RESPON PENDOPO JOGLO YOGYAKARTA TERHADAP GETARAN GEMPA BUMI ( Bisatya W. Maer) RESPON PENDOPO JOGLO YOGYAKARTA TERHADAP GETARAN GEMPA BUMI Bisatya W. Maer Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan, Jurusan Arsitektur, Universitas Kristen Petra - Surabaya ABSTRAK Dua buah bangunan Pendopo Joglo di Yogyakarta pada gambar 1A dan 1B mengalami kerusakan berbeda setelah kejadian gempa bumi bulan Mei 2006. Pada Pendopo Joglo 1A sokoguru patah tepat dibawah sunduk-kili dan bangunan runtuh, sedangkan pada pendopo joglo 1Bsokoguru bergeser posisinya pada tumpuan umpak, tapi bangunan tidak runtuh. Perbedaan struktur kedua bangunan terletak pada sistem tumpuannya, yaitu Pendopo Joglo 1A menggunakan tumpuan sendi berupa pen dan lubang di kaki sokogurunya, sedangkan pada pendopo joglo1B sokoguru hanya diletakkan diatas umpak sehingga dapat bergeser apabila digetarkan gempa. Pergeseran ini memberikan sifat meredam getaran gempa yang dapat dipelajari dari teknologi base-isolator. Tulisan ini bukan sebuah penelitian yang didasarkan pada fakta lapangan, tapi berisi analisis tentang perbedaan respon kedua bangunan terhadap getaran gempa akibat adanya perbedaan sifat tumpuan. Analisis dalam tulisan ini didasarkan pada analisis beban gempa statik ekivalen (2) dan dibahas secara kualitatif Kata kunci: gempa, Pendopo Joglo, sistem tumpuan, repon struktur, peredaman. ABSTRACT After May 2006 earthquake the two Pendopo Joglo buildings in Yogyakarta, as displayed in figure 1A and 1B, were showed different failures. In Pendopo Joglo 1A, the sokoguru was broken right under the sunduk kili causing the building to collapse. On the other hand, in Pendopo Joglo 1B case, the sakaguru was slipped but still remained on its position on the umpak so the building did not collapse. The structure differences between the two buildings were the support system used for each building. Pendopo Joglo 1A used pen and hole in the sokoguru base to act as pin joint support, while in Pendopo Joglo 1B, the sokoguru was only placed on the umpak, so it could slip if the earthquake shook it. The slip (as in 1B case) restrained the earthquake vibration as could be learned in base isolator technology. This writing is not a study based on field observation but an analysis about the two buildings different responses to the earthquake vibration which was caused by the different support character. This analysis is based on Static Equivalent Earthquake Load Analysis and is using qualitative method. Keywords: earthquake, Pendopo Joglo, support system, structural responses, damping. Lubang pen pada umpak Pen kayu pada dasar sokoguru Sumber: Foto koleksi pribadi Maria Hidayatun (2006) Gambar 1A. Pendopo joglo pasca gempa dengan tumpuan diangker pada umpak 1
DIMENSI TEKNIK ARSITEKTUR Vol. 36, No. 1, Juli 2008: 1 - 9 Bagian dasar sokoguru tidak terdapat pen kayu Sumber: Foto koleksi pribadi Maria Hidayatun (2006) Gambar 1B. Pendopo joglo pasca gempa dengan tumpuan tanpa angker GEMPA DAN RESPON BANGUNAN struktur tertentu dan benda-benda non struktural yang ada didalam bangunan. Kulit bumi terdiri dari kurang lebih 10 lempeng tektonik yang masing masing lempeng bergerak secara tidakseragam dengan kecepatan 2 - 5 cm per tahun∗. Pertemuan antar lempeng disebut dengan patahan yang terdiri dari material yang lebih lemah lempengnya. Akibat pergerakan dari material lempeng yang tidak seragam dan terjadi terus menerus, maka terkumpullah energi potensial yang makin lama makin besar pada material patahan, tegangan-tegangan sehingga maupun regangan-regangan pada material patahan tersebut yang makin lama makin besar. Apabila tegangan-tegangan dan regangan-regangan tersebut sehingga melampaui meningkat kekuatan batas material patahan, maka terjadilah keruntuhan material patahan tersebut dan terjadi pelepasan sebagian atau seluruh energi potensial yang sudah lama terkekang berbentuk gelombang gempa yang merambat kesemua arah dan meng- hasilkan getaran gempa bumi pada permukaan tanah. Semakin kuat material didaerah patahan, maka semakin lama pengekangan energinya sehingga semakin besar energi gempa yang dilepaskan. Oleh karena itu gempa yang punya waktu ulang sangat panjang dikelompokkan sebagai gempa besar, sedangkan gempa dengan waktu ulang yang pendek sebagai gempa kecil. terjadi pengekangan sangat tinggi Waktu getar (T) dari getaran gempa selalu berubah-ubah secara dinamis, makin lama waktu getar semakin pendek sampai akhirnya getaran gempa berhenti. Perubahan waktu getar akan mengakibatkan respon struktur bangunan juga berubah-ubah mem- bentuk ragam-getar yang berbeda-beda. Ragam getar pertama yaitu gerakan dinamis struktur yang menyerupai gerakan pendulum bolak-balik dengan waktu getar panjang dan mengakibatkan simpangan horisontal terbesar pada puncak struktur (gambar 2a). Pada suatu saat bila waktu getar memendek, ragam getar berubah menjadi ragam getar ke-2, pada ragam getar ini terjadi simpangan horisontal yang besar ditengah dan di puncak struktur (gambar 2b), besarnya simpangan pada ragam getar ke-2 ini lebih kecil dari ragam getar pertama. Pada saat-saat berikutnya waktu getar memendek lagi dan ragam getar berubah ke ragam getar ke-3 dan seterusnya sampai getaran pada bangunan berhenti. Getaran gempa menggeser pondasi bangunan dan getarannya merambat ke-struktur atas meng- akibatkan perilaku dinamis pada struktur bangunan. Respon bangunan terhadap getaran gempa berbeda beda, untuk bangunan tertentu ragam getar pertama dominan, pada bangunan yang lain ragam lebih tinggi yang dominan. Ada dua komponen getaran gempa bumi, yaitu pada arah horisontal dan arah vertikal. Komponen getaran gempa bumi yang dominan terhadap respon bangunan adalah komponen getaran pada arah horisontal, sedangkan komponen getaran gempa vertikal bisa berpengaruh pada komponen-komponen ∗ Bolt,Bruce A. Engineering Seismology Dalam Yousef Bozorgnia & Vitelmo V. Bertero (Eds) Earthquake Engineering, bab 2 Perambatan getaran ke-struktur atas akan meng- akibatkan terjadinya gaya-gaya yang memaksa komponen-komponen struktur bekerja menahan gaya-gaya tersebut melalui tegangan-tegangan di- dalam material komponen-komponen sruktur maupun join-join nya. Gaya-gaya dan momen yang bekerja pada sistem struktur bangunan akan ditahan oleh komponen-komponen maupun sesuai dengan sifat tiap joinnya. Pada join yang kaku akan bekerja gaya normal, gaya geser dan momen lentur, sedangkan pada join sendi bekerja gaya normal dan gaya geser saja. join-join 2
RESPON PENDOPO JOGLO YOGYAKARTA TERHADAP GETARAN GEMPA BUMI ( Bisatya W. Maer) ∆1 ∆2 Simpangan horisontal ∆1 Pada ragam getar pertama lebih besar dari simpangan horizontal ∆2 pada ragam getar kedua dan seterusnya sampai getaran berhenti. Gambar 2a. Ragam getar pertama Gambar 2b. Ragam getar kedua ANALISIS BEBAN GEMPA STATIK EKIVALEN. Beban gempa statik ekivalen adalah beban statik yang dianggap seolah-olah bekerja pada struktur secara aktif, padahal sebenarnya beban tersebut belum ada sebelum digetarkan gempa bumi. (1) menetapkan untuk bangunan yang "beraturan"∗ direkomendasikan penggunaan "analisis beban gempa statik ekivalen", yaitu cara analisis statik 3 demensi (3D) linier pada struktur bangunan yang "beraturan" yang praktis berperilaku sebagai struktur 2 demensi (2D). Karena keteraturannya maka apabila bangunan digetarkan, pada salah satu sumbu utamanya akan dominan gerak translasi ragam getar pertama saja sedangkan ragam getar ke-2 akan dominan dalam gerak translasi pada arah sumbu utama yang lain. Dengan demikian struktur 3D pada bangunan yang "beraturan" akan berperilaku sebagai struktur 2D dalam masing-masing arah sumbu utamanya. Dan karena adanya perbedaan tingkat ragam getar pada kedua arah sumbu maka respon dinamik struktur hanya ditentukan oleh ragam getar pertama dimana bekerja gaya geser dasar gempa terbesar, dan dapat ditampilkan sebagai akibat dari beban gempa statik ekivalen. Apabila bekerjanya beban geser dasar gempa tidak sejajar salah satu sumbu utama, maka perilaku 3D diantisipasi dengan memasukkan beban gempa dasar penuh pada sumbu yang ditinjau dan 30% pada sumbu yang tegak lurus. Bangunan Pendopo Joglo dengan "konfigurasi- nya" yang sederhana dapat dikelompokkan "ber- aturan" seperti ketentuan dalam pasal 4.2.1 SNI 03 - 1762 - 2002. Maka untuk pembahsan selanjutnya dilakukan analisis respon bangunan berdasarkan analisis beban statik ekivalen dengan meninjau struktur secara 2D pada satu arah sumbu utama. SNI 03-1762-2002 ∗ Menurut pasal 4.2.1 SNI 03 - 1762 - 2002 bangunan yang beraturan adalah yang memenuhi beberapa ketentuan: denah persegi panjang tanpa tonjolan, denah tidak ada coakan sudut, sistem struktur terbentuk oleh subsistem-subsistem yang saling tegak lurus, ketentuan lainnya lebih diperuntukkan bangunan bertingkat banyak. Gaya gempa menggeser pondasi dengan per- cepatan tertentu, dan bangunan merespon getaran tersebut berdasarkan sifat strukturnya. Berat massa mengakibatkan bekerjanya gaya inertia yang arahnya berlawanan dengan arah datangnya gaya gempa, kekakuan struktur mengakibatkan timbulnya gaya pegas dan kecepatan mengakibatkan terjadi gaya redam. Peredaman adalah mekanisme yang meng- untungkan bagi struktur bangunan. "Peredaman elastik" dihasilkan oleh sifat lentur-elastik struktur, sedangkan "peredaman plastis" dihasilkan oleh sifat daktail struktur. Konsep analisis beban statik ekivalen didasarkan pada filosofi perencanan struktur: bangunan tidak rusak sama sekali terhadap getaran gempa kecil, boleh rusak terhadap getaran gempa besar tapi tidak roboh. SNI 03 - 1762 - 2002 menetapkan gempa rencana dengan periode ulang 500 tahun dan umur bangunan 50 tahun, maka resiko terjadinya gempa rencana adalah 10%. Dengan suatu tingkat daktilitas tertentu struktur akan melakukan pelelehan (pembentukan sendi plastis) pertama apabila terjadi beban yang melampaui kekuatan elastiknya akibat pengaruh gempa rencana. Struktur yang elastik memikul beban seluruh gempa rencana ekivalen Vc, sedangkan struktur yang daktail melakukan pelelehan pertama pada saat beban Faktor daktilitas µ mereduksi sebesar Vy = Vc / µ beban gempa, sehingga struktur menerima beban yang lebih kecil dari beban gempa rencana. Semakin daktail sebuah struktur maka reduksi beban gempa semakin besar, dalam SNI 03 - 1762 - 2002 untuk struktur yang daktail penuh µ = 5,3, sedangkan struktur yang berperilaku elastik penuh µ = 1. Struktur terhadap beban gempa bangunan direncanakan nominal statik ekivalen Vn. Vn ini lebih kecil dari Vy karena direduksi dengan faktor kuat lebih f1. Faktor kuat lebih ini diberikan karena dalam kenyataannya selalu terjadi kekuatan unsur-unsur struktur yang berlebihan karena jumlah tulangan atau profil yang terpasang lebih besar dari yang diperlukan. 3
DIMENSI TEKNIK ARSITEKTUR Vol. 36, No. 1, Juli 2008: 1 - 9 elastik δ Vc daktail µ F Vm Vy Vn f2 f1 f δn δy δm V Gambar 2c Diagram beban-simpangan struktur bangunan Vc = beban gempa rencana (500 tahunan) Vy = Beban gempa batas leleh pertama Vn = beban gempa nominal Vm = beban gempa maksimal (ambang runtuh) Gambar 2d simpangan pada portal Rumus beban geser dasar nominal statik ekivalen (Vn): Vn = (C1.I. Wt / R) . Wt Beban geser dasar kemudian didistribusikan menjadi beban gempa nominal statik ekivalen (F) pada seluruh tinggi bangunan dengan rumus: Dalam tulisan ini, analisis beban gempa statik ekivalen diatas dimanfaatkan bukan untuk meng- hitung beban gempa nominal tapi pemahamannya dimanfaatkan untuk menganalisis respon struktur bangunan pendopo joglo terhadap beban gempa. BASE-ISOLATOR Fi = (Wi.zi / Σ Wi.Zi) .Vn Catatan: Vn = beban geser dasar nominal statik ekivalen, C1 = nilai faktor respon gempa yang terkait dengan waktu getar alami fundamental T1, I = faktor keutamaan atau kategori angunan. R = faktor reduksi gempa yang berhubungan dengan daktilitas struktur, Wt = berat total bangunan, Fi = beban gempa nominal statik ekivalen pada lantai ke-i, Wi = berat lantai ke-i trmasuk beban hidup, zi = tinggi lantai ke-i sampai pada penjepitan lateral. Dari rumus Fi diatas nampak bahwa untuk bangunan satu lantai, besarnya beban gempa nominal statik ekivalen (Fn) sama dengan beban geser dasar nominal statik ekivalen (Vn), bekerjanya Fn pada titik berat bangunan. Selain peredaman yang mengandalkan sifat lentur- elastis atau daktilitas struktur bangunan ada pere- daman lain dengan menggunakan peralatan mekanis, antara lain dengan menggunakan base-isolator (isolasi-dasar). Ada beberapa macam sistem base- isolator, yang dibahas dalam tulisan ini adalah isolator dengan sistem slip. Pada prinsipnya base-isolator berusaha "memisahkan" bangunan dari gerakan horisontal pondasi dengan memasang peralatan isolator diantara kolom dan pondasi. Base-isolator mempunyai sifat yang sangat fleksibel terhadap gaya horisontal, tapi mampu menahan berat bangunan dengan baik. Dengan sifat sangat fleksibel tersebut maka pada saat gempa menggeser pondasi, base- isolator melakukan simpangan horisontal bolak-balik yang besar, dengan demikian energi getaran gempa Sudut putar kecil Sudut putar besar Sudut putar besar base-isolator Gambar 3a. Sistem dengan tumpuan terikat pada pondasi Gambar 3b. Sistem dengan base-isolator 4
RESPON PENDOPO JOGLO YOGYAKARTA TERHADAP GETARAN GEMPA BUMI ( Bisatya W. Maer) dari tanah dialihkan oleh isolator sehingga tidak merambat ke struktur bangunan. Getaran yang datang paling awal mengakibatkan terjadinya ragam getar pertama. Pada struktur yang di-isolasi, ragam getar pertama ini menyebabkan deformasi yang besar hanya pada sistem isolasinya (base-isolator) saja, sedangkan struktur bangunan mengalami deformasi yang sangat kecil (gambar 3a dan 3b). SISTEM STRUKTUR PENDOPO JOGLO berputar dengan sangat terbatas terhadap momen yang bekerja. Apabila benar terjadi perputaran join tersebut maka momen yang ditahan oleh join menjadi berkurang, dan ini malah menguntungkan bagi struktur karena sebagian gaya gempa "terlepas". Untuk pembahasan selanjutnya dianggap join tersebut benar-benar kaku. Santen yang ada ditengah bentang sunduk yang menyatukan sunduk dengan blandar menambah kekakuan sokoguru atas karena per- putaran join sokoguru dengan sunduk/kili dan, khususnya pada arah bentang yang lebar terhambat oleh perlawanan geser santen (lihat juga gambar 6b). Stabilitas terhadap beban horisontal Pendopo Joglo berpusat pada sistem strukur bangunan sektor guru∗, beban horisontal sepenuhnya didukung oleh struktur dari sektor guru tersebut. Jadi untuk mem- pelajari respon struktur bangunan pendopo terhadap beban horisontal dapat difokuskan pada perilaku struktur bangunan sektor guru saja. Anatomi: Di atas blandar/pengerat terdapat tumpang sari tumpukan balok-balok kayu yang membentuk bidang kerucut terbalik yang masif sangat kaku dan berat. Panjang bagian soko-guru yang berada diatas sunduk/ kili ("sokoguru atas", tinggi h1) jauh lebih pendek dibanding bagian kolom sokoguru yang berada dibawah sunduk/ kili ("sokoguru bawah", tinggi h2), misalnya pada bangunan yang ada dalam gambar 1b perbandingan h1 : h2 kurang lebih 1 : 8, sehingga kekakuan terdiri dari blandar pengerat santen kili sunduk sokoguru Sumber: Frick, Heinz (1997), Pola Struktural dan teknik bangunan di Indonesia, halaman 116 Gambar 4. Struktur bangunan sokoguru Dari gambar 5a dan 5b nampak bahwa join antara sunduk/kili dengan soko-guru adalah pen dan lubang yang dipasak. Join seperti ini bisa bertahan terhadap rotasi akibat momen dan cenderung bersifat kaku(3). Mengenai join sokoguru dengan sunduk dan kili ini ada hal yang bisa diteliti lebih jauh yaitu ini adanya memungkinkan berkurangnya keketatan sambungan pen-lubang tersebut sehingga kemungkinan join bisa sifat kembang-susut kayu. Sifat sokoguru h1 kurang lebih 8 kali lebih besar dari sokoguru h2 (gambar 6a). TUMPUAN SOKOGURU Sokoguru diletakkan diatas umpak. Sokoguru pada gambar 1a diletakkan dengan ikatan pen-lubang, sokoguru pada gambar 1b diletakkan tanpa ikatan pen-lubang. ∗ Istilah sektror guru diadopsi dari tulisan Joseph Priotomo dalam Pengkonstruksian Sektor Guru dari Griya Jawa: Tafsir Atas Kawruh Kalang, Demensi Desember 2005. Tumpuan dengan ikatan pen-lubang pada pen- dopo joglo ini merupakan tumpuan sendi, tumpuan ini bisa bekerja menahan gaya normal tekan dan gaya geser horisontal. 5
DIMENSI TEKNIK ARSITEKTUR Vol. 36, No. 1, Juli 2008: 1 - 9 Tumpang sari santen santen Blandar/ pengerat Sunduk Sokoguru Kili Sumber: Frick, Heinz (1997), Pola Struktural dan teknik bangunan di Indonesia, halaman 118 Sumber: Frick, Heinz (1997), Pola Struktural dan teknik bangunan di Indonesia, halaman 117 Gambar 5a: Detil tumpang sari, soko- guru, blandar/pengerat, sunduk/kili, santen Gambar 5b: Detil join sokoguru, blandar/pengerat, sunduk/kili, santen Bagaimana dengan tumpuan tanpa ikatan pen- lubang? Dalam pemahaman struktur bangunan, tumpuan yang hanya diletakkan dan hanya mampu bekerja menahan gaya normal yang tegak lurus pada bidang-temu nya (interface) di-idealisasikan sebagai tumpuan rol. Selain itu dalam mekanika gaya dipahami bahwa bidang-temu diantara dua benda mempunyai kapasitas geser yang besarnya tergantung dari kekasaran kedua material dan gaya normal yang menekan bidang temu tersebut. Besarnya kapasitas geser maksimal menurut Dishongh (2001)(2), dapat dihitung dengan rumus: koefisien geser dikalikan dengan gaya normal (N) yang bekerja tegak lurus pada bidang-temu tersebut. Besarnya koefisien gesek antara kayu dan beton sekitar 0.7, jadi apabila besarnya gaya geser gempa lebih besar dari pada 0.7 x N maka sokoguru akan tergeser, sedangkan apabila besarnya gaya geser gempa lebih kecil dari pada 0.7 x N tumpuan akan menahan gaya geser gempa dan bekerja sebagai "sendi" sebatas kapasitas gesek tumpuan tersebut menahan gaya geser horisontal. Oleh karena itu dalam pembahasan selanjutnya tumpuan ini disebut "sendi-terbatas", dimana besarnya gaya geser yang bisa ditahan oleh "sendi- tergantung dari perbandingan antara terbatas" besarnya kapasitas geser dibandingkan gaya geser yang bekerja. Apabila besarnya kapasitas geser lebih besar dari gaya geser maka tumpuan bersifat "sendi", sedangkan apabila besarnya kapasitas geser lebih kecil dari gaya geser maka tumpuan bersifat "rol". RESPON SISTEM STRUKTUR JOGLO 1A TERHADAP GETARAN GEMPA. Pendopo Joglo dibangun dari konstruksi kayu dengan tumpuan sendi didasar soko guru, idealisasi strukturnya seperti gambar 6a. Seperti yang diuraikan diatas, pendopo joglo termasuk bangunan yang beraturan menurut SNI 03 - 1762 - 2002, struktur bangunannya berperilaku seperti struktur bangunan 2D dan respon dinamiknya ditentukan oleh respon ragam-getar pertamanya (gambar 2a, 6a s/d 6d). Struktur bangunan sektor guru berperilaku seperti portal kaku yang mendapat beban gempa statik ekivalen ΣF pada ujung atas sokogurunya. Untuk bentang lebar dari Sektor Guru, karena terdapat santen yang ditengah bentang sunduk menyatukan sunduk dengan blandar, maka santen tersebut memperkaku sokoguru atas (h1) seperti yang diuraikan didepan, akibatnya sokoguru atas relatif tidak terdeformasi akibat gaya geser horisontal (gambar 6c). Dengan kondisi seperti ini, maka soko- guru bawah (h2) dapat di idealisasikan sebagai kantilever vertikal pada saat menerima gaya geser horisontal dititik A ditumpu dengan jepitan dititik B (gambar 6d). Momen maksimal bekerja pada sokoguru bawah tepat dibawah sunduk/ kili dititik B (gambar 6c). 6
RESPON PENDOPO JOGLO YOGYAKARTA TERHADAP GETARAN GEMPA BUMI ( Bisatya W. Maer) pengeret santen ΣF ∆ P B sunduk h1 B B h2 h2 A A A Gambar 6a. Idealisasi struktur bangunan Sektor Guru, h2 jauh > h1 Gambar 6b. Perilaku join kaku antara soko- guru dan mekanisme P-∆ Gambar 6c. Idealisasi sokoguru sebagai struktur kantilever F2 W2 W3 F3 W1b W5a W5b W4a F1 (ΣFn) F5 F4 W1a W6a W6b W4b Zn F6 F6 RBH RCH RAV RBV RCV RDV Gambar 7b beban gempa pada soko-guru Gambar 7a beban gravitasi pada sokoguru Soko-guru dan soko-pengarak menerima beban gravitasi menurut luas tributary masing-masing Massa atap seluruh bangunan dan tumpang sari meng- hasikan beban gempa (Σ Fn) yangharus ditahan oleh soko-guru Distribusi beban gravitasi dan beban gempa lateral pada sokoguru -soko-guru dan sokopengarak- sokopengarak tidak sama. Dalam tinjauan terhadap beban gravitasi, beban atap dan tumpang sari diteruskan ke pondasi umpak berdasarkan masing- masing tributary-area dari sokoguru dan soko pengarak. Dalam gambar 7a beban mati untuk sokopengarak-sokopengarak adalah W1a, beban untuk sokoguru-sokoguru adalah W1b + W2 + W5a + W6a. Sedangkan dalam tinjauan terhadap beban gempa, berat massa (Wt) yang menentukan besarnya beban geser dasar gempa adalah beban dari tumpang sari dan dari berat seluruh atap bangunan, dalam gambar: W1 s/d W6 (gambar 7b). Hal ini disebabkan seluruh gaya geser gempa didukung hanya oleh struktur bangunan sektor guru saja. Pada struktur pendopo joglo ini besarnya beban gempa statik ekivalen sama dengan beban geser dasar gempa statik ekivalen, yaitu ΣFn = V = (C1.I. Wt / R) x Wt. Titik berat struktur bangunan sektor guru berada kurang lebih di ujung atas sokoguru karena berat massa berada diatas, maka besarnya momen maksimal pada sokoguru M maks = ΣFn x (h1+h2) Karena struktur Sektor Guru berperilaku sebagai portal kaku dimana join sokoguru dengan sunduk dan kili merupakan join kaku, maka seluruh beban gempa ditahan oleh struktur Sektor Guru dengan perilaku elastik penuh, kalau dilihat dalam diagram beban- simpangan pada gambar 2c ada pada posisi Vc. Apabila terjadi getaran gempa yang besar (ΣFn besar), maka sokoguru akan mengalami simpangan horisontal bolak-balik yang besar, momen serta gaya geser yang bekerja pada sokoguru juga besar. Simpangan besar pada sokoguru bisa menimbul- kan mekanisme P-∆ tambahan yaitu momen eksentris Me = P x ∆ pada sokoguru karena garis kerja gaya gravitasi diujung atas sokoguru bergeser terlalu jauh terhadap tumpuan didasar sokoguru (gambar 6b). terjadinya 7
DIMENSI TEKNIK ARSITEKTUR Vol. 36, No. 1, Juli 2008: 1 - 9 RESPON SISTEM STRUKTUR JOGLO 1B TERHADAP GETARAN GEMPA. tersebut. Bergesernya sokoguru dari umpak bisa ter- jadi apabila: Sistem struktur joglo 1B adalah struktur rangka kaku dengan tumpuan "sendi-terbatas", gaya geser yang diterima sokoguru sebatas kapasitas-gesek bidang temu antara sokoguru dengan umpak. Bila beban geser dasar V lebih kecil dari kapasitas-gesek tersebut berarti tumpuan masih bersifat sendi, maka respon struktur bangunan sama dengan respon sruktur pendopo joglo 1A. Apabila besarnya gaya geser dasar gempa (V) temu melampaui kapasitas-gesek pada bidang sokoguru dengan umpak, maka sokoguru bergeser dari posisi asalnya. Mekanisme pergeseran posisi sokoguru ini bisa dibandingkan dengan mekanisme yang terjadi pada base-isoaltor yang menggunakan sistem slip. Keduanya memberikan dampak meredam yang sama, yaitu "terlepasnya" energi gempa yang "terkunci" pada bidang-temu, sehingga sebagian dan gaya geser yang merambat ke-struktur atas menjadi berkurang. Perilaku ini mengakibatkan simpangan horisontal struktur menjadi lebih kecil. Gaya normal akibat beban gravitasi (N1) yang bekerja pada 4 buah soko-guru adalah beban mati dari atap sesuai tributary area untuk semua sokoguru, yaitu: W1b + W2 + W3 + W4a + W5a + W5b + W6a + W6b; (gambar 7a). Dalam hal ini W1a dan W4b tidak termasuk didalamnya. Seperti pada struktur pendopo joglo 1A, besarnya beban gempa statik ekivalen sama dengan beban geser dasar gempa statik ekivalen, yaitu Fn = V = (C1.I. Wt / R) x Wt. V > 0,7 x (N1-N2) Catatan: 0.7 adalah koefisien gesek antara kayu dengan beton (1). Tidak seperti yang terjadi pada base-isoalator, slip yang terjdi pada soko-guru tidak bisa bekerja bolak-balik ia akan berhenti pada saat V < 0,7 x (N1- N2) dimanapun posisinya dan tidak bisa kembali keposisi asalnya. V yang menggeser sokoguru ini terjadi pada ragam getar pertama yaitu pada saat getaran gempa baru datang. Dengan berhentinya slip sokoguru ini maka tumpuan menjadi "sendi" dan perilakunya kembali seperti struktur pendopo joglo 1A, tapi dengan beban gempa yang lebih kecil. ini memberi dampak meredam yang mirip dengan perilaku slip pada base- isolator, yaitu mengurangi besarnya beban gempa yang menimpa struktur bangunan. Pergeserannya bisa dibandingkan dengan simpangan horisontal yang terjadi pada base-isolator. Perbedaan diantara keduanya terletak pada teknologinya, base-isolator merupakan peralatan isolasi yang direncanakan dan dikerjakan di pabrik dengan teknologi dan ketelitian yang tinggi, ia punya kemampuan untuk melakukan simpangan horisontal bolak-balik, ratio perbandingan kapasitas dukung dengan kekakuan horisontalnya terkontrol melalui perancangan yang cermat dan setelah getaran gempa berhenti base-isolator mampu kembali ke-posisi awalnya. Sedangkan tumpuan "sendi-terbatas" pada sokoguru ini tidak bekerja bolak-balik, tidak punya kemampuan kembali keposisi asalnya. Pergeseran sokoguru SNI 03 - 1762 - 2002 juga menetapkan faktor respon gempa vertikal ekivalen sebesar: Cv = ψ A0.I. Dalam persamaan ini faktor reduksi gempa sudah diperhitungkn. Kalau diperhitungkan (ψ A0) = + ∗, jadi besarnya faktor respon gempa vertikal 0,2.C1 kurang lebih sebesar 0,2 x faktor respon gempa horisontal Cv = 0.2.C1. Besarnya komponen gaya gempa vertikal N2 = 0,2.C1.Wt. Komponen gaya vertikal (N2 ) ini pada saat bekerja keatas akan mengurangi besarnya gaya normal tekan pada sokoguru (N1), sehingga gaya normal tekan pada sokoguru = N1-N2. Kapasitas gesek bidang-temu sokoguru dengan umpak ikut berkurang dengan berkurangnya gaya normal tekan KESIMPULAN Struktur bangunan pendopo joglo 1A ditumpu dengan sendi pada umpak, merespon beban gempa dengan perilaku elastik penuh. Tumpuan struktur bangunan pendopo joglo 1B hanya diletakkan tanpa ikatan pen-lubang dan bersifat "sendi terbatas". Struktur 1B merespon getaran gempa dengan perilaku slip pada tumpuan sokoguru yang berdampak meredam getaran gempa, setelah slip berhenti struktur bangunnya berperilaku elastik penuh tapi dengan beban gempa yang sudah menjadi kecil. ∗ Dalam SNI 03 - 1762 - 2002, koefisien ψ untuk wila- yah 3 = 0,5 (tabel 7), A0 adalah percepatan muka tanah. A0 untuk tanah sedang diwilayah 3 = 0,23 (tabel 5) , jadi (ψ. A0) = 0,5 x 0,23 = 0,115; C1 = 0,55 (tabel 6), maka (ψ. A0) = 0,209.C1. Kalau diperhitungkan dengan cara yang sama untuk tanah lunak dan tanah keras didapat (ψ. A0) = 0,2C1 DAFTAR PUSTAKA Bandan Standardisasi Nasional. Tata Cara Preren- canaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, SNI 03 - 1762 - 2002. 8
RESPON PENDOPO JOGLO YOGYAKARTA TERHADAP GETARAN GEMPA BUMI ( Bisatya W. Maer) Dishongh, Burl E., 2004, Pokok-pokok Teknologi Struktur untuk Konstruksi dan Arsitektur, (Pariatmono), Penerbit Erlangga. Lindenburg, Michael R., 2006, Baradar, Majid. Seismic Design of Building Structures, USA, Professional Publications, Inc. Frick, Heinz. 1997, Pola Struktural dan Teknik Bangunan di Indonesia. Kelly, M. James. 2004, Seismic Isolation. Dalam Yousef Bozorgnia & Vitelmo V. Bertero (Eds) Earthquake Engineering. hal 11-1 s/d 11-30, CRC Press LLC. Ronald, Arya, Santosa M., Soeleman S., 1987, Joglo Buildings, a Study of Construction, Proportion & Structure of Royal House, Department of Architecture Engineering Faculty - UGM, Yogyakarta. Skinner, R., Robinson W.H, Mc Verry, G.H. 1993, Isolation, An England, John Willey & Sons. Introduction to Seismic 9