5 BAB 2 Tinjauan Pustaka 2.1. Definisi Gempa Secara Umum

5
BAB 2
Tinjauan Pustaka
2.1.
Definisi Gempa Secara Umum
Gempa bumi adalah getaran yang terjadi dan dirasakan di permukaan bumi
yang dikarenakan bergesernya lapisan lempeng tektonik pada dasar bumi akibat dari
pelepasan energi secara tiba-tiba sehingga menghasilkan gelombang-gelombang
seismik.
Gambar 2.1 Mekanisme gempa
(Sumber : geography-network.blogspot.com/2009/08/gempa-bumi.html)
2.1.1. Klasifikasi Gempa
Gempa yang terjadi beragam-ragam tergantung dari klasifikasinya, berikut
adalah klasifikasi gempa (sumber : Wikipedia).
Berdasarkan kedalaman pusat gempa atau hiposentrum :
• Gempa bumi dalam
Gempa bumi dalam adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada lebih dari
300 km di bawah permukaan bumi (di dalam kerak bumi). Gempa bumi dalam
pada umumnya tidak terlalu berbahaya.
• Gempa bumi menengah
Gempa bumi menengah adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada antara
60 km sampai 300 km di bawah permukaan bumi.gempa bumi menengah pada
umumnya menimbulkan kerusakan ringan dan getarannya lebih terasa.
6
• Gempa bumi dangkal
Gempa bumi dangkal adalah gempa bumi yang hiposentrumnya berada kurang
dari 60 km dari permukaan bumi. Gempa bumi ini biasanya menimbulkan
kerusakan yang besar.
Berdasarkan jarak gelombang atau getaran gempa :
• Gelombang primer
Gelombang primer (gelombang lungitudinal) adalah gelombang atau getaran yang
merambat di tubuh bumi dengan kecepatan antara 7-14 km/detik. Getaran ini
berasal dari hiposentrum.
• Gelombang sekunder
Gelombang sekunder (gelombang transversal) adalah gelombang atau getaran
yang merambat, seperti gelombang primer dengan kecepatan yang sudah
berkurang, yakni 4-7 km/detik. Gelombang sekunder tidak dapat merambat
melalui lapisan cair.
Berdasarkan penyebab terjadinya :
• Gempa tektonik
Gempa Bumi ini disebabkan oleh adanya aktivitas tektonik, yaitu pergeseran
lempeng-lempeng tektonik secara mendadak yang mempunyai kekuatan dari yang
sangat kecil hingga yang sangat besar. Gempa bumi ini banyak menimbulkan
kerusakan atau bencana alam di Bumi, getaran gempa Bumi yang kuat mampu
menjalar keseluruh bagian Bumi. Gempa bumi tektonik disebabkan oleh
pelepasan tenaga yang terjadi karena pergeseran lempengan plat tektonik seperti
layaknya gelang karet ditarik dan dilepaskan dengan tiba-tiba.
• Gempa tumbukan
Gempa Bumi ini diakibatkan oleh tumbukan meteor atau asteroid yang jatuh ke
Bumi, jenis gempa Bumi ini jarang terjadi
• Gempa reruntuhan
Gempa Bumi ini biasanya terjadi pada daerah kapur ataupun pada daerah
pertambangan, gempabumi ini jarang terjadi dan bersifat lokal.
• Gempa buatan
Gempa bumi buatan adalah gempa bumi yang disebabkan oleh aktivitas dari
manusia, seperti peledakan dinamit, nuklir atau palu yang dipukulkan ke
permukaan bumi.
7
• Gempa vulkanik
Gempa Bumi ini terjadi akibat adanya aktivitas magma, yang biasa terjadi
sebelum gunung api meletus. Apabila keaktifannya semakin tinggi maka akan
menyebabkan timbulnya ledakan yang juga akan menimbulkan terjadinya gempa
bumi. Gempa bumi tersebut hanya terasa di sekitar gunung api tersebut.
2.1.2. Pengukuran Gempa
Ketika terjadi suatu gempa, sangat penting dilakukan pengukuran gempa
karena pengukuran gempa berfungsi untuk menggambarkan seberapa besar pengaruh
gempa yang terjadi terhadap lingkungan manusia, selain itu dengan pengukuran
gempa dapat dijadikan parameter sebagai historical gempa dalam merancang suatu
bangunan yang tahan terhadap gempa.
Alat untuk mengukur gempa dengan cara menggunakan sensor untuk
mendeteksi getaran pada permukaan bumi dikenal dengan nama seismograf. Dalam
mengukur gelombang seismik yang muncul akibat gempa, seismograf menggunakan
klasifikasi yang berbeda yaitu besaran gempa dan intensitas gempa. Dalam hal ini,
skala yang digunakan juga berbeda, besaran gempa menggunakan Skala Richter (SR)
dan intensitas gempa menggunakan Skala Mercalli (SM).
Tabel 2.1 Ukuran Skala Richter
Ukuran
1,0 – 3,0
3,0 - 3,9
Keterangan
Tidak diberi label oleh manusia.
Dirasakan oleh masyarakat di sekitar pusat
gempa. Lampu gantung mulai goyang.
Terasa sekali getarannya. Jendela bergetar,
4,0 - 4,9
permukaan air beriak-riak, daun pintu terbukatutup sendiri.
Sangat sulit untuk berdiri tegak. Porselin dan
5,0 - 5,9
kaca pecah, dinding yang lemah runtuh, dan
permukaan air di daratan terbentuk gelombang
air.
6,0 - 6,9
Batu runtuh bersama-sama, runtuhnya bangunan
bertingkat tinggi, rubuhnya bangunan lemah,
8
retakkan di dalam tanah.
Tanah longsor, jembatan roboh, bendungan
7,0 - 7,9
rusak dan hancur. Beberapa bangunan tetap,
keretakan besar di tanah, rel kereta api rusak.
Terjadi kerusakan total di daerah gempa.
Dapat
8,0 - …
menyebabkan
kerusakan
serius
di
beberapa daerah dalam radius seratus kilometer
dari wilayah gempa.
(sumber : Wikipedia)
Tabel 2.2 Ukuran Skala Mercalli
Ukuran
I
II
III
Keterangan
Direkam hanya oleh seismograf.
Getaran hanya dirasakan oleh masyarakat di
sekitar pusat gempa.
Getaran dirasakan oleh beberapa orang.
Getaran akan dirasakan oleh banyak orang.
IV
Porselin dan barang pecah belah berkerincing
dan pintu berderak.
Binatang
V
merasa
kesulitan
dan
ketakutan.
Bangunan mulai bergoyang. Banyak orang akan
bangun dari tidurnya.
VI
VII
VIII
IX
X
XI
Benda-benda mulai berjatuhan dari rak.
Banyak orang cemas, keretakan pada dinding
dan jalan.
Pergeseran barang-barang dirumah.
Kepanikan meluas, tanah longsor, banyak atap
dan dinding yang roboh.
Banyak bangunan rusak, lebar keretakan di
dalam tanah mencapai hingga 1 meter.
Keretakan dalam tanah makin melebar, banyak
tanah longsor dan batu yang jatuh.
9
XII
Hampir
sebagian
besar
bangunan
hancur,
permukaan tanah perubahan menjadi radikal.
(sumber : Wikipedia)
Gempa yang terjadi, baik dari klasifikasi manapun dapat mengganggu
aktivitas manusia. Dalam dunia teknik sipil, salah satu akibat dari gempa tersebut
adalah munculnya fenomena yang dikenal dengan nama liquefaction yaitu perubahan
perilaku tanah dari fase yang lebih padat ke fase cair, sehingga tanah kehilangan
daya dukungnya sehingga hal ini yang perlu diwaspadai para engineer dalam
mendesain suatu struktur. Gempa biasa terjadi hanya dalam waktu sangat singkat dan
berpotensi berulang, hal tersebut tidak dapat dicegah namun akibat yang ditimbulkan
dapat dikurangi.
Seismograf yang digunakan sangat sensitif
untuk mendeteksi gelombang
seismik yang di akibatkan oleh gempa bumi, dalam proses terjadinya gempa
gelombang-gelombang seismik ini tergambar menjadi garis gelombang pada
seismogram, lalu para seismologist yaitu ahli pengukur gempa mengukur garis-garis
tersebut lalu menghitung besaran gempa. Pada dasarnya seismograf hanya
mendeteksi gerakan horizontal namun seiring perkembangan jaman, seismograf yang
sekarang telah dapat juga mendeteksi gerakan vertikal dan lateral. Dalam seismograf
terdapat 2 gerakan mekanik dan elektromagnetik seismographer, keduanya dapat
mendeteksi gerakan vertikal dan horizontal dengan baik tergantung dari pendular
yang digunakan apakah vertikal atau horizontal.
Seismograf modern telah menggunakan sistem elektromagnetik seismographer
untuk dapat memindahkan volalitas dari sistem kawat tarik ke arah daerah magnetis,
peristiwa yang memiliki kemungkinan muncul itu menimbulkan getaran-getaran
yang kemudian akan segera di deteksi melalui suatu alat yang disebut sebagai
spejlgalvanometer seismograf.
10
2.2.
Klasifikasi Wilayah Gempa dan Jenis Tanah
Dalam mendesain struktur tahan gempa dan analisa respon spektra yang
dihasilkan akibat gaya gempa, diperlukan klasifikasi wilayah gempa. Pembagian
wilayah-wilayah gempa ini di dasarkan oleh kekuatan sumber gempa dan percepatan
puncak batuan dasar, lalu getaran gempa yang merambat melalui batuan dasar akan
di amplifikasi hingga permukaan tanah sehingga getaran tersebut dapat di rasakan
dan besar amplifikasi yang terjadi tergantung dari jenis tanah pada lokasi yang akan
ditinjau.
2.2.1. Wilayah Gempa di Indonesia
Berdasarkan kekuatan sumber gempa dan percepatan puncak batuan dasar,
Indonesia dibagi menjadi 6 wilayah gempa (SNI 2002) yaitu wilayah gempa 1
hingga wilayah gempa 6, dimana wilayah gempa 1 adalah wilayah yang paling
rendah tingkat kegempaannya dan wilayah gempa 6 adalah wilayah yang paling
tinggi tingkat kegempaannya, gempa dikategorikan sebagai gempa ringan bila
termasuk wilayah gempa 1 dan 2, gempa sedang untuk wilayah gempa 3 dan 4, dan
gempa berat untuk wilayah gempa 5 dan 6.
2.2.2. Penentuan Jenis Tanah
Dalam menentukan jenis tanah lokasi yang di analisa untuk desain respon
spektra, perlu dilakukan investigasi tanah sehingga mendapatkan data bor log berupa
nilai N-SPT lokasi tanah yang ditinjau, ataupun melakukan seismic downhole test
untuk mendapatkan nilai kuat gelombang geser. Dari kedua hasil tersebut dapat
digunakan untuk mengklasifikasikan jenis tanah atau biasanya dikenal dengan nama
site classification. Setiap daerah memiliki situs atau jenis tanah yang berbeda-beda,
untuk itu sangat penting untuk mengklasifikasikan situs kedalam beberapa kelas
situs:
Tabel 2.3 Klasifikasi Situs
Kelas Situs
SA (batuan keras)
(m / detik)
atau
ch
Śu (kPa)
>1500
N/A
N/A
SB (batuan)
750 sampai 1500
N/A
N/A
SC (tanah keras,
350 sampai 750
> 50
≥ 100
11
sangat padat dan
batuan lunak)
SD (tanah sedang)
175 sampai 350
15 sampai 50
50 sampai 100
< 175
< 15
< 50
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m
SE (tanah lunak)
tanah dengan karakteristik sebagai berikut :
1. Indeks plastisitas, PI > 20,
2. Kadar air, w ≥ 40 %,
3. Kuat geser, Śu < 25 kPa
SF (tanah khusus, Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau
yang
lebih dari karakteristik berikut :
membutuhkan
•
Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban
investigasi
gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat
geoteknik spesifik
sensitif, tanah tersementasi lemah
dan
respons
situs.
analisis
•
spesifik-
Lempung sangat organik dan atau gambut (ketebalan
H > 3m)
•
Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H >
7,5 m dengan Indeks Plastisitas PI > 75)
Lapisan lempung lunak atau setengah teguh dengan ketebalan
H > 35 m dengan Śu < 50 kPa
Catatan : N/A = tidak dapat dipakai
(sumber : SNI 1726-2012)
Apabila sifat tanah tidak dapat diketahui dengan jelas, maka dapat di golongkan ke
dalam kelas situs SE (tanah lunak) sesuai dengan SNI 1726-2012. Dengan
menggunakan data hasil investigasi, yang digunakan adalah nilai N-SPT tiap lapisan
tanah hingga kedalaman 30 meter, dikarenakan sesuai dengan peraturan SNI 17262012 bahwa minimal harus hingga kedalaman 30 meter lapisan tanah yang di tinjau
untuk mendesain suatu respon spektra untuk suatu struktur tahan gempa. Nilai NSPT yang diperoleh tiap lapisan tanah dihitung rata-ratanya menggunakan rumus :
.................................................................................................................(1)
12
Keterangan :
Ǹ
= nilai N-SPT rata-rata;
di
= tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 meter;
Ni
= nilai N-SPT setiap lapisan tanah antara kedalaman 0 sampai 30
meter;
= 30 meter.
Sedangkan dengan menggunakan data kecepatan gelombang geser yang diperoleh
dari seismic downhole test, dapat menggunakan rumus :
................................................................................................................. (2)
Keterangan :
Ǹ
= kecepatan gelombang geser rata-rata;
di
= tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 meter;
vs
= kecepatan gelombang geser setiap lapisan tanah antara kedalaman 0
sampai 30 meter;
= 30 meter.
Dari kedua hasil data tersebut, dapat diklasifikasikan tanah yang ditinjau masuk
kedalam kategori kelas situs yang mana berdasarkan tabel 2.3.
2.3.
Definisi Respon Spektra
Respon spektra adalah diagram yang disajikan dalam bentuk grafik, yang
menggambarkan hubungan antara percepatan respon maksimum suatu sistem Satu
Derajat Kebebasan akibat gempa dengan rasio redaman tertentu terhadap periode
getar struktur. Satu Derajat Kebebasan adalah satu bilangan koordinat yang
digunakan untuk menyatakan posisi massa pada saat tertentu saat ditinjau, sehingga
Satu Derajat Kebebasan di definisikan hanya memiliki satu ruang gerak dinamik
yaitu secara horizontal. Bentuk dari respon spektra merupakan fungsi acak dari
periode getar alami yang awalnya meningkat hingga mencapai suatu titik maksimum
kemudian menurun secara asimtotik. Respon maksimum dalam suatu sistem Satu
Derajat Kebebasan dapat berupa percepatan maksimum (spectrum acceleration
(SA)), kecepatan maksimum (spectrum velocity (SV)), dan simpangan maksimum
(spectrum displacement (SD)).
13
Mencapai suatu titik maksimum
Menurun secara asimtotik
Gambar 2.2 Respon Spektra
(sumber : SNI 1726-2012)
2.3.1. Parameter Percepatan Gempa
Berdasarkan SNI 1726-2012, parameter yang digunakan dalam mendesain
adalah SS yaitu percepatan batuan dasar pada periode pendek dan S1 yaitu percepatan
batuan dasar pada periode 1 detik harus ditetapkan masing-masing dari respon
spektra dengan percepatan 0,2 detik dan 1 detik dengan kemungkinan terlampaui 2 %
dalam 50 tahun (periode ulang 2475 tahun), dinyatakan dalam bilangan desimal
terhadap percepatan gravitasi bumi.
Sedangkan untuk menentukan respon spektra percepatan gempa, diperlukan
faktor amplifikasi pada periode 0,2 detik dan 1 detik yang terdiri dari Fa (faktor
amplifikasi getaran pada periode pendek) dan Fv (faktor amplifikasi getaran pada
periode 1 detik).
Berikut adalah rumus parameter respon spektra pada percepatan periode
pendek (SMS) dan periode 1 detik (SM1) :
SMS = Fa x Ss ............................................................................................(3)
SM1 = Fv x S1 .............................................................................................(4)
Keterangan :
SS
= parameter percepatan batuan dasar untuk periode pendek;
S1
= parameter percepatan batuan dasar untuk periode 1 detik.
14
Untuk menentukan nilai dari SS dan S1 adalah dengan menggunakan peta
gerak tanah seismik yang telah di tetapkan oleh SNI 1726-2012 menurut wilayah
masing-masing yang akan ditinjau, sedangkan nilai Fa dan Fv didapat dari tabel 2.4
dan tabel 2.5 dengan terlebih dahulu mengklasifikasikan kelas situs dari data tanah
yang diperoleh.
Tabel 2.4 Koefisien Situs, Fa
Kelas Situs Parameter
respons
spektral
percepatan
gempa
(MCER)
terpetakan pada periode pendek, T = 0,2 detik, Ss
Ss ≤ 0,25
Ss = 0,5
Ss = 0,75
Ss = 1,0
Ss ≥ 1,25
SA
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
SB
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
SC
1,2
1,2
1,1
1,0
1,0
SD
1,6
1,4
1,2
1,0
1,0
SE
2,5
1,7
1,2
0,9
0,9
SSb
SF
Tabel 2.5 Koefisien Situs, Fv
Kelas Situs Parameter
respons
spektral
percepatan
gempa
(MCER)
terpetakan pada periode 1 detik, S1
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
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
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 :
a)
Untuk nilai-nilai antara Ss dan S1 dapat dilakukan interpolasi linier;
b) SS = situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respon
situs-spesifik.
(sumber : SNI 1726-2012)
15
16
17
2.3.2. Parameter Percepatan Desain Respon Spektra
Parameter percepatan dalam mendesain suatu respon spektra menggunakan
SDS untuk periode pendek dan SD1 untuk periode 1 detik, dalam menggambarkan
hubungan antara parameter percepatan gempa dengan parameter percepatan desain
respon spektra ditunjukan pada rumus berikut :
SDS = 2/3 x SMS .........................................................................................(5)
SD1 = 2/3 x SM1 .........................................................................................(6)
Berdasarkan SNI 1726-2012, dalam mendesain respon spektra, kurva yang
ditunjukan harus mengacu dengan gambar 2.2 dengan ketentuan sebagai berikut :
a) Untuk perioda yang lebih kecil dari T0, spektrum respons percepatan
desain, (Sa) harus diambil dari persamaan :
.........................................................................(7)
b) Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil atau
sama dengan TS, spektrum respons percepatan desain (Sa) sama dengan
SDS
c) Untuk perioda lebih besar dari TS, spektrum respons percepatan desain
(Sa) diambil berdasarkan persamaan :
................................................................................................(8)
Keterangan :
SDS
= parameter respons spektral percepatan desain pada periode
pendek;
SD1
= parameter respons spectral percepatan desain pada periode 1
detik;
T
= periode getar fundamental struktur
T0
= 0,2
TS
=
.................................................................................(9)
..................................................................................... (10)
18
Bagian a)
Bagian b)
Bagian c)
Gambar 2.3 Desain Respon Spektra
(sumber : SNI 1726-2012)
Dalam menghasilkan kurva seperti gambar 2.5 dapat menggunakan Ms. Excel
sebagai alat bantu, pada bagian a) menggunakan rumus yang telah disyaratkan
dengan memasukkan nilai T dari 0 hingga T0, pada bagian b) memasukkan koordinat
dari parameter yang telah didapatkan (T0, SDS, Ts ), sedangkan untuk bagian c)
menggunakan persamaan rumus yang telah disyaratkan, seperti pada bagian a) pada
bagian ini juga memasukkan nilai T dari Ts hingga perkiraan lama getaran
berlangsung, kemudian nilai yang diperoleh dari bagian a) hingga c) di plot menjadi
kurva dengan T (periode) sebagai sumbu x dan Sa (percepatan respon spektra)
sebagai sumbu y.
Gambar 2.4 Contoh Plot Grafik Respon Spektra di Excel
19
2.4.
Seismic Downhole Test
Seismic Downhole Test adalah salah satu metode yang digunakan untuk
mengetahui sifat dan kualitas lapisan tanah berdasarkan perambatan gelombang
seismik, pada umumnya metode ini dilakukan untuk mengetahui secara jelas sifat
tanah pada lokasi-lokasi yang akan didirikan struktur atau bangunan yang
memerlukan daya dukung dan getaran yang tinggi seperti tunnel, power house, dan
lainnya. Gelombang seismik dibagi menjadi 2 yang sangat erat hubungannya, yaitu
gelombang tekan (compression wave) yang kemudian disebut P-wave dan
gelombang geser (shear wave) yang kemudian disebut S-wave. Pada pencatatan
seismik, gelombang S-wave inilah yang muncul, baik P-wave maupun S-wave di
formulasikan dengan parameter elastisitas tanah sebagai berikut :
............................................................................................... (11)
....................................................................................................... (12)
Keterangan :
Vp
= Kecepatan gelombang P-wave;
Vs
= Kecepatan gelombang S-wave;
v
= Poisson ratio;
E
= Modulus Young;
ρ
= Kerapatan massa.
Dari rumus tersebut dapat dihitung besaran Poisson ratio jika diketahui besarnya Vp
dan Vs :
............................................................................................... (13)
dan jika diketahui kerapatan massa (ρ) dapat juga dihitung :
G = ρ.Vs2 ............................................................................................................... (14)
E = 2G(1 + v) ......................................................................................................... (15)
K = 1/3 (E / (1 – 2v)) .............................................................................................. (16)
Keterangan :
G
= Modulus geser;
E
= Modulus Young;
K
= Modulus Bulk.
20
2.4.1. Metode Kerja
Uji downhole seismic ini dilakukan pada lokasi borehole yang telah
disediakan dan cara pengerjaannya seperti pada gambar :
A
C
B
Gambar 2.5 Metode Kerja SDT (Seismic Downhole Test)
(Sumber : http://www.parsan.biz/downhole-seismic-technique.aspx)
Energi yang digunakan berasal dari pemukulan kayu atau sumber lainnya
diatas tanah (bagian A), pemukulan dilakukan dengan jarak tertentu dekat dengan
borehole, pada borehole telah terpasang alat penerima geratan berupa triaxial
geophone (bagian B) dan pengujian dilakukan setiap kedalaman 1,5 meter dan
terpasang sebuah accelerometer (bagian C) yang berfungsi sebagai pemicu baik
untuk impact vertikal maupun horizontal.
Pada uji ini, palu yang digunakan seberat 10 kg dan dipukulkan pada balok
beton atau kayu berukuran 30 cm x 30 cm x 120 cm yang terletak 1 meter dari
lubang bor, balok dipukul pada arah vertikal dan pada arah horizontal, ketika dipukul
pada arah vertikal maka akan terjadi polarisasi gelombang tekan dan ketika dipukul
pada arah horizontal maka akan terjadi polarisasi gelombang geser.
21
P-wave
30 cm
S-wave
30 cm
120 cm
Gambar 2.6 Pemukulan palu pada seismic downhole test
Pada lubang bor dipasang casing PVC berdiameter 2,5” dan seismograph yang
digunakan adalah Olson Instrument Freedom PC Data.
Gambar 2.7 Olson Instrument Freedom PC Data
(Sumber : http://geodetic.com.au/category1095_1.html)
Berikut adalah spesifikasi dari alat Olson Instrument Freedom PC Data :
• 12” diagonal LCD Transflective Screen (1024x768) for Sunlight/ Night Viewing
• Windows XP based low power 1,1 GHz Intel Premium M Processor, 512 MB
DRAM
• Plug-In Multi-Channel Data/ Source Modules
• 40 GB Hard Disk with External CD-RW
• 2 Internal Rechargeable Lithium Ion Batteries, ~10 Hours of Operation
• Shock Mounted, Weather Water Resistant, Field Ruggedized Design
22
• 10/100 MB LAN, USB, CRT, Serial and Parallel Parts, National Instruments
• 1,25 MHz, 16 Bit, 16 Channel PCI Data Acquisition Card Standard, Optional
Cards Available
• 110/220 V AC 50/60 Hz Auto Switching Power Supply
• 12 Volt Automotive Cigarette Lighter Adapter
• Ruggedized Case : Weight 23 lbs (10,5 kg), 18,5” x 14” x 6” (47 x 36 x 15 cm)
(Sumber : Tarumanegara Bumiyasa)
Hasil pengukuran berupa hasil rekaman di komputer, lalu di proses untuk
mendapatkan first arrival time dari gelombang seismik vertikal maupun horizontal.
Pada alat geophone terdapat kantung udara yang dapat diisi dengan udara
semaksimal mungkin agar mendesak geophone menempel pada dinding lubang bor
setiap elevasi pengujian, hal ini dilakukan agar alat geophone benar-benar menyatu
pada dinding lubang bor, setelah pengamatan terhadap kedalaman tertentu udara
dikosongkan lagi dan geophone dinaikkan pada kedalaman pengukuran selanjutnya,
sedangkan untuk casing PVC yang dipasang di-grout bentonite dan semen agar
menyatu dengan tanah.
2.4.2. Metode Analisa dan Cara Perhitungan
Jarak antara sumber getaran dan geophone dapat dihitung dengan
menggunakan rumus berikut :
= (SB2 + D2)(1/2) ........................................................................................... (17)
SR
Keterangan :
SR
= Jarak antara sumber getaran dan geophone (receiver);
SD
= Jarak sumber getaran dan lubang bor;
D
= Kedalaman uji dibawah permukaan tanah.
Sedangkan kecepatan gelombang tekan dan kecepatan gelombang geser dapat
dihitung dengan rumus yang sudah umum digunakan, yaitu jarak dibagi dengan
waktu :
Vp
= SR/tp .......................................................................................................... (18)
Vs
= SR/ts .......................................................................................................... (19)
Keterangan :
Vp
= Kecepatan gelombang tekan;
Vs
= Kecepatan gelombang geser;
23
tp
= Waktu kedatangan gelombang tekan;
ts
= Waktu kedatangan gelombang geser;
SR
= Jarak antara sumber getaran dan kedalaman pengujian.
Hasil pengukuran dan pengamatan seismic downhole test berupa jarak antara sumber
getaran dan kedalaman pengujian (SR), waktu kedatangan gelombang tekan (tp), dan
waktu kedatangan gelombang geser (ts) pada selang interval 1,5 meter setiap
pengukuran data, karena analisa merupakan gaya geser akibat gempa maka yang
perlu diperhatikan adalah nilai ts dan SR untuk mencari nilai setiap Vs pada lapisan
yang diamati, setelah itu menggunakan rumus :
.............................................................................................................. (20)
Keterangan :
Ǹ
: Kecepatan gelombang geser rata-rata;
di
: Tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 meter;
vsi
: Kecepatan gelombang geser setiap lapisan tanah antara kedalaman 0
sampai 30 meter;
: 30 meter.
Rumus tersebut digunakan untuk mengklasifikasikan jenis tanah pada lokasi yang
ditinjau berdasarkan tabel klasifikasi situs dari SNI 1726 - 2012.
2.5.
Standard Penetration Test
Standart Penetration Test merupakan salah satu tes tanah untuk mengetahui
jenis tanah pada lokasi yang akan didirikan bangunan, pada dasarnya uji SPT ini
merupakan penjatuhan palu (pada alat SPT) seberat 63,5 kg dengan tinggi jatuh 76
cm dan dilakukan pengukuran jumlah pukulan untuk menghantam tanah sedalam 30
cm searah vertikal. Pada pemukulan pertama nilai dicatat sebagai dudukan,
sedangkan nilai pada pemukulan ke-2 dan ke-3 dijumlahkan untuk memdapatkan
nilai pukulan N atau perlawanan SPT. Klasifikasi jenis tanah dari nilai SPT
berdasarkan ketentuan SNI 1726 – 2012 dapat dilihat pada tabel 2.3.
24
2.5.1. Metode Kerja
Dengan mengacu pada Standar Nasional Indonesia tahun 2008, metode
kerja SPT dibagi menjadi 2, yaitu persiapan dan pelaksanaan :
• Persiapan
Gambar 2.8 Standart Penetration Test
(Sumber :Kovacs, William D. et al Energy Measurement in the SPT)
Yang dilakukan dalam persiapan adalah :
- Menahan blok penahan pada pipa bor;
- Memberikan tanda pada pipa bor yang berada di atas penahan di ketinggian 75
cm;
25
- Membersihkan lubang bor dari kotoran yang dapat menghambat pelaksanaan;
- Memasang split barrel sampler pada ujung pipa bor dan pada ujung satu lagi
dihubungkan dengan pipa bor yang telah dipasang blok penahan;
- Memasukkan peralatan uji SPT kedalam dasar lubang bor yang direncanakan;
- Memberi tanda pada batang bor dari elevasi 0 yaitu permukaan tanah,
ketinggian 15 cm, 30 cm, dan 45 cm.
• Pelaksanaan
Gambar 2.9 Skema pengujian SPT
(Sumber : SNI 2008 – Penetrasi Tanah dengan SPT)
Langkah – langkah pelaksanaan uji SPT :
- Menguji lapisan tanah setiap kedalaman 1,5 meter hingga 2 meter untuk
mengetahui perubahan jenis tanah;
- Menarik tali yang mengikat palu sampai pada tanda yang telah ditentukan
sebelumnya atau sekitar 76 cm;
- Melepas tali hingga palu jatuh bebas;
- Mengulang poin 2 dan 3 hingga mencapai penetrasi 15 cm;
- Menghitung jumlah pukulan N pada penetrasi 15 cm pertama;
- Mengulang poin 2, 3, 4, dan 5 hingga mencapai penetrasi 15 cm yang kedua
dan ketiga;
26
- Mencatat jumlah pukulan N setiap penetrasi 15 cm (15 cm pertama dicatat N1,
15 cm kedua dicatat N2, dan ketiga dicatat N3), jumlah pukulan yang dihitung
adalah N2 + N3, N1 tidak dihitung karena masih kotor bekas pengeboran;
- Apabila nilai N lebih besar dari 50 pukulan maka harus menghentikan
pengujian dan menambah pengujian hingga minimum 6 meter;
- Apabila jenis tanah batuan, maka harus dicatat jumlah pukulan setiap penetrasi
5 cm.
2.5.2. Koreksi Hasil Uji SPT
Pada umumnya pelaksanaan pengujian SPT di berbagai negara dapat
menggunakan 3 jenis palu yaitu donnut hammer, safety hammer, otomatik dan 4
batang bor (N, NW, A, dan AW) namun keakuratan pengujian sangat bergantung
pada alat yang digunakan dan operator pelaksana uji dan yang menjadi faktor penting
adalah efisiensi tenaga dari sistem yang digunakan.
Gambar 2.10 Hammer dalam uji SPT
(Sumber : SNI 2008 – Penetrasi Tanah dengan SPT)
Berikut adalah koreksi hasil uji SPT berdasarkan SNI 2008 :
• Berdasarkan ASTM D-4633 alat uji SPT harus dikalibrasi tingkat efisien
tenaganya menggunakan alat ukur strain gauges dan accelerometer, agar standar
efisiensi tenaga lebih teliti. Efisiensi tenaga sistem balok derek menggunakan palu
donat (donut hammer) berkisar 35-85%, palu pengaman (safety hammer) berkisar
27
35-85% dan palu otomatik (automatic hammer) berkisar 80-100 %. Jika Ef
(efisiensi yang diukur) didapat dari kalibrasi alat, maka nilai N harus dikoreksi
terhadap efisiensi sebesar 60% menggunakan rumus :
N60 = (Ef / 60) NM .......................................................................................................................................... (21)
Keterangan :
N60 = Efisiensi 60%;
Ef = Efisiensi terukur;
NM = Nilai N terukur yang harus dikoreksi.
Biasanya nilai N terukur yang harus dikoreksi terhadap N60 dilakukan pada semua
jenis tanah dan besarnya koreksi efisiensi tergantung pada lining tabung, panjang
batang, dan diameter lubang bor (Skempton (1986) dan Kulhawy & Mayne
(1990)).
• Membandingkan pekerjaan yang telah dilakukan, yaitu :
W =Fxd
.......................................................................................................................................................... (22)
Keterangan :
F
= Gaya;
d
= Alihan.
KE = ½ mv2 (tenaga kinetik)
PE = mgh (tenaga potensial)
Keterangan :
m
= Massa (g);
v
= Kecepatan tumbukan (m/s);
g
= Konstanta gravitasi (9,8 m/s2);
h
= tinggi jatuh (m).
Rasio tenaga (ER) ditentukan sebagai rasio ER = W/PE atau ER = KE/PE.
• Pada beberapa hubungan korelatif, nilai terkoreksi N60 yang dinormalisasikan
terhadap tegangan efektif vertikal (overburden), dinyatakan dalam (N1)60. Nilai
(N1)60 menunjukan evaluasi pasir murni untuk interpretasi kepadatan relatif, sudut
geser dan potensi likuifaksi.
(N1)60
= NM x CN x CE x CB x CR x CS ...................................................... (23)
CN
= 2,2 / (1,2 + (s’vo / Pa)).................................................................. (24)
Keterangan :
(N1)60
= Nilai SPT yang dikoreksi terhadap pengaruh efisiensi tenaga 60%;
NM
= Hasil uji SPT di lapangan;
28
CN
= Faktor koreksi terhadap tegangan efektif vertikal (nilainya ≤ 1,70);
CE
= Faktor koreksi terhadap rasio tegangan palu;
CB
= Faktor koreksi terhadap diameter bor;
CR
= Faktor koreksi terhadap panjang batang SPT;
CS
= Koreksi untuk sample dengan atau tanpa pelapis (liner);
s’vo
= Tegangan efektif vertikal (kPa);
Pa
= 100 kPa.
Tabel 2.6 Koreksi dalam uji SPT (Youd, T.L. & Idriss, I.M., 2001)
Faktor
Jenis Alat
Tegangan efektif
Parameter
CN
vertikal
Tegangan efektif
vertikal
Koreksi
2,2 / (1,2 + (s’vo /
Pa))
CN
CN ≤ 1,7
Rasio tenaga
Donut hammer
CE
0,5 s.d 1,0
Rasio tenaga
Safety hammer
CE
0,7 s.d 1,2
CE
0,8 s.d 1,3
Rasio tenaga
Automatic
hammer
Diameter bor
65 s.d 115 mm
CB
1,0
Diameter bor
150 mm
CB
1,05
Diameter bor
200 mm
CB
1,15
Panjang batang
<3m
CR
0,75
Panjang batang
3 s.d 4 m
CR
0,8
Panjang batang
4 s.d 6 m
CR
0,85
Panjang batang
6 s.d 10 m
CR
0,95
Panjang batang
10 s.d 30 m
CR
1,0
Tabung standar
CS
1,0
CS
1,1 s.d 1,3
Pengambilan
contoh
Pengambilan
Tabung dengan
contoh
pelapis (liner)
29
2.6.
Pemodelan Tanah
Dalam penelitian ini menggunakan metode pendekatan tanah melalui model
Mohr-Coulomb, Linear Elastic, dan HS Small yang dimodelkan dalam program
Plaxis. Dari ketiga model tersebut parameter yang digunakan berbeda-beda, berikut
adalah spesifikasi yang digunakan oleh setiap model.
2.6.1. Model Mohr-Coulomb
Pemodelan Mohr-Coulomb merupakan pendekatan perilaku tanah yang
paling sederhana dan cukup baik menjelaskan perilaku tanah dan batuan. MohrCoulomb sering disebut juga linear elastic perfectly plastic model yang dapat
memodelkan sifat elastisitas tanah dengan parameter modulus kekakuan tanah (E)
dan poisson ratio (v) serta memodelkan perilaku plastis tanah dengan parameter
kohesi (c) dan sudut geser tanah (∅). Selain itu sudut dilatansi (ψ) juga memodelkan
perilaku dilatansi tanah pada pemodelan Mohr-Coulomb ini. Dilatansi adalah
fenomena yang hanya terjadi pada pasir padat dan tanah lempung yang pernah
menerima beban lebih besar sebelumnya (over-consolidated) dimana ketika pasir
padat atau tanah lempung tersebut menerima beban, volumenya mengalami
pertambahan.
Mohr-Coulomb mengacu pada teori elastoplastik, dimana prinsip dasar dari
teori elastoplastik adalah regangan dapat dikategorikan dalam dua bagian yaitu
regangan elastis Ǹe, dan regangan plastis Ǹp. (sumber : Dasar Teori Metoda Element
Hingga Dalam Geoteknik, Gouw,2012)
Hubungan antara tegangan dan regangan pada tanah tidaklah linier, namun
pada pemodelan Mohr-Coulomb hubungan tersebut dijadikan 2 buah garis yang
linier. Seperti pada gambar :
Gambar 2.11 Hubungan Tegangan dan Regangan pada Mohr-Coulomb
30
(sumber : Dasar Teori Metoda Element Hingga Dalam Geoteknik, Gouw,2012)
Berikut ini adalah fungsi leleh atau fungsi runtuh Mohr Coulomb :
f
= ½ (s’1 - s’3) – ½ (s’1 + s’3) sin ϕ’ – c cos ϕ’ = 0
saat f < 0 maka tanah akan berperilaku elastis, saat f = 0 dan df = 0 tanah akan
berperilaku plastis, sedangkan saat f = 0 dan df < 0 tanah akan berperilaku elastis
karena unloading dari kondisi plastis dan f > 0 tidak akan mungkin terjadi. Fungsi
bidang leleh Mohr-Coulomb ditentukan oleh dua parameter kuat geser c’ dan ϕ’
(sumber : Dasar Teori Metoda Element Hingga Dalam Geoteknik, Gouw,2012)
Gambar 2.12 Persamaan Lingkaran Mohr
(sumber : http://cannibalpanda6.blogspot.com/2010/02/slope-stability.html)
Kelebihan dari metode Mohr-Coulomb :
• Sederhana
• Sering digunakan sebagai pendekatan pertama menunjukan perilaku tanah
• Parameter yang dibutuhkan cukup mudah didapat
• Pada kondisi drained perilaku keruntuhan tanah didekati dengan cukup baik
• Efek dilatansi dapat disertakan dalam perhitungan.
Kelemahan dari metode Mohr-Coulomb :
• Perilaku tanah diasumsikan isotropik dan homogen
• Perilaku tanah dianggap linier sampai terjadi keruntuhan
• Tidak membedakan antara proses loading maupun unloading
• Perkiraan perilaku tanah pada saat undrained tidak realistic
• No time dependent behavior
• Kekakuan tanah dianggap konstan.
31
2.6.2. Model Linear Elastic
Dasar dari model linear elastic adalah Hukum Hooke yang dapat digunakan
untuk memodelkan perilaku tanah atau suatu material yang elastik dan isotropik.
Parameter yang digunakan juga tidak banyak, hanya 2 parameter penting yang
digunakan dalam model ini yaitu Modulus Young (E) dan poisson ratio (v) yang
dapat dicari dengan mudah seperti model Mohr-Coulomb. Dalam pemodelannya
linear elastic dapat memodelkan beban dinamik atau gempa, namun pada dasarnya
liniear elastic lebih cocok untuk memodelkan masa yang sangat kaku didalam tanah.
Rumusan dari Modulus Young adalah sebagai berikut :
......................................................................................................... (25)
Dimana F adalah gaya yang bekerja dan A adalah luas penampang.
Gambar 2.13 Modulus Young
(sumber : Dasar Teori Metoda Element Hingga Dalam Geoteknik, Gouw,2012)
2.6.3. Model HS Small
Model Hardening Soil Model mengasumsikan model yang dibentuk adalah
elastis selama proses loading maupun unloading namun pada kenyataannya perilaku
tanah bisa kembali seperti semula ketika tanah meregang sepenuhnya dengan sangat
kecil atau biasa disebut regangan kecil (small strain), model HS Small ini merupakan
pembaharuan dari model sebelumnya yaitu Hardening Soil Model dimana
memerlukan kekakuan regangan kecil dari tanah dan model kekakuan tanah untuk
mengurangi ketidak linieran dengan pertambahan amplitude regangan. Kelebihan
dari model ini adalah dapat menghasilkan perkiraan yang lebih akurat dan nyata dari
pergerakan tanah, dan sangat berguna untuk aplikasi dinamik pada model kondisi
32
unloading seperti penggalian tanah dengan dinding penahan tanah atau penggalian
terowongan bawah tanah.
Rumus dari kekakuan dengan regangan kecil ini tergambar dari kurva S
pada gambar 2.15, kurva tersebut merupakan hubungan modulus geser, G yang di
plot sebagai fungsi logaritma dari regangan geser (shear strain). Jarak plot dari
sangat kecil sampai sangat besar, dan karakteristik utama dari kurva S ini adalah
modulus geser dengan regangan kecil atau G0 dan regangan geser pada saat modulus
geser 70% dari G0, atau disebut sebagai g0,7.
Gambar 2.14 Kurva S untuk modulus reduksi geser dengan regangan geser
(sumber : Brinkgreve R.B.J et al 2006)
Input parameter yang digunakan pada model HS Small ini hampir sama dengan
model Hardening Soil Model, yaitu :
1.
: secant stiffness dari test triaxial drained.
2.
: kekakuan unloading/ reloading (
3.
: tangent stiffness dari test oedometer.
4. Kohesi, c.
5. Sudut geser, phi.
33
6.
: modulus geser dengan regangan yang sangat kecil.
7. g0,7 : regangan geser pada saat modulus geser 70% dari
.
Atkinson J. (2007) mengemukakan rumus sederhana untuk mencari modulus geser
pada regangan kecil berdasarkan kecepatan gelombang dinamik adalah sebagai
berikut ini :
................................................................................................................. (26)
Dimana Vs adalah kecepatan gelombang geser, g adalah berat jenis dan g = 9,81
m/s2. Parameter
•
didapat dengan menggunakan rumus :
Untuk Clay
........................................................................................................... (27)
Keterangan :
Eu
= Kekakuan tanah pada kondisi undrained, di dapat dengan tabel korelasi
2.7;
Tabel 2.7 Tabel korelasi hubungan antara Eu dan Cu
Duncan
OCR < 2
Ip = 30 %
Eu / Cu = 500
Eu / Cu = 600
Ip = 50 %
Eu / Cu = 300
Eu / Cu = 300
(sumber : Hence formula agrees with Duncan & Buchignani)
= poisson ratio.
•
Untuk Sand (loose)
........................................................................................................ (28)
•
Untuk Sand (dense)
........................................................................................................ (29)
Keterangan :
s
= Tegangan efektif (kN/ m2);
pref
= 100 kPa.
34
2.7.
Program EduShake
EduShake adalah program untuk satu dimensi yang dapat menganalisis
respon spektra yang terjadi dipermukaan tanah, pada dasarnya EduShake hampir
sama dengan program ProShake tetapi dibatasi oleh input motion yang sangat
spesifik.
Gambar 2.15 Struktur Program EduShake
(sumber : manual EduShake user)
Pada prinsipnya dalam program EduShake ini adalah memasukan input motion, dan
hasil keluaran EduShake adalah respon spektra, dari respon spektra tersebut dibuat
menjadi respon spektra yang sesungguhnya karena respon spektra yang dihasilkan
EduShake bukan seperti pada (gambar 2.2).
2.7.1. Spesifikasi Penggunaan Program EduShake
Dalam program EduShake ada 3 menu utama dalam menjalankan program
hingga mendapatkan respon spektra, yaitu : Input Manager, Solution Manager dan
Output Manager.
• Input Manager
Dalam menjalankan program EduShake, input manager berperan sebagai menu
input-an data yang diperoleh dilapangan, input manager terdiri dari 3 submenu
yaitu profile, input motion, dan report. Dalam input manager data yang perlu
dimasukkan adalah :
- Profile
a. Profile Title
Berisi judul proyek ataupun nama profil lokasi yang ditinjau.
b. No. of Layers
35
Berisi jumlah lapisan tanah yang ditinjau, biasanya berdasarkan hasil
investigasi.
c. Depth to water table
Berisi elevasi kedalaman muka air tanah.
d. Material Name
Berisi nama setiap lapisan tanah.
e. Modulus Reduction Curve
Berisi modulus reduksi sesuai dengan jenis tanah setiap lapisan.
f. Damping Curve
Berisi faktor damping sesuai dengan jenis tanah setiap lapisan.
g. Thickness
Berisi ketebalan setiap lapisan tanah.
h. Unit Weight
Berisi berat jenis setiap lapisan tanah
i. Max. Shear Modulus
Berisi modulus geser (G) maksimum.
j. Shear Wave Velocity
Berisi kecepatan gelombang geser setiap lapisan.
Dalam submenu ini juga user dapat menentukan output dari respon spectrum
berupa acceleration, velocity, displacement dan juga dapat memasukkan
mkasimal 3 faktor damping yang berbeda.
- Input Motion
Dalam submenu input motion, user dapat memilih jumlah motion yang
digunakan dalam menganalisa respon spektra. Pada ketentuan desain spektra di
Indonesia berdasarkan SNI 2002, desain harus ditinjau dari 4 data gempa yang
berbeda atau motion yang digunakan. Motion tersebut berupa time history yang
menjadi parameter desain di Indonesia dikarenakan Indonesia belum memiliki
time history sendiri. Dalam program EduShake terdapat 8 motion yang dapat
digunakan, yaitu :
a. El Centro Earthquake (El Centro, California)
b. Gilroy1 (Gilroy, California)
c. Gilroy2 (Gilroy, California)
d. Treas Earthquake (Treassure Island, San Francisco)
e. Yerba Earthquake (Yerba Buena Island, San Francisco)
36
f. Taft Earthquake (Taft, California)
Pada submenu ini juga terdapat pilihan untuk menggunakan animasi dan dapat
memilih pada lapisan ke berapa respon spektra ditampilkan, plot respon spektra
juga dapat sekaligus ditampilkan dalam 1 grafik dari motion yang berbeda-beda
dan dari damping factor yang berbeda-beda.
- Report
Dalam submenu report, program EduShake menyediakan fasilitas berupa
penataan hasil input, time-history yang dapat langsung di-print pada kertas
laporan.
• Solution Manager
Pada solution manager program akan menghitung model yang telah dibuat secara
otomatis dan hasilnya dapat dilihat dengan memilih output manager.
• Output Manager
Dalam output manager juga terbagi menjadi beberapa submenu :
- Ground Motion
Submenu ini dapat menampilkan time history pada setiap lapisan tanah yang
telah di-setting output-nya pada menu profile sebelumnya dan dapat
menentukan tipe plot grafik dan plot parameter.
- Response Spektrum
Menampilkan respon spektra dari lapisan yang ingin kita tinjau.
- Depth Plots
Menampilkan distribusi kedalaman setiap layer lapisan tanah yang telah dibuat
sebelumnya.
- Other Parameters
Pada umumnya submenu ini jarang digunakan, berisi parameter lain-lain yang
dibutuhkan dalam perhitungan.
2.8.
Program Plaxis
Plaxis merupakan program yang berbasiskan finite element method yang
telah banyak digunakan untuk membantu keperluan engineering, terutama geoteknik.
Dalam penelitian ini, plaxis yang digunakan adalah plaxis versi 8.6. Plaxis dapat
memodelkan permasalahan secara plane strain dan axysimmetry, yang membedakan
keduanya adalah plane strain memodelkan keadaan dimana model menerus tegak
lurus bidang gambar (tidak ada regangan arah tegak lurus bidang gambar) sedangkan
37
axysimmetry memodelkan permasalahan secara sumbu putar bidang gambar
(setengah lingkaran). Plaxis juga dibagi menjadi 2 elemen, 6-nodal dan 15-nodal. 6nodal lebih cepat dalam perhitungan namun tidak seakurat 15-nodal, sedangkan 15nodal membutuhkan waktu yang lebih lama dalam proses perhitungan. Plaxis juga
memiliki 2 tipe pembebanan yaitu load A dan load B, sehingga dalam pemodelan
dapat memasukkan beban statik dan juga beban dinamik.
Dalam memodelkan beban dinamik, plaxis dapat menggukanan 2 cara.
Pertama adalah dengan menggunakan settingan dynamic analysis pada saat
calculation dengan memasukan data gempa yang akan digunakan, kedua adalah
dengan cara pseudostatic. Berikut ini adalah langkah singkat dalam pemodelan kedua
cara tersebut :
1) Cara dynamic analysis :
• Memodelkan tanah
• Input parameter tanah dan struktur yang digunakan
• Standard fixities
• Standard earthquake boundaries
• Meshing
• Go to initial condition, atur kondisi awal untuk tanah dan muka air
• Go to calculation
• Masukkan phase yang dilakukan
• Pada phase analisa gempa, pilih calculation type >> dynamic
analysis, atur lamanya terjadi gempa dan jenis gempa yang
digunakan (respon spektra, time history) dengan meng-input pada
load multiplier
• Calculate
•
2) Cara pseudostatic :
• Masukkan gaya x acceleration sebesar 1 g sesuai dengan gempa yang
terjadi, apabila ada gempa vertikal perlu ditambahkan y acceleration
sebesar perbandingan terhadap gempa horizontal
• Lalu pada calculation program, pada phase beban gempa akan
diaktifkan, pilih >> load multiplier >> Smacc, lalu masukkan nilai x
acceleration
38
Lalu dari hasil kalkulasi akan didapatkan kurva hubungan antara
displacement, velocity, acceleration, multiplier, time, and step dari hal ini dapat
dilihat hubungan-hubungan dari keenam parameternya dan dari hasil inilah akan
dibuat analisis respon spektra untuk mengetahui kalibrasi program plaxis apakah
sudah sesuai dengan respon spektra kenyataan. Untuk parameter-parameter yang
belum diketahui atau tidak disertakan pada data, menggunakan korelasi berikut ini :
Tabel 2.8 Hubungan antara nilai SPT dan sudut geser pada tanah pasir
Nilai SPT
Sudut Geser ( )
<4
< 30
4 – 10
30 – 35
10 – 30
35 – 40
30 – 50
40 – 45
> 50
> 45
(sumber : Mayerhof, 1965)
Tabel 2.9 Hubungan antara nilai SPT dan berat jenis tanah
Nilai SPT
gsat (kN/ m3)
<2
16 – 19
2–4
16 – 19
4–8
17 – 20
8 – 15
19 – 22
15 – 30
19 – 22
> 30
19 – 22
(sumber : Soil Mechanic, Lambe & Whiteman, form Terzaghi and Peck 1948)
Tabel 2.10 Hubungan antara nilai SPT, kohesi dan sudut geser pada tanah lempung
Nilai SPT
Cu
<2
12,5
0
2–4
12,5 – 25
0
4–8
25 – 50
0
8 – 15
50 – 100
0
15 – 30
100 – 200
0
> 30
> 200
0
(sumber : article stream stabilition project, 2007)
39
2.9.
Program Prism
Hasil dari program Plaxis bukan merupakan respon spektra pada permukaan
tanah, penggunaan program Plaxis hanya menghasilkan motion gempa yang terjadi
di permukaan berupa time history pada permukaan tanah dari input-an ground motion
yang terjadi di batuan dasar. Untuk itu, diperlukan bantuan program Prism dalam
mengolah riwayat waktu yang terjadi di permukaan menjadi respon spektra struktur
yang terjadi di permukaan tanah.
Prism adalah program respon seismik analisis yang berbasiskan SDOF atau
single degree of freedom, prism memproses riwayat waktu yang terjadi di permukaan
tanah menjadi respon spektra sehingga analisis dari batuan dasar berupa data tanah,
data kecepatan gelombang geser dan sebagainya tidak diperlukan dalam menjalankan
program Prism ini.
Respons spektra dihitung dengan metode integrasi Newmark yang
parameternya dapat dimodifikasi dalam menu pengaturan program, tingkat redaman
atau damping juga dapat dimasukkan sesuai dengan analisa. Program ini menjamin
keakuratan analisa dengan membatasi integrasi waktu dengan rasio yang cukup kecil
untuk menghindari
kesalahan numerik. Keterbatasan pada program ini pada perhitungan periode yang
pendek, yaitu hanya 4 detik dimana pada umumnya hasil analisa respon spektra
adalah mencapai 10 detik.
40
Gambar 2.16 Tampilan input ground motion pada program Prism
(sumber : manual Prism)