1 Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Negara Indonesia adalah

Bab I Pendahuluan
I.1
Latar Belakang
Negara Indonesia adalah negara yang berada pada wilayah gempa tektonik
dengan rangkaian gunung berapi yang membentang sepanjang wilayah negara.
Peristiwa gempa yang sering terjadi di wilayah Indonesia mendapat perhatian
yang mendalam dari para perencana bangunan konstruksi sipil. Salah satu
bangunan konstruksi yang menjadi obyek dalam penelitian ini adalah konstruksi
bangunan tingkat tinggi, dimana bangunan-bangunan ini selain menunjukkan
tingkat kesulitan yang tinggi dalam perencanaannya juga menjadi salah satu
tanda kemajuan sebuah bangsa.
Keamanan stabilitas bangunan tingkat tinggi tidak hanya ditinjau terhadap
bekerjanya pembebanan statik tetapi juga pembebanan dinamik. Dengan
demikian maka pada perencanaan bangunan-bangunan konstruksi tingkat tinggi
harus dilengkapi dengan analisis terhadap beban dinamik, dimana dalam hal ini
beban dinamik yang ditinjau adalah akibat peristiwa gempabumi.
Standar SNI – 1726 - 2002 mengatur mengenai beban gempa yang bekerja di
permukaan tanah, dinyatakan dalam bentuk respon spektra permukaan. Standar
tersebut menyatakan bahwa penentuan besar respon spektra yang akan
membebani bangunan didasarkan pada rambatan gelombang gempa dari batuan
dasar menuju pemukaan tanah melalui medium tanah murni, yang lebih dikenal
dengan keadaan free-field.
Standar SNI dalam kaitannya dengan rambatan gelombang gempa melalui
keadaan free-field akan ditinjau lebih mendalam melalui penelitian ini, mengingat
bahwa pada kenyataannya di dalam lapisan tanah terdapat medium-medium
selain tanah dan batuan yang juga mengalami interaksi akibat gelombang gempa
1
yang merambat ke permukaan. Medium lain yang dimaksudkan dalam penelitian
ini adalah konstruksi basement dan pondasi bangunan yang untuk selanjutnya,
dalam penelitian ini, disebut sebagai konstruksi tertanam.
Keberadaan konstruksi-konstruksi tertanam ini akan memberi kontribusi kepada
gelombang gempa yang tiba di permukaan tanah. N. Makris, G. Gazetas dan E.
Delis menyatakan dalam karya ilmiah berjudul ”Dynamic Soil – Pile-Foundation
– Structure Interaction: Record and Predictions” yang dipublikasikan pada tahun
1996, bahwa konstruksi-konstruksi tertanam akan memberi pengaruh yang
berbeda terhadap beban gempa yang tiba di permukaan dibandingkan bila
gelombang gempa hanya diasumsikan merambat secara free-field.
Sebesar apa beban gempa yang tiba di permukaan tanah karena pertimbangan
adanya interaksi antara tanah dan struktur, akan berakibat pada disain konstruksi
bangunan di atasnya, dalam penelitian ini disebut sebagai struktur atas, yang pada
akhirnya akan mempengaruhi ke-ekonomis-an sebuah bangunan.
Terdapat 3 (tiga) metode dasar yang dapat dipergunakan dalam menganalisis
permasalahan tersebut diatas, yaitu metode eksperimen, metode analitik dan
metode numerik.
Pendekatan dengan metode eksperimen menemui beberapa permasalahan karena
ketergantungannya pada pemodelan yang dipilih sehingga akan ditemui kesulitan
ketika permasalahan yang kita hadapi tidak bersesuaian dengan pemodelan yang
dipergunakan. Namun perlu dicatat bahwa seandainya segala permasalahan
mengenai permodelan dalam metode eksperimen ini dapat diatasi maka, metode
eksperimen menjadi metode yang baik untuk dilakukan. Sementara itu, metode
analitik menemui beberapa kendala yang berhubungan dengan asumsi-asumsi
yang dipergunakan dalam menyederhanakan keadaan sehingga analisis yang
dilakukan akan menjadi tidak ’sesuai’ dengan keadaan sebenarnya. Namun perlu
dicatat bahwa sistematika dan langkah-langkah pemikiran yang digunakan dalam
analisis masalah secara analitik memberikan sumbangan yang besar dalam
2
membuat kerangka berpikir secara logis. Dan hal inilah yang kemudian
dikembangkan untuk diterapkan melalui metode numerik. Penggunaan metode
numerik dapat memperluas keterbatasan-keterbatasan yang terdapat dalam
metode eksprimen dan metode analitik sehingga metode numerik dapat dipakai
pada kondisi permasalahan yang lebih rumit. Analisis dalam penelitian ini
menggunakan metode numerik dengan berdasar pada konsep Metode Elemen
Hingga (Finite Element Method). Piranti lunak komputer yang dipakai sebagai
sarana analisis adalah Plaxis Dynamics versi 8.2 yang berdasarkan pada analisis 2
(dua) dimensi pada domain waktu (Time Domain).
I.2
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan analisis terhadap pengaruh
konstruksi tertanam terhadap faktor amplifikasi spektra permukaan akibat
bekerjanya beban dinamik karena peristiwa gempabumi. Sejauh mana pengaruh
konstruksi tertanam akan terlihat dari beban gempa yang tiba di permukaan
tanah, yang akan dibandingkan dengan keadaan bila perambatan gelombang
gempa hanya diperhitungkan secara free-field.
I.3
Hipotesis
Sampai dengan saat ini, yang secara praktis dilakukan untuk menganalisis
pengaruh beban dinamik pada struktur bangunan adalah perambatan gelombang
gempa melalui keadaan free-field, seperti termuat didalam aturan SNI-17262002. Dengan adanya peninjauan terhadap konstruksi tertanam, perambatan
gelombang gempa yang akan tiba di permukaan tanah diharapkan memberi hasil
yang lebih kecil.
I.4
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dibatasi pada beberapa hal:
3
1. Gempabumi yang terjadi adalah gempa tektonik dengan mekanisme
keruntuhan subduksi (subduction) dan kerak dangkal (shallow crustal)
dimana batuan dasar berada pada kedalaman 50 m dari permukaan tanah.
2. PBA (Peak Base Acceleration) adalah percepatan gempa di batuan dasar,
dimana nilai ini bervariasi sebesar 0.1 g, 0.2 g dan 0.3 g.
3. Tanah adalah satu jenis dari permukaan tanah hingga kedalaman batuan dasar
dengan harga cepat rambat gelombang geser yang semakin membesar secara
linier terhadap kedalaman.
Tanah divariasikan berdasar pada cepat rambat gelombang geser rata-rata
(Vs) menurut pada standar UBC-1997, yaitu
a. Tanah kaku (SC, 360 < VS < 760 m/det).
b. Tanah sedang (SD, 180 < VS < 360 m/det).
c. Tanah lunak (SE, VS < 180 m/det).
4. Pondasi bangunan adalah tiang pancang beton grup 11 x 11 dengan diameter
tiang bervariasi sebesar 0.8 m, 1.0 m dan 1.2 m.
5. Basement adalah beton dengan ketebalan lantai 0.5 m dan ketebalan dinding
0.4 m. Kedalaman dasar basement adalah 10 m dari permukaan tanah.
I.5
Sistematika Penelitian
Penelitian ini akan diuraikan dalam bab per bab seperti tersusun dibawah ini,
Bab I
Pendahuluan
Bagian ini memuat latar belakang, tujuan, target, hipotesis dan
sistematika penelitian.
Bab II
Tinjauan Pustaka
Bagian ini memuat dasar-dasar teori yang melandasi analisis secara
numerik yang dalam hal ini dibantu program Plaxis Dynamic versi 8.2
yang berdasarkan pada metode elemen hingga.
Bab III
Metodologi Penelitian
Mengenai cara yang dipakai dalam melakukan penelitian ini akan
diuraikan dalam bagian Metodologi Penelitian. Secara detail, pada
4
bagian ini akan diuraikan langkah-langkah taktis dalam penelitian ini.
Bab IV
Analisis dan Pembahasan
Hasil-hasil yang diperoleh melalui analisis dan perhitungan akan
ditampilkan pada bagian ini.
Bab V
Penutup
Bagian ini memuat kesimpulan yang diperoleh melalui penelitian
dengan disertai saran-saran sehingga hasil penelitian ini dapat
dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya untuk hasil yang lebih baik lagi
dikemudian hari.
Sistematika penelitian ini dituangkan kedalam bentuk diagram alir seperti di
bawah ini,
Beban Gempa
Sumber: PAU – ITB
Ground Motion di Batuan Dasar
Analisis (DSSI) dengan NERA
Analisis (DSSI) dengan DEEPSOIL versi 6.2.
Analisis (DSSI) PLAXIS Dynamics versi 8.2.
Beban gempa dan respon spektra di permukaan tanah
5