Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Kinerja (Performance Based Seismic Design)

Performance Based Seismic Design (PBSD) merupakan salah satu konsep mendesain bangunan dimana target kinerja bangunan (performance objective) ditentukan terlebih dahulu. Dan pada akhir proses desain, target tersebut dijadikan parameter minimum yang harus dipenuhi.

Tingkatan kinerja struktur dapat diketahui dengan melihat kerusakan struktur saat terkena gempa rencana dengan periode ulang tertentu.

Dalam disain struktur berbasis kinerja, kinerja struktur direncanakan sesuai dengan tujuan dan kegunaan suatu bangunan, dengan pertimbangan faktor ekonomis terhadap perbaikan bangunan saat terjadi gempa tanpa mengesampingkan keselamatan terhadap pengguna bangunan.

Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Kinerja

Secara singkat proses perencanaan dimulai dengan membuat desain awal bangunan kemudian melakukan simulasi kinerja terhadap beberapa beban gempa. Lalu bila hasil simulasi masih dibawah parameter minimum yang ditentukan diawal, akan dilakukan re-design sehingga kinerja bangunan dapat sesuai target. PBSD juga dapat diterapkan untuk memperkuat (upgrading) bangunan yang sudah ada.

Gambar Kriteria Kinerja menurut FEMA 273

Level kinerja (Performance Levels) dibagi menjadi beberapa tingkatan kerusakan akibat gempa yang meliputi angka kematian, kerusakan bangunan (property loss), dan status operasional (operational state).

Target kinerja dalam desain yang menjadi kriteria penerimaan (acceptance criteria) melalui evaluasi kinerja untuk level sasaran kinerja yang diatur oleh FEMA 356, dengan factor keutamaan yang disesuaikan dengan SNI 1726-2012, seperti pada table berikut:

Tabel Level Kinerja menurut FEMA 356

Dimana pengertian untuk level-level kinerjanya sebagai berikut:

Operational : Kondisi dimana setelah gempa terjadi struktur dapat langsung digunakan kembali karena struktur utama tetap utuh dan elemen non-struktural hanya mengalami kerusakan yang sangat kecil.

Immediate Occupancy (IO) : Bila terjadi gempa struktur masih aman, hanya terjadi sedikit kerusakan minor dimana untuk memperbaikinya tidak mengganggu pengguna, kekuatan dan kekakuannya kira-kira hampir sama dengan kondisi sebelum gempa, sistem pemikul gaya vertikal dan lateral pada struktur masih mampu memikul gaya gempa yang terjadi.

Life Safety (LS) : Saat gempa terjadi, pada struktur timbul kerusakan yang cukup signifikan tetapi belum mengalami keruntuhan, komponen-komponen struktur utama tidak runtuh dan struktur masih stabil mampu menahan gempa kembali, bangunan masih dapat digunakan jika dilakukan perbaikan.

Collapse Prevention (CP) : Kondisi dimana merupakan batas kemampuan dari struktur dimana struktural dan nonstruktural sudah mengalami kerusakan yang parah, namun stuktur tetap berdiri dan tidak runtuh, struktur sudah tidak lagi mampu menahan gaya lateral.

Ada beberapa metode yang umumnya digunakan dalam performance based design antara lain analisis pushover dan analisis nonlinier dinamik riwayat waktu (time history analysis).

Analisis pushover dilakukan dengan memberikan beban lateral secara bertahap pada suatu struktur sampai komponen struktur mengalami plastis dan rusak yang membentuk hubungan antara gaya dan perpindahan, seperti diilustrasikan gambar berikut:

Gambar analisis pushover (FEMA 451)

 

Sementara untuk nonlinier dinamik riwayat waktu (time history analysis) dilakukan dengan mengganti beban yang bekerja dengan rekaman gempa ditunjukan pada gambar berikut:

Gambar analisis non linier riwayat waktu (FEMA 451)

Dalam perencanaan bangunan tahan gempa, diijinkan untuk mereduksi gaya gempa sampai daktilitas μ tertentu dengan suatu nilai koefisien reduksi R yang ditunjukan pada gambar 3, yang berfungsi untuk mengurangi beban untuk struktur elastik menjadi inelastik dengan perpindahan yang sama, namun memiliki konsekuensi naiknya nilai R kebutuhan daktilitas akan semakin besar, daktilitas dapat didapat dari sistem struktur,dan mekanisme keruntuhan, dimana daktilitas adalah:

 

 

dengan Δu sebagai perpindahan maksimum dan Δy sebagai perpindahan leleh.

Untuk memperkirakan percepataan gempa yang pada suatu lokasi, dibutuhkan respon spektra desain sesai SNI 1726:2012, yang didapat berdasarkan percepatan dasar terpetakan untuk periode pendek SS dan periode 1 detik S1 yang, nilai tersebut didapat dari peta gempa Indonesia dan dibentuk respon spektrum seperti gambar berikut:

Gambar Respon spektrum percepatan desain (SNI 1726:2012)

Dengan menggunakan software struktur sebagai alat bantu, property material, dimensi elemen, geometrik struktur dan pembebanan dapat dimodelkan, selanjutnya dilakukan analisis struktur untuk mengetahui respon struktur, dan dilakukan simulasi sampai tercapai kinerja yang diinginkan.

REFERENSI

[1] Tavio & Wijaya, Usman. (2018). Desain Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja. Yogyakarta: ANDI.

[2] Building Seismic Sefety Council, 1997. NEHRP Comentary On The Guidelines For The Seismic Rehabilitation of Building (FEMA P-356), Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C.

[3] Building Seismic Safety Council, 2006, NEHRP Recommended Seismic Provisions : Design Examples (FEMA 451), Federal Emergency Management Agency, Washington, D.C.

[4] SNI 1726:2012, 2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Badan Standarisasi Nasional, Jakarta.

Penulis: Ir Heri Khoeri, MT
Artikel ini merupakan bagian ke dua dari 5 tulisan berkaitan konsep desain struktur tahan gempa. Berikut urutan tulisan selengkapnya :

  1. Perkembangan Konsep Desain Struktur Tahan Gempa
  2. Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Kinerja (Performance Based Seismic Design)
  3. Konsep Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Perpindahan (Direct Displacement Based Design)
  4. Respon Struktur Terhadap Gempa
  5. Idealisasi Respon Struktur Terhadap Gempa Menurut Sni-1726-2012

Informasi tentang jasa desain struktur tahan gempa, silahkan menghubungi kami melalui:

PT Hesa Laras Cemerlang

Komplek Rukan Mutiara Faza RB 1
Jl. Condet Raya No. 27,  Pasar Rebo, Jakarta Timur, Indonesia
Email: kontak@hesa.co.id
Telp: (021) 8404531
Whatsapp Bussines : 0813 828 271 82 or click this Link : Whatsapp

Atau tinggalkan pesan dibawah ini:

Tinggalkan Pesan

[recaptcha]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.