bismillah ya allah (Skripsi hadi udah di revisi)[1]

PROPOSAL PENELITIAN

STUDI KOMPARASI PENGGUNAAN BASE ISOLATOR TIPE HIGH DAMPING RUBBER BEARING (HDRB) DAN LEAD RUBBER BEARING

(LRB) TERHADAP PERILAKU STRUKTUR PADA GEDUNG HOTEL RAJAWALI LHOKSEUMAWE - ACEH

Untuk Memenuhi Sebahagian dari Syarat-syarat Kurikulum Jurusan Teknik Sipil

Diusulkan oleh, HADI BERUTU

210110045

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MALIKUSSALEH 2024

LEMBAR PENGESAHAN JURUSAN

Judul Tugas Akhir : Studi Komparasi Penggunaan Base Isolator Tipe High Damping Rubber Bearing (Hdrb) Dan Lead Rubber Bearing (Lrb) Terhadap Perilaku Struktur Pada Gedung Hotel Rajawali Lhoksemawe - Aceh Nama Mahasiswa : Hadi Berutu

Nomor Induk Mahasiswa : 210110045

Bidang : Struktur

Tanggal Seminar :

Proposal ini merupakan persyaratan untuk penulisan skripsi pada Program Studi Teknik Sipil Universitas Malikussaleh.

Lhokseumawe, 2024 Pengusul,

Hadi Berutu NIM. 210110045

Menyetujui,

Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

Prof. Dr. Ir. Wesli, MT NIP. 196112312006041021

Yovi Chandra., ST,. MT NIP. 200801197805251001 Mengetahui,

Ketua Program Studi Ketua Jurusan

Nura Usrina, ST., MT NIP. 199004042023212058

M. Fauzan., ST., MT NIP. 197606172003121003

i

Nya yang tidak terhingga, khususnya nikmat iman dan islam, yang dengan keduanya diperoleh kebahagiaan dunia dan akhirat. Sholawat dan salam semoga selalu tercurah kepada baginda Nabi Muhammad SAW, dan atas keluarga dan sahabat beliau serta orang-orang yang mengikuti jejak langkah mereka itu hingga akhir zaman.

Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Rektor Universitas Malikussaleh Bapak Prof. Dr. Herman Fithra, ST., MT, IPM ASEAN. Eng.

2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Malikussaleh Bapak Dr. Muhammad Daud ST., MT.

3. Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Malikussaleh Bapak M Fauzan, ST., MT

4. Ketua Prodi Teknik Sipil Universitas Malikussaleh Ibu Nura Usrina, ST., MT.

5. Dosen Pembimbing Bapak Prof. Dr. Ir. Wesli, MT.

6. Dosen Pembimbing Pendamping Bapak Yovi Chandra, ST., MT.

7. Ketua Penguji Bapak Dr.Ing. Sofyan, ST., MT.

8. Anggota Penguji Bapak David Sarana, ST., MT

9. Ketua Tim Pelaksana Skripsi Bapak Teuku Mudi Hafli, ST., MT

Penulis menyadari bahwa penyusunan proposal skripsi ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik untuk perbaikan penulisan proposal skripsi ini sangat penulis harapkan. Semoga karya ilmiah ini daapat bermanfaat.

Lhokseumawe, 2024

Hadi Berutu

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN JURUSAN...i

KATA PENGANTAR...ii

DAFTAR ISI...iii

DAFTAR TABEL... v

DAFTAR GAMBAR...vi

DAFTAR NOTASI DAN ISTILAH...vii

BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 Latar Belakang...1

1.2 Rumusan Masalah... 3

1.3 Tujuan Penilitian... 3

1.4 Manfaat Penilitian...3

1.5 Ruang lingkup dan Batasan penilitian...3

1.6 Metode Penilitian...4

BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN...5

2.1 Konsep Base Isolator...5

2.2 Partisispasi Massa...12

2.3 Gaya Geser Dasar...12

2.4 Simpangan Antar Tingkat...12

2.5 Desain Base Isolator...13

2.5.1 High damping rubber bearing (HDRB)...14

2.5.2 Lead rubber bearing (LRB)...15

BAB III METODE PENILITIAN...18

3.1 Tahapan Pelaksaan Peniltian...18

3.2 Lokasi Penilitian...20

3.3 Pengumpulan Data...20 iii

3.4.3 Analisis struktur dan prilaku struktur...23

3.4.4 Penginputan base isolator...23

3.5. Penulusuran Penilitian Terdahulu...24

DAFTAR PUSTAKA...27

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 3 Simpangan antar tingkat izin, ∆a...13

Tabel 3. 1 Data elemen kolom...21

Tabel 3. 2 Data elemen balok...21

Tabel 3. 3 Data elemen plat lantai...21

Tabel 3. 4 Penilitian terdahulu...24

v

Gambar 2. 2 Mode shape 2 DOF bangunan terisolasi...9

Gambar 2. 3 High Damping Rubber Bearing...14

Gambar 2. 4 Lead Rubber Bearing...15

Gambar 3. 1 Bagan Alur Penilitian...19

Gambar 3. 2 Lokasi Penilitian...20

Gambar 3. 3 Potongan melintang...22

Gambar 3. 4 Potongan memanjang...22

vi

DAFTAR NOTASI DAN ISTILAH

V = gaya geser dasar

x = simpangan pusat massa di tingkat-x u_b = Kecepatan relatif basis isolator u_s = Kecepatan relatif struktur atas

v_b = Total Perpindahan lantai dasar akibat gempa v_s = Total Perpindahan struktur utama terhadap gempa u_g = Percepatan tanah akibat gempa

m = massa struktur utama m_b = massa struktur terisolasi c_{b ,}c_s = gaya redaman

k_{b ,}k_s = kekakuan

ω_s = frekuensi kekakuan struktur utama ω_b = frekuensi kekakuan strutkur isolasi

ε = rasio frekuensi kekakuan struktur atas dan struktur isolasi β_s = faktor redaman struktur atas

β_b = faktur redaman struktur isolasi Φ_bⁿ = Pola gerakan relative sistem isolasi Φ_sⁿ = pola Gerakan relative struktur utama

n = indeks yang digunakan untuk mengidentifikasi mode getaran ω_n = frekuensi dari mode alami

γ = m

M (rasio massa)

q₁ = Perpindahan relatif struktur utama terhadap isolator.

q₂ = Perpindahan relatif isolator terhadap tanah.

L₁ = Faktor gaya gempa pada struktur utama.

L₂ = Faktor gaya gempa pada isolator dasar.

A = luas rubber

vii

σ_pb = tegangan geser lead, γ = regangan geser

C_kd = faktor koreksi kekakuan pasca hasil C_Qd = faktor koreksi kekuatan karakteristik

Ar = luas rubber Ap = luas lead,

H = ketebalan rubber

β_I = rasio kekakuan awal pasca luluh

viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pulau Sumatera merupakan salah satu wilayah tektonik aktif di dunia.

Menurut kementrian ESDM (2016), 6 dari 25 wilayah rawan gempa di Indonesia berada di Pulau Sumatera diantaranya yaitu Aceh, Jambi, Bengkulu, Lampung, Sumatera Barat, dan Sumatera Utara. Tingginya risiko gempa di pulau Sumatera dipengaruhi oleh kondisi geografis wilayahnya, dimana sepanjang wilayah pulau Sumatera dilalui oleh sesar aktif, jalur gunung berapi, dan zona subduksi. Gempa dengan kekuatan besar yang terjadi dapat mengakibatkan runtuhnya bangunan yang menimbulkan korban jiwa, oleh karena itu bangunan umum yang digunanakan oleh orang banyak haruslah tahan terhadap gempa (Salsabila and Mulyani, 2024).

Menurut (hafid, 2019) Kerusakan bangunan akibat gempa secara konvensional dicegah dengan memperkuat struktur bangunan agar mampu menahan gaya gempa yang bekerja padanya. Namun, hasilnya sering kali kurang memuaskan karena kerusakan elemen struktural maupun non-struktural umumnya disebabkan oleh perbedaan simpangan antar tingkat (interstory drift). Untuk mengurangi interstory drift, bangunan dapat diperkuat dalam arah lateral. Namun, tindakan ini akan meningkatkan gaya gempa yang bekerja pada bangunan. Salah satu teknologi gedung tahan gempa adalah dengan menggunakan base isolator.

Menurut (Wesli et al., 2017) penggunaan base isolator dapat meredam gaya gempa dan memperkecil gaya dalam yang bekerja pada struktur dan pondasi.

Prinsip dasar base isolation adalah memisahkan struktur bangunan dari tanah sehingga ketika gempa terjadi, tanah tetap bergerak namun struktur bangunan tetap mempertahankan posisinya (Arifin et al., 2019). Sistem isolasi dasar atau base isolator merupakan suatu inovasi dalam perkembangan teknologi pada bidang perancangan bangunan tahan gempa. Dua sistem isolasi dasar yang sering digunakan pada bangunan gedung adalah High Damping Rubber Bearing (HDRB)

1

dan Lead Rubber Bearing (LRB). Kedua jenis sistem isolasi dasar ini memeliki karaktersitik masing-masing (Fakrunnisa and Hayu, 2022).

Gedung Hotel Rajawali memiliki 8 lantai dengan total tinggi 25 meter, sehingga secara keseluruhan gedung ini cukup tinggi. Karena tinggi dan jumlah lantainya, gedung ini rentan terhadap gaya geser yang disebabkan oleh gempa. Hal ini bisa membuat bangunan mengalami deformasi yang berpotensi menyebabkan kerusakan serius. Apalagi lokasi gedung ini berada di pesisir pantai Lhoksmawe, yang dikenal sebagai daerah rawan gempa. Oleh karena itu, desain gedung ini sangat cocok menggunakan base isolator. Studi komparasi perilaku struktur pada gedung ini menjadi penting untuk mengetahui sejauh mana efektivitas penggunaan base isolator tipe HDRB dan LRB dalam mengurangi gaya geser dasar (base shear) yang timbul akibat gempa, dibandingkan dengan bangunan yang tidak menggunakan base isolator.

Gaya geser dasar adalah representasi atau penyederhanaan dari getaran gempa bumi yang bekerja pada dasar bangunan, yang kemudian digunakan sebagai gaya gempa rencana dalam perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung.

Gaya geser dasar ini akan didistribusikan secara vertikal sepanjang tinggi struktur sebagai gaya horizontal yang bekerja pada setiap tingkat bangunan. Penjumlahan gaya horizontal pada setiap tingkat disebut sebagai gaya geser tingkat. Gaya geser pada suatu tingkat akan menyebabkan terjadinya perpindahan dan simpangan pada tingkat tersebut (Ivan and Leo, 2019).

Penelitian ini bertujuan untuk melakukan analisis komparasi perilaku struktur pada Hotel Rajawali dengan base isolator tipe HDRB, LRB dan tanpa penggunaan base isolator. Hasil dari studi ini diharapkan dapat memberikan wawasan yang lebih dalam mengenai efektivitas base isolator dalam mengurangi beban gempa yang terjadi pada gedung, serta memberikan informasi penting bagi perencana dan pelaksana konstruksi dalam memilih metode terbaik untuk meningkatkan ketahanan gempa pada bangunan komersial di wilayah rawan gempa seperti Siantar. Selain itu, hasil penelitian ini juga dapat menjadi referensi bagi pengembangan standar desain bangunan tahan gempa di masa depan.

3

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penilitian ini adalah seberapa besar komparasi perilaku struktur yang bekerja terhadap penggunaan Base Isolator tipe High Damping Rubber Bearing (HDRB) Dan Lead Rubber Bearing (LRB).

1.3 Tujuan Penilitian

Tujuan khusus yang hendak di capai dalam penilitian ini adalah untuk mengetahui besarnya komparasi perilaku struktur yang bekerja terhadap penggunaan Base Isolator tipe High Damping Rubber Bearing (HDRB) Dan Lead Rubber Bearing (LRB).

1.4 Manfaat Penilitian

Manfaat yang dapat diperoleh dalam penilitian ini adalah dengan mengetahui besarnya komparasi perilaku struktur terhadap penggunaan Base Isolator tipe High Damping Rubber Bearing (HDRB) Dan Lead Rubber Bearing (LRB). Dapat bermanfaat bagi perencana struktur dengan mengetahui tingkat kekakuan struktur yang dapat menahan gaya lateral.

1.5 Ruang lingkup dan Batasan penilitian

Untuk mempermudah penyelesaian masalah dan menghindari penilitian yang terlalu luas sesuai dengan tujuan yang ingin di capai, maka diperlukan Batasan penilitian sebagai berikut:

1. Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Bertingkat berdasarkan peraturan SNI 1726:2019

2. Dikarenakan tidak memiliki data laporan struktur, maka data beban yang digunakan adalah beban yang disesuaikan dengan peraturan SNI 1727:2020, beban yang dihitung adalah beban mati tambahan, beban hidup, dan beban gempa.

3. Penilitian ini menggunakan metode analisis dinamik spektrum respon.

4. Penilitian ini tidak menghitung struktur bagian bawah.

1.6 Metode Penilitian

Metode penilitian yang digunakan pada penilitian ini di mulai dengan melakukan studi leteratur berdasarkan buku dan jurnal yang berhubungan dengan topik penilitian. Kemudian melakukan pengumpulan data berupa mutu material yang didapat dari shop drawing. Pengumpulan data dimensi elemen awal meliputi plat lantai, balok, kolom, dan tangga. Melakukan modeling struktur secara 3 dimensi pada software ETABS tanpa base isolator. Membuat beban statik yang meliputi beban mati, beban mati tambahan, dan beban hidup. Membuat beban gempa sesuai gaya lateral ekuivalen dan spektrum respons. Kemudian dilakukan run analysis struktur pada software ETABS. Setelah itu, direncanakan base isolator yang sesuai dan cocok untuk struktur Gedung pada penilitian ini. Dan apabila sudah cocok maka di lakukan pemodelan 2 gedung yaitu Model 1 High Damping Rubber Bearing (HDRB), dan model 2 Lead Rubber Bearing (LRB) yang sudah ditentukan.

Lalu setelah membuat pemodelan Gedung dengan menggunakan base isolator Langkah selanjutnya adalah dilakukan perbandingan Perilaku Struktur terhadap base isolator High Damping Rubber Bearing (HDRB) dan Lead Rubber Bearing (LRB).

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

2.1 Konsep Base Isolator

Menurut (Naeim dan Kelly, 1999) Prinsip dari base isolation adalah memisahkan antara struktur atas dengan struktur bawah gedung untuk menghindari kerusakan akibat gempa bumi. Analisis model base isolator didasarkan dengan model two-degree-of-freedom (2DOF), Dimana struktur bangunan disederhanakan menjadi dua massa utama yang dihubungkan oleh pegas dan peredam. Massa atas mewakili bagian utama bangunan (m), sedangkan massa bawah mewakili lantai dasar yang terhubung langsung dengan sistem isolasi (mb). Kekakuan dan redaman struktur diwakili oleh (ks,cs) dan kekauan dan redaman isolasi oleh (kb,cb.) Sedangkan (us) perpindahan struktur atas terhadap getaran tanah, (ub) perpindahan lantai dasar isolasi terhadapa tanah, dan ug adalaah perpindahan tanah (percepatan gempa).

Gambar 2. 1 Parameter untuk 2 DOF bangunan terisolasi

Perpindahan absolut isolator dan struktur utama saat gempa terjadi tanah bergerak dan isolator juga bergerak sebagai respons. Untuk memahami seberapa jauh isolator dan struktur melawan Gerakan tanah maka kita dapat melihat perpindahan relative terhadap tanah. Dapat dirumuskan pada persamaan di bawah ini.

5

v_b=u_b−u_g vs=u_s−u_b Keterangan :

u_b=¿ Perpindahan relatif isolator u_s=¿ Perpindahan relatif struktur atas

v_b=¿ Total Perpindahan isolator terhadap gempa v_s=¿ Total Perpindahan struktur utama terhadap gempa u_g=¿ Percepatan tanah akibat gempa

Persamaan gerak pada sistem isolasi seismik dengan dua derajat kebebasan (two-degree-of-freedom) menjelaskan interaksi antara massa struktur dan massa isolasi dalam merespons gempa. Perpindahan relatif dasar isolasi dan drift antar lantai digunakan untuk menganalisis respons sistem. Dengan mempertimbangkan gaya inersia, gaya redaman, kekakuan, serta percepatan tanah. Dengan menggunakan perpindahan relatif, respons struktur dapat dikendalikan sehingga mengurangi dampak gempa pada bangunan.

(

^m+mb

)

^{vb+¨ mvs+¨ c}bv_b+k_bv_b=−(˙ m+m_b) ¨u g …..……..(2.1)

mv b¨ +mv s¨ +c_sv˙_s+k_sv_s=−mu˙_g …………(2.2) Keterangan :

m=¿massa struktur utama m_b=¿ massa struktur terisolasi c_{b ,}c_s=¿ koefisien gaya redaman k_{b ,}k_s=¿ kekakuan

Sistem persamaan 2-DOF ini dapat dipecahkan secara langsung atau melalui dekomposisi modal yang sesuai dengan respons sistem terisolasi dan dapat digunakan untuk lebih memperinci model yang ada. Untuk menggabungkan mode frekuensi dan faktor partisispasi dari sistem. Persamaan dapat dituliskan dalam bentuk matrix.

M∗v+C∗v+K∗v=−M∗r∗u_g...(2.3) Dimana:

M^¿=

[

^{M mm m}

]

^K¿=

[

^{K0b K0s}

]

^v¿=

[

^vvbs

]

7

C^¿=

[

^{c0b c0s}

]

^r¿=

[

¹⁰

]

Keterangan :

M = massa struktur C = koefisien redaman K = kekakuan

v = perpindahan relatif

r = vektor pengaruh percepatan tanah terhadap gempa Dalam hal ini M=m+m_b

Jika kita mengasumsikan derajat besaran berikut sesuai dengan perkiraan, maka:

• Jika m_b<m , tetapi mempunyai derajat besaran yang sama maka secara matematis dapat dirumuskan perbandingan antara frekuensi kekakuan karakteristik dinamis struktur dan isolator sebagai berikut:

ω_s=(K_s/m)^1/2>ω_b=(K_b/M)^1/2 ...(2.4)

perameter untuk mengukur rasio antara frekuensi alami isolator dan struktur dapat didefinisikan

ε=(ω_b ω_s)

2

...(2.5) Pada desain sistem isolasi, diasumsikan bahwa ε memiliki nilai kecil (10²). Hal ini menunjukkan bahwa frekuensi alami isolasi jauh lebih rendah dibandingkan struktur, sehingga memungkinkan isolasi berfungsi dengan efektif.

• Faktor redaman untuk struktur dan sistem terisolasi adalah, β_s= c_s

2m ω_s ...(2.6) β_b= c_b

2m ω_b ...(2.7) Mempunyai derajat besaran yang sama terhadap ε

Mode alamiah ataupun pola getaran menggambarkan bagaimana sistem utama dan sistem isolasi berinteraksi secara dinamis saat merespons getaran atau gangguan. Mode alamiah sistem digambarkan menggunakan vektor mode (Φn),

yang merepresentasikan pola gerakan relatif antara struktur utama dan sistem isolasi. Yang terdapat pada persamaan yang di bawah ini.

Φⁿ=(Φ_bⁿ,Φ_sⁿ) ………(2.8)

Keterangan:

Φ_bⁿ = Pola gerakan relative sistem isolasi Φ_sⁿ = pola Gerakan relative struktur utama

n = indeks yang digunakan untuk mengidentifikasi mode getaran n = 1,2 diberikan oleh:

(

^−ωn2+ωb2

)

^Φbn+

(

^{−γ ωn2}

)

^Φns=0 ………(2.9)

(

^−ωn2

)

^Φbn+

(

^−ωn2+ω2s

)

^Φsn=0 ………..……(2.10)

Persamaan ini adalah sistem persamaan penting yang memberikan informasi tentang frekuensi alami dan pola getaran alami. Nilai-nilai ini harus dicari untuk memahami bagaimana sistem akan merespons gangguan terhadap gempa.

Keterangan :

ω_n = frekuensi dari mode alami γ = m

M (rasio massa)

Persamaan karakteristik untuk ^ωn adalah:

(1−γ)ω_n⁴−

(

^ωb2+ω2s

)

^{ωn2+ω2bω2s=0} ...(2.11)

Dua akar persamaan terkecil ini akan dihasilkan oleh ω_b, yang menunjukkan frekwensi isolasi yang bergeser dan akar tertinggi oleh ω_s, yang menunjukkan frekwensi struktural yang dimodifikasi oleh keberadaan sistem isolasi. Akar yang eksak diberikan oleh:

{

^ωω2212

}

^=2(11−γ)

{

^{(ω2s+ωb2)±}

[

^{(ωs2+ωb2)2−4(1−γ)ωs2ωb2}

]

¹²

}

...(2.12) Jika diperhitungkan b<< s, akar persamaan dapat dituliskan kembali : (ω²_s+ω_b²)²

[

^{1+4γ(ωω2s−b2ωωs2b2)}

]

...(2.13)

9

Bila dilakukan ekspansi seri binomial untuk memperoleh derajat yang sama dengan ε menghasilkan

ω₁²=ω_b²=ωb

2

(

^{1−γωωb22s}

)

...(2.14) ω₂²=ω_s²= ω_s²

1−γ

(

^{1−γ ωωb2s2}

)

...(2.15) Pada banyak kasus cukup akurat untuk mengambil ω_{b ,}ω_{s ,} ω suku pertama saja, sehingga:

ω^¿_b=ω_{b ,} ω^¿_s= ω_s

(1−γ)^1/2 ...(2.16) Ini menunjukkan bahwa frekwensi isolasi hanya berubah sedikit disebabkan fleksibilitas pada struktur, dengan derajat ε ,sedangkan frekwensi struktur meningkat cukup signifikan oleh keberadaan massa base isolator. Pemisahaan antara frekwensi isolasi dan frekwensi struktur fixed-base/konvensional meningkat oleh kombinasi 2 elemen. Bentuk mode Φ¹ diberikan oleh

(ω_b^¿2+ω_b²)Φ_b¹+

(

^−γωb¿2

)

^Φs1=0 ...(2.17) atau

−ω_b^¿2Φ_b¹+(ω_b^¿2+ω_b²)Φ_s¹=0 ...(2.18) Dan jika mengabaikan suku dari derajat ε dan mengambil Φ¹_b=1,maka diperoleh Φ¹ ¿

{

^1ε

}

...(2.19) Untuk menyamakan derajat dari ε, maka diproleh

Φ² ¿

{ [

^{1−(1γ1−γ)ϵ}

] }

...(2.20)

Gambar 2. 2 Mode shape 2 DOF bangunan terisolasi

Dari mode getaran dapat dilihat struktur hampir kaku pada Φ¹, dimana Φ² meliputi deformasi pada struktur dan sistem terisolasi. Perpindahan atas dari struktur mempunyai derajat yang sama dengan perpindahan dasar, tetapi dalam arah yang berlawanan. Ketika 2 mode dari Φ¹ dan Φ² diproleh, perpindahan relatif, v_b da n v_s dapat ditulis sebgai berikut:

v_b=q₁Φ¹_b+q₂Φ²_b ...(2.21) v_s=q1Φ¹_s+q₂Φ_s² ...(2.22) Persamaan matriks (5) menjadi:

q₂+2ω^¿_bβ_b^¿q₁+ω_b^¿2q₁=−L₁u_g ...(2.23) q₁+2ω^¿_sβ^¿_sq₂+ω^¿_b²q₂=−L₂u_g ...(2.24) Keterangan :

q₁ = Perpindahan relatif struktur utama terhadap isolator.

q₂ = Perpindahan relatif isolator terhadap tanah.

L₁ = Faktor gaya gempa pada struktur utama.

L₂ = Faktor gaya gempa pada isolator dasar.

Dimana redaman dari sistem secara implisist diasumsikan cukup rendah untuk menjamin sifat ortogonalitas mode. Faktor partisispasi, L₁ dan L₂ untuk 2 mode dapat dilihat pada persamaan ini

L_n= Φ^nTM∗r

Φ^nTM∗Φⁿ ...

..(2.25)

Perhitungan dari L₁meliputi perkalian matriks sebagai berikut:

L₁M₁=(1, ε)

[

^{M mm m}

] [

¹⁰

]

^=M+mε ...(2.26) dimana

11

M₁=(1, ε)

[

^{M mm m}

] [

^1ε

]

^{=M+2mε+m ε2} ...(2.27) Mempertahankan suku tingkat ε didapat

L₁=1−γε ...(2.28) Massa efektif pada mode pertama diberikan oleh

M₁^eff=(L₁M₁)²

M₁ ...(2.30) Memeiliki derajat yang sama

M₁^eff=M

[

^{1−γ(1−γ)ε2}

]

...(2.31) Atau terhadap derajat ε , M₁^eff≈ M .perhitungan yang sama untuk L₂ diberikan sebagai berikut

L₂M₂=M+ma ...(2.32) dimana

M₂=M_2ma+a²m ...(2.33) a=−1

γ

[

^{1−(1−γ)ε}

]

...(2.34) γ=m

M ...(2.35)

Jadi:

M₂=M(1−γ)

[

^{1−2(1−γ)ε}

]

γ ...(2.36) L₂M₂=M(1−γ)ε

Dimana

L₂=γε ...(2.37)

Bersama dengan pergeseran dalam frekwensi, hasil ini menunjukkan mengapa sistem isolasi adalah efektif. Faktor partisipasi untuk mode kedua ^L2 , dimana meliputi deformasi struktur dan dengan derajat ε adalah sangat kecil bila frekwensi awal ( ω_b, ω_s ) adalah terpisah dengan baik.

Ketika frekwensi mode kedua bergeser menjadi lebih besar daripada frekwensi dasar yang terjepit, ini akan membawa struktur terisolasi keluar dari rentang gerakan gempa kuat jika masukan gempa mempunyai percepatan spektrum

dominan pada frekwensi struktur awal. Terlebih lagi faktor partisipasi untuk mode kedua adalah sangat kecil, mode ini hampir ortogonal terhadap karakteristik masukan gempa oleh r∗u_g,sebagai Φ¹ dan r^¿ hanya berbeda oleh ε,.

Contoh:

Φ^1T=[^{1 ε}] ^{dan r¿T}=[^{1 0}] ^{jadi r¿}=Φ¹ Dengan ortogonalitas

Φ^nTM Φ¹=0 untuk ^{n ≠1}

Menunjukkan bahwa Φ^nTM r^¿=0

Karena itu, bahkan jika gempa benar-benar mempunyai energi pada frekuwensi mode kedua, pergerakan tanah tidak akan ditransfer ke dalam struktur.

Sistem isolasi seismik bekerja tidak menyerap energi, melainkan mengelakkan energi melalui sifat ortogonalitas ini.

2.2 Partisispasi Massa

Berdasarkan SNI 1726:2019, analisis terhadap partisipasi massa dilakukan dengan menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar 100% dari massa struktur. Ketentuan partisipasi massa untuk ragam satu badan kaku (single rigid body) dengan periode 0,05 detik diizinkan untuk mengambil semua ragam dengan periode di bawah 0,05 detik.

2.3 Gaya Geser Dasar

Berdasarkan SNI 1726:2019, gaya geser dasar adalah gaya lateral atau geser desain total yang terjadi pada tingkat dasar. Gaya geser dasar seismik dalam arah yang ditetapkan harus sesuai dengan persamaan sebagai berikut:

𝑉 = 𝐶𝑠𝑊 ……….………...

(2.38) Keterangan :

Cs = koefisien respons seismik yang ditentukan W = berat seismik efektif

Untuk nilai koefisien respons seismik (Cs) ditentukan sesuai dengan persamaan sebagai berikut:

13

C_s = S_DS (R

I_e)……….………...…...(2.39) Keterangan :

SDS = parameter percepatan respons spektral desain periode pendek R = koefisien modifikasi respons

Ie = faktor keutamaan gempa

2.4 Simpangan Antar Tingkat

Berdasarkan SNI 1726:2019, simpangan antar tingkat (∆) dihitung sebagai perbedaan simpangan pada pusat massa di atas dan di bawah tingkat. Simpangan pusat massa di tingkat -x (δx) harus ditentukan sesuai dengan persamaan sebagai berikut:

δx = C_dδ_xe

I_e

………..(2.40) Keterangan :

Cd = faktor pembesaran simpangan lateral

δxe = simpangan di tingkat-x yang ditentukan dengan elastik Ie = faktor keutamaan gempa

Simpangan antar tingkat (∆) tidak boleh melebihi simpangan antar tingkat izin (∆a) seperti yang ditunjukan pada Tabel 2.11 sebagai berikut:

Tabel 2. 1 Simpangan antar tingkat izin, ∆a

Struktur Kategori risiko

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 tingkat

0,025h_sx^c

0,020h_sx 0,015h_sx

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

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

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

Sumber: SNI 1726:2019

2.5 Desain Base Isolator

Berdasarkan SNI 1726:2019, Dalam mendesain base isolator, terlebih dahulu dicari perpindahan maksimum, sebagai control batas simpangan.

D_M=g x SM₁x T_M

4x π²x BM ………..………(2.41)

Keterangan :

SM1 = parameter percepatan spectral gempa maksimum periode 1 detik T_M = Periode target,

B_M = koefisien redaman.

Spesifikasi masing-masing base isolator didapatkan dari katalog bridgestone 2022, dengan mencari desain properties yang akan dimasukkan dalam analisis ETABS. Desain properties LRB dan HDRB tergantung pada regangan gesesr yang digunakan.

2.5.1 High damping rubber bearing (HDRB)

Menurut (Cahyani and Sitanggang, 2021a) High damping rubber bearings merupakan salah satu isolasi dasar jenis Laminated rubber bearings yang terbuat dari gabungan karet dengan nilai rasio rendaman yang lebih besar. High-damping rubber bearing mempunyai nilai kekakuan awal yang besar sehingga mampu menopang gaya angin serta gempa yang ringan tanpa merubah bentuk secara signifikan. Dengan semakin besarnya getaran gempa maka perubahan lateral akan meningkat dan modulus geser yang berasal dari rubber akan mengecil sehingga menjadikan sistem isolasi dasar yang efektif (cukup elastis untuk memperpanjang waktu struktur saat gempa terjadi). Pada nilai regangan geser 250 hingga 300%, kekakuan horizontal akan meningkat kembali akibat pengaruh efek pengerasan.

15

Gambar 2. 3 High Damping Rubber Bearing Sumber : katalog bridgestone, 2022

Adapun persamaan desain properties sepeti pada jenis base isolator high damping rubber bearing sebagai berikut:

 Kekakuan efektif (keff) keff=G x A

H ………..(2.42)

 Kekakuan pasca-hasil (k2)

k2=keff(1−u) ………..(2.43)

 Kekakuan awal (k1)

k1=10x k2 ………..(2.44)

 Karakteristik kekakuan (Qd)

Qd=u x keff x H ………..(2.45)

 Perpindahan hasil (Dy)

Dy ¿ Qd

(k2x10)−k2 ………..(2.46)

 Kekuatan hasil (fy)

Fy ¿Qd+k2x Dy ………..(2.47)

 Redaman efektif (β_eff)

(β_eff)(y)=0,240x(0,2902y³ – 0,1804y² + 0,2364y + 0,9150) ..(2.48) Keterangan :

G = modulus geser A = luas rubber H = ketebalan rubber

U = kekuatan geser maksimum.

2.5.2 Lead rubber bearing (LRB)

Base isolator tipe lead rubber bearing (LRB) adalah alat anti seismic yang terdiri dari karet yang memiliki lapisan serta dikombinasikan dengan pelat baja pada atas dan bawahnya, serta pada tengah LRB terdapat lead (perunggu). Cara kerja dari LRB direncanakan dapat menahan Gerakan gempa dari semua arah horizontal. Desain dari LRB sendiri berbentuk tabung dengan bahn utama terbuat dari karet serta diapit oleh lapisan baja pada atas dan bawahnya. Pelat baja ini difungsikan untuk menopang beban aksal dari bangunan. Lead (perunggu) yang terletak ditengah LRB di fungsikan untuk menyerap energi sehingga dapat mereduksi gempa (Palupi et al., 2023).

Gambar 2. 4 Lead Rubber Bearing Sumber : katalog bridgestone, 2022

Adapun persamaan desain properties sepeti pada jenis base isolator Lead Rubber Bearing sebagai berikut:

 Kekakuan lead/timbal (Kp) Kp=∝p x Ap

H ………..(2.49)

 Kekakuan rubber/ karet (Kr) Kr=G x Ar

H ………..(2.50)

 Kekakuan pasca hasil (Kd)

K2=Kd=Ckdx(Kr+Kp) ………..(2.51)

 Kekakuan awal (K1)

K1=β_Ix K2 ………..(2.52)

 Karakteristik kekakuan (Qd)

17

Qd=C_Qdx σ_pbx A_p ………..(2.53)

 Perpindahan hasil (Dy)

Dy= Qd

(k2x10)−k2

………..(2.54)

 Kekuatan hasil (fy)

Fy=Qd+k2x Dy ………..(2.55)

 Kekakuan efektif (keff) Keef= Qd

y x H+k2 ………..(2.56)

 Redaman efektif (β_eef)

β_eef=2 π x

(y x H− Qd 12kd) Keef x(y x H)²

………..(2.57) Keterangan :

G = modulus geser karet

∝p = modulus geser lead σ_pb = tegangan geser lead, γ = regangan geser

C_kd = faktor koreksi kekakuan pasca hasil C_Qd = faktor koreksi kekuatan karakteristik

Ar = luas rubber Ap = luas lead,

H = ketebalan rubber

β_I = rasio kekakuan awal pasca luluh

3.1 Tahapan Pelaksaan Peniltian

Tahap atau alur pelaksanaan penilitian alur pelaksanaan penilitian pada Gambar 3.1.

18 Studi Literatur

Pengumpulan Data

Pemodelan Struktur

Pembebanan

Base isolator tipe High Damping Rubber Bearing

(HDRB)

Base isolator tipe Lead Rubber Bearing (LRB) Fixed Base

Run Analiysis

A A

Mulai

19

Gambar 3. 1 Bagan Alur Penilitian

Dari gambar 3.1, tahapan alur penilitian meliputi persiapan dengan studi literatur berdasarkan jurnal dan buku. Kemudian membuat data perencanaan berdasarkan data yang telah didapatkan berupa data mutu material beton dan baja, dan data dimensi elemen awal plat lantai, balok, kolom, dan tangga, selanjutnya modeling struktur 3D untuk model fixbase, lalu membuat data beban statik berdasarkan SNI yaitu beban mati, beban mati tambahan, dan beban hidup.

Selanjutnya membuat data beban gempa yaitu gaya lateral ekivalen dan spektrum respons. Kemudian run analysis untuk pengecekan perilaku struktur yaitu waktu getar alami/periode fundamental, partisipasi massa, dan gaya geser dasar.

Selanjutnya membuat data properties base isolator dan menyesuaikan pada katalog bridgestone 2022, kemudian input base isolator pada model pada masing-masing

A

Hasil dan pembahasan

Kesimpulan A

Selesai

1. partisipasi Massa 2. Gaya Geser Dasar 3. Simpangan Antar

Lantai

base isolator, selanjutnya run analiysis ulang terhadap masing masing model base isolator, kemudian melakukan komparasi perilaku struktur, terhadap waktu getar alami/periode fundamental, partisipasi massa, gaya geser dasar.

3.2 Lokasi Penilitian

Dalam penilitian ini, lokasi yang dipilih berada di JL. Sukaramai, Kecamatan Banda Sakti, Kota Lhokseumawe, Provinsi Nanggroe Aceh Darussalam. Lokasi tersebut merupakan salah satu wilayah yang memiliki gaya gempa tinggi dan struktur bangunan termasuk sistem ganda dengan rangka pemikul momen khusus.

Untuk lokasi penilitian lebih tepatnya diperlihatkan pada gambar 3.2.

Gambar 3. 2 Lokasi Penilitian Sumber : Google Maps

3.3 Pengumpulan Data

Dalam Analisa diperlakukan sejumlah input data untuk struktur yang digunakan pada gedung sebagai berikut :

1. Data material properties

- Sistem struktur : SRPMK

- Fungsi bangunan : Hotel

- Jenis tulangan lentur (fy) : BJTS 420A - Jenis tulangan gesesr (fy) : BJTS 280

- Jenis tanah : Tanah sedang

- Mutu beton : f’c 25 Mpa

- Tinggi Lantai 1 : 3,50 meter

- Tinggi Lantai Mezzanine : 3,25 meter

- Tinggi lantai 2-7 : 3,80 meter

21

2. Data elemen struktur

Data elemen kolom yang digunakan pada penilitian ini berdasarkan data shop drawing diperlihatkan pada table 3.1

Tabel 3. 1 Data elemen kolom

Kolom Dimensi

(mm)

Kolom K1A 700 x 700

Kolom K1B 700 x 700

Kolom K1C 700 x 700

Kolom K1D 700 x 700

Kolom K2 60 x 60

Data elemen balok yang digunakan pada penilitian ini berdasarkan data shop drawing diperlihatkan pada table 3.2.

Tabel 3. 2 Data elemen balok

Balok Dimensi

(mm)

Balok B1 300 x 700

Balok B2 250 x 600

Balok B3 350 x 700

Balok B4 400 x 800

Data elemen plat lantai yang digunakan pada penilitian ini berdasarkan data shop drawing diperlihatkan pada table 3.3.

Tabel 3. 3 Data elemen plat lantai

Plat Lantai Tebal

(mm)

PL Utama 150

3. Geometri model

Data geometri bangunan yang digunakan pada penilitian ini bisa dilihat pada Gambar 3.3 samapai Gambar 3.6

Gambar 3. 3 Potongan melintang Sumber : PT. Surya Indah

Gambar 3. 4 Potongan memanjang Sumber : PT. Surya Indah

23

3.4 Analisis Dan Pengolahan Data

Analisis serta pengolahan data yang di lakukan sesuai dengan refrensi yang diambil dalam penilitian ini. Selanjutnya dapat dilakukan proses desain dan analisis terhadap struktur.

3.4.1 Modeling struktur 3D

Pemodelan struktur 3D pada software ETABS yang dilakukan terhadap data yang akan di analisis dengan meng-input mutu material yag digunakan seperti mutu beton dn mutu besi pada material properties. Meng-input dimensi balok dan kolom pada Frame Section. Kemudian dapat dilakukan desain gedung berdasarkan geometri dari shop drawing.

3.4.2 Pembebanan

Mendefenisikan pada software beban-beban yang bekerja pada struktur, berupa beban mati, beban hidup dan beban mati tambahan. Pembebanan dilakukan sesuai dengan SNI 1727:2019 tentang Pembebanan Minimum Gedung dan Non Gedung.

3.4.3 Analisis struktur dan prilaku struktur

Analisis struktur yang dilakukan sesuai dengan ketentuan SNI 1726-2019.

Hal pertama dalam kontrol desain yang dilakukan pada struktur fixbase merupakan kontol dari partisipasi massa, simpang antar lantai dan base shear. Jika sudah terpenuhi, maka dapat dilakukan pada struktur base isolator untuk meninjau sesuai dengan SNI 1726-2019.

3.4.4 Penginputan base isolator

Setelah spesifikasi base isolator diperoleh dari katalog Bridgestone 2022 untuk jenis HDRB (High Damping Rubber Bearing) dan LRB (Lead Rubber Bearing), langkah selanjutnya adalah melakukan penginputan pada model struktur.

Base isolator ini diinputkan pada dasar bangunan untuk masing-masing model, yaitu model yang menggunakan HDRB dan model yang menggunakan LRB. Proses

penginputan ini dilakukan dengan menyesuaikan parameter teknis seperti kekakuan, redaman, dan kapasitas deformasi sesuai dengan spesifikasi dari masing- masing tipe isolator.

3.5. Penulusuran Penilitian Terdahulu

Kajian Pustaka dalam pembahasan ini pada dasarnya adalah untuk mendapatakan sebuah gambaran yang berhubungan dengan topik yang akan dibahas dengan penilitian sejenis yang pernah diteliti oleh peniliti-peniliti sebelumnya dan sebagai hasil perbandingan dari penelitian yang dilakukan.

Menurut (Wesli et al., 2017), penilitian dengan judul Studi Komparasi Base Shear Pada Gedung Menggunakan Base Isolator Dan Non Base Isolator menggunakan analisis statik ekuivalen dan analisis spektrum respon, Berdasarkan hasil penelitian ini, penggunaan base isolator dapat mereduksi gaya geser arah x hingga 40% dan arah y hingga 39%. Selain itu, penggunaan base isolator juga dapat memperpanjang waktu getar alami struktur bangunan hingga dua kali lipat.

Penelitian dimulai dengan studi literatur yang dilanjutkan dengan pemodelan struktur menggunakan program ETABS 2016. Data yang digunakan adalah data respon spektrum kota Banda Aceh berupa percepatan gerakan tanah akibat gempa.

Struktur yang dimodelkan adalah model struktur portal tiga dimensi sepuluh tingkat, terdiri atas model fixed base SRPMK dan SRPMK dengan base isolator.

Dilakukan analisis gaya gempa menggunakan metode Analisis Respon Spektrum untuk mengetahui nilai yang diperlukan seperti base shear, waktu getar alami, displacement, dan interstory drift. Dan semua hasil analisis dicek kembali sesuai dengan batasan yang telah disyaratkan pada SNI 03-1726-2012.

Tabel 3. 4 Penilitian terdahulu

No Judul Penilitian Metode penilitian Hasil

1 Studi Komparasi Base Shear Pada Gedung Menggunakan Base Isolator Dan Non Base Isolator (Wesli et al., 2017)

 Statik ekuivalen

 Spektrum respons

penggunaan base isolator pada gedung dapat mengurangi gaya geser dasar (base shear) hingga 40% pada arah x dan 39% pada arah y dibandingkan dengan

25

No Judul Penilitian Metode penilitian Hasil

Gedung yang menggunakan struktur fixed base.

2 Analisis Perbandingan Respon Struktur Base Isolator Tipe High Damping Rubber Bearing (Hdrb) Dan Lead Rubber Bearing (Lrb), (Salsabila and Mulyani, 2024)

 Statik ekuivalen

 Spektrum respons

Penggunaan base isolator dapat mereduksi nilai simpangan antar lantai sebesar 30% hingga 51% dan gaya geser dasar sebesar 63% hingga 67%.

3 Studi perbandingan gedung dengan iregularitas horizontal menggunakan base isolation dan fixed base(Arifin et al., 2019)

 analisis respons spektrum

 analisis riwayat waktu

penggunaan base isolation mengurangi gaya geser dasar sebesar 29.47% pada arah x dan 29.19% pada arah y. Selain itu, base isolation meningkatkan kinerja kolom dengan optimasi dimensi dan tulangan longitudinal, serta menunjukkan tingkat kinerja struktur yang lebih baik (immediate occupancy) dibandingkan dengan fixed base (life safety) saat diuji dengan rekaman gempa.

4 Analisis Kinerja High Damping Rubber Bearing dan Lead Rubber Bearing pada

Bangunan Beton

Bertulang(Fakrunnisa and Hayu, 2022)

 analisis respons spektrum

Studi ini membandingkan struktur dengan basis tetap dan yang menggunakan HDRB dan LRB di bangunan sekolah 8 lantai di Yogyakarta. Hasil menunjukkan bahwa LRB meningkatkan perpindahan sebesar 43.97% dan HDRB sebesar 55.465% di arah y, namun keduanya mengurangi gaya aksial dan geser dibandingkan struktur basis tetap. HDRB lebih efektif dalam mengurangi gaya geser dan drift

No Judul Penilitian Metode penilitian Hasil

antar-lantai, meskipun meningkatkan perpindahan keseluruhan. HDRB dianggap lebih aman karena drift antar- lantai yang lebih rendah dibandingkan LRB.

5 Efek Penggunaan Base Isolator Terhadap Periode Natural Bangunan Gedung Bertingkat Yang Tereksitasi Oleh Gempa (Cahyani and Sitanggang, 2021)

• analisis riwayat waktu

Hasil penelitian ini didapatkan periode Natural bangunan dengan Base Isolasor dalam bentuk 3D meningkat 1.59 kali untuk arah X dan 1.63 kali untuk arah Y. Dan efeknya terjadi penurunan pada perpindahan struktur terhadap periode sebesar 66%, 46%, dan 41%

berdasarkan ketiga rekaman gempa

6 Perbandingan Kinerja Seismik pada Gedung Baja Bertingkat dengan Pondasi Tetap dan Pondasi Isolasi.(Win and Htun, 2017)

• analisis respons spektrum

• analisis riwayat waktu.

Isolasi dasar mengurangi gaya geser dasar hingga 425 kip dan simpangan antar lantai lebih dari 40%. Percepatan lantai berkurang hingga 98%, sementara periode struktural meningkat, meredam dampak gempa.

7 Mengurangi Perpindahan Lateral Isolator Dasar Akibat Gempa Medan Dekat Dengan Menggunakan Struktur Pendukung Kaku Yang Dilengkapi Peredam Viskos Bersilang. (Jouneghani et al., 2021)

• analisis riwayat waktu

Perpindahan lateral sistem isolasi dasar dapat dikurangi hingga 87% untuk bangunan bertingkat rendah dan 77%

untuk bangunan bertingkat tinggi ketika menggunakan peredam viskos bersilang pada struktur pendukung kaku

8 Respons Struktur Terisolasi Dengan Bantalan Karet- Timbal.(Salic et al., 2008)

• analisis riwayat waktu

penggunaan isolasi seismik dengan bantalan karet-timbal (LRB) secara signifikan

27

No Judul Penilitian Metode penilitian Hasil

meningkatkan periode fundamental bangunan, mengurangi gaya geser dasar, pergeseran antar lantai, dan percepatan lantai, sambil meningkatkan perpindahan keseluruhan.

9 Penelitian tentang Kinerja Isolasi Bantalan Karet Peredam Tinggi Melalui Uji Meja Getar dan Analisis. (Kim and Oh, 2016)

• analisis respons spektrum

bantalan karet peredam tinggi (HDRB) dapat meningkatkan kinerja seismik struktur dengan mengurangi energi selama gempa kuat dan lemah.

10 Studi Perbandingan untuk Kinerja Seismik Struktur Rangka Beton Bertulang dengan Isolasi Dasar dan Dasar Tetap. (Dhawade, 2014)

• analisis respons spektrum

struktur dengan isolasi dasar, khususnya yang menggunakan High Damping Rubber Bearings (HDRB), secara signifikan mengurangi beban lateral, perpindahan lantai, drift lantai, dan momen guling selama gempa. Struktur dengan isolasi dasar menunjukkan kinerja yang lebih efisien di daerah rawan gempa dibandingkan dengan struktur dengan dasar tetap.

DAFTAR PUSTAKA

Arifin, M., Fransisca, L., Sagara, A., 2019. Studi perbandingan gedung dengan iregularitas horizontal menggunakan base isolation dan fixed base. Jurnal Manajemen Aset Infrastruktur & Fasilitas 3.

Cahyani, R.O., Sitanggang, A.N., 2021a. Efek Penggunaan Base Isolator Terhadap Periode Natural Bangunan Gedung Bertingkat Yang Tereksitasi Oleh Gempa. Journal of Civil Engineering and Planning (JCEP) 2, 162–171..

Dhawade, S.M., 2014. Comparative study for seismic performance of base isolated

& fixed based RC frame structure. International Journal of civil engineering research 5, 183–190.

Fakrunnisa, I., Hayu, G., 2022a. Analisis Kinerja High Damping Rubber Bearing dan Lead Rubber Bearing pada Bangunan Beton Bertulang. Jurnal Rekayasa Sipil dan Lingkungan 5, 48. https://doi.org/10.19184/jrsl.v5i1.23527 hafid, H.Y., 2019. Analisis perbandingan struktur gedung fixed base dan struktur

gedung menggunakan base isolator dengan metode pushover (studi kasus:

apatemen dino park). Universitas jember.

Ivan, L., Leo, E., 2019. Analisis Dinamik Perilaku Gedung Dengan Ketidakberaturan Massa Pada Masing-Masing Tingkat Terhadap Beban Gempa. JMTS: Jurnal Mitra Teknik Sipil 245–254.

Jouneghani, K.T., Rohanimanesh, M.S., Hosseini, M., Raissi, M., 2021. Reducing the lateral displacement of lead rubber bearing isolators under the near field earthquakes by crosswise dissipaters connected to rigid support structure:

earthquake engineering. Stavební obzor-Civil Engineering Journal 30.

Kim, H.-S., Oh, J., 2016. A Study on Isolation Performance of High Damping Rubber Bearing Through Shaking Table Test and Analysis. Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society 17, 601–611.

https://doi.org/10.5762/KAIS.2016.17.5.601

Palupi, A.R., Zain, A.M., Setiawan, B., 2023. Desain Base Isolator Type Lead Rubber Bearing (LRB) pada Gedung Anutapura Medical Center (AMC) Rumah Sakit Anutapura Palu. Prosiding Seminar Nasional Teknik Sipil UMS 106–110.

Salic, R.B., Garevski, M.A., Milutinovic, Z.V., 2008. Response of lead-rubber bearing isolated structure, in: 14th World Conference on Earthquake Engineering.

Salsabila, D.P.S., Mulyani, R., 2024. Analisis Perbandingan Respon Struktur Base Isolator Tipe High Damping Rubber Bearing (Hdrb) Dan Lead Rubber Bearing (Lrb). Abstract Of Undergraduate Research, Faculty Of Civil And Planning Engineering, Bung Hatta University 1.

Wesli, W., Chandra, Y., Akbar, S.J., 2017. Studi Komparasi Base Shear Pada Gedung Menggunakan Base Isolator Dan Non Base Isolator. Teras Jurnal:

Jurnal Teknik Sipil 7, 235–244.

Win, N.N., Htun, Z.M., 2017. Seismic Performance Comparison of Fixed Base and Isolated Base Steel Multi-Storey Building. American Scientific Research

28

Journal for Engineering, Technology, and Sciences (ASRJETS) 29, 348–

370.

SNI 1726:2019 Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung, 2019. Jakarta.

SNI 1727:2020 Beban Minimum Untuk Perencanaan Bangunan Gedung dan Struktur Lain. Jakarta

Katalog Brigestone, “Seismic Isolation Product Line-up” Infrastructure Products Infrastructure Products Business Development Department, Japan, 2022.

LAMPIRAN A PERHITUNGAN

A.1 Beban Statik

Beban statik yang digunakan dalam penelitian ini yaitu beban mati, beban mati tambahan, dan beban hidup

1. Beban mati

Beban mati terdiri dari beban sendiri elemen dan beban mati tambahan. Beban sendiri elemen akan dihitung otomatis oleh software ETABS, sedangkan beban mati tambahan yang digunakan berdasarkan PPPURG 1989

a Beban mati tambahan lantai 4-1

- Pasir (1 cm) = 0,01 x 1600 kg/m³ = 0,16 KN/m³ - Spesi (3 cm) = 0,03 x 2100 kg/ m³ = 0,63 KN/m³ - Keramik = 24 Kg/m³ = 0,24 KN/m² - Plafon = 18 Kg/m³ = 0,18 KN/m²

- ME = 25 Kg/m³ = 0,25 KN/m²

∆ = 1,46 KN/m² b Beban mati tambahan lantai atap

- Plafon = 18 Kg/m³ = 0,18 KN/m²

- ME = 25 Kg/m³ = 0,25 KN/m²

∆ = 1,46 KN/m²

c Beban mati tambahan balok

- Dinding pasangan ½ bata = 250 Kg/m³= 2,50 KN/m² - Dinding Partisi = 20 Kg/m³ = 0,20 KN/m²

∆ = 2,70 KN/m²

2. Beban hidup plat lantai

Beban hidup yang digunakan dalam petrencanaan gedung tidak boleh kurang dari beban minimum yang di tetapkan. Beban hidup yang digunakan

berdasarkan SNI 1727:2020

30

a. Beban hidup 1-3

- Ruang publik“ dan koridor yang melayani mereka = 4,79 KN/m² b. Beban hidup lantai 4

- Tempat menonton baikterbuka atau tertutup = 4,79 KN/m² - Stadium dan tribun dengan tempat duduk tetap = 4,79 KN/m² a. Beban lantai mazanine

- Area parkir = 5,0 KN/m²

A.1 Beban Gempa a. Gaya lateral ekuivalen

Standar perencanaan beban gempa dilakukan sesuai dengan persyaratan pada SNI 1726:2019.

- Data perencanaan tanah

Diambil dari website Desain Spektra Indonesia-RSA-kementrian PUPR pada https://rsa.ciptakarya.pu.go.id/2021/.

 Lokasi = Pematang Siantar

 Koordinat = -

- Penentuan nilai Ss dan S1

 Ss = 0,7781 g

 S1 = 0,3693 g

- Kategori risiko bangunan

 Gedung perkantoran = II

 Factor keutamaan gempa (Ie) = 1,00

- Klasifikasi situs

 Jenis tanah yang digunakan = tanah lunak

 Kelas situs = SE

- Koefisien situs

 Fa = 1,1888

 Fv = 1,9307

- Respon spectral percepatan

 SMS = 0,888 g

 SM1 = 0,748 g

- Spektrum respon percepatan desain

 SDS = 0,592 g

 SD1 = 0,498 g

- Kategori desain seismic

Penentuan nilai kategori desain seismic berdasarkan Tabel 2.6 dan Tabel 2.7 di dapatkan nilai KDS pematang siantar adalah E.

- Faktor redundansi

Berdasarkan SNI 1726:2019 pasal 7.3.4.2, faktor redundansi (ρ) dengan kategori resiko bangunan E adalah 1,3.

b. Gaya lateral ekuivalen

Setelah data koefisien beban gempa ditentukan, maka grafik respons spektrum dapat dibuat dengan tahapan:

- Menentukan nilai periode (T0, Ts, TL)

32

T0 = 0,2xSD1

SDS=0,2x0,4753

0,6166=0,169detik TS = SD1

SDS=0,4753

0,6166=0,847detik

TL = 20 detik ( periode panajang, diperlihatkan peta transisi periode panjang pada gambar 2,4 ).

- Menghitung nilai percepatan (Sa)

Nilai Sa dihitung menggunakan rumus pada persamaan 2.6 dan 2.7, sehingga grafik respons spektrum diperlihatkan pada gambar A.4.

Berdasarkan penjelasan diatas, nilai spektrum respons desain adalah sebagai berikut;

Untuk T0 ≤ T ≤ TS

Sa = SDS

Sa = 0,59 g

Analisis data respons spektral percepatan elastis dapat dilihat pada lampiran dan grafik respons spektral elastis dapat dilihat dibawah ini.

Tabel 6. 1 Hasil Perhitungan Respon Spektrum

T Sa Sa.(I/R)

0 0,237 0,030

0,168 0,592 0,074

0,842 0,592 0,074

1,000 0,499 0,062

1,500 0,332 0,042

2,000 0,249 0,031

2,500 0,199 0,025

3,000 0,166 0,021

3,500 0,142 0,018

4,000 0,125 0,016

4,500 0,111 0,014

5,000 0,100 0,012

5,500 0,091 0,011

6,000 0,083 0,010

0 1 2 3 4 5 6 7

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70

Periode (detik)

Spektral Percepatan

Gambar 6. 1 Grafik respons spektral desain elastis tanah lunak

Kategori desain seismik dinyatakan dalam huruf A hingga F seperti halnya kelas situs. Struktur dengan resiko gempa paling kecil dikategorikan ke dalam KDS A sedangkan struktur dengan tingkat resiko gempa tinggi dikategorikan ke dalam KDS F. untuk menentukan nila KDS ditentukan menggunakan nilai SDS, SD1 dan kategori resiko seperti pada table dibawah ini.

Tabel 6. 2 Kategori desain seismik berdasarkan SDS Nilai SDS

Kategori Resiko

I atau II atau III IV

SDS ≤ 0,167 A A

0,167 ≤ SDS < 0,33 B C

0,33 ≤ SDS < 0,50 C D

0,50 ≤ SDS D D

Tabel 6. 3 Kategori desain seismik berdasarkan SD1 Nilai SD1

Kategori Resiko

I atau II atau III IV

SD1< 0,067 A A

0,067 ≤ SD1<0,133 B C

0,133 ≤ SD1< 0,20 C D

0,20 ≤ SD1 D D

34

Berdasarkan penjelasan sub bab 2.7.7 penentuan nilai KDS menggunakan nilai SDS dan SD1 dengan penjelasan sebagai berikut;

Kategori resiko gedung (KRG) = IV

SDS = 0,592 g, KDS = D

SD1 = 0,499 g, KDS = D

Berdasarkan nilai SDS dan SD1, maka Kategori Sesain Seismik adalah D

Untuk menentukan Faktor Redundansi (ρ) Berdasarkan SNI 1726:2019 pasal 7.3.4.1 untuk daerah dengan KDS B dan C, maka nilai faktor redundansi digunakan

= 1 dan pasal 7.3.4.2 faktor redundansi untuk daerah KDS D, E dan F diizinkan digunakan = 1.3. dikarenakan nilai KDS adalah “D” maka nilai redundansi = 1.3.

Prodesur analisis beban Gempa Desain Berdasarkan SNI 1726:2019 tabel 16, prosedur analisis beban gempa desain yang digunakan sesuai ditentukan oleh nilai KDS dan Karakteristik struktur seperti pada table dibawah ini.

Tabel 6. 4 Prosedur analisis yang diizinkan

Kategori Desain Seismik

Karakteristik struktur

Analisis gaya lateral ekuivale

n pasal 7.8

Analisis spektrum

respons ragam pasal 7.9

Prosedur riwayat

respon seismik pasal 11

B , C

Bangunan dengan kategori resiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan ketinggian tidak melebihi 3 tingkat

I I I

Bangunan lainnya dengan kategori risiko I atau II, dengna ketinggian tidak melebihi 2 tingkat

I I I

semua struktur lainnya