12 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Peraturan Pembebanan Gempa Berdasarkan RSNI2 03-1726-201x
Dalam segala pembangunan gedung, semua ahli konstruksi harus harus memperhatikan aspek kegempaan yang ada di daerah tersebut untuk mengantisipasi kerusakan jika terjadi gempa dan disisi lain untuk menghindari korban jiwa akibat gempa. Aspek kegempaan tersebut dianalisis berdasarkan peraturan yang berlaku di Negara tersebut dan salah satunya adalah Indonesia. Indonesia adalah Negara yang rawan akan gempa sehingga Indonesia memiliki peraturan sendiri dan peta gempanya. Saat ini di Indonesia peraturan yang berlaku adalah Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung SNI 03-1726-2002. Dalam peraturan ini Indonesia dibagi dalam 6 wilayah gempa. Saat ini, SNI 03-1726-2002 akan direvisi menjadi RSNI2 03-1726-201x. Dalam peraturan yang baru ini parameter wilayah gempa sudah tidak digunakan lagi dan diganti berdasarkan dari nilai ( parameter respons spektral percepatan gempa pada periode pendek ) dan nilai (parameter respons spektral percepatan gempa pada periode 1 detik) pada setiap daerah yang ditinjau.
2.1.1 Gempa Rencana dan Faktor Keutamaan
Tata cara ini menentukan pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung dan non gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Gempa rencana ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 2 persen. Untuk berbagai kategori risiko struktur bangunan gedung dan non gedung sesuai Tabel 2.1 pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan
Faktor-faktor keutamaan I, II, III, dan IV ditetapkan menurut tabel 2.1.
Tabel 2.1 Faktor Keutamaan I untuk Berbagai Kategori gedung dan Bangunan (RSNI 03-1726-201x)
Jenis pemanfaatan Kategori risiko
Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:
- Fasilitas pertanian, perkebunan, perternakan, dan perikanan - Fasilitas sementara
- Gudang penyimpanan
- Rumah jaga dan struktur kecil lainnya
I
Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko I,III,IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: - Perumahan
- Rumah toko dan rumah kantor - Pasar
- Gedung perkantoran
- Gedung apartemen/ Rumah susun - Pusat perbelanjaan/ Mall
- Bangunan industri - Fasilitas manufaktur - Pabrik
II
Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:
- Bioskop
- Gedung pertemuan - Stadion
- Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat
14 - Fasilitas penitipan anak
- Penjara
- Bangunan untuk orang jompo
Gedung dan struktur lainnya, tidak termasuk kedalam kategori risiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:
- Pusat pembangkit listrik biasa - Fasilitas penanganan air - Fasilitas penanganan limbah - Pusat telekomunikasi
Gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.
Gedung dan struktur lainnya yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk:
- Bangunan-bangunan monumental - Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan
- Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat
- Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta garasi kendaraan darurat
- Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan
tempat perlindungan darurat lainnya
- Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat
- Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat
- Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun
listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau
struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran ) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat
Gedung dan struktur lainnya yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV.
Tabel 2.2 Faktor keutamaan gempa (RSNI 03-1726-201x)
Kategori risiko Faktor keutamaan gempa,
I atau II 1,0
III 1,25
IV 1,50
2.1.2 Klasifikasi Situs dan Parameter
16 Tabel 2.3 Klasifikasi Situs
Kelas sit us ̅ (m/ det ik) at au ̅ (kPa)
SA (batuan keras) > 1500 N/A N/A
SB (batuan) 750 sampai 1500 N/A N/A
SC (tanah keras, sangat
padat dan batuan lunak) 350 sampai 750 > 50 ≥100 SD (tanah sedang) 175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai 100
SE (tanah lunak) < 175 < 15 < 50
Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karateristik sebagai berikut :
1. Indeks plastisitas, PI> 20 2. Kadar air, w ≥40% 3. Kuat geser niralir, ̅ < 25 SF (tanah khusus, yang
membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifik-situs yang mengikuti Pasal 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 likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah
- Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m)
- Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7.5 m dengan Indeks Plasitisitas PI > 75) Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H > 35 m dengan ̅ < 50 kPa
Nilai ̅ harus ditentukan sesuai dengan perumusan berikut:
̅ = ∑
∑ (2.1)
Keterangan:
Nilai dan harus ditentukan sesuai dengan perumusan berikut:
(2.2)
dimana dan dalam Persamaan 2 berlaku untuk tanah non-kohesif, tanah kohesif, dan lapisan batuan.
di mana dan dalam Persamaan 3 berlaku untuk lapisan tanah non-kohesif saja, dan , di mana adalah ketebalan total dari lapisan tanah
non-kohesif di 30 m lapisan paling atas. adalah tahanan penetrasi standar 60 persen energi ( ) yang terukur langsung di lapangan tanpa koreksi, dengan nilai tidak lebih dari 305 pukulan/m. Jika ditemukan perlawanan lapisan batuan, maka nilai tidak boleh diambil lebih dari 305 pukulan/m.
2.1.3 Parameter Percepatan Gempa
Parameter (percepatan batuan dasar pada perioda pendek) dan (percepatan batuan dasar pada perioda 1 detik) harus ditetapkan masing-masing dari respons spektral percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam peta gerak tanah seismik pada Bab 14 dengan kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun ( , 2 persen dalam 50 tahun), dan dinyatakan dalam bilangan desimal terhadap percepatan gravitasi.
Untuk penentuan respons spektral percepatan gempa di permukaan tanah, diperlukan suatu faktor amplifikasi seismik pada perioda 0,2 detik dan perioda 1 detik. Faktor amplifikasi meliputi faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek ( ) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik ( ) . Parameter spectrum respons percepatan pada perioda pendek ( )
=
= 30
̅
=
∑∑
=
∑= 1
18 dan perioda 1 detik ( ) yang 13 disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, harus ditentukan dengan perumusan berikut ini:
(2.4)
(2.5)
Keterangan:
= parameter respons spektral percepatan gempa terpetakan untuk perioda pendek; = parameter respons spektral percepatan gempa terpetakan untuk perioda 1,0 detik.
Koefisien situs dan mengikuti Tabel 2.4 dan Tabel 2.5. Tabel 2.4 Koefisien situs,
Kelas Situs Parameter respons spektral percepatan gempa ( ) terpetakan pada perioda pendek, T = 0,2 detik,
≤ 0.25 ≤ 0.5 ≤0.75 ≤1.0 ≤ 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
Tabel 2.5 Koefisien situs,
Kelas Situs Parameter respons spektral percepatan gempa ( ) terpetakan pada perioda 1 detik,
≤ 0.1 ≤ 0.2 ≤0.3 ≤0.4 ≤ 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 2.4 2 1.8 1.6 1.5
SE 3.5 3.2 2.8 2.4 2.4
SF
= → =2 3*
2.1.4 Parameter Percepatan Spektral Desain
Bila spektrum respons desain diperlukan oleh tata cara ini dan prosedur gerak tanah dari spesifik-situs tidak digunakan, maka kurva spektrum respons desain harus dikembangkan dengan mengacu Gambar 2.1 dan mengikuti ketentuan di bawah ini :
1. Untuk perioda yang lebih kecil dari , spektrum respons percepatan desain, , harus diambil dari persamaan;
(2.6)
2. Untuk perioda lebih besar dari atau sama dengan dan lebih kecil dari atau sama dengan , spektrum respons percepatan desain, , sama dengan ;
3. Untuk perioda lebih besar dari , spektrum respons percepatan desain, , diambil berdasarkan persamaan:
(2.7)
Keterangan:
= parameter respons spektral percepatan desain pada perioda pendek; = parameter respons spektral percepatan desain pada perioda 1 detik; T = perioda getar fundamental struktur.
Gambar 2.1 Spektrum respons desain = 0.4 + 0.6
=
20 2.1.5 Perioda Fundamental Pendekatan.
Perioda fundamental pendekatan ( ), dalam detik, harus ditentukan dari persamaan
berikut: (2.8)
Keterangan:
ℎ adalah ketinggian struktur, dalam (m), di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur, dan koefisien dan x ditentukan dari Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Koefisien dan x
Tipe Struktur x
Sistem rangka pemikul momen di mana 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 0,0724 0,8
Rangka beton pemikul momen 0,0466 0,9
Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731 0,75
Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk 0,0731 0,75
Semua sistem struktur lainnya 0,0488 0,75
2.1.6 Kinerja Struktur Gedung
Kinerja struktur gedung dipengaruhi adanya simpangan antar tingkat, akibat pengaruh
gempa rencana. Penentuan simpangan antar lantai tingkat disain (Δ) harus dihitung
sebagai berbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Apabila pusat massa tidak terletak segaris dalam arah vertikal, diijinkan untuk menghitung defleksi di dasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dari pusat massa tingkat di atasnya.
Defleksi pusat massa di tingkat x,(δx)[mm] harus ditentukan sesuai dengan persamaan
sebagai berikut: = ℎ
Keterangan:
Cd adalah faktor pembesaran defleksi .
adalah defleksi pada lokasi yang diisyaratkan, yang ditentukan dengan analisis elastic Ie adalah faktor keutamaan Simpangan antar tingkat dapat ditentukan dengan tidak melebihi simpangan antar lantai ijin (Δa).
Tabel 2.7 Simpangan Antar Lantai Ijin (Δa)
Struktur
Kategori Resiko
I atau II III IV
Struktur, selain dari struktur dinding geser batu bata, 4 tingkat atau kurang dengan dinding interior, partisi, langit-langit dan sistem dinding eksterior yang telah didesain untuk mengakomodasi simpangan antar lantai
0,025hsx 0,020hsx 0,015hsx
Struktur dinding geser kantilever batu bata 0,010hsx 0,010hsx 0,010hsx Struktur dinding geser batu bata lainnya 0,007hsx 0,007hsx 0,007hsx Semua struktur lainnya 0,020hsx 0,015hsx 0,010hsx
Keterangan:
hsx adalah tinggi tingkat di bawah tingkat x
2.2 Peraturan Pembebanan Bedasarkan RSNI 03-1727-201x 2.2.1 Beban Mati
CATATAN :
(1) Nilai ini berlaku untuk beton pengisi;
(2) Untuk beton getar, beton kejut, beton mampat dan beton padat lain sejenis, berat sendirinya harus ditentukan tersendiri;
(3) Nilai ini adalah nilai rata-rata, untuk jenis-jenis kayu tertentu dapat dilihat pada NI 5 Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia.
2.2.2 Beban Hidup
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedun, termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin, serta peralatan yang bukan bagian tak terpisahkan dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap.Khusus pada atap, beban hidup juga mencakup beban hujan, baik akibat genangan maupun akibat tekanan jatuh (energi kinetik) butiran air.
Tabel 2.9 Beban Hidup Pada Lantai Gedung (RSNI 03-1727-201x)
Hunian atau penggunaan Merata psf (kN/m2)
Terpusat lb (kN) Apartemen (lihat rumah tinggal)
Sistem lantai akses Gudang persenjataan dan ruang latihan 150 (7.18)
Ruang pertemuan dan bioskop Kursi tetap (terikat di lantai) Lobi Lintasan bowling, ruang kolam renang, dan tempat rekrea
sejenis lainnya 75 (3.59)
Jalur untuk akses pemeliharaan 40 (1.92) 300 (1.33) Koridor
Lantai pertama
Lantai lain, sama seperti pelayanan hunian kecuali disebutka lain
100 (4.79) Ruang dansa dan ruang ballroom/pesta 100 (4.79)
24
Sama seperti daerah yang dilayani, atau untuk jenis hunian yang diakomodasi
Ruang makan dan restoran 100 (4.79)
Hunian (lihat rumah tinggal)
Ruang mesin elevator (pada daerah seluas 4 in2 [2580 mm2]) 300 (1.33) Konstruksi pelat lantai finishing ringan (pada luasan 1 in2 [645
mm2]) 200 (0.89)
Jalur penyelamatan terhadap kebakaran Hunian satu keluarga saja
100 (4.79) 40 (1.92)
Tangga permanen Lihat pasal 4.4
Garasi (mobil penumpang saja) Truk dan bus
40 (1.92)a,b
Tribun (lihat stadion dan arena, tempat duduk di stadion)
Lantai utama gymnasium dan balkon 100 (4.79)
Susunan tangga, rel pengaman dan batang pegangan Lihat pasal 4.4 Rumah sakit :
Ruang operasi, laboratorium Ruang pasien
Koridor diatas lantai pertama
60 (2.87) Hotel (lihat rumah tangga)
Perpustakaan Ruang baca
Ruang penyimpanan
Koridor di atas lantai pertama
60 (2.87) Kanopi di depan pintu masuk gedung 75 (3.59)
Gedung perkantoran:
Ruang arsip dan komputer harus dirancang untuk beban yang leb berat berdasarkan pada perkiraan hunian
Lobi dan koridor lantai pertama Kantor
Koridor di atas lantai pertama
100 (4.79)
Hunian (satu keluarga dan dua keluarga) Loteng yang tidak dapat didiami tanpa gudang Loteng yang tidak dapat didiami dengan gudang Loteng yang dapat didiami dan ruang tidur Semua ruang kecuali tangga dan balkon Hotel dan rumah susun
Ruang pribadi dan koridor yang melayani mereka Ruang publik dan koridor yang melayani mereka
10 (0.48)
Atap datar, pelana, dan lengkung Atap digunakan untuk tempat berjalan
Atap yang digunakan untuk taman atap atau tujuan pertemuan Atap yang digunakan untuk tujuan khusus
Awning dan kanopi
Konstruksi struktur yang didukung oleh struktur rangka kaku ringan
Semua konstruksi lainnya
Komponen struktur atap utama, yang terhubung langsung dengan perkerjaan lantai
Titik panel tunggal dari batang bawah ranga atap atau setiap titik sepanjang komponen struktur utama yang mendukung ata diatas pabrik, gudang, dan perbaikan garasi
Semua hunian lainnya
Semua permukaan atap dengan beban pekerja pemeliharaan
20 (0.96)h
Koridor diatas lantai pertama Koridor lantai pertama Bak-bak/scuttles, rusuk untuk atap kaca dan langit-langit yang
dapat diakses 200 (0.89)
Pinggir jalan untuk pejalan kaki, jalan lintas kendaraan, dan
lahan/jalan untuk truk-truk 250 (11.97)
e
8000 (35.6)f Stadion dan arena
Tribun
Tempat duduk tetap (terikat di lantai)
100 (4.79)d 60 (2.87)d Tangga dan jalan keluar
Rumah tinggal untuk satu dan dua keluarga saja
100 (4.79) 40 (1.92)
g Ruang gudang diatas langit-langit 20 (0.96)
Gudang penyimpang barang sebelum disalurkan ke pengecer (jika diantisipasi menjadi gudang penyimpanan, maka harus dirancang untuk beban lebih berat)
Ringan Glosir, di semua lantai
100 (4.79)
Susuran jalan dan panggung yang ditinggikan (selain jalan keluar)
26 Beban hidup tersebut sudah termasuk perlengkapan ruang sesuai dengan kegunaan lantai ruang yang bersangkutan dan juga dinding-dinding pemisah dengan berat tidak lebih dari 100 kg/m2
2.3 Struktur Rangka Baja
2.3.1 Rangka Baja Penahan Momen (MRF)
Struktur rangka baja penahan momen atau moment resisting frames (MRF) adalah system rangka yang ketahanan terhadap beban lateralnya dipikul hanya oleh kekakuan rangka batang, sehingga dapat menyebabkan pembengkokkan pada balok dan kolom serta sambungan antara balok dan kolomnya. Rangka baja penahan momen ini, menjadi sangat digemari dibanyak daerah rawan gempa, dikarenakan beberapa alasan seperti: Pertama, telah banyak bukti penelitian yang menyatakan rangka momen ini memiliki daktilitas yang tinggi. Kedua, dari segi arsitektur, rangka momen ini tidak terdapat bracing yang menghalangi dinding bangunan dan memberikan keleluasaan terhadap penggunaan ruang. Tetapi jika dibandingkan dengan rangka baja berpengaku, rangka momen ini membutuhkan ukuran rangka yang lebih besar untuk memikul beban lateral
2.3.2 Rangka Baja Berpengaku Konsentris (CBF)
harus kuat menahan penyimpangan inelastic yang besar tanpa kehilangan kekuatan dan kekakuan.
Gambar 2.1 Skema inelastic CBF
Untuk mendapatkan struktur dengan ketahanan gempa yang sesuai, CBF harus didisain dengan kekuatan dan daktilitas yang sesuai. Bracing harus didisain khusus untuk menahan deformasi plastis dan energy disipasi yang stabil terhadap tekuk karena tekanan dan leleh karena tegangan. Disain dirancang untuk memastikan deformasi plastis hanya terjadi di bracing tanpa merusak kolom dan balok sehingga struktur tahan terhadap gempa tanpa kehilangan kekuatan untuk menahan beban gravitasi.
2.3.3 Rangka Baja Berpengaku Eksentris (EBF)
28 antara perpotongan komponen struktur (eksentrisitas,e) lebih besar dari komponen struktur terkecil yang disambung. Pengaku (bracing) yang terhubung dengan link tersebut harus didisain 1.25 kali lebih kuat dari balok link. Tujuannya untuk memastikan link meleleh tanpa terjadi pembengkokkan bracing dan kolom.
