II - 1 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum
Bangunan dengan bentuk tidak simetris atau tidak beraturan (kompleks) mempunyai massa/blok bangunan pada sumbu kuat dan ada yang berada pada posisi sumbu lemah ketika terjadi dalam 1-arah akibat beban gempa. Apabila demikian maka dalam l-arah pembebanan, kerusakan simpangan blok pada sumbu lemah akan lebih besar daripada blok sumbu kuat sehingga terjadi deferential displacement. Hal seperti inilah yang akan mengakibatkan stress concentration pada pertemuan-2 bangunan dan yang mengakibatkan kerusakan utama pada bangunan ireguler (Widodo Pawirodikromo, 2016, hlm 475).
Gambar 2.1 Gerakan tanah dan gaya inersia/gaya gempa Sumber : Seismologi teknik & Rekayasa Kegempaan (Widodo,2012)
Bangunan dengan bentuk beraturan, sederhana, dan simetris akan berperilaku lebih baik terhadap gempa dibandingkan dengan bangunan yang tidak beraturan (Pauly dan Priestley, 1992). Dengan demikian, bangunan dengan ketidakberaturan paling rawan dengan perilaku torsi.
Widodo Pawirodikromo (2012, hlm 494) mengatakan bahwa perubahan massa struktur terjadi secara drastis (ketidakberaturan horisontal tipe 3) terlebih lagi terjadi pada puncak bangunan, gaya gempa efektif akan dipengaruhi oleh massa tingkat. Massa tingkat yang besar pada puncak bangunan akan mengakibatkan gaya gempa yang besar pada puncak tersebut, dan hal ini akan mengakibatkan torsi terhadap bangunan yang sangat besar.
Gambar 2.2 Tidak berhimpitnya antara Pusat Massa (Center of Mass/CM) dengan Pusat Kekakuan (Center of Rigdity/CR).
Sumber : Seismic Design of Reinforced Concrete (R. Park, 1997)
Pusat massa (Center of Mass/CM) adalah letak titik tangkap resultante beban mati dan beban hidup yang sesuai yang bekerja pada lantai tingkat tersebut. Sedangkan pusat kekakuan (Center of Rigdity/CR) adalah titik dimana pada suatu lantai bangunan, apabila bekerja gaya horizontal (gempa) pada titik tersebut, lantai tingkat tersebut tidak mengalami rotasi tapi hanya bertranslasi. Distribusi massa yang tidak merata secara horisontal akibat ketidakberaturan struktur, akan mengakibatkan bergesernya pusat massa terhadap pusat kekakuan atau disebut dengan eksentrisitas (e). Akibat dari eksentrisitas inilah yang akan memicu rotasi atau puntir pada bangunan.
II - 3 Bahaya puntir akan semakin merusakkan bangunan, manakala pengikat secara horisontal atas kolom-kolom terputus, atau sengaja tidak dihubungkan menjadi satu (Widodo Pawirodikromo, 2016, hlm 478).
Gambar 2.3 (a) bangunan mengalami translasi, (b) bangunan mengalami rotasi / puntir.
Sumber : google.co.id
Salah satu faktor yang harus diperhatikan dalam perencanaan bangunan tahan gempa adalah timbulnya momen torsi pada elemen bangunan. Karena perencanaan bangunan gedung yang mengalami torsi akan tidak lulus untuk perijinan struktur TPKB dan dianggap gagal. Perencanaan bangunan gedung yang mengalami torsi dianggap tidak kuat dan tidak kaku menahan akibat dari beban lateral. Dalam laporan ini akan dianalisis pengaruh eksentrisitas bangunan akibat beban lateral (gempa) dan pemecahan solusi untuk bangunan yang mengalami torsi tersebut. Yaitu dengan merubah sistem struktur yang cukup kuat untuk menahan akibat beban lateral (gempa) tersebut. Sehingga perilaku bangunan akibat beban gempa menjadi translasi.
2.2 Ketidakberaturan Struktur
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.3, struktur disebut tidak beraturan apabila tidak memenuhi ketentuan sebagai berikut :
Tabel 2.1 Ketidakberaturan horizontal pada struktur
nn
Tipe dan penjelasan ketidakberaturan Pasal referensi
Penerapan kategori desain
seismik 1a. Ketidakberaturan torsi didefinisikan ada jika simpangan
antar lantai tingkat maksimum, torsi yang dihitung termasuk tak terduga, disebuah ujung struktur melintang terhadap sumbu lebih dari 1,2 kali simpangan antar lantai tingkat rata-rata di kedua ujung struktur. Persyarata-ratan ketidakberaturan torsi dalam pasal-pasal referensi berlaku hanya untuk struktur di mana diafragmanya kaku atau setengah kaku
7.3.3.4 7.7.3 7.8.4.3 7.12.1 Tabel 13 12.2.2 D, E, dan F B, C, D, E, dan F C, D, E, dan F C, D, E, dan F D, E, dan F B, C, D, E, dan F
1b. Ketidakberaturan torsi didefinisikan ada jika simpangan antar lantai tingkat maksimum, torsi yang dihitung termasuk tak terduga, disebuah ujung struktur melintang terhadap sumbu lebih dari 1,4 kali simpangan antar lantai tingkat rata-rata di kedua ujung struktur. Persyarata-ratan ketidakberaturan torsi berlebihan dalam pasal-pasal referensi berlaku hanya untuk struktur di mana diafragmanya kaku atau setengah kaku
7.3.3.1 7.7.3.4 7.7.3 7.8.4.3 7.12.1 Tabel 13 12.2.2 E, dan F D B, C, dan D C dan D C dan D D B, C, dan D 2. Ketidakberaturan sudut dalam didefinisikan ada jika kedua
proyeksi denah struktur dari sudut dalam lebih besar dari 15 persen dimensi denah struktur dalam arah yang ditentukan
7.3.3.4 Tabel 13
D, E, dan F D, E, dan F 3. Ketidakberaturan diskontinuitas diafragma didefinisikan
ada jika terdapat diafragma dengan diskontinuitas atau variasi kekakuan mendadak, termasuk yang mempunyai daerah terpotong atau terbuka lebih besar dari 50 persen daerah diafragma bruto yang melingkupinya, atau perubahan kekakuan diafragma efektif lebih dari 50 persen dari suatu tingkat ke tingkat selanjutnya.
7.3.3.4 Tabel 13
D, E, dan F D, E, dan F
4. Ketidakberaturan pergeseran melintang terhadap bidang didefinisikan ada jika terdapat diskontinuitas dalam lintasan tahanan gaya lateral, seperti pergeseran melintang terhadap bidang elemen vertical.
7.3.3.3 7.3.3.4 7.3.3 Tabel 13 12.2.2 B, C, D, E, dan F D, E, dan F B, C, D, E, dan F D, E, dan F B, C, D, E, dan F 5. Ketidakberaturan sistem nonparalel didefinisikan ada jika
elemen penahan gaya lateral vertical tidak parallel atau simetris terhadap sumbu-sumbu orthogonal utama sistem penahan gaya gempa.
7.5.3 7.7.3 Tabel 13 12.2.2 C, D, E, dan F B, C, D, E, dan F D, E, dan F B, C, D, E, dan F Sumber : SNI 03-1726-2012
II - 5
Gambar 2.4 Ketidakberaturan horisontal pada struktur Sumber : Seismic Design Requirements of ASCE 7-05 for Building Structures
Tabel 2.2 Ketidakberaturan vertikal pada struktur
No.
Tipe dan penjelasan ketidakberaturan Pasal referensi
Penerapan kategori desain
seismik 1a. Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak didefinisikan
ada jika terdapat suatu tingkat di mana kekakuan lateralnya kurang dari 70 persen kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80 persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.
Tabel 13 D, E, dan F
1b. Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Berlebihan didefinisikan ada jika terdapat suatu tingkat di mana kekakuan lateralnya kurang dari 60 persen kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 70 persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.
7.3.3.1 Tabel 13
E, dan F D, E, dan F
2. Ketidakberaturan Berat (Massa) didefinisikan ada jika massa efektif semua tingkat lebih dari 150 persen massa efektif tingkat di dekatnya. Atap yang lebih ringan dari lantai di bawahnya tidak perlu ditinjau.
3. Ketidakberaturan Geometri Vertikal didefinisikan ada jika dimensi horizontal sistem penahan gaya gempa di semua tingkat lebih dari 130 persen dimensi horisontal sistem penahan gaya gempa tingkat di dekatnya.
Tabel 13 D, E, dan F
4. Diskontinuitas Arah Bidang dalam Ketidakberaturan Elemen Penahan Gaya Lateral Vertikal didefinisikan ada jika pergeseran arah bidang elemen penahan gaya lateral lebih besar dari panjang elemen itu atau terdapat reduksi kekakuan elemen penahandi tingkat di bawahnya.
7.3.3.3 7.3.3.4 Tabel 13 B, C, D, E, dan F D, E, dan F D, E, dan F
5a. Diskontinuitas dalam Ketidakberaturan Kuat Lateral Tingkat didefinisikan ada jika kuat lateral tingkat kurang dari 80 persen kuat lateral tingkat di atasnya. Kuat lateral tingkat adalah kuat lateral total semua elemen penahan seismik yang berbagi geser tingkat untuk arah yang ditinjau.
7.3.3.1 Tabel 13
E, dan F D, E, dan F
5b. Diskontinuitas dalam Ketidakberaturan Kuat Lateral Tingkat Berlebihan didefinisikan ada jika kuat lateral tingkat kurang dari 65 persen kuat lateral tingkat di atasnya. Kuat tingkat adalah kuat total semua elemen penahan seismik yang berbagi geser tingkat untuk arah yang ditinjau.
7.3.3.1 7.3.3.2 Tabel 13 D, E, dan F B dan C D, E, dan F Sumber : SNI 03-1726-2012
Gambar 2.5 Ketidakberaturan vertikal pada struktur
II - 7 Struktur yang tidak termasuk dalam kategori yang disebutkan dalam Tabel 2.2 (Ketidakberaturan Horisontal) dan Tabel 2.3 (Ketidakberaturan Vertikal) , maka struktur tersebut termasuk dalam kategori struktur beraturan.
2.3 Ketidakberaturan Torsi
Torsi di dalam SNI03-1726-2012 termasuk ke dalam ketidakberaturan horisontal. Definisi untuk ketidakberaturan horisontal dapat dilihat pada tabel 2.1. untuk mengetahui ada tidaknya ketidakberaturan torsi pada suatu struktur dapat ditentukan dengan melihat defleksi maksimum (δmax) dan defleksi rata-rata (δavg) pada struktur tersebut seperti pada gambar berikut merupakan tipe dari ketidakberaturan torsi yang ditentukan berdasarkan defleksi maksimum (δmax) dan defleksi rata-rata (δavg) :
1.δmax < 1,2 δavg : Ketidakberaturan torsi 2.1,2 δmax < δmax < 1,4 δavg : Ketidakberaturan torsi 1a 3.δmax > 1,4 δavg : Ketidakberaturan torsi 1b di dalam SNI03-1726-2012, terdapat parameter pembesaran momen torsi tak terduga (Ax). Struktur yang dirancang untuk kategori desain seismic C, D, E, atau F, di mana tipe 1a atau 1b ketidakberaturan torsi terjadi seperti didefinisikan pada tabel 2.1 harus mempunyai pengaruh yang diperhitungkan dengan mengalikan Mu di masing-masing tingkat dengan faktor pembesaran (Ax) seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.12 dan ditentukan dari persamaan berikut ini :
Ax =
,
2
δmax = adalah perpindahan maksimum di tingkat x (mm) yang dihitung dengan mengasumsikan Ax = 1
δavg = adalah rata-rata perpindahan di titik terjauh struktur di tingkat x yang dihitung dengan mengasumsikan Ax = 1
faktor pembesaran torsi Ax tidak diisyaratkan melebihi 3.
Gambar 2.6 Faktor Pembesaran Torsi (Ax)
2.4 Prosedur Analisis Struktur
Berdasarkan SNI 03-1726-2002 Pasal 4.2.2 dan menurut Widodo Pawirodikromo (2012, hlm 495), Struktur gedung yang tidak memenuhi ketentuan menurut Pasal 4.2.1, ditetapkan sebagai struktur gedung tidak beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh Gempa Rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik, sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respons dinamik. Analisis tersebut dilakukan dengan komputerisasi model 3 dimensi.
Alasan menggunakan analisis dinamik adalah karena tidak teraturnya distribusi kekakuan maupun distribusi massa akan mempengaruhi bentuk/perilaku bangunan pada masing-masing mode. Pada analisis dinamik, kontribusi sebagian
II - 9 atau semua mode of vibrations terhadap gaya horisontal tingkat dapat diperhitungkan.
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.6, Analisis struktur yang disyaratkan oleh pasal 7 harus terdiri dari salah satu tipe yang diijinkan dalam Tabel 13, berdasarkan pada kategori desain seismik struktur, sistem struktur, property dinamis, dan keteraturan, atau dengan persetujuan pemberi ijin yang mempunyai kuasa hukum, sebuah prosedur alternatif yang diterima secara umum diijinkan untuk digunakan. Prosedur analisis yang dipilih harus dilengkapi sesuai dengan persyaratan dari pasal yang terkait yang dirujuk dalam Tabel 13.
Tabel 2.3 Prosedur Analisis yang boleh digunakan
Katego ri desain seismik Karakteristik struktur Analisis gay a lateral ekivalen
Pasal 7.8 Analisis spektru
m
respons ragam
Pasal 7.9
Prosedur riwayat respons s
eis
mik
Pasal 11
B, C Bangunan dengan Kategori risiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan ketinggian tidak melebihi 3 tingkat
I I I
Bangunan lainnya dengan Kategori Risiko I atau II, dengan ketinggian tidak melebihi 2 tingkat
I I I
Semua struktur lainnya I I I
D, E, F Bangunan dengan Kategori Risiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan ketinggian tidak melebihi 3 tingkat
I I I
Bangunan lainnya dengan Kategori Risiko 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< 3,5Ts
dan mempunyai hanya ketidakteraturan horisontal Tipe 2, 3, 4, atau 5 dari Tabel 10 atau ketidakteraturan vertikal Tipe 4, 5a, atau 5b dari Tabel 11
I I I
CATATANI: Diijinkan, TI: Tidak Diijinkan
Adapun prosedur analisis yang diijinkan atau boleh digunakan untuk analisa 3 dimensi dinamik adalah analisis respons spektrum ragam dan analisis riwayat waktu. Pada laporan tugas ini akan menggunakan prosedur analisis respons spektrum ragam.
2.5 Analisis Spektrum Respons Ragam
Menurut Bambang Budiono (2011, hal 11), analisis respons spektrum ragam adalah suatu cara analisis untuk menentukan respons dinamik struktur gedung 3 dimensi yang berperilaku elastik penuh terhadap pengaruh suatu gempa melalui suatu metoda analisis yang dikenal dengan analisis ragam spektrum respons, di mana respons dinamik total struktur gedung tersebut didapat sebagai superposisi dari respons dinamik maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui spektrum respons Gempa Rencana.
Penelitian Bambang Purnijanto (2007) mengatakan bahwa, hal yang perlu diperhatikan dalam merancang struktur bangunan yang mendapat pengaruh getaran akibat gempa adalah menentukan nilai maksimum respons struktur, yaitu perpindahan, kecepatan, percepatan massa dan gaya-gaya dalam pada struktur.
Analisis spektrum respons yaitu suatu cara analisis dinamik struktur dimana pada suatu model matematik dari struktur diberlakukan suatu spektrum respons gempa rencana dan berdasarkan hal itu ditentukan respons struktur terhadap gempa rencana tersebut melalui superposisi dari respons masing-masing ragamnya
II - 11
Gambar 2.7 Struktur MDOF (m=massa, k=kekakuan, c=redaman), a) Model Fisik, b) Model Bangunan, c) Model Matematik
Sumber : Bambang Purnijanto (2007)
Analisis ini umumnya dapat dipakai untuk menentukan respons elastik dari struktur-struktur gedung dengan derajat kebebasan banyak (MDOF) dimana responsnya merupakan superposisi respons masing-masing ragam getaran bandul sederhana satu derajat kebebasan (SDOF). Adapun struktur MDOF dapat dilihat pada gambar 2.6.
2.5.1 Analisis Ragam
Menurut Muhammad Zulfakar (2016), analisis ragam (modal analysis) adalah analisis yang menentukan gerak struktur pada kondisi getaran bebas, dimana gerakannya hanya dipengaruhi oleh kondisi awal. Kondisi seperti ini jarang dijumpai namun, analisis ini memberikan sifat dinamis yang paling penting dari struktur yaitu perioda natural dan pola perubahan bentuknya (mode shapes).
Modal Amplitudo (Zj) : adalah besaran/amplitudo yang nilainya tergantung dari nilai-nilai mode-shapes/pola getar. Pada struktur MDOF, konstribusi setiap mode ditunjukkan oleh besaran partisipasi setiap mode, dalam bentuk persamaan,
Γj = ∅ ∅ ∅ = ∑ ∅ ∑ ∅ (1) Dimana : Γ = partisipasi mode
Φ = vektor eigen atau ragam getar M = massa umum
m = massa lantai i, j = variable
Mode getaran dari setiap modenya dinormalisasi dengan membuat massa umum Mi menjadi satu.
{Φ(j)}T [m] { Φ(i)} = 1 (2)
Didalam software ETABS parameter respons ragam terhitung secara otomatis di Modals Participating Mass Ratios.
Gambar 2.8 Partisipasi massa ragam, terdiri dari ragam 1, 2, 3 dst. Sumber : Bambang Purnijanto (2007)
II - 13 2.5.2 Jumlah ragam
Berdasarkan SNI 03-1726-2002 pasal 7.9.1, analisis harus dilakukan untuk menentukan ragam getar alami untuk struktur. Analisis harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90 % dari massa aktual dalam masing-masing arah horisontal ortogonal dari respons yang ditinjau oleh model.
Dari hasil anlisis dengan ETABS menunjukan bahwa partisipasi massa pada struktur mencapai 100% pada mode ke 12, Sesuai dengan pasal 7.1.1 SNI-03-1726-2002 untuk mencegah terjadinya respon struktur terhadap gempa yang dominan dalam rotasi, paling tidak gerak ragam fundamental harus dominan dalam translasi (perpindahan). Partisipasi massa ragam ditinjau minimal 2 mode atau gerak ragam, bahwa untuk struktur ini gerak ragam pertama adalah dominan dalam translasi arah x atau y, gerak ragam kedua adalah dominan dalam translasi arah y atau x, maka karakteristik dinamik struktur ini baik dan memenuhi persyaratan.
2.5.3 Parameter respons ragam
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.9.2, nilai untuk masing-masing parameter desain terkait gaya yang ditinjau, termasuk simpangan antar lantai tingkat, gaya dukung, dan gaya elemen struktur individu untuk masing-masing ragam respons harus dihitung menggunakan properti masing-masing ragam dan spectrum respons didefinisikan dalam 6.4 atau 6.10.2 dibagi dengan kuantitas (R / Ie ). Nilai untuk perpindahan dan kuantitas simpangan antar lantai harus dikalikan dengan kuantitas (Cd/ I ).
2.5.4 Parameter respons terkombinasi
Berdasarkan SNI 03-1726-2002 pasal 7.9.2, nilai untuk masing-masing parameter yang ditinjau, yang dihitung untuk berbagai ragam, harus dikombinasikan menggunakan metoda akar kuadrat jumlah kuadrat (Square Root of the Sum of Squares/SRSS) atau metoda kombinasi kuadrat lengkap (Complete Quadratic Combination/CQC), sesuai dengan SNI 1726. Metoda CQC harus digunakan untuk masing-masing nilai ragam di mana ragam berjarak dekat mempunyai korelasi silang yang signifikan di antara respons translasi dan torsi.
Gambar 2.9 Parameter respons terkombinasi dan penentuan simpangan antar lantai Sumber : SNI 03-1726-2012
2.5.5 Skala nilai desain untuk respons terkombinasi
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.9.4, Geser dasar (V) harus dihitung dalam masing-masing dua arah horisontal orthogonal menggunakan perioda fundamental struktur yang dihitung T dalam masing-masing arah dan prosedur 7.8.
Menurut Bambang Budiono (2011, hlm 103), gaya geser tingkat nominal akibat pengaruh gempa rencana sepanjang tinggi struktur gedung hasil analisis
II - 15 ragam respons dalam suatu arah tertentu, harus dikalikan nilainya dengan suatu faktor skala :
Faktor skala = , > 1 (3)
2.5.6Skala gaya
Menurut Bambang Budiono (2011, hlm 103), nilai akhir dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam suatu arah tertentu tidak boleh diambil kurang dari 85% nilai respons ragam yang pertama.
Vt = 0,85 V1 (4)
Berdasarkan SNI 03-1726-2012 pasal 7.9.4.1, Bila perioda fundamental yang dihitung melebihi CuTa, maka CuTa harus digunakan sebagai pengganti dari T dalam arah itu. Kombinasi respons untuk geser dasar ragam (Vt) lebih kecil 85 persen dari geser dasar yang dihitung (V) menggunakan prosedur gaya lateral
ekivalen, maka gaya harus dikalikan dengan 0,85 .
Keterangan :
V = geser dasar prosedur gaya lateral ekivalen, yang dihitung sesuai dengan pasal ini dan 7.8
Vt = geser dasar dari kombinasi ragam yang diisyaratkan
Berdasarkan SNI 03-1726-2002 pasal 7.9.4.2, Jika respons terkombinasi untuk geser dasar ragam (Vt) kurang dari 85 % dari CsW, dimana Cs diperoleh
dari Persamaan 25, simpangan antar lantai harus dikalikan dengan 0,85
Gambar 2.10 Diagram gaya geser tingkat nominal sepanjang tinggi struktur Sumber : Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa, Bambang Budiono (2011)
2.6 Respons Spektrum
Buku Widodo Parwirodikromo (2012,hlm 382), menurut teori dinamika struktur (structural dynamics) salah satu cara untuk menghitung / menentukan simpangan, gaya-gaya dinamik dll pada struktur derajat kebebasan banyak (Multi Degree of Freedom, MDOF) adalah dengan memakai metode Respons Spektum. Penentuan/hitungan dengan memakai metode Respons Spektrum merupakan metode yang lebih sederhana dan cepat dibanding dengan analisis riwayat waktu
Pada disain bangunan gedung, terdapat prinsip yang sangat mendasar yaitu adanya hubungan antara analisis dan disain. Hubungan antara analisis dan disain ini pada struktur tahan gempa juga dapat diartikan sebagai hubungan antara kebutuhan (Demand) kekuatan dan supply kekuatan (supply). Kebutuhan dalam hal ini berasosiasi dengan kebutuhan kekuatan struttur (baik lentur, geser, aksial maupun puntir) sedemikian sehingga dengan tercukupinya kebutuhan kekuatan
II - 17 sebagai alat untuk estimasi dalam menentukan kebutuhan kekuatan (strength demand). Estimasi kebutuhan kekuatan struktur (strength dernand) akibat beban gempa pada prinsipnya adalah menentukan seberapa besar beban horisontal yang akan bekerja pada tiap-tiap massa. Hal ini terjadi karena beban gempa akan mengakibatkan struktur menjadi bergetar dan pengaruhnya dapat diekivalenkan/seolah-olah terdapat gaya horisontal yang bekerja pada tiap-tiap massa. Respons Spektrum dapat dipakai untuk menentukan gaya horisontal maupun simpangan struktur MDOF tersebut.
Menurut Widodo Parwirodikromo (2012,hlm 383), Respons spektrum adalah suatu spekkum yang disajikan dalam bentuk grafik/plot antara periode getar sturktur T lawan nilai-nilai respons maksimum (simpangan atau perpindahan, kecepatan atau percepatan massa maksimum yang bergantung pada beban gempa, gaya-gaya dalam struktur, rasio redaman, daktilias struktur dan jenis tanah setempat). Untuk membuat suatu respons spektrum maka dimulai dengan memakai model struktur SDOF.
Gambar 2.11 Struktur SDOF dibebani beban gempa
2.7 Respons Spektra Indonesia
Respons spektra merupakan konsep pendekatan yang digunakan untuk keperluan perencanaan bangunan. Definisi respons spektra adalah respons maksimum dari suatu sistem struktur Single Degree of Freedom (SDOF) baik percepatan (a), kecepatan (v), dan perpindahan (d) dengan struktur tersebut dibebani oleh gaya gempa. Absis dari respons sprektra adalah periode alami sistem struktur dan ordinat dari respons spketra adalah respons maksimum. Kurva respons spectra akan memperlihatkan simpangan relatif maksimum (Sd),
kecepatan relatif maksimum (Sv), dan percepatan total maksimum (Sa), Bambang
budiono (2011, hlm 26).
Respons spektra desain harus ditentukan dan dibuat terlebih dahulu berdasarkan data-data yang ada. Parameter yang dibutuhkan dan prosedur untuk pembuatan grafik respons spektra adalah parameter percepatan terpetakan dan kelas situs akan dibahas pada subbab 2.7.
Gambar 2.12 Grafik respons spectra desain Sumber : SNI 03-1726-2012
Sa = Percepatan Respons Spektra
T = Periode Getar Fundamental Struktur
II - 19 2.7.1 Wilayah Gempa
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 14, zona wilayah gempa ditetapkan berdasarkan percepatan batuan dasar pada periode 0,2 detik dan periode 1 detik.
Gambar 2.13 Peta respons spektra percepatan 0,2 detik Sumber : SNI 03-1726-2012
Gambar 2.14 Peta respons spektra percepatan 1 detik Sumber : SNI 03-1726-2012
2.7.2 Parameter percepatan gempa 2.7.2.1Parameter percepatan terpetakan
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 6.1.1, parameter Ss (percepatan batuan dasar pada perioda pendek) dan S1 (percepatan batuan dasar
pada perioda 1 detik) harus ditetapkan masing-masing dari respons spectral percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam peta gerak tanah seismik pada pasal 14 dengan kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun (MCER, 2 persen dalam
50 tahun), dan dinyatakan dalam bilangan desimal terhadap percepatan gravitasi.
Gambar 2.15 Spectra acceleration bedrock
Sumber : Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa, Bambang Budiono (2011)
2.7.2.2Kelas Situs
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 6.1.2, berdasarkan sifat-sifat tanah pada situs, maka situs harus diklasifikasi sebagai kelas situs SA, SB, SC, SD ,SE, atau SF yang mengikuti 5.3. Bila sifat-sifat tanah tidak teridentifikasi secara jelas sehingga tidak bisa ditentukan kelas situs-nya, maka kelas situs SE dapat digunakan kecuali jika pemerintah/dinas yang berwenang memiliki data geoteknik yang dapat menentukan kelas situs SF.
Menurut SNI-1726-2012 pasal 5.3 nilai Klasifikasi Situsdapat dilihat sepeti pada tabel berikut ini :
II - 21 Tabel 2.4 Klasifikasi Situs
Kelas situs vs (m/detik) N atau N N (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 karakteristik sebagai berikut:
Indeks plastisitas, PI>20 Kadar air, w > 40%
Kuat geser niralir < 25 kPa SF (tanah khusus)
yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifik situs yang mengikuti prosedur gerak tanah spesifik situs untuk desain seismik
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 tersementas lemah
Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m)
Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 dengan Indeks Plastisistas PI > 75)
Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H>35 m dengan < 50 kPa
Catatan: N/A = tidak dapat dipakai
Sumber : SNI 03-1726-2012
2.7.3 Koefisien-Koefisien dan Parameter-Parameter Respons Spektral
Percepatan Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan Risiko Tertarget (MCER)
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 6.2, untuk penentuan respons spektral percepatan gempa MCER dipermukaan 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 (Fv). Parameter spektrum respons percepatan pada perioda
pendek (SMS) dan perioda 1 detik (SM1) yang disesuaikan dengan pengaruh
klasifikasi situs, harus ditentukan dengan perumusan berikut ini:
SMS = (5)
SM1 = (6)
Keterangan :
= parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk
perioda pendek;
= parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk
perioda 1.0 detik
Jika digunakan prosedur desain sesuai dengan pasal 8, maka nilai boleh diambil sebesar 1.0 untuk situs batu, 1.4 untuk situs tanah, serta nilai , SMS dan SM1 tidak perlu ditentukan. Menurut SNI-1726-2012 pasal 6.2 nilai parameter Fa
dan Fv dapat dilihat sepeti pada gambar :
Tabel 2.5 Koefisien Situs Fa
Kelas Situs Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada perioda 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 linier
(b) SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs-spesifik Sumber : SNI 03-1726-2012
II - 23 Tabel 2.6 Koefisien Situs Fv
Kelas SItus Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada perioda 1 detik, S1
S1<0.1 S1 = 0.2 S1 = 0.3 S1 = 0.4 S1 > 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 SSb CATATAN:
(a) Untuk nilai-nilai antara S1 , dapat dilakukan interpolasi linier
(b) SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs spesifik Sumber : SNI 03-1726-2012
2.7.4 Parameter Percepatan Spektral Desain
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 6.3, parameter percepatan spectral desain untuk periosa pendek, SDS dan pada perioda 1 detik, SD1 harus
ditentukan melalui perumusan berikut ini :
SDS = SMS (7)
SD1 = SD1 (8)
SDS = Parameter Respon Spektral pada periode pendek 0,2 detik , redaman 5
persen
Gambar 2.16 Respons Spektra Desain
Sumber : Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa, Bambang Budiono (2011)
2.7.5Spektrum Respons Desain
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 6.4, 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 1 dan mengikuti ketentuan dibawah ini:
Untuk perioda yang lebih kecil dari , spektrum respons percepatan desain, , harus diambil persamaan:
0,4 0,6 (9)
Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan dan lebih kecil dari atau sama dengan , spektrum respons percepatan desain , sama dengan . Untuk perioda lebih besar dari , spektrum respons percepatan desain , diambil berdasarkan persamaan:
Sa = (10)
II - 25
TS = (12)
Sa = Percepatan Respons Spektra
T = Periode Getar Fundamental Struktur
2.7.6Kategori Desain Seismik
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 6.5, struktur harus ditetapkan memiliki suatu kategori desain seismik sesuai Tabel 6 dan Tabel7 :
Tabel 2.7 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode pendek
Nilai SDS
Kategori Risiko
I atau II atau III IV
SDS < 0.167 A A
0.167 < SDS < 0.33 B C
0.33 < SDS < 0.50 C D
0.50 < SDS D D
Sumber : SNI 03-1726-2012
Tabel 2.8 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik
Nilai SD1
Kategori Risiko
I atau II atau III IV
SD1 < 0.167 A A
0.067 < SD1 < 0.133 B C
0.133 < SD1 < 0.20 C D
0.20 < SD1 D D
Sumber : SNI 03-1726-2012
2.8 Analisis Gaya Statik Ekivalen
Menurut Widodo Parwirodikromo (2012, hlm 382), respons spektrum adalah metode yang praktis yaitu untuk menentukan “strength demand” dalam
bentuk gaya horizontal akibat gempa dengan cara pendekatan. Pendekatan yang dimaksud adalah beban gempa yang awalnya merupakan beban dinamik kemudian disederhanakan menjadi beban ekivalen statik.
2.8.1Geser dasar seismik
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 7.8.1, geser dasar seismik, V , dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut :
V = Cs x W (13)
Keterangan :
Cs = koefisien respons seismik yang ditentukan sesuai dengan 7.8.1.1; W = berat seismik efektif menurut 7.7.2
2.8.2Perhitungan koefisien respons seismik
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 7.8.1.1, koefisien respons seismik, Cs , harus ditentukan sesuai dengan Persamaan 22 :
Cs = (14)
Keterangan :
R = faktor modifikasi respons dalam tabel 9
Ie = faktor keutamaan gempa yang ditentukan sesuai dengan 4.1.2
Nilai Cs yang dihitung sesuai dengan persamaan 22 tidak perlu melebihi berikut ini :
II - 27 Cs harus tidak kurang dari :
Cs = 0,044 x SDS x Ie ≥ 0,01 (16)
2.8.3Perioda fundamental pendekatan
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 7.8.2.2, Perioda Fundamental Pendekatan dalam detik, harus ditentukan dari persamaan berikut :
Ta = (17)
Keterangan :
hn = ketinggian struktur dalam m, di atas dasar sampai tingkat tertinggi
struktur, dan koefisien Ct dan x ditentukan dari tabel 15.
Tabel 2.9 Koefisien untuk batas atas pada perioda yang dihitung Parameter percepatan respons spectral 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 1726:2012
Tabel 2.10 Nilai parameter perioda pendekatan Ct dan x
Tipe struktur Ct 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 0,0724a 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
Sebagai alternatif, diijinkan untuk menentukan perioda fundamental pendekatan dalam detik, dari persamaan berikut untuk struktur dengan ketinggian tidak melebihi 12 tingkat di mana sistem penahan gaya gempa terdiri dari rangka penahan momen beton atau baja secara keseluruhan dan tinggi tingkat paling sedikit 3 m :
Ta = 0,1N (18)
Keterangan :
N = jumlah lantai
2.8.4Distribusi vertikal gaya gempa
Berdasarkan peraturan SNI 03-1726-2012 pasal 7.8.3, gaya gempa lateral (Fx) (kN) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut :
Fx = Cvx V (19)
dan
Cvx =
∑
(20)
Keterangan :
Cvx = faktor distribusi vertikal
V = gaya lateral desain total atau geser didasar struktur, dinyatakan dalam kilonewton (kN)
wi dan wx = bagian berat seismik efektif total struktur (W) yang ditempatkan atau dikenakan pada tingkat i atau x.
hi dan hx = tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x, dinyatakan dalam meter (m)
II - 29 k = eksponen yang terkait dengan perioda struktur 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 struktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik, k harus sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2.
2.8.5Distribusi horisontal gaya gempa
Geser tingkat desain gempa di semua tingkat (Vx) (kN) harus ditentukan dari persamaan berikut :
Vx =
∑
(21)Keterangan :
Fi adalah bagian dari geser dasar seismik (V) yang timbul di tingkat i, dinyatakan dalam kilo newton (kN). Geser tingkat desain gempa (Vx) (kN) harus didistribusikan pada berbagai elemen vertikal sistem penahan gaya gempa di tingkat yang ditinjau berdasarkan pada kekakuan lateral relative elemen penahan vertikal dan diafragma.
2.9 Kombinasi Pembebanan
Berdasarkan SNI-1726-2012 pasal 7.4, faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal adalah :
1. 1,4 DL
3. 1,2 DL + 1 LL ± 0,3 (ρQE + 0,2 SDSDL) ± 1 (ρQE + 0,2 SDSDL)
4. 1,2 DL + 1 LL ± 1 (ρQE + 0,2 SDSDL) ± 0,3 (ρQE + 0,2 SDSDL)
5. 0,9 DL ± 0,3 (ρQE - 0,2 SDSDL) ± 1 (ρQE - 0,2 SDSDL)
6. 0,9 DL ± 1 (ρQE - 0,2 SDSDL) ± 0,3 (ρQE - 0,2 SDSDL)
Dimana :
DL = Beban mati, termasuk SIDL LL = Beban hidup
ρ = faktor redundasi
QE = adalah pengaruh gaya gempa horisontal dari V atau p F . Jika disyaratkan dalam 7.5.3 dan 7.5.4, pengaruh tersebut harus dihasilkan dari penerapan gaya horisontal secara serentak dalam dua arah tegak lurus satu sama lain
2.9.1 Pengaruh beban gempa
Berdasarkan SNI-1726-2012 pasal 7.4.2, pengaruh beban gempa, E, harus ditentukan sesuai dengan berikut :
1. Untuk penggunaan dalam kombinasi beban 5 dalam 4.2.2 atau kombinasi beban 5 dan 6 dalam 4.2.3, E harus ditentukan sesuai dengan Persamaan 14 berikut:
E = Eh + Ev (22)
2. Untuk penggunaan dalam kombinasi beban 7 dalam 4.2.2 atau kombinasi beban 8 dalam 4.2.3, E harus ditentukan sesuai dengan Persamaan 15 berikut:
E = Eh – Ev (23)
Keterangan :
II - 31 Eh = pengaruh beban gempa horisontal
Ev = pengaruh beban gempa vertikal
2.9.2 Pengaruh beban gempa horizontal dan vertikal
Berdasarkan SNI-1726-2012 pasal 7.4.2.1 dan 7.4.2.2, pengaruh beban gempa, Eh dan Ev, harus ditentukan sesuai dengan berikut :
Eh = ρQE (24)
Ev = 0,2 SDSDL (25)
2.9.3 Simpangan Antar Lantai Tingkat Desain
Berdasarkan SNI-1726-2012 pasal 7.8.6 penentuan simpangan antar lantai tingkat desain ( Δ ) harus dihitung sebagai perbedaan 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. Jika desain tegangan ijin digunakan, Δ harus dihitung menggunakan gaya gempa tingkat kekuatan yang ditetapkan dalam 7.8 tanpa reduksi untuk desain tegangan ijin.
Bagi struktur yang dirancang untuk kategori desain seismik C,D, E atau F yang memiliki ketidakberaturan horisontal Tipe 1a atau 1b pada Tabel 10, simpangan antar lantai desain, Bagi struktur yang dirancang untuk kategori desain seismik C,D, E atau F yang memiliki ketidakberaturan horisontal Tipe 1a atau 1b pada Tabel 10, simpangan antar lantai desain, Δ , harus dihitung sebagai selisih terbesar dari defleksi titik-titik di atas dan di bawah tingkat yang diperhatikan yang letaknya segaris secara vertikal, di sepanjang salah satu bagian tepi struktur.
Defleksi pusat massa di tingkat x ditentukan oleh persamaan :
δx = (26)
2.10 Pemilihan sistem struktur
Berdasarkan SNI-1726-2012 pasal 7.2.2, sistem penahan gaya gempa yang berbeda diijinkan untuk digunakan, untuk menahan gaya gempa di masing-masing arah kedua sumbu ortogonal struktur. Bila sistem yang berbeda digunakan, masing-masing nilai R, Cd dan Ω0harus dikenakan pada setiap sistem, termasuk
batasan sistem struktur yang termuat dalam tabel 9. Cd = Faktor Amplikasi defleksi
R = Faktor Modifikasi Respons
Ω0 = Faktor Kuat Lebih
Tabel 2.11 Faktor R, Cd, dan Ω0 untuk sistem penahan gaya gempa
Sistem penahan-gaya seismik
Koefisi en modifi ka si respon s, R a Faktor kuat- lebih sistem, g :0 Fakt or pem besa ran defle ksi
Batasan sistem struktur dan batasan tinggistruktur, h (m) c
n
Kategori desain seismik
B C
D d E d F e
A. Sistem dinding penumpu 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.1.7 7.1.
8
1. Dinding geser beton bertulang khusus 5 2½ 5 TB TB 48 48 30
2. Dinding geser beton bertulang biasa 4 2½ 4 TB TB TI TI TI
3. Dinding geser beton polos didetail 2 2½ 2 TB TI TI TI TI
4. Dinding geser beton polos biasa 1½ 2½ 1½ TB TI TI TI TI
5. Dinding geser pracetak menengah 4 2½ 4 TB TB 12k 12k 12k
6. Dinding geser pracetak biasa 3 2½ 3 TB TI TI TI TI
7. Dinding geser batu bata bertulang khusus 5 2½ 3½ TB TB 48 48 30
8. Dinding geser batu bata bertulang menengah 3½ 2½ 2¼ TB TB TI TI TI
9. Dinding geser batu bata bertulang biasa 2 2½ 1¾ TB 48 TI TI TI
10.Dinding geser batu bata polos didetail 2 2½ 1¾ TB TI TI TI TI
11.Dinding geser batu bata polos biasa 1½ 2½ 1¼ TB TI TI TI TI
12.Dinding geser batu bata prategang 1½ 2½ 1¾ TB TI TI TI TI
13.Dinding geser batu bata ringan (AAC) bertulang biasa
II - 33
14.Dinding geser batu bata ringan (AAC) polos biasa
1½ 2½ 1½ TB TI TI TI TI
15.Dinding rangka ringan (kayu) dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
6½ 3 4 TB TB 20 20
20 16.Dinding rangka ringan (baja canai dingin)
yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
6½ 3 4 TB TB 20 20 20
17. Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya
2 2½ 2 TB TB 10 TI TI
18.Sistem dinding rangka ringan (baja canai dingin) menggunakan bresing strip datar
4 2 3½ TB TB 20 20 20
B.Sistem rangka bangunan
1. Rangka baja dengan bresing eksentris 8 2 4 TB TB 48 48 30
2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus 6 2 5 TB TB 48 48 30
3. Rangka baja dengan bresing konsentris biasa 3¼ 2 3¼ TB TB 10j 10j Tij
4. Dinding geser beton bertulang khusus 6 2½ 5 TB TB 48 48 30
5. Dinding geser beton bertulang biasa 5 2½ 4½ TB TB TI TI TI
6. Dinding geser beton polos detail 2 2½ 2 TB TI TI TI TI
7. Dinding geser beton polos biasa 1½ 2½ 1½ TB TI TI TI TI
8. Dinding geser pracetak menengah 5 2½ 4½ TB TB 12k 12k 12k
9. Dinding geser pracetak biasa 4 2½ 4 TB TI TI TI TI
10.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing eksentris
8 2 4 TB TB 48 48 30
11.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus
5 2 4½ TB TB 48 48 30
12.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing biasa
3 2 3 TB TB TI TI TI
13.Dinding geser pelat baja dan beton komposit 6½ 2½ 5½ TB TB 48 48 30
14.Dinding geser baja dan beton komposit khusus 6 2½ 5 TB TB 48 48 30
15.Dinding geser baja dan beton komposit biasa 5 2½ 4½ TB TB TI TI TI
16.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½ 2½ 4 TB TB 48 48 30
17.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4 2½ 4 TB TB TI TI TI
18.Dinding geser batu bata bertulang biasa 2 2½ 2 TB 48 TI TI TI
19.Dinding geser batu bata polos didetail 2 2½ 2 TB TI TI TI TI
20.Dinding geser batu bata polos biasa 1½ 2½ 1¼ TB TI TI TI TI
21.Dinding geser batu bata prategang 1½ 2½ 1¾ TB TI TI TI TI
22.Dinding rangka ringan (kayu) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser
7 2½ 4½ TB TB 22 22 22
23.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
7 2½ 4½ TB TB 22 22 22
24.Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya
2½ 2½ 2½ TB TB 10 TB TB
25.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk
8 2½ 5 TB TB 48 48 30
26.Dinding geser pelat baja khusus 7 2 6 TB TB 48 48 30
C.Sistem rangka pemikul momen
1. Rangka baja pemikul momen khusus 8 3 5½ TB TB TB TB TB
2. Rangka batang baja pemikul momen khusus 7 3 5½ TB TB 48 30 TI
4. Rangka baja pemikul momen biasa 3½ 3 3 TB TB TIh TIh Tii
5. Rangka beton bertulang pemikul momen 8 3 5½ TB TB TB TB TB
6. Rangka beton bertulang pemikul momen 5 3 4½ TB TB TI TI TI
7. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 3 3 2½ TB TI TI TI TI
8. Rangka baja dan beton komposit pemikul momen khusus
8 3 5½ TB TB TB TB TB
9. Rangka baja dan beton komposit pemikul momen menengah
5 3 4½ TB TB TI TI TI
10.Rangka baja dan beton komposit terkekang parsial pemikul momen
6 3 5½ 48 48 30 TI TI
11.Rangka baja dan beton komposit pemikul momen biasa
3 3 2½ TB TI TI TI TI
12. Rangka baja canai dingin pemikul momen khusus dengan pembautan
3½ 3o 3½ 10 10 10 10 10
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 2½ 4 TB TB TB TB TB
2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus
7 2½ 5½ TB TB TB TB TB
3. Dinding geser beton bertulang khusus 7 2½ 5½ TB TB TB TB TB
4. Dinding geser beton bertulang biasa 6 2½ 5 TB TB TI TI TI
5. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing eksentris
8 2½ 4 TB TB TB TB TB
6. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus
6 2½ 5 TB TB TB TB TB
7. Dinding geser pelat baja dan beton komposit 7½ 2½ 6 TB TB TB TB TB
8. Dinding geser baja dan beton komposit khusus 7 2½ 6 TB TB TB TB TB
9. Dinding geser baja dan beton komposit biasa 6 2½ 5 TB TB TI TI TI
10.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½ 3 5 TB TB TB TB TB
11.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4 3 3½ TB TB TI TI TI
12.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk
8 2½ 5 TB TB TB TB TB
13.Dinding geser pelat baja khusus 8 2½ 6½ TB TB TB TB TB
E.Sistem ganda dengan rangka pemikul momen menengah mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempayang ditetapkan 1. Rangka baja dengan bresing konsentris khususf
6 2½ 5 TB TB 10 TI TIh,
k
2. Dinding geser beton bertulang khusus 6½ 2½ 5 TB TB 48 30 30
3. Dinding geser batu bata bertulang biasa 3 3 2½ TB 48 TI TI TI
4. Dinding geser batu bata bertulang menengah 3½ 3 3 TB TB TI TI TI
5. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus
5½ 2½ 4½ TB TB 48 30 TI
6. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing biasa
3½ 2½ 3 TB TB TI TI TI
7. Dinding geser baja dan betonkomposit biasa 5 3 4½ TB TB TI TI TI
8. Dinding geser beton bertulang biasa 5½ 2½ 4½ TB TB TI TI TI
F.Sistem interaktif dinding geser-rangka dengan rangka pemikul momen beton bertulang biasa dan dinding geser beton bertulang biasa
II - 35 G.Sistem kolom kantilever didetail untuk
memenuhi persyaratan untuk :
1. Sistem kolom baja dengan kantilever khusus 2½ 1¼ 2½ 10 10 10 10 10
2. Sistem kolom baja dengan kantilever biasa 1¼ 1¼ 1¼ 10 10 TI TIh,i TIh
3. Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 2½ 1¼ 2½ 10 10 10 10 10
4. Rangka beton bertulang pemikul momen menengah
1½ 1¼ 1½ 10 10 TI TI TI
5. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 1 1¼ 1 10 TI TI TI TI
6. Rangka kayu 1½ 1½ 1½ 10 10 10 TI TI
H. Sistem baja tidak didetail secara khusus untuk ketahanan seismik, tidak termasuk sistem kolom kantilever
3 3 3 TB TB TI TI TI
Sumber : SNI 03-1726-2012
2.10.1 Pemilihan sistem struktur
Sistem struktur atau sistem penahan gaya gempa yang harus dirancang dan didetailkan sesuai dengan persyaratan khusus bagi sistem tersebut yang ditetapkan dakam dokumen acuan yang berlaku seperti terdaftar dalam tabel 9. Berdasarkan SNI 03-1726-2012 nomer 3 tentang istilah, definisi dan notasi sistem-sistem tersebut adalah :
1. Sistem dinding penumpu (pasal 3.48)
Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, yang beban gravitasinya dipikul oleh dinding penumpu dan sistem bresing, sedangkan beban lateral akibat gaya gempa dipikul oleh dinding geser atau rangka bresing.
2. Sistem Rangka Gedung (pasal 3.52)
Sistem struktur dengan rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, sedangkan gaya lateral yang disebabkan oleh dinding geser atau rangka bresing.
Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul oleh rangka pemikul momen melalui mekanisme lentur. Sistem ini terbagi menjadi 3, yaitu SRPMB (Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa), SRPMM (Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah), dan SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus)
4. Sistem Ganda (pasal 3.49)
Sistem struktur dengan rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul oleh sistem rangka pemikul momen dan dinding geser.
2.10.2 Kekurangan Sistem Struktur Pemikul Rangka Momen
Buku Widodo Pawirodikromo (2012, hlm532), menurut Wolfgang Schueller (1977), walaupun struktur utama jenis ini sangat populer tetapi berdasarkan pengalaman, jenis "moment resisting frame" ini hanya efektif untuk 20 - tingkat kebawah pada konstruksi beton, dan 30 - tingkat kebawah untuk konstruksi baja. Pada kenyataannya, di daerah yang beban gempanya relatif besar angka-angka tersebut keatas justru lebih kecil lagi.
Menurut Widodo Pawirodikromo (2012, hlm 510), berikut adalah peluang terjadinya kerusakan struktur yang menggunakan sistem struktur Sistem Pemikul Rangka Momen :
1. Kerusakan secara total pada frame dapat saja terjadi terutama apabila tidak adanya penerapan design philosophy yang jelas. Design philosophy yang
II - 37 dimaksud meliputi desain semua aspek mulai dari sistim/rencana pelesapan energi atau pola mekanisme.
2. Desain tulangan lateral (lateral confinemen) tidak layak baik pada lokasi sendi-sendi plastik maupun pada joints.
3. Distribusi kekakuan struktur portal secara vertikal yang tidak merata akan menyebabkan timbulnya tingkat yang relatif lemah (soft storey),dapat membahayakan kestabilan sturktur, karena kerusakan secara tiba-tiba dapat terjadi.
4. Apabila tidak didesain secara baik maka berdasarkan pengalaman banyak stuktur portal rusak mulai dari rusak ringan sampai rusak berat. Kerusakan yang sering terjadi umunnya dilokasi sendi-sendi plastik akibat kurangnya sistim perlindungan terhadap rusak geser (shear failure). Rusak geser yang terjadi secara tiba-tiba sangat membahayakan kestabilan struktur. Untuk itu penulangan lateral (lateral confinement) pada tempat-tempat sendi plastik sangat diperlukan.
5. Beam column joint yaitu tempat pertemuan antara balok dan kolom meupakaan tempat yang sering rusak (fail). Hal ini terjadi karena pada joint tersebut terjadi konsentrasi tegangan, terutama adalah tegangan geser, tegangan lekat antara beton dengan baja (bond stress) dan tegangan desak.
6. Member aspect ratio atau tingkat kelangsingan elemen stuktur baik kolom maupun balok akan berpengaruh terhadap kemungkinan kerusakan struktur. Elemen struktur yang gemuk (length to depth ratio kecil) sangat berpotensial terjadi kerusakan geser. Kolom-kolom yang gemuk, balok tinggi sedapat-dapatnya dihindari. Penggunaan bahan mutu tinggi pada kolom-kolm dasar
bangunan-bangunan tinggi kadang-kadang diperlukan agar kolom yang gemuk dapat dihindari.
7. Struktur portal yang terlalu flekesibel juga dapat menyebabkan simpangan antar tingkat (interstorey drtft) yang relatif besar terutama pada tingkat-tingkat bawah. Simpangan antar tingkat yang relatif besar selain dapat merusakkan elemen non-struktur seperti tembok, jendela kaca maupun partisi-partisi juga dapat merusakkan elemen struktur yang bersangkutan. Simpangan yang relatif besar juga memungkinkan teradinya benturan antar bangunan yang bersebelahan (structural pounding).
8. Stuktur portal yang terlalu langsing (tinggi-lebar rasio yang besar) juga memungkinkan terjadinya masalah. Pada kondisi seperti itu gaya horisontal akibat gempa yang akan mengakibatkan momen guling yang cukup besar. Apabila lebar bangunan terbatas maka gaya aksial kolom oleh memen guling akibat gempa menjadi sangat besar. Pada kondisi yang demikian tidak menguntungkan terhadap kestabilan struktur.
Salah satu kelemahan portal terbuka adalah besamya simpangan antar tingkat yang terjadi pada tingkat-tingkat bawah. Untuk mengatasi hal ini maka pemakaian struktur dinding (shearwall) sangat efektif (Widodo Pawirodikromo, 2012, hlm 553).
2.10.3 Kelebihan Struktur Sistem Ganda (shearwall)
Menurut Widodo Pawirodikromo (hlm 527, 2012) Beberapa kelebihan stuktur dinding dapat diketahui berdasarkan fungsi yang diperankan. Beberapa keuntungan struktur dinding tersebut adalah sebagai berikut :
II - 39 1. Struktur dinding pada umumnya mempunyai kekuatan yang cukup besar
sehingga dapat menahan beban horisontal yang cukup. Kadang-kadang direncanakan seluruh beban horisontal dibebankan pada struktur dinding.
2. Disamping mempunyai kekuatan yang cukup besar, struktur dinding umumnya sangat kaku dibanding dengan kolom sehingga struktur ini memberikan kekakuan tambahan terhadap struktur secara keseluruhan. Kekakuan yang cukup diharapkan dapat mengendalikan simpangan yang terjadi.
3. Kekakuan struktur dinding juga mempunyai keuntungan yaang lain yaitu kemampuannya dalam melindungi adanya tingkat yang relatif lemah (soft store). Soft storey yang sering dijumpai misalnya adanya tinggi tingkat yang melebihi tinggi tingkat tipikal. Pada kondisi seperti ini maka kekakuan tingkat menjadi relatif kecil.
4. Berdasarkan bentuk defelcted shape struktur dinding tunggal maka struktur dinding dapat berfungsi untuk mengeliminasi simpangan antar tingkat khususnya pada tingkat-tingkat bawah sampai tengah. Dengan perkataan lain, pengendalian simpangan pada daerah ini akan dilakukan secara efektif oleh struktur dinding. Hal inilah yang menjadi salah satu fungsi utama struktur dinding.
5. Memperkecil nilai periode getar alami struktur. Kehadiran struktur dinding akan memperbesar kekakuan struktur bangrman secara umum. Kekakuan yang besar akan menyebabkan periode getar T menjadi lebih kecil karena dengan k dalam kekakuan, m adalah massa dan λ, adalah suatau koefisien. Dengan demikian semakin besar kekakuan struktur k, maka semakin kecil periode getar T.
