BAB II KAJIAN TEORI
2.1 Landasan Teori
2.1.4 Teori Gempa
2.1.4.3 Metode Analisa Respon Spektrum
Dalam SNI 1726 2012 prosedur analisis yang boleh digunakan untuk
menganalisis beban gempa dijelaskan dengan tabel 2.9.
Tabel 2. 9 Prosedur Analisis yang boleh digunakan Kategori desain seismik Karakteristik struktur Analisis gaya lateral ekivalen Analisis spektrum respon ragam Analisis riwayat respons seismik B,C Bangunan dengan kategori resiko I
atau II dari konstruksi rangka ringan dengan ketinggian tidak melebihi 3 tingkat
I I I
Bangunan dengan kategori resiko I atau II, dengan ketinggian tidak melebihi 2 tingkat
I I I
Semua struktur lainnya I I I
D, E, F Bangunan dengan kategori resiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan ketinggian tidak melebihi 3 tingkat
I I I
Bangunan dengan kategori resiko I atau II, dengan ketinggian tidak melebihi 2 tingkat
I I I
Struktur beraturan dengan T< 3,5Ts dan semua struktur dari konstruksi rangka ringan
I I I
Struktur tidak beraturan dengan T< 3,5 Ts dan mempunyai hanya ketidak beraturan horizontal tipe 2, 3, 4, atau 5 dari tabel 10 atau ketidakberaturan vertikal tipe 4, 5a, atau 5b dari tabel 11
I I I
Semua struktur lainnya TI I I
(Sumber: SNI 1726 2012)
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk menganalisis beban gempa
pada suatu bangunan adalah metode respon spektrum. Menurut SNI 1726 2012,
respon spectrum adalah suatu diagram hubungan antara percepatan respon
maksimum suatu sistem satu derajat kebebasan akibat gempa tertentu, sebagai
fungsi dari faktor redaman dan waktu getar alami.
Berdasarkan SNI 1726 2012 tahapan mendesain respon spektrum dengan
menghitung persamaan-persamaan sesuai periode. Dari parameter Ss yaitu
parameter percepatan batuan dasar pada periode pendek dan parameter S1 yaitu
parameter percepatan batuan dasar pada periode 1 detik didapat parameter respon
spektrum dengan mengunakan persamaan:
SMs = FaSs (2.1)
SM1= FvS1 (2.2)
Nilai parameter Ss ditentukan dengan melihat peta zonasi gempa Indonesia
percepatan batuan dasar periode pendek pada gambar 2.12 dan nilai parameter S1
dengan melihat peta zonasi gempa Indonesia percepatan batuan dasar periode 1
detik pada gambar 2.13. Fa yaitu faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada
getaran periode pendek dan Fv yaitu faktor amplifikasi getaran terkait percepatan
getaran periode 1 detik. Nilai Fa ditentukan oleh kelas situs dan nilai Sa sedangkan
nilai Fv ditentukan oleh kelas situs dan S1. Kelas situs dapat ditentukan dengan
melihat tabel 2.10. Nilai Fa dapat ditentukan berdasarkan tabel 2.11 dan nilai Fv
Gambar 2. 12 Parameter Ss
(Sumber: SNI 1726 2012)
Gambar 2. 13 Parameter S1
(Sumber: SNI 1726 2012)
Tabel 2. 10 Kelas Situs
Kelas situs Vs (m/detik) N atau Nch Su (kPa)
SA (batuan keras) >1500 N/A N/A
SB (batuan) 750 – 1500 N/A N/A
SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak)
350 – 750 >50 ≥100
SD (tanah sedang) 175 – 350 15 - 50 50 - 100
Atau setiap profil tanah yang mengandunglebih dari 3m tanah dengan karakteristik sebagai berikut:
1. Indeks plastisitas, PI > 20, 2. Kadar air, w ≥ 40%,
3. Kuat geser niralir Su <25 kPa SF (tanah khusus yang
membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifik-situs yang mengikuti 6.10.1
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik berikut:
• Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifasi, lempung sangat sensitive, tana tersegmentasi lemah • Lempung sangat organic dan/atau gambut
(ketebalan H > 3m)
• Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 m dengan Indeks Plaktisitas PI >75)
• Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H > 35 m dengan Su < 50 kPa Catatan: N/A = tidak dapat dipakai
(Sumber: SNI 1726 2012)
Tabel 2. 11 Koefisien situs, Fa Kelas
situs
Parameter respons spectral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada periode pendek, T=0,2 detik, Ss
Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss = ≥ 1,25 SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 SC 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0 SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0 SE 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 SF SSb Catatan:
a. Untuk nilai-nilai antara Ss dapat dilakukan interpolasi linear
b. SS= Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs-spesifik, lihat 6.10.1
(Sumber: SNI 1726 2012)
Tabel 2. 12 Koefisien situs, Fv Kelas
situs
Parameter respons spectral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada periode 1 detik, Ss
Ss ≤ 0,1 Ss = 0,2 Ss = 0,3 Ss = 0,4 Ss = 0,5
SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
SC 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3
SE 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4
SF SSb
Catatan:
a. Untuk nilai-nilai antara S1 dapat dilakukan interpolasi linear
b. SS= Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs-spesifik, lihat 6.10.1
(Sumber: SNI 1726 2012)
Setelah nilai parameter respon spectrum SMS dan SM1 dihitung selanjutnya
dapat dilakukan perhitumgan percepatan spectral desain untuk gempa pendek (SDS)
dan percepatan spectral desain gempa periode 1 detik. Perhitungan tersebut dapat
dilakukan dengan persamaan berikut:
𝑆𝐷𝑆 =23𝑆𝑀𝑆 (2.3)
𝑆𝐷1= 23𝑆𝑀1 (2.4)
Perhitungan percepatan spectral desain untuk gempa digunakan untuk
menentukan grafik spectrum respons desain. Grafik ini menjelaskan hubungan
periode dengan percepatan respon spectra seperti pada gambar 2.14.
Gambar 2. 14 Grafik Spektrum Respons Desain
Keterangan:
T = periode getar fundamental struktur.
𝑇0 = 0,2𝑆𝐷1
𝑆𝐷𝑆 (2.5)
𝑇𝑆 = 𝑆𝐷1
𝑆𝐷𝑆 (2.6)
Untuk 𝑇 < 𝑇0, Sa dihitung dengan persamaan: 𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆(0,4 + 0,6𝑇𝑇
0) (2.7)
Untuk 𝑇0 ≤ 𝑇 ≤ 𝑇𝑆, Sa dihitung dengan persamaan:
𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆 (2.8)
Untuk 𝑇 > 𝑇𝑆, Sa dihitung dengan persamaan: 𝑆𝑎 =𝑆𝐷1
𝑇 (2.9)
Apabila kombinasi respons untuk geser dasar ragam (Vt) lebih kecil 85% dari geser
dasar hitung (V) menggunakan prosedur static ekivalen, maka gaya harus dikalikan
dengan 0,85 V/Vt.
Hal yang perlu diperhatikn untuk metode analisis respon spectrum adalah factor
skala input pada ETABS. Analisis respon spectrum dilakukan dengan input dari
grafik spectrum gempa rencana yang nilai ordinatnya dikalikan factor koreksi.
𝐹𝑆 = 𝑔 (𝑅𝐼) (2.10)
Keterangan:
FS = faktor skala
g = percepatan gravitasi bumi (9,81m/s2) I = factor keutamaan gempa
Tabel 2. 13 Faktor Modifikasi Respons System Penahan Gaya
Seismik R Cd
Batasan system struktur dan Batasan tinggi struktur, hn (m)e
Kategori desain seismic
B C Dd Ed Fe
Rangka baja pemikul momen
khusus 8 5,5 TB TB TB TB TB
Rangka batang baja pemikul
momen khusus 7 5,5 TB TB 48 30 TI
Rangka baja pemikul momen
menengah 4,5 4 TB TB 10 TI TI
Rangka baja pemikul momen
biasa 3,5 3 TB TB TI TI TI
Rangka beton bertulang
pemikul momen khusus 8 5,5 TB TB TB TB TB
Rangka beton bertulang
pemikul momen menengah 5 4,5 TB TB TI TI TI
Rangka beton bertulang
pemikul momen biasa 3 2,5 TB TI TI TI TI
Rangka baja dan beton komposit pemikul momen khusus
8 5,5 TB TB TB TB TB
Rangka baja dan beton komposit pemikul momen menengah
5 4,5 TB TB TI TI TI
Rangka baja dan beton komposit terkekang parsial pemikul momen
6 5,5 48 48 30 TI TI
Rangka baja dan beton komposit pemikul momen biasa
3 2,5 TB TI TI TI TI
Rangka baja canai dingin pemikul momen khusus dengan pembautan
3,5 3,5 10 10 10 10 10
Keterangan:
R = Koefisien modifikasi respons Cd = Factor pembesar defleksi TB = Tidak dibatasi
TI = Tidak diijinkan (Sumber: SNI 1726 2012)