issn 2685-0605 perhitungan frekuansi natural dan ... - …

ISSN 2685-0605

Journal of The Civil Engineering Student

Vol. 2. No. 3, Desember 2020, Halaman 267-273

267

PERHITUNGAN FREKUANSI NATURAL DAN DAMPING RATIO PADA

BENCANA TSUNAMI DESA ULEE LHEUE DAN DESA LAMBUNG

Rahmad Gumelar Hidayat1Mochammad Afifuddin2Yunita Idris3

1Mahasiswa, Jurusan Teknik Sipil, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh 23111, Indonesia 2,3Dosen, jurusan Teknik Sipil, Universitas Syiah Kuala, Banda Aceh 23111, Indonesia.

Email: [email protected]

Abstract

Escape building is a building that was designed base on strenght of dynamic characteristict, that includes natural

frequency and damping ratio. To calculate the parameters, a mikrotremor recording analysis data is performed on Ulee

Lheue’s escape building and Lambung’s escape building. The purpose is to know the dynamic characteristict of the

building and the safety of the building based on natural vibration period according to SNI-17-03-2012. Horizontal to

Vertical Spectral Ratio (HVSR) methode is use to process data for the soil, Floor Spectral Ratio (FSR) and Random

Decrement Method (RDM) for building data. The result on Lambung’s escape building is 4,146 Hz of soil natural

frequency, the bulding have 1,593-2,663 Hz of natural frequency, 2,229-3,606 % damping ratio, and low resonance. Ulee

Lheue’s escape building have 4,957 Hz of soil natural frequency, the building have 1,796-4,123 Hz of natural frequency,

2,196-3,686 % damping ratio, and low-medium resonance. Both buildings are save based on natural vibration period.

Keyword: escape building, natural frequency, damping ratio, mikrotremor, HVSR, FSR, RDM.

Abstrak

Escape building merupakan gedung yang didesain berdasarkan ketahanan terhadap parameter dinamik, meliputi

frekuensi natural dan damping ratio. Untuk menghitung parameter tersebut dilakukan analisis perekaman mikrotremor

pada escape building Desa Ulee Lheue dan Desa Lambung. Tujuannya yaitu mengetahui nilai karakteristik dinamik

bangunan dan kelayakan bangunan berdasarkan batas periode getar alami bangunan menurut SNI 17-03-2012.

Pengolahan data menggunakan metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) pada tanah, Floor Spectral Ratio

(FSR) dan Random Decrement Method (RDM) untuk bangunan. Hasil pada escape building Desa Lambung memiliki

frekuensi natural (f0) tanah 4,146 Hz, frekuensi natural (f0) bangunan 1,593 – 2,663 Hz, damping ratio 2,229 – 3,606 %

dan tingkat resonansi rendah. Escape building Desa Ulee Lheue memiliki frekuensi natural (f0) tanah 4,957 Hz, frekuensi

natural bangunan (f0) 1,796 – 4,123 Hz, damping ratio 2,196 – 3,686 % dan tingkat resonansi rendah – sedang. Kedua

gedung aman terhadap periode getar.

Kata Kunci: escape building, frekuensi natural, damping ratio, mikrotremor, HVSR, FSR, RDM

1. Pendahuluan

Bemmelem[1] Berdasarkan keadaan fisiografinya,

Banda Aceh hanya dilalui 2 (dua) zona yaitu Zona

Semangko dan Zona Jajaran Barisan. Jika diamati, Kota

Banda Aceh diapit oleh 2 (dua) sesar aktif, yaitu Sesar

Seulimeum di timur laut dan Sesar Aceh di barat.

Pergeseran aktif kedua sistem sesar ini berdampak

ketika terjadi gempa di daerah Banda Aceh akan

mengakibatkan getaran yang besar karena wilayahnya

yang diapit oleh sesar tersebut.

Kegagalan bangunan akibat gempa bumi

merupakan salah satu kasus dari perencanaan desain

gedung yang sering mengabaikan batas periode getar

alami struktur. Nilai batas periode getar ini dapat

diperoleh dari nilai frekuensi natural bangunan dan

tanah di bawahnya. Gosar[2] Pengukuran frekuensi

natural bangunan terhadap frekuensi natural tanah

merupakan salah satu faktor penting yang dapat

digunakan untuk memprediksi potensi kerusakan

bangunan akibat gempa bumi. Dimana nilai frekuensi

natural bangunan harus lebih besar dari nilai frekuensi

natural tanah. Jika nilai frekuensi natural bangunan lebih

kecil atau sama dengan nilai frekuensi natural tanah,

bangunan akan beresonansi dengan tanah.

Seperti kasus pada saat gempa berkekuatan 8,1 SR

(Skala Richter) yang melanda Meksiko tahun 1985.

Dimana banyak gedung antara 6 – 15 lantai runtuh,

sementara bangunan yang lebih dari 15 lantai di daerah

yang sama tetap berdiri dan hanya mengalami rusak

ringan. Untuk evaluasi karakteristik dan kekuatan

bangunan akibat getaran seismik dapat dilakukan

pencatatan rekaman mikrotremor.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai

frekuensi natural bangunan, frekuensi natural tanah

dibawahnya dan nilai rasio redaman (damping ratio)

bangunan.

Batasan penelitian, diantaranya yaitu

menggunakan metode Horizontal to Vertical Spectral

Ratio (HVSR) untuk mengetahui nilai frekuensi natural

tanah, Floor Spectral Ratio (FSR) untuk mengetahui

nilai frekuensi bangunan dan Random Decrement

Method (RDM) untuk mengetahui damping ratio.

Proses pengambilan data menggunakan alat

ISSN 2685-0605



268

mikrotremor di 4 (empat) titik setiap lantai. Standar SNI

03-1726-2012 digunakan untuk membandingkan nilai

hasil penelitian. Penelitian ini tidak membahas indeks

kerentanan bangunan. Penelitian ini tidak membahas

indeks kerentanan bangunan dan tidak melihat detail

fungsi serta standar bangunan evakuasi.

2. Tinjauan kepustakaan

2.1 Pengaruh Efek Lokal Terhadap Gempa

Bumi

Towhata[3], Intensitas gempa bumi berhubungan

dengan kerusakan suatu wilayah dipengaruhi oleh jarak

sumber gempa, skala gempa, ukuran zona patahan,

besarnya energi yang dilepaskan oleh batuan, jenis

geologi antara sumber, lokasi setempat dan kondisi

geologi lokal. Menurut Aini[4], faktor penting yang

digunakan untuk mengestimasi efek lokal yang

diakibatkan oleh gempa bumi adalah hubungan antara

frekuensi natural suatu bangunan dengan frekuensi

natural lapisan tanah di bawahnya.

2.2 Teori Dinamika Struktur

Menurut Clough[5] beban dinamik dapat

didefinisikan sebagai setiap beban yang besarnya,

arahnya atau posisinya berubah menurut waktu. Dalam

penentuan karakteristik dinamik suatu struktur

bangunan melibatkan beberapa komponen yaitu massa

m, sifat elastik (kelenturan atau kekakuan) k, mekanisme

kehilangan energi atau redaman (damping ratio) c, dan

sumber luar eksitasi dan pembebanannya.

2.3 Periode, Frekuensi Natural Bangunan dan

Rasio Redaman (Damping Ratio)

Paz[6], periode (T) merupakan gerakan harmonik

sederhana yang dinyatakan dengan fungsi sinus atau

kosinus frekuensi yang sama. Kebalikan harga periode

adalah frekuensi natural (natural frequency) fn dari

persamaan :

𝑓𝑛 =1

𝑇 ……………………….…………………… 1)

Keterangan :

fn = Frekuensi natural (Hz); dan

T = Periode (detik).

Redaman pada suatu struktur yang bergetar

menyatakan adannya fenomena pelepasan energi atau

kehilangan energi dari getaran bebas suatu struktur

akibat gesekan sehingga berkurang amplitudo. Standar

redaman untuk gedung terhadap gempa berdasarkan

International Organization of Standardization

(ISO/CD3010) on seismic action on structures sebesar 2

– 5 %.

2.4 Periode Getar Alami Fundamental

Bangunan

Menurut Adityawarman[7], periode (waktu) alami

fundamental struktur T merupakan waktu yang

dibutuhkan suatu struktur untuk bergerak bolak balik

tanpa ada gaya luar dengan kondisi awal tidak sama

dengan nol. Pada SNI-03-1726-2012[8], analisis untuk

menentukan periode fundamental struktur T, diizinkan

secara langsung menggunakan periode pendekatan Ta

berdasarkan persamaan berikut:

𝑇𝑎 = 𝐶𝑡ℎ𝑛𝑥 ………………….……………………… 2)

Keterangan :

Ta = Periode fundamental pendekatan (detik);

Ct = Koefisien dari tabel 15 SNI 03-1726-2012;

hn = Ketinggian struktur; dan

x = Koefisien dari tabel 15 SNI 03-1726-2012.

Pembatasan waktu getar alami fundamental dihitung

berdasarkan persamaan sebagai berikut:

𝑇 < 𝐶𝑢𝑇𝑎 ………………….……………………… 3)

Dimana :

Cu = Koefisien dari tabel 14 SNI 03-1726-2012.

2.5 Mikrotremor

Nakamura[9] salah satu metode untuk mengetahui

karakteristik bangunan tanpa merusak strukturnya

adalah dengan analisa mikrotremor berdasarkan

rekaman ambient noise. Mikrotremor didasarkan pada

rekaman ambient noise yang menentukan parameter

karakteristik dinamika (rasio redaman dan frekuensi

natural) dan fungsi perpindahan (frekuensi dan

amplifikasi) bangunan.

2.6 Horizontal to Vertical Spectral Ratio

(HVSR)

Nakamura[10] menyebutkan bahwa metode

HVSR sangat efektif untuk mengidentifikasi resonansi

frekuensi natural pada lapisan sedimen. Menurut

Rahmania[11] selain sederhana, teknik ini juga mampu

mengestimasi frekuensi resonansi secara langsung tanpa

harus mengetahui struktur kecepatan geser dan kondisi

geologi bawah permukaan terlebih dahulu.

2.7 Floor Spectral Ratio (FSR)

Metode Floor Spectral Ratio (FSR) adalah metode

standar yang digunakan untuk menentukan frekuensi

natural dan resonansi bangunan yang menggambarkan

karakteristik bangunan terhadap gempa bumi. Hal ini

dapat dilakukan dengan pencatatan ambient[2].

Menurut Herrak[12], dalam menentukan nilai

frekuensi natural bangunan, tidak direkomendasikan

ISSN 2685-0605



269

menggunakan metode HVSR meskipun nilai hasil

estimasinya wajar dalam beberapa kasus. Karena tidak

ada dasar teori penerapan mikrotremor bangunan karena

tidak dapat memberikan asumsi bahwa nilai horizontal

dan vertikal sama dengan permukaan tanah. Hal ini

sangat berbahaya jika amplifikasi tanah sangat kuat

secara signifikan.

Pengukuran frekuensi natural bangunan terhadap

frekuensi natural tanah merupakan salah satu faktor

penting yang dapat digunakan untuk memprediksi

potensi kerusakan bangunan akibat gempa bumi[2].

Dimana nilai frekuensi natural bangunan harus lebih

besar dari nilai frekuensi natural tanah. Jika nilai

frekuensi natural bangunan lebih kecil atau sama dengan

nilai frekuensi natural tanah, bangunan akan

beresonansi dengan tanah. Apabila bangunan tidak

mampu meredam resonansi yang terjadi, perlahan-lahan

struktur bangunan akan mengalami kegagalan.

Resonansi bangunan dihitung dengan menggunakan

persamaan :

𝑅 = [𝑓𝑏−𝑓𝑡

𝑓𝑡] 𝑥100% ……………………………… 4)

Dimana:

R = Indeks resonansi bangunan;

fb = Frekuensi natural bangunan; dan

ft = Frekuensi natural tanah.

2.8 Random Decrement Method (RDM)

Wulandari[13] Random Decrement Method

(RDM) merupakan teknik yang paling populer dalam

survei geoteknik dan geofisika yang digunakan dalam

mengidentifikasi karakteristik dinamik dan kerusakan

suatu bangunan dari respons suatu gempa. RDM juga

dikenal sebagai metode transform serangkaian waktu

acak dalam pengurangan energi dari getaran bebas

struktur bangunan[10].

3. Metodologi penelitian

3.1 Alur Penelitian

Penelitian ini dimulai dari studi literatur mengenai

penelitian, dilanjutkan dengan persiapan dan

pengumpulan data. Dilanjutkan dengan analisis metode

HVSR, FSR dan RDM. Kemudian diperoleh hasil-hasil

penelitian dalam bentuk tabel dan grafik. Tahapan-

tahapannya seperti berikut:

Gambar 1 Diagram Alir Penelitian

3.2 Peralatan dan Lokasi Penelitian

Peralatan yang digunakan dalam perekaman yaitu

1 (satu) set alat mikrotremor yang terdiri dari

seismometer, cube (AVF, AVB) dan aki. Digunakan

pula alat Disto D810 untuk mengetahui ketinggian

bangunan.

Pemilihan lokasi berdasarkan bentuk struktural

gedung, fungsional lain gedung dan faktor aktivitas–

aktivitas sekitar gedung yang dapat mengganggu

jalannya penelitian. Pengukuran mikrotremor dilakukan

pada 2 (dua) escape building bencana (escape building)

yang ada di Kecamatan Meuraxa, yaitu escape building

di Lambung dan escape building di Desa Ulee Lheue

Dimana escape building di Desa Ulee Lheue merupakan

gedung yang tertutup dengan dinding (Close Building)

dan juga digunakan sebagai kantor Tsunami Disaster

and Mitigation Reseach Centre (TDMRC). Untuk

escape building di Desa Lambung merupakan struktur

bangunan terbuka (Open Building), tidak memiliki

dinding penuh hanya berupa dinding dari susunan kayu

di lantai 3 dan jarang terdapat aktivitas warga.

3.3 Data Penelitian

Data primer yang digunakan merupakan data yang

didapat setelah pengukuran mikrotremor di 2 escape

building. Pengambilan data dilakukan pada saat kondisi

gedung tidak terbebani (tidak ada aktivitas–aktivitas di

sekitar gedung). Pengukuran dilakukan dari lantai dasar

sampai atap (roof top) escape building dengan peletakan

alat di setiap sudut gedung. Jumlah peletakan alat

mikrotremor untuk setiap gedung 16 titik di bangunan

dan 1 titik pada tanah. Pengukuran mikrotremor pada

tanah, alat diletakkan sejauh 4–20 m tergantung pada

kondisi permukaan tanah di sekitar gedung. Setiap titik

alat pada gedung memiliki durasi penelitian selama 30

menit, sehingga durasi penelitian per lantainya adalah

120 menit. Sedangkan data skunder yang digunakan

hanya tinggi bangunan yang diperoleh dari Disto D810.

ISSN 2685-0605



270

3.4 Pengolahan Data

3.4.1 Pengolahan data mikrotremor pada

tanah

Pengolahan data mikrotremor pada tanah

menggunakan softwere Geopsy dengan menggunakan

metode Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR).

Pada proses input dan pengolahan data diperoleh 3

komponen utama pembacaan, yaitu 2 komponen

Horizontal (East-West dan North-South) dan 1

komponen Vertikal (Up-Down).

Pengolahan data dimulai dari pemilihan windows

(min 10 windows) antara 20–40 detik non overlapping

sesuai anjuran SESAME[14] untuk menganalisis

spektrum fourier yang awalnya dari domain waktu

menjadi domain frekuensi. Hasil dari proses FFT

kemudian dihaluskan dengan filter smoothing Konno-

Ohmachi (1998) dengan koefisien bandwith sebesar 40.

Digunakan taper fungsi Gaussian 0,5 dengan sampeling

frekuensi 1 – 10 Hz. Kemudian data akan dianalisis

dengan metode HVSR berupa rasio amplitudo spektrum

fourier horizontal dan vertical. Rata-rata nilai spektrum

HVSR diplot pada setiap titik pengukuran pada masing-

masing windows dan diperoleh nilai rata-rata frekuensi

natural tanah.


bangunan

Analisis data pada bangunan digunakan metode

Floor Spectral Ratio (FSR). Tahapan pengolahan data

sama dengan HVSR, dimulai dari pemilihan windows

(min 10 windows) antara 20–40 detik non overlapping

sesuai anjuran SESAME, untuk menganalisis spektrum

fourier. Kemudian dihaluskan dengan filter smoothing

Konno-Ohmachi dengan koefisien bandwith sebesar 40.

Digunakan taper fungsi Gaussian 0,5 dengan sampeling

frekuensi 1 – 10 Hz dan diperoleh nilai rata-rata

frekuensi natural bangunan.

Selain menggunakan metode FSR paada

bangunan, digunakan pula metode Random Decrement

Method (RDM) untuk mengetahui nilai damping ratio

bangunan. Dimulai dari nilai frekuensi natural dari

metode FSR dianalisis kembali dengan menggunakan

band pass filter untuk menentukan nilai frekuensi yang

diinginkan. Kemudian frekuensi dari parameter band

pass filter diambil mulai dari 1 Hz sampai 10 Hz. Dari

analisis sinyal filter akan menghasilkan getaran bebas

dan nilai rasio redaman menggunakan damping toolbox

pada software Geopsy sehingga diperoleh nilai damping

ratio bangunan.


karakteristik bangunan

Pengolahan data mikrotremor untuk mengetahui

karakteristik dinamik suatu bangunan.

a) Penaksiran resonansi bangunan

Tingkat bangunan mengalami resonansi terhadap

gempa terdiri dari 3 kriteria, yaitu <15%

(kerentanan tinggi), 15 – 20% (kerentanan sedang)

dan >25% (kerentanan rendah)[2]. Adapun cara

menghitung menggunakan Persamaan 2.13; dan

b) Batas periode getar alami bangunan

Nilai frekuensi natural bangunan diubah menjadi

periode getar alami. Kemudian nilai batas periode

getar bangunan dihitung dimana nilai periode getar

alami bangunan harus lebih kecil dengan nilai

batas periode getar dikali dengan koefisien yang

ada pada Table 14 dan Tabel 15 SNI-03-1726-

2012.

4. Hasil dan Pembahasan

4.1 Hasil

4.1.1 Frekuensi Natural Tanah

Data–data hasil perekaman mikrotremor pada

tanah diolah dengan software Geopsy metode

Horizontal to Vertical Spectral Ratio (HVSR) dan

analisis spectrum. Hasil perekaman data titik EB1

dengan metode HVSR diperoleh seperti pada Gambar 2

dan Tabel 2.

(a) (b)

Gambar 2 Grafik frekuensi terhadap amplitudo analisis

HVSR titik EB1 (a) Gedung Desa Lambung dan (b)

Gedung Desa Ulee Lheue

Tabel 1 Nilai Frekuensi Natural Tanah (f0) dengan Metode

HVSR

Titik Lambung Ulee Lheue

Windows f0 (Hz) Windows f0 (Hz)

EB1 76 4,1467 88 4,9576

4.1.2 Frekuensi Natural Bangunan

Proses pengolahan data frekuensi bangunan

menggunakan analisis spektrum metode Floor Spectral

Ratio (FSR). Proses ini diolah pada komponen

horizontal, yaitu arah EW (East–West) dan f0 arah NS

(North–South) saja. Contoh hasil yang diperoleh pada

titik EB17 escape building Desa Lambung dapat dilihat

pada Gambar 3. Nilai frekuensi natural (f0) diperoleh

dari peak tertinggi pada grafik analisis.

ISSN 2685-0605



271

(a) (b)

Gambar 3 Frekuensi natural (f0) analisis FSR titik EB17

Desa Lambung (a) f0 arah EW dan (b) f0 arah NS

Nilai-nilai frekuensi natural yang diperoleh pada

kedua gedung dapat dilihat pada Tabel 2 dan Tabel 3.

Tabel 2 Frekuensi Natural (f0) Bangunan Escape building

Desa Lambung dengan Metode FSR

Titik Lantai Lambung Tinggi

(m) EW NS

Window f0 (Hz) Window f0 (Hz)

EB2 1 0,00 83 1,872 80 1,654

EB3 1 0,00 81 2,108 79 2,208

EB4 1 0,00 83 1,890 81 1,593

EB5 1 0,00 83 2,181 81 2,238

EB6 2 6,69 76 2,353 76 2,355

EB7 2 6,69 57 2,319 59 2,393

EB8 2 6,69 85 2,437 81 2,479

EB9 2 6,69 83 2,327 83 2,330

EB10 3 10,69 80 2,363 76 2,358

EB11 3 10,69 78 2,406 78 2,405

EB12 3 10,69 80 2,406 81 2,387

EB13 3 10,69 83 2,368 83 2,391

EB14 4 14,69 75 2,431 73 2,405

EB15 4 14,69 78 2,393 77 2,399

EB16 4 14,69 67 2,651 68 2,663

EB17 4 14,69 74 2,485 70 2,525

Tabel 3 Frekuensi Natural (f0) Bangunan Escape building

Desa Ulee Lheue dengan Metode FSR

Titik Lantai Ulee Lheue Tinggi

(m) EW NS

Windows f0 (Hz) Windows f0 (Hz)

EB2 1 0,00 83 2,581 82 2,625

EB3 1 0,00 89 1,796 85 2,241

EB4 1 0,00 83 2,438 77 2,622

EB5 1 0,00 86 2,123 78 1,846

EB6 2 4,80 84 3,446 84 3,632

EB7 2 4,80 80 3,686 71 3,930

EB8 2 4,80 86 3,516 84 3,524

EB9 2 4,80 79 3,470 74 3,789

EB10 3 8,80 71 3,981 67 4,123

EB11 3 8,80 76 2,510 72 2,293

EB12 3 8,80 77 3,596 78 3,559

EB13 3 8,80 80 3,589 77 3,694

EB14 4 12,80 69 3,889 61 3,872

EB15 4 12,80 74 3,610 72 3,668

EB16 4 12,80 83 3,562 82 3,519

EB17 4 12,80 84 3,641 79 3,654

4.1.3 Damping Ratio Bangunan

Data–data perekaman mikrotremor di semua titik

pada gedung akan diolah kembali dengan menggunakan

Random Decrement Method (RDM) untuk memperoleh

nilai rasio redaman (damping ratio) bangunan.

Pengolahan data RDM harus disesuaikan dengan data

frekuensi natural bangunan yang diperoleh dari metode

FSR. Proses RDM diolah menggunakan software

Geopsy menggunakan proses Bandpass Filtering mulai

dari 1–10 Hz dengan rentang frekuensi yang disesuaikan

dengan nilai amplitudo tertinggi pada analisis FSR

sebelumnya.

(a)

(b)

Gambar 4 Grafik damping ratio titik EB17 escape

building bencana Desa Lambung arah EW (atas) dan NS

(bawah)

Nilai damping ratio dengan RDM pada seluruh

titik pengukuran untuk kedua escape building dapat

dilihat pada Tabel 4 dan Tabel 5.

Tabel 4 Damping Ratio dan Frekuensi Escape building

Desa Lambung dengan Metode RDM

Titik Lantai Lambung Tinggi

(m)

Bandpass (Hz) Damping (%)

EW NS

EB2 1 0,00 1,59 - 2,30 3,266 3,594

EB3 1 0,00 1,59 - 2,30 2,522 2,800

EB4 1 0,00 1,59 - 2,30 3,204 3,454

EB5 1 0,00 1,59 - 2,30 3,606 2,488

EB6 2 6,69 2,30 - 2,50 2,905 2,895

EB7 2 6,69 2,30 - 2,50 2,886 2,612

ISSN 2685-0605



272

EB8 2 6,69 2,30 - 2,50 2,937 2,436

EB9 2 6,69 2,30 - 2,50 2,610 2,608

EB10 3 10,69 2,30 - 2,50 2,591 2,582

EB11 3 10,69 2,30 - 2,50 2,510 2,667

EB12 3 10,69 2,30 - 2,50 2,466 2,483

EB13 3 10,69 2,30 - 2,50 2,542 2,304

EB14 4 14,69 2,30 - 2,70 2,307 2,289

EB15 4 14,69 2,30 - 2,70 2,364 2,263

EB16 4 14,69 2,30 - 2,70 2,520 2,316

EB17 4 14,69 2,30 - 2,70 2,229 2,574

Tabel 5 Damping Ratio dan Frekuensi Escape building

Desa Lambung dengan Metode RDM

Titik Lantai Ulee Lheue Tinggi

(m)

Bandpass

(Hz)

Damping (%)

EW NS

EB2 1 0,00 1,79 - 2,63 3,461 3,782

EB3 1 0,00 1,79 - 2,63 3,479 3,325

EB4 1 0,00 1,79 - 2,63 3,409 3,686

EB5 1 0,00 1,79 - 2,63 3,571 3,641

EB6 2 4,80 3,44 - 3,94 3,230 3,585

EB7 2 4,80 3,44 - 3,94 3,293 3,541

EB8 2 4,80 3,44 - 3,94 3,257 3,509

EB9 2 4,80 3,44 - 3,94 3,275 3,410

EB10 3 8,80 2,29 - 4,13 2,951 3,171

EB11 3 8,80 2,29 - 4,13 3,073 3,028

EB12 3 8,80 2,29 - 4,13 2,724 3,201

EB13 3 8,80 2,29 - 4,13 2,893 2,779

EB14 4 12,80 3,51 - 3,89 2,464 2,685

EB15 4 12,80 3,51 - 3,89 2,358 2,645

EB16 4 12,80 3,51 - 3,89 2,394 2,396

EB17 4 12,80 3,51 - 3,89 2,196 2,720

4.2 Pembahasan

4.2.1 Resonansi Bangunan

Resonansi bangunan diperoleh dari perhitungan

dengan menggunakan perbandingan nilai selisih

frekuensi natural bangunan dan tanah dengan frekuensi

natural tanah. Persentase resonansi pada escape building

Desa Lambung yaitu 36,080–54,861 % arah EW dan

35,786–61,578 % arah NS. Sedangkan escape building

Desa Ulee Lheue yaitu 19,707–63,774 % arah EW dan

16,829–62,772 % arah NS. Hasil dari nilai resonansi

pada kedua escape building dapat dilihat pada Gambar

5 dan Gambar 6.

Gambar 5 Grafik resonansi bangunan escape building

bencana Desa Lambung

Gambar 6 Grafik resonansi bangunan escape building

bencana Desa Ulee Lheue

Seluruh titik pengukuran pada escape building

Desa Lambung dikategorikan beresonansi rendah

(>25%). Sedangkan escape building Desa Ulee Lheue

memiliki nilai renonansi rendah hingga sedang

beresonansi sedang (15–25 %).

4.2.2 Periode Getar Alami Bangunan

Periode getar alami pada escape building dihitung

dengan perbandingan nilai frekuensi natural bangunan

pada rooftop yang diperoleh dari metode FSR untuk

keduaa arah. Nilai periode getar alami pada escape

building Desa Lambung 0,377–0,418 detik arah EW dan

0,376–0,417 detik arah NS. Adapun nilai periode getar

alami escape building Desa Ulee Lheue yaitu 0,257–

0,281 detik arah EW dan 0,258–0,284 detik arah NS.

Nilai-nilai tersebut dihitung kembali berdasarkan

peraturan dalam SNI-03-1726-2012. Diperolehlah nilai

batas periode getar pada escape building Desa Lambung

sebesar 0,733 detik dan 0,647 pada Desa Ulee Lheue.

Kedua nilai periode getar dapat dilihat pada Gambar 7

dan Gambar 8.

ISSN 2685-0605



273

Gambar 7 Grafik periode getar alami arah EW dan NS

escape building bencana Desa Lambung

Gambar 8 Grafik periode getar alami arah EW dan NS

escape building bencana Desa Ulee Lheue

Dari Gambar 7 dan Gambar 8, diperoleh bahwa

escape building Desa Lambung dan Desa Ulee Lheue

memiliki periode getar alami yang aman terhadap batas

periode getar yang ditentukan di dalam SNI-03-1726-

2012. Jika bangunan memiliki periode getar alami yang

melebihi dari batas periode getar menurut SNI–03–

1726–2012, bangunan akan memiliki tingkat resiko

yang tinggi.

5. Kesimpulan

1) Escape building Desa Lambung memiliki nilai

frekuensi natural (f0) tanah sebesar 4,146 Hz. Nilai

frekuensi natural (f0) bangunan 1,872 – 2,651 Hz

arah EW dan 1,593 – 2,663 Hz arah NS. Nilai

damping ratio 2,229 – 3,606 % arah EW dan 2,263

– 3,594 % arah NS. Gedung ini memiliki tingkat

resonansi rendah dengan batas periode getar alami

bangunan yang aman sesuai SNI 03-1726-2016;

2) Escape building Desa Ulee Lheue memiliki nilai

frekuensi natural (f0) tanah sebesar 4,957 Hz. Nilai

frekuensi natural (f0) bangunan 1,796 – 3,981 Hz

Hz arah EW dan 1,846 – 4,123 Hz arah NS. Nilai

damping ratio 2,196 – 3,571 % arah EW dan 2,396

– 3,686 % arah NS. Gedung ini memiliki tingkat

resonansi rendah hingga sedang dengan batas

periode getar alami bangunan yang aman sesuai

SNI 03-1726-2016; dan

3) Pada gedung dengan konsep open bilding (tidak

berdinding) memiliki nilai frekuensi natural (f0)

bangunan yang lebih kecil dari pada gedung

berkonsep close building (berdinding). Adapun

nilai damping ratio pada gedung berkonsep close

building (berdinding) memiliki kemampuan untuk

meredam getaran lebih baik dari pada gedung

dengan konsep open building (tidak berdinding)

6. Daftar Pustaka

[1] Bemmelen, V.R.F, 1949, Geology of Indonesia,

Goverment Printing Office, Martinus Nyhff, The

Hague, Nedherland

[2] Gosar, A., 2010, Site Effect and Soil-Stucture

Resonance Study in The Kobarid Basin (NW

Slovena) Using Microtremor, Geofozika, Vol.28

2011

[3] Towhata, I., 2008, Geotechnical Earthquake

Engineering, Springer, Japan.

[4] Aini, D.N., 2012, Penaksiran Resonansi Tanah

dan Bangunan Menggunakan Mikrotremor

Wilayah Surabaya Jawa Timur, Surabaya.

[5] Clough, R.W dan J. Penzien, 1988, Dinamika

Struktur Jilid Satu, Alih Bahasa Ir. Dines

Ginting, Penerbit Erlangga, Jakarta.

[6] Paz, M., 1993, Dinamika Struktur, Terjemahan

Ir. Manu A.P, Penerbit Erlangga, Jakarta.

[7] Adityawarman, G.M., 2014, Perencanaan

Bangunan Evakuasi di Wilayah Rawan Gempa

dan Tsunami, Jurnal Kajian Teknologi. Vol.10

No.2, halaman 110-110.

[8] SNI 03-1726-2012, 2012, Tata Cara Perencanaan

Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan dan

Non Struktur, Bandung.

[9] Nakamura, Y., 2000, Vunerabylity Investigation

of Roman Colosseum Using Microtremor,

12WCEE

[10] Nakamura, Y., 2008, On The H/V Spectrum, The

14th Wold Conference on Earthquake

Engeneering October 12-17, Beijing, China.

[11] Rahmahnia, A., 2017, Mikrozonasi Kegempaan

Berdasarkan Efek Lokal, Indeks Kerentanan

Seimik dan Percepatan Getaran Tanah di

Kabupaten Klaten Jawa Tengah, Institut

Teknologi Sepuluh November, Surabaya.

[12] Herrak, M., 2011, Overview of Recent Ambient

noise Measurments in Croatia in Free-Field and

in buildings. Geofizika 28:21-40

[13] Wulandari, V., 2010, Analisis Mikrotremor

untuk Evaluasi Kekuatan Bangunan Studi Kasus

Gedung Perpustakaan ITS, Surabaya.

[14] SESAME., 2004, Guidelines for The

Implementation of The H/V Spectral Rasio

Technique on Ambient Vibration, Measurement,

Processing and Interpretation, European

Commision-Research General Directorate,

Europe.

issn 2685-0605 perhitungan frekuansi natural dan ... - …

Documents