Gambar 2.10. Peta respon spektra percepatan 1.0 detik (S1) di batuan dasar (SB
Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010
) untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun
2.3.5.4. Jenis Tanah Setempat
Perambatan gelombang Percepatan Puncak Efektif Batuan Dasar (PPEBD) melalui lapisan tanah di bawah bangunan diketahui dapat memperbesar gempa rencana di muka tanah tergantung pada jenis lapisan tanah. Pengaruh gempa rencana di muka tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa dari kedalaman batuan dasar ke muka tanah dengan menggunakan gerakan gempa masukan dengan percepatan puncak untuk batuan dasar (SNI 03-1726-2002).
SNI 03-1726-2012 menetapkan jenis-jenis tanah di Indonesia menjadi 4 kategori, yaitu Tanah Keras, Tanah Sedang, Tanah Lunak, dan Tanah Khusus yang identik dengan Jenis Tanah versi UBC berturut-turut SC, SD, SE, dan SF. Jenis tanah ditetapkan sebagai tanah keras, tanah sedang dan tanah lunak apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 m paling atas dipenuhi syarat-syarat yang tercantum dalam Tabel 2.13 dibawah ini.
Tabel 2.13. Klasifikasi Tanah
Kelas Situs
Sifat tanah rata-rata untuk 30 m teratas
Kecepatan rambat gelombang (m/s)
hasil uji penetrasi standar
Kuat geser tak terdrainase
SA (Batuan Keras) > 1500
Diasumsikan tidak ada di Indonesia
SB (Batuan) 750 - 1500
SC (Tanah keras,
sangat padat dan batuan lunak)
350 - 750 > 50 ≥ 100
SD (Tanah sedang 175 - 350 15 - 50 50 - 100
SE (Tanah lunak)
< 175 < 15 < 50 atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m 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 dan analisis respons spesifik)
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau
lebih dari karakteristik seperti : 1. Rawan dan berpotensi gagal terhadap beban gempa
seperti mudah likuifaksi, tanah lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah.
2. Lempung organik tinggi dan/atau gambut (dengan ketebalan > 3 m).
3. Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H >
7,5 m dengan PI > 75).
4. Lapisan Lempung lunak/setengah teguh dengan
ketebalan H > 35 mdengan SU < 50 KPa. Sumber : SNI 03-1726-2012 Pasal 5.3.
2.3.5.5. Faktor Respon Gempa
Faktor respon gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi, besarnya nilai faktor respon gempa diperoleh dari perhitungan SS dan S1.
Tabel 2.14. Koefisien Situs, Fa
Kelas Situs
Parameter respon spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada periode pendek, T = 0,2 detik, SS
S ≤ 0,25 S = 0,5 S = 0,75 S = 1,0 S ≥ 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 :
1. Untuk nilai-nilai antara SS
2. SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respon situs-spesifik.
dapat dilakukan interpolasi linier
Sumber : SNI 03-1726-2012 Pasal 6.2.
Tabel 2.15. Koefisien Situs, Fv
Kelas Situs
Parameter respon spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada periode pendek, T = 1 detik, S1
S ≤ 0,1 S = 0,2 S = 0,3 S = 0,4 S ≥ 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 SD 2,5 2,0 1,8 1,6 1,5 SE 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4 SF SSB Catatan :
1. Untuk nilai-nilai antara S1
2. SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respon situs-spesifik.
dapat dilakukan interpolasi linier
Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS) dan perioda 1 detik (SM1
• 𝑆𝑆𝑀𝑀𝑆𝑆 = 𝐹𝐹𝑎𝑎 𝑥𝑥𝑆𝑆𝑆𝑆 (2.11)
) yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, ditentukan dengan perumusan berikut ini:
• 𝑆𝑆𝑀𝑀1 = 𝐹𝐹𝑉𝑉𝑥𝑥𝑆𝑆1 (2.12)
Parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek (SDS) dan pada periode 1 detik (SD1
• 𝑆𝑆𝐷𝐷𝑆𝑆 = 2
3 𝑥𝑥𝑆𝑆𝑀𝑀𝑆𝑆 (2.13)
) harus ditentukan dengan perumusan berikut ini:
• 𝑆𝑆𝐷𝐷1 = 2
3 𝑥𝑥𝑆𝑆𝑀𝑀1 (2.14)
Kurva spektrum respons desain harus dikembangkan dengan mengikuti ketentuan di bawah ini :
1. Untuk periode yang lebih kecil dari T0, spektrum respon percepatan desain (Sa
𝑆𝑆𝑎𝑎 = 𝑆𝑆𝐷𝐷𝑆𝑆 �0,4 + 0,6 𝑇𝑇
𝑇𝑇0� (2.15)
) harus diambil dari persamaan berikut:
2. Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil dari atau sama dengan TS, spektrum respons percepatan desain (Sa) sama dengan SDS
3. Untuk periode lebih besar dari T .
S, spektrum respons percepatan desain (Sa
𝑆𝑆𝑎𝑎 = 𝑆𝑆𝐷𝐷𝑇𝑇1 (2.16)
) diambil dari persamaan berikut:
Keterangan : SDS
S
= parameter respons spektral percepatan desain pada periode pendek
D1
T = periode getar fundamental struktur
= parameter respons spektral percepatan desain pada periode 1 detik T0 T = 0,2 𝑥𝑥 𝑆𝑆𝐷𝐷1 𝑆𝑆𝐷𝐷𝑆𝑆 S = 𝑆𝑆𝐷𝐷1 𝑆𝑆𝐷𝐷𝑆𝑆
Gambar 2.11. Sektrum Respons Desain Sumber : SNI-03-1726-2012 Pasal 6.4
2.3.5.6. Kategori Desain Gempa
Kategori desain gempa dievaluasi berdasarkan parameter respon percepatan periode pendek dan berdasarkan parameter respon percepatan periode 1,0 detik.
Tabel 2.16.Kategori Desain Gempa berdasarkan parameter respon percepatan pada periode pendek
Nilai SDS Kategori Resiko Bangunan
I atau II atau III IV
SDS < 0,167 A A
0,167 ≤ SDS < 0,33 B C
0,330 ≤ SDS < 0,50 C D
0,500 ≤ SDS D D
Tabel 2.17.Kategori Desain Gempa berdasarkan parameter respon percepatan pada periode 1 detik
Nilai SD1 Kategori Resiko Bangunan
I atau II atau III IV
SD1 < 0,067 A A
0,067 ≤ SD1 < 0,133 B C
0,1330 ≤ SD1 < 0,20 C D
0,200 ≤ SD1 D D
Sumber : SNI 03-1726-2012 Pasal 6.5.
Tabel 2.18.Kategori Desain Gempa dan Resiko Kegempaan
KODE Tingkat Resiko Kegempaan
Rendah Menengah Tinggi
RSNI 1726-201X KDG A,B SRPM B/M/K SDS B/K KDG C SRPM M/K SDS B/K KDG D,E,F SRPM K SDS K Catatan :
1. SRPM = Sistem Rangka Pemikul Momen 2. SDS = Sistem Dinding Struktur
3. B / M / K = Biasa / Menengah / Khusus Sumber : RSNI 1726-201X
2.3.5.7. Arah Pembebanan Gempa
Arah penerapan beban gempa yang digunakan dalam desain harus merupakan arah yang akan menghasilkan pengaruh beban paling kritis. Untuk struktur bangunan yang dirancang untuk kategori desain seismik B, gaya gempa desain diijinkan untuk diterapkan secara terpisah dalam masing-masing arah dari dua arah ortogonal dan pengaruh interaksi ortogonal diijinkan untuk diabaikan.
Pembebanan yang diterapkan pada struktur bangunan yang dirancang untuk kategori desain seismik C harus, minimum, sesuai dengan persyaratan dalam kategori desain seismik B. Struktur yang mempunyai ketidakberaturan
sistem nonparalel yang didefenisikan ada jika elemen penahan gaya lateral vertikal tidak paralel atau simetris terhadap sumbu-sumbu ortogonal utama sistem penahan gaya gempa harus menggunakan salah satu dari prosedur berikut:
a. Prosedur kombinasi ortogonal. Struktur harus dianalisis menggunakan prosedur analisis gaya lateral ekivalen, prosedur analisis spektrum respons ragam, atau prosedur riwayat respons linier, dengan pembebanan yang diterapkan secara terpisah dalam semua dua arah ortogonal. Pengaruh beban paling kritis akibat arah penerapan gaya gempa pada struktur dianggap terpenuhi jika komponen dan fondasinya didesain untuk memikul kombinasi beban-beban yang ditetapkan berikut: 100% gaya untuk satu arah ditambah 30% gaya untuk arah tegak lurus. Kombinasi yang mensyaratkan kekuatan komponen maksimum harus digunakan. b. Prosedur penerapan serentak gerak tanah ortogonal. Struktur harus
dianalisis menggunakan prosedur riwayat respons linier atau prosedur riwayat respons nonlinier dengan pasangan ortogonal riwayat percepatan gerak tanah yang diterapkan secara serentak.
Struktur yang dirancang untuk kategori desain seismik D, E, atau F harus, minimum, sesuai dengan kategori desain seismik C. Sebagai tambahan, semua kolom atau dinding yang membentuk bagian dari dua atau lebih sistem penahan gaya gempa yang berpotongan dan dikenai beban aksial akibat gaya gempa yang bekerja sepanjang baik sumbu denah utama sama atau melebihi 20% kuat desain aksial kolom atau dinding harus didesain untuk pengaruh beban paling kritis akibat penerapan gaya gempa dalam semua arah. Baik prosedur kombinasi ortogonal maupun prosedur penerapan serentak gerak tanah ortogonal, diijinkan untuk digunakan untuk memenuhi persyaratan pada kategori desain seismik D, E, atau F.
2.3.6. Gaya Lateral Ekivalen 2.3.6.1. Gaya Geser akibat Gempa Koefisien respon gempa (CS
𝐶𝐶
𝑆𝑆=
𝑆𝑆𝐷𝐷𝑆𝑆𝑅𝑅 𝐼𝐼𝑒𝑒
(2.17)
) ditentukan sesuai dengan persamaan berikut:
Keterangan : SDS
pendek
= parameter percepatan spektrum respons desain rentang periode
R = faktor modifikasi respons Ie = faktor keutamaan gempa
Gaya geser gempa (V) ditentukan sesuai dengan persamaan berikut:
𝑉𝑉= 𝐶𝐶𝑆𝑆𝑥𝑥𝑊𝑊 (2.18)
Keterangan : CS
W = berat gempa efektif = koefisien respons gempa
2.3.6.2. Periode Fundamental
Periode fundamental struktur (T) harus diperoleh menggunakan properti struktur dan karateristik deformasi elemen penahan dalam analisis yang teruji. Periode fundamental struktur (T) tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan atas pada periode yang dihitung (Cu) dan periode fundamental pendekatan (Ta) yang ditentukan. Pada pelaksanaan analisis untuk menentukan perioda fundamental struktur (T) diijinkan secara langsung menggunakan periode bangunan pendekatan (Ta
Periode fundamental pendekatan (T ).
a
𝑇𝑇𝑎𝑎 = 𝐶𝐶𝑡𝑡 𝑥𝑥ℎ𝑛𝑛𝑥𝑥 (2.19)
) dalam detik ditentukan dari persamaan berikut:
Keterangan : hn
tertinggi struktur
= ketinggian struktur dalam meter di atas dasar sampai tingkat
Tabel 2.19.Nilai Parameter Periode pendekatan Ct dan x
tipe struktur Ct x
Sistem rangka pemikul momen dimana rangka memikul
100 persen gaya gempa yang disyaratkan dan tidak
dilingkupi atau dihubungkan dengan komponen yang lebih kaku dan akan mencegah rangka dari defleksi jika dikenai gaya gempa:
Rangka baja pemikul momen 0,0724a 0,8
Rangka beton pemikul momen 0,0466a 0,9
Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731a 0,75 Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk 0,0731a 0,75
Semua sistem struktur lainnya 0,0488a 0,75
Sumber : SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.2.1.
Tabel 2.20.Koefisien untuk Batas Atas pada Periode yang Dihitung
Parameter Percepatan Respons Spektral Desain pada 1
Detik (SD1) koefisien Cu ≥ 0,4 1,4 0,3 1,4 0,2 1,5 0,15 1,6 ≤ 0,1 1,7
Sumber : SNI 03-1726-2012 Pasal 7.8.2.1.
2.3.6.3. Distribusi Gaya Gempa Gaya gempa lateral (Fx
𝐹𝐹𝑥𝑥 = 𝐶𝐶𝑣𝑣𝑥𝑥 𝑥𝑥𝑉𝑉 (2.20)
) dalam KN yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut:
dan
𝐶𝐶
𝑣𝑣𝑥𝑥=
𝑊𝑊𝑥𝑥𝑥𝑥 ℎ𝑥𝑥𝑘𝑘Keterangan : Cvx
V = gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur, = faktor distribusi
dinyatakan dalam kilonewton (KN) Wi dan Wx
atau dikenakan pada tingkat i atau x
= bagian berat gempa efektif total struktur (W) yang ditempatkan
hi dan hx
dinyatakan dalam meter (m)
= tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x,
k = eksponen yang terkait dengan periode struktur sebagai berikut : • Untuk struktur yang mempunyai periode sebesar 0,5 detik atau
kurang, k = 1
• Untuk struktur yang mempunyai periode sebesar 2,5 detik atau lebih, k = 2
• Untuk struktur yang mempunyai periode antara 0,5 dan 2,5 detik, k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2