Jurnal Konstruksia | Volume 12 Nomer 2 | [Andina – Reza_Juli] 2021

## KINERJA STRUKTUR BANGUNAN CANDI SIWA MENGGUNAKAN METODE ANALISIS RESPONSE SPECTRUM DAN TIME HISTORY
Andina Prima Putri 1 dan Reza Ranjani Yazid 2
1 Prodi Teknik Sipil, Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Kalimantan Email: andina@lecturer.itk.ac.id
2 Prodi Teknik Sipil, Jurusan Teknik Sipil dan Perencanaan, Institut Teknologi Kalimantan Email : rezarenzid@gmail.com

## ABSTRAK
Candi  Siwa  merupakan  salah  satu  candi  yang  terdapat  di  kompleks  Candi  Prambanan  yang terletak di perbatasan Yogyakarta dan Jawa Tengah. Candi Siwa mengalami kerusakan akibat gempa  pada  tahun  2006,  setelahnya  dilakukan  kegiatan  rehabilitasi  pada  Candi  Siwa  berupa perkuatan  kolom,  balok  dan  pelat  beton  bertulang.  Adanya  perkuatan  yang  diberikan  pada Candi Siwa, maka perlu diketahui bagaimana kekuatan struktur tersebut apabila diberi beban gempa. Pada penelitian ini menggunakan analisis response spectrum dan analisis time history . Pembebanan yang diberikan dalam analisis mengacu pada SNI 1726:2019 dan SNI 1727:2013. Berdasarkan  hasil  analisis  menggunakan  program  bantu,  didapatkan  nilai base  shear adalah 38213,296  ton. Displacement arah  X  terbesar  terjadi  pada  Undak  IV  sebesar  39,54  mm  dan displacement terbesar arah Y terjadi pada Undak IV sebesar 25,6 mm. Nilai drift maksimum yang terjadi pada Candi Siwa, pada arah X sebesar 0,00459 m pada Kaki I, sedangkan pada arah Y sebesar  0,00551  m  terjadi  pada  Kaki  I.  Untuk  level  kinerja  struktur  Candi  Siwa  berdasarkan nilai drift ratio pada arah X dan arah Y masing-masing bernilai 0,0011 m dan 0,0007 m, nilai tersebut masuk ke dalam kategori Immediate Occupancy , yaitu kinerja yang umum digunakan dengan tingkat kerusakan yang sangat minim, risiko korban jiwa manusia yang sangat kecil, dan bangunan diharapkan mampu digunakan kembali.
Kata Kunci : drift, gempa, time history

## ABSTRACT
Siwa Temple is one of the temples in the Prambanan Temple complex which is located between Yogyakarta and Central Java. Siwa Temple was damaged by the earthquake in 2006, rehabilitation activities were carried out such as reinforced columns, beams and concrete plates. The existence of reinforcement given to the Siwa Temple it is necessary to know how the strength of the structure when given an earthquake load. In this study using response spectrum analysis and time history analysis. The loads given in the analysis refers to SNI 1726:2019 and SNI 1727:2013. Based on the analysis  results,  the  base  shear  value  is  38213.296  tons.  The  biggest  X  direction  displacement occurred at Undak IV by 39.54 mm and the largest displacement of Y direction occurred at Undak IV  by  25.6  mm.  The  maximum  drift  value  that  occurs  in  the  Siwa  Temple,  in  the  X  direction  of 0.00459 m at Foot I, while at the Y direction of 0.00551 m occurs at Foot I. Performance level of the Siwa Temple based on the value of the drift ratio in the X direction and Y direction respectively worth  0.0011  m  and  0.0007  m,  the  value  is  included  in  the  category  of  Immediate  Occupancy, where this category is the criteria most widely used with very limited damage, the risk of fatalities due to structural failure is negligible, and the structure expected to be operated again.
Keywords: drift, earthquake, time history

## 1. PENDAHULUAN
Bencana gempa bumi yang terjadi di Daerah Istimewa  Yogyakarta  pada  tanggal  27  Mei 2006 merupakan gempa bumi tektonik yang memiliki kekuatan 5,9 skala Richter. Gempa bumi tersebut menyebabkan banyak gedung dan bangunan mengalami kerusakan bahkan ada beberapa bangunan yang roboh. Kerusakan  bangunan  yang  terjadi  akibat tidak mampunya bangunan dalam menahan gaya gempa yang ada. Salah satu bangunan yang  mengalami  kerusakan  adalah  Candi Prambanan.
Kerusakan  yang  dialami  Candi  Prambanan akibat  gempa  pada  tahun  2006  adalah kerusakan struktural dan kerusakan material  dengan  kondisi  yang  kerusakan yang bermacam-macam. Kerusakan struktural  yang  terjadi  seperti  deformasi arah  vertikal  dan  horizontal,  miring  dan runtuh. Sedangkan kerusakan material yang terjadi  berupa  pecah,  retak,  patah  dan mengelupas. Adanya macam-macam kerusakan  ini  disebabkan  oleh  perilaku goncangan  gempa  dan  teknik  pemugaran yang dilakukan pada zaman dahulu.
Penelitian  dilakukan  oleh  para  ahli  dari tahun  2006  hingga  tahun  2011  yang kemudian berlanjut pada kegiatan rehabilitasi  pada  tahun  2012  hingga  tahun 2019.  Rehabilitasi  yang  dilakukan  pada Candi  Siwa  meliputi  tambahan  perkuatan pelat,  kolom  dan  balok  beton  bertulang. Rehabilitasi dilakukan pada sebagian tubuh I, tubuh II, atap I, atap II, atap III, atap IV dan kemuncak. (Setyastuti, 2012).
Berdasarkan adanya pertambahan perkuatan yang diberikan pada Candi Siwa, maka  perlu  diketahui  bagaimana  pengaruh perkuatan  tersebut  terhadap  kekuatan struktur  dari  Candi  Siwa  apabila  diberi beban gempa. Secara umum analisis gempa dibagi  menjadi  dua  yaitu  analisis  gempa statik  ekivalen  dan  dinamik.  Menurut  SNI 1726:2019,  pengaruh  gempa  rencana  pada struktur  dengan  ketinggian  lebih  dari  10 tingkat atau 40 m harus ditinjau berdasarkan  pada  analisis  dinamik  yang terdiri    terdiri  dari  analisis  spektrum
respons dan analisis dinamik riwayat waktu ( time history ).
Menurut Suntoko (2019), respons spektrum adalah  salah  satu  dari  analisis  dinamik dimana  suatu  pemodelan  dari  struktur diberikan spektrum respons gempa rencana.
Analisis  riwayat  waktu  adalah  analisis dinamis  dimana  pada  model  struktur diberikan  suatu  catatan  rekaman  gempa. Dalam  analisis  ini,  level  kinerja  yang  ingin diketahui adalah level kinerja yang ditinjau berdasarkan nilai drift ratio.
Menurut  ATC-40,  drift  ratio  merupakan perbandingan antara nilai defleksi maksimum  terhadap  tinggi  bangunan  yang ditinjau.  Level  performa  struktur  dibagi menjadi sebagai berikut:
1. Immediate Occupancy ( IO ) yaitu kinerja yang  umum  digunakan  dengan  tingkat kerusakan  yang  sangat  minim,  risiko korban jiwa manusia yang sangat kecil, dan  bangunan  diharapkan  mampu digunakan kembali.
2. Damage  Control ( DC )  yaitu  kinerja dengan  tingkat  kerusakan  di  antara level Immediate  Occupancy sampai Life Safety.
3. Life  Safety ( LS )  yaitu  kinerja  dengan tingkat  kerusakan  signifikan  pada bangunan  telah  terjadi,  tetapi  belum mencapai keruntuhan.
4. Structural  Stability ( SS )  yaitu  kinerja dengan sistem struktur bangunan yang mengalami  keruntuhan  sebagian  atau total.
Rentang level kinerja tersebut dapat dilihat pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Batasan Drift Ratio Menurut ATC-40
Parameter IO DC LS SS Maximum Drift Ratio 0,01 0,01 – 0,02 0,02  0,33

## Sumber: ATC-40 (1997)
Berdasarkan  hal  tersebut,  penulis  akan melakukan analisis gempa dinamik (respon
spektrum  dan  riwayat  waktu)  pada  Candi Siwa  setelah  adanya  perkuatan  pasca rehabilitasi  dengan  menggunakan  program bantu,  dimana  analisis  ini  akan  meninjau beberapa  parameter  hasil  analisis  seperti base  shear,  displacement,  drift serta  untuk mengetahui  level  kinerja  struktur  pada Candi  Siwa  yang  ditinjau  berdasarkan  nilai drift ratio .

## 2. METODE
Data  yang  digunakan  merupakan  data struktur  candi    yang  berupa  data  dimensi yang diperoleh dari BP3 – Unit Kerja Candi Prambanan  oleh  penelitian  dari  Tim Penyusunan Detail  Engineering  Design (DED),  dan  data  material  yang  mengacu pada  data  Candi  Garuda  serta  penelitian- penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Data  ukuran  dimensi  dan  data  material Candi  Siwa  ditunjukkan  pada  Tabel  2  dan Tabel 3 berikut.
Tabel 2. Dimensi Bangunan Candi Siwa
No. Bagian Candi Tinggi (cm) Dimensi (cm) 1 Fondasi 650 3393 × 3400 2 Kaki a. Kaki I 358 2083 × 334 b. Kaki II 383 1068 × 356 3 Tubuh a. Tubuh I 657,5 765 × 357 b. Tubuh II 597,5 635 × 357 4 Atap a. Undak I 432,5 690 × 357 b. Undak II 470 385 × 350 c. Undak III 490 210 × 341 d. Undak IV 270 100 × 332 e. Puncak 1020 115 × 120 5 Bilik a. Bilik Utama 835 682 × 682 b. Bilik Selatan 432 284 × 282
No. Bagian Candi Tinggi (cm) Dimensi (cm) c. Bilik Barat 438 285 × 280 d. Bilik Utara 426 285 × 280 6 Sungkup bilik a. Bilik Utama 820 682 × 682 b. Bilik Selatan 268 284 × 282 c. Bilik Barat 269 285 × 280 d. Bilik Utara 426 285 × 280
Sumber: Kegiatan  Studi  Teknis  Pelestarian  Candi  Siwa,
Kompleks Candi Prambanan (2012)

## Tabel 3. Spesifikasi Material
Materi al Berat Jenis (kg/m 3 ) Kuat Teka n (MPa ) Modulus Elastisit as (MPa) Poisso n Ratio Andesit 2500 13 6000 0,3 Tuff 1601 3,6 1345 0,29 Beton 2330 22 19000 0,2 Beton Pengisi 2330 22 19000 0,15
Sumber: Kegiatan  Studi  Teknis  Pelestarian  Candi  Siwa, Kompleks Candi Prambanan (2012)

## Pemodelan struktur
Pemodelan  struktur  pada  analisis  kali  ini, struktur  dibuat  lebih  sederhana  karena keterbatasan  kemampuan  program  bantu. Pemodelan geometri struktur 3D dilakukan sesuai dengan dimensi yang telah diperoleh sebelumnya.  Berikut  pemodelan  elemen Candi Siwa pada program bantu:
a. Elemen solid
Elemen  solid  terdiri  dari  batuan  candi  dan beton  pengisi  pada  Candi  Siwa  yang dimodelkan  dalam  pada  program  bantu seperti Gambar 1 berikut.

## Jurnal Konstruksia | Volume 12 Nomer 2 | [Andina – Reza_Juli] 2021
Gambar 1. Pemodelan Elemen Solid
b. Elemen frame dan area
Struktur beton dan terdiri dari balok 20 × 20 cm, balok 30 × 30 cm dan kolom diameter 40 cm.  struktur  beton  dimodelkan  sebagai elemen frame pada program bantu. Pemodelan  elemen  Candi  Siwa  pada program bantu dapat dilihat pada Gambar 2, Gambar 3, dan Gambar 4 berikut.
Gambar 2. Perkuatan Balok 200 x 200 mm pada Undak I
Gambar 3. Perkuatan Balok 300 x 300 mm pada Tubuh I
Gambar 4. Perkuatan pada Bagian Kemuncak
Struktur perkuatan berupa pelat beton yang terletak di bagian pintu masing-masing bilik dimodelkan sebagai elemen area . Bilik-bilik terletak  pada  bagian  tubuh  I  candi  seperti pada Gambar 5 berikut:
Gambar 5. Perkuatan Pelat pada Bagian Pintu Bilik

## c. Springs
Pada  dasar  fondasi  candi  yang  langsung berhubungan  dengan  tanah,  dimodelkan tumpuan berupa spring dengan nilai stifness sesuai  hasil  uji  sondir  yang  pernah dilakukan sebelumnya oleh Japan Center for International  Cooperation dengan  nilai allowable bearing capacity per unit area , q ld = 39000 kN/m 2 .

## Pembebanan
Pembebanan  yang  diberikan  pada  model struktur adalah sebagai berikut:
a. Beban Hidup
Menurut  SNI  1727:2013,  penggunaan  dari bangunan yang dianalisis akan berpengaruh pada  beban  hidup  yang  diberikan.  Dalam penelitian  ini,  bangunan  yang  dianalisis
berfungsi  sebagai  tempat  rekreasi,  maka beban hidup yang diberikan adalah sebesar 4,79 KN/m 2 .
b. Beban Gempa
Beban  gempa  yang  digunakan  adalah response spectrum berdasarkan SNI 1729:2019  dan time  history dengan  data accelerogram dari  gempa  Bengkulu  yang terjadi pada 12 September 2007.
Berikut langkah-langkah melakukan analisis spektrum respons:
1. Menentukan Nilai S s dan S 1
2. Menentukan Nilai F a dan F v 3. Perhitungan Nilai S MS dan S M1
4. Perhitungan S DS dan S D1 5. Perhitungan T S , T 0 , dan S a 6. Membuat grafik spektrum respons Hasil  grafik  respon  spektrum  dimasukkan kedalam pemodelan struktur dengan mendefinisikan  fungsi  respon  spektrum pada kotak dialog Respon Spektrum Function Definition .  Pendefinisian  dilakukan  dengan memasukkan waktu getar alami struktur (T) dan acceleration (S a ).
Berdasarkan  parameter-parameter  yang ada  pada  SNI  1729:2019  untuk response spectrum wilayah  Yogyakarta  adalah  pada Gambar 6 berikut:
Gambar 6. Grafik Spektrum Respons Yogyakarta
Analisis time  history dilakukan  dengan penjelasan tahapan yaitu:
1. Memplotkan data
accelerogram
menjadi grafik percepatan tanah untuk masing-masing arah dari tiap stasiun. 2. Mengkonversi data accelerogram menjadi data pseudo-acceleration. Konversi  data  menggunakan  aplikasi Seismosignal.  Data  yang  telah  di konversi  diplotkan  menjadi  grafik pseudo-acceleration.
3. Merata-ratakan data pseudo- acceleration dari masing-masing
stasiun untuk arah x dan arah y.
4. Menskalakan  data pseudo-acceleration terhadap response spectrum acuan pada rentang 0,8T hingga 1,2T menggunakan faktor skala.
5. Membuat  grafik  dari  data pseudo- acceeration yang  telah  diskalakan terhadap respons  spectrum acuan  dan dicek percepatannya pada rentang 0,8T hingga  1,2T  tidak  lebih  kecil  terhadap grafik response spectrum .
6. Menskalakan data accelerogram dengan menggunakan  faktor  skala  yang  sama seperti menskalakan pseudo-
acceleration .
7. Input data accelerogram terskala untuk masing-masing  arah  pada  program bantu
8. Analisis time  history dimulai  dengan running pemodelan yang telah dilakukan pada program bantu.
9. Menganalisis  perilaku  struktur  hasil analisis  linier  riwayat  waktu  berupa displacement, drift dan base shear.
Grafik pseudo-acceleration yang telah diskalakan terhadap response spectrum pada Gambar 7 berikut:
0.0 0.5 1.0 1.5 0 2 4 6 8 S a ( g) T (detik) Respons Spektrum Yogyakarta -3 2 7 12 0.00 2.00
4.00 P e rc e p a ta n , S a ( g) Periode (detik) Scaled X Scaled Y Unscaled X Unscaled Y RSP Yogya

## Jurnal Konstruksia | Volume 12 Nomer 2 | [Andina – Reza_Juli] 2021
Grafik
pseudo-acceleration tersebut dikonversikan  menjadi  data  accelerogram dan  didapatlah  beban time  history untuk arah  x  pada  Gambar  8  dan  arah  y  pada gambar 9 berikut.
Gambar 8. Grafik Accelerogram Terskala
Arah X Gambar 9. Grafik Accelerogram Terskala

## Arah Y

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  analisis  yang  menjadi  pembahasan pada analisis time history adalah gaya geser dasar  ( base shear), displacement,  drift dan level kinerja berdasarkan drift ratio. Berikut merupakan  hasil  dari  analisis time  history pada program bantu:
a. Base shear
Berdasarkan  hasil  analisis  pada  program bantu  didapatkan  nilai  base  shear  seperti pada Tabel 4 berikut.
Tabel 4. Nilai Base Shear Maksimum
Keterangan V t (ton) Base Shear 38213,296
Menurut  SNI  1726:2019  pasal  7.9.1.4.1, tidak lebih kecil dibanding 100% base shear yang  didapat  dari  cara  statik  ekivalen. Apabila base shear yang didapat lebih kecil, maka  harus  dikalikan  dengan  faktor  skala persamaan.  Hasil  perhitungan  kontrol terhadap base shear dapat dilihat pada Tabel 5 berikut.
Tabel 5. Kontrol Terhadap Base Shear
Base Shear (kN) Keterangan V t V 38213,296 33727,375 V t > V
b. Displacement
Dalam analisis ini, akan diambil displacement maksimum  untuk  dilihat bagaimana  perilaku  struktur  ditinjau  dari displacement yang diolah menjadi nilai drift. Displacement maksimum  yang  didapatkan dari  analisis time  history pada  program bantu dapat dilihat pada Tabel 6 berikut:
Tabel 6. Hasil Displacement Maksimum Lantai Ux (mm) Uy (mm) Kemuncak 39,07 25,36 Undak 4 39,54 25,6 Undak 3 39,06 25,36 Undak 2 38,77 25,22 Undak 1 38,53 25,08 Tubuh 2 38,52 25,09 Tubuh 1 38,51 25,06 Kaki 2 36,04 23,85 Kaki 1 32,77 22,23 Pondasi 29,33 26,36
Berdasarkan  hasil  diatas,  dapat  dilihat bahwa displacement arah  x  terkecil  terjadi pada pondasi dikarenakan dalam analisis ini pondasi  dimodelkan  sebagai  elemen solid dengan  tumpuan springs maka  pondasi dapat mengalami displacement , yaitu sebesar  29,33  mm.  Sedangkan,  untuk
-3 -2 -1 0 1 2 0 50 100 P e rc e p a ta n ( g) Periode (detik) -3 -2 -1 0 1 2 3 0 50 100 P e rc e p a ta n ( g) Periode (detik)
Jurnal Konstruksia | Volume 12 Nomer 2 | [Andina – Reza_Juli] 2021
displacement arah  x  terbesar  terjadi  pada Undak  IV  sebesar  39,54  mm. Displacement arah  y  terkecil  terjadi  pada  Kaki  I  sebesar 22,23 mm. Sedangkan displacement maksimum  arah  y  terjadi  pada  Undak  IV sebesar 25,6 mm.
c. Drift Hasil
drift dihitung menggunakan persamaan pada SNI 1726:2019 Pasal 7.8.6 dengan  batas  simpangan  antar  tingkat  izin yang mengacu pada persamaan Pasal 7.12.1, maka diperoleh hasil simpangan antar lantai pada Tabel 7 berikut.
Tabel 7. Rekapitulasi Perhitungan Nilai Drift
Tingkat
∆ x (m) ∆ y (m) ∆ a (m) Ket. Kemunca k 0,0006 3 0,0003 2 0,10 2 Aman Undak 4 0,0006 4 0,0003 2 0,02 7 Aman Undak 3 0,0003 9 0,0001 9 0,04 9 Aman Undak 2 0,0003 2 0,0001 9 0,04 7 Aman Undak 1 0,0000 1 0,0000 1 0,04 3 Aman Tubuh 2 0,0000 1 0,0000 4 0,06 0 Aman Tubuh 1 0,0032 9 0,0016 1 0,06 6 Aman Kaki 2 0,0043 6 0,0021 6 0,03 8 Aman Kaki 1 0,0045 9 0,0055 1 0,03 6 Aman
Berdasarkan  hasil  diatas,  simpangan  antar tingkat yang maksimum arah x terjadi pada Kaki  I  sebesar  0,00459  m  dan  simpangan antar tingkat yang maksimum arah y terjadi pada  Kaki  1  sebesar  0,00551  m  dengan simpangan  yang  diizinkan  senilai  0,036  m. Simpangan  antar  tingkat  pada  arah  x  dan arah  y  yang  terjadi  di  semua  tingkat  masih masuk dalam yang disyaratkan SNI 1726:2019  sehingga  struktur  Candi  Siwa dapat dikatakan aman.
d. Level Kinerja Struktur
Untuk  menentukan  level  kinerja  struktur mengacu  pada  ATC-40  dihitung  dari maximum  total  drift .  Berdasarkan  Tabel  1, hasil  level  kinerja  struktur  dapat  dilihat pada Tabel 8 berikut.
Tabel 8. Level Kinerja Struktur
Load Case D t (mm) Maximum Total Drift Level Kinerja Aceh X 39,54 0,0011 IO Aceh Y 25,6 0,0007 IO
Berdasarkan tabel di atas diperoleh kinerja struktur Immediate  Occupancy ( IO )  yaitu kinerja  yang  umum  digunakan  dengan tingkat kerusakan yang sangat minim, risiko korban jiwa manusia yang sangat kecil, dan bangunan  diharapkan  mampu  digunakan kembali.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  yang  telah  dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Nilai base shear yang didapat dari hasil analisis  metode time  history adalah 38213,296 ton. Nilai base shear metode statik  ekivalen  sebesar  33727,375  ton. Jadi,  nilai base  shear dari  hasil  analisis metode time  history lebih  besar dibanding nilai base shear metode statik ekivalen  sudah  sesuai  dengan  yang disyaratkan pada SNI Pasal 7.9.1.4.1.
2. Displacement arah  X  terbesar  terjadi pada  Undak  IV  sebesar  39,54  mm  dan displacement terbesar  arah  Y  terjadi pada Undak IV sebesar 25,6 mm.
3. Nilai drift maksimum yang terjadi pada Candi  Siwa,  pada  arah  X  sebesar 0,00459 m pada Kaki I, sedangkan pada arah Y  sebesar  0,00551 m  terjadi  pada Kaki I.
4. Berdasarkan hasil analisis, level kinerja struktur  Candi  Siwa  berdasarkan  nilai drift ratio pada arah X dan arah Y masuk ke dalam kategori Immediate Occupancy .  Artinya,  struktur  bangunan
Jurnal Konstruksia | Volume 12 Nomer 2 | [Andina – Reza_Juli] 2021
aman,  bangunan  tidak  mengalami kerusakan berarti dan bangunan dapat segera difungsikan/beroperasi kembali.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] ATC-40.  (1997).  Seismic  Evaluation and  Retrofit  of  Concrete  Building.
Applied Technology Council. California.
[2] BP3  Yogyakarta.  (2009).  Membangun Kembali Prambanan. Yogyakarta.
[3] SNI  1726:2019.  (2019).  Tata  Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk
Struktur  Bangunan  Gedung  dan  Non Gedung SNI 1726:2019. Badan Standarisasi Nasional. Jakarta.
[4] SNI 1727:2013. (2013). Beban Minimum Untuk Perancangan Bangunan  Gedung  dan  Struktur  Lain SNI  1727:2013.  Badan  Standarisasi
Nasional.  Jakarta.
[5] Setyastuti,  A.,  (2012).  Studi  Teknis Pelestarian  Candi  Siwa.  Kompleks Candi Prambanan. Yogyakarta.
[6] Suntoko, H., (2019). Analisis Spektrum Respon  Desain  Gedung  Reaktor  RDE
Menggunakan SAP2000. Jurnal Pengembangan Energi Nuklir, Volume
21 No.1 2019.
Jurnal Konstruksia | Volume 12 Nomer 2 | [Andina – Reza_Juli] 2021