Karakteristik dinamik gedung KPTU Fakultas Teknik UGM dengan menggunakan seismometer

JAMAL, Atika Ulfah, Ir. Hrc. Priyosulistyo, M.Sc., Ph.D

2009 | Tesis | S2 Teknik Sipil

Karakteristik dinamik pada suatu struktur salah satunya dapat diketahui melalui pengukuran respon struktur oleh getaran bumi (ambient vibration). Struktur akan mengalami resonansi pada saat getaran bumi sama dengan/mendekati frekuensi alami struktur. Menurut Nakamura (2000), indeks kerentanan dapat diidentifikasi dari frekuensi alami struktur dan amplitude percepatan. Salah satu cara mudah untuk menyelidiki karaktersistik dinamik struktur tanpa merusak struktur adalah dengan menggunakan seismometer karena alat ini sangat peka terhadap getaran yang sangat lemah. Penelitian dilakukan pada Gedung KPTU FT UGM. Gedung ini terdiri dari 3 lantai berbentuk asimetri seperti huruf “Y” dan konfigurasi bangunan mempunyai peluang terjadi soft storey pada tingkat pertama. Seismometer merekam getaran pada arah horizontal (U-S dan B-T) dan arah vertikal (U-D) secara bersamaan. Pengujian dilakukan pada lantai dasar, lantai 1 dan lantai 2. Pengujian pada lantai dasar dilakukan pada 1 titik yang telah ditentukan, pada lantai 1 dan 2 dilakukan pada 3 titik pada posisi yang berbeda (sisi selatan, utara dan barat). Frekuensi yang diperoleh dari pengujian dibandingkan dengan frekuensi yang diperoleh dari pemodelan numerik, sebagai prediksi validasi terhadap pengujian. Pemodelan numerik dilakukan untuk mengetahui karakteristik dinamik struktur, seperti frekuensi alami dan pola goyangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa frekuensi alami yang dimilliki gedung KPTU FT UGM pada arah U-S adalah 1,9043 Hz dan pada arah B-T adalah 1,8555 Hz. Pola goyangan yang terjadi dominan pola goyangan pertama, dengan faktor amplifikasi semakin ke atas semakin besar. Dari indeks kerentanan, diketahui pada tingkat pertama lebih rentan daripada tingkat 2. Indeks kerentanan paling besar terdapat pada posisi 2 (sisi utara), hal ini mengindikasikan kerusakan paling awal terjadi pada lokasi tersebut. Dengan menggunakan drift angle 0,02 (SNI-03-1726-2002 pasal 8.2.2), percepatan maksimum yang masih dapat diterima oleh gedung KPTU FT sebesar 100,06 gal. Gedung ini sudah tidak memenuhi persyaratan, karena percepatan maksimum yang masih dapat diterima lebih kecil dari yang disyaratkan (SNI-03-1726-2002 pasal 4.7.2 menyebutkan bahwa percepatan puncak di batuan dasar untuk wilayah gempa 4 adalah 200 gal).

The dynamic characteristic of a structure can be determined by measuring the structural response caused by ground vibration (ambient vibration). Structure will be resonance if the excitation frequency is close to natural frequency of the structures. According to Nakamura (2000), the vulnerability index can be identified from the structure‟s frequency and acceleration amplitude. One of the easy ways to investigate the structure‟s dynamic characteristic without damaging the structure is by using a seismometer since it is very sensitive to micro tremors. The research was conducted on KPTU FT UGM Building. The building consists of 3 storey formed asymmetrically plan like letter “Y” and the building configuration has possibility to possess „soft storey‟ mechanism on the first storey. Seismometer records the tremors in horizontal direction (N-S and E-W) and in vertical direction (U-D) at the same time. The test was conducted on the ground floor, 1st, and 2nd floor. The test on the ground floor was held on 1 point, while on the 1st floor and 2nd floor was held on 3 different points (south, north, and west side). The frequency from the test was compared with the one from the numerical modeling, for better validation of experimental research. Numerical model was set up to provide overall dynamic characteristic of the structure, such as natural frequency and mode shape. The result of the research shows that the natural frequency of the building on the NS direction is 1.9043 Hz and on the E-W direction is 1.8555 Hz. The dominant mode shape is the first mode, with higher amplification factor along the height. The vulnerability index of the 1st storey is higher than of the 2nd storey. The highest vulnerability index is on the position 2 (north side), this indicates the first damage can occur on that location. By applying drift angle 0.02 (SNI-03-1726-2002 chapter 8.2.2), the acceptable maximum acceleration of KPTU building is of 100.06 gal. This building doesn‟t comply to SNI since it‟s acceptable maximum acceleration is less than the code requires (SNI-03-1726-2002 chapter 4.7.2 says peak acceleration on the bedrock for zone 4 is 200 gal)

Kata Kunci : seismometer, karakteristik dinamik, getaran lemah, asimetri, soft Storey, indeks kerentanan, percepatan maksimum struktur, vulnerability index, structure maximum acceleration, asymmetry, dynamic characteristic