BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KonsepPerencanaanStruktur
Konsepperencanaanstrukturdiperlukansebagaidasarteori bagi
perencanaandan perhitunganstruktur.Konsepini
meliputipemodelanstruktur,pembebanan,pengaruhgempa pada struktur,pemodelantanahsebagaitumpuandasar,evaluasiparameterdan daya dukung tanah.
2.2 Tinjauanperencanaanstrukturtahangempa Tinjauanini
diperlukanuntukmengetahuimetodeanalisisyangakandigunakanuntuk
perencanaanstrukturterhadappengaruhgempa.Metode analisisyang dapat digunakan
untuk memperhitungkan pengaruh beban
gempaterhadapstrukturadalahsebagaiberikut:
1. Metodeanalisisstatik.
bahwagayahorizontal akibatgempayangbekerjapadasuatuelemen struktur,besarnyaditentukanberdasarkanhasil perkalianantarasuatu konstantaberat ataumassadarielemenstrukturtersebut.
2. Metodeanalisisdinamis
Analisisdinamisuntukperancanganstrukturtahan gempadilakukanjika diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada struktur,sertauntukmengetahuiperilakudari strukturakibatpengaruhgempa.Pada strukturbangunantingkattinggiataustrukturdenganbentukataukonfigurasi yang tidakteratur.Analisisdinamisdapatdilakukandengancaraelastismaupuninelastis. Padacaraelastisdibedakan Analisis Ragam Riwayat Waktu (TimeHistory Modal Analysis),dimanapadacaraini diperlukanrekamanpercepatangempadanAnalisis RagamSpektrumRespons(ResponseSpectrumModalAnalysis),dimanapada cara ini responsmaksimumdari tiapragamgetaryangterjadididapatdari SpektrumRespons Rencana(DesignSpectra).Sedangkanpada analisisdinamisinelastisdigunakanuntuk
mendapatkanresponsstrukturakibatpengaruhgempa yang sangatkuat dengancaraintegrasilangsung(DirectIntegrationMethod).
2.3 Pembebanan
bangunan gedungadalahsebagaiberikut: 1. Bebanmati(DeadLoad)
Bebanmati merupakanbebanyangbekerjaakibatgravitasiyangbekerjatetap padaposisinyasecaraterusmenerusdenganarahkebumitempatstrukturdidirikan.Yang termasukbebanmatiadalahberatstruktursendiridanjugasemuabendayang
tetapposisinyaselamastrukturberdiri.
2. Bebanhidup(Liveload)
Beban hidup merupakan beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatugedung dan barang-barang yang dapat berpindah, mesin dan peralatanlainyangdapatdigantikanselamaumurgedung.
3. Bebangempa(EarthquakeLoad)
Besarnya bebangempa dasar nominal horizontal akibat gempa menurut StandarPerencanaan KetahananGempaUntukStruktur RumahdanGedung(SNI– 2010),dinyatakansebagaiberikut:
� = �� �
………(2.1) dimana:
V = bebangempadasarnominal(bebangemparencana) Cs =koefisien responsseismikyangditentukan
Wt = kombinasidaribebanmatidanbebanhidupvertikalyangdireduksi
Perhitungan koefisienresponsseismik (Cs)
��= ����
� ………(2.2)
SDS = parameterpercepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda
pendek
R= faktormodifikasirespons Ie = faktor keutamaangempa
Perhitunganberatbangunan(Wt)
Karenabesarnyabebangempasangatdipengaruhioleh beratdari struktur bangunan,maka perludihitungberat darimasing-masinglantai bangunan.Beratdari bangunan dapatberupabebanmatiyangterdiridariberatsendirimaterial-material konstruksi dan elemen-elemen struktur, serta beban hidup yang diakibatkan oleh hunianatau penggunaanbangunan.Karenakemungkinanterjadinyagempabersamaan denganbebanhidupyangbekerjapenuhpadabangunan adalahkecil,makabeban hidup yangbekerjadapat direduksibesarnya.Berdasarkanstandarpembebananyang berlakudiIndonesia,untukmemperhitungkan pengaruhbebangempapadastruktur bangunangedung,bebanhidup yang bekerjadapat dikalikandenganfaktorreduksi sebesar0,3.
Parameter percepatanspektrum respons desain (SDS )
Untuk menentukan percepatan spektrum respons desain, terlebih dahulu kita menentukan parameter percepatan tanah
1. Untuk perioda yang lebih kecil dari T0, Spektrum respons percepatan desain harus diambil dari persamaan
Sa = SDS (0,4 + 0,6 ��
……….………(2.3) 2. Untukperiodayang nilainya diantara T0 dan TS , spektrum
responspercepatandesain,Sa,samadengan SDS; 3. UntukperiodalebihbesardariTS,spektrum
responspercepatandesain,Sa,diambil berdasarkanpersamaan:
�� =
��1
� ………(2.
4)
Keterangan:
SDSadalahparameter responsspektral
percepatandesainpadaperiodapendek; SD 1 adalahparameter
responsspektral percepatandesainpadaperioda1detik; T adalahperiodagetarfundamentalstruktur.
�0 =
Namun, untuk menentukan nilai dari SD1 dan SDS terlebih dahulu kita harus mengetahui nilai SS dan S1
periodapendek;
S1 adalah parameterrespons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda1,0detik.
Nilai SS dan S1 dapat ditentukan melalui peta dibawah ini:
Gambar 2.2 - S1 ,Gempamaksimumyangdipertimbangkanrisiko-tersesuaikan(MCER),kelassitusSB
Setelah mengetahui nilai dari S1 dan SS, maka selanjutnya tentukan klasifikasi situs Kelassitus vs (m/detik) N atauNch su (kPa)
SA(batuankeras) >1500 N/ N/
SB(batuan) 750sampai1500 N/ N/
SC(tanahkeras,sangat padat dan batuan lunak)
350sampai750 >50 >100
SD(tanahsedang) 175sampai350 15sampai50 50sampai100
Atausetiapprofiltanahyangmengandunglebihdari3mtanahdengan karateristiksebagaiberikut:
1. Indeksplastisitas,PI> 20, 2. Kadarair,w>40 persen,dan
Kuatgeserniralirsu <25kPa
SF(tanahkhusus,yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifik-situs yang mengikuti Pasal 6.9.1)
Setiapprofillapisantanah yangmemilikisalahsatu atau lebihdari karakteristikberikut:
-Rawandanberpotensigagalatauruntuhakibatbebangempaseperti mudahlikuifaksi,lempungsangatsensitif,tanahtersementasilemah -Lempungsangatorganikdan/ataugambut(ketebalanH> 3m) -Lempungberplastisitassangattinggi(ketebalanH>7,5mdengan
IndeksPlasitisitasPI > 75)
Lapisanlempunglunak/setengahtegu denganketebalanH >35 m dengansu<50kPa
CATATAN: N/A= tidakdapatdipakai Tabel 2.1 Klasifikasi Situs
Selanjutnya tentukan koefisien situs , FA dan Fv
Kelas Parameterresponsspektral percepatangempaMCERterpetakanpada Ss≤0,25 Ss=0,5 Ss=0,75 Ss=1 Ss≥1,25
SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
SC 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0
(a) Untuknilai-nilaiantaraSs dapatdilakukaninterpolasilinier
(b) SS=Situsyangmemerlukaninvestigasigeoteknikspesifikdananalisisresponssitus-spesifik, lihatPasal6.9.1
Kelas Parameterresponsspektral percepatangempaMCERterpetakanpada S1≤0,1 S1=0,2 S1=0,3 S1=0,4 S1≥0,5
(a) Untuknilai-nilaiantaraS1 dapatdilakukaninterpolasilinier
(b) SS=Situsyangmemerlukaninvestigasigeoteknikspesifikdananalisisresponssitus-spesifik, lihatPasal6.9.1
SMS=
SM1=FvS1
………(2.8)
SDS = 2 3
SMS
………(2.9) SD1 = 2
3
SM1
………(2.10)
Gambar 2.3 Respons Spektra Desain
FaktorkeutamaanGempa(I)
Jenispemanfaata n
Kategori risiko
Gedungdanstrukturlainnyayangmemilikirisikorendahterhadapjiwamanusiapada saatterjadikegagalan,termasuk,tapitidakdibatasiuntuk:
- Fasilitaspertanian,perkebunan,perternakan,danperikanan - Fasilitassementara
- Gudangpenyimpanan
- Rumahjagadanstrukturkecillainnya
I
Semuagedungdanstrukturlain,kecualiyangtermasukdalamkategoririsikoI,III,IV, termasuk,tapitidakdibatasiuntuk:
- Perumahan
- Rumahtokodanrumahkantor - Pasar
- Gedungperkantoran
- Gedungapartemen/Rumahsusun - Pusatperbelanjaan/Mall
- Bangunanindustri - Fasilitasmanufaktur - Pabrik
Gedungdanstrukturlainnyayang memiliki risikotinggi terhadap jiwamanusiapada saatterjadikegagalan,termasuk,tapitidakdibatasiuntuk:
- Bioskop
- Gedungpertemuan - Stadion
- Fasilitaskesehatanyangtidakmemilikiunitbedahdanunitgawatdarurat - Fasilitaspenitipananak
- Penjara
- Bangunanuntukorangjompo
Gedungdanstrukturlainnya,tidaktermasukkedalamkategori risikoIV,yang memiliki potensi untukmenyebabkandampakekonomiyangbesardan/ataugangguan massal
terhadapkehidupanmasyarakatsehari-haribilaterjadikegagalan,termasuk,tapitidak dibatasiuntuk: - Pusatpembangkitlistrikbiasa
- Fasilitaspenangananair - Fasilitaspenangananlimbah - Pusattelekomunikasi
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 berwenangdan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.
Tabel 2.4Kategori risikobangunangedungdanstruktur lainnyauntukbebangempa Untuk menentukan nilai I atau faktor keutamaan gem pa dapat dilihat dari tabel 2.5
Kategoririsiko Faktorkeutamaan gempa, Ie
IatauII 1,0
III 1,25
IV 1,50
Tabel 2.5 Faktorkeutamaangempa
Faktorreduksigempa(R)
Menrut SNI 03-1726-2010, Faktor reduksi gempa dapat ditentukan melalui tabel 2.3
Sistem penahan-gayaseismik Koefisien modifikasi respons,
R
A.Sistem dindingpenumpu
1.Dindinggeser betonbertulangkhusus 5
2.Dindinggeser betonbertulangbiasa 4
3.Dindinggeser betonpolos didetail 2
4.Dindinggeser betonpolos biasa 1½
5.Dindinggeser pracetakmenengah 4
6.Dindinggeser pracetak biasa 3
7. Dinding geser batu bata bertulang khusus 5 8. Dinding geser batu bata bertulang menengah 3½
9. Dinding geser batu bata bertulang biasa 2
10.Dinding geser batu bata polos didetail 2
11.Dinding geser batu bata polos biasa 1½
12.Dinding geser batu bata prategang 1½
13.Dinding geser batu bata ringan (AAC) bertulang biasa 2 14.Dinding geser batu bata ringan (AAC) polos biasa 1½ 15.Dinding rangka ringan (kayu) dilapisi dengan panel
struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
16.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
6½
17. Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya
2 18.Sistem dinding rangka ringan (baja canai dingin)
menggunakan bresing strip datar
4 B.Sistem rangka bangunan
1. Rangka baja dengan bresing eksentris 8
2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus 6 3. Rangka baja dengan bresing konsentris biasa 3¼
4. Dinding geser beton bertulang khusus 6
5. Dinding geser beton bertulang biasa 5
6. Dinding geser beton polos detail 2
7. Dinding geser beton polos biasa 1½
8. Dinding geser pracetak menengah 5
9. Dinding geser pracetak biasa 4
10.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing 13.Dinding geser pelat baja dan beton komposit 6½ 14.Dinding geser baja dan beton komposit khusus 6 15.Dinding geser baja dan beton komposit biasa 5 16.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½ 17.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4
18.Dinding geser batu bata bertulang biasa 2
19.Dinding geser batu bata polos didetail 2
20.Dinding geser batu bata polos biasa 1½
21.Dinding geser batu bata prategang 1½
22.Dinding rangka ringan (kayu) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser
7 23.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang
dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
7
24.Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya
26.Dinding geser pelat baja khusus 7 C.Sistem rangka pemikul momen
1. Rangka baja pemikul momen khusus 8
2. Rangka batang baja pemikul momen khusus 7
3. Rangka baja pemikul momen menengah 4.5
4. Rangka baja pemikul momen biasa 3.5
5. Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 8 6. Rangka beton bertulang pemikul momen menengah 5 7. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 3 8. Rangka baja dan beton komposit pemikul momen 10.Rangka baja dan beton komposit terkekang parsial
pemikul momen
6 11.Rangka baja dan beton komposit pemikul momen
biasa
3 12. Rangka baja canai dingin pemikul momen khusus dengan
pembautan
3½ D. Sistem ganda dengan rangka pemikul momen
khusus yang mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan
1. Rangka baja dengan bresing eksentris 8
2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus 7
3. Dinding geser beton bertulang khusus 7
4. Dinding geser beton bertulang biasa 6
5. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing 7. Dinding geser pelat baja dan beton komposit 7½ 8. Dinding geser baja dan beton komposit khusus 7 9. Dinding geser baja dan beton komposit biasa 6 10.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½ 11.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4 12.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk 8
E.Sistem ganda dengan rangka pemikul momen
menengah mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan
1. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus f 6
2. Dinding geser beton bertulang khusus 6½
3. Dinding geser batu bata bertulang biasa 3
4. Dinding geser batu bata bertulang menengah 3½ 5. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing
konsentris khusus
5½ 6. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing biasa 3½ 7. Dinding geser baja dan beton komposit biasa 5
8. Dinding geser beton bertulang biasa 5½
F. Sistem interaktif dinding geser-rangka dengan rangka pemikul momen beton bertulang biasa dan dinding geser beton bertulang biasa
4½
G. Sistem kolom kantilever didetail untuk memenuhi persyaratan untuk :
1. Sistem kolom baja dengan kantilever khusus 2½ 2. Sistem kolom baja dengan kantilever biasa 1¼ 3. Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 2½ 4. Rangka beton bertulang pemikul momen menengah 1½ 5. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 1
6. Rangka kayu 1½
H. Sistem baja tidak didetail secara khusus untuk ketahanan seismik, tidak termasuk sistem kolom kantilever
3
Tabel 2. 6 Faktor R untuk mereduksi gaya gempa
2.4 Distribusi Vertikal gaya gempa
Beban geser nominal tersebut harus dibagi sepanjang tinggi struktur gedung untuk menjadi gaya gempa lateral Fi pada lantai I menurut persamaan :
Fi= Cvi V
Cvi= �� .���
∑nj=1 �� .���
Wi= berat lantai tingkat ke – i
zi = ketinggian lantai tingkatke -i n = jumlah lantai
k = eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut :
untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang , k=1 untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih , k=2 untuk stuktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik , k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interporasi linear antara 1 dan 2.
