Analisis Kinerja Struktur Slab-on-pile dengan Penambahan Braced Frame

Muhammad Firman Hidayat, Ir. Ali Awaludin, S.T., M.Eng., Ph.D., IPU., ACPE.; Prof. Dr. Ir. Bambang Supriyadi, CES., DEA., IPU. ASEAN.Eng.

2024 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Di Indonesia, struktur Slab-On-Pile (SOP) sudah banyak dibangun terutama pada infrastruktur jalan layang. Konfigurasi struktur cukup sederhana yang terdiri dari tiga komponen utama yakni slab, pile head, dan spun pile menjadi salah satu pertimbangan dalam pemilihan jenis konstruksi yang cepat dan efisien. Struktur SOP dibangun secara segmental atau menerus kearah memanjang dengan jarak yang bervariasi, umumnya jarak antar segmental sebesar 5 meter. Di sisi lain, struktur yang didesain dengan jarak antar segemental lebih panjang dapat mengurangi waktu dan biaya sehingga lebih efisien, tetapi level performa strukturnya tidak sebaik struktur dengan jarak segmental lebih pendek. Maka dari itu, peningkatan performa sturktur menjadi sangat penting untuk mencapai tingkat efisiensi struktur yang optimal. Dalam rangka meningkatkan performa struktur, suatu perangkat pendukung struktural tambahan dapat diaplikasikan. Perangkat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu braced frame. Penggunaannya diharapkan dapat meningkatkan kekakuan, ketahanan lateral, dan stabilitas struktur.

Dalam penelitian ini, Tiga model struktur dimodelkan dan dianalisis secara numerik. Model struktur yang dianalisis yaitu SOP-A, SOP-B, dan SOP-C. Seluruh model didesain dengan kategori kepentingan “sangat penting” denga faktor modifikasi respon R = 1,5. SOP-A didesain dengan jarak antar segmental sebesar 5 meter dengan konfigurasi 50 spun pile, yang terdiri dari 5 buah spun pile pada setiap pile head, sedangkan SOP-B dan SOP-C didesain dengan jarak antar segmental sebesar 7,5 meter dengan konfigurasi 35 spun pile, yang terdiri dari 5 buah spun pile pada setiap pile head. Tiga puluh perangkat braced frame ditambahkan pada SOP-C diantara spun pile pada setiap arah memanjang. Analisis yang dilakukan yakni analisis modal dan analisis siklik.

Berdasarkan hasil analisis modal, menunjukan bahwa penambahan braced frame pada SOP-C dapat meningkatkan kekakuan struktur sebesar 1,58 dan 1,78 kali lebih besar dari SOP-A dan SOP-B. Berdasarkan analisis pembebanan siklik, performa struktur SOP-C pada arah memanjang relatif sama dengan performa struktur SOP-A, namun jauh lebih baik dari performa struktur SOP-B. Penambahan 30 buah braced frame mampu berkontribusi sebesar 38?lam mendisipasi energi dan mereduksi penggunaan spun pile sebanyak 15 buah.

In Indonesia, Slab-On-Pile (SOP) structures have been mostly built in highway infrastructure. The structure configuration is quite simple, consisting of three main components: slab, pile head, and spun pile. This is one of the considerations in choosing the fast and efficient construction. SOP structures are built segmentally or continuously in the longitudinal direction with varying distances. Generally, the distance between segments is 5 meters. On the other hand, structures designed with longer segmental spacing can reduce time and cost, making them more efficient, but the level of structural performance is not as good as structures with shorter segmental spacing. Optimization is important in designing SOP structures to achieve optimal time efficiency and structural performance levels. An additional structural support device can be applied to optimize structural performance. The device used in this study is a braced frame. Its use is expected to increase the stiffness and stability of the structure to maintain structural performance by safety standards.

In this study, three structural models were analyzed numerically. The structural models analyzed were SOP-A, SOP-B, and SOP-C. All models were designed with a "very important" category with a response modification factor 1.5. SOP-A was designed with an inter-segmental spacing of 5 meters with a 50 spun piles configuration consisting of 5 spun piles on each pile head. In comparison, SOP-B and SOP-C were designed with an inter-segmental spacing of 7.5 meters with a 35 spun piles configuration, consisting of 5 spun piles on each pile head. Thirty braced frame devices were added to SOP-C between the spun piles in each longitudinal direction to improve their structural performance. The analyses performed were modal analysis and cyclic analysis.

Based on the modal analysis results, adding braced frames to SOP-C can increase the structural stiffness by 1.58 and 1.78 times greater than SOP-A and SOP-B, respectively. Based on the cyclic loading analysis, the performance of the SOP-C structure in the longitudinal direction is relatively similar to that of the SOP-A structure. Still, it is much better than that of the SOP-B structure. The addition of braced frames can increase the structural strength of the SOP-C structure by about 2000 kN from SOP-B, and SOP-C contributes 38% in dissipating energy and reduced the utilization of spun pile by 15 pieces.

Kata Kunci : Efisiensi, braced frame, pemodelan numerik, analisis siklik.