BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Berdasarkan letak geologisnya, Indonesia terletak diantara tiga lempeng utama yaitu Lempeng Australia, Eurasia dan Pasifik. Hal tersebut menjadi salah satu faktor Indonesia merupakan daerah rawan Gempa. Gempa yang terjadi sering kali menjadi penyebab kerusakan struktur karena penurunan kekuatan dan kekakuan yang ditimbulkan pada struktur tersebut. Untuk itu dalam mendesain suatu struktur perlu dilakukan perhitungan terhadap gempa. Selain mendesain struktur agar mampu menahan beban yang diprediksikan, perawatan terhadap struktur juga merupakan hal yang harus diperhatikan. Salah satu cara yang dapat dilakukan yaitu dengan melakukan pengamatan terhadap karaktersitik dinamik untuk mendeteksi kerusakan struktur. Karakteristik dinamik suatu struktur dapat dijabarkan melalui parameter yakni frekuensi alami, redaman dan pola goyangan. Frekuensi alami tergantung pada massa (m) dan kekakuan (k) tiap tingkat. Terdapat kecenderungan perbedaan karakteristik dinamik pada struktur kondisi existing dengan karakteristik dinamik struktur pada saat perancanaan. Hal ini bisa disebabkan oleh banyak hal, antara lain perbedaan antara perencanaan dengan pelaksanaan, kejadian alam yang dapat menyebabkan perubahan kekakuan dan kekuatan serta aktivitas-aktivitas lain yang bekerja pada struktur tersebut. Beban dinamik yang merupakan kejadian alam yang tidak dapat diprediksi datangnya antara lain gempa bumi dan angin. Namun gempa bumi menimbulkan efek yang lebih besar pada struktur. Akibat gempa bumi, tanah dasar yang merupakan pijakan fondasi struktur akan bergetar dalam arah tiga dimensi, yang dapat diwakili oleh komponen arah Utara-Selatan, arah Timur-Barat dan komponen arah vertikal secara tidak beraturan. Getaran fondasi akan menjalar ke struktur di atasnya dan 1
2 seolah-olah menimbulkan beban dinamik arah horisontal dan vertikal yang terkonsentrasi di setiap lantai struktur bangunan karena pada level tersebut memang merupakan pusat-pusat massa baik akibat berat sendiri elemen struktur (sistem balok dan pelat lantai) maupun akibat beban mati dan beban hidup yang berada di atasnya (Suhendro, 2000). Menindaklanjuti terjadinya kerusakan struktur akibat gempa bumi perlu dipahami secara benar mengenai kerentanan dari struktur bangunan terhadap gempa bumi karena ketahanan suatu struktur akan berkurang akibat gempa bumi, sehingga perlu dilakukan penyelidikan terhadap kelayakan struktur bangunan terhadapa gempa bumi. Tingkat kerusakan suatu struktur akibat gempa bumi antara lain tergantung karakteristik dinamik struktur tersebut. Karakteristik dinamik pada suatu struktur salah satunya dapat diketahui melalui pengukuran frekuensi alami struktur. Seperti yang diketahui bahwa struktur akan mengalami kerusakan besar apabila terjadi peristiwa resonansi pada bangunan, yakni frekuensi dominan beban atau getaran tanah akibat gempa berdekatan dengan frekuensi alami getaran struktur. Apabila kondisi tersebut terjadi maka struktur bangunan akan semakin rentan mengalami kerusakan ketika gempa bumi terjadi. Sebagai tujuan analisis, arah getaran pada setiap lantai pada suatu struktur diasumsikan menjadi tiga dimensi yaitu arah horisontal yang terdiri dari Utara- Selatan (U-S) dan Barat-Timur (B-T) serta pada arah vertikal (U-D). Adapun cara yang digunakan untuk menyelidiki karakteristik dinamik struktur dilakukan tanpa merusak struktur dengan analisis microtremor menggunakan Geosig dan PCB- Pyzotronics. Kedua alat tersebut sangat peka terhadap getaran-getaran yang sangat lemah. Geosig melakukan perekaman getaran pada arah horisontal (U-S dan B-T) dan arah vertikal (U-D) setiap lantai sedangkan PCB-Pyzotronics merekam getaran arah horisontal (U-S dan B-T) pada lantai dasar. Kedua alat tersebut melakukan perekaman secara bersamaan. Dari hasil rekaman analisis spektral dari kedua alat
3 tersebut, frekuensi alami, faktor amplifikasi, tingkat kerentanan struktur dan percepatan maksimum struktur dapat diperoleh. Gedung Asrama Mahasiswa UGM yang dibangun sejak tahun 2010 di Yogyakarta tepatnya di Sendowo merupakan salah satu fasilitas tempat tinggal yang ditujukan untuk mahasiwa UGM. Namun kondisi saat ini, gedung tersebut masih berupa portal terbuka sehingga belum ada masa layan sejak dibangun. Ketika gedung tersebut ingin dilanjutkan kembali pelaksanaannya, perlu dilakukan tinjauan karakteristik dinamik terhadap gedung tersebut karena kemungkinan telah terjadi degradasi kapasitas ataupun kerusakan struktur akibat lingkungan di sekitar sehingga hasil tinjauan tersebut dapat menjadi tolak ukur perencanaan dan pelaksanaan selanjutnya. 1.2. Rumusan Masalah Penelitian mengenai pengujian karaktersitik dinamik untuk mengidentifikasi kerusakan yang terjadi pada suatu struktur telah banyak dilakukan. Beberapa metode yang digunakan untuk melakukan analisis terhadap hasil pengujian tersebut juga terbukti dapat memberikan informasi yang sesuai dengan tujuan dilakukannya penelitian tersebut. Namun, apakah dengan melakukan pengujian yang sama tetapi pada kondisi gedung yang berbeda, dimana sebelumnya gedung tersebut belum pernah mengalami beban gempa yang melampaui rencana dan struktur gedung yang masih berupa portal terbuka akan memberikan hasil yang sama dengan pengujianpengujian yang dilakukan sebelumnya. Oleh karena itu, penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai efektifitas pengujian karakteristik dinamik khususnya pada struktur rangka terbuka dengan menggunakan metode yang sama dengan pengujian-pengujian yang sudah dilakukan.
4 1.3. Hipotesis Gedung dengan dinding pasangan batu bata relatif lebih kaku dibandingkan dengan gedung yang masih berupa portal terbuka (open frame). Oleh karena struktur relatif fleksibel maka hubungan simpangan lateral antar ujung kolom mungkin tidak hanya dipengaruhi oleh getaran dari bumi tetapi juga dapat dipengaruhi oleh lingkungan sekitar seperti angin. 1.4. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Mengetahui frekuensi alami struktur sebagai salah satu parameter dari karakteristik dinamik struktur. 2. Mengetahui prilaku struktur termasuk pengaruh angin, yang ditunjukkan oleh faktor amplifikasi dan indeks kerentanan Gedung Asrama Sendowo dalam memprediksi letak potensi resiko kerusakan. 3. Membandingkan nilai percepatan dari Gedung Asrama Sendowo yang dapat ditahan terhadap percepatan gempa rencana sesuai SNI 1726-13-2012. 4. Membandingkan karakteristik dinamik hasil perekaman dari konfigurasi H i /H 1 dan konfigurasi H i /Vi. 5. Membandingkan hasil eksperimen dengan analisa numerik menggunakan program SAP2000. 1.5. Manfaat Penelitian Penelitian ini bermanfaat untuk: 1. Mengetahui karakteristik dinamik struktur (frekuensi alami dan mode shape) sehingga dapat memperkirakan perilaku struktur akibat gempa yang mungkin akan terjadi dan memprediksi resiko kerusakan. 2. Mengetahui percepatan maksimum yang masih dapat ditahan oleh struktur. 3. Mengetahui posisi kerusakan yang mungkin dialami oleh struktur saat terjadi gempa besar.
5 4. Memperoleh informasi mengenai nilai karakteristik dinamik berdasarkan perbandingan dari dua metode pengukuran yaitu H/V dan H/H. 5. Mendapatkan informasi tentang tingkat keefektifan pengujian dinamik pada bangunan struktur portal terbuka. 1.6. Batasan Penelitian Ruang lingkup yang membatasi penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Alat ukur yang digunakan adalah 2 sensor accelerometer. Sensor pertama merekam pada arah horizontal (U-S dan B-T) dan vertikal (U-D) sedangkan sensor kedua merekam pada arah horizontal (U-S dan B-T). 2. Gedung yang diteliti adalah Gedung Asrama Sendowo Universitas Gadjah Mada Yogyakarta 3. Titik perekaman getaran diambil pada kolom yang dekat dengan titik berat bangunan. Sensor pertama merekam pada tiap lantai dari lantai 1-7 sedangkan sensor kedua merekam getaran pada lantai dasar bangunan. 4. Program yang digunakan adalah Dewesoft, FFTDW4CH dan SAP 2000. 5. Pola goyangan yang ditinjau adalah pola goyangan pertama. 6. Rasio redaman dan kekakuan diasumsikan tidak berubah. 7. Pemodelan numerik hanya menggunakan beban mati berupa berat sendiri dan beban gempa berdasarkan SNI 1723-03-2012. 8. Analisis beban gempa menggunakan analisis statik ekivalen dan analisis rspektrum respons. Analisis riwayat waktu hanya digunakan untuk meninjau displacement 9. Balok pada pemodelan numerik tidak berupa balok T. 1.7. Keaslian Penelitian Berdasarkan referensi yang terdapat pada tinjauan pustaka (Bab II), penelitian tentang karakteristik dinamik analisis H i /H 1 dan H i /V i pada gedung dengan struktur portal terbuka belum pernah dilakukan.