Respons Spektrum dalam Perencanaan Bangunan Tahan Gempa

Respons Spektrum dalam Perencanaan Bangunan Tahan Gempa

Respons Spektrum. Pengertian, Cara Membuat dan Aplikasinya dalam Perencanaan Bangunan Tahan Gempa

Pengertian Respons Spektrum

Respons spektrum adalah plot suatu spectrum yang disajikan dalam bentuk grafik/ plot antar periode getar struktur T, lawan respons-respons maksimumnya untuk suatu rasio redaman dan beban gempa tertentu [1]. Respon-respon maksimum dapat berupa simpangan maksimum (spectral displacement, SD), kecepatan maksimum (spectral velocity, SV) atau percepatan maksimum (spectral acceleration, SA) suatu massa struktur dengan derajat kebebasan tunggal (single degree of freedom, SDOF).

Respons Spektrum elastik dan Respons Spektrum inelastik

Terdapat dua macam respons spektrum yaitu respons spektrum elastik dan respons spektrum inelastik. Spektrum elastik adalah suatu spektrum respons spektrum yang didasarkan atas respon elastik suatu struktur dengan SDOF, berdasarkan rasio redaman dan beban gempa tertentu. Sedangkan spektrum inelastik juga disebut desain respons spektrum yaitu spektrum diturunkan dari spektrum elastik dengan tingkat daktilitas tertentu.

Yang Mempengaruhi Respons Spektrum

Respons spektrum dipengaruhi oleh beban gempa, rasio redaman , periode getar , daktilitas , dan kondisi tanah . ehingga suatu spektrum maksimum suatu gempa tertentu kadang-kadang dinyatakan dalam fungsi:

faktor yang Mempengaruhi Respons Spektrum

  1. Spektrum Simpangan, SD

Gambar 1 Struktur SDOF dibebani Beban Gempa

Gambar a) Struktur SDOF b) Rekaman gempa sebagai gaya yang bekerja pada model SDOF c) model matematika struktur SDOF d) Free body diagram dan e) hubungan linier elastik antara antara gaya dan simpangan atau antara gaya dan kecepatan yang menghasilkan kekakuan dan koefisien redaman.

Persamaan differensial gerakan struktur SDOF akibat gerakan tanah/ gempa sebagai berikut:

Atau dapat dinyatakan dalam bentuk lain:

Menurut prinsip analisis dinamika struktur terdapat hubungan:

Apabila k dan m diketahui maka frekuensi sudut w struktur dapat dihitung:

Maka persamaaan SDOF menjadi:

Persamaan diferensial struktur SDOF akibat beban dinamik F(t) dapat diselesaikan dengan prinsip Duhamel’s Integral dengan persamaan sebagai berikut:

Dimana: adalah damped frequency yang mempunyai hubungan:

Antara percepatan, massa dan gaya memiliki hubungan linier, maka:

Contoh riwayat simpangan (displacement history) akibat gempa EL CENTRO NSC adalah seperti yang disajikan pada gambar berikut:

Gambar 2 Riwayat Simpangan (Displacement history) struktur SDOF

Dari gambar diatas terlihat bahwa simpanganb berubah-ubah menurut fungsi waktu dan simpangan berubah-ubah menurut periode getar struktur T. Pada T yang lebih kecil atau struktur lebih kaku, maka simpangannya akan lebih kecil dibandingkan struktur dengan T yang lebih besar, atau sebaliknya.

Respon struktur akan mirip mengikuti intensitas bebannya. Pada saat intesnsitas beban besar, maka responnya pun akan mengikuti besar. Pada saat tertentu akan dicapai respon (simpangan) maksimumnya. Simpangan maksimum inilah yang diperlukan pada spectrum simpangan, dan biasa dinyatakan dengan:

Setelah riwayat simpanganb diperoleh, integrasi numerik dapat dilakukan pula untuk menghitung riwayat kecepatan dan riwayat percepatan massa. Dengan shorting maka kecepatan dan percepatan maksimum dapat diketahui yang hasilnya itulah menjadi spectral kecepatan SV dan spectral percepatan SA, yang dapat ditulis dalam bentuk:

Pseudo Spektral Kecepatan, PSV dan Percepatan, PSA

Untuk penyederhanaan digunakan hubungan:

Hubungan diatas hanya bersifat pendekatan karena riwayat percepatan dan riwayat kecepatan tidak akan berlangsung dengan phase yang sama dengan riwayat simpangan. Dari hubungan tersebut kemudian dianalogikan bahwa:

Dengan PSV dan PSA berturut-turut adalah Pseudo Spektral Kecepatan dan Percepatan. Dimana maksud Pseudo spectral adalah spectral yang sifatnya maya atau hanya berupa perkiraan.

Gambar 3 Perbandingan antara ground acceleration dengan PSA

Tahapan Pembuatan Respons Spektrum

Alur berikut menjelaskan tahapan pembuatan respons spectrum:

Gambar 4 Prosedur pembuatan respons spectrum [2]
Gambar 4 Prosedur pembuatan respons spectrum [2]

Gambar 5 Contoh pembuatan spectral displacement
Gambar 5 Contoh pembuatan spectral displacement

 Gambar 6 Smoothed response spectrum dari beberapa gempa
Gambar 6 Smoothed response spectrum dari beberapa gempa

Aplikasi Response Spectrum dalam Analisis Gempa

Prosedur analisis spektrum respons ragam seperti diatur dalam SNI 1726:2012 Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung.

Referensi:

[1] Widodo Prawirodikromo, 2017. Analisis Dinamika Struktur, Cetakan I, Pustaka Pelajar, Yogyakarta.

[2] Chopra A. K., 1995. Dynamics of Structures: Theory and Application to Earthquake Engineering, Prentice Hall International Inc.

[3] SNI 1726:2012 Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung.

Untuk kebutuhan Analisa atau Uji Struktur Bangunan Besar, anda bisa menghubungi :

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
Telp: (021) 8404531
Whatsapp Bussines : 0813 828 271 82 or click this Link : Whatsapp

Atau tinggalkan pesan dibawah ini:

Tinggalkan Pesan

[recaptcha]

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.