G. Beban Tambahan (Additional)
2.22. Analisis Gempa
2.22.1. Analisis Statik Ekivalen
Dalam hal pengaruh gempa pada struktur gedung ditentukan berdasarkan suatu analisis beban dinamis yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu:
Faktor Keutamaan Struktur (I)
Faktor Reduksi Gempa
Faktor Respons Gempa
Faktor C bergantung pada tingkat respons gempa yang besarnya dipengaruhi oleh:
o Zona gempa o Jenis tanah
Perhitungan beban gempa didasarkan pada SNI 03-1726-2012. Langkah-langkah untuk menghitung beban gempa adalah sebagai berikut:
1. Menentukan kategori risiko dan faktor keutamaan gempa (I)
Kategori risiko diperoleh dari hubungan antara jenis struktur dengan risiko bangunan yang terdapat pada Tabel 2.21.
Tabel 2. 21. Kategori Risiko Bangunan
Jenis pemanfaatan Kategori risiko
Gedung dan non gedung yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk, antara lain:
Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan, 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, II, IV termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:
Perumahan
Rumah toko dan rumah kantor
Pasar
Gedung perkebunan
Gedung apartemen/rumah susun
Pusat perbelanjaan/mall
Bangunan industri
Fasilitas manufaktur
Pabrik
II
Sumber : SNI, 2012
59 Tabel 2. 21. Kategori Risiko Bangunan (Lanjutan)
Jenis pemanfaatan Kategori risiko
Gedung dan non gedung 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
Fasilitas penitipan anak
Penjara
Bangunan untuk jompo
Gedung dan non gedung, tidak termasuk ke dalam 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 lombah
Pusat telekomunikasi
Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tapi 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 dimana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang diisyaratkan oleh instansi yang berwenang
III
Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk:
Bangunan monumental
Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan
Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasiltias bedah dan unit gawat darurat
Fasilitas pemadam kebarakan, 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
Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lainnya yang masuk ke dalam kategori risiko IV
IV
Sumber : SNI, 2012
Setelah mendapatkan kategori risiko bangunan, maka dapat ditentukan nilai faktor keutamaan bangunan (Ie) dengan mengacu pada Tabel 2.22.
Tabel 2. 22. Faktor Keutamaan Gempa, Ie
Kategori Risiko Faktor Keutamaan Gempa, Ie
I atau II 1,0
III 1,25
IV 1,50
Sumber : SNI, 2012
60
2. Menentukan nilai SDS dan SM1
a. Nilai Ss
Menentukan nilai Ss perlu mengacu pada Gambar 2.26. Dari nilai Ss dapat ditentukan koefisien Fa yang mengacu pada Tabel 2.23.
Gambar 2. 26. Percepatan Gempa Maksimum Periode Pendek, SS
Sumber : SNI, 2012.
Tabel 2. 23. 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
Sumber : SNI, 2012 b. Nilai S1
Menentukan nilai S1 perlu mengacu pada Gambar 2.27. Dari nilai S1 dapat ditentukan koefisien Fv dengan mengacu pada Tabel 2.24.
Gambar 2. 27. Percepatan Gempa Maksimum Periode Satu Detik, S1
Sumber : SNI, 2012
61 Tabel 2. 24. Koefisien Situs FV
Kelas situs
Parameter respons spektral percepatan gempa (MCEr) terpetakan pada perioda 1 detik, S1 S1 ≤ 0,1 Ss = 0,2 Ss = 0,3 Ss = 0,4 Ss ≥ 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
Sumber : SNI, 2012 c. SDS dan SD1
Untuk menghitung nilai SDS dan SD1, digunakan persamaan seperti di bawah ini:
𝑆𝑀𝑆 = 𝐹𝑎 × 𝑆𝑠 𝑆𝑀1= 𝐹𝑣 × 𝑆1 𝑆𝐷𝑆 =23𝑆𝑀𝑆 𝑆𝐷1= 23𝑆𝑀1
3. Menghitung nilai To dan Ts dengan persamaan di bawah ini:
𝑇𝑜 = 0,2𝑆𝑑1𝑆𝑑𝑠 𝑇𝑠 =𝑆𝑑1𝑆𝑑𝑠
4. Membuat Grafik Spektrum Respons dengan persamaan di bawah ini:
Sa = SDS (0,4 + 0,6𝑇𝑜𝑇); T < To Sa = SDS, T0 ≤ T < Ts
Sa = 𝑆𝑑1𝑇 , T > Ts
Sehingga grafik terbentuk seperti pada Gambar 2.28.
Gambar 2. 28. Spektrum Respons Desain Sumber : SNI, 2012
62
5. Kategori Desain Seismik
Kategori desain seismik ditentukan berdasarkan nilai percepatan SDS
dan SD1. Penentuan kategori berdasarkan Tabel 2.25 dan Tabel 2.26.
Tabel 2. 25. Kategori Desain Seismik berdasarkan respons percepatan 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
SDS ≥ 0,50 D D
Sumber : SNI, 2012
Tabel 2. 26. Kategori Desain Seismik berdasarkan respons percepatan pada periode 1 detik
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
SDS ≥ 0,50 D D
Sumber : SNI, 2012 6. Faktor Gempa
Penentuan sistem penahan terfaktor merujuk pada kategori desain seismik dan sistem struktur yang digunakan. Untuk sistem struktur berupa sistem ganda dengan SRPMM, nilai terfaktor sesuai dengan Tabel 9 SNI-1726-2012 Pasal 7.2.2. yang terlampir pada Tabel 2.27.
Tabel 2. 27. Faktor Reduksi untuk Sistem Penahan Gaya Gempa
Sistem penahan gaya seismic
Koefisien modifikasi respons, R
Faktor kuat lebih sistem,
Ωo
Faktor pembesaran
defleksi Rangka baja dengan bresing
konsentris khusus 6 2,5 5
Sumber : SNI, 2012
63 Tabel 2. 27. Faktor Reduksi untuk Sistem Penahan Gaya Gempa (Lanjutan)
Sistem penahan gaya seismic
Koefisien modifikasi respons, R
Faktor kuat lebih sistem,
Ωo
Faktor pembesaran
defleksi Dinding geser beton bertulang
khusus 6,5 2,5 5
Dinding geser batu-bata
bertulang biasa 3 3 2,5
Dinding geser batu-bata
bertulang menengah 3,5 3 3
Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus
5,5 2,5 4,5
Rangka baja dan beton komposit
dengan bresing biasa 3,5 2,5 3
Dinding geser baja dan beton
komposit dengan bresing biasa 3,5 2,5 3
Dinding geser baja dan beton
komposit biasa 5 3
4,5
Dinding geser beton bertulang
biasa 5,5 2,5 4,5
Sumber : SNI, 2012
7. Kontrol Gaya Geser Dasar
Beban geser dasar nominal ekivalen adalah:
V = Cs × Wt Penentuan nilai Cs didapatkan dari:
a. Cs maksimum
Csmax = 𝑆𝑑𝑠𝑅
𝐼
b. Cs hitungan
Cshitungan = 𝑆𝑑𝑠
𝑇×𝑅𝐼
64
c. Cs minimum
Csminimum = 0,044 SDS I ≥ 0,1 d. Cs minimum tambahan
Csminimum tambahan = 𝑆𝑅1
𝐼
Nilai Cs yang digunakan adalah nilai Cs yang terletak di interval antara nilai Cs minimum dan Cs maksimum.
8. Periode fundamental struktur
Periode fundamental struktur (T) ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut :
𝑇 = 𝐶𝑡ℎ𝑛𝑥 Dimana
hn = tinggi struktur di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur Koefisien Ct dan x ditentukan dari Tabel 2.28.
Tabel 2. 28. Nilai Ct dan x.
Tipe Struktur Ct x
Rangka baja pemikul
momen 0,0724a 0,8
Rangka beton
pemikul momen 0,0466a 0,9
Rangka baja dengan
bresing eksentris 0,0731a 0,75
Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk
0,0731a 0,75
Semua sistem
struktur lainnya 0,0488a 0,75
Sumber : SNI, 2012
Untuk mendapatkan desain spektra respons gempa sebuah lokasi dapat mengecek data Desain Spektra Indonesia yang dirilis oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman Kementerian Pekerjaan Umum dan Perumahan Rakyat RI. Data tersebut bisa diakses melalui website http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/.
65