Kajian pengaruh durasi getaran kuat strong motion duration terhadap respons struktur bangunan
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
2015
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!
9. Seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Teknik Sipil.
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
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.
Kata kunci : Beban Gempa, Strong Motion Duration, Intensitas Arias
Daftar Isi
Kata Pengantar .......................................................................................
i
Abstrak ...................................................................................................
iii
Daftar Isi .................................................................................................
iv
Daftar Tabel ...........................................................................................
vii
Daftar Gambar ........................................................................................
xi
Daftar Notasi ..........................................................................................
xv
BAB I Pendahuluan ................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ........................................................................
1
1.2 Dasar Teori ..............................................................................
2
1.3 Perumusan Masalah ................................................................
3
1.4 Tujuan .....................................................................................
4
1.5 Manfaat ...................................................................................
4
1.6 Pembatasan Masalah ...............................................................
4
1.7 Metodologi Penulisan ..............................................................
4
1.8 Sistematika Penulisan ..............................................................
6
BAB II Studi Pustaka .............................................................................
7
2.1 Pendahuluan ............................................................................
7
2.2 Pengertian Strong Motion Duration .......................................
7
2.3 Metode Analisis Beban Gempa ...............................................
10
2.3.1 Metode Analisis Statik Ekivalen ....................................
10
2.3.1.1 Prosedur Gaya Lateral Ekivalen .........................
11
2.3.2 Metode Analisis Ragam Spektrum Respons ..................
22
2.3.2.1 Prosedur Analisis Ragam Spektrum Respons ....
23
2.3.3 Metode Analisis Riwayat Waktu (Time History
Analysis) .........................................................................
24
2.3.3.1 Metode Analisis Riwayat Waktu Linier .............
24
2.3.3.2 Evaluasi 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
4.1 Perhitungan Beban Struktur ....................................................
59
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
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
Tabel 4.4.1-2
: Perpindahan Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-3
67
: Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Memanjang .............................................................
Tabel 4.4.1-4
68
: Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Memanjang .............................................................
Tabel 4.4.1-5
: Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-6
72
: Momen Maksimum Kolom Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-9
71
: Momen Maksimum Balok Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-8
70
: Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-7
69
73
: 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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
77
Tabel 4.4.2-1
: Perpindahan Maksimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-2
: Perpindahan Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-3
78
81
: Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Melintang ................................................................
Tabel 4.4.2-4
80
: Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Melintang ................................................................
Tabel 4.4.2-5
: Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-6
84
: Momen Maksimum Kolom Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-9
83
: Momen Maksimum Balok Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-8
82
: Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-7
81
85
: 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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
88
Tabel 4.4.2-12 : Normal Maksimum Kolom Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
89
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 .....................................................
Gambar 3.1-2
Gambar 3.1-3
33
: Respons Spektra Percepatan 1,0 Detik (S1) Untuk
Daerah Medan .....................................................
33
: 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
Gambar 3.2.3
: Percepatan Puncak (PGA) Untuk Daerah
Medan ..................................................................
Gambar 4.2-1
: Beban Mati Pada Struktur Potongan Arah
Memanjang .........................................................
Gambar 4.2-2
61
: Beban Mati Pada Struktur Potongan Arah
Melintang ............................................................
Gambar 4.2-4
61
: Beban Hidup Pada Struktur Potongan Arah
Memanjang .........................................................
Gambar 4.2-3
46
62
: 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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ....
71
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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang .......
82
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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang .......
89
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)
N
: jumlah tingkat
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
SM1
: parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik
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
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
2015
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!
9. Seluruh dosen, staf dan pegawai Departemen Teknik Sipil.
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
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.
Kata kunci : Beban Gempa, Strong Motion Duration, Intensitas Arias
Daftar Isi
Kata Pengantar .......................................................................................
i
Abstrak ...................................................................................................
iii
Daftar Isi .................................................................................................
iv
Daftar Tabel ...........................................................................................
vii
Daftar Gambar ........................................................................................
xi
Daftar Notasi ..........................................................................................
xv
BAB I Pendahuluan ................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ........................................................................
1
1.2 Dasar Teori ..............................................................................
2
1.3 Perumusan Masalah ................................................................
3
1.4 Tujuan .....................................................................................
4
1.5 Manfaat ...................................................................................
4
1.6 Pembatasan Masalah ...............................................................
4
1.7 Metodologi Penulisan ..............................................................
4
1.8 Sistematika Penulisan ..............................................................
6
BAB II Studi Pustaka .............................................................................
7
2.1 Pendahuluan ............................................................................
7
2.2 Pengertian Strong Motion Duration .......................................
7
2.3 Metode Analisis Beban Gempa ...............................................
10
2.3.1 Metode Analisis Statik Ekivalen ....................................
10
2.3.1.1 Prosedur Gaya Lateral Ekivalen .........................
11
2.3.2 Metode Analisis Ragam Spektrum Respons ..................
22
2.3.2.1 Prosedur Analisis Ragam Spektrum Respons ....
23
2.3.3 Metode Analisis Riwayat Waktu (Time History
Analysis) .........................................................................
24
2.3.3.1 Metode Analisis Riwayat Waktu Linier .............
24
2.3.3.2 Evaluasi 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
4.1 Perhitungan Beban Struktur ....................................................
59
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
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
Tabel 4.4.1-2
: Perpindahan Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-3
67
: Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Memanjang .............................................................
Tabel 4.4.1-4
68
: Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Memanjang .............................................................
Tabel 4.4.1-5
: Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-6
72
: Momen Maksimum Kolom Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-9
71
: Momen Maksimum Balok Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-8
70
: Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
Tabel 4.4.1-7
69
73
: 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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ........
77
Tabel 4.4.2-1
: Perpindahan Maksimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-2
: Perpindahan Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-3
78
81
: Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Melintang ................................................................
Tabel 4.4.2-4
80
: Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis
Time History Berbagai Rekaman Gempa Arah
Melintang ................................................................
Tabel 4.4.2-5
: Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-6
84
: Momen Maksimum Kolom Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-9
83
: Momen Maksimum Balok Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-8
82
: Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
Tabel 4.4.2-7
81
85
: 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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
88
Tabel 4.4.2-12 : Normal Maksimum Kolom Analisis Time History
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang ...........
89
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 .....................................................
Gambar 3.1-2
Gambar 3.1-3
33
: Respons Spektra Percepatan 1,0 Detik (S1) Untuk
Daerah Medan .....................................................
33
: 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
Gambar 3.2.3
: Percepatan Puncak (PGA) Untuk Daerah
Medan ..................................................................
Gambar 4.2-1
: Beban Mati Pada Struktur Potongan Arah
Memanjang .........................................................
Gambar 4.2-2
61
: Beban Mati Pada Struktur Potongan Arah
Melintang ............................................................
Gambar 4.2-4
61
: Beban Hidup Pada Struktur Potongan Arah
Memanjang .........................................................
Gambar 4.2-3
46
62
: 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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang ....
71
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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang .......
82
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
Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang .......
89
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)
N
: jumlah tingkat
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
SM1
: parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik
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