Perilaku Simpangan Struktur Asimetris Horizontal dengan Variasi Eksentrisitas Kekakuan dan Faktor Modifikasi Respon Akibat Getaran Gempa Pulse dan Tanpa-Pluse

Abstract

Struktur yang memiliki elemen penahan gaya lateral seperti dinding beton bertulang (shear wall) diharapkan dapat memikul beban gempa secara penuh sehingga kegagalan struktur dapat dihindari. Namun kenyataannya ketika beban gempa terjadi, elemen lain sering terlebih dahulu mengalami keruntuhan dibandingkan dengan elemen penahan gaya lateral. Hal ini akan memicu suatu perilaku sebagai efek yang terjadi ketika beban gempa bekerja pada bangunan yang asimetris yaitu efek torsi. Torsi pada bangunan akibat getaran gempa terjadi karena penyebab yang bervariasi, namun yang paling sering terjadi adalah akibat distribusi massa dan kekakuan yang tidak simetris. Bukan hanya pada bangunan yang asimetris secara bentuk, namun bangunan dengan bentuk simetris tetapi tidak berimpitnya pusat kekuatan, kekakuan dan massa juga merupakan penyebab terjadinya efek torsi. Pada penelitian ini akan dilakukan studi parametrik pada bangunan dengan eksentrisitas kekakuan (er) dan variasi dari respon modifikasi gempa (R) dengan memodelkan struktur 2D dan melihat perilaku simpangan struktur tersebut pada sisi yang lebih kaku (stiff edge) dan sisi yang fleksibel (flexible edge). Struktur tersebut akan dianalisisis dalam kondisi elastis dan inelastis dengan metode Riwayat Waktu dan rekaman gempa yang diambil merupakan rekaman gempa dengan karakteristik gempa Pulse dan tanpa-Pulse. Model tersebut akan dianalisis menggunakan program non-linier Ruaumoko 3D. Dari hasil studi parametrik ini diperoleh bahwa struktur asimetris horizontal dengan eksentrisitas pusat kekakuan menunjukkan respon simpangan yang signifikan pada sisi fleksibel (flexible edge) dibandingkan dengan di sisi kaku (stiff edge). Perpindahan yang tidak seragam ini membuat struktur mengalami puntir/torsi. Efek torsi juga mendominasi pada kondisi elastis dan inelastis, namun demikian kondisi inelastis memiliki deformasi yang lebih signifikan dibandingkan deformasi kondisi elastis. Rasio simpangan inelastis dan elastis mencapai 1:2,678. Sementara itu, kenaikan faktor modifikasi respon gempa (R) menunjukkan perilaku torsi yang hampir sama untuk setiap variasi eksentrisitas kekakuan, namun deformasi meningkat seiring meningkatnya faktor-R dan semakin besarnya nilai eksentrisitas pusat kekakuan (er). Efek getaran gempa dengan pulse memiliki karakteristik yang dapat menyebabkan perpindahan yang signifikan di sisi fleksibel dibandingkan dengan getaran gempa tanpa-pulse. Kenaikan deformasi akibat gempa pulse berkisar 10% sampai dengan 15%.

The structure with the element of lateral resisting elemet like shear wall is expected to be capable of completely carrying the earthquake, so that structure failure can be prevented. However, in reality, when there is an earthquake, some elements collapse earlier than the other elements of lateral resisting elemet. This will lead to a behavior resulted from the earthquake induce on asymmetric building known as torsion effect. Torsion on buildings caused by earthquake occurs due to various factors, but most frequently is due to asymmetric distribution of massa and stiffness. This torsion is not only caused by the plan-asymmetric structure of buildings; but also symmetric buildings which not coincide of strenght, rigidity and massa. This research conducted parametric study on buildings with stiffness eccentricity (er) and variations from the earthquake modification response (R) by modeling 2D structure and observing the structure deformation behavior on the more stiff edge and the flexible edge of buildings. The structures were analyzed in elastic and inelastic condition with the Time History method and ground motion recorder taken as the earthquake history record with characteristics of pulse and no-pulse ground motions. The models were analyzed using the 3D non-linier Ruaumoko program. The parametric results showed that horizontal asymmetric structure with stiffness eccentricity demonstrated deviation response which was more significant on the flexible edge compared to the stiff edge. The diverse deformation led to torsion on the building. Torsion effect also dominated in elastic and inelastic condition, however, inelastic condition showed more significant deformation compared to the deformation in elastic condition. Elasticity and inelasticity deviation ratio reached 1:2.678. Meanwhile, the increase in earthquake modification response (R) showed torsion behavior which was almost similar in every stiffness eccentricity variation, but the deformation was increased as factor-R and stiffness eccentricity values (er) were increased. The impact of ground motion with pulse showed characteristics that could cause significant displacement on the flexible edge compared to the ground motion without pulse. The increase of deformation due to earthquake with pulse was approximately 10% up to 15%.