Gempa yang terjadi dewasa ini menyebabkan para peneliti berusaha keras untuk terus mengembangkan pengetahuan di bidang Earthquake Engineering dan Structural Engineering. Pengetahuan tersebut, yang tentu saja sangat luas, sangat berperan penting dalam mengembangkan ilmu pengetahuan yang pada akhirnya akan memajukan umat manusia.
Perilaku dari gempa bumi semakin dipahami. Karakter berbagai jenis gempa sudah lebih dipahami, dan pemetaan gempa telah mampu dibuat lebih detail dan semakin akurat. Seiring dengan itu, perkembangan rekayasa struktur bangunan juga turut berkembang. Dan salah satu bagian yang sangat penting dalam rekayasa gempa dan structure engineering saat ini yaitu perencanaan respons spectrum.
Respons spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik / plot antara periode getar struktur T, versus respon-respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Respon-respon maksimum dapat berupa simpangan maksimum (spectral displacement, SD), kecepatan maksimum (spectral velocity, SV), atau percepatan maksimum (spectral acceleration, SA) dari massa struktur single degree of freedom (SDOF).
IMPLEMENTASI RESPON SPECTRUM
Analisis struktur bangunan Gedung BRI Kanwil dan Kanca, Banda Aceh dilakukan dengan komputer berbasis elemen hingga (finite element) untuk berbagai kombinasi pembebanan yang meliputi beban mati, beban hidup, dan beban gempa dengan pemodelan struktur 3-D (space-frame). Pemodelan struktur dilakukan dengan Program ETABS v-9.2.0 (Extended Three-Dimensinal Analysis of Building System). Mengingat bentuk struktur yang tidak beraturan, maka analisis terhadap beban gempa selain digunakan cara statik ekivalen dengan memperhitungkan eksentrisitas gedung, juga dilakukan analisis dinamik Response Spectrum Analysis dan Time History Analysis. Struktur bangunan dirancang mampu menahan gempa rencana sesuai peraturan yang berlaku yaitu SNI 03-1726-2002 tentang Tata cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung. Dalam peraturan ini gempa rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 500 tahun, sehingga probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun. Berdasarkan pembagian Wilayah Gempa, lokasi bangunan di Banda Aceh, termasuk wilayah gempa 5 (wilayah dengan intensitas gempa tertinggi kedua setelah wilayah 6) dengan percepatan puncak batuan dasar 0,25.g (g = percepatan grafitasi = 9,81 m/det2). Konsep perancangan konstruksi didasarkan pada analisis kekuatan batas (ultimate-strength) yang mempunyai daktilitas cukup untuk menyerap energi gempa sesuai dengan peraturan yang berlaku. Untuk mengetahui cara analisis struktur menggunakan software ETABS v-9.2.0.
MACAM – MACAM JENIS RESPON SPECTRUM
Terdapat dua macam respons spektrum, yaitu respons spektrum elastik dan respons spektrum inelastik. Spektrum elastik adalah respons spektrum yang didasarkan atas respon elastik suatu struktur. Sedangkan spektrum inelastik yang juga disebut desain respons spektrum, merupakan respons spektrum hasil scale down dari spektrum elastik dengan nilai daktilitas tertentu.
Respons spektrum pada ASCE mengacu pada respons spektrum elastik, yang direduksi dengan suatu nilai R dan redaman 5 persen. Penggunaan nilai R tersebut diperhitungkan terhadap suplai daktilitas yang diantisipasikan, overstrength, redaman (jika berbeda dari 5 persen), kinerja struktur, dan redundansi.
Dalam Metode Hazus, kerentanan suatu bangunan terhadap hazard gempa dapat diestimasi dengan menganalisisfragility and capacity curves-nya. Data awal yang diperlukan adalah:
- type bangunan (termasuk tinggi bangunan) dan seismic design level bangunan.
- spektrum respon (PGA) lokasi bangunan.
Langkah-langkah:
1. Pilih jenis bangunan yang akan dianalisis, sesuai dengan tabel 5.1 dalam Hazus book.
Agar mudah difahami, diambil contoh saja, tipe bangunan yang akan dievaluasi adalah Bangunan no.29 yaitu RM1L (Reinforced Masonry Bearing Walls).
2. Tentukan Seismic Design Level yang kita ambil dlam perencanaan.
Hal ini ditentukan dengan memperhatikan tingkat ancaman lokasi terhadap gempa. Misalnya saja bangunan terletak di daerah Bantul Yogyakarta, dimana daerah tersebut mengalami kerusakan parah pada gempa Yogya 2006, maka sebaiknya dipilih High Design Level.
3. Buatlah Respon Curve, yang merupakan hubungan antara Spectral displacement, SA (sb.x) dan Spectral acceleration, SD (sb.y).
Pertama-tama dicari dahulu Spectral acceleration pada t= 0,3 detik dan 1 detik. Spectral acceleration ini dapat dicari dengan mengetahui PGA (Peak Ground Acceleration) lokasi kemudian dihitung dengan menggunakan rumus attenuasi untuk mendapatkan Spectral acceleration pada t= 0,3 detik dan 1 detik.
Setelah itu, dapat dihitung Spectral displacement dengan menggunakan rumus berikut (NIBS, 2002):
SD = 9.8 * SA * T 2
Dimana:
SA = Spectral Acceleration (g)SD = Spectral Displacement (inches)
T = Time Period (sec)
Sebagai contoh, diproleh nilai SA dan SD untuk lokasi dimana bangunan didirikan adalah sbb:
Maka akan diperoleh Respon Curve sbb:
4. Buatlah Capacity Curve dari bangunan sesuai Seismic Design Level yang sudah ditentukan di depan.
Untuk membuat Capacity Curve ini, digunakan parameter yang sudah disediakan dalam Hazus Book. Sebagai contoh, akan dibuat capacity curve untuk bangunan tipe RM1L dengan High Design Level, maka dipakai tabel 5.7a Hazus Book.
Diperoleh parameter capacity curve untuk RM1L dengan High Design Level sbb:
a) Yield Capacity Point (Dy, Ay) = (0.64, 0.5333)
b) Ultimate Capacity Point (Du, Au)= (10.23, 1.066)
Maka akan diperoleh Capacity Curve sbb:
5. Gabungkan Respon Curve dan Capacity Curve dalam satu gambar, maka diperoleh sbb:
Diperoleh perpotongan dua kurva tersebut pada SD = 0.28. Sehingga dapat disimpulkan bahwa apabila terjadi gempa besar, maka bangunan RM1L tersebut akan runtuh setelah SD=0.28. Nilai SD ini kemudian di plot dalamFragility Curve untuk mengetahui kemungkinan kejadian di masa yang akan datang.
6. Fragility Curve.
Untuk membuat Fragility Curve, digunakan parameter yang disediakan oleh Hazus book. Untuk bangunan yang ditinjau RM1L dengan High Design Level, maka digunakan tabel 5.9a.
Selanjutnya probabilitas kejadian dihitung dengan rumus :
dimana:
Dengan memperhatikan parameter dan rumus diatas, diperoleh Probabilitas sbb:
High code
| ||
SD=
|
0.28
| |
P kum
|
P[ds׀Sd]
| |
0.130430367
|
Slight
|
10.20%
|
0.028442314
|
Moderate
|
2.70%
|
0.001468991
|
Extensive
|
0.14%
|
8.19604E-05
|
Complete
|
0.01%
|
None
|
86.96%
| |
Jumlah
|
1
|
Apabila dibuat grafik batang adalah sbb:
Kesimpulan:
Apabila terjadi gempa besar kemungkinan bangunan tersebut tidak ada kerusakan adalah 86,9%, dan kemungkinan rusak ringan 0.01%… dst.
CONTOH DIAGRAM RESPON SPECTRUM
Kombinasi pengaruh dari amplitudo percepatan bumi, komponen frekuensi dan durasi dan kondisi tanah terhadap suatu struktur disebut respon spektra, yaitu suatu plot yang menunjukkan respon maksimum yang ditimbulkan oleh getaran bumi pada sistem getaran berderajat tunggal pada berbagai periode dasar (fundamental period) sistem tersebut.
