Kajian pengaruh durasi getaran kuat/strong motion duration terhadap respons struktur bangunan

(1)

KAJIAN PENGARUH DURASI GETARAN KUAT/STRONG

MOTION DURATION TERHADAP RESPONS STRUKTUR

BANGUNAN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

Oleh :

HENDRA SUSILO

11 0404 114

SUBJURUSAN STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

Kata Pengantar

Puji syukur penulis ucapkan ke Hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberi kasih karunia dan anugrah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul “Kajian pengaruh durasi getaran kuat/strong motion duration terhadap respons struktur bangunan”. Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi syarat-syarat dalam menempuh Ujian Sarjana di Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan saran dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT, selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu dalam membimbing dan memberi saran dalam penyelesaian tugas akhir ini.

2. Bapak Ir. Besman Surbakti, MT, selaku Dosen Pembanding yang telah memberi kritik dan saran yang membangun.

3. Bapak M. Agung Putra Handana, ST., MT, selaku Dosen Pembanding yang telah memberi kritik dan saran yang membangun.

4. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, selaku Koordinator Subjurusan Struktur. 5. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik

Sipil.

6. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 7. Mama dan papa, The One and Only Brother Hendry Gunawan, The One

and Only Sister Henny Setiawaty. Terima kasih buat segalanya.

8. Teman-teman stambuk 2011, terutama Andre “Brother Jon” Bachtiar Sihaloho, Andrew Samuel Erionkita Purba, Nikson Andreas Samosir, Stefano Manurung. May God Bless You wherever You go friends!

(3)

Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih banyak memiliki kekurangan, oleh karena itu penulis berharap kritik dan saran yang membangun dari pembaca. Akhir kata, penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Terima kasih.

Medan, November 2015 Penulis,

Hendra Susilo 11 0404 114

(4)

ABSTRAK

Gempa merupakan efek dari interaksi lempeng-lempeng yang ada pada kerak bumi. Saat terjadi gempa, maka pelepasan energi yang merambat ke permukaan tanah dalam bentuk getaran terjadi secara cepat. Getaran pada permukaan tanah ini disebut ground motion. Durasi getaran kuat/strong motion duration (SMD) berbeda dengan durasi gempa. Durasi SMD dibatasi oleh suatu nilai ambang batas. Biasanya nilai puncak percepatan tanah (PGA) atau Intensitas Arias.

Umumnya terdapat empat pengertian dari strong motion duration, yaitu: (1) bracketed duration, (2) uniform duration, (3) significant duration, dan (4) effective duration. Namun, pengertian yang paling sering digunakan dalam memahami dan menggambarkan durasi getaran kuat adalah significant duration. Significant duration merupakan rentang durasi antara 5%-95% (T5-T95) dari

kumulatif energi yang ditentukan dengan persentase Intensitas Arias. Durasi ini mencakup kumulatif energi sebesar 90%. Defenisi ini dikemukakan oleh Trifunac dan Brady (1975).

Analisis pengaruh strong motion duration menggunakan metode analisis riwayat waktu (time history analysis) dan proses perhitungan dibantu dengan software SAP 2000. Rekaman gempa yang dipakai adalah Imperial Valley, Tabas, Kobe, Northridge, Loma Prieta, dan San Fernando. Persentase strong motion duration masing-masing rekaman gempa tersebut adalah 53,15%, 50,14%, 47,81%, 42,17%, 34,73%, dan 28,94%.

Dari hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa strong motion duration tidak berpengaruh terhadap respons struktur bangunan. Hal ini bisa dilihat dari besarnya persentase strong motion duration tidak berbanding lurus terhadap respons struktur bangunan, baik perpindahan, rasio simpangan antar lantai, percepatan lantai, momen maksimum, geser maksimum ataupun normal maksimum balok dan kolom struktur bangunan.

(5)

Daftar Isi

Kata Pengantar ... i

Abstrak ... iii

Daftar Isi ... iv

Daftar Tabel ... vii

Daftar Gambar ... xi

Daftar Notasi ... xv

BAB I Pendahuluan ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2Dasar Teori ... 2

1.3Perumusan Masalah ... 3

1.4Tujuan ... 4

1.5Manfaat ... 4

1.6Pembatasan Masalah ... 4

1.7Metodologi Penulisan ... 4

1.8Sistematika Penulisan ... 6

BAB II Studi Pustaka ... 7

2.1Pendahuluan ... 7

2.2Pengertian Strong Motion Duration ... 7

2.3Metode Analisis Beban Gempa ... 10

2.3.1Metode Analisis Statik Ekivalen ... 10

(6)

2.3.2Metode Analisis Ragam Spektrum Respons ... 22

2.3.2.1 Prosedur Analisis Ragam Spektrum Respons .... 23

2.3.3Metode Analisis Riwayat Waktu (Time History Analysis) ... 24

2.3.3.1Metode Analisis Riwayat Waktu Linier ... 24

2.3.3.2Evaluasi Respons Dinamik Dengan Metode Numerik ... 26

BAB III Metodologi Analisis ... 30

3.1 Pembuatan Respons Spektra Desain ... 30

3.2 Pengolahan Rekaman Gempa ... 40

3.2.1 Rekaman Gempa Asli ... 40

3.2.2 Pencocokan/Matching Rekaman Gempa Asli Pada Respons Spektra Desain ... 42

3.2.3 Penskalaan PGA Rekaman Gempa Pada PGA Site (PGAM) ... 45

3.2.4 Significant Duration ... 48

3.3 Permodelan Struktur ... 55

3.3.1 Data Teknis Struktur ... 55

3.3.2 Pembebanan Struktur ... 56

3.3.3 Gambar Struktur ... 57

BAB IV Analisis dan Pembahasan ... 59

(7)

4.2 Analisis Struktur ... 60

4.3 Kontrol Hasil Analisis Struktur ... 63

4.4 Respons Struktur Hasil Analisis ... 66

4.4.1 Analisis Arah Memanjang ... 66

4.4.2 Analisis Arah Melintang ... 78

4.5 Pembahasan ... 90

BAB V Kesimpulan dan Saran ... 94

5.1 Kesimpulan ... 94

5.2 Saran ... 95

Daftar Pustaka ... xviii

(8)

Daftar Tabel

Tabel 2.3.1.1-1 : Faktor R, Cd, dan Ω0 Untuk Sistem Penahan Gaya

Gempa ... 13

Tabel 2.3.1.1-2 : Faktor Keutamaan Gempa ... 17

Tabel 2.3.1.1-3 : Nilai Parameter Perioda Pendekatan Ct dan x ... 18

Tabel 2.3.1.1-4 : Koefisien Untuk Batas Atas Perioda Yang Dihitung ... 18

Tabel 2.3.1.1-5 : Simpangan Antar Lantai Izin (∆a) ... 22

Tabel 3.1-1 : Kategori Resiko Bangunan ... 30

Tabel 3.1-2 : Faktor Keutamaan Gempa ... 33

Tabel 3.1-3 : Klasifikasi site ... 34

Tabel 3.1-4 : Koefisien Periode Pendek 0,2 Detik (Fa) ... 35

Tabel 3.1-5 : Koefisien Periode Pendek 1,0 Detik (Fv)... 36

Tabel 3.1-6 : Nilai Respons Spektra Desain ... 38

Tabel 3.2.3 : Faktor Amplifikasi Untuk PGA (FPGA) ... 46

Tabel 3.2.4 : Rekapitulasi Berbagai Rekaman Gempa Berdasarkan Significant Duration ... 55

Tabel 4.3-1 : Perioda Fundamental Struktur ... 64

Tabel 4.3-2 : Rasio Partisipasi Massa ... 64

Tabel 4.3-3 : Base Shear Pada Struktur Arah Memanjang ... 65

Tabel 4.3-4 : Base Shear Pada Struktur Arah Melintang ... 65

Tabel 4.4.1-1 : Perpindahan Maksimum Analisis Time History Berbagai Rekaman gempa Arah Memanjang ... 66

(9)

Tabel 4.4.1-2 : Perpindahan Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 67 Tabel 4.4.1-3 : Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis

Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Memanjang ... 68 Tabel 4.4.1-4 : Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis

Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Memanjang ... 69 Tabel 4.4.1-5 : Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 70 Tabel 4.4.1-6 : Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 71 Tabel 4.4.1-7 : Momen Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 72 Tabel 4.4.1-8 : Momen Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 73 Tabel 4.4.1-9 : Geser Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 74 Tabel 4.4.1-10 : Geser Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 75 Tabel 4.4.1-11 : Normal Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ... 76 Tabel 4.4.1-12 : Normal Maksimum Kolom Analisis Time History

(10)

Tabel 4.4.2-1 : Perpindahan Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 78 Tabel 4.4.2-2 : Perpindahan Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 81 Tabel 4.4.2-3 : Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis

Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Melintang ... 80 Tabel 4.4.2-4 : Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis

Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Melintang ... 81 Tabel 4.4.2-5 : Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 82 Tabel 4.4.2-6 : Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 83 Tabel 4.4.2-7 : Momen Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 84 Tabel 4.4.2-8 : Momen Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 85 Tabel 4.4.2-9 : Geser Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 86 Tabel 4.4.2-10 : Geser Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 87 Tabel 4.4.2-11 : Normal Maksimum Balok Analisis Time History

(11)

Tabel 4.4.2-12 : Normal Maksimum Kolom Analisis Time History

(12)

Daftar Gambar

Gambar 1.1 : Pertemuan Lempeng Indo-Australia, Lempeng

Pasifik, dan Lempeng Eurasia di Indonesia ... 1

Gambar 1.2 : Significant duration ... 3

Gambar 2.2-1 : Bracketed duration ... 8

Gambar 2.2-2 : Uniform duration ... 8

Gambar 2.2-3 : Significant duration ... 9

Gambar 2.2-4 : Effective duration ... 10

Gambar 2.3.1.1 : Penentuan Simpangan Antar Lantai ... 21

Gambar 2.3.2.1 : Respons spektrum umum ... 24

Gambar 2.3.3.2 : Notasi Metode Time-stepping ... 27

Gambar 3.1-1 : Respons Spektra Percepatan 0,2 Detik (SS) Untuk Daerah Medan ... 33

Gambar 3.1-2 : Respons Spektra Percepatan 1,0 Detik (S1) Untuk Daerah Medan ... 33

Gambar 3.1-3 : Respons Spektra Desain ... 39

Gambar 3.2.2-1 : Respons Spektra Desain dan Respons Spektra Masing-Masing Rekaman Gempa Sebelum Matching ... 42

Gambar 3.2.2-2 : Respons Spektra Desain dan Respons Spektra Masing-Masing Rekaman Gempa Setelah Matching ... 43

(13)

Gambar 3.2.3 : Percepatan Puncak (PGA) Untuk Daerah

Medan ... 46 Gambar 4.2-1 : Beban Mati Pada Struktur Potongan Arah

Memanjang ... 61 Gambar 4.2-2 : Beban Hidup Pada Struktur Potongan Arah

Memanjang ... 61 Gambar 4.2-3 : Beban Mati Pada Struktur Potongan Arah

Melintang ... 62 Gambar 4.2-4 : Beban Hidup Pada Struktur Potongan Arah

Melintang ... 63 Gambar 4.4.1-1 : Perpindahan Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 66

Gambar 4.4.1-2 : Perpindahan Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 67

Gambar 4.4.1-3 : Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Memanjang ... 68 Gambar 4.4.1-4 : Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis

Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Memanjang ... 69 Gambar 4.4.1-5 : Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 70

Gambar 4.4.1-6 : Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History

(14)

Gambar 4.4.1-7 : Momen Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 72

Gambar 4.4.1-8 : Momen Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 73

Gambar 4.4.1-9 : Geser Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 74

Gambar 4.4.1-10: Geser Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 75

Gambar 4.4.1-11: Normal Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 76

Gambar 4.4.1-12: Normal Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang .... 77

Gambar 4.4.2-1 : Perpindahan Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 78 Gambar 4.4.2-2 : Perpindahan Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 79 Gambar 4.4.2-3 : Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis

Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Melintang ... 80 Gambar 4.4.2-4 : Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis

Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah

Melintang ... 81 Gambar 4.4.2-5 : Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History

(15)

Gambar 4.4.2-6 : Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 83 Gambar 4.4.2-7 : Momen Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 84 Gambar 4.4.2-8 : Momen Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 85 Gambar 4.4.2-9 : Geser Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 86 Gambar 4.4.2-10: Geser Maksimum Kolom Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 87 Gambar 4.4.2-11: Normal Maksimum Balok Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ... 88 Gambar 4.4.2-12: Normal Maksimum Kolom Analisis Time History

(16)

Daftar Notasi

IA : intensitas Arias (cm/s)

ag(t) : percepatan tanah dasar (g)

td : durasi total rekaman gempa (s)

g : gravitasi (cm/s2)

V : geser dasar seismik (kg)

Cs : koefisien respons seismik

W : berat seismik efektif

R : faktor modifikasi respons

Cd : faktor pembesaran defleksi

Ω0 : faktor kuat-lebih sistem

Ie : faktor keutamaan gempa

SDS : parameter percepatan spektrum respons desain dalam

rentang perioda pendek

SD1 : parameter percepatan spektrum respons desain pada

perioda 1,0 detik

T : perioda fundamental

Ta : perioda fundamental pendekatan

Cu : koefisien untuk batas atas pada perioda yang dihitung

Ct dan x : parameter perioda pendekatan

hn : tinggi struktur (m)

(17)

AB : luas dasar struktur, m2

Ai : luas badan dinding geser “i” (m2)

Di : panjang dinding geser “i” (m)

hi : tinggi dinding geser “i” (m)

Fx : gaya lateral struktur (kN)

Cvx : faktor distribusi vertikal

δx : defleksi pusat massa di tingkat x

δxe : defleksi pada lokasi yang disyaratkan yang ditentukan dengan

analisis elastis

∆ : simpangan antar lantai desain

∆a : simpangan antar lantai izin

m : massa (kg)

c : redaman (kg/m)

k : kekakuan (N/m)

: perpindahan (m) : kecepatan (m/s) : percepatan (m/s2) : gaya luar (N)

SS : parameter respons spektra percepatan gempa pada perioda

pendek 0,2 detik di batuan dasar

S1 : parameter respons spektra percepatan gempa pada perioda 1

detik di batuan dasar

SMS : parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek

(18)

Fa : koefisien periode pendek 0,2 detik

Fv : kofisien periode pendek 1,0 detik

SPGA : nilai PGA di batuan dasar

FPGA : faktor amplifikasi untuk PGA

PGAM : nilai percepatan puncak (PGA) di permukaan tanah

berdasarkan klasifikasi site

(19)

ABSTRAK

kumulatif energi yang ditentukan dengan persentase Intensitas Arias. Durasi ini mencakup kumulatif energi sebesar 90%. Defenisi ini dikemukakan oleh Trifunac dan Brady (1975).

(20)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Indonesia termasuk dalam wilayah cincin api yaitu daerah patahan yang sangat rawan bencana gempa bumi karena posisi geografis Indonesia yang terletak pada zona tektonik yang sangat aktif. Hal ini karena wilayah Indonesia terletak pada tiga lempeng besar dunia yaitu, Lempeng Pasifik, Lempeng Indo-Australia, dan Lempeng Eurasia. Lempeng aktif artinya lempeng yang selalu bergerak dan saling berinteraksi. Lempeng Pasifik bergerak relatif ke barat, Lempeng Indo-Australia bergerak relatif ke utara, dan Lempeng Eurasia bergerak relatif ke tenggara. Interaksi antar lempeng-lempeng ini menempatkan wilayah Indonesia sebagai wilayah yang sangat rawan terhadap gempa bumi. Selain Indonesia, beberapa negara rawan gempa bumi yaitu Jepang, Taiwan, China, Filipina, Selandia Baru, dan Amerika Serikat.

Gambar 1.1 Pertemuan Lempeng Indo-Australia, Lempeng Pasifik, dan Lempeng Eurasia di Indonesia (Katili, 1973)

(21)

Gempa bumi telah banyak menelan korban jiwa, kerugian materil dan imateril. Di Indonesia, sejak tahun 2004 telah terjadi beberapa kali gempa besar, yaitu gempa Aceh disertai tsunami tahun 2004 (Mw = 9,2), gempa Nias tahun 2005 (Mw

= 8,7), gempa Yogya tahun 2006 (Mw = 6,3), dan gempa Padang tahun 2009 (Mw

= 7,6). Pencegahan kerusakan bangunan akibat gempa dapat dilakukan melalui proses perencanaan disertai pelaksanaan konstruksi yang baik dengan memperhitungkan tingkat beban gempa rencana.

Beban gempa merupakan salah satu beban yang diperhitungkan dalam perencanaan struktur bangunan sesuai SNI 03-1726-2010. Umumnya, beban gempa dihitung dengan analisis gaya lateral ekivalen menggunakan respon spektra sesuai zona atau wilayah dimana bangunan tersebut berada. Respon Spektra merupakan suatu plot yang menunjukkan respon maksimum yang ditimbulkan oleh getaran bumi pada berbagai frekuensi natural suatu sistem berderajat tunggal. Pembuatan respon spektra membutuhkan data percepatan tanah yang terjadi akibat gempa atau yang biasa disebut rekaman gempa. Rekaman gempa dapat kita peroleh melalui website Pacific Earthquake Engineering Research Center (http://ngawest2.berkeley.edu/).

1.2Dasar Teori

Gempa merupakan efek dari interaksi lempeng-lempeng yang ada pada kerak bumi. Saat terjadi gempa, maka pelepasan energi yang merambat ke permukaan tanah dalam bentuk getaran terjadi secara cepat. Getaran pada permukaan tanah ini disebut ground motion. Bagaimana pergerakan ground motion dapat diketahui dari rekaman gempa yang tercatat pada alat pencatat gempa. Rekaman gempa biasanya berbentuk riwayat waktu (time history) terhadap percepatan, kecepatan dan perpindahan ground motion.

Dalam analisis dinamika struktur, terdapat karakeristik dari getaran tanah (ground motion) akibat gempa, yaitu: (1) nilai puncak dasar dari getaran tanah/amplitudo, meliputi: percepatan puncak dasar/peak ground acceleration (PGA); kecepatan puncak dasar/peak ground velocity (PGV); perpindahan puncak dasar/ peak ground displacement (PGD), (2) kandungan frekuensi (frequency content), dan (3) durasi getaran kuat/strong motion duration (SMD).

(22)

Dalam pemilihan rekaman gempa untuk analisa riwayat waktu (time history), parameter yang sering digunakan adalah magnitudo gempa, jarak sumber gempa terhadap lokasi rekaman gempa dicatat, kondisi tanah setempat, dan tipe gempa. Durasi getaran kuat (SMD) tidak termasuk dalam parameter pemilihan rekaman gempa. Umumnya terdapat empat pengertian dari strong motion duration (SMD), yaitu: (1) bracketed duration, (2) uniform duration, (3) significant duration, dan (4) effective duration.

Pada tugas akhir ini, penyusun tertarik untuk mengkaji pengaruh SMD terhadap respon struktur bangunan. Penyusun menggunakan pengertian significant duration dalam menganalisa pengaruh durasi getaran kuat/strong motion duration terhadap respon struktur bangunan.

Gambar 1.2 Significant duration

(Sumber : Bommer and Martinez-Pereira, 1999)

1.3Perumusan Masalah

Dalam tugas akhir ini, penulis akan mengkaji pengaruh SMD rekaman gempa yang berbeda-beda menggunakan rekaman gempa asli yang dicocokan/matching dengan respons spektra desain kemudian diskalakan pada PGA site kemudian membandingkan respons yang terjadi pada bangunan menggunakan software SAP2000.

(23)

1.4Tujuan

Tujuan dari penulisan tugas akhir ini yaitu untuk mengetahui pengaruh SMD terhadap respons struktur bangunan.

1.5Manfaat

Manfaat dari penulisan tugas akhir ini yaitu menjadi salah satu pertimbangan dalam merencanakan bangunan tahan gempa pada suatu daerah tertentu berdasarkan rekaman gempa daerah tersebut.

1.6Pembatasan Masalah

Batasan dalam tugas akhir ini, yaitu:

1. Menggunakan analisis elastis linier (elastic linier analysis) 2. Mengabaikan kandungan frekuensi (frequency content) 3. Tidak memperhitungkan beban angin

4. Pembebanan struktur merujuk pada Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung 1987 (PPPURG 1987).

5. Peraturan rujukan SNI 03-1726-2010 dan Peta Hazard Gempa Indonesia 2010

1.7Metodologi Penulisan

Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis menggunakan metode studi literatur, yaitu mencari referensi dari buku-buku dan jurnal yang berhubungan dengan strong motion duration (SMD) gempa dan menganalisis perhitungan dengan menggunakan software SAP 2000.

(24)

STUDI LITERATUR

PENGUMPULAN DATA :

1. _{DATA BANGUNAN}

2. _{REKAMAN GEMPA ASLI}

PEMODELAN STRUKTUR BANGUNAN

ANALISIS STRUKTUR DENGAN METODE ANALISA RIWAYAT WAKTU ( TIME HISTORY ANALYSIS)

MEMBUAT RESPON SPEKTRA

KESIMPULAN DAN SARAN BAGAN PENELITIAN

MENCOCOKAN/MATCHING REKAMAN GEMPA ASLI TERHADAP RESPON SPEKTRA

PENGOLAHAN REKAMAN GEMPA BERDASARKAN SIGNIFICANT DURATION

MENSKALAKAN REKAMAN GEMPA PADA PGA SITE

(25)

1.8Sistematika Penulisan

Penyusunan tugas akhir ini ditulis dalam lima bab. Sistematika penulisannya adalah sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini memuat latar belakang, dasar teori, perumusan masalah, tujuan, manfaat, pembatasan masalah, metodologi penulisan, sistematika penulisan dari tugas akhir ini.

BAB II. STUDI PUSTAKA

Bab ini memuat penjelasan tentang teori durasi getaran kuat/strong motion duration (SMD) dan metode analisis beban gempa.

BAB III. METODOLOGI ANALISIS

Bab ini memuat tentang pembuatan respon spektra, pengolahan rekaman gempa dan permodelan struktur bangunan.

BAB IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

Bab ini memuat tentang perhitungan beban struktur, analisis struktur, kontrol hasil analisis struktur, respons struktur hasil analisis dan pembahasan.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini memuat kesimpulan dari pembahasan serta saran yang dapat diberikan bagi pembaca.

(26)

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1Pendahuluan

Durasi gempa adalah total waktu getar saat gelombang gempa tercatat pada alat pencatat gempa sampai kembali pada kondisi semula. Durasi gempa menjadi penting untuk dibahas karena pengaruhnya terhadap respon seismik bangunan. Durasi berkaitan langsung dengan siklus respon struktur bangunan akibat gempa sebagai penyesuaian dari energi gempa yang telah tersalurkan pada bangunan dari jumlah energi gempa total.

Durasi getaran kuat/strong motion duration (SMD) berbeda dengan durasi gempa. Durasi SMD dibatasi oleh suatu nilai ambang batas. Biasanya nilai puncak percepatan tanah (PGA) atau Intensitas Arias.

2.2Pengertian strong motion duration (SMD)

Umumnya terdapat empat pengertian dari strong motion duration (SMD), yaitu:

1. Bracketed duration, yaitu rentang durasi antara batas amplitudo rekaman gempa yang lebih besar dari batas amplitudo yang ditentukan terhadap durasi total gempa. Bolt (1973) mengusulkan nilai batas amplitudo absolut 0.05 g atau 0.1 g untuk menunjukkan getaran kuat gempa. Pagratis (1995) mengatakan bracketed duration sangat sensitif terhadap perubahan nilai ambang batas amplitudo. Hal ini berpengaruh pada durasi yang akan kita peroleh apabila rekaman gempa diskalakan pada PGA yang berbeda. Kawashima dan Aizawa (1989) mengenalkan konsep baru yang mengusulkan nilai batas amplitudo tidak absolut melainkan menyesuaikan dengan nilai percepatan rekaman gempa secara proposional sehingga masih dapat menyesuaikan dengan rekaman gempa yang diskalakan pada PGA yang berbeda. Kawashima dan Aizawa menyebut konsep ini dengan normalized bracketed duration.

(27)

Gambar 2.2-1 Bracketed duration (Sumber : Bommer and Martinez-Pereira, 1999)

2. Uniform duration, yaitu kumulatif durasi hanya dari batas amplitudo rekaman gempa yang lebih besar dari batas amplitudo yang ditentukan terhadap durasi total gempa. Bolt (1973) mengusulkan nilai batas amplitudo absolut 0.05 g atau 0.1 g untuk menunjukkan getaran kuat gempa. Namun data rekaman gempa yang diasumsikan kuat tidak diperoleh secara bersambung. Dan nilai batas amplitudo yang absolut mengalami kendala yang sama dengan bracketed duration.

Gambar 2.2-2 Uniform duration

(28)

3. Significant duration, yaitu rentang durasi antara 5%-95% (T5-T95) dari

kumulatif energi yang ditentukan dengan persentase Intensitas Arias. Durasi ini mencakup kumulatif energi sebesar 90%. Defenisi ini dikemukakan oleh Trifunac dan Brady (1975). Rumus untuk menentukan Intensitas Arias adalah:

Dimana:

IA : Intensitas Arias

ag(t) : percepatan tanah dasar

td : durasi total rekaman gempa

g : percepatan gravitasi

Penggambaran grafik berdasarkan energi dan waktu dari rekaman getaran kuat gempa dikenal dengan Husid plot. Penggambaran grafik berdasarkan Intensitas Arias dan waktu dikemukakan oleh Husid (1969).

Gambar 2.2-3 Significant duration (Sumber : Bommer and Martinez-Pereira, 1999)

4. Effective Duration, yaitu rentang durasi antara Intensitas Arias sebesar 0,01 m/s sampai selisih Intensitas Arias sebesar 0,125 m/s dengan Intensitas Arias puncak. Definisi ini dikemukakan oleh Bommer dan Martinez-Pereira (1999).

(29)

Gambar 2.2-4 Effective duration

(Sumber : Bommer and Martinez-Pereira, 1999)

Dari keempat pengertian durasi getaran kuat/strong motion duration (SMD) yang telah dipaparkan, pengertian yang paling sering digunakan dalam memahami dan menggambarkan durasi getaran kuat adalah significant duration.

2.3Metode analisis beban gempa

Beban gempa adalah beban luar yang bekerja pada struktur bangunan dengan arah tegak lurus dengan ketinggian bangunan sebagai akibat dari pergerakan tanah yang disebabkan oleh gempa bumi. Dalam analisis beban gempa, terdapat tiga metode analisis yaitu metode statik ekivalen, metode ragam spektrum respons dan metode riwayat waktu.

2.3.1Metode analisis statik ekivalen

Dalam metode statik ekivalen, beban gempa yang terjadi akibat pergerakan tanah diekivalenkan menjadi gaya lateral statik tegak lurus tehadap pusat massa tiap lantai bangunan. Besaran beban gempa metode statik ekivalen tergantung dari beberapa faktor, antara lain: massa struktur, perioda getar empiris struktur, faktor keutamaan gempa, faktor reduksi gempa, sistem struktur, faktor redundansi, wilayah gempa, dan jenis tanah.

Beberapa batasan dalam penggunaan metode statik ekuivalen:

1.Berlaku hanya untuk struktur regular (ketinggian tidak lebih dari 40 meter atau 10 tingkat) dengan T < 3,5Ts. (Ts = SD1/SDS)

2.Kekakuan tingkat-tingkat yang berdekatan tidak berbeda lebh dari 30%. 3.Kekuatan tingkat-tingkat yang berdekatan tidak berbeda lebh dari 20%. 4.Massa pada tingkat-tingkat yang berdekatan tidak berbeda lebih dari 50%.

(30)

Jika batasan tersebut dilanggar maka digunakaan analisis dinamik. (Konsep SNI Gempa 2010, Prof. Iswandi Imran, PhD)

2.3.1.1Prosedur gaya lateral ekivalen

1.Geser dasar seismik, V.

Persamaan untuk menentukan geser dasar seismik, V adalah sebagai berikut:

V = CsW

Keterangan :

Cs : koefisien respons seismik.

W : berat seismik efektif.

a.Koefisien respons seismik, Cs.

Persamaan untuk menentukan koefisien respons seismik, Cs adalah sebagai

berikut:

Keterangan:

SDS : parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda

pendek.

R : faktor modifikasi respons. Ie : faktor keutamaan gempa.

Nilai Cs tidak perlu melebihi persamaan berikut ini:

Dan harus tidak kurang dari persamaan berikut ini:

(31)

Sebagai tambahan, untuk struktur yang berlokasi di daerah dengan S1

sama dengan atau lebih besar dari 0,6g, maka Cs harus tidak kurang dari:

Keterangan:

SD1 : parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda 1,0 detik

R : faktor modifikasi respons. Ie : faktor keutamaan gempa.

T : perioda fundamental struktur (detik).

S1 : parameter percepatan spektrum respons maksimum yang dipetakan.

b.Berat seismik efektif, W.

Berat seismik efektif struktur, W, harus menyertakan seluruh beban mati dan beban lainnya yang terdaftar di bawah ini:

Dalam daerah yang digunakan untuk penyimpanan: minimum sebesar 25 persen beban hidup lantai (beban hidup lantai di garasi publik dan struktur parkiran terbuka, serta beban penyimpanan yang tidak melebihi 5 persen dari berat seismik efektif pada suatu lantai, tidak perlu disertakan);

Jika ketentuan untuk partisi disyaratkan dalam desain beban lantai: diambil sebagai yang terbesar di antara berat partisi aktual atau berat daerah lantai minimum sebesar 0,48 kN/m2;

Berat operasional total dari peralatan yang permanen;

Berat lansekap dan beban lainnya pada taman atap dan luasan sejenis lainnya.

(32)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 Untuk Sistem Penahan Gaya Gempa

Sistem penahan-gaya seismik

R Ω0 Cd

Batasan sistem struktur dan batasan tinggi struktur (m)

Kategori desain seismik

B C D E F

A.Sistem dinding penumpu

1.Dinding geser beton bertulang khusus 5 2,5 5 TB TB 48 48 30 2.Dinding geser beton bertulang biasa 4 2,5 4 TB TB TI TI TI 3.Dinding geser beton polos didetail 2 2,5 2 TB TI TI TI TI 4.Dinding geser beton polos biasa 1,5 2,5 1,5 TB TI TI TI TI 5.Dinding geser pracetak menengah 4 2,5 4 TB TB 12 12 12 6.Dinding geser pracetak biasa 3 2,5 3 TB TI TI TI TI 7.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5 2,5 3,5 TB TB 48 48 30 8.Dinding geser batu bata bertulang

menengah

3,5 2,5 2,25 TB TB TI TI TI

9.Dinding geser batu bata bertulang biasa 2 2,5 1,75 TB 48 TI TI TI 10.Dinding geser batu bata polos didetail 2 2,5 1,75 TB TI TI TI TI 11.Dinding geser batu bata polos biasa 1,5 2,5 1,25 TB TI TI TI TI 12.Dinding geser batu bata prategang 1,5 2,5 1,75 TB TI TI TI TI 13.Dinding geser batu bata ringan (AAC)

bertulang biasa

2 2,5 2 TB 10 TI TI TI

14.Dinding geser batu bata ringan (AAC) polos biasa

1,5 2,5 1,5 TB TI TI TI TI

15.Dinding rangka ringan (kayu) dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja

6,5 3 4 TB TB 20 20 20

16.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahan geser, atau dengan lembaran baja

6,5 3 4 TB TB 20 20 20

17.Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya

2 2,5 2 TB TB 10 TI TI

18.Sistem dinding rangka ringan (baja canai dingin) menggunakan bresing strip datar

4 2 3,5 TB TB 20 20 20

B.Sistem rangka bangunan

1.Rangka baja dengan bresing eksentris 8 2 4 TB TB 48 48 30 2.Rangka baja dengan bresing konsentris

khusus

6 2 5 TB TB 48 48 30

3.Rangka baja dengan bresing konsentris biasa

(33)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan)

Sistem penahan-gaya seismik

R Ω0 Cd

Batasan sistem struktur dan batasan tinggi struktur (m)

Kategori desain seismik

B C D E F

4.Dinding geser beton bertulang khusus 6 2,5 5 TB TB 48 48 30 5.Dinding geser beton bertulang biasa 5 2,5 4,5 TB TB TI TI TI 6.Dinding geser beton polos detail 2 2,5 2 TB TI TI TI TI 7. Dinding geser beton polos biasa 1,5 2,5 1,5 TB TI TI TI TI 8. Dinding geser pracetak menengah 5 2,5 4,5 TB TB 12 12 12 9. Dinding geser pracetak biasa 4 2,5 4 TB TI TI TI TI 10.Rangka baja dan beton komposit dengan

bresing eksentris

8 2 4 TB TB 48 48 30

11.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus

5 2 4,5 TB TB 48 48 30

12.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing biasa

3 2 3 TB TB TI TI TI

13.Dinding geser pelat baja dan beton komposit 6,5 2,5 5,5 TB TB 48 48 30 14.Dinding geser baja dan beton komposit

khusus

6 2,5 5 TB TB 48 48 30

15.Dinding geser baja dan beton komposit biasa

5 2,5 4,5 TB TB TI TI TI

16.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5,5 2,5 4 TB TB 48 48 30 17.Dinding geser batu bata bertulang

menengah

4 2,5 4 TB TB TI TI TI

18.Dinding geser batu bata bertulang biasa 2 2,5 2 TB 48 TI TI TI 19.Dinding geser batu bata polos didetail 2 2,5 2 TB TI TI TI TI 20.Dinding geser batu bata polos biasa 1,5 2,5 1,25 TB TI TI TI TI 21.Dinding geser batu bata prategang 1,5 2,5 1,75 TB TI TI TI TI 22.Dinding rangka ringan (kayu) yang dilapisi

dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser

7 2,5 4,5 TB TB 22 22 22

23.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja

7 2,5 4,5 TB TB 22 22 22

24.Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya

2,5 2,5 2,5 TB TB 10 TB TB

25.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk

8 2,5 5 TB TB 48 48 30

(34)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan)

Sistem penahan-gaya seismik

R Ω0 Cd

Batasan sistem struktur dan batasan tinggi struktur (m)

Kategori desain seismik

B C D E F

C.Sistem rangka pemikul momen

1.Rangka baja pemikul momen khusus 8 3 5,5 TB TB TB TB TB 2.Rangka batang baja pemikul momen khusus 7 3 5,5 TB TB 48 30 TI 3.Rangka baja pemikul momen menengah 4,5 3 4 TB TB 10 TI TI 4.Rangka baja pemikul momen biasa 3,5 3 3 TB TB TI TI TI 5.Rangka beton bertulang pemikul momen

khusus

8 3 5,5 TB TB TB TB TB

6.Rangka beton bertulang pemikul momen menengah

5 3 4,5 TB TB TI TI TI

7.Rangka beton bertulang pemikul momen biasa

3 3 2,5 TB TI TI TI TI

8.Rangka baja dan beton komposit pemikul momen khusus

8 3 5,5 TB TB TB TB TB

9.Rangka baja dan beton komposit pemikul momen menengah

5 3 4,5 TB TB TI TI TI

10.Rangka baja dan beton komposit terkekang parsial pemikul momen

6 3 5,5 48 48 30 TI TI

11.Rangka baja dan beton komposit pemikul momen biasa

3 3 2,5 TB TI TI TI TI

12.Rangka baja canai dingin pemikul momen khusus dengan pembautan

3,5 3 3,5 10 10 10 10 10

D.Sistem ganda dengan rangka pemikul

momen khusus yang mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan

1.Rangka baja dengan bresing eksentris 8 2,5 4 TB TB TB TB TB 2.Rangka baja dengan bresing konsentris

khusus

7 2,5 5,5 TB TB TB TB TB

3.Dinding geser beton bertulang khusus 7 2,5 5,5 TB TB TB TB TB 4.Dinding geser beton bertulang biasa 6 2,5 5 TB TB TI TI TI 5.Rangka baja dan beton komposit dengan

bresing eksentris

8 2,5 4 TB TB TB TB TB

6.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus

6 2,5 5 TB TB TB TB TB

(35)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan)

Sistem penahan-gaya seismik

R Ω0 Cd

Batasan sistem struktur dan batasan tinggi struktur (m)

Kategori desain seismik

B C D E F

8.Dinding geser baja dan beton komposit khusus

7 2,5 6 TB TB TB TB TB

9.Dinding geser baja dan beton komposit biasa

6 2,5 5 TB TB TI TI TI

10.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5,5 3 5 TB TB TB TB TB 11.Dinding geser batu bata bertulang

menengah

4 3 3,5 TB TB TI TI TI

12.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk

8 2,5 5 TB TB TB TB TB

13.Dinding geser pelat baja khusus 8 2,5 6,5 TB TB TB TB TB

E.Sistem ganda dengan rangka pemikul

momen menengah mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan

1.Rangka baja dengan bresing konsentris khusus

6 2,5 5 TB TB 10 TI TI

2.Dinding geser beton bertulang khusus 6,5 2,5 5 TB TB 48 30 30 3. Dinding geser beton bertulang biasa 3 3 2,5 TB 48 TI TI TI 4. Dinding geser beton bertulang menengah 3,5 3 3 TB TB TI TI TI 5.Rangka baja dan beton komposit dengan

bresing konsentris khusus

5,5 2,5 4,5 TB TB 48 30 TI

6.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus

3,5 2,5 3 TB TB TI TI TI

7.Dinding geser baja dan beton komposit biasa

5 3 4,5 TB TB TI TI TI

8.Dinding geser beton bertulang biasa 5,5 2,5 4,5 TB TB TI TI TI F. Sistem interaktif dinding geser-rangka

dengan rangka pemikul momen beton bertulang biasa dan dinding geser beton bertulang biasa

4,5 2,5 4 TB TI TI TI TI

G. Sistem kolom kantilever didetail untuk memenuhi persyaratan untuk:

1.Sistem kolom baja dengan kantilever khusus 2,5 1,25 2,5 10 10 10 10 10 2.Sistem kolom baja dengan kantilever biasa 1,25 1,25 1,25 10 10 TI TI TI 3.Rangka beton bertulang pemikul momen

khusus

(36)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan)

Sistem penahan-gaya seismik

R Ω0 Cd

Batasan sistem struktur dan batasan tinggi struktur (m)

Kategori desain seismik

B C D E F

4.Rangka beton bertulang pemikul momen menengah

1,5 1,25 1,5 10 10 TI TI TI

5.Rangka beton bertulang pemikul momen biasa

1 1,25 1 10 TI TI TI TI

6.Rangka kayu 1,5 1,5 1,5 10 10 10 TI TI

H. Sistem baja tidak didetail secara khusus untuk ketahanan seismik, tidak termasuk sistem kolom kantilever

3 3 3 TB TB TI TI TI

Catatan : R mereduksi gaya sampai tingkat kekuatan, bukan tingkat tegangan izin

Keterangan:

R : koefisien modifikasi respons

Ω0 : faktor kuat-lebih sistem

Cd : faktor pembesaran defleksi

TB : Tidak Dibatasi TI : Tidak Diizinkan

Tabel 2.3.1.1-2 Faktor Keutamaan Gempa

Kategori risiko Faktor keutamaan gempa (Ie)

I atau II 1,0

III 1,25

IV 1,50

2.Perioda fundamental, T.

Perioda fundamental struktur, T, tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (Cu) dan perioda

fundamental pendekatan (Ta). Sebagai alternatif pada pelaksanaan analisis

untuk menentukan perioda fundamental struktur, T, diizinkan secara langsung menggunakan perioda bangunan pendekatan, Ta.

(37)

Perioda fundamental pendekatan (Ta), dalam detik, harus ditentukan

dengan persamaan berikut: Ta = Ct hnx

Keterangan :

hn : ketinggian struktur, dalam m, di atas dasar sampai tinggi tertinggi

struktur.

Tabel 2.3.1.1-3 Nilai Parameter Perioda Pendekatan Ct dan x

Tipe struktur Ct x

Sistem rangka pemikul momen di mana rangka

memikul 100 persen gaya gempa yang

disyaratkan dan tidak dilingkupi atau

dihubungkan dengan komponen yang lebih kaku dan akan mencegah rangka dari defleksi jika dikenai gaya gempa:

Rangka baja pemikul momen 0,0724 0,8

Rangka beton pemikul momen 0,0466 0,9

Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731 0,75

Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk

0,0731 0,75

Semua sistem struktur lainnya 0,0488 0,75

Tabel 2.3.1.1-4 Koefisien Untuk Batas Atas Perioda Yang Dihitung Parameter percepatan respons

spektral desain pada 1 detik, SD1

Koefisien Cu

≥ 0,4 1,4

0,3 1,4

0,2 1,5

0,15 1,6

(38)

Alternatif lain untuk menghitung periode fundamental pendekatan (Ta),

untuk struktur dengan ketinggian tidak lebih dari 12 tingkat dan tinggi tingkat minimal 3 meter adalah:

a.Untuk sistem rangka pemikul momen: Ta = 0,1N

Keterangan: N : jumlah tingkat

b.Untuk sistem dinding geser:

Persamaan untuk menghitung Cw adalah sebagai berikut:

Keterangan:

AB : luas dasar struktur, m2

Ai : luas badan dinding geser “i”, m2

Di : panjang dinding geser “i”, m

hi : tinggi dinding geser “i”, m

x : jumlah dinding geser dalam bangunan yang efektif dalam menahan gaya lateral dalam arah yang ditinjau.

Pemilihan perioda fundamental, T.

Jika didapat nilai T yang lebih akurat dari bantuan software komputer (Tc),

maka:

Jika Tc > Cu Ta , gunakan T = Cu Ta

Jika Ta < Tc < Ta Cu , gunakan T = Tc

(39)

3.Distribusi vertikal gaya gempa

Gaya gempa lateral, Fx (kN), yang timbul di semua tingkat harus

ditentukan dari persamaan berikut: Fx = Cvx V

dan

Keterangan:

Cvx : faktor distribusi vertikal

V : gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur (kN) wi dan wx : bagia berat seismik efektif total struktur (w) yang

ditempatkan atau dikenakan pada tingkat i atau x hi dan hx : tinggi (m) dari dasar sampai tingkat i atau x

k : eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut:

untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang, k = 1

untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih, k = 2

untuk struktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik, k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2

4.Simpangan antar lantai

Penentuan simpangan antar lantai tingkat desain (∆) harus dihitung

sebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Apabila pusat massa tidak terletak segaris dalam arah vertikal, diizinkan untuk menghitung defleksi di dasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa tingkat di atasnya. Defleksi

(40)

pusat massa di tingkat x (δx) (mm) harus ditentukan sesuai dengan

persamaan berikut:

Keterangan:

Cd : faktor pembesaran defleksi sesuai Tabel 2.3.1.1-1

δxe : defleksi pada lokasi yang disyaratkan yang ditentukan dengan

analisis elastis

Ie : faktor keutamaan gempa

Gambar 2.3.1.1 Penentuan Simpangan Antar Lantai (Sumber: SNI 03-1726-2010)

(41)

Simpangan antar lantai tingkat desain (∆) tidak boleh melebihi simpangan

antar lantai tingkat izin (∆a) pada Tabel 2.3.1.1-5 untuk semua tingkat.

Tabel 2.3.1.1-5 Simpangan Antar Lantai Izin (∆a)

Struktur Kategori Resiko

I atau II III IV

Struktur, selain dari struktur dinding geser batu bata, 4 tingkat atau kurang dengan dinding interior, partisi, langit-langit dan sistem dinding eksterior yang telah didesain untuk mengakomodasi simpangan antar lantai tingkat.

0,025hsx 0,020hsx 0,015hsx

Struktur dinding geser kantilever batu bata 0,010hsx 0,010hsx 0,010hsx

Struktur dinding geser batu bata lainnya 0,007hsx 0,007hsx 0,007hsx

Semua struktur lainnya 0,020hsx 0,015hsx 0,010hsx

Keterangan:

hsx : tinggi tingkat di bawah tingkat x

2.3.2Metode analisis ragam spektrum respons

Dalam metode analisis ragam spektrum respons, analisis harus dilakukan untuk menentukan ragam getar alami untuk struktur. Analisis harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90 persen dari massa aktual dalam masing-masing arah horizontal ortogonal dari respons yang ditinjau oleh model.

Nilai untuk masing-masing parameter yang ditinjau, yang dihitung untuk berbagai ragam, harus dikombinasikan menggunakan metoda akar kuadrat jumlah kuadrat (SRSS) atau metoda kombinasi kuadrat lengkap (CQC). Metoda CQC harus digunakan untuk masing-masing nilai ragam dimana ragam berjarak dekat mempunyai korelasi silang signifikan di antara respons translasi dan torsi.

(42)

2.3.2.1Prosedur analisis ragam spektrum respons:

1.Hitung karakteristik masing-masing ragam: Frekuensi (perioda)

Bentuk ragam

Faktor partisipasi ragam Massa ragam efektif

2.Tentukan jumlah ragam yang akan digunakan pada analisis. Gunakan jumlah ragam yang cukup agar mencapai minimal 90% massa total di masing-masing arah.

3.Dengan menggunakan respons spektrum umum, hitung percepatan spektral untuk masing-masing ragam yang berkontribusi.

4.Kalikan percepatan spektral dengan faktor partisipasi ragam dan dengan (Ie/R).

5.Hitung perpindahan untuk masing-masing ragam. 6.Hitung gaya elemen untuk masing-masing ragam.

7.Kombinasikan perpindahan ragam secara statistik (SRSS atau CQC) untuk menentukan perpindahan sistem.

8.Kombinasikan gaya-gaya komponen secara statistik (SRSS atau CQC) untuk menentukan gaya rencana.

9.Jika geser dasar desain dari analisis ragam (di masing-masing arah) kurang dari 85% geser dasar yang dihitung menggunakan metode statik ekivalen (dengan batasan T = Ta Cu), maka gaya elemen yang dihasilkan dari

analisis ragam harus diskalakan sedemikian hingga geser dasar tersebut = 0,85 kali geser dasar metode statik ekivalen.

10.Tambahkan torsi tak terduga.

11.Untuk perhitungan drif, kalikan hasil analisis ragam (tanpa perlu penskalaan 85%) dengan Cd/Ie.

(43)

Gambar 2.3.2.1 Respons Spektrum Umum

2.3.3Metode analisis riwayat waktu (Time History Analysis)

Dalam metode analisis riwayat waktu, terdapat dua bentuk analisis, yaitu analisis respons riwayat waktu linier dan analisis respons riwayat waktu nonlinier. Namun pada tulisan ini hanya akan memaparkan analisis metode analisis riwayat waktu linier.

2.3.3.1Metode analisis riwayat waktu linier

Analisis respons riwayat waktu linier harus terdiri dari analisis model matematis linier suatu struktur untuk menentukan responsnya melalui metoda integrasi numerik terhadap kumpulan riwayat waktu percepatan gerak tanah yang kompatibel dengan spektrum respons desain untuk situs yang bersangkutan.

Untuk setiap gerak tanah yang dianalisis, parameter-parameter respons individual harus dikalikan dengan besaran skalar berikut: parameter respons gaya harus dikalikan dengan Ie/R; besaran simpangan antar lantai harus dikalikan

dengan Cd/R; dan gaya geser dasar maksimum hasil analisis harus lebih besar atau

sama dengan 85% gaya geser dasar statik. Analisis respons riwayat waktu linier dibagi menjadi dua model analisis, yaitu: analisis dua dimensi dan analisis tiga

(44)

dimensi. Paling sedikit tiga gerak tanah yang sesuai harus digunakan dalam analisis. Gerak tanah yang digunakan harus memenuhi persyaratan berikut:

1.Analisis dua dimensi

Apabila analisis dua dimensi dilakukan maka setiap gerak tanah harus terdiri dari riwayat waktu percepatan tanah horizontal yang diseleksi dari rekaman gempa aktual. Percepatan tanah yang sesuai harus diambil dari rekaman peristiwa gempa yang memiliki magnitudo, jarak patahan, dan mekanisme sumber gempa yang konsisten dengan hal-hal yang mengontrol ketentuan gempa maksimum yang dipertimbangkan. Apabila jumlah rekaman gerak tanah yang sesuai tidak mencukupi maka harus digunakan rekaman gerak tanah buatan untuk menggenapi jumlah total yang dibutuhkan. Gerak-gerak tanah tersebut harus diskalakan sedemikian rupa sehingga nilai rata-rata spektrum respons dengan redaman 5 persen dari semua gerak tanah yang sesuai di situs tersebut tidak boleh kurang dari spektrum respons desain setempat untuk rentang perioda dari 0,2T hingga 1,5T, dimana T adalah perioda getar alami struktur dalam ragam getar fundamental untuk arah respons yang dianalisis.

2.Analisis tiga dimensi

Apabila analisis tiga dimensi dilakukan maka gerak tanah harus terdiri dari sepasang komponen percepatan tanah horizontal yang sesuai, yang harus diseleksi dan diskalakan dari rekaman peristiwa gempa individual. Gerak tanah yang sesuai harus diseleksi dari peristiwa-peristiwa gempa yang memiliki magnitudo, jarak patahan, dan mekanisme sumber gempa yang konsisten dengan hal-hal yang mengontrol ketentuan gempa maksimum yang dipertimbangkan. Apabila jumlah pasangan gerak tanah yang sesuai tidak mencukupi maka harus digunakan pasangan gerak tanah buatan untuk menggenapi jumlah total yang dibutuhkan. Untuk setiap pasang komponen gerak tanah horizontal, suatu spektrum SRSS harus dibuat dengan mengambil nilai SRSS dari spektrum respons dengan 5 persen faktor redaman untuk komponen-komponen gerak tanah yang telah diskalakan (dimana faktor skala yang sama harus digunakan untuk

(45)

setiap komponen dari suatu pasangan gerak tanah). Setiap pasang gerak-gerak tanah tersebut harus diskalakan sedemikian rupa sehingga pada rentang perioda dari 0,2T hingga 1,5T, nilai rata-rata spektrum SRSS dari semua pasang komponen horizontal tidak boleh kurang dari nilai ordinat terkait pada spektrum respons yang digunakan dalam desain.

Untuk situs yang berada dalam jarak 5 km dari patahan aktif yang menjadi sumber bahaya gempa, setiap pasangan komponen gerak tanah harus dirotasikan ke arah normal-patahan dan arah sejajar-patahan sumber gempa dan harus diskalakan sedemikian rupa sehingga nilai rata-rata komponen normal patahan tidak kurang dari spektrum respons gempa MCER (Maximum Considered Earthquake) untuk rentang perioda dari

0,2T hingga 1,5T.

2.3.3.2Evaluasi Respons Dinamik Dengan Metode Numerik

Getaran tanah yang terjadi akibat gempa sangat bervariasi dan acak. Oleh sebab itu, untuk menganalisa respons yang terjadi dibutuhkan suatu metode numerik yang mendekati getaran tanah tersebut. Metode ini disebut metode time-stepping. Untuk sistem inelastis persamaan getaran adalah sebagai berikut:

atau

Nilai gaya menyesuaikan dengan getaran tanah, sehingga memberikan persamaan sampai N dengan interval waktu:

Maka, persamaan saat waktu i, menjadi:

Dimana adalah gaya perlawanan pada waktu i; untuk sistem elastis linier. Pada saat interval waktu i+1, maka persamaan menjadi:

(46)

Gambar 2.3.3.2 Notasi Metode Time-stepping

Beberapa metode analisis berdasarkan metode time-stepping adalah Central Difference Method dan Newmark’s-β Method. Prosedur analisis Central Difference Method dan Newmark’s-β Method adalah sebagai berikut:

Central Difference Method 1. Perhitungan awal

2. Perhitungan setiap riwayat waktu, i

(47)

Newmark’s-β Method

- Average Acceleration

Linear Acceleration

1. Perhitungan awal

(48)

2. Perhitungan setiap riwayat waktu, i

3. Ulangi langkah 2.1 – 2.5 untuk waktu selanjutnya

Keterangan:

: perpindahan : massa

: kecepatan : kekakuan

: percepatan : redaman

: gaya luar : waktu

Dalam tugas akhir ini, digunakan metode analisis riwayat waktu linier (analisis dua dimensi). Gerak tanah untuk analisis dipilih rekaman gempa yang sudah dikenal luas seperti Imperial Valley, Loma Prieta, Kobe, Northridge, San Fernando dan Tabas. Rekaman gempa terlebih dahulu diolah sedemikian rupa sebelum digunakan dalam tahapan analisis dan penentuan significant duration.

Tahapan pengolahan rekaman gempa adalah sebagai berikut:

mencocokan/matching rekaman gempa pada Respons Spektra Desain menggunakan software seismomatch, selanjutnya rekaman gempa hasil pencocokan/matching tersebut diskalakan pada PGA site menggunakan software seismosignal. Rekaman gempa hasil penskalaan pada PGA site inilah yang digunakan dalam tahapan analisis dengan software SAP2000 dan penentuan significant duration dengan software seismosignal.

(49)

BAB III

METODOLOGI ANALISIS

3.1Pembuatan Respons Spektra Desain

1. Data-data yang ditentukan:

Jenis bangunan : gedung perkantoran

Lokasi : Medan

Jenis tanah : tanah lunak

2. Menentuan kategori resiko bangunan

Pada Tabel 3.1-1, kategori resiko bangunan untuk gedung perkantoran adalah II

Tabel 3.1-1 Kategori Resiko Bangunan

Jenis pemanfaatan Kategori

risiko Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko rendah terhadap

jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan, dan perikanan Fasilitas sementara

Gudang penyimpanan

Rumah jaga dan struktur kecil lainnya

I

Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori I,III,IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Perumahan

Rumah toko dan rumah kantor Pasar

Gedung perkantoran

(50)

Gedung apartemen/ Rumah susun Pusat perbelanjaan/ Mall

Bangunan industri Fasilitas manufaktur Pabrik

Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Bioskop

Gedung pertemuan Stadion

Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat

Fasilitas penitipan anak Penjara

Bangunan untuk orang jompo

Gedung dan struktur lainnya, tidak termasuk kedalam kategori risiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Pusat pembangkit listrik biasa Fasilitas penanganan air Fasilitas penanganan limbah Pusat telekomunikasi

Gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia

(51)

3. Menentukan faktor keutamaan gempa

Pada Tabel 3.1-2, faktor keutamaan gempa untuk kategori risiko bangunan II adalah 1,0.

berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.

Gedung dan struktur lainnya yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk:

Bangunan-bangunan monumental Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan

Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat

Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan tempat perlindungan darurat lainnya

Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat

Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat

Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat

Gedung dan struktur lainnya yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV.

(52)

Tabel 3.1-2 Faktor Keutamaan Gempa

Kategori risiko Faktor keutamaan gempa (Ie)

I atau II 1,0

III 1,25

IV 1,50

4. Menentukan SS dan S1 dari peta gempa

Gempa rencana ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 2 persen (gempa 2500 tahun). Pada Gambar 3.1-1 dan 3.1-2 didapat SS = 0,5g

dan S1 = 0,3g.

Gambar 3.1-1 Respons Spektra Percepatan 0,2 Detik (SS) Untuk Daerah

Medan

Gambar 3.1-2 Respons Spektra Percepatan 1,0 Detik (S1) Untuk Daerah

(53)

Keterangan:

SS : parameter respons spektra percepatan gempa pada perioda pendek

0,2 detik di batuan dasar mengacu pada Peta Gempa Indonesia 2010 S1 : parameter respons spektra percepatan gempa pada perioda 1 detik di

batuan dasar mengacu pada Peta Gempa Indonesia 2010

5. Menentukan klasifikasi site

Pada Tabel 3.1-3, tanah lunak termasuk dalam klasifikasi site E

Tabel 3.1-3 Klasifikasi site

Klasifikasi site

Profil tanah rata-rata untuk lapisan 30 m teratas

Vs (m/dt) N Su (kPa)

A.Batuan keras Vs≥ 1500 N/A N/A

B.Batuan 750 < Vs≤ 1500 N/A N/A

C.Tanah sangat padat dan batuan lunak

350 < Vs≤ 750 N > 50 Su≥ 100

D.Tanah sedang 175 < Vs≤ 350 15 ≤ N ≤ 50 50 ≤ Su≤

100

E.Tanah lunak Vs < 175 N < 15 Su < 50

Atau setiap profil lapisan tanah dengan ketebalan lebih dari 3m dengan karakteristik sebagai berikut:

Indeks plastisitas, PI > 20,

Kadar air (w) ≥ 40%, dan

Kuat geser tak terdrainase Su < 25 kPa

F. Lokasi yang membutuhkan penyelidikan geoteknik dan analisis respons spesifik (Site Specific Response

Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik seperti:

Rentan dan berpotensi gagal terhadap beban gempa seperti likuifaksi, tanah lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah Lempung organik tinggi dan/atau gambut (dengan ketebalan > 3m)

(54)

Analysis) Plastisitas tinggi (ketebalan H > 7,5m dengan PI > 75)

Lapisan lempung lunak/medium kaku

dengan ketebalan H > 35m

Keterangan :

Vs : kecepatan rambat gelombang geser rata-rata pada regangan geser

yang kecil, di dalam lapisan 30m teratas

N : tahanan penetrasi standar (N SPT) rata-rata dalam lapisan 30m teratas

Su : kuat geser niralir rata-rata di dalam lapisan 30m teratas

N/A : tidak dapat dipakai

6. Menentukan nilai Fa dan Fs

Untuk SS = 0,5g pada tanah lunak (SE), mengacu pada Tabel 3.1-5 didapat

Fa = 1,7

Untuk S1 = 0,3g pada tanah lunak (SE), mengacu pada Tabel 3.1-6 didapat

Fv = 2,8

Tabel 3.1-4 Koefisien Perioda Pendek 0,2 Detik (Fa)

Klasifikasi Site

SS≤ 0,25 SS = 0,5 SS = 0,75 SS = 1,0 SS≥ 1,25

Batuan keras (SA) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Batuan (SB) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Tanah sangat padat dan batuan

lunak (SC)

1,2 1,2 1,1 1,0 1,0

Tanah sedang (SD) 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0

Tanah lunak (SE) 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9

(55)

Tabel 3.1-5 Koefisien Perioda 1,0 Detik (Fv)

Klasifikasi Site

S1≤ 0,1 S1 = 0,2 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1≥ 0,5

Batuan keras (SA) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Batuan (SB) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Tanah sangat padat dan batuan

lunak (SC)

1,7 1,6 1,5 1,4 1,3

Tanah sedang (SD) 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5

Tanah lunak (SE) 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4

Tanah khusus (SF) SS

7. Perhitungan nilai SDS dan SD1

SDS adalah respons spektra percepatan desain untuk perioda pendek 0,2

detik. SD1 adalah respons spektra percepatan desain untuk perioda 1,0 detik.

Rumus untuk menentukan nilai SDS dan SD1 adalah

SDS = x SMS

SD1 = x SM1

Nilai SMS dan SD1 dapat ditentukan dari rumus berikut ini:

SMS = Fa x SS

SM1 = Fv x S1

Maka, rumus untuk menentukan nilai SDS dan SD1 menjadi:

SDS = x Fa x SS

SD1 = x Fv x S1

Dari langkah sebelumnya telah didapat nilai SS : 0,5g Fa : 1,7

(56)

Maka, didapat nilai SDS dan SD1 menjadi:

SDS = x 1,7 x 0,5g = 0,5667g

SD1 = x 2,8 x 0,3 = 0,56g

8. Respons Spektra Desain

Respons spektra desain dapat digambarkan dengan mengikuti ketentuan berikut ini:

Untuk perioda lebih kecil dari T0, respons spektra percepatan, Sa

didapatkan dari persamaan: Sa = SDS

Untuk perioda lebih besar atau sama dengan T0, dan lebih kecil atau sama

dengan Ts, respons spektra percepatan, Sa adalah sama dengan SDS.

Untuk perioda lebih besar dari Ts, respons spektra percepatan, Sa

didapatkan dari persamaan berikut: Sa =

Keterangan: T0 : 0,2 Ts

(57)

Tabel 3.1-6 Nilai Respons Spektra Desain T (detik) Sa (g) T (detik) Sa (g) T (detik) Sa (g) T (detik) Sa (g)

0 0.2267 0.74 0.5667 1.48 0.3784 2.22 0.2523

0.02 0.2611 0.76 0.5667 1.5 0.3733 2.24 0.2500

0.04 0.2955 0.78 0.5667 1.52 0.3684 2.26 0.2478

0.06 0.3299 0.80 0.5667 1.54 0.3636 2.28 0.2456

0.08 0.3643 0.82 0.5667 1.56 0.3590 2.30 0.2435

0.10 0.3987 0.84 0.5667 1.58 0.3544 2.32 0.2414

0.12 0.4331 0.86 0.5667 1.60 0.3500 2.34 0.2393

0.14 0.4675 0.88 0.5667 1.62 0.3457 2.36 0.2373

0.16 0.5020 0.9 0.5667 1.64 0.3415 2.38 0.2353

0.18 0.5364 0.92 0.5667 1.66 0.3373 2.4 0.2333

0.20 0.5667 0.94 0.5667 1.68 0.3333 2.42 0.2314

0.22 0.5667 0.96 0.5667 1.70 0.3294 2.44 0.2295

0.24 0.5667 0.98 0.5667 1.72 0.3256 2.46 0.2276

0.26 0.5667 1.00 0.5600 1.74 0.3218 2.48 0.2258

0.28 0.5667 1.02 0.5490 1.76 0.3182 2.50 0.2240

0.3 0.5667 1.04 0.5385 1.78 0.3146 2.52 0.2222

0.32 0.5667 1.06 0.5283 1.8 0.3111 2.54 0.2205

0.34 0.5667 1.08 0.5185 1.82 0.3077 2.56 0.2188

0.36 0.5667 1.10 0.5091 1.84 0.3043 2.58 0.2171

0.38 0.5667 1.12 0.5000 1.86 0.3011 2.60 0.2154

0.40 0.5667 1.14 0.4912 1.88 0.2979 2.62 0.2137

0.42 0.5667 1.16 0.4828 1.90 0.2947 2.64 0.2121

0.44 0.5667 1.18 0.4746 1.92 0.2917 2.66 0.2105

0.46 0.5667 1.2 0.4667 1.94 0.2887 2.68 0.2090

0.48 0.5667 1.22 0.4590 1.96 0.2857 2.7 0.2074

0.50 0.5667 1.24 0.4516 1.98 0.2828 2.72 0.2059

0.52 0.5667 1.26 0.4444 2.00 0.2800 2.74 0.2044

0.54 0.5667 1.28 0.4375 2.02 0.2772 2.76 0.2029

0.56 0.5667 1.30 0.4308 2.04 0.2745 2.78 0.2014

0.58 0.5667 1.32 0.4242 2.06 0.2718 2.80 0.2000

0.6 0.5667 1.34 0.4179 2.08 0.2692 2.82 0.1986

0.62 0.5667 1.36 0.4118 2.1 0.2667 2.84 0.1972

0.64 0.5667 1.38 0.4058 2.12 0.2642 2.86 0.1958

0.66 0.5667 1.40 0.4000 2.14 0.2617 2.88 0.1944

0.68 0.5667 1.42 0.3944 2.16 0.2593 2.90 0.1931

0.70 0.5667 1.44 0.3889 2.18 0.2569 2.92 0.1918

(58)

Tabel 3.1-6 Nilai Respons Spektra Desain (Lanjutan) T (detik) Sa (g) T (detik) Sa (g) T (detik) Sa (g) T (detik) Sa (g)

2.96 0.1892 3.22 0.1739 3.48 0.1609 3.74 0.1497

2.98 0.1879 3.24 0.1728 3.50 0.1600 3.76 0.1489

3 0.1867 3.26 0.1718 3.52 0.1591 3.78 0.1481

3.02 0.1854 3.28 0.1707 3.54 0.1582 3.80 0.1474

3.04 0.1842 3.3 0.1697 3.56 0.1573 3.82 0.1466

3.06 0.1830 3.32 0.1687 3.58 0.1564 3.84 0.1458

3.08 0.1818 3.34 0.1677 3.6 0.1556 3.86 0.1451

3.10 0.1806 3.36 0.1667 3.62 0.1547 3.88 0.1443

3.12 0.1795 3.38 0.1657 3.64 0.1538 3.9 0.1436

3.14 0.1783 3.40 0.1647 3.66 0.1530 3.92 0.1429

3.16 0.1772 3.42 0.1637 3.68 0.1522 3.94 0.1421

3.18 0.1761 3.44 0.1628 3.70 0.1514 3.96 0.1414

3.20 0.1750 3.46 0.1618 3.72 0.1505 3.98 0.1407

4.00 0.1400

Gambar 3.1-3 Respons Spektra Desain 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

P e rc e p a ta n R e sp o n s S p e kt ra ( g )

Peroda, T (detik)

(59)

3.2Pengolahan Rekaman Gempa 3.2.1Rekaman Gempa Asli

Dalam tugas akhir ini digunakan enam buah rekaman gempa asli bersumber dari http://ngawest2.berkeley.edu/, yaitu:

Nama Gempa Stasiun Magnitudo

Imperial Valley-06 Delta 6,53

Loma Prieta APEEL 2 - Redwood City 6,93

Kobe Abeno 6,9

Northridge-01 Anaheim – W Ball Rd 6,69

San Fernando 2516 Via Tejon PV 6,61

Tabas Dayhook 7,35

Akselerogram masing-masing rekaman gempa ditampilkan dalam gambar berikut ini:

1. Imperial Valley ( T = 99,92detik , PGA = 0,34970g )

(60)

3. Kobe ( T = 99,92detik , PGA = 0,23091g )

4. Northridge ( T = 34,95detik , PGA = 0,06661g )

(61)

6. Tabas ( T = 10,47 detik , PGA = 0,40937g )

3.2.2Pencocokan/Matching Rekaman Gempa Asli pada Respons Spektra Desain

Pencocokan/Matching rekaman gempa asli pada respons spektra desain menggunakan software seismomatch.

Gambar 3.2.2-1 Respons Spektra Desain dan Respons Spektra Masing-Masing Rekaman Gempa Sebelum Matching

(62)

Gambar 3.2.2-2 Respons Spektra Desain dan Respons Spektra Masing-Masing Rekaman Gempa Setelah Matching

Akselerogram masing-masing rekaman gempa setelah cocok/matching pada respons spektra desain dapat dilihat sebagai berikut:

(63)

2. Loma Prieta ( T = 71,89detik , PGA = 0,29751g )

3. Kobe ( T = 99,92detik , PGA = 0,28009g )

(64)

5. San Fernando ( T = 99,92detik , PGA = 0,22723g )

6. Tabas ( T = 10,47 detik , PGA = 0,36552g )

3.2.3Penskalaan PGA Rekaman Gempa pada PGA site (PGAM)

Sebelum menskalakan PGA rekaman gempa pada PGA site, akan ditentukan terlebih dahulu PGA site. Untuk daerah Medan, mengacu pada Gambar 3.2.3 didapat SPGA = 0,25g. Untuk SPGA = 0,25g pada tanah lunak (SE), dari hasil

interpolasi mengacu pada Tabel 3.2.3 didapat FPGA = 1,45. Rumus untuk

menentukan PGAM = FPGA x SPGA. Maka, nilai PGAM = 1,45 x 0,25 =

0,3625g. Penskalaan PGA rekaman gempa pada PGA site menggunakan software seismosignal.

(65)

Gambar 3.2.3 Percepatan Puncak (PGA) Untuk Daerah Medan

Tabel 3.2.3 Faktor Amplifikasi Untuk PGA (FPGA)

Klasifikasi Site

SPGA

PGA ≤ 0,1 PGA = 0,2 PGA = 0,3 PGA = 0,4 PGA ≥ 0,5

Batuan keras (SA) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

Batuan (SB) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Tanah sangat padat dan batuan

lunak (SC)

1,2 1,2 1,1 1,0 1,0

Tanah sedang (SD) 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0

Tanah lunak (SE) 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9

Tanah khusus (SF) SS

Keterangan :

SPGA : nilai PGA di batuan dasar mengacu pada Peta Gempa Indonesia

2010

FPGA : faktor amplifikasi untuk PGA

PGAM : nilai percepatan puncak (PGA) di permukaan tanah berdasarkan

klasifikasi site

SS : lokasi yang memerlukan investigasi geoteknik dan analisis respon spesifik

Hasil penskalaan PGA masing-masing rekaman gempa pada PGA site dapat dilihat pada akselerogram berikut ini:

(66)

1. Imperial Valley ( Scale Factor = 1,532 )

2. Loma Prieta ( Scale Factor = 1,2184 )

3. Kobe ( Scale Factor = 1,2942 )

(67)

5. San Fernando ( Scale Factor = 1,5953 )

6. Tabas ( Scale Factor = 0,9917 )

3.2.4Significant Duration

Significant duration ditentukan dengan persentase 5%-95% dari Intensitas Arias. Rumus untuk menentukan Intensitas Arias adalah:

Dimana:

IA : Intensitas Arias

ag(t) : percepatan tanah dasar

td : durasi total rekaman gempa

g : percepatan gravitasi

Significant duration didapat dengan bantuan software seismosignal. Hasil penentuan significant duration dan Intensitas Arias masing-masing rekaman gempa dapat dilihat pada gambar berikut ini:

(68)

1. Imperial Valley (Significant duration = 53,11detik, Intensitas Arias = 7,11 m/s)

Arias Intensity 5,00360% pada detik ke 7,90 Arias Intensity 95,00180% pada detik ke 61,01 Significant duration = 53,11 detik

(69)

2. Loma Prieta (Significant duration = 24,97 detik, Intensitas Arias = 1,97 m/s)

Arias Intensity 5,01354% pada detik ke 10,21 Arias Intensity 95,00019% pada detik ke 35,18 Significant duration = 24,97 detik

(70)

3. Kobe (Significant duration = 47,77 detik, Intensitas Arias = 1,59 m/s)

Arias Intensity 5,02539% pada detik ke 15,93 Arias Intensity 95,00280% pada detik ke 63,70 Significant duration = 47,77 detik

(71)

4. Northridge (Significant duration = 14,74 detik, Intensitas Arias = 2,5 m/s)

Arias Intensity 5,20815% pada detik ke 10,82 Arias Intensity 95,00031% pada detik ke 25,56 Significant duration = 14,74 detik

(72)

5. San Fernando (Significant duration = 28,92 detik, Intensitas Arias = 2,31 m/s)

Arias Intensity 5,01482% pada detik ke 8,56 Arias Intensity 95,00048% pada detik ke 37,48 Significant duration = 28,92 detik

(73)

6. Tabas (Significant duration = 5,25 detik, Intensitas Arias = 0,8 m/s)

Arias Intensity 5,02427% pada detik ke 1,49 Arias Intensity 95,02477% pada detik ke 6,74 Significant duration = 5,25 detik

(74)

Tabel 3.2.4 Rekapitulasi Berbagai Rekaman Gempa Berdasarkan Significant Duration

3.3Permodelan Struktur 3.3.1 Data Teknis Struktur

Lokasi bangunan : Medan

Jenis bangunan : gedung perkantoran

Konstruksi bangunan : struktur beton bertulang

Sistem struktur : sistem rangka pemikul momen khusus

Jenis tanah : tanah lunak

Mutu beton : 25 MPa

Mutu tulangan : 250 MPa

Geometri struktur

a. Panjang : 6x4 m

b. Lebar : 4x4 m

c. Tinggi : 4 m

d. Jumlah lantai : 4 lantai

e. Kolom : 35x35 cm

f. Balok : 25x35 cm

g. Pelat lantai : 12 cm

h. Pelat atap : 10 cm

Nama Gempa Durasi gempa, T (detik) Significant duration (detik) Persentase Significant duration (%) Intensitas Arias (m/s)

Imperial Valley 99,92 53,11 53,15 7.11

Tabas 10,47 5,25 50,14 0.80

Kobe 99,92 47,77 47,81 1.59

Northridge 34,95 14,74 42,17 2.50

Loma Prieta 71,89 24,97 34,73 1.97

(75)

3.3.2 Pembebanan Struktur

Pembebanan struktur merujuk pada Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung 1987 (PPPURG 1987).

1. Beban mati

Beban mati adalah berat semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala beban tambahan, finishing, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung tersebut. Adapun berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung yang diperhitungkan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Berat jenis beton bertulang : 2400 kg/m3

Berat jenis baja : 7850 kg/m3

Spesi lantai keramik t = 2cm : 42 kg/m2 Penutup lantai keramik : 24 kg/m2 Plafond + penggantung : 20 kg/m2 Mechanical & electrical : 30 kg/m2

2. Beban hidup

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat pemakaian dan penghunian suatu gedung, termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah dan/atau beban akibat air hujan pada atap. Beban hidup yang digunakan pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Beban hidup atap : 100 kg/m2

Beban hidup lantai : 250 kg/m2

3. Beban gempa

Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa tersebut. Dalam tugas akhir ini, beban gempa dianalisis dengan metode analisis riwayat waktu (time history analysis)

(76)

dengan bantuan software SAP 2000. Rekaman gempa yang dipakai adalah Imperial Valley, Tabas, Kobe, Northridge, Loma Prieta, dan San Fernando.

4. Kombinasi beban

Kombinasi beban yang digunakan adalah 1,2D + 1,0E + 1,0L

Keterangan : D : beban mati E : beban gempa L : beban hidup

3.3.3 Gambar Struktur

Gambar struktur yang akan ditampilkan adalah denah bangunan, potongan arah memanjang dan potongan arah melintang. Masing-masing gambar tersebut ditampilkan sebagai berikut:

1. Denah bangunan

6x4 meter

(77)

2. Potongan arah memanjang

4x4 meter

6x4 meter

3. Potongan arah melintang

4x4 meter

(1)

(60,099 KN-m) dan Northridge (55,371 KN-m). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap momen maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (70,975 KN-m), San Fernando (52,459 KN-m) dan Northridge (46,233 KN-m). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.1-7 dan 4.4.1-8.

- Geser maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap geser maksimum balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (55,875 KN), San Fernando (51,491 KN) dan Northridge (49,055 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap geser maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (26,815 KN), San Fernando (19,413 KN) dan Northridge (17,344 KN). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.1-9 dan 4.4.1-10.

- Normal maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap normal maksimum balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (8,962 KN), San Fernando (8,636 KN) dan Northridge (8,248 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap normal maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (314,271 KN), San Fernando (313,685 KN) dan Northridge (312,873 KN). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.1-11 dan 4.4.1-12.

Analisis Arah Melintang - Perpindahan

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap perpindahan maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (55,156 mm), San Fernando (42,746 mm) dan Northridge (34,322 mm). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap perpindahan minimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (55,902 mm), San Fernando (41,3 mm) dan Northridge (31,816 mm). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-1 dan 4.4.2-2.

(2)

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap rasio simpangan antar lantai maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (0,44%), San Fernando (0,38%) dan Northridge (0,31%). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap rasio simpangan antar lantai minimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (0,46%), San Fernando (0,37%) dan Northridge (0,27%). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-3 dan 4.4.2-4.

- Percepatan lantai

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap percepatan lantai maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (5.72 m/s2), San Fernando (3,18 m/s2) dan Northridge (2,78 m/s2). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap percepatan lantai minimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (5.58 m/s2), San Fernando (3,20 m/s2) dan Northridge (2,77 m/s2). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-5 dan 4.4.2-6.

- Momen maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap momen maksimum balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (66,721 KN-m), San Fernando (59,850 KN-m) dan Northridge (54,891 KN-m). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap momen maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (66,786 KN-m), San Fernando (52,346 KN-m) dan Northridge (45,269 KN-m). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-7 dan 4.4.2-8.

- Geser maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap geser maksimum balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (54,908 KN), San Fernando (51,364 KN) dan Northridge (48,807 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap geser maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (25,262 KN), San Fernando (19,403 KN) dan Northridge (16,991 KN). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-9 dan 4.4.2-10.

(3)

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap normal maksimum balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (8,974 KN), San Fernando (8,415 KN) dan Northridge (8,195 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap normal maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (307,756 KN), San Fernando (306,621 KN) dan Northridge (305,316 KN). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-11 dan 4.4.2-12.

Terdapat hubungan antara base shear dengan respons struktur, yaitu besarnya nilai base shear berbanding lurus terhadap respons struktur yang terjadi. Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur bangunan merupakan tiga rekaman gempa yang memiliki nilai

base shear terbesar berurutan, yaitu dalam arah memanjang: Imperial Valley (174,80 KN), San Fernando (123,56 KN) dan Northridge (97,26 KN); dalam arah melintang: Imperial Valley (114,79 KN), San Fernando (84,79 KN) dan Northridge (64,00 KN).

Terdapat hubungan antara Intensitas Arias dengan respons struktur, yaitu tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur merupakan tiga rekaman gempa yang memiliki nilai Intensitas Arias terbesar namun tidak berurutan, yaitu: Imperial Valley (7,11 m/s), San Fernando (2,31 m/s), dan Northridge (2,50 m/s).

(4)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan hasil analisis yang diperoleh dapat kita simpulkan: 1. Persentase Strong motion duration tidak berpengaruh terhadap respons

struktur bangunan. Hal ini bisa dilihat dari besarnya persentase strong motion duration tidak berbanding lurus terhadap respons struktur bangunan, baik perpindahan, rasio simpangan antar lantai, percepatan lantai, momen maksimum, geser maksimum ataupun normal maksimum balok dan kolom struktur bangunan.

2. Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur berurutan dari yang terbesar adalah Imperial Valley, San Fernando, dan Northridge.

3. Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur memiliki persentase strong motion duration sebagai berikut: Imperial Valley (53,15%), San Fernando (28,94%), dan Northridge (42,17%). 4. Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur

memiliki nilai base shear maksimum sebagai berikut: Imperial Valley (174,80 KN), San Fernando (123,56 KN) dan Northridge (97,26 KN). 5. Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur

merupakan tiga rekaman gempa yang memiliki nilai Intensitas Arias terbesar namun tidak berurutan, yaitu: Imperial Valley (7,11 m/s), San Fernando (2,31 m/s), dan Northridge (2,50 m/s).

(5)

5.2 Saran

Saran yang dapat penulis berikan adalah

1. Hasil penelitian tugas akhir ini dapat menjadi referensi dalam menganalisa pengaruh durasi terhadap respons struktur bangunan.

2. Untuk penelitian lebih lanjut dapat memberi variasi dalam jumlah tingkat, nilai PGA, nilai PGV, dan rekaman gempa yang berbeda.

(6)

Daftar Pustaka

Chopra, A. K. (1995). “Dynamic of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering”. Singapore: Prentice-Hall.

Deka, B., Syed Nafifur Rahman, dan Pranjal Tamuly. (2014). “Damage Assessment of RC Frame Structures under Long Duration Aftershock Ground Motions”. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. Volume 3, No.9,

http://www.ijirset.com/upload/2014/september/50_Damage.pdf, 31 Mei 2015.

Khan, Dr. Rehan A. (2014). ”Performance Based Seismic Design of Reinforced Concrete Building”. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. Volume 3, No.6,

http://www.ijirset.com/upload/2014/june/42_PERFORMANCE.pdf, 31

Mei 2015.

Vali, K. Sha iksha, B. Ajitha. (2014). ”Seismic Analysis in Tall Buildings for Hard Soil Type and Different Seismic Zones”. International Journal of Engineering Research & Technology. Volume 3, No.10,

http://www.ijert.org/download/11495/seismic-analysis-in-tall-buildings-for-hard-soil-type-and-different-seismic-zones, 31 Mei 2015.

Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung 1987 (PPPURG 1987)

SNI 03-1726-2010

Kajian pengaruh durasi getaran kuat/strong motion duration terhadap respons struktur bangunan