format ug jurnal - Repository Universitas Gunadarma

SISTEM KONTROL BASE ISOLATION UNTUK
PERENCANAAN GEDUNG TAHAN GEMPA
1
Debby Rahmawati ([email protected])
2
Sulardi, ST., MT. ([email protected])
1,2
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Gunadarma, Jakarta
ABSTRAK
Sistem kontrol base isolation berfungsi sebagai kontrol pasif getaran yang dapat
meningkatkan fleksibilitas bangunan dan memperkecil amplitudo getaran yang diterima
struktur atas sehingga resiko kerusakan dapat diminimalisir. Penelitian ini
menggunakan base isolation tipe High Damper Rubber Bearing Soft (HDS) dalam
mereduksi gaya gempa gedung perpustakaan 5 lantai dan dibandingkan dengan struktur
fixed base. Struktur dimodelkan sebagai portal 3 dimensi melalui program ETABS
dengan analisis gempa 3D statik ekuivalen yang dapat digunakan karena bentuk
struktur dan ketinggiannya yang memenuhi syarat. Hasil analisis menunjukkan waktu
getar arah x struktur fixed base sebesar 1,48 detik sedangkan pada struktur base
isolation sebesar 2,73 detik (memenuhi syarat FEMA 450) dengan story drift lantai 5
arah x sebesar 12,8 mm (fixed base) dan 9,60 mm (struktur base isolation).
Kata Kunci: Struktur Fixed Base, Base Isolation System, High Damping Rubber
Bearing Soft (HDS), Analisis Statik Ekuivalen.
Control of base isolation system works as a passive vibration control which increase
flexibility of building and decrease vibration amplitude received by upper structure so
the risk of damage can be minimized. This research using base isolation bearings type
High Damping Rubber Bearing Soft (HDS) to reduce the earthquake forces on the
library with five floors and compared to the fixed base structure. The structure is
modeled as a three dimensional portal using ETABS program and for seismic analysis
using 3D static equivalent which can be used for structural shape and height are
eligible. The analysis showed the vibration time for x direction of the fixed base
structure is 1.48 seconds while the base isolation structure showed 2,73 seconds
(qualified FEMA 450) with the story drift of fifth floor (x direction) is 12.8 mm (for
fixed base) and 9.60 mm (base isolation structure). The result of planning base
isolation structure includes plate, beams, columns, beam column joint with supported
by seven types of footing foundation.
Keywords: Fixed Base Structure, Base Isolation System, High Damping Rubber
Bearing Soft (HDS), Equivalent Static Analysis.
PENDAHULUAN
Pada perencanaan bangunan, parameter gempa bumi yang mempengaruhi perencanaan
secara langsung adalah percepatan tanah yang ditimbulkan gelombang seismik yang bekerja
pada massa bangunan. Sehingga di dalam menunjang pembangunan gedung-gedung sangat
penting diperhitungkan perencanaan konstruksi yang liat untuk struktur bangunan tahan gempa
yaitu konstruksi yang mampu mengalami lendutan plastis yang besar dan tidak runtuh bila
terkena gempa besar karena mampu menyerap dan memancarkan energi, mengingat sebagian
besar wilayah Indonesia terletak dalam wilayah gempa dengan intensitas moderat hingga tinggi,
1
hanya wilayah Kalimantan Barat dan Kalimantan Tengah saja yang kurang berpotensi gempa
(Yosafat,2006).
Salah satu metode yang kini banyak digunakan dalam pembangunan untuk melindungi
struktur bangunan dari gempa adalah dengan meningkatkan kinerja bangunan melalui
penggunaan sistem kontrol dalam mengontrol respon struktur yang menerima pembebanan
gempa dengan mendisipasi energi gempa. Alat pengontrol respons struktur terbagi atas kontrol
aktif dan semi aktif, kontrol pasif, serta sistem base isolation. Sistem base isolation memiliki
karakteristik fleksibilitas untuk meningkatkan periode getaran dan mengurangi respons gaya
pada struktur atas disamping kelebihannya yang sederhana dalam desain, pemasangan, dan
pemeliharaan sehingga akan digunakan dalam perencanaan gedung ini.
Di dalam analisis gempa, cara paling sederhana yang dapat digunakan untuk
menentukan pengaruh dari beban gempa bumi terhadap struktur bangunan adalah dengan
analisis statis yang dapat digunakan untuk syarat gedung tertentu dimana untuk struktur
bangunan lainnya yang tidak begitu mudah diperkirakan perilakunya terhadap pengaruh gempa,
yaitu struktur bangunan tidak beraturan, harus dilakukan dengan analisis dinamis.
Pada jurnal ini akan dibandingkan perilaku struktur bangunan tahan gempa 5 lantai
bersistem base isolation seismic bearing dengan struktur fixed base dan menggunakan analisis
statik ekuivalen sehingga hasilnya dapat dilihat story drift yang lebih kecil hasil penggunaan
sistem base isolator.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui manfaat penggunaan base isolation
berupa seismic bearing jenis high damping rubber bearing dalam meredam gaya gempa yang
terjadi bila dibandingkan dengan gedung tanpa base isolation di wilayah 3 gempa.
METODE PENELITIAN
Secara umum metode dan tahapan perencanaan yang digunakan dalam perencanaan
gedung 5 lantai beton bertulang dengan base isolation system ini adalah sebagai berikut:
1. Pengumpulan Data
Data perencanaan, dalam tahap ini terdiri dari deskripsi umum bangunan, denah dan sistem
struktur bangunan, wilayah gempa dimana bangunan berada, data pembebanan, data tanah,
mutu bahan yang digunakan, metode analisis dan desain struktur, standar dan referensi yang
dipakai dalam perencanaan.
2. Preliminary Design
Tahap pertama dalam perencanaan gedung yaitu membuat desain yang memberikan
estimasi gambaran bangunan secara lebih detail dan terukur, namun belum mengarah pada
hal-hal yang lebih detail.
3. Analisis Gempa
Perhitungan struktur gedung yang digunakan dalam perencanaan ini adalah perencanaan
gedung dengan menggunakan perhitungan analisis statis dimana gaya geser yang bekerja
didistribusikan pada setiap lantai berdasarkan porsi berat lantai dan ketinggiannya dan
beban-beban didistribusikan bekerja pada pusat massa yang telah ditambah eksentrisitas.
4. Kontrol Waktu Getar dan Simpangan
Waktu getar alami fundamental (T1) dibatasi berdasarkan koefisien gempa dan jumlah
tingkatan dalam gedung dimana tidak boleh melebihi batas dalam persamaan 2.13.
Simpangan maksimum struktur dan story drift yang terjadi harus memenuhi syarat kinerja
batas layan (Δs) dan batas ultimit (Δm).
5. Penambahan Base Isolation System
Penambahan sistem base isolation berupa penggunaan seismic bearing jenis high damping
rubber bearing soft (HDS) yang digunakan untuk mereduksi gaya gempa yang terjadi pada
bangunan dipasang pada batas antara struktur atas dan struktur bawah yaitu di antara
pondasi dan pelat lantai dasar.
2
6. Pembebanan
Gaya-gaya yang diperhitungkan berupa gaya gravitasi dari beban mati dan beban hidup
serta gaya lateral gempa.
7. Kombinasi Pembebanan
Setelah ditentukan besarnya beban-beban yang bekerja pada struktur maka diperhitungkan
kombinasi pembebanan berdasarkan pasal 11.2 SNI 03-2847-2002 berupa kombinasi beban
mati, beban hidup, dan gempa.
8. Gaya-Gaya Dalam
Hasil dari kombinasi pembebanan akan menghasilkan gaya-gaya dalam untuk setiap
kombinasi yang dilakukan.
9. Penulangan
Hasil gaya-gaya dalam yang memberikan nilai terbesar dari kombinasi pembebanan
akan menjadi acuan untuk menentukan penulangan. Penulangan yang dilakukan yaitu
penulangan pelat, kolom, balok, beam-column joint, dan pondasi.
MULAI
M ULAI
P e n g u m p u la n D a ta
Pengumpulan Data
U b a h D im e n s i
S tru k tu r
Ubah Dimensi
Struktur
P r e lim in a r y D e s ig n
Preliminary Design
A n a lis is G e m p a
Analisis Gempa
T ID A K
K o n tro
T1l W ak tu Gne ta r
d a n S im p a n g a n
YA
TIDAK
Kontrol Waktu Getar
dan Simpangan
S is te m B a s e Is o la tio n
U b a h S p e s if ik a s i
B a s e I s o la to r
T1    n
YA
K o n tro l W a k tu G e ta r
d a n S im p a n g a n
(F E M A 4 5 1 )
T ID A K
YA
SELESAI
SELESAI
Gambar 1. Diagram Alir Perencanaan Struktur Gedung Tanpa Base Isolation (Kiri) dan
Struktur Gedung dengan Base Isolation (Kanan)
3
HASIL & PEMBAHASAN
Denah struktur bangunan yang digunakan yaitu sebagai berikut:
Gambar 2. Denah Bangunan
Gambar 3. Potongan As 1 (Kiri) dan Potongan As A (Kanan)
Gambar 4. Hasil Pemodelan Elemen Struktur 3 Dimensi Fixed Base (Kiri)
dan Struktur Base Isolation (Kanan)
4
Data-data struktur yang digunakan adalah sebagai berikut:
Data Umum Struktur:
a. Jenis Struktur
: Gedung Beton Bertulang (Sistem Rangka Pemikul
Momen Menengah)
b. Material Utama Struktur
: Beton Bertulang
c. Kategori Bentuk Bangunan
: Beraturan
d. Tinggi Bangunan Keseluruhan
: 21,5 m
e. Tinggi Bangunan per Lantai
Tinggi Lantai 1
: 5,50 m
Tinggi Lantai 2-5
: 4,00 m
Data Material Struktur:
Material Beton
1) Kuat tekan beton 28 hari
Balok, Pelat, dan Kolom
: K300 ( f ' c = 24,90 MPa)
2) Modulus elastisitas ( Ec ) E c  4700 f 'c
K300 (24,90 MPa)
: Ec = 23.453 MPa
3) Angka poissons ratio ( υ )
Angka poisson ratio pada beton adalah υ = 0,2
Baja Tulangan
1) Tegangan leleh untuk perencanaan
Besi tulangan D ≥ 13
: Baja U40 (fy = 400 MPa)
Besi tulangan D ≤ 12
: Baja U24 (fy = 240 MPa)
2) Modulus elastisitas baja tulangan ( Es )
Ec = 200.000 MPa
3) Angka poisson ratio ( υ )
Angka poisson ratio pada baja adalah υ = 0,3
Material Base Isolator Seismic Bearing
1) Jenis Base Isolator
: Elastomeric Rubber Bearing
2) Tipe
: High Damping Rubber Bearing Soft (HDS)
3) Diameter Elastomer
: 600 mm
4) tebal Elastomer (te)
:
96 mm
5) Tinggi Base Isolator
: 228 mm
6) Vmax
: 3500 kN
7) Simpangan Ijin Maksimum
: 200 mm
Analisis Gempa Statik Ekuivalen Struktur Tanpa Base Isolation
Berdasarkan hasil pemodelan struktur pada ETABS maka dapat diketahui berat lantai bangunan:
Tabel 1. Berat Lantai Bangunan
Lantai
Massa (Kg)
g (m/s2)
Berat (Kg)
5
40.947,6
9,81
401.696
4
109.036,5
9,81
667.952
3
182.160,9
9,81
717.351
2
258.810,2
9,81
751.929
1
338.367,3
9,81
780.456
Σ
929.322,5
3.319.384
Melalui rumus empiris Method A dari UBC Section 1630.2.2, waktu getar alami gedung adalah:
5
T1  C t .h n
3/4
= 0, 0731 x 21, 5
3/4
= 0, 730 detik
dan untuk wilayah gempa 3, nilai pembatasan waktu getar alami yaitu:
T n
= 0,18 x 5
= 0, 90 detik
Sehingga karena T1 = 0,730 detik < T = 0,9 detik  OK
Beban geser dasar nominal statik ekuivalen yang bekerja pada struktur tersebut dapat dihitung:
V 
C 1 IW t
R
=
0, 452 x1 x 3.319.384
5, 5
 272.874, 2 kg
Setelah diketahui gaya geser dasar nominal yang akan terjadi di dasar gedung ketika gempa
berlangsung, lalu dihitung distribusi gaya geser horisontal gempa dalam arah x dan y gempa
sepanjang tinggi gedung dan beban gempa rencana yang akan ditanggung keseluruhan
komponen struktur pada Tabel 2.
Tabel 2. Distribusi Gaya Geser Dasar Akibat Gempa Sepanjang Tinggi Gedung
Lantai
Zi (m)
Wi (Kg)
Fix,y (Kg)
5
4
3
2
1
21,5
17,5
13,5
9,5
5,5
401.696
667.952
717.351
751.929
780.456
3.319.384
56.861,5
76.960,2
63.760,1
47.030,9
28.261,4
272.874,2
Σ
Berdasarkan hasil perhitungan diatas maka didapatkan besarnya gaya gempa untuk analisis
statik ekuivalen 3D kemudian dilakukan pengecekan waktu getar alami fundamental Rayleigh
dimana hasilnya menunjukkan nilai menyimpang lebih dari 20% Tempiris = 0,73 detik sehingga
distribusi gempanya perlu dihitung kembali menggunakan waktu getar dari persamaan Rayleigh
yaitu:
Tabel 3. Distribusi Beban Gempa Berdasarkan Waktu Getar T-Rayleigh
Fix
Fiy
Lantai
(kg)
(kg)
5
63.724,86
62.644,89
4
86.249,53
84.787,82
3
71.456,07
70.245,07
2
52.707,68
51.814,42
1
31.672,65
31.135,88
Σ
305.810,78 300.628,08
6
1) Gaya gempa arah x yang terdiri dari 100% Fix dan 30% Fiy
Tabel 4. Distribusi Akhir Gaya Geser Horisontal Gempa Fx
Struktur Tanpa Sistem Base Isolation
FX
Lantai
STORY 5
STORY 4
STORY 3
STORY 2
STORY 1
100% Fix
30% Fiy
63.724,86
86.249,53
71.456,07
52.707,68
31.672,65
18.793,47
25.436,35
21.073,52
15.544,33
9.340,76
2) Gaya gempa arah y yang terdiri dari 30% Fix dan 100% Fiy
Tabel 5. Distribusi Akhir Gaya Geser Horisontal Gempa Fy
Struktur Tanpa Sistem Base Isolation
Fy
Lantai
STORY 5
STORY 4
STORY 3
STORY 2
STORY 1
30% Fix
100% Fiy
19.117,46
25.874,86
21.436,82
15.812,30
9.501,79
62.644,89
84.787,82
70.245,07
51.814,42
31.135,88
dan didapatkan deformasi struktur fixed base sebagai berikut:
Tabel 6. Deformasi Tiap Lantai
FX
FY
Zi
Tingkat
(m)
x
y
x
y
5
21,5 86,0 25,5 25,8 85,1
4
17,5 73,2 21,9 22,0 73,0
3
13,5 54,5 16,9 16,3 56,3
2
9,5
34,1 11,4 10,2 38,0
1
5,5
14,7 5,5
4,4 18,3
Setelah didapatkan deformasi tiap lantainya, maka perlu dicek kembali nilai waktu getar alami
fundamentalnya dengan menggunakan rumus Rayleigh.
Berdasarkan data tersebut, maka waktu getar bangunan dengan cara T-Rayleigh adalah sebagai
berikut:
T xx  6, 3
9,72 x10
9
9.810 x1,80 x10
7
 1, 481 detik
Maka didapatkan nilai Txx = 1,481 detik (menyimpang 0,001% dari 1,48 detik → OK!)
T xy  6, 3
9,08 x10
8
9.810 x1,62 x10
6
 1, 511 detik
Maka didapatkan nilai Txy = 1,51 detik (menyimpang 0,001% dari 1,51 detik → OK!)
7
Sedangkan untuk perhitungan waktu getar alami akibat gempa FY yaitu:
T yx  6, 3
8, 75 x10
8
9.810 x1,61 x10
6
 1, 479 detik
Maka didapatkan nilai Tyx = 1,479 detik (menyimpang 0,01% dari 1,480 detik → OK!)
T yy  6, 3
1, 01 x10
10
9.810 x1,80 x10
7
 1, 51 detik
Maka didapatkan nilai Tyy = 1,51 detik (menyimpang 0,02% dari 1,505 detik → OK!)
Setelah analisis waktu getar T-Rayleigh dilakukan dan memenuhi persyaratan dalam
SNI 03-1726-2002 yaitu menyimpang tidak lebih dari 20% waktu getar sebelumnya, maka akan
diperiksa syarat kinerja batas layan (Δs) pada struktur gedung. Berikut perhitungan batas layan
simpangan antar tingkat yang diijinkan untuk lantai 1:
 s1 =
=
0,03
R
0,03
hi
atau 30 m m (yang terkecil)
5, 5 m
5,5
 30 m m
Hasil analisis kinerja batas layan struktur fixed base dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 7. Analisis Δs Akibat Gempa FX Struktur Fixed Base
Zi
Arah x (mm)
Arah y
syarat
syarat
(m)
∆x
Δs
Ket
∆y
Δs
Ket.
(mm)
(mm)
21,5
12,8
21,8 OK
3,6
21,8 OK
17,5
18,7
21,8 OK
5,0
21,8 OK
13,5
20,4
21,8 OK
5,5
21,8 OK
9,5
19,4
21,8 OK
5,9
21,8 OK
5,5
14,7
30,0 OK
5,5
30,0 OK
Kinerja batas ultimit struktur dihitung berdasarkan simpangan antar tingkat struktur akibat
pembebanan nominal dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ dan hasilnya dapat dilihat pada
tabel berikut:
Tabel 8. Analisis Δm Akibat Gempa FX Struktur Fixed Base
Arah x
Lant
ai
5
4
3
2
1
Drift
Δm
(mm)
49,28
72,00
78,54
74,69
56,60
syarat
drift
Δm
80
80
80
80
110
Arah y
Ket
OK
OK
OK
OK
OK
Drift
Δm
(mm)
13,86
19,25
21,17
22,71
21,17
syarat
drift
Δm
80
80
80
80
110
Ket
OK
OK
OK
OK
OK
8
Struktur dengan Base Isolation
Setelah perencanaan struktur atas untuk gedung biasa (fixed base) tanpa menggunakan
bantalan karet (base isolator) selesai direncanakan maka selanjutnya akan dibandingkan hasil
kinerja struktur dengan perencanaan yang menggunakan sistem base isolation dimana
seharusnya hasil dari penggunaan sistem base isolation ini dapat mereduksi gaya gempa yang
terjadi pada struktur atas bangunan sehingga dapat dihasilkan suatu efisiensi dari segi dimensi
yang seharusnya dibutuhkan untuk struktur atas dengan syarat tetap memenuhi batas ultimit,
batas layan, story drift yang telah ditetapkan nilai maksimumnya.
Dengan demikian, setelah perencanaan struktur fixed base selesai direncanakan maka
akan direncanakan struktur base isolation system yang memiliki komponen struktur atas yang
berbeda, hal ini memungkinkan karena telah tereduksinya gaya gempa yang seharusnya bernilai
lebih besar.
Pemilihan spesifikasi base isolator yang digunakan diambil sebesar 3-5% berdasarkan
kekakuan kolom lantai paling bawah. Kemudian hasil kekakuan yang didapatkan akan
digunakan untuk pemilihan ukuran dan spesifikasi base isolator dimana jenis base isolator yang
digunakan dalam perencanaan ini yaitu High Damping Rubber Bearing tipe Soft yang
perhitungannya dapat dilihat sebagai berikut:
1. Inersia Penampang Kolom (K50/65)
I 
1
1
bh 
3
12
(5 0 0 )(6 5 0 )
3
12
 1 1 .4 4 2 .7 0 8 .3 3 3 m m
4
2. Modulus elastisitas kolom (E)
E  4700
f c  4700 0, 83 x 30
'
 23.453 M Pa
3. Kekakuan kolom (K50/65)
K kolom 

12 E I
h
3
12(23.453)11.442.708.333
5500
3
 19.356 M P a  19, 356 kN /m m
2
4. Kekakuan base isolator
K base isolator 
5
x19, 356 kN /m m
2
100
=0,970 kN /m m
2
Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan kekakuan efektif yang didapatkan sebesar
0,970 kN/mm2 sehingga akan digunakan High Dampir Rubber Bearing tipe Soft dengan
spesifikasi:
Tipe HDS : HDS 550x88
Keff
: 1,08 kN/mm2
Smax
: 180 mm
H
: 220 mm
Analisis Statik Ekuivalen Struktur Base Isolation
Pada desain struktur dengan base isolation system melalui metode analisis statik ekuivalen atau
pada FEMA disebut Equivalent Lateral Force (ELF) maka diperhitungkan gaya lateral yang
harus didistribusikan merata di setiap ketinggian lantai pada struktur dengan rumus yang
ditetapkan oleh FEMA 451.
9
Tabel 9. Distribusi Beban Gempa Struktur dengan Base Isolation System
Vx
Fix
Vy
Fiy
Lan
tai
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
5
155.249
33.722
164.108
35.647
4
155.249
44.777
164.108
47.332
3
155.249
35.277
164.108
37.290
2
155.249
25.630
164.108
27.093
1
155.249
15.843
164.108
16.748
Σ
155.249
164.108
Tabel 10. Distribusi Akhir Gaya Geser Horisontal Gempa Fx
Struktur dengan Sistem Base Isolation
FX
Lantai
100% Fix
30% Fiy
STORY 5
STORY 4
STORY 3
STORY 2
STORY 1
33.722,262
44.776,689
35.276,699
25.630,073
15.843,390
10.693,987
14.199,562
11.186,930
8.127,796
5.024,248
Tabel 11. Distribusi Akhir Gaya Geser Horisontal Gempa Fy
Struktur dengan Sistem Base Isolation
Fy
Lantai
30% Fix
100% Fiy
STORY 5
STORY 4
STORY 3
STORY 2
STORY 1
10.116,679
13.433,007
10.583,010
7.689,022
4.753,017
35.646,625
47.331,873
37.289,766
27.092,655
16.747,494
dan dihasilkan deformasi tiap lantai struktur sebagai berikut:
Tabel 12. Deformasi Tiap Lantai Struktur dengan Base Isolation
FX
FY
Ting
Zi
y
x
kat
(m) x (mm)
y (mm)
(mm) (mm)
5
21,5 124,60 35,50 37,40 118,40
4
17,5 115,00 33,00 34,50 110,10
3
13,5 102,10 28,70 30,60
95,70
2
9,5
85,50 23,90 25,70
79,60
1
5,5
67,10 19,20 20,10
64,10
base
0
41,00 13,30 16,60
44,80
Berdasarkan data tersebut, maka waktu getar bangunan dengan cara T-Rayleigh adalah sebagai
berikut:
Txx = 2,73 detik
Txy = 2,58 detik
Tyx = 2,73 detik
10
Tyy = 2,58 detik
Tabel 13. Analisis Δs Akibat Gempa FX Struktur Base Isolation
Zi
Lan
tai
(m)
∆x
5
4
3
2
1
base
21,5
17,5
13,5
9,5
5,5
0
9,6
12,9
16,6
18,4
26,1
41,0
Arah x
syarat
Δs
(mm)
21,82
21,82
21,82
21,82
30,00
180
Ket
∆y
OK
OK
OK
OK
OK
OK
2,5
4,3
4,8
4,7
5,9
13,3
Arah y
syarat
Δs
(mm)
21,8
21,8
21,8
21,8
30,00
180,0
Ket.
OK
OK
OK
OK
OK
OK
Tabel 14. Analisis Δm Akibat Gempa FX Struktur dengan Base Isolation
Lanta
i
Drift
Δm
(mm)
5
4
3
2
1
base
37,0
50,0
63,9
70,8
100,5
157,9
Arah x
syarat
drift
Δm
(mm)
80
80
80
80
110
160
Ket
Drift
Δm
(mm)
OK
OK
OK
OK
OK
OK
9,6
16,5
18,5
18,1
22,7
51,2
Arah y
syarat
drift
Δm
(mm)
80
80
80
80
110
160
Ket
OK
OK
OK
OK
OK
OK
sehingga didapatkan hasil perbandingan story drift setiap lantai antara struktur fixed base dan
struktur dengan base isolation HDS550x88 seperti pada gambar 5-8 berikut ini.
1) Analisis Kinerja Batas Layan Fx
Ketinggian (m)
Story Drift Akibat Gempa Fx pada
Arah X
30
20
10
fixed base
0
base isolation
0
10
20
30
40
50
Story Drift (mm)
Gambar 5. Analisis Story Drift Kinerja Batas Layan Fx pada Arah X
11
Ketinggian (m)
Story Drift Akibat Gempa Fx pada
Arah Y
30
20
fixed base
10
0
base isolation
0
5
10
15
Story Drift (mm)
Gambar 6. Analisis Story Drift Kinerja Batas Layan Fx pada Arah Y
2) Analisis Kinerja Batas Layan Fy
Ketinggian (m)
Story Drift Akibat Gempa Fy pada
Arah X
30
20
fixed base
10
base isolation
0
0
5
10
15
20
Story Drift (mm)
Gambar 7. Analisis Story Drift Kinerja Batas Layan Fy pada Arah X
Ketinggian (m)
Story Drift Akibat Gempa Fy pada
Arah Y
30
20
fixed base
10
base isolation
0
0
10
20
30
40
50
Story Drift (mm)
Gambar 8. Analisis Story Drift Kinerja Batas Layan Fy pada Arah Y
Sehingga berdasarkan hasil perbandingan grafik diatas maka dapat terlihat bahwa perbandingan
struktur fixed base memiliki nilai story drift yang rata-rata lebih besar dibandingkan struktur
dengan base isolation.
12
SIMPULAN & SARAN
Berdasarkan hasil analisis yang telah dilakukan dapat ditarik beberapa kesimpulan
sebagai berikut:
1) Struktur dengan base isolation dapat mereduksi gaya gempa yang terjadi pada struktur atas
sebesar 47% dan penggunaan sistem ini dapat memperkecil dimensi komponen struktur.
Distribusi gaya geser maksimum yang terjadi pada lantai 5 arah x:
a. Struktur fixed base (tanpa base isolation) : 63.724,86
kg
b. Struktur dengan base isolation
: 33.722,262 kg
2) Struktur dengan base isolation memiliki perbedaan story drift yang lebih kecil dibandingkan
dengan struktur fixed base. Simpangan antar tingkat (story drift) pada lantai 5 arah x yang
terjadi yaitu sebesar:
a. Struktur fixed base
: 12,80 mm
b. Struktur dengan base isolation : 9,60 mm
dengan batasan syarat layan dan batas ultimit yang diijinkan.
3) Penggunaan sistem base isolation pada struktur bangunan dapat meningkatkan periode
waktu getar alami struktur menjadi lebih besar. Waktu getar alami yang terjadi pada arah x:
a. Struktur fixed base
: 1,48 detik
b. Struktur dengan base isolation : 2,73 detik
Waktu getar alami yang terjadi pada arah y:
a. Struktur fixed base
: 1,51 detik
b. Struktur dengan base isolation : 2,58 detik
dan telah memenuhi aturan dalam FEMA 450 dan 451 yang membatasi waktu getar struktur
dengan base isolation sebesar 2-3 detik.
Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, saran yang dapat diberikan adalah sebagai
berikut:
1) Untuk memperkenalkan teknik yang baru seperti Base Isolation dapat dipertimbangkan
suatu metode analisis yang sederhana dan realistis dengan tetap memperhatikan batasan
struktur apa saja yang diperbolehkan menggunakan cara analisis sederhana.
2) Untuk lebih menyesuaikan penggunaan sistem base isolation di Indonesia, perlunya segera
dibuat standar nasional yang dapat menyesuaikan kondisi daerah Indonesia dengan zona
gempa yang ada.
DAFTAR PUSTAKA
BSN. 2002. SNI 03 – 2847 – 2002. Tata Cara Perhitungan Beton untuk Struktur Bangunan
Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.
BSN. 2002. SNI 03 – 1726 – 2002. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur
Bangunan Gedung. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional.
D. Symans, Michael. 2011. Seismic Protective System Seismic Isolation, Instructional Material
Complementin FEMA 451, Design Examples.
Building Seismic Safety Council. 2004. FEMA 451: Design Examples - Recommended
Provisions for Seismic Regulations for New Building and Other Structures. Washington:
Federal Emergency Management Agency (FEMA).
Building Seismic Safety Council. 2003. FEMA 450: Recommended Provisions for Seismic
Regulations for New Building and Other Structures. Washington: Federal Emergency
Management Agency (FEMA).
Iswandi Imran, dkk. 2009. Prinsip-Prinsip Perencanaan Struktur untuk Keselamatan Bangunan
Tahan Gempa, Konstruksi Indonesia 2009. Departemen Pekerjaan Umum.
Kusuma, Gideon dan Takim Andriono. 1994. Desain Struktur Rangka Beton Bertulang di
Daerah Rawan Gempa. Jakarta: Erlangga.
Pamungkas, A. dan Erny Harianti. 2009. Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya:
ITS Press.
13
Purwono, Rachmat. 2010. Perencanaan Struktur Beton Bertulang Tahan Gempa. Surabaya: ITS
Press.
Yulianti, Ria Catur. 2011. Rekayasa Gempa. Pusat Pengembangan Bahan Ajar Universitas
Mercubuana.
www.nibs.org/client/assets/files/bssc/Topic15-7-SeismicIsolation.pdf
14