88 Bab V Hasil dan Analisis Fragilitas Jembatan Era I-IV V.1 Jembatan Era I (Era sebelum 1992) V.1.1 Hasil dan Analisis NLTHA Respons seismik dari hasil NLTHA berupa nilai drift dari setiap perpindahan maksimum tersebut untuk mengidentifikasi tingkat kerusakan yang dialami struktur dan kinerja struktur terhadap karateristik gempa di Jakarta. Gambar V.1-Gambar V.14 berikut ini adalah grafik perpindahan maksimum sesuai arah masing-masing komponen gempa akibat LCOMB1 : Gambar V.1 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Tohoku untuk LCOMB1 Gambar V.2 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Tohoku untuk LCOMB1 Gambar V.3 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Chile untuk LCOMB1 89 Gambar V.4 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Chile untuk LCOMB1 Gambar V.5 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Tokachi Oki untuk LCOMB1 Gambar V.6 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Tokachi Oki untuk LCOMB1 Gambar V.7 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Chi Chi untuk LCOMB1 90 Gambar V.8 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Chi Chi untuk LCOMB1 Gambar V.9 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Miyagi Oki untuk LCOMB1 Gambar V.10 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Miyagi Oki untuk LCOMB1 Gambar V.11 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Livermor untuk LCOMB1 91 Gambar V.12 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Livermor untuk LCOMB1 Gambar V.13 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Landers untuk LCOMB1 Gambar V.14 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Landers untuk LCOMB1 92 Gambar V.15-Gambar V.28 berikut ini adalah grafik perpindahan maksimum setelah arah komponen gempa dirotasikan 90 0 . (LCOMB2) Gambar V.15 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Tohoku untuk LCOMB2 Gambar V.16 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Tohoku untuk LCOMB2 Gambar V.17 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Chile untuk LCOMB2 Gambar V.18 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Chile untuk LCOMB2 93 Gambar V.19 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Chi Chi untuk LCOMB2 Gambar V.20 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Chi Chi untuk LCOMB2 Gambar V.21 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Tokachi Oki untuk LCOMB2 Gambar V.22 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Tokachi Oki untuk LCOMB2 94 Gambar V.23 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Miyagi Oki untuk LCOMB2 Gambar V.24 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Miyagi Oki untuk LCOMB2 Gambar V.25 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Livermor untuk LCOMB2 Gambar V.26 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Livermor untuk LCOMB2 95 Gambar V.27 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah longitudinal akibat percepatan gempa Landers untuk LCOMB2 Gambar V.28 Perpindahan pier Jembatan Cawang-Tanjung Priuk arah transversal akibat percepatan gempa Landers untuk LCOMB2 Adapun nilai perpindahan maksimum akibat beban gempa LCOMB1 dan LCOMB2 dapat dilihat pada Tabel V.1 dan Tabel V.2. Tabel V.1 Nilai perpindahan maksimum akibat beban gempa Jakarta LCOMB1 Ground motion Displacement-X (Longitudinal) (m) Displacement-Y (Transversal) (m) Tohoku 0,1159 0,2706 Chi Chi 0,0675 0,1245 Chile 0,0732 0,1411 Tokachi Oki 0,0700 0,1436 Miyagi Oki 0,0538 0,1075 Livermor 0,0627 0,1450 Landers 0,0447 0,1226 Tabel V.2 Nilai perpindahan maksimum akibat beban gempa Jakarta LCOMB2 Ground motion Displacement-X (Longitudinal) (m) Displacement-Y (Transversal) (m) Tohoku 0,1848 0,2431 Chi Chi 0,0951 0,1666 Chile 0,0764 0,1534 Tokachi Oki 0,0705 0,1780 Miyagi Oki 0,0458 0,1122 Livermor 0,0605 0,1541 Landers 0,0728 0,1232 96 Dari kedua tabel di atas, dapat diketahui nilai perpindahan maksimum pada elemen pier akibat beban gempa rencana Jakarta, yaitu: - Untuk arah longitudinal, nilai perpindahan maksimum sebesar 0,1848 m yang disebabkan oleh percepatan gempa Tohoku - Untuk arah transversal, nilai perpindahan maksimum sebesar 0,2431 m yang disebabkan oleh percepatan gempa Tohoku Dengan drift = displacement/tinggi pier , maka nilai rata-rata maksimum dari nilai respon pada elemen pier akibat 7 (tujuh) pasang gempa sesuai yang dinyatakan pada AASHTO LRFD Seismic Bridge Design adalah sebagaimana Tabel V.3 berikut: Tabel V.3 Nilai rata-rata maksimum drift pier akibat 7 (tujuh) pasang gempa Arah X (Longitudinal) Arah Y (Transversal) Damage State Performance level NCHRP Synthesis 440 Drift (m) 0,0865 0,1658 Moderate Damage Operational-LS Tinggi pier (m) 13,2 13.2 % drift 0,66 % 1,26 % Adapun batasan kerusakan dengan mengacu pada NCHRP 440 adalah sebagaimana ditunjukkan pada Tabel V.4 dan Gambar V.29. Tabel V.4 Batasan Kerusakan Jembatan Cawang-Tanjung Priuk (NCHRP 440) Model hpier=13,2 m (as built) (diameter = 3,5 m) Deskripsi Curvature Rotasi Drift (m) Operational 0,001832 0,0064 0,0833 Life Safety 0,003778 0,0132 0,1719 Near Collapse 0,008644 0,0303 0,3933 Collapse 0,018032 0,0631 0,8205 97 Gambar V.29 Acceptance criteria Jembatan Cawang-Tj.Priuk (NCHRP 440) Akibat Beban Gempa Rencana Wilayah Jakarta pada Peta Gempa 2017 (PGA = 0,27g, As = F PGA x PGA = 0,4g) yang bekerja pada jembatan, kinerja struktur masuk dalam kategori kinerja Life Safety dan struktur diidentifikasi mengalami kerusakan menengah (Moderate Damage). Selanjutnya, pada studi ini, evaluasi sistem struktur lebih terhadap pengaruh gempa dilakukan dengan melakukan analisis menggunakan metode Analisis Dinamik Bertahap / Incremental Dynamic Analysis (IDA) yang merupakan sebuah pendekatan untuk menghasilkan ilustrasi level kerusakan struktur yang mengalami intensitas seismik yang bervariasi. Gaya gempanya dinaikkan secara bertahap sehingga didapat distribusi kerusakan untuk berbagai level intensitas gempa yang berbeda. Untuk membentuk kurva fragilitas untuk semua tingkat kerusakan, maka ground motion hasil proses scaling terhadap target response spectrum Jakarta akan dimodifikasi agar kompatibel dengan target response spectrum Jakarta pada berbagai level intensitas gempa, dengan cara modifikasi input faktor skala ground motion pada NLTHA, sehingga diperoleh distribusi nilai perpindahan maksimum untuk semua tingkat kerusakan. Faktor skala ditingkatkan agar menghasilkan rangkaian ground motion yang kompatibel terhadap Target response spectrum Jakarta dengan nilai Spectral Acceleration yang lebih besar dari Beban Gempa Rencana Wilayah Jakarta (PGA = 0,27 g ; As = F PGA x PGA = 0,4 g), sehingga diperoleh distribusi nilai perpindahan maksimum untuk kondisi Moderate Damage, 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 0.00 0.02 0.04 0.06 Momen (kN-m) Rotation (rad) Momen-Rotation Backbone Curve Jembatan Cawang-Tj. Priuk Operational LS NC 98 Extensive Damage dan Complete Damage. Sebaliknya, distribusi nilai perpindahan maksimum untuk kondisi Slight Damage diperoleh dengan memperkecil input faktor skala ground motion pada saat NLTHA dengan Program Midas Civil 2019. Hasil dari NLTHA input ground motion yang kompatibel terhadap target response spectrum dengan berbagai nilai A S = FPGA X PGA ditampilkan pada Tabel V.5. Tabel V.5 Berbagai skenario target response spectrum serta identifikasi performance level dengan Incremental Dynamic Analysis As= FPGA x PGA (g) PGA (g) Average All EQ (disp) (meter) Drift (%) Damage State Performance level 0,10 0,07 0,0485 0,37 Slight Damage 35 1,10 fc’ + 5 Sementara itu, untuk variabilitas mutu baja (fy) Bj. TD 40 (fy = 400 MPa) diperoleh dari hasil uji tarik yang dilakukan di Laboratorium Struktur Teknik Sipil ITB (984 data) dengan hasil sebagaimana Tabel V.8 berikut: (data uji terlampir). Dapat disimpulkan variasi dari mutu baja diambil ±10% dari nilai asli sebagai standar deviasi mutu baja tulangan yang diproduksi produsen baja Indonesia 103 Tabel V.8 Variabilitas aktual material beton di Indonesia Mutu Baja Faktor Kuat Lebih Leleh (Ry) Faktor Kuat Lebih Tarik (Rt) Rata-Rata Maks Min Rata-Rata Maks Min BJ 40 1,13 1,31 1,00 1,10 1,37 1,00 Selanjutnya, dimodelkan beberapa jembatan dengan variabilitas material dari elemen pier jembatan sebagaimana Tabel V.9. Sebagaimana mutu baja tulangan berubah, property confined concrete akan berubah mengingat confining stress dipengaruhi oleh mutu baja terlihat pada hasil cross sectional properties (moment- curvature) XTRACT sehingga inelastic material properties dan backbone curves pada masing-masing model variasi akan disesuaikan pada Midas Civil 2019. Tabel V.9 Model variasi material Kuat Tekan Beton (MPa) Kuat Leleh, fy (MPa) Ratio terhadap fc’ dan fy nominal My (kN.m) Mu (kN.m) Kurv leleh (1/m) Kurv ult (1/m) Variasi fc' Model 1 fc' (nominal) 29,05 400 1,00 67930 95350 0,000914 0,01175 Model 2 fc' expected (mean) 31,23 400 1,08 67930 96360 0,000914 0,01179 Model 3 fcr' (ACI required strength) 35,33 400 1,22 69100 97970 0,000894 0,01181 Variasi fy Model 4 fy' (nominal) 29,05 400 1,00 67930 95350 0,000914 0,01175 Model 5 fy expected (mean) 29,05 452 1,1 74380 104400 0,001007 0,01216 Model 6 fy expected (max) 29,05 524 1,3 74380 115500 0,001007 0,01275 104 Setelah seluruh hasil cross sectional properties (moment-curvature) dari XTRACT diinput pada inelastik material masing-masing model variasi, selanjutnya dilakukan analisis time history untuk memperoleh respon masing-masing model struktur terhadap beban gempa (Tabel V.10). Selanjutnya, perolehan dispersi kapasita s struktur dari masing-masing model variasi mutu material ditunjuk kan pada Tabel V.11. Dari hasil yang diperole h, respon struktur lebih sensitif terhadap va riasi material baja tulangan dibandingkan variasi mutu beton, terlihat dari uncertainty factor (E tot ) yang lebih bervariasi pada model variasi baja. Hal ini didasari pada perilaku struktur beton dimana saat beton telah retak, baja tulanganlah yang lebih berperan pada fase inelastik. E tot diperoleh sekitar 0,6-0,78 . Tabel V.10 Respon struktur hasil NLTHA dari masing-masing model variasi mutu material F PGA x PGA (g) Log Normal Model I Model II Model III Rata-rata disp (meter) DS P. Level Rata-rata disp (meter) DS P. Level Rata-rata disp (meter) DS P. Level 0,1 - 2.30 0,0485 Slight Damage