BAB V ANALISIS RESPON DINAMIK TANAH DAN RESPON SPEKTRA DESAIN

Transkripsi

1 BAB V ANALISIS RESPON DINAMIK TANAH DAN RESPON SPEKTRA DESAIN Anal repon te pefk dlakukan untuk mengevalua repon tanah lokal terhadap gerakan batuan daar d bawahnya. Kond tanah lokal mempengaruh karaktertk moton d permukaan epert ampltudo percepatan dan bentuk repon pektra. Perbandngan antara atenua percepatan makmum d uatu loka dengan kond tanah yang berbeda menunjukkan kecenderungan yang jela dalam hal perlaku amplfka. Gambar 5. menunjukkan bahwa percepatan makmum d permukaan depot tanah edkt lebh bear darpada percepatan makmum batuan pada percepatan rendah dan ebalknya pada percepatan tngg. Gambar 5.. Hubungan antara Percepatan Makmum d batuan Daar dan Permukaan dengan Kond Tanah Lokal (Wa Fah-Chen,2003) Gambar 5.2 menglutrakan efek kond tanah lokal terhadap bentuk repon pektra. Terlhat cukup jela bahwa pada perode ektar 0,5 detk repon pektra untuk tanah lebh bear darpada batuan. Gambar 5.2 juga dengan jela memperlhatkan bahwa deep ol dan oft ol depot menghalkan propor perode tngg yang cukup bear. Hal n ba angat berpengaruh pada truktur dengan perode panjang epert jembatan dan 66

2 gedung tngg. Hal n juga menunjukkan bahwa penggunaan atu repon pektra yang dgenerala untuk emua kond tanah tdak dapat dbenarkan. Gambar 5.2 Repon Spektra yang Telah Dnormalakan untuk Kond Tanah Lokal yang Berbeda 5. KONDISI BATUAN DASAR Mempertmbangkan kedalaman batuan daar d mang-mang wlayah yang dtnjau d DIY yang angat bervara dperlukan uatu kajan geolog dan pengeboran dalam yang detal. Dalam tud n, dmana kedalaman batuan daar tdak dtentukan melalu kajan yang detal, maka untuk keperluan perambatan gelombang gempa dar batuan daar ke permukaan dalam tud n kedalaman batuan daar dtetapkan pada kedalaman rata-rata 30 meter. Hal n dlakukan karena pada kedalaman lebh dar 30 km, faktor amplfka akan tdak berpengaruh ecara gnfkan terhadap percepatan d batuan daar. 5.2 INPUT MOTION Untuk anal repon te-pefk, dgunakan beberapa nput moton untuk umber gempa ubduk dan hallow crutal berdaarkan hal pectral matchng. Input moton n dadop untuk mengdentfka rentang faktor amplfka dan repon pektra pada permukaan tanah ebaga akbat dar amplfka, dura, dan frekuen untuk etap nput moton dbawah pengaruh kond geoteknk tanah lokal. Input moton n dplh untuk mereprentakan karaktertk pergerakan batuan daar dar kejadan gempa d loka yang dekat dan loka yang jauh epert yang telah djelakan pada Bab 4. 67

3 5.3 PARAMETER DINAMIK TANAH Parameter dnamk tanah yang dgunakan dalam anal perambatan gelombang adalah modulu geer makmum (G max ), kecepatan gelombang geer (V), dan dampng rato (ς ). Untuk mendapatkan parameter dnamk tanah, dperlukan uatu uj emk langung d lapangan epert emc down-hole tet (SDH), pectral analy of urface wave (SASW), dan uj lannya. Selan tu, parameter dnamk tanah juga ba ddapatkan melalu korela data hal penyeldkan geoteknk yang tereda epert nla SPT dar pengeboran, CPT, dan hal uj laboratorum. Hardn & Black (969) mengemukakan bahwa modulu geer tanah (G) dan dampng rato (ς ) tergantung pada beberapa faktor, epert jen tanah, confnng preure, tngkat regangan dnamk, derajat kejenuhan, frekuen, derajat amplfka pembebanan, magntuda tegangan dnamk, dan regangan dnamk (RUT XII,2005). Pada kajan n, parameter tanah dtentukan berdaarkan klafka nla kecepatan gelombang geer tanah (V) mang-mang pada kond tanah kera (SC), tanah edang (SD), dan tanah lunak(se). 5.4 KONDISI TANAH LOKAL Penentuan repon tanah elama terjadnya gempa, angat dtentukan oleh kecepatan gelombang geer tanah (V), modulu geer dan dampng rato dar tanah berangkutan. Kecepatan gelombang geer tanah dapat dtentukan berdaarkan rata-rata korela dar hal N-SPT, CPT dan hal urvey emk epert SASW, emc downhole tet, dan hal uj lannya. Dalam kajan n, nla parameter dnamk tanah dtentukan berdaarkan referen klafka tanah menurut SNI Menurut SNI , tanah dklafkakan menjad 5 (lma) klafka yang dapat dtentukan dar harga v, N -SPT dan u. Tabel klafka tanah menurut SNI dtunjukkan pada Tabel 5.. Tabel 5. Klafka Tanah Menurut SNI (RUT XII,2005) Klafka Tanah Uraan v (m/) N -SPT u (kpa) S A Batuan Kera > S BB Batuan 760< v

4 S C Tanah Kera 360< v 760 > 50 > 00 S D Tanah Sedang 80< v 360 5< N < u 00 v 80 < 5 < 50 S E Tanah Lunak atau, etap profl dengan tanah lunak yang tebal total > 3m dengan PI>20, w n 40% dan Su < 25 kpa Perhtungan parameter-parameter d ata ddapat dengan peramaan berkut: _ v n t = = n t = v _ N SPT = n _ S u tk = n t = S u ; (5.) = n t = t ( N SPT) ; (5.2) (5.3) dmana, t = tebal lapan tanah ke-, t k = tebal lapan tanah kohef pada kedalaman 30 meter, v = adalah kecepatan gelombang geer lapan tanah ke-, ( N SPT) adalah nla N-SPT lapan tanah ke-, S u adalah nla kuat geer nralr lapan tanah ke-. Khuu dalam tud n, anal perambatan gelombang geer dar batuan daar ke permukaan tanah hanya akan dlakanakan untuk 3 (tga) klafka te, yatu untuk tanah kera (S C, 760 m/ < v 500 m/), tanah edang (S D, 360 m/ < v 760 m/), dan tanah lunak (S E, 80 m/ < v 360 m/), dmana klafka te ddaarkan pada rata-rata nla V ampa kedalaman 30 meter. 69

5 5.5 ANALISIS PERAMBATAN GELOMBANG GEMPA DARI BATUAN DASAR KE PERMUKAAN Perambatan gelombang yang terjad elama berlangungnya gempa angat dpengaruh oleh kond tanah etempat. Perambatan gelombang geer dar batuan daar ke permukaan dlakukan untuk memperoleh percepatan makmum, faktor amplfka dan repon pektra d permukaan tanah. Anal n ddaarkan pada anggapan bahwa lapan tanah terdr dar beberapa lap dan repon tanah debabkan oleh adanya perambatan gelombang geer (S wave) ecara vertkal dar batuan daar ke permukaan. Anal perambatan gelombang dar batuan daar ke permukaan dlakukan dengan menggunakan bantuan program NERA (Bardet, 200). Program NERA adalah program untuk menghtung repon tanah atau lapan tanah dmana fat klk tanah dmulakan menggunakan model tanah nonlnear epert kema yang dtunjukkan pada Gambar 5.3. Program n menghtung repon tanah atau lapan tanah akbat kejadan gempa. Program n berdaarkan teor perambatan gelombang D. Gambar 5.3 Anal Perambatan Gelombang dengan Menggunakan Program Komputer NERA (Bardet,200) NERA adalah program komputer untuk anal repon gempa non-lnear dar tanah berlap. Program komputer FORTRAN 90 n dkembangkan oleh Bardet dan Tobta (200). NERA menghtung repon tem tanah-batuan berlap ecara horontal untuk gelombang yang merambat tranent dan vertkal. Program n berdaarkan pada anal perambatan gelombang. NERA mengaumkan bahwa fat klk tanah dapat 70

6 dmulakan menggunakan model nonlnear. Program n dapat dgunakan untuk anal repon te-pefk untuk menentukan percepatan makmum dan menentukan repon pectra permukaan. Input moton yang dpaka adalah data percepatan ntetk nput moton yang telah dkeluarkan khuu untuk karaktertk kegempaan d Yogyakarta karena eua dengan yang tertera dalam tujuan tud n,. Untuk nput parameter dnam tanah yang dperlukan oleh program NERA, dpaka data dar peraturan SNI untuk tap te tanah. 5.6 RESPON SPEKTRA Gambar 5.4 Program Komputer NERA Repon pektra ddefnkan ebaga repon makmum dar uatu tem dengan atu derajat kebebaan (ngle degree of freedom) terhadap uatu pergerakan (nput moton) yang dyatakan ebaga frekuen natural (atau perode natural) dan rao redaman. Repon terebut dapat berupa repon pektra percepatan, kecepatan dan perpndahan. Dalam tud n hanya dtnjau repon pektra percepatan aja. 7

7 Repon pektra dgunakan untuk mengkarakterakan pengaruh getaran gempa terhadap uatu truktur. Dar uatu repon pektra dapat dketahu bearnya gaya-gaya tambahan yang dkena pada truktur akbat uatu gempa. Dalam proedur umum, repon pektra d permukaan dtentukan berdaarkan repon pektra d batuan daar yang telah memperhtungkan apek probabltk kejadan gempa akbat umber-umber gempa d ektar loka yang dtnjau kemudan dlakukan anala perambatan gelombang gelombang gempa dar batuan daar ke permukaan. Dapat dkatakan bahwa repon pektra permukaan dar uatu te dpengaruh oleh loka te relatf terhadap umber-umber gempa, emta dar umber-umber gempa, mekanme runtuh dar umber-umber gempa, pola perambatan gelombang gempa dar umber gempa ke loka, pengaruh dar lokal te endr, dan faktor kepentngan dar uatu truktur yang akan drencanakan. Untuk mendapatkan repon pektra permukaan dapat dlakukan dengan anala te pecfc Repon Spektra Permukaan Hal anal perambatan gelombang dan repon pektra dean untuk kota Yogyakarta yang memlk PBA = 0,30g dtunjukkan epert pada Gambar 5.5 ampa Gambar 5.7 mang-mang untuk tanah lunak (S C ), tanah edang(s D ), dan tanah kera(s E )..2 Percepatan (g) SCF T=0.2 (Parkfeld,966 CO805) SCF T= (Mammoth Lake, 980 I-CVK80) Subduk T=0.2 (Ch-ch 999, TCU049-W) Subduk T= (Ch-ch 999, TCU049-W) Dean Perode (dtk) SCF T=0.2 (Imperal Valley,940 I-ELC80) SCF T= (Imperal Valley,940 I-ELC80) Subduk T=0.2 (Chch,999 TCU089-N) Subduk T= (Ch-ch, 999 TCU089-W) Gambar 5.5 Repon Spektra untuk Tanah Tpe C 72

8 .2 Percepatan (g) Perode (dtk) SCF T=0.2 (Parkfeld,966 CO805) SCF T=0.2 (Imperal Valley,940 I-ELC80) SCF T= (Mammoth Lake, 980 I-CVK80) SCF T= (Imperal Valley,940 I-ELC80) Subduk T=0.2 (Ch-ch 999, TCU049-W) Subduk T=0.2 (Ch-ch 999, TCU049-W) Subduk T= (Ch-ch 999, TCU049-W) Subduk T= (Ch-ch, 999 TCU089-W) Stud 6 Gambar 5.6 Repon Spektra untuk Tanah Tpe D Percepatan (g) Perode (dtk) 6 SCF T=0.2 (Imperal Valley,940 I-ELC80) Subduk T=0.2 (Chch,999 TCU089-N) Subduk T= (Ch-ch, 999 TCU089-W) Dean SCF T= (Mammoth Lake, 980 I-CVK80) Subduk T= (Ch-ch 999, TCU049-W) Subduk TCU089-W Gambar 5.7 Repon Spektra untuk Tanah Tpe E 73

9 5.6.2 Perbandngan Repon Spektra Permukaan yang Dhalkan dengan Beberapa Repon Spektra Dean Repon pektra hal perambatan dar batuan daar ke permukaan akan dbandngkan dengan repon pektra dean berdaarkan peraturan UBC. Perbandngan repon pektra dean n dapat dlhat pada gambar Repon pektra hal perambatan gelombang untuk kela tanah S C pada perode pendek mempunya percepatan lebh tngg darpada repon pektra dean berdaarkan UBC. Namun pada perode yang lebh bear dar 0.6 detk repon pektra hal perambatan gelombang berada pada elubung pektra UBC. Sementara untuk kela tanah S D dan S E, rekomenda repon pektra hal perambatan lebh bear dar repon pektra berdaarkan UBC UBC Stud Gambar 5.8 Perbandngan Repon Spektra untuk Tanah Tpe C 74

10 UBC Stud Gambar 5.9 Perbandngan Repon Spektra untuk Tanah Tpe D UBC Stud Gambar 5.0 Perbandngan Repon Spektra untuk Tanah Tpe E 75