Dalam desain struktur tahan gempa ada 3 (tiga) konsep desain yaitu:
- Metode desain layan, mengutamakan kemampuan layan dan kontrol pada tegangan yang terjadi.
- Metode desain ultimit (desain berbasis gaya/ forced based design), mengutamakan kekuatan dan control pada tegangan.
- Metode desain berbasis kinerja (performance based design), mengutamakan keamanan, control pada deformasi dan memenuhi tingkat kinerja yang dipersyaratkan.
Konsep Desain Struktur Tahan Gempa
Perkembangan konsep desain layan yang menggunakan konsep material izin, kontrol pada batas deformasi beban rencana saat ini sudah ditinggalkan dan beralih pada konsep desain ultimit yang berbasis kriteria keruntuhan material, kapasitas penampang untuk beban terfaktor.
Risiko desain layan dalam konteks gempa: Metode ini hanya menjamin material tetap elastis saat beban normal bekerja. Namun saat gempa besar, struktur mengalami deformasi inelastis dan perilaku non-linier yang tidak terprediksi dengan metode ini. Konsekuensi: struktur yang dianggap “aman” dapat mengalami kerusakan parah atau runtuh, mengakibatkan kerugian finansial dan risiko jiwa tinggi. Inilah mengapa standar modern meninggalkan pendekatan ini.
Dan yang terbaru saat ini adalah konsep desain gempa berbasis kinerja dimana daktilitas, kapasitas deformasi, dan kapasitas beban pada deformasi yang besar menjadi parameternya.
Implikasi praktis desain berbasis kinerja: Metode ini mengontrol deformasi pada dua level gempa: gempa layan (frequent, minor damage) dan gempa desain (rare, controlled damage). Keputusan desain mencakup: (1) berapa besar deformasi yang dapat ditoleransi, (2) tingkat kerusakan yang dapat diterima, (3) apakah struktur harus tetap fungsional pasca-gempa. Jawaban ini menentukan kapasitas yang harus direncanakan dan investasi awal yang diperlukan. Risiko jika tidak jelas: struktur over-design (biaya tinggi) atau under-design (aman hanya saat gempa kecil).
Begitupula konsep desain bangunan tahan gempa berbasis gaya (force based seismic design) dinilai tidak efisien dan kurang cocok dengan kondisi riil. Dikarenakan pada kondisi riil perilaku keruntuhan struktur saat terkena gempa adalah inelastis (material non-linier).
Mengapa desain berbasis gaya kurang cocok dengan kondisi riil: Metode ini menggunakan beban gempa elastis dan faktor reduksi R sebagai aproksimasi perilaku non-linier. Faktor ini bersifat empiris dan dikalibrasi dari data global, bukan kondisi geologi lokal. Akibatnya, estimasi kapasitas yang diperlukan struktur sering tidak akurat—baik underestimated (kurang aman) maupun overestimated (ekonomis tidak optimal). Pada proyek besar, perbedaan ini dapat menyebabkan overdesign jutaan rupiah atau risiko teknis yang tersembunyi.
Hal ini mendorong adanya pengembangan konsep desain alternatif yang disebut Performance Based Seismic Design (PBSD). Salah satu metode pada PBSD yang baru-baru ini sedang genca-rgencarnya dikembangkan yaitu Direct Displacement Based Design (DDBD).
Pada DDBD nilai displacement atau perpindahan lebih ditekankan sebagai acuan untuk menentukan kekuatan yang diperlukan bangunan terhadap gempa desain.
Keputusan kritis saat pemilihan metode desain: Pilihan antara force-based dan displacement-based berdampak pada: (1) jenis data yang dibutuhkan (beban gempa vs deformasi target), (2) model analisis yang sesuai (linier vs non-linier iteratif), (3) timeline design development (displacement-based biasanya lebih panjang). Di tahap awal konsepsi, Anda harus bersama konsultan memutuskan metode berdasarkan: jenis struktur (gedung, jembatan, infrastuktur), tingkat kinerja yang diminta (runtuh, rusak, layan normal), dan ketersediaan data seismik lokal. Kesalahan keputusan di sini menyebabkan redesign di fase detail, menghabiskan waktu dan biaya signifikan.
Kelebihan konsep Desain berbasis kinerja yaitu memastikan Desain memenuhi tingkat kinerja yang disyaratkan, dimana konsep ini mampu memenuhi kapasitas layan dan kuat rencana. Sementara pada konsep desain tegangan ijin dan desain ultimit hanya memuaskan satu tingkat Desain, namun tidak memastikan bahwa tingkat desain lainnya akan terpenuhi.
Perbedaan dari ketiga konsep tersebut di atas adalah sebagai berikut:
- Desain layan memastikan kapasitas material, defleksi, dan vibrasi pada saat beban layan bekerja masih di dalam batas ijin, tetapi tidak untuk kekuatan dan kekakuan.
- Desain ultimit menekankan pada faktor keamanan tertentu di dalam struktur atau penampang
- Desain berbasis kinerja memastikan struktur mampu memenuhi kapasitas layan dan kapasitas ultimit serta memenuhi tingkat kinerja yang ditentukan.
Catatan lapangan Indonesia: Sebagian besar standar nasional (SNI 1726, SNI 2847) masih berbasis desain ultimit dengan pendekatan force-based. Namun untuk struktur kritis (rumah sakit, pusat operasional pemerintah, infrastruktur vital), desain berbasis kinerja mulai dipertimbangkan karena memberikan kontrol risiko pasca-gempa yang lebih ketat. Konsekuensi praktis: Anda perlu mengklarifikasi sejak awal dengan owner—apakah proyek memerlukan standar desain biasa atau perlu kontrol kinerja luar biasa? Keputusan ini mempengaruhi investasi awal dan timeline pekerjaan secara signifikan.
REFERENSI
[1] Tavio & Wijaya, Usman. (2018). Desain Rekayasa Gempa Berbasis Kinerja. Yogyakarta: ANDI.
[2] ElAttar, A., Zaghw, A., Elansary, A. (2014). Comparison Between The Direct Displacement Based Design and The Force Based Design Methods in Reinforced Concrete Framed Structures. Second European Conference On Earthquake Engineering and Seismology. Istanbul.
Penulis: Dr. Ir Heri Khoeri, MT
Artikel ini merupakan bagian pertama dari 5 tulisan berkaitan konsep desain struktur tahan gempa. Berikut urutan tulisan selengkapnya :
- Perkembangan Konsep Desain Struktur Tahan Gempa
- Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Kinerja (Performance Based Seismic Design)
- Konsep Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Perpindahan (Direct Displacement Based Design)
- Respon Struktur Terhadap Gempa
- Idealisasi Respon Struktur Terhadap Gempa Menurut Sni-1726-2012
Konsultasi Strategi Pemilihan Metode Desain Struktur Tahan Gempa
Pemilihan metode desain—layan, ultimit, atau berbasis kinerja—adalah keputusan kritis yang menentukan parameter kontrol, timeline, dan investasi desain keseluruhan. Kesalahan di tahap awal sering menyebabkan redesign besar atau struktur yang tidak optimal secara teknis dan ekonomis.
Tim struktur kami membantu mengidentifikasi metode desain yang paling sesuai berdasarkan: jenis dan fungsi struktur, tingkat kinerja yang dibutuhkan, kondisi geologi lokal, dan ketersediaan data seismik. Kami menerjemahkan implikasi setiap pilihan metode terhadap kapasitas desain yang diperlukan, timeline pekerjaan, dan estimasi investasi awal, sehingga keputusan diambil dengan risiko dan dampak finansial yang jelas.
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: (021) 8404531
- 📱 Hotline: 081291442210 / 08118889409