Mengatasi mandat pembaruan seismik California – Beragampengetahuan

Pemilik bangunan komersial di California menghadapi banyak tantangan di pasar yang bergejolak saat ini, termasuk tenggat waktu yang semakin dekat untuk mematuhi peraturan kota yang mewajibkan retrofit seismik untuk jenis bangunan tertentu.

Struktur beton non-daktil, yang jumlahnya lebih dari 40.000 di seluruh negara bagian, sangat rentan terhadap peristiwa seismik, dan perbaikan dapat merugikan pemiliknya jutaan bahkan puluhan juta dolar. Dengan dampak ekonomi bernilai miliaran dolar yang dipertaruhkan, pemilik perlu mengetahui bahwa ada strategi yang tersedia yang dapat membantu mengurangi biaya.

Peraturan seismik generasi baru telah muncul di seluruh California sebagai respons terhadap buruknya kinerja jenis bangunan tertentu selama gempa bumi sebelumnya, seperti gempa bumi Loma Prieta tahun 1989 dan gempa bumi Northridge tahun 1994.

Peraturan biasanya menetapkan persyaratan minimum untuk evaluasi wajib dan perbaikan struktural yang dimaksudkan untuk mengurangi kerusakan akibat gempa dan meningkatkan keselamatan penghuni bangunan. Beberapa peraturan yang diberlakukan oleh kota-kota di wilayah metro Los Angeles, termasuk Beverly Hills, Los Angeles, Santa Monica, dan West Hollywood, menetapkan jadwal dan tenggat waktu tertentu untuk evaluasi bangunan, pemberitahuan penyewa, dan retrofit, serta menetapkan hukuman tegas bagi ketidakpatuhan.

Jenis bangunan rentan yang diidentifikasi berdasarkan peraturan ini mencakup struktur kayu lantai lunak, bangunan berdinding pasangan bata, beton bertulang, dan struktur beton tidak ulet.

Beton tidak ulet

Bangunan beton tidak berketahanan yang dibangun sebelum peraturan seismik modern ditetapkan pada pertengahan tahun 1970-an menimbulkan risiko besar terhadap keselamatan jiwa dan ketahanan jika terjadi gempa bumi karena tidak fleksibel atau rapuh akibat kurangnya tulangan baja. Runtuhnya bangunan-bangunan ini telah menyebabkan kerusakan besar akibat gempa bumi besar di seluruh dunia selama 15 tahun terakhir termasuk yang berpusat di California.

Sebelum tahun 1980an, konstruksi bangunan beton antilengket di daerah dengan risiko gempa tinggi merupakan hal yang sangat umum, dan perkiraan saat ini menunjukkan bahwa lebih dari 40.000 bangunan tersebut masih ada di California dan sekitar 1.700 di antaranya berada di Beverly Hills, Los Angeles, Santa Monica, dan West. Hollywood.

Misalnya, Kode Santa Monica berlaku untuk bangunan beton bertulang yang dibangun berdasarkan standar kode bangunan yang dikeluarkan sebelum 11 Januari 1977. Pada tahun 2017, pesanan diberikan kepada pemilik hampir 70 bangunan yang diduga terbuat dari beton, dan diberikan waktu tiga tahun untuk menyerahkan laporan penilaian. Bangunan ini memiliki waktu sepuluh tahun hingga retrofit seismik selesai.

Pemilik gedung mempunyai pilihan untuk mengurangi biaya

Proses rehabilitasi bangunan yang sudah ada, seperti halnya proyek renovasi besar lainnya, biasanya rumit, mengganggu, dan sangat mahal bagi pemilik bangunan. Sebagian besar bangunan ini sudah ditempati, sehingga menambah kompleksitas penerapan retrofit dan meningkatkan kemungkinan hilangnya harga sewa, biaya relokasi penyewa, atau periode konstruksi yang lama.

Analisis bangunan struktural adalah langkah pertama dalam proses retrofit, memberikan pemilik informasi penting tentang apa yang perlu diubah dan sejauh mana, yang dapat membantu mengambil keputusan mengenai solusi potensial, anggaran, dan jangka waktu. Analisis struktur bertujuan untuk mengetahui bagaimana suatu bangunan merespon aktivitas gempa dan pada titik manakah bahan bangunan menjadi tidak elastis dan tidak dapat kembali ke bentuk semula setelah terjadi gempa.

Analisis statis adalah metode paling umum untuk mengevaluasi bangunan. Metode ini mencoba untuk memperkirakan efek dinamis dari gerakan tanah seismik dengan menggunakan prosedur statis. Meskipun pendekatan ini akan memberikan solusi retrofit yang memadai dalam beberapa kasus, sifat umum masukan dan perkiraan data tidak tepat dan dapat menyebabkan intervensi berlebihan yang menimbulkan implikasi biaya yang signifikan atau intervensi yang salah sasaran dan tidak mengatasi kerentanan nyata.

Analisis riwayat respons nonlinier adalah teknik yang sangat terspesialisasi yang dikembangkan dalam 20 tahun terakhir. Pendekatan ini memanfaatkan pemodelan yang sangat rinci dari suatu bangunan dan berbagai komponennya untuk memperkirakan kinerja bangunan secara lebih akurat jika terjadi gempa bumi. Dibandingkan dengan metode lain, tingkat perkiraan berkurang secara signifikan karena bahan bangunan seperti tulangan dan beton dimodelkan beserta lokasi dan lingkungan spesifiknya. Model khusus dibuat menggunakan informasi ini dan simulasi gempa dilakukan untuk memantau respons setiap komponen dalam kondisi seismik dinamis sambil mencatat komponen mana yang benar-benar gagal.

Selain keahlian dalam teknologi canggih ini, analisis riwayat respons nonlinier memerlukan banyak pengetahuan teknik untuk menafsirkan gambar bangunan secara memadai dan membuat model yang akurat. Pemodelan terperinci, simulasi khusus, dan tinjauan sejawat pihak ketiga yang diperlukan membuat analisis riwayat respons nonlinier lebih memakan waktu dibandingkan analisis statis dan biaya teknis awal lebih tinggi. Namun, strategi intervensi yang diusulkan seringkali lebih hemat biaya dan tidak terlalu mengganggu hunian gedung dibandingkan pendekatan tetap.

Komunikasi yang jelas antara tim desain dan pemilik sangat penting untuk memastikan bahwa potensi manfaat dan risiko dari proses log respons non-linier dapat dipahami. Meskipun teknik mungkin tampak seperti masalah hitam dan putih bagi mereka yang berada di luar industri, analisis riwayat respons non-linier melibatkan pengambilan keputusan berdasarkan probabilitas risiko sehingga kurang jelas dan bersifat preskriptif. Menjelaskan kemungkinan hasil kepada pemilik bangunan dan menentukan pendekatan retrofit yang tepat untuk kebutuhan spesifik mereka sangat penting untuk keberhasilan pendekatan ini secara keseluruhan.

Studi kasus di Santa Monica

Gedung perkantoran beton antilengket enam lantai di Santa Monica, California, 3130 Wilshire Blvd., dibangun pada tahun 1968 dan dimiliki oleh Swig. Penilaian awal terhadap bangunan ini segera diserahkan kepada otoritas setempat, mengkonfirmasikan perlunya retrofit seismik. Analisis statis properti telah selesai. Namun, intervensi yang diusulkan memakan biaya besar dan tidak praktis, serta berdampak signifikan terhadap ruang yang dapat disewa dan jendela-jendela yang tertutup.

Berdasarkan pengalamannya sebelumnya dengan perusahaan teknik struktural Tipping, Swig melakukan analisis riwayat respons nonlinier dengan harapan ia dapat menemukan solusi yang tidak terlalu mengganggu dengan biaya lebih rendah. Analisis tersebut mengungkapkan kelemahan spesifik pada struktur bangunan, dan dengan pemahaman yang lebih jelas dan lebih rinci tentang bagaimana bangunan tertentu akan merespons peristiwa seismik, solusi yang jauh lebih sederhana dan tidak terlalu mengganggu dapat dibayangkan dengan menggunakan lengkungan penahan di lantai dasar.

Intervensi lainnya termasuk dinding geser beton baru di basement dan penguatan geser beberapa kolom dan balok yang ada. Tim proyek, yang juga terdiri dari arsitek Gensler, perwakilan pemilik, dan konsultan manajemen proyek, bekerja secara kolaboratif untuk menempatkan retrofit di lokasi yang kurang signifikan secara visual dan untuk meminimalkan dampak terhadap sistem mekanis dan parkir. Penggunaan analisis riwayat respons nonlinier yang efektif, dalam hal ini, menghasilkan desain retrofit yang jauh lebih hemat biaya dibandingkan solusi yang disarankan oleh analisis statis dan juga meminimalkan dampak terhadap penghuni yang ada.

Pilih opsi terbaik

Kegunaan dari metode sejarah respons nonlinier sangat berguna untuk struktur yang sudah ada dengan rezim seismik warisan yang tidak konvensional, terutama bangunan yang tingginya lebih dari tiga lantai atau memiliki fondasi dangkal dan campuran jenis elemen lateral yang menahan gaya. Dalam kasus ini, tim yang berpengalaman dapat dengan hati-hati merancang elemen-elemen yang ada untuk memahami kekuatan dan kelemahan yang ada dan mengembangkan intervensi yang ditargetkan yang meminimalkan dampak terhadap ruang yang dapat disewa dan, seringkali, mengurangi biaya konstruksi.

Investigasi yang lebih kompleks yang dilakukan oleh analisis riwayat respons nonlinier menyebabkan biaya awal yang lebih tinggi, sebuah fakta yang menghalangi beberapa pemilik untuk menggunakan pendekatan ini. Namun, penting untuk menyadari bahwa biaya-biaya ini seringkali, seperti dalam kasus 3130 Wilshire Blvd., lebih kecil dari jumlah uang yang dihemat oleh solusi retrofit yang lebih menyeluruh dan penghematan tambahan tambahan karena berkurangnya ketidaknyamanan penyewa.

Pemilik bangunan beton antilengket di wilayah Los Angeles memiliki pilihan untuk analisis struktur bangunan mereka. Meskipun analisis statis mungkin cukup dalam beberapa kasus, mempertimbangkan apakah kondisi bangunan tertentu lebih baik jika menggunakan analisis riwayat respons nonlinier yang lebih mendalam dapat menjadi investasi yang lebih baik.

David Williams, SE, adalah Manajer Proyek Senior di Konsultan Manajemen Proyek. Jason Armes, SE, adalah rekanan dan Michael J. Korolek, SE, adalah kepala sekolah Tipping Structural.