studi kekuatan rumah adat tradisional minangkabau …
Post on 28-Oct-2021
9 Views
Preview:
TRANSCRIPT
STUDI KEKUATAN RUMAH ADAT TRADISIONAL MINANGKABAU
TERHADAP SEISMIK
Jabnes Satria1,* dan Sjahril A. Rahim1
1Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, 16424, Indonesia
Email: jabnessatria.kekai@gmail.com
ABSTRAK
Ketika gempa bumi terjadi di Indonesia seperti gempa di Aceh, Sumatera Barat, banyak bangunan
gedung, rumah dan fasilitas umum yang rusak. Hal ini menyadarkan banyak pihak bahwa daerah Sumatera
merupakan daerah rawan gempa yang disebabkan Indonesia terletak pada wilayah pertemuan tiga lempeng. Di
pulau Sumatera masih banyak struktur rumah adat yang tahan terhadap gempa, salah satu contohnya adalah rumah
adat tradisional minangkabau. Faktor yang menyebabkan keunggulan rumah adat tersebut yaitu beratnya yang
ringan, konstruksi bangunan yang kuat. Pada penelitian ini akan dilakukan peninjauan terhadap ketinggian tiang
(panggung), kemiringan tiang, dan pengaruh pondasi umpak pada rumah adat tradisional minangkabau akibat
beban gempa yang akan dianalisis dengan model rumah adat satu lantai secara 3 dimensi .
Hasil dan analisis penelitian ini menunjukan bahwa kemiringan tiang yang besar, dan ketinggian tiang
yang jauh dari lantai akan memberikan prilaku struktur yang tidak baik yang disebabkan oleh gaya geser dan
lendutan yang besar. Pondasi umpak pada struktur rumah adat tradisional minangkabau memberikan isolasi dasar
yang baik dan dapat mengurangi efek beban gempa secara signifikan namun menimbulkan deformasi sehingga
kodisi bangunan tidak kembali pada kondisi awal.
.
Kata kunci : Rumah tradisional Minangkabau; Pemodelan; Analisa Dinamik
ABSTRACT
When the earthquake occurred in Indonesia such as the earthquake in Aceh, West Sumatra, many
buildings, homes and public facilities were damaged. It is aware that a lot of the Sumatra region is prone to
earthquakes because Indonesia is located at the confluence of three plates. On the island of Sumatra is still many
traditional house resistant to earthquakes, one example is the traditional Minangkabau traditional house. Factors
that led to the custom house advantage is light weight, strong construction. This research will be conducted a
review of the column height (stage), the slope of the column, and the influence of foundation umpak at the
Minangkabau's traditional house due to earthquake loads to be analyzed with custom home models one floor in
3 dimensions.
Results and analysis of this research showed that the slope of the pole, and the pole height that far from
the floor structure will give bad behavior caused by the shear force and large deflection. the umpak foundation at
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
the minangkabau's traditional house give a good isolation and can reduce the effects of earthquake loads
significantly but cause a deformation so that the building does not return in initial condition.
Key words : Minangkabau’s Traditional House; Modelisation; Dynamic Analysis
PENDAHULUAN
Sebagian wilayah Indonesia merupakan wilayah dengan resiko gempa tertinggi di
dunia. Beberapa tahun terakhir banyak terjadi gempa dengan guncangan yang cukup besar dan
mengakibatkan banyak korban jiwa. Hal ini disebabkan Indonesia terletak pada wilayah
pertemuan tiga lempeng besar yang terus menerus bergerak, yaitu lempeng Hindia-Australia,
pasifik, dan Eurasia. Karena lempeng selalu bergerak maka pada pertemuan lempeng tersebut
akan sangat berpotensi menghasilkan gempa.
Seiring dengan perkembangan zaman yaitu di bidang arsitektur global dan rancangan
rumah, masyarakat banyak terjebak ke dalam pengunaan gaya modern dan meninggalkan
konsep tradisional untuk arsitektur rumah. Jika melihat dari perspektif pengalaman kita akan
bencana, sebenarnya rancangan rumah tradisional lebih tahan terhadap gempa dibandingkan
rumah modern.Salah satu contoh rumah tradisionalnya yaitu rumah adat minangkabau.
Rumah adat minangkabau merupakan bangunan yang tahan terhadap gempa. Faktor
yang menyebabkan keunggulan rumah adat tersebut yaitu beratnya yang ringan, konstruksi
kayu yang daktail dan konstruksi bangunan yang kuat. Bangunan rumah Gadang ini berbentuk
segi empat atau empat persegi panjang yang tidak simetris yang mengembang keatas. Ciri khas
dari rumah Gadang adalah konstruksinya yang miring keluar. Tiang bagian luarnya tidak tegak
90° derajat, tetapi sedikit miring arah keluar. Dengan kemiringan konstruksi tersebut maka gaya
yang bekerja pada struktur itu bisa saling meniadakan sehingga tercapai kestabilan yang tinggi,
karena kecondongan tiang sebelah kiri atau kanan akan dinetralisir oleh tiang di seberangnya.
Selain itu Rumah Gadang ini, sistem perletakannya tidak terjepit yang mana dapat mengurangi
efek gempa terhadap struktur.
Tujuan dalam tulisan ini adalah untuk mengetahui prilaku struktur rumah adat tradisional
minangkabau, khususnya menjelaskan tentang Pengaruh ketinggian tiang rumah adat
minangkabau terhadap gempa bumi, Pengaruh kemiringan tiang rumah adat minangkabau
terhadap gempa bumi, Pengaruh perletakan rumah adat minangkabau terhadap efek gempa
bumi.
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
TINJAUAN TEORITIS
Teori Gempa Bumi
Gempa bumi terjadi dari hasil fenomena alam dan perbuatan manusia yang diakibatkan
oleh:
Aktivitas gunung merapi
Meteor jatuh
Ledakan bawah tanah akibat nuklir
Gempa bumi yang paling membahayakan adalah gempa bumi yang diakibatkan
pelepasan energi karena konstransi tegangan yang tinggi pada kerak bumi. Pada saat ini sebab
utama gempa bumi berkaitan dengan proses tektonik lautan dipermukaan bumi. Lempeng kulit
bumi yang berpindah-pindah yang sebagian sekarang, yaitu sepanjang riwayat catatan
seismografik yang berarti.
Seismisitas di Sumatera Barat
Sumatera Barat merupakan provinsi yang sangat rawan terhadap gempabumi.
Penyebab gempabumi di Sumatera Barat yaitu disebabakan oleh Sesar Sumatera atau sesar
Semangko yang memanjang dari Aceh sampai teluk semangko (Lampung).
Berdasarkan peta seismisitas, terlihat bahwa daerah Sumatera Barat termasuk kedalam
daerah dengan seismisitas aktif ( magnitudo sekitar 7, 0 SR ). Distribusi gempabumi yang
terjadi di Sumatera Barat di dominasi oleh gempa bumi yang terjadi di laut yaitu di selat
Mentawai dan samudera Indonesia. Dari gempabumi yang terjadi selama periode 1900-2005 di
sekitar Sumatera barat dengan magnitudo sebesar 5 SR dan dengan kedalaman gempabumi
dangkal (kecil dari 60 km) tercatat bahwa gempa yang terjadi didarat sebanyak 29 kali dan
gempabumi yang terjadi di laut 163 kali kejadian gempabumi. Gempabumi yang terjadi didarat
frekuensi kejadiannya lebih sedikit dibandingkan dengan gempabumi yang terjadi di laut.
Teori Vibrasi
Sifat-sifat yang penting dari setiap sistem struktur yang elastik secara linear yang
dikenakan pada beban dinamik meliputi massa, sifat elastik (kelenturan atau
kekakuan),mekanisme kehilangan energi atau peredaman dan sumber-luar eksitasi atau
pembebananya. Dalam model yang paling sederhana dari suatu sistem derajat kebebasan
tunggal (SDOF), masing-masing sifat tersebut dianggap terpusat pada elemen fisik tunggal.
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Gambar 1. Sistem derajat kebebasan tunggal: (a) Gaya yang bekerja; (b) Gerakan gempa bumi
Pada gambar diatas merupakan suatu derajat kebebasan dengan ransangan dinamik,
dimana pada gambar 1. (a) merupakan ransangan dinamik berupa gaya luar p(t) dan pada
gambar 1. (b) maerupakan ransangan dinamik berupa gerakan tanah yang diinduksikan oleh
gempa ug(t). Dalam hal ini u adalah perpindahan relatif massa terhadap kondisi awal.
Gambar dibawah ini menunjukan idealisasi struktur yang dikenakan pada sebuah gaya
dinamik p(t) . Notasi ini menandakan bahwa gaya p bervariasi dengan waktu t.
Gambar Error! No text of specified style in document.. Gaya yang Bekerja
Untuk sistem linear, hubungan antara gaya lateral fs dan perubahan bentuk yang
dihasilkan u adalah linear
Fs = ku (2.1)
Dimana, k adalah kekakuan lateral dengan satuan gaya persatuan panjang. Sedangkan
Gaya redaman fd berkaitan dengan kecepatan ů diseluruh peredam viskos linear
fd = c ů (2.2)
Dimana, konstanta c adalah koefisien redaman dengan satuan gaya dikali waktu
persatuan panjang dan koefisien redaman berasal dari eksperimen getaran yang dihasilkan oleh
struktur sebenarnya.
Hasil dari perpindahan masa bervariasi dengan waktu dan dinotasikan oleh u(t). Dari
gambar 2 ada dua metode untuk memperoleh persamaan diferensial yang mengatur
perpindahan u(t) yaitu hukum gerak Newton II dan keseimbangan dinamik.
Pada sistem ini gaya bekerja pada masa dari waktu tertentu, hal ini termasuk
didalamnya gay luar p(t), gaya inersia, gaya kekakuan dan gaya redaman fd (gambar 2). Pada
arah sumbu x gaya luar p(t), perpindahan u(t), kecepatan ů(t), percepatan ü(t). Gaya kekakuan
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
dan redaman bekerja pada arah berlawanan karena merupakan gaya dalam yang menahan
deformasi dan kecepatan. Dengan menggunakan hukum Newton II resultan pada sumbu x
adalah
p-fs-fd = m ü (2.3)
Dapat disederhanakan menjadi
m ü+c ů+ku = p(t) (2.4)
Analisa Riwayat Waktu (Respon History analysis)
Analisa riwayat waktu sangat cocok digunakan dalam penelitian ini, dimana analisa
riwayat waktu tersebut memperhitungkan terhadap percepatan gerak tanah. Pada percepatan
gerak tanah yang dimbil yaitu paling maksimum dari macam-macam catatan respon gempa
setiap interval waktu. Metode ini sangat cocok digunakan untuk struktur nonlinear maupun
linear elastis.
METODE PENELITIAN
Properti Material
Material utama dari rumah tradisonal adalah kayu yang rata-rata merupakan kayu yang
bagus dan kuat sehingga dapat diasumsikan kelas kayu I.
Tabel 1. Properti Material
Nama Material Kayu Kelas I
Massa Jenis 1000 Kg/m3
Modulus elastisitas 125000 kg/cm2
Poisson Ratio 0,3
Modulus Geser 4807,7 kg/cm2
Dimensi Model Penampang
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Tabel 2. Ukuran Model Penampang
Elemen Struktur Ukuran
(cm)
Material Nama
Perdagangannya
Kolom ᴓ25 Kayu Kelas I Kayu Tusam
Balok Atas Depan 15 x 8 Kayu Kelas I Kayu Tusam
Balok Atas Belakang 18 x 6,5 Kayu Kelas I Kayu Tusam
Balok Bawah eksternal 31 x 5 Kayu Kelas I Kayu Tusam
Balok Bawah internal 12 x 6 Kayu Kelas I Kayu Tusam
Pembebanan
1. Beban Hidup, Beban Mati, Beban Hujan, dan Beban Angin
Pembebanan yang dilakukan mengacu kepada pedoman perencanaan pembebanan
untuk rumah dan gedung (SKBI 1.3.53.1987).
1. Beban untuk pelat lantai yang diambil:
Beban Hidup pada lantai (LL) = 200 Kg/m2
Ukuran dan properti dari struktur atap yaitu:
Ukuran kayu = 8 x 15 cm2
Massa Jenis Kayu Kelas I = 1000 kg/m3
2. Beban Gempa
Beban gempa yang digunakan dalam analisa studi kekuatan rumaha adat tradisional
minangkabau adalah beban gempa yang mengacu kepada SNI-1726-2012 tata cara perencanaan
ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung. Beban gempa yang
digunakan dalam analisa ini menggunakan 3 pasang rekaman gerak tanah yaitu gempa Imperial
Valley, Northern California, dan Northridge, masing-masing untuk arah North-South dan East-
West. Rekaman gempa tersebut selanjutnya dilakukan penyesuaian (matching) antara
accelerogram tersebut dengan respon spektrum target dengan menggunakan software
SeismoMatch .
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Gambar Error! No text of specified style in document.. Respon Spektrum Target
Tabel 3. Beban Gempa yang digunakan
Jenis Beban dinamik Time History
North-South East-West
Imperial Valley H-AEP045 H-AEP315
Northern California B-FRN227 B-FRN314
Northridge 5081-270 5081-360
Model dan Variabel Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk mencari kontrol seismik yang paling dominan dalam
meningkatkan seismic performance dari rumah adat minangkabau. Dalam penelitian ini
terdapat tiga kontrol seismik yang akan diteliti yaitu sistim perletakan, ketinggian tiang, dan
kemiringan tiang.
1. Sistim Perletakan
Dalam penelitian ini sistim perletakan yang akan digunakan yaitu perletakan umpak.
Strukturnya biasanya berupa tiang yang diletakkan di atas batu sehingga memungkinkan
terjadinya translasi. Gaya yang bekerja pada pondasi umpak adalah gaya gesek batu dengan
kayu ( μ= 0,4 ).
Pada rumah adat minangkabau ini, pondasi yang digunakan dapat dimodelkan dengan
menggunakan link support. Pada pondasi ini dapat menggunakan friction- Pendulum Isolator
Property dimana memiliki property gesek kedua arah geser yang sama ( Arah x dan arah y
global).
2. Ketinggian Tiang
Pada penelitian yang akan dilakukan maka akan diteliti variasi tinggi tiang terhadap
pengaruh gempa. Dimana pada bagian ini tinggi kolom bawah divariasikan dari 1,75 meter
sampai 0,55 meter dengan interval 0,5 meter.
3. Kemiringan Tiang
0
0,5
1
1,5
0 2 4 6
Sa
PERIOD
RESPON SPEKTRUM
RESPONSPEKTRUM
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Dalam penelitian ini struktur rumah adat minangkabau yang diteliti yaitu pengaruh
kemiringan tiang rumah adat tersebut. Dimana tiang rumah adat ini berbeda dengan rumah adat
yang ada di Indonesia. Pada penelitian ini akan divariasikan kemiringan tiangnya yaitu 3° dan
6°.
Gambar 4. Model Struktur Rumah Adat Tradisional Minangkabau
HASIL PENELITIAN
Periode Bangunan
Tabel Error! No text of specified style in document.. Periode Bangunan
(Kemiringan tiang 3° terhadap variasi tinggi dengan elevasi 0,5 m)
VARIASI TINGGI PERIODE I
(M) (DETIK)
0,55 0,746554
0,95 0,758551
1,35 0,770559
1,75 0,793096
Tabel 5. Periode Bangunan (Kemiringan tiang 6° terhadap variasi tinggi dengan
elevasi 0,5 m)
VARIASI TINGGI PERIODE I
(M) (DETIK)
0,55 0,729424
0,95 0,733058
1,35 0,737293
1,75 0,742804
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Gambar 5. Diagram Periode Bangunan Rumah Adat Minangkabau pada Umpak
Gaya Geser Dasar
1. Pembebanan Gempa Northridge
a. Gaya Geser Dasar Maksimum
Gambar 6. Gaya Geser Dasar MaksimumGempa Northridge
b. Gaya Geser Dasar Minimum
Gambar 7. Gaya Geser Dasar Minimum Gempa Northridge
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Gaya Dalam
Tabel 6. Gaya Dalam pada Kolom Bawah dengan Variasi Kemiringan Tiang (Sudut
3° dan Sudut 6°)
Tabel 7. Gaya Dalam pada Kolom Atas dengan Variasi Kemiringan Tiang (Sudut 3°
dan Sudut 6°)
Kolom Bawah kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah
Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang
0,55 19,692 4,026 23,046 3,808 6,494 12,247 6,097 11,557 3,2646 6,0717 4,1028 7,5228
0,95 20,971 5,132 21,285 5,024 5,516 11,052 5,109 10,625 5,241 9,5954 5,864 10,83
1,35 21,899 8,892 20,445 9,094 4,688 9,821 4,298 9,564 6,8975 12,1843 7,342 13,4112
1,75 23,584 13 22,249 13,267 4,573 9,3 4,317 9,234 7,4996 12,5882 8,0659 13,7034
Sudut 3°
P (Gaya Aksial) V2 (Gaya Lateral) M3 (Momen)
Ketinggian Tiang (m)
Gaya Kolom Bawah Kolom Atas kolom Bawah Kolom Atas Kolom Bawah Kolom atas Kolom Bawah Kolom Atas
Dalam Tepi Kiri DepanTepi Kiri Depan Tengah Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tengah Belakang
P (KN) 19,907 4,889 8,092 5,812 18,56 5,487 9,1 6,373
V2 (KN) 3,88 5,139 7,79 7,89 3,752 5,793 7,173 8,32
M3 (KN.m) 8,32 14,51 12,6 20,93 8,1978 15,33 13,3 20,6Gaya Kolom Bawah Kolom Atas kolom Bawah Kolom Atas Kolom Bawah Kolom atas Kolom Bawah Kolom Atas
Dalam Tepi Kiri DepanTepi Kiri Depan Tengah Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tengah Belakang
P (KN) 17,433 2,574 4,387 2,489 16,72 2,866 4,95 2,922
V2 (KN) 4,868 5,54 9,681 9,062 5,569 8,39 8,865 8,848
M3 (KN.m) 5,6219 17,8305 8,824 27,56 6,297 25,6 9,7058 25,34
Gaya Kolom Bawah Kolom Atas kolom Bawah Kolom Atas Kolom Bawah Kolom atas Kolom Bawah Kolom Atas
Dalam Tepi Kiri DepanTepi Kiri Depan Tengah Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tengah Belakang
P (KN) 10,934 3,13 3,338 1,206 19,512 1,654 4,266 1,654
V2 (KN) 5,589 5,036 11,191 8,431 5,74 11,231 10,203 11,231
M3 (KN.m) 2,54 18,2 4,507 28,98 3,42 36,63 5,38 36,63
Gaya Kolom Bawah Kolom Atas kolom Bawah Kolom Atas Kolom Bawah Kolom atas Kolom Bawah Kolom Atas
Dalam Tepi Kiri DepanTepi Kiri Depan Tengah Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tengah Belakang
P (KN) 28,153 7,762 14,35 10,099 27,81 8,211 14,147 10,746
V2 (KN) 5,398 5,231 6,837 7,41 5,519 5,743 6,614 7,298
M3 (KN.m) 10,4482 12,7119 15,258 16,7384 10,445 12,93 16,436 15,1846
Kolom Bawah kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah kolom Bawah Kolom Bawah Kolom Bawah
Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang
0,55 10,934 3.338 19,512 4,266 5,589 11,191 5,74 10,203 2,54 4,507 3,42 5,38
0,95 17,433 4,387 16,72 4,95 4,868 9,681 5,569 8,865 5,6219 8,824 6,297 9,7058
1,35 19,907 8,092 18,56 9,1 3,88 7,79 3,752 7,173 8,32 12,6 8,1978 13,3
1,75 28,153 14,35 27,81 14,147 5,398 6,837 5,519 6,614 10,4482 15,258 10,445 16,436
Sudut 6°
Ketinggian
Tiang (m)
P (Gaya Aksial) V2 (Gaya Lateral) M3 (Momen)
Kolom Atas Kolom Atas Kolom atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom atas Kolom Atas
Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang
0,55 4,486 1,055 2,784 1,082 8,568 14,42 8,867 14,908 31,0447 49,6579 30,5393 48,6714
0,95 4,02 2,267 3,425 2,391 8,069 13,274 8,092 13,115 26,0279 40,4391 24,6492 37,6055
1,35 5,61 5,236 5,494 5,771 7,087 10,907 7,068 10,411 20,0089 28,8896 18,7124 25,7
1,75 8,528 8,199 8,344 8,926 6,085 8,458 6,079 7,767 14,7853 19,0499 13,6747 16,098
Ketinggian
Tiang (m)
P (Gaya Aksial) V2 (Gaya Lateral) M3 (Momen)
Sudut 3°
Kolom Atas Kolom Atas Kolom atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom Atas Kolom atas Kolom Atas
Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang Tepi Kiri Depan Tengah Depan Tepi Kiri Belakang Tengah Belakang
0,55 3,13 1,206 2,475 1,654 5,036 8,431 6,693 11,231 18,2 28,98 23,0189 36,63
0,95 2,574 2,489 2,866 2,922 5,54 9,062 8,39 8,848 17,8365 27,56 25,6 25,34
1,35 4,889 5,812 5,487 6,373 5,139 7,89 5,793 8,32 14,51 20,93 15,33 20,6
1,75 7,762 10,099 8,211 10,746 5,231 7,41 5,743 7,298 12,7119 16,7384 12,93 15,1846
Sudut 6°
Ketinggian
Tiang (m)
P (Gaya Aksial) V2 (Gaya Lateral) M3 (Momen)
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Lendutan
Tabel 8. Lendutan Bangunan Rumah Adat Minangkabau dengan
Kemiringan Tiang 30
Tinggi Tiang Lendutan (m)
(m) Lantai Atap
0,55 0,0000056 0,00002
0,95 0,00000945 0,0000223
1,35 0,00001378 0,000026
1,75 0,00001894 0,000034
Tabel 9. Lendutan Bangunan Rumah Adat Minangkabau dengan
Kemiringan Tiang 60
Tinggi Tiang Lendutan (m)
(m) Lantai Atap
0,55 0,0000113 0,0000304
0,95 0,0000185 0,0000364
1,35 0,000025 0,0000404
1,75 0,000031 0,000045
Gambar 8. Lendutan pada Bangunan akibat Gempa NORTHRIDGE
Deformasi dan Gaya Geser Isolator
1. Deformasi dan gaya geser isolator arah X
Gambar 9. Kurva gaya geser vs deformasi isolator Northridge (X) kemiringan tiang
3 derjat
-2000
-1000
0
1000
2000
-0,04 -0,02 0 0,02 0,04
F Vs Ux NORTHRIDGELINK 17
F Vs Ux SUDUT 3 DERJAT
FOR
CE
(kN
)
DISP (m)
5,6E-06
5,56E-05
0,55 1,05 1,55 2,05
Δ(m
)
TINGGI TIANG (m)
LENDUTAN
SUDUT 3 DERJAT-LANTAI
SUDUT 3 DERJAT-ATAP
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Gambar 10. Kurva gaya geser vs deformasi isolator Northridge (X) kemiringan tiang
6 derjat
2. Deformasi dan gaya geser isolator arah Y
Gambar 11. Kurva gaya geser vs deformasi isolator Imperial Valley (Y) kemiringan
tiang 3 derjat
Gambar 12. Kurva gaya geser vs deformasi isolator Imperial Valley (Y) kemiringan
tiang 6 derjat
PEMBAHASAN
Periode Bangunan
Pada diagram periode bangunan rumah adat tradisional minangkabau akibat ketiga
pembebanan gempa, terlihat bahwa semakin tinggi lantai struktur bangunan maka periode
bangunannya juga semakin besar. Hubungan antara periode dengan kekakuan berbanding
terbalik, dimana semakin tinggi periode bangunan maka kekakuan struktur bangunan tersebut
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-6,00E-02-4,00E-02-2,00E-020,00E+00 2,00E-02 4,00E-02
F Vs Ux SUDUT NORTHRIDGELINK 17
F Vs Ux SUDUT 6 DERJAT
FOR
CE
(kN
)
DISP (m)
-2000
0
2000
-5,00E-02 0,00E+00 5,00E-02 1,00E-01
F Vs Uy IMPERIAL VALLEYLINK 17
F Vs Uy SUDUT 3…
FOR
CE
(kN
)
DISP (m)
-2000
0
2000
4000
-5,00E-02 0,00E+00 5,00E-02 1,00E-01
F Vs Uy IMPERIAL VALLEYLINK 17
F Vs Uy SUDUT 6 DERJAT
FOR
CE
(kN
)
DISP (m)
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
akan semakin kecil. Struktur bangunan dengan kemiringan 3° memiliki periode lebih besar dari
periode kemiringan tiang 6° karena kekakuan struktur pada kemiringan 3° lebih kecil dari 6°.
Massa pada kemiringan 6° relatif besar dari 3° tetapi nilai massanya relative lebih kecil dari
kekakuan. Dimana kita ketahui bahwa massa dan kekakuan berbanding terbalik. Apabila massa
lebih besar dari kekakuan maka periode bangunan tersebut akan semakin besar dan sebaliknya
apabila massa lebih kecil dari kekakuan maka periodenya akan semakin besar.
Gaya Geser Dasar
1. Pembebanan Gempa Northridge
a. Gaya Geser Dasar Maksimum
Pada pembebanan gempa yang digunakan untuk analisis studi kekuatan rumah adat
minangkabau yaitu 5081-270 (N-S) dan 5081-360 (E-W). Dari Gambar 6 dapat dilihat bahwa
gaya geser dasar maksimum pada variasi kemiringan tiang 3° memiliki nilai gaya geser dasar
lebih kecil dibandingkan 6°. Pada pembebanan gempa 5081-270 (N-S) gaya geser dasar
bangunan semakin besar seiring dengan semakin tingginya tiang dari dasar tanah dan
sebaliknya, pada pembebanan gempa 5081-360 (E-W) gaya geser dasarnya semakin kecil
seiring dengan semakin tingginya tiang dari dasar tanah. Pada kemiringan tiang 6° dengan
ketinggian tiang 1,75 meter dari dasar tanah untuk pembebanan gempa 5081-360 (E-W) dapat
dilihat bahwa gaya geser dasarnya semakin besar. Hal ini disebabkan oleh periode bangunan
pada ketinggian 1,75 meter menerima percepatan gempa yang lebih besar dari ketinggian 1,35
meter.
b. Gaya Geser Dasar Maksimum
Pada pembebanan gempa yang digunakan untuk analisis studi kekuatan rumah adat
minangkabau yaitu 5081-270 (N-S) dan 5081-360 (E-W). Dari Gambar 7 dapat dilihat bahwa
gaya geser dasar minimum pada variasi kemiringan tiang 3° memiliki nilai gaya geser dasar
lebih kecil dibandingkan 6°. Pada pembebanan gempa B-FRN224 (N-S) gaya geser dasar
bangunan semakin besar seiring dengan semakin tingginya tiang dari dasar tanah dan
sebaliknya, pada pembebanan gempa B-FRN314 (E-W) gaya geser dasarnya semakin kecil
seiring dengan semakin tingginya tiang dari dasar tanah kecuali pada kemriringan tiang 6°
dengan ketinggian tiang 1,35 meter, dapat dilihat bahwa gaya geser dasar minimumnya lebih
besar dari ketinggian tiang 1,75 meter dan 0,95 meter. Hal ini disebabkan, periode bangunan
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
pada ketinggian tiang 1,35 meter menerima percepatan gempa yang lebih besar dibandingkan
dari ketinggian tiang 1,75 meter dan 0,95 meter.
Gaya Dalam
Pada dasarnya gaya dalam maksimum akan terjadi ketika gaya geser dasar suatu
struktur mencapai nilai maksimum. Kondisi ini terlihat pada gaya normal yang terjadi pada
kolom bangunan rumah adat tradisional minangkabau.
Dari tabel Output gaya dalam, dapat dilihat bahwa gaya normal yang paling besar
adalah pada ketinggian tiang 1,75 meter dari dasar tanah. Pada ketinggian tersebut gaya geser
dasar bangunan rumah adat tradisional minangkabau merupakan yang paling besar. Semakin
rendah tinggi tiang rumah adat tradisional minangkabau dari dasar tanah maka gaya normalnya
juga semakin kecil.
Gaya dalam momen untuk kolom bawah baik tepi depan, kolom bawah tengah depan,
kolom bawah tepi belakang dan kolm bawah tengah belakang dapat dilihat bahwa semakin
tinggi tinggi tiang dari dasar tanah maka gaya dalam momennya semakin besar, dan sebaliknya
untuk kolom atas baik tepi depan, kolom atas tengah depan, kolom atas tepi belakang dan kolom
atas tengah belakang dapat dilihat bahwa semakin tinggi ketinggian tiang dari dasar tanah maka
gaya dalam momennya semakin kecil. Hal ini disebabkan karena semakin semakin rendah
ketinggian tiang dari dasar tanah maka distribusi momen akan semakin kecil sehingga momen
akan disalurkan ke tiang diatasnya.
Lendutan
Gambar 8 menunjukan bahwa lendutan pada bangunan dengan variasi kemiringan
tiang 6° lebih besar dibandingkan bangunan dengan dengan kemiringan tiang 3°. Semakin
tingginya tiang dari dasar tanah maka lendutan pada bangunan tersebut semakin besar.
Perbandingan lendutan pada lantai dan atap juga terlihat bahwa lendutan pada atap lebih besar
dibandingkan lantai. Dalam hal ini dikarenakan oleh kekakuan pada lantai lebih besar
dibandingkan pada atap. Dimana hubungan antara kekakuan dengan lendutan berbanding
terbalik. Apabila kekakuan bangunan semakin besar maka lendutan bangunan akan semakin
kecil, dan sebaliknya apabila kekakuan bangunan kecil maka lendutan akan semakin besar.
Deformasi dan Gaya Geser Isolator
1. Deformasi dan gaya geser isolator arah X
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Dari kurva di atas dapat dilihat bahwa isolator yang digunakan dalam permodelan
rumah adat tradisional minangkabau pada kemiringan 3° dan 6° berada pada fase nonlinear
dimana kurva yang dihasilkan tidak lagi lurus (linear) melainkan ada pembelokan sehingga
deformasinya membesar. Deformasi maksimum yang dialami isolator tidak boleh deformasi
maksimum yang telah ditentukan, yaitu sebesar 124 mm. Dalam penelitian ini, deformasi
maksimum pada gempa Northridge tidak melebihi deformasi maksimum yang telah ditentukan.
2. Deformasi dan gaya geser isolator arah Y
Dari kurva di atas dapat dilihat bahwa isolator yang digunakan dalam permodelan
rumah adat tradisional minangkabau pada kemiringan 3° dan 6° berada pada fase nonlinear
dimana kurva yang dihasilkan tidak lagi lurus (linear) melainkan ada pembelokan sehingga
deformasinya membesar. Deformasi maksimum yang dialami isolator tidak boleh deformasi
maksimum yang telah ditentukan, yaitu sebesar 124 mm. Dalam penelitian ini, deformasi
maksimum pada gempa Imperial Valley tidak melebihi deformasi maksimum yang telah
ditentukan.
KESIMPULAN
Dari hasil analisa dan diskusi maka dapat disimpulkan hal-hal berikut:
1. Efek gaya gempa yang ditimbulkan tidak hanya bergantung pada besaran percepatan
gempa namun juga bergantung kepada periode alami struktur.
2. Konfigurasi panggung menyebabkan bangunan lebih fleksibel sehingga periode
semakin besar ,lendutan semakin besar dan gaya geser dasar juga semakin besar.
3. Semakin miring kolom pada rumah adat tradisional minangkabau maka periode
bangunan semakin kecil, lendutan semakin besar, gaya geser dasar juga semakin besar.
4. Semakin besarnya gaya geser dasar maka gaya dalam pada bangunan rumah adat
tradisional minangkabau juga semakin besar.
Perletakan Umpak memberikan isolasi dasar pada struktur dan mengurangi efek gempa
secara signifikan namun menimbulkan deformasi sehingga kondisi bangunan tidak
kembali pada kondisi semula.
SARAN
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
Berikut adalah saran dan masukan apabila penelitian ini akan dilanjutkan atau
digunakan sebagai acuan pada penelitian selanjutnya:
1. Kemiringan tiang sebaiknya di desain sesuai dengan kondisi sebenarnya untuk
mendapatkan hasil yaang lebih akurat.
2. Perlu dianalisa tegangan dan lendutan batas sehingga diketahui apakah struktur sudah
mengalami runtuh atau belum.
3. Konfigurasi Tiang sebaiknya di desain lebih spesifik dengan konfigurasi yang kecil
sehingga bisa mendapatkan hasil yang lebih akurat.
DAFTAR PUSTAKA
1. Chopra, Anil K. (1997). “Dynamics of Structures”. Singapura: Prentice Hall.
2. Clough, Ray W. (1975). “Dinamika Struktur”. Jakarta: Erlangga
3. Dewabroto, Wirayanto. (2007). “Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP 2000 Edisi
Baru”. Jakarta: Elex media Komputindo
4. Katili, Irwan. (2008). “Metode Elemen Hingga untuk Skeletal”. Jakarta: Grafindo
5. Lase, Y. (2005). ”Kontrol Seismik pada Rumah Adat Nias”, HAKI Seminar 2005,
Jakarta, Indonesia.
6. SAP2000 Manuals. (2005). Computers and Structures, Inc. Berkeley, California, USA
7. Departemen Pekerjaan Umum (1961). “Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia”, NI-5 PKKI
1961, Indonesia.
8. Badan Standarisasi Nasional (2010). “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Bangunan Gedung”,SNI 03-1726-2012, Indonesia.
9. http://peer.berkeley.edu/research/motions. Pacific Earthquake Engginering Research
Center: NGA Database.2005 (Diakses 10 Januari 2013 17:15)
Studi kekuatan ..., Jabnes Satria, FT UI, 2013
top related