∞ = 0 df S mo σσ
b. Menghitung second moment (m2)
∫
∞ = 0 2 2 S f df m σσc. Menghitung mean zero crossing period (Tz)
2
m m Tz= o
d. Menghitung banyaknya siklus selama T
Tz T n=
e. Menghitung tegangan efektif amplitudo konstan (σefr) m o efr m m 1 5 , 0 2 2 ) 8 ( ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + Γ = σ f. Memilih kurva S-N
g. Menghitung kerusakan fatigue (D)
∑
= = m i i i N n D 1h. Menghitung usia fatigue Usia fatigue =
D
1
, dengan D dihitung per tahun.
2.10 ANALISIS SEISMIK
Analisis seismik adalah analisis untuk mengetahui ketahanan struktur akibat gempa bumi. Jenis gempa bumi bergantung pada intensitasnya, yaitu intensitas kuat, sedang, dan lemah. Intensitas ini ditentukan oleh percepatan pergerakan tanah yang dinyatakan dengan respon spektrum dan koefisien-koefisien yang diturunkan dari spektrum tersebut. Suatu struktur diperkirakan mempunyai respon
yang elastis terhadap gempa berintensitas lemah. Dalam kasus tersebut, tegangannya diduga tetap berada di dalam rentang elastis, dengan sedikit kemungkinan timbulnya inelastisitas terbatas yang hanya mengakibatkan kerusakan ringan pada elemen struktural atau non-struktural. Respon struktural diduga bersifat inelastis untuk gempa bumi dengan intensitas kuat yang mempunyai intensitas 5 atau lebih dalam skala Ritcher dan di daerah yang dekat dengan epicenter.
Gerakan tanah yang diakibatkan oleh getaran seismik meliputi percepatan, kecepatan, dan perpindahan. Nilai maksimum besarnya gerakan tanah, yaitu kecepatan tanah maksimum, percepatan tanah maksimum dan perpindahan tanah maksimum, menjadi parameter-parameter utama di dalam analisis seismik ini. Anjungan lepas pantai didesain untuk menahan gerakan gempa bumi sedemikian rupa sehingga struktur tersebut mampu bertahan dan selamat dari gempa bumi melalui disipasi energi dan deformasi inelastis yang besar, lewat retak dan kegagalan material secara lokal dan terbatas, tetapi tanpa kehilangan stabilitas. Apabila didesain sistem penahan gempa yang berdeformasi hanya secara elastis saja, akan menjadi tidak ekonomis. Standar-standar menyatakan hal ini sebagai filosofi dasar khususnya untuk gempa bumi dengan intensitas kuat dimana kerusakan struktural mungkin terjadi.
Analisis seismik pada anjungan lepas pantai dibagi menjadi 2, yaitu strength level dan ductility level. Pada strength level akan dianalisis kepastian suatu platform memiliki ukuran dan kekakuan yang sesuai dalam usaha menghindari kerusakan yang signifikan akibat gempa ringan. Struktur didesain berperilaku elastis dalam menahan gempa ringan.
Selain itu, sesuai dengan filosofi dasar desain gempa bumi, struktur direncanakan mampu menahan menahan gempa kuat, dimana struktur akan berespon plastis
(daktail). Ketika struktur sudah melewati batas leleh, struktur didesain tidak runtuh dengan menggunakan prinsip daktilitas.
2.10.1 Strength Level
Tahapan-tahapan dari strength level adalah sebagai berikut: 1. Dasar Perencanaan
Platform didesain berdasarkan gempa ringan. Besarnya peak ground
acceleration (PGA) diperoleh sesuai dengan daerah dimana platform berdiri. Nilai PGA ini akan menjadi dasar dalam perencanaan.
Metode dalam pengolahan nilai PGA bisa dilakukan dengan metode respon spectra atau metode time history. Analisis time history memakan waktu yang cukup lama, sehingga dianggap tidak praktis dalam mendesain struktur. Pada umumnya, yang digunakan adalah analisis respon spektrum maksimum atau respon spectra. Dan dalam analisis anjungan lepas pantai ini akan digunakan prosedur beban dinamik respon spectra untuk menganalisis beban gempa. Analisis seismik dilakukan pada 3 arah: major load, minor load, dan arah vertikal.
2. Pemodelan Struktur
Struktur dimodelkan dalam bentuk massa dan kekakuan. Adapun massa yang diperhitungkan dalam analisis seismik adalah berat sendiri dari struktur, massa air yang berada pada struktur, dan massa tambahan lainnya. Kekakuan struktur dipengaruhi oleh properti dari struktur yang ditinjau.
Dalam pemodelan pondasi, terdapat perbedaan yang cukup signifikan untuk tiang yang berada dekat dengan kepala tiang (pile head), dengan tiang yang berada di bawahnya. Variasi terhadap kedalaman menjadi pertimbangan dalam melakukan desain.
3. Analisis Respons
Dalam melakukan kombinasi dari beberapa mode di setiap arahnya direkomendasikan menggunakan metode complete quadratic combination (CQC). Dari hasil kombinasi CQC, dilakukan metode kombinasi dari 3 arah dengan menggunakan metode the square root of the sum of the squares (SRSS).
Dasar dari pemilihan kombinasi adalah:
a. Apabila selisih nilai periode natural antar mode kurang dari 10%, maka direkomendasikan menggunakan metode penjumlahan langsung.
b. Apabila selisih nilai periode natural antar mode lebih besar dari 10% dan terbilang cukup rapat, maka direkomendasikan menggunakan metode
complete quadratic combination (CQC).
c. Apabila selisih nilai periode natural cukup renggang, maka direkomendasikan menggunakan metode the square root of the sum of the
squares (SRSS).
2.10.2 Ductility Level
Daktilitas adalah faktor yang sangat penting yang harus dimiliki struktur dalam merespons in-elastisitas pada gempa bumi yang besar. Sifat ini diukur dari regangan, peralihan dan rotasi. Daktilitas yang besar memungkinkan suatu komponen struktur atau suatu joint menahan regangan plastis tanpa mengalami reduksi tegangan yang signifikan. Jadi, rotasi-rotasi yang besar harus betul-betul diperhatikan sebagai ukuran kelengkungan, apabila diskontinuitas, peralihan yang tidak dapat ditahan, atau raptur ingin kita hindari. Sambungan antara frame yang terletak di joint, merupakan bagian penting yang harus menahan deformasi besar akibat gempa bumi.
2.10.3 Respon Spektra
Secara sederhana, dijelaskan bahwa respons spektra adalah plat respons maksimum (perpindahan, kecepatan, percepatan maksimum) dari fungsi beban tertentu untuk semua kemungkinan sistem berderajat kebebasan tunggal.
Dengan menggunakan satu grafik skala logaritmis, kita dapat memplot respons maksimum dalam bentuk percepatan, perpindahan relatif, dan kecepatan nyata relatif (relative pseudovelocity). Tiga besaran ini, yaitu spektrum percepatan,
spektrum perpindahan, dan spektrum kecepatan. Spektrum perpindahan SD adalah
perpindahan relatif maksimum yang selaras dengan spektrum percepatan Sa yaitu
percepatan absolut maksimum. Adapun hubungan antara Sa dan SD adalah
D
a S
S =−ω2 ……… (2.48)
dimana ω = k /m adalah frekuensi natural dari sistem. Sedangkan hubungan
antara Sv, SD, dan Sa adalah:
ω ω a D v S S S = = ………... (2.49)
Gambar di bawah ini menunjukkan bagan alir prosedur analisis seismik:
Model struktur dianalisis dalam bentuk massa
Tranversal (arah beban minimum) Dikerjakan beban gempa pada 3 arah
Diperoleh periode natural dan mode shape untuk masing-masing mode
Horizontal (arah beban maksimum) Vertikal
Kombinasikan dengan beban statik Kombinasikan ketiga arah Hitung gaya maksimum
Hitung displacement maksimum Hitung displacement maksimum
Hitung gaya maksimum Hitung gaya maksimum
Hitung displacement maksimum