Definisi Respon Percepatan Gempa dan Indikator Kekuatan Gempa serta konsep struktur tahan Gempa

Baca Juga:

Respon percepatan gempa adalah ukuran dari seberapa besar percepatan getaran yang terjadi selama gempa bumi. Percepatan gempa menggambarkan seberapa cepat tanah bergerak pada saat terjadinya gempa. Respon percepatan gempa diukur dalam satuan percepatan gravitasi (g) atau meter per detik kuadrat (m/s²).

Indikator kekuatan gempa adalah parameter yang digunakan untuk menggambarkan besarnya kekuatan gempa bumi di sumbernya. Salah satu indikator yang umum digunakan adalah magnitudo gempa bumi. Magnitudo mengukur energi yang dilepaskan oleh gempa dan digunakan untuk mengklasifikasikan gempa berdasarkan kekuatannya. Pengukuran magnitudo dilakukan menggunakan skala yang disebut dengan skala magnitudo, seperti skala Richter atau skala Moment.

Dalam konteks respon percepatan gempa, indikator kekuatan gempa dapat digunakan untuk menggambarkan seberapa kuat gempa tersebut. Semakin tinggi magnitudo gempa, semakin besar kekuatan gempa yang terjadi. Namun, penting untuk diingat bahwa respon percepatan gempa juga dipengaruhi oleh faktor-faktor lain, seperti jarak dari pusat gempa dan karakteristik geologi daerah tersebut.

Performance Based Seismic Design (PBSD)

Performance Based Seismic Design (PBSD) merupakan salah satu konsep mendesain bangunan dimana target kinerja bangunan (performance objective) ditentukan terlebih dahulu. Dan pada akhir proses desain, target tersebut dijadikan parameter minimum yang harus dipenuhi.

Tingkatan kinerja struktur dapat diketahui dengan melihat kerusakan struktur saat terkena gempa rencana dengan periode ulang tertentu.

Dalam disain struktur berbasis kinerja, kinerja struktur direncanakan sesuai dengan tujuan dan kegunaan suatu bangunan, dengan pertimbangan faktor ekonomis terhadap perbaikan bangunan saat terjadi gempa tanpa mengesampingkan keselamatan terhadap pengguna bangunan.

Disain Struktur Tahan Gempa Berbasis Kinerja

Secara singkat proses perencanaan dimulai dengan membuat desain awal bangunan kemudian melakukan simulasi kinerja terhadap beberapa beban gempa. Lalu bila hasil simulasi masih dibawah parameter minimum yang ditentukan diawal, akan dilakukan re-design sehingga kinerja bangunan dapat sesuai target. PBSD juga dapat diterapkan untuk memperkuat (upgrading) bangunan yang sudah ada.

Gambar Kriteria Kinerja menurut FEMA 273

Level kinerja (Performance Levels) dibagi menjadi beberapa tingkatan kerusakan akibat gempa yang meliputi angka kematian, kerusakan bangunan (property loss), dan status operasional (operational state).

Target kinerja dalam desain yang menjadi kriteria penerimaan (acceptance criteria) melalui evaluasi kinerja untuk level sasaran kinerja yang diatur oleh FEMA 356, dengan factor keutamaan yang disesuaikan dengan SNI 1726-2012, seperti pada table berikut:

Tabel Level Kinerja menurut FEMA 356

Dimana pengertian untuk level-level kinerjanya sebagai berikut:

Operational : Kondisi dimana setelah gempa terjadi struktur dapat langsung digunakan kembali karena struktur utama tetap utuh dan elemen non-struktural hanya mengalami kerusakan yang sangat kecil.

Immediate Occupancy (IO) : Bila terjadi gempa struktur masih aman, hanya terjadi sedikit kerusakan minor dimana untuk memperbaikinya tidak mengganggu pengguna, kekuatan dan kekakuannya kira-kira hampir sama dengan kondisi sebelum gempa, sistem pemikul gaya vertikal dan lateral pada struktur masih mampu memikul gaya gempa yang terjadi.

Life Safety (LS) : Saat gempa terjadi, pada struktur timbul kerusakan yang cukup signifikan tetapi belum mengalami keruntuhan, komponen-komponen struktur utama tidak runtuh dan struktur masih stabil mampu menahan gempa kembali, bangunan masih dapat digunakan jika dilakukan perbaikan.

Collapse Prevention (CP) : Kondisi dimana merupakan batas kemampuan dari struktur dimana struktural dan nonstruktural sudah mengalami kerusakan yang parah, namun stuktur tetap berdiri dan tidak runtuh, struktur sudah tidak lagi mampu menahan gaya lateral.

Ada beberapa metode yang umumnya digunakan dalam performance based design antara lain analisis pushover dan analisis nonlinier dinamik riwayat waktu (time history analysis).

Analisis pushover dilakukan dengan memberikan beban lateral secara bertahap pada suatu struktur sampai komponen struktur mengalami plastis dan rusak yang membentuk hubungan antara gaya dan perpindahan, seperti diilustrasikan gambar berikut:

Gambar analisis pushover (FEMA 451)

 

Sementara untuk nonlinier dinamik riwayat waktu (time history analysis) dilakukan dengan mengganti beban yang bekerja dengan rekaman gempa ditunjukan pada gambar berikut:

Gambar analisis non linier riwayat waktu (FEMA 451)

Dalam perencanaan bangunan tahan gempa, diijinkan untuk mereduksi gaya gempa sampai daktilitas μ tertentu dengan suatu nilai koefisien reduksi R yang ditunjukan pada gambar 3, yang berfungsi untuk mengurangi beban untuk struktur elastik menjadi inelastik dengan perpindahan yang sama, namun memiliki konsekuensi naiknya nilai R kebutuhan daktilitas akan semakin besar, daktilitas dapat didapat dari sistem struktur,dan mekanisme keruntuhan, dimana daktilitas adalah:

dengan Δu sebagai perpindahan maksimum dan Δy sebagai perpindahan leleh.

Untuk memperkirakan percepataan gempa yang pada suatu lokasi, dibutuhkan respon spektra desain sesai SNI 1726:2012, yang didapat berdasarkan percepatan dasar terpetakan untuk periode pendek SS dan periode 1 detik S1 yang, nilai tersebut didapat dari peta gempa Indonesia dan dibentuk respon spektrum seperti gambar berikut:

Gambar Respon spektrum percepatan desain (SNI 1726:2012)

Aplikasi Lini (Respon Spektrum Gempa)

Berikut ini link menuju ke: Aplikasi Lini (Respon Spektrum Gempa) & https://rsa.ciptakarya.pu.go.id/2021/

Aplikasi Lini (Respon Spektrum Gempa)

https://rsa.ciptakarya.pu.go.id/2021/

Dengan menggunakan software struktur sebagai alat bantu, property material, dimensi elemen, geometrik struktur dan pembebanan dapat dimodelkan, selanjutnya dilakukan analisis struktur untuk mengetahui respon struktur, dan dilakukan simulasi sampai tercapai kinerja yang diinginkan. 

3 (tiga) Konsep desain struktur tahan Gempa

Dalam desain struktur tahan gempa ada 3 (tiga) konsep desain yaitu:

1. Metode desain layanan, mengutamakan kemampuan layanan dan kontrol pada tegangan yang terjadi.
2. Metode desain ultimit (desain berbasis gaya/ forced based design), mengutamakan kekuatan dan control pada tegangan.
3. 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.

Dan yang terbaru saat ini adalah konsep desain gempa berbasis kinerja dimana daktilitas, kapasitas deformasi, dan kapasitas beban pada deformasi yang besar menjadi parameternya.

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).

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.

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:

1. Desain layanan memastikan kapasitas material, defleksi, dan vibrasi pada saat beban layanan bekerja masih di dalam batas ijin, tetapi tidak untuk kekuatan dan kekakuan.
2. Desain ultimit menekankan pada faktor keamanan tertentu di dalam struktur atau penampang
3. Desain berbasis kinerja memastikan struktur mampu memenuhi kapasitas layan dan kapasitas ultimit serta memenuhi tingkat kinerja yang ditentukan.

Catatan: Informasi di atas didasarkan pada hasil pencarian dan pemahaman umum. Untuk pemahaman yang lebih mendalam tentang topik ini, disarankan untuk merujuk pada sumber-sumber yang terpercaya seperti publikasi ilmiah atau otoritas seismologi dan struktur.

📚 Sources
- Desain Struktur Tahan Gempa Berbasis Kinerja (Performance ... • https://dinaspupr.bandaacehkota.go.id/2020/07/08/desain-struktur-tahan-gempa-berbasis-kinerja-performance-based-seismic-design/
- RBIRISIKO BENCANA INDONESIA • https://inarisk.bnpb.go.id/pdf/Buku%20RBI_Final_low.pdf

Penutup

Sekian Penjelasan Singkat Mengenai Definisi Respon Percepatan Gempa dan Indikator Kekuatan Gempa serta konsep struktur tahan Gempa. Semoga Bisa Menambah Pengetahuan Kita Semua.

Apa reaksimu setelah membaca Definisi Respon Percepatan Gempa dan Indikator Kekuatan Gempa serta konsep struktur tahan Gempa