52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user i KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN ANALISIS RIWAYAT WAKTU STUDI KASUS : GEDUNG HOTEL DI KUTA BALI Dynamic Response Study on Building Structure with Addition of Base Isolation Using Time History Analysis. SKRIPSI Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Disusun oleh : KRESNA NURDIANYOTO I 0107095 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012

DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

  • Upload
    lemien

  • View
    226

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT

DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN

ANALISIS RIWAYAT WAKTU

STUDI KASUS : GEDUNG HOTEL DI KUTA BALI

Dynamic Response Study on Building Structure with Addition of Base Isolation Using Time History Analysis.

SKRIPSI

Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh

Gelar Sarjana pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Disusun oleh :

KRESNA NURDIANYOTO I 0107095

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

Page 2: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Page 3: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Page 4: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Hasta La Siempre Victoria – Berjuanglah untuk meraih kemenangan yang abadi (Ernesto Lynch De Laserna Guevara)

Sebaik-baiknya manusia adalah manusia yang berguna untuk lingkungannya (Kresna Nurdianyoto)

Thanks to:

My Inspiration, God and its prophet Family - Dad (Pambudi), Mom (Siti N. Syamsiah), Indra Nurdianyoto, Ratri

Kurniasari and Uli Rizky Nareswari. My Pal Januar, Kurnia, Wahyu Tri, Ali, Arif, Aza, Lintang - Putri, all amanah boarding house persons (yoga, yanuar1 & 2, Ardan, Mastar, Logam, Aziz, Dodi, Kholiq, Idus, Dika). My Partner Khairiyah. Civil Engineer Lecturers of Sebelas Maret University. Indonesia.

Page 5: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

ABSTRAK

Kresna Nurdianyoto, 2012, KAJIAN RESPON DINAMIS PADA STRUKTUR GEDUNG DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN ANALISIS RIWAYAT WAKTU, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Indonesia merupakan negara yang rawan akan bencana gempa bumi. Tingginya intensitas gempa yang berskala besar terjadi menuntut perkembangan di bidang perencanaan struktur gedung. Kerusakan yang ditimbulkan gempa bumi di Indonesia tidaklah bias dianggap remeh, sudah banyak gedung-gedung yang ambruk dan rusak berat akibat gempa bumi. Perencanaan bangunan yang menganut kaidah SRPMK hanya menuntut struktur untuk sangat kaku dan mengakibatkan besarnya dimensi penampang dari suatu elemen struktur. Selain itu perencanaan gedung yang sudah menganut kaidah tersebut, tetap masih menghasilkan interstory drift yang tinggi. Berdasarkan keadaan tersebut maka perlu dilakukan suatu penambahan peredam getaran berupa isolasi dasar yang akan mengurangi interstory drift yang terjadi pada gedung normal. Sehingga penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh penambahan suatu isolasi dasar terhadap story displacement dan interstory drift, modus, periode dan frekuensi getaran yang terjadi akibat gaya gempa terhadap suatu struktur bangunan.

Penelitian ini menggunakan model gedung Hotel bertingkat yang berada di Kuta Bali. Bentuk model gedung yang bersifat tidak beratauran kemudian penelitian ini menggunakan analisis riwayat waktu dengan mengambil sampel akselerogram El Centro (1940), Northridge 1994, New Mexico (1980) dan Off Sanriku (2011). Penggunaan isolasi dasar yang digunakan sendiri yaitu tipe lead rubber bearing. Penghitungan analisis struktur menggunakan perangkat lunak ETABS v.9.50.

Hasil dari analisis struktur yang ada bahwa struktur dengan isolasi dasar menghasilkan periode sebesar 1,065 detik dan lebih besar 194 % daripada stuktur tanpa isolasi dasar yang hanya menghasilkan periode sebesar 0,548422 detik. Dari segi displacement, struktur dengan isolasi dasar memiliki maximum displacement sebesar 113,6059 yang lebih kecil daripada struktur tanpa isolasi dasar yang menghasilkan 120,0876 mm untuk gempa rencana El Centro. Penggunaan isolasi dasar sendiri pun mampu meningkatkan kenyamanaan penghuni gedung yang mana struktur tanpa isolasi dasar memiliki interstory drift yang lebih besar 172,48 % daripada struktur dengan isolasi dasar untuk gempa rencana El Centro.

Kata kunci : Isolasi Dasar, Kajian Respon Dinamis Gedung, Perancangan, Analisis Riwayat Waktu.

Page 6: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

ABSTRACT

Kresna Nurdianyoto, 2012, DYNAMIC RESPONSE STUDY ON BUILDING STRUCTURE WITH ADDITION OF BASE ISOLATION USING TIME HISTORY ANALYSIS, Bachelor Thesis, Civil Engineer Department of Enginer Faculty of Sebelas Maret University.

Indonesia is one of the most countries that vulnerable to earthquakes. The high intensity of the earthquake disasters requires developments in the field of structural design in every building. The damage that caused by earthquake cannot be underestimated, there is many buildings that collapsed and severely has a very bad condition that damaged by the earthquake. Planning buildings that adhere to the codes of SRPMK only create of the structure to be a rigid structure and resulting high magnitude of cross-sectional dimension from the structural elements. Also planning a building which has embraced these principles, it still produces a high story drift. Under these circumstances it is necessary to form a additional vibration damping by using base isolation as a damper which will reduce the story drift that occurs in normal buildings. So this study aims to determine how much influence does the addition of base isolation to the story displacement, story drift, mode, natural period and natural frequency of vibration caused by the earthquake forces on building structure.

This study uses a model-rise hotel building which located in Kuta-Bali. Form of a model building are not uniform, then this study using time history analysis by taking samples of acceleregram El Centro (1940), Northridge (1994), New Mexico (1980) and Off Sanriku (2011). The type of base isolation that using in this research is lead rubber bearing. Calculation of structural analysis using software ETABS v. 9.5.

Results of the analysis of existing structures that use base isolation as a dampergenerate vibration period of 1,065 seconds and 194 % greater than the existing structure without base isolation which only produces a period of 0,54822 second. In terms of displacement, the structure with base isolation has a maximum displacement of 113,6059 mm; smaller than the structure without base isolation that generates 120,0876 mm for El Centro acceleregram. Structure with base isolation is capable to increase the comfort of the occupants. The structure with base isolation has 172,48 % larger than structure without base isolation in interstory drift point as using El Centro acceleregram.

Keywords : Base Isolation, Dynamic Response Study at Building Structure, Design, Time History Analysis.

Page 7: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena dengan rahmat,

hidayah , serta karuniaNya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Kajian Respon Dinamis Struktur Gedung Bertingkat Dengan Penambahan Isolasi

Dasar Menggunakan Analisis Riwayat Waktu”.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta. Dengan adanya penulisan skripsi ini diharapkan dapat memberikan

wacana dan manfaat khususnya bagi penulis sendiri dan bagi orang lain

umumnya.

Atas bantuan dan kerjasama yang baik dari semua pihak hingga selesainya skripsi

ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Pimpinan serta staf fakultas dan jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Dosen pembimbing skripsi: Achmad Basuki, ST, MT dan Ir. Mukahar,

MSCE.

3. Dosen penguji Skripsi : Ir. Agus Supriyadi, MT dan Agus Setiya Budi, ST,

MT.

4. Pembimbing akademis: Dr. techn. Ir. Sholihin As’ad, MT.

5. Rekan-rekan Teknik Sipil angkatan 2007.

Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan sumbangan

pemikiran bagi pembaca, karena banyak kekurangan yang masih harus diperbaiki.

Kritik dan saran akan penulis terima untuk kesempurnaan tulisan ini.

Surakarta, Januari 2012

Penulis

Page 8: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

v

DAFTAR ISI

Halaman Judul ................................................................................................... i

Halaman Pengesahan ........................................................................................ ii

Halaman Persetujuan ......................................................................................... iii

Motto dan Persembahan .................................................................................... iv

Abstrak .............................................................................................................. v

Kata Pengantar .................................................................................................. vii

Daftar Isi ........................................................................................................... viii

Daftar Tabel ...................................................................................................... x

Daftar Gambar ................................................................................................... xii

BAB 1 PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .............................................................................. 2

1.2 Rumusan Masalah ......................................................................... 5

1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 6

1.4 Tujuan dan Manfaat ...................................................................... 6

BAB 2 LANDASAN TEORI ......................................................................... 8

2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................... 8

2.2 Dasar Teori .................................................................................... 9

2.2.1 Dinamika Struktur ................................................................ 9

2.2.2 Beban Gempa Bumi .............................................................. 10

2.2.3 Teknologi Isolasi Dasar ........................................................ 16

2.2.4 Prinsip Dasar Isolasi Dasar ................................................... 17

2.2.5 Jenis-Jenis Isolasi Dasar ....................................................... 17

2.2.6 Sistem Multi Degree of Freedom (MDOF) .......................... 22

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN ..................................................... 27

3.1 Metodologi Penelitian ................................................................... 27

3.2 Sampel Gempa .............................................................................. 27

3.2.1 Akselerogram Gempa El Centro ........................................... 27

3.2.2 Akselerogram Gempa Northridge ......................................... 28

Page 9: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vi

3.2.3 Akselerogram Gempa New Mexico ..................................... 28

3.2.4 Akselerogram Gempa Off Sanriku ....................................... 29

3.3 Sampel Struktur ............................................................................. 29

3.4 Sampel Isolasi Dasar ..................................................................... 30

3.5 Metode Analisis ............................................................................ 30

BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN ................................................... 32

4.1 Data Struktur ................................................................................. 32

4.2 Data Isolasi Dasar ......................................................................... 33

4.2.1 Penghitungan Pembebanan Gravitasi ................................... 34

4.2.2 Properties Isolasi Dasar ........................................................ 35

4.3 Analisis Riwayat Waktu ................................................................ 42

4.4 Analisis Data ................................................................................. 43

4.5 Pembahasan ................................................................................... 51

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 57

5.1 Kesimpulan ................................................................................... 57

5.2 Saran .............................................................................................. 58

Daftar Pustaka ................................................................................................... xix

Lampiran .......................................................................................................... xx

Page 10: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

vii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Peta hazard gempa Indonesia 2010 ............................................. 11

Tabel 2.2 Faktor amplifikasi untuk PGA (FPGA) ......................................... 13

Tabel 4.1 Dimensi struktur gedung hotel .................................................... 31

Tabel 4.2 Properties rubber yang digunakan.............................................. 33

Tabel 4.3 Momen inersia lantai bangunan .................................................. 35

Tabel 4.4 Koefisien situs Fa ........................................................................ 38

Tabel 4.5 Koefisien situs Fv ........................................................................ 38

Tabel 4.6 Hasil penghitungan respon spectra.............................................. 39

Tabel 4.7 Nilai perbandingan antara C, perpindahan maksimum dan

Periode ........................................................................................ 40

Tabel 4.8 Hasil penghitungan properties isolasi dasar ................................ 41

Tabel 4.9 Hasil penghitungan dimensi isolasi dasar ................................... 43

Tabel 4.10 Percepatan puncak modifikasi..................................................... 44

Tabel 4.11 Periode dan frekuensi getaran struktur dengan isolasi dasar ...... 45

Tabel 4.12 Periode dan frekuensi getaran struktur tanpa isolasi dasar ......... 46

Tabel 4.13 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa

rencana El Centro dan Northridge struktur dengan isolasi

dasar ............................................................................................ 47

Tabel 4.14 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa

rencana El Centro dan Off Sanriku struktur tanpa isolasi dasar . 47

Tabel 4.15 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa

rencana Northridge dan New Mexico struktur dengan isolasi

dasar ............................................................................................ 47

Tabel 4.16 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa

rencana Northridge dan New Mexico struktur tanpa isolasi

dasar ........................................................................................... 48

Tabel 4.17 Hasil story drift maksimum untuk struktur dengan isolasi dasar 48

Tabel 4.18 Hasil story drift maksimum untuk struktur tanpa isolasi dasar ... 48

Page 11: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

viii

Tabel 4.19 Perbandingan nilai periode getar terbesar antara struktur

dengan isolasi dasar dan struktur tanpa isolasi dasar .................. 51

Tabel 4.20 Perbandingan maximum story displacement ............................... 54

Tabel 4.21 Perbandingan maximum story drift ............................................. 54

Page 12: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Hotel Ambacang Padang yang ambruk akibat gempa ................ 2

Gambar 1.2 Intensitas gempa indonesia ......................................................... 2

Gambar 1.3 Perletakan isolasi dasar pada setiap kolom ................................. 3

Gambar 1.4 Bird view Hotel di Kuta Bali ....................................................... 4

Gambar 1.5 a. Tampak depan b. Tampak belakang, c. Tampak samping

kanan Tampak, d. Tampak samping kiri bangunan hotel. .......... 5

Gambar 2.1 Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) untuk

probabilitas terlampaui 10% dalam 100 tahun ............................ 12

Gambar 2.2 Peta lokasi gempa El-Centro di Lembah Imperial, California .... 14

Gambar 2.3 Kerusakan akibat gempa Northridge ........................................... 15

Gambar 2.4 Peta lokasi pusat gempa Off Sanriku ........................................... 16

Gambar 2.5 Perletakan isolasi dasar ............................................................... 18

Gambar 2.6 Komposisi lead rubber bearing .................................................. 19

Gambar 3.1 Grafik akselerogram gempa El-Centro ....................................... 28

Gambar 3.2 Grafik akselerogram gempa Northridge...................................... 28

Gambar 3.3 Grafik akselerogram gempa New Mexico .................................. 29

Gambar 3.4 Grafik akselerogram gempa Off Sanriku .................................... 29

Gambar 3.5 Denah struktur lantai dua ............................................................ 30

Gambar 3.6 Diagram alir penelitian ................................................................ 30

Gambar 4.1 Tampak barat gedung .................................................................. 31

Gambar 4.2 Peta percepatan respons spektral percepatan gempa T=0,2

detik maksimum (MCER), perioda ulang 2500 tahun ................. 37

Gambar 4.3 Peta percepatan respons spektral percepatan gempa T=1detik

maksimum (MCER), perioda ulang 2500 tahun .......................... 37

Gambar 4.4 Grafik respon spectra sesuai SNI 03-1726-201x ........................ 39

Gambar 4.5 Model isolasi dasar tipe kolom I ................................................. 44

Gambar 4.6 Maksimum joint displacement struktur dengan isolasi dasar

untuk arah X ................................................................................ 44

Page 13: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

x

Gambar 4.7 Maksimum joint displacement struktur dengan isolasi dasar

untuk arah Y ................................................................................ 42

Gambar 4.8 Maksimum joint displacement untuk arah X struktur tanpa

isolasi dasar ................................................................................. 43

Gambar 4.9 Maksimum joint displacement untuk arah Y struktur tanpa

isolasi dasar ................................................................................. 43

Gambar 4.10 Mode shape ............................................................................. 44

Gambar 4.11 Perbandingan periode getar yang terjadi di setiap modus

pada struktur dengan isolasi dasar dan struktur tanpa isolasi

dasar ........................................................................................ 45

Gambar 4.12 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator

dan tanpa isolator arah X positif ............................................. 46

Gambar 4.13 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator

dan tanpa isolator arah X negatif ............................................ 47

Gambar 4.14 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator

dan tanpa isolator arah Y positif ............................................. 47

Gambar 4.15 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator

dan tanpa isolator arah Y negatif ............................................ 48

Page 14: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara yang rawan akan bencana gempa bumi. Peyebab

utama yang disebabkan oleh pertemuan sejumlah lempeng tektonik dunia yang

membujur hampir di seluruh wilyah Indonesia. Lempeng yang membujur tersebut

mengakibatkan banyak daerah rawan gempa yang membentang di sepanjang

lempeng tektonik. Seperti pertemuan antara lempeng Australia dengan Asia,

lempeng Asia dengan Pasifik dari timur hingga barat Sumatera sampai selatan

Jawa, Nusa Tenggara, serta Laut Banda.

Bencana gempa yang terjadi di Padang 30 september 2009 mengakibatkan

banyaknya kerusakan material pada bangunan. Kerusakan bangunan yang terjadi

akibat tidak mampunya bangunan dalam menahan gaya gempa yang ada.

Runtuhnya bangunan yang ada terutama bangunan hotel yang notabennya

merupakan bangunan umum dan banyak manusia yang ada disana seharusnya

memiliki kekuatan struktur yang mampu menahan gaya gempa.

Runtuhnya Hotel Ambacang seperti pada Gambar 1.1. yang kemudian perlunya

perencanaan yang matang mengenai bangunan hotel yang tahan gempa. Bangunan

hotel yang merupakan tempat singgahnya para wisatawan dari dalam maupun luar

negeri seharusnya mampu tetap berdiri kokoh setelah terkena gaya gempa.

1  

Page 15: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

2  

Gambar 1.1 Hotel Ambacang Padang yang ambruk akibat gempa.

Kerusakan Bangunan yang terjadi dapat dicegah dengan memperkuat struktur

bangunan terhadap gaya gempa yang bekerja. Oleh karena itu, perencanaan

struktur bangunan tahan gempa merupakan suatu kebutuhan yang sangat penting

untuk mengurangi terjadinya korban manusia dan material yang terjadi akibat

bencana gempa bumi. Kekakuan, kekuatan, daktilitas dan kemampuan untuk

mendisipasikan gempa merupakan hal utama yang harus diperhatikan dalam

struktur bangunan. Namun gempa yang terjadi tidak hanya di padang, tercatat

oleh USGS dari tahun 1964 – 2006 banyak sekali titik pusat gempa yang terjadi

seperti pada Gambar 1.2.

Gambar 1.2 Intensitas gempa indonesia

Page 16: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3  

Pendirian bangunan yang tidak direncanakan dengan baik dapat menimbulkan

kerugian yang sangat besar secara material maupun jiwa. Perencanaan bangunan

yang menganut kaidah SRPMK sesuai pada peraturan SNI 03-2847-2002 dengan

sistem kolom kuat-balok lemah adalah sistem rangka luar yang dimana komponen

strukturnya bekerja menahan gaya-gaya yang bekerja melalui gaya lentur, geser,

dan aksial.

Perencanaan gedung yang sudah menganut kaidah yang ada tetap masih

menghasilkan tingginya interstory drift yang ada. Untuk memperkecil interstory

drift dapat dilakukan dengan memperkaku bangunan dalam arah lateral. Namun,

hal ini akan memperbesar gaya gempa yang bekerja pada bangunan. Metoda yang

lebih baik adalah dengan meredam energi gempa sampai pada tingkat yang tidak

membahayakan bangunan.

Berdasarkan keadaan tersebut maka perlu dilakukan suatu perancangan peredam

getaran yang dipasang pada pondasi suatu bangunan untuk mengurangi sebagian

gaya reaksi yang sampai pada bangunan. Pada dasarnya cara perlindungan

bangunan oleh suatu peredam tahan gempa dicapai melalui penyerapan gaya

eksitasi oleh peredam, meningkatkan fleksibilitas bangunan dan memperkecil

amplitudo getaran yang diterima oleh struktur. Peredam yang dimaksud pada

pembahasan ini adalah isolasi dasar, yaitu suatu peredam getaran yang dipasang

pada sambungan antara pondasi dengan kolom yang divisualisasikan pada

Gambar 1.3 yang terbagi menjadi beberapa jenis.

Gambar 1.3 Perletakan isolasi dasar pada setiap kolom

Page 17: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

4  

Berdasarkan keterangan di atas, penelitian ini mengacu kepada gedung hotel Inaya

Kuta Bali sesuai dengan Gambar 1.4 - Bangunan B yang terdiri dari 4 lantai dan

dapat dilihat tampak samping, depan dan belakang gedung pada Gambar 1.5.

Skripsi ini menggunakan analisis riwayat waktu dalam pemberian beban gempa

kepada gedung.

Gambar 1.4 Bird view Hotel di Kuta Bali.

(a)

(b)

Page 18: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5  

(c)

(d)

Gambar 1.5 a. Tampak barat b. Tampak timur, c. Tampak utara d. Tampak

selatan bangunan gedung hotel.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian diatas, maka dapat dirumuskan masalah yang akan dianalisis

yaitu bagaimana pengaruh penambahan isolasi dasar pada suatu struktur terhadap

respon dinamis story displacement, interstory drift , modus, periode dan frekuensi

getaran akibat gaya gempa El Centro 1940, gaya gempa Victoria – New Mexico,

gaya gempa Northridge dan gaya gempa Off Sanriku Jepang.

Page 19: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

6  

1.3 Batasan Masalah

Untuk menyederhanakan proses analisis dalam skripsi ini, lingkup permasalahan

dibatasi sebagai berikut:

1. Struktur gedung yang dibahas adalah struktur gedung hotel Inaya Kuta

Bali tanpa dan dengan penggunaan isolasi dasar.

2. Dibatasi hanya untuk bangunan struktur rangka gedung beton space frame

dengan tumpuan jepit untuk struktur gedung tanpa isolasi dasar.

3. Massa tiap-tiap lantai dihitung sesuai rencana arsitek dari gambar.

4. Struktur bangunan dianalisis terhadap gaya gempa dengan metode analisis

time history dengan menggunakan data gempa El-Centro, Northridge, New

Mexico dan Off Sanriku Jepang.

5. Analisis struktur ditinjau dalam bentuk model 3 dimensi dan

menggunakan bantuan software ETABS v. 9.5.

6. Properties material dari isolasi dasar yang digunakan yaitu isolasi dasar

tipe Lead Rubber Bearing.

7. Jenis beban lateral yang ditinjau adalah berat sendiri, beban hidup dan

beban gempa dengan mengabaikan pengaruh gaya lateral yang lain.

1.4 Tujuan dan Manfaat

Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk menjawab rumusan masalah yang

ada, yaitu untuk mengetahui seberapa besar pengaruh penambahan suatu isolasi

dasar terhadap story displacement, interstory drift, modus, periode dan frekuensi

getaran yang terjadi akibat gaya gempa terhadap suatu struktur bangunan.

Sedangkan manfaat yang dapat diambil adalah sebagai berikut:

1. Manfaat Teoritis

Mengembangkan pengetahuan dibidang perencanaan bangunan tahan

gempa terutama pada perencanaan bangunan yang menggunakan peredam

isolasi dasar pada struktur yang direncakanan.

Page 20: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7  

2. Manfaat Praktis

Untuk lebih menyebarluaskan pemakaian isolasi dasar sebagai salah satu

alternatif dalam perencanaan bangunan tahan gempa.

Page 21: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metodologi Penelitian

Skripsi ini merupakan bentuk studi literatur yang berasal dari pemikiran perlunya

pengkajian suatu masalah gempa bumi dengan melakukan analisis respon gedung

bertingkat dengan penambahan isolasi dasar atapun hanya menggunakan fixed

base. Data gempa yang digunakan untuk analisis adalah data gempa El Centro dan

Off Sanriku dengan bantuan program ETABS.

3.2 Sampel Gempa

Untuk mengurangi ketidakpastian mengenai kondisi lokasi akselerogram yang

diambil dengan kondisi lokasi pada lokasi tempat penelitian, maka paling sedikit

harus ditinjau 4 buah akselerogam dari 4 gempa yang berbeda, salah satunya

harus diambil akselerogam El Centro N-S, Untuk itu dalam tugas akhir ini analisis

menggunakan 5 macam percepatan gempa yaitu El Centro 1940 N-S, Off Sanriku

(2011), New Mexico (1980), Northridge (1994).

3.2.1 Akselerogram Gempa El Centro

Sampel gempa yang digunakan dalam penelitian ini adalah sampel Gempa El-

Centro tahun 1940. Gempa El-Centro yang dipilih dimodelkan sebagai gempa

trancient (non-periodic dan non-harmonis) sesuai dengan grafik pada Gambar 3.1

dimana percepatannya yang bersifat acak non-periodik dan non-harmonis

memiliki durasi waktu 15 detik dan PGA (peak ground accelerate) 0,3417 g.

27  

Page 22: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

28  

Gambar 3.1 Grafik akselerogram gempa El-Centro

3.2.2 Akselerogram Gempa Northridge

Akselerogram Northridge, California yang digunakan dalam skripsi ini berasal

dari database peer Berkeley dan dapat dilihat pada Gambar 3.2. Akselerogram

sendiri memiliki durasi waktu getaran selama 15,79 detik dan PGA (peak ground

accelerate) 0,5412 g.

‐0.4

‐0.2

0

0.2

0.4

0.6

0 2 4 6 8 10 12 14 16 1

Groun

d Ac

celeratio

n  (g)

Duration  (S)

8

Gambar 3.2 Grafik akselerogram gempa Northridge

3.2.3 Akselerogram Gempa Victoria, New Mexico

Akselerogram Victoria, New Mexico yang digunakan dalam skripsi ini berasal

dari database peer Berkeley dan dapat dilihat pada Gambar 3.3. Akselerogram

sendiri memiliki durasi waktu getaran selama 19,35 detik dan PGA (peak ground

accelerate) 0,5873 g.

Page 23: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

29  

‐0.8

‐0.6

‐0.4

‐0.2

0

0.2

0.4

0 5 10 15 20 25

Groun

d Ac

celeratio

n (g)

Duration (S)

Gambar 3.3 Grafik getaran akselerogram New Mexico

3.2.4 Akselerogram Gempa Off Sanriku

Gempa Off Sanriku Jepang ini dipilih sebagai sampel gaya gempa yang terbaru.

Akselerogram Off Sanriku sendiri memiliki waktu duraasi getaran selama 32,265

S dan PGA (peak ground accelerate) 0,15. Akselerogram gempa Off Sanriku

digambarkan sesuai dengan grafik pada Gambar 3.4.

‐20

‐10

0

10

20

0 5 10 15 20 25 30 35

Groun

d Ac

celeratio

n (cm/s

2 )

Duration (S)

Gambar 3.4 Grafik getaran gempa Off Sanriku

3.3 Sampel Struktur

Sampel struktur yang dipilih dalam penelitian ini adalah sampel struktur Hotel

Inaya Kuta Bali. Hotel Inaya Kuta Bali yang terdiri dari struktur tiga dimensi dan

terdiri dari 4 tingkat lantai dengan denah struktur lantai dua dapat dilihat pada

Gambar 3.5.

Page 24: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

30  

. Gambar 3.5 Denah struktur lantai dua

3.4 Sampel Isolasi Dasar

Isolasi yang digunakan adalah Lead Rubber Bearings. Isolator ini dipilih karena

mampu meningkatkan fleksibilitas struktur, meningkatkan dumping untuk

menyerap energi gempa dan relatif lebih murah dan mudah dalam

pengaplikasiannya.

3.5 Metode Analisis

Langkah-langkah analisis yang digunakan untuk memperoleh respon rangka

gedung bertingkat dengan dan tanpa isolasi dasar akibat suatu gempa dapat dilihat

pada Gambar 3.6.

Page 25: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

31  

Mulai

Studi Literatur dan Mencari Data Struktur Gedung

Membuat Model Struktur Portal 3D dengan Software ETABS V9.5.0 

Menghitung Pembebanan : 1. Beban Gravitasi 2. Beban Gempa

Base Isolation Fixed base

Analisis Struktur dengan Analysis Time History

Hasil Analisis Struktur : 1. Displacement 2. Drift 3. Modus Getaran 4. Periode Getaran 5. Frekuensi Getaran

Kesimpulan

Selesai  

Gambar 3.6 Diagarm alir penelitian.

Page 26: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

32

BAB 4

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Struktur

Model strukur merupakan struktur gedung beton bertulang empat lantai dengan

tipe space frame yang merupakan modelisasi dari gedung Hotel bertingkat di Kuta

– Bali sesuai pada Gambar 4.1:

Gambar 4.1 Tampak barat gedung.

Adapun data struktur yang diketahui, yaitu:

1. Fungsi Bangunan : Gedung Hotel

2. Tinggi Gedung : 21,76 meter

3. Tegangan Leleh Tulangan Ulir : 4000 kg/cm2

4. Tegangan Leleh Tulangan Polos : 2400 kg/cm2

5. Kuat Tekan Beton (fc’) : 26,4 MPa

6. Berat Jenis Beton : 2,4 Ton/m3

7. Tinggi Tiap Lantai :

· Lantai Dasar : 3,8 meter

· Lantai Satu : 3,8 meter

· Lantai Dua : 3,8 meter

· Lantai Tiga : 3,8 meter

· Lantai Empat : 3,8 meter

Page 27: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

33

8. Dimensi Struktur yang digunakan:

Tabel 4.1 Dimensi struktur gedung hotel

Type Dimensi (mm) Fungsi

K1, K2, K3, K4 550 x 550 Kolom K5 400 x 400 Kolom K6 200 x 700 Kolom K7 150 x 800 Kolom K8 150 x 700 Kolom B102 1000 x 200 Balok B3A6 350 x 600 Balok B36 300 x 600 Balok B35 300 x 500 Balok B2A5 200 x 500 Balok B25 200 x 500 Balok B24 200 x 400 Balok B23 200 x 300 Balok B1A4 150 x 400 Balok B1A3 150 x 300 Balok RB1, RB4 200 x 400 Ring Balk RB2 150 x 400 Ring Balk RB3 350 x 400 Ring Balk

4.2 Data Isolasi Dasar

Isolator yang digunakan dalam penelitian ini adalah isolator tipe lead rubber

bearing (LRB) dengan spesifikasi rubber yang digunakan sesuai dengan

penelitian yang telah dilakukan Veto Varma, G. R. Reddy, K. K. Vaze and H. S.

Kushwaha pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Properties Rubber yang digunakan Keterangan Nilai

Rated Vertical Load (MN) 4,9 Shear Modulus (G) 0,58 Bulk Modulus of Elasticity (Eф) 2030 Elongation at break (εb) 6

(Sumber : Base Isolation Strategies for Structure and Components)

Page 28: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

34

Sedangkan properties yang lain akan direncanakan dengan proses penghitungan

yang telah dijelaskan pada bab sebelumnya. Sebelum melakukan penghitungan

properties dari isolasi dasar yang akan digunakan, yang pertama dilakukan yaitu

menghitung pembebanan beban gravitasi yang akan diterima oleh struktur.

4.2.1 Penghitungan Pembebanan Beban Gravitasi

Beban gravitasi sendiri yaitu beban mati dan beban hidup. Adapun beban atap

yang ditimpakan ke struktur karena bentuk atap yang merupakan atap limasan dan

proses penghitungannya terdapat di Lampiran I yang hasulnya sebagai berikut:

• Kuda-Kuda Bentang 16 meter.

o Beban Mati = 628,081 kg.

o Beban Hidup = 1400 kg.

• Kuda-Kuda bentang 9 meter.

o Beban Mati = 374,943 kg.

o Beban Hidup = 900 kg.

Penghitungan beban mati setiap lantai yang diluar beban sendiri per m, yaitu:

• Pelat Lantai Ground.

Keramik tanah liat = 1 cm x1700 kg/m3 =17 kg/m

Spesi = 4 cm x 21 kg/m2 = 84 kg/m +

= 101 kg/m

= 110 kg/m .

• Pelat Lantai Dua, Tiga, Empat.

Keramik tanah liat = 1 cm x1700 kg/m3 =17 kg/m

Spesi = 4 cm x 21 kg/m2 = 81 kg/m

Penggantung = 11 kg/m

AC, mekanikal dan plumbing = 25 kg/m

Penutup atap gypsum tebal 9 cm = 8 kg/m +

= 145 kg/m

Page 29: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

35

= 150 kg/m.

• Pembebanan Ringbalk.

Penggantung = 11 kg/m

AC, mekanikal dan plumbing = 25 kg/m

Penutup atap gypsum tebal 9 cm = 8 kg/m +

= 44 kg/m

= 50 kg/m.

Beban hidup yang digunakan dalam penelitian ini yaitu beban hidup untuk fungsi

gedung hotel yang sesuai PPURG 1987 yaitu 250 kg/m2.

4.2.2 Momen Inersia Massa Bangunan

Penghitungan mass moment of inertia (MMIcm) lantai bangunan pada lantai

gedung ini termasuk dalam lantai bangunan yang tidak beraturan, maka

menggunakan rumus sebagai berikut : (Computers and Structures, Inc, 2005)

MMIcm =m (Ix + Iy)

A

Dimana :

m = massa per lantai (ton.s2/m)

A = luas per lantai (m2)

Ix = inersia arah x (m4)

Iy = inersia arah y (m4)

Proses penghitungan MMI yang dijelaskan pada Lampiran IV, dimana hasil

perhitungan momen inersia lantai bangunan sebagai berikut :

Tabel 4.3. Momen inersia lantai bangunan No, Level Massa

Lantai Luas Ix Iy MMIcm

1 Atap 81,24243 1663,74 246009,334 1123937,129 66896,15 2 Lantai 4 152,94861 1798,46 323292,300 1237590,900 132744,32 3 Lantai 3 168,27637 1929,20 376235,572 1347874,731 150387,09 4 Lantai 2 186,04537 2021,01 452613,417 1423835,143 172737,89 5 L. Ground 173,63043 2021,01 452613,417 1423835,143 161210,97

Page 30: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

36

4.2.3 Karakteristik Isolasi Dasar

Penggunaan karakteristik isolasi dasar yang digunakan dalam penelitian ini

dilakukan dengan tahap merencanakannya. Isolasi dasar yang direncanakan

berjenis lead rubber bearings. Perencananaan karakteristik isolasi dasar tersebut

melalui rangkaian penghitungan yang diusulkan Zhao dalam skripsi Anton

Darmawan dan Adi Widjaja yang dalam proses perencanaannya isolasi dasar

melakukan preliminary design yang dalam prosesnya, yaitu:

a. Menentukan post yield period (S), preliminary design berkisar 1,5 – 2 detik

(Base Isolation of Structure).

Post yield periode (S) = 2 detik.

b. Menentukan stiffness ratio, umumnya bernilai 6-10 (Studi Kelayakan Struktur

Bangunan Beton Bertulang dengan Menggunkan Base Isolation).

Stiffness ratio = 10.

c. Menghitung approxiamate spectral displacement (Sd) atau design

displacement untuk isolasi dasar dengan menggunakan persamaan di bawah

ini:

𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝑔𝑔 .𝐶𝐶𝜔𝜔2

, 𝜔𝜔 = 2𝜋𝜋𝑇𝑇

, 𝑇𝑇 = 𝐶𝐶𝐶𝐶2,5 𝐶𝐶𝐶𝐶

.

Dimana untuk mencari Ca dan Cv harus melalui proses pembuatan grafik

respon spektra untuk kawasan daerah di Bali yang dijelaskan sebagai berikut:

1) Penentuan faktor keutamaan gedung ( II = 1).

2) Menentukan parameter percepatan tanah (Ss, S1).

Untuk menentukan nilai dari Ss dilihat dari Gambar 4.1 yang mana untuk

daerah Kuta-Bali bernilai 0,9 dan S1 diperoleh dari daerah percepatan

gempa dimana T=1 yang dapat dilihat pada Gambar 4.2 yang bernilai 0,4.

Page 31: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

37

Gambar 4.2 Peta percepatan respons spektral percepatan gempa T=0,2 detik

maksimum(MCER), perioda ulang 2500 tahun

Gambar 4.3 Peta percepatan respons spektral percepatan gempa T=1detik

maksimum(MCER), perioda ulang 2500 tahun

3) Menentukan klasifikasi situs dan faktor koefisien situs (Fa, Fv). Klasifikasi tanah yang diasumsikan dalam penenlitian ini yaitu tanah lunak

(SE). Proses penghitungan koefisien situs dijelaskan sebagai berikut:

Nilai Fa dan Fv yang diperoleh dari tabel yang berasal dari SNI 03-1726-

201x yang ditunjukkan pada Tabel 4.4 untuk nilai Fa yang mana nilai

Page 32: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

38

tersebut dipengaruhi oleh besarannya Ss. Tabel 4.5 menunjukkan besaran

nilai Fv yang dipengaruhi oleh besaran dari S1.

Tabel 4.4 Koefisien situs Fa

Kelas Situs

Parameter respons spectral percepatan gempa MCER terpetakan pada perioda pendek, T=0,2 detik, Ss

Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1 Ss ≥ 1,25 SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 SB 1 1 1 1 1 SC 1,2 1,2 1,1 1 1 SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1 SE 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 Sf SSb

Catatan: - Untuk nilai-nilai antara Ss dapat dilakukan interpolasi linier - SSb = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs

spesifik

Tabel 4.5 Koefisien situs Fv

Kelas Situs

Parameter respons spectral percepatan gempa MCER terpetakan pada perioda pendek, T=0,2 detik, Ss

S1 ≤ 0,1 S1 = 0,2 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1 ≥ 0,5 SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 SB 1 1 1 1 1 SC 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 SD 2,4 2 1,8 1,6 1,5 SE 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4 Sf SSb

Catatan: - Untuk nilai-nilai antara S1 dapat dilakukan interpolasi linier - SSb = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs

spesifik

Sehingga diperoleh nilai Fa = 1,02 dan Fv = 2,4.

4) Perhitungan Nilai SDS dan SD1.

SDS = 2/3 x Fa x SS = 2/3 x 1,02 x 0,9 = 0,612.

SD1 = 2/3 x Fv x S1 = 2/3 x 2,4 x 0,4 = 0,64.

5) Penghitungan respon spektra dan KDG ditunjukkan pada Tabel 4.6.

Page 33: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

39

Tabel 4.6 Hasil penghitungan respon spektra

T (s) A (g)

0 0.24480

0,2105263 0.612 1,0526316 0.612

1 0.58182

1,1 0.5 1,2 0.45714 1,4 0.400 1,6 0.35556 1,8 0.3

2 0.29091 2,2 0.27 2,4 0.24615 2,6 0.22857 2,8 0.21

3 0.13 5 0.06

10 0.24480

Sehingga diperoleh grafik respon spektra seperti pada Gambar 4.3 di bawah:

Gambar 4.4 Grafik respon spectra sesuai SNI 03-1726-201x

Kemudian dari grafik diperoleh nilai Ca = 0,2448 dan Cv = 0,64.

𝑇𝑇 = 𝐶𝐶𝐶𝐶2,5 𝐶𝐶𝐶𝐶

= 0,642,5 0,2448

= 1,045752 𝑆𝑆 .

Untuk mendapatkan nilai C sendiri dapat diambil dari Tabel 4.7.

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 1010.5

spec

tra

resp

onse

acc

eler

atio

n (g

)

Periode T (sec)

Respon Spektra

Sa = SDS(0,4+0,6(T/T0))

Sa = SD1/T

Page 34: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

40

Tabel 4.7 Nilai perbandingan antara C, perpindahan maksimum dan periode

(Sumber : Base Isolation of Structure)

Dari table di atas diperoleh nilai C sebesar 0,6152.

𝜔𝜔 = 2𝜋𝜋𝑇𝑇

= 2𝜋𝜋1,0536

= 6,0083 .

𝑆𝑆𝑆𝑆 = 𝑔𝑔 .𝐶𝐶𝜔𝜔2 = 9,81 .0,6109

5,969= 167,1672 detik.

Sehingga diperoleh nilai untuk spectral displacement (Sd) = 168 detik.

d. Menentukan shear modulus rubber (G).

Shear modulus rubber = 0,58 MPa (moderate soft rubber).

e. Menghitung beban total yang akan diterima isolasi dasar.

W = 287,21 ton (dari hasil penghitungan analisis struktrur software ETABS).

f. Menghitung yield force dari isolasi dasar.

Fy = 0,05 x W

= 0,05 x 274,155/1000 x 9,81

= 0,134473 MN.

g. Menghitung post yield stiffness.

αKo = 𝑊𝑊 𝑥𝑥(6,28𝑆𝑆

)2 .

αKo =274,155 𝑥𝑥(6,28

2 )2

1000.

αKo = 2,7039586 MN/m

Page 35: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

41

h. Menghitung initial stiffness.

Ko = stiffness ratio x αKo

Ko = 10 x 2,7039586

Ko = 27,039586 MN/m.

Sehingga diperoleh karakteristik dari isolasi dasar yang akan digunakan

ditunjukkan pada Tabel 4.8:

Tabel 4.8 Hasil penghitungan properties isolasi dasar.

Properties Nilai Beban Mati dan Hidup yang diterima 274,155 Ton

Post Yield Period / Periode Base Isolation (S) 2 Detik Stiffnes Ratio 10 Approxiamate Spectral Displacement (SD) 167,1672 mm Shear Modulus Rubber (G) 0,58 MPa Lead Yielding Stress 10 MPa Yield Force (Fy) 0,134473 MN Post Yield Stiffness (αKo) 2,7039586 MN/m Initial Stiffness (Ko) 27,039586 MN/m

Setelah karakteristik dari isolasi dasar yang telah ditentukan, kemudian

melanjutkan penghitungan untuk dimensi dari isolasi dasar tersebut, yaitu:

a. Menentukan luas permukaan isolasi dasar.

Diameter = 1000 mm A = 0,785392 mm2.

b. Menentukan tebal rubber layer t1, steel plate t2, top and bottom plate t3.

tebal rubber layer 8 mm (8-20 mm, Base Isolation of Structure),

tebal steel plate 3 mm (2-3 mm, Base Isolation of Structure),

tebal top and bottom plate 12 mm ( 12-40 mm, Base Isolation Strategies fro

Structure Components).

c. Menghitung sisi panjang isolasi dasar (p).

p = √A .

p = �0,785392 m2

p = 886,22693 mm .

Page 36: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

42

d. Menghitung total lead area. (A’).

𝐴𝐴′ = 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐿𝐿𝐿𝐿𝐶𝐶𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐹𝐹𝑦𝑦𝐿𝐿𝑦𝑦𝑆𝑆𝑦𝑦𝑦𝑦𝑔𝑔 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠

𝐴𝐴′ = 0,7853982 𝑀𝑀𝑀𝑀10 𝑀𝑀𝑀𝑀𝐶𝐶

𝐴𝐴′ = 13447,303 𝑚𝑚𝑚𝑚2.

e. Menghitung diameter untuk lead.

𝐷𝐷′ = �4𝑥𝑥𝐴𝐴 ′𝜋𝜋

𝐷𝐷′ = �4𝑥𝑥13447,303 𝜋𝜋

𝐷𝐷′ = 130,84968 𝑚𝑚𝑚𝑚 ≈ 131 𝑚𝑚𝑚𝑚.

f. Menghitung tinggi rubber (h’).

ℎ′ = 𝐺𝐺𝑥𝑥(𝐴𝐴−𝐴𝐴′)∝𝐾𝐾𝐾𝐾

ℎ′ = 0,58 𝑥𝑥(0,7853982 −13447,303𝑥𝑥10−6)2,7030586

𝑥𝑥1000

ℎ′ = 76 𝑚𝑚𝑚𝑚.

g. Menghitung jumlah rubber layer

𝑦𝑦′ = ℎ′𝑠𝑠1

= 768≈ 10

h. Menghitung tinggi isolasi dasar, h1’.

ℎ1′ = (𝑦𝑦′𝑥𝑥𝑠𝑠1) + (𝑦𝑦′ − 1)𝑥𝑥𝑠𝑠2 + 2𝑥𝑥𝑠𝑠3

ℎ1′ = (10 𝑥𝑥 8) + (10 − 1)𝑥𝑥3 + 2𝑥𝑥21

ℎ1′ = 131 𝑚𝑚𝑚𝑚.

i. Menghitung max shear strain yang terjadi.

𝑚𝑚𝐶𝐶𝑥𝑥 𝑠𝑠ℎ𝐿𝐿𝐶𝐶𝑠𝑠 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝐶𝐶𝑦𝑦𝑦𝑦 = 𝑆𝑆𝐷𝐷ℎ′𝑥𝑥100%

𝑚𝑚𝐶𝐶𝑥𝑥 𝑠𝑠ℎ𝐿𝐿𝐶𝐶𝑠𝑠 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝐶𝐶𝑦𝑦𝑦𝑦 = 167,1672131

𝑥𝑥100%

𝑚𝑚𝐶𝐶𝑥𝑥 𝑠𝑠ℎ𝐿𝐿𝐶𝐶𝑠𝑠 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝐶𝐶𝑦𝑦𝑦𝑦 = 127,6086 % < 250% (𝑆𝑆𝐿𝐿𝑠𝑠𝑆𝑆𝐶𝐶𝑦𝑦 𝑆𝑆𝐿𝐿𝑦𝑦𝑔𝑔𝐶𝐶𝑦𝑦 𝑠𝑠𝐿𝐿𝑦𝑦𝑟𝑟𝐶𝐶𝑦𝑦𝐶𝐶).

Sehingga dari data properties isolasi dasar tersebut diperoleh dimensi isolasi dasar

yang akan digunakan untuk setiap kolom dijelaskan pada Tabel 4.9 dan untuk

model contoh gambar isolasi dasar dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Page 37: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

43

Tabel 4.9 Hasil penghitungan dimensi isolasi dasar setiap kolom

Keterangan Nilai Rubber Layer thickness (t1) 8 mm Steel Plate Thickness (t2) 3 mm Top and Bottom Plate Thickness (t3) 12 mm Diameter Rubber (D) 1000 mm Total Lead Area (A’) 13447,303 mm2 Tinggi Rubber (h’) 76 mm Diameter Lead (D’) 131 mm Jumlah Rubber Layer (n’) 10 Tinggi Isolasi Dasar (h1’) 131 mm

Setelah profil dimensi dari isolasi dasar telah diketahui, kemudian melakuakn

proses penghitungan kekakuan vertikal yang dimiliki oleh isolasi dasar.

𝑆𝑆 = 𝑦𝑦𝐾𝐾𝐶𝐶𝑆𝑆𝐿𝐿𝑆𝑆 𝐶𝐶𝑠𝑠𝐿𝐿𝐶𝐶𝑓𝑓𝐾𝐾𝑠𝑠𝑟𝑟𝐿𝐿 𝑓𝑓𝑠𝑠𝐿𝐿𝐿𝐿 𝐶𝐶𝑠𝑠𝐿𝐿𝐶𝐶

= 𝑏𝑏−𝐶𝐶2 𝑠𝑠

= 500−65,52.76

= 2,8589

𝜆𝜆 = 𝑏𝑏2+ 𝐶𝐶2−[(𝑏𝑏2− 𝐶𝐶2)/(𝑦𝑦𝑦𝑦𝑏𝑏 /𝐶𝐶) ](𝑏𝑏−𝐶𝐶)2

𝜆𝜆 = 5002+ 65,52−[(5002− 65,52)/(𝑦𝑦𝑦𝑦500/65,5) ](500−65,5)2 = 0,70665

𝐸𝐸𝑟𝑟 = 6 𝐺𝐺 𝑆𝑆2 𝜆𝜆

𝐸𝐸𝑟𝑟 = 6 0,58 2,85892 0,70665

𝐸𝐸𝑟𝑟 = 20,09901 MN/mm2

𝐾𝐾𝐶𝐶 = 𝐸𝐸𝑟𝑟 .𝐴𝐴𝑇𝑇𝑠𝑠

=

𝐾𝐾𝐶𝐶 = 20,09901.0,78540,131

𝐾𝐾𝐶𝐶 = 120,5017 MN/mm2

Page 38: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

44

Gambar 4.5 Model isolasi dasar tipe kolom I

4.3 Analisis Riwayat Waktu

Analisis riwayat waktu dilakukan dengan memberi beban gempa yang berupa

rekaman gempa yang pernah terjadi di dunia. untuk mengurangi ketidakpastian

mengenai kondisi lokasi akselerogram yang diambil dengan kondisi lokasi pada

lokasi tempat penelitian, maka paling sedikit harus ditinjau 4 buah akselerogam

dari 4 gempa yang berbeda, salah satunya harus diambil akselerogam El Centro

N-S, Untuk itu dalam tugas akhir ini analisis menggunakan 5 macam percepatan

gempa yaitu El Centro 1940 N-S, Off Sanriku (2011), New Mexico (1980),

Northridge (1994).

Dalam proses analisis riwayat waktu, untuk mengkaji perilaku pasca-elastik

struktur gedung terhadap pengaruh gempa rencana, harus dilakukan analisis

respons dinamik non- linier riwayat waktu, di mana percepatan muka tanah asli

dari gempa masukan harus diskalakan, sehingga nilai percepatan puncaknya

menjadi sama dengan Ao I.

PGAM = FPGA x SPGA = 0,4 x 0,9 = 0,36 (4.1)

(4.2)

Page 39: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

45

Untuk menyesuaikan satuan maka satuan percepatan puncak tanah asli menjadi 𝑔𝑔.

Sesuai dengan persamaan 4.1 dan 4.2, maka untuk keseluruhan gempa hasil

modifikasinya dapat dilihat Tabel 4.10 :

Tabel 4.10 Percepatan puncak modifikasi

Percepatan Gempa

Perc. Puncak Tanah Asli

Skala Gempa

Rencana 𝑰𝑰.g Percepatan

Puncak Modifikasi

g g m/s2 m/s2 El Centro 0,34170 0,36 9,81 10,3354

New Mexico 0,5873 0,36 9,81 6,0133 Off Sanriku 0,14758 0,36 9,81 23,9301 Northridge 0,5412 0,36 9,81 6,5255

4.4 Analisis Data

Penelitian ini menggunakan analisis riwayat waktu hanya dilakukan pada model

gedung hotel bertingkat dengan klasifikasi gedung tidak beraturan. Program bantu

yang digunakan dalam penelitian ini adalah ETABS versi 9.5. Analisis akan

difokuskan kepada respon gedung yaitu perpindahan, interstory drift, modus dan

periode.

Hasil analisis data yang dilakukan program bantu, diperoleh periode getar dan

frekuensi alami struktur dengan isolasi dasar ditunjukkan pada Tabel 4.11 dan

struktur tanpa isolasi dasar ditunjukkan pada Tabel 4.12.

Tabel 4.11 Periode dan frekuensi getaran struktur dengan isolasi dasar Mode Period Frekuensi

(siklus/detik) Frekuensi (rad/detik)

1 1.065152 0,938833143 5.89886261 2 1.038302 0,963110925 6.051404415 3 0.623679 1,603388923 10.07438972 4 0.393814 2,539269808 15.95470275 5 0.287727 3,475516722 21.83731561 6 0.178108 5,614570934 35.2773896

Page 40: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

46

Tabel 4.11 (Lanjutan) Mode Period Frekuensi

(siklus/detik) Frekuensi (rad/detik)

7 0,14536 6,879471657 43.22499523 8 0,140545 7,115158846 44.70586152 9 0,104595 9,560686457 60.07156467

10 0,087525 11,42530706 71.78732142 11 0,007619 131,2508203 824.6732258 12 0,007619 131,2508203 824.6732258

Tabel 4.12 Periode dan frekuensi getaran struktur tanpa isolasi dasar Mode Period Frekuensi

(siklus/detik) Frekuensi (rad/detik)

1 0,548422 1,823413357 11.45684401 2 0,51755 1,932180466 12.14024791 3 0,499934 2,000264035 12.56802959 4 0,478703 2,088977926 13.12543541 5 0,463295 2,158451958 13.56195363 6 0,384763 2,599002503 16.33001434 7 0,311346 3,211860759 20.18071633 8 0,283881 3,522602781 22.13316603 9 0,184587 5,417499607 34.03915393

10 0,175604 5,694631102 35.78042247 11 0,115172 8,682665926 54.55479897 12 0,110912 9,016156953 56.6501849

Hasil nilai maximum joint displacement yang diperoleh dari software pembantu

ditunjukkan pada Tabel 4.13 untuk beban gempa El Centro dan Off Sanriku, arah

X maksimum-minimum dan Y positif-negatif untuk gedung dengan isolasi dasar

dan Tabel 4.14 untuk beban gempa El Centro dan Northridge, arah X positif-

negatif dan Y positif-negatif untuk struktur tanpa isolasi dasar. Sedangkan untuk

beban gempa Northridge dan New Mexico, arah X dan Y pada struktur dengan

isolasi dasar ditunjukkan pada Tabel 4.15. Hasil maximum joint displacement

gempa rencana New Mexico dan Off Sanriku, arah X maksimum-minimum dan

arah Y maksimum-minimum untuk struktur tanpa isolasi dasar ditunjukkan pada

Tabel 4.16.

Page 41: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

47

Tabel 4.13 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa rencana El Centro dan Northridge struktur dengan isolasi dasar

Lantai

Gempa Rencana EL Centro Northridge

X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) + - + - + - + -

Lantai 1 35.1047 -43.431 46.6764 -46.335 6.3959 -20.235 14.3649 -17.649 Lantai 2 39.1310 -48.23 47.5193 -65.365 7.1818 -22.221 8.3446 -30.384 Lantai 3 44.3327 -54.715 46.8161 -83.243 8.1063 -25.217 6.6883 -42.971 Lantai 4 47.8024 -59.034 43.0489 -99.243 8.8284 -27.286 7.3347 -55.204

Atap 50.1244 -61.853 44.2371 -113.61 9.4573 -28.779 10.1074 -67.417

Tabel 4.14 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa rencana El Centro dan Off Sanriku struktur tanpa isolasi dasar

Lantai

Gempa Rencana EL Centro Northridge

X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) + - + - + - + -

Lantai 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Lantai 2 17.0486 -20.6563 24.2786 -28.6299 16.2165 -15.9594 28.1251 -31.4679 Lantai 3 43.7777 -50.4984 55.9209 -71.0962 35.8466 -33.1164 56.4893 -62.5486 Lantai 4 63.9237 -71.4084 77.8543 -102.999 51.7699 -46.9073 71.1435 -74.8293

Atap 73.7861 -80.8918 84.4487 -120.088 59.6823 -54.0255 74.6901 -91.0586

Tabel 4.15 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa rencana Northridge dan New Mexico struktur dengan isolasi dasar

Lantai

Gempa Rencana New Mexico Off Sanriku

X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) + - + - + - + -

Lantai 1 11.8180 -9.3702 19.8813 -8.0627 152.5900 -381.46 186.938 -396.26 Lantai 2 12.9431 -10.075 15.0366 -17.439 174.1504 -436.57 217.471 -489.55 Lantai 3 14.6457 -11.448 12.2904 -28.041 195.2190 -484.13 242.411 -571.57 Lantai 4 15.8763 -12.423 12.7942 -38.862 210.2476 -521.47 256.904 -633.21

Atap 16.8274 -13.233 15.8614 -50.197 218.2803 -540.05 260.099 -675.89

Page 42: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

48

Tabel 4.16 Hasil maximum joint displacement gedung untuk gempa rencana Northridge dan New Mexico struktur tanpa isolasi dasar

Lantai

Gempa Rencana New Mexico Off Sanriku

X (mm) Y (mm) X (mm) Y (mm) + - + - + - + -

Lantai 1 0 0 0 0 0 0 0 0 Lantai 2 6.1685 -6.1977 6.0675 -7.7936 74.6609 -84.9324 109.6139 -94.4909 Lantai 3 14.5207 -15.8792 13.8111 -17.9478 131.2315 -138.268 100.2225 -171.536 Lantai 4 20.4557 -23.2179 19.5679 -26.0174 169.4078 -211.411 173.1827 -215.137

Atap 23.5420 -26.28 23.213 -31.5733 196.5352 -243.222 230.1054 -279.033

Hasil interstory drift yang dihasilkan struktur dengan isolasi dasarditunjukkan

pada Tabel 4.17. Untuk struktur tanpa isolasi dasar interstory drift yang dihasilkan

dapat dilihat pada Tabel 4.18.

Tabel 4.17 Hasil interstory drift maksimum untuk struktur dengan isolasi dasar

Lantai

Gempa Rencana El Centro Northridge New Mexico Off Sanriku

X Y X Y X Y X Y 0-1 0.004574 0.014817 0.003109 0.011989 0.000458 0.003153 0.011764 0.013044 1-2 0.004553 0.005008 0.002039 0.003396 0.001316 0.002792 0.03113 0.024556 2-3 0.003701 0.004705 0.001679 0.003312 0.000965 0.00279 0.025599 0.021597 3-4 0.002544 0.004211 0.001165 0.00322 0.000685 0.002848 0.017921 0.016232 4-A 0.001644 0.004164 0.000755 0.003428 0.000458 0.003153 0.011764 0.013044

Tabel 4.18 Hasil interstory drift maksimum untuk struktur tanpa isolasi dasar

Lantai

Gempa Rencana El Centro Northridge New Mexico Off Sanriku

X Y X Y X Y X Y 1-2 0.005204 0.007139 0.003703 0.006959 0.001593 0.001829 0.016484 0.019216 2-3 0.007853 0.011175 0.005619 0.008545 0.002548 0.002672 0.027537 0.025731 3-4 0.005503 0.008395 0.004922 0.008763 0.001931 0.002149 0.032087 0.038372 4-A 0.003983 0.005722 0.002959 0.006583 0.001423 0.001904 0.024449 0.030023

Sehingga dari hasil analisis berupa maximum joint displacement yang terjadi

memperlihatkan bahwa beban gempa Off Sanriku menghasilkan displacement

Page 43: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

49

terbesar pada struktur dengan isolasi dasar untuk arah gempa positif arah x yang

ditunjukkan Gambar 4.6 dan untuk arah Y yang ditunjukkan pada Gambar 4.7. Nilai

maximum joint displacement yang dihasilkan oleh struktur tanpa isolasi dasar

ditunjukkan Gambar 4.8 untuk arah X dan Gambar 4.9 untuk arah Y.

Gambar 4.6 Maksimum joint displacement struktur dengan isolasi dasar untuk

0

1

2

3

4

5

6

0

1

2

3

4

5

6

7

‐600 ‐400 ‐200 0 200 400

Story

Displacement arah X (mm)

Centro ‐

Centro +

New Mexico ‐

New Mexico +

Northridge ‐

Northridge +

Off Sanriku ‐

Off Sanriku +

arah X

Gambar 4.7 Maksimum joint displacement struktur dengan isolasi dasar untuk

0

1

2

3

4

5

6

7

‐800 ‐600 ‐400 ‐200 0 200 400

Story

Displacement arah Y (mm)

Centro ‐

Centro +

New Mexico ‐

New Mexico +

Northridge ‐

Northridge +

Off Sanriku ‐

Off Sanriku +

arah Y

Page 44: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

50

Gambar 4.8 Maksimum joint displacement untuk arah X struktur tanpa

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

‐300 ‐200 ‐100 0 100 200 300

Story

Displacement arah X

Centro ‐

Centro +

Mexico ‐

Mexico +

Northridge ‐

Northridge +

Off Sanriku ‐

Off Sanriku +

isolasi dasar

Gambar 4.9 Maksimum joint displacement untuk arah Y struktutr tanpa

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

‐400 ‐300 ‐200 ‐100 0 100 200 300

Story

Displacement arah Y

Centro ‐

Centro +

Mexico ‐

Mexico +

Northridge ‐

Northridge +

Off Sanriku ‐

Off Sanriku +

isolasi dasar

Bentuk empat mode shape pertama yang dihasilkan oleh program bantu ETABS

struktur dengan isolasi dasar dan tanpa isolasi dasar pada salah satu kolom yang

diambil sebagai model dapat dilihat pada Gambar 4.10 .

Page 45: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

51

Lantai 2

Lantai 1/Base Isolation

Lantai 3

Lantai 4

Atap

Ground

Mode 1 Isolasi DasarMode 2 Isolasi DasarMode 3 Isolasi DasarMode 4 Isolasi Dasar

Displacement

Story

Mode 1 Fixed BaseMode 2 Fixed BaseMode 3 Fixed BaseMode 4 Fixed Base

Gambar 4.10 Mode shape

4.1 Pembahasan

Anil K. Copra (1995), menyatakan bahwa sistem isolasi memperkenalkan lapisan

isolasi yang akan membuat struktur mempunyai waktu getar alami yang akan

lebih panjang jika dibandingkan dengan waktu getar alami fixed based. Sesuai

dengan hasil analisis yang diperoleh semua modus dari struktur dengan isolasi

dasar dihasilkan periode getar alami yang lebih besar daripada periode getar yang

dihasilkan oleh struktur tanpa isolasi dasar yang ditunjukkan pada grafik yang

terdapat pada Gambar 4.11.

Page 46: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

52

Gamb

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2Pe

riode

 Getaran

 (S)

Siswantor

adalah su

pada dasa

gempa bum

untuk ber

pondasi. G

yang terja

sehingga

tanpa isol

oleh isolas

isolasi das

Tabel 4.19

Tabel 4.19

No. Jen1 Bas2 Fix

ar 4.11 Perstru

ro dan Bhua

atu cara pe

arnya cara p

mi kearah h

rgerak beba

Grafik pada

adi antara st

struktur be

lasi dasar d

si dasar. Pe

sar dan stru

9.

9 Perbandinisolasi da

nis Struktuse Isolated xed Base (F

0

2

4

6

8

1

2

1 2

rbandingan puktur dengan

ana (1994),

erlindungan

perlindunga

horizontal o

as saat ber

a Gambar 4

truktur deng

erisolasi das

dan mengak

enambahan

uktur tanpa i

ngan nilai asar dan struur Per(BI) 1,06B) 0,54

3 4 5

periode getan isolasi da

menyataka

n bangunan

an tersebut

oleh suatu si

rlangsungny

4.11 memp

gan isolasi

sar akan be

kibatkan gem

periode get

isolasi dasa

periode guktur tanpa iriode Getar6515 4842

6 7

Modus Geta

ar yang terjsar dan stru

an bahwa is

terhadap g

dicapai me

istem sehing

ya gempa

erlihatkan p

dasar dan s

ergerak leb

mpa bumi

tar yang ter

ar sebesar 2

etar terbesisolasi dasar (s) Perb

8 9 10

aran

adi di setiapuktur tanpa i

solasi dasar

getaran gem

elalui peng

gga memun

bumi tanp

perbandinga

struktur tan

bih bebas d

akan tertah

rjadi antara

kali yang d

ar antara ar bandingan P

194

11 12

p modus paisolasi dasa

r (base isola

mpa bumi,

gurangan ge

ngkinkan str

pa tertahan

an periode

npa isolasi d

daripada str

han dan dir

a struktur de

ditunjukkan

struktur de

Periode (FB

4 %

Isolasi D

Fixed Ba

da

ar

ation)

yang

etaran

ruktur

oleh

getar

dasar,

ruktur

redam

engan

n pada

engan

B/BI)

Dasar

ase

Page 47: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

53

Perbandingan perpindahan join yang terjadi antara kedua struktur pun berbeda

yang mana ditunjukkan pada Gambar 4.12 untuk arah perpindahan X positif,

Gambar 4.13 untuk arah perpindahan X negatif, Gambar 4.14 untuk arah

perpindahan Y positif, Gambar 4.15 untuk arah perpindahan Y negatif.

Gambar 4.12 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator dan

tanpa isolator arah X positif

‐2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 50 100 150 200 250

ketin

ggian (m

)

displacement (mm)

Centro FB

Centro BI

Northridge FB

Northridge BI

Mexico FB

Mexico BI

Off Sanriku FB

Off Sanriku BI

‐2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

‐600 ‐500 ‐400 ‐300 ‐200 ‐100 0

ketin

ggian (m

)

displacement (mm)

Centro FB

Centro BI

Northridge FB

Northridge BI

Mexico FB

Mexico BI

Off Sanriku FB

Off Sanriku BI

Gambar 4.13 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator dan

tanpa isolator arah X negatif

Page 48: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

54

‐2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 50 100 150 200 250 300

ketin

gggian

 (m)

Displacement (mm)

Centro FB

Centro BI

Northridge FB

Northridge BI

Mexico FB

Mexico BI

Off Sanriku FB

Off Sanriku BI

Gambar 4.14 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator dan

tanpa isolator arah Y positif

‐2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

‐800 ‐600 ‐400 ‐200 0

ketin

ggian (m

)

displacement (mm)

Centro FB

Centro BI

Northridge FB

Northridge BI

Mexico FB

Mexico BI

Off Sanriku FB

Off Sanriku BI

Gambar 4.15 Perbandingan displacement antara struktur dengan isolator dan

tanpa isolator arah Y negatif

Dari grafik-grafik diatas dapat dilihat bahwa hampir keseluruhan perpindahan join

yang terjadi di struktur dengan isolasi dasar memiliki nilai mendekati dengan

struktur tanpa isolasi dasar, hal ini diakibatkan karena besarnya nilai percepatan

Page 49: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

55

puncak modifikasi untuk setiap gempa rencana yang digunakan. Perbandingan

yang maximum displacement yang terjadi antara kedua struktur dapat dilihat pada

Tabel 4.20, dimana untuk gempa rencana El Centro arah drift x pada struktur fixed

base memiliki nilai displacement yang lebih besar 130,78% daripada struktur

dengan isolasi dasar.

Tabel 4.20 Perbandingan maximum story displacement.

Gempa Rencana Arah Drift Jenis Struktur displacement

(mm) Perbandingan

(FB/BI)

El Centro Drift X Base Isolated (BI) 61,8534 130,78% Fixed Base (FB) 80,8918

Drift Y Base Isolated (BI) 113,6059 105,71% Fixed Base (FB) 120,0876

Mexico Drift X Base Isolated (BI) 16,8274 156,17% Fixed Base (FB) 26,28

Drift Y Base Isolated (BI) 50,1972 62,90% Fixed Base (FB) 31,5733

Northridge Drift X Base Isolated (BI) 28,7788 207,38% Fixed Base (FB) 59,6823

Drift Y Base Isolated (BI) 67,4173 135,07% Fixed Base (FB) 91,0586

Off Sanriku

Drift X Base Isolated (BI) 540,0481 45,04% Fixed Base (FB) 243,2215

Drift Y Base Isolated (BI) 675,8892 41,28% Fixed Base (FB) 279,0334

Dilihat dari nilai perbandingan maximum interstory drift pun,hampir keseluruhan

gempa rencana yang digunakan pada struktur dengan isolasi dasar memiliki nilai

maximum story displacement yang lebih kecil daripada struktur tanpa isolasi dasar

yang ditunjukkan pada Tabel 4.21

Tabel 4.21 Perbandingan maximum interstory drift

Gempa Rencana Arah Drift Jenis Struktur Max. Interstory

drift Perbandingan

(FB/BI)

El Centro Drift X Base Isolated (BI) 0.004553 172,480 % Fixed Base (FB) 0.007853

Drift Y Base Isolated (BI) 0.005008 223,144 % Fixed Base (FB) 0.011175

Mexico Drift X Base Isolated (BI) 0.001316 193,6170 % Fixed Base (FB) 0.002548

Page 50: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

56

Tabel 4.21 (Lanjutan) Gempa

Rencana Arah Drift Jenis Struktur Max. Interstory drift

Perbandingan (FB/BI)

Drift Y Base Isolated (BI) 0.003153 84,745 % Fixed Base (FB) 0.002672

Northridge Drift X Base Isolated (BI) 0.002039 275,576 % Fixed Base (FB) 0.005619

Drift Y Base Isolated (BI) 0.003428 255,630 % Fixed Base (FB) 0.008763

Off Sanriku Drift X Base Isolated (BI) 0.03113 103,074 % Fixed Base (FB) 0.032087

Drift Y Base Isolated (BI) 0.024556 156,263 % Fixed Base (FB) 0.038372

Berdasarkan nilai interstory drift yang ditampilkan pada Tabel 4.20 menunjukkan

bahwa seluruh gempa recana yang digunakan menghasilkan nilai interstory drift

yang rendah untuk struktur dengan isolasi dasar. Khusus untuk gempa rencana Off

Sanriku yang menunjukkan bahwa nilai maximum displacement pada lantai dasar

yang dihasilkan gempa rencana Off sanriku pada struktur dengan isolasi dasar

memiliki nilai yang besar, yaitu sebesar 396,255 mm. Besarnya nilai perpindahan

yang terjadi pada lantai satu yang mengakibatkan besarnya deformation shape

yang terjadi pada isolasi dasar. Tinggi isolasi dasar yang hanya 131 mm,

kemudian menghasilkan shear strain sebesar 303 % yang mana sudah melewati

batas maksimum dari shear strain ijin yang ditetapkan Zhao. Besarnya shear

strain yang terjadi pada isolasi dasar yang memungkinkan untuk terjadinya

buckling pada isolasi dasar yang mengakibatkan besarnya displacement dan

interstory drift yang terjadi pada struktur dengan isolasi dasar dengan gempa

rencana Off Sanriku.

Hampir keseleuruhan gempa rencana menghasilkan maximum interstory drift

pada struktur dengan isolasi dasar yang lebih kecil daripada sturktur tanpa isolasi

dasar. Kecilnya interstory drift yang terjadi mengakibatkan kecilnya kerusakan

struktur, sehingga penggunaan isolasi dasar dapat mengurangi/meredam energi

gempa yang diterima struktur atas gedung.

Page 51: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisis dan pembahasan yang telah dilakukan terhadap struktur

gedung bertingkat yang memiliki fungsi gedung sebagai hotel dengan

penambahan isolasi dasar dan struktur tanpa isolasi dasar dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut:

1. Struktur gedung dengan isolasi dasar tipe lead rubber bearing memiliki

waktu getar alami terbesar yang terjadi pada modus 1 sebesar 1,065 detik

dan lebih besar 2 kali daripada struktur tanpa isolasi dasar.

2. Struktur dengan isolasi dasar menghasilkan perpindahan join maksimum

yang hampir sama dengan struktur tanpa isolasi dasar, terkecuali untuk

gempa rencana Off Sanriku yang disebabkan oleh besarnya nilai

percepatan modifikasi yang terjadi pada gempa rencana tersebut.

3. Nilai interstory drift yang dihasilkan struktur dengan isolasi dasar pada

hampir keseluruhan gempa rencana yang digunakan memiliki nilai yang

lebih kecil daripada struktur tanpa isolasi dasar.

4. Kecilnya interstory drift yang terjadi mengakibatkan kecilnya kerusakan

pada struktur.

5. Besarnya nilai perpindahan yang terjadi pada lantai satu untuk gempa

rencana Off Sanriku mengakibatkan besarnya deformation shape yang

terjadi dan kemudian menghasilkan shear strain sebesar 303 % pada

isolasi dasar yang mana nilai tersebut sudah melewati batas maksimum

dari shear strain ijin yang ditetapkan Zhao.

57

Page 52: DENGAN PENAMBAHAN ISOLASI DASAR MENGGUNAKAN/Kajian... · perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KAJIAN RESPON DINAMIS STRUKTUR GEDUNG BERTINGKAT ANALISIS RIWAYAT WAKTU commit to

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

58  

6. Besarnya shear strain yang terjadi pada isolasi dasar untuk gempa rencana

Off Sanriku yang memungkinkan untuk terjadinya buckling pada isolasi

dasar dan mengakibatkan besarnya displacement dan interstory drift yang

terjadi pada struktur dengan isolasi dasar dengan gempa rencana Off

Sanriku.

5.2 Saran

Saran yang dapat penulis berikan untuk penelitian-penelitian selanjutnya untuk

dapat meningkatkan pemakaian isolasi dasar pada bangunan tahan gempa sendiri

yaitu:

1. Penelitian yang mengkaji isolasi dasar tipe lead rubber bearing tersebut

lebih mendalam, terutama dengan pengaruh perbedaan karakteristik dari

lead rubber bearing itu sendiri terhadap respon gedung yang ditinjau.

2. Data gempa yang digunakan sendiri sebaiknya data gempa yang sudah

mengalami modifikasi program khusus seperti program RESMAT yang

akan menghasilkan gempa rencana yang memiliki karakteristik yang

mendekati dengan keadaan yang ada.

3. Struktur gedung yang dijadikan model pun sebaiknya high rise building,

untuk mengetahui berapa besarnya pengaruh yang ditimbulkan dengan

penambahan isolasi dasar pada high rise building.

4. Mengkaji tentang perbedaan penambahan isolasi dasar tipe lead rubber

bearing dengan isolasi dasar tipe slider dan isolasi dasar tipe yang lainnya

terhadap respon struktur gedung yang ditinjau.