Pokok-pokok pedoman syarat umum analisa dan desain bangunan sesuai dengan ketentuan dalam SNI 2847, kemudian diberikan beberapa esensi ketentuan umum desain gempa yang ada pada SNI 1726, dan dilanjutkan dengan ciri-ciri ketentuan desain berupa prosedur dan batasan untuk desain struktur dengan mempertimbangkan wilayah gempa, jenis tanah setempat, kategori gedung, konfigurasi, system struktur, tinggi bangunan dan lain-lain.
SNI 2847 menentukan kombinasi beban sesuai yang dipakai oleh ACI 2002. Load factor lama untuk E memakai nilai 1,4. Kini diganti 1,0, karena peraturan baru telah memakai beban gempa berupa beban batas. Berikut ini tabel kombinasi pembebanan
Untuk prarencana pelat dan balok kombinasi beban yang perlu diperhitungkan adalah :
1. U = 1,4 D
2. U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 ( A atau R )
Secara umum menurut SNI beton 2002 pasal 11.2, ada 6 macam kombinasi beban yang harus dipertimbangkan :
1. U = 1,4 D
2. U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5(A atau R)
3. U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,6 W + 0,5(A atau R) 4. U = 0,9 D ± 1,6 W
5. U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E 6. U = 0,9 D + ± 1,0 E
dimana
D = Beban mati : yaitu beban yang selalu ada pada struktur.
L = Beban hidup : yaitu beban yang sifatnya berpindah-pindah.
A = Beban atap : beban yang tidak tetap di atap (beban orang bekerja atau/dan beban peralatan).
R = Beban hujan : genangan air hujan di atap.
W = Beban angin
E = Beban gempa : beban ekivalen yang bekerja pada struktur akibat pergerakan tanah pada peristiwa gempa.
Wilayah gempa ( lampiran tabel 11. peta wilayah gempa Indonesia ) dicirikan oleh nilai Percepatan Puncak Effektif Bantuan Dasar (PPEBD) dimasing-masing wilayah dan dinyatakan dalam fraksi dari konstanta gravitasi (g). Seperti yang tertera pada SNI 1726 Gambar 1, WG 1 adalah wilayah kegempaan paling rendah dengan PPEBD = 0,03g, sedangkan wilayah gempa 6 menyandang wilayah kegempaan tertinggi dengan PPEBD = 0,30g (PPEBD = PGA tersebut di butir 4.4).
2.8.1. Jenis tanah
Perambatan gelombang PPEBD melalui lapisan tanah dibawah bangunan diketahui dapat memeperbesar gempa rencana dimuka tanah, tergantung pada jenis lapisan tanah. Karena itu SNI 1726 telah menetapkan jenis-jenis tanah tersebut ada 4 jenis yaitu tanah keras, tanah sedang, tanah lunak, dan tanah khusus yang identik dengan jenis tanah versi UBC berturut-turut SC, SD, SE, dan SF.
2.8.2. Kategori gedung
Pada setiap bangunan harus dikenal masuk dalam kategori salah satu dari 5 kategori gedung tersebut di SNI 1726 Tabel 1. Kolom 5 (lihat tabel III.2), tabel ini mencantumkan faktor utama I yang dipakai untuk menghitung beban gempa
nominal (V) pada SPBL. Tabel 1 ini mencantuman pula I1 dan I2 yang menurut penjelasan di AA.1.1.1 dan 1.1.2 pemakaiannya tergantung pada umur pakai bangunan yang didesain.
Perlu diketahui, bahwa SNI 1726 Ps.10.5 mengatur pula faktor utama P yang dipakai pada penentuan beban gempa nominal FP untuk perencanaan unsur sekunder, unsur arsitektur dan instalasi mesin/listrik.
Lihat Lampiran Tabel 2.1 pada SNI03-1726-2003
Pada SNI03-1726-2003 menyebutkan : Pasal 10.5 Pengaruh Gempa Rencana
Pasal 10.5.1 Setiap unsur sekunder, unsur arsitektur dan instalasi mesin dan listrik harus direncanakan terhadap suatu beban Gempa Nominal statik ekuivalen Fp, yang bekerja dalam arah yang paling berbahaya dan yang besarnya ditentukan menurut persamaan:
( 2.1 )
di mana C1 adalah Faktor Respons Gempa yang didapat dari spektrum respons Gempa Rencana menurut Gambar 2 untuk waktu getar alami fundamental dari struktur bangunan gedung yang memikul unsur sekunder, unsur arsitektur dan instalasi mesin dan listrik tersebut, yang beratnya masing-masing adalah Wp, sedangkan R adalah faktor reduksi gempa struktur pemikul tersebut dan Kp dan P adalah berturut-turut koefisien pembesaran respons dan faktor kinerja unsur yang ditentukan dalam ayat-ayat berikut.
Pasal 10.5.2 Koefisien pembesaran respons mencerminkan pembesaran respons unsur atau instalasi terhadap respons struktur bangunan gedung yang memikulnya, yang bergantung pada ketinggian tempat kedudukannya pada struktur bangunan gedung. Apabila tidak dihitung dengan cara yang lebih rasional, koefisien pembesaran respons Kp dapat dihitung menurut persamaan:
P P
P K PW
R F =C1 . .
n P
P Z
K =1+ Z ( 2.2 )
di mana zp adalah ketinggian tempat kedudukan unsur atau instalasi dan zn adalah ketinggian lantai puncak gedung, keduanya diukur dari taraf penjepitan lateral menurut Pasal 5.1.2 dan Pasal 5.1.3.
Pasal 10.5.3 Faktor kinerja unsur P mencerminkan tingkat keutamaan unsur atau instalasi tersebut dalam kinerjanya selama maupun setelah gempa berlangsung. Jika tidak ditentukan dengan cara yang lebih rasional, faktor kinerja unsur P ditetapkan dalam Tabel 8 dan Tabel 9.
Pasal 10.5.4 Waktu getar alami unsur sekunder, unsur arsitektur dan instalasi mesin dan listrik yang nilainya berdekatan dengan waktu getar alami struktur bangunan gedung yang memikulnya harus dihindari, sebab dapat menimbulkan gejala resonansi yang berbahaya. Apabila rasio waktu getar alami antara ke duanya adalah antara 0,6 dan 1,4, maka nilai faktor kinerja unsur P harus dikalikan 2, kecuali jika dilakukan suatu analisis khusus
2.8.3. Konfigurasi Struktur Gedung
Keteraturan (beraturan atau tidak) atau konfigurasi gedung akan sangat mempengaruhi kenirja gedung sewaktu kena gempa rencana, karena itu struktur gedung dibedakan dalam dua golongan yaitu yang beraturan dan yang tidak berdasarkan konfigurasi denah dan elevasi gedung.
Pada SNI 1726 Ps.4.2.1 mengatur 9 tipe struktur gedung yang beraturan kemudian Ps.4.2.2 menetapkan struktur yang tidak memenuhi Ps.4.2.1 dianggap sebagai struktur gedung yang tidak beraturan. Analisa gedung beraturan dapat dilakukan berdasarkan analisis statik ekuivalen tersebut pada Ps.6, sedangkan yang tidak, pengaruh gempa rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan dinamik, sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respons dinamis tersebut pada Ps.7.
2.8.4. Sistem Struktur
Dasar sistem struktur utama yang tercantum dalam SNI-1726 Tabel 3 diilustrasikan di gambar 4-3. Ada 4 sistem struktur diantaranya :
2.8.4.A. Sistem Dinding Penumpu
Dinding penumpu ini memikul hampir seluruh beban lateral, beban gravitasi juga ditahan oleh dinding ini sebagai dinding strutural (DS). Diwilayah gempa 5 dan 6, dinding struktural ini harus diditail khusus (DSK) sesuai SNI 2847 Pasal 23.6 (6) disamping syarat-syarat yang masih berlaku di Pasal 3 sampai dengan 20.
Diwilayah gempa 3 dan 4, tidak dituntut ditail spesial untuk dinding struktural ini.
2.8.4.B. Sistem Rangka Gedung
Pada sistem ini terdapat rangka ruanglengkap yang memikul beban-beban gravitasi, sedangkan beban lateral dipikul oleh dinding struktural. Diwilayah gempa 5 dan 6, dinding struktural ini harus diditail sesuai SNI 2847 Pasal 23.6 (6) disamping syarat-syarat yang masih berlaku di Pasal 3 sampai dengan 20. Dinding struktural di wilayah gempa yang lebih rendah, tidak perlu diditail khusus.
Walau dinding struktural direncanakan memikul seluruh beban gempa, namun rangka balok-kolom diatas harus diperhitungkan terhadap efek simpangan lateral dinding struktural oleh beban gempa rencana, mengingat rangka tersebut ditiap lantai masih menyatu dengan dinding struktur melalui lantai.
Efek ini dinamakan ”syarat kompatibilitas diformasi” yang oleh SNI 2847 Pasal 23.9 ditetapkan bahwa komponen struktur yang semula bukan merupakan SPBL harus sanggup tetap memikul beban gravitasi bila terkena diformasi lateral yang disebabkan oleh beban gempa rencana. Hal ini telah ditentukan oleh Pasal 23.9, bahwa detail gempa khusus diperlukan untuk komponen-komponen non SPBL.
2.8.4.C. Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM)
Menurut Tabel 3 SNI-1726 tercantum 3 jenis SRPM yaitu SRPMB (B=Biasa);
SRPMM (M=Menengah); dan SRPMK (K=Khusus). SRPMB tidak perlu
pendetailan spesial, komponen strukturnya harus memenuhi syarat Pasal 3 sampai dengan 20 dan hanya dipakai untuk wilayah gempa 1 dan 2. SRPMM harus memenuhi persyaratan pendetailan dipasal 23.8 dan Pasal sebelumnya yang masih relevan dan dipakai untuk SRPM yang berada diwilayah gempa 3 dan 4.
Sedang yang terakhir SRPMK harus dipakai di wilayah gempa 5 dan 6, dan harus memenuhi persyaratan disain pada Pasal 23.2 sampai dengan 23.7. disamping pasal-pasal sebelumnya yang masih berlaku. Menurut footnote Table 16-N UBC,SRPMM tidak boleh dipakai di Zone 3 dan 4 yang identik dengan WG 4 dan 5. Kiranya ketentuan ini berlaku pula untuk daerah Indonesia.
2.8.4.D. Sistem Ganda (Dual Sistem)
Tipe sistem struktur ganda memiliki 3 ciri dasar. Pertama, rangka ruang lengkap berupa SRPM yang penting berfungsi memikul beban gravitasi. Kedua, pemikul beban lateral dilakukan oleh DS dan SRPM dimana yang tersebut terakhir ini harus secara tersendiri sanggup memikul sedikitnya 25% dari beban dasar geser nominal V. Ketiga, DS dan SRPM direncanakan untuk menahan V secara proporsional berdasarkan kekakuan relatifnya. Diwilayah gempa 5 dan 6, rangka ruang itu harus didisain sebagai SRPMK dan DS harus sesuai ketentuan SNI 2847 Pasal 23.6.6, yaitu sebagai DSBK termasuk ketentuan-ketentuan pasal-pasal sebelumnya yang masih berlaku.
Di wilayah gempa 3 dan 4, SRPM harus didisain sebagai SRPMM dan DS tak perlu diditail khusus. Sedang untuk wilayah gempa 1 dan 2, SRPM boleh pakai Rangka Pemikul Momen Biasa juga DS pakai DS beton biasa. Disamping 4 tipe sistem struktur tersebut, SNI 1726 juga mengenalkan 3 tipe sistem struktur lain.
Di SNI 1726 table 3 kolom 4 tercantum Rm yang merupakan nilai faktor Reduksi Gempa, R, maksimum. R ini adalah ratio Ve/V, dimana arti Ve adalah beban yang dapat direspon oleh struktur berprilaku elastis sepenuhnya, sedangkan V sesuai SNI 2847 pasal 23.2 (1) adalah beban gempa nominal yang telah ditentukan berdasarkan disipasi energi pada rentang nonlinier dari respons struktur yang bersangkutan.
Melihat R selalu >1, berarti semua struktur akan selalu didisain dengan beban gempa <Ve. Hal ini ditempuh untuk memperoleh struktur yang ekonomis dan desain yang praktis. Namun kesepakatan ini harus diikuti oleh ketentuan bahwa struktur yang didetail secara tepat harus dapat memberikan respons secara elastis dan sanggup memencarkan kelebihan energi lebih besar.
2.8.5. Perencanaan Struktur Gedung
SNI-1726 menyediakan prosedur statik maupun dinamis untuk menentukan beban gempa minimum pada SPBL, pada prinsipnya semua struktur boleh didisain sesuai prosedur dinamis tersebut di Ps.7. Namun harus diingat, struktur yang tidak memnuhi Ps.4.1.2, ditetapkan sebagai struktur tidak beraturan, dengan demikian pengaruh gempa rencana harus dianalisis berdasarkan salah satu dari prosedur dinamis yang ada di Ps.7. Sedang untuk struktur yang beraturan dibolehkan memakai beban gempa nominal ekivalen yang ditetapkan di Ps.6.1
2.8.6. Beban Gempa
Sementara untuk struktur gedung beraturan beban gempa nominal (V) akibat gempa rencana dalam arah masing-masing sumbu utama denah struktur yang terjadi ditingkat dasar, dihitung dengan rumus Ps.6.1.2 berikut :
Wt
R I
V =C1 ( 2.3 )
dimana C1 adalah nilai faktor respons gempa yang didapat dari spektrum respons gempa rencana di SNI 1726 ( lihat lampiran tabel 8 ) dan juga di pengaruhi oleh jenis tanah ( lihat lampiran tabel 10 ) untuk waktu getar alami fundamental T.
Faktor keutamaan (I) gedung ( lihat lampiran tabel1); dan Wt adalah total beban gravitasi (D+L). C1 adalah suatu faktor yang tergantung pada lokasi wilayah gempa dan jenis lapisan tanah yang berada dibawah gedung yang didisain.
Sedangkan nilai R harus diambil dari Tabel 3 SNI 1726 ( lihat lampiran tabel 7 ) sesuai sistem struktur yang akan dipakai. Beban L boleh direduksi sesuai SNI 03-1727-1987 atau yang telah direvisi, dimana beban L untuk perhitungan Wt dikenai koefisien reduksi sebesar 0,30.
2.8.7. Syarat Kekakuan Komponen Struktur (Syarat Pemodelan)
Pengaruh retak-retak pada komponen-komponen struktur akibat beban gempa juga harus diperhitungkan pada analisa struktur untuk distribusi beban, dan perhitungkan Kinerja Batas Layan (atau ∆s menurut UBC). Baik pada SNI 2847 (lihat pasal 12.11.1) maupun SNI 1726 (Ps.5.5.1) keduanya menentukan momen inersia penampang komponen-komponen struktur utuh (Ig) harus dikalikan dengan suatu persentase efektifitas penampang <1.
Nampaknya antara kedua peraturan tersebut dalam menentukan persentase efektivitas terjadi sedikit perbedaan, dalam hal ini baiknya diikuti pedoman SNI 2847 saja yang memakai persentase efektivitas penampang sama dengan pedoman ACI 1999.
2.8.8. Pengaruh P∆
Semua struktur akibat beban lateral akan melentur kesamping (∆), begitu juga akibat beban gempa.∆ ini akan menimbulkan momen sekunder (disebut pengaruh P-∆) oleh beban gravitasi yang titik tangkapnya menyimpang ke samping dan dengan demikian terjadi beban momen tambahan pada komponen-komponen kolom. Pada SNI – 1726 Ps.5.7 ditetapkan, struktur gedung yang bertingkat lebih dari 10 lantai atau 40 m, harus diperhitungkan terhadap pengaruh P-∆ tersebut.
Ketentuan ini berbeda dengan pedoman UBC section 1630.1.3 yang menetapkan bila ratio momen sekunder terhadap momen primer > 0,1, maka pengaruh P-∆ harus diperhitungkan. Untuk zone 3 dan 4 (identik dengan Wilayah Gempa 5 dan 6) pengaruh P-∆ tak perlu diperhitungkan bila∆s ≤ 0,02 hi/R. Sudah barang tentu struktur fleksibel yang memiliki R lebih besar akan memungkinkan lebih besar terkena peraturan P∆ ini.
2.8.9. Waktu Getar Alami Fundamental (T1)
Di SNI 1726 diatur perhitungan T1 dengan ketentuan baru sebagai berikut : a. Ps.6.2.2 menyebut T1 harus ditentukan dengan rumus-rumus empiris.
b. Ps.5.6 mensyaratkan T1 harus lebih kecil dariξn untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel. Nilai ξ tercantum tergantung lokasi wilayah gempa.
c. Nilai T1 dari hasil rumus empiris tidak boleh menyimpang lebih dari 20% dari nilai T1 yang dihitung dengan rumus Rayleigh tersebut di Ps.6.2.1.
Untuk diketahui bila SNI 1726 tidak menentukan rumus empiris untuk menghitung T1, maka UBC 1997 Pasal 1630.2.2 mengenalkan rumus empiris tersebut (Methode A) kemudian mengendalikan hasil methode A itu dilakukan oleh formula Rayleigh (Methode B).
2.8.10. Distribusi dari V
Beban geser dasar nominal V yang diperoleh menurut Ps.6.1.2 harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung menjadi beban-beban gempa nominal statik ekivalen Fi yang menangkap pada pusat masa lantai tingkat ke-i menurut rumus :
Fi =
∑
Namun bila ratio antara tinggi struktur gedung terhadap ukuran denahnya yang searah dengan ebban gempa≥3, maka 0,1 V harus lebih dahulu dianggap sebagai beban horizintal terpusat yang menangkap pada pusat masa lantai paling atas, baru kemudian sisa 0,9 V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur gedung seperti pada rumus (1).
Catatan : UBC section 1630.5 menentukan pemakaian beban terpusat dilantai tingkat teratas tidak berdasarkan ratio yang≥3, tapi berdasarkan T1≤ 0,7 sec. Juga besarnya beban terpusat ditentukan oleh rumus Ft = 0,07 T1 V yang tidak perlu lebih dari 0,25 V. Pada T1≤ 0,7; Ft dianggap = 0
2.8.11. Eksentrisitas Rencana ed
SNI 1726 mengatur edini di Pasal 5.4.3 dan 5.4.4 sebagai berikut :
Antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat (e) harus ditinjau suatu eksentrisitas rencana ed. Bila ukuran horizontal terbesar denah struktur gedung pada lantai tingkat itu, diukur tegak lurus pada arah pembebanan gempa, dinyatakan dengan b, maka eksentrisitas rencana ed harus ditentukan sebagai berikut :
Untuk O < e≤ 0,3 b :
ed= 1,5 e + 0,05 b ( 2.5 )
atau
ed= e - 0,05 b ( 2.6 )
Dan dipilih diantara keduanya yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau :
Untuk e > 0,3 b :
ed= 1,33 e + 0,1 b ( 2.7 ) atau
ed= 1,17e - 0,1 b ( 2.8 ) dan dipilih diantara keduanya yang pengaruhnya paling menentukan untuk unsur atau subsistem struktur gedung yang ditinjau.
Dalam perencanaan struktur gedung terhadap pengaruh gempa rencana, eksentrisitas rencana ed antara pusat massa dan pusat rotasi lantai tingkat menurut Pasal .5.4.3. harus ditinjau baik dalam analisis statik, maupun dalam analisis dinamik 3 dimensi.
2.8.12. Pembatasan penyimpangan lateral
Pada SNI 1726 pasal 8, simpangan antara tingkat akibat pengaruh gempa nominal dibedakan dua macam :
- Kinerja batas layan (KBL) struktur gedung yang besarnya dibatasi
≤ hi
R 03 ,
0 atau≤30 mm ( 2.9 )
Pembatasan ini bertujuan mencegah terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan disamping menjaga kenyamanan penghuni.
- Kinerja batas ultimit (KBU) struktur gedung akibat gempa rencana untuk struktur gedung beraturan dibatasi sebesar ≤ 0,7 R x (KBL) atau≤ 0,02 hi.
Pembatasan ini bertujuan membatasi kemungkinan terjadi keruntuhan struktur yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah beraturan berbahaya antar gedung. Tersedia pula batas KBU untuk struktur tak beraturan.
Untuk diketahui, UBC juga menetapkan dua macam simpangan yaitu ∆s yang identik dengan KBL dan∆M yang sama dengan KBU, namun UBC tidak memberi batasan pada ∆s yang nampaknya hanya dipakai untuk menentukan rumus ∆M = 0,7 R∆s dan batasan interstory drift yang harus memperhitungkan pengaruh P∆.
2.8.13. Pengaruh arah pembebanan gempa
Untuk memperhitungkan pengaruh arah gempa yang kemungkinan tidak searah sumbu utama struktur gedung, maka SNI 1726 Pasal 5.8.2 menetapkan, pengaruh pembebanan searah sumbu utama harus dianggap terjadi bersamaan dengan 30%
pengaruh pembebanan dalam arah tegak lurus pada arah utama pembebanan tadi.
UBC section 1633.1 memberi kemudahan 2 cara menggabung 2 pengaruh pembebanan tersebut sebagai berikut :
1. Desain komponen dengan 100% beban disain gempa pada satu arah ditambah 30% beban disain gempa dari arah tegak lurus atau,
2. Gabung pengaruh beban gempa dari 2 arah orthogonal tersebut dari hasil akar dua dari jumlah kwadrat masing-masing beban.
Perlu diketahui UBC membebaskan ketentuan beban tambahan ini bila beban aksial kolom akibat beban gempa yang bekerja pada masing-masing arah ternyata lebih kecil dari 20% kapasitas beban aksial kolom
2.8.14. Kompatibilitas Deformasi
SNI 1726 Pasal 5.2 menetapkan suatu kelompok kolom atau subsistem struktur gedung boleh dianggap tidak menjadi bagian SPBL gempa rencana bila partisipasi memikul pengaruh gempanya adalah kurang dari 10%. Dalam hal ini, unsur atau subsistem tersebut selain kena beban gravitasi juga harus direncanakan terhadap simpangan struktur akibat pengaruh gempa rencana, yaitu terhadap simpangan inelastic sebesar R/1,6 kali simpangan akibat beban gempa nominal (∆S) pada struktur gedung tersebut.
UBC section 1633.2.4 juga mengatur ini dengan menetapkan simpangan tadi sebesar nilai yang lebih besar dai∆M atau simpangan antar tingkat sebesar 0,0025 hi. Pada waktu menghitung penyimpangan ∆S kekakuan dari unsur-unsur non SPBL harus diabaikan.
2.8.15. Komponen-komponen rangka yang tidak direncanakan untuk menahan gaya akibat gempa bumi
Komponen-komponen rangka jenis ini diatur oleh Pasal 23.9 yang berlaku untuk wilayah gempa 3 sampai 6. Komponen-komponen ini didetail tergantung pada besar momen yang timbul oleh pergeseran lateral akibat beban lateral. Persyaratan ini bertujuan agar tetap terjamin kestabilan komponen struktur tersebut oleh beban gravitasi yang bersamaan dengan timbulnya momen-momen hasil persimpangan antar tingkat (story drift).