BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG Wilayah-wilayah gempa yang ada di Indonesia sudah disajikan baik di Peraturan Perencanaan Tahan Gempa Indonesia Untuk Gedung (PPTGIUG, 1981) maupun di Tata
Cara
Perencanaan
Ketahanan
Gempa
Untuk
Bangunan
Gedung
(TCPKGUBG,2002). Wilayah Indonesia dibagi dalam 6 (enam) wilayah gempa dengan masing-masing tingkat kerawanan terjadinya gempa dan wilayah Indonesia merupakan wilayah yang sering dilanda gempa karena terletak pada 3 (tiga) lempeng besar (mega plates) yaitu lempeng Australia-Hindia bergerak ke Utara, lempeng Asia Tenggara (Sunda) bergerak ke Utara, lempeng Pasifik bergerak ke Barat.
Gambar 1.1 Peta Tektonik Kepulauan Indonesia
Akibat pergerakan dari ketiga lempeng (peristiwa tektonik) itulah yang merupakan salah satu penyebab terjadinya gempa di Indonesia. Adapun hal-hal lain
Universitas Sumatera Utara
penyebab gempa adalah runtuhnya dinding gua, adanya tumbukan meteor, kegiatan vulkanik/gunung berapi. Indonesia pada umumnya memiliki bentuk pertemuan lempeng Subduction, yaitu pertemuan 2 lempeng yang satu lempeng memotong lempeng lain ke arah bawah permukaan Lithosphere. Akibat bentuk pertemuan lempeng inilah di Indonesia sering terjadi gempa bumi.
Gambar 1.2 Lempeng Subduction.
Gempa bumi tidak mungkin dicegah dan sulit sekali diramalkan kapan terjadi, dimana lokasinya dan berapa magnitudenya. Jadi yang harus dilakukan adalah bagaimana mengatasi atau memperkecil pengaruh kerusakan yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Pada perencanaan bangunan, parameter gempa bumi yang langsung mempengaruhi perencanaan adalah percepatan tanah yang ditimbulkan gelombang seismic yang bekerja pada massa bangunan. Percepatan tanah yang ditimbulkan biasanya besarnya tergantung pada faktor seperti kekuatan gempa bumi (magnitud), kedalaman pusat gempa bumi, jarak episenter ke daerah yang dituju, sistem pondasi, massa, geometri bangunan dan lain sebagainya. Kerusakan bangunan akibat gempa secara konvensional dapat dicegah dengan memperkuat struktur bangunan terhadap gaya gempa yang bekerja padanya. Namun, hasil ini sering tidak memuaskan karena kerusakan elemen baik struktural maupun nonstruktural umumnya disebabkan adanya interstory drift (perbedaan simpangan
Universitas Sumatera Utara
antar tingkat). Untuk memperkecil interstory drift dapat dilakukan dengan memperkaku bangunan dalam arah lateral. Tetapi , hal ini akan memperbesar gaya gempa yang bekerja pada bangunan. Metode yang lebih baik adalah dengan meredam energi gempa sampai pada tingkat yang tidak membahayakan bangunan. Sejalan dengan perkembangan teknologi bahan/sistem untuk anti gempa, telah ditemukan bahan anti seismik yang disebut juga dengan base isolator dalam hal ini adalah Lead Rubber Bearing (LRB). Base Isolator ini dipasang pada dasar bangunan, sehingga struktur atas bangunan tidak terikat dengan struktur pondasi. LRB adalah salah satu system anti seismic base isolator yang banyak digunakan pada bangunan untuk mereduksi gaya gempa. LRB ini terdiri dari beberapa lapisan karet alam atau sintetik yang mempunyai nisbah redaman kritikal antara 2-5%. Untuk meningkatkan nisbah damping bahan karet ini dicampur dengan extrafine carbon block, oil atau resin, serta bahan isian lain sehingga meningkatkan damping antara 10% sampai 20% pada shear strain 100%. Untuk dapat menahan beban vertikal (tidak tejadi tekuk), maka karet diberi lempengan baja yang dilekatkan ke lapisan karet dengan system vulkanisir. Untuk meningkatkan nisbah redaman ini, maka pada bagian tengahnya diberi batangan bulat dari timah. Konsep dasar cara kerja base isolator ini adalah dengan memisahkan bangunan/struktur dari komponen horizontal pergerakan tanah dengan menyisipkan bahan isolator dengan kekakuan horizontal yang kecil antara bangunan atas dengan pondasinya. Bangunan dengan sistem ini mempunyai frekuensi yang jauh lebih kecil dari bangunan biasa, akibatnya percepatan gempa yang bekerja pada bangunan lebih kecil. Ragam getar pertama bangunan hanya menimbulkan deformasi lateral pada system isolator, sedangkan bangunan atas akan berperilaku sebagai benda getar. Ragam-ragam getar yang lebih tinggi menimbulkan deformasi pada struktur adalah
Universitas Sumatera Utara
orthogonal terhadap ragam pertama sehingga energi gempa tidak disalurkan kepada bangunan.
1.2 PERMASALAHAN Base isolator atau disebut sistem anti seismik, merupakan suatu sistem yang sangat kuat untuk perencanaan bangunan. Sebaliknya bangunan yang mempunyai kapasitas tahanan terbatas terhadap gempa bumi sebaiknya menggunakan base isolator. Perencanaan konvensional bangunan tahan gempa adalah berdasarkan konsep bagaimana meningkatkan kapasitas tahanan struktur terhadap gaya gempa yang bekerja padanya. Pada bangunan yang kekakuan lateralnya cukup besar akan mengalami percepatan lantai yang besar, sedangkan pada bangunan fleksibel akan mengalami perpindahan lateral yang cukup besar, sehingga bangunan akan mengalami kerusakan yang signifikan pada peristiwa gempa kuat. Di Indonesia pada umumnya menggunakan konsep bangunan elastis, dimana bangunan itu dirancang sekaku mungkin. Akibatnya apabila ada gempa besar maka bangunan itu tidak sanggup menahan gaya lateral yang disebabkan oleh gempa, sehingga bangunan tersebut akan mengalami kerusakan. Untuk itulah diperlukan langkah-langkah untuk meminimalisir keruskan akibat gempa tersebut. Salah satunya adalah dengan menggunakan base isolator. Sistem kerja base isolator yang dipasang pada pondasi agar struktur atas tidak terikat dengan pondasi, agar ketika terjadi gaya gempa base isolator akan mengikuti arah gerakan sehingga akan meredam getaran gempa. Dengan demikian struktur bangunan akan lebih fleksibel dalam arah horizontal akibat gerakan tanah dan meredam dan mereduksi energi gempa. Base isolator ini bahkan mampu mereduksi gaya gempa tersebut sampai 70%.
Universitas Sumatera Utara
LRB dalam analisa struktur dapat dimodelkan sebagai model linier atau bi-linier. Untuk analisis linier digunakan kekakuan efektif (Keff ), sedangkan untuk analisis non linier ada 3 parameter yang menentukan karakteristik dari LRB, yaitu : 1. Kekakuan awal ( K1 ) 2. Kekakuan pasca leleh ( K2 ) 3. Kekakuan leleh antar inti timah ( Q ) Kekakuan awal K1 yang cukup besar direncanakan untuk menahan beban angin dan gempa kecil. Pada umumnya nilai kekakuan ini mencapai 6.5 sampai 10 kali dari kekakuan pasca leleh K2. Untuk analisis linier biasanya digunakan kekakuan effektif Keff, Kekakuan K1 dan K2 ditentukan dari test percobaan hysterisis loop, sedangkan kekakuan effektif ditentukan dari persamaan berikut ini (Naeim and Kelly, 1999)
Keff = K2 + Q D dan Q = APτy
, D > Dy
Dimana Ap dan τy adalah luas penampang dan tegangan geser leleh inti timah. Besarnya tegangan geser leleh berkisar antara 800 Mpa - 1000 Mpa.
1.3 TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan penulisan dari tugas akhir ini adalah : 1. Memperkirakan karakteristik (K1, K2, dan Q) dari Lead Rubber Bearing (LRB) . 2. Mengetahui perbandingan percepatan pada struktur sesudah dan sebelum menggunakan base isolator.
Universitas Sumatera Utara
3. Menghitung base shear arah memanjang dan melintang, momen, interstory driff, kinerja batas ultimit akibat gempa pada bangunan tersebut. 4. Untuk mengetahui efektifitas base isolator pada struktur bangunan. 5. Membandingkan kondisi mana yang lebih ekonomis antara menggunakan base isolator atau tanpa menggunakan base isolator.
1.4 PEMBATASAN MASALAH Adapun yang menjadi batasan masalah adalah: 1
Struktur berada pada wilayah gempa Indonesia.
2
Bangunan yang ditinjau yakni bertingkat enam
3
Bearing yang digunakan adalah LRB yang berbentuk lingkaran.
4
Peraturan yang dipakai adalah Eurocode 8
5
Base Isolator diletakkan antara pondasi dengan struktur utama, yakni di atas pondasi
1.5 METODE PEMBAHASAN Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah studi literatur yaitu dengan mengumpulkan data-data dan keterangan dari buku yang berhubungan dengan pembahasan pada tugas akhir ini serta masukan-masukan dari dosen pembimbing. Penganalisaan struktur dilakukan dengan program komputer yaitu Program SAP 2000 versi 10.0.1 untuk mempercepat perhitungan.
Universitas Sumatera Utara
