Perbandingan Desain Respons Spektra UBC97, Seed-Dickensons, dan SHAKE91


Peta Gempa Indonesia yang baru telah disahkan oleh Menteri PU pada awal Juli 2010, beritanya dapat dilihat di sini. Peta gempa Indonesia pada intinya adalah peta percepatan tanah maksimum di batuan dasar sebagai akibat gempa pada suatu wilayah oleh suatu sumber gempa tertentu. Peta ini diharapkan bermanfaat untuk keperluan perancangan bangungan tahan gempa, jembatan, perencanaan wilayah, dan lainnya. Tim perumus peta gempa ini terdiri dari 9 orang dan dua diantaranya Prof. Masyhur Irsyam (Teknik Sipil ITB – Ketua) dan Dr. Ir. Wayan Sengara (Teknik Sipil ITB – Wakil Ketua. Penulis merasa bangga karena pernah diajar langsung oleh kedua ahli gempa Indonesia tersebut.

Adapun penggunaan peta gempa tersebut ditujukan untuk tujuan praktis bagi para perancang bangunan tahan gempa untuk mendapatkan percepatan tanah maksimum di batuan dasar sebagai akibat gempa pada suatu wilayah oleh suatu sumber gempa tertentu. Jadi intinya mereka tidak perlu melakukan analisis seismik lagi dan dengan mudah dapat mendapatkan input  peak ground acceleration (PGA) untuk pembuatan respons spektra di permukaan (ground surface) . Untuk pembuatan respons spektra di permukaan biasanya menggunakan SNI gempa yang mengacu kepada UBC 1997. Dengan panduan tersebut desain respon spektra akan dapat diperoleh dengan relatif mudah juga.

Namun, semua hal pasti ada trade-offnya. Penggunaan code peta gempa Indonesia yang baru dan SNI gempa ataupun UBC97 akan menghasilkan respons spektra yang sangat konservatif, akibatnya gaya gempa dasar rencana (base shear design) akan besar juga dan ujung-ujungnya biaya pembangunan gedungnya akan menjadi mahal. Ada cara lain untuk mendapatkan desain respon spektra yang lebih “ekonomis” yaitu dengan Site specific analysis atau Ground response analysis.

Seismic response analysis pada intinya adalah analisis dilakukan dengan meninjau hanya satu tempat yang akan direncanakan dibangun strukturnya. Dengan memperhatikan sumber-sumber gempa (misal fault) di sekitar lokasi yang ditinjau dan rekam gempa yang pernah terjadi (time history), dan data tanah di lokasi yang ditinjau yang mencukupi misal soil layers, shear wave velocity, unit weight, maka analisis dapat dilakukan. Analisis pertama dilakukan dengan meerambatkan gempa dari sumber gempa (source) ke lokasi gempa dengan menggunakan persamaan atenuasi. Namun apabila sudah mempunyai time history di batuan dasar, hal tersebut tidak perlu dilakukan lagi. Hal selanjutnya adalah merambatkan gempa tersebut dari batuan dasar ke permukaan.  Dalam hal ini penulis menggunakan bantuan software SHAKE91 yang dikembangkan oleh Professor Idriss dan Professor Sun, mereka adalah ahli gempa yang reputasinya diakui di dunia. Adapun proses analisisnya secara singkat dapat dijelaskan berikut:

  1. Kalibrasi model tanah di lokasi yang ditinjau. Hal ini bertujuan untuk meyakinkan bahwa parameter-parameter tanah pada model yang dibuat cukup ideal merepresentasikan tanah yang sebenarnya. Pada proses ini, iterasi diperlukan untuk mendapatkan hasil yang acceptable. Parameter yang digunakan pada umumnya dengan membandingkan pattern dan peak value time history di permukaan recorded dengan time history computed.
  2. Lakukan analisis perambatan dengan data time history dari fault di  sekitar lokasi yang ditinjau dengan menggunakan parameter tanah yang telah dikalibrasi.
  3. Lakukan analisis desain spektra dengan menggunakan code UBC97 dan pendekatan Seed-Dickensons sebagai pembanding hasil analisis desain spektra menggunakan SHAKE91.

Dan berikut adalah hasil analisis penulis untuk case yang pernah digunakan sebagai case study yang sama oleh Prof. Idriss saat beliau mendesain respons spektra sekitar 2 dekade lalu.

Case:

The computer program SHAKE91 is used to study the soil response of the Site 1 profiles using a previous record on rock for a “YERBA BUENA EARTHQUAKE” on the same fault that is “ALAMEDA NAVAL AIR STATION”.

The earthquake ground motions were recorded in 3 stations. The free field record obtained in Temblor, Santa Cruz, and Gilroy station as shown in Figure. Temblor station showed maximum PGA of 0.35 while Santa Cruz station and Gilroy station showed maximum PGA of 0.41 and PGA of 0.44 respectively.

Example Rock’s Time history at Temblor station

And this isthe reult of the site calibration by using back-analysis:

And Finally, this is the comparison of SHAKE91 result compared to UBC code and Seed-Dickenson approach:

Dari hasil perbandingan desain respons spektra diatas, dapat disimpulkan minimal 2 hal berikut:

  1. Analisis menggunakan SHAKE91 dengan prosedur yang benar menghasilkan pattern yang mirip dengan 2 pendekatan lainnya.
  2. Dari gambar di atas terlihat bahwa pendekatan UBC97 dan Seed-Dickenson over-konservatif sehingga desain akan menjadi mahal.

Dari pemaparan saya di atas terlihat bahwa penggunaan code relatif mudah namun konservatif. Sedangkan penggunaan analisis yang lebih advance relatif sulit dan kendala lain adalah mencari data gempa di Indonesia tidak mudah karena perekaman data gempa belum cukup baik. Namun hasil yang diperoleh lebih confidence dan menghasilkan desain spektra yang lebih ekonomis bagi para engineer secara desain.

Pada akhirnya kembali lagi kepada masing-masing mau menggunakan cara yang mana. Menurut hemat saya, jika desain untuk bangunan sederhana dan relatif tidak mahal, analisis mengikuti code lebih tepat diikuti, namun apabila desain struktur bangunan penting atau super mahal, analisis yang lebih advance dibutuhkan untuk menghemat cost dan juga lebih confidence dengan analisisnya.

About Andre Puja Oktora

I am a Civil Engineer specialist in underground structure as well as bridge design. I love travelling. My dream is to step my feet in all continents before 40.
This entry was posted in Teknik Sipil and tagged , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

2 Responses to Perbandingan Desain Respons Spektra UBC97, Seed-Dickensons, dan SHAKE91

  1. ruben says:

    halo mas andre , saya ada masalah dalam pengerjaan skripsi saya di universitas sumatera utara yang berjudul ANALISA DESIGN TANGKI DENGAN METODE RESPONSE SPECTRA DAN TIME HYSTORY .
    masalahnya adalah susahnya mendapatkan bahan-bahan atau teori sebagai penunjang skripsinya , dan juga ada kebingungan pada saat merencanakan model tangki dengan program (SAP 2000).
    gimana kira2-kira solusinya mas

    thx sbelumnya ya mas

    • Andre Puja Oktora says:

      bahan-bahan penunjang skripsi bisa didapatkan di internet, perpustakaan, atau materi dari dosen pembimbing kamu. bingungnya memmodelkan tankinya spt apa? coba kalo bisa dijelaskan lagi, mungkin saya bisa membantu. tangki bisa dimodelkan dengan shell element.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s