evaluasi kerentanan bangunan denga pengujian

Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
EVALUASI KERENTANAN BANGUNAN DENGA PENGUJIAN
MIKROTREMOR DAN KINERJA DINAMIK BANGUNAN
TERHADAP GEMPA DISERTAI METODE
REHABILITASI BANGUNAN
RUSUNAWA LUBUK BUAYA PADANG
Hanna Yuni Hernanti1, SA. Kristiawan2, Sholihin As’ad3
1)
Mahasiswa Magister Teknik Sipil, Uiversitas Sebelas Maret,
2; 3)
Dosen Magister Teknik Sipil, Uiversitas Sebelas Maret
Email: [email protected]
Abstrak
Latar Belakang: Gempa bumi yang terjadi pada 30 September 2009 di Padang menimbulkan
kerusakan struktural pada Rusunawa Lubuk-Buaya Padang. Untuk mengetahui performa
bangunan maka dilakukan evaluasi kondisi eksisting bangunan. Tujuan penelitian ini adalah
adalah untuk mengetahui kerentanan dan kinerja dinamik bangunan yang berkaitan dengan
keamanan bangunan eksisting paska gempa dan alternatif rehabilitasi bila diperlukan.
Metode: Jenis penelitian ini adalah metode kuantitatif, yaitu dengan analisis data sekunder
pengujian lapangan mikrotremor pada 13-18 November 2009 pada empat titik lokasi pada
bangunan dan dua titik di permukaan tanah sekitar bangunan yang disertai data teknis dan
dokumentasi visual bangunan paska gempa. Hasil filter pengujian mikrotremor dianalisis dengan
metode Horizontal-to-vertical spectral ratio (HVSR) sebagai parameter pengukuran kerentanan
bangunan. Selanjutnya mengukur kinerja seismik bangunan dengan analisis respon spektrum
sesuai SNI 1726:2012. Bangunan yang dinyatakan tidak aman perlu perkuatan (rehabilitasi)
terpilih, yaitu dengan teknik perkuatan Tuned Mass Damper (TMD) dan viscous dampers.
Hasil: Dari hasil analisis HVSR didapatkan resiko resonansi terjadi pada Tanah-2 dengan
frekuensi natural
19,34 rad/detik ≈ frekuensi natural bangunan
19,53-25.12 rad/detik.
Dan hasil indeks kerentanan bangunan (Nakamura) tertinggi pada lantai 3 di 68, 80 mikron (EW).
Menurut Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.49 Tahun 1996, frekuensi bangunan
dinyatakan tidak aman untuk menerima beban kejut dengan kecepatan di atas 5 mm/detik.
Respon seismik bangunan menghasilkan drift maksimum 522,8 mm jauh dari drift ijin
49,23
mm. Sehingga struktur berpotensi tidak stabil dan harus didesain ulang. Perkuatan dengan
menggunakan. TMD (MTMD-V-1200 dan MTMD-H-1900) mampu mereduksi drift hingga 50%,
namun belum mampu memenuhi drift ijin. Viscous dampers (MHD-250) mampu mereduksi drift
hingga 93% dan bangunan stabil.
Kata Kunci: mikrotremor, HVSR, SNI 1726:2012, TMD, Viscous dampers.
40
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
PENDAHULUAN
sensitivitas yang sangat tinggi dan dilakukan
Latar Belakang
analisis
Saat gempa bumi terjadi pada tanggal 30
karakteristik dinamis bangunan maupun
September 2009 di Padang, getaran yang
kondisi tanah di lokasi bangunan (Ridwan,
cukup besar menimbulkan kerusakan dan
2007).
korban
jiwa
di
Kota
Padang
numerik
untuk
mengetahui
dan
Maksud dari penelitian ini adalah untuk
sekitarnya.Berdasarkan informasi dari U.S.
mengevaluasi kerentanan struktur bangunan
Geological Survey (USGS), gempa tersebut
Rusunawa Lubuk Buaya-Padang dengan
terjadi pada pukul 17:16:09 WIB dengan
melakukan analisis data hasil mikrovibrasi
magnitude 7.6 pada kedalaman 81 km pada
pada beberapa titik bangunan dan mengukur
koordinat 0.789°S, 99.961°E. Pusat gempa
respon dinamik stuktur akibat gempa
berada di laut sejauh 60 km barat daya kota
dengan analisis respon spektrum yang
Padang.
mengacu pada peraturan SNI 1726:2012
Kerusakan bangunan yang terjadi dialami
tentang Tata cara perencanaan ketahanan
juga oleh Gedung Rusunawa Lubuk Buaya
gempa untuk struktur bangunan gedung dan
Padang yang terletak di Jalan Lubuk Buaya,
non gedung. Mengingat bangunan eksisting
Padang. Gedung ini mulai dibangun pada
didesain dengan peraturan sebelumnya yaitu
pertengahan tahun 2009 dengan konstruksi
SNI 03-1726-2002, sehingga hasil evalusai
struktur beton bertulang pracetak 4 lantai.
tersebut nantinya dapat ditindak lanjuti
Pemeriksaan lapangan dilakukan oleh
untuk solusi perkuatannya (rehabilitasi).
Tim dari Puslitbang Permukiman terhadap
kondisi struktur bangunan, antara lain
Tujuan Penelitian
pemeriksaan visual terhadap komponen-
1. Menentukan
karakteristik
dinamis
komponen strukturnya dan pengukuran
bangunan dengan metode HVSR dan
getaran alami dari bangunan dan tanah.
evaluasi kerentanan struktur bangunan
Data-data hasil pengukuran mikrovibrasi
Gedung Rusunawa Lubuk Buaya Padang.
dengan mikrotremor akan dijadikan sebagai
2. Mengukur kinerja bangunan terhadap
dasar untuk menentukan tingkat kerentanan
desain gempa yang mengacu pada SNI
bangunan. Mikrotremor adalah salah satu
1726:2012 pada Rusunawa Lubuk Buaya-
pengujian kuantitatif non-destruktif yang
Padang menggunakan analisis respon
dilakukan
spektrum.
guna
memeriksa
kekuatan
bangunan.. Metode pengujian ini adalah
salah
satu
metode
geofisika
dengan
memanfaatkan getaran alami yang terjadi
3. Menentukan dan mendesain perkuatan
retrofit yang tepat pada stuktur gedung
Rusunawa Lubuk Buaya Padang.
pada tanah atau bangunan yang dapat
Kajian Pustaka
ditangkap
Perekaman dan analisis ambient noise dapat
atau
direkam
dengan
menggunakan alat sejenis seismograf dengan
dilakukan
dengan
mudah
dan
dapat
41
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
diterapkan ke tempat-tempat rawan gempa
dengan skala rendah. Hasil perekaman data
dalam beberapa menit dengan mikrotremor
vertikal pada permukaan tanah (
tidak pada lapisan dasar (
), tetapi
).
biasanya sudah cukup, karena ditampilkan
dalam bentuk ruang dan waktu yang continue
dengan menggunakan 3 instrumen component
Dan selanjutnya diperkenalkan rumus efek
station untuk memperoleh data (Gok, 2012).
tanah termodifikasi (
) sebagai berikut,
Hingga saat ini ada beberapa teknik yang
banyak digunakan untuk menganalisa data
vibrasi, salah satunya adalah Single Station
Dan Persamaan 3 equivalen dengan,
Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio on noise
(NHVSR) (Nakamura, 1989) yang kemudian
dikembangkan oleh Lermo dan Chavez
Garcia tahun 1993 (Single Station Horizontalto-Vertical Spectral Ratio on earthquake, HVSR).
Nakamura (1989) mengusulkan sebuah
Nakamura (1989) menyatakan bahwa rasio
dengan
didapatkan
mendekati satu. Angka ini
melalui
pengukuran
hipotesa bahwa getaran mikrotremor pada
mikrotremor dengan pengeboran. Dengan
suatu lokasi dapat ditentukan dengan
demikian dapat diasumsikan bahwa efek
menghitung rasio spektral antara komponen
tanah termodifikasi menjadi sebagai berikut,
horizontal terhadap komponen vertikal yang
diamati pada suatu titik lokasi yang sama.
Persamaan tersebut didefinisikan sebagai
Hal ini juga sejalan dengan rumus dari
metode-metode lain yang pernah diteliti
berikut:
(Bard dkk., 1985; Steimen dkk., 2003; Roten
dkk., 2006).
Di mana
adalah rasio spektral,
adalah spektral horizontal dari gerakan
Kemudian oleh Claprood dkk. (2012)
dijabarkan sebagai berikut,
tanah pada permukaan lapisan tanah lunak,
dan
adalah spektral horizontal dari
gerakan tanah yang dekat dengan lapisan
tanah keras.
Kemudian dikembangkan oleh Lermo dkk.
(1993) bahwa efek rasio spektral ( ) pada
pergerakan
getaran
meliputi
spektrum
Di mana
adalah komponen spektrum
horizontal arah utara-selatan,
adalah
42
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
komponen spektrum horizontal arah barattimur,
dan
adalah
spektrum
mikrotremor arah vertikal.
simpangan (drift angle
) guna menentukan
tingkat dan batas keamanan bangunan.
Evaluasi kerentanan bangunan dari hasil
Dalam kajian literaturnya, Sungkono
analisis
HVSR
ditinjau
dari
beberapa
(2011) menyimpulkan bahwa parameter
parameter. Yang pertama yaitu resiko
HVSR (amplifikasi dan frekuensi natural)
terjadinya
dapat
mikrozonasi
(2011), fenomena resonansi dapat terjadi
kerusakan bangunan akibat getaran gempa
bila frekuensi natural suatu benda mendekati
bumi. Sungkono berpendapat meskipun
nilai frekuensi natural
digunakan
untuk
beberapa peneliti berpendapat bahwa kurva
HVSR
berkaitan
permukaan,
fundamental,
dengan
terutama
HVSR
gelombang
resonansi.
Menurut
di mana benda itu
berada. Jadi, resonansi terjadi bila:
(Pers.8)
frekuensi
yang
berupa
gelombang badan (Herak, 2008) merupakan
Hamid
Dengan:
n = order springing = 1,2,3, dst.
daripada
Yang kedua adalah efek jenis tanah
pendekatan dengan gelombang permukaan
terhadap Peak Ground Accelaration (PGA).
beberapa mode (Albarello dan Lunedei,
Untuk mengetahui jenis klasifikasi tanah dan
2010; Dal Moro, 2010).
hasil spektra beberapa lapisan tanah dengan
pendekatan
yang
lebih
baik
Keuntungan utama dari metode HVSR
probabilitas
keruntuhan
bangunan
1%
adalah pengukuran sederhana dan biaya
dalam 50 Tahun digunakan program bantu
rendah, yang dapat dilakukan kapan saja dan
aplikasi Desain Spektra Indonesia hasil
di mana saja. Estimasi langsung frekuensi
kerjasama
resonansi sedimen tanpa perlu mengetahui
Kementerian
struktur
merujuk dari peraturan SNI 1726:2012 yang
geologi
dan
S-wave
tanah
antara
dapat
dibawahnya (Bard, 1999).
Penggunaan mikrotremor kemudian
PPMB-ITB
Pekerjaan
diakses
Umum
di
dan
yang
situs
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_sp
diperluas dalam mengidentifikasi indeks
ektra_indonesia_2011/.
kerentanan tanah (Nakamura dkk., 1997),
memplotkan respon spektra hasil pengujian
mengestimasi indeks kerentanan bangunan
mikrotremor pada lokasi tanah permukaan
(Nakamura dkk., 2000; Sato dkk., 2008), dan
dengan Desain Respon Spektra Indonesia di
resonansi antara struktur
Lubuk Buaya-Padang. Model kurva desain
bangunan dan
tanah (Mucciarelli dkk.,2004).
Caranya
dengan
respon spektrum yang mendekati dan
Nakamura(2008), mengemukakan bahwa
masuk dalam range period getar tanah hasil
dengan menggunakan HVSR dari nilai K-
pengujian respon spektrumlah yang menjadi
values dapat ditentukan besarnya sudut
acuan jenis tanah permukaan di bawah
bangunan tersebut berada. Gempa yang
direkam
di
tanah
lunak
mempunyai
43
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
percepatan tanah maksimum yang lebih
7.8.2.
besar daripada yang direkam di tanah keras
fundamental
untuk nilai PGA < 0,40 g. Untuk PGA >
melebihi dari hasil perkalian koefisien untuk
0,40 g, hasil-hasil yang sebaliknya terjadi
batas atas yang dihitung (
(Kramer 1996 cit. Pawirodikromo 2012).
Yang ketiga adalah indeks kerentanan
struktur bangunan Nakamura (2000) akibat
gempa. Yaitu dengan persamaan (Sato dkk.,
ditentukan
bahwa
struktur
(T)
periode
tidak
) dengan
periode fundamental pendekatan (
Yang
kelima
boleh
berdasar
).
berdasar
Keputusan Menteri Negara Lingkungan
Hidup No.49 Tahun 1996. Parameter yang
2008):
dapat ditinjau antara lain:
(1) Menurut Lampiran I berdasaran baku
tingkat getaran untuk kenyamanan dan
Dengan:
= Kerentanan bangunan lantai yang
ditinjau
= Selisih
(10-6)
amplitudo
lantai
yang
Lampiran
II
berdasaran
(3) Menurut Lampiran III berdasaran jenis
bangunan.
(4) Menurut Lampiran III tentang getaran
= Frekuensi lantai yang ditinjau (Hz)
= Tinggi bangunan lantai yang ditinjau
(m)
Kemudian dari nilai
(2) Menurut
dampak kerusakan.
ditinjau dengan lantai sebelumnya
f
kesehatan.
didapatkan drift
kejut.
Sedangkan
untuk
kinerja
dinamik
bangunan terhadap gempa dihitung dengan
angle (%) pada tiap lantai dengan persamaan
analisis respon spektrum yang mengacu
berikut:
pada SNI 1726:2012. Peta respon spektrum
(Pers.10)
yang akan digunakan untuk membuat
respon spektrum desain mengacu pada
Dengan:
Gambar 9, 10, 11, 12, dan 13 SNI
= efisiensi gempa
a
= percepatan muka tanah maksimum
(cm/det2)
Berdasarkan Yoshimura dan Nakamura
1726:2012. Parameter respon spektrum
percepatan pada periode pendek (
)
dihitung dengan,
(2004), pada umumnya peraturan dalam
pembebanan, struktur dinyatakan runtuh
(collapse) dengan drift angle (γ) sebesar 0,5%,
1%, dan 2%.
Fundamental
parameter
respon
spektral
percepatan gempa MCER terpetakan untuk
Yang keempat berdasar pendekatan
Periode
adalah
Bangunan
di
Indonesia. Menurut SNI 1726:2012 Pasal
periode 0,2 detik di batuan dasar
dengan probabilitas terlampaui sebesar 2%
44
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
selama 50 tahun, yaitu dengan melihat
sebagaimana disajikan dalam Gambar 12
Gambar 9 SNI 1726:2012. Sedangkan
dan 13 SNI 1726:2012.
adalah koefisien/faktor amplifikasi pada
periode 0,2 detik yang nilainya diambil dari
Tabel 4 SNI 1726:2012 tentang koefisien
situs
.
Untuk
respon
,
parameter
respon
batuan
dasar
dengan
desain
mengacu
pada
Gambar 1 dan mengikuti ketentuan di
bawah ini:
periode
,
lebih
kecil
respon
dari
spektrum
percepatan desain
diambil dari
spektrum
dengan
probabilitas terlampaui sebesar 2% selama
(b) Untuk
,
adalah koefisien/faktor
amplifikasi pada periode 1,0 detik dan dapat
maka
respon
spektrum percepatan desain
(c) Untuk
periode
,
50 tahun, yaitu dengan melihat Gambar 10
SNI 1726:2012.
spektrum
Persamaan 15,
percepatan gempa MCER untuk periode 1,0
di
dikembangkan
spektrum
untuk T = 1 detik, dihitung dengan,
detik
respon
(a) Untuk
parameter
percepatan pada periode panjang
adalah
Kurva
lebih
besar
respon
percepatan desain
dari
spektrum
diambil dari
Persamaan 16,
ditentukan dengan melihat Tabel 5 SNI
1726:2012 tentang koefisien situs
.
Kemudian parameter respon spektrum
Dengan:
= parameter
dapat diperoleh dengan,
respon
spektrum
percepatan desain pada periode
pendek (gal)
= parameter
adalah parameter respon spektrum
percepatan desain untuk periode 0,2 detik,
sedangkan
adalah parameter respon
spektrum percepatan desain untuk periode
respon
spektrum
percepatan desain pada periode
panjang (gal)
= periode
getar
fundamental
struktur (detik)
Sementara itu nilai
dan
adalah,
1,0 detik. Menurut Pawirodikromo (2012),
nilai-nilai
dan
berturut-turut masih
harus dikalikan dengan nilai
dan
45
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
Dengan:
= koefisien respon seismik
= berat seismik efektif menurut Pasal
7.7.2 SNI 1726:2012 (kN)
Gaya gempa lateral
(kN) yang
timbul di semua tingkat harus ditentukan
Sumber: SNI 1726:2012
Gambar 1. Spektrum respon desain
Gempa rencana ditetapkan sebagai gempa
dari Persamaan 20:
Dengan:
dengan kemungkinan terlewati besarannya
selama umur struktur bangunan 50 tahun
adalah sebesar 2%.
= faktor distribusi vertikal
V
= gaya lateral desain total atau geser di
dasar struktur (kN)
Faktor keutamaan dan kategori risiko
struktur bangunan untuk berbagai kategori
dan
= bagian berat seismik efektif
risiko struktur bangunan gedung telah diatur
total
dalam Tabel 1 SNI 1726:2012, sedangkan
ditempatkan atau dikenakan
pengaruh gempa rencana terhadapnya harus
pada tingkat i atau x (kN)
dikalikan dengan suatu faktor keutamaan
dan
dalam meter (m)
Geser tingkat desain gempa di semua
tingkat
(7) 0,9D + 1,0E
yang
tingkat i atau x, dinyatakan
Kombinasi beban terfaktor yang digunakan
(5) 1,2D + 1,0E + L
(W)
= tinggi dari dasar sampai
( ) pada Tabel 2 SNI 1726:2012.
menurut SNI 1726:2012 adalah kombinasi:
struktur
(kN) harus ditentukan dari
Persamaan 21:
Dengan:
D = Beban mati
Defleksi pusat massa di tingkat x ( ) (mm)
L = Beban hidup
ditentukan sesuai dengan Persamaan 22:
E = Beban gempa
Menurut ASCE 7-05, beban hidup untuk
komponen struktur yang mendukung dua
lantai atau lebih dari dua lantai boleh
direduksi sebesar 20%.
Geser dasar seismik (V) ditentukan
dengan Persamaan 19, yaitu:
Dengan:
= faktor amplifikasi defleksi dalam
Tabel 9 SNI 1726:2012
= defleksi pada lokasi yang disyaratkan
pada pasal ini yang ditentukan
dengan analisis elastis (mm)
46
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
Jika respons terkombinasi untuk geser dasar
ragam ( ) kurang dari 85% dari
,,
simpangan antar lantai harus dikalikan
dengan 0,85
. Dan,
TMD yang digunakan sebagai desain
retrofit untuk bangunan Rusunawa Lubuk
Buaya-Padang adalah TMD vertikal dan
TMD horizontal. Prinsip kerja TMD dapat
dilihat pada Gambar 2.
Pengaruh P-delta effects diperhitungkan bila
koefisien stabilitas ( ) 0,10.
(Pers.24)
Dengan:
= beban desain vertikal total pada dan
Sumber: MAURER Katalog
Gambar 2. Prinsip kerja TMD. Atas: TMD
Vertikal. Bawah: TMD Horizontal
di atas tingkat x (kN), dan faktor
beban individu tidak perlu melebihi
Viscous dampers berfungsi menyerap energi
gempa dan mengurangi gaya gempa rencana
1,0
= simpangan antar lantai tingkat desain
(mm)
yang
dipikul
elemen-elemen
struktur.
Sehingga, struktur bangunan menjadi lebih
elastis dan mampu meredam guncangan
= gaya geser seismik yang bekerja
antara tingkat x dan x-1 (kN)
= tinggi tingkat di bawah tingkat x
gempa. Penggunaan viscous damper dalam
perkuatan
gedung
dapat
dilihat
pada
Gambar 3.
(mm)
Koefisien stabilitas ( ) harus tidak melebihi
yang ditentukan sebagai berikut:
(Pers.25)
Dimana nilai
adalah rasio kebutuhan geser
antara tingkat x dan x-1. Rasio ini diijinkan
sumber: istgeography.wikispaces.com
Gambar 3. Pemasangan viscous dampers pada
struktur gedung
secara konserfatif diambil sebesar 1,0.
Terdapat tiga parameter yang digunakan
terhadap kapasitas geser untuk tingkat
Sistem rehabilitasi yang diambil bila
kinerja dinamik bangunan tidak daktail
adalah Tuned Mass Damper (TMD) dan viscous
dalam desain TMD yaitu massa, kekakuan,
dan redaman.
Massa TMD diperoleh dari:
dampers.
47
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
Pemeriksaan lapangan tersebut antara lain
pemeriksaan visual terhadap komponenDengan:
komponen strukturnya dan pengukuran
μ
= rasio massa
getaran alami dari bangunan dan tanah.
m
= massa TMD
Jenis Penelitian
M = massa total struktur utama
Kekakuan TMD (
Metode yang digunakan metode kuantitatif,
) dari:
yaitu
dengan
analisis
data
sekunder
pengujian lapangan mikrotremor. Dengan
diperolehnya
Dengan:
input
data
rekaman
mikrotremor yang berupa domain waktu
= frekuensi natural TMD
(time series) dan amplitudo akan didapatkan
= massa TMD
frekuensi natural dan amplifikasi bangunan
Redaman optimal
didapatkan
dengan persamaan 28:
dengan
metode
HVSR.
Kemudian
dilanjutkan dengan analisis struktur bila
terbukti bangunan tersebut membutuhkan
tindakan retrofitting.
Populasi dan Sampel
Dengan:
Populasi yang menjadi objek material
= rasio redaman optimal
penelitian adalah Gedung Rusunawa Lubuk
Rasio redaman optimal berdasarkan Den
Buaya Padang yang terletak di Kelurahan
Hartog adalah sebagai berikut:
Lubuk Buaya, Koto Tangah, Padang,
Sumatera Barat. Sampel yang dipilih untuk
mewakili
Persamaan gaya aksial stroke viscous damper
adalah:
populasi
(pengukuran
mikrotremor) diambil dengan sistem ―point
by point‖ pada tiap titik pengukuran yang
dirancang sesuai dengan kebutuhan. Posisi
(Pers.30)
titik pengukuran berada pada tiap lantai
bangunan dan diusahakan terletak pada
METODE PENELITIAN
pusat masa bangunan (dapat dilihat pada
Lokasi dan waktu penelitian
Gambar 4).
Penelitian
lapangan
dilakukan
oleh
Puslitbang Permukiman selama 6 (enam)
hari mulai tanggal 13 sampai dengan 18
November 2009.
Lokasi pengujian di
Gedung Rusunawa Lubuk Buaya Padang
yang terletak di Kelurahan Lubuk Buaya,
Koto Tangah, Padang, Sumatera Barat.
48
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
Gambar 4. Titik pengukuran mikrotremor
Arah sensor diatur sesuai dengan arah
memanjang bangunan, Ch-2 (Y) tegak lurus
dengan arah memanjang bangunan dan
komponen vertikal diatur bebas.
Gambar 5. Foto-foto peralatan
mikrotremor: Triaxial Sensor, Amplifier dan
Recording, Monitor Data
Teknik Pengumpulan Data dan
Instrumen Penelitian
Teknik yang dilakukan guna memperoleh
Teknik Analisis Data
data adalah berupa teknik wawancara
Teknik analisis data yang digunakan adalah
dengan owner dan teknik observasi berupa
metode
pengujian lapangan yaitu dengan pengujian
mikrotremor.
mikrotremor.
metode HVSR adalah pengukuran yang
Cara mengukur dengan mikrotremor
dapat dijelaskan sebagai berikut:
HVSR
dengan
Keuntungan
pengujian
utama
dari
sederhana dan biaya juga relatif rendah yang
dapat dilakukan setiap saat dan di mana saja.
Durasi perekaman data untuk setiap titik
Sedangkan untuk evaluasi bangunan
dilakukan kurang lebih 1 menit setiap titik
terhadap gaya gempa baik tanpa perkuatan
dan
maupun
dilakukan
frekuensi
proses
sampling
digitasi
dengan
Hz
sehingga
100
dengan
perkuatan
struktur
menggunakan analisis respon spektrum yang
diperoleh deretan angka untuk keperluan
mengacu pada SNI 1726:2012.
proses analisis. Seluruh proses perekaman
Hipotesis
data pada tiap titik dilakukan pada siang
Bangunan Gedung Rusunawa Lubuk Buaya
hari. Peralatan yang digunakan untuk
Padang memiliki kerentanan bangunan
pengukuran terdiri dari:
paling tinggi pada lantai bermasalah.
- Microtremors Recording Unit (MRU-T8)
HASIL DAN PEMBAHASAN
- Amplifier by Katsujima Co
Data teknis bangunan
- Sensor dalam 3 komponen (1 arah
Tinggi Bangunan: 13 m
vertikal dan 2 arah horizontal NW-ES)
- Software ES-Navy dan FlexPro digunakan
Jumlah Lantai
: 4 Lantai
Panjang bangunan: 50 m
Lebar bangunan : 24 m
untuk proses recording dan analisis.
Peralatan dalam pengujian mikrotremor
Mutu beton ( ): 30 MPa
dapat dilihat pada Gambar 5. Hasil yang
Mutu tulangan ( ): 400 MPa dan 240 MPa
akan
didapat
adalah
berupa
grafik
gelombang ambient noise dari bangunan dan
tanah
dengan
parameter
kecepatan
tanah/bangunan (mV) dalam domain waktu
(detik).
49
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
titik 2.
6
HVSR
Gambar 6. Denah Tipikal lantai 1-4
Bangunan Rusunawa Lubuk Buaya
Contoh data mikrotremor yang pada lantai 2
4
2
0
0.1
1
2nd Floor Frekuensi
3rd Floor
(Hz)
10
4th Floor
Gambar 9. Kurva HVSR Rusunawa Lubuk
Buaya. Atas: Keseluruhan analisis HVSR
bangunan pada arah X (EW). Bawah:
Keseluruhan analisis HVSR bangunan pada
arah Y (NS)
Hasil evaluasi kerentanan dengan hasil
pengujian mikrotremor dapat dilihat pada
Tabel 1.
Gambar 7. Grafik time series terhadap
kecepatan dengan uji mikrotremor pada
Lt.2.2
Dari hasil analisis HVSR tanah dan
bangunan
didapatkan
kurva
frekuensi
terhadap ratio spektal H/V, yaitu:
Dari analisis respon dinamik bangunan
didapat parameter respon spektral sebagai
berikut:
(g) = 1,345 dan
= 0,9
(g) = 0,599
= 2,4
0,863
0,913
Gambar 8. Kurva HVSR tanah
20
HVSR
15
10
5
0
0.1
1
(Hz)
2nd Floor Frekuensi
3rd Floor
10
4th Floor
Gambar 10. Respon spektrum desain
Lubuk Buaya-Padang
Dengan nilai
=
,
=
dan
,
= 0,599, kategori desain seismik
bangunan tergolong dalam kategori D
dengan tipe struktur SRPMK (Sistem
Rangka Pemikul Momen Khusus).
50
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
Gaya geser seismik (V)
Sehingga didesain perkuatan menggunakan
TMD dengan spesifikasi sebagai berikut:
kg
Tabel 5. Data TMD aktual
Gaya gempa lateral disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Perhitungan gaya horizontal
Dari hasil analisa respon spektrum dengan
bantuan SAP 2000, didapat perhitungan
Dari hasil analisis respon spektrum dengan
deformasi struktur pada tabel di bawah ini.
SAP 2000, penambahan TMD baik untuk
Tabel 3. Simpangan antar lantai tingkat
( ) arah sumbu X
arah
vertikal
dan
horizontal
mampu
mereduksi deformasi antar tingkat hingga
50%, namun simpangan yang baru masih
belum memenuhi simpangan ijin yang
disyaratkan.
Sedangkan
untuk
perkuatan
viscous
dampers didesain dengan spesifikasi sebagai
berikut:
Tabel 4. Simpangan antar lantai tingkat
( ) arah sumbu Y
Tabel 6. Data MHD aktual
Dari hasil analisis respon spektrum dengan
SAP 2000, didapat tabulasi drift struktur
pada Tabel 7 dan Tabel 8. Penambahan
Dari hasil perhitungan koefisien stabilitas
, semua tingkat memiliki nilai
lebih
nilai
P-Delta
effects
perlu
diperhitungkan. Karena pada lantai 1-4
memiliki nilai
lebih besar dari
pada
alternatif
3
mampu
mereduksi deformasi antar tingkat hingga
mencapai 93%, dan simpangan yang baru
besar dari 0,1 dan melampaui nilai
sehingga
MHD-250
,
struktur berpotensi tidak stabil dan harus
telah
memenuhi
simpangan
ijin
yang
disyaratkan.
Tabel 7. Simpangan antar lantai tingkat ( )
arah sumbu X sesuai alternatif penempatan
MHD
didesain ulang.
51
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
kemungkinan
terjadinya
getaran
kejut
dengan kecepatan di atas 5 mm/detik.
Dari hasil análisis kinerja bangunan
terhadap gaya gempa dengan análisis respon
spektrum disimpulkan bahwa bangunan
tidak aman, hal ini dapat dilihat dari
deformasi bangunan yang jauh melampaui
batas aman.
Perkuatan dengan desain MTMD-V1200
dan
MTMD-H-1900
mampu
mereduksi simpangan antar tingkat hingga
Tabel 8. Simpangan antar lantai tingkat ( )
50%, namun belum mampu memenuhi
arah sumbu Y sesuai alternatif penempatan
MHD
simpangan
ijin.
pemasangan
Sedangkan
MHD-250
dengan
alternatif
3
didapatkan hasil bangunan aman dan respon
dinamik
bangunan
terkontrol
dengan
reduksi simpangan hingga mencapai 93%.
SARAN
Viscous
dampers
yang
cukup
banyak
dibutuhkan dalam perkuatan struktur dapat
direduksi dengan alterntif lainnya seperti
pembesaran
struktur
utama
(jacketing),
pemasangan dinding penahan beban lateral,
pemasangan bracing, dan lain-lain.
KESIMPULAN
Dari hasil evaluasi kerentanan bangunan
terhadap kurva HVSR didapatkan resiko
terjadi resonansi pada Tanah-2 dan indeks
kerentanan bangunan tertinggi pada tiik 3.2
pada
bangunan.
Dan
berdasarkan
Keputusan Menteri Negara Lingkungan
Hidup No.49 Tahun 1996 dinyatakan dalam
kondisi mengganggu untuk kenyamanan dan
kesehatan manusia serta tidak aman untuk
DAFTAR PUSTAKA
Badan Standardisasi Nasional. 2012. SNI
1726:2012
tentang
Tata
Cara
Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Struktur Bangunan Gedung dan Non
Gedung. Jakarta.
Bard, P. Y. (1998). Microtremor measurements:
A tool for site effect estimation. pp 12511279. dalam In: Irikura, K, Kudo. K,
Okada, H, dan, Sasatami, T. (Eds).
Proceeding 2nd Intl. Symp. on The Effects
52
Jurnal Teknik Sipil
Magister Teknik Sipil Universitas Sebelas Maret
Vol. I. No. 1 – Oktober 2013
ISSN : 2339-0271
of Surface Geology on Seismic Motion.
Balkema, Rotterdam.
dynamic
Claprood, M. dkk. 2012. Combining HVSR
characteristics
microtremor.
The
14th
using
World
microtremor observations with the
Conference on Earthquake Engineering.
SPAC method for site resonance
Beijing, China. 12-17 Oktober 2008.
study of the Tamar Valley in
Gosar,
Sato, T. dkk. 2008. The change of the
Sungkono. 2011. Evaluation Of building
Launceston (Tasmania, Australia).
Strength
Geophys. J. Int. 191:765-780.
Institut
A.
dan
Martinec,
M.
2009.
from
Microtremor
analyses,
Yoshimura, M, Takaine, Y, dan Nakamura,
Microtremor HVSR study of site
T. 2004. Axial Collapse of
effects in the IlirskaBristica town
Reinforced Concrete Columns. 13th
area
World Conference on Earthquake
(S.
Slovenia),
Journal
of
Earthquake Engineering. 13:50–67.
Hamid, A. 2012. Praktikal Vibrasi Mekanik.
Engineering. Vancouver, B.C., Canada.
1-6 Agustus 2
Yogyakarta: Graha Ilmu.
Herak,
M.
2008.
Model
HVSR—A
Matlabs® tool to model horizontalto-vertical spectral ratio of ambient
noise.
Computers
and
Geosciences-
Elsevier. 34: 1514-1526.
Kementerian Lingkungan Hidup. 1996.
Keputusan Menteri Lingkungan No. 49
Tahun 1996, tentang Baku Tingkat
Getaran. Jakarta.
Lermo, J., dan Chavez-Garcia, F. J. 1993.
Site effect evaluation using spectral
ratios with only one station. Bulletin
Seismological
Society
of
America.
83:1574–1594.
Nakamura, Y. dkk .2000. Vulnerability
Investigation of Roman Colosseum using
Microtremor. pp. 2660. Proceedings of
12th WCEE. New Zealand.
Pawirodikromo, W. 2012. Seismologi Teknik
dan Rakyasa Kegempaan. Yogyakarta:
Pustaka Pelajar.
53