i EVALUASI KINERJA DAN REHABILITASI SEISMIK GEDUNG PERKANTORAN EKSISTING MENGGUNAKAN LEAD RUBBER BEARING (LRB) DAN CARBON REINFORCED POLYMER (CFRP) TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh NAJMI NABILA SUGIARTO NIM: 25021003 (Program Studi Magister Teknik Sipil) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Januari 2025 ii Halaman ini sengaja dikosongkan iii ABSTRAK EVALUASI KINERJA DAN REHABILITASI SEISMIK GEDUNG PERKANTORAN EKSISTING MENGGUNAKAN LEAD RUBBER BEARING (LRB) DAN CARBON REINFORCED POLYMER (CFRP) Oleh Najmi Nabila Sugiarto NIM: 25021003 (Program Studi Magister Teknik Sipil) Bangunan yang dirancang menggunakan standar terdahulu seringkali memiliki perbedaan parameter desain dengan standar terbaru, termasuk persyaratan material dan ketahanan seismik. Salah satu perubahan signifikan dalam SNI mengenai perancangan bangunan tahan gempa adalah perubahan demand gempa dan persyaratan kuat tekan beton minimum. SNI 1726:2002 menggunakan gempa dengan periode ulang 500 tahun (10% dalam 50 tahun), sementara SNI 1726:2019 menggunakan gempa dengan periode ulang 2500 tahun (2% dalam 50 tahun). Selain itu, persyaratan kuat tekan beton minimum meningkat dari 25 MPa (SNI 1726:2002) menjadi 28 MPa (SNI 1726:2019). Perbedaan regulasi ini menunjukkan perlunya evaluasi kinerja terhadap bangunan eksisting untuk memastikan kesesuaiannya dengan standar terbaru. Evaluasi kinerja bangunan eksisting harus mengacu pada standar yang dirancang khusus, seperti ASCE 41- 17, yang menggunakan pendekatan berbasis kinerja (performance-based design). Standar ini memungkinkan penilaian kelayakan struktur serta menentukan kebutuhan perkuatan. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi kinerja bangunan eksisting yang dirancang berdasarkan SNI 1726:2002 menggunakan ASCE 41- 17. Selain itu, penelitian ini bertujuan menemukan solusi rehabilitasi seismik agar bangunan memenuhi persyaratan ASCE 41-17, dengan menerapkan Lead Rubber Bearing (LRB) dan iv Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). LRB digunakan untuk mengurangi gaya geser dasar dan perpindahan antar lantai, sedangkan CFRP digunakan untuk meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan aksial elemen tertentu. Pemodelan dilakukan menggunakan ETABS dengan mempertimbangkan beban gravitasi dan dilakukan analisis respon spektrum serta pushover. Analisis respon spektrum digunakan untuk mengevaluasi Demand- Capacity Ratio (DCR), sedangkan analisis pushover mengevaluasi kinerja struktur terhadap beban lateral yang meningkat hingga kondisi inelastik. Hasil pushover berupa kurva gaya geser dasar terhadap perpindahan dikonversi ke dalam format Acceleration Displacement Response Spectrum (ADRS) dan dibandingkan dengan kurva demand gempa untuk menentukan titik kinerja (performance point). Evaluasi sendi plastis dilakukan untuk menentukan apakah bangunan masih memenuhi acceptance criteria ASCE 41-17. Dua tingkat gempa digunakan, yaitu BSE-1E (225 tahun) dan BSE-2E (975 tahun). Selain mengevaluasi DCR dan sendi plastis, analisis strong column-weak beam (SCWB) dilakukan untuk memastikan kegagalan terjadi pada balok dibandingkan kolom. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sebelum perkuatan, sebagian besar elemen struktur tidak cukup kuat menahan beban gempa. Hal ini ditunjukkan oleh nilai DCR yang tidak memenuhi dan sendi plastis yang melampaui acceptance criteria ASCE 41-17. Penerapan LRB berhasil meningkatkan kapasitas struktur, mengurangi jumlah sendi plastis, dan mendistribusikan deformasi lebih merata. Namun, beberapa elemen masih belum memenuhi SCWB dan batasan sendi plastis yang disyaratkan ASCE 41- 17, sehingga diperlukan perkuatan tambahan menggunakan CFRP. Setelah perkuatan LRB, analisis respon spektrum menunjukkan penurunan elemen yang tidak memenuhi DCR dari 276 balok dan 123 kolom menjadi 116 balok dan 3 kolom. Analisis pushover menunjukkan bahwa pada BSE-1E, tidak ada sendi v plastis terbentuk, menandakan level kinerja fully operational. Namun, pada BSE- 2E, masih terdapat 8 sendi plastis di arah X dan 3 di arah Y yang melampaui CP. Perkuatan tambahan menggunakan CFRP diterapkan pada 18 kolom yang tidak memenuhi SCWB serta 116 balok dan 46 kolom yang belum memenuhi DCR atau mengalami sendi plastis di luar acceptance criteria. Setelah perkuatan, seluruh elemen memenuhi DCR. Hasil pushover menunjukkan bahwa pada BSE-1E, level kinerja tetap fully operational, sedangkan pada BSE-2E, sendi plastis yang melampaui CP berhasil dieliminasi, menyisakan 8 sendi plastis (IO-LS) di arah X dan 7 sendi plastis (IO-LS) di arah Y. Hal ini menunjukkan bahwa struktur telah memenuhi acceptance criteria. Namun, setelah perkuatan CFRP, sendi plastis masih terkonsentrasi di kolom lantai 1. Beberapa kolom yang telah dipasangi CFRP hingga 6 lapis masih mengalami sendi plastis sebelum balok, yang berarti mekanisme strong column- weak beam belum sepenuhnya terpenuhi. Oleh karena itu, oerlu dilakukan penggantian properti material CFRP pada kolom menjadi CFRP dengan properti material yang lebih kuat. Setelah perubahan ini, pola kegagalan yang diharapkan tercapai, dengan sendi plastis yang sepenuhnya terbentuk pada balok, membuktikan terpenuhinya mekanisme strong column-weak beam. Dengan penerapan LRB dan perkuatan CFRP yang telah disesuaikan, bangunan eksisting ini mencapai tingkat keamanan yang memadai tanpa perlu peningkatan kuat tekan beton secara menyeluruh. Pendekatan ini menunjukkan bahwa dalam evaluasi dan rehabilitasi bangunan eksisting, diperlukan standar khusus yang mempertimbangkan kondisi aktual bangunan, bukan hanya mengacu pada regulasi terbaru untuk bangunan baru. Kata kunci: Struktur rangka pemikul momen khusus, evaluasi kinerja, analisis respon spektrum, analisis pushover, perkuatan, rehabilitasi seismik, lead rubber bearing, carbon fiber reinforced polymer. vi Halaman ini sengaja dikosongkan vii ABSTRACT PERFORMANCE EVALUATION AND SEISMIC REHABILITATION OF EXISTING BUILDINGS USING LEAD RUBBER BEARING (LRB) AND CARBON FIBER REINFORCED POLYMER (CFRP) By Najmi Nabila Sugiarto NIM: 25021003 (Master’s Program in Civil Engineering) Buildings designed using previous standards often have different design parameters compared to the latest standards, including material requirements and seismic resistance. One significant change in the Indonesian National Standard (SNI) for earthquake-resistant building design is the revision of seismic demand and minimum concrete compressive strength requirements. SNI 1726:2002 uses an earthquake return period of 500 years (10% probability in 50 years), whereas SNI 1726:2019 applies a 2500- year return period (2% probability in 50 years). Additionally, the minimum concrete compressive strength requirement has increased from 25 MPa (SNI 1726:2002) to 28 MPa (SNI 1726:2019). These regulatory differences highlight the necessity of evaluating the performance of existing buildings to ensure compliance with current standards. The performance evaluation of existing buildings should adhere to specialized standards, such as ASCE 41- 17, which employs a performance-based design approach. This standard enables structural feasibility assessments and determines the need for strengthening measures. This study aims to evaluate the performance of an existing building designed based on SNI 1726:2002 using ASCE 41- 17. Additionally, the study seeks to propose a seismic rehabilitation solution to ensure compliance with ASCE 41- 17 by implementing Lead Rubber Bearings (LRB) and Carbon Fiber Reinforced Polymer viii (CFRP). LRB is used to reduce base shear forces and interstory drift, while CFRP is applied to enhance the flexural, shear, and axial capacity of specific structural elements. Modeling was conducted using ETABS, considering gravitational loads, and performing response spectrum and pushover analyses. The response spectrum analysis was used to evaluate the Demand- Capacity Ratio (DCR), while the pushover analysis assessed structural performance under gradually increasing lateral loads until inelastic conditions were reached. The pushover results, presented as a base shear versus displacement curve, were converted into an Acceleration Displacement Response Spectrum (ADRS) format and compared with the seismic demand curve to determine the performance point. The plastic hinge evaluation was conducted to determine whether the building met the acceptance criteria of ASCE 41-17. Two earthquake levels were considered: BSE-1E (225- year return period) and BSE- 2E (975- year return period). In addition to evaluating DCR and plastic hinges, a strong column- weak beam (SCWB) analysis was performed to ensure failure occurred in the beams rather than the columns. The results indicated that before strengthening, most structural elements lacked sufficient strength to withstand seismic loads. This was demonstrated by DCR values that did not comply with the requirements and plastic hinges that exceeded the ASCE 41- 17 acceptance criteria. The implementation of LRB successfully improved structural capacity, reduced the number of plastic hinges, and distributed deformations more evenly. However, some elements still failed to meet SCWB requirements and the plastic hinge limitations prescribed by ASCE 41-17, necessitating additional strengthening using CFRP. Following LRB implementation, the response spectrum analysis showed a reduction in non- compliant elements from 276 beams and 123 columns to 116 beams and 3 columns. The pushover analysis indicated that under BSE-1E, no plastic hinges ix formed, signifying a fully operational performance level. However, under BSE-2E, there were still 8 plastic hinges in the X direction and 3 in the Y direction that exceeded the collapse prevention (CP) limit. Additional strengthening with CFRP was applied to 18 columns that failed to meet SCWB criteria, as well as 116 beams and 46 columns that did not satisfy DCR requirements or developed plastic hinges beyond the acceptance criteria. After reinforcement, all elements met the DCR requirements. The pushover results showed that under BSE-1E, the performance level remained fully operational, while under BSE-2E, plastic hinges exceeding CP were eliminated, leaving 8 plastic hinges (IO-LS) in the X direction and 7 plastic hinges (IO-LS) in the Y direction. This indicates that the structure met the acceptance criteria. However, after CFRP strengthening, plastic hinges were still concentrated in the first-floor columns. Some columns reinforced with up to six layers of CFRP continued to develop plastic hinges before the beams, indicating that the strong column-weak beam mechanism was not fully achieved. Therefore, the CFRP material properties for the columns were modified to a stronger CFRP material. After this adjustment, the expected failure pattern was achieved, with plastic hinges forming entirely in the beams, confirming the fulfillment of the strong column- weak beam mechanism. With the implementation of LRB and the optimized CFRP reinforcement, the existing building achieved an adequate level of safety without requiring a comprehensive increase in concrete compressive strength. This approach demonstrates that in evaluating and rehabilitating existing buildings, specialized standards considering actual building conditions are necessary, rather than solely relying on the latest regulations for new buildings. Keywords: Special moment resisting frame, performance evaluation, response spectrum analysis, pushover analysis, strengthening, seismic rehabilitaion, Lead rubber bearing, carbon fiber reinforced polymer. x Halaman ini sengaja dikosongkan xi EVALUASI KINERJA DAN REHABILITASI SEISMIK GEDUNG PERKANTORAN EKSISTING MENGGUNAKAN LEAD RUBBER BEARING (LRB) DAN CARBON REINFORCED POLYMER (CFRP) HALAMAN PENGESAHAN Oleh Najmi Nabila Sugiarto NIM: 25021003 (Program Studi Magister Teknik Sipil) Institut Teknologi Bandung Menyetujui Pembimbing Tanggal 5 Februari 2025 Patria Kusumaningrum, S.T., Ph.d. NIP. 118110032 xii Halaman ini sengaja dikosongkan xiii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis dengan mengikuti aturan HaKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin penulis dan harus disertai dengan kaidah ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Sitasi hasil penelitian Tesis ini dapat di tulis dalam bahasa Indonesia sebagai berikut: Sugiarto, N. N. (2025): Evaluasi Kinerja Dan Rehabilitasi Seismik Gedung Perkantoran Eksisting Menggunakan Lead Rubber Bearing (KRB) Dan Carbon Reinforced Polymer (CFRP) , Tesis Program Magister, Institut Teknologi Bandung. dan dalam bahasa Inggris sebagai berikut: Sugiarto, N. N. (2025): Performance Evaluation And Seismic Rehabilitation Of Existing Buildings Using Lead Rubber Bearing (LRB) And Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP), Master’s Thesis, Institut Teknologi Bandung. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung. xiv Dipersembahkan untuk Ayahanda, Ibunda, dan Adik-adik tersayang xv KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia- Nya sehingga penulisan tesis yang berjudul " Evaluasi Kinerja dan Rehabilitasi Seismik Gedung Perkantoran Eksisting Menggunakan Lead Rubber Bearing (LRB) Dan Carbon Reinforced Polymer (CFRP)" ini dapat diselesaikan dengan baik. Penyusunan tesis ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan dukungan berbagai pihak yang dengan tulus ikhlas telah memberikan kontribusinya. Oleh karena itu, penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Joko Sugiarto, S.T., dan Rosyta D., S.H., M.A.P., selaku orang tua yang tanpa kenal lelah memberikan dukungan, doa, dan bimbingan kepada penulis. 2. Patria Kusumaningrum S.T., Ph.D., selaku dosen pembimbing utama yang telah memberikan arahan, bimbingan, serta motivasi selama proses penelitian hingga penyusunan tesis ini. 3. Prof. DR. Ir. Herlien D. Setio dan Dr. Eng. Randy Tenderan, S.T., M.Eng., selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan kritik yang membangun untuk penyempurnaan tesis ini. 4. Jauza’ Nazhir dan Nabil Siraj, selaku saudara yang senantiasa menyemangati dan menghibur penulis dalam menyelesaikan tesis ini. 5. Saira Amelia S.T., M.T. dan kelompok belajar anak rantau yang senantiasa memberikan dukungan dan masukan kepada penulis. 6. Seluruh dosen dan staf Program Studi Magister Teknik Sipil ITB, yang telah membantu selama masa studi dan proses penyusunan tesis ini.