h. h. tjanjanto.pdf_ iswandi imran - makalah

Seminar dan Pameran HAKI 2009 1

KAJIAN PERFORMANCE STRUKTUR PORTAL BETON BERTULANG DENGAN DINDING PENGISI

Helmy Hermawan Tjahjanto dan Iswandi Imran

1 PENDAHULUAN Dalam perancangan struktur gedung, pengaruh dinding pasangan terhadap kekuatan dan kekakuan struktur portal sering diabaikan dalam analisis sehingga struktur dianggap sebagai portal terbuka. Dinding pasangan biasanya hanya diperhitungkan sebagai beban garis pada balok maupun pelat lantai di bawahnya. Konsep desain seperti ini tidak akan menjadi masalah apabila dalam pelaksanaannya dinding pasangan memang dikonstruksi secara terpisah atau tidak berinteraksi dengan struktur portal. Pada kenyataan di lapangan, banyak dilakukan konstruksi dinding pasangan secara terintegrasi dengan struktur portal. Salah satu alasan konstruksi tersebut adalah pemanfaatan dinding bata sebagai acuan cetakan untuk pengecoran kolom beton betulang. Konstruksi tersebut biasa didefinisikan sebagai struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi terkekang (confined masonry). Metode konstruksi lain adalah dinding pengisi dikonstruksi secara penuh pada panel portal yang telah dibuat terlebih dahulu atau disebut juga infilled frame. Pada struktur portal dengan dinding pengisi terdapat interaksi antara dinding pengisi terkekang dengan struktur portal. Berdasarkan beberapa kajian diketahui bahwa interaksi tersebut dapat meningkatkan kekakuan dan kekuatan sistem struktur secara keseluruhan, terutama terhadap pembebanan lateral termasuk beban gempa. Pada saat struktur mengalami tingkat pembebanan yang relatif kecil, dinding pengisi dapat berkontribusi terhadap kekakuan dan kekuatan struktur secara penuh. Pada tingkat pembebanan ini kekuatan dinding pengisi masih belum terlampaui sehingga belum terjadi kegagalan yang dapat menurunkan kekakuan struktur secara keseluruhan. Namun apabila tingkat pembebanan yang terjadi lebih besar, di mana deformasi yang terjadi mengakibatkan kekuatan dinding pengisi terlampaui, akan timbul kerusakan-kerusakan sebagai indikasi kegagalan dinding pengisi. Hal tersebut menyebabkan struktur portal dengan dinding pengisi mengalami degradasi kekakuan secara signifikan. Sedangkan energi gempa yang sebelumnya diterima oleh struktur portal bersama dengan dinding pengisi secara tiba-tiba diterima sepenuhnya oleh elemen portal yang akhirnya dapat menyebabkan kegagalan pada struktur portal. Kajian ini dilakukan untuk mempelajari perilaku struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi terutama terkait dengan performance level struktur tersebut terhadap beban gempa. Dalam kajian ini dilakukan pengembangan model matematis elemen dinding pengisi berdasarkan teori-teori yang telah dikembangkan serta dikalibrasi dengan hasil eksperimental dalam penelitian sebelumnya. Sebagai alat bantu, digunakan program ADINA v8.3 untuk melakukan analisis nonlinear static pushover. Dengan metode pemodelan dan analisis yang dikembangkan, dilakukan evaluasi performance level terhadap struktur prototip berupa struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi.


2 PERFORMANCE LEVEL UNTUK STRUKTUR PORTAL BETON BERTULANG DENGAN DINDING PENGISI

Pengaruh adanya interaksi antara dinding pengisi dan struktur portal mengakibatkan perbedaan perilaku struktur tersebut dalam menahan beban lateral dibandingkan dengan perilaku struktur portal terbuka. Terkait dengan tinjauan performance struktur, FEMA 356 memberikan batasan-batasan performance levels yang berbeda untuk struktur portal beton bertulang dan dinding pasangan (Tabel 1).

Tabel 1 Batasan performance levels

Performance levels Struktur Portal Beton Bertulang Dinding pasangan sebagai dinding pengisi

Immediate Occupancy (IO) Indikasi primer: retak rambut minor; kelelehan dalam jumlah terbatas dan pada lokasi tertentu; belum terjadi kehancuran beton (regangan beton belum mencapai 0,003).

Indikasi sekunder: terdapat spalling minor pada balok dan kolom daktail; retak lentur pada balok dan kolom; serta retak geser pada joint dengan lebar < 1/16 inci.

Drift: 1% transien; tidak ada drift permanen

Indikasi: retak minor (lebar < 1/8 inci) pada dinding pasangan dan plesteran; spalling minor pada plesteran di sudut-sudut bukaan..

Drift: 0,1% transien; tidak ada drift permanen

Life Safety (LS) Indikasi primer: kerusakan ekstensif pada balok; spalling selimut beton dan retak geser (lebar < 1/8 inci) pada kolom daktail; spalling minor pada kolom nondaktail; retak pada joint dengan lebar 1/8 inci.

Indikasi sekunder: retak ekstensif dan terbentuknya sendi plastis pada elemen-elemen daktail; retak dalam jumlah terbatas dan kegagalan splice pada kolom nondaktail; kerusakan berat pada kolom pendek.

Drift: 2% transien; 1% permanen

Indikasi: retak ekstensif dan crushing namun posisi dinding masih tetap pada bidang dinding; tidak ada kejatuhan unit pasangan; crushing dan spalling ekstensif pada plesteran pada sudut-sudut bukaan.

Drift: 0,5% transien; 0,3% permanen

Collapse Prevention (CP) Indikasi primer: retak ekstensif dan terbentuknya sendi plastis pada elemen-elemen daktail; retak dalam jumlah terbatas dan kegagalan splice pada kolom nondaktail; kerusakan berat pada kolom pendek.

Indikasi sekunder: spalling ekstensif pada kolom dan balok; kerusakan joint; terjadi tekuk pada tulangan.

Drift: 4% transien dan permanen

Indikasi primer: retak ekstensif dan crushing pada dinding

Indikasi sekunder: terdapat crushing dan remukan dinding yang ekstensif; posisi dinding bergeser.

Drift: 0,6% transien dan permanen

Pada tabel tersebut terlihat bahwa level deformasi (drift ratio) untuk level performance yang sama pada dinding pasangan pada dasarnya lebih kecil daripada level deformasi pada struktur portal beton bertulang.


3 PENGEMBANGAN MODEL ANALISIS Kajian terhadap struktur portal dengan dinding pengisi telah banyak dilakukan sejak lama. Beberapa kajian menghasilkan beberapa metode yang diusulkan untuk memodelkan elemen dinding pengisi dalam analisis struktur. Konsep pemodelan yang umum digunakan adalah pemodelan dinding pengisi sebagai elemen strut diagonal karena material dinding pengisi dianggap hanya mampu menahan tegangan tekan dan diabaikan pada saat terjadi tarik. Salah satu metode pemodelan dinding pengisi sebagai elemen strut diagonal dikembangkan oleh Saneinejad & Hobbs (1995), sebagaimana dijelaskan dalam Gambar 1.

Gambar 1 Pemodelan diagonal strut ekuivalen untuk dinding pengisi pada struktur portal: a) bagian portal dengan dinding pengisi;

b) panel dinding pengisi Secara umum, aspek-aspek pemodelan dinding pengisi dalam analisis struktur meliputi: a. Kondisi batas kekuatan

Kondisi batas kekuatan dinding pengisi ditentukan oleh tiga moda keruntuhan (Saneinejad & Hobbs, 1995) yaitu: kehancuran sudut (CC); kegagalan tekan diagonal (DC); dan kegagalan geser pada bed-joint (S). Nilai terkecil dari beban yang menimbulkan masing-masing moda keruntuhan menjadi beban maksimum

l'

(b)

(a)

l'

l

’

h’

h’

h

(1-

c)h’

ch’

portal

momen

panel

dinding

pengisi


yang dapat dipikul panel dinding pengisi yang dimodelkan sebagai elemen strut diagonal.

b. Beban retak

Selain pendefinisian beban maksimum berdasarkan moda keruntuhan, beban yang menimbulkan keretakan pada dinding juga perlu diperhitungkan. Kondisi terjadinya retak dapat dianggap sebagai kondisi batas layan.

c. Kekakuan dan deformasi dinding pengisi

Secara empiris peralihan lateral dinding pengisi pada kondisi beban puncak dapat dihitung. Berdasarkan beban dan peralihan puncak tersebut diperoleh kekakuan sekan yang dapat digunakan untuk mengestimasi kekakuan inisial dinding pengisi yang besarnya dua kali nilai kekakuan sekan pada kondisi beban puncak.

d. Model konstitutif

Madan (1997) mengusulkan suatu model konstitutif material dinding pasangan sebagai fungsi polinomial (Gambar 2).

Gambar 2 Model konstitutif untuk panel dinding pengisi (Madan et. al. 1997)

r

m

mmm

r

rff

1

' (1)

di mana secEE

Er

m

m (2)

Dinding pengisi yang dimodelkan sebagai strut diagonal juga diasumsikan memiliki perilaku gaya – deformasi aksial analog dengan model konstitutif material tersebut,

di mana besaran tegangan masonry (fm) dan regangan masonry ( m) masing-masing

dapat diganti dengan gaya tekan strut, Rd, dan deformasi aksial, d. Sehingga persamaan (1) di atas menjadi:

Masonry Strain ( m) Tension

Compression Em

Esec

f’m

’m

Mas

on

ry S

tres

s (f

m)


dr

d

d

d

d

d

d

d

r

rR

R

'1

' (3)

di mana R = kekuatan dinding pengisi yang ditentukan oleh moda keruntuhan CC,

DC atau S; ’d = deformasi pada kondisi beban aksial maksimum; dd

d

dEE

Er

0

0 ;

Ed = kekakuan sekan pada beban puncak; dan Ed0 = kekakuan inisial. Terhadap formulasi yang dikembangkan oleh Saneinejad & Hobbs (1995) perlu dilakukan modifikasi terutama pada pengaruh rasio panjang diagonal terhadap tebal dinding, Ld/t, terhadap moda keruntuhan DC. Nilai rasio Ld/t yang cukup besar dapat menghasilkan kekuatan strut diagonal yang tidak realistis, yaitu bernilai negatif. Hal tersebut dimungkinkan karena perhitungan tengangan ijin, fa, yang digunakan belum mengakomodasi kondisi Ld/t yang lebih besar. Untuk mengatasi masalah tersebut, dapat digunakan pendekatan ACI-530 dalam menghitung tegangan ijin dinding pasangan sehingga perhitungan tegangan ijin yang akan digunakan secara umum menjadi

2

2

1 1'c

fcf ma untuk 2

3

2

22

2

2 4222

1cccc (4a)

dan 2

3

1 'c

fcf ma untuk 2

3

2

22

2

2 4222

1cccc (4b)

di mana: fa = tegangan ijin dinding pasangan; f’m = kuat tekan prisma pasangan dinding;

= kelangsingan dinding dalam arah diagonal = t

Ld32

(dengan Ld = panjang diagonal panel dan t = tebal dinding); c1, c2, dan c3 adalah koefisien-koefisien yang dicari berdasarkan hasil-hasil eksperimental yang pernah dilakukan. Dalam formula tegangan ijin menurut ACI-530, nilai c1, c2 dan c3 berturut-turut sebesar 0.25, 140 dan 70. Dengan menggunakan hasil eksperimental yang dilakukan oleh Imran & Aryanto (2009) dan Mehrabi et. al. (1996) dilakukan kalibrasi pada formula di atas. Karena data eksperimental diperoleh dari pengujian dengan kondisi yang berbeda, perlu dilakukan normalisasi pada formula beban puncak untuk moda keruntuhan DC sebagai berikut:

2

2

1 15.0''

cos

cc

thf

R

m

DC untuk 2

3

2

22

2

2 4222

1cccc (5a)

dan 2

3

15.0''

cos cc

thf

R

m

DC untuk

2

3

2

22

2

2 4222

1cccc (5b)


Dengan metode curve-fitting serta dikalibrasi dengan analisis nonlinear static pushover dengan menggunakan program ADINA v8.3 diperoleh nilai c1, c2 dan c3 yang direkomendasikan sebesar 0.36, 110 dan 55 berturut-turut. Hasil analisis nonlinear static pushover terhadap struktur prototip model-1 dan model-2 yang masing-masing menggunakan bata merah dan blok AAC (Autoclaved Aerated Concrete) sebagai dinding pengisi (Imran & Aryanto, 2009) dapat dilihat pada Gambar 3.

(a) Model 1 (Bata Merah)

(b) Model 2 (Blok AAC)

Gambar 3 Kurva beban vs peralihan lateral hasil analisis nonlinear static pushover

terhadap hasil kajian eksperimental (Imran & Aryanto, 2009)


Pada Gambar 3 terlihat bahwa pemodelan struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi memberikan hasil yang cukup mendekati hasil eksperimental. Oleh karena itu, metode analisis dengan model yang telah dikembangkan diatas dapat digunakan dalam mengevaluasi performance struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi.

4 STRUKTUR PROTOTIP Kajian dilakukan pada struktur portal jenis B2 (DPU, 1983), yaitu struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi yang disatukan dengan portalnya. Dalam analisis dan perencanaan struktur tersebut, kontribusi dinding pengisi terhadap kekuatan dan kekakuan struktur portal dalam menahan beban lateral diabaikan. Secara umum struktur portal beton bertulang jenis B2 didefinisikan dengan ketentuan-ketentuan sebagai berikut: 1) Tinggi (H) maksimum 7 tingkat atau 25 meter. 2) Dinding tidak dipisahkan dari struktur dengan penempatan mendekati simetris. 3) Panjang (A) maupun lebar (B) gedung tidak melampaui 10 bentang atau 50 meter. 4) Rasio A/B tidak boleh lebih besar dari 5.0 dan tidak boleh lebih kecil dari 0.2 (0.2 <

A/B <5.0). 5) Rasio tinggi terhadap panjang atau lebar gedung (H/A ataun H/B) tidak boleh lebih

besar dari 3.0. Dan ketentuan-ketentuan khusus lain sebagaimana tercantum dalam peraturan (DPU, 1983). Evaluasi performance struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi dilakukan pada struktur prototip yang memenuhi ketentuan struktur portal jenis B2. Sistem struktur tersebut dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini. (a) Denah sistem struktur (b) Struktur portal tipikal

Gambar 4 Prototip struktur portal beton bertulang

Struktur portal beton bertulang direncanakan sebagai gedung bertingkat (tiga bentang dan tiga tingkat). Panjang bentang, Lx dan Ly, masing-masing sebesar 4 meter dengan tinggi tingkat, H1 = 3 meter. Pelat lantai berupa pelat beton bertulang. Dinding pengisi

Lx Lx

Lx

Ly

Ly

Ly

pelat

kolom

balok

Lx

Lx

Lx

H1

H1

H1

dinding pengisi


dipasang penuh pada setiap tingkat. Struktur prototip P1 menggunakan pasangan bata merah sebagai dinding pengisi, sedangkan struktur prototip P2 menggunakan pasangan beton ringan aerasi/ Autoclaved Aerated Concrete (AAC). Struktur gedung direncanakan sebagai gedung perkantoran dengan beban hidup 2.5kN/m2. Beban mati tambahan pada pelat lantai sebesar 1.5kN/m2. Struktur juga direncanakan menahan beban lateral berupa percepatan gempa dengan koefisien SDS = 0.55; SD1 = 0.33 (Wilayah 3 - tanah sedang; menurut SNI 1726-2002). Kuat tekan beton rencana adalah f’c = 25MPa dengan tulangan baja menggunakan fy = 400MPa. Dinding pengisi menggunakan dua jenis material, yaitu bata merah dan Autoclaved Aerated Concrete (AAC) dengan spesifikasi sebagaimana tercantum pada Tabel 2.

Tabel 2 Spesifikasi material dinding pengisi untuk prototip

Parameter Pasangan bata

merah

Pasangan

AAC

Berat jenis ( m) 2.5 kN/m3 0.8 kN/m

3

Kuat tekan prisma (f’m) 3.91MPa 2.97MPa

Regangan puncak ( ’m) 0.0044 0.0066

Tebal dinding pengisi adalah 100mm untuk dinding pasangan bata merah dan AAC. Ringkasan hasil desain struktur prototip disajikan dalam Gambar 5.

Gambar 5 Dimensi penampang dan tulangan elemen struktur portal

5 EVALUASI PERFORMANCE STRUKTUR PROTOTIP 5.1. Pemodelan elemen struktur portal Dalam program ADINA, elemen struktur portal dimodelkan sebagai elemen beam. Terdapat dua pilihan dalam input kekakuan elemen beam, yaitu: (1) dengan mendefinisikan penampang dan material; dan (2) dengan mendefinisikan moment-curvature rigidity. Dalam kajian ini, kekakuan elemen beam menggunakan definisi moment-curvature rigidity karena elemen balok dan kolom memiliki penampang komposit beton bertulang yang perilakunya tidak dapat dimodelkan dengan satu jenis material saja. Input data untuk mendefinisikan rigidity elemen beam meliputi: hubungan beban dan regangan aksial; serta momen-kurvatur pada beberapa kondisi beban aksial.

Penampang Dimensi

(b x h)

Tulangan

Atas

Tulangan

Bawah

B1 200mm x 400mm 3D16mm 3D16mm



C1, C2 & C3 350mm x 350mm 8D16mm

B1

B1

B1

C1

C2

C3

B2

B2

B2

B3

B3

B3

C1

C2

C3

C1

C2

C3

C1

C2

C3


5.2. Pemodelan elemen dinding pengisi Sebagaimana telah dibahas sebelumnya, dinding pengisi dimodelkan sebagai elemen strut diagonal yang hanya berkontribusi terhadap kekakuan struktur jika mengalami gaya tekan. Dalam program ADINA, elemen strut diagonal tersebut dimodelkan sebagai truss element dengan input luas penampang dan hubungan tegangan-regangan material. Untuk membatasi deformasi pasca puncak, diberikan kondisi ultimit pada hubungan tegangan-regangan material yaitu tercapainya regangan pada saat tegangan mengalami penurunan sebesar 15% terhadap tegangan maksimum. Setelah mencapai regangan ultimit, elemen truss dianggap tidak berkontribusi terhadap kekakuan sistem struktur. Untuk mengakomodasi asumsi tersebut, dilakukan perpanjangan kurva tegangan-regangan yaitu untuk regangan yang lebih besar dari regangan ultimit nilai tegangan adalah nol (lihat Gambar 6). Hal tersebut dimaksudkan agar load step dapat terus berlanjut walaupun terdapat beberapa elemen yang telah mencapai kondisi ultimit.

Gambar 6 Hubungan tegangan-regangan tipikal material strut diagonal 5.3. Sistem struktur dan skema beban dorong Sebagai beban pushover/ beban dorong, pada titik di elevasi lantai atas diberikan prescribed displacement dengan load step konstan sebesar 0.002 meter. Untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat, digunakan automatic time-stepping pada analysis option apabila dalam mencari solusi tidak diperoleh konvergensi pada load step yang ditetapkan. Selain beban dorong tersebut, pada struktur juga diberikan beban-beban gravitasi secara konstan sejak step pertama. Pada setiap titik di lantai yang sama diberikan constraint dalam arah x-displacement untuk memodelkan rigid diaphragm yang disumbangkan oleh kekakuan pelat lantai. Skema sistem struktur dan pembebanan dapat dilihat pada Gambar 7. Dalam gambar tersebut juga di berikan notasi pada setiap elemen portal dan strut diagonal agar memudahkan identifikasi pada saat pembahasan hasil analisis.

max

ult max

0.15 max

0


Gambar 7 Pemodelan struktur portal prototip untuk analisis pushover

5.4. Pushover curve/ capacity curve Salah satu tujuan nonlinear static pushover analysis adalah untuk mendapatkan kurva hubungan beban – peralihan pada elevasi lantai atas sebagai titik kontrol. Kurva tersebut kemudian dilinearisasi dan dikonversi dalam format Acceleration Displacement Response Spectrum (ADRS) sebagai kurva kapasitas yang digunakan untuk mencari target displacement. Prinsip linearisasi kurva kapasitas adalah menentukan titik potong antara dua garis (titik A) sedemikian sehingga memenuhi kondisi berikut: • Luas area di bawah kurva pushover sama dengan luas area di bawah kurva

kapasitas (linearisasi) • Modulus kekakuan inisial sama dengan modulus sekan kurva pushover pada kondisi

0.6 beban leleh. Dengan cara trial & error, diperoleh titik potong antara dua garis dengan koordinat (peralihan; beban) yaitu (53.33mm; 175.20kN) untuk struktur P1 dan (43.33mm; 146.18kN) untuk struktur P2. Linearisasi kurva kapasitas untuk struktur P1 dan P2 ditunjukkan dalam Gambar 8.

(a) Struktur portal P1 (b) Struktur portal P2

Gambar 8 Kurva pushover dan kurva kapasitas struktur prototip hasil analisis struktur

Prescribed displacement B3-1 B3-2 B3-3

B2-1 B2-2 B2-3

B1-1 B1-2 B1-3

C1-1

C2-1

C3-1

C1-2

C2-2

C3-2

C1-3

C2-3

C3-3

C1-4

C2-4

C3-4

W1-1 W1-2 W1-3

W2-1 W2-2 W2-3

W3-1 W3-2 W3-3


5.5. Target displacement berdasarkan Capacity Spectrum Method dan Coefficient Method

Performance struktur dievaluasi pada kondisi deformasi struktur pada saat mencapai target displacement. Penentuan target displacement dapat menggunakan Capacity Spectrum Method atau Coefficient Method. Kedua metode tersebut mengestimasi target displacement berdasarkan kurva kapasitas struktur dan demand spectrum sesuai beban gempa rencana. Sebagai pembanding, struktur prototip juga dievaluasi pada kondisi tanpa interaksi dengan dinding pengisi atau portal terbuka. Prototip struktur portal terbuka selanjutnya dinamakan P0. Dengan Capacity Spectrum Method diperoleh target displacement pada lantai atas untuk struktur P0, P1 dan P2 masing-masing sebesar 122.94mm, 98.77mm dan 79.22mm. Sedangkan dengan Coefficient Method diperoleh target displacement pada lantai atas untuk struktur P0, P1 dan P2 masing-masing sebesar 90.5mm, 78.81mm dan 65.54mm. Pada peralihan tersebut dilakukan pemeriksaan drift ratio (%) antar tingkat sebagai indikator performance level yang dimiliki struktur (Tabel 3). Selain korelasi antara drift ratio dengan performance levels, tinjauan juga dilakukan terhadap indikator-indikator penting pada respons struktur. Indikator-indikator tersebut meliputi: kondisi leleh dan ultimit pada elemen struktur balok dan kolom; serta kondisi beban puncak dan regangan ultimit pada elemen strut diagonal. Pada Gambar 9 dapat diperkirakan tingkat kerusakan struktur pada saat mencapai target displacement.

Tabel 3 Evaluasi performance struktur a. Struktur P0

Tingkat

yang ditinjau

The capacity spectrum method The coefficient method

Target

drift

Performance

level (a)

Performance

level (b)

Target

drift

Performance

level (a)

Performance

level (b)

Tingkat-1 0.576% IO - 0.435% IO -

Tingkat-2 1.513% LS - 1.087% LS -

Tingkat-3 2.009% CP - 1.495% LS -

b. Struktur P1

Tingkat

yang ditinjau


Target

drift

Performance

level (a)

Performance

level (b)

Target

drift

Performance

level (a)

Performance

level (b)

Tingkat-1 0.544% IO CP 0.438% IO LS

Tingkat-2 1.179% LS collapse 0.945% IO collapse

Tingkat-3 1.569% LS collapse 1.244% LS collapse

c. Struktur P2

Tingkat

yang ditinjau


Target

drift

Performance

level (a)

Performance

level (b)

Target

drift

Performance

level (a)

Performance

level (b)

Tingkat-1 0.544% IO CP 0.366% IO LS

Tingkat-2 1.179% LS collapse 0.786% IO collapse

Tingkat-3 1.569% LS collapse 1.033% LS collapse

Keterangan: (a) performance level untuk struktur portal beton bertulang (b) performance level untuk elemen dinding pasangan IO = Immediate Occupancy; LS = Life Safety; CP = Collapse Prevention


Berdasarkan Tabel 3 dapat disimpulkan bahwa pengaruh dinding pengisi terhadap penurunan target displacement cukup signifikan yaitu 13% ~ 36% dari target displacement struktur portal terbuka. Namun performance level struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi masih sama dengan struktur yang dianalisis sebagai portal terbuka. Selain itu, dapat disimpulkan juga bahwa struktur portal memenuhi performance objective (PO) untuk bangunan dengan basic objective yaitu pada level life safety (LS) untuk rare earthquake (perioda ulang ± 500 tahun). Sedangkan elemen dinding pengisi tidak memenuhi PO karena drift yang terjadi lebih besar daripada batasan LS bahkan beberapa bagian struktur berada pada kondisi „collapse’.

(a) Struktur P1


(b) Struktur P2

Keterangan: (M) = maximum; (Y) = yield; (U) = ultimate; R = right end; L = left end; B = bottom end

t (1) = target displacement (the capacity spectrum method)

t (2) = target displacement (the coefficient method)

Gambar 10 Respons struktur struktur portal prototip

Berdasarkan respons struktur dalam Gambar 10, pada umumnya dinding pengisi belum mencapai kondisi ultimit pada saat struktur mencapai target displacement. Mekanisme yang terjadi pada struktur prototip P1 diawali dengan leleh pada balok di lantai 2 dan lantai 3; leleh pada kolom di tingkat 1 dan tingkat 2; beban maksimum pada dinding di tingkat 3. Sedangkan pada struktur prototip P2 diawali dengan leleh pada balok di lantai 2, lantai 3 dan lantai 1; beban maksimum pada dinding di tingkat 3; leleh pada kolom di tingkat 1 dan tingkat 2. Secara umum dapat disimpulkan kegagalan kolom cenderung dimulai dari tingkat paling bawah sedangkan kegagalan dinding cenderung dimulai dari tingkat atas. Oleh karena itu, kolom sangat rawan mengalami kegagalan pada struktur yang memiliki soft story di tingkat paling bawah.

6 KESIMPULAN Konsep pemodelan dinding pengisi sebagai elemen strut diagonal dapat digunakan dalam analisis struktur portal dengan dinding pengisi. Dengan memodelkan sebagai


elemen strut, perilaku dinding pengisi hanya ditinjau terhadap gaya aksial tekan. Metode ini memerlukan lebih sedikit parameter pemodelan daripada pemodelan dinding pengisi sebagai suatu panel, misalnya shell element. Penyederhanaan model tersebut akan memberikan hasil yang cukup akurat dan realistis apabila dalam formulasinya telah diperhitungkan segala aspek yang mempengaruhi kekuatan dan kekakuan dinding pengisi. Aspek-aspek tersebut di antaranya adalah: besaran mekanis material dinding pengisi; geometri panel dinding pengisi; perilaku kontak antara panel dinding pengisi dengan elemen portal; serta moda keruntuhan dinding yang dapat terjadi. Perilaku dinding pengisi sangat kompleks sehingga dalam pemodelannya banyak diperlukan formula-formula empiris yang dikombinasikan dengan konsep-konsep analitis. Oleh karena itu, kalibrasi dengan hasil kajian eksperimental diperlukan untuk menghasilkan formula pemodelan yang lebih akurat dan komprehensif. Salah satu tujuan pengembangan model analitis adalah untuk mempelajari perilaku struktur portal beton bertulang dengan dinding pengisi dari segi performance-based engineering. Berdasarkan kajian yang dilakukan pada struktur prototip, adanya interaksi antara struktur portal dengan dinding pengisi meningkatkan performance level struktur portal. Hal tersebut ditunjukan dengan penurunan peralihan struktur sebesar 13% ~ 36% dibandingkan dengan peralihan pada portal terbuka. Namun, tingkat kerusakan panel dinding pada dasarnya lebih besar pada saat struktur mencapai target displacement. Beberapa panel dinding bahkan tidak memenuhi performance objective yang disyaratkan. 7 DAFTAR PUSTAKA ACI Committee 318 (2008). “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI

318-08)” ACI Committee 530 (2005). “Building Code Requirements for Masonry Structures (ACI

530-05)” American Society of Civil Engineers (2005). “Minimum Design Loads for Buildings and

Other Structures (ASCE/SEI 7-05)” Departemen Pekerjaan Umum. (1983). “Buku Pedoman Perencanaan untuk Struktur

Beton Bertulang Biasa dan Struktur Tembok Bertulang untuk Gedung” Federal Emergency Management Agency (2000). “Prestandard and Commentary for The

Seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA 356)” Federal Emergency Management Agency (2005). “Improvement of Nonlinear Static

Seismic Analysis Procedures (FEMA 440 / ATC-55)” Imran, I., Aryanto, A. (2009). “Behavior of Reinforced Concrete Frames In-Filled with

Lightweight Materials Under Seismic Loads”, Civil Engineering Dimension, Petra

University, Vol. 11, No. 2.

Madan, A., Reinhorn, A. M., Mander, J. B., Valles, R. E. (1997). “Modelling of Masonry Infill Panel for Structural Analysis” , ASCE Journal of Structural Engineering.

Mehrabi, A. B., Shing, P. B., Schuller, M. P., Noland, J. L. (1997). “Modelling of Masonry Infill Panel for Structural Analysis” , ASCE Journal of Structural Engineering.

Saneinejad. A., Hobbs. B. (1995). “Inelastic Design of Infilled Frames”, ASCE Journal of Structural Engineering.

Standar Nasional Indonesia (2002). “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002)”

h. h. tjanjanto.pdf_ iswandi imran - makalah

Documents