Kajian pengaruh durasi getaran kuat/strong motion duration terhadap respons struktur bangunan

(1)

Daftar Pustaka

Chopra, A. K. (1995). “Dynamic of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering”. Singapore: Prentice-Hall.

Deka, B., Syed Nafifur Rahman, dan Pranjal Tamuly. (2014). “Damage Assessment of RC Frame Structures under Long Duration Aftershock

Ground Motions”. International Journal of Innovative Research in

Science, Engineering and Technology. Volume 3, No.9,

http://www.ijirset.com/upload/2014/september/50_Damage.pdf, 31 Mei 2015.

Khan, Dr. Rehan A. (2014). ”Performance Based Seismic Design of Reinforced Concrete Building”. International Journal of Innovative Research in

Science, Engineering and Technology. Volume 3, No.6,

http://www.ijirset.com/upload/2014/june/42_PERFORMANCE.pdf, 31 Mei 2015.

Vali, K. Sha iksha, B. Ajitha. (2014). ”Seismic Analysis in Tall Buildings for Hard Soil Type and Different Seismic Zones”. International Journal of

Engineering Research & Technology. Volume 3, No.10,

http://www.ijert.org/download/11495/seismic-analysis-in-tall-buildings-for-hard-soil-type-and-different-seismic-zones, 31 Mei 2015.

Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung 1987 (PPPURG

1987)

SNI 03-1726-2010

Peta Hazard Gempa Indonesia 2010

(2)

BAB III

METODOLOGI ANALISIS

3.1Pembuatan Respons Spektra Desain

1. Data-data yang ditentukan:

Jenis bangunan : gedung perkantoran

Lokasi : Medan

Jenis tanah : tanah lunak

2. Menentuan kategori resiko bangunan

Pada Tabel 3.1-1, kategori resiko bangunan untuk gedung perkantoran

adalah II

Tabel 3.1-1 Kategori Resiko Bangunan

Jenis pemanfaatan Kategori

risiko

Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko rendah terhadap

jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak

dibatasi untuk:

Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan, dan perikanan

Fasilitas sementara

Gudang penyimpanan

Rumah jaga dan struktur kecil lainnya

I

Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam

kategori I,III,IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Perumahan

Rumah toko dan rumah kantor

Pasar

Gedung perkantoran

(3)

Gedung apartemen/ Rumah susun

Pusat perbelanjaan/ Mall

Bangunan industri

Fasilitas manufaktur

Pabrik

Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko tinggi terhadap

jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak

dibatasi untuk:

Bioskop

Gedung pertemuan

Stadion

Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit

gawat darurat

Fasilitas penitipan anak

Penjara

Bangunan untuk orang jompo

Gedung dan struktur lainnya, tidak termasuk kedalam kategori

risiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak

ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap

kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk,

tapi tidak dibatasi untuk:

Pusat pembangkit listrik biasa

Fasilitas penanganan air

Fasilitas penanganan limbah

Pusat telekomunikasi

Gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam kategori

risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas

manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau

tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia

(4)

3. Menentukan faktor keutamaan gempa

Pada Tabel 3.1-2, faktor keutamaan gempa untuk kategori risiko bangunan

II adalah 1,0.

berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak)

yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah

kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh

instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi

masyarakat jika terjadi kebocoran.

Gedung dan struktur lainnya yang ditunjukkan sebagai fasilitas

yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk:

Bangunan-bangunan monumental

Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan

Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki

fasilitas bedah dan unit gawat darurat

Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai,

dan tempat perlindungan darurat lainnya

Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan

fasilitas lainnya untuk tanggap darurat

Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang

dibutuhkan pada saat keadaan darurat

Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki

penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur

stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur

rumah atau struktur pendukung air atau material atau

peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk

beroperasi pada saat keadaan darurat

Gedung dan struktur lainnya yang dibutuhkan untuk

mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke

dalam kategori risiko IV.

(5)

Tabel 3.1-2 Faktor Keutamaan Gempa

Kategori risiko Faktor keutamaan gempa (Ie)

I atau II 1,0

III 1,25

IV 1,50

4. Menentukan SS dan S1 dari peta gempa

Gempa rencana ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati

besarannya selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 2

persen (gempa 2500 tahun). Pada Gambar 3.1-1 dan 3.1-2 didapat SS = 0,5g

dan S1 = 0,3g.

Gambar 3.1-1 Respons Spektra Percepatan 0,2 Detik (SS) Untuk Daerah

Medan

Gambar 3.1-2 Respons Spektra Percepatan 1,0 Detik (S1) Untuk Daerah

(6)

Keterangan:

SS : parameter respons spektra percepatan gempa pada perioda pendek

0,2 detik di batuan dasar mengacu pada Peta Gempa Indonesia 2010

S1 : parameter respons spektra percepatan gempa pada perioda 1 detik di

batuan dasar mengacu pada Peta Gempa Indonesia 2010

5. Menentukan klasifikasi site

Pada Tabel 3.1-3, tanah lunak termasuk dalam klasifikasi site E

Tabel 3.1-3 Klasifikasi site

Klasifikasi site

Profil tanah rata-rata untuk lapisan 30 m teratas

Vs (m/dt) N Su (kPa)

ketebalan lebih dari 3m dengan karakteristik

sebagai berikut:

Indeks plastisitas, PI > 20,

Kadar air (w) ≥ 40%, dan

Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah

satu atau lebih dari karakteristik seperti:

Rentan dan berpotensi gagal terhadap beban

gempa seperti likuifaksi, tanah lempung

sangat sensitif, tanah tersementasi lemah

Lempung organik tinggi dan/atau gambut

(7)

Analysis) Plastisitas tinggi (ketebalan H > 7,5m dengan

PI > 75)

Lapisan lempung lunak/medium kaku

dengan ketebalan H > 35m

Keterangan :

Vs : kecepatan rambat gelombang geser rata-rata pada regangan geser

yang kecil, di dalam lapisan 30m teratas

N : tahanan penetrasi standar (N SPT) rata-rata dalam lapisan 30m

teratas

Su : kuat geser niralir rata-rata di dalam lapisan 30m teratas

N/A : tidak dapat dipakai

Tabel 3.1-4 Koefisien Perioda Pendek 0,2 Detik (Fa)

(8)

Tabel 3.1-5 Koefisien Perioda 1,0 Detik (Fv)

detik. SD1 adalah respons spektra percepatan desain untuk perioda 1,0 detik.

Rumus untuk menentukan nilai SDS dan SD1 adalah

SDS = x SMS

SD1 = x SM1

Nilai SMS dan SD1 dapat ditentukan dari rumus berikut ini:

SMS = Fa x SS

SM1 = Fv x S1

Maka, rumus untuk menentukan nilai SDS dan SD1 menjadi:

SDS = x Fa x SS

SD1 = x Fv x S1

Dari langkah sebelumnya telah didapat nilai

SS : 0,5g Fa : 1,7

(9)

Maka, didapat nilai SDS dan SD1 menjadi:

SDS = x 1,7 x 0,5g = 0,5667g

SD1 = x 2,8 x 0,3 = 0,56g

8. Respons Spektra Desain

Respons spektra desain dapat digambarkan dengan mengikuti ketentuan

berikut ini:

Untuk perioda lebih kecil dari T0, respons spektra percepatan, Sa

didapatkan dari persamaan:

Sa = SDS

Untuk perioda lebih besar atau sama dengan T0, dan lebih kecil atau sama

dengan Ts, respons spektra percepatan, Sa adalah sama dengan SDS.

Untuk perioda lebih besar dari Ts, respons spektra percepatan, Sa

didapatkan dari persamaan berikut:

Sa =

Keterangan:

T0 : 0,2 Ts

(10)

(11)

Tabel 3.1-6 Nilai Respons Spektra Desain (Lanjutan)

(12)

3.2Pengolahan Rekaman Gempa

3.2.1Rekaman Gempa Asli

Dalam tugas akhir ini digunakan enam buah rekaman gempa asli bersumber

dari http://ngawest2.berkeley.edu/, yaitu:

Nama Gempa Stasiun Magnitudo

Imperial Valley-06 Delta 6,53

Loma Prieta APEEL 2 - Redwood City 6,93

Kobe Abeno 6,9

Northridge-01 Anaheim – W Ball Rd 6,69

San Fernando 2516 Via Tejon PV 6,61

Tabas Dayhook 7,35

Akselerogram masing-masing rekaman gempa ditampilkan dalam gambar

berikut ini:

1. Imperial Valley ( T = 99,92detik , PGA = 0,34970g )

(13)

3. Kobe ( T = 99,92detik , PGA = 0,23091g )

4. Northridge ( T = 34,95detik , PGA = 0,06661g )

(14)

6. Tabas ( T = 10,47 detik , PGA = 0,40937g )

3.2.2Pencocokan/Matching Rekaman Gempa Asli pada Respons Spektra

Desain

Pencocokan/Matching rekaman gempa asli pada respons spektra desain

menggunakan software seismomatch.

Gambar 3.2.2-1 Respons Spektra Desain dan Respons Spektra Masing-Masing

(15)

Gambar 3.2.2-2 Respons Spektra Desain dan Respons Spektra Masing-Masing

Rekaman Gempa Setelah Matching

Akselerogram masing-masing rekaman gempa setelah cocok/matching pada

respons spektra desain dapat dilihat sebagai berikut:

(16)

2. Loma Prieta ( T = 71,89detik , PGA = 0,29751g )

3. Kobe ( T = 99,92detik , PGA = 0,28009g )

(17)

5. San Fernando ( T = 99,92detik , PGA = 0,22723g )

6. Tabas ( T = 10,47 detik , PGA = 0,36552g )

3.2.3Penskalaan PGA Rekaman Gempa pada PGA site (PGAM)

Sebelum menskalakan PGA rekaman gempa pada PGA site, akan ditentukan

terlebih dahulu PGA site. Untuk daerah Medan, mengacu pada Gambar 3.2.3

didapat SPGA = 0,25g. Untuk SPGA = 0,25g pada tanah lunak (SE), dari hasil

interpolasi mengacu pada Tabel 3.2.3 didapat FPGA = 1,45. Rumus untuk

menentukan PGAM = FPGA x SPGA. Maka, nilai PGAM = 1,45 x 0,25 =

0,3625g. Penskalaan PGA rekaman gempa pada PGA site menggunakan

(18)

Gambar 3.2.3 Percepatan Puncak (PGA) Untuk Daerah Medan

Tabel 3.2.3 Faktor Amplifikasi Untuk PGA (FPGA)

Klasifikasi Site

SPGA : nilai PGA di batuan dasar mengacu pada Peta Gempa Indonesia

2010

FPGA : faktor amplifikasi untuk PGA

PGAM : nilai percepatan puncak (PGA) di permukaan tanah berdasarkan

klasifikasi site

SS : lokasi yang memerlukan investigasi geoteknik dan analisis

respon spesifik

Hasil penskalaan PGA masing-masing rekaman gempa pada PGA site dapat

(19)

1. Imperial Valley ( Scale Factor = 1,532 )

2. Loma Prieta ( Scale Factor = 1,2184 )

3. Kobe ( Scale Factor = 1,2942 )

(20)

5. San Fernando ( Scale Factor = 1,5953 )

6. Tabas ( Scale Factor = 0,9917 )

3.2.4Significant Duration

Significant duration ditentukan dengan persentase 5%-95% dari Intensitas

Arias. Rumus untuk menentukan Intensitas Arias adalah:

Dimana:

IA : Intensitas Arias

ag(t) : percepatan tanah dasar

td : durasi total rekaman gempa

g : percepatan gravitasi

Significant duration didapat dengan bantuan software seismosignal. Hasil

penentuan significant duration dan Intensitas Arias masing-masing rekaman

(21)

1. Imperial Valley (Significant duration = 53,11detik, Intensitas Arias =

7,11 m/s)

Arias Intensity 5,00360% pada detik ke 7,90

(22)

2. Loma Prieta (Significant duration = 24,97 detik, Intensitas Arias = 1,97

m/s)

(23)

3. Kobe (Significant duration = 47,77 detik, Intensitas Arias = 1,59 m/s)

(24)

4. Northridge (Significant duration = 14,74 detik, Intensitas Arias = 2,5

m/s)

(25)

5. San Fernando (Significant duration = 28,92 detik, Intensitas Arias = 2,31

m/s)

(26)

6. Tabas (Significant duration = 5,25 detik, Intensitas Arias = 0,8 m/s)

(27)

Tabel 3.2.4 Rekapitulasi Berbagai Rekaman Gempa Berdasarkan

Significant Duration

3.3Permodelan Struktur

3.3.1 Data Teknis Struktur

Lokasi bangunan : Medan

Jenis bangunan : gedung perkantoran

Konstruksi bangunan : struktur beton bertulang

Sistem struktur : sistem rangka pemikul momen khusus

(28)

3.3.2 Pembebanan Struktur

Pembebanan struktur merujuk pada Pedoman Perencanaan Pembebanan

Untuk Rumah dan Gedung 1987 (PPPURG 1987).

1. Beban mati

Beban mati adalah berat semua bagian dari suatu gedung yang bersifat

tetap, termasuk segala beban tambahan, finishing, mesin-mesin serta

peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari

gedung tersebut. Adapun berat sendiri bahan bangunan dan komponen

gedung yang diperhitungkan dalam tugas akhir ini adalah sebagai

berikut:

Berat jenis beton bertulang : 2400 kg/m3

Berat jenis baja : 7850 kg/m3

Spesi lantai keramik t = 2cm : 42 kg/m2

Penutup lantai keramik : 24 kg/m2

Plafond + penggantung : 20 kg/m2

Mechanical & electrical : 30 kg/m2

2. Beban hidup

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat pemakaian dan

penghunian suatu gedung, termasuk beban-beban pada lantai yang

berasal dari barang-barang yang dapat berpindah dan/atau beban akibat

air hujan pada atap. Beban hidup yang digunakan pada tugas akhir ini

adalah sebagai berikut:

Beban hidup atap : 100 kg/m2

Beban hidup lantai : 250 kg/m2

3. Beban gempa

Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada

gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan

tanah akibat gempa tersebut. Dalam tugas akhir ini, beban gempa

(29)

dengan bantuan software SAP 2000. Rekaman gempa yang dipakai

adalah Imperial Valley, Tabas, Kobe, Northridge, Loma Prieta, dan

San Fernando.

4. Kombinasi beban

Kombinasi beban yang digunakan adalah 1,2D + 1,0E + 1,0L

Keterangan :

D : beban mati

E : beban gempa

L : beban hidup

3.3.3 Gambar Struktur

Gambar struktur yang akan ditampilkan adalah denah bangunan, potongan

arah memanjang dan potongan arah melintang. Masing-masing gambar

tersebut ditampilkan sebagai berikut:

1. Denah bangunan

6x4 meter

(30)

2. Potongan arah memanjang

4x4 meter

6x4 meter

3. Potongan arah melintang

4x4 meter

(31)

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1Perhitungan Beban Struktur

1. Beban gravitasi lantai 1-3

Beban mati

2. Beban gravitasi lantai 4 (atap)

Beban mati

dicocokan/matching pada respons spektra desain kota Medan menggunakan

software Seismomatch kemudian diskalakan pada PGA site kota Medan dengan

(32)

gempa Imperial Valley, Tabas, Kobe, Northridge, Loma Prieta dan San Fernando.

Akselerogram masing-masing rekaman gempa dapat dilihat pada gambar berikut

ini:

4.2Analisis Struktur

Metode analisis yang digunakan adalah analisis respons riwayat waktu linier dua

dimensi. Analisis dilakukan dengan bantuan software SAP 2000 version 17.

Analisis masing-masing arah dapat dilihat sebagai berikut:

1. Analisis potongan arah memanjang

Beban gravitasi

Distribusi beban yang dipikul oleh balok adalah beban segitiga. Hal ini terjadi

karena bentuk setiap pelat adalah persegi. Distribusi beban yang terjadi pada

balok struktur adalah sebagai berikut:

a. Beban mati

- Balok lantai 1-3 (4.04x4) : 16,16 KN/m

- Balok lantai 4 (2.9x4) : 11,6 KN/m

b. Beban hidup

- Balok lantai 1-3 (2,5x4) : 10 KN/m

(33)

Gambar 4.2-1 Beban Mati Pada Struktur Potongan Arah Memanjang

Gambar 4.2-2 Beban Hidup Pada Struktur Potongan Arah Memanjang

Beban gempa

Beban gempa yang diberikan pada struktur adalah rekaman gempa pada bagian

(34)

Kategori Resiko Bangunan II dan Faktor Keutamaan Gempa (Ie) = 1,0. Untuk

sistem rangka beton bertulang pemikul momen khusus sesuai dengan Tabel

2.3.1.1-1 didapat nilai R = 8. Maka faktor skala menjadi 1/8 x 9.81 = 1,22625.

2. Analisis potongan arah melintang

Beban

Distribusi beban yang dipikul oleh balok adalah beban segitiga. Hal ini terjadi

karena bentuk setiap pelat adalah persegi. Distribusi beban yang terjadi pada

balok struktur adalah sebagai berikut:

a. Beban mati

- Balok lantai 1-3 (4.04x4) : 16,16 KN/m

- Balok lantai 4 (2.9x4) : 11,6 KN/m

b. Beban hidup

- Balok lantai 1-3 (2,5x4) : 10 KN/m

- Balok lantai 4 (1x4) : 4 KN/m

(35)

Gambar 4.2-4 Beban Hidup Pada Struktur Potongan Arah Melintang

Beban gempa

Beban gempa yang diberikan pada struktur adalah rekaman gempa pada bagian

4.1 poin 3 dikalikan faktor skala Ie/R x 9,81m/s2. Gedung perkantoran termasuk

Kategori Resiko Bangunan II dan Faktor Keutamaan Gempa (Ie) = 1,0. Untuk

sistem rangka beton bertulang pemikul momen khusus sesuai dengan Tabel

2.3.1.1-1 didapat nilai R = 8. Maka faktor skala menjadi 1/8 x 9.81 = 1,22625.

4.3Kontrol Hasil Analisis Struktur

1. Perioda fundamental struktur

Untuk struktur rangka beton pemikul momen dengan ketinggian 16 meter, Sesuai

dengan Tabel 2.3.1.1-3, maka perioda fundamental dapat dihitung sebagai berikut:

Ta = Ct hnx

= 0,0466 x 160,9

= 0,565

Perioda fundamental struktur tidak boleh melebihi nilai Cu x Ta. Nilai Cu untuk

SD1 ≥ 0,4 sesuai Tabel 2.3.1.1-4 adalah 1,4 dan nilai Ta = 0,565. Perioda

(36)

Tabel 4.3-1 Perioda Fundamental Struktur

Analisis harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan

partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90 persen dari massa

aktual dalam masing-masing arah horizontal ortogonal dari respons yang ditinjau

oleh model. Partisipasi massa hasil analisis dapat dilihat pada tabel berikut ini:

Tabel 4.3-2 Rasio Partisipasi Massa

(37)

Dari tabel dapat dilihat bahwa jumlah partisipasi massa pada mode ke 3 adalah

0.98636, ini menunjukkan partisipasi massa paling sedikit 90 persen telah

terpenuhi.

3. Base shear, V

Nilai Base shear yang terjadi adalah sebagai berikut:

a. Base shear arah memanjang

Nilai base shear pada struktur arah memanjang adalah sebagai berikut:

Tabel 4.3-3 Base Shear Pada Struktur Arah Memanjang

Beban Gempa Faktor Skala

(Ie/R)

Base Shear

(KN)

Imperial Valley 1,22625 174.80

Tabas 1,22625 43.72

Kobe 1,22625 50.02

Northridge 1,22625 97.26

Loma Prieta 1,22625 60.31

San Fernando 1,22625 123.56

b. Base shear arah melintang

Nilai base shear pada struktur arah melintang adalah sebagai berikut:

Tabel 4.3-4 Base Shear Pada Struktur Arah Melintang

Beban Gempa Faktor Skala

(Ie/R)

Base Shear

(KN)

Imperial Valley 1.22625 114.79

Tabas 1.22625 28.31

Kobe 1.22625 34.32

Northridge 1.22625 64.00

Loma Prieta 1.22625 45.02

(38)

4.4Respons Struktur Hasil Analisis

Respons struktur yang dibahas adalah perpindahan, rasio simpangan antar lantai,

percepatan lantai, momen maksimum, geser maksimum dan normal maksimum

struktur dalam arah memanjang dan arah melintang. Respons struktur hasil

analisis dapat dilihat sebagai berikut:

4.4.1 Analisis Arah Memanjang

1. Perpindahan

a. Perpindahan maksimum

Tabel 4.4.1-1 Perpindahan Maksimum Analisis Time History Berbagai Rekaman

gempa Arah Memanjang

Lantai

Perpindahan Maksimum (mm)

Imperial

Valley Tabas Kobe Northridge

Loma

Gambar 4.4.1-1 Perpindahan Maksimum Analisis Time History Berbagai

(39)

b. Perpindahan mininum

Tabel 4.4.1-2 Perpindahan Minimum Analisis Time History Berbagai Rekaman

Gempa Arah Memanjang

Lantai

Perpindahan Minimum (mm)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 -13.822 -3.244 -3.92 -7.837 -5.121 -10.175

2 -32.187 -7.35 -9.201 -18.706 -12.958 -24.862

3 -44.85 -10.607 -13.493 -26.792 -19.413 -35.923

4 -50.901 -12.421 -16.168 -31.316 -23.047 -42.102

Gambar 4.4.1-2 Perpindahan Minimum Analisis Time History Berbagai Rekaman

(40)

2. Rasio simpangan antar lantai

a. Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum

Tabel 4.4.1-3 Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang

Lantai

Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum (%)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 0.34 0.08 0.10 0.23 0.12 0.26

2 0.47 0.10 0.14 0.31 0.16 0.38

3 0.34 0.08 0.11 0.22 0.13 0.30

4 0.17 0.06 0.05 0.10 0.07 0.16

Gambar 4.4.1-3 Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis Time History

(41)

b. Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum

Tabel 4.4.1-4 Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Memanjang

Lantai

Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum (%)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 -0.35 -0.08 -0.10 -0.20 -0.13 -0.25

2 -0.46 -0.10 -0.13 -0.27 -0.20 -0.37

3 -0.32 -0.08 -0.11 -0.20 -0.16 -0.28

4 -0.15 -0.05 -0.07 -0.11 -0.09 -0.15

Gambar 4.4.1-4 Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis Time History

(42)

3. Percepatan lantai

a. Percepatan Lantai Maksimum

Tabel 4.4.1-5 Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History Berbagai

Rekaman Gempa Arah Memanjang

Lantai

Percepatan Lantai Maksimum (m/s2)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 2.35 1.14 0.97 1.00 0.49 0.97

2 3.62 1.26 0.99 1.75 0.95 2.04

3 3.69 1.32 1.48 1.71 1.37 2.54

4 5.10 1.89 1.77 2.75 1.85 3.23

Gambar 4.4.1-5 Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History Berbagai

(43)

b. Percepatan Lantai Minimum

Tabel 4.4.1-6 Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History Berbagai

Lantai

Percepatan Lantai Minimum (m/s2)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 -2.30 -1.21 -0.97 -1.01 -0.48 -0.98

2 -3.46 -1.27 -0.96 -1.92 -0.93 -1.98

3 -3.50 -1.34 -1.44 -1.97 -1.38 -2.54

4 -5.38 -1.76 -1.50 -2.68 -1.75 -3.31

Gambar 4.4.1-6 Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History Berbagai

(44)

4. Momen maksimum

a. Momen Maksimum Balok

Tabel 4.4.1-7 Momen Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

Lantai

Momen Maksimum Balok (KN-m)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 68.559 37.965 40.272 55.371 44.520 60.099

2 64.400 37.318 39.620 51.431 43.929 58.136

3 53.084 34.576 35.607 42.539 38.729 47.809

4 31.884 22.962 22.910 25.819 23.945 28.072

Gambar 4.4.1-7 Momen Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

(45)

b. Momen Maksimum Kolom

Tabel 4.4.1-8 Momen Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

Lantai

Momen Maksimum Kolom (KN-m)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 70.975 21.271 23.304 46.233 27.828 52.459

2 48.110 21.545 22.968 32.771 24.865 37.312

3 38.158 19.930 20.495 27.926 23.370 33.141

4 29.572 19.753 19.675 22.870 20.799 25.339

Gambar 4.4.1-8 Momen Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

(46)

5. Geser maksimum

a. Geser Maksimum Balok

Tabel 4.4.1-9 Geser Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai Rekaman

Gempa Arah Memanjang

Lantai

Geser Maksimum Balok (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 55.875 40.059 41.247 49.055 43.441 51.491

2 53.534 39.612 40.795 46.859 43.008 50.31

3 47.67 38.18 38.707 42.262 40.308 44.962

4 30.568 25.882 25.85 27.376 26.39 28.556

Gambar 4.4.1-9 Geser Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

(47)

b. Geser Maksimum Kolom

Tabel 4.4.1-10 Geser Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

Lantai

Geser Maksimum Kolom (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 26.815 9.555 9.985 17.344 11.228 19.413

2 23.381 10.686 11.274 15.623 12.232 18.438

3 16.603 9.318 9.035 11.946 10.364 13.391

4 11.564 8.939 8.679 9.36 8.644 9.741

Gambar 4.4.1-10 Geser Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

(48)

6. Normal maksimum

a. Normal Maksimum Balok

Tabel 4.4.1-11 Normal Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

Lantai

Normal Maksimum Balok (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 6.895 4.131 4.234 5.401 4.346 5.785

2 1.49 1.015 0.996 1.139 0.956 1.228

3 1.591 1.311 1.237 1.296 1.177 1.292

4 8.962 7.713 7.734 8.248 7.978 8.636

Gambar 4.4.1-11 Normal Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

(49)

b. Normal Maksimum Kolom

Tabel 4.4.1-12 Normal Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

Lantai

Normal Maksimum Kolom (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 314.271 311.382 311.599 312.873 312.103 313.685

2 229.27 227.406 227.487 228.19 227.809 228.735

3 144.938 143.967 143.968 144.29 144.084 144.523

4 61.191 60.744 60.715 60.856 60.749 60.945

Gambar 4.4.1-12 Normal Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

(50)

4.4.2 Analisis Arah Melintang

1. Perpindahan

a. Perpindahan maksimum

Tabel 4.4.2-1 Perpindahan Maksimum Analisis Time History Berbagai Rekaman

Gempa Arah Melintang

Lantai

Perpindahan Maksimum (mm)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 12.81 2.993 3.876 8.857 5.172 10.381

2 30.574 7.177 9.067 21.191 12.347 25.43

3 46.601 10.172 13.287 29.908 18.196 36.804

4 55.156 12.247 15.802 34.322 21.501 42.746

Gambar 4.4.2-1 Perpindahan Maksimum Analisis Time History Berbagai

(51)

b. Perpindahan minimum

Tabel 4.4.2-2 Perpindahan Minimum Analisis Time History Berbagai Rekaman

Lantai

Perpindahan Minimum (mm)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 -12.983 -3.101 -3.806 -7.479 -5.47 -10.087

2 -31.253 -7.07 -8.967 -18.243 -13.838 -24.763

3 -45.95 -10.073 -13.443 -26.796 -20.788 -35.712

4 -55.902 -12.205 -15.734 -31.816 -24.753 -41.3

Gambar 4.4.2-2 Perpindahan Minimum Analisis Time History Berbagai Rekaman

(52)

2. Rasio simpangan antar lantai

a. Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum

Tabel 4.4.2-3 Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang

Lantai

Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum (%)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 0.32 0.07 0.10 0.22 0.13 0.26

2 0.44 0.10 0.13 0.31 0.18 0.38

3 0.40 0.07 0.11 0.22 0.15 0.28

4 0.21 0.05 0.06 0.11 0.08 0.15

Gambar 4.4.2-3 Rasio Simpangan Antar Lantai Maksimum Analisis Time History

(53)

b. Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum

Tabel 4.4.2-4 Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis Time History

Berbagai Rekaman Gempa Arah Melintang

Lantai

Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum (%)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 -0.32 -0.08 -0.10 -0.19 -0.14 -0.25

2 -0.46 -0.10 -0.13 -0.27 -0.21 -0.37

3 -0.37 -0.08 -0.11 -0.21 -0.17 -0.27

4 -0.25 -0.05 -0.06 -0.13 -0.10 -0.14

Gambar 4.4.2-4 Rasio Simpangan Antar Lantai Minimum Analisis Time History

(54)

3. Percepatan lantai

a. Percepatan Lantai Maksimum

Tabel 4.4.2-5 Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History Berbagai

Rekaman Gempa Arah Melintang

Lantai

Percepatan Lantai Maksimum (m/s2)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 2.47 0.85 1.30 1.02 0.56 0.95

2 3.49 0.96 0.86 1.81 1.06 2.04

3 4.04 1.28 1.71 1.72 1.42 2.47

4 5.72 1.67 1.82 2.78 1.93 3.18

Gambar 4.4.2-5 Percepatan Lantai Maksimum Analisis Time History Berbagai

(55)

b. Percepatan Lantai Minimum

Tabel 4.4.2-6 Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History Berbagai

Lantai

Percepatan Lantai Minimum (m/s2)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 -2.50 -0.92 -1.25 -1.05 -0.57 -0.96

2 -3.06 -1.07 -0.83 -1.93 -1.07 -2.03

3 -4.35 -1.17 -1.66 -1.82 -1.46 -2.44

4 -5.58 -1.54 -1.67 -2.77 -1.90 -3.20

Gambar 4.4.2-6 Percepatan Lantai Minimum Analisis Time History Berbagai

(56)

4. Momen maksimum

a. Momen Maksimum Balok

Tabel 4.4.2-7 Momen Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

Lantai

Momen Maksimum Balok (KN-m)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 66.721 37.764 39.938 54.891 45.564 59.850

2 67.061 36.779 39.668 51.308 45.058 57.107

3 55.263 34.786 35.408 43.342 39.566 46.390

4 33.197 22.678 23.082 26.353 24.331 27.562

Gambar 4.4.2-7 Momen Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

(57)

b. Momen Maksimum Kolom

Tabel 4.4.2-8 Momen Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

Lantai

Momen Maksimum Kolom (KN-m)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 66.786 19.670 23.215 45.269 29.363 52.346

2 47.677 21.061 23.585 32.551 25.740 37.274

3 42.860 18.996 21.235 28.004 24.119 32.024

4 31.094 19.483 19.935 23.518 21.286 24.843

Gambar 4.4.2-8 Momen Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

(58)

5. Geser maksimum

a. Geser Maksimum Balok

Tabel 4.4.2-9 Geser Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai Rekaman

Lantai

Geser Maksimum Balok (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 54.908 39.956 41.077 48.807 43.981 51.364

2 54.913 39.337 40.822 46.797 43.588 49.78

3 48.785 38.288 38.604 42.674 40.737 44.236

4 31.261 25.728 25.942 27.656 26.592 28.289

Gambar 4.4.2-9 Geser Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

(59)

b. Geser Maksimum Kolom

Tabel 4.4.2-10 Geser Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

Lantai

Geser Maksimum Kolom (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 25.262 8.833 10.038 16.991 11.613 19.403

2 23.504 10.187 11.326 15.553 12.627 18.278

3 18.741 8.784 9.332 12.186 10.671 13.37

4 12.154 8.693 8.903 9.53 8.784 9.728

Gambar 4.4.2-10 Geser Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

(60)

6. Normal maksimum

a. Normal Maksimum Balok

Tabel 4.4.2-11 Normal Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

Lantai

Normal Maksimum Balok (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 6.215 3.82 4.126 5.091 4.3 5.432

2 1.371 0.937 0.967 1.116 0.977 1.18

3 1.536 1.232 1.248 1.32 1.206 1.294

4 8.974 7.634 7.719 8.195 7.967 8.415

Gambar 4.4.2-11 Normal Maksimum Balok Analisis Time History Berbagai

(61)

b. Normal Maksimum Kolom

Tabel 4.4.2-12 Normal Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

Lantai

Normal Maksimum Kolom (KN)

Imperial

Loma

Prieta

San

Fernando

1 307.756 304.406 304.667 305.982 305.316 306.621

2 222.584 220.477 220.555 221.35 220.974 221.669

3 138.141 137.034 137.063 137.429 137.208 137.554

4 54.346 53.798 53.819 53.964 53.851 54.011

Gambar 4.4.2-12 Normal Maksimum Kolom Analisis Time History Berbagai

(62)

4.5Pembahasan

Berdasarkan respons struktur hasil analisis, dapat kita lakukan pembahasan

sebagai berikut:

Analisis Arah Memanjang

- Perpindahan

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap perpindahan

maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (52,667 mm), San Fernando

(44,296 mm) dan Northridge (34,350 mm). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap perpindahan minimum diakibatkan oleh gempa Imperial

Valley (50,901 mm), San Fernando (42,102 mm) dan Northridge (31,316 mm).

Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.1-1 dan 4.4.1-2.

- Rasio simpangan antar lantai

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap rasio simpangan antar

lantai maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (0,47%), San Fernando

(0,38%) dan Northridge (0,31%). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap rasio simpangan antar lantai minimum diakibatkan oleh

gempa Imperial Valley (0,46%), San Fernando (0,37%) dan Northridge (0,27%).

- Percepatan lantai

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap percepatan lantai

maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (5.10 m/s2), San Fernando

(3,23 m/s2) dan Northridge (2,75 m/s2). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap percepatan lantai minimum diakibatkan oleh gempa

Imperial Valley (5,38 m/s2), San Fernando (3,31 m/s2) dan Northridge (2,68 m/s2).

- Momen maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap momen maksimum

(63)

(60,099 KN-m) dan Northridge (55,371 KN-m). Tiga rekaman gempa yang

dominan berpengaruh terhadap momen maksimum kolom diakibatkan oleh gempa

Imperial Valley (70,975 KN-m), San Fernando (52,459 KN-m) dan Northridge

(46,233 KN-m). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.1-7 dan 4.4.1-8.

- Geser maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap geser maksimum balok

diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (55,875 KN), San Fernando (51,491 KN)

dan Northridge (49,055 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh

terhadap geser maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (26,815

KN), San Fernando (19,413 KN) dan Northridge (17,344 KN). Hal ini bisa dilihat

dari Tabel serta Gambar 4.4.1-9 dan 4.4.1-10.

- Normal maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap normal maksimum

balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (8,962 KN), San Fernando (8,636

KN) dan Northridge (8,248 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap normal maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial

Valley (314,271 KN), San Fernando (313,685 KN) dan Northridge (312,873 KN).

Analisis Arah Melintang

- Perpindahan

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap perpindahan

maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (55,156 mm), San Fernando

(42,746 mm) dan Northridge (34,322 mm). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap perpindahan minimum diakibatkan oleh gempa Imperial

Valley (55,902 mm), San Fernando (41,3 mm) dan Northridge (31,816 mm). Hal

ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-1 dan 4.4.2-2.

(64)

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap rasio simpangan antar

lantai maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (0,44%), San Fernando

(0,38%) dan Northridge (0,31%). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap rasio simpangan antar lantai minimum diakibatkan oleh

gempa Imperial Valley (0,46%), San Fernando (0,37%) dan Northridge (0,27%).

- Percepatan lantai

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap percepatan lantai

maksimum diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (5.72 m/s2), San Fernando

(3,18 m/s2) dan Northridge (2,78 m/s2). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap percepatan lantai minimum diakibatkan oleh gempa

Imperial Valley (5.58 m/s2), San Fernando (3,20 m/s2) dan Northridge (2,77 m/s2).

- Momen maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap momen maksimum

balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (66,721 KN-m), San Fernando

(59,850 KN-m) dan Northridge (54,891 KN-m). Tiga rekaman gempa yang

dominan berpengaruh terhadap momen maksimum kolom diakibatkan oleh gempa

Imperial Valley (66,786 KN-m), San Fernando (52,346 KN-m) dan Northridge

(45,269 KN-m). Hal ini bisa dilihat dari Tabel serta Gambar 4.4.2-7 dan 4.4.2-8.

- Geser maksimum

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap geser maksimum balok

diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (54,908 KN), San Fernando (51,364 KN)

dan Northridge (48,807 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh

terhadap geser maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (25,262

KN), San Fernando (19,403 KN) dan Northridge (16,991 KN). Hal ini bisa dilihat

dari Tabel serta Gambar 4.4.2-9 dan 4.4.2-10.

(65)

Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap normal maksimum

balok diakibatkan oleh gempa Imperial Valley (8,974 KN), San Fernando (8,415

KN) dan Northridge (8,195 KN). Tiga rekaman gempa yang dominan

berpengaruh terhadap normal maksimum kolom diakibatkan oleh gempa Imperial

Valley (307,756 KN), San Fernando (306,621 KN) dan Northridge (305,316 KN).

Terdapat hubungan antara base shear dengan respons struktur, yaitu

besarnya nilai base shear berbanding lurus terhadap respons struktur yang

terjadi. Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons

struktur bangunan merupakan tiga rekaman gempa yang memiliki nilai

base shear terbesar berurutan, yaitu dalam arah memanjang: Imperial

Valley (174,80 KN), San Fernando (123,56 KN) dan Northridge (97,26

KN); dalam arah melintang: Imperial Valley (114,79 KN), San Fernando

(84,79 KN) dan Northridge (64,00 KN).

Terdapat hubungan antara Intensitas Arias dengan respons struktur, yaitu

tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur

merupakan tiga rekaman gempa yang memiliki nilai Intensitas Arias

terbesar namun tidak berurutan, yaitu: Imperial Valley (7,11 m/s), San

(66)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan pembahasan hasil analisis yang diperoleh dapat kita simpulkan:

1. Persentase 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.

2. Tiga rekaman gempa yang dominan berpengaruh terhadap respons struktur

berurutan dari yang terbesar adalah Imperial Valley, San Fernando, dan

Northridge.

memiliki persentase strong motion duration sebagai berikut: Imperial

Valley (53,15%), San Fernando (28,94%), dan Northridge (42,17%).

memiliki nilai base shear maksimum sebagai berikut: Imperial Valley

(174,80 KN), San Fernando (123,56 KN) dan Northridge (97,26 KN).

merupakan tiga rekaman gempa yang memiliki nilai Intensitas Arias

terbesar namun tidak berurutan, yaitu: Imperial Valley (7,11 m/s), San

(67)

5.2 Saran

Saran yang dapat penulis berikan adalah

1. Hasil penelitian tugas akhir ini dapat menjadi referensi dalam menganalisa

pengaruh durasi terhadap respons struktur bangunan.

2. Untuk penelitian lebih lanjut dapat memberi variasi dalam jumlah tingkat,

(68)

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1Pendahuluan

Durasi gempa adalah total waktu getar saat gelombang gempa tercatat pada

alat pencatat gempa sampai kembali pada kondisi semula. Durasi gempa menjadi

penting untuk dibahas karena pengaruhnya terhadap respon seismik bangunan.

Durasi berkaitan langsung dengan siklus respon struktur bangunan akibat gempa

sebagai penyesuaian dari energi gempa yang telah tersalurkan pada bangunan dari

jumlah energi gempa total.

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.

2.2Pengertian strong motion duration (SMD)

Umumnya terdapat empat pengertian dari strong motion duration (SMD),

yaitu:

1. Bracketed duration, yaitu rentang durasi antara batas amplitudo rekaman

gempa yang lebih besar dari batas amplitudo yang ditentukan terhadap

durasi total gempa. Bolt (1973) mengusulkan nilai batas amplitudo absolut

0.05 g atau 0.1 g untuk menunjukkan getaran kuat gempa. Pagratis (1995)

mengatakan bracketed duration sangat sensitif terhadap perubahan nilai

ambang batas amplitudo. Hal ini berpengaruh pada durasi yang akan kita

peroleh apabila rekaman gempa diskalakan pada PGA yang berbeda.

Kawashima dan Aizawa (1989) mengenalkan konsep baru yang

mengusulkan nilai batas amplitudo tidak absolut melainkan menyesuaikan

dengan nilai percepatan rekaman gempa secara proposional sehingga

masih dapat menyesuaikan dengan rekaman gempa yang diskalakan pada

PGA yang berbeda. Kawashima dan Aizawa menyebut konsep ini dengan

(69)

Gambar 2.2-1 Bracketed duration

(Sumber : Bommer and Martinez-Pereira, 1999)

2. Uniform duration, yaitu kumulatif durasi hanya dari batas amplitudo

rekaman gempa yang lebih besar dari batas amplitudo yang ditentukan

terhadap durasi total gempa. Bolt (1973) mengusulkan nilai batas

amplitudo absolut 0.05 g atau 0.1 g untuk menunjukkan getaran kuat

gempa. Namun data rekaman gempa yang diasumsikan kuat tidak

diperoleh secara bersambung. Dan nilai batas amplitudo yang absolut

mengalami kendala yang sama dengan bracketed duration.

Gambar 2.2-2 Uniform duration

(70)

3. Significant duration, yaitu 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). Rumus untuk menentukan

Intensitas Arias adalah:

Dimana:

IA : Intensitas Arias

ag(t) : percepatan tanah dasar

td : durasi total rekaman gempa

g : percepatan gravitasi

Penggambaran grafik berdasarkan energi dan waktu dari rekaman getaran

kuat gempa dikenal dengan Husid plot. Penggambaran grafik berdasarkan

Intensitas Arias dan waktu dikemukakan oleh Husid (1969).

Gambar 2.2-3 Significant duration

4. Effective Duration, yaitu rentang durasi antara Intensitas Arias sebesar

0,01 m/s sampai selisih Intensitas Arias sebesar 0,125 m/s dengan

Intensitas Arias puncak. Definisi ini dikemukakan oleh Bommer dan

(71)

Gambar 2.2-4 Effective duration

Dari keempat pengertian durasi getaran kuat/strong motion duration (SMD)

yang telah dipaparkan, pengertian yang paling sering digunakan dalam memahami

dan menggambarkan durasi getaran kuat adalah significant duration.

2.3Metode analisis beban gempa

Beban gempa adalah beban luar yang bekerja pada struktur bangunan dengan

arah tegak lurus dengan ketinggian bangunan sebagai akibat dari pergerakan tanah

yang disebabkan oleh gempa bumi. Dalam analisis beban gempa, terdapat tiga

metode analisis yaitu metode statik ekivalen, metode ragam spektrum respons dan

metode riwayat waktu.

2.3.1Metode analisis statik ekivalen

Dalam metode statik ekivalen, beban gempa yang terjadi akibat pergerakan

tanah diekivalenkan menjadi gaya lateral statik tegak lurus tehadap pusat massa

tiap lantai bangunan. Besaran beban gempa metode statik ekivalen tergantung dari

beberapa faktor, antara lain: massa struktur, perioda getar empiris struktur, faktor

keutamaan gempa, faktor reduksi gempa, sistem struktur, faktor redundansi,

wilayah gempa, dan jenis tanah.

Beberapa batasan dalam penggunaan metode statik ekuivalen:

1.Berlaku hanya untuk struktur regular (ketinggian tidak lebih dari 40 meter

atau 10 tingkat) dengan T < 3,5Ts. (Ts = SD1/SDS)

2.Kekakuan tingkat-tingkat yang berdekatan tidak berbeda lebh dari 30%.

3.Kekuatan tingkat-tingkat yang berdekatan tidak berbeda lebh dari 20%.

(72)

Jika batasan tersebut dilanggar maka digunakaan analisis dinamik.

(Konsep SNI Gempa 2010, Prof. Iswandi Imran, PhD)

2.3.1.1Prosedur gaya lateral ekivalen

1.Geser dasar seismik, V.

Persamaan untuk menentukan geser dasar seismik, V adalah sebagai

berikut:

V = CsW

Keterangan :

Cs : koefisien respons seismik.

W : berat seismik efektif.

a.Koefisien respons seismik, Cs.

Persamaan untuk menentukan koefisien respons seismik, Cs adalah sebagai

berikut:

Keterangan:

SDS : parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda

pendek.

R : faktor modifikasi respons.

Ie : faktor keutamaan gempa.

Nilai Cs tidak perlu melebihi persamaan berikut ini:

Dan harus tidak kurang dari persamaan berikut ini:

(73)

Sebagai tambahan, untuk struktur yang berlokasi di daerah dengan S1

sama dengan atau lebih besar dari 0,6g, maka Cs harus tidak kurang dari:

Keterangan:

SD1 : parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda 1,0 detik

R : faktor modifikasi respons.

Ie : faktor keutamaan gempa.

T : perioda fundamental struktur (detik).

S1 : parameter percepatan spektrum respons maksimum yang dipetakan.

b.Berat seismik efektif, W.

Berat seismik efektif struktur, W, harus menyertakan seluruh beban mati

dan beban lainnya yang terdaftar di bawah ini:

Dalam daerah yang digunakan untuk penyimpanan: minimum sebesar

25 persen beban hidup lantai (beban hidup lantai di garasi publik dan

struktur parkiran terbuka, serta beban penyimpanan yang tidak melebihi

5 persen dari berat seismik efektif pada suatu lantai, tidak perlu

disertakan);

Jika ketentuan untuk partisi disyaratkan dalam desain beban lantai:

diambil sebagai yang terbesar di antara berat partisi aktual atau berat

daerah lantai minimum sebesar 0,48 kN/m2;

Berat operasional total dari peralatan yang permanen;

Berat lansekap dan beban lainnya pada taman atap dan luasan sejenis

(74)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 Untuk Sistem Penahan Gaya Gempa

14.Dinding geser batu bata ringan (AAC) polos biasa

1,5 2,5 1,5 TB TI TI TI TI

15.Dinding rangka ringan (kayu) dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran dingin) menggunakan bresing strip datar

4 2 3,5 TB TB 20 20 20

B.Sistem rangka bangunan

1.Rangka baja dengan bresing eksentris 8 2 4 TB TB 48 48 30 2.Rangka baja dengan bresing konsentris

khusus

6 2 5 TB TB 48 48 30

3.Rangka baja dengan bresing konsentris biasa

(75)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan) dimaksudkan untuk tahanan geser

7 2,5 4,5 TB TB 22 22 22

23.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja

7 2,5 4,5 TB TB 22 22 22

24.Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya

2,5 2,5 2,5 TB TB 10 TB TB

25.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk

8 2,5 5 TB TB 48 48 30

(76)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan) C.Sistem rangka pemikul momen

1.Rangka baja pemikul momen khusus 8 3 5,5 TB TB TB TB TB 2.Rangka batang baja pemikul momen khusus 7 3 5,5 TB TB 48 30 TI 3.Rangka baja pemikul momen menengah 4,5 3 4 TB TB 10 TI TI 4.Rangka baja pemikul momen biasa 3,5 3 3 TB TB TI TI TI 5.Rangka beton bertulang pemikul momen

khusus

8 3 5,5 TB TB TB TB TB

6.Rangka beton bertulang pemikul momen menengah

5 3 4,5 TB TB TI TI TI

7.Rangka beton bertulang pemikul momen biasa paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan

1.Rangka baja dengan bresing eksentris 8 2,5 4 TB TB TB TB TB 2.Rangka baja dengan bresing konsentris

(77)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan)

12.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk

8 2,5 5 TB TB TB TB TB

13.Dinding geser pelat baja khusus 8 2,5 6,5 TB TB TB TB TB

E.Sistem ganda dengan rangka pemikul momen menengah mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan

1.Rangka baja dengan bresing konsentris khusus

F. Sistem interaktif dinding geser-rangka dengan rangka pemikul momen beton bertulang biasa dan dinding geser beton bertulang biasa

4,5 2,5 4 TB TI TI TI TI

G. Sistem kolom kantilever didetail untuk memenuhi persyaratan untuk:

1.Sistem kolom baja dengan kantilever khusus 2,5 1,25 2,5 10 10 10 10 10 2.Sistem kolom baja dengan kantilever biasa 1,25 1,25 1,25 10 10 TI TI TI 3.Rangka beton bertulang pemikul momen

khusus

(78)

Tabel 2.3.1.1-1 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa (lanjutan)

4.Rangka beton bertulang pemikul momen menengah

1,5 1,25 1,5 10 10 TI TI TI

5.Rangka beton bertulang pemikul momen biasa

1 1,25 1 10 TI TI TI TI

6.Rangka kayu 1,5 1,5 1,5 10 10 10 TI TI

H. Sistem baja tidak didetail secara khusus untuk ketahanan seismik, tidak termasuk sistem kolom kantilever

3 3 3 TB TB TI TI TI

Catatan : R mereduksi gaya sampai tingkat kekuatan, bukan tingkat tegangan izin

Keterangan:

R : koefisien modifikasi respons

Ω0 : faktor kuat-lebih sistem

Cd : faktor pembesaran defleksi

TB : Tidak Dibatasi

TI : Tidak Diizinkan

Tabel 2.3.1.1-2 Faktor Keutamaan Gempa

Kategori risiko Faktor keutamaan gempa (Ie)

I atau II 1,0

III 1,25

IV 1,50

2.Perioda fundamental, T.

Perioda fundamental struktur, T, tidak boleh melebihi hasil koefisien

untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (Cu) dan perioda

fundamental pendekatan (Ta). Sebagai alternatif pada pelaksanaan analisis

untuk menentukan perioda fundamental struktur, T, diizinkan secara

(79)

Perioda fundamental pendekatan (Ta), dalam detik, harus ditentukan

Tabel 2.3.1.1-3 Nilai Parameter Perioda Pendekatan Ct dan x

Tipe struktur Ct x

Sistem rangka pemikul momen di mana rangka

memikul 100 persen gaya gempa yang

disyaratkan dan tidak dilingkupi atau

dihubungkan dengan komponen yang lebih kaku

dan akan mencegah rangka dari defleksi jika

dikenai gaya gempa:

Rangka baja pemikul momen 0,0724 0,8

Rangka beton pemikul momen 0,0466 0,9

Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731 0,75

Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap

tekuk

0,0731 0,75

Semua sistem struktur lainnya 0,0488 0,75

Tabel 2.3.1.1-4 Koefisien Untuk Batas Atas Perioda Yang Dihitung

Parameter percepatan respons

spektral desain pada 1 detik, SD1

(80)

Alternatif lain untuk menghitung periode fundamental pendekatan (Ta),

untuk struktur dengan ketinggian tidak lebih dari 12 tingkat dan tinggi

tingkat minimal 3 meter adalah:

a.Untuk sistem rangka pemikul momen:

Ta = 0,1N

Keterangan:

N : jumlah tingkat

b.Untuk sistem dinding geser:

Persamaan untuk menghitung Cw adalah sebagai berikut:

Keterangan:

AB : luas dasar struktur, m2

Ai : luas badan dinding geser “i”, m2

Di : panjang dinding geser “i”, m

hi : tinggi dinding geser “i”, m

x : jumlah dinding geser dalam bangunan yang efektif dalam menahan

gaya lateral dalam arah yang ditinjau.

Pemilihan perioda fundamental, T.

Jika didapat nilai T yang lebih akurat dari bantuan software komputer (Tc),

maka:

Jika Tc > Cu Ta , gunakan T = Cu Ta

Jika Ta < Tc < Ta Cu , gunakan T = Tc

(81)

3.Distribusi vertikal gaya gempa

Cvx : faktor distribusi vertikal

V : gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur (kN)

wi dan wx : bagia berat seismik efektif total struktur (w) yang

ditempatkan atau dikenakan pada tingkat i atau x

hi dan hx : tinggi (m) dari dasar sampai tingkat i atau x

k : eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai

berikut:

untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik

atau kurang, k = 1

untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik

atau lebih, k = 2

untuk struktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan

2,5 detik, k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan

interpolasi linier antara 1 dan 2

4.Simpangan antar lantai

Penentuan simpangan antar lantai tingkat desain (∆) harus dihitung

sebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan

terbawah yang ditinjau. Apabila pusat massa tidak terletak segaris dalam

arah vertikal, diizinkan untuk menghitung defleksi di dasar tingkat

(82)

pusat massa di tingkat x (δx) (mm) harus ditentukan sesuai dengan

persamaan berikut:

Keterangan:

Cd : faktor pembesaran defleksi sesuai Tabel 2.3.1.1-1

δxe : defleksi pada lokasi yang disyaratkan yang ditentukan dengan

analisis elastis

Ie : faktor keutamaan gempa

Gambar 2.3.1.1 Penentuan Simpangan Antar Lantai

(83)

Simpangan antar lantai tingkat desain (∆) tidak boleh melebihi simpangan

antar lantai tingkat izin (∆a) pada Tabel 2.3.1.1-5 untuk semua tingkat.

Tabel 2.3.1.1-5 Simpangan Antar Lantai Izin (∆a)

Struktur Kategori Resiko

I atau II III IV

Struktur, selain dari struktur dinding geser

batu bata, 4 tingkat atau kurang dengan

dinding interior, partisi, langit-langit dan

sistem dinding eksterior yang telah didesain

untuk mengakomodasi simpangan antar

lantai tingkat.

0,025hsx 0,020hsx 0,015hsx

Struktur dinding geser kantilever batu bata 0,010hsx 0,010hsx 0,010hsx

Struktur dinding geser batu bata lainnya 0,007hsx 0,007hsx 0,007hsx

Semua struktur lainnya 0,020hsx 0,015hsx 0,010hsx

Keterangan:

hsx : tinggi tingkat di bawah tingkat x

2.3.2Metode analisis ragam spektrum respons

Dalam metode analisis ragam spektrum respons, analisis harus dilakukan

untuk menentukan ragam getar alami untuk struktur. Analisis harus menyertakan

jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam

terkombinasi sebesar paling sedikit 90 persen dari massa aktual dalam

masing-masing arah horizontal ortogonal dari respons yang ditinjau oleh model.

Nilai untuk masing-masing parameter yang ditinjau, yang dihitung untuk

berbagai ragam, harus dikombinasikan menggunakan metoda akar kuadrat jumlah

kuadrat (SRSS) atau metoda kombinasi kuadrat lengkap (CQC). Metoda CQC

harus digunakan untuk masing-masing nilai ragam dimana ragam berjarak dekat

(84)

2.3.2.1Prosedur analisis ragam spektrum respons:

2.Tentukan jumlah ragam yang akan digunakan pada analisis. Gunakan

jumlah ragam yang cukup agar mencapai minimal 90% massa total di

masing-masing arah.

3.Dengan menggunakan respons spektrum umum, hitung percepatan

spektral untuk masing-masing ragam yang berkontribusi.

4.Kalikan percepatan spektral dengan faktor partisipasi ragam dan dengan

(Ie/R).

5.Hitung perpindahan untuk masing-masing ragam.

6.Hitung gaya elemen untuk masing-masing ragam.

7.Kombinasikan perpindahan ragam secara statistik (SRSS atau CQC) untuk

menentukan perpindahan sistem.

8.Kombinasikan gaya-gaya komponen secara statistik (SRSS atau CQC)

untuk menentukan gaya rencana.

9.Jika geser dasar desain dari analisis ragam (di masing-masing arah) kurang

dari 85% geser dasar yang dihitung menggunakan metode statik ekivalen

(dengan batasan T = Ta Cu), maka gaya elemen yang dihasilkan dari

analisis ragam harus diskalakan sedemikian hingga geser dasar tersebut =

0,85 kali geser dasar metode statik ekivalen.

10.Tambahkan torsi tak terduga.

11.Untuk perhitungan drif, kalikan hasil analisis ragam (tanpa perlu

penskalaan 85%) dengan Cd/Ie.

(85)

Gambar 2.3.2.1 Respons Spektrum Umum

2.3.3Metode analisis riwayat waktu (Time History Analysis)

Dalam metode analisis riwayat waktu, terdapat dua bentuk analisis, yaitu

analisis respons riwayat waktu linier dan analisis respons riwayat waktu nonlinier.

Namun pada tulisan ini hanya akan memaparkan analisis metode analisis riwayat

waktu linier.

2.3.3.1Metode analisis riwayat waktu linier

Analisis respons riwayat waktu linier harus terdiri dari analisis model

matematis linier suatu struktur untuk menentukan responsnya melalui metoda

integrasi numerik terhadap kumpulan riwayat waktu percepatan gerak tanah yang

kompatibel dengan spektrum respons desain untuk situs yang bersangkutan.

Untuk setiap gerak tanah yang dianalisis, parameter-parameter respons

individual harus dikalikan dengan besaran skalar berikut: parameter respons gaya

harus dikalikan dengan Ie/R; besaran simpangan antar lantai harus dikalikan

dengan Cd/R; dan gaya geser dasar maksimum hasil analisis harus lebih besar atau

sama dengan 85% gaya geser dasar statik. Analisis respons riwayat waktu linier

(86)

dimensi. Paling sedikit tiga gerak tanah yang sesuai harus digunakan dalam

analisis. Gerak tanah yang digunakan harus memenuhi persyaratan berikut:

1.Analisis dua dimensi

Apabila analisis dua dimensi dilakukan maka setiap gerak tanah

harus terdiri dari riwayat waktu percepatan tanah horizontal yang diseleksi

dari rekaman gempa aktual. Percepatan tanah yang sesuai harus diambil

dari rekaman peristiwa gempa yang memiliki magnitudo, jarak patahan,

dan mekanisme sumber gempa yang konsisten dengan hal-hal yang

mengontrol ketentuan gempa maksimum yang dipertimbangkan. Apabila

jumlah rekaman gerak tanah yang sesuai tidak mencukupi maka harus

digunakan rekaman gerak tanah buatan untuk menggenapi jumlah total

yang dibutuhkan. Gerak-gerak tanah tersebut harus diskalakan sedemikian

rupa sehingga nilai rata-rata spektrum respons dengan redaman 5 persen

dari semua gerak tanah yang sesuai di situs tersebut tidak boleh kurang

dari spektrum respons desain setempat untuk rentang perioda dari 0,2T

hingga 1,5T, dimana T adalah perioda getar alami struktur dalam ragam

getar fundamental untuk arah respons yang dianalisis.

2.Analisis tiga dimensi

Apabila analisis tiga dimensi dilakukan maka gerak tanah harus

terdiri dari sepasang komponen percepatan tanah horizontal yang sesuai,

yang harus diseleksi dan diskalakan dari rekaman peristiwa gempa

individual. Gerak tanah yang sesuai harus diseleksi dari

peristiwa-peristiwa gempa yang memiliki magnitudo, jarak patahan, dan mekanisme

sumber gempa yang konsisten dengan hal-hal yang mengontrol ketentuan

gempa maksimum yang dipertimbangkan. Apabila jumlah pasangan gerak

tanah yang sesuai tidak mencukupi maka harus digunakan pasangan gerak

tanah buatan untuk menggenapi jumlah total yang dibutuhkan. Untuk

setiap pasang komponen gerak tanah horizontal, suatu spektrum SRSS

harus dibuat dengan mengambil nilai SRSS dari spektrum respons dengan

5 persen faktor redaman untuk komponen-komponen gerak tanah yang