Evaluasi desain dan prediksi keruntuhan struktur rangka beton bertulang pemikul momen menengah menggunakan metode keseimbangan energi

Abstract

Analisis nonlinier terdiri dari analisis beban dorong yang paling sederhana dan analisis riwayat waktu respons nonlinier, dimana kedua metode tersebut sudah banyak digunakan di Indonesia dan sudah diatur dalam SNI 1726:2019. Metode analisis riwayat waktu respons nonlinier memberikan hasil yang lebih akurat. Akan tetapi, metode tersebut memerlukan waktu analisis yang lebih lama. Oleh karena itu, metode keseimbangan energi yang prosesnya sederhana dikembangkan dari analisis beban dorong untuk mengevaluasi desain struktur dan memprediksi keruntuhan. Studi ini menerapkan metode keseimbangan energi pada struktur rangka beton bertulang pemikul momen menengah yang didesain berdasarkan SNI 1726:2019 dan SNI 2847:2019. Setelah dimensi dan konfigurasi tulangan balok dan kolom diperoleh, analisis beban dorong dilakukan untuk mendapatkan kurva kapasitas. Dengan analisis beban dorong, diapatkan level kinerja struktur adalah immediate occupancy. Selanjutnya, kurva kapasitas dikonversi menjadi kurva energy capacity. Titik perpotongan antara kurva energy capacity dan energy demand yang didapatkan dari persamaan keseimbangan energi menunjukkan simpangan maksimum pada tingkatan gempa yang ditinjau. Untuk mendapatkan nilai percepatan spektral gempa, Sa penyebab keruntuhan dan simpangan saat struktur akan runtuh, kurva energy demand ditingkatkan hingga ujung kurva tersebut berpotongan dengan ujung kurva energy capacity. Sebagai pembanding, digunakan tiga gerakan tanah untuk analisis riwayat waktu respon nonlinier. Pecepatan spektral dari masing-masing gerakan tanah yang sudah diskalakan sesuai prosedur yang tercantum di dalam SNI 1726:2019, diperbesar menjadi nilai Sa runtuh pada metode keseimbanan energi untuk mengetahui apakah bangunan akan runtuh akibat percapatan spektral tersebut. Analisis keruntuhan menggunakan metode keseimbangan energi yang diterapkan pada studi ini menghasilkan Sa gempa sebesar 1,02101g dengan simpangan atap maksimum saat bangunan akan runtuh sebesar 0,16 m, simpangan maksimum saat gempa 2/3 MCE sebesar 0,053 m dan pada gempa MCE sebesar 0,068 m. Nilai Sa penyebab runtuh dan simpangan maksimum saat akan runtuh jauh lebih besar daripada saat gempa 2/3 MCE dan MCE yang berarti struktur memiliki kapasitas yang jauh lebih besar daripada yang dibutuhkan. Hasil analisis riwayat waktu menunjukkan pada Sa maskimum sama dengan Sa penyebab keruntuhan pada metode keseimbangan energi, balok mengalami kegagalan. Selain itu, interstory-drift akibat tiga gerakan tanah yang sudah diskalakan memiliki nilai yang tidak berbeda jauh dengan metode keseimbangan energi. Oleh karen itu, hasil studi menujukkan bahwa metode keseimbangan energi cukup akurat dalam menganalisis keruntuhan struktur rangka beton bertulang pemikul momen menengah.