47
Analisis Frekuensi Alami Rumah Instan Baja (RISBA) Dan Rumah Instan
Baja Ringan (RISBARI)
Reza Fajar Pratama1,a, Widarto Sutrisno2, Iskandar Yasin3
1,2,3Program Studi Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sarjanawiyata Tamansiswa, Yogyakarta, Indonesia.
a2017013001rezafajarp@gmail.com
Abstrak
Setiap wilayah rawan gempa harus memperhatikan frekuensi gempa, jika frekuensi gempa dan frekuensi alami sebuah bangunan hunian memiliki nilai yang sama atau berdekatan sehingga mengalami resonansi dan bangunan hunian mengalami kerusakan berat, oleh karena itu dalam perencanaan bangunan hunian ditempat rawan gempa perlu memperhatikan struktur bangunan hunian tersebut yaitu frekuensi alami yang dimikilinya.
Penelitian ini bertujuan untuk mencari besar nilai frekuensi alami, perbandingan antara nilai frekuensi alami, perilaku bentuk model getaran struktur frekuensi alami pada struktur RISBA dan RISBARI, yang kedua rumah tersebut merupakan rumah tahan gempa, salah satu perencanaan bangunan hunian tahan gempa yaitu frekuensi alami yang tinggi. Penelitian ini dengan menggunakan software SAP2000 (Student Version), dibatasi hanya frekuensi alami saja, tanpa pelapis dinding dan model sesuai petunjuk teknis RISBA ukuran denah 6x6 m dan RISBARI dengan ukuran denah 5x6 m.
Hasil Analisis frekuensi alami pada RISBA pada mode 1 adalah 5.0497 Hz, RISBARI pada mode 1 adalah 8,141 Hz. Berdasar besarnya nilai frekuensi alami yang dimiliki RISBA dan RISBARI tersebut didesain agar rumah ini tahan gempa pada daerah rawan gempa.
Kata kunci: Frekuensi alami, Risbari, Risba
Pendahaluan
Latar Belakang
Setiap wilayah rawan gempa tentu harus memperhatikan frekuensi gempa, jika frekuensi gempa dan frekuensi alami sebuah bangunan hunian memiliki nilai yang sama atau berdekatan sehingga mengalami resonansi dan bangunan hunian mengalami kerusakan berat, oleh karena itu dalam perencanaan bangunan hunian ditempat rawan gempa perlu memperhatikan struktur bangunan hunian tersebut yaitu frekuensi alami yang dimikilinya.
Salah satu usaha dalam perencanaan bangunan hunian tahan gempa sebaiknya melakukan pemeriksaan frekuensi alami oleh sebab itu analisis ini tentang rumah tahan gempa Rumah Instan Baja (RISBA) dan Rumah Instan Baja Ringan (RISBARI) untuk mengetahui berapa besar frekuensi alami dari bangunan tersebut.
RISBA adalah Rumah Instan Baja merupakan salah satu rumah tahan gempa yang diterapkan dalam rangka pembangunan Kembali perumahan masyarakat yang terdampak gempa di Provinsi Nusa Tenggara Barat. RISBARI adalah Rumah Instan Baja Ringan merupakan salah satu rumah tahan gempa didistribusikan ke Lombok dikarenakan RISBARI menjadi solusi area-area rawan gempa, dengan material bangunan yang dipilih benar benar mengutamakan kesehatan dan memberikan harga terjangkau.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui nilai frekuensi alami yang dimiki bangunan RISBA dan RISBARI 2. Untuk mengetahui perbandingan antara nilai frekuensi alami dari RISBA dan RISBARI
48
Tinjauan Pustaka
Made (2017) melakukan analisis statik non-liner pushover pada optimalisasi desain Gedung Pendidikan bersama FKUB dengan variasi konfigurasi bresing baja, dengan objek kalian dimodelkan aplikasi SAP 2000 yang dibagi menjadi 7 model struktur yaitu Struktur Asli dengan Dilatasi (OD), Struktur Asli Tanpa Dilatasi (OND), Struktur Alternatif Tanpa Bresing (Tipe A), Struktur Alternatif dengan Single Brace (Tipe B), Struktur Alternatif dengan X-Brace (Tipe C), Struktur Alternatif dengan V-Brace (Tipe D), dan Struktur Alternatif dengan A-Brace (Tipe E) untuk mengetahui penggunaan variasi konfigurasi bresing baja terhadap frekuensi alami yaitu Pengguna Brace pada struktur dapat meningkatakan kemampuan struktur.
Menurut Saro (2020) yang menganalisis pengaruh variasi model rumah tahan gempa tipe Domus dan Risba terhadap gaya geser dasar diperoleh hasil analisis nilai gaya geser dasar yang terjadi pada struktur tipe Domus sebesar 69,675 KN pada arah X dan 69,675 KN pada arah Y.
Rahman (2017) melakukan penelitian perilaku struktur kontruksi bangunan kayu terhadap pembebanan gempa berupa deformasi struktur, periode getar, frekuensi natural serta kapasitas maksimum (jumlah lantai maksimum) yang dapat diterapkan pada struktur dengan material kayu, Metodologi penelitian menggunakan SAP 2000. Hasil penelitian ini menunjukan bahwa struktur konstruksi bangunan kayu 6 lantai yang menjadi objek kajian memiliki perilaku yang lebih elastis dalam merespon beban dinamik berupa beban gempa, bila dibandingkan dengan material bangunan beton bertulang dan baja, ditinjau dari deformasi maksimum struktur, serta periode getar. Penelitian ini juga menunjukkan bahwa konstruksi bangunan kayu masih memenuhi kriteria kekuatan serta ketahanan terhadap beban gempa sampai dengan 6 lantai.
Metode Penelitian
Berikut table data umum serta mutu bahan pada analisis RISBA dan RISBARI Tabel 1. Data Umum Struktur RISBA dan RISBARI
Data Umum Struktur
Nama Bangunan RISBA RISBARI
Jenis Struktur Stuktur Baja Stuktur Baja Ringan
Jumlah Lantai 1 1
Struktur Atap Baja Ringan Baja Ringan
Ukuran Denah 6x6 m 5x6 m
Tabel 2. Mutu dan Bahan RISBA dan RISBARI Mutu bahan dan material
Bahan Jenis Baja Variabel Nilai Satuan
Baja BJ37 Tegangan Putus Minimum, fu 370 Mpa
TeganganLeleh Minimum, fy 240 Mpa
Peregangan minimum 20 %
Baja Ringan BJ37 Tegangan Putus Minimum, fu 370 Mpa TeganganLeleh Minimum, fy 240 Mpa
Peregangan minimum 20 %
Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian dalam pelaksanaan penelitian ini sebagai berikut: 1. Tahap pertama, Persiapan
Pada tahap ini dilakukan studi pustaka, untuk mencari referensi/materi mengenai Petunjuk Teknis RISBA dan RISBARI, Gambar Kerja RISBA dan RISBARI, Ketentuan Material dan Mutu RISBA dan RISBARI.
49
2. Tahap kedua, Permodelan Struktur menggunakan software SAP 2000 (Student Version) Meliputi Define material, Section Properties, Pengaturan grid sesuai petunjuk teknis dan gambar kerja, Draw Section.
3. Tahap ketiga, Draw frame modal
Pada Tahap ini dilakukan Penggambaran Modal di SAP 2000 (Student Version) harus sesuai dengan Petunjuk Teknis RISBA dan RISBARI.
4. Tahap keempat, Setting modal
Pada Tahap ini dilakukan Jenis Perletakan harus sesuai dengan Petunjuk Teknis RISBA dan RISBARI.
5. Tahap kelima, Run analisis
Tahap ini Run analisis pada SAP 2000 (Student Version) pada modal saja. 6. Tahap keenam, Cek struktur
Pada Tahap ini dilakukan pengecekan hasil frekuensi jika tinggi maka dilakukan pembahasan dan kesimpulan, jika frekuensi kecil maka di lakukan pengecekan kembali mulai dari tahap pertama.
(a) (b)
Gambar 1. (a) Denah RISBA 6x6 m, (b) Denah RISBARI 5x6 m
50
Hasil Dan Pembahasan
Frekuensi Alami
Frekuensi alami dan bentuk modal getaran dari sebuah struktur bisa digunakan menggunakan modal analisis, frekuensi dari struktur yang selama alami cendurung bergetar dari sebuah stuktur adalah bentuk lendutan struktur pada frekuensi yang spesifik adalah yang dinamakan frekuensi alami, terjadi getaran bebas dari struktur merupakan Ketika model bekerja, Ketika tidak ada getaran eksternal yang diaplikasikan dan rendaman struktur diabaikan merupakan getaran bebas.
Visualilisation (simulasi) digunakan untuk menampilkan keluaran analisis numerik secara grafis meliputi getaran analisis frekuensi, kontur tegangan, reganagn, displacement, damage parameter, dan parameter output lainnya dari model yang sudah selesai di running.
Frekuensi Alami RISBA
Pada umumnya sebuah struktur rumah bisa memiliki 3 model getaran inti, torsi, vertikal, horizontal dilihat dari hasil analisis melalui Output Table Modal Participating Mass Ratios dalam bentuk angka, seperti pada Tabel 3 berikut ini :
Tabel 3. Frekuensi alami dan Mode Shape Struktur RISBA
Mode
RISBA ukuran denah 6x6 m Frekuensi alami (Hz) UX UY UZ Bentuk Getaran Unitless (KN,m,C) Unitless (KN,m,C) Unitless (KN,m,C)
1 5,0497 0,00004096 7,868E-15 7,208E-10 Vertikal
Mode Shape 1 (Period = 0,19803 s ; Frequency = 5,0497 Cyc/sec ; CircFreq = 31,728 rad/sec ;
UX Unitless (KN,m,C) = 0,00004096 ; UY Unitless (KN,m,C) = 7,87E-15 ; UZ Unitless (KN,m,C) =
7,21E-10). Gambar Mode Shape 1 dari RISBA sebagai berikut :
(a) (b) Gambar 3. (a) Posisi Awal RISBA, (b) Mode 1 RISBA
51
Pada mode 1 pada struktur RISBA didominasi oleh arah getaran vertikal dibandingkan horizontal, lalu beban vertikal akan lebih berpengaruh daripada beban horizontal dan karena struktur juga merupakan baja, bentuk getaran pada mode 1 vertikal dilihat dari kontribusi pergerakan Output Table Modal Participating Mass Ratios dalam bentuk angka UX Unitless
(KN,m,C) = 0,00004096 ; UY Unitless (KN,m,C)= 7,87E-15 ; UZ Unitless (KN,m,C) = 7,21E-10,
maka kontribusi pergerakan nya dominan kearah UX yaitu arah X kearah vertikal. Frekuensi Alami RISBARI
Tabel 4. Frekuensi alami dan Mode Shape Struktur RISBARI
Mode
RISBARI Ukuran Denah 5x6m Frekuensi alami (Hz) UX UY UZ Bentuk Getaran Unitless (KN,m,C) Unitless (KN,m,C) Unitless (KN,m,C)
1 8,141 0,21692 1,151E-08 2,436E-09 Vertikal
Mode Shape 1 (Period = 0,122835 s ; Frequency = 8,141 Cyc/sec ; CircFreq = 51,151 rad/sec ;
UX Unitless (KN,m,C) = 0,21692 ; UY Unitless (KN,m,C) = 1,151E-08 ; UZ Unitless (KN,m,C) = 2,436E-09) Gambar Mode Shape 1 dari RISBARI sebagai berikut :
(a) (b)
Gambar 5. (a) Posisi Awal RISBARI, (b) Mode 1 RISBARI
52
Pada mode 1 pada struktur RISBARI didominasi oleh arah getaran vertikal dibandingkan horizontal, lalu beban vertikal akan lebih berpengaruh daripada beban horizontal, bentuk getaran pada mode 1 vertikal, dilihat dari kontribusi pergerakan Output Table Modal Participating Mass
Ratios dalam bentuk angka UX Unitless (KN,m,C) = 0,21692 ; UY Unitless (KN,m,C) = 1,151E-08 ; UZ Unitless (KN,m,C) =2,436E-09, maka kontribusi pergerakan nya dominan kearah UX yaitu arah
X kearah vertikal.
Perbandingan Frekuensi Alami RISBA dan RISBARI Tabel 5. Perbandingan Frekuensi alami
Mode RISBA RISBARI 1 5,0497 8,141 2 5,0572 8,6408 3 7,5698 8,9896 4 14,552 9,2714 5 14,64 9,8348 6 15,937 12,542 7 16,326 14,441 8 16,756 15,209 9 16,777 16,819 10 17,402 16,989 11 17,79 17,172 12 17,984 17,245
Gambar 7. Grafik Hubungan Mode Shape RISBA dan RISBARI
Dari gambar 7 Dapat dilihat bahwa RISBA dan RISBARI memiliki jumlah frekuensi alami besar dikarenakan rumah ini dibuat tahan gempa dan pada penelitian ini membuktikan kedua rumah tersebut memiliki frekuensi yang besar agar nantinya frekuensi gempa tidak sama atau melebihi frekuensi alami dan terjadi resonansi pada yang dimiliki RISBA dan RISBARI.
Pada mode shape ke-1 nilai frekuensi dari RISBA sebesar 5,0497 (Hz) dan RISBARI sebesar 8,141 (Hz) nilai frekuensi terbesar yaitu pada RISBARI dengan jumlah frekuensi pada mode shape ke-1 8,141 (Hz) dikarenakan RISBARI lebih kaku ketimbang RISBA, yang pertama dilihat dari ukuran Desain denah Sesuai Petunjuk teknis RISBARI yang berukuran 5x6m lebih kecil ukuran desain denah RISBA yang berukuran 6x6m. Bawasannya semakin kecil bentuk ukuran dan pendek desain rumah maka juga akan memperbesar nilai frekuensi alaminya, dan juga struktur RISBARI memiliki
Metal Strap Bresing untuk mengisi komponen pada dindingnya dan menambah kekakuan pada
strukturnya dan meningkatkan kemampuan struktur, dan bila mana semakin kaku rumah tersebut maka semakin besar nilai frekuensi yang dimilikinya Dan pada mode shape ke-4 RISBA mengalami kenaikan yang signifikan dari 7,5698 (Hz) menjadi 14,552 (Hz).
Pada mode shape ke-12 nilai frekuensi yang dimiliki RISBA sebesar 17,984 (Hz) dan nilai frekuensi yang dimiliki RISBARI sebesar 17,245 (Hz) sama sama besar nilai frekuensi alami nya, membuktikan kedua rumah ini termasuk rumah tahan gempa, pada penelitian Ayusari Wahyuni (2014) menyebutkan dalam SNI frekuensi alami yang diperbolehkan zona wilayah gempa 4 untuk Yogyakarta adalah 3,4 (Hz).
Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan data hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan untuk mengetahui nilai frekuensi struktur RISBA dan RISBARI dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Nilai frekuensi alami yang dimiliki RISBA dan RISBARI adalah 5,0497 (Hz) dan 8,141 (Hz).
0 5 10 15 20 0 5 10 15 F re kue nsi A la mi (H z) Mode Shape
Grafik Hubungan Mode Shape dan Frekuensi Alami
53
2. Perbandingan antara frekuensi alami dari RISBA dan RISBARI adalah RISBARI dengan nilai frekuensi sebesar 8,141 (Hz) sangat tinggi dari pada RISBA dengan nilai 5,0497 (Hz) dikarenakan ukuran disain denah RISBARI 5x6m lebih kecil dari denah RISBA 6x6m, semakin kecil dan pendek ukuran bangunan Rumah maka akan memperbesar nilai frekuensi alami, dan semakin kaku struktur rumah bangunan akan meningkatkan nilai frekuensi alami.
Saran
Saran untuk pengembangan penelitian lebih lanjut lagi adalah sebagai berikut:
1. Untuk Penelitian lebih lanjut untuk analisis frekuensi alami dilakukan pengukuran langsung di lapangan dengan menggunakan alat accelerometer
2. Untuk Penelitian lebih lanjut untuk analisis frekuensi alami dilakukan juga pada tanah bangunan 3. Untuk Penelitian lebih lanjut analisis hubungan antara frekuensi alami tanah dan bangunan
Daftar Pustaka
Awaludin, Ali dan Irawati I.S., 2005. Kontruksi kayu. Yogyakarta: Biro Penerbit KMTS UGM. Achmad, G.G.A., 2018. Disain RISBA. Lombok : Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan
Rakyat Satuan Tugas Penanggulangan Bencana Satuan Tugas Pelaksana Penanggulangan Bencana Lombok.
Ashar, S., 2019. RISBA Rumah Instan Struktur Baja. Lombok : Universitas Gajah Mada.
Ayusari, W., 2014. Pengukuran Frekuensi Natural pada Gedung Bertingkat Menggunakan
ACCELEROMETER GPL-6A3P, Makasar: Jurusan Fisika Fak. Sains dan Teknologi UIN
Alauddin.
Cahaya Fortuna Sejati (CFS), 2019. Detail Engineering design (DED). Lombok.
Ivan, A.H., 2016. Analisis Variasi konfigurasi struktur portal tiga dimensia terhadap beban gempa, Malang: Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya.
Kamilus Saro, Widarto Sutrisno, Dimas Langga Chandra, 2020, Pengaruh Variasi Model Rumah
Tahan Gempa Tipe Domus dan Risba Terhadap Gaya Geser Dasar, Jurnal Renovasi Vol 5,
No.2, 2020 hal 43-52
Made, S.W.P., 2017. Analisis Statik Non-Liner Pushover Pada Optimalisasi Desain Gedung
Pendidikan Bersama FKUB dengan Variasi Konfigurasi Bresing Baja, Malang: Prodi Teknik
Sipil, Fakultas Teknikm Universitas Brawijaya.
Margeritha, A.M., 2018. Peningkatan Frekuensi Alami Struktur dengan Variasi Penempatan
Dinding Geser. Yogyakarta : Program Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Janabadra.
SNI 1726-2019. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung. Jakarta : Badan Standar Indonesia.
