta (X) Loma Prieta (Y) Rasio Torsi dan Torsi Berlebih Gambar 11.
Ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih akibat gempa Lome Prieta Berdasarkan Gambar 11 didapatkan hasil bahwa struktur mengalami atau terjadi ketidakberaturan torsi namun tidak mengalami ketidakberaturan torsi Story .
Kobe Perhitungan ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih pada beban gempa Kobe dapat dilihat Gambar 12.
Batas Torsi Batas Torsi Berlebih Kobe (X) Kobe (Y) Rasio Torsi dan Torsi Berlebih Gambar 12.
Ketidakberaturan torsi dan torsi berlebih akibat gempa Kobe Berdasarkan Gambar 12.
hasil bahwa struktur mengalami atau terjadi ketidakberaturan torsi namun tidak mengalami ketidakberaturan torsi
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pemodelan dan analisis yang telah dilakukan dapat disimpulkan Modal Analysis karakteristik struktur antara lain:
Periode hasil modal analysis menggunakan ETABS menghasilkan waktu 2,16 detik pada mode 1, 1,832 detik pada mode 2, dan 1,751 detik pada mode 3.
Ragam getar dihitung sampai 100 Pada mode ke-98 sudah memenuhi persyaratan SNI 1726 :
2019 yang mengharuskan ragam partisipasi massa mencapa 100%.
Pada mode 1 menunjukkan translasi X, pada mode 2 menunjukkan translasi Y, dan pada mode 3 menunjukkan Rotasi Z.
Pengecekan ketidakberaturan torsi mengalami ketidakberaturan torsi arah X dan arah Y pada semua beban gempa yang digunakan.
Pengecekan ketidakberaturan torsi
berlebih arah X dan arah Y
menyimpulkan bahwa struktur tidak mengalami ketidakberaturan torsi
berlebih pada semua beban gempa yang DAFTAR PUSTAKA