BAB I PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang Masalah
Gerakan tanah akibat gempa bumi umumnya sangat tidak teratur dan hanya terjadi beberapa detik sampai puluhan detik saja, walaupun kadang-kadang dapat terjadi lebih dari
satu menit. Namun demikian gempa yang durasinya lebih dari satu menit ini sangat jarang terjadi, karena sifat getarannya yang acak dan tidak seperti beban statik pada umumnya maka
efek beban gempa terhadap respon struktur tidaklah dapat diketahui dengan mudah. Oleh karena itu diperlukan usaha-usaha penyederhanaan agar model analisis pengaruh gempa
terhadap respon struktur dapat diperhitungkan oleh kebanyakan insinyur. Gempa bumi umumnya direkam di permukaan tanah bebas free field record sedangkan fondasi bangunan
terpendam di dalam tanah. Hasil penelitian para ahli menyimpulkan bahwa massa bangunan akan berpengaruh terhadap percepatan tanah di bawah bangunan yang bersangkutan
umumnya lebih kecil. Penyederhanaan yang dipakai adalah bahwa rekaman dari free field dianggap sebagai rekaman di bawah fondasi bangunan foundatian input motion. Terdapat
beberapa penyederhanaan untuk memperhitungkan efek gempa terhadap analisis struktur bangunan yaitu menggunakan Beban Ekivalen Statik, Spektrum Respon dan dengan Analisis
Riwayat Waktu Time History Analysis, THA. Cara atau model analisis dengan menggunakan Spektrum Respon adalah pendekatan
praktis. Spektrum ini pada hakekatnya adalah plot antara perioda getar struktur T lawan disain respon umumnya aselerasi. Pada disain dengan prinsip “strength based” sebagaimana
yang selama ini dianut di Indonesia, maka spektrum respon yang dimaksud adalah plot antara perioda getar T lawan koefisien getar dasar C yang dinyatakan dalam percepatan gravitasi.
Universitas Sumatera Utara
Periode getar struktur T berhubungan dengan frekuensi alami f, dan frekuensi sudut ω yang
dikenal dengan eigenvalue. Jadi, perioda getar fundamental struktur T merupakan variabel yang sangat penting terhadap model analisis Spektrum Respon untuk mendapatkan nilai gaya
geser dasar V. Cara Beban Ekivalen Statik adalah suatu representasi dari beban gempa setelah
disederhanakan dan dimodifikasi, dimana gaya inersia yang bekerja pada suatu massa akibat gempa disederhanakan menjadi Beban Ekivalen Statik. Beban Ekivalen Statik merupakan
analisis dengan menggunakan mode pertama dari kemungkinan-kemungkinan mode suatu struktur bila terjadi goyangan. Mode merupakan polaragam goyangan struktur. Hal ini
dikarenakan pada umumnya mode pertama akan menghasilkan perioda getar T yang signifikan untuk mewakili keseluruhan mode pada bangunan yang teratur. Periode getar T
dari mode pertama ini disebut dengan periode getar alami fundamental. Rakesh K. Goel dan Anil K. Chopra 1997
[1]
mengevaluasi persamaan empiris untuk perhitungan periode getar alami fundamental bangunan yang didapatkan dari perilaku getaran
alami bangunan yang diukur secara langsung dan direkam pada 8 gempa bumi yang terjadi di California, mulai dari 1971 gempa bumi San Fernando dan berakhir pada tahun 1994 gempa
bumi Northridge. Ditunjukkan bahwa walaupun periode getar yang didapat dari persamaan empiris mempunyai nilai yang lebih pendek dibandingkan dengan periode terukur,
persamaan-persamaan empiris ini dapat dikembangkan untuk mendapatkan hubungan yang lebih baik terhadap periode terukur measured periods. Persamaan empiris untuk
perhitungan periode getar fundamental bangunan struktur beton bertulang dan portal baja tersebut dikembangkan dengan menambahkan penggunaan koefisien dengan cara analisa
regresi dari data periode bangunan terukur measured period data. Namun, hasil perkembangan persamaan empiris yang didapat dengan cara analisa regresi ini tidak dapat
digunakan untuk semua daerah gempa di dunia. Hal ini dikarenakan analisa yang dilakukan
Universitas Sumatera Utara
tersebut adalah berada di California. Jadi persamaan empiris hasil analisa regresi tersebut boleh digunakan di daerah yang tingkat bahaya gempanya dibawah tingkat bahaya gempa
daerah California namun tetap harus memerlukan evaluasi ulang yang teliti. Khan Mahmud Amanat
dan Ekramul Hoque 2006
[2]
mengkaji perbedaan periode getar fundamental bangunan menggunakan cara analitis memakai model perhitungan
komputasi terhadap dua kategori bangunan beton bertulang, yakni dengan memperhitungkan efek infill komponen-komponen sekunder dan tanpa memperhitungkan efek infill. Periode
getar fundamental bangunan yang didapat memakai persamaan empiris yang disarankan oleh peraturan-peraturan code seperti UBC, NEHRP pada umumnya menunjukkan nilai periode
yang lebih panjang dibandingkan periode yang teramati saat terjadi gempa. Untuk alasan inilah, di dalam peraturan ditetapkan suatu persamaan periode getar bangunan yang
merupakan batasan maksimum periode getar fundamental. Hal ini pada kenyataannya tidak mendukung hasil perhitungan analitis dengan permodelan komputasi. Ternyata, pada
umumnya desain dan analisa permodelan komputasi untuk struktur beton bertulang yang dilakukan secara konvensional mengijinkan struktur bergerak secara lebih fleksibel sehingga
periode getar fundamental bangunan menjadi lebih panjang. Hal ini karena pada pemodelan komputasi konvensional tidaklah memperhitungkan efek komponen-komponen sekunder
infill. Pada kenyataannya, pertambahan massa dan kekakuan yang diberikan oleh komponen-komponen sekunder infill ini akan memperbesar kekakuan bangunan secara
keseluruhan, yang akan berdampak pada nilai periode getar fundamental bangunan yang lebih pendek seperti yang teramati saat terjadi gempa.
Oh-Sung Kwon dan Eung Soo Kim 2010
[3]
menjelaskan bahwa periode getar alami fundamental merupakan salah satu parameter terpenting dalam analisa beban gempa dengan
cara ekivalen statik. Sedangkan nilai periode ini tergantung kepada massa dan kekakuan dari
Universitas Sumatera Utara
bangunan. Hingga bangunan didisain, periode bangunan tidak dapat ditentukan. Namun justru nilai perioda ini diperlukan untuk melakukan analisa gempa untuk bangunan. Oleh
sebab itu, beberapa dokumen peraturan bangunan struktur gempa merekomendasikan rumus empiris yang dapat digunakan untuk memperkirakan perioda bangunan hanya dengan sedikit
informasi yang biasanya tersedia di awal perencanaan. Di dalam perancangan bangunan terhadap beban gempa, kebanyakan memakai persamaan empiris untuk perhitungan periode
getar alami fundamental sebagai acuan perancangan. Berdasarkan NEHRP 00, 03, dan berdasarkan ASCE 7-02-05, nilai koefisien
�
�
dan nilai koefisien � di dalam rumus empiris
periode getar fundamental bangunan masing-masing adalah 0.0446 dan 0.9 untuk portal beton bertulang.
Persamaan empiris untuk memperkirakan waktu getar alami fundamental dari struktur frame dicantumkan di dalam peraturan SNI-1726-2010 adalah sebagai berikut:
� = �
�
∙ ℎ
� �
1.1 dimana :
� adalah waktu getar alami fundamental, �
�
adalah koefisien, 0.0466 untuk portal beton bertulang dan 0.0724 untuk portal baja,
ℎ
�
adalah tinggi bangunan dalam meter, � adalah koefisien, 0.9 untuk portal beton bertulang dan 0.8 untuk portal baja.
Sebagai alternatif, peraturan-peraturan tersebut di atas juga merekomendasikan rumus sederhana lain untuk menghitung waktu getar alami fundamental sebagai berikut:
� = 0.1� 1.2
Universitas Sumatera Utara
Persamaan di atas hanya bisa digunakan untuk menghitung struktur dengan ketinggian tidak lebih dari 12 lantai dan tinggi tiap lantai tidak boleh kurang dari 3 meter.
I.2. Perumusan Masalah