BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Perekahan Dasar Laut (Sea Floor Spreading Theory) yang dikembangkan oleh F.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsep Dasar Mekanisme Gempa.

Kerak bumi terdiri dari beberapa lapisan tektonik keras yang disebut

litosfir (lithosphere) yang mengapung diatas medium fluida yang lebih lunak yang

disebut mantel, sehingga kerak bumi ini dapat bergerak. Teori yang dipakai untuk

menerangkan terjadinya pergerakan pergerakan gerak bumi tersebut adalah Teori

Perekahan Dasar Laut (Sea Floor Spreading Theory) yang dikembangkan oleh F.

V. Vine dan D. H. Mathew pada tahun 1963 (Irsyam, 2005).

Bersatunya massa batu atau plat satu sama lain dicegah oleh gaya gaya

friksional, apabila tahanan ultimit friksional tercapai karna adanya gerakan

kontiniu dari fluida di bawahnya dua plat yang akan bertubrukan satu sama lain

akan menimbulkan gerakan tiba tiba yang bersifat transient yang menyebarkan

dari satu titik ke segala arah yang disebut gempa bumi (M. T. Zein). Gempa bumi

yang menimbulkan kerusakan yang paling luas adalah gempa tektonik. Gempa

bumi tektonik disebabkan oleh terjadinya pergeseran kulit bumi ( lithosphere )

yang umumnya terjadi di daerah patahan kulit bumi.

Gerakan batuan dasar yang disebabkan oleh getaran gempa bumi meliputi

percepatan, kecepatan, dan perpindahan. Ketiganya pada umumnya teramplifikasi

ke permukaan tanah sehingga menimbulkan gaya dan perpindahan yang dapat

gerakan tanah, yaitu kecepatan tanah puncak, percepatan tanah puncak, dan

perpindahan tanah puncak menjadi parameter parameter utama dalam disain

struktur tahan gempa.

Beberapa parameter dasar gempa bumi yang perlu kita ketahui, yaitu :

1. Hypocenter, yaitu tempat terjadinya gempa atau pergeseran tanah di

dalam bumi.

2. Epicenter, yaitu titik yang diproyeksikan tepat berada di atas hypocenter

pada permukaan bumi.

3. Bedrock, yaitu tanah keras tempat mulai bekerjanya gaya gempa.

4. Ground acceleration, yaitu percepatan pada permukaan bumi akibat

gempa bumi.

5. Amplification factor, yaitu factor pembesaran percepatan gempa yang

terjadi pada permukaan tanah akibat jenis tanah tertentu.

6. Skala gempa, yaitu suatu ukuran kekuatan gempa yang dapat diukur

dengan secara kuantitatif dan kualitatif. Pengukuran kekuatan gempa

secara kuantitatif dilakukan pengukuran dengan skala Richter yang

umumnya dikenal sebagai pengukuran mangnitudo gempa bumi.

Magnitudo gempa bumi adalah ukuran mutlak yang dikeluarkan oleh

pusat gempa. Pendapat ini pertama kali dikemukakan oleh Richter

dengan besar antara 0 sampai 9. Selama ini gempa terbesar tercatat

sebesar 8,9 skala Richter terjadi di Colombia tahun 1960. Pengukuran

kekuatan gempa secara kualitatif yaitu dengan melihat besarnya

dikatakan sebagai intensitas gempa bumi. Di Indonesia digunakan skala

intensitas MMI (Modified Mercarlli Intensity) versi tahun 1931.

Perbandingan intensitas skala MMI dari nilai I sampai XII dapat dilihat

pada table 2.1.

Tabel 2.1. Skala intensitas gempa MMI

Skala

MMI Deskripsi

I Getaran gempa tidak terasa, hanya dapat dideteksi oleh alat.

II Dapat dirasakan oleh beberapa orang. Benda benda yang ada digantung dapat bergerak

III Dirasakan lebih keras. Kendaraan atau benda lain yang berhenti dapat bergerak.

IV Dirasakan lebih keras baik didalam bangunan atau diluar. Jendela dan pintu mulai bergetar

V Dirasakan hamper oleh semua orang. Piguran di dinding mulai

berjatuhan, jendela kaca pecah.

VI Dirasakan oleh semua orang. Orang mulai ketakutan. Kerusakan mulai Nampak.

VII Setiap orang mulai lari keluar. Bisa dirasakan didalam kendaraan yang bergerak.

VIII Sudah membahayakan bagi setiap orang.Bangunan lunak mulai runtuh. IX Mulai dengan kepanikan. Sudah ada kerusakan yang berarti bagi semua

bangunan.

X Kepanikan lebih hebat, hanya gedung gedung kuat dapat bertahan.

Terjadi longsor dan rekahan.

XI Hampir semua bangunan runtuh. Jembatan rusak. Retakan yang lebar di tanah.

XII Kerusakan total. Gelombang terlihat di tanah. Benda Benda

beterbangan.

2.2 Konsep Perencanaan Struktur Bangunan Tahan Gempa.

Jika terjadi suatu gempa, maka struktur di atasnya akan mengalami

pergerakan secara vertikal maupun secara lateral. Pergerakan Vertikal relative

perhatian khusus dalam proses disain, sedangkan pergerakan lateral akan

memberikan beban lateral kepada struktur yang dapat menyebabkan struktur

runtuh.

Berdasarkan UBC 1997, tujuan desain bangunan tahan gempa adalah

untuk mencegah terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan korban jiwa,

dengan tiga faktor standar, sebagai berikut :

1. Tidak terjadi kerusakan sama sekali pada gempa kecil.

2. Ketika terjadi gempa sedang, diperbolehkan terjadi kerusakan arsitektural

tetapi bukan merupakan kerusakan struktural.

3. Diperbolehkan terjadinya kerusakan stuktural dan non-struktural pada

gempa kuat, namun kerusakan yang terjadi tidak sampai menyebabkan

bangunan runtuh.

Maka perencanaan bangunan struktur tahan gempa harus dapat memperhitungkan

dampak dari gaya lateral yang bersifat siklus (bolak-balik) yang dialami oleh

struktur selama terjadinya gempa bumi. Untuk memikul gaya lateral yang dialami

oleh bangunan, struktur harus dapat memiliki daktilitas yang memadai di daerah

joint atau elemen struktur tahan gempa seperti tube.

Berdasarkan hal di atas, perencanaan struktur dapat direncanakan dengan

mengetahui skenario keruntuhan dari struktur tersebut dalam menahan beban

maksimum yang bekerja. Pelaksanaan konsep desain kapasitas struktur adalah

memperkirakan urutan kejadian dari kegagalan suatu struktur berdasarkan beban

maksimum yang di alami struktur. Sehingga kita merencanakan bangunan dengan

tetapi ada elemen elemen struktur atau titik pada struktur yang dibuat lebih lemah

dibandingkan dengan yang lain dengan harapan di elemen atau titik itulah

kegagalan struktur terjadi pada saat beban maksimum bekerja. Dalam hal ini kita

merancang supaya sendi - sendi plastis yang terjadi pada daerah daerah yang

dapat menunjang tujuan desain bangunan tahan gempa. Konsep desain kapasitas

ini dikenal dengan konsep “strong column weak beam”, yaitu merancang supaya

sendi-sendi plastis terjadi pada balok balok dan kaki kolom bawah.

Dengan konsep mekanisme keruntuhan ini, sendi plastis akan terjadi pada

balok terlebih dahulu baru pada tahap tahap akhir plastis terjadi pada ujung ujung

bawah kolom. Hal ini dilakukan supaya sejumlah besar sendi plastis terbentuk

pada struktur secara daktail yang dapat memencarkan energi melalui proses

pelelehan struktur dan diharapkan dapat menyerap beban gempa. Secara

matematis konsep “strong column weak beam” dapat ditulis dalam bentuk

persamaan sebagai berikut :

∑

∑

M

_nkolom

>

M

_nbalok

5

6

( 2 – 1 )

Bangunan tahan gempa didesain berdasarkan zona gempa, karakter lokasi,

jenis tanah, okupansi bangunan, faktor kegunaan bangunan, periode natural

struktur, dan lain- lain. UBC 1997 mensyaratkan seluruh elemen struktur didesain

akibat ground motion dengan memperhatikan respon faktor struktur, faktor

redudan, kuat lebih, dan daktilitas struktur.

2.3 Rekayasa Kegempaan secara Umum.

Pada umumnya struktur didesain berperilaku plastis pada saat gempa kuat

terjadi dengan tingkat daktilitas tertentu. Desain struktur tahan gempa yang

berperilaku elastis pada saat gempa kuat terjadi sangatlah tidak ekonomis. Hal ini

karena gempa kuat jarang terjadi. Untuk memperoleh hasil desain yang lebih

efisien dan ekonomis, sistem struktur dapat didesain dalam kondisi tidak elastik

penuh, sehingga tingkat tahanan dapat direduksi ( R ) pada rentang 1,6 hingga 8,5

pada batas daktail penuh.

Terkait dengan risiko kegempaan, peraturan kegempaan dapat dibagi

menjadi 3 golongan besar yaitu struktur rangka pemikul momen biasa ( SRPMB )

untuk wilayah dengan zona gempa 1 atau 2, struktur rangka pemikul momen

menengah ( SRPMM ) untuk wilayah dengan zona gempa 3 dan 4, serta struktur

rangka pemikul momen khusus ( SRPMK ) untuk wilayah dengan zona gempa 5

Tabel 2.2 Faktor daktalitas maksimum, factor reduksi gempa maksimum, factor tahanan lebih struktur dan factor tahanan lebih total beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung.

Sistem dan subsistem struktur

gedung Uraian sistem pemikul beban gempa Mm Rm Pers. (6) f Pers. (39)

1. Sistem dinding penumpu (Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem bresing memikul hampir semua beban gravitasi. Beban lateral dipikul dinding

1. Dinding geser beton bertulang 2,7 4,5 2,8

2. Dinding penumpu dengan rangka baja ringan dan

bresing tarik 1,8 2,8 2,2

3. Rangka bresing di mana bresingnya memikul beban gravitasi

a.Baja 2,8 4,4 2,2

b.Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 1,8 2,8 2,2 2. Sistem rangka gedung (Sistem

struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap.

Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing).

1. Rangka bresing eksentris baja (RBE) 4,3 7,0 2,8

2. Dinding geser beton bertulang 3,3 5,5 2,8

3. Rangka bresing biasa

a.Baja 3,6 5,6 2,2

b.Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 3,6 5,6 2,2 4. Rangka bresing konsentrik khusus

a.Baja 4,1 6,4 2,2

5. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail 4,0 6,5 2,8 6. Dinding geser beton bertulang kantilever

daktail penuh 3,6 6,0 2,8

7. Dinding geser beton bertulang kantilever

daktail parsial 3,3 5,5 2,8

3. Sistem rangka pemikul momen (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap.

Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur)

1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK)

a.Baja 5,2 8,5 2,8

b.Beton bertulang 5,2 8,5 2,8

2. Rangka pemikul momen menengah beton 3,3 5,5 2,8 3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB)

a.Baja 2,7 4,5 2,8

b.Beton bertulang 2,1 3,5 2,8

4. Rangka batang baja pemikul momen

khusus (SRBPMK) 4,0 6,5 2,8

4. Sistem ganda (Terdiri dari: 1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi; 2) pemikul beban lateral berupa dinding geser atau rangka bresing dengan rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen harus direncanakan secara terpisah mampu memikul sekurang-kurangnya 25% dari seluruh beban lateral; 3) kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersama-sama seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi /sistem ganda)

1. Dinding geser

a.Beton bertulang dengan SRPMK beton bertulang 5,2 8,5 2,8

b.Beton bertulang dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8

c. Beton bertulang dengan SRPMM beton bertulang 4,0 6,5 2,8 2. RBE baja

a.Dengan SRPMK baja 5,2 8,5 2,8

b.Dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8

3. Rangka bresing biasa

a.Baja dengan SRPMK baja 4,0 6,5 2,8

b.Baja dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8

c.Beton bertulang dengan SRPMK beton

bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 4,0 6,5 2,8

d.Beton bertulang dengan SRPMM beton

bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 2,6 4,2 2,8

4. Rangka bresing konsentrik khusus

a.Baja dengan SRPMK baja 4,6 7,5 2,8

b.Baja dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8

5. Sistem struktur gedung kolom kantilever: (Sistem struktur yang memanfaatkan kolom kantilever untuk

Sistem struktur kolom kantilever 1,4 2,2 2

6. Sistem interaksi dinding

geser dengan rangka Beton bertulang biasa (tidak untuk Wilayah 3, 4, 5 & ₆₎ 3,4 5,5 2,8 7. Subsistem tunggal

(Subsistem struktur bidang yang membentuk struktur

1. Rangka terbuka baja 5,2 8,5 2,8

2. Rangka terbuka beton bertulang 5,2 8,5 2,8

3. Rangka terbuka beton bertulang dengan balok

gedung secara keseluruhan) 4. Dinding geser beton bertulang berangkai

daktail penuh. 4,0 6,5 2,8

Uraian sistem pemlkul beban gempa Mm Rm Pers.

(6)

f Pers. (39) 5. Dinding geser beton bertulang kantilever

daktail parsial 3,3 5,5 2,8

Tabel 2.3 Klasifikasi peraturan Gempa berdasarkan resiko Kegempaan.

Resiko Gempa

Jenis Struktur yang dapat digunakan

Factor Modifikasi Respons

Rendah

Sistem rangka Pemikul Momen • SRPMB (Bab 3-20) • SRPMM (Pasal 23.10) • SRPMK (Pasal 23.3-23.5) 3 – 3,5 5 – 5,5 8 – 8,5 Sistem Dinding Struktural

• SDSB (Bab 3 – 20 ) • SDSK (Pasal 23.6)

4 - 4,5 5,5 – 6,5

Menengah

Sistem Rangka Pemikul Momen

• SRPMM

• SRPMK

Sistem rangka Pemikul Momen • SDSB • SDSK 5 – 5,5 8 – 8,5 4 - 4,5 5,5 – 6,5 Tinggi

Sistem rangka Pemikul momen • SRPMK

Sistem Rangka Pemikul Momen • SDSK

8 - 8,5

2.3.1 Sesmic Respon Spektra.

Dalam respon spektra, efek dari ukuran dan tipe gelombang getar yang

terjadi saat gempa disimplifikasi dari garis-garis yang bergelombang menjadi

suatu garis tertentu. Respon spektra yang digunakan dalam perencanaan adalah

respon percepatan ( Sa,g ) dengan periode (T).

Respon spektra adalah plot dari respons maksimum struktur yang

diperoleh dari analisa riwayat waktu suatu gempa. Secara umum ada tiga jenis

respon spektrum tergantung pada jenis respon yang digunakan, yaitu :

• Spektrum respons perpindahan (deformation response spectrum)

Spekturm respon perpindahan μo adalah plot perpindahan terhadap waktu

getar alami Tnuntuk ξn tertentu.

• Spektrum respons kecepatan semu (pseudo – velocity response spectrum) Spektrum respons kecepatan semu úo adalah plot kecepatan terhadap waktu

getar alami Tnuntuk ξn tertentu.

• Spektrum respons percepatan semu (pseudo – acceleration response

spectrum).

Spektrum respons percepatan semu üo adalah plot kecepatan terhadap waktu

getar alami Tnuntuk ξn tertentu.

Absis dari spektrum adalah waktu getar alami dari sistem dan ordinat adalah

Gambar 2.1 Ground acceleration

a. b. c.

Gambar 2.2 .(a) spectrum respons percepatan semu ; (b) spectrum response

kecepatan semu ; (c) spectrum response perpindahan.

Ketiga respon spektra tersebut ( percepatan, kecepatan dan perpindahan )

dapat secara simultan diplot kedalam sebuah grafik skala log dengan 3 sumbu

yang disebut tripartite ( dikembangkan oleh Newmark ). Dimana sumbu

kecepatan dan dua buah sumbu diagonal yang merupakan respon percepatan dan

perpindahan. Contoh tripartite dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.3 Spektrum respons gabungan perpindahan, kecepatan semu, dan

percepatan semu untuk pergerakan tanah akibat gempa EI Centro; ξ =

0,2,5,10, dan 20%.

Respon spektra yang sering digunakan untuk perencanaan dan terdapat di

peraturan peraturan bangunan adalah respon spektra percepatan terhadap periode.

Respon spektra ini lebih mudah digunakan untuk perencanaan karena beban atau

gaya gempa berbanding lurus dengan percepatan sehingga nilainya dapat langsung

Salah satu contoh respons spektra yang digunakan dalam peraturan Uniform Building

Code 1995 ( UBC 1995 ) dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.4 Respons spektra desain pada peraturan

Peraturan di Indonesia, menyarankan untuk menggunakan respon spektra menurut SNI

03 -1726 - 2003 yang telah diklasifikasikan terhadap zona atau wilayah gempa

Indonesia. Respon spectra menurut SNI 03 – 1726 - 2003 untuk 6 wilayah gempa di

Gambar 2.5 Wilayah gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar

2.3.2 Gaya Geser Desain

Nilai dari gaya geser desain ditentukan oleh respon spektra desain dari

struktur tersebut berdasarkan peraturan yang digunakan, keutamaan bangunan (I),

periode bangunan dan berat bangunan (W). Untuk beban gempa statik ekivalen,

menurut SNI 1726 - 2003, gaya geser dasar dapat dihitung dengan persamaan :

t

W

R

I

C

V

_b

=

1 ( 2 – 2 ) Dimana:

C1 = Faktor respon gempa yang dapat ditentukan dari response spektra gempa

rencana dan jenis tanah dibawah bangunan untuk waktu getar alami

fundamental T.

I = Factor keutamaan bangunan yang nilainya bervariasi tergantung dari jenis

bangunan, dapat dilihat pada table 2.4

W = Berat bangunan efektif saat terjadi gempa, nilai W dapat ditentukan

sebagai jumlah dari bebab beban berikut : beban mati total dari struktur

bangunan gedung dan beban hidup efektif yang mungkin ada pada saat

terjadi gempa, dapat diambil sebesar 30% dari beban hidup.

R = Faktor reduksi beban gempa yang bergantung dari system struktur yang

Tabel 2.4 Factor keutamaan bangunan

Kategori Gedung atau Bangunan

Faktor Keutamaan

I Gedung Umun Seperti untuk penghunian,perniagaan dan

perkantoran

1

Monumen dan bangunan monumental 1

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit,instalasi air bersih,pembangkit tenaga listrik,pusat penyelamatan dalam keadaan arurat,fasilitas radio dan televise.

1.5

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas,produk

minyak bumi,asam,bahan beracun. 1.5

Cerobong,tangki diatas menara. 1.25

2.3.3 Penentuan Daktalitas bangunan dan Faktor Reduksi Beban Gempa.

Gambar berikut ini menjelaskan hubungan antara beberapa parameter yang

menjadi acuan untuk menentukan besarnya beban gempa nominal pada suatu

struktur.

Keterangan :

Vn = gaya geser nominal (desain)

Vy = gaya gesr pada leleh pertama

Vm = gaya geser maksimum

Ve = gaya geser elastic

δn = perpindahan pada V = Vn

δy = perpindahan pada leleh pertama

δm = perpindahan maksimum

f1 = kuat lebih disain

f2 = kuat cabang bahan

f = kuat cabang struktur

R = factor reduksi beban gempa

µ = factor daktalitas struktur gedung

Menurut UBC 1997, daktalitas adalah kemampuan suatu struktur untuk

mengalami simpangan dalam kondisi paska elastik sehingga terjadi keruntuhan.

Perilaku ini sangat penting, karna selama proses pelelehan elemen struktur

tersebut terjadi proses desipasi energi gempa. Selama terjadi gempa, daktilitas

gedung tersebut tetap berdiri walaupun sudah berada dalam kondisi diambang

keruntuhan.

Struktur dengan tingkat daktalitas tertentu akan memungkinkan terjadinya

sendi plastis secara bertahap pada elemen elemen struktur yang telah ditentukan.

Dengan terbentuknya sendi plastis pada elemen struktur, maka struktur akan

mampu menahan beban gempa maksimum tanpa memberikan kekuatan yang

berlebihan pada elemen struktur karena energi kinetik akibat gerakan tanah dasar

yang akan diterima akan dipencarkan pada sendi plastis tersebut. Semakin banyak

terbentuk sendi plastis pada elemen struktur, semakin besar pula energi gempa

yang dipencarkan. Setelah terjadi sendi plastis pada suatu elemen, defleksi

struktur serta rotasi plastis masih terus bertambah.

Daktilitas struktur direncanakan dengan terdapat faktor modifikasi respon

mewakili faktor kuat lebih dan kapasitas komponen struktur secara keseluruhan

dalam kondisi daktail, dan selanjutnya dikenal dengan lambang µ. Daktilitas

bangunan yang didesain dengan faktor modifikasi respon juga harus dibatasi

berdasarkan kriteria perencanaan berikut :

1. Kekuatan dan kekakuan struktur yang direncanakan untuk memenuhi

kondisi diatas direncanakan juga supaya cukup untuk memberikan

kemampuan kepada struktur bangunan untuk melakukan deformasi

(simpangan) yang bersifat elastoplastik tanpa runtuh, bila mengalami gempa

2. Agar struktur gedung tinggi memiliki daktilitas yang tinggi, harus

diupayakan supaya sendi sendi plastis yang terjadi akibat beban gempa

maksimum ada di dalam balok balok dan tidak terjadi dalam kolom kolom,

kecuali pada kaki kolom yang paling bawah dan pada bagian atas kolom

penyangga atap. Hal ini dapat tercapai bila kapasitas ( momen leleh ) kolom

lebih tinggi daripada kapasitas ( momen leleh ) balok yang bertemu pada

kolom tersebut ( konsep strong column weak beam ).

3. Besarnya displacement yang terjadi harus dibatasi untuk menjaga integritas

bangunan dan menghindari jatuhnya korban jiwa.

Daktilitas didefenisikan sebagai perbandingan antara deformasi maksimum

yang terjadi dengan deformasi pada saat terjadi leleh pertama.

µ = ( 2 – 3 )

dimana faktor daktilitas maksimum yang digunakan untuk bangunan beton

bertulang adalah 5,3.

Karna kekuatan bahan yang terpasang pada pelaksanaan umumnya berlebih, maka

kekuatan material aktual lebih besar dari kekuatan material yang direncanakan.

Faktor tersebut disebut faktor kuat lebih bahan atau beban.

n y v v f1= ( 2 – 4 )

Akibat adanya kehiperstatikan struktur gedung, terjadi redistribusi gaya

gaya oleh proses pembentukan sendi plastis yang tidak bersamaan ( dimana

mekanisme jumlah sendi plastis yang direncanakan pada bangunan lebih besar

dari satu ), maka akan ada kenaikan base shear sebesar Vm. Kuat lebih struktur

didefinisikan sebagai berikut :

y m v v f₂ = ( 2 – 5 )

Faktor amplifikasi gaya gempa menyatakan faktor kuat lebih total yang

selanjutnya disebut sebagai overstrength factor dengan lambing f. Perkalian

antara faktor kuat lebih beban atau bahan dengan faktor kuat lebih struktur akan

menghasilkan faktor kuat lebih total:

n m v v f f f = ₁. ₂ = ( 2 – 6 )

Sedangkan ratio antara beban gempa maksimum akibat pengaruh gempa

rencana pada struktur elastik penuh dan beban gempa nominal akibat pengaruh

gempa rencana pada struktur daktail disebut faktor reduksi gempa.

n e v v f R=µ. ₁ = ( 2 – 7 )

2.3.4 Penentuan Periode Struktur.

Periode struktur merupakan representasi dari fleksibilitas struktur yang

merupakan fungsi dari kekakuan dan massa. Periode struktur pada kondisi elastik

dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002 dapat didekati dengan berikut:

To = 0,0731(h)3/4 ( 2 – 8 )

dimana h adalah tinggi total stuktur dalam satuan meter.

2.3.5 Efek Peredam ( damping ) terhadap Stuktur.

Damping pada struktur menyebabkan terjadinya kehilangan energi pada

saat struktur dibebani. Energi yang hilang berubah bentuk menjadi retak, friksi,

leleh pada tulangan, dan lain lain. Nilai damping pada struktur berpengaruh

terhadap respon spektra, dimana semakin besar nilai damping struktur, maka

akselerasi spektral dari respon spektra yang bersangkutan akan semakin kecil.

Besarnya damping dinyatakan dalam critical damping. Sebelum terjadi

gempa, struktur beton bertulang pada umumnya memiliki 1 atau 2 persen critical

damping, pada saat gempa terjadi, nilai damping bertambah menjadi sekitar 5

persen. Semakin besar beban gempa yang bekerja pada struktur, semakin banyak

2.3.6 Kinerja Batas Layan.

Kinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar

tingkat akibat pengaruh gempa rencana, hal ini untuk membatasi terjadinya

pelelehan baja dan peretakan beton yang berlebihan, selain itu untuk mencegah

kerusakan nonstruktur dan ketidaknyamanan penghuni. Untuk memenuhi

persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, simpangan antar tingkat struktur

gedung tidak boleh melampaui 0,03 / R kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau

30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.

2.3.7 Kinerja Batas Ultimit.

Kinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan

simpangan antar tingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa

rencana dalam kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk

membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat

menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah benturan berbahaya antar

gedung. Simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari

simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan

suatu faktor pengali ξ, sebagai berikut : - untuk struktur gedung beraturan :

- untuk struktur gedung tidak beraturan :

ξ = 0.7 R / Faktor Skala ( 2 – 10 )

di mana R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut.

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala

hal simpangan antar tingkat yang dihitung dari persamaan di atas tidak boleh

melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.

2.4 Sistem Struktur.

Bertambahnya tinggi suatu bangunan maka aksi gaya lateral semakin

berarti. Pada ketinggian tertinggi ayunan lateral bangunan semakin besar sehingga

dengan pertimbangan kekuatan, kekakuan ( stiffness ), mutu bahan akan

mempengaruhi rancangan suatu gedung bertingkat tinggi. Derajad kekakuan

tergantung pada jenis sistem yang dipilih. Efisiensi suatu sistem tertentu berkaitan

langsung dengan jumlah bahan yang digunakan. Dengan demikian, optimasi suatu

struktur untuk kebutuhan ruang tertentu haruslah menghasilkan kekakuan

maksimum, tetapi dengan berat sekecil mungkin.

Berdasarkan pertimbangan diatas, penulis membandingkan penggunaan

bahan pada sistem stuktur tube dengan sistem struktur tube in tube untuk

memperoleh sistem manakah yang paling efisien untuk di terapkan pada ambang

2.4.1 Sistem Struktur Tube

Sistem struktur tube dapat didefenisikan sebagai suatu sistem struktur

bahwa gedung itu berprilaku sebagai suatu tabung kosong. Untuk memhami

perilaku dari sistem struktur tube terlebih dahulu lihat gambar 2.8. Dinding tabung

terbuat dari kolom kolom berjarak sangat rapat di sekeliling bangunan yang diikat

dengan balok pengikat yang tinggi. Diasumsikan bahwa kolom bagian dalam

hanya berfungsi untuk menahan beban akibat berat sendiri, kemampuan untuk

menahan gaya lateral diabaikan. Lantai dianggap sebagai rigid diafragma dan

diasumsikan untuk mendistribusikan gaya gaya lateral ke komponen penahan gaya

gaya lateral sesuai dengan kekakuannya.

Perancangan sistem tabung rangka sangat ideal apabila dinding eksterior

merupakan suatu kesatuan yang reaksinya terhadap beban lateral mengikuti lentur

kantilever murni. Apabila demikian, maka semua kolom yang merupakan bagian

dari tabung akan mengalami tarikan aksial atau tekan. Kolom interior yang

berfunsi untuk menahan beban gravitasi saja membuatnya bias didisain lebih

ramping, sehingga ruang lantai yang ada lebih luas. Adapun karakteristik umum

system tube antara lain :

1. Transfer gaya gempa melalui mekanisme lentur sehingga diperlukan

banyak kolom di daerah parimeter (sehingga meyerupai shearwall di

sekeliling bangunan)

Gambar 2.8 Skematik Bangunan Struktur Tube

Akan tetapi, perilaku tabung sebenarnya adalah diantara kantilever murni dengan

rangka murni. Sisi sisi tabung yang sejajar dengan arah angin akan cenderung

berprilaku sebagai rangka yang multitrave yang independen dengan adanya

fleksibilitas dari balok pengikat. Fleksibilitas ini menghasilkan tekuk pada rangka

karna gaya geser. Maka lentur terjadi pada kolom dan balok.

Pengaruh gaya geser pada aksi tabung mengakibatkan penyebaran tekanan

nonlinear sepanjang kolom sisi luar, kolom kolom di sudut sudut bangunan

dipaksa untuk memikiul beban yang lebih besar dari pada kolom kolom diantara

sudut. Selanjutnya defleksi total dari bangunan tidak lagi berupa suatu balok

2.4.2 Sistem Struktur tube in tube.

Pada sistem struktur ini mekanisme transfer beban lateral sama dengan

sistem struktur tube, namun kekakuan sistem tabung yang kosong ditingkatkan

dengan inti yang tidak hanya untuk menahan beban gravitasi, tetapi juga untuk

menahan beban lateral. Struktur lantai mengikat tabung interior bersama eksterior

dan berlaku sebagai satu kesatuan terhadap gaya gaya lateral. Reaksi suatu sistem

tabung dalam tabung terhadap angin menyerupai struktur rangka dengan dinding

geser. Struktur akan lebih daktail dari struktur tube dan displacement yang terjadi

lebih besar.

Tabung eksterior menahan hampir semua angin di bagian atas bangunan,

sedangkan inti memikul sebagian besar beban di bagian bawah bangunan.(lihat

gambar 2.9 )

Gambar 2.9 Struktur tube mampu menahan hampir semua beban angin di bagian