11.1 maidiawati

Download 11.1 Maidiawati

Post on 04-Jan-2016

5 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

e

TRANSCRIPT

  • Seminar Nasional SPI 2014

    111

    STUDI EKSPERIMENTAL: EVALUASI PENGARUHDINDING BATA PADA KAPASITAS SEISMIK DAN

    MEKANISME KERUNTUHAN STRUKTUR RANGKABETON BERTULANG

    Maidiawati1, Yasushi Sanada2, Jafril Tanjung31Doktor Engineering, Institut Teknologi Padang, email: maidiawati@yahoo.com2Associate Prof. Osaka University, Japan , email: sanada@arch.eng.osaka-u.ac.jp3Doktor Engineering, Universitas Andalas, email: jafriltanjung@yahoo.com

    ABSTRAKThis paper presents experimental results of a series of structural test. The experimental study wasconducted on one bare frame and three infilled frames which represented a partial frame of earthquake-damaged building in Indonesian. One infilled frame structure was infilled with full scaled brick infillwhich was extracted from damaged building and installed into RC frame. However, two others wereinfilled with scaled brick infill consisting of 1/2.5 scale bricks.The specimens were subjected to a constant vertical load based on the estimated weight of the upperfloors and reversed cyclic lateral loads. Incremental lateral loads were controlled by drift angle, R (rad.),ratio of lateral displacement to column height. Comparing the seismic performance and failuremechanism between bare frame and infilled frames were quantitatively evaluated. The results revealedthat the presence of brick masonry infill altered the failure mode of RC frame structure and significanlyincrease the lateral strength and stiffness of the overall frame but decrease the deformation capacity.

    Kata kunci: brick infill, reinforced concrete frame, seismic performance

    1. PENDAHULUANBangunan gedung struktur rangka betonbertulang dengan dinding bata sebagaipartisi sangat banyak dan umumdigunakan di negara berkembangtermasuk daerah dengan resiko gempatinggi seperti Indonesia. Namun, dalamperencanaan sistem struktur tersebut,kontribusi dinding bata dalam menahanbeban gempa selalu diabaikan, danmenganggap dinding hanya berperansebagai komponen non-structure.Sejumlah peneliti telah melakukanpenelitian dan mengobservasi pengaruhdinding bata dalam menahan bebangempa. Secara umum hasil pengujianmenunjukan bahwa dinding pengisidapat merubah perilaku dan kapasitasseismik struktur rangka secarakeseluruhan [1,2,3]. Investigasilapangan juga dilakukan oleh penulispaska gempa Sumatra September 2007untuk mengevaluasi tipe kerusakan

    bangunan beton bertulang di kotaPadang dan daerah sekitarnya.Investigasi lapangan mendapatkanbahwa bangunan yang memiliki jumlahdinding lebih banyak memiliki tingkatkerusakan lebih rendah dan bangunandapat bertahan selama gempa [4].Kemudian evaluasi kapasitas seismikpada dua bangunan beton bertulangyang memiliki level kerusakan berbedadilakukan dengan membandingkanperhitungan dengan dan tanpa pengaruhdinding dalam struktur rangka [4]. Hasilevaluasi menunjukan bahwa dindingbata dalam struktur rangka memilikiperan yang sangat signifikan dalammenahan beban gempa dan dapatmencegah keruntuhan bangunan selamagempa. Berdasarkan investigasi dananalisis tersebut, maka pengaruhdinding bata terhadap kapasitas seismikdan mekanisme keruntuhan strukturrangka beton bertulang akibat bebangempa perlu diteliti lebih lanjut.

  • Seminar Nasional SPI 2014

    112

    2. PENELITIANSEBELUMNYA

    2.1 Investigasi Kerusakan BangunanAkibat Gempa Sumatra September2007Gempa Sumatra 2007 terjadi padatanggal 12 dan 13 September 2007dengan masing-masing lokasi pusatgempa 4.520oS, 101.374oE padakedalaman 34 km dan 2,506oS,100,906oE pada kedalaman 30 km.Gempa ini menyebabkan kehilangannyawa dan cedera pada manusia, robohdan rusak bangunan rumah tinggal sertagedung beton bertulang sepertidilaporkan dalam Referensi 4).Investigasi tipe kerusakan bangunanakibat gempa dilakukan oleh penulispasca gempa di kota Padang dan daerahPesisir Selatan Sumatra Barat.Berdasarkan investigasi, secara umumtipe struktur bangunan dapatdikelompokan atas beberapa tipesebagai berikut.1. Struktur rangka beton bertulang

    penahan momen dengan dindingbata tanpa tulangan (RC-frame +URM) .

    2. Dinding bata tanpa tulangan yangdikekang dengan struktur betonbertulang (RC-tie + URM).

    3. Dinding bata tanpa tulangan (URMbrick structure).

    4. Struktur kayu (Timber structure).Struktur RC-frame + URM adalah tipeyang banyak dipakai untuk bangunanbertingkat menengah dan tinggi.Beberapa contoh kerusakan yangdidapatkan pada tipe struktur ini adalah:bangunan roboh total (Foto 1a),keruntuhan geser pada kolom (Foto 1b),keruntuhan lentur pada kolom (Foto 1c),runtuh dan rusak dinding bata (Foto 1d),runtuh atap genteng dan plafon (Foto 1edan 1f). Salah satu bangunan yangroboh diinvestigasi lebih detail untukmengevaluasi kapasitas seismik

    bangunan tersebut denganmemperhitungkan keberadaan dindingpengisi.

    a) Runtuh total bangunan beton bertulang

    d) Runtuh dan rusak geser pada dinding

    e) Rusak genteng f)Rusak PlafonFoto 1. Tipe kerusakan struktur dan

    nonstruktur.

    b) Rusak geser padakolom

    c) Rusak lentur padakolom

    Dindingruntuh

    Shear failure

  • Seminar Nasional SPI 2014

    113

    2.2 Investigasi Bangunan BetonBertulang yang RusakInvestigasi kemudian difokuskan padadua bangunan beton bertulang yangterletak berdampingan di kota Padang,akan tetapi satu bangunan roboh totalsedangkan satu lagi mengalami rusakseperti ditunjukan dalam Foto 2.Kedua bangunan adalah gedung tigalantai dengan sistem struktur rangkabeton bertulang dimana lantai satudigunakan untuk showroom mobil danlantai atas untuk ruang kantor. Keduabangunan memiliki tipe struktur dandenah yang hampir sama sepertiditunjukan dalam Foto 3 dan gambar 1.Gambar menunjukan bahwa bangunanyang rusak memiliki jumlah dindingbata dalam struktur rangka lebih banyakdaripada bangunan roboh. Berdasarkanevaluasi tingkat kerusakan, makabangunan yang rusak ini digolongkandengan tingkat rusak sedang [4].

    Foto 2. Bangunan rusak akibat gempaSeptember 2007

    a) Roboh b) Rusak sedangFoto 3. Bangunan yang di investigasi.

    2.3 Kapasitas Seismik BangunanBeton Bertulang yang DiinvestigasiKapasitas seismik kedua bangunandievaluasi berdasarkan kepada standar

    Jepang The Japan Building DisasterPrevention Association (JBDPA, 2005)[5]. Kapasitas seismik dinyatakandengan basic seismic index of structure,Eo yang diberikan dalam hubunganindeks kekuatan (strength index, C)dengan indeks duktilitas (ductility index,F).

    6000600060006000

    24000

    4000

    1900

    0

    5000

    5000

    5000

    C

    CC

    C

    C

    C CC

    CC

    C C

    C

    C

    C

    C

    CCC

    CC

    C

    C

    C

    CC

    SPANDRELWALL

    FULL WALL

    350

    400

    a) Bangunan roboh

    4000400040004000400040006000

    30000

    4000

    4000

    4000

    4000

    4000

    2000

    0

    350

    C1

    C2 C2

    C1

    I

    I

    0

    0

    III

    III

    I I I I

    I

    I

    II

    0

    0

    0 0 0

    0

    II II

    II

    II

    II

    IIIIIIIIIIIIIII

    III

    IV

    IV IV

    IV

    IV

    I 0

    I

    I V

    I

    III

    II

    SPANDRELWALL

    FULL WALL

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1 C1

    C1C1

    C1

    C1

    C1

    C2-B C2C2

    C3 C3

    C2 C2

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1C1C1C1C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C1

    C2-B

    C1

    350

    350 C1

    350

    700C2 C3

    550

    350

    C2-B

    550

    b) Bangunan rusak sedangGambar 1. Denah lantai 1.

    Analisis kapasitas seismik gedungdilakukan untuk lantai satu dalam arahtimur-barat, dimana salah satubangunan roboh k earah tersebut sepertiditunjukan dalam Foto 2. Dalamanalisis, dinding pengisi bata diabaikandalam perhitungan akan tetapi dindingdalam struktur rangka yang tingginyahanya sebagian terhadap tinggi kolom(spandrel wall) diperhitungkan untukmenentukan tinggi bersih kolom.Sebagai hasilnya, Gambar 2

    SN

  • Seminar Nasional SPI 2014

    114

    menunjukan kapasitas seismik keduabangunan tanpa pengaruh dindingpengisi bata. Hasil ini menunjukanbahwa kedua bangunan memilikikapasitas seismik yang hampir sama.Akan tetapi salah satu bangunan robohtotal, sedangkan bangunan yangdisampingnya, yang memiliki dindingbata dalam struktur rangka, dapatbertahan selama gempa. Hasil ini secarakasar menunjukan bahwa adanyakonstribusi dinding pengisi bata dalammenahan beban gempa.

    0.35

    0.30

    0.25

    0.20

    0.15

    0.10

    0.05

    0.00

    Stre

    ngt

    h in

    dex C

    3.53.02.52.01.51.00.50.0Ductility index F

    E0

    E-W direction RC frame without infill

    a) Bangunan roboh0.35

    0.30

    0.25

    0.20

    0.15

    0.10

    0.05

    0.00

    Stre

    ngt

    h in

    dex

    C

    3.53.02.52.01.51.00.50.0Ductility index F

    E0

    E-W direction RC frame without infill

    b) Bangunan rusak sedangGambar 2. Kapasitas seismikbangunan beton bertulang.

    3. STUDI EKSPERIMENTAL3.1 Benda UjiUntuk mengevaluasi konstribusidinding bata pada kapasitas seismikstruktur rangka, dilakukan serangkaianpengujian pada benda uji strukturrangka beton bertulang dengan dantanpa dinding bata.Empat model benda uji struktur rangkasatu bentang yang mewakili tipikal

    struktur pada bangunan beton bertulangyang telah diinvestigasi, dibuat denganskala 1/2,5. Model benda uji terdiri darisatu struktur rangka tanpa dinding bata(BF) dan tiga struktur rangka diisidengan dinding bata yang memilikitebal dan ukuran bata berbeda (IF_FB,IF_SBw/oFM dan IF_SB) sepertidijelaskan dalam Tabel 1. Data materialunsur-unsur membentuk sruktur bendauji ditunjukan dalam tabel 2.

    Tabel 1. Parameter model strukturModel

    benda uji KolomExperimental

    paramete