## ANALISIS DINAMIK STRUKTUR MENARA USM DENGAN METODE RESPONS SPEKTUM
Trias Widorini 1,*) , Ngudi Hari Crista 1) , Kukuh Wisnuaji Widiatmoko 1)
1) Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Semarang Jl. Soekarno-Hatta, Kota Semarang
*) Email : triaswidorini@usm.ac.id

## Abstract
The  USM  tower  consists  of  10  floors  used  as  offices,  parking  and  educational facilities  with  a  total  height  of  48.5  m.  Earthquake  resistance  analysis  needs  to  be carried out on buildings built in earthquake areas. This study uses dynamic analysis with  the  response  spectrum  method,  aiming  to  evaluate  the  structure  according  to SNI 1726:2012.  What is  reviewed in this study is the period,  base shear,  drift, and the level of building performance. The results of  the analysis show that the period, base  shear,  drift  and  the  maximum  deviation  meet  the  specified  requirements.  The USM  Tower's  performance  level  is  Immediate  Occupancy  according  to  ATC-40 regulations.
Kata kunci : drift, base shear, response spectrum, dynamic analysis

## PENDAHULUAN
Latar belakang pendirian Menara USM adalah  bertambah  tingginya  minat masyarakat untuk
melanjutkan pendidikan  di  Universitas  Semarang (USM),  hal  ini  terbukti  dengan meningkatnya    jumlah  mahasiswa  di USM. Dampak semakin  meningkatnya jumlah  mahasiswa  maka  kebutuhan sarana  dan  prasarana  seperti  lahan parkir  kendaraan  roda  empat,  ruang serbaguna,  ruang  kantor,  ruang  kuliah, ruang perpustakaan, ruang Unit Kegiatan  Mahasiswa  dan  lain-lain. Banyaknya  penambahan  ruang  yang dibutuhan  tersebut  namun  terkendala lahan  yang  ada,  sehingga  diperlukan bangunan tinggi  yang dapat memenuhi kebutuhan  tersebut.  Maka  salah  satu wujud  Yayasan  Universitas  Semarang dalam  peningkatan  kualitas  sarana  dan
prasarana  pendidikan  adalah  dengan membangun Menara USM.
Indonesia merupakan negara kepulauan  yang  terletak  di  tengah daerah  cincin  api  pasifik,  terdapat banyak  gunung  api  aktif,  pertemuan antar lempeng tektonik dan jalur sabuk alpide.  Kondisi  tersebut  membuat Indonesia  termasuk  negara  dengan kategori  tingkat  kerawanan  gempa yang  cukup  tinggi.  Pada  tahun  2017 Kementerian  Pekerjaan  Umum  dan Perumahan  Rakyat  menerbitkan  peta zona  gempa  di  Indonesia  untuk kebutuhan pembangunan dan kewaspadaan,
Menurut  (Nur,  2010)  gempa bumi adalah getaran alam yang berasal dari  dalam  bumi  dan  kemudian menyebar ke permukaan bumi, akibatnya  timbul  rekahan  pada  bumi yang pecah dan bergetar dengan hebat.
Gempa bumi merupakan bencana alam yang  belum  dapat  diperkirakan  besar dan waktu terjadinya. Intensitas gempa bervariasi  dari  gempa  kecil,  gempa sedang dan gempa besar. Beban gempa menjadi  faktor  yang  penting  untuk diperhitungkan dalam merancang bangunan tinggi karena gempa berpotensi  menimbulkan  guncangan dan  goyangan  yang  dapat  merusak struktur  bangunan  Untuk  itu  suatu struktur  bangunan  harus  dirancang dengan  baik  untuk  dapat  menahan beban gempa yang bekerja padanya.
Selain  itu,    analisis  ketahanan gempa  perlu  dilakukan  pada  gedung yang  dibangun  di  daerah  gempa. (Afrida, Wahyuningtyas, & Krisnamurti, 2020) mengevaluasi struktur  Gedung  Apartemen  Surabaya menggunakan analisis dinamik metode respon  sektrum  yang  ditinjau base shere, drift dan displacement. (Harahap  &  Fauzan,  2019)  melakukan penelitian  perilaku  dinamik pada struktur Apartemen Metro Galaxy Park terhadap beban gempa dengan tinjauan nilai  periode  getar,  nilai  kekakuan, mode  shape dan  gaya  geser  dasar menggunakan aplikasi ETABS.
Menara  USM  terletak  di  jalan Soekarno  Hatta,  Semarang,    memiliki 10  lantai  dimana  kolam  renang  berada pada  lantai  atas  dan  tiap  lantainya memiliki  fungsi  penggunaan  yang berbeda-beda.  Dampak  dari  kebutuhan arsistek  dan  penggunaan  fungsi  tiap lantai  yang  berbeda  membuat  ukuran dan  perletakan  balok  dan  kolom  yang tidak  seragam  sehingga  menimbulkan kekakuan  yang  berbeda.    Oleh  karena itu  perlu  adanya  analisis  dinamik
struktur  Menara  USM  akibat  beban gempa dengan metode respons spektrum.

## METODE PENELITIAN
Penelitian    ini  menggunakan  analisis dinamik struktur dengan metode respon struktur. Analisis menggunakan dengan  bantuan    program software SAP  2000  V.14.  Penelitian  terbagi menjadi  tiga  tahap  yaitu  pemodelan struktur,  perhitungan  respon  spektrum dan perhitungan respon struktur terhadap  beban  rencana.  Dari  gambar desain  arsitektur  yang diperoleh, maka dilakukan  pemodelan  3D  struktur. Tahap setelah pemodelan adalah memasukkan  beban  yang  diterima struktur.  Beban  yang  dimasukkan adalah  beban  mati,  beban  hidup  dan beban  gempa.  Mutu  beton  yang digunakan  adalah  f’c  =  30  MPa  untuk pelat  dan  balok,  sedangkan  kolom menggunakan  f’c  =  32  MPa.  Baja tulangan  yang  digunakan  adalah  baja ulir dengan tegangan leleh sebesar fy = 390 MPa. Dari hasil analisis menggunakan bantuan aplikasi software SAP  2000  V.14  maka didapatkan drift , displacement dan base  shear yang  bekerja  pada  struktur bangunan.  Menara USM direncanakan pada  tahun  2018,  sehingga  peraturan yang digunakan untuk analisis dinamis dengan  metode  respon  spektrum  yang pada  berlaku  pada  saat  itu  adalah  SNI 1726:2012 Tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanaan Gempa untuk Struktur  Bangunan  Gedung  dan  Non
Gedung.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Pemodelan Struktur
Menara  USM  terdiri  dari  10  lantai dimana  tiap  lantai  mempunyai  fungsi yang berbeda-beda antara lain lantai P1 hingga P5 untuk parkir roda empat, L1 untuk  audotorium,  L2  untuk  ruang Rektorat, L3 untuk ruang lembaga, L 4 untuk  Unit  Kegiatan  Mahasiswa,  L5, L6 dan L7 untuk ruang perkuliahan, L8 dan  L9  untuk  perpustakaan  dan  L10
ruang  serbaguna  dan  kolam  renang Tipe  balok  ada  10  yaitu  B-25x45,  B- 25x50,  B-25x65,  B-30x60,  B-30x65, B-35x65,  B-35x75,  B-35x80,  B45-75 dan B-45x120. Tipe kolom ada 8 yaitu K1  (90x90),  K2  (80x80),  K3  (70x70), K4  (40x40),  K5  (30x30)  K1’  (Ø  90), K2’  (Ø  80)  dan  K3’  (Ø  70).    Hasil pemodelan struktur menggunakan SAP 2000  V.14  dapat  dilihat  pada  Gambar 1.
Gambar 1. Pemodelan struktur

## Spektrum Respon Desain
Struktur  gedung  Menara  USM  yang direncanakan  ini  termasuk  ke  dalam ketegori gedung dan fasilitas pendidikan  memiliki  kategori  resiko IV  maka  diperoleh  faktor  keutamaan
gempa,  Ie  =  1,50. Hasil  penyelidikan tanah  pada  lokasi  Gedung  Menara
USM diklasifikasikan SE (tanah lunak). Menara  USM  terletak  pada lintang -6.981962115116445 dan bujur 110.45238068870553.
Berdasarkan lokasi,  kategori  resiko  dan  klasifikasi tanah  diperoleh  parameter  desain
respon spektra  yang dapat  dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Nilai parameter respon spektrum
Dari  data  nilai respons  spectra maka didapat  grafik  respon  spektrum  dapat
dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Grafik Respon Spektrum
Kategori Resiko IV dengan S DS = 0,64 g dan S D1 = 0,613 g diperoleh Kategori
Desain Seismik-KDS adalah D. Material  yang  dipilih  beton  bertulang dan sistem penahan gaya seismik yang dijadikan adalah Rangka Beton Bertulang  Pemikul  Momen  Khusus,
didapat  nilai  R  =  8;  Ω  =  3  dan  Cd  = 5,5.

## Gaya Geser Dasar
Dari hasil  analisis diperoleh nilai  gaya geser dasar statik dan gaya geser dasar dinamik  arah  X  dan  Y  yang  dapat dilihat  pada  tabel  2.  Menurut  SNI 1726:2012, perlu adanya kontrol terhadap  nilai  gaya  geser  dasar
tersebut. Nilai kontrol gaya geser dasar dinamik minimal adalah 85% dari gaya geser  statik  yang  diperoleh.  Dari  tabel 2,    dapat  dilihat  bahwa    V dinamik < 85%  V statik maka  perlu  koreksi  skala gaya  sebesar  1,2333  untuk  arah  X  dan 1,2594 untuk arah Y.
Periode, Mode Shape dan Partisipasi Massa Dari hasil perhitungan periode Menara USM  sebesar  0,697236  detik  yang dapat dilihat pada mode shape pertama seperti  pada  Gambar  3  dan  tabel  3. Nilai  periode  tersebut  kurang  dari periode  getar  maksimum  yaitu  sebesar 2,1463 detik.
Tabel 2. Analisis gaya geser Menara USM
Gambar 3.  Ragam getar 1 Menara USM, T = 0,697236 detik
Gambar 4. Ragam getar 2 Menara USM, T = 0,635598 detik
Gambar 5. Ragam getar 3 Menara USM, T = 0,59267
Analisis harus mencakup jumlah ragam yang cukup untuk menghasilkan kombinasi  ragam  partisipasi  massa setidaknya 90 persen dari massa aktual di setiap arah horizontal ortogonal dari respons model yang ditinjau. Dari hasil
analisis  dapat  dilihat  pada  Tabel  3, pada Mode ke 11 menghasilkan respon total  arah  X  adalah  90%  dan  arah  Y adalah  92%,  sehingga  jumlah  ragam (mode) sudah mencukupi.
Tabel 3. Nilai partisipasi massa arah X dan Y Menara USM
Ada  2  macam  metode  penjumlahan ragam,  yaitu  CQC  untuk  struktur dengan  waktu  getar  alami  berdekatan (selisih  <  15%)  dan  SRSS  untuk struktur  dengan  waktu  getar  alami yang  berjauhan.  Selisih  Periode  1  ke Periode  2  adalah  8,84%  dan  selisih periode 2 ke Periode 3 adalah 6,754%. Maka  dari  hasil  selisih  waktu  getar kurang  dari  15%  maka  dipakai  ragam kombinasi CQC.
Mode  1 sebagai  arah  terlemah struktur dengan periode sebesar 0,697236 detik, nilai  partisipasi massa translasi  sebesar  67,9211%  arah  Y.
Mod e 2 memiliki periode getar sebesar 0,635598 detik dengan nilai partisipasi massa  sebesar  69,2413%  arah  X.
Sedangkan mode 3  memiliki  periode
getar  sebesar    0,59267  detik  dengan
nilai partisipasi massa sebesar 18,0051%,  faktor  rotasi  lebih  besar dari pada translasi arah X dan Y.
Displacement Maksimum Hasil displacement maksimum  akibat dari  beban  kombinasi  analisis  respon
spektrum  arah  X  adalah  0,02013  m pada elevasi 46,1 m dan arah Y sebesar 0,0263  pada  elevasi  48,5  m.  Hasil selengkapnya displacement tiap elevasi dapat dilihat pada Gambar 6.
Simpangan Antar Lantai ( Drift ) Berdasarkan  SNI  1726:2012,  batas nilai  simpangan  antar  lantai  yang diijinkan akibat pengaruh beban gempa rencana  adalah  0,015.  hsx  /  ρ,  dimana hsx  adalah  tinggi  lantai  dan  ρ  adalah faktor  redudansi  sebesar  1,3.  Hasil analisis  simpangan  antar  lantai  dapat dilihat  pada  Gambar  7,  hasilnya menunjukkan  simpangan  antar  lantai pada  arah  X  maupun  Y  telah memenuhi batas yang disyaratkan.

## Level Kinerja Struktur
Hasil perhitungan level kinerja gedung menurut  ATC-40  untuk  arah  X  dan  Y pada lantai  teratas Menara USM dapat dilihat pada Tabel 4 dan Gambar 7, hal ini  menunjukkan  bahwa  level  kinerja Menara USM adalah Immediate
Occupancy .
Gambar 6. Displacement Menara USM
Tabel 4. Level Kinerja Struktur Gedung Menara USM
Gambar 7. Simpangan antar lantai arah X dan Y dan batas ijin simpangan antar lantai Menara USM

## SIMPULAN
Dari  hasil  analisis  dinamik  Gedung Menara  USM  menggunakan  metode respon struktur maka dapat
disimpulkan bahwa gaya geser dasar V
dinamik < 85% V statik maka perlu koreksi skala  gaya  sebesar  1,2333  untuk  arah X  dan  1,2594  untuk  arah  Y.  Periode Menara  USM  sebesar  0,697236  detik telah  memenuhi  syarat  kurang  dari periode  getar  maksimum  yaitu  sebesar 2,1463  detik.  Mode  1  sebagai  arah terlemah  struktur  dengan  periode sebesar 0,697236 detik, nilai partisipasi  massa  translasi  sebesar
67,9211%  arah  Y.  Mode  2  memiliki periode  getar  sebesar  0,635598  detik dengan  nilai  partisipasi  massa  sebesar 69,2413%  arah  X.  Sedangkan  mode  3 memiliki periode getar sebesar
0,59267  detik  dengan  nilai  partisipasi massa  sebesar  18,0051%,  faktor  rotasi lebih  besar  dari  pada  translasi  arah  X dan  Y. Displacement maksimum  dan simpangan  antar  lantai  juga  telah memenuhi  syarat,  dan  level  kinerja Menara USM adalah Immediate Occupancy menurut  peraturan  ATC- 40.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapkan terima kasih kepada Universitas  Semarang  yang  telah memberikan data proyek pembangunan Menara USM sehingga dapat memperlancar  pelaksanaan  penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Afrida,  I.,  Wahyuningtyas,  W.T.,  & Krisnamurti,  2020,  Analisis
Ketahanan  Gedung  Apartemen Surabaya dengan Menggunakan  Metode  Respon Spektrum. Jurnal Berkala Sainstek, 8 (4), 132-139.
Applied  Technology  Council,  1996,
ATC-40 Seismic evaluation and retrofit  of  concrete  buildings.
California:  SEISMIC  SAFETY COMMISSION State of California. Badan  Standardisasi  Nasional,  2012, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, SNI 1726:2012. Badan  Standardisasi  Nasional,  2013, Beban Minimum untuk Perencanaan Bangunan Gedung dan Struktur Lain, SNI 1727:2013. BSN.
Harahap,  M.F.,  &  Fauzan,  M.,  2019, Perilaku Dinamik pada Struktur Apartemen  Metro  Galaxy  Park terhadap  Beban  Gempa. Jurnal Teknik  Sipil  dan  Lingkungan,
4 (3), 195-205.
Nur,  A.M.,  2010,  Gempa  Bumi, Tsunami dan Mitigasinya. Jurnal Geografi, 7 (1), 66-73.
Pusat  Studi  Gempa  Nasional,  2017,
Peta  Sumber  dan  Bahaya Gempa  Indonesia  Tahun  2017.
Pusat Penelitian dan Pengembangan  Perumahan  dan Permukiman,    BPP  Kemen PUPR.
http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain _spektra_indonesia_2011/