Analisis Dinamik Riwayat Waktu adalah suatu cara analisis untuk menentukan riwayat waktu respon dinamik struktur bangunan gedung yang berperilaku linear atau nonlinier terhadap gerakan tanah akibat Gempa.
Konteks Artikel dalam Series Gempa: Artikel ini adalah bagian dari pembelajaran lengkap tentang gempa bumi dan bangunan tahan gempa. Sebelumnya Anda telah mempelajari magnitudo (kekuatan gempa) dan intensitas lokal (dampak gempa di lokasi tertentu). Pada artikel ini, Anda akan memahami metode analisis untuk mengevaluasi respons struktur bangunan terhadap rekaman gempa aktual — proses yang menghubungkan input seismik dengan keputusan desain struktur.
Rencana sebagai data masukan, di mana respon dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan metode integrasi bertahap.
TIME HISTORY ANALYSIS (ANALISIS RIWAYAT WAKTU)
Implikasi Praktis Ketergantungan Waktu: Ketika beban gempa adalah fungsi waktu, respon puncak struktur tidak hanya ditentukan oleh amplitudo beban maksimal, melainkan juga oleh fase beban saat struktur dalam kondisi tertentu. Artinya, struktur yang sama dapat mengalami respon berbeda jika dipembebani dengan akselerogram gempa yang berbeda — meskipun magnitudo sama. Inilah sebabnya time history analysis lebih detail daripada spektral analysis yang hanya memberikan envelope single respon puncak.
Beban gempa merupakan fungsi dari waktu, sehingga respon yang terjadi pada struktur gedung juga tergantung dari waktu pembebanan.
Akibat beban Gempa Rencana maka struktur akan tetap berperilaku elastik untuk analisis linear dan berperilaku inelastik untuk analisis nonlinear. Biasanya analisis riwayat waktu lebih sering digunakan untuk kondisi nonlinear, namun tidak jarang juga digunakan untuk kondisi linear saja.
Untuk mendapatkan respon struktur akibat pembebanan dari rekam Accelerograms, (accelogram; perekaman akselerasi gerakan dasar bumi pada saat gempa terjadi) penggunaan modal analisis tidak dapat dilakukan, integrasi numerik langsung dengan memperhatikan struktur sebagai persamaan couple adalah dasar dari analisis Time History dimana metode integrasi yang umumnya digunakan adalah metode Newmark.
Dalam RSNI Gempa 1726: 2012 disyaratkan paling sedikit tiga gerak tanah yang sesuai harus digunakan dalam analisis.
Kondisi lokasi, geologi, topografi dan seismotektoniknya dipilih yang sesuai dengan lokasi tempat struktur gedung yang ditinjau berada.
Hal ini untuk mengurangi ketidakpastian mengenai kondisi lokasi. Maka paling sedikit harus ditinjau 3 buah akselerogram dari 3 gempa yang berbeda.
Jika rekaman gempa yang didapatkan tidak cukup, diperbolehkan menggunakan rekaman gempa buatan yang disesuaikan dengan respon spectrum di lokasi struktur berada.
Rekam gempa yang digunakan juga harus dimodifikasi puncak percepatannya hingga sekurang-kurangnya setara terhadap spektrum SNI. Beban gempa adalah fungsi waktu, sehingga respon pada struktur juga tergantung dari waktu pembebanan. Contoh rekam gempa asli dan rekam gempa yang telah dimodifikasi:
Analisis Dua Dimensi
Apabila analisis dua dimensi dilakukan maka setiap gerak tanah harus terdiri dari riwayat waktu percepatan tanah horisontal yang diseleksi dari rekaman gempa aktual. Percepatan tanah yang sesuai harus diambil dari rekaman peristiwa gempa yang memiliki magnitudo, jarak patahan, dan mekanisme sumber gempa yang konsisten dengan hal-hal yang mengontrol ketentuan gempa maksimum yang dipertimbangkan.
Apabila jumlah rekaman gerak tanah yang sesuai tidak mencukupi maka harus digunakan rekaman gerak tanah buatan untuk menggenapi jumlah total yang dibutuhkan.
Gerak-gerak tanah tersebut harus diskalakan sedemikian rupa sehingga nilai rata-rata spektrum respons dengan redaman 5 persen dari semua gerak tanah yang sesuai di situs tersebut tidak boleh kurang dari spektrum respons desain setempat untuk rentang perioda dari 0,2T hingga 1,5T , di mana T adalah perioda getar alami struktur dalam ragam getar fundamental untuk arah respons yang dianalisis.
Analisis tiga dimensi
Apabila analisis tiga dimensi dilakukan maka gerak tanah harus terdiri dari sepasang komponen percepatan tanah horisontal yang sesuai, yang harus diseleksi dan di skalakan dari rekaman peristiwa gempa individual.
Gerak tanah yang sesuai harus diseleksi dari peristiwa-peristiwa gempa yang memiliki magnitudo, jarak patahan, dan mekanisme sumber gempa yang konsisten dengan hal-hal yang mengontrol ketentuan gempa maksimum yang dipertimbangkan.
Apabila jumlah pasangan rekaman gerak tanah yang sesuai tidak mencukupi maka harus digunakan pasangan gerak tanah buatan untuk menggenapi jumlah total yang dibutuhkan.
Untuk setiap pasang komponen gerak tanah horisontal, suatu spektrum SRSS harus dibuat dengan mengambil nilai SRSS dari spektrum respons dengan 5 persen faktor redaman untuk komponen-komponen gerak tanah yang telah diskalakan (di mana faktor skala yang sama harus digunakan untuk setiap komponen dari suatu pasangan gerak tanah).
Setiap pasang gerak-gerak tanah tersebut harus diskalakan sedemikian rupa sehingga pada rentang perioda dari 0,2T hingga 1,5T , nilai rata-rata spektrum SRSS dari semua pasang komponen horizontal tidak boleh kurang dari nilai ordinat terkait pada spektrum respons yang digunakan dalam desain, yang ditentukan sesuai dengan 6.4 atau 6.9.
Untuk situs yang berada dalam jarak 5 km dari patahan aktif yang menjadi sumber bahaya gempa, setiap pasangan komponen gerak tanah harus dirotasikan ke arah normal-patahan dan arah sejajar-patahan sumber gempa dan harus diskalakan sedemikian rupa sehingga nilai rata-rata komponen normal patahan tidak kurang dari spektrum respons gempa MCER untuk rentang perioda dari 0,2T hingga 1,5T .
Referensi:
[1] SNI 1726:2012. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
[2] Carlos Medel-Vera, 2015. A stochastic ground motion accelerogram model for Northwest Europe, Soil Dynamics and Earthquake Engineering Volume 82, March 2016, Pages 170-195.
Penulis : Dr. Ir. Heri Khoeri, MT
Konsultasi Seismic Parameter Design
Jika Anda sedang merancang struktur di area seismik tinggi atau mengevaluasi struktur existing terhadap potensi gempa,
pemilihan metode analisis (spektral vs. time history) adalah keputusan kritis,
yang berdampak langsung pada hasil desain dan biaya konstruksi.
Tim struktur kami siap membantu Anda dalam setiap tahap:
- Seleksi accelerogram yang sesuai dengan karakteristik gempa lokal dan konsistensi dengan SNI 1726
- Scaling dan modifikasi rekaman gempa agar sesuai dengan spektrum desain
- Setup model 2D/3D untuk time history analysis dengan metode integrasi yang tepat
- Interpretasi hasil analisis dan translasi ke keputusan desain yang praktis dan dengan biaya yang rasional
- Evaluasi margin keselamatan untuk kondisi linear maupun nonlinear
PT Hesa Laras Cemerlang
Komplek Rukan Mutiara Faza RB 1
Jl. Condet Raya No. 27, Pasar Rebo, Jakarta Timur, Indonesia
- ✉️ Email: kontak@hesa.co.id
- ☎️ Telepon Kantor: (021) 8404531 (Jakarta)
- 📱 Hotline HP: 081291442210 atau 08118889409
- 💬 WhatsApp (Pesan Cepat): Hubungi via WhatsApp
📱 Konsultasi Time History Analysis & Seismic Parameter Design