Kajian pengaruh durasi getaran kuat strong motion duration terhadap respons struktur bangunan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar 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 IndoAustralia 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)
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/).
1.2 Dasar 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).
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)
1.3 Perumusan 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.
1.4 Tujuan
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini yaitu untuk mengetahui pengaruh SMD
terhadap respons struktur bangunan.
1.5 Manfaat
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.
1.6 Pembatasan 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
1.7 Metodologi 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 SAP2000.
BAGAN PENELITIAN
STUDI LITERATUR
PENGUMPULAN DATA :
1. DATA BANGUNAN
2. REKAMAN GEMPA ASLI
MEMBUAT RESPON SPEKTRA
MENCOCOKAN/MATCHING REKAMAN GEMPA ASLI
TERHADAP RESPON SPEKTRA
MENSKALAKAN REKAMAN GEMPA PADA PGA SITE
PENGOLAHAN REKAMAN GEMPA BERDASARKAN
SIGNIFICANT DURATION
PEMODELAN STRUKTUR BANGUNAN
ANALISIS STRUKTUR DENGAN METODE ANALISA
RIWAYAT WAKTU ( TIME HISTORY ANALYSIS)
HASIL
KESIMPULAN DAN SARAN
1.8 Sistematika 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.
PENDAHULUAN
1.1 Latar 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 IndoAustralia 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)
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/).
1.2 Dasar 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).
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)
1.3 Perumusan 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.
1.4 Tujuan
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini yaitu untuk mengetahui pengaruh SMD
terhadap respons struktur bangunan.
1.5 Manfaat
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.
1.6 Pembatasan 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
1.7 Metodologi 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 SAP2000.
BAGAN PENELITIAN
STUDI LITERATUR
PENGUMPULAN DATA :
1. DATA BANGUNAN
2. REKAMAN GEMPA ASLI
MEMBUAT RESPON SPEKTRA
MENCOCOKAN/MATCHING REKAMAN GEMPA ASLI
TERHADAP RESPON SPEKTRA
MENSKALAKAN REKAMAN GEMPA PADA PGA SITE
PENGOLAHAN REKAMAN GEMPA BERDASARKAN
SIGNIFICANT DURATION
PEMODELAN STRUKTUR BANGUNAN
ANALISIS STRUKTUR DENGAN METODE ANALISA
RIWAYAT WAKTU ( TIME HISTORY ANALYSIS)
HASIL
KESIMPULAN DAN SARAN
1.8 Sistematika 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.