Analisis dan Pembahasan

(1)

Bab IV Analisis dan Pembahasan

IV.1 Pendahuluan

Analisis terhadap perambatan gelombang gempa dari batuan dasar hingga ke permukaan tanah, sejauh ini dilakukan dengan mengasumsikan kondisi tanah sebagai sebuah lapisan tanah murni tanpa memperhitungkan keberadaan konstruksi-konstruksi bangunan di dalam dan di atasnya.

S. L. Kramer, dalam bukunya Geotechnical Earthquake Engineering (1996), dan John P. Wolf, dalam Dynamic Soil-Structure Interaction (1985) menyebutkan bahwa keberadaan struktur bangunan di dalam maupun di atas permukaan tanah memberikan pengaruh yang berbeda terhadap perambatan gelombang gempa menuju permukaan tanah bila dibandingkan dengan keadaan dimana bila pada tanah, konstruksi-konstruksi bangunan tersebut dianggap tidak ada (keadaan

free-field). Dinyatakan dalam publikasi tersebut bahwa hal-hal yang menyebabkan

timbulnya perbedaan-perbedaan itu berhubungan dengan adanya respon dari tanah yang memberikan pengaruh terhadap pergerakan struktur dan respon dari struktur yang memberikan pengaruh terhadap pergerakan tanah. Hal ini dikenal sebagai interaksi tanah – struktur.

Variabel-variabel yang akan ditinjau dalam analisis ini adalah kondisi tanah yang didasarkan pada kecepatan gelombang geser rata-rata, kandungan frekwensi dari input motion, percepatan gempa di batuan dasar (PBA), dan struktur bangunan yang berinteraksi dengan tanah. Secara garis besar, permodelan sistem interaksi tanah – struktur dalam analisis ini, diperlihatkan dalam gambar IV.1.

Sehubungan dengan maksud dari penelitian ini yaitu membandingkan respon spektra di permukaan tanah akibat adanya struktur bangunan terhadap keadaan

(2)

sistem yang free-field maka diambil beberapa titik tinjauan di permukaan tanah seperti pada gambar IV.2.

Gambar IV-1 Permodelan sistem interaksi tanah – struktur dalam program PLAXIS Dynamics versi 8.2.

Analisis dilakukan dengan menggunakan piranti lunak Plaxis Dynamics versi 8.2. yang berdasarkan pada konsep 2-D (dua dimensi) dengan menggunakan solusi dari time domain. Parameter damping Rayleigh α dan β untuk program Plaxis diperoleh sebagai hasil dari program komputer Deepsoil versi 6.2. yang berdasarkan pada konsep 1-D (satu dimensi) dengan menggunakan solusi dari

time domain.

Gambar IV-2 Titik tinjauan dalam analisis Basemen

A B C D

20 10 10

Tanah Tanah

(3)

IV.2 Parameter dan Properties Dinamik Tanah

Analisis dilakukan pada suatu lapisan tanah lempung homogen dimana kondisi tanah ditinjau pada 3 (tiga) kelas (S , _C S , _D S ) berdasarkan pada kecepatan _E gelombang geser rata-rata tanah yang mengacu pada Uniform Building Code 1997.

IV.2.1 Program Deepsoil versi 6.2.

Pada analisis dengan program Deepsoil versi 6.2., tanah dimodelkan sebagai material nonlinear berlapis dengan kedalaman masing-masing lapisan adalah 2 (dua) meter dimana karakteristik dinamik tanah yaitu kecepatan rambat gelombang geser (V ) dimodelkan semakin besar menurut kedalaman dengan _S distribusi mengikuti persamaan garis lurus (linier). Parameter dinamik modulus geser tanah (Gmax) dihitung langsung oleh program berdasarkan pada peningkatan tekanan vertikal efektif tanah yang bersesuaian dengan kedalaman. Melalui parameter tanah ini dapat diketahui modulus elastisitas (E) dari setiap lapisan tanah, dimana nilai modulus elastisitas (E) yang akan diambil dan dipergunakan sebagai input motion dalam program Plaxis Dynamics versi 8.2. adalah nilaiE_sec_ant di 50% σ_maxpada setiap lapisan tanah.

Adapun stratifikasi detail dan parameter tanah yang digunakan pada program Deepsoil dapat dilihat pada tabel IV.1.

Dengan menggunakan konsep penyelesaian secara analisis time domain, program Deepsoil akan memberikan salah satu hasil keluaran berupa nilai koefisien damping α dan β Rayleigh.

Model tanah untuk masing-masing klasifikasi site berdasarkan NEHRP menggunakan Extended Hyperbolic Model yang dikembangkan oleh Hashash dan Park (2001). Model ini sendiri merupakan pengembangan dari Modified

(4)

Hyperbolic Model oleh Matasovic (1993). Persamaan umum backbone curve dari Extended Hyperbolic Model adalah sebagai berikut

s r mo s mo mo mo G G G ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + = γ γ β γ τ γ β γ τ 1 1 (IV.1)

Gmo = modulus geser inisial (maksimum) τmo = kuat geser tanah

γ = regangan geser

β, s, γr = parameter model

γ unsaturated Vs γ unsaturated Vs γ unsaturated Vs

m kN/m3 m/dtk2 kN/m3 m/dtk2 (kN/m3) (m/dtk2) 1 2 14 138 16.5 273 19 543 2 2 14 144 16.5 279 19 549 3 2 14 150 16.5 285 19 555 4 2 14 156 16.5 291 19 561 5 2 14 162 16.5 297 19 567 6 2 14 168 16.5 303 19 573 7 2 14 174 16.5 309 19 579 8 2 14 180 16.5 315 19 585 9 2 14 186 16.5 321 19 591 10 2 14 192 16.5 327 19 597 11 2 14 198 16.5 333 19 603 12 2 14 204 16.5 339 19 609 13 2 14 210 16.5 345 19 615 14 2 14 216 16.5 351 19 621 15 2 14 222 16.5 357 19 627 16 2 14 228 16.5 363 19 633 17 2 14 234 16.5 369 19 639 18 2 14 240 16.5 375 19 645 19 2 14 246 16.5 381 19 651 20 2 14 252 16.5 387 19 657 21 2 14 258 16.5 393 19 663 22 2 14 264 16.5 399 19 669 23 2 14 270 16.5 405 19 675 24 2 14 276 16.5 411 19 681 25 2 14 282 16.5 417 19 687 Lempung Kaku Sub Lapisan Tebal Lapisan

Lempung Lunak Lempung Sedang

Tabel IV-1 Stratifikasi lapisan tanah untuk kedalaman batuan dasar di 50 m untuk tanah lempung lunak, tanah lempung sedang dan tanah lempung kaku

(5)

Hashash dan Park (2001) mengembangkan model ini dengan nilai γ_r yang bergantung pada confining pressure sebagai berikut:

b v r stress ref strain ref _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = . ' . σ γ (IV.2)

σ’v : tegangan vertikal efektif

ref. stress : tegangan vertikal efektif pada saat γr = ref. Strain

Pada model ini, perilaku tegangan-regangan hampir linier pada kondisi regangan yang sangat kecil sehingga menghasilkan redaman yang bernilai 0 (nol). Oleh karena itu redaman pada regangan yang sangat kecil perlu dimodelkan secara tersendiri seperti di bawah ini.

d v damping strain Small _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = ' 1 σ ξ (IV.3) dimana

d : parameter yang mempengaruhi ketergantungan rasio redaman terhadap tegangan

Untuk masing-masing klasifikasi site menurut NEHRP, parameter-parameter tersebut di atas ditentukan sedemikian rupa sehingga model tanah hiperbolik yang digunakan mendekati dengan model tanah Vucetic dan Dobry (1991). Untuk tanah lempung, dipakai harga PI (Plasticity Index) sebesar 0 (nol) untuk klasifikasi tanah C (lempung kaku), PI sebesar 15 (lima belas) untuk klasifikasi tanah D (lempung sedang) dan PI sebesar 30 (tiga puluh) untuk klasifikasi tanah E (lempung lunak).

IV.2.2 Program Plaxis Dynamics versi 8.2.

Pada analisis dengan piranti lunak Plaxis Dynamics versi 8.2., tanah dimodelkan sebagai material linear elastik yang non-porous dan hubungan shear – strain tanah mengikuti pola Mohr – Coulomb yang elasto-plastik.

(6)

Perilaku model tanah dengan Mohr – Coulomb cukup berbeda dengan model hiperbolik seperti yang dipergunakan dalam program Deepsoil ataupun NERA. Model hiperbolik lebih mendekati hasil yang diperoleh dari tes triaxial terdrainase (drained triaxial test). Perbandingan dari kedua model tersebut dapat dilihat pada gambar IV.3. Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa model hiperbolik memperlihatkan perilaku perubahan kondisi elastik-plastik yang perlahan-lahan (gradual), tetapi tidak demikian halnya pada model Mohr-Coulomb. Oleh karena adanya perbedaan tersebut, maka Modulus Young yang dipergunakan pada program Plaxis Dynamics versi 8.2. adalah modulus secant pada σ_max50% untuk lebih mendekati reduksi modulus seiring dengan pertambahan regangan seperti pada model hiperbolik.

Dengan menggunakan konsep penyelesaian secara analisis time domain, Plaxis Dynamics versi 8.2. memerlukan parameter koefisien damping tanah α dan β Rayleigh. Parameter ini diperoleh sebagai hasil keluaran program Deepsoil versi 6.2 setelah melalui tahap spectral matching (penyamaan respon spektra). Penyamaan ini dilakukan dengan menyamakan respon spektra yang diperoleh melalui piranti lunak Deepsoil versi 6.2 dengan yang dihasilkan oleh piranti lunak Plaxis Dynamics versi 8.2. Plaxis Dynamics versi 8.2 membutuhkan beberapa parameter input untuk dapat menghasilkan respon spketra. Parameter α dan β Rayleigh adalah parameter yang diperoleh melalui Deepsoil versi 6.2. Sementara itu, parameter modulus elastisitas material, E, diperoleh melalui piranti lunak Deepsoil versi 6.2 dari kurva hubungan antara G/Gmax – Strain, yang diambil pada nilai E_sec_ant 50% (dilakukan adjustment). Parameter kuat geser tanah pada model Mohr-Coulomb ditentukan dengan menggunakan korelasi

undrained shear strength terhadap indeks plastisitas lempung dan overconsolidated ratio. Korelasi yang digunakan pada kondisi tanah normally consolidated adalah persamaan yang diberikan oleh Skempton (1984).

(

)

' 0037 . 0 11 . 0 _o u PI p S = + (IV.4) PI : indeks plastisitas

(7)

Sedangkan untuk tanah overconsolidated, nilai Su diperoleh sebagai hasil dari

korelasi yang diberikan oleh Poulos (1988),

(

)

(

u o

)

NC

(

)

m OC o u _OCR p s p s = ' ' (IV.5) dimana,

OCR : overconsolidation ratio

M : kira-kira sama dengan 0.8

Gambar IV-3 Perbandingan model hiperbolik (a) dan Mohr-Coulomb (b) (Brinkgreve, et al 2002)

Parameter lain yang sangat berpengaruh pada piranti lunak Plaxis Dynamics versi 8.2 adalah koefisien tekanan lateral tanah statis (Ko), dimana nilai parameter ini

diperoleh dari korelasi terhadap indeks plastisitas tanah (Holtz & Kovacs, 1981) untuk tanah normally consolidated.

PI

Ko =0.44+0.0042 (IV.5)

Sedangkan untuk tanah overconsolidated digunakan korelasi yang diberikan oleh Alpan (1967).

(

)

( )

( 281) ) ( ) ( 0.54 10 PI n NC o OC o K OCR dengann K = = − (IV.6)

(8)

Secara lebih detail, permodelan tanah dalam Plaxis Dynamics versi 8.2. adalah sebagai berikut,

Kedalaman kolom tanah : 50 m Lebar tanah tinjauan : 150 m

Batas Absorbent : di sisi kiri dan kanan model tanah

Standard Fixities : di sisi kiri, bawah dan kanan model tanah Prescribed Displacement : di bagian bawah model tanah

Jumlah lapisan tanah : 5 (lima) lapis Model tanah : material non-porous Model perilaku tanah : Mohr – Coulomb

IV.3 Beban Gempa

Beban gempa adalah jenis subduksi dan kerak dangkal yang di-skala-kan pada pecepatan 0.1 g, 0.2 g dan 0.3 g dan dirambatkan dari batuan dasar ke permukaan tanah untuk lokasi kota Jakarta yang diperoleh melalui penelitian menggunakan

Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA). Beban gempa yang

dikembangkan melalui PSHA adalah pada percepatan 0.2 g lalu dilakukan pen-skala-an untuk mendapatkan percepatan beban gempa di 0.1 g dan 0.3 g.

Dalam penelitian ini, tidak dilakukan perhitungan PSHA untuk memperoleh beban gempa. Beban gempa yang dipakai dalam penelitian adalah hasil penelitian dari laboratorium Geoteknik PRI – ITB (Pusat Rekayasa Industri – Institut Teknologi Bandung, Sengara et., al.).

Beban gempa yang dipakai sebagai input motion untuk Deepsoil versi 6.2. adalah berbentuk time history acceleration, sementara itu untuk Plaxis Dynamics versi 8.2. yang digunakan adalah bentuk time history displacement mengingat bahwa Plaxis Dynamics versi 8.2. melakukan perhitungan berdasarkan pada konsep load

(9)

-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0 20 40 60 80 100 Waktu (s) P e rc ep at an ( g ) -0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0 20 40 60 Waktu (s) P e rc ep at an ( g ) (a) (b) Gambar IV-4 Beban Gempa 0.1 g Lokasi Jakarta untuk (a) subduksi, (b) kerak dangkal

-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0 20 40 60 80 100 Waktu (s) Pe rc e p a ta n ( g ) -0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0 20 40 60 Waktu (s) P e rc ep at an ( g ) (a) (b) Gambar IV-5 Beban Gempa 0.2 g Lokasi Jakarta untuk (a) subduksi, (b) kerak dangkal

-0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0 20 40 60 80 100 Waktu (s) P e rcep at a n ( g ) -0.40 -0.30 -0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0 20 40 60 Waktu (s) P e rc ep at an ( g ) (a) (b) Gambar IV-6 Beban Gempa 0.3 g Lokasi Jakarta untuk (a) subduksi, (b) kerak dangkal

(10)

IV.4 Parameter dan Properties untuk Konstruksi Bangunan

Struktur yang diperhitungkan dalam analisis adalah konstruksi pondasi, basement dan bangunan atas. Secara umum konstruksi bangunan dimodelkan sebagai material elastik dengan karakteristik sebagai berikut,

Gambar IV-7 Potongan melintang konstruksi bangunan

Diameter (m) b (m) h (m) A (m2) Mutu Beton Spacing (m) Jumlah v ρ (kN/m3)

0.8 1 0.14 0.14 K - 300 4 121 0.15 24

1 1 0.22 0.22 K - 300 4 121 0.15 24

1.2 1 0.31 0.31 K - 300 4 121 0.15 24

Tabel IV-2 Pondasi untuk diameter ukuran 0.8m, 1.0m dan 1.2m, panjang 20 m

Struktur b (m) h (m) A (m2) Mutu Beton v ρ (kN/m3)

Balok 1 0.5 0.5 K - 500 0.15 24

Kolom 1 0.6 0.6 K - 500 0.15 24

Tabel IV-3 Basement ukuran 40m x 40m x 10m,

Struktur b (m) h (m) A (m2) Mutu Beton v ρ (kN/m3)

Balok 1 0.3 0.3 K - 300 0.15 24

Kolom 1 0.4 0.4 K - 300 0.15 24

Tabel IV-4 Struktur atas, 5 (lima) lantai,

25 m

20 m 10 m

(11)

Plaxis Dynamics versi 8.2 melakukan analisis berdasar pada keadaan Plane Strain dimana berarti bahwa peninjauan terhadap sistem dilakukan setiap 1 (satu) meter menerus kearah dalam bidang gambar (geometri). Permasalahan dari penggunaan Plane Strain adalah pada saat memodelkan pondasi grup bangunan. Grup pondasi bangunan secara nyata adalah sebuah tiang dengan panjang dan dimensi diameter yang tertentu dan jarak antara sebesar 4 (empat) meter. Permodelan grup pondasi secara ideal mengikuti bentuk nyata sebagai tersebut diatas, tidak dapat dilakukan dalam Plaxis Dynamics versi 8.2 mengingat keadaan Plane Strain ini sehingga dilakukan konversi dari bentuk tiang berdiameter tertentu kedalam bentuk plate dengan ketebalan tertentu.

IV.5 Hasil Keluaran Plaxis Dynamics versi 8.2

Seluruh perhitungan menggunakan program Plaxis Dynamics versi 8.2 menghasilkan keluaran berupa time history. Jenis time history yang dipakai dalam analisis adalah time history acceleration dimana kemudian dapat dibangun sebuah respon spektra dari time history tersebut dengan menggunakan piranti lunak SeismoSignal.

Dari hasil respon spektra ini kemudian ditinjau aspek-aspek yang mempengaruhi faktor amplifikasi akibat adanya struktur tertanam (pondasi dan basement) dan struktur atas jika dibandingkan dengan kondisi free-field, sehingga dapat direkomendasikan suatu faktor amplifikasi yang lebih realistis untuk keperluan desain struktur atas.

IV.5.1 Hasil dari Program NERA, Deepsoil versi 6.2 dan Plaxis versi 8.2 pada Penyelesaian secara Analisis Time Domain

Sebelum dilakukan perhitungan respon spektra permukaan untuk berbagai keadaan kasus, dilakukan terlebih dahulu perhitungan untuk mendapatkan parameter damping Rayleigh α dan β melalui spectral matching dari 3 (tiga) program yang berbeda, yaitu Deepsoil versi 6.2 (1-D, Time Domain Analysis),

(12)

NERA (1-D, Frequency Domain Analysis) dan Plaxis Dynamics versi 8.2 (2-D,

Time Domain Analysis).

Penelitian ini dilakukan pada jenis tanah yang berbeda yaitu lempung kaku, lempung sedang dan lempung lunak untuk beban gempa subduksi sebesar 0.1 g dan keadaan tanah yang free-field. Kedalaman kolom tanah adalah 50 m dengan lebar tanah tinjauan sebesar 150 m. Titik tinjauan berada di tengah-tengah bentang permukaan tanah. Diperoleh hasil,

0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) DEEPSOIL PLAXIS NERA 0 0.2 0.4 0.6 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) DEEPSOIL PLAXIS NERA (a) (b) Gambar IV-8 Spectral matching untuk tanah lempung kaku, (a) Skala Cartesius (b) Skala

Logaritma 0 0.2 0.4 0.6 0 2 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) DEEPSOIL PLAXIS NERA 0 0.2 0.4 0.6 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) DEEPSOIL PLAXIS NERA (a) (b) Gambar IV-9 Spectral matching untuk tanah lempung sedang, (a) Skala Cartesius (b) Skala

(13)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) DEEPSOIL PLAXIS NERA 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) DEEPSOIL PLAXIS NERA (a) (b) Gambar IV-10 Spectral matching untuk tanah lempung lunak (a) Skala Cartesius (b) Skala

Logaritma

Hasil analisis ditampilkan dalam gambar IV-8, IV-9 dan IV-10 di atas ini. Dapat dilihat bahwa hasil perhitungan respon spektra ketiga program memiliki kecenderungan pola yang sama. Kecenderungan pola yang sama ini menunjukkan bahwa telah tercapainya kemiripan dalam permodelan tanah untuk masing-masing program yang berbeda. Dengan demikian maka, parameter damping Rayleigh α dan

β

yang diperoleh melalui program Deepsoil versi 6.2 sebagai data masukan pada program Plaxis Dynamics versi 8.2 sudah dapat dipergunakan dalam analisis-analisis kasus selanjutnya.

IV.5.2 Pengaruh Konstruksi Tertanam Basemen dan Pondasi terhadap Faktor Amplifikasi Respon Spektra Permukaan

Dilakukan analisis respon spektra permukaan di:

a. Titik B (level 0.00 permukaan tanah dan di tepi luar struktur basement). b. Pada tanah lempung lunak, sedang dan kaku.

c. Beban gempa adalah subduksi dan kerak dangkal dengan besar yang bervariasi antara 0.1 g, 0.2 g dan 0.3 g.

d. Penelitian dilakukan dengan membandingkan antara keadaan free-field dan keadaan SSI (yaitu adanya struktur tertanam basement dan pondasi)

(14)

yang ditampilkan dalam bentuk respon spektra dan selubung respon spektra.

e. Hasil penelitian dibandingkan juga dengan aturan standar yang dikeluarkan oleh UBC tahun 1997 dan SK SNI 1726 – 2002 yang berbentuk selubung respon spektra.

Diperoleh hasil sebagai berikut:

IV.5.2.1 Tanah lempung lunak dengan beban gempa sebesar 0.1 g.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Pe riode (s) P e rcep at an ( g ) Free Field UB C SNI SSI 01g M SSI 01g SCF SSI Rat a-2 Percpt n SSI Rat a-2 Pcpt n Deviasi SSI 01g M FF

01g SCF FF Rat a-2 Percpt n FF Rat a-2 Pcpt n Deviasi FF

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Pe riode (s) P e rce p at an ( g ) Free Field UB C SNI SSI

Gambar IV-11 Selubung Respon Spektra pada tanah lempung lunak pada keadaan free-field maupun keadaan SSI untuk beban gempa 0.1g.

Pada selubung respon spektra dapat dilihat bahwa,

1. Nilai Peak Ground Acceleration (PGA, diambil pada periode 0 (nol) detik),

Data PGA (g) Ts (dtk) F. Ampli. Kurva

UBC '97 0.22 0.6 2.2 0.33/T

SNI 1726 0.2 1 2 0.5/T

Free Field 0.2 0.59 2 0.32/T % PGA Free Field - SSI

(15)

2. Sementara itu, puncak dari selubung respon spektra memberikan hasil,

Sumber Data Nilai (g)

UBC '97 0.55

SNI 1726 0.575

Free Field 0.54

SSI 0.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep atan (g ) Free Field UBC SNI SSI 02g M FF 02g SCF FF Rata-2 Prcptn FF Rata-2 Prcptn Deviasi FF 02g M SSI 02g SCF SSI Rata-2 Prcptn SSI Rata-2 Prcptn Deviasi SSI

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g )

Free Field UBC

SNI SSI

(16)

UBC '97 0.34 0.75 1.7 0.64/T

SNI 1726 0.34 1 1.7 0.85/T

Free Field 0.3 0.8 1.5 0.64/T % PGA Free Field - SSI

SSI 0.3 0.62 1.5 0.50/T 0

UBC '97 0.85

SNI 1726 0.85

Free Field 0.85

SSI 0.85

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) Free Field UBC SNI SSI 03g M FF 03g SCF FF Rat a-2 Prcpt n FF Rat a-2 Prcpt n Deviasi FF 03g M SSI

03g SCF SSI Rat a-2 Prcpt n SSI Rat a-2 Prcpt n Deviasi SSI

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep a tan ( g ) Free Field UBC SNI SSI

(17)

UBC '97 0.36 0.93 1.2 0.84/T

SNI 1726 0.38 1 1.267 0.95/T

SSI 0.36 0.7 1.2 0.64/T 12.2

UBC '97 0.9

SNI 1726 0.95

Free Field 1.025

SSI 0.92

IV.5.2.4 Tanah lempung sedang dengan beban gempa sebesar 0.1 g.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free Field UB C SNI SSI

Gambar IV-14 Selubung Respon Spektra pada tanah lempung sedang pada keadaan free-field maupun keadaan SSI untuk beban gempa 0.1g.

(18)

UBC '97 0.15 0.59 1.5 0.22/T

SNI 1726 0.15 0.6 1.5 0.23/T

SSI 0.185 0.6 1.85 0.3/T 2.63

UBC '97 0.375

SNI 1726 0.375

Free Field 0.5

SSI 0.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) Free Field UB C SNI SSI

(19)

UBC '97 0.28 0.57 1.4 0.40/T

SNI 1726 0.28 0.6 1.4 0.42/T

SSI 0.28 0.62 1.4 0.47/T 3.45

UBC '97 0.7

SNI 1726 0.7

Free Field 0.79

SSI 0.75

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep a tan ( g ) Free Field UB C SNI SSI

(20)

UBC '97 0.36 0.6 1.2 0.54/T

SNI 1726 0.36 0.6 1.2 0.54/T

SSI 0.35 0.69 1.17 0.64/T 12.5

UBC '97 0.9

SNI 1726 0.9

Free Field 1.02

SSI 0.92

IV.5.2.7 Tanah lempung kaku dengan beban gempa sebesar 0.1 g.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g )

Free Field UBC

SNI SSI

Gambar IV-17 Selubung Respon Spektra pada tanah lempung kaku pada keadaan free-field maupun keadaan SSI untuk beban gempa 0.1g.

(21)

UBC '97 0.115 0.57 1.15 0.16/T

SNI 1726 0.12 0.5 1.2 0.15/T

SSI 0.16 0.5 1.6 0.19/T 5.88

UBC '97 0.288

SNI 1726 0.3

Free Field 0.4

SSI 0.37

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free Field UBC SNI SSI

(22)

UBC '97 0.24 0.53 1.2 0.32/T

SNI 1726 0.24 0.5 1.2 0.30/T

SSI 0.28 0.51 1.4 0.37/T 3.45

UBC '97 0.6

SNI 1726 0.6

Free Field 0.78

SSI 0.725

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) Free Field UBC SSI SNI 03g M FF 03g SCF FF Rat a-2 Prcpt n FF Rat a-2 Prcpt n Deviasi FF 03g M SSI

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free Field UBC SSI SNI

(23)

UBC '97 0.3 0.6 1 0.45/T

SNI 1726 0.33 0.5 1.1 0.42/T

SSI 0.35 0.62 1.17 0.56/T 12.5

UBC '97 0.75

SNI 1726 0.825

Free Field 1

SSI 0.9

Dari beberapa kasus dalam penelitian ini, dapat dilihat bahwa tidak ditemukan 1 (satu) pola yang sama untuk nilai-nilai selubung respon spektra antara hasil penelitian dengan standar-standar yang umum digunakan.

Hal ini dipengaruhi oleh karakteristik gelombang gempa (input motion) dan karakteristik tanah yang berbeda antara lokasi penelitian dengan karakteristik yang termuat didalam aturan standar UBC 1997 maupun SK SNI 1726-2002.

Nilai PGA (Peak Ground Acceleration) pada keadaan free-field maupun keadaan SSI secara umum menghasilkan besar yang sama atau mendekati sama.

(24)

IV.5.3 Pengaruh Beban Gempa pada Jenis Tanah dan Konstruksi Bangunan yang Sama

a. Titik A (level 0.00 permukaan tanah dan di tengah-tengah lebar basement), titik B (level 0.00 permukaan tanah dan di tepi luar struktur basemen), titik C (level 0.00 permukaan tanah dan 10 m dari sisi bangunan terluar), titik D (level 0.00 permukaan tanah dan 20 m dari sisi bangunan terluar).

b. Pada tanah lempung sedang (medium).

c. Beban gempa adalah subduksi dengan besar bervariasi 0.1g, 0.2g dan 0.3g. d. Penelitian dilakukan dengan melibatkan struktur atas dan struktur tertanam

(yaitu basement dan pondasi). Diperoleh hasil sebagai berikut,

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) 01g 02g 03g 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) 01g 02g 03g (a) (b) Gambar IV-20 Respon Spektra Permukaan di titik A pada Tanah Lempung Sedang untuk

Beban Gempa Subduksi di Batuan Dasar dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basement dan Pondasi: (a) dgn sb Cartesius, (b) dg sb x dlm skala logaritma.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) 01g - B 02g - B 03g - B 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) 01g - C 02g - C 03g - C (c) (d) Gambar IV-21 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Sedang untuk Beban

(25)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) 01g 02g 03g 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) 01g 02g 03g (e) (f) Gambar IV-22 Respon Spektra Permukaan di titik D pada Tanah Lempung Sedang untuk

Beban Gempa Subduksi di Batuan Dasar dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen dan Pondasi: (e) dg sb Cartesius, (f) dg sb x dalam skala logaritma.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep a tan ( g ) 01g - B 02g - B 03g - B 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) 01g - C 02g - C 03g - C (a) (b) Gambar IV-23 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Sedang untuk Beban

Gempa Kerak Dangkal di Batuan Dasar dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen dan Pondasi di: (a) titik B, (b) titik C.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) 01g - A 02g - A 03g - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) 01g - A 02g - A 03g - A (a) (b) Gambar IV-24 Respon Spektra Permukaan di titik A pada Tanah Lempung Sedang untuk

Beban Gempa Kerak Dangkal di Batuan Dasar dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen & Pondasi, (a) dg sb Cartesius, (b) dg sb x dlm skala log.

(26)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep a tan ( g ) 01g - D 02g - D 03g - D 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) 01g - D 02g - D 03g - D (a) (b) Gambar IV-25 Respon Spektra Permukaan di titik D pada Tanah Lempung Sedang untuk

Beban Gempa Kerak Dangkal di Batuan Dasar dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen & Pondasi, (a) dg sb Cartesius, (b) dg sb x dlm skala log.

Bila di-tabel-kan maka nilai PGA (Peak Ground Acceleration, yaitu percepatan gempa pada periode 0 (nol) detik) untuk bermacam kondisi pembebanan gempa di beberapa titik tinjauan seperti diatas adalah sebagai berikut,

Titik A Titik B Titik C Titik D

(g) (g) (g) (g) Beban Gempa 01g M 0.11417 0.11519 0.10805 0.08196 Beban Gempa 02g M 0.1631 0.16208 0.18654 0.18043 Beban Gempa 03g M 0.20693 0.20489 0.30071 0.26198 Beban Gempa 01g SCF 0.11315 0.11315 0.08685 0.08644 Beban Gempa 02g SCF 0.19572 0.19572 0.20082 0.19572 Beban Gempa 03g SCF 0.20693 0.20897 0.24057 0.3211

Maka diperoleh hasil penelitian sebagai berikut, untuk jenis tanah dan konstruksi bangunan yang sama,

a. Nilai PGA paling besar dihasilkan oleh beban gempa sebesar 0.3 g baik untuk mekanisme subduksi maupun kerak dangkal.

b. Nilai PGA paling kecil dihasilkan oleh beban gempa sebesar 0.1 g untuk mekanisme gempa subduksi maupun kerak dangkal.

c. Perlu mendapat perhatian bahwa nilai PGA tidak memiliki keseragaman pola di setiap titik tinjauan PGA untuk setiap mekanisme gempa dengan variasi nilai beban gempa. Sebagai contoh adalah pada beban gempa 0.1 g

(27)

Megathrust, PGA mengalami peningkatan dari titik A terhadap titik B.

Sementara itu, terjadi kenyataan yang berbeda pada nilai PGA di titik A dan B untuk beban gempa 0.2 g Megathrust.

Hasil ini dapat dimengerti mengingat adanya efek perkuatan (resonansi) antara frekuensi tanah, frekuensi struktur bangunan dan frekuensi gelombang gempa. Titik A berada pada bangunan basement sementara titik B pada pertemuan basement dengan tanah sedangkan titik C dan D berada pada lokasi yang tidak berhubungan dengan bangunan secara langsung. Perbedaan letak titik-titik ini menyebabkan perbedaan pada hasil respon spektra permukaan dalam perkuatan maupun perlemahan frekuensi dari hubungan antara beban gempa dan sistem struktur yang merambat hingga tiba di permukaan tanah.

IV.5.4 Pengaruh Jenis Tanah pada Beban Gempa dan Konstruksi Bangunan yang Sama

b. Pada tanah lempung kaku (stiff), sedang (medium) dan lunak (soft). c. Beban gempa adalah subduksi dengan besar 0.1 g.

d. Penelitian dilakukan dengan melibatkan struktur atas dan struktur tertanam (yaitu basement dan pondasi).

Jenis tanah yang berbeda berarti memiliki perbedaan dalam kecepatan merambatkan gelombang gempa dari batuan dasar ke permukaan tanah. Cepat rambat gelombang gempa (Vs) ini, pada kondisi tanah free-field, sangat berhubungan dengan frekuensi natural (fn) dari tanah tersebut. Hal ini seperti

(28)

yang dinyatakan dalam persamaan di bawah oleh Steven L. Kramer, [Kramer, 1996]: ) 1 2 ( 4 − = n H V f s n (IV.6) dimana, n f : frekuensi natural s

V : cepat rambat gelombang gempa

n : nomor mode H : ketebalan lapisan tanah

Lapisan tanah adalah lempung homogen yang dinyatakan menurut parameter kecepatan gelombang geser rata-rata tanah yang mengacu pada UBC (Uniform Building Code) 1997 yang mengelompokkan tanah lempung kedalam 3 (tiga) kelas (S , _C S , _D S ). Maka diperoleh hasil sebagai berikut, _E

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 4 Periode (s) Pe rc e p a ta n ( g ) Lempung Kaku - A Lempung Sedang - A Lempung Lunak - A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Lempung Kaku - A Lempung Sedang - A Lempung Lunak - A (a) (b) Gambar IV-26 Respon Spektra Permukaan di A dg Var. Tanah u Gempa Subduksi 0.1 g dg

Memperhitungkan S. Atas, Basement & Pondasi, (a) Cartesius, (b) sb x dlm skala Log.

0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) Lempung Kaku - B Lempung Sedang - B Lempung Lunak - B 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep a tan ( g ) Lempung Kaku - C Lempung Sedang - C Lempung Lunak - C (a) (b) Gambar IV-27 Respon Spektra Permukaan dg Var. Jenis Tanah u Gempa Subduksi 0.1 g di

(29)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Lempung Kaku - D Lempung Sedang - D Lempung Lunak - D 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at a n ( g ) Lempung Kaku - D Lempung Sedang - D Lempung Lunak - D (a) (b) Gambar IV-28 Respon Spektra Permukaan di titik D dengan Variasi pada Jenis Tanah

untuk Beban Gempa Subduksi 0.1 g di Batuan Dasar dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen dan Pondasi, (a) dalam skala Cartesius, (b) sb x dalam

skala Logaritma. 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at a n ( g ) Lempung Kaku - A Lempung Sedang - A Lempung Lunak - A 0 0.2 0.4 0.6 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep a tan ( g ) Lempung Kaku - A Lempung Sedang - A Lempung Lunak - A (a) (b) Gambar IV-29 Respon Spektra Permukaan di Ttitk A dg Variasi pada Jenis Tanah utk

Beban Gempa Kerak Dangkal 0.1 g di Bat. Dasar dg Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen & Pondasi, (a) dlm skala Cartesius, (b) sb x dlm skala Log.

0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep a tan ( g ) Lempung Kaku - B Lempung Sedang - B Lempung Lunak - B 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep a tan ( g ) Lempung Kaku - C Lempung Sedang - C Lempung Lunak - C (a) (b) Gambar IV-30 Respon Spektra Permukaan dengan Variasi pada Jenis Tanah untuk Beban

Gempa Kerak Dangkal 0.1 g di Batuan Dasar dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen dan Pondasi, (a) titik B, (b) titik C.

(30)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) Lempung Kaku - D Lempung Sedang - D Lempung Lunak - D 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep a tan ( g ) Lempung Kaku - D Lempung Sedang - D Lempung Lunak - D (a) (b) Gambar IV-31 Respon Spektra Permukaan di Ttitk D dengan Variasi pada Jenis Tanah utk

Beban Gempa Kerak Dangkal 0.1 g di Bat. Dasar dg Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen & Pondasi, (a) dlm skala Cartesius, (b) sb x dlm skala Log.

Bila di-tabel-kan maka nilai PGA (Peak Ground Acceleration, yaitu percepatan gempa pada periode 0 (nol) detik) untuk bermacam jenis tanah dan variasi pada jenis beban gempa di beberapa titik tinjauan adalah sebagai berikut,

Titik A Titik B Titik C Titik D

(g) (g) (g) (g) Lempung Kaku 01g M 0.14271 0.14475 0.14373 0.14781 Lempung Sedang 01g M 0.11417 0.11519 0.10805 0.08196 Lempung Lunak 01g M 0.06707 0.06687 0.0788 0.09399 Lempung Kaku 01g SCF 0.12946 0.1315 0.13354 0.12232 Lempung Sedang 01g SCF 0.11315 0.11315 0.08685 0.08644 Lempung Lunak 01g SCF 0.06504 0.06493 0.08818 0.09399

Maka diperoleh hasil penelitian sebagai berikut, untuk besar beban gempa subduksi 0.1 g dan konstruksi bangunan yang sama,

a. Di semua titik tinjauan, amplifikasi terbesar terjadi pada jenis tanah kaku untuk mekanisme gempa subduksi maupun kerak dangkal.

b. Sementara itu, nilai PGA terkecil terjadi pada tanah lunak di titik A dan B yang berhubungan dengan bangunan sementara itu, di titik-titik yang tidak berhubungan dengan bangunan, PGA terkecil terjadi pada tanah sedang dan ini merupakan kejadian de-amplifikasi, yaitu proses perlemahan beban

(31)

Adanya kecendrungan bahwa hasil PGA tidak memiliki keseragaman pola di setiap titik tinjauan untuk satu mekanisme gempa dan jenis tanah yang sama. Sebagai contoh adalah untuk tanah lempung kaku 0.1 g mekanisme subduksi (Megathrust), PGA mengalami peningkatan dari titik A ke titik B, sementara itu, terjadi hal yang berlawanan untuk tanah lempung sedang 0.1 g mekanisme subduksi (Megathrust).

Hal-hal ini dapat dimengerti mengingat jenis tanah yang berbeda memiliki kandungan frekuensi natural yang juga tidak sama. Dan frekuensi natural tanah ini akan memberi respon dengan mengalami perkuatan maupun perlemahan terhadap rambatan gelombang gempa dari batuan dasar. Mekanisme beban gempa memberi sumbangan yang cukup berarti terhadap proses perkuatan dan perlemahan beban gempa mengingat kandungan frekuensi yang berbeda-beda dari masing-masing mekanisme gempa. Hal lain yang menarik untuk dicermati adalah mengenai hasil perbandingan respon spektra pada tanah lunak, sedang dan kaku antara keadaan free-field dengan keadaan adanya struktur (SSI atau interaksi tanah–struktur) seperti terlihat di bawah ini, yaitu bahwa pada tanah lunak, memberikan perbedaan nilai PGA yang paling besar dibandingkan bila bangunan yang sama di bangun di tanah sedang maupun tanah kaku. Hasil tersebut ditampilkan di bawah ini,

0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) Free Field - A SSI - A 0 0.2 0.4 0.6 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free Field - A SSI - A (a) (b) Gambar IV-32 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Kondisi Free Field dan

Kondisi SSI dengan Beban Gempa Subduksi 0.1g di Bat. Dasar utk lempung kaku. Gbr di sebelah kanan menampilkan sb x dlm skala log.

(32)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) Free Field - A SSI - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) Free Field - A SSI - A (c) (d) Gambar IV-33 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Kondisi Free Field dan

Kondisi SSI dengan Beban Gempa Subduksi 0.1g di Batuan Dasar untuk lempung sedang. Gambar di sebelah kanan menampilkan sb x dalam skala logaritma.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) Free Field - A SSI - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) Free Field - A SSI - A (e) (f) Gambar IV-34 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Kondisi Free Field dan

Kondisi SSI dengan Beban Gempa Subduksi 0.1g di Batuan Dasar untuk lempung lunak. Gambar di sebelah kanan menampilkan sb x dalam skala logaritma.

0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free-Field - A SSI - A 0 0.2 0.4 0.6 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) Free-Field - A SSI - A (a) (b) Gambar IV-35 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Kondisi Free Field dan

Kondisi SSI dengan Beban Gempa Kerak Dangkal 0.1g di Batuan Dasar untuk lempung kaku. Gambar di sebelah kanan menampilkan sb x dalam skala logaritma.

(33)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) Free-Field - A SSI - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) Free-Field - A SSI - A (c) (d) Gambar IV-36 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Kondisi Free Field dan

Kondisi SSI dengan Beban Gempa Kerak Dangkal 0.1g di Bat. Dasar utk lempung sedang. Gambar di sebelah kanan menampilkan sb x dalam skala logaritma.

0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free-Field - A SSI - A 0 0.2 0.4 0.6 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep at an ( g ) Free-Field - A SSI - A (e) (f) Gambar IV-37 Respon Spektra Permukaan pada Tanah Lempung Kondisi Free Field dan

Kondisi SSI dengan Beban Gempa Kerak Dangkal 0.1g di Batuan Dasar untuk lempung lunak. Gambar di sebelah kanan menampilkan sb x dalam skala logaritma.

Bila di-tabel-kan maka nilai PGA (Peak Ground Acceleration, yaitu percepatan gempa pada periode 0 (nol) detik) untuk perbandingan keadaan free-field dan keadaan interaksi tanah – struktur di titik A adalah sebagai berikut,

Free-Field Interaksi

tanah-struktur Selisih PGA

(g) (g) (g) Lempung Kaku 0.1g M 0.20183 0.14271 0.05912 Lempung Sedang 0.1g M 0.17839 0.11417 0.06422 Lempung Lunak 0.1g M 0.1682 0.06707 0.10112 Lempung Kaku 0.1g SCF 0.14883 0.12946 0.01937 Lempung Sedang 0.1g SCF 0.16412 0.11315 0.05097 Lempung Lunak 0.1g SCF 0.13761 0.06504 0.07258

(34)

Terlihat bahwa pada tanah lunak, perbedaan respon spektra permukaan (selisih PGA) mencapai 0.1 g di beban dengan mekanisme subduksi dan mencapi 0.07 g pada beban mekanisme kerak dangkal.

IV.5.5 Pengaruh Dimensi Pondasi pada Beban Gempa dan Jenis Tanah yang Sama.

b. Pada tanah lempung sedang (medium).

c. Beban gempa adalah subduksi dengan besar 0.2 g dan di tinjau pada titik A dan D (titik di keadaan SSI dan titik di keadaan free-field) sementara itu, di pakai juga beban gempa kerak dangkal 0.2 g untuk tinjauan di titik-titik A, B, C dan D.

Penelitian dilakukan dengan melibatkan struktur atas dan struktur tertanam (yaitu basemen dan pondasi) dengan diameter pondasi yang berbeda-beda sebesar 0.8 m, 1.0 m dan 1.2 m. Hal ini dilakukan untuk melihat pengaruh kekakuan pondasi terhadap respon spektra yang tiba di permukaan tanah.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Dia. 1m - A Dia. 0.8m - A Dia. 1.2m - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) Dia. 1m - A Dia. 0.8m - A Dia. 1.2m - A (a) (b) Gambar IV-38 Respon Spektra Permukaan di Ttitk A dengan Variasi pada Kekakuan

Struktur Pondasi untuk Beban Gempa Subduksi 0.2g di Batuan Dasar pada Tanah Lempung Sedang dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen dan

(35)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) Pe rc e p a ta n ( g ) Dia. 1m - B Dia. 0.8m - B Dia. 1.2m - B 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) Dia. 1m - C Dia. 0.8m - C Dia. 1.2m - C (a) (b) Gambar IV-39 Respon Spektra Permukaan dengan Variasi pada Kekakuan Struktur

Pondasi utk Beban Gempa Subduksi 0.2g di Bat. Dasar pd Tanah Lempung Sedang dg Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen & Pondasi, (a) di B, (b) di C.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep a tan ( g ) Dia. 1m - D Dia. 0.8m - D Dia. 1.2m - D 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rc ep a tan ( g ) Dia. 1m - D Dia. 0.8m - D Dia. 1.2m - D (a) (b) Gambar IV-40 Respon Spektra Permukaan di D dgn Variasi pd Kekakuan Pondasi utk

Gempa Subduksi 0.2g di Bat. Dasar pd Lempung Sedang dg Memperhitungkan Struktur Atas, Struktur Basement & Pondasi, (a) dlm skala Cartesius, (b) sb x dlm skala Log.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) Dia. 1m - A Dia 0.8m - A Dia. 1.2m - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Dia. 1m - A Dia 0.8m - A Dia. 1.2m - A (a) (b) Gambar IV-41 Respon Spektra Permukaan di A dg Variasi pd Kekakuan Pondasi utk

Gempa Kerak Dangkal 0.2g di Bat. Dasar pd Lempung Sedang dg Memperhitungkan Struktur Atas, Struktur Basement & Pondasi, (a) skala Cartesius, (b) sb x dlm skala Log.

(36)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc e p at an ( g ) Dia. 1m - B Dia. 0.8m - B Dia. 1.2m - B 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at a n ( g ) Dia. 1m - C Dia. 0.8m - C Dia. 1.2m - C (a) (b) Gambar IV-42 Respon Spektra Permukaan dengan Variasi pada Kekakuan Struktur

Pondasi untuk Beban Gempa Kerak Dangkal 0.2g di Batuan Dasar pada Tanah Lempung Sedang dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen dan Pondasi,

(a) di titik B, (b) di titik C.

0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Dia. 1m - D Dia. 0.8m - D Dia. 1.2m - D 0 0.2 0.4 0.6 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Dia. 1m - D Dia. 0.8m - D Dia. 1.2m - D (a) (b) Gambar IV-43 Respon Spektra Permukaan di Ttitk D dengan Variasi pada Kekakuan

Struktur Pondasi untuk Beban Gempa Kerak Dangkal 0.2g di Batuan Dasar pada Tanah Lempung Sedang dengan Memperhitungkan Adanya Struktur Atas, Struktur Basemen dan

Pondasi, (a) dalam skala Cartesius, (b) sb x dalam skala Logaritma.

Bila di-tabel-kan maka nilai PGA (Peak Ground Acceleration, yaitu percepatan gempa pada periode 0 (nol) detik) untuk bermacam ukuran diameter pondasi dan variasi pada jenis beban gempa di beberapa titik tinjauan adalah sebagai berikut,

(37)

Titik A Titik B Titik C Titik D (g) (g) (g) (g) Diameter pondasi 0.8m 02g M 0.1631 0.16208 0.18552 0.17431 Diameter pondasi 1m 02g M 0.1631 0.16208 0.18654 0.18043 Diameter pondasi 1.2m 02g M 0.1631 0.16208 0.18349 0.18451 Diameter pondasi 0.8m 02g SCF 0.19572 0.19572 0.20082 0.19572 Diameter pondasi 1m 02g SCF 0.19572 0.19572 0.20082 0.19572 Diameter pondasi 1.2m 02g SCF 0.19572 0.19572 0.20082 0.19266

Maka diperoleh hasil penelitian sebagai berikut,

Untuk beban gempa sebesar 0.2 g mekanisme subduksi dan kerak dangkal pada jenis tanah yang sama, diperoleh hasil bahwa disemua titik tinjauan, perbedaan dimensi pondasi tidak memiliki pengaruh yang berarti. Percepatan gempa di permukaan tanah (PGA) berada pada nilai yang hampir sama untuk variasi kekakuan pondasi.

Dapat dilihat bahwa titik-titik tinjauan yang berada di luar sistem interaksi tanah – struktur, yaitu titik C dan D, memberikan nilai PGA yang cenderung lebih tinggi bila dibandingkan dengan titik-titik yang berada di dalam sistem interaksi tanah – struktur, yaitu titik A dan B. Hal ini dapat dimengerti mengingat adanya efek resonansi pada frekuensi tanah, struktur bangunan dan gelombang gempa itu sendiri. Perbedaan ini dapat menyebabkan pengaruh dalam perkuatan maupun perlemahan beban gempa yang merambat hingga tiba di permukaan tanah.

IV.5.6 Pengaruh Kondisi Interaksi Tanah - Struktur dan Kondisi Free-Field pada Beban Gempa dan Jenis Tanah yang Sama

a. Titik A (level 0.00 permukaan tanah dan di tengah-tengah lebar basement). b. Pada tanah lempung sedang (medium).

c. Beban gempa adalah subduksi dengan besar 0.2g.

(38)

Keadaan 1 : Respon spektra permukaan pada keadaan free field. Keadaan 2 : Respon spektra permukaan pada keadaan adanya struktur

basement dan pondasi.

Keadaan 3 : Respon spektra permukaan pada keadaan adanya struktur atas, struktur basement dan pondasi.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rc ep at a n ( g ) Free Field - A Base-Pond - A Base-Pond-Upper - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at a n ( g ) Free Field - A B ase-P o nd - A B ase-P o nd-Upper - A (a) (b) Gambar IV-44 Respon Spektra Permukaan pada Variasi Kondisi Struktur dengan Beban

Gempa Subduksi 0.2g di Batuan Dasar pada Tanah Lempung Sedang, (a) sb Cartesius, (b) sb x adalah skala logaritma.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 1 2 3 4 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free Field - A Base-Pond - A Base-Pond-Upper - A 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0.01 0.1 1 10 Periode (s) P e rcep at an ( g ) Free Field - A Base-Pond - A Base-Pond-Upper - A (a) (b) Gambar IV-45 Respon Spektra Permukaan pada Variasi Kondisi Struktur dengan Beban

Gempa Kerak Dangkal 0.2g di Batuan Dasar pada Tanah Lempung Sedang, (a) sb Cartesius, (b) sb x adalah skala logaritma.

Bila di-tabel-kan maka nilai PGA (Peak Ground Acceleration, yaitu percepatan gempa pada periode 0 (nol) detik) untuk bermacam kondisi struktur pada jenis

(39)

beban gempa subduksi dan kerak dangkal di titik tinjauan A adalah sebagai berikut, Free-Field Basemen dan Pondasi Basemen Pondasi dan Sturktur Atas

(g) (g) (g)

Beban Gempa Subduksi 0.2 g 0.282 0.258 0.163

Beban Gempa Kerak Dangkal 0.2 g 0.245 0.285 0.195

Maka diperoleh hasil penelitian sebagai berikut, untuk besar beban gempa subduksi yang sama, 0.2g dan jenis tanah yang sama, di titik A sebagai berikut: a. Respon spektra permukaan untuk keadaan 1 dan 2, tidak jauh berbeda dan

pada kedua keadaan ini, yang terjadi adalah peristiwa amplifikasi.

b. Respon spektra permukaan untuk keadaan 3, yang terjadi adalah de-amplifikasi dan memiliki perbedaan yang cukup besar.

c. Respon spektra pada keadaan free-field menunjukkan bahwa mekanisme subduksi memberikan PGA yang lebih besar bila dibandingkan dengan mekanisme kerak dangkal.

d. Sementara itu, respon spektra pada keadaan interaksi tanah – struktur menunjukkan hasil yang sebaliknya.

Keberadaan struktur tertanam, seperti basement dan pondasi ternyata tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perambatan gelombang gempa ke permukaan tanah. Namun, berdirinya bangunan lima lantai di atas permukaan tanah, ternyata memberikan efek de-amplifikasi yang cukup besar.

Perhitungan dengan mempertimbangkan keberadaan struktur tertanam (basement dan pondasi) maupun struktur atas ternyata memberikan perkuatan (resonansi) pada beban gempa kerak dangkal dibandingkan pada beban subduksi. Hal ini berhubungan dengan karakteristik dari beban gempa kerak dangkal yang memiliki frekuensi lebih tinggi bila dibandingkan dengan subduksi karena pada umumnya hiposenter dari gempa dengan mekanisme kerak dangkal berada lebih dekat dengan permukaan bumi.