studi perbandingan perilaku struktur sistem...

Seminar Nasional VI 2010 Teknik Sipil ITS Surabaya Pengembangan Infrastruktur Dalam Menunjang Pembangunan Ekonomi Nasional

ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-145

STUDI PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR JACK UP PLATFORM SISTEM CONCENTRICALLY BRACED FRAMES (CBF) DAN SISTEM

ECCENTRICALLY BRACED FRAMES (EBF) TUBULAR LINK

Nama Mahasiswa : Hamzah Pembimbing : Dr. Ir. Hidayat Soegihardjo, M.S. Mahasiswa Program Magister Struktur Jurusan Sipil FTSP-ITS

[email protected], HP : 08179318142

Abstrak Indonesia termasuk wilayah sering mengalami gempa bumi baik di daratan maupun

perairan lepas. Untuk mengatasi dan mengurangi resiko yang terjadi akibat gempa maka diperlukan bangunan yang tahan gempa baik di darat maupun di laut, sehingga dalam beberapa dekade terakhir telah banyak dilakukan penelitian untuk mendapatkan sistem struktur yang mempunyai respon paling baik terhadap gempa.

Sistem struktur tahan gempa antara lain sistem concentrically braced frame (CBF) dan sistem eccentrically braced frame (EBF). Sistem CBF dan EBF telah banyak diterapkan pada struktur gedung di darat, sedangkan pada bangunan lepas pantai hanya menerapkan sistem CBF pada struktur seperti pada jacket dan jack up termasuk API LRFD 93 hanya merekomendasikan sistem CBF. Penelitian ini dimaksudkan untuk menerapkan sistem EBF pada struktur jack up dengan menggunakan tubular link dan membandingkan perilaku linier dan nonlinier dari kedua sistem tersebut.

Penelitian dilakukan dengan menggunakan data acuan struktur jack up HangTuah MogPU yang telah digunakan yaitu data lingkungan dan sistem struktur. Sistem struktur tersebut kemudian dimodifikasi menjadi sistem CBF dan sistem EBF berdasarkan pada peraturan struktur tahan gempa. Sebelum dianalisis linier maupun nonlinier, terlebih dahulu diperiksa kapasitasnya sebagai struktur tahan gempa untuk menjamin daktilitas struktur tersebut. Analisis linier akan dibantu program SAP2000 dengan meninjau perbandingan displasemen dan kapasitas rasio elemen sedangkan analisis nonlinier baik statik maupun dinamik akan dibantu program Drain-2DX dengan meninjau base shear dan daktilitas untuk analisis statik dan lokasi sendi plastis, simpangan lateral, drift ratio dan energy diagram untuk analisis dinamik

Kata Kunci : concentrically braced frames (CBF), eccentrically braced frames (EBF), perilaku linier dan perilaku nonlinier 1. PENDAHULUAN

Beberapa hasil penelitian menunjukkan sistem EBF lebih baik dari sistem CBF karena dianggap mampu menggabungkan keunggulan dan menutupi kekurangan sistem CBF dan momen resistent frame (MRF). Sistem EBF masih sulit diterapkan pada EBF karena penggunaan profil wide flange (WF) pada sistem tersebut tidak dimungkinkan pada struktur kaki bangunan lepas pantai. Penggunaan profil WF pada kaki bangunan lepas pantai pada akan meingkatkan tahanan terhadap gelombang dan juga tidak stabil terhadap gaya torsi. Pada tahun 2006, Berman JW telah melakukan eksperimen terhadap tubular link. Dari hasil analisa dan eksperimen yang dilakukan, tubular link lebih stabil terhadap lateral torsional buckling dan lebih daktail. Sistem EBF dengan tubular link sangat dimungkinkan untuk diterapkan pada struktur kaki bangunan lepas pantai seperti pada jacket dan jack up, sehingga perlu dilakukan penelitian penerapan sistem tersebut.

Penelitian terhadap penerapan sistem EBF pada struktur kaki bangunan lepas pantai akan dilakukan dengan penerapan pada struktur jack up dengan membandingkan perilaku sistem


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-146

concentrically braced frames (CBF) dibandingkan dengan sistem eccentrically braced frames (EBF) tubular link baik linier maupun nonlinier. 2. LANDASAN TEORI 2.1 Jack Up Platform

Jack up platform merupakan struktur kombinasi antara anjungan terpancang (fixed stucture) dengan anjungan terapung (floating stucture), dimana struktur ini memiliki kelebihan yang terletak pada struktur kakinya yang dapat dikendalikan (dinaikkan atau diturunkan) sesuai dengan kondisi laut tempat beroperasinya.

Gambar 2.1 Struktur Jack Up Flatform dengan 3 Kaki (Legs)

2.2 Pembebanan Struktur

Adapun beban-beban yang harus dipertimbangkan dalam perancangan bangunan lepas pantai adalah sebagai berikut :

1. Beban gravitasi (Gravity Load) ; beban mati (dead load), beban hidup (live load) 2. Beban lingkungan (Environmetal Load) ; beban angin (wind load), beban gelombang

(wave load) dan beban gempa (earthquake load)

2.3 Gelombang Dalam perhitungan beban gelombang, maka teori gelombang yang digunakan

disesuaikan dengan grafik validitas teori gelombang berdasarkan parameter H/gT2 dan d/gT2 (Chakrabarti, 1987) seperti terlihat pada Gambar 2.2. Perhitungan panjang gelombang pada perairan tertentu secara teoritis dapat dihitung dengan rumusan berikut:

kdgT tanh2

2

πλ =

Analisa gelombang menggunakan persamaan Morrison sebagai berikut yang berlaku apabila d/λ < 0.2 (Dawson T H, 1983) :

FdFiF +=

uuDCuACF dm ρρ 21

+= & (2.1)

Teori gelombang yang sering digunakan dalam analisa struktur Jack-Up adalah teori linier airy dan teori gelombang non-linier stokes orde 5.


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-147

Gambar 2.2 Grafik region of validity (API RP2A, 1993)

2.4 Beban Gempa

Gaya gempa bumi efektif Q(t) sebagai produk dari massa dan percepatan efektif dirumuskan sebagai berikut :

)()()()( 2 tVMtvMtvMtQ t ωω === && (2.2) Pada sebagian besar penyelesaian persamaan gerak atau penentuan respon struktur akibat gempa, biasanya hanya ditentukan dengan respon yang maksimum, seperti fungsi kecepatan. Harga maksimum dari fungsi respon ini disebut “Spectral Velocity” dinyatakan dalam persamaa berikut :

∫ −−−==t

gv dttvVS0

maxmax ))(sin)](exp[)(( ττωτξωτ&& (2.3)

Dari persamaan di atas, maka dapat ditentukan pula besarnya “Spectral Displacement”, yaitu :

ωv

dS

S = (2.4)

Sedangkan untuk “Spectral Acceleration”, dirumuskan sebagai berikut : va SS ω= (2.5)

Gaya geser dasar gempa dihitung menurut Baltrop (1991) dengan persamaan : as SMCF = (2.6) Gaya geser gempa dapat juga dihitung berdasarkan SNI 03 1726 2002 :

tWRIC

V 1= (2.7)

2.5 Kombinasi Beban

Kombinasi pembebanan dalam analisis statik linier berdasarkan API RP2A, 1993: 1. 1.1 D1+1.1 D2+1.1 L1+1.35(We+1.25 Dn) 2. 0.9 D1+0.9 D2+0.8 L1+1.35(We+1.25 Dn) 3. 1.3 D1+1.3 D2+1.5 L1+1.5 L2 + 1.2(Wo+1.25 Dn) 4. 1.1 D1+1.1 D2+1.1 L1+0.9 E 5. 0.9 D1+0.9 D2+0.8 L1+0.9 E

2.6 Concentrically Braced Frames (CBF)

Tidak seperti momen resistent frames (MRF), concentrically braced frames (CBF) adalah sistem penahan gaya lateral dengan karakteristik kekakuan elastik yang tinggi. Kekakuan


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-148

yang tinggi diperoleh dari diagonal brace yang menahan gaya lateral pada struktur frame yang meningkatkan aksi gaya dalam aksial dan aksi lentur yang kecil. Perilaku tipikal dari bracing terhadap beban bolak-balik (cyclic) saat pertama kali dibebani dengan tarik dan tekan dapat dilihat pada Gambar 2.4(a) dan Gambar 2.4(b). Cr dan Cr’ adalah masing-masing kapasitas tekuk pertama kali dan kapasitas tekuk setelah tekuk yang pertama kali.

Gambar 2.3 Konfigurasi Sistem CBF (Bruneau, 1998)

(a) Bracing dibebani tarik pertama kali (b) Bracing dibebani tarik pertama kali

Gambar 2.4 Tipikal Hysteretic Bracing akibat Beban Cyclic (Tremblay R, 2000)

Dari Gambar 2. 4 terlihat beberapa hal yang penting yaitu : 1. Beban kapasitas tekuk Cr’ selalu lebih kecil dari beban kapasitas tekuk yang pertama kali

Cr. Rasio Cr’/Cr tergantung dari rasio kelangsingan kL/r dengan hubungan sebagai berikut :

a. [SEAOC, 1990] : ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

=

CcrKL

C

Efy

rKLC

C rrr /5,015,05,01'

π

(2.8a)

b. [CSA, 1994] : *35,01

35,01'

λπ

+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

= rrrC

EFy

rKL

CC (2.8b).

2. Kapasitas tarik dan tekan bracing tidak sama, kapasitas tarik selalu lebih besar dari kapasitas tekan.

3. Penurunan kekuatan dan kekakuan yang cepat akibat beban cyclic

2.7 Eccentrically Braced Frames (EBF) Eccentrically braced frame (EBF) adalah turunan lateral sistem tahanan-gaya yang terdiri dari dua sistem kerangka konvensional: kerangka penahan momen (MRF) dan kerangka penahanan konsentris (CBF). EBF mengkombinasikan banyak keuntungan individu dari sistem kerangka konvensional. Secara spesifik, EBF memiliki elastisitas tinggi, respons inelastis stabil pada muatan lateral siklis, daktilitas dan kapasitas disipasi energi yang besar (Bruneau, 1998). Konsep desain EBF adalah sederhana: membatasi aksi inelastis pada link, dan mendesain kerangka di sekitar link untuk mempertahankan tegangan maksimum yang dapat diberikan oleh link. Desain dengan menggunakan strategi ini harus memastikan bahwa link bertindak sebagai sekering seismik ductile dan melindungi integritas dari kerangka seismik di sekitarnya (lihat Gambar 2.5(b)). Pada pembebanan cyclic, terlihat kurva hysteresis sistem EBF stabil dan melingkar dengan baik, indikatif dari banyak disipasi energi (lihat Gambar 2.5 (c)).


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-149

(a) Konfigurasi (b) Distribusi Gaya

(c) Hysteretic (d) Geometri Link

Gambar 2.5 EBF 2.7.1 Panjang Link Persamaan berikut untuk panjang link (e) dapat digunakan untuk menggolongkan link (Bruneau, 1998):

Link shear (pendek),

p

p

VM

e6,1

≤ (2.9a)

Link sedang:

p

p

p

p

VM

eVM 6,26,1


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-150

Leleh plastis terjadi jika kombinasi beban axial dan momen lentur yang terjadi berada diluar diagram interaksi (ruas kiri persamaan interaksi AISC, 1995 lebih besar dari 1). 2.9 Daktilitas Daktlitas didefenisikan sebagai kemampuan struktur atau komponen yang dipilih untuk deformasi inelastis tanpa kehilangan kekuatan yang berarti. (Mazzolani and Piluso, 1996). Daktilitas yang diperlukan dalam studi ini adalah :

a. Daktilitas perpindahan (Displacement Ductility), yaitu perbandingan antara perpindahan maksimum dan perpidahan saat leleh pertama pada struktur dan dapat difomulasikan :

y

maks

DD

=µ (2.12)

b. Daktilitas rotasi (Rotational Ductility), yaitu perbandingan antara putaran sudut maksimum dan putaran sudut saat leleh dapat difomulasikan :

y

p

y

py

y

u

θθ

θθθ

θθ

µθ +=+

== 1 (2.13)

2.10 Menisme Pemencaran Energi pada Struktur Energi gempa yang masuk ke struktur akan didisipasi oleh redaman viscous (viscous damping) dan redaman hysteretic atau leleh (yielding).

Persamaan differensial gerak pada sitem inelastik adalah sebagai berikut (Chopra A K, 1995) :

gumuufsucum &&&&&& −=++ ),( (2.14) Energi yang bekerja pada struktur dinamik diperoleh dengan mengintegrasi Persamaan 2.14 dengan batas 0 (nol) sampai perpindahan u, sbb :

∫ ∫∫ ∫ −=++u u

g

u u

dutumfsdudutucdutum0 00 0

)()()( &&&&& (2.15)

Berdasarkan Persamaan 2.14, maka keseimbangan energi pada sistim struktur dinamik adalah : )()()()()( tEtEtEtEtE SDKt γ+++= (2.16)

3 Metodologi

Secara garis besar prosedur yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Struktur jack up yang dijadikan sebagai data acuan yaitu HangTuah MOgPU dimodifikasi

atau didesain menjadi struktur tahan gempa sistem CBF dan EBF.

(a) Data HangTuah MOgPU (b) Sistem CBF (c) Sistem EBF

Gambar 3.1 Pola Sistem Struktur


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-151

2. Struktur hasil modifikasi tersebut dianalisis statik linier dibantu program SAP2000 untuk memeriksa rasio kapasitas elemen. Jika tidak memenuhi, maka dilakukan koreksi ukuran elemen dan jika memenuhi, dapat dilanjutkan pada langkah selanjutnya.

3. Struktur tersebut kemudian dievaluasi kembali dengan konsep kapasitas (capacity design) untuk menjamin perilaku daktail dari struktur. Jika tidak memenuhi, maka dilakukan koreksi ukuran elemen dan jika memenuhi, dapat dilanjutkan pada langka selanjutnya.

4. Analisis nonlinier menggunakan statik (pushover) dan dinamik dibantu program Drain 2DX. Untuk analisis dinamik nonlinier, sistem CBF dan EBF diberi beban gempa time history Ekentro, Northridge dan Kobe yang diskala sesuai dengan beban gempa SNI Wilayah Gempa 6. Jika tidak terjadi sendi plastis, skala beban tersebut ditingkatkan sampai terjadi sendi plastis.

5. Untuk statik nonlinier, dibandingkan respon yang terjadi pada sistem CBF dan EBF yaitu base shear pada deck dan daktilitas.

6. Untuk dinamik nonlinier, dibandingkan respon yang terjadi pada sistem CBF dan EBF yaitu Lokasi terjadi leleh plastis Simpangan lateral deck, Drift ratio

4. HASIL DAN DISKUSI 4.1 Analisis Statik Linier

Hasil perhitungan massa struktur pada yaitu pada sistem CBF sebesar 2655,618 ton sedangkan pada sistem EBF sebesar 2924,841 ton. Penggunaan material pada sistem CBF lebih kecil 0,92 % dibanding sistem EBF.

Dari hasil analisis linier diperoleh displasemen puncak sistem CBF lebih kecil 4,429 % dibandingkan sistem EBF dan drift ratio maksimun sistem CBF lebih kecil 3,493 % dibandingkan sistem EBF (lihat Gambar 4.1).

Berdasarkan hasil perbandingan kapasitas rasio maksimum pada setiap elemen tersebut di atas menunjukkan elemen paling kristis pada sistem CBF adalah diagonal brace akibat dominasi aksial sedangkan pada sistem EBF adalah link akibat geser. Perbedaan elemen paling kritis pada kedua sistem tersebut akibat pola struktur yang digunakan (lihat Gambar 4.2).

0,2260,215

0,204

0,1920,181

0,1690,153

0,1350,116

0,0960,076

0,0570,039

0,0230,009

0,000

0,2160,206

0,195

0,1850,175

0,1640,149

0,1320,114

0,0950,076

0,0580,040

0,0240,009

0,00001234

56789

101112

13141516

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

Displasemen Arah Y, m

Elev

asi

EBFCBF

0,172

0,1730,1740,1760,178

0,1900,211

0,2240,229

0,2280,222

0,2090,190

0,1640,101

0,000

0,158

0,1590,1600,1620,163

0,1770,194

0,2140,215

0,2210,211

0,2090,188

0,1780,100

0,000012

3456

789

10

11121314

1516

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

% Drift Ratio Arah Y, %

Elev

asi

EBFCBF

(a) Displasemen maksimum deck (b) Drift Ratio

Gambar 4.1 Displasemen 0,016

0,0530,017

0,0540,020

0,077

0,1150,140

0,103

0,1310,115

0,1560,111

0,0180,0180,021

0,0370,136

0,2620,2670,277

0,2910,318

0,354

0,3920,427

0,4640,403

0,0430,0460,054

0,0880,310

0,4290,435

0,4790,541

0,5850,644

0,7000,746

0,7890,668

0,0100,0210,031

0,0720,322

0,4450,482

0,5060,548

0,6040,670

0,7380,799

0,8610,739

0,227

0,238

01234

56789

101112

13141516

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1Rasio Kapasitas PM dan V

Elev

asi

CBFEBFLink EBFV Link EBF

0,0360,031

0,0520,104

0,3040,124

0,642

0,6280,6100,615

0,6510,664

0,821

0,7620,683

0,0290,032

0,0360,056

0,2080,270

0,287

0,2970,307

0,3340,383

0,4300,472

0,5120,457

012

345678

910111213

141516

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1Rasio Kapasitas PM

Ele

vasi

CBFEBF

(a) Horizontal Brace (b) Diagonal Brace

Gambar 4.2 Kapasitas Rasio


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-152

4.2 Analisis Statik Nonlinier Dari kurva pushover pada Gambar 4.6 menunjukkan base shear sistem CBF pada leleh

pertama 577,33 ton dan base shear saat putus 770,18 ton, sedangkan pada sistem EBF pada leleh pertama 417,24 ton dan base shear saat putus 989,47 ton. Hasil tersebut menunjukkan base shear leleh pertama elemen sistem CBF lebih besar sehingga harus didesain dengan base shear yang besar atau faktor reduksi (R) yang kecil sedangkan pada sistem EBF base shear leleh pertama lebih kecil sehingga dapat didesain dengan base shear yang lebih kecil atau faktor R yang besar. Hasil tersebut juga menunjukkan base shear sistem CBF pada saat putus lebih kecil dari sistem EBF sehingga energi statik atau penyerapan energi akibat pelelehan elemen pada sistem CBF lebih kecil sedangkan statik atau penyerapan energi akibat pelelehan elemen sistem EBF lebih besar.

Hasil perhitungan daktilitas global dengan asumsi kedua sistem tersebut mengalami keruntuhan setelah displsemen mencapai 2% dari ketinggian deck (1,85 m) yaitu sistem CBF 4,111 dan sistem EBF 5,286 atau sistem CBF lebih kecil 22,228% dibanding sistem EBF.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2Displasemen, m

Bas

e S

hear

, ton

CBFEBF

Gambar 4.3 Kurva Pushover

4.3 Analisis Dinamik Nonlinier 4.3.1 Lokasi Sendi Plastis

(a) 3,314 Elcentro (b) 1,194 Northridge (c) 1,538 Kobe Gambar 4.4 Lokasi sendi plastis CBF

(a) 3,314 Elcentro (b) 1,194 Northridge (c) 1,538 Kobe Gambar 4.5 Lokasi Sendi Plastis EBF

Lokasi sendi plastis pada kedua sistem pada setiap skala sebagai berikut :


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-153

Pada beban Elcentro skala 3,314, pada sistem CBF terjadi sendi plastis pada hampir seluruh diagonal brace di bawah deck akibat tekuk dan tarik (lihat Gambar 4.4(a)), sedangkan pada sistem EBF terjadi sendi plastis pada seluruh elemen link di bawah deck akibat geser (lihat Gambar 4.5(a)). Kerusakan struktur berdasarkan massa elemen yang mengalami sendi plastis, sistem CBF sebesar 33,191 ton dan sistem EBF hanya 3,301 ton atau sistem CBF lebih besar 905,413% dibanding sistem EBF.

Pada beban Northridge skala 1,194, pada sistem CBF terjadi sendi plastis pada sebagian diagonal brace di bawah deck juga akibat tekuk dan tarik (lihat Gambar 4.4(b)), sedangkan pada sistem EBF terjadi sendi plastis pada hampir seluruh elemen link di bawah deck juga akibat geser (lihat Gambar 4.5(b)). Kerusakan berdasarkan massa elemen yang mengalami sendi plastis pada skala beban ini yaitu sistem CBF 11,064 ton dan sistem EBF 3,001 ton atau sistem CBF lebih besar 268,651 % dibanding sistem EBF.

Pada beban Kobe skala 1,538, pada sistem CBF terjadi sendi plastis pada sebagian diagonal brace di bawah deck juga akibat tekuk dan tarik (lihat Gambar 4.4(c)), sedangkan pada sistem EBF terjadi sendi plastis juga hampir seluruh elemen link di bawah deck juga akibat geser (lihat Gambar 4.5(c)). Kerusakan berdasarkan massa elemen yang mengalami sendi plastis pada skala beban ini yaitu sistem CBF 14,751 ton dan sistem EBF 3,001 ton atau sistem CBF lebih besar 391,533 % dibanding EBF.

Dari hasil tersebut menunjukkan, kerugian jika terjadi gempa pada sistem CBF jauh lebih besar dari sistem EBF. Kerugian terjadi akibat penggunaan elemen yang direncananakan akan mengalami pelelehan pada sistem CBF yaitu diagonal brace lebih besar dibanding sistem EBF yang menggunakan elemen link. 4.3.2 Simpangan Lateral dan Drift Ratio

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Waktu, s

Dis

plas

emen

Dec

k, m

CBFEBF

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Waktu, s

Dis

plas

emen

Dec

k, m

CBFEBF

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Waktu, s

Dis

plas

emen

Dec

k, m

CBFEBF

(a) 3,314 Elcentro (b) 1,194 Northridge (c) 1,538 Kobe

Gambar 4.6 Riwayat Waktu Perpindahan Deck

0123456789

101112131415

-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Displasemen Maksimum, m

Elev

asi

CBFEBF

0123456789

101112131415

-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6


Ele

vasi

CBFEBF

0123456789

101112131415

-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8


Elev

asi

CBFEBF


Gambar 4.7 Perpindahan Maksimum Deck

0,0000,196

0,4370,495

0,5740,590

0,6550,651

0,6920,654

0,6230,498

0,3690,3540,3590,360

0,000-0,272

-0,641-0,884

-0,986-1,090

-1,111-1,157

-1,115-1,072

-0,872-0,615

-0,405-0,384-0,390-0,391

0,0000,147

0,2860,350

0,4050,453

0,4950,5300,5580,5820,584

0,4940,3820,3760,3800,379

0,000-0,258

-0,490-0,581

-0,651-0,710

-0,760-0,802

-0,834-0,856

-0,816-0,613

-0,462-0,454-0,458-0,457

0123456789

101112131415

-1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Dritf Ratio, %

Elev

asi

CBFEBF

0,0000,175

0,3740,389

0,4470,462

0,5230,525

0,5720,5630,558

0,4630,345

0,3300,3350,336

0,000-0,189

-0,386-0,462-0,470

-0,535-0,545

-0,601-0,598

-0,640-0,595

-0,509-0,368-0,348-0,355-0,356

0,0000,162

0,2960,359

0,4160,465

0,5070,542

0,5680,5890,585

0,4950,3810,3740,3780,380

0,000-0,171

-0,309-0,375

-0,433-0,484

-0,528-0,563

-0,591-0,615-0,616

-0,522-0,402-0,394-0,397-0,397

0123456789

101112131415

-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8

Dritf Ratio, %

Elev

asi

CBFEBF

0,0000,148

0,3000,322

0,3680,389

0,4340,444

0,4760,4760,475

0,4080,303

0,2900,2940,295

0,000-0,195

-0,418-0,544

-0,578-0,650-0,658

-0,710-0,696

-0,714-0,635

-0,523-0,376

-0,355-0,362-0,364

0,0000,133

0,2220,271

0,3230,371

0,4120,445

0,4710,495

0,5160,473

0,3690,3610,3640,365

0,000-0,200

-0,388-0,468

-0,530-0,584

-0,630-0,667

-0,697-0,718

-0,696-0,551

-0,420-0,412-0,416-0,415

0123456789

101112131415

-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6

Dritf Ratio, %

Elev

asi

CBFEBF


Gambar 4.8 Drift Ratio 3,314 Elcentro


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-154

Simpangan lateral deck dan drift ratio pada pembebanan pada setiap skala diperoleh hasil sebagai berikut : Pada beban 3,314 Encentro menunjukkan simpangan lateral maksimum deck 33,832% dan

drift ratio maksimum 35,164% sistem CBF lebih besar dibandingkan sitem EBF (lihat Gambar 4.6(a) dan Gambar 4.7(a)).

Pada beban 1,194 Northridge menunjukkan simpangan lateral maksimum deck 6,423% dan drift ratio maksimum 3,896% sistem CBF lebih besar dibandingkan sitem EBF (lihat Gambar 4.6(b) dan Gambar 4.7(b)).

Pada beban 1,538 Kobe menunjukkan simpangan lateral maksimum deck 3,281% sistem CBF lebih besar dibandingkan sitem EBF dan drift ratio maksimum 0,557% sistem CBF lebih kecil dibandingkan sistem EBF(lihat Gambar 4.6(c) dan Gambar 4.7(c)).

Dari hasil tersebut menunjukkan semakin banyak diagonal brace yang mengalami tekuk pada sistem CBF akan menyebabkan simpangan lateral dan drift ratio semakin besar. Hal ini disebabkan oleh saat terjadinya tekuk pada diagonal brace, hanya diagonal brace yang mengalami tarik saja yang menahan beban lateral dan pemencaran energi terjadi pada diagonal brace yang mengalami tarik saja. Saat gaya gempa berbalik, arah diagonal brace yang semula tekuk mengalami proses loading dan diagonal brace yang semula tarik mengalami tekuk, saat ini tidak ada pemencaran energi sampai diagonal brace yang mengalmi tekuk mengalami leleh lagi (lihat Gambar 2.4). Sedangkan pada sistem EBF menunjukkan simpangan lateral yang lebih kecil karena sendi plastis pada link diakibatkan oleh geser dan pelelehan akibat geser lebih stabil pada beban cyclic sehingga pemencaran energi melalui leleh plastis lebih baik. (lihat Gambar 2.5(c))

5.KESIMPULAN

Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini antara sistem CBF dan sistem EBF sebagai berikut : Pada kondisi linier, sistem CBF memiliki perilaku atau kinerja yang lebih baik ditunjukkan

dengan penggunaan material, displasemen maksimum dan drift ratio yang lebih kecil. Pada kondisi nonlinier, sistem EBF memiliki perilaku atau kinerja yang lebih baik

ditunjukkan dengan penyerapan energi dan daktilitas yang lebih besar, base shear leleh pertama, kerusakan elemen, simpangan lateral dan drift ratio yang lebih kecil.

6.DAFTAR PUSTAKA 1. AISC (1995), ” Load and Resistence Factor Design Spesification for StructuralSteel

Buildings ”, American Institute of Steel Construction American Institute of Steel Construction

2. AISC(2002), ” Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”. American Institute of Steel Construction American Institute of Steel Construction

3. American Petroleum Institute, RP 2A-LRFD (1993), “Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms 1st Edition –Load and Resitance Factor Design”.

4. Becker R, Ishler M (1996), “Seismic Design Practice for Eccentrically Braced Frames : Base On The 1994 UBC”, Structural Steel Education Council

5. Berman J W, Bruneau M (2005), “Approaches for The Seismic Retrofit of Braced Steel Bridge Piers and Proof-Of-Concept Testing of A Laterally Stable Eccentrically Braced Frame”, Technical report MCEER-05-0004. Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research.

6. Berman J W, Bruneau, M (2006)1, “Testing of a Laterally Stable Eccentrically Braced Frame for Steel Bridge Piers”, Technical Report MCEER-05

7. Berman J W, Bruneau, M (2006)2, “Experimental and Analytical Investigation of Tubular Links For Eccentrically Braced Frames”, Enginering Structure 29 (2007) 1929-1938

8. Bruneau, M (1998), “Ductile Design of Stell Structure”, McGraw-Hill Companies. Inc


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-155

9. Chakrabarti, S.K (1987), “ Hydrodynamics of Offshore Structures”, Computational Mechanics Publications Southampton, Boston, USA.

10. Chopra A K (1995), “ Dynamics of Structure : Theory and Aplications to Earthquake Engineering”, Prentice Hall

11. Dawson, T.H (1983), “Offshore Structural Engineering”, Prentice Hall ,Inc., New Jersey. 12. Hang Tuah Jobsheet Platform (2000), ”Hang Tuah ACE platform West Natuna Sea Gas

Development”, Arup Energy. 13. Helmstad K D, Popov E P, (1982), “Characteristic of Eccentrically Braced Frame”,

Journal of Structure Engineering. 14. Indiyono P (2004), “Hidrodinamika Bangunan Lepas Pantai”, SIC, Surabaya. 15. Keith D, Hjelmstad and Popov E P (1982), “Characteristics of Eccentrically Braced

Frame”, Journal of Structural Engineering. 16. Manukoa J (2003), “Perilaku Struktur Baja dengan Pengaku Anti Tekuk”, Tesis, Teknik

Sipil ITS, Surabaya. 17. Mazzolani F M, Piluso V (1996), “Theory and Design of Seismic Resistant Steel Frames”,

E & FN Spon. An Imprint of Champman & Hall. 18. Min G W (2003), “Eccentrically Braced Frame for Economic Design of Offshore Steel

Jackets”, Singapore Maritime and Port Journal. 19. Murdjito (1996), ”Diktat Pengantar Bangunan Lepas Pantai”, Kursus segitiga Biru ITS –

Unhas – Unpati, FTK ITS, Surabaya. 20. Ozhendekci D, Ozhendekci N (2007),” Effects of The Frame Geometry on The Weight and

Inelastic Behaviour of Eccentrically Braced Chevron Steel Frames”, Journal of Constructional Steel Research

21. Prakash V dan Powell G H (1992),”Drain-2DX User Guide”, Departement of Civil Engineering University of California Berkeley, California.

22. Popov E P and Engelhardt M D (1988), “Seismic Eccentrically Braced Frames”, J. Construct. Steel Research.

23. Popov E P (1996),”Mekanika Teknik”, Penerbit Erlangga, alih bahasa Zainul A T 24. Sarpkaya T (1981), ”Mechanics of Forces on Offshore Structures”. Litton Educational

publishing, Inc. USA. 25. SNI 03-1726-2002, “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan

Gedung”, BSN. 26. Soedjono J J (1998), ”Diktat Mata kuliah Konstruksi Bangunan Laut II”, Jurusan Teknik

Kelautan ITS, Surabaya. 27. Shopwan M A (2008),”Studi Perilaku Rangka Vierendel pada Gedung Baja dengan

Tambahan Bresing Anti Tekuk dengan Variasi Tinggi Gedung”, Tugas Akhir, Teknik Sipil ITS, Surabaya

28. Tremblay R (2001), “Inelastic Seismic Response of Steel Bracing Members”, Journal of Constructional Steel Research 58 (2002) 665–701.

29. Wigroho H.Y, (2001), Analisis dan Perancangan Struktur Frame Menggunakan SAP2000, Andi, Yogyakarta.

Daftar Notasi Cd = koefisien drag Cm = koefisien inersia Cs = koefisien bentuk , koefisien statik C1 = faktor respon gempa d = kedalaman air (m) D = diameter silinder (m) Dn = beban inersia, diabaikan jika periode natural struktur < 3 detik (ton) D1,2 = beban mati 1 dan 2 (ton) E = Beban Gempa (ton) I = faktor kepentingan


ISBN 978 – 979 – 99327 – 5 – 4 A-156

L1,2 = beban hidup 1 dan 2 (ton) M = massa (ton) Mp = momen plastis (ton m) My = momen leleh elastis (ton m) P = gaya aksial (ton) Py = gaya aksial leleh (ton) R = faktor reduksi gempa S = modulus elastis (m3) Sa = percepatan tanah (m/s2) Sv = kecepatan tanah (m/s) T = periode gelombang (s) u = kecepatan horizontal fluida (m/s) u’ = percepatan horizontal partikel fluida (m/s2) V = gaya gempa statik (ton) We = beban angin, gelombang dan arus kondisi ekstrim (ton/m) Wo = beban angin, gelombang dan arus kondisi operasional (ton/m) Z = modulus plastis (m3) λ = panjang gelombang (m), parameter kerampingan kolom θ = rotasi (rad) ρ = massa jenis air laut (ton/m3) ω = frekuensi (Hz)

studi perbandingan perilaku struktur sistem...

Documents