PERENCANAAN RESPONS SPEKTRUM SESUAI ASCE7-10Banyaknya gempa yang terjadi dewasa ini menyebabkan para peneliti berusaha keras untuk terus meng-updatepengetahuan dibidangEarthquake EngineeringdanStructural Engineering.Pengetahuan tersebut, yang tentu saja sangat luas, sangat berperan penting dalam mengembangkan ilmu pengetahuan yang pada akhirnya akan memajukan umat manusia. Pengetahuan-pengetahuan tersebut sedikit diantaranya adalah semakin dipahaminya perilaku gempa bumi (yang selanjutnya disebut gempa), misalnya dengan pemetaan gempa yang lebih baik, semakin berkembangnyaStructural Engineeringdan lain-lain. Pada tulisan ini, hal yang akan dibahas adalah salah satu bagian yang sangat penting dalamEarthquake Engineering(danStructural Engineeringjuga tentunya) yaitu perencanaan respons spektrum.Respons spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik/plot antara periode getar struktur T, lawan respon-respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Respon-respon maksimum dapat berupa simpangan maksimum (spectral displacement, SD) kecepatan maksimum (spectral velocity, SV) atau percepatan maksimum (spectral acceleration, SA) massa struktursingle degree of freedom(SDOF), (Widodo, 2001). Spektrum percepatan akan berhubungan dengan gaya geser maksimum yang bekerja pada dasar struktur. Terdapat dua macam respons spektrum yang ada yaitu respons spektrum elastik dan respons spektrum inelastik. Spektrum elastik adalah suatu spektrum respons spektrum yang didasarkan atas respon elastik suatu struktur, sedangkan spektrum inelastik (juga disebut desain respons spektrum) adalah respon spektrum yang discaledowndari spektrum elastik dengan nilai daktilitas tertentu.Sebagaimana diketahui, SNI gempa Indonesia yang terakhir adalah SNI-1726-2002, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, yang mana pada saat tulisan ini dibuat (28 Maret 2011), RSNI-1726-2010 (atau RSNI-1726-2011 ???) sedang dalam proses pembahasan. Sebagaimana diketahui, SNI-1726-2002 mengacu pada UBC 1997 yang menggunakan gempa 500 tahun (10 % terlampaui dalam 50 tahun umur bangunan), sedangkan peraturan-peraturan gempa modern sudah menggunakan gempa 2500 tahun (2% terlampaui dalam 50 tahun umur bangunan) seperti pada NEHRP 1997 dst, ASCE 7-98 dst dan IBC 2000 dst, sedangkan RSNI-1726-2010 mengacu pada ASCE 7-10 (Imran, 2010).Salah satu perbedaan lain yang mendasar adalah, penggunaan gempa 2500 tahun, yang didesain untuk menghindari keruntuhan padaMaximum Considered Earthquake(MCE) dibandingkan dengan gempa 500 tahun (pada UBC misalnya) yang menyediakan kondisilife safety(Ghosh, 2008) .Peta gempa 2500 tahun tersebut dibuat dengan suatu estimasi faktor aman minimum terhadap keruntuhan, yang disepakati, berdasarkan pengalaman dan keputusan konservatif, sebesar 1,5 7sehingga dalam analisis akan digunakan nilai 2/3 (1/1,5) yang artinya, jika suatu struktur terkena suatu gempa 1,5 kali lebih besar dari gempa rencana, maka kecil kemungkinan struktur tersebut untuk runtuh (Naeim, 2001). Akan tetapi, faktor aman sesungguh nya masih dipengaruhi oleh tipe struktur,detailing, dan lain-lain (Bozorgnia and Bertero, 2004).Dengan pertimbangan bahwa pencegahan terhadap runtuhnya suatu bangunan yang dikenai gempa besar yang relatif jarang terjadi (gempa 2500 tahun) serta faktor aman 1,5 terhadap keruntuhan maka ASCE (dan IBC serta NEHRP) mendefinisikan desain gerakan tanah sebagai 1/1,5 (atau 2/3) kali gempa 2500 tahun (Naeim, 2001).Penggunaan percepatan 0,2 detik dan 1,0 detik adalah karena pada interval 0,2 detik dan 1,0 detik mengandung energi gempa terbesar (AISC, 2005), selain itu, periode 0,2 detik umumnya mewakili periode getar struktur terpendek (bangunan 2 tingkat) yang direncanakan menurut ketentuan ASCE yang telah mempertimbangkan efek dari tanah, goyangan pada pondasi dan faktor lain yang biasanya diabaikan dalam analisis struktur (Taranath, 2010).Respons spektrum pada ASCE mengacu pada respon spektrumelastic, yang direduksi dengan suatu nilai R dan redaman 5% (FEMA 451B, 2007). Penggunaan nilai R tersebut diperhitungkan terhadap: Suplai daktilitas yang diantisipasikan Overstrength(kuat lebih) Redaman (jika berbeda dari 5 %) Kinerja struktur yang sama yang telah lalu Redundansi

Gambar 1. Desain respons spektrum (ASCE 7-10)

Gambar 2.Site coefficientFadan Fv(ASCE 7-10)

Gambar 3.Importance Factors(ASCE 7-10)

Gambar 4. Peta respon spektra percepatan 0,2 detik (Ss) terlampaui 2% dalam 50 tahun (Kementerian Pekerjaan Umum, 2010).

Gambar 5. Peta respon spektra percepatan 1,0 detik (S1) terlampaui 2% dalam 50 tahun (Kementerian Pekerjaan Umum, 2010)Berikut adalah contoh perencanaan respons spektrum sesuai ASCE 7-10.Data (Peta Hazard Gempa Indonesia 2010) :Lokasi :Meulaboh & Banda AcehJenis Tanah : Tanah Sedang (Site classD)Fungsi bangunan : Perkantoran

Gambar 6. Peta respon spektra percepatan 0,2 detik (Ss) terlampaui 2% dalam 50 tahun wilayah Meulaboh & Banda Aceh (Kementerian Pekerjaan Umum, 2010)

Gambar 7. Peta respon spektra percepatan 1,0 detik (S1) terlampaui 2% dalam 50 tahun wilayah Meulaboh & Banda Aceh (Kementerian Pekerjaan Umum, 2010)Dari peta diatas, didapat :Ss= 1,5 g (batas atas) dan S1= 0,6 g (batas atas)Menentukansite coefficientFa(ASCE 7-10)

Didapat Fa= 1,0 dan Fv= 1,5.

Maka didapat respons spektrum rencana sebagai berikut :

Referensi :1.American Institute of Steel Construction, Inc. (2005) Seismic Design Manual (AISC 327-05). Chicago.2.ASCE Standard ASCE/SEI. (2010). Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE 7-10). Virginia.3.Bozorgnia, Y. and Bertero,V. (2004). Earthquake Engineering, From Engineering Seismology to Performance-Based Engineering. CRC Press. New York.4.Farzad Naeim. (2001). The Seismic Design Handbook, 2nd ed. Kluwer Academic Publishers. Boston.5.FEMA 451B. (2007). NEHRP Recommended Provisions for New Buildings & Other Structures Training & Instructional Materials. Washington.6.Ghosh, S.K. (2008). Seismic Design of RC Structures using UBC/ACI Provisions. Dubai.7.Imran, I dan Boediono, B. (2010). Mengapa Gedung-gedung Kita Runtuh Saat Gempa?. Shortcourse HAKI 2010. Jakarta.8.Kementerian Pekerjaan Umum. (2010). Peta Hazard Gempa Indonesia 2010. Jakarta.9.Taranath, B.S. (2010). Reinforced Concrete Design of Tall Buildings. CRC Press. New York.10.Tumillar, S. (2009). Petunjuk Perancangan Struktur Berdasarkan Ketentuan ASCE 7-05, IBC 2009 dan ACI 318-08. HAKI. Jakarta.11.Widodo.(2001). Respon Dinamik Struktur Elastik. Jurusan Teknik Sipil, FTSP, Universitas Islam Indonesia. Yogyakarta.

Yogyakarta, 28 Maret 2011

Didapat Fa= 1,0 dan Fv= 1,5.g (ASCE 7-10, 11.4-1)

Seismic testing is a form of scientific testing that is primarily used for two different but related purposes. It is used to predict the occurrence of earthquakes and it is used to discover natural gas reserves. The basic science of seismic testing for earthquakes has advanced considerably since the advent of the technique. Seismic simulations also are used to measure the possible impact of earthquakes in sensitive areas.Pengujian seismik merupakan bentuk pengujian ilmiah yang terutama digunakan untuk dua tujuan yang berbeda tetapi terkait. Hal ini digunakan untuk memprediksi terjadinya gempa bumi dan digunakan untuk menemukan cadangan gas alam. Ilmu dasar pengujian seismik gempa bumi telah maju pesat sejak munculnya teknik. Simulasi gempa juga digunakan untuk mengukur kemungkinan dampak gempa bumi di daerah sensitif.When seismic testing was developed in the early 1920s, it was designed to detect patterns that indicate an impending earthquake. It was later discovered that this same technology also could be used to measure the presence of petroleum and natural gas in seas and oceans. Following this discovery, seismic testing became a highly popular geophysical method of exploration of natural gas. It is used mainly due to the high levels of accuracy it guarantees as a method of exploration; however, perfect predictions are not always possible because the things being analyzed lie buried thousands of feet below the sea.Ketika pengujian seismik dikembangkan pada awal 1920-an, ia dirancang untuk mendeteksi pola-pola yang mengindikasikan gempa bumi yang akan datang. Ia kemudian menemukan bahwa teknologi ini sama juga bisa digunakan untuk mengukur keberadaan minyak bumi dan gas alam di laut dan samudera. Setelah penemuan ini, pengujian seismik menjadi metode geofisika yang sangat populer eksplorasi gas alam. Hal ini digunakan terutama disebabkan oleh tingkat akurasi yang tinggi menjamin sebagai metode eksplorasi; Namun, prediksi yang sempurna tidak selalu mungkin karena hal-hal yang dianalisis terkubur ribuan meter di bawah laut.Geophysicists and geologists use certain techniques to gather information about the location of natural gas or earthquakes. Seismic testing is usually carried out after first making geological surveys. The sub-surface texture of some areas offers vital clues to testers. Then, these scientists use tools such as geophones to analyze properties of these areas in relation to their porosity, age, formation structure, and permeability to arrive at conclusions.Ahli Geofisika dan ahli geologi menggunakan teknik tertentu untuk mengumpulkan informasi tentang lokasi gas alam atau gempa bumi. Pengujian seismik biasanya dilakukan setelah terlebih dahulu melakukan survei geologi. Tekstur sub-permukaan beberapa daerah menawarkan petunjuk penting untuk penguji. Kemudian, para ilmuwan ini menggunakan alat-alat seperti geophone untuk menganalisis sifat daerah-daerah dalam kaitannya dengan mereka porositas, usia, struktur formasi, dan permeabilitas untuk sampai pada kesimpulan.

Seismic testing has acquired great importance within the United States because a major share of American oil is imported from outside the country. It is estimated that about a quarter of Americas oil and nearly a third of natural gas in the U.S. comes from offshore sources. As a result, America continues to search for alternatives to offshore oil. This has elevated the scale of oil exploration and has increased the importance of seismic testing.Pengujian seismik telah mengakuisisi penting di Amerika Serikat karena bagian terbesar dari minyak Amerika diimpor dari luar negeri. Diperkirakan bahwa sekitar seperempat dari minyak Amerika dan hampir sepertiga dari gas alam di AS berasal dari sumber-sumber luar negeri. Akibatnya, Amerika terus mencari alternatif untuk minyak lepas pantai. Hal ini telah mengangkat skala eksplorasi minyak dan telah meningkatkan pentingnya pengujian seismik.While seismic testing as a method used to predict and measure earthquakes generally is not controversial, its second use is highly contentious. The crux of the controversy related to the fact that artificial methods of waves and sounds could also produce the same conditions needed to map geological formations. The methods used for this have become the central point of debate.

Sementara pengujian seismik sebagai metode yang digunakan untuk memprediksi dan mengukur gempa bumi pada umumnya tidak kontroversial, penggunaan kedua sangat kontroversial. Inti dari kontroversi berkaitan dengan fakta bahwa metode buatan gelombang dan suara juga bisa menghasilkan kondisi yang sama yang diperlukan untuk memetakan formasi geologi. Metode yang digunakan untuk ini telah menjadi titik pusat perdebatan.

Seismic-induced waves inflict heavy damage on the environment, especially on marine life. The heavy sounds and vibrations can cause permanent damage to marine animals. Such testing can also cause damage to tourist spots such as Florida and California. Secondly, many people object to offshore drilling in certain areas and locations, therefore also objecting to the testing done to determine whether that drilling is appropriate.Gelombang seismik yang disebabkan menimbulkan kerusakan berat pada lingkungan, terutama pada kehidupan laut. Suara berat dan getaran dapat menyebabkan kerusakan permanen pada hewan laut. Pengujian tersebut juga dapat menyebabkan kerusakan pada tempat-tempat wisata seperti Florida dan California. Kedua, banyak orang menolak pengeboran lepas pantai di daerah dan lokasi-lokasi tertentu, karena itu juga keberatan dengan pengujian dilakukan untuk menentukan apakah pengeboran yang sesuai.

SOAL1. Respon spectrumJawaban : Respons spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik/plot antara periode getar struktur T, lawan respon-respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Respon-respon maksimum dapat berupa simpangan maksimum (spectral displacement, SD) kecepatan maksimum (spectral velocity, SV) atau percepatan maksimum (spectral acceleration, SA) massa struktursingle degree of freedom(SDOF), (Widodo, 2001). Spektrum percepatan akan berhubungan dengan gaya geser maksimum yang bekerja pada dasar struktur. Terdapat dua macam respons spektrum yang ada yaitu respons spektrum elastik dan respons spektrum inelastik. Spektrum elastik adalah suatu spektrum respons spektrum yang didasarkan atas respon elastik suatu struktur, sedangkan spektrum inelastik (juga disebut desain respons spektrum) adalah respon spektrum yang discaledowndari spektrum elastik dengan nilai daktilitas tertentu.Sebagaimana diketahui, SNI gempa Indonesia yang terakhir adalah SNI-1726-2002, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung, yang mana pada saat tulisan ini dibuat (28 Maret 2011), RSNI-1726-2010 (atau RSNI-1726-2011 ???) sedang dalam proses pembahasan. Sebagaimana diketahui, SNI-1726-2002 mengacu pada UBC 1997 yang menggunakan gempa 500 tahun (10 % terlampaui dalam 50 tahun umur bangunan), sedangkan peraturan-peraturan gempa modern sudah menggunakan gempa 2500 tahun (2% terlampaui dalam 50 tahun umur bangunan) seperti pada NEHRP 1997 dst, ASCE 7-98 dst dan IBC 2000 dst, sedangkan RSNI-1726-2010 mengacu pada ASCE 7-10 (Imran, 2010).Gelombang seismik merupakan gelombang elastik yang menjalar ke seluruh bagian dalam bumi dan melalui permukaan bumi akibat adanya lapisan batuan yang patah secara tiba -tiba atau adanya ledakan. Gelombang utama gempabumi terdiri dari dua ti pe yaitu gelombang badan (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave). Gelombang Badan (Body wave).Gelombang badan merupakan gelombang menjalar melalui bagian dalam bumi dan biasanya disebut free wave karena dapat menjalar ke segala arah di dalam bumi. Gelombang badan terdiri dari gelombang primer dan gelombang sekunder. Gelombang PrimerGelombang primer Gelombang primer merupakan gelombang longitudinal atau gelombang kompresional, gerakan partikel sejajar dengan arah perambatannya.Sedangkan gelombang sekunder merupakan gelombang transversal atau gelombang shear, gerakan partikel terletak pada suatu bidang yang tegak lurus dengan arah penjalarannya.Gelombang kompresional disebut gelombang primer (P) karena kecepatannya paling tinggi antara gelombang lain dan tiba pertama kaligelombang atau getaran yang merambat di tubuh bumi dengan kecepatan antara 7-14 km/detik. Getaran ini berasal dari hiposentrum

Gelombang Primer (P Wave) ini menjalar akibat adanya penekanan dan peregangan. Kalau dilihat di gambar terlihat bergetar menekan dan meregang. kalau anda menghadap ke kiri maka goyangan tersebut berarah kiri-kanan atau maju-mundur (tergantung dimana arah menghadapnya). Gelombang primer ini memiliki kecepatan rambat sekitar 8 km/detik. Gelombang inilah yg akan dirasakan lebih dahulu ketika gempa, karena dia akan datang lebih dulu dibanding penjalaran gelombang yang lain. Gelombang SekunderGelombang sekunder (gelombang transversal) adalah gelombang atau getaran yang merambat, seperti gelombang primer dengan kecepatan yang sudah berkurang,yakni 4-7 km/detik. Gelombang sekunder tidak dapat merambat melalui lapisan cair. gelombang shear disebut gelombang sekunder (S) karena tiba setelah gelombang P

Gelombang Sekunder (S Wave) ini menjalar seperti gelombang air yang mengalun-alun. Menjalar naik-turun. Jadi gelombang ini melempar-lemparkan keatas kebawah ketika anda merasakan adanya gempa. Gelombang Sekunder ini memilki kecepatan penjalaran sekitar 4 Km/detik, tentunya akan dirasakan lebih lambat dari Gelombang Primer. Namun gelombang sekunder ini memiliki lebar goyangan (amplitudo) yg besar sehingga gelombang ini akan memilki kekuatan yg sangat besar dalam merontokkan bangunan, juga mengakibatkan longsoran tebing-tebing yang curam. Gelombang Permukaan (Surface Wave)Gelombang permukaan merupakan gelombang elastic yang menjalar melalui permukaan bebas yang disebut sebagai Tide Waves. Gelombang permukaan terdiri dari : Gelombang LoveGelombang love merupakan gelombang yang menjalar di permukaan bumi yang karakteristiknya memiliki pergerakan yangmirip dengan gelombang S, yaitu arah pergerakan partikel medan yang dilewati arahnyategak lurusterhadap arah perambatan gelombang. Yang membedakan adalah lokasi perambatan gelombang cintaterdapat di permukaan bumi. Dan getarannya secara lateral (mendatar)

Gelombang Rayleigh.Gelombang Rayleigh gelombang permukaan juga yang arah pergerakan partikelnya bergerak berputar di permukaan.https://iftitaefje.wordpress.com/lecture/geoscience/gempa-bumi/2. Seismic test3. Kecepatan primer beban dinamis primer dan skunder4. Gelombang primer, skunder dan realic5. Fraksi jika terjadi dua material sejenis6. Cari gamber struktur bangunan yang mengalami infraksi infraksi adalah kehilangan gaya geser tanah