Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
31
Gb 1. ef ek gempa pada denah cot t age
Gb 2. Cot t age yang t er kena gaya gempa Unt uk t et ap mengkondi sikan denah simet ri maka bangunan di desain dengan menggunakan
st rukt ur int i rangka kaku dengan kant il ever. St rukt ur i nt i sebagai penahan kant il ever berupa buj ur sangkar.
Gb 3. anal i si s denah cot t age dengan st r ukt ur int i
3. Konsep St rukt ur
Sebagai al t ernat i f penyel esai an st rukt ur berdasarakan f akt or gempa maka harus di perhat i kan f akt or-f akt or penent u dal am pemilihan sist em st rukt ur yang
di gunakan, yait u: § Beban yang dipikul
Beban ut ama yang di pikul dal am desai n ini adal ah beban l at eral berupa beban gempa.
§ Sif at bahan konst ruksi
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
32
Bahan konst ruksi yang digunakan adal ah bambu yang mempunyai kuat t arik dan l ent ur t i nggi.
§ Aksi st rukt ur yang mengarahkan gaya-gaya beban melalui komponen st rukt ur ke t anah.
Dengan pert imbangan ket iga unsur diat as maka dipil ih st rukt ur i nt i rangka kaku. Rangka kaku bereaksi t erhadap beban l at eral , t erut ama mel al ui l ent ur bal ok dan
kol om. Peril aku demikian berakibat ayunan simpangan l at eral yang besar pada ket i nggian t ert ent u. Akan t et api bil a dil engkapi dengan st rukt ur i nt i , ket ahanan
l at er al bangunan akan sangat meningkat karena adanya int eraksi int i dan rangka.
Gbr 4. St r ukt ur i nt i r angka kaku Met ode yang digunakan unt uk menj amin kest abil an st rukt ur adal ah dengan merubah
hubungan ant ar el emen st rukt ur sedemiki an rupa sehingga perubahan sudut yang t er j adi konst an unt uk beberapa kondisi pembebanan. Sehi ngga sel uruh sambungan yang
t er j adi adal ah sambungan kaku.
4. Respon Terhadap Perilaku St rukt ur
Sebagai respon t erhadap peri l aku st rukt ur maka st rukt ur didesain: a.
St rukt ur bagian bawah pondasi berprilaku elast is. Pondasi adal ah bagian dari st rukt ur bangunan bert ugas meneruskan beban-
beban dari semua unsur bangunan yang dipikul nya ke t anah. Disampi ng it u
karena pondasi adal ah t it i k singgung ant ara bangunan dan t anah, maka pondasi j ugal ah yang
menerima gaya gempa secara l angsung. Gaya gempa menyerang bangunan dengan menggoyang pondasi bol ak-balik. Respon get aran
ini merupakan upaya st rukt ur unt uk mempert ahankan diri dari get aran dengan cara mengi kut i arah get aran.
Runt uhnya sebuah st rukt ur bangunan bisa disebabkan kar ena put usnya pondasi, mengingat f ungsi pondasi sendi ri sebagai penyal ur beban, maka
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
33
beban yang di t erima st rukt ur t i dak dapat didist ri busikan ket anah,
sehingga beban-beban t er sebut akan t erdi st ribusi ke st r ukt ur l ain. Apabil a hal
ini t erj adi secara t erus- menerus maka el emen st rukt ur l ain akan mengal ami t it ik krit is t ert ent u yang akhirnya akan menyebabkan put us rusaknya el emen
l ain kol om dan bal ok. Pada kasus ini j i ka pondasi t erus-menerus menerima gaya gempa maka
sangat l ah mungkin bil a bagian ini akan rusak. Apabi l a pondasi t idak didesain dengan kuat maka ket ahanannya t erhadap gempa menj adi rendah. Unt uk
merespon gaya gempa yang dat ang secara random, maka pondasi harus didesain berpril aku el ast is agar f leksi bel saat menerima gaya gempa.
Gb 5. Respon pondasi t er hadap gempa Pada desai n ant i gempa sebaiknya menghindari j enis pondasi yang besar,
l uas, dan panj ang secara kont inu. Lebih baik dipil ih pondasi t it i k garis-garis pendek yang l epas sat u dan yang l ain. Karena pondasi t it ik l ebih dapat dikont rol
pergeserannya. Jeni s pondasi yang dipiil ih adal ah pondasi t iang pancang. Pondasi menggunakan 9 t iang dengan di amet er masi ng-masing 10 cm. Luas
penanpang yang kecil akan mempersempit l uas permukaan pondasi yang t erkena beban gempa. Unt uk meningkat kan pondasi secara kesel uruhan di gunakan 9
t iang agar penyebaran gaya ke t anah l ebih merat a. Reaksi pondasi t iang pancang saat t erkena gempa menyebabkan t unt ut an
kemampuan t iang pancang unt uk memil iki dakt il it as t ert ent u sehingga mampu menerima beban gempa t anpa menyebabkan ker unt uhan t iang. Maka dari it u
baj a di pilih sebagai bahan pondasi karena baj a mempunyai kuat l ent ur yang sangat t inggi yang mencapai 2940 kg cm² . Dal am mengat ur l et ak t iang
hendaknya diperhit ungkan sehi ngga masing-masing t iang menerima beban sama. Jarak t iang yang l azim digunakan adal ah 2, 5 kali at au 3 kali diamet er t iang.
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
34
Gb 6. Pondasi Ti ang Pancang Agar st rukt ur bawah berpri l aku el ast is maka dipasang suat u al at sebagai
base i sol at i on isol asi dasar
Ø
BASE ISOLATION SYSTEM
i. Latar belakang
St rukt ur bangunan biasanya di rancang memiliki dakt il it as t ert ent u sehingga st rukt ur akan l el eh secara t erkendal i saat kekuat an el ast isnya
t erl ampaui dengan membent uk sendi -sendi pl ast i s di t empat yang t el ah di perkirakan sebel umnya. Teknol ogi
base i sol at i on diharapkan bisa menggant ikan peranan sendi -sendi pl ast is dan mengkonsent rasi kan pada
bagian bawah bangunan yai t u pada f i xed base yang merupakan pert emuan
ant ara t anah dan st rukt ur bagian at as. Cara kerj a sist em isol asi dasar ini adal ah sepert i mengangkat
bangunan seol ah-ol ah bangunan t erpi sah dari t anah sehi ngga diharapkan kerusakan st rukt ur bangunan dapat diminimal kan. Bisa dipast ikan bahwa
isol asi dasar dapat mengurangi simpangan gedung, memper panj ang wakt u get ar al ami gedung, dan j uga dapat meredam at au mengurangi get aran yang
masuk ke st rukt ur. Nampaknya apl ikasi sist em isol asi dasar sebagai suat u al t ernat if
dal am perencanaan seismi k akan semakin dinikmat i di masa-masa yang akan dat ang , seiring dengan semakin t ersedi anya berbagai j enis al at peredam
gempa yang semakin prakt is dan dengan harag yang rel at if semakin murah.
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
35
Gb 7. Si st em Base Isol at i on ii.
Tinjauan Pustaka Landasan Teori Sist em isol asi dasar
based i sol at i on syst em adal ah cara mengisol asi bangunan dengan menggunakan mat erial t ert ent u. BPPP, 1997
Sist em el ast omer i c bear i ng yang dil et akkan ant ara dasar st rukt ur dan
pondasi ini memiliki kekakuan horisont al yang rendah dan berf ungsi seol ah- ol ah memi sahkan bangunan dari t anah sehingga t erj adi pergerakan t anah
aki bat gempa bumi, diharapkan st rukt ur at as t et ap aman. James M. Kell y, 1997
Sist em isol asi memperkenal kan l api san-l apisan isol asi yang akan membuat st rukt ur mempunyai wakt u get ar al ami yang l ebi h panj ang j ika
di bandi ngkan dengan wakt u get ar al ami st rukt ur f i xed based. Perpanj angan
wakt u get ar al ami i ni akan mengurangi percepat an t anah horisont al aki bat gempa bumi yang menginduksi gaya ke dal am st rukt ur. Anil K. Chopra,
1995 Kekakuan vert i kal pada isol asi karet diperl ukan unt uk menopang
berat bangunan di at asnya sedangkan kel ent uran horisont al di perl ukan unt uk mengubah goncangan horisont al dari gempa bumi menj adi gerakan
t er kendali. James M. Kel l y, 1997
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
36
Beban akibat goncangan gempa adal ah suat u beban yang uni k. Beban gempa berupa percepat an t anah. Beban gempa adal ah beban dinamis yang
berubah dengan cepat dal am periode wakt u yang pendek, dapat di ar t ikan beban gempa bekerj a secara simult an vert ikal maupun hori sont al bahkan
beban gempa dapat berupa punt iran. Hu, Liu, dan Dong, 1996, dal am Prosiding UII, 2003
iii. Manfaat Base Isolation
Manf aat digunakan i sol asi dasar pada bangunan adal ah: ·
Memperpanj ang wakt u get ar st rukt ur. ·
Memperkecil simpangan ant ar t ingkat . ·
Memperkecil perpindahan horisont al. ·
Mereduksi gaya l at eral akibat gempa. ·
Memperkecil kerusakan st rukt ur dan non st rukt ur. ·
Meningkat kan keamanan dan keselamat an penghuni. iv.
Apilkasi Base Isolation Pada Bangunan Wakt u get ar al ami st rukt ur dengan isol asi dasar akan j auh l ebih
besar pada mode pert ama, bahkan pada mode kedua bisa di abaikan. Pada mode l ebih t inggi isol asi dasar akan memberikan ef ek yang t idak t erl al u
besar, bahkan bent uk mode shape akan mendekat i bent uk mode shape
st rukt ur f ixed base. Pada mode t ert inggi isol asi dasar akan berf ungsi sama
sepert i f i xed base. Anil K. Chopra, 1995
Get aran gaya gempa yang menyerang bangunan dari arah hori sont al akan di respon ol eh st rukt ur bawah pondasi. Isol at or gempa al at peredam
gempa yang di pasang ant ara kol om dan pondasi adal ah al at yang berf ungsi unt uk meredam get aran gempa dengan cara menyerap sebagian energi yang
di t erima. Pri nsi p dasar dari al at ini adal ah memasukkan get aran pada dasar st rukt ur hori sont al sehingga energi nya menj adi l ebi h kecil. Karena get aran
t el ah t eredam maka percepat an berkurang, wakt u get ar menj adi l ebih panj ang dan f rekuensi get aran menj adi l ebi h kecil. Apabil a percepat an a
kecil maka gaya gempa yang t erj adi j uga kecil F=mxa. Sist em ini memil iki kekakuan hori sont al yang rendah dan berf ungsi seol ah-ol ah memisahkan
bangunan dari t anah akibat gempa James M Kell y, 1997. Perbedaan respon st rukt ur yang menggunakan isol asi dan yang t idak adal ah sebagai beri kut :
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
37
· Bila hubungan pada pondasi dan kol om dibuat j epit maka akan t erj adi
simpangan goyangan pada st rukt ur yang berbahaya karena mampu merunt uhkan st rukt ur t ersebut . Hal ini disebabkan karena masing-masing
el emen st rukt ur bergoyang sendiri-sendiri dengan percepat an yang t inggi. Pada hubungan j epit si mpangan t ersebut t idak dapat di perkirakan
karena arahnya karena get aran bergerak secara random. ·
Sedangkan apabila hubungan ant ara pondasi dan kolom diberi isolasi maka ar ah goyangan dapat diat ur karena simpangan t erj adi pada sat u
kesat uan bangunan sel uruh bangunan ikut bergoyang bergeser dal am arah yang sama.
Bangunan t anpa i sol asi Bangunan dengan i sol asi Gb. 8 Per bedaan r espon per i l aku bangunan
Dari gambar diat as dapat di ket ahui bagaimana peril aku bangunan dengan isol asi maupun yang t idak. Perbedaan peri l aku bangunan yang
menggunakan isol asi adal ah simpangan yang t erj adi saat gempa l ebih pendek dibandingkan bangunan t anpa isol asi. Adanya simpangan yang
panj ang pada bangunan t ent unya t idak dikehendaki baik secara st rukt ural maupun secara non st rukt ural . Simpangan yang panj ang pada bangunan
dapat menyebabkan kerusakan st rukt ur dan non st rukt ural sert a ket idaknyamanan psil kol ogis bagi penghuninya. Dengan adanya isolat or
di harapkan st rukt ur mempunyai kekakuan pada arah vert ikal dan kel ent uran pada arah horisont al. Kekakuan vert ikal digunakan unt uk menopang berat
bangunan diat asnya sedangkan kel ent uran horisont al digunakan unt uk mengubah goncangan arah l at eral menj adi gerakan yang t erkendal i sehingga
bangunan l ebih aman. Sebagai al at peredam di pil ih karet karena karet merupakan bahan
yang mempunyai kapasit as menyimpan energi yang sangat besar. Lapisan- l api san karet memberikan suat u f rekuensi dasar yang l ebih rendah bil a
di bandi ngkan dengan bangunan t anpa isol asi. Secara ot omat is i sol at or akan
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
38
memperpanj ang wakt u get ar al ami st rukt ur, mengurangi percepat an dan gaya gempa.
Persamaan dibawah menunj ukkan perbedaan f rekuensi st rukt ur dengan isol asi dan t idak:
T = 2π ,
ω = k ω
m T = 2π
, ω = k
ω m + m
Dimana T , m , ω , dan k bert urut -t urut adalah wakt u get ar alami
isol at or, f rekuensi i sol at or, masa dan kekakuan isol at or dasar. Dari persamaan t ersebut dapat dil ihat bahwa f rekuensi al ami st rukt ur dengan
isol asi dasar l ebi h rendah. Isol asi dasar yang digunakan dal am desai n ini adal ah Laminat ed
Rubber Lead Cont aining Bearing Lead Rubber Bearing – LRB. Pada r edaman ini dipasang t imah hit am l ead pada sumbu bant al an karet , bagi an at as dan
bawah diber i pl at baj a. Sel ain berf ungsi sebagai pengaku i sol asi , t imah hi t am j uga berf unsi menyerap energi gempa.
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
39
Unt uk membukt i kan desai n cot t age ini t ahan gempa at au t i dak, maka perl u analisa mengggunakan program SAP 2000. Sel ain unt uk menget ahui ket ahanan gempanya analisa
SAP 2000 ini j uga berguna unt uk membandingkan dat a ant ara st rukt ur yang memakai rubber sebagai base i sol at i on dengan st rukt ur yang t idak menggunakan base i sol at i on.
Anal isa t ersebut dil akukan unt uk menget ahui: pol a kerunt uhan, displ acement , periode get ar, dist ri busi momen, dist ribusi gaya l int ang, dan dist ri busi gaya aksi al . Sel anj ut nya dari
anal isa t ersebut digunakan unt uk mencari sol usi masal ah st rukt ur yang t erj adi.
Tabel 5 Perbandingan frekuensi dan periode struktur dengan isolasi dasar rubber dan struktur tanpa isolasi
Periode detik Frekuensi siklusdt
Mode Fixe base
Isolation Fixe
base Isolation
1 1,458280
53,890341 0,685740 0,018556 2
1,440444 48,481460 0,694230 0,020626
3 1,420242
40,672795 0,704105 0,024568 4
1,1197586 39,771564 0,835013 0,025144 5
1,154094 27,563678 0,866481 0,036280
6 1,098872
23,680718 0,910024 0,042228 7
1,072985 23,355993 0,931979 0,042816
8 0,980815
23,342636 1,019467 0,042840 9
0,945575 23,035653 1,057558 0,043411
10 0,936504
21,895968 1,067801 0,045671 11
0,920975 21,862375 1,085806 0,045741
12 0,869219
15,805483 1,150457 0.063269
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
40
Gambar di bawah menunj ukkan perbandi ngan momen, gaya l int ang, gaya aksial , ant ara st rukt ur t anpa isol asi dasar dengan st rukt ur berisol asi
dasar
Dari gambar di at as dapat disimpul kan bahwa el emen i sol asi dasar sangat ef ekt if sekal i dal am meredam energi gempa. Momen dan gaya dal am yang t erj adi hanya t erj adi pada
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
41
bagian bawah st rukt ur. St rukt ur t anpa rubber memil iki perpindahan di spl acement kecil , sehingga gaya gempa merambat naik ke at as st rukt ur. Sedangkan st rukt ur dengan isol asi
t er j adi perpindahan
displ acement percepat an
berkurang bahkan bisa 0 sehi ngga sedikit sekali gaya yang merambat ke at as , sehingga momennya pun kecil .
Di samping it u hasil analisa dapat disimpul kan bahwa el emen base isol at ion sangat ef ekt if dal am
meredam energi gempa, momen dan gaya. Meskipun demikian masih t erdapat momen pada bagian bawah
st rukt ur j oint kol om dan rubber yang rel at i f kecil. Unt uk
mengant isipasinya perl u
dit ambah st rukt ur
pengaku berupa pengikat bet on. Sel ai n it u pengikat bet on j uga berf ungsi sebagai konekt or ant ara kol om
bambu dan pl at besi bagian at as rubber sebagai base isol at ion.
Gb 8. Pengi kat bet on
Gb 9. Pol a ker unt uhan st r ukt ur t anpa r ubber
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
42
Gb 10. Pol a ker unt uhan st r ukt ur dengan r ubber Gambar pol a kerunt uhan st rukt ur dengan rubber, t ernyat a bal ok masih t erdapat l ent uran
ke bawah, sehingga perlu st rukt ur kabel unt uk menarik bal ok t er sebut keat as.
Gb 11. Kabel unt uk menar i k kant i l ever Adanya beban yang di t erima ol eh bal ok kant ilever a-b maka akan t erj adi kemungkinan
kant il ever mel ent ur ke arah bawah sepanj ang b b’ . Unt uk mel awan l ent uran bal ok ke arah b’ maka harus dil awan dengan gaya t ari k ke at as. Kabel dipili h sebagi penari k bal ok a-b.
Sehingga t it ik b’ berimpit dengan t it ik b.
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
43
b. St rukt ur bagian at as t anah dirancang kaku
St rukt ur at as dibuat kaku agar t idak t erpengaruh ol eh st rukt ur dibawahnya. St rukt ur rangka kaku t erbuat dari kol om dan bal ok yang di sambung secara kaku sat u sama l ain
sehingga mampu mel awan momen. Bal ok disambung j epit dengan kol om yang menerus Kekakuan bangunan ol eh bat ang secara mener us di perl ukan unt uk menahan gaya
l at er al . Rangka kaku akan berubah bent uk apabi la di bebani l at eral sepert i pada gambar di bawah.
Gb 12. Rangka kaku yang t er kena beban l at er al § Pengkakuan vert ikal
Sal ah sat u cara unt uk mengkakukan el emen vert ikal adal ah dengan menambahkan bracing pengekang. Unt uk mengurangi panj ang kol om dan meningkat kan
kapasit as pi kul beban, kol om dikekang pada sat u l ebih pada panj angnya. Pengekang braci ng ini dapat merupakan bagi an dar i rangka st rukt ur at au
mempunyai f ungsi l ain. Pada gambar dibawah ef ek pengakuan l at eral t erhadap t ekuk kol om dapat mengubah ragam t ekuk dan panj ang ef ekt i f kol om t ersebut .
Bangunan dirancang t i ga l ant ai, sehi ngga memerl ukan kol om yang panj ang. Unt uk mengurangi panj ang kol om dan meningkat kan kapasi t as pikul beban, kol om
di kekang pada sat u l ebih pada panj angnya. Pengekang bracing ini dapat merupakan bagian dari rangka st rukt ur at au mempunyai f ungsi l ain. Pada kasus ini
bal ok yang j uga berf ungsi sebagai l ant ai digunakan sebagai pengekang. Sel ain it u adanya braci ng ant ar kol om j uga menambah kekakuan st rukt ut vert i kal.
Bambu yang berf ungsi sebagai kol om harus diperhat ikan cara konst ruksi nya. Posi si bambu t idak bol eh t erbalik saat pemasangan, harus sama dengan posi si wakt u
hi dupnya. Penyambungan bambu dil akukan set iap panj ang 6 m, pada posisi yang aman.
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
44
Gb 13. Pengakuan Ver t ikal § Pengkakuan horisont al
Rangka l ant ai dapat dipandang sebagai bal ok hori sont al yang besar dan kaku yang meneruskan beban ke sist em rangka. Sel anj ut nya bidang ini meneruskan gaya ke
pondasi. Bidang i ni memperkokoh st rukt ur vert ikal, karena rangka l ant ai meneruskan gaya gravit asi dan l at eral ke kol om dan di nding. Karena it u kekuat an
di af ragma l ant ai harus dit i ngkat kan, pengakuan horisont al harus dit ambahkan dengan menggunakan bat ang-bat ang.
Gb 14. Rangka l ant ai Di samping r angka l ant ai, bal ok j uga harus kaku. Sebab apabil a bal ok t idak kaku,
maka bal ok t ersebut akan mengal ami t ekuk l at eral yang dapat menyebabkan kerunt uhan. Fenomena t ekuk l at eral pada bal ok t erj adi karena ket idakst abil an
dal am arah l at eral. Ket idakst abil an ini t erj adi kar ena karena gaya t ekan yang t imbul didaerah at as bal ok t idak disert ai kekakuan bal ok pada arah l at eral .
Pencegahan t ekuk l at eral dil akukan dengan memberi pengekang berupa bracing. Pri nsi p bracing pada bal ok menggunakan rangka bat ang. Rangka bat ang adal ah
st rukt ur yang dibuat dengan menyusun bat ang-bat ang yang rel at i f pendek dan l urus menj adi segit iga. Pol a segit i ga dianggap sebagai bent uk paling kaku, karena pol a ini
mempunyai posisi rel at i f t et ap apabil a di kenai suat u beban.
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
45
Gb 15. Rangka bat ang pada bal ok Pri nsi p l ai n yang digunakan unt uk membuat susunan bangunan ant i gempa menj adi suat u
st rukt ur yang kaku adal ah dengan: a.
Merangkaikan dinding dal am suat u kerangka t ulang yang mengikat unt uk menahan punt ir
b. Membuat susunan dinding yang sesimet ris mungkin, sehingga pembagian gerak
get aran yang dit erima dari t anah l ebi h t erat ur. c.
Lobang-lobang besar sebaiknya dihindari, at au diberi j arak minimal 50 cm t er ut ama pada di nding bagi an sudut .
d. Det ail-det ail bangunan dibuat sesederhana mungkin dan diikat sat u dengan l ain.
e. Sambungan dirancang kaku agar saat t erj adi gempa t idak t erj adi suat u
perubahan konst ruksi yang berpengaruh pada kekuat an st rukt u Dal am desain cot t age ini , penyel esai n st rukt ur menggunakan i nt i rangka kaku dengan
kant il ever. Agar bal ok kant il ever kaku maka perl u bracing pengekang pada arah l at eral . Ket idakst abil an dal am arah l at eral t erj adi karena gaya t ekan yang t imbul didaerah at as
bal ok t idak di sert ai cukupnya kekakuan bal ok dal am arah l at eral .
Tug a s Akhir_ Dya h Pa tm a sa ri I0299033, 2004
46 C.
PENGEMBANGAN DESAIN COTTAGE TAHAN GEMPA DENGAN STRUKTUR BA MBU
1. Keunggulan Bambu
