## IDENTIFIKASI LIMBAH BAN BEKAS MODIFIKASI PADA BASE ISOLATION SEBAGAI PROTEKSI GEMPA PADA BANGUNAN BERTINGKAT SEDERHANA
Yulita Rahmi * , Yuri Inseun Salena
Jurusan Teknik Sipil Universitas Teuku Umar, Meulaboh *Corresponding author, email address: yulita.civil@utu.ac.id
A R T I C L E     I N F O

## A B S T R A C T
Article History: Base Isolation is a technology for protecting structures and has proven its  efficiency  as  earthquake  protection  in  the  last  few  decades.  This system aims to isolate the structure from the supporting soil, generally in  a  horizontal  direction,  to  reduce  the  transmission  of  earthquake movements  to  the  structure.  Most  existing  insulation  systems  are generally  large,  heavy,  expensive,  and  not  suitable  for  residential buildings  or  simple  multi-story  buildings.  This  study  used  modified Isolator from Recycled Waste Tires glued with steel plates to increase lateral loads with different thicknesses, layers, and brands of recycled tires.  Thus,  this  research  aims  to  investigate  the  potential  of  using modified  recycled  waste  tires  as  an  earthquake-resistant  system  in low-rise  buildings  in  earthquake-prone  zones  in  Indonesia.  Base Isolation  will  be  prepared  using  rubber  tire  sheets  bonded  with  steel plates  to  increase  lateral  loads  and  tested  with  compressive  strength. The  results  obtained  from  BS-1,  BS-2,  and  BS-3  are  from  the compressive strength test results, namely 76 MPa, 81.5 MPa, and 85.5 MPa.  The  results  show  that  the  layer  and  dimensions,  the greater  the compressive  strength  obtained  is  BS-3.  By  using  this  modified recycled  tire,  base  isolation  is  made  from  materials  that  are  easily available at an affordable cost and reduces the problem of tire disposal in the environment.
Received 17 December 2023 Accepted 13 March 2024 Online 30 March 2024 Keywords: Base Isolation
Used Tire Waste
Steel plate
© 2024 Magister Teknik Sipil Unsyiah. All rights reserved

## 1. PENDAHULUAN
Gempa  bumi yang  terjadi baru-baru  ini  di  Turki  pada  tahun  2023 menunjukkan  lebih  dari  160.000 bangunan  berisi  520.000  apartemen  runtuh  atau  rusak  parah,  dan  ribuan  orang  terluka  dan  meninggal dunia.  Selain  itu,  Indonesia  berada  diantara  2  lempeng  bumi,  yang  sering  terjadi  gempa  tiap  tahunnya. Banyak  bangunan  yang  runtuh  tampaknya  dibangun  tanpa  standar  sistem  seismik  yang  memadai  pada bangunan bertingkat rendah hingga sedang. Karena terjadinya gempa bumi tidak dapat diprediksi waktu dan  intensitasnya,  maka  sistem  base  isolation  ini  sangat  diperlukan  sebagai  desain  tahan  gempa  pada konstruksi.  Banyak  sistem  isolasi  telah  dikembangkan  dan  tersedia  seperti  elastomer  multilayer  yang diperkuat  baja  dan  bantalan  geser,  meskipun  ada  juga  sistem  yang  menggabungkan  kedua  perangkat, seperti isolator elastomer dengan kristalisasi yang diinduksi regangan (Van Engelen, 2019; Sheikh dkk., 2022).  Sistem  isolasi  seismik  menggunakan  Elastomer  mahal  untuk  digunakan  (Munoz  dkk.,  2019), terutama di negara berkembang, untuk melindungi bangunan yang tidak dikategorikan sebagai bangunan penting, seperti perumahan, atau struktur kecil lainnya, hampir tidak mungkin untuk menggunakan jenis ini.  Oleh  sebab  itu,  base  isolation  dari  limbah  ban  bekas  yang  dimodifikasi  ini  sangat  perlu  untuk

## Jurnal Arsip Rekayasa Sipil dan Perencanaan (JARSP) Journal of Archive in Civil Engineering and Planning
E-ISSN: 2615-1340; P-ISSN: 2620-7567
Journal homepage: http://www.jurnal.unsyiah.ac.id/JARSP/index
dilakukan,  untuk  digunakan  sebagai  base  isolation  yang  ekonomis  dan  berkelanjutan  untuk  melindungi bangunan dari beban gempa pada bangunan bertingkat rendah.
Sistem isolasi seismik telah terbukti efisiensinya dalam melindungi bangunan terhadap gempa bumi dalam  beberapa  dekade  terakhir  (Almusbahi  dan Gungor ,  2019).  Tujuan  penggunaan  sistem  ini  adalah untuk menambah periode struktur sehingga getaran dapat diminimalkan dan mengurangi gaya geser dasar yang  terjadi  pada  struktur.  Hal  ini  dimungkinkan  dengan  memasang  isolator  dengan  kekakuan  vertikal dan  lentur  yang  cukup  serta  fleksibilitas  horizontal  yang  tinggi (Sierra  dkk.,  2020).  Biaya  tinggi  adalah karena  proses  pembuatannya  yang  sangat  padat  karya,  dengan  material  karet  dan  beton  serta  baja (Losanno  dkk.,  2022).  Dalam  mengurangi  biaya  dan  berat,  isolator  dapat  dipenuhi  baik  dengan mengurangi ketebalan pelat baja tulangan atau dengan mengganti pelat baja. Solusi untuk masalah di atas adalah pengembangan sistem base isolation yang efektif dalam mengurangi seismik struktur dan terbuat dari  bahan  yang  mudah  tersedia  dengan  biaya  yang  terjangkau  (Kumar  dkk.,  2019).  Studi  sebelumnya telah  menyelidiki  beberapa  material base  isolation yang  berbiaya  rendah  untuk  bangunan  bertingkat rendah, seperti STRP ( Scrap Tire Rubber Pad ), Isolator Seismik Karet Daur Ulang (RRSI), Isolator Ban Daur Ulang (RTI), dll. Analisis nonlinier dan analisis biaya bangunan dengan base isolation STRP telah dilakukan  (Raj  dkk.,  2022).  Secara  substansial,  dihasilkan  bahwa  terdapat  pengurangan  biaya  yang signifikan  dengan  penerapan base  isolation STRP  sekitar  12%  hingga  25%.  Selanjutnya,  Wang  dan Zhang  (2023)  mengembangkan  STRP  ( Scrap  Tire  Rubber  Pad )  untuk  konstruksi  pedesaan.  Jenis  ban tersebut meliputi ban salju dan ban segala musim (ST dan AST). Berbagai tekanan permukaan (4, 5 dan 6 MPa)  dan  amplitudo  perpindahan  dipertimbangkan.  Hasil  percobaan  menunjukkan  bahwa  kekakuan vertikal  STRP  meningkat  seiring  dengan  peningkatan  S1,  S2  dan  tekanan  permukaan.  Hasilnya menunjukkan  bahwa  percepatan  puncak,  simpangan  antar  lantai  dan  geser  struktur  terisolasi  STRP berkurang  masing-masing  sebesar  56,64%,  30,00%  dan  26,61%  dibandingkan  dengan  respon  bangunan pondasi  tetap  (Wang  dan  Zhang,  2023).  Selanjutnya, RRSI  diamati  memiliki  deformasi  vertikal  yang besar selama uji pembebanan pembalikan lateral karena tidak adanya pelat baja dimana kawat baja yang ada  di  dalam  karet  tidak  mampu  menahan  beban  yang  diberikan.  Meskipun  RRSI  gagal  pada  sekitar 100% deformasi regangannya, spesimen masih berfungsi dalam mengisolasi struktur (Munoz dkk., 2019). Penelitian lainnya ialah pengujian dinamik RTI-4 memperoleh kekakuan dinamis 83 KN/mm lebih tinggi dibandingkan  RTI-5  44,2  kN/mm.  RTI-4  yang  memiliki  lapisan  bantalan  ban  lebih  sedikit  diharapkan akan lebih kaku dibandingkan RTI-5 atau dengan kata lain semakin banyak jumlah lapisan bantalan ban maka kekakuan vertikal sampel akan semakin berkurang (Sow dkk., 2020). Oleh karena itu, penelitian ini menggunakan  Isolator  Ban  Bekas  Modifikasi  yang  direkatkan  dengan  pelat  baja  untuk  menambah kekakuan vertikal dengan ketebalan dan jumlah lapisan yang berbeda. Hasil pengujian eksperimen yang dilakukan  pada  disajikan  untuk  menyelidiki  kinerja  isolator.  Oleh  sebab  itu, base  isolation ini  akan menjadi solusi yang layak untuk digunakan sebagai isolasi dasar yang ekonomis dan berkelanjutan untuk perlindungan gempa pada bangunan bertingkat rendah.

## 2. KAJIAN PUSTAKA

## 2.1 Base Isolation
Base Isolation adalah pendekatan desain inovatif yang bertujuan terutama mengisolasi suatu struktur dari tanah pendukungnya, umumnya dalam arah horizontal, untuk mengurangi transmisi gerakan gempa ke  struktur.  Sistem  isolasi  seismik  telah  membuktikan  efisiensinya  dalam  melindungi  bangunan  dari gempa bumi dalam beberapa dekade terakhir ini (Almusbahi dan Gungor, 2019) Ciri umum base isolation adalah  rasio  besar  antara  kekakuan  vertikal  relatif  terhadap  kekakuan  horizontal.  Kekakuan  diperoleh dengan menggunakan pelat, yang biasanya menggunakan pelat baja tipis sebagai tulangan. Tulangan baja mencegah  penonjolan  lateral  pada  karet  namun  tetap  memungkinkan  karet  bergerak  bebas  secara horizontal.  Kekakuan  vertikal  bisa  seratus  kali  lipat  kekakuan  horizontal.  Penggunaan  tulangan  baja membuat  isolator  stabil  terhadap  beban  vertikal.  Karena  bangunan  kaku  sempurna,  maka  struktur  dan
tanah bergerak dengan jumlah yang sama, maka perpindahan dan periode struktur akan sama dengan nol karena  percepatan  yang  ditimbulkan  pada  bangunan  sama  dengan  percepatan  tanah.  Jika  bangunan mempunyai  fleksibilitas  sempurna,  maka  percepatan  yang  ditimbulkan  oleh  struktur  adalah  nol  dan perpindahan  relatif  antara  struktur  dan  tanah  sama  dengan  perpindahan  tanah.  Strukturnya  tidak  akan bergerak tetapi tanahnya yang akan bergerak.
Faktanya,  tidak  ada  struktur  yang  benar-benar  kaku  dan  fleksibel  sempurna.  Keadaan  sebenarnya dari struktur tersebut berada di antara dua kondisi ekstrim tersebut. Periode struktur antara nol (kaku) dan tak terhingga (fleksibel), percepatan maksimum dan perpindahan relatif terhadap tanah merupakan fungsi dari  gempa.  Fleksibilitas  struktur  akan  meningkatkan  periode  dan  perpindahan  bangunan  secara signifikan  sehingga  mengurangi  geser  dasar  (Gambar  1).  Perpindahan  relatif  umumnya  tidak  melebihi perpindahan  puncak  tanah,  yaitu  perpindahan  periode  terbatas.  Pengecualian  dalam  hal  ini,  khususnya pada tanah lunak (seperti terlihat pada Gambar 1) dan lokasi yang dekat dengan sesar yang menimbulkan gempa (Lesmana, 2018).
Gambar 1. Efek dari isolasi seismik (Lesmana, 2018)

## 2.2 Beban Tekan Aksial
Untuk  mengukur  perkiraan  nilai  kekakuan  vertikal  dan  kekakuan  lentur,  teori  elastis  linier  adalah solusi yang paling umum untuk menyelesaikan masalah ini. Ada dua asumsi yang menggambarkan kasus ini berdasarkan teori kinematik terkait deformasi dan keadaan tegangan, sebagai berikut:
(i). titik-titik pada garis vertikal sebelum deformasi terletak pada parabola setelah pembebanan.
(ii). bidang horizontal tetap horizontal.
Kekakuan vertikal penting untuk menentukan total beban vertikal dari bangunan yang dapat ditahan oleh  sampel  sebelum  dan  selama  kejadian  gempa  (Sow  dkk.,  2020).  Kekakuan  efektif  vertikal  sampel yang diperlukan berdasarkan persamaan di bawah ini,
= (1)
Di  mana,  Kv  :  kekakuan  vertical,    Ec  :  kuat  tekan  modulus,  A  :  luas  area,  dan  tr  :  total  tebal  dari bantalan ban.

## 3. METODE PENELITIAN
3.1. Tahapan Penelitian
Metode penelitian ini meliputi beberapa tahapan berikut ini:
1. Persiapan benda uji
Studi literatur dilakukan saat awal persiapan benda uji. Selanjutnya Persiapan dan pengadaan bahan benda uji base isolation . Sifat karet dan ban daur ulang diklasifikasikan sebagai bahan hiper-elastis.
2. Uji Eksperimen Base Isolation
Tiga  buah  benda  uji base  isolation akan  diuji  kuat  tekan  dan  beban  dinamis  pada  semua permukaannya  ditunjukkan  pada  Tabel  1.  Ban  bekas  dipotong  dan  dibagi  menjadi  potongan-potongan kecil  bantalan  ban  dengan  dimensi  penampang  300  mm  ×  210  mm  dengan  ketebalan  10  mm.  Masing-
masing benda uji akan dibuat 3 sampel. Geometri base isolation ditunjukkan pada Gambar 2 (a) dan (b). Lembaran ban karet disambung satu sama lain melalui proses kompresi, dengan lapisan karet dan lapisan pelat  baja  setebal  3  mm.  Untuk  merakit  isolator  dengan  rangka  baja  menggunakan  lem  epoxy.  Bagan penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Tabel 1. Jumlah Benda Uji Benda Uji Dimensi (mm) Jumlah Lapisan BS-1 300 mm x 210 mm x 80 mm 4 BS-2 300 mm x 210 mm x 90 mm 5 BS-3 300 mm x 210 mm x 100 mm 6
Gambar 2. Gambar Benda Uji (mm)

## 3.2. Proses Pembuatan Benda Uji
Ban  bekas  yang  dilapisi  dengan  plat  baja  merupakan  bahan  baku  yang  digunakan  untuk  membuat BS-1,  BS-2,  dan  BS-3 .  Untuk  mendapatkan  bentuk  persegi  panjang,  bagian  tapak  ban  yang  dipotong kecil-kecil.  Spesimen  disiapkan  dengan  dimensi  300mm  x  210mm  berbentuk  persegi  panjang. Ketebalannya  masing-masing  lapisan  bantalan  ban  kurang  lebih  10mm.  Adapun  tahapan  pembuatan benda uji dapat dilihat ada Gambar 4.
a. Tapak  ban  dan  dipotong  kecil-kecil  sesuai  ukuran  yang  dibutuhkan.  Hanya  tapak  ban  yang digunakan.
b. Potongan bantalan ban kemudian dibersihkan dengan kertas amplas untuk menghilangkan kotoran.
c. Permukaan yang rata dan halus perlu dihasilkan sebelum perekat diaplikasikan.
d. Bantalan ban dan plat baja kemudian ditumpuk satu sama lain untuk menghasilkan 3 (tiga) benda uji.
Gambar 3. Flowchart Penelitian
Pemotongan Plat Baja                                                              Pemotongan Ban
Penyusunan dan Pengukuran Plat Baja dan Ban Bekas   Pemberian Lubang Pada Ban Bekasdan Plat Baja

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Beban Tekan Aksial
Hasil  pengujian  ini  memberikan  informasi  penting  tentang  kekuatan,  ketahanan,  dan  perilaku kompresi bahan tersebut, yang sangat penting dalam desain struktur dan material. Ada 3 benda uji yang dilakukan dengan mesin Compression Testing Machine dalam penelitian ini, yaitu BS-1, BS-2, dan BS-3. Kuat tekan axial base isolation dilakukan dengan mesin Compression Testing Machine (CTM) yang diuji sampai mengalami kerusakan pada benda uji. Beban aksial diberikan pada benda uji dengan beban sampai beban  ultimit  dengan  maksimal  100  KN.  Hasil  pengujian  BS-1,  BS-2,  dan  BS-3  dapat  dilihat  pada Gambar  5,  Gambar  6,  dan  Gambar  7.  Pengujian  dihentikan  saat  terdengar  adanya  retakan  antara  ikatan plat baja dan ban bekas saat dilakukan pengujian.
Gambar 5. Hasil Uji BS-1
Gambar 6. Hasil Uji BS-2
Gambar 7. Hasil Uji BS-3
Benda  uji  BS-1  dengan  4  lapisan  ban  bekas  dan  3  lapisan  plat  baja.  Setiap  plat  baja  memiliki ketebalan 3 mm. Dimensi benda uji satu sebelum ditekan adalah tebal 80 mm, lebar 210 mm, dan panjang 300  mm.  Setelah  ditekan  dengan  Compression  Testing  Machine,  benda  uji  tersebut  mengalami penyusutan tebal dari 80 mm menjadi 70 mm dengan kekuatan tekanan mencapai 76 MPa.
Benda  Uji  BS-2  dengan  5  lapisan  ban  bekas  dan  3  lapisan  plat  baja,  di  mana  setiap  plat  memiliki ketebalan 3 mm. Dimensi benda uji dua sebelum ditekan adalah tebal 90 mm, lebar 210 mm, dan panjang 300  mm.  Setelah  ditekan  menggunakan  compression  Testing  Machine,  benda  uji  tersebut  mengalami penyusutan tebal dari 90 mm menjadi 80 mm, dengan kekuatan tekanan mencapai 81,5 MPa.
Benda  Uji  BS-3  dengan  6  lapisan  ban  bekas  dan  3  lapisan  plat  baja,  setiap  plat  tebalnya  3  mm. Dimensi  benda  uji  dua  sebelum  ditekan  adalah  tebal  100  mm,  lebar  210  mm,  dan  panjang  300  mm. Setelah  ditekan  menggunakan  compression  Testing  Machine,  benda  uji  tersebut  mengalami  penyusutan tebal dari 100 mm menjadi 90 mm, dengan kekuatan tekanan mencapai 85,5 MPa. Berikut Tabel 2. Hasil Uji Tekan base isolation .
Tabel 2. Hasil Uji Tekan Base Isolation Benda Uji Dimensi (mm) Jumlah Lapisan Strength (MPa) BS-1 300 x 210 x 80 4 76 BS-2 300 x 210 x 90 5 81,5 BS-3 300 x 210 x 100 6 85,5
Hasil  uji  kuat  tekan  axial  ketiga  sampel  base  isolation,  yaitu  BS-1,  BS-2,  dan  BS-3,  menunjukkan bahwa masing-masing benda uji memiliki selisih rata-rata sekitar 4,75%. Dari kuat tekan aksial  benda uji menunjukkan nilai rata-rata ketiga sampel yaitu 81 MPa.

## 4.2. Perbandingan Benda Uji Base Isolation
Hasil  perbandingan  ketiga  benda  uji  base  isolation  menunjukkan  bahwa  nilai  kuat  tekan  benda  uji base  isolation semakin  tinggi  saat  jumlah  lapisan  isolator  bertambah  dan  dimensi  semakin  tinggi. Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  jumlah  lapisan  dan  tinggi  dari  isolator  sangat  mempengaruhi kenaikan  uji  kuat  tekan  yang  dihasilkan.  Selain  itu,  jenis  ikatan  yang  dipilih  pada  antar  lapisan  juga sangat  mempengaruhi  kuat  tekan.  Memperlihatkan  bahwa  BS-3  memiliki  kuat  tekan  yang  lebih  besar daripada BS-1 dan BS-2. Oleh sebab itu, kekuatan dari base isolator ini nantinya dapat digunakan untuk disesuaikan  dengan  kebutuhan  besar-kecilnya  ukuran  beban  yang  dimiliki  oleh  rumah  bertingkat.  Hasil perbandingan ketiga benda uji base isolation diperlihatkan pada Gambar 8.
Gambar 8. Grafik Hasil Perbandingan Kuat Tekan Base Isolation 76 81.5 85.5 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 BS-1 BS-2 BS-3
Kuat Tekan (kN)

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Hasil yang diperoleh dari BS-1, BS-2, dan BS-3 ini dari hasil uji kuat tekan yaitu 76 MPa, 81.5 MPa, dan  85.5  MPa.  Hal  tersebut  menunjukkan  bahwa  penambahan  tebal  lapisan  ban  secara  efektif meningkatkan  kekuatan  tekan  base  isolation  rata-rata  sebesar  5.68%  pada  setiap  benda  uji.  BS-3 menghasilkan  kuat  tekan  yang  paling  besar  yaitu  85.5  MPa.  Oleh  sebab  itu,  dengan  penggunaan base isolation dari  limbah  ban  bekas  ini  dapat  mengurangi  limbah  ban  bekas  terhadap  lingkungan  dengan biaya material yang lebih murah dan dapat dengan mudah di temui.

## Ucapan Terima Kasih
Terima  kasih  penulis  ucapkan  kepada  BIMA  Kementerian  Pendidikan,  Kebudayaan,  dan  Ristek  Dikti yang telah mendanai penulis melalui Penelitian Dosen Pemula (PDP) pada penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Almusbahi,  S.,  Gungor,  A.  2019.  A  composite  Building  isolation  System  for  Earthquake  Protection.
Engineering Science and Technology . 22, 399-404.
Kumar, M., Madhekar, S.N., Vairagade, H., 2019. Low-cost base isolators from scrap tire rubber pads.
In All India Institution of Engineers Seminar on Waste to Wealth, Raipur .
Lesmana,  P.  2018. Development  Of  Low-Cost  Base  Isolation  System  for  Residential  Housing  In  High Seismic Zones . Dissertation. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia.
Losanno, D., Calabrese, A., Madera-Sierra, I.E., Spizzuoco, M., Marulanda, J., Thomson, P. Serino, G. 2022.  Recycled  versus  natural-rubber  fiber-reinforced  bearings  for  base  isolation:  review  of  the experimental findings. Journal of Earthquake Engineering . 26(4), 1921-1940.
Munoz,  A.,  Miguel.  A.  D.,  Roy  Reyna.  2019.  Applicability  Study  of  a  Low-Cost  Seismic  Isolator Prototype Using Recycled Rubber. Journal TECNIA . 29, 65-73
Raj,  J.C.J.,  Kumar,  M.V.  2022.  Performance  evaluation  of  eco-friendly  scrap  tyre  base  isolation technology  in  distinct  construction  quality  RC  framed  buildings  located  in  seismic  risk  zone. Sustainable Energy Technologies and Assessments . 53, 102511.
Sheikh, H., Engelen R. C. V., Ruparathna, R. 2022. A Review of Base isolation System with Adaptive Characteristics. Structures . 38, 1542-1555.
Sierra,  I.  E.  M.,  Johannio,  M.  C.,  Peter  T.  2020.  Matrix  and  reinforcement  materials  for  low-cost building  isolators:  an  overview  of  results  from  experimental  tests  and  numerical  simulations. Journal of applied research and technology . 17, 44-56
Sow,  W.  J.,  Siow,  Y.  T.,  Anuar,  K.,  Osman,  S.  A.  2016.  Effect  of  recycle  tire  isolator  as  earthquake resistance  system  for  low  rise  buildings  in  Malaysia. Journal  of  Engineering  Science  and Technology . 11(8), 1207-1220.
Van  Engelen,  N.  C.  2019.  Fiber-reinforced  Elastomeric  Isolators:  A  Review. Soil  Dynamic  and Earthquake Engineering . 125.
Wang, M., Zhang, G. 2023. A low-cost isolator of scrap tire pads in rural construction: Evaluation of the mechanical  properties  and  numerical  assessment  of  the  response  control  effects. Journal  of Building Engineering . 67, 105996.