Journal homepage: http://iptek.its.ac.id/index.php/jats

## Studi Perbandingan Kinerja Pier Jembatan Tipe Portal dengan Tipe Dinding
Ibnu Pudji Rahardjo 1,* , Chomaedhi 1 , Yudnina Hanifah 1
Departemen Teknik Infrastruktur Sipil, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 1 Koresponden*, Email: ibnupudji@gmail.com
Info Artikel Abstract
Diajukan       31 Mei 2019
Diperbaiki     31 Mei 2019 Disetujui          8 Juli 2019 Keywords: pushover, ATC-40, structural performance.
Seismic  performance  analysis  is  important  to  conduct  in  order  to  determine  structural performance during an earthquake. The result of this analysis in one of the parameters that help engineers to make decisions in structural design. Is the level of structural performance satisfying or should structural retrofit be done? In this study, structural performance analysis was carried out on two pier design models which will be applied to Pasuruan-Probolinggo toll road project. The first pier is a wall and the other pier is a pillar. The analysis was carried out based  on  ATC-40 by  inputting  the  structural  nonlinearity  characteristics.  The results  of  the analysis show that the pillar per has almost similar ductility and lower base shear compared to the wall pier. Bridge with portal pier experience larger deformation compared to bridge with wall pier.
Kata kunci: pushover, ATC-40, kinerja sruktur Abstrak
Analisa  peforma  strukur  terhadap  gempa  penting  untuk  diperiksa  untuk  mengetahui kinerja struktur saat terjadi gempa. Hasil dari analisis ini merupakan salah satu parameter dalam pengambilan keputusan desain struktur. Apakah level kinerja struktur sudah sesuai dengan  yang  diharapkan  atau  perlukah  tahap  retrofit  struktur.  Dalam  studi  ini  analisa peforma struktur dilakukan terhadap dua model desain pier yang akan digunakan dalam proyek  tol  Pasuruan-Probolinggo.  Pier  pertama  merupakan  pier  tipe  dinding  serta  pier lainnya adalah pier tipe portal. Analisa dilakukan sesuai dengan pedoman ATC-40 dengan menginputkan  karakteristik  kenonlineran  struktur.  Hasil  analisa  menunjukkan  bahwa level kinerja pier tipe portal adalah DC-LS sedangkan pier tipe dinding adalah DC. Pier tipe portal mempunyai daktilitas yang hampir sama dengan pier tipe dinding, base shear yang diterima pier tipe portal lebih kecil dibandingkan base shear yang diterima pier tipe dinding.  Deformasi  terjadi  pada  pier  portal  lebih  besar  daripada  deformasi  pada  pier dinding.
1. Pendahuluan
Jalan tol Pasuruan-Probolinggo dalam salah satu section- nya,  memiliki  dua  alternatif  desain  tipe  pier  yakni  dinding seperti terlihat pada Gambar 1 dan portal seperti terlihat pa- da Gambar 3. Pier tipe portal didesain dengan faktor reduksi 1 (R=1) untuk struktur pondasi serta R=5 untuk struktur atas arah melintang dan R=3 arah memanjang. Sementara itu, pier tipe  dinding  didesain  dengan  R=3  untuk  struktur  pondasi serta  R=5  untuk  struktur  atas  arah  melintang  dan  R=3  arah memanjang. Dari hasil analisis linear sesuaian dengan RSNI 1726:2016  [2]  dengan  faktor  reduksi  tersebut  didapatkan jumlah  tiang  pancang.  Pier  tipe  portal  dengan  R=1  untuk pondasi jumlah tiangnya 6x6 seperti yang ditunjukkan pada Gambar  2 sedangkan  pier  tipe  dinding  degan  R=3  untuk pondasi,  jumlah  tiang  pancangnya  4x5  seperti  yang ditunjukkan pada Gambar 4.
Untuk mengetahui level kinerja struktur terhadap gempa dilakukanlah analisa kinerja. Hasil dari analisa kinerja dapat menjadi bahan pertimbangan dalam pemilihan model desain.
Salah  satu  tipe  analisa  kinerja  struktur  yang  saat  ini  sering digunakan  karena  dinilai  dapat  menggambarkan  dengan akurat  perilaku  struktur  saat  dibebani  adalah peformance based design .
Analisis statik nonlinear pushover merupakan komponen performance  based  design yang  menjadi  sarana  dalam mencari  kapasitas  dari  suatu  struktur.    Dasar  analisis  dila- kukan dengan peningkatan beban statik tertentu dalam arah lateral  yang  nilainya  ditingkatkan  berangsur-angsur (incre- mental) secara  proporsional  pada  struktur  hingga  mencapai target  displacement  atau  mencapai  mekanisme  diambang keruntuhan [5].  Tujuan dalam analisis pushover adalah untuk memperkirakan  gaya  maksimum  dan  deformasi  yang  terja- di[3].  ATC-40[2]  mendefinisikan  kriteria-kriteria  struktur tahan gempa adalah sebagai berikut 1. Immediate  Occupancy (IO)  Bila  gempa  terjadi,  struktur mampu  menahan  gempa tersebut,  struktur tidak  menga- lami kerusakan struktural dan tidak mengalami kerusakan non structural sehingga dapat langsung dipakai.
Ibnu Pudji Rahardjo dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 2, Agustus 2019 (15-20)
2. Life  Safety (LS)  Bila  gempa  terjadi,  struktur  mampu menahan  gempa,  dengan  sedikit  kerusakan  struktural, manusia  yang  tinggal/berada  pada  bangunan  tersebut terjaga keselamatannya dari gempa bumi.
3. Collapse  Pervention (CP)  Bila  gempa  terjadi,  struktur mengalami kerusakan struktural yang sangat berat, tetapi belum runtuh.
4. Structural  Stability (SS)  adalah  kondisi  dimana  struktur telah  mengalami  kerusakan  parsial  ataupun  total,  keru- sakan  yang terjadi  telah  menyebabkan degradasi  kekua- tan dan kekakuan pada sistem penahan gaya lateral.
Selain  level  kinerja  struktur,  perlu  juga  diperhatikan  dak- tilitas struktur. Daktilitas adalah kemampuan struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca-elastik yang besar secara berulang  kali  dan  bolak-balik  akibat  beban  gempa  di  atas beban  gempa  yang  menyebabkan  terjadinya  pelelehan  per- tama, sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup,  sehingga  struktur  gedung  tersebut  tetap  berdiri,  wa- laupun  sudah  berada  dalam  kondisi  di  ambang  keruntuhan. Faktor  daktilitas  adalah  rasio  antara  simpangan  maksimum struktur  gedung  pada  saat  mencapai  kondisi  di  ambang keruntuhan  dan  simpangan  struktur  gedung  pada  saat terjadinya pelelehan pertama di dalam struktur gedung [2].

## 2. Pemodelan Struktur
Struktur  dimodelkan  secara  3D  menggunakan  program SAP2000. Material yang digunakan adalah beton fc’ 30 mPa serta baja tulangan 240 mPa untuk D<13 dan 400 mPa untuk d>13. Desain awal jembatan terdiri dari 4 bentang dengan 3 portal tipe dinding. Sementara itu, redesain jembatan terdiri dari 3 bentang dengan 2 pier tipe portal.
Selain itu untuk memodelkan faktor penahan pada tanah yang bekerja  melawan  gaya  luar,  tanah  diasumsikan  memiliki pegas.  Pegas  ini  dinamakan  koefisien  reaksi  tanah  dasar (coefficient of subgrade reaction) yang dapat diperoleh dari modulus  perubahan  bentuk  ( deformasi )  tanah  pondasi  [4]. Dalam studi ini, interaksi tanah dengan struktur dimodelkan dengan  konstanta  pegas (spring  constant) bersesuaian  de- ngan metode Nakazawa.

## 3. Metode Analisa Peforma Struktur
Analisa kinerja struktur dilakukan menggunakan fasilitas pushover yang  terdapat  pada  SAP2000.  Kekuatan  bahan ultimate,  parameter  P-Δ  serta  sendi  plastis  diinputkan  ke- dalam  pemodelan  untuk  mendesripsikan  karakteristik  non- linear bahan, geometris serta penampang. Dalam analisa ki- nerja,  diperlukan  kurva  kapasitas  yang  menunjukan  fungsi base shear terhadap displacement.
Kurva  kapasitas  ini  kemudian  diplotkan  terhadap  kurva respons spectrum dalam satuan SA-SD. Kurva hasil plot ter- sebut disebut dengan kurva ADRS ( Acceration Displacement Response Spectra ) Response spektrum yang akan diplot ber- sama dengan kurva kapasitas dapat dilihat pada Gambar 6. Titik  kinerja  ( Performance  Point) dari  struktur  dapat  dike- tahui titik potong kedua kurva tersebut.
Analisa pushover dilakukan terhadap model 3D pier tipe portal serta portal tipe dinding. Sendi plastis dimodelkan pa- da  ujung  ujung  frame  portal  dimana  terjadi  momen  maksi- mum akibat beban gempa. Sendi plastis juga dimodelkan pa- da pondasi per 1 meter mengingat posisi momen maksimum terjadi akibat gempa pada tiang tertanam bergeser sepanjang tiang. Karakteristik sendi plastis ini ditentukan oleh ‘Auto P- M2-M3’ untuk kolom pada SAP2000.
Gambar 1 . Potongan Melintang Struktur Jembatan dengan Pier Dinding
4x5 4x5
4x5 Struktur atas - Melintang R=5 - Memanjang R=3
Struktur bawah R=3
Gambar 2 . Potongan Melintang Struktur Jembatan dengan Pier Portal
Gambar 3 . Detail Pier Portal
Struktur atas - Melintang R=5 - Memanjang R=3 Struktur bawah R=1 6x6 6x6
Ibnu Pudji Rahardjo dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 2, Agustus 2019 (15-20)
Gambar 5 . Respons Spektrum Gempa Sumber: Hasil analisis berdasarkan SNI 1726-2016
Gambar 6 . Kurva Kapasitas Pier Dinding dan Pier Portal Sumber: Hasil analisis

## 4. Hasil dan Pembahasan
Dari  analisa  statik pushover didapatkan  kurva  kapasitas untuk masing-masing tipe pier seperti yang tergambar dalam Gambar 7. Dari kurva tersebut dapat dihitung daktilitas pier
 Pier tipe portal = 0.3934 / 0.0770 = 5.104
 Pier tipe dinding   = 0.1910 / 0.0373 = 5.121
Gambar 7 . Performance Point Pier Portal Sumber: Hasil analisis sesuai dengan ATC-40
Gambar 8 . Performance Point Pier Dinding Sumber: Hasil analisis sesuai dengan ATC-40
Selain kurva kapasitas didapatkan pula performance point yang  dihasilkan  dari  perpotongan  kurva  kapasitas  dan  res- pons  spectrum.  Perpotongan  ini  dapat  menunjukkan base shear dan  deformasi  struktur  saat  terjadi  gempa.  Diketahui dari Gambar 6 dan Gambar 7 bahwa deformasi yang terjadi pada pier portal lebih besar dari pada deformasi yang terjadi pada pier dinding. Berdasarkan ATC-40, nilai deformasi ini kemudiaan  menjadi  acuan  untuk  menghitung  level  kinerja struktur.
Tabel 1 . Level Kinerja Struktur berdasarkan ATC-40
Level Kinerja Simpangan Lantai IO DC LS SS Drift Ratio 0.01 0.01-0.02 0.02 0.03 V/S
 Pier  tipe  portal  =  0.231  x  100  /  9.15  =  2.52  %,  Level Kinerja DC-LS
 Pier  tipe  dinding  =  0.134  x  100  /  9.15  =  1.46  %,  Level Kinerja DC
Informasi penting lainnya yang didapatkan adalah berapa base  shear yang  diterima  struktur  saat  terjadi  gempa,  lihat Gambar 6 dan Gambar 7. Base shear erat kaitannya dengan massa struktur dimana semakin berat struktur maka semakin besar pula base shear yang diterima. Dari perbadingan kurva kapasitas, dapat dilihat tipe pier portal yang ramping mene- rima base shear lebih kecil dari pada tipe pier dinding yang massif.  Nilai base  shear ini  akan  menentukan  jumlah  dan konfigurasi tiang. Umumnya, jumlah kebutuhan tiang linear dengan besarnya base shear.
Pada  studi  ini  base  shear  pada  pier  dinding  yang  masif lebih  besar  daripada  base  shear  pier  portal  yang  ramping. Seharusnya jumlah kebutuhan tiang pancang pier dinding le- bih  banyak  dari  pada  pier  portal.  Namun,  desainer  struktur pier dinding menggunakan faktor reduksi  yang cukup besar
yakni 3 sehingga base shear yang diterima struktur adalah 1/3 kali base shear sesungguhnya. Hal ini mempengaruhi kebu- tuhan jumlah tiang.

## 5. Simpulan
Studi ini membandingkan level kinerja dan  daktilas dua alternatif  desain  pier  pada  Proyek  Jalan  Tol  Probolinggo- Pasuran.  Kedua  alternatif  desain  tersebut  direncanakan bersesuaian  dengan SNI 1726-2016 dengan wilayah  gempa Pasuruan. Dari analisis pushover yang dilakukan berdasarkan ATC-40, diketahui bahwa tipe pier portal memliki daktilitas yang hamper mirip dengan tipe  pier dinding. Perbedaannya terdapat  pada  perpotongan  kurva  kapasitas  dan  response spectrum.  Dari  perpotongan  ini,  diketahui  bahwa  level kinerja  pier  tipe  portal  yakni  antara  DC  dan  LS  sedangkan level kinerja pier tipe dinding yakni DC.
Baik  level  kinerja,  daktilitas  dan base  shear berperan penting  dalam  desain  struktur.  Perencana  dan  owner  harus mempertimbangkan  faktor-faktor  ini  dalam  pengambilan keputusan.

## Daftar Pustaka
[1] Applied Technology Council (ATC), "ATC40 Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings Volume
1 " California, 1996.
[2] Badan  Standarisasi  Nasional  (BSN), "Standar Perencanaan  Ketahanan  Gempa  Untuk  Struktur Bangunan Gedung" Bandung, 2002
[3] Dewobroto,  Wiryanto, "Evaluasi  Kinerja  Struktur Baja  Tahan  Gempa  dengan  Analisa  Pushover" . Banten : Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Pelita Harapan Indonesia, 2005.
[4] Sosrodarsono,  Suyono,  dan  Nakazawa,  Kazuto, Mekanika  Tanah  dan  Teknik  Pondasi ,  Jakarta: Pradnya Paramita, 2000.
[5] Wisnumurti, Cahya,  I ,  Anas, A, "Analisis Pushover pada  Gedung  tidak  Beraturan  dengan  Study  Kasus pada Gedung Baru FIA Unibraw" Journal Rekayasa Sipil. ISSN 1978-5658 (2):11-22. 2008.
Ibnu Pudji Rahardjo dkk, Jurnal Aplikasi Teknik Sipil, Volume 17, Nomor 2, Agustus 2019 (15-20)