Bab I Pendahuluan I.1 Latar Belakang Negara Indonesia adalah negara yang berada pada wilayah gempa tektonik dengan rangkaian gunung berapi yang membentang sepanjang wilayah negara. Peristiwa gempa yang sering terjadi di wilayah Indonesia mendapat perhatian yang mendalam dari para perencana bangunan konstruksi sipil. Salah satu bangunan konstruksi yang menjadi obyek dalam penelitian ini adalah konstruksi bangunan tingkat tinggi, dimana bangunan-bangunan ini selain menunjukkan tingkat kesulitan yang tinggi dalam perencanaannya juga menjadi salah satu tanda kemajuan sebuah bangsa. Keamanan stabilitas bangunan tingkat tinggi tidak hanya ditinjau terhadap bekerjanya pembebanan statik tetapi juga pembebanan dinamik. Dengan demikian maka pada perencanaan bangunan-bangunan konstruksi tingkat tinggi harus dilengkapi dengan analisis terhadap beban dinamik, dimana dalam hal ini beban dinamik yang ditinjau adalah akibat peristiwa gempabumi. Standar SNI 1726-2002 mengatur mengenai beban gempa yang bekerja di permukaan tanah, dinyatakan dalam bentuk respon spektra permukaan. Standar tersebut menyatakan bahwa penentuan besar respon spektra yang akan membebani bangunan didasarkan pada rambatan gelombang gempa dari batuan dasar menuju pemukaan tanah melalui medium tanah murni, yang lebih dikenal dengan keadaan free-field. Standar SNI dalam kaitannya dengan rambatan gelombang gempa melalui keadaan free-field akan ditinjau lebih mendalam melalui penelitian ini, mengingat bahwa pada kenyataannya di dalam lapisan tanah terdapat medium-medium selain tanah dan batuan yang juga mengalami interaksi akibat gelombang gempa 1
yang merambat ke permukaan. Medium lain yang dimaksudkan dalam penelitian ini adalah konstruksi basement dan pondasi bangunan yang untuk selanjutnya, dalam penelitian ini, disebut sebagai konstruksi tertanam. Keberadaan konstruksi-konstruksi tertanam ini akan memberi kontribusi kepada gelombang gempa yang tiba di permukaan tanah. N. Makris, G. Gazetas dan E. Delis menyatakan dalam karya ilmiah berjudul Dynamic Soil Pile-Foundation Structure Interaction: Record and Predictions yang dipublikasikan pada tahun 1996, bahwa konstruksi-konstruksi tertanam akan memberi pengaruh yang berbeda terhadap beban gempa yang tiba di permukaan dibandingkan bila gelombang gempa hanya diasumsikan merambat secara free-field. Sebesar apa beban gempa yang tiba di permukaan tanah karena pertimbangan adanya interaksi antara tanah dan struktur, akan berakibat pada disain konstruksi bangunan di atasnya, dalam penelitian ini disebut sebagai struktur atas, yang pada akhirnya akan mempengaruhi ke-ekonomis-an sebuah bangunan. Terdapat 3 (tiga) metode dasar yang dapat dipergunakan dalam menganalisis permasalahan tersebut diatas, yaitu metode eksperimen, metode analitik dan metode numerik. Pendekatan dengan metode eksperimen menemui beberapa permasalahan karena ketergantungannya pada pemodelan yang dipilih sehingga akan ditemui kesulitan ketika permasalahan yang kita hadapi tidak bersesuaian dengan pemodelan yang dipergunakan. Namun perlu dicatat bahwa seandainya segala permasalahan mengenai permodelan dalam metode eksperimen ini dapat diatasi maka, metode eksperimen menjadi metode yang baik untuk dilakukan. Sementara itu, metode analitik menemui beberapa kendala yang berhubungan dengan asumsi-asumsi yang dipergunakan dalam menyederhanakan keadaan sehingga analisis yang dilakukan akan menjadi tidak sesuai dengan keadaan sebenarnya. Namun perlu dicatat bahwa sistematika dan langkah-langkah pemikiran yang digunakan dalam analisis masalah secara analitik memberikan sumbangan yang besar dalam 2
membuat kerangka berpikir secara logis. Dan hal inilah yang kemudian dikembangkan untuk diterapkan melalui metode numerik. Penggunaan metode numerik dapat memperluas keterbatasan-keterbatasan yang terdapat dalam metode eksprimen dan metode analitik sehingga metode numerik dapat dipakai pada kondisi permasalahan yang lebih rumit. Analisis dalam penelitian ini menggunakan metode numerik dengan berdasar pada konsep Metode Elemen Hingga (Finite Element Method). Piranti lunak komputer yang dipakai sebagai sarana analisis adalah Plaxis Dynamics versi 8.2 yang berdasarkan pada analisis 2 (dua) dimensi pada domain waktu (Time Domain). I.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan analisis terhadap pengaruh konstruksi tertanam terhadap faktor amplifikasi spektra permukaan akibat bekerjanya beban dinamik karena peristiwa gempabumi. Sejauh mana pengaruh konstruksi tertanam akan terlihat dari beban gempa yang tiba di permukaan tanah, yang akan dibandingkan dengan keadaan bila perambatan gelombang gempa hanya diperhitungkan secara free-field. I.3 Hipotesis Sampai dengan saat ini, yang secara praktis dilakukan untuk menganalisis pengaruh beban dinamik pada struktur bangunan adalah perambatan gelombang gempa melalui keadaan free-field, seperti termuat didalam aturan SNI-1726-2002. Dengan adanya peninjauan terhadap konstruksi tertanam, perambatan gelombang gempa yang akan tiba di permukaan tanah diharapkan memberi hasil yang lebih kecil. I.4 Ruang Lingkup Penelitian Penelitian ini dibatasi pada beberapa hal: 3
1. Gempabumi yang terjadi adalah gempa tektonik dengan mekanisme keruntuhan subduksi (subduction) dan kerak dangkal (shallow crustal) dimana batuan dasar berada pada kedalaman 50 m dari permukaan tanah. 2. PBA (Peak Base Acceleration) adalah percepatan gempa di batuan dasar, dimana nilai ini bervariasi sebesar 0.1 g, 0.2 g dan 0.3 g. 3. Tanah adalah satu jenis dari permukaan tanah hingga kedalaman batuan dasar dengan harga cepat rambat gelombang geser yang semakin membesar secara linier terhadap kedalaman. Tanah divariasikan berdasar pada cepat rambat gelombang geser rata-rata (V s ) menurut pada standar UBC-1997, yaitu a. Tanah kaku (S C, 360 < V S < 760 m/det). b. Tanah sedang (S D, 180 < V S < 360 m/det). c. Tanah lunak (S E, V S < 180 m/det). 4. Pondasi bangunan adalah tiang pancang beton grup 11 x 11 dengan diameter tiang bervariasi sebesar 0.8 m, 1.0 m dan 1.2 m. 5. Basement adalah beton dengan ketebalan lantai 0.5 m dan ketebalan dinding 0.4 m. Kedalaman dasar basement adalah 10 m dari permukaan tanah. I.5 Sistematika Penelitian Penelitian ini akan diuraikan dalam bab per bab seperti tersusun dibawah ini, Bab I Pendahuluan Bagian ini memuat latar belakang, tujuan, target, hipotesis dan sistematika penelitian. Bab II Tinjauan Pustaka Bagian ini memuat dasar-dasar teori yang melandasi analisis secara numerik yang dalam hal ini dibantu program Plaxis Dynamic versi 8.2 yang berdasarkan pada metode elemen hingga. Bab III Metodologi Penelitian Mengenai cara yang dipakai dalam melakukan penelitian ini akan diuraikan dalam bagian Metodologi Penelitian. Secara detail, pada 4
Bab IV Bab V bagian ini akan diuraikan langkah-langkah taktis dalam penelitian ini. Analisis dan Pembahasan Hasil-hasil yang diperoleh melalui analisis dan perhitungan akan ditampilkan pada bagian ini. Penutup Bagian ini memuat kesimpulan yang diperoleh melalui penelitian dengan disertai saran-saran sehingga hasil penelitian ini dapat dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya untuk hasil yang lebih baik lagi dikemudian hari. Sistematika penelitian ini dituangkan kedalam bentuk diagram alir seperti di bawah ini, Beban Gempa Sumber: PAU ITB Ground Motion di Batuan Dasar Analisis (DSSI) dengan NERA Analisis (DSSI) dengan DEEPSOIL versi 6.2. Analisis (DSSI) PLAXIS Dynamics versi 8.2. Beban gempa dan respon spektra di permukaan tanah 5