Abstrak Perkembangan disain struktur bangunan tahan gempa menggunakan konsep Performance Based Design atau analisis berbasis kinerja adalah konsep desain struktur bangunan gedung di mana kegagalan dapat didesain terjadi pada level dan pola tertentu sesuai tingkat kerusakan yang diinginkan. Dalam penerapan konsep Performance Based Design digunakan metode perhitungan perpindahan langsung atau Direct Displacement Based Design DDBD. Pada penelitian ini struktur gedung merupakan konstruksi beton bertulang dengan pola denah yang beraturan di mana keseluruhan tipe struktur A0, B1, B2, dan B3 yang didesain menggunakan sistem ganda pada arah sumbu kuat x dan sistem rangka pada arah sumbu lemah y. Struktur A0 merupakan struktur dasar yang menjadi pembanding terhadap ketidak beraturan vertikal kekakuan tingkat lunak yang didesain pada Struktur B1, B2, dan B3. Evaluasi hasil kinerja dan asesmen menggunakan metode ATC–40 diketahui bahwa, untuk keseluruhan tipe struktur A0, B1, B2, dan B3 pada arah x dan y berada pada level kinerja Immediate Occupancy IO dan termasuk dalam kategori daktilitas penuh full ductility. Hasil perbandingan nilai drift pada arah sumbu x pada sistem ganda diketahui bahwa semua tipe struktur nilainya tidak melebihi design drift limit, sedangkan hasil perbandingan nilai drift pada arah sumbu y pada sistem rangka diketahui bahwa struktur B1 dan B2 memiliki nilai drift yang melebihi design drift limit. Kata kunci perilaku, ketidakberaturan vertikal, analisis berbasis kinerja Abstract The development of earthquake-resistant building structural designs using the concept of Performance-based design or performance-based analysis is the design concept of building structures where failure can be designed to occur at a certain level and pattern according to the level of damage. The implementation of the concept of Performance-based design use the method of calculating direct displacement or Direct Displacement Based Design DDBD. Therefore, the building structure is a reinforced concrete construction with a regular floor plan where all types of structures A0, B1, B2, and B3 are designed using a dual system on the strong axis x and the frame system on the weak axis y. The structure A0 is the basic structure which is a comparison to the vertical irregularity of soft stiffness designed in Structures B1, B2, and B3. Evaluation of performance results and assessment using the ATC-40 method indicate for all types of structures A0, B1, B2, and B3 in the X and Y directions are at the level of performance of Immediate Occupancy IO and are included in the full ductility category. The results of the comparison of drift values in the x direction of the dual system show that all types of structures do not exceed the design drift limit. Meanwhile, the results of the comparison of drift values in the y direction of the frame system show that the structures B1 and B2 have drift values that exceed the design drift limit. Keywords behavior, vertical irregularity, performance-based analysis Discover the world's research25+ million members160+ million publication billion citationsJoin for free Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata PERILAKU STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT KETIDAK BERATURAN VERTIKAL KEKAKUAN TINGKAT LUNAK DENGAN ANALISIS BERBASIS KINERJA Arbain Tata Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Khairun Jln. Pertamina Gambesi Ternate 55281 Indonesia email DOI Received January 2021 / Revised March 2021 / Accepted May 2021 Abstrak Perkembangan disain struktur bangunan tahan gempa menggunakan konsep Performance Based Design atau analisis berbasis kinerja adalah konsep desain struktur bangunan gedung di mana kegagalan dapat didesain terjadi pada level dan pola tertentu sesuai tingkat kerusakan yang diinginkan. Dalam penerapan konsep Performance Based Design digunakan metode perhitungan perpindahan langsung atau Direct Displacement Based Design DDBD. Pada penelitian ini struktur gedung merupakan konstruksi beton bertulang dengan pola denah yang beraturan di mana keseluruhan tipe struktur A0, B1, B2, dan B3 yang didesain menggunakan sistem ganda pada arah sumbu kuat x dan sistem rangka pada arah sumbu lemah y. Struktur A0 merupakan struktur dasar yang menjadi pembanding terhadap ketidak beraturan vertikal kekakuan tingkat lunak yang didesain pada Struktur B1, B2, dan B3. Evaluasi hasil kinerja dan asesmen menggunakan metode ATC–40 diketahui bahwa, untuk keseluruhan tipe struktur A0, B1, B2, dan B3 pada arah x dan y berada pada level kinerja Immediate Occupancy IO dan termasuk dalam kategori daktilitas penuh full ductility. Hasil perbandingan nilai drift pada arah sumbu x pada sistem ganda diketahui bahwa semua tipe struktur nilainya tidak melebihi design drift limit, sedangkan hasil perbandingan nilai drift pada arah sumbu y pada sistem rangka diketahui bahwa struktur B1 dan B2 memiliki nilai drift yang melebihi design drift limit. Kata kunci perilaku, ketidakberaturan vertikal, analisis berbasis kinerja Abstract The development of earthquake-resistant building structural designs using the concept of Performance-based design or performance-based analysis is the design concept of building structures where failure can be designed to occur at a certain level and pattern according to the level of damage. The implementation of the concept of Performance-based design use the method of calculating direct displacement or Direct Displacement Based Design DDBD. Therefore, the building structure is a reinforced concrete construction with a regular floor plan where all types of structures A0, B1, B2, and B3 are designed using a dual system on the strong axis x and the frame system on the weak axis y. The structure A0 is the basic structure which is a comparison to the vertical irregularity of soft stiffness designed in Structures B1, B2, and B3. Evaluation of performance results and assessment using the ATC-40 method indicate for all types of structures A0, B1, B2, and B3 in the X and Y directions are at the level of performance of Immediate Occupancy IO and are included in the full Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata ductility category. The results of the comparison of drift values in the x direction of the dual system show that all types of structures do not exceed the design drift limit. Meanwhile, the results of the comparison of drift values in the y direction of the frame system show that the structures B1 and B2 have drift values that exceed the design drift limit. Keywords behavior, vertical irregularity, performance-based analysis 1. Latar Belakang Indonesia merupakan suatu negara yang perkembangan penduduknya begitu pesat, sehingga dengan perkembangan penduduk yang begitu pesat akan membutuhkan ruang tinggal serta fasilitas penunjang hidup dan aktifitas kegiatan perekonomian yang terpadu Resti Oktaviani, 2016. Sejalan dengan perkembangan ekonomi dan tuntutan mengenai bangunan gedung yang bisa memenuhi kebutuhan masyarakat di perkotaan, melahirkan ide yang mana bahwa bangunan gedung tidak hanya berfungsi sebagai tempat tinggal ataupun perkantoran saja, suatu bangunan gedung dengan fungsi yang beragam lebih tepat untuk mengakomodir berbagai kegiatan khususnya di perkotaan. Gedung dengan fungsi yang beragam dapat mengakibatkan ketidakberaturan struktur vertikal dan horisontal yang mana ketidakberaturan struktur yang sering terjadi akibat dari pemenuhan kebutuhan ruang bangunan gedung yaitu ketidak beraturan vertikal kekakuan tingkat lunak. Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak didefinisikan ada jika terdapat suatu tingkat di mana kekakuan lateralnya kurang dari 70% kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang 80% kekakuan rata-rata 3 tingkat di atasnya ACI-318, 2014. Pada dasarnya, metode desain struktur beton terbagi menjadi dua, yaitu metode tegangan kerja working stress method yang berbasis teori elastis dan metode kekuatan ultimit ultimate strength method A, Imran and Imron, 2018, namun seiring perkembangan ilmu pengetahuan di dunia konstruksi dan bahan material maka yang terbaru saat ini adalah konsep desain gempa berbasis kinerja performance based design di mana daktailitas, kapasitas deformasi dan kapasitas beban pada deformasi yang besar menjadi parameternya Cimellaro, Giovine and Lopez-Garcia, 2014. Selain itu, Indonesia sendiri merupakan negara yang berada di wilayah jalur gempa pasifik Circum Pasific Earthquake Belt dan jalur gempa asia Trans Asiatic Earthquake Belt sehingga sangat berpotensi untuk mengalami gempa, karena itu Indonesia termasuk dalam jalur cincin api Pasifik Ring of Fire Hakim, Alama and Ashour, 2014. Cincin api Pasifik merupakan rangkaian gunung aktif di dunia yang menyebabkan Indonesia mengalami frekuensi gempa yang cukup sering, hal ini menegaskan pentingnya tinjauan beban gempa rencana dalam perencanaan desain struktur sebagai antisipasi apabila terjadi gempa Hamidia, Filiatrault and Aref, 2015. Analisis non linier pushover ATC 40, 1997 merupakan salah satu komponen performance based design yang menjadi sarana dalam mencari kapasitas dari suatu struktur. Dasar dari analisis pushover sebenarnya sangat sederhana yaitu memberikan pola beban tertentu dalam arah lateral yang ditingkatkan secara bertahap pada suatu struktur sampai struktur tersebut mencapai target displacement tertentu atau mencapai pola keruntuhan tertentu. Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata Dari hasil analisis tersebut dapat diketahui nilai gaya geser dasar untuk perpindahan lantai atap tertentu Hakim, Alama and Ashour, 2014; Saleemuddin and Sangle, 2017; Tafakori, Pourzeynali and Estekanchi, 2017; Narayan et al., 2018; Mirjalili and Rofooei, 2020. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan pola denah yang beraturan di mana keseluruhan tipe struktur A0, B1,B2, dan B3 yang didesain menggunakan sistem ganda pada arah x - x dan sistem rangka pada arah y - y. Struktur A0 merupakan struktur dasar yang menjadi pembanding terhadap ketidakberaturan vertikal kekakuan tingkat lunak yang didesain pada Struktur B1, B2, dan B3. Ketidakberaturan vertikal kekakuan tingkat lunak didefinisikan ada pada struktur B1, B2, dan B3 jika terdapat suatu tingkat yang kekakuan lateralnya kurang dari 70% kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekakuan rata – rata tiga tingkat diatasnya dengan lokasi di gempa di wilayah Lilik Hendri Suryo Anom, Wibowo Wibowo, 2013. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui perilaku struktur dengan ketidakberaturan vertikal kekakuan tingkat lunak untuk menunjukkan kurva kapasitas, hubungan base shear dengan displacement pada kurva pushover sebagai tahapan perilaku struktur saat terjadi gaya geser dasar pada level tertentu serta performance point Kalkan and Kunnath, 2006; Filiatrault and Sullivan, 2014; Hakim, Alama and Ashour, 2014; Pangemanan and Mantiri, 2017; A, Imran and Imron, 2018; Fajfar, 2018; Saedi-Daryan, Soleimani and Hasanzadeh, 2018. 2. Metode Penelitian Pada penelitian ini dilakukan dengan pemodelan pada 2 jenis struktur bangunan yaitu struktur bangunan dasar A0 beraturan dan struktur bangunan dengan ketidak beraturan lateral tingkat lunak B1, B2, dan B3. Struktur bangunan dasar A0 akan menjadi pembanding terhadap struktur bangunan dengan ketidakberaturan lateral tingkat lunak bangunan yang lain seperti pada Gambar 3, dengan pendekatan kuantitatif yang merupakan hasil analisis struktur gedung dengan menggunakan Finite Element. + Model struktur gedung A0 b. Model struktur gedung B1 Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata + Model struktur gedung B2 d. Model struktur gedung B3 Gambar 1 Model struktur gedung A0, B1, B2, dan B3 Analisis pembebanan dengan beban mati, hidup dan gempa wilayah Ternate. Adapun sumber data yang digunakan adalah fungsi bangunan berupa perkantoran, tinggi bangunan masing-masing Struktur A0 adalah 96 m, Struktur B1, B2, dan B3 sebesar 105 m. Tinggi lantai tipikal adalah 4 m, tinggi lantai kekakuan tingkat lunak adalah 7 m. Sistem struktur merupakan Sistem Ganda arah sumbu x dan SRMK arah sumbu y. Mutu beton fc’ 35 MPa, Mutu baja fy 420 MPa Kalkan and Kunnath, 2006; Budiono, 2016; Zeng et al., 2016; Sulthan, 2017; Vafaei and Alih, 2018. 400 800 800 800 400XY600 600 600 6002400400 800600 6002400800 800 800 800 8005600A B CD E12345678600B7 B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B1 B1 B1 B1 B1B1 B1 B1 B1 B1B1 B1 B1 B1 B1B1 B1 B1 B1 B1B1 B1 B1 B1 B1B1 B1 B1 B1 B1B1 B1 B1 B1 B1400600B2 B2 B2 B2B2 B2 B2 B2SW B2 B2 SWB2 B2 B2 B2B2 B2 B2 B2SW B2 B2 SWB2 B2 B2 B2B2 B2 B2 B2B2B2B7 B7 B7 B7B7 B7 B7B3B3 B3 B3 B3 B3B3 B3 B3 B3 B3B3 B3 B3 B3 B3B3 B3 B3 B3 B3800800800B4 B4 B4 B4B4 B4B4 B4 B4 B4B4 B4 B4 B4B4 B4B4 B4 B4 B4B4 B4 B4 B4B3 B3 B3 B3 B3B3 B3 B3 B3600 600 600 6002400400 800 800 800 400 400 800600 6002400800 800 800 800 8005600A B CD E123B7B7 B7 B7 B7B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B3 B3 B3 B3 B340045678XY600 600B4 B4 B4 B4SW SWSW SWB2B2B7 B7 B7 B7B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B7 B7 B7600 600 600 6002400400 800 800 800 400 400 800600 6002400800 800 800B6 B6 B6 B6B6 B6B6 B6 B6 B6B6 B6 B6 B6B6 B6B6 B6 B6 B6B6 B6 B6 B6B5 B5 B5 B5 B5B5 B5 B5 B5 B5B5 B5 B5 B5 B5B5 B5 B5 B5 B5B5 B5 B5 B5 B5B5 B5 B5 B5 B5800 8005600A B CD E12345678XY600 600B6 B6 B6 B6SW SWSW SWB2B2B7 B7 B7 B7B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B7 B7 B7B7 B7 B7 B7B5 B5 B5 B5 B5400B3800800800Gambar 2 Denah struktur bangunan dasar A0, B1, B2, dan B3 Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata Tabel 1 Tebal pelat dan dimensi Struktur A0, B1, B2, dan B3 cm Gambar 3 Hubungan capacity curve dan demand ATC-40 Dasar dari prosedur Direct Displacement Based Design DDBD adalah struktur tidak didesain lagi dengan karakteristik elastik awal, akan tetapi struktur akan didesain dengan karakteristik inelastik struktur pada tingkat kinerja desain Pangemanan and Mantiri, 2017. Prosedur desain DDBD untuk sistem rangka 1. Desain perpindahan untuk sistem rangka ditentukan berdasarkan inelastik mode shape dan tinggi masing–masing lantai. Perhitungan nilai inelastik mode shape dihitung berdasarkan jumlah lantai rencana Untuk 1 Untuk 2 2. Desain perpindahan tingkat MDOF harus dikonversi kedalam sistem SDOF, di mana perpindahan maksimum merupakan ekuivalen dari desain perpindahan tingkat MDOF, sehingga dapat dihitung dengan persamaan 3 3. Massa efektif untuk sistem SDOF pada sistem rangka dihitung dengan menggunakan persamaan 4 4. Tinggi efektif yang setara dengan sistem SDOF dihitung dengan persamaan 5 Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata 5. Daktilitas perpindahan untuk sistem SDOF dapat dihitung dengan persamaan 6 Perpindahan leleh untuk sistem rangka ditentukan dengan karakteristik simpangan leleh yield drift pada rangka dan dapat dihitung dengan Persamaan 7 Simpangan leleh pada rangka untuk tingkat ke-i dipengaruhi dengan karakteristik geometri bangunan dan kekuatan elemen itu sendiri. Kekuatan elemen dipengaruhi oleh nilai regangan material, panjang balok, juga tinggi efektif balok. Rangka Beton 8 6. Nilai redaman viscous ekuivalen untuk sistem SDOF untuk frame beton bertulang dihitung dengan persamaan 9 7. Nilai periode efektif sistem berderajat kebebasan tunggal SDOF pada saat respon perpindahan puncak dengan redaman inelastis dari sistem dihitung dengan mengkonversi respon spektrum desain ke grafik spektra perpindahan dengan mengkonversi ke tingkat redaman viscous ekuivalen lalu pada grafik spektra perpindahan ditarik nilai perpindahan rencana sehingga nilai periode efektif sistem dapat diketahui. 10 11 8. Nilai kekakuan efektif bergantung pada nilai massa efektif dan periode efektif akan dihitung dengan persamaan 12 9. Setelah nilai kekakuan efektif dihitung, maka nilai desain gaya geser dasar dapat dihitung menggunakan persamaan 13 Prosedur desain DDBD untuk sistem ganda 1. Langkah pertama adalah menentukan proporsi gaya geser dasar yang akan diterima oleh rangka dan dinding geser dengan persamaan 14 15 2. Menentukan tinggi wall contraflexure 16 17 3. Menentukan profil perpindahan leleh dinding geser dapat digunakan persamaan Untuk , 18 Untuk , 19 Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata 4. Desain profil perpindahan rencana dapat dihitung dengan persamaan Jika maka, 20 Jika maka, 21 Nilai simpangan pada tinggi contraflexure harus dicek dengan nilai simpangan drift rencana, , pada Persamaan 21 harus dikoreksi dengan dikalikan faktor koreksi sesuai persamaan 22 22 5. Desain perpindahan SDOF Desain perpindahan tingkat MDOF harus dikonversi ke sistem SDOF di mana perpindahan maksimum merupakan ekuivalen dari desain perpindahan tingkat MDOF dengan persamaan 23 6. Tinggi efektif struktur yang setara dengan sistem SDOF dapat dihitung dengan persamaan 24 7. Massa efektif untuk sistem SDOF untuk sistem ganda dapat dihitung dengan persamaan 25 8. Redaman viscous ekuivalen equivalent viscous damping 26 27 9. Distribusi gaya geser dasar DDBD 28 Adapun hasil perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan metode DDBD didapatkan parameter nilai–nilai sebagai berikut Tabel 2 Parameter nilai metode DDBD sistem ganda arah x - x Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata Tabel 3 Parameter nilai metode DDBD sistem rangka arah y - y 3. Hasil dan Pembahasan Hasil analisis struktur bangunan Gedung dengan menggunakan metode DDBD dengan target kinerja Life Safety yaitu 0,02 batas drift diperoleh parameter nilai–nilai sebagai berikut Kurva kapasitas struktur Kurva kapasitas hasil dari analisis statik beban dorong menunjukkan hubungan antara gaya geser dasar base shear dan perpindahan atap akibat beban lateral yang diberikan pada struktur dengan pola pembebanan tertentu sampai pada kondisi ultimit atau target peralihan yang diharapkan. Gambar 4 Kurva kapasitas struktur A0, B1, B2, dan B3 arah x dan y Hasil dari kurva kapasitas ialah nilai duktilitas yang mana nilai duktilitas adalah rasio antar simpangan maksimum struktur gedung pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama didalam struktur Gedung. Tabel 4 Rekapitulasi nilai duktilitas arah x - x pada keseluruhan tipe struktur Displacement maksimum Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata Dari Tabel 4 dan Tabel 5, diketahui bahwa struktur bangunan Gedung A0, B1, B2 dan B3 pada arah x dan y dikategorikan dengan daktalitas penuh full ductility dengan nilai daktilitas lebih dari 3,00. Tabel 5 Rekapitulasi nilai duktilitas arah y - y pada keseluruhan tipe struktur Displacement maksimum Evaluasi kinerja Nilai kinerja struktur hasil desain akan dibandingkan dengan nilai kinerja struktur yang didesain diawal saat perhitungan dengan metode Direct Displacement Based Design DDBD. Metode Spektrum Kapasitas atau Capacity Spectrum ATC-40 secara default sudah built-in terdapat pada program ETABS Untuk mendapatkan performance point maka yang dibutuhkan terlebih dahulu yaitu harus memasukkan beberapa parameter yang dihitung sesuai dengan dokumen ATC-40. Adapun parameter yang dihitung yaitu Sedangkan untuk Structural Behavior Type sesuai dengan Tabel 9-3 ATC-40 digunakan tipe B, yang artinya struktur merupakan bangunan baru dan mempunyai long period response. Tabel 6 Rekapitulasi perilaku struktur desain berbasis kinerja Target Perpindahan Rencana DDBD m Performance Point Displacement ATC - 40 Target Perpindahan Rencana DDBD m Performance Point Displacement ATC -40 Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata Pada Tabel 6 dapat dilihat bahwa untuk masing masing arah pada Metode Spektrum Kapasitas ATC-40 menghasilkan nilai target perpindahan yang hampir mendekati dengan nilai rencana DDBD. Secara keseluruhan struktur berada pada level kinerja Immediate Occupancy IO. Dengan level kinerja desain Life Safety maka struktur belum mencapai target kinerja desain, tetapi mendekati nilai kinerja desain dengan level kinerja tercapai lebih tinggi dibanding rencana. Perbandingan Drift dan Displacement Nilai drift dan displacement aktual hasil analisa pushover digunakan untuk mengetahui perilaku struktur dengan ketidakberaturan vertikal yang didesain menggunakan analisis berbasis kinerja Direct Displacement Based Design DDBD, maka sesuai Priestley 2007, nilai drift desain dan hasil analisis non-linier pushover juga displacement profil desain dan hasil pushover perlu dibandingkan. Gambar 5 Grafik perbandingan drift struktur A0, B1, B2, dan B3 arah x dan y Gambar 5 Grafik Story Drift arah x-x memperlihatkan bahwa grafik drift result hasil dari analisis pushover untuk keseluruhan tipe struktur nilainya masih jauh dari grafik design drift limit, namun pada pertengahan tingkat dimulai dari lantai ke 12–24 nilai dari grafik drift result untuk keseluruhan tipe struktur melebihi nilai dari story drift design namun tidak melebihi nilai design drift limit yang berarti bahwa untuk masing-masing lantai masih berada dalam level kinerja Life Safety sesuai desain. Pada Grafik Story Drift arah y–y memperlihatkan bahwa grafik drift result hasil dari analisis pushover untuk struktur A0 pada lantai 5–10 melewati batas dari grafik story drift design namun masih berada dalam batas kinerja Life Safety karena belum melewati garis Drift Limit. Struktur B1 dan B2 terlihat bahwa drift result hasil analisis pushover melewati grafik design drift limit karena pengaruh ketidakberaturan vertikal tingkat lunak di mana kekakuan lateralnya kurang dari 70% tingkat diatasnya, di mana tinggi kolom antar lantai yang berbeda cukup signifikan antara lantai yang ditinjau dengan lantai di bawahnya. Namun berbeda dengan Struktur B3 di mana terdapat ketidakberaturan vertikal pada lantai bagian atas hasil dari nilai drift analisis pushover masih dalam batas design drift limit. Gambar 6 Grafik Displacement arah x-x, dapat diketahui bahwa nilai displacement untuk arah x-x pada Struktur B3 hasil analisis pushover nilainya yang paling mendekati serta lebih kecil dibandingkan dengan nilai displacement Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata rencana DDBD Struktur A0. Nilai dari Struktur B1 dibandingkan terhadap struktur B2 dan B3 memiliki nilai displacement terbesar serta lebih besar dibandingkan dengan nilai displacement rencana DDBD Struktur A0 pada lantai 1–20, namun pada lantai 21–24 diketahui bahwa nilai displacement Struktur B1 sudah lebih kecil dibandingkan struktur A0. Nilai dari Struktur B2 memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan nilai displacement rencana DDBD Struktur A0 pada lantai 1-18, namun lebih kecil dibanding struktur B1, akan tetapi diketahui pula bahwa nilai displacement yang terjadi pada Struktur B2 pada bagian atas bangunan yakni lantai 24 memiliki nilai paling kecil dibanding keseluruhan tipe struktur terhadap struktur A0. Terlihat struktur bangunan yang mempunyai ketidak beraturan kekakuan tingkat lunak tipe B1 akan menghasilkan gaya geser yang menyimpang dari struktur bangunan dasar A0 baik pada analisis Static Push-over maupun non linier time history analysis. Hai ini diakibatkan oleh sifat diskontinu didinding geser pada lantai yang lemah tersebut menyebakan adanya anomaly nilai geser sehingga memberi distraksi terhadap gaya geser lantai lainnya ada kemiripan dengan perilaku dari hasil analisis Budiono, 2016. 02468101214161820222400,5 11,5Displacement x-x Struktur A0, B1, B2 dan B3Displacement Pushover A0Displacement Design DDBD A0Displacement Pushover B1Displacement Pushover B2Displacement Pushover B3Gambar 6 Grafik perbandingan displacement dtruktur A0, B1, B2, dan B3 Grafik Displacement arah y–y, diketahui bahwa nilai displacement untuk arah y - y pada Struktur B1 hasil analisis pushover pada bagian lantai 4–10 lebih besar dibandingkan nilai displacement rencana DDBD Struktur A0, namun pada lantai 11–24 diketahui bahwa nilai Struktur B1 lebih kecil dibanding nilai Struktur A0, lihat Gambar 5. Dari gambar tersebut juga diketahui bahwa, untuk Struktur B2 dan B3, nilai aktual displacement yang terjadi lebih kecil dibanding struktur A0 dan nilai struktur B3 dibandingkan dengan keseluruhan tipe struktur memiliki nilai displacement yang paling kecil pada lantai teratas struktur bangunan. 4. Kesimpulan Perilaku struktur gedung bertingkat ketidak beraturan vertikal kekakuan tingkat lunak dengan analisis berbasis kinerja menunjukkan bahwa lantai satu memberikan respon yang paling berpengaruh pada bagian struktur sehingga Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata bagunan B1 paling menyimpang jika dibandingkan dengan bangunan dasar A0, memiliki nilai safety paling rendah jika dibandingkan dengan ketidak beraturan kekakuan tingkat lunak pada lantai di atas serta memiliki tingkat akurasi yang paling buruk jika dilakukan perbandingan antara metode push-over terhadap non linier time history analysis pada B2 dan B3. Hasil perbandingan nilai drift pada arah y–y sitem rangka menunjukkan hasil bahwa untuk struktur A0 pada lantai 5–10 melewati batas dari grafik story drift design namun masih berada dalam batas kinerja Life Safety karena belum melewati garis Drift Limit. Pada Struktur B1 dan B2 terlihat bahwa drift result hasil analisis pushover melewati grafik design drift limit karena pengaruh ketidakberaturan vertikal tingkat lunak di mana kekakuan lateralnya kurang dari 70% tingkat di atasnya di mana tinggi kolom antar lantai yang berbeda cukup signifikan antara lantai yang ditinjau dengan lantai di bawahnya, namun berbeda dengan Struktur B3 di mana terdapat ketidakberaturan vertikal pada lantai bagian atas hasil dari nilai drift analisis pushover masih dalam batas design drift limit. Hasil perbandingan nilai displacement pada arah x–x sistem ganda dan arah y–y sistem rangka untuk semua tipe struktur menunjukkan bahwa, displacement hasil analisis pushover nilainya lebih kecil dibanding dengan rencana DDBD untuk tiap tipe struktur yang didesain. Daftar Kepustakaan A, T., Imran and Imron, F, 2018. Evaluasi Kinerja Struktur Beton Gedung Fakultas Ekonomi Unkhair Dengan Analisis Pushover Atc-40. Jurnal Sipil Sains, 815, pp. 1–10. ACI-318, 2014. Building Code Requirements for Structural Concrete ACI 318S-14 and Commentary ACI 318SR-14. American Concrete Institute. Budiono, B, 2016. Perilaku Struktur Bangunan dengan Ketidakberaturan Vertikal Tingkat Lunak Berlebihan dan Massa Terhadap Beban Gempa. Jurnal Teknik Sipil ITB, 232, pp. 113–126, doi Cimellaro, G. P., Giovine, T. and Lopez-Garcia, D, 2014. Bidirectional Pushover Analysis of Irregular Structures. Journal of Structural Engineering, 1409, p. 04014059, doi Fajfar, P, 2018. Analysis in seismic provisions for buildings past, present and future The fifth Prof. Nicholas Ambraseys lecture. Bulletin of Earthquake Engineering, Springer Netherlands, doi Filiatrault, A. and Sullivan, T, 2014. Performance-based seismic design of nonstructural building components The next frontier of earthquake engineering. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 131, pp. 17–46, doi Hakim, R. A., Alama, M. S. and Ashour, S. A, 2014. Seismic Assessment of RC Building According to ATC 40, FEMA 356 and FEMA 440. Arabian Journal for Science and Engineering. 3911, pp. 7691–7699, doi Hamidia, M., Filiatrault, A. and Aref, A, 2015. Seismic Collapse Capacity–Based Evaluation and Design of Frame Buildings with Viscous Dampers Using Pushover Analysis. Journal of Structural Engineering, 1416, p. 04014153, doi Teras Jurnal, Vol 11, No 2, September 2021 P-ISSN 2088-0561 E-ISSN 2502-1680 Perilaku Struktur Gedung Bertingkat Ketidakberaturan Vertikal Kekakuan Tingkat Lunak Dengan Analisis Berbasis Kinerja – Arbain Tata Kalkan, E. and Kunnath, S. K, 2006. Adaptive Modal Combination Procedure for Nonlinear Static Analysis of Building Structures. Journal of Structural Engineering, 13211, pp. 1721–1731, doi Lilik Hendri Suryo Anom, Wibowo Wibowo, S. S, 2013. Analisis Kinerja Struktur Dengan Metode Performance Based Design Terhadap Gedung Ketidakberaturan Vertikal. Jurnal Online Matriks Teknik Sipil, 13, pp. 227–234, Available at article/view/74. Mirjalili, M. R. and Rofooei, F. R, 2020. Dynamic-Based Pushover Analysis for Two-Way Plan-Asymmetric Buildings under Bidirectional Seismic Excitation. Journal of Structural Engineering, 1463, p. 04019223, doi Narayan, S. et al, 2018. Collapse of Damaged Steel Building Frames because of Earthquakes. Journal of Performance of Constructed Facilities, 321, p. 04017128, doi Pangemanan, S. and Mantiri, H. G, 2017. Analisis Pushover Perilaku Seismik Struktur Bangunan Bertingkat Studi Kasus Bangunan Ruko. Prosiding Simposium II, 40September, pp. 978–979. Resti Oktaviani, S. S, 2016. Pengaruh Keberadaan Kawasan Kota Baru Lippo Karawaci Terhadap Perkembangan Fisik, Ekonomi, dan Sosial Pada Kawasan di Sekitarnya. Ruang Jurnal Perencanaan Wilayah dan Kota, 21, pp. 1–10, doi Saedi-Daryan, A., Soleimani, S. and Hasanzadeh, M, 2018. Extension of the Modal Pushover Analysis to Assess Structures Exposed to Blast Load. Journal of Engineering Mechanics, 1443, p. 04018006, doi Saleemuddin, M. Z. M. and Sangle, K. K, 2017. Seismic damage assessment of reinforced concrete structure using non-linear static analyses. KSCE Journal of Civil Engineering,214, Sulthan, F, 2017. Analisis Struktur Gedung Bertingkat Menggunakan Kombinasi Sistem Struktur Frame Tube Dan Waffle Slab. Prosiding Simposium II – UNIID, September, pp. 978–979. Available at Tafakori, E., Pourzeynali, S. and Estekanchi, H. E, 2017. Probabilistic seismic loss estimation via endurance time method. Earthquake Engineering and Engineering Vibration,161,pp. 233–245, doi Vafaei, M. and Alih, S. C, 2018. Seismic vulnerability of air traffic control towers. Natural Hazards. Springer Netherlands, 902, pp. 803–822, doi Zeng, X. et al, 2016. Application of the FEMA-P58 methodology for regional earthquake loss prediction. Natural Hazards. Springer Netherlands, 831, pp. 177–192, doi Copyright c Arbain Tata ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication. Fajfar PeterThe analysis of structures is a fundamental part of seismic design and assessment. It began more than a 100 years ago, when static analysis with lateral loads of about 10% of the weight of the structure was adopted in seismic regulations. For a long time seismic loads of this size remained in the majority of seismic codes worldwide. In the course of time, more advanced analysis procedures were implemented, taking into account the dynamics and nonlinear response of structures. In the future methods with explicit probabilistic considerations may be adopted as an option. In this paper, the development of seismic provisions as related to analysis is summarized, the present state is discussed, and possible further developments are are one of the critical infrastructures that play an essential role in managing natural disasters through receiving or sending aid and supplies. Air traffic control ATC towers are an inseparable part of each airport as the performance of airports depends on the functionality of their ATC towers. Many ATC towers have been designed and constructed based on older versions of modern seismic codes in which seismic design has followed a force-based design approach. This study addresses the seismic vulnerability of three in-service ATC towers which have been designed and constructed according to a force-based design concept. The height of the towers ranges from 24 to 52 m. Fragility curves have been used for the seismic vulnerability study of these towers. For the derivation of seismic fragility curves, 45 earthquake records were selected and classified into low, medium and high classes based on their ratio of peak ground acceleration PGA to peak ground velocity PGV. It was observed that records with a low PGA/PGV ratio imposed the highest level of damage to the towers. However, when towers were subjected to the records with a high PGA/PGV ratio, the damage intensity was not significant. Results indicated that the intensity of seismic-induced damage to the tallest tower was significantly more than that of the shortest tower. It was concluded that only the shortest tower could satisfy the expected seismic performance this paper, stiffness based damage index DI c is introduced and expressed as a simple formula based on nonlinear response got from nonlinear static procedures. It is useful because only once the pushover has to be performed for the inertia loads obtained from equivalent static method given in BIS 1893, to show the degree of damage of structure in question. It is employed to the damage assessment of example RC frames representing different structures. To extend DI c for different performance levels defined in FEMA 356, the damage values are related to drift based damage index. Results show that DI c agrees with drift damage values and is valuable tool for practical building collapses and casualties have been effectively controlled in the last two decades. However, earthquake-induced economic losses have continued to rise. Following the objective and procedure of next-generation performance-based seismic design, the economic loss prediction method proposed by FEMA-P58 is extended to regional earthquake loss prediction in this study. The engineering demand parameters EDPs for a large number of buildings within a region are efficiently obtained through nonlinear time history analysis THA using multi-story concentrated-mass shear MCS models. The building data, including structural and nonstructural components, are obtained through field investigation, structural and architectural drawings, and default database published in the FEMA-P58 document. A case study of Tsinghua University campus in Beijing is performed to demonstrate the implementation and advantage using proposed FEMA-P58 method for regional earthquake loss prediction. The results show the advancement in loss simulation for a region, and in identifying the influence of the different ground motion characteristics velocity pulse on the regional Building Code SBC 301 including seismic design regulation is recently developed and released for immediate implementation. The design procedures according to SBC-301 are generally based on elastic force-based analysis method. Seismic engineers are recently turning to nonlinear static analysis or pushover analysis which predicts directly the amount and location of plastic yielding within a structure. The purpose of this paper was to evaluate the performance of the buildings, which were design according to SBC, using pushover analysis. Four typical RC frame structures are evaluated. Pushover analysis is performed to produce the ultimate building capacity. Performance levels of the buildings are specified according ATC-40, FEMA-356, and FEMA-440. The results show that the SBC design buildings generally satisfy to these methods acceptance R. MirjaliliFayaz R. RofooeiA dynamic-based pushover procedure for two-way plan-asymmetric buildings DPTPA is proposed based on performing two nonlinear static analyses along the principal directions of the structural model to properly consider the torsional and higher modes effects. Along each direction, a lateral-torsional load pattern is developed for each of the stiff and flexible edges. For this purpose, in each direction, the peak story drift responses of the stiff and flexible edges and the center of stiffness CS are obtained from a response spectrum analysis RSA. Then, the resulting peak story drifts for each of the stiff and flexible edges are decomposed into their translational and rotational components of the floor’s displacement. The displacement vectors determined for each of the flexible and stiff edges are used to construct two lateral load patterns consisting of equivalent lateral forces and torsional moments, corresponding to the flexible and stiff edges of the structural system. Then, two standard pushover analyses with the prescribed lateral load patterns are performed along each direction, and the envelope of the results for each direction are combined according to the square root of the sum of squares SRSS technique to determine the final structural response. The code suggested target displacements for each direction are also proposed to be modified using a modification factor with regard to the level of nonlinearity sustained by the structural model. To evaluate the efficiency of the proposed DPTPA procedure, the nonlinear time history analysis NL-THA, the practical modal pushover analysis method PMPA, and the extended-N2 method are employed using a couple of numerical examples. The required comparisons are made on global and local seismic demands. The obtained results clearly demonstrate the superiority of the proposed DPTPA procedure in efficiently estimating the induced seismic demands and in being much easier to use for professional application relative to other considered enhanced pushover effects on structures are notably dangerous, and the damage and destruction that they cause are considered a great threat to human lives. Nonlinear dynamic analysis NDA is recognized as an accurate method for analyzing structures under blast waves. However, because of the time-consuming nature of this analysis, a simple alternative method with a sufficient degree of accuracy is essential. This study aims to extend the concept of the well-known modal pushover analysis MPA to assess structures under blast loading. MPA is currently used to analyze structures under seismic excitation. In an earthquake analysis, forces are distributed over the height of the structure in proportion to the mass concentration. However, in the blast-loading scenario, the distribution of forces on the building depends on the magnitude and location of explosion, regardless of the mass distributions. Based on these differences, the fundamental formulations of the MPA are modified, and a step-by-step procedure is accordingly proposed. The effectiveness of the proposed procedure is assessed by examining an eight-story shear-wall structure. The results show that the proposed procedure is sufficiently accurate in comparison with the exact present study investigated the vulnerability of damaged building frames to sway collapse under seismic excitation. Crucial to the investigation was the identification of the critical damage scenario that triggers complete or partial sway collapse. This was accomplished by a simulation procedure aided by genetic algorithm, plastic analysis, and pushover analysis of the frame. The procedure, genetic plastic pushover analysis GPPA, enabled creation of various potential damage scenarios that lead to the collapse of the frame under response spectrum compatible earthquakes of different intensities, represented by the peak ground acceleration PGA values. The damage scenario, which required the least value of the PGA for collapse, was identified as the critical damage scenario. If a frame had a damage scenario the same as the critical damage scenario, then it was likely to collapse under a similar earthquake having a PGA equal to the least value of PGA as described previously. A 10-story steel building frame was used as an illustrative example to demonstrate the application of the method. The result of the study was validated by performing a nonlinear time history analysis for response spectrum compatible ground motion, and by comparing analytical prediction with existing test results available in the literature. The numerical results showed that there exist certain localized damages in a building frame that may trigger collapse, leading to complete failure under an earthquake. If the damage of the building can be evaluated beforehand, the building's vulnerability to collapse under future earthquakes can be predicted using the methodology presented in this Seismic Loss Estimation is a methodology used as a quantitative and explicit expression of the performance of buildings using terms that address the interests of both owners and insurance companies. Applying the ATC 58 approach for seismic loss assessment of buildings requires using Incremental Dynamic Analysis IDA, which needs hundreds of time-consuming analyses, which in turn hinders its wide application. The Endurance Time Method ETM is proposed herein as part of a demand propagation prediction procedure and is shown to be an economical alternative to IDA. Various scenarios were considered to achieve this purpose and their appropriateness has been evaluated using statistical methods. The most precise and efficient scenario was validated through comparison against IDA driven response predictions of 34 code conforming benchmark structures and was proven to be sufficiently precise while offering a great deal of efficiency. The loss values were estimated by replacing IDA with the proposed ETM-based procedure in the ATC 58 procedure and it was found that these values suffer from varying inaccuracies, which were attributed to the discretized nature of damage and loss prediction functions provided by ATC simplified procedure is developed for estimating the seismic sidesway collapse capacity of frame building structures incorporating linear and nonlinear viscous dampers. The proposed procedure is based on a robust database of seismic peak displacement responses of viscously damped nonlinear single-degree-of-freedom systems for various seismic intensities and uses nonlinear static pushover analysis without the need for nonlinear time history dynamic analysis. The proposed procedure is assessed by comparing its collapse capacity predictions on 1,190 different building models with those obtained from incremental nonlinear dynamic analyses. A straightforward collapse capacity-based design procedure aimed at achieving a predetermined probability of collapse under maximum considered earthquake event is also introduced for viscously damped structures without extreme soft story irregularities.
teras lantai atas pada bangunan bertingkat
