pseudo elastic

Pseudo ElasticMETHOD OF DESIGN FOR EARTHQUAKE- RESISTANT STRUCTURE

Yudhistira Santosa & Lia Agustina Untari

Handoko Wijoyo & Steviani Dewi Teddy

EVALUASI FAKTOR PENGALI PADA METODE DESAIN PSEUDO ELASTIS UNTUK BANGUNAN TIDAK

BERATURAN 6- DAN 10-LANTAI DENGAN VERTICAL SET-BACK 50% DI WILAYAH 2 DAN 6 PETA GEMPA

INDONESIA

Latar Belakang dan

Landasan Teori

Beam Side Sway Mechanism Partial Side Sway Mechanism

Desain Kapasitas Pseudo Elastis

Mekanisme Keruntuhan yang Aman

Universitas Kristen Petra Surabaya

Sejarah Faktor Pengali

Tom Paulay

Mekanisme Plastifikasi Tiap Lantai yang Disarankan Paulay

Rasio Paulay:


Tindrawati dan Juliana (1997)

Chandra dan Dhannyanto (2003)

Susanto dan Windy (2004)

Harryanto dan Tangguh (2004)

Sutejo dan Tingkir (2005)

Muljati et al. (2006)

Muljati dan Lumantarna (2008)

Susanto (2009)

Atmaja dan Wijoyo (2009) serta Buntoro dan Weliyanto (2009)

Sejarah Faktor Pengali (cont’d)


ekseks

intint1500th

T

Rn

RnfμCC

FP

Tplastis = 2,967 Telastis + 0,313

OK untuk bangunan beraturan

Rumus Akhir Tplastis dan FP


Sejarah FP pada Bangunan Tidak Beraturan

Bangunan dengan Coakan 40%

- Syndinata dan Wibowo (2010)

wilayah 2 : Pseudo Elastis NOT OK

- Oktavianus dan Laismana (2010)

wilayah 6 : Pseudo Elastis OK


Bangunan dengan Vertical Set-back 50%

- Goenawan dan Wijaya (2010)


- Lauwis dan Sujanto (2010)



Sejarah FP pada Bangunan Tidak Beraturan

C21 B69 C22 B70 C23 B71 C24 B72 C25

B56 B59 B62 B65 B68

C16 B52 C17 B53 C18 B54 C19 B55 C20

B39 B42 B45 B48 B51

C11 B35 C12 B36 C13 B37 C14 B38 C15

B22 B25 B28 B31 B34

C6 B18 C7 B19 C8 B20 C9 B21 C10

B5 B8 B11 B14 B17

C1 B1 C2 B2 C3 B3 C4 B4 C5

: Kolom Elastis

: Kolom Plastis

: Balok

Keterangan:

Letak Kolom Elastis

Sejarah Desain Pseudo Elastis pada Bangunan Tidak Beraturan dengan Vertical Set-Back 50% (cont’d)

Bagaimana kinerja bangunan tidak beraturan dengan

vertical set-back 50%, 6- dan 10-lantai di wilayah 2 dan 6

peta gempa Indonesia yang direncanakan secara Pseudo

Elastis?


Mengevaluasi ulang kinerja bangunan tidak beraturan 6-

dan 10-lantai dengan vertical set-back 50% di wilayah 2

dan 6 peta gempa Indonesia yang direncanakan secara

Pseudo Elastis


Bangunan I (6 lantai) Bangunan II (10 lantai)



Pengujian kinerja bangunan

• Analisis Statis Pushover Non-Linear

ETABS v9.0.7

• Analisis Dinamis Time History Non-Linear

RUAUMOKO 3D

Data Bangunan I Bangunan II Jumlah Lantai 6 lantai 10 lantai

Luas Bangunan 3072 mm2 5632 mm2

Tinggi Bangunan

6 tingkat, 21 m 10 tingkat, 35 m

Tinggi Antartingkat

3,5 m 3,5 m

Balok Induk 350 x 550 mm2 400 x 600 mm2 Balok Anak 300 x 400 mm2 300 x 450 mm2

Kolom Non VSB

pojok Non VSB

luar VSB pojok

& luar VSB

tengah Non VSB

pojok Non VSB

luar VSB pojok

& luar VSB

tengah

Lantai 1 400 x 400 400 x 400 550 x 550 450 x 450 400 x 400 400 x 400 650 x 650 600 x 600

Lantai 2 Lantai 3

500 x 500 400 x 400 400 x 400 400 x 400 600 x 600 550 x 550 Lantai 4 Lantai 5

500 x 500 350 x 350 550 x 550 450 x 450Lantai 6 Lantai 7 550 x 550 450 x 450Lantai 8 500 x 500 350 x 350Lantai 9

500 x 500 350 x 350Lantai 10

Telastis 1,2511 detik 1,7498 detik

Data Struktur Bangunan Wilayah 2

Data Struktur Bangunan Wilayah 6Data Bangunan I Bangunan II

Jumlah Lantai 6 lantai 10 lantaiLuas Bangunan 3072 mm2 5632 mm2

Tinggi Bangunan

6 tingkat, 21 m 10 tingkat, 35 m

Tinggi Antartingkat

3,5 m 3,5 m

Balok Induk 400 x 650 mm2 400 x 650 mm2

Balok Anak 300 x 400 mm2 300 x 450 mm2

KolomNon VSB

pojokNon

VSB luar

VSB pojok &

luar

VSB tengah

Non VSB pojok

Non VSB luar

VSB pojok &

luar

VSB tengah

Lantai 1600 x 600

500 x 500

750 x 750

600 x 600450 x 450

450 x 450

850 x 850

600 x 600Lantai 2Lantai 3

750 x 750

600 x 600450 x 450

450 x 450

750 x 750


750 x 750

600 x 600 700 x 700


650 x 650


600 x 600

400 x 400Lantai 10

Telastis 0,7384 detik 1,463 detik

Desain Kolom Interior

Desain Balok

Pengujian Kinerja Bangunan

PerhitunganFaktor Pengali

Desain Kolom Eksterior

Analisis statis Pushover dengan

ETABS v9.0.7

Analisis dinamis Time Historydengan

RUAUMOKO 3D

Evaluasi Kinerja Bangunan

Pseudo Elastis

Flowchart Desain

Faktor-faktor yang Perlu Diperhatikan

dalam Desain dengan Metode Pseudo

Elastis


Faktor Pengali Prediksi Awal yang Tidak Akurat


BangunanFP prediksi

awalFP aktual

% Selisih

FP

Penelitian

sebelumnya

di wilayah 2

PE2- 6Bangunan Atas 1,652 2,529 53,087%

Bangunan Bawah 1,684 3,091 83,551%

PE2-

10

Bangunan Atas 1,694 2,399 41,617%

Bangunan Bawah 1,735 2,744 58,156%

Penelitian

sebelumnya

di wilayah 6

PE6- 6Bangunan Atas 2,060 2,390 16,019%

Bangunan Bawah 2,491 2,959 18,788%

PE6-

10

Bangunan Atas 1,675 2,126 26,925%

Bangunan Bawah 1,693 2,255 33,196%

Faktor Pengali Prediksi Awal yang Tidak Akurat (cont’d)


Contoh PE2-6:Tplastis regresi awal = 4,025 s

CT = 0,124

Tplastis aktual = 2,7174 s

CT = 0,184

Selisih nilai CT = 48%

Pola Pembebanan Pushover

• Penelitian sebelumnya mode 1 saja

• Penelitian ini semua mode


PE2-6 PE2-10 PE6-6 PE6-10

Modal participating factor mode 1

53,70 30,67 34,53 57,20

Tulangan Balok yang Terpasang

C21 B69 C22 B70 C23 B71 C24 B72 C25

B56 B59 B62 B65 B68

C16 B52 C17 B53 C18 B54 C19 B55 C20

B39 B42 B45 B48 B51

C11 B35 C12 B36 C13 B37 C14 B38 C15

B22 B25 B28 B31 B34

C6 B18 C7 B19 C8 B20 C9 B21 C10

B5 B8 B11 B14 B17

C1 B1 C2 B2 C3 B3 C4 B4 C5

: Kolom Elastis

: Kolom Plastis

: Balok

Keterangan:

Pembulatan Tulangan Balok yang Merangka pada Kolom C8 Lantai 4 PE2-10 Penelitian Terdahulu

Balok LokasiTulangan Terhitung Penyamaan

Tulangan Tumpuan Grouping

T. Kiri T. Kanan T. Kiri T. Kanan T. Kiri T. Kanan

B19Atas 14D16 12D16 14D16 14D16 14D16 14D16

Bawah 7D16 6D16 7D16 7D16 7D16 7D16

B20Atas 12D16 14D16 14D16 14D16 14D16 14D16

Bawah 6D16 7D16 7D16 7D16 7D16 7D16

B11Atas 5D16 11D16 11D16 11D16 12D16 12D16

Bawah 4D16 6D16 6D16 6D16 6D16 6D16

B28Atas 13D16 9D16 13D16 13D16 14D16 14D16

Bawah 7D16 5D16 7D16 7D16 7D16 7D16

: Ujung balok yang merangka pada kolom C8

Pembulatan Tulangan Balok yang Merangka pada Kolom C8 Lantai 4 PE6-10 Penelitian Terdahulu

Balok yang Merangka

pada kolom C8

Lokasi

Tulangan Hasil Perhitungan

Penyamaan T.Kiri dan T.Kanan

Tulangan Hasil Grouping

T.Kiri T.Kanan T.Kiri T.Kanan T.Kiri T.Kanan

B11Atas 6D19 11D19 11D19 11D19 12D19 12D19

Bawah 3D19 6D19 6D19 6D19 6D19 6D19

B19Atas 13D19 12D19 13D19 13D19 14D19 14D19

Bawah 7D19 6D19 7D19 7D19 8D19 8D19

B20Atas 12D19 13D19 13D19 13D19 14D19 14D19

Bawah 6D19 7D19 7D19 7D19 8D19 8D19

B28Atas 13D19 8D19 13D19 13D19 14D19 14D19

Bawah 7D19 4D19 7D19 7D19 8D19 8D19: Ujung balok yang merangka pada kolom C8

Kuat Lebih pada Balok Akibat Strain Hardening


Hasil dan Analisis

Perbandingan Displacement dan Drift Ratio PE2–6

0 0.1 0.2 0.30

1

2

3

4

5

6

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50

Displacement pada Kolom B2 (m)

LANTAI

0 0.01 0.02 0.03 0.040

1

2

3

4

5

6

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50

Drift Ratio

LANTAI



0 0.2 0.4 0.60

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50


LANTAI

0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.0250

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50

Drift Ratio



0 0.1 0.2 0.30

1

2

3

4

5

6

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50


LANTAI

0 0.01 0.02 0.03 0.040

1

2

3

4

5

6

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50

Drift Ratio

LANTAI



0 0.2 0.4 0.6 0.80

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50


LANTAI

0.00 0.01 0.02 0.030

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PO 1000

TH 1000

PO 500

TH 500

PO 200

TH 200

PO 50

TH 50

Drift Ratio


Portal yang Ditinjau

Lokasi Sendi Plastis

Evaluasi Tingkat Kinerja

Matrix Performance Bangunan PE2–6 dan PE2–10 Berdasarkan Drift

PeriodeUlang(tahun)

StrukturBangunan

Performance Level

ServiceabilityDamage Control

Safety Unacceptable

Limit State Limit State Limit State Limit State

PO TH PO TH PO TH PO TH

50PE2–6 0,48 0,62

PE2–10 0,46 0,76

200PE2–6 0,86 1,08

PE2–10 1,13 1,29

500PE2–6 1,56 1,35

PE2–10 1,48 1,50

1000PE2–6 1,96 1,65

PE2–10 1,94 1,79

Drift Maksimum0,5 1 2 > 2

(%)

: standard Asian Concrete Model Code (ACMC, 2001)

Matrix Performance Bangunan PE2–6 dan PE2–10 Berdasarkan Damage Index Kolom Elastis

Performance Level

Periode StrukturFirst Yield


Safety Unacceptable

Ulang Bangunan Limit State Limit State Limit State Limit State

(tahun) PO TH PO TH PO TH PO TH PO TH

50PE2–6

PE2–10

200PE2–6 0,012

PE2–10 0,001

500PE2–6 O 0,027

PE2–10 0,071

1000PE2–6 O 0,049

PE2–10 0,157Damage Index

< 0,1 0,1 - 0,25 0,25 - 0,4 0,4 - 1 > 1Maksimum

O : berada pada kisaran nilai tersebut: standard Asian Concrete Model Code (ACMC, 2001)

Matrix Performance Bangunan PE2–6 dan PE2–10 Berdasarkan Damage Index Balok

Performance Level

Periode Struktur

First Yield


Safety Unacceptable



50PE2–6 O 0,04

PE2–10 O 0,138

200PE2–6 0,097 O

PE2–10 O 0,29

500PE2–6 O 0,138

PE2–10 O 0,487

1000PE2–6 O 0,242

PE2–10 O 0,631

Damage Index< 0,1 0,1 - 0,25 0,25 - 0,4 0,4 - 1 > 1

Maksimum

O : berada pada kisaran nilai tersebut

: standard Asian Concrete Model Code (ACMC, 2001)

Matrix Performance Bangunan PE2–6 dan PE2–10 Berdasarkan Damage Index Kolom Plastis

Performance Level

Periode StrukturFirst Yield


Safety Unacceptable



50PE2–6

PE2–10

200PE2–6 O 0,017

PE2–10 O 0,092

500PE2–6 O 0,182

PE2–10 O 0,148

1000PE2–6 0,153 O

PE2–10 O 0,535Damage Index

< 0,1 0,1 - 0,25 0,25 - 0,4 0,4 - 1 > 1Maksimum


Matrix Performance Bangunan PE6–6 dan PE6-10 Berdasarkan Drift

PeriodeUlang(tahun)

StrukturBangunan

Performance Level

ServiceabilityLimit State

Damage Control

Limit State

SafetyLimit State

UnacceptableLimit State

PO TH PO TH PO TH PO TH

50PE6–6 0,45 0,62

PE6–10 0,87 1,05

200PE6–6 0,81 1,17

PE6–10 1,52 1,51

500PE6–6 1,07 1,6

PE6–10 2,37 2,05

1000PE6–6 1,96 2,07

PE6–10 2,76 2,29

Drift Maksimum (%) 0,5 1 2 > 2

: Standard Asian Concrete Model Code (ACMC, 2001)

Matrix Performance Bangunan PE6–6 dan PE6–10 Berdasarkan Damage Index Balok

PeriodeUlang(tahun)

StrukturBangunan

Performance Level

First YieldServiceability

Limit State

Damage Control

Limit State

SafetyLimit State


PO TH PO TH PO TH PO TH PO TH

50PE6–6 O 0,082

PE6–10 O 0,073

200PE6–6 O 0,179PE6–10 O 0,181

500PE6–6 O 0,312

PE6–10 O 0,312

1000PE6–6 O 0,473

PE6–10 O 0,465

Max. Damage Index < 0,1 0,1 - 0,25 0,25 - 0,4 0,4 - 1 > 1

O : berada pada kisaran nilai tersebut: Standard Asian Concrete Model Code (ACMC, 2001)

Matrix Performance Bangunan PE6–6 dan PE6–10 Berdasarkan Damage Index Kolom Elastis

PeriodeUlang(tahun)

StrukturBangunan

Performance Level

First YieldServiceability

Limit State

Damage Control

Limit State

SafetyLimit State


PO TH PO TH PO TH PO TH PO TH

50PE6–6

PE6–10

200PE6–6

PE6–10

500PE6–6

PE6–10

1000PE6–6 0,051

PE6–10 O 0,046

Max. Damage Index < 0,1 0,1 - 0,25 0,25 - 0,4 0,4 - 1 > 1

O : berada pada kisaran nilai tersebut

: Standard Asian Concrete Model Code (ACMC, 2001)

Matrix Performance Bangunan PE6–6 dan PE6–10 Berdasarkan Damage Index Kolom Plastis

Performance LevelPeriode Struktur

First YieldService-ability

Limit State

Damage Control

Limit State

SafetyLimit State

UnacceptableLimit StateUlang Bangunan


50PE6–6 0,03PE6–10

200PE6–6 0,115

PE6–10 O 0,065

500PE6–6 O 0,144

PE6–10 O 0,029

1000PE6–6 O 0,302

PE6–10 0,1 O

Max. Damage Index < 0,1 0,1 - 0,25 0,25 - 0,4 0,4 - 1 > 1


Perbandingan Penelitian Ini dengan Penelitian Sebelumnya

Perbandingan Nilai Tplastis Regresi dan Tplastis Aktual Bangunan dengan Vertical Set-Back 50%

BangunanTelastis

(detik)Tplastis regresi

(detik)Tplastis aktual

(detik)

Penelitian iniPE2- 6 1,2511 4,0250 2,1930

PE2- 10 1,7498 5,5046 3,2680

Penelitian sejenis di wilayah 6

PE6- 6 0,7384 2,504 2,074

PE6- 10 1,463 4,6537 3,480

Goenawan dan Wijaya (2010)

PE2- 6 1,2511 4,0250 2,7174

PE2- 10 1,7498 5,5046 4

Lauwis dan Sujanto (2010)

PE6- 6 0,8015 2,6911 2,3342

PE6- 10 1,463 4,6537 3,7549

Nilai FP Prediksi Awal dan FP Aktual

BangunanFP

Prediksi Awal

FP Aktual

% Selisih FP

Wilayah 2

PE2- 6Bangunan Atas 1,652 3,174 92,131%

Bangunan Bawah 1,684 4,127 145,071%

PE2- 10Bangunan Atas 1,694 2,976 75,679%

Bangunan Bawah 1,735 3,571 105,821%

Wilayah 6

PE6- 6Bangunan Atas 2,182 2,676 22,64%

Bangunan Bawah 2,502 3,268 30,616%

PE6- 10Bangunan Atas 1,675 2,311 37,954%

Bangunan Bawah 1,693 2,484 46,728%

Grafik Perbandingan Tplastis Regresi Awal dan Tplastis Aktual

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

1

2

3

4

5

6

f(x) = 1.38813513432002 x + 0.948376147681745R² = 0.671640195021791

f(x) = 2.96700000000002 x + 0.312999999999991

Perbandingan Tplastis Regresi Awal dan Tplastis Aktual

Periode Plastis Regresi

Linear (Periode Plastis Regresi)

Periode Plastis Aktual

Linear (Periode Plastis Aktual)

Telastis

Tp

las

tis


Diskusi, Kesimpulan, dan Saran


Diskusi

1. Kesalahan Teknis

Faktor Pengali

Fixed-End Moment

Perhitungan Mbalance pada input-an RUAUMOKO

3D menggunakan fs = 1,25 x fy

2. Faktor Pengali lebih sensitif pada bangunan earthquake-dominant

(wilayah 6)


3. Kolom elastis pada metode Pseudo elastis sangat sensitif

terhadap pembulatan jumlah tulangan balok.

Agar lebih aman disarankan menggunakan metode Partial

Capacity Design sesuai SNI 03-2847-1992 untuk mendesain

kolom elastis.

Diskusi


Kesimpulan1. Desain Pseudo Elastis pada bangunan tidak beraturan dengan

vertical set-back 50% telah memenuhi pola keruntuhan ”partial

side sway mechanism” untuk periode ulang 50, 200, dan 500

tahun pada keempat bangunan. Pada periode ulang 1000 tahun

analisis pushover tidak memenuhi pola keruntuhan yang

diharapkan hanya pada PE6-10. Untuk analisis time history

dengan periode ulang 1000 tahun, keempat bangunan tidak

memenuhi pola keruntuhan yang diharapkan.


2. Desain dengan metode Pseudo Elastis sangat sensitif terhadap

pembulatan jumlah tulangan balok.

3. Faktor Pengali prediksi awal berbeda jauh dengan Faktor Pengali

aktual.


Kesimpulan

Saran

1. Desain dengan metode Partial Capacity Design:

kolom plastis Pseudo Elastis

kolom elastis Capacity Design (SNI 03-2847-1992)

2. Jika ingin tetap menggunakan metode desain Pseudo

Elastis, disarankan untuk mengkaji ulang rumusan FP

maupun rumusan Tplastis regresi awal untuk bangunan tidak

beraturanUniversitas Kristen Petra Surabaya

Thank You!


Tindrawati dan Juliana (1997)

- meninjau portal 2D

- menggunakan momen dalam rumusan ps.



Chandra dan Dhannyanto (2003),

- desain bangunan secara 3D.

- memodifikasi agar FP tidak tergantung pada

peraturan yang berlaku saat itu.

- menyarankan hanya kolom eksterior saja yang

berperilaku elastis setelah terkena gempa uji.



Gempa yang ditargetkan

Kolom interior, boleh terbentuk sendi plastis

Balok boleh terbentuk sendi plastis

Kolom eksterior, harus tetap elastis



Susanto dan Windy (2004), • meneliti dengan menggunakan gempa target 100,

200, 500, dan 1000 tahun.

• menyarankan agar memakai gempa target

dengan periode ulang 100 tahun sebagai acuan

dalam perencanaan Pseudo Elastis



Harryanto dan Tangguh (2004)

- memasukkan pengaruh daktilitas (μ) bangunan.

- menyatakan perbandingan CT dan C500 dengan

perbandingan PGAT dan PGA500.



Sutejo dan Tingkir (2005):

- memperhitungkan overstrength factor 1,6.

- mengunakan gempa target dengan periode

ulang 500 tahun, sehingga PGAT = PGA500th.



Muljati et al (2006):

- mengganti menjadi

- mengikutsertakan Tplastis pada rumusan FP yang

diperoleh dengan menggunakan Momen Inersia

Cracked (Icr).

500th

T

PGA

PGA500th

T

C

C



Muljati dan Lumantarna (2008)

mendapatkan nilai CT dengan mencari hubungan

antara periode plastis (Tplastis) dan periode elastis

(Telastis) bangunan regresi.



Susanto (2009)

- menyelidiki CT dari response spectrum plastis.

- CT yang dihasilkan dari response spectrum plastis dengan

menggunakan Teffective tidak jauh berbeda dengan CT yang

dihasilkan dari response spectrum elastis dengan

menggunakan Tplastis



Atmaja dan Wijoyo (2009) serta Buntoro dan

Weliyanto (2009) melakukan uji validitas terhadap

rumusan FP dan hubungan regresi antara Telastis dan

Tplastis.

ekseks

intint1500th

T

Rn

RnfμCC

FP

Tplastis = 2,967 Telastis + 0,313

OK untuk bangunan beraturan



pseudo elastic

Documents

pseudo elastis not ok

disarankan paulay rasio

tingkir 2005muljati

6 peta gempa indonesia

linear etabs v9

35 m tinggi antartingkat

kolom elastis

vertical set