Bab III Metodologi Penelitian III.1 Pendahuluan Beban gempa dari batuan dasar (Peak Base Acceleration, PBA) akan dirambatkan ke permukaan tanah melalui media lapisan tanah, pondasi bangunan dan konstruksi basement. Beberapa penelitian yang telah dilakukan para ahli telah dipaparkan pada bab II, yaitu tinjauan pustaka. Metode analisis perambatan beban dinamik memperhatikan respon interaksi tanah struktur. Analisis dilakukan dengan berdasar pada 2 (dua) tahap penyelesaian yaitu respon kinematik dan respon inertial yang sudah teraplikasi secara metode numerik, dalam hal ini adalah metode elemen hingga, pada program Plaxis Dynamics versi 8.2. Satu hal mendasar yang menunjukkan kelebihan dari penggunaan metode numerik adalah bahwa melalui konsep diskritisasi, metode numerik memberikan permodelan yang mendekati keadaan sebenarnya. Parameter yang diperoleh setelah melalui langkah-langkah analisis dengan menggunakan program Plaxis Dynamics versi 8.2 ini adalah Time History Acceleration. Dengan menggunakan program Seismosignal, respon spektra di permukaan tanah dapat dibangun dari data Time History Acceleration ini. Respon spektra adalah data yang kemudian dipakai sebagai parameter yang menentukan beban gempa untuk perencanaan bangunan konstruksi di atasnya. Penentuan beban gempa yang bekerja di batuan dasar diperoleh melalui Probabilistic Seismic Hazard Analysis untuk lokasi kota Jakarta. Ketika gempa terjadi di lapisan kerak bumi maka gelombang yang dihasilkan akan dicatat oleh peralatan pencatat gempa. Beban gempa yang tercatat ini, bila belum berbentuk Time History Acceleration maka harus melalui proses perhitungan sehingga diperoleh beban dinamik dalam bentuk Time History Acceleration. 32
Penggunaan variasi parameter sebagai data masukan pada program Plaxis Dynamics versi 8.2, dimaksudkan untuk memperoleh beberapa kasus penelitian yang kemudian dapat dibandingkan antara satu kasus dengan lainnya sehingga diharapkan apa yang dimaksudkan melalui penelitian ini dapat lebih mudah dipahami. III.2 Tahap Penelitian Penelitian ini akan mengikuti tahapan sebagai berikut, 1. Menggunakan data gempa hasil penelitian dari PRI ITB (Pusat Rekayasa Industri Institut Teknologi Bandung) yang diperoleh melalui Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) untuk lokasi kota Jakarta. 2. Menentukan dimensi basement, pondasi grup tiang dan struktur bangunan atas untuk suatu konstruksi bangunan 5 (lima) lantai. Hal ini berhubungan karakteristik kondisi free-field, struktur tertanam, struktur tertanam struktur atas dalam pengaruhnya terhadap respon interaksi tanah struktur. 3. Merambatkan PBA ini ke permukaan tanah menggunakan program Plaxis Dynamics versi 8. III.3 Parameter Analisis Parameter analisis akan berhubungan dengan hasil yang akan diperoleh melalui penelitian ini mengingat bahwa variasi dari parameter data input/masukan pada program Plaxis Dynamics versi 8.2, akan memberikan kombinasi-kombinasi kasus tertentu. a. Tanah Tanah akan dianalisis menurut 3 (tiga) kelas tanah dari UBC (Uniform Building Code), 1997, yaitu: 1. S c, batuan lunak atau tanah keras. Dengan karakteristik: 33
a. Cepat rambat gelombang geser 360 m/dt < v s < 760 m/dt, atau b. (N 1 ) 60 > 50, atau c. S u 2000 psf. 2. S D, tanah sedang. Dengan karakteristik: a. Cepat rambat gelombang geser sebesar 180 < vs 360 m/dt, atau b. 15 (N1)60 50, atau c. 1000 psf Su 2000 psf. 3. S E, tanah lunak. Dengan karakteristik: a. Cepat rambat gelombang geser sebesar vs 180 m/dt, atau b. Lempung dengan PI > 20%, w 40%, atau c. S u < 500 psf. Meskipun tanah berada dalam satu kelas yang sama namun terdapat variasi pada nilai cepat rambat gelombang geser (s-waves). Hal ini terjadi karena karakteristik cepat rambat gelombang-s yang semakin meningkat secara linier terhadap kedalaman tanah. b. Konstruksi basement Konstruksi basement dengan lantai beton setebal 0.5 m dan dinding beton 0.4 m. Beberapa hal yang perlu mendapatkan perhatian sehubungan dengan pengaruh basement adalah dimensi basement yang berpengaruh terhadap kekakuan struktur tersebut. Kedalaman basement adalah 10 m dari permukaan tanah. c. Pondasi bangunan Pondasi adalah pondasi beton tiang pancang grup. Perbedaan dimensi pondasi akan memberi nilai kekakuan pondasi yang berbeda. Oleh karena itu, pada penelitian ini, diameter pondasi, di-variasi-kan sebesar 0.8 m, 1.0 m dan 1.2 m. Kedalaman pondasi adalah 30 m dari permukaan tanah. 34
d. Kedalaman batuan dasar. Variasi pada kedalaman batuan dasar akan menentukan besar amplifikasi yang akan dialami oleh beban gempa ketika tiba di permukaan tanah. Kedalaman batuan dasar adalah 250 m dari permukaan tanah. e. Besar beban gempa Variasi pada nilai beban gempa di batuan dasar akan memberikan ilustrasi mengenai beban gempa yang mungkin terjadi pada beberapa zona gempa di Indonesia. Beban gempa 0.1 g, 0.2 g dan 0.3 g adalah bersesuaian dengan kategori zona 2, 4 dan 6 di Indonesia (standar SNI-1726, 2002 untuk Percepatan Maksimum di Batuan Dasar di Indonesia untuk periode ulang 500 tahun). f. Motion gempa yang digunakan pada penelitian ini mengacu pada 2 (dua) mekanisme gempa, yaitu subduction (subduksi) dan shallow crustal (kerak dangkal). III.4 Analisis Dinamik Analisis Dinamik dilakukan dengan metode numerik yaitu metode elemen hingga menggunakan Program Plaxis Dynamics versi 8. III.5 Hasil Analisis Hasil analisis yang diharapkan dalam penelitian ini akan diuraikan seperti dibawah ini dan akan ditampilkan pula kombinasi-kombinasi penelitian yang akan dilakukan. A. Untuk mekanisme subduction 1. Untuk mengetahui pengaruh dari perbedaan jenis tanah terhadap interaksi tanah pondasi grup basement akibat perambatan gelombang gempa, dilakukan kombinasi pada 4 (empat) titik tinjauan: 35
No. Tanah φ Τiang Batuan Dsr 1 Keras 1 10 Ada 50 0.1 2 Sedang 1 10 Ada 50 0.1 3 Lunak 1 10 Ada 50 0.1 2. Untuk mengetahui pengaruh dari perbedaan kekakuan tiang pancang terhadap interaksi tanah pondasi grup basement akibat perambatan gelombang gempa, dilakukan kombinasi pada 4 (empat) titik tinjauan: No. Tanah φ Τiang Bat. Dsr 4 Sedang 0.8 10 Ada 50 0.2 5 Sedang 1 10 Ada 50 0.2 6 Sedang 1.2 10 Ada 50 0.2 7 Sedang Free field Ada 50 0.2 3. Untuk mengetahui pengaruh dari perbedaan beban gempa terhadap interaksi tanah pondasi grup basement akibat perambatan gelombang gempa, dilakukan kombinasi pada 4 (empat) titik tinjauan: No. Tanah φ Τiang Bat. Dsr 8 Sedang 1 10 Ada 50 0.1 9 Sedang 1 10 Ada 50 0.2 10 Sedang 1 10 Ada 50 0.3 4. Untuk mengetahui pengaruh adanya struktur bila dibandingkan dengan tidak adanya struktur (free-field), dilakukan kombinasi pada 4 (empat) titik tinjauan: No. Tanah φ Τiang Bat. Dsr 11 Sedang 0.8 10 Tidak Ada 50 0.2 12 Sedang 0.8 10 Ada 50 0.2 13 Sedang Free field 50 0.2 36
5. Untuk mengetahui pengaruh dari adanya struktur tertanam besmen dan pondasi terhadap faktor amplifikasi respon spektra permukaan pada tanah lempung lunak, sedang dan kaku untuk beban gempa 0.1 g, 0.2 g dan 0.3 g, maka dilakukan kombinasi pada tinjauan titik B: No. Tanah φ Τiang Batuan Dsr 14 Keras Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.1 15 Sedang Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.1 16 Lunak Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.1 17 Keras 1 10 Tidak ada 50 0.1 18 Sedang 1 10 Tidak ada 50 0.1 19 Lunak 1 10 Tidak ada 50 0.1 20 Keras Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.2 21 Sedang Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.2 22 Lunak Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.2 23 Keras 1 10 Tidak ada 50 0.2 24 Sedang 1 10 Tidak ada 50 0.2 25 Lunak 1 10 Tidak ada 50 0.2 26 Keras Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.3 27 Sedang Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.3 28 Lunak Tidak ada Tidak ada Tidak ada 50 0.3 29 Keras 1 10 Tidak ada 50 0.3 30 Sedang 1 10 Tidak ada 50 0.3 31 Lunak 1 10 Tidak ada 50 0.3 B. Untuk mekanisme shallow crustal (kerak dangkal). Untuk mekanisme gempa secara shallow crustal, dilakukan kombinasi seperti pada mekanisme subduction (subduksi). Hasil yang akan ditampilkan oleh program Plaxis Dynamics versi 8 berupa nilai tegangan, gaya, perpindahan, percepatan dan kecepatan sebagai fungsi waktu. Hasil yang berupa nilai percepatan terhadap fungsi waktu diubah menjadi respon spektra permukaan menggunakan program SeismoSignal. Hasil ini akan 37
menunjukkan pengaruh dari analisis yang mempertimbangkan konstruksi tertanam terhadap analisis yang hanya meninjau kondisi free field. 38