Pada konsep Desain Struktur Tahan Gempa Berbasis Perpindahan (Direct Displacement Based Design, DDBD) digunakan respons spektrum perpindahan sebagai dasar untuk memerhitungkan gaya geser dasar.
Metode ini merupakan metode yang paling sederhana untuk melaksanakan analisis pada struktur gedung dengan derajat kebebasan banyak (MDOF) karena pada metode ini struktur didesain dengan menggunakan kekakuan secant (secant stiffness) dan peredam viscous ekivalen layaknya bangunan dengan derajat kebebasan tunggal (SDOF).
Keuntungan DDBD dibanding force-based design: Metode berbasis perpindahan menghindari ketergantungan pada faktor reduksi gaya empiris (R) yang sering tidak akurat untuk kondisi lokal. Dengan fokus pada perpindahan target, Anda dapat mengontrol deformasi struktur secara langsung sesuai tingkat kinerja yang diinginkan. Risiko jika menggunakan force-based tanpa validasi: kapasitas aktual struktur mungkin tidak sesuai dengan asumsi R, mengakibatkan deformasi inelastis yang tidak terprediksi. DDBD mengatasi ini dengan menempatkan perpindahan sebagai variabel utama, bukan turunan dari gaya.
Tujuan dari metode ini adalah untuk mencapai suatu kondisi batas perpindahan dengan acuan yaitu batas tegangan material, atau batas simpangan non struktural dalam suatu intensitas gempa yang telah didesain.
Implikasi keputusan desain pada tahap awal: DDBD memerlukan definisi perpindahan target sebelum kekakuan struktur ditentukan. Ini berbeda dari force-based design yang dimulai dari asumsi gaya gempa. Konsekuensi: Anda harus memutuskan lebih awal—berapa deformasi maksimal yang dapat diterima struktur? Apakah dinding non-struktural harus tidak rusak, atau boleh retak minor? Keputusan ini mempengaruhi perpindahan target dan kemudian kekakuan yang diperlukan. Jika keputusan tidak jelas sejak awal, iterasi desain akan panjang dan biaya meningkat.
Dalam tahap awal desain tidak diketahui kekakuan (berhubungan dengan periode getar alami struktur) struktur, namun telah diketahui perpindahan struktur yang diinginkan terjadi pada saat terjadi gempa.
Perpindahan desain tersebut dipengaruhi oleh besarnya gempa yang didesain akan dialami oleh struktur dan kondisi kondisi apa yang diinginkan terjadi setelah terjadi gempa (performance level).
Catatan lapangan tentang penetapan performance level: Di praktik Indonesia, penetapan performance level sering dilakukan kurang formal—sering hanya mengikuti standar SNI tanpa evaluasi spesifik kebutuhan owner. Risiko: perpindahan target yang direncanakan tidak sesuai dengan yang sebenarnya diinginkan owner, mengakibatkan struktur yang terlalu konservatif atau berisiko. Contoh: untuk rumah sakit, performance level harus memastikan struktur tetap operasional pasca-gempa (immediate occupancy), bukan hanya tidak runtuh. Jika ini tidak dikomunikasikan sejak awal dengan owner, keputusan desain akan tidak optimal. Rekomendasi: tentukan performance level secara eksplisit dan tertulis sebelum desain detail dimulai.
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 didapat dari sistem struktur dan mekanisme keruntuhan, dimana daktilitas adalah:
dengan Δu sebagai perpindahan maksimum dan Δy sebagai perpindahan leleh.
Gambar Hubungan gaya-perpindahan pada respons inelastic (ASCE7- 16)
Dengan pendekatan perpindahan maka nilai factor modifikasi respon, akan bernilai sama dengan nilai daktilitas perpindahan (displacement dactility) suatu sistem.
Daktilitas tersebut akan berpengaruh pada deformasi suatu sistem struktur akibat gempa (misalnya perpindahan, curvature, regangan, dan lainnya).
Dari gambar di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa pada kondisi inelastic, gaya atau kekuatan kurang berpengaruh dibandingkan perpindahan. Gaya geser Vy dan Vn mempunyai pengaruh kecil pada perpindahan akhir Δm. Hal ini akan lebih logis menggunakan perpindahan sebagai dasar desain.
Implikasi praktis dari kurva gaya-perpindahan inelastis: Gambar menunjukkan bahwa setelah yield (titik Vy), peningkatan gaya (dari Vy ke Vn) hanya menghasilkan perpindahan tambahan yang kecil (Δm – Δy). Ini memvalidasi pendekatan DDBD: fokus pada perpindahan target lebih efektif daripada fokus pada gaya lateral total. Konsekuensi desain: untuk struktur yang didesain dengan DDBD, kapasitas gaya (V) dapat ditentukan dari perpindahan target melalui kekakuan secant, bukan sebaliknya. Ini menghasilkan estimasi kebutuhan kapasitas yang lebih akurat dan menghindari over-design pada sistem dengan daktilitas tinggi.
Konsep DDBD secara umum diilustrasikan seperti gambar berikut:
Gambar konsep dasar pendekatan DDBD (Priestley et al., 2000)
Alur kerja DDBD dan implikasi waktu design: Flowchart di atas menunjukkan iterasi antara penetapan perpindahan target, estimasi kekakuan, verifikasi daktilitas, dan penyesuaian jika diperlukan. Praktik menunjukkan bahwa DDBD biasanya memerlukan lebih banyak iterasi dibanding force-based design, terutama untuk struktur kompleks. Risiko: jika tim tidak memahami alur ini dengan baik, timeline design dapat melampaui jadwal. Rekomendasi: pada tahap penawaran atau kontrak, alokasikan buffer waktu untuk iterasi DDBD lebih besar dibanding metode konvensional. Jika tidak, tekanan jadwal dapat menyebabkan iterasi terpotong dan desain tidak optimal.
REFERENSI
[1] Tavio & Wijaya, Usman. (2018). Desain Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja. Yogyakarta: ANDI.
[2] ASCE/SEI 7-16. 2016. American Society of Civil Engineers. Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures, Reston, Virginia.
[3] M. J. N. Priestley, 2000. Performance Based Seismic Design, Bulletin of the New Zealand Society
Penulis: Dr. Ir Heri Khoeri, MT
Artikel ini merupakan bagian ke tiga dari 5 tulisan berkaitan konsep desain struktur tahan gempa. Berikut urutan tulisan selengkapnya :
- Perkembangan Konsep Desain Struktur Tahan Gempa
- Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Kinerja (Performance Based Seismic Design)
- Konsep Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Perpindahan (Direct Displacement Based Design)
- Respon Struktur Terhadap Gempa
- Idealisasi Respon Struktur Terhadap Gempa Menurut Sni-1726-2012
Konsultasi Desain Struktur Berbasis Perpindahan (DDBD) dan Validasi Performance Level
Implementasi DDBD memerlukan kejelasan tentang perpindahan target dan performance level sejak tahap awal. Kesalahan dalam penetapan kedua aspek ini menyebabkan iterasi panjang, timeline melampaui jadwal, atau desain yang tidak sesuai kebutuhan aktual owner.
Tim struktur kami membantu dalam: penetapan performance level yang eksplisit sesuai fungsi dan kriteria kerusakan yang dapat diterima, estimasi perpindahan target berbasis kondisi geologi dan spektral respons lokal, analisis iteratif DDBD untuk validasi kekakuan dan daktilitas sistem, serta assessment trade-off antara reduksi gaya dan kebutuhan detail penampang untuk ensure daktilitas.
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
- ☎️ Telepon: (021) 8404531
- 📱 Hotline: 081291442210 / 08118889409