LATAR BELAKANG UMUM PENDAHULUAN

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Wilayah Indonesia dibagi dalam 6 enam wilayah gempa dengan masing- masing tingkat kerawanan terjadinya gempa dan wilayah Indonesia merupakan wilayah yang sering dilanda gempa karena terletak pada 4 empat lempeng tektonik yaitu lempeng Australia-India, lempeng Euro-Asia, lempeng Pasifik dan Philipine. Gempa bumi tidak mungkin dicegah dan sulit sekali diramalkan kapan terjadi, dimana lokasinya dan berapa magnitudenya. Jadi yang harus dilakukan adalah bagaimana mengatasi atau memperkecil pengaruh kerusakan yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Pada negara yang merupakan daerah rawan gempa seperti Indonesia diperlukan perencanaan struktur bangunan yang memperhatikan pengaruh dari beban-beban luar sehingga bangunan tersebut dapat mampu bertahan dari beban gempa yang terjadi terhadap bangunan tersebut. Bangunan yang dapat menahan beban-beban dari luar dapat berasal dari bangunan itu sendiri ataupun beban akibat kejadian alam. Salah satu dari beban tersebut adalah beban gempa yang terjadi pada bangunan yang tidak dapat diprediksi secara pasti. Struktur bangunan yang telah ada telah memperhitungkan berat dari bangunan tersebut sehingga kekuatan akibat gempa pada bangunan akan sangat bergantung pada ukuran dan ketinggian bangunan itu sendiri karena itu dalam perhitungan beban gempa biasanya diambil dari data-data gempa yang telah terjadi sebelumnya. Disamping pertimbangan beban gempa yang terjadi maka Universitas Sumatera Utara BAB 2 TEORI DASAR

2.1 UMUM

Getaran sering dirasakan oleh manusia pada kehidupan sehari-hari. Suatu benda akan bergetar apabila terdapat sumber energi yang diteruskan sampai ke benda yang bersangkutan. Gempa bumi misalnya, walaupun tidak termasuk kejadian sehari-hari juga dapat menimbulkan getaran. Energi mekanik akibat rusaknya struktur batuan pada peristiwa gempa bumi selanjutnya akan diubah menjadi energi gelombang yang menggetarkan batuan sekelilingnya. Getaran batuan akibat gempa bumi selanjutnya diteruskan oleh media tanah sampai pada permukaan tanah. Tanah yang bergetar akibat gempa akan mengakibatkan bangunan yang berada di atas tanah ikut bergetar. Kerusakan bangunan sering terjadi akibat peristiwa gempa bumi seperti ini, khususnya pada daerah-daerah tertentu. Gempa bumi merupakan salah satu bagian daripada jenis beban yang dapat membebani struktur selain beban mati, beban hidup dan beban angin. Beban gempa memang tidak selalu diperhitungkan dalam perencanaan atau analisa struktur. Namun bagi struktur yang dibuat pada suatu lokasi dimana gempa bumi dapat terjadi maka analisa ini harus dibuat. Kerusakan bangunan akibat gempa bumi dapat diantisipasi dengan beberapa metode, baik secara konvensional maupun secara teknologi. Pada saat sekarang ini para ahli telah menemukan sistem base isolator untuk memproteksi Universitas Sumatera Utara struktur dari bahaya gempa, yang dikenal dengan Multi Friction Pendulum System MFPS. Multi Friction Pendulum System MFPS adalah salah satu dari system isolasi dasar yang telah berkembang sejak penemuan bahan composite teflon sebagai lapisan permukaan dengan tingkat durabilitas yang tinggi serta koefisien gesekan yang kecil. Penggunaan base isolator baik secara teoritis maupun experimental telah terbukti efektif untuk mereduksi gaya gempa yang bekerja pada struktur bangunan. Hasil percobaan yang pernah dilakukan beberapa ahli sebelumnya, menunjukkan energi gempa dapat diisolasi oleh kekakuan geser yang kecil dari isolator. Dengan adanya redaman gesekan yang dihasilkan oleh mekanisme gesekan dari pergeseran antar muka dapat mereduksi perpindahan isolator secara efektif. Berhubung kekakuan strukur bangunan atas jauh lebih besar dari isolator dasar, maka bangunan atas dapat dimodelkan sebagai rigid body akibat gaya gempa. Jadi ragam pertama hanya menimbulkan deformasi lateral pada system isolasi dasar. Friction Pendulum System FPS merupakan salah satu sistem base isolator jenis geser yang telah terbukti secara efisien untuk mereduksi gaya gempa yang bekerja pada struktur. Sistem ini akan memisahkan bangunan atau struktur dari komponen horizontal pergerakan tanah dengan menyisipkan bahan isolator dengan kekakuan geser yang relative kecil antara bangunana atas dengan pondasinya. Bangunan dengan sistem ini akan mempunyai waktu getar yang lebih besar dibandingkan dari bangunan konvensional. Akibatnya percepatan gempa yang bekerja pada bangunan menjadi lebih kecil. Universitas Sumatera Utara Sistem Friction Pendulum System FPS pertama kali dikembangkan dengan hanya satu permukaan cekung oleh A. Zayas pada tahun 1987 Taylor, W.A dan Igusha, T. 2004 . Namun, penelitian yang terus menerus dilakukan oleh para ahli Tsai C.S et.al 2003, 2004, Constantinou C.M 2004 untuk meningkatkan efektif dan kinerja isolasi dasar, maka telah melahirkan penemuan yang disebut Multi Friction Pendulum System MFPS yang mempunyai dua permukaan cekung dan dilengkapi dengan articulted slider. Sistem ini mempunyai kapasitas tahanan terhadap perpindahan dua kali lebih besar dari FPS. Penggunaan composite teflon sebagai bahan lapisan permukaan cekung yang memiliki durabilitas yang sangat tinggi menyebabkan system ini mampu menahan tegangan tekan yang tinggi dan pembebanan siklis sampai ribuan kali tanpa mengalami perubahan kerusakan secara visual. Percobaan beban siklis yang dilakukan di National Centre for Research Earthquake Engineering NCREE di Taiwan Tsai C.S et.al 2003 dan di Universitas Buffalo New York Constantinou C.M 2004 menunjukkan kurva histeresis loop sangat stabil walaupun dibebanin ratusan siklis. Aplikasi penggunaan isolasi seismic pada bangunan penting seperti rumah sakit, telekomunikasi, pusat komputer, apartement, bangunan kantor, gedung perkuliahan, bangunan komersial, bangunan berbahaya seperti instalasi nuklir, bahan kimia dan bangunan bersejarah terus meningkat sejak gempa Kobe dan Northrigde. Untuk bangunan rumah sakit, pembangkit listrik, telekomunikasi harus diberi perhatian lebih khusus, berhubung bangunan ini harus tetap berfungsi bila terjadi gempa. Universitas Sumatera Utara Kegunaan base isolator yakni meningkatkan daya tahan struktur terhadap gempa telah dibuktikan dari percobaan dan study teori sebagai suatu cara yang efisien. Beban dinamis adalah beban yang berubah-ubah menurut waktu, arah maupun posoisinya. Beban dinamis dapat dikatagorikan dalam dua hal yaitu beban periodik maupun beban non periodik. Dalam hal ini beban dinamis yang dimaksud adalah beban atau gaya gempa. Gaya gempa tidak dapat diprediksi kapan datangnya, sehinga ketika gempa menimpa struktur bangunan maka ada hal yang dapat dilihat. Bangunan itu tetap kokoh tanpa ada korban jiwa, bangunan rusak tanpa ada korban jiwa, dan bisa juga bangunan rusak serta terdapat korban jiwa. Gaya gempa adalah goncangan alamiah bersumber bumi. Goncangan alamiah yang mengguncang bumi beserta apa saja yang ada di atasnya pada hakekatnya adalah perambatan energi berwujud gelombang. Energi yang merambat di dalam bumi atau lapisan tanah atau di dalam air laut menciptakan goncangan pada bumi yang di kenal gempa bumi atau tsunami. Pada dasarnya telah diketahui bahwa bagian permukaan bumi kita ini terdiri dari lempeng-lempeng bumi yang disebut lempeng tektonik tectonic plate. Oleh energi yang terdapat di dalam bumi hotspot, arus konveksi dll., lempeng-lempeng itu digerakkan satu dengan lainnya. Lempeng-lempeng tektonik tadi bergerak satu terhadap lainnya dengan kecepatan antara 2 cmtahun sampai 15 cmtahun. Pergerakkan lempeng-lempeng itu ada yang saling menjauh berpisah, ada yang saling berpapasan berlawanan arah. Ada pula yang saling bertemu atau bertubrukkan. Semua jenis pergerakkan lempeng tektonik telah menciptakan daerah bergempa, yang berbeda adalah Universitas Sumatera Utara kekuatan gempa yang tersimpan di dalam bumi pada batas-batas pertemuan lempeng bumi itu. Energi gempa yang paling besar terdapat pada batas pertemuan atau perbenturan lempeng tektonik. Energi yang tersimpan pada jalur perbenturan lempeng bumi itu telah menimbulkan gempa bumi besar. Proses tekan menekan dan desak mendesak diantara massa bumi pada lempeng-lempeng tektonik telah menciptakan pengumpulan dan penimbunan energi di dalam bumi. Jangka waktu proses penimbunan dan pelepasan energi yang menimbulkan gempa bumi itu berlangsung antara 30-600 tahun. Terdapat variasi siklus berulang gempa antara satu kawasan dengan kawasan lain, ada siklus kejadian gempa bumi 30-50 tahunan, ada 100 tahun, 200 tahun dan 600 tahun. Energi yang terkumpul atau tersimpan di dalam bumi massa batuan pada suatu saat tidak mampu lagi ditahan oleh massa bumi dan akhirnya bumi batuan itu pecah remuk patah atau sobek rupture. Pada saat bumi itu remuk atau pecah disaat itulah energi dilepaskan dan bergerak dalam wujud gelombang. Energi yang bergerak dalam wujud gelombang yang merambat di dalam tanah di daratan disebut gempa bumi. Dan yang merambat di dalam air laut disebut tsunami, sedangkan yang merambat di dalam danau disebut ’seische’. Permasalahan gaya gempa ini berbeda dengan pembebanan- pembebanan statis, sehingga dalam perhitungannya gaya gempa tidak mempunyai solusi tunggal seperti pada gaya statis karena respon dan beban berubah menurut waktu. Besarnya tingkat pembebanan gempa berbeda-beda dari satu wilayah kewilayah lain, yang tergantung pada keadaan seismetektonik, geografi dan geologi setempat. Analisa gempa terutama pada bangunan tinggi perlu dilakukan karena pertimbangan keamanan struktur dan kenyaman penghuni bangunan. Universitas Sumatera Utara Beban gempa yang terutama dalam arah mendatar akan menimbulkan simpangan driff yang perlu dikontrol. Dalam perencanaan struktur atau bangunan yang mempunyai ketahanan terhadap gempa dengan tingkat keamanan yang memadai, struktur yang harus dirancang dapat memikul gaya horizontal atau gaya gempa. Yang harus diperhatikan adalah bahwa struktur dapat memberikan layanan yang sesuai dengan perencanaan. Menurut T. Paulay 1988, tingkat layanan dari struktur gaya gempa terdiri dari tiga, yaitu: 1. Serviceability. Jika gempa dengan intensitas percepatan tanah yang kecil dalam waktu ulang yang besar mengenai struktur, disyaratkan tidak mengganggu fungsi bangunan, seperti aktivitas normal didalam bangunan dan perlengkapan yang ada. Artinya tidak dibenarkan ada terjadi kerusakan pada struktur baik pada komponen struktur maupun dalam elemen non-struktur yang ada. Dalam perencanaan harus diperhatikan kontrol dan batas simpangan driff yang dapat terjadi semasa gempa, serta menjamin kekuatan yang cukup bagi komponen struktur untuk menahan gaya gempa yang terjadi dan diharapkan struktur masih berprilaku elastis. 2. Kontrol kerusakan. Jika struktur dikenai gempa dengan waktu ulang sesuai dengan umur atau, masa rencana bangunan, maka struktur direncanakan untuk dapat menahan gempa ringan atau gempa kecil tanpa terjadi kerusakan pada komponen struktur ataupun maupun komponen non-struktur, dan diharapkan struktur dalam batas elastis. 3. Survival Jika gempa kuat yang mungkin terjadi pada umur masa bangunan yang Universitas Sumatera Utara direncanakan membebani struktur, maka struktur direncankan untuk dapat bertahan dengan tingkat kerusakan yang besar tanpa mengalami kerusakan dan keruntuhan collapse. Tujuan utama dari keadaan batas ini adalah untuk menyelamakan jiwa manusia. Pengaruh gempa bumi yang sangat merusak struktur bangunan adalah load pad dari komponen gaya atau getaran horizontal. Getaran horizontal tersebut menimbulkan gaya reaksi yang besar, bahkan di lokasi puncak atau ujung bangunan dapat mengalami pembesaran hingga dua kalinya. Bila aliran gaya pada bangunan itu lebih besar daripada kekuatan struktur maka bangunan itu akan rusak parah. Untuk daerah yang rawan gempa bumi dibutuhkan ekstra kewaspadaan dan solusi teknologi tepat guna yang mampu meminimalkan korban jiwa dan harta benda. Untuk itu betapa pentingnya penerapan teknologi yang tepat guna. Dalam hal ini penggunaan sistem Multi Friction Pendulum System MFPS sesuai dengan hal di atas.

2.2 DINAMIK KARAKTERISTIK STRUKTUR BANGUNAN