STUDI PERBANDINGAN RESPON SPEKTRA PADA PERMUKAAN
advertisement
STUDI PERBANDINGAN RESPON SPEKTRA PADA PERMUKAAN TANAH MENGGUNAKAN EDUSHAKE DAN PLAXIS DENGAN SNI 2012 UNTUK DAERAH JAKARTA SELATAN Liyansen Universitas Bina Nusantara, [email protected] Ir. Gouw Tjie Liong, M.Eng. ABSTRAK Tujuan penelitian yang dilakukan adalah mengetahui perilaku tanah dengan pendekatan Mohr-Coulomb, Linear Elastic, dan HS Small dengan respon spektra yang dihasilkan selain itu juga untuk membandingkan hasil respon spektra yang dikeluarkan oleh program EduShake dan Plaxis dengan faktor amplifikasi yang berbeda-beda akibat dari gempa berbagai daerah. Metode penelitian yang dilakukan mengacu pada ketentuan SNI 1726-2012 dengan hasil analisa rekomendasi respon spektra untuk kelima wilayah di Jakarta Selatan (Antasari, MT. Haryono, Iskandarsyah, Pondok Indah, Senopati), kesimpulan yang di dapat adalah seluruh wilayah yang ditinjau termasuk klasifikasi kelas situs tanah sedang, hasil respon spektra dari program EduShake lebih mendekati SNI 2012 dikarenakan dasar perhitungan SNI 2012 juga menggunakan program SHAKE, pendekatan menggunakan Linear Elastic tidak cocok digunakan karena kondisi tanah dianggap linier tanpa keruntuhan, pendekatan menggunakan MohrCoulomb kurang cocok digunakan karena menganggap kekakuan tanah liner hingga terjadi keruntuhan, dan pendekatan HS Small lebih mendekati kenyataan dibanding model lainnya karena memperhitungkan regangan besar dan kecil sesuai dengan kondisi sesungguhnya yang terjadi pada lapisan tanah saat terjadi gempa. (L) Kata Kunci : Respon spektra, EduShake, Plaxis, SNI 2012. PENDAHULUAN Indonesia merupakan salah satu negara yang berada di dalam wilayah ring of fire yang adalah daerah yang sangat rawan sekali terjadi gempa bumi dan letusan gunung berapi yang mengelilingi cekungan Samudra Pasifik (Wikipedia), Indonesia juga memiliki gunung berapi terbanyak di dunia. Gempa bumi yang terjadi dapat mengakibatkan kerugian berupa material maupun korban jiwa, dalam meminimalisir hal tersebut dalam dunia teknik sipil, negara Indonesia sangat memerlukan desain-desain bangunan yang tahan terhadap gempa. Pusat gempa atau hypocentrum merambatkan getaran yang terjadi atau gempa melalui batuan dasar (SB, klasifikasi site berdasarkan SNI gempa) dimana setiap lapisan tanah terdapat batuan dasar, di Jakarta memiliki kedalaman batuan dasar hingga 340 meter (Widya Yunita) dengan kisaran kecepatan gelombang geser maksimum pada kedalaman tersebut adalah 750 m/s sesuai dengan ketentuan SNI 1726-2012. Getaran yang terjadi merambat hingga ke permukaan tanah sehingga menyebabkan guncangan yang dirasakan oleh setiap material maupun makhluk hidup diatasnya, getaran dari batuan dasar akan mengalami amplifikasi atau perluasan dan perbesaran amplitudo getaran akibat gempa, biasanya besar amplifikasi tergantung dari jenis tanah pada daerah yang terjadi gempa. Getaran hingga pada permukaan tanah dijelaskan melalui analisa respon spektra untuk keperluan desain struktur tahan gempa tersebut, untuk menganalisa respon spektra menggunakan program EduShake dengan meng-input data tanah dan data kecepatan gelombang geser serta input motion sebagai data gempa dalam acuan perencanaan. Dikarenakan data gempa yang di miliki Indonesia masih minim sekali, berdasarkan SNI 1726-2002 diperlukan minimal 4 buah data gempa dalam perencanaan respon spektra yang akan digunakan dalam mendesain struktur tahan gempa, dalam penulisan ini data gempa yang digunakan berupa time history ada 5 yaitu gempa El Centro, gempa Yerba, gempa Topanga gempa Gilroy2, dan gempa Treas (Treasure Island, California). Gambar 1. Indonesia dalam ring of fire (pubs.usgs.gov) Analisa respon spektra menggunakan standar SNI 1726-2012 yang mengacu pada ASCE 7-05 yang ditentukan berdasarkan periode gempa berulang 2475 tahun dengan probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun. Langkah awal yang dilakukan adalah pengumpulan data tanah dan data shear wave tanah pada suatu daerah, kemudian memodelkan keadaan lapangan dengan bantuan program EduShake menggunakan data gempa pada suatu daerah yang dalam penulisan ini menggunakan data gempa berupa time history pada Gempa El Centro, gempa Yerba, gempa Topanga, gempa Gilroy2 dan gempa Treas, lalu dilakukan analisa terhadap respon spektra yang dihasilkan, memodelkan hasil respon spektra yang didapat kedalam bentuk respon spektra sesungguhnya kemudian membandingkan hasil yang didapat dari program EduShake dan Plaxis serta mengambil kesimpulan dan saran yang didapat. Adapun tujuan dari analisa respon spektra pada permukaan tanah dengan menggunakan EduShake dan Plaxis ini adalah : a) Mengetahui perilaku tanah dengan pendekatan Mohr Coulomb, Linear Elastic, dan HS Small dengan respon spektra yang dihasilkan. b) Membandingkan hasil respon spektra yang didapat pada program EduShake dan Plaxis dengan yang terdapat pada SNI 1726-2012 dengan faktor amplifikasi yang berbeda-beda akibat gempa dari beberapa daerah. METODE PENELITIAN Pada penelitian ini, data yang digunakan adalah data boring log tanah dan data SDT (Seismic Downhole Test) pada wilayah Jakarta Selatan (Antasari, MT. Haryono, Iskandarsyah, Pondok Indah, dan Senopati), data didapat dari perusahaan investigasi tanah di Indonesia. Dari data boring log, yang digunakan adalah nilai SPT, jenis lapisan dan kedalaman tanah yang ditinjau sedangkan dari data SDT yang digunakan adalah nilai Vs atau kecepatan gelombang geser. Dari kedua data ini, klasifikasi kelas situs dapat ditentukan termasuk kedalam kategori tanah lunak atau tanah sedang atau tanah keras, selanjutnya menentukan kedalaman batuan dasar menggunakan hasil penelitian dari Prof. Masyhur Irsyam dkk, dengan studi “Pengembangan Peta Klasifikasi Tanah dan Kedalaman Batuan Dasar untuk Menunjang Pembuatan Peta Mikrozonasi Jakarta dengan Menggunakan Mikrotremor Array” dan menentukan kecepatan gelombang geser pada batuan dasar, mengacu pada ketentuan SNI 2012 pasal 5.3.4 apabila data kecepatan gelombang geser tidak memadai dapat dilakukan estimasi oleh seorang ahli geoteknik dan pada penelitian ini kecepatan gelombang geser yang digunakan adalah 760 m/ detik. Berikutnya adalah data ground motion yang digunakan dari kelima wilayah gempa yaitu gempa Yerba, gempa El Centro, gempa Treasure Island, gempa Gilroy, dan gempa Topanga. Gambar 2. Time History gempa Yerba Gambar 3. Time History gempa El Centro Gambar 4. Time History gempa Treasure Island Gambar 5. Time History gempa Gilroy Gambar 6. Time History gempa Topanga Mulai Perumusan Masalah Pengumpulan Data Studi Pustaka EduShake Pemodelan Plaxis Input Input Perhitungan Perhitungan Output Membuat Respon Spektra Sesungguhnya Dengan Hasil Spektra Program Output Prism SNI Gempa 1726-2012 Membandingkan Hasil Output Kesimpulan Gambar 7. Bagan Alir Penelitian HASIL DAN BAHASAN Gambar 8. Perbandingan respon spektra EduShake, Plaxis dan SNI 2012 untuk wilayah Antasari Gambar 9. Perbandingan respon spektra EduShake, Plaxis dan SNI 2012 untuk wilayah MT. Haryono Gambar 10. Perbandingan respon spektra EduShake, Plaxis dan SNI 2012 untuk wilayah Iskandarsyah Gambar 11. Perbandingan respon spektra EduShake, Plaxis dan SNI 2012 untuk wilayah Pondok Indah Gambar 12. Perbandingan respon spektra EduShake, Plaxis dan SNI 2012 untuk wilayah Senopati Berdasarkan hasil analisa dari kelima daerah Jakarta Selatan yang ditinjau, hasil respon spektra program Plaxis dengan metode pendekatan linear elastic, Mohr-Coulomb, dan HS Small lebih besar dari hasil respon spektra program EduShake dan desain spektra SNI 1726-2012 yang merupakan klasifikasi tanah sedang. Hasil dari program EduShake lebih mendekati desain spektra SNI 2012, model Linear Elastic menghasilkan respon spektra yang terlalu jauh dari desain SNI 2012 dan tidak realistik dikarenakan pada model Linear Elastic tanah dianggap elastis dan tidak mengalami keruntuhan pada saat terjadi beban gempa hingga waktu gempa yang tercatat berhenti, hal ini yang menyebabkan respon spektra model Linear Elastik terlalu tinggi. Model Mohr-Coulomb menghasilkan respon spektra lebih besar dari ketentuan SNI namun masih lebih rendah dari hasil respon spektra Linear Elastic karena model MohrCoulomb memperhitungkan perilaku elastis dan plastis, tanah diasumsikan linier hingga keruntuhan terjadi. Model HS Small menghasilkan respon spektra lebih besar dari SNI 2012 dan lebih rendah dibanding model Mohr-Coulomb hal ini terjadi karena pada HS Small memperhitungkan perubahan kekakuan tanah terhadap regangan yang terjadi, sehingga HS Small lebih mendekati perilaku tanah pada keadaan sesungguhnya dapat mengalami regangan besar dan kecil dan lebih mendekati SNI 2012 dibanding model yang lainnya. Gambar 13. Perbandingan percepatan puncak untuk setiap wilayah dengan program yang digunakan KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan berdasarkan hasil respon spektra yang di dapat adalah : 1. Berdasarkan klasifikasi kelas situs, Jakarta Selatan masuk kedalam kategori tanah sedang untuk kelima wilayah yang ditinjau, yaitu : Antasari, MT. Haryono, Iskandarsyah, Pondok Indah dan Senopati. 2. Program EduShake lebih mendekati desain spektra SNI 2012, dengan nilai puncak percepatan respon spektra yang dihasilkan program tersebut untuk daerah Jakarta Selatan yang berkisar antara 0,49g – 0,74g dimana percepatan puncak respon spektra SNI Jakarta Selatan sebesar 0,57g. 3. Pendekatan tanah dengan model Linear Elastic untuk analisa dinamik tidak cocok digunakan karena model tersebut tidak menggambarkan keadaan tanah pada kondisi sesungguhnya yang tidak linier. 4. Pendekatan tanah dengan model Mohr-Coulomb untuk analisa dinamik kurang cocok digunakan, karena melinierkan nilai kekakuan tanah sedangkan kekakuan tanah pada kondisi sesungguhnya selalu berubah-ubah sesuai tegangan-regangan yang terjadi, untuk kasus ini yang terjadi adalah regangan kecil dan Mohr-Coulomb tidak memperhitungkan regangan kecil. 5. Pendekatan tanah dengan model HS Small lebih mendekati kondisi yang terjadi sesungguhnya pada tanah. Adapun saran yang dapat diberikan untuk penelitian selanjutnya adalah : 1. Mengkaji ulang ground motion yang digunakan. menggunakan ground motion yang benar-benar sudah sesuai dengan kondisi geologi di Indonesia. 2. Mengkaji ulang kecepatan gelombang geser yang digunakan, dapat digunakan interpolasi linier hingga kedalaman batuan dasar atau tidak dan besar kecepatan gelombang geser yang digunakan pada batuan dasar. 3. Mengkaji ulang penggunaan parameter-parameter yang tidak didapat dari data lapangan. 4. Mempelajari lebih dalam program yang akan digunakan dalam penelitian. REFERENSI Asrurifak, M. et al. 2013. Pengembangan Peta Klasifikasi Tanah dan Kedalaman Batuan Dasar untuk Menunjang Pembuatan Peta Mikrozonasi Jakarta dengan Menggunakan Mikrotremor Array. Badan Standarisasi Nasional. 2008. Cara Uji Penetrasi Lapangan dengan SPT, 3-7. Badan Standarisasi Nasional. 2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, 17-23. Brinkgreve, R.B.J et al. 2007. Hysteretic Damping in a Small-Strain Stiffnes Model. EduPro Civil Systems, Inc. ProShake Ground Response Analysis Program, version 1.1. Faizah, Restu dan Widodo. 2013. Analisa Gaya Gempa Rencana pada Struktur Bertingkat Banyak dengan Metode Dinamik Respon Spektra. Universitas Sebelas Maret, Solo. Freeman, Sigmund A. 2007. Response Spectra as a Useful Design and Analysis Tool for Practicing Structural Engineers. ISET Journal of Earthquake Technology, paper no 475, vol 44. Gouw, Tjie Liong. 2012. Dasar Teori Metoda Element Hingga Dalam Geoteknik. Jakarta Hutapea, Bigman Marihat dan Mangape, Imanuel. Analisis Hazard Gempa dan Usulan Ground Motion pada Batuan Dasar untuk Kota Jakarta. Pitilakis, Kyriazis et al. 2004. Design Response Spectra and Soil Classification for Seismic Code Provisions, paper no. 2904 Plaxis. Dynamics Manual, version 7. Schanz, T. et al. 2000. The Hardening Soil Model : Formulation and Verivication. Seong-Hoon Jeong, et al. Prism for Earthquake Engineering, version 1.0.2. Widya, Bonifasius P. dan Leon, Dimitri. 2011. Stabilitas Tebing Pada Proyek Jalan Tol SemarangUngaran Sta 6+00 Sampai Sta 6+250. Skripsi S1. Universitas Diponegoro, Semarang Wijaya, Renata A. dan Febriani, Bianca. 20xx. Analisa Respon Spektra Gempa di Permukaan Berdasarkan Pendekatan Site Specific Analysis. Universitas Diponegoro. RIWAYAT PENULIS Liyansen lahir di Jakarta pada 21 September 1992. Penulis menamatkan pendidikan S1 di Universitas Bina Nusantara dalam bidang Teknik Sipil pada 2014.