E.2. Metodologi
E.2.7. Analisis Pembebanan
E.2.7.5 Beban Gempa (Earth Quake)
( Sumber : Buku Pedoman SNI 1727 : 2013, hal 25-28)
gempa (Seismic zone) yang ditentukan berdasarkan perioda ulang gempa 500 tahun (probabilitas terlampaui 10% dalam 50 tahun).
1. Analisis Beban Gempa Statik Ekivalen
Analisis ini adalah suatu cara analisis struktur, dimana pengaruh gempa pada struktur dianggap sebagai beban static horizontal untuk menirukan pengaruh gempa yang sesungguhnya akibat gerakan tanah dengan tujuan penyederhanaan dan kemudahan dalam perhitungan.
Struktur bangunan gedung harus diklarifikasikan sebagai struktur gedung beraturan dan struktur gedung tidak beraturan. Untuk struktur gedung beraturan, pengaruh gempa rencana dapat ditinjau sebagai pengaruh beban gempa static ekivalen.
Sedangkan untuk struktur gedung tidak beraturan pengaruh gempa rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik.
Perhitungan pada beban gempa static ekivalen hanya memperhatikan konstribusi dari mode ke-1 saja, sehingga hanya cocok untuk bangunan yang cenderung kaku, yaitu bangunan yang memiliki ketinggian tidak lebih dari 40 meter atau 10 tingkat.
Sebagai konsekuensinya, semakin tinggi bangunan akan semakin fleksibel dan kontribusi higher mode menjadi lebih besar, sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respon dinamik.
Berikut dijelaskan mengenai langkah pembebanan metode static ekivalen.
Mulai
Sistem Struktur Gedung Beraturan
Preliminary Design
Mengetahui Jumlah tingkat, Tinggi setiap lantai, tinggi gedung
Menentukan kategori resiko gedung &
Klasifikasi Situs
Menentukan spektral percepatan Ss dan S1
Menentukan koefesien situs Fa dan Fv
Menentukan kategori desain seismik gedung
Menghitunng periode alami struktur T dan periode pendekatan Ta (pasal
7.&.2.)
Ta T Cu. Ta Menentukan respons Seismik, Cs (Pasal7.8.1.1)
Menghitung Gaya Ges er Struktur
V = Cs x W total struktur Menghitung Faktor
Distribusi Vertikal Setiap lantai, Cvx Menghitung Distribusi Gaya Gempa Tiap Lantai,
F = Cvx . V Menghitung Kombinasi
Pembebanan dan menginput beban ke program ETABS 13.2.2.
Simpangan <
Simpangan Ijin Ya
Tidak Selesai
Gambar E.13. Flowchart Pembebanan Gempa Metode Statik Ekivalen sesuai SNI 1726 -2012
2. Analisis Beban Gempa Dinamik
Pada struktur bangunan tingkat tinggi atau struktur dengan bentuk atau konfigurasi yang tidak teratur. Analisis dinamik dapat dilakukan dengan cara elastis maupun inelastis. Pada cara elastis dibedakan Analisis Ragam Riwayat Waktu (Time History Modal Analysis), dimana pad acara ini diperlukan rekaman percepatan gempa dan Analisis Ragam Spektrum Respon (Respons Spectrum Modal
Analysis), dimana pad acara ini respon maksimum dari tiap ragam getar yang terjadi didapat dari Spektrum Respon Rencana (Design Spectra).
Analisis struktur terhadap beban gempa mengacu pada Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung SNI 1726:2012. Analisis struktur terhadap beban gempa pada Rumah Sakit Hastien Rengasdengklok Kabupaten Karawang dilakukan dengan Metode Analisis Dinamik yaitu dengan Analisis Ragam Spektrum Respon.
Berikut ini dijelaskan cara pembuatan Kurva Spektrum Respon Desain berdasarkan SNI Gempa 1726:2012.
1. Menentukan Kategori Resiko ( I – IV) dan Faktor Keutamaan (Ie)
Untuk berbagai kategori resiko bangunan gedung dan non- gedung sesuai Tabel 1, pengaruh gempa rencana harus dikalikan dengan Faktor Keutamaan Ie menurut Tabel 2 pada SNI 1726 : 2012.
Tabel E.3 Kategori Reiko Bangunan Gedung dan Non Gedung untuk Beban Gempa SNI 1726:2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
(Sumber : Buku Pedoman SNI 1726 : 2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Tabel 1- Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Non Gedung untuk Beban Gempa, hal 14 -15)
Tabel E.4. Faktor Keutamaan Gempa SNI 1726:2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
Sumber : Buku Pedoman SNI 1726 : 2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Tabel 2- Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Non Gedung untuk Beban Gempa, hal 15)
2. Menentukan Spektra Percepatan Gempa (SS dan S1)
Percepatan gempa di batuan dasar pada periode pendek (SS) dan percepatan gempa di batuan dasar pada perioda 1 detik (S1) ditentukan berdasarkan Peta Respon Spektral Percepatan Periode Pendek (Gambar E.14) dan Periode 1 Detik (Gambar E.15).
Gambar E.14. Peta Respon Spektra Percepatan Periode 0,2 Detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun
Dari peta zonasi gempa tersebut kita menentukan nilai percepatan spektra periode 0,2 detik (SS) dilihat berdasarkan warna wilayah yang kita tinjau. Seperti pada perencanaan ini Rengasdengklok Kabupaten Karawang berada pada warna pink muda dengan nilai antara 0,6 – 0,7 g.
Gambar E.15. Peta Respon Spektra Percepatan Periode 1 Detik di batuan dasar untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun
Seperti halnya pada perhitungan percepatan spektra periode 0,2 detik (SS), perhitungan percepatan spektra periode 1 detik dengan (S1) pun sama dengan melihat warna pada peta zonasi gempa berdasarkan wilayah yang akan ditinjau.
Rengasdengklok Kabupaten Karawang berada pada warna hijau dengan nilai antara 0,25 – 0,3 g.
3. Menentukan Kelas Situs
Dalam perumusan kriteria desain seismic suatu bangunan di permukaan tanah, maka kondisi tanah situs tersebut harus diklarifikasikan terlebih dahulu. Profil tanah di situs diklarifikasikan sesuai dengan Tabel 3 SNI 1726:2012, berdasarkan profil tanah lapisan 30 m paling atas.
Tabel E-5. Klasifikasi SNI 1726:2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
Kelas Situs vs (m/detik) N atauNch su (kPa)
SA (batuan keras) > 1500 N/A N/A
SB (Batuan) 750 sampai 1500 N/A N/A
SC (tanah keras,
sangat padat) 350 sampai 750 >50 t 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 :
1. Indeks plastisitas, P 20 2. Kadar air, w 40%
3. Kuat geser niralir su _25kPa
SF (tanah khusus, yang membutuhkan investigasu geoteknik spesifik dan analisis respon spesifik situs yanf mengikuti 6.10.1)
Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik berikut :
1. Rawan dan berpotensu gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifasi, lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah
2. Lempung sangat organik dan atau gambut (Ketbalan H m)
3. Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H 7,5 m dengan Indeks Plastisitas PI 75)
4. Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H 35 m dengan su_ 50 kPa
Catatan : N/A tidak dapat dipakai
(Sumber : Buku Pedoman SNI 1726 : 2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Tabel 3 – Klasifikasi Situs, hal 17-18)
4. Menentukan Faktor Amplifikasi Getan Gempa (Koefisien Situs)
Untuk penentuan respon spectral percepatan gempa di permukaan tanah, diperlukan suatu factor amplifikasi seismic pada periode 0,2 detik dan periode 1 detik. Faktor amplifikasi getaran gempa untuk periode pendek (Fa) dan periode 1 detik (Fv), berdasarkan pada Tabel 4 dan Tabel 5 SNI 1726:2012.
Tabel E-6. Koefisien Situs (Fa) SNI 1726:2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
(Sumber : Buku Pedoman SNI 1726 : 2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Tabel 4 – Koefisien Situs, hal 22)
Tabel E-7. Koefisien Situs (Fv) SNI 1726:2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
(Sumber : Buku Pedoman SNI 1726 : 2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Tabel 5 – Koefisien Situs, hal 22)
5. Menentukan Spektral Percepatan Maksimum
Spektrum respon percepatan maksimum pada periode pendek (Ss) dan periode 1 detik (S1) yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, ditentukan dengan persamaan :
SMS = S
SM 1 = 1
Dimana :
Ss : Respon spektral percepatan gempa untuk periode pendek S1 : Respon spektral percepatan gempa untuk periode 1,0 detik SDS = MS
SD 1 = M1
6. Kurva Spektrum Respons Desain
Berdasarkan pasal 6.4 pada SNI 1726:2012 tentang spectrum respons desain dijelaskan bahwa : Bila spektrum respons desain diperlukan oleh tata cara ini dan prosedur gerak tanah dari spesifik kelas situs tidak digunakan maka kurva spectrum respons desain harus dikembangkan dengan mengacu gambar dan mengikuti ketentuan dibawah ini.
Gambar E.16. Spektrum Respons Desain SNI 1726:2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung
1. Untuk periode yang lebih kecil dari T0 ( T < T0 ) dan lebih kecil dari atau sama dengan Ts ( T ≤ Ts), spectrum respons percepatan desain (Sa) :
Sa = SDS
2. Untuk periode yang lebih besar dari atau sama dengan T0 ( T ≥ T0) dan lebih kecil dari atau sama dengan Ts ( T ≤ Ts ), spektrum respons percepatan desain (Sa) :
Sa = SDS
3. Untuk periode lebih besar dari Ts ( T ≥ Ts ), spektrum respons percepatan desain (Sa) :
Sa =
Keterangan :
SDS : Parameter respons spektral percepatan desain pada periode pendek SD1 : Parameter respons spektral percepatan desain pada periode 1 detik, T : Periode getar fundamental struktur,
T0 = Ts =