i SKRIPSI
PENGARUH BENTUK DINDING. GESER. (SHEAR. WALL.) TERHADAP. PRILAKU STRUKTUR. AKIBAT. BEBAN. GEMPA. ( STUDI KASUS STRUKTUR
GEDUNG HOTEL GOLDEN TULIP MATARAM)
Diajukan Sebagai Syarat Menyelesaikan Studi Pada program Studi Teknik Sipil Jenjang Strata I FakultasTeknik, Universitas Muhammadiyah Mataram
Disusun Oleh : HAMZAH 416110075
PROGRAM STUDI JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MATARAM TAHUN 2021
ii
iii
iv
vii MOTTO
“Boleh jadi kamu tidak menyenangi sesuatu, padahal itu baik bagimu, dan boleh jadi kamu menyukai sesuatu, padahal itu tidak baik bagimu. Alloh mengetahui, sedang kamu tidak mengetahui.
(QS.Al-Baqoroh:216)
“Setiap kali engkau memperbaiki niatmu maka ALLAH akan memperbaiki keadaanmu” dan setiap kali engkau mengharapkan kebaiakan untuk orang lain, engkau akan mendapatkan kebaikan dari orang yang tidak kamu sangka, dan saat kita hidup untuk membahagiakan orang lain, ALLAH akan memberikan kita rizki berupa orang lain yang akan membahagiakan kita, maka berusahalah untuk memberi bukan menerima, karena setiap kali engkau memberi, maka engkau akan menerima tanpa memimta sekalipun
(syaikh Shalih Al Mughamisi)
viii KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena atas segala Rahmat dan Karunia-Nya sehingga tugas akhir yang berjudul “Pengaruh Bentuk Dinding Geser Terhadap Prilaku Struktur Akibat Beban Gempa (Studi Kasus Gedung Hotel Golden Tulip Mataram) dengan Struktur Dual system dapat diselesaikan sebagaimana mestinya. oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebanyak-banyaknya kepada :
1. Dr. H. Arsyad Abd Gani, M.Pd selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Mataram.
2. Dr. Eng. M. Islamy Rusyda, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Mataram.
3. Agustini Ernawati, S.T.,M.Tech. selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Mataram.
4. Dr. Eng. Hariyadi, ST., M.Sc (Eng). selaku Dosen Pembimbing Utama.
5. Maya Saridewi.P., S T.,MT. selaku Dosen Pembimbing ke dua.
6. Dr. Heni Pujiastuti, ST., MT. Selaku Dosen Netral atau Penguji Sidang Skripsi 7.cSeluruh staf dan pegawai sekertariat Fakultas Teknik Universita
Muhammadiyah Mataram.
Penulis menyadari bahwa penulisan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya dan masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu pendapat dan saran yang membangun dari berbagai pihak sangat diharapkan untuk kelancaran penelitian dan penyempurnaan penulisan selanjutnya. Akhir kata semoga karya ini bisa bermanfaat bagi pembacanya.
Mataram, 13 Agustus 2021
Penulis,
HAMZAH NIM. 416110075
ix ABSTRAK
Struktur bangunan bertingkat rawan terhadap gaya lateral, oleh karena itu diperlukan struktur yang kuat untuk menahan gaya lateral yang ditimbulkan oleh gempa bumi. Salah satu cara perkuatan struktur adalah dengan menggunakan dinding geser. Penggunaan dinding geser merupakan salah satu cara untuk menahan gaya-gaya lateral yang terjadi. Tentunya setiap perencanaan gedung telah mempertimbangkan bentuk dinding geser yang dibutuhkan agar dapat menahan gaya lateral secara optimal. Penelitian ini berupa analisis struktur gedung 11 lantai dengan 3 variasi bentuk dinding geser. Metode yang digunakan analisis dinamik respon sepektrum dengan perhitungan menggunakan SAP2000.V.14. Hasil output gaya-gaya dalam yang terjadi dari tiga bentuk dinding geser yang dianalisis. Gaya maksimum pada kolom dengan model dinding geser secara berurutan, (I) (L) (T) Gaya aksial (P)=850,62 kN,. Geser (V3)=50.56 kN, Momen (M3)=116.04 kN.m, (P)=817.4680 kN,. (V3)=51.37 kN, (M3)=94.500 kN.m, (P)=605.75 kN,. (V3)=39.973 kN, (M3)=218.670 kN.m, Sedangkan gaya maksimum pada balok, Torsi (T)=1.38 kN,. Geser (V3)=76.26 kN, Momen (M3)=31.45 kN.m, Torsi (T)=1.12 kN,. Geser (V3)=80.543 kN, Momen (M3)=34.916 kN.m, Torsi (T)=1.31 kN,. Geser (V3)=92.51 kN, Momen (M3)=50.125 kN.m. Semua model dinding geser yang dibuat, nilai perpindahan sumbu arah x lebih besar dibandingkan nilai perpindahan arah y. Untuk hasil analisis simpangan antar lantai dari ketiga bentuk dinding geser tersebut memenuhi persyaratan yang disyaratkan pada SNI 1726-2019.
Kata kunci: Bentuk dinding geser, perpindahan , gaya dalam
.
x ABSTRACT
x
xi DAFTAR ISI
HAL
HALAMAN JUDUL ……….. i
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING …...……… ii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI .………...……….…… iii
HALAMAN PENYATAAN KEASLIAN ……… iv
PLAGIARISME ………...………... v
PUBLIKASI KARYA ILMIAH ………...………. vi
MOTTO ………...……… vii
KATA PENGANTAR ………. viii
ABSTRAK ……… ix
ABSTRACT ………. x
DAFTAR ISI ……… xi
DAFTAR TABEL ……… xv
DAFTAR GAMBAR ………... xvi
DAFTAR NOTASI ……… xviii
BAB I PENDAHULUAN ... .1
1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 3
BAB II LANADASAN TEORI ... 4
2.1 Konsep Dasar Desain Perencanaan Struktur ... 4
2.2 Analisis Dinamik Respon Spectrum ... 5
2.3 Analisis Beban Gempa Statik Ekivalen ... 6
2.4 Peta-peta gerak tanah seismik dan koefisien risiko ... 6
2.4.1 Kelas lokasi tanah ... 8
2.4.2 Koefisien amplifikasi getaran ... 8
2.4.3 Parameter percepatan respon spektra ... 9
2.4.4 Parameter percepatan spektral desain ... 9
xii
2.4.5 Spektrum respons desain ... 10
2.4.6 Periode fundamental ... 10
2.5 Faktor keutamaan bangunan gedung ... 11
2.5.1 Kategori desain seismik ... 14
2.5.2 Elemen Sistem penahan gaya seismik ... 14
2.6 Penentuan Periode ... 15
2.6.1 Periode fundamental pendekatan ... 15
2.7 Prosedur gaya lateral ekivalen ... 16
2.7.1 Koefisien respon seismik ... 16
2.7.2 Gaya geser dasar seismik (V) ... 17
2.8 Penentuan Simpangan Antar Lantai ... 17
2.8.1 Batas simpangan antar tingkat ... 18
2.8.2 Skala gaya ... 19
2.8.3 Distribusi gaya gempa ... 19
2.9 Pembebanan Pada Struktur ... 20
2.9.1 Jenis-jenis pembebanan... 20
2.9.2 Kombinasi pembebanan untuk metode ultimit ... 21
2.10Persyaratan kekuatan dan kemampuan layan ... 22
2.11Dinding geser (Shear wall) ... 23
2.11.1Pengertian Shear Wall ... 23
2.11.2Fungsi dinding geser ... 24
2.12Klasifikasi Dinding geser ... 25
2.13Perilaku Struktur Rangka-Dinding Geser (Dual System) ... 26
2.14Pola runtuh dinding geser ... 27
2.15Deformasi Dinding Geser ... 27
2.15.1Deformasi Dinding Geser Bertingkat Banyak yang Berdiri Sendiri... 28
2.16Pengaruh Torsi... 29
2.16.1Torsi Bawaan ... 29
2.16.2Torsi Tak Terduga ... 30
2.16.3Pembesaran Momen Torsi Tak Terduga ... 30
xiii
2.17Dinding Geser Menurut Perencanaan Ketahanan Terhadap Gempa ... 31
2.18Batasan desain dinding geser... 32
2.19Perencanaan Dinding Geser ... 32
2.19.1Persyaratan Tulangan ... 32
2.20Kuat Geser ... 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 35
3.1 Umum ... 35
3.2 Kerangka pemikiran ... 35
3.3 Model Struktur... 36
3.3.1 Deskripsi Gedung ... 36
3.4 Peta lokasi ... 37
3.5 Pengumpulan data Penelitian ... 38
3.5.1 Data umum bangunan ... 38
3.5.2 Data bahan ... 38
3.5.3 Data tanah ... 39
3.6 Pembebanan ... 39
3.6.1 Beban mati ... 39
3.6.2 Beban Hidup Lantai dan Atap ... 39
3.6.3 Beban gempa ... 39
3.6.4 Kombinasi pembebanan ... 39
3.7 Desain Struktur Dinding Geser ... 41
3.7.1 Model Struktur dengan Dinding Geser ... 41
3.8 Bagan Alir Penelitian ... 44
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 46
4.1 Tinjauan Umum ... 46
4.2 Pemodelan Struktur ... 46
4.3 Data Masukan ... 48
4.3.1 Data Perimer ... 48
4.3.2 Data skunder ... 48
4.4 Preliminary Dimensi Struktuk ... 48
4.4.1 Mendimensi Elemen Struktur ... 48
xiv 4.4.2 Hasil perhitungan pendimensian balok dan kolom dapat dilihat
pada tabel 4.1 dan tabel 4.2 ... 51
4.4.3 Merencanakan Pelat Lantai ... 51
4.4.4 Perencanaan Tebal Dinding Geser ... 53
4.5 Analisa Pembebanan ... 54
4.5.1 Beban mati ... 54
4.5.2 Beban Hidup ... 54
4.5.3 Perhitungan beban gempa dinamik respons spectrum ... 55
4.6 Faktor Keutamaan Gedung ... 56
4.7 Lokasi Peninjauan Gaya Dalam ... 56
4.8 Hasil Analisa Struktur Menggunakan Program SAP2000.v14.0.0 ... 57
4.8.1 Gaya-gaya dalam pada kolom ... 58
4.8.2 Gaya-gaya dalam pada balok ... 64
4.9 Hasil Analisis Displacement Akibat Beban Gempa Renspon Spektrum Dengan Variasi Bentuk Dinding Geser ... 70
4.10Simpangan Antar Lantai ijin ... 74
4.10.1Batas simpangan antar tingkat ... 74
1. Kontrol simpangan arah x dan arah y ... 74
2. Kontrol simpangan arah x dan arah y ... 76
3. Kontrol simpangan arah x dan arah y ... 77
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 79
5.1 Kesimpulan ... 79
5.2 Saran ... 79 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv DAFTAR TABEL
Hal.
Tabel 2. 1 Koefisien situs, Fa ... 8
Tabel 2. 2 Koefisien situs, Fv ... 8
Tabel 2. 3 Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung ... 12
Tabel 2. 4 Faktor Keutamaan gempa (Ie) ... 13
Tabel 2. 5 Kategori Desain seismik berdasarkan parameter respon ... 14
Tabel 2. 6 Kategori Desain seismik berdasarkan parameter respon percepatan pada periode 1 detik ... 14
Tabel 2. 7 untuk system struktur yang dipilih. (Sumber: SNI 1726 - 2019 Pasal 7.2.1.2) dapat dilihat pada lampiran tabel 2.7 ... 14
Tabel 2. 8 Koefisien untuk Batas Atas pada Perioda yang Dihitung ... 15
Tabel 2. 9 Nilai parameter periode pendekatan Ct dan x ... 16
Tabel 2. 10 Simpangan antar lantai ijin Δa a,b ... 19
Tabel 2. 11 Tebal minimum dinding h ... 32
Tabel 4. 1 Dimensi rencana balok ... 51
Tabel 4. 2 Dimensi rencana kolom ... 51
Tabel 4. 3 Perhitungan Percepatan Tanah ... 55
Tabel 4. 4 Nilai gaya aksial pada kolom tengah... 58
Tabel 4. 5 Nilai gaya geser pada kolom tengah ... 60
Tabel 4. 6 Nilai gaya momen pada kolom tengah ... 62
Tabel 4. 7 Nilai gaya torsi pada balok tengah ... 64
Tabel 4. 8 Nilai Gaya geser Pada balok tengah ... 66
Tabel 4. 9 Nilai gaya momen pada balok tengah ... 68
Tabel 4. 10 Perbandingan perpindahan struktur akibat gempa dinamik arah y .... 72
Tabel 4. 11 Simpangan antar lantai arah x ... 75
Tabel 4. 12 Simpangan antar lantai arah y ... 75
Tabel 4. 13 Simpangan antar lantai arah x ... 76
Tabel 4. 14 Simpangan antar lantai arah y ... 76
Tabel 4. 15 Simpangan antar lantai arah x ... 77
Tabel 4. 16 Simpangan Antar Lantai Arah y ... 78
xvi DAFTAR GAMBAR
Hal.
Gambar 2. 1 Spektrum respon desain ... 5
Gambar 2. 2 Parameter gerak tanah Ss, Gempa maksimum yang dipertimbang kan risiko tertarget (MCER ) wilayah Indonesia untuk spectrum respon 0,2-detik (redaman kritis 5%) ... 7
Gambar 2. 3 parameter gerak tanah S1, Gempa maksimum yang dipertimbang kan risiko tertarget (MCER ) wilayah Indonesia untuk spectrum respon 0,2-detik (redaman kritis 5%) ... 7
Gambar 2. 4 Spektrum respon desain ... 11
Gambar 2. 5 Penentuan Simpangan Antar Lantai ... 18
Gambar 2. 6 Beberapa Tipe Dinding Geser di Lapangan ... 24
Gambar 2. 7 Superimpos mode individu dari deformasi ... 28
Gambar 2. 8 Pembesaran Torsi Tak Terduga ... 30
Gambar 2. 9 Faktor pembesaran torsi, Ax ... 31
Gambar 3. 1 3D Hotel Golden Tulip Mataram ... 36
Gambar 3. 2 denah kolom lantai 1-11 ... 36
Gambar 3. 3 Lokasi Hotel Golden Tulip Mataram Tulip ... 37
Gambar 3. 4 Denah Struktur Menggunakan Dinding Geser Berbentuk I ... 42
Gambar 3. 5 Denah Struktur Menggunakan Dinding Geser Berbentuk L ... 43
Gambar 3. 6 Denah Struktur Menggunakan Dinding Geser Berbentuk (T) ... 43
Gambar 3. 8 Bagan Alir Tahapan Pelaksaaan Penelitian... 45
Gambar 4. 1 Permodelan Menggunakan Dinding Geser Berbentuk lurus ... 46
Gambar 4. 2 Permodelan Menggunakan Dinding Geser Berbentuk L ... 47
Gambar 4. 3 Permodelan Menggunakan Dinding Geser Berbentuk T ... 47
Gambar 4. 4 Type pelat lantai 1 -11... 51
Gambar 4. 5 Denah pelat lantai 1 -11 ... 52
Gambar 4. 6 Grafik spektral percepatan tanah sedang (SD) ... 56
Gambar 4. 7 Lokasi Titik Tinjau ... 57
Gambar 4. 8 Grafik Perbandingan gaya aksial pada kolom tengah ... 59
Gambar 4. 9 Grafik Perbandingan gaya geser pada kolom tengah ... 61
xvii
Gambar 4. 10 Grafik Perbandingan gaya momen pada kolom tengah ... 63
Gambar 4. 11 Grafik perbandingan gaya torsi pada balok tengah ... 65
Gambar 4. 12 Grafik perbandingan gaya geser pada balok tengah ... 67
Gambar 4. 13 Grafik perbandingan gaya momen pada balok tengah ... 69
Gambar 4. 14 Grafik perbandingan displacement arah x... 71
Gambar 4. 15 Grafik perbandingan displacement arah y... 73
xviii DAFTAR SIMBOL
Mux, Muy = Momen lentur terfaktor masing-masing terhadap sumbu-x dan -y, sudah termasuk pengaruh orde kedua, N-mm
m = Jarak tepi kolom memanjang ketepi base plate n = Jarak tepi kolom melintang ketepi base plate n = Jumlah bore pile
Ncrs = Komponen struktur bergoyang, N
Ni = Beban notional yang digunakan pada level i dari kombinasi beban DFBK dengan satuan Newton
P = Nilai konus dari hasil sondir, kg/cm2. Pb = Tebal selimut beton
Q = qz dan qh adalah q untuk ketinggian z dan h dari atas permukaan tanah.
qi = qh untuk dinding datang, dinding samping, dinding sisi angin pergi dan atap.
Qu = Beban terbagi rata yang berkerja pada pelat Qb = Tahanan ujung bawah ultimit (kN)
Qs = Tahanan ujung gesek (kN) Qu = Daya dukung ultimit (kN)
Qpg = Daya dukung yang diijinkan pada kelompok bore pile.
Qt = Daya dukung keseimbangan pada kelompok tiang.
Q tiang = Daya dukung kesetimbangan tiang, kg.
Qpg = Daya dukung kelompok tiang R = Faktor modifikasi response R = Kekuatan nominal
Ru = Kekuatan perlu menggunakan kombinasi beban DFBK S = Beban salju
SDS = Parameter percepatan respon spektral pada periode pendek, redaman5%
xix SD1 = Parameter percepatan respon spektral pada periode 1 detik,
redaman 5%
SF = Safety Factor (2,5-3,0)
SMS = Parameter spektrum respon percepatan pada periode pendek yang sudah disesuaikan terhadap pengaruh kelas situs
SM1 = Parameter sepktrum respon percepatan pada periode 1 detik yang Sudah disesuaikan dengan kelas situs
V = Geser dasar prosedur gaya lateral ekivalen Vn = Kuat geser nominal pelat badan berdasarkan
Vt = Geser dasar dari kombinasi ragam yang disyaratkan Vu = Gaya geser terfaktor pada penampang yang di tinjau W = Beban angin
W = Berat bore pile (kN) X = Tinggi garis netral
y = Panjang kelompok bore pile.
z = Tinggi gedung di atas elevasi tanah (m) zg = Tinggi nominal lapisan batas atmosfir α = Eksponen pangkat kecepatan tiupan angin αm = Rasio kekuatan balok terhadap pelat β = Rasio panjang terhadap lebar pelat Ɛc = Tegangan beton
Ɛcu = Regangan beton ρ = Rasio penulangan Ø = Faktor reduksi = 0,9 Θ = Keliling bore pile, cm.
Φ = Faktor ketahanan ϕRn = Kekuatan desain ѲVn = Kuat geser nominal
√(f'c) = Nilai akar dari kuat tekan beton yang di syaratkan,Mpa
∑Nu = Jumlah gaya aksial tekan terfaktor akibat beban gravitasi untuk
xx seluruh kolom pada satu tingkat yang ditinjau, N
∆oh = Simpangan antar lantai pada tingkat yang sedang ditinjau, mm
∑H = Jumlah gaya horizontal yang menghasilkan ∆oh pada tingkat yang ditinjau, N
ɸ = Faktor reduksi kekuatan
ɸC = ɸc adalah untuk komponen struktur tekan = 0,85 ɸt = ɸt adalah untuk komponen struktur tarik=0,9
ɸb = adalah faktor reduksi kekuatan untuk komponen struktur lentur = 0,90
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sructurre bangunan bertingkat rawan ke lateral gaya, terutama gaya yang ditimbulkan oleh gempa. Gempa merupakan peristiwa bergetarnya bumi yang disebabkan oleh pelepasan energy dari dalam bumi secara tiba-tiba disebabkan oleh peningkatan aktivitas geologi yang terjadi didalam bumi, seperti terjadinya pergeseran.(Purwono,2010).
Gempa bumi ini memiliki risiko menyebabkan adanya kerusakan pada srtructure bangunan, karena itu diperlukan kuat strukture untuk memikul beban yang diakibatkan oleh gempa bumi. Salah satu metode memperkuat strukur bangunan adalah dengan memasang dinding geser.
Dinding geser menerus sampai ke pondasi dan merupakan bangunan yang dirancang untuk menahan gaya geser, gaya lateral akibat gempa bumi.
Dinding geser yang kaku pada bangunan akan terserap oleh dinding tersebut, sebagian besar beban gempa pada bangunan bertingkat akan terserap oleh dinding geser tersebut.
Saat ini banyak pembangunan gedung tingkat tinggi menggunakan dinding geser. Tentunya setiap perencanaan gedung telah mempertimbangkan bentuk dan posisi penempatan dinding geser yang dibutuhkan agar dapat menahan gaya lateral secara optimal. Dalam tugas akhir ini akan menganalisa Dalam tugas terakhir ini akan memeriksa
“Pengaruh. Bentuk Dinding. Geser. Terhadap Perilaku Struktur Akibat Beban Gempa (Studi Kasus Struktur Gedung Hotel Golden Tulip Mataram)”
2 1.2 Rumusan. Masalah.
Rincian masalah yang dapat digambarkan dalam komposisi Tugas Terakhir ini adalah:
1. Bagaimana pengaruh variasi bentuk dinding geser terhadap gaya-gaya dalam yang terjadi pada kolom dan balok, pada struktur Gedung Hotel Golden Tulip Mataram.?
2. Bagaimana pengaruh variasi bentuk dinding geser terhadap displacement, dan simpangan antar lantai ijin, pada struktur Gedung Hotel Golden Tulip Mataram.?
1.3 Tujuan. Penelitian.
Motivasi di balik penyusunan penelitian ini adalah:
1. Memahami pengaruh perubahan bentuk dinding geser terhadap gaya- gaya dalam yang terjadi pada kolom dan balok, pada struktur Gedung Hotel Golden Tulip Mataram.?
2.1Mengetahui pengaruh variasi bentuk dinding geser terhadap displacement, dan simpangan antar lantai ijin, pada struktur Gedung Hotel Golden Tulip Mataram.?
1.4 Batasan Masalah
Dalam menyusun penelitian ini sedapat mungkin isu-isu terkini dengan kendala isu yang menyertainya:
1. Contoh struktur yang dipakai yaitu: struktur gedung hotel golden tulip mataram
2. Pengujian kekuatan seismik yang dipakai yaitu investigasi gempa dinamis dengan memanfaatkan reaksi rentang getaran sesuai pedoman SNI 1726-2019
3. Peraturan yang digunakan berdasarkan SNI 1726-2019 “Metode Penyusunan Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Konstruksi Bangunan Gedung” dan SNI 2847-2019 untuk syarat beton.
4. System structure yang direncanakan yaitu: Dual System
3 5. Pemodelan.. analisa bentuk variasi dinding geser menggunakan aplikasi
SAP2000.V14.0.0
6. Ruangan lift dan tangga tidak dimodelkan.
7. Tumpuan yang dimodelkan berupa jepit.
1.5 Manfaat Penelitian
Keuntungan dari led pemeriksaan yaitu:
1. Memberikan informasi tentang masalah bentuk dinding geser terhadap simpangan horisontal gedung bertingkat tinggi.
2. Menjadi salah satu referensi bagi para perencana struktur terkait penggunaan bentuk dinding geser.
4 BAB II
LANADASAN TEORI 2.1 Konsep Dasar Desain Perencanaan Struktur
Dalam mengatur pembangunan-pembangunan suatu struktur, penting untuk memusatkan perhatian pada ide rencana untuk penentuan komponen-komponen secara primer maupun secara praktis. Perencanaan konsep desain untuk bangunan tahan gempa ditinjau dalam perencanaan kali ini.
Perencanaan bangunan tahan gempa adlah bangunan yang dirancang untuk tahan dan tetap berdiri ketika terjadi gempa dengan besar, walaupun nantinya sedikit terdapat kerusakan pada bagian bangunan yang sesuai falsafat Suatu struktur gedung di daerah gempa harus memenuhi falsafah perencanaan gedung tahan gempa, yaitu perencanaan gedung tahan gempa.
a. Struktur mampu menahan getaran ringan atau kecil tanpa mengalami kerrusakan.
b. Meskipun kerusakan kritis ada pada struktur skunder, struktur mampu menahan getaran sedang tanpa kerusakan kritis pada struktur utama.
c. Bangunan dapat menahan gempa bumi kuat tanpa keruntuhan total bangunan, terlepas dari kenyataan bahwa struktur utama telah terjadi kerusakan (Teruna,2007)
Dalam perencanaan struktur gedung terhadap pengaruh gempa rencana, semua elemen struktur gedung maupun bagian dari sistem struktur gedung harus diperhitungkan untuk menanggung gempa rencana. Desain yang disusun diandalkan untuk memiliki opsi untuk menahan beban pengganti yang masuk inelastic dengan kekuatan pada dasarnya oleh karena itu, energy harus dapat diturunkan dan diserap oleh struktur yang bersangkutan dalam bentuk deformasi.
5 2.2 Analisis Dinamik Respon Spectrum
Response Spectrum adalah suatu spectrum yang disajikan dalam bentuk grafik antara periode getar struktur dengan respon-respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Respon-respon maksimum dapat berupa simpangan maksimum (Spectral displacement, SD), Kecepatan maksimum (Spectral Velocity, SV) atau percepatan maksimum (Spectral acceleration, SA) dari massa struktur. ( Sumber : SNI 1726-2019. Pasal 6.1 )
Analisis harus dilakukan untuk menentukan variasi getaran alami untuk struktur. Analisis harus mencakup untuk mendapatkan partisipasi massa varians gabungan setidaknya 90 % dari massa actual disetiap arah.
(Sumber : SNI 1726:2019. Pasal 7.9.1)
Sedangkan parameter respon ragam, 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 respon. (SNI 1726:2019. Pasal 6.1). Gambar respon spektrum dapat dilihat pada gambar 2.1
Gambar 2. 1 Spectrum respons desain
Sumber : Puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011
6 2.3 Analisis Beban Gempa Statik Ekivalen
Analisis statik pada prinsipnya adalah mengganti beban gempa dengan gaya statik ekivalen yang bertujuan untuk mempermudah dan memudahkan perhitungan. Metode ini disebut juga metode gaya lateral ekivalen, (equivalent lateral force method), yang mengasumsikam besarnya gaya gempa berdasarkan hasil kali konstanta atau massa elemen.
Untuk mendapatkan gaya geser akibat beban gempa, diperlukan sejumlah parameter yang dapat dihitung secara matematis. Parameter yang dipakai untuk perencanaan pembebanan pada struktur gedung.
2.4 Peta-Peta Gerak Tanah Seismik Dan Koefisien Risiko
SNI 03-1726-2019 Pasal 15 menunjukkan peta gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER) parameter-parameter gerak tanah Ss dan S1. Ss adalah parameter nilai percepatan respons spektral gempa MCER risiko-tertarget pada periode pendek, teredam 5 %, parameter nilai percepatan respons spektral gempa MCER risiko-tertarget pada periode 1 detik, teredam 5 %, dapat dilihat pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.3 (SNI 03-1726-2019 Pasal 15)
Parameter Ss (percepatan batuan dasar pada periode pendek) dan S1 (percepatan batuan dasar pada periode 1 detik) harus ditetapkan masing- masing dari respons spektral percepatan 0,2 detik dan 1 detik.
7 Gambar 2. 2 Parameter..gerak.tanah.Ss, Gempa.maksimum.yang. dipertimbang kan risiko.tertarget.(MCER ) wilayah.Indonesia.untuk.spectrum respon 0,2-detik (redaman.
kritis 5%)
Sumber.: SNI 1726-2019, pasal 6.1.2
Gambar 2. 3 Parameter..gerak.tanah.Ss, Gempa.maksimum.yang. dipertimbang kan risiko.tertarget.(MCER ) wilayah.Indonesia.untuk.spectrum respon 0,2-detik (redaman
kritis 5%).
Sumber.: SNI.1726.-2019, pasal 6.1.2
8 2.4.1 Kelas lokasi tanah
Ketika merumuskan standar desain seismik untuk bangunan permukaan atau menentukan perbesaran percepatan seismik puncak situs dari batuan dasar ke permukaan, klasifikasi situs diperlukan.
2.4.2 Koefisien amplifikasi getaran
Faktor amplifikasi getaran meliputi getaran periode pendek (Fa) dan percepatan periode 1 detik (Fv).didapatkan dari tabel 2.1 dan tabel 2.2. ( Sumber : SNI 1726 - 2019. Pasal 6.2 )
Tabel 2. 1 Koefisien situs, Fa Kelas
situs
Parameter respon spektral percepatan gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER) terpetakan pada periode
pendek, T=0,2 detik, Ss
Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss = 1,25 Ss ≥ 1,5
SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
SB 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
SC 1,3 1,3 1,2 1,2 1,2 1,2
SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0 1,0
SE 2,4 1,7 1,3 1,1 0,9 0,8
SF SSa
Sumber: SNI 1726-2019
Tabel 2. 2 Koefisien situs, Fv Kelas
situs
Parameter respon spektral percepatan gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER) terpetakan pada periode 1
detik, S1
S1 ≤ 0,1 S1 = 0,1 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1 = 0,5 S1 ≥ 0,6
SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
SB 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8
SC 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,4
SD 2,4 2,2 2,0 1,9 1,8 1,7
SE 4,2 3,3 2,8 2,4 2,2 2,0
SF SSa
Sumber: SNI 1726 - 2019
dengan:
Untuk nilai-nilai antara SS dan S1 dapat dilakukan interpolasi linier.
SS = situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs-spesifik. Pasal 6.10.1
9 2.4.3 Parameter percepatan respon spektra
Nilai parameter percepatan respon spektra dapat dihitung dengan didasarkan pada persamaan 2.1 dan persamaan 2.2 (Sumber : SNI 1726 - 2019 Pasal 6.2).
SMS = Fa . Ss (2.1)
SM1 = Fv . S1 (2.2)
dengan :
SM = parameter spektrum respon percepatan pada periode pendek yang sudah disesuaikan terhadap pengaruh kelas situs.
SM1 = parameter sepktrum respon percepatan pada periode 1 detik yang sudah disesuaikan dengan kelas situs.
2.4.4 Parameter percepatan spektral desain
Parameter percepatan spectral desain untuk periode pendek, SDS dan periode 1 detik, SD1, ditentukan dengan persamaan 2.3 dan persamaan 2.4.
(Sumber : SNI 1726-2019 Pasal 6.3).
MS
DS S
S 3
=2 (2.3)
M1
DS S
S 3
= 2 (2.4)
dengan :
SDS = Parameter percepatan respon spektral pada periode pendek, redaman 5%
SD1 = Parameter percepatan respon spektral pada periode 1 detik, redaman 5%
10 2.4.5 Spektrum respons desain
Ketika program perlu merancang spektrum respons dan tidak menggunakan program gerakan tanah situs tertentu, Anda harus mengacu pada Gambar 3 dan mengikuti peraturan berikut untuk merumuskan kurva spektrum respons desain.
Untuk periode yang lebih kecil dari T0, spektrum respons percepatan desain, Sa, harus diambil dari persamaan 2.5.
)) ).
6 , 0 + 4 , 0 ((
. 0
DS
a T
S T
=
S (2.5)
Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil dari atau sama dengan TS, spektrum respons percepatan desain, Sa , sama dengan SDS;
Untuk periode lebih besar dari Ts tetapi lebih kecil dari atau sama dengan TL, respons spektral percepatan desain, Sa, diambil berdasarkan persamaan 2.6.
T
= S
Sa D1 (2.6) Untuk periode lebih besar dari TL, respons spektral percepatan desain, Sa, diambil berdasarkan persamaan 2.7
T T
= S
Sa D12. L (2.7)
2.4.6 Periode fundamental
Nilai periode getar fundamental gedung yang didesain dapat dihitung berdasarkan persamaan 2.8, dan persamaan 2.9. ( Sumber : SNI 1726 - 2019 Pasal 6.4 )
DS D1
0 S
0,2 S
=
T (2.8)
11
DS D1
S S
= S
T (2.9) T1 = Peta transisi periode panjang dapat dilihat pada Gambar 2.4 Yang
nilainya diambil dari Gambar 20 (Sumber: SNI 1726-2019)
Gambar 2. 4 Spektrum respon desain Sumber: SNI 1726-2019
2.5 Faktor keutamaan bangunan gedung
Faktor keamanan bergantung pada kategori resiko bangunan gedung, pada kategori resiko bangunan gedung dan non gedung tercakup secara lengkap dalam tabel 2.3, dan tabel 2.4. (Sumber : SNI 1726 - 2019 Pasal 4.1.2)
12 Tabel 2. 3 Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa
Jenis Pemanfaatan Jenis
Pemanfaatan Gedung dan non gedung yang memiliki resiko rendah terhadap
jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk tetapi tidak dibatasi untuk, antara lain :
Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan dan perikanan Fasilitas sementara
Gudang penyimpanan
I
Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategoriresiko I,II,III dan IV termasuk, tapi tidak dibatasi untuk :
Perumahan : rumah toko dan rumah kantor Pasar
Gedung perkantoran
Gedung apartemen atau rumah susun Pusat perbelanjaan
Bangunan industri Fasilitas manufaktur pabrik
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 mineral atau peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat
II
Gedung dan non gedung yang memeiliki resiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk :
Bioskop
Gedung pertemuan
Stadion
Fasilitas kesehatan yang memiliki unit bedah dan unit gawat darurat
Fasilitas penitipan anak
Penjara
Bangunan untuk orang jompo
Gedung dan non gedung, tidak termasuk dalam kategori resiko 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 non gedung yang tidak termasuk dalam kategori
III
13 Lanjutan Tabel 2.3 Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung untuk
beban gempa
Sumber: SNI 1726 - 2019 tabel 3 Tata cara perencaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung
Tabel 2. 4 Faktor Keutamaan gempa (Ie) Kategori risiko Faktor keutamaan gempa, Ie
I atau II 1,0
III 1,25
IV 1,50
Sumber: SNI 1726-2019
resiko IV, (termasuk tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses pananganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengadung Bahan beracun atau peledak dimana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang Dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.
Gedung dan non gedung yang ditujukkan sebagai fasilitas yang penting termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk :
Bahan 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 mineral atau peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat
Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori resiko IV
IV
14 2.5.1 Kategori.desain.seismik
Struktur harus ditetapkan memiliki suatu kategori desain seismik yang ditentukan dalam tabel 2.8, dan tabel 2.9. (Sumber : SNI 1726 - 2019 pasal 6.5)
Tabel 2. 5 Kategori Desain seismik berdasarkan parameter respon 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 1726-2019
Tabel 2. 6 Kategori Desain seismik berdasarkan parameter respon percepatan pada periode 1 detik
Nilai SD1 Kategori risiko I atau II
atau III IV
S D1 < 0,167 A A
0,167 ≤ SD1 < 0,133 B C
0,133 ≤ S D1 < 0,20 C D
0,20 < S D1 D D
Sumber: SNI 1726-2019
2.5.2 Elemen Sistem penahan gaya seismik
Elemen-elemen sistem penahan gaya seismik, termasuk komponen struktur dan sambungannya, harus memenuhi persyaratan pendetailan pada Tabel 2. 7 untuk system struktur yang dipilih. (Sumber: SNI 1726 - 2019 Pasal 7.2.1.2) 2. 8 untuk system struktur yang dipilih. (Sumber: SNI 1726 - 2019 Pasal 7.2.1.2) dapat dilihat pada lampiran tabel 2.7
15 2.6 Penentuan Periode
Perioda fundamental, T, tidak boleh melebihi hasil perkalian koefisien untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (Cu) dari Tabel 2.8 dan perioda fundamental pendekatan, Ta, yang ditentukan sesuai dengan Persamaan 2.10. Perioda fundamental diijinkan secara langsung menggunakan periode bangunan pendekatan Ta (Sumber: SNI 1726-2019 Pasal 7.8.2)
Tabel 2. 9 Koefisien untuk Batas Atas pada Perioda yang Dihitung Parameter percepatan respons spektral 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 1726-2019
2.6.1 Periode fundamental pendekatan
Periode fundamental pendekatan (Ta), dalam detik, harus ditentukan dari persamaan 2.10
Ta = Ct . hnx (2.10) dengan :
hn = Ketinggian struktur dalam (m) diatas dasar sampai akhir tingkat struktur, dan koefisien Ct dan x ditentukan dari tabel 2.9.
16 Tabel 2. 10 Nilai parameter periode pendekatan Ct dan x
Tipe struktur C t X
Sistem rangka pemikul momen di mana rangka memikul 100 % gaya siesmik 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 0,0724α 0,8
Rangka beton pemikul momen 0,0466α 0,9 Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731α 0,75 Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk 0,0731α 0,75
Semua sistem struktur lainnya 0,0488α 0,75
Sumber: SNI 1726-2019
2.7 Prosedur gaya lateral ekivalen 2.7.1 Koefisien respon seismik
Koefisien respon seismik “CS” harus ditentukan sesuai dengan persamaan 2.11 ( Sumber : SNI 1726 - 2019 Pasal 7.8.1.1)
e DS
I R
CS= S (2.11)
Nilai CS yang dihitung sesuai dengan persamaan 2.11 tidak perlu melebihi..persmaan..2.12.
( )e DS S
I R C S
T
= (2.12)
Cs harus tidak kurang dari, persamaan 2.13
Cs = 0,044 . SDS . Ie > 0,01 (2.13)
17 2.7.2 Gaya geser dasar seismik (V)
Gaya geser dasar seismik V dalam arah yang ditetapkan harus dihitung sesuai dengan persamaan 2.14. (Sumber : SNI 1726 - 2019 pasal 7.8.1)
𝑉 = CS.𝑊 (2.14) dengan :
V = Gaya geser dasar W = Berat lantai
Cs = Koefisien response seismic R
I
S =SDS. e (2.15) dengan :
SDS = Parameter percepatan respon spektrum desain pendek R = aktor modifikasi respon
Ie = Faktor keutamaan
2.8 Penentuan Simpangan Antar Lantai
Penentuan simpangan antar lantai tingkat desain (Δ) harus dihitung sebagai perbedaan simpangan pada pusat massa diatas dan di bawah tingkat yang ditinjau terlihat pada gambar 2.5 apabila pusat massa tidk segaris dalam arah vertikal, dari diizinkan untuk menghitung simpangan didasar tingkat berdasarkan proyeksi vertikal dri pusat massa tingkat diatanya. Jika tegangan izin digunakan, (Δ) harus dihitung menggunakan gaya seismic desain.
(Sumber : SNI 1726 : 2019 pasal 7.8.6)
18 Gambar 2. 5 Penentuan Simpangan Antar Lantai
Sumber : SNI 03-1726-2019
Untuk simpangan pusat massa di tingkat-x (δx) (mm) ditentukan sesuai persamaan 2.16
δx =
e xe d
I .δ
C (2.16)
dengan :
Cd = factor pembesaran simpangan lateral dalam table 12.
δxe = defleksi pada lokasi yang disyaratkan pada pasal ini yang itentukan dengan analisis elastis
Ie = faktor keutamaan gempa yang ditentukan sesuai dengan table 2.8.1 Batas simpangan antar tingkat
Simpangan antar lantai tingkat desain (Δ) tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat ijin (Δa) seperti tercantum pada tabel 2.10, untuk semua tingkat. (Sumber: SNI 1726 - 2019 Pasal 7.8.6)
19 Tabel 2. 11 Simpangan antar lantai ijin Δa a,b
Struktur
Kategori risiko I atau II III IV Struktur, selain dari struktur dinding geser
batu bata. 4 tingkat atau kurang dengan dinding interior, partisi langit-langit dan system dinding eksterior yang telah di desain untuk mengakomodasi simpangan antara lantai tingkat.
0,025hsxc 0,020hsx 0,015hsx
Struktur dinding geser kantilever batu bata 0,010hsx 0,010hsx 0,010hsx
Struktur dinding geser batu bata lainya 0,007hsx 0,007hsx 0,007hsx
Semua struktur lainya 0,007hsx 0,015hsx 0,010hsx
Sumber: SNI 1726-2019
dengan:
hsx : tinggi tingkat dibawah tingkat x (mm) 2.8.2 Skala gaya
Bila periode fundamental yang dihitung melebihi Cu . Ta , maka Cu Ta harus digunakan sebagai pengganti dari T dalam arah itu. Kombinasi respons untuk geser dasar ragam (Vt) lebih kecil 85% dari geser dasar yang dihitung (V) menggunakan prosedur gaya lateral ekivalen, maka harus di kalikan dengan 0.85 V / Vt. (Sumber: SNI 1726–2019 Pasal 7.9.4.1)
dengan :
V = geser dasar prosedur gaya lateral ekivalen Vt = geser dasar dari kombinasi ragam yang disyaratkan 2.8.3 Distribusi gaya gempa
Parameter dalam perhitungan distribusi gaya gempa tiap lantai berdasarkan pada persamaan 2.16,dan persamaan 2.17. (Sumber: SNI 1726 - 2012 pasal 7.8.3)
20 a. Gaya gempa lateral ( Fx )
Fx = Cvx .V (2.17)
dan
i n
i
=
i i
vx x
h . W
. h
= W
C
kxk
∑
(2.18)dengan :
Cvx = Faktor distribusi vertikal
V = Gaya geser di dasar struktur
Wx dan Wi = Bagian berat seismik efektif total struktur hx dan hi = Tinggi dari dasar sampai tingkat struktur
Nilai K = 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. K harus sebesar 2 atau harus di interpolasi linier antara 1 dan 2.
2.9 Pembebanan Pada Struktur
Beban-beban yang bekerja pada struktur ini dapat dibagi atas beberapa jenis pembebanan dan kombinasi pembebanan.
2.9.1 Jenis-jenis pembebanan
Beban-beban pada struktur digolongkan menjadi 5 macam yang terdapat pada (SNI 03 – 1726 – 2002) yaitu:
21 a. Beban Mati
Beban mati yaitu bobot mati semua bagian bangunan yang tidak bergerak, termasuk dinding dan sekat, kolom, balok, lantai, atap, mesin dan perangkat yang merupakan bagian integral dari bangunan gedung.
b. Beban Hidup
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi sebagai akibat penghuni atau pengguna dan termasuk beban dilantai yang berasal dari barang bergerak, mesin dan peralatan yang bukan merupakan bagian integral dari bagunan gedung dan dapat diganti selama umur bangunan tersebut.khusus pada bagian atap, beban hidup dapat mencakup beban yang berasal dari air hujan, baik akibat genangan maupun akibat tekanan jatuh.
c. Beban Gempa
Beban gempa adalah semua beban yang disebabkan oleh pergerakan kerak bumi pada arah mendatar dan menegak, dimana pergerakan menegak lebih kecil daipada pergerakan mendatar.
d. Beban Khusus
Beban khusus ialah semua beban yang bekerja pada struktur atau bagian struktur yang terjadi akibat pebedaan suhu, pengangkatan dan pemasangan, penurunan pondasi, susut, gaya-gaya tambahan yang berasal dari beban hidup seperti gaya rem yang berasal dari keran, kekuatan sentrifugal, kekuatan dinamis, berasal dari efek khusus serta dari mesin.
2.9.2 Kombinasi pembebanan untuk metode ultimit
Struktur, komponen penahan beban dan elemen pondasi harus memiliki dimensi sedemikian rupa sehingga kekuatan desainnya sama dengan atau lebih besar dari pengaruh beban terfaktor dalam kombinasi pada persamaan 2.19 sampai dengan persamaan 2.25 ( Sumber : SNI 1726 - 2019 pasal 2.3.2 )
22 1. 1,4D (2.19) 2. 1,2D + 1,6L + 0,5(Lr atau S atau R) (2.20) 3. 1,2D + 1,6 (Lr atau S atau R) + (L atau 0,5W) (2.21) 4. 1,2D + 1,0W + L + 0,5(Lr atau S atau R) (2.22) 5. 1,2D + 1,0L+ 1.0E (2.23) 6. 0,9D +1,0W (2.24) 7. 0,9D +1,0E (2.25) dengan :
D = Beban mati L = Beban hidup
L r = Beban hidup teriduksi E = Beban gempa
W = Beban angin R = Beban hujan S = Beban salju
2.10 Persyaratan kekuatan dan kemampuan layan
Struktur yang direncakan kekuatannya harus lebih besar dari kekuatan yang diperlukan dalam menahan gaya yang bekerja yang terdapat pada persamaan 2.26
Kuat rencana > kuat perlu (2.26) Komponen struktur memenuhi syarat untuk menjamin tercapainya prilaku struktur yang cukup baik pada tingkat beban kerja yang terdapat pada persamaan 2.27 sampai dengan persamaan 2.32 (sumber: SNI 03-2847- 2002)
Kuat perlu
a. Kuat perlu U untuk menahan beban mati D paling tidak harus sama dengan U = 1,4 D (2.27)
Kuat perlu U untuk menahan beban mati (D) dan beban hidup (L) paling tidak harus sama dengan :
U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R) (2.28)
23 b. Bila ketahanan struktur terhadap beban angina W harus diperhitungkan
dalam perencanaan, maka pengaruh kombinasi beban D,L, dan W harus ditinjau untuk menentukan U yang terbesar, yaitu: 1) 2)
U =1,2 D + 1,0 L+1,6 w + 0,5 (A atau R) (2.29) Kombinasi beban juga harus memperhitungkan beban hidup L yang penuh dan kosong untuk mendapatkan kondisi yang paling berbahaya,yaitu: 1)
U = 0,9 D + 1,6 W (2.30) Untuk catatan setiap kombinasi beban D,L, dan W, kuat perlu U tidak boleh kurang dari persamaan 2.28
c. Bila Kekuatan struktur terhadap beban gempa (E) harus diperhitungkan dalam perencanaan dengan mengambil kombinasi pembebanan sesuai persamaan 2.31
U = 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E (2.31) Atau
U = 0,9 D + E (2.32) dengan :
U = Kuat perlu D = Beban mati L = Beban hidup E = Beban gempa
2.11 Dinding geser
2.11.1 Pengertian dinding geser
Dinding geser adalah jenis struktur dinding beton bertulang yang biasanya dirancang untuk menahan gaya geser lateral akibat gempa. Karena dinding geser yang kaku pada bangunan, sebagian besar beban gempa diserap oleh dinding geser.
Dinding geser biasanya ditempatkan diluar, di dalam, atau dalam bentuk inti yang berisi elevator atau tangga. Denah yang baik untuk dinding geser tidak terlepas dari pilihan bentuk dinding, letaknya pada denah lantai,
24 dan jenis keruntuhannya. Berikut ini adalah susunan geometris umum dan bentuk dasar dinding geser. ( Rizki, 2016)
Dinding seismic pada dasarnya dibagi menjadi system terbuka dan system tertutup. Sistem terbuka terdiri dari suatu elemen linier atau kombinasi elemen tidak sempurna yang mengelilingi ruang geometis seperti bentuk L, X, V, Y, T, H. Sistem tertutup, di sisi lain, mencakup ruang geometris seperti kotak, dan segitiga,. persegi panjang dan lingkaran . Bentuk dan penempatan dinding geser itu sendiri memiliki pengaruh yang signifikan terhadap struktur ketika dibebani secara letral.(Schueller, 1977).
Untuk letak pemasangan dinding geser yang biasa di gunakan dilapangan dapat di lihat dari gambar 2.6
Gambar 2. 6 Beberapa Tipe Dinding Geser di Lapangan
Sumber : Nur, 2011
2.11.2 Fungsi dinding geser 1.Kekuatan.
a) Dinding geser harus memberikan kekuatan lateral yang diperlukan untuk menahan gaya gempa horizontal.
b) Ketika panel dinding cukup kuat, mereka mentransfer gaya
25 horizontal ini ke elemen berikutnya dijalur beban di bawah, seperti panel dinding lainnya, langit-langit, dinding, pondasi, dan lain-lain 2. Kekakuan
a) Dinding geser juga memberikan kekakuan lateral untuk mencegah goyangan berlebihan pada atap atau lantai di atasnya. Selain itu, bangunan yang cukup kuat umumnya akan lebih sedikit mengalami kerusakan non-struktural.(Kusuma, 2020)
2.12 Klasifikasi Dinding geser
Berdasarkan letak dan tujuannya, dinding geser dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:
1. Bearing walls adalah dinding penahan beban yang menopang sebagian besar beban gravitasi. Dinding ini juga menggunakan dinding partisi antara apertemen yang bedekatan.
2. Frame walls adalah dinding rangka, dinding gesr yang mrnahan beban lateral, dan beban gravitasi dihasilkan dari rangka beton bertulang.
Dinding ini dibangun diantara baris di dalam kolom.
3. Core Wall adalah Dinding inti, dinding geser yang terletak di area inti pusat bangunan, biasanya diisi dengan tangga atau poros lift. Dinding di area inti pusat memiliki fungsi ganda dan dianggap sebagai pilihan yang ekonomis. (Kusuma, 2020.)
Di sisi lain, berdasarkan bentuk dinding geser, biasanya di klasifikasikan sebagai berikut
1. Flexural wall (dinding lentur), yaitu dinding geser yang memiliki perbandingan hw/lw < 2. Didesain berdasarkan perilaku lentur. Dinding geser kantilever termasuk dalam kategori ini.
2. Squat wall (dinding pendek), yaitu dinding geser yang memiliki perbandingan hw/lw < 2, dimana strukturnya dikendalikan oleh perilaku geser.
3. Coupled shear wall (dinding berangkai), Dimana momen guling akibat gempa ditopang oleh sepasang dinding yang dihubungkan dengan
26 balok penghubung, sebgai gaya tarik dan tekan yang bekerja pada setiap dasar pasangan dinding..
Pada kenyataannya, dinding geser selalu terhubung dengan system rangka bangunan tahan momen. Dinding structural yang biasa digunakan pada gedung bertingkat adalah dinding geser kantilever dan dinding geser rangka. Berdasarkan SNI 03-1726-2002 (BSN, 2002), Dinding geser beton bertulang katilever merupakan subsistem dari struktur bangunan gedung yang fungsi utamanya adalah untuk menyerap beban geser akibat pengaruh gempa rencana. Kerusakan pada dinding ini seharusnya hanya terjadi karena momen lentur dan bukan karena gaya geser, dengan membentuk engsel plastis di dasar dinding
2.13 Perilaku Struktur Rangka-Dinding Geser (Dual System)
Semakin tinggi bangunan, semakin tidak ekonomis jika hanya menggunakan struktur rangka untuk menahan gaya lateral dari gempa, karena hal ini akan meningkatkan dimensi balok dan struktur kolom yang dibutuhkan untuk menahan gaya lateral. Oleh karena itu, untuk meningkatkan kekakuan dan kekuatan struktur terhadap gaya lateral, dapat digunakan kombinasi rangka kaku dan dinding geser (sistem ganda). Pada struktur kombinasi ini, dinding geser dan kolom struktural dihubungkan dengan kuat oleh balok pada setiap lantai bangunan. Hubungan yang kuat antara kolom, balok dan dinding geser memungkinkan struktur frame di dalam gedung untuk berinteraksi dengan dinding geser seluruh, dan struktur rangka dan dinding bekerja geser bersama-sama untuk bertindak di kedua gravitasi. Dapat menahan beban.
Muat dan muat. di samping. Selain itu, dengan menggunakan sistem ganda ini, dengan bertambahnya jumlah lapisan struktural, deviasi lateral akan sangat berkurang. Semakin tinggi struktur bangunan maka semakin kecil penyimpangan yang akan terjadi. (Kusuma, 2020.)
27 2.14 Pola runtuh dinding geser
Dinding geser memiliki keunggulan utama sebagai elemen penahan gaya lateral karena memberikan kontinuitas vertikal dalam sistem lateral struktur bangunan. Struktur bangunan dengan dinding geser sebagai elemen penahan gaya lateral umumnya memiliki kinerja seismik yang baik pada gempa. Hal ini terlihat jelas dari sedikitnya kegagalan pada system struktur dinding geser pada peristiwa gempa yang lalu. (Fintel, 1991). Beberapa kerusakan akibat gempa bumi umumnya terjadi dalam bentuk retakan yang juga terjadi pada bagian dasar dinding dan balok penghubung terutama pada kasus system rangka dinding.
Perilaku batas yang terjadi pada dinding geser dapat di klasifikasikan sebagai berikut (Pantazopoulou dan Imran, 1992):
Perilaku lentur (bending behavior) dimana reaksi yang terjadi pada dinding akibat gaya-gaya luar ditimbulkan oleh mekanisme compliance pada tulangan yang menahan lentur. Jenis patahan ini biasanya ulet.
Perilaku lentur-geser (bending-shearing behavior), dimana regangan yang terjadi pada tulangan kaku diikuti dengan keruntuhan geser.
Shear behavior (perilaku geser), dimana dinding runtuh akibat geser tanpa adanya kelelehan pada tulangan yang menahan lentur. Perilaku batas ini bisa dibagi lagi menjadi diagonal tension shear failure (yang dapat bersifat daktil, karena keruntuhan terjadi terlebih dahulu pada baja tulangan) dan diagonal compression shear failure (yang umumnya bersifat brittle/rapuh)
perilaku geser luncur (Sliding shear behavior), dimana, dengan beban siklik bolak-balik, geser geser dapat terjadi karena retak lentur terbuka lebar di dasar dinding. Jenis fraktur ini rapuh dan menghasilkan dispersi yang buruk.
Untuk dinding geser yang tergolong flexural wall dimana rasio, hw/lw≥ 2, kegagalan yang lai sering terjadi adalah berupa fracture (patah atau putus) pada tulangan yang menahan tarik (Fintel,1991). Hal ini biasanya terlihat pada dinding dengan sejumlah kecil batang baja longitudinal. Karena pembebanan siklik berulang, regangan terkonsentrasi dan terakumulasi di bagian yang retak, yang dapat menyebabkan batang baja patah.
28 2.15 Deformasi Dinding Geser
Deformasi dinding geser mirip dengan balok vertikal. Deformasi dinding geser multilayer dapat dibagi menjadi 3 jenis seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7 (Sumber: Schueller (1989)
Gambar. 2. 7 Superimpos mode individu dari deformasi Sumber: Schueller, 1989
a. Deformasi mode geser untuk rangka kaku (Gambar 2.7 a)
Pada struktur dengan rangka kaku, sudut defleksi (defleksi) terbesar terjadi pada bagian dasar struktur, dimana geser maksimum terjadi.
b. Deformasi mode lentur untuk dinding geser (Gambar 2.7 b)
Dalam hal konstruksi dinding geser, sudut deformasi (defleksi) terbesar terjadi pada bagian atas bangunan, sehingga sistem dinding geser pada bagian atas bangunan memberikan kekakuan yang paling kecil.
c. Interaksi antara rangka kaku dan dinding geser (Gambar 2.7 c) Interaksi antara struktur rangka kaku dan dinding geser diperoleh dengan melapiskan mode s individu dari defleksi, yang mengarah ke kurva S datar. Perbedaan karakteristik defleksi dinding geser dan rangka kaku menyebabkan dinding geser menahan geseran dari rangka kaku di bagian bawah, sedangkan rangka kaku menahan pergeseran dinding geser di
29 bagian atas. Oleh karena itu, gaya geser lateral ditopang oleh rangka di bagian atas bangunan dan oleh dinding geser di bagian bawah bangunan.
Di antara ketiga jenis deformasi tersebut, deformasi yang disebabkan oleh lentur dan rotasi pondasi merupakan yang terbesar pada gedung bertingkat. Karakteristik defleksi dinding sangat berbeda dengan karakteristik defleksi portal. dan defleksi dinding terutama dipengaruhi oleh deformasi geser. Perpindahan relatif lantai atas pelat dinding jauh lebih besar daripada lantai bawah, sedangkan perpindahan relatif lantai atas dan bawah di portal hampir sama. ( Muto,1990)
2.15.1 Deformasi dinding geser berdir bebas
Seperti disebutkan sebelumnya, deformasi dinding berbeda dari deformasi lentur, geser, dan rotasi pendukung dan gerakan. Deformasi lentur dan geser adalah deformasi akibat defleksi elastis dinding.
Deformasi geser sebanding dengan gaya geser yang dialami oleh lantai, dan karakteristiknya telah dijelaskan. Perhitungannya juga sangat sederhana, karena hanya fokus pada tingkat yang ditinjau, Deformasi lentur dikaitkan dengan gaya geser yang bekerja pada tingkat yang dipertimbangkan dan momen lentur lantai atas, oleh karena itu karakteristik deformasi lentur lebih kompleks. Untuk meringkas, Deformasi dipengaruhi oleh lokasi level dan keadaan distribusi gaya eksternal di atas dan di bawah level yang dipertimbangkan. Efek lentur sangat besar pada dinding struktur bertingkat dan menghasilkan pengurangan yang signifikan di lantai atas. (Muto 1990).
2.16 Pengaruh Torsi 2.16.1 Torsi Bawaan
Untuk partisi fleksibel, distribusi gaya lateral setiap lantai harus mempertimbangkan pengaruh torsi bawaan Mt yang disebabkan oleh eksentrisitas antara pusat massa dan pusat kaku. Untuk diafragma fleksibel, distribusi gaya ke elemen vertikal harus mempertimbangkan posisi dan distribusi massa yang didukungnya.
30 2.17 Torsi Tak Terduga
Jika diafragma fleksibel, desain harus menyertakan torsi bawaan (Mt) (kN) yang dihasilkan dari lokasi massa struktur ditambah torsi tak terduga (Mta) (kN) yang dihasilkan dari offset pusat. massa dari asumsi lokasi sebenarnya di setiap arah dengan jarak sama dengan 5% dari dimensi struktur tegak lurus terhadap arah gaya yang diberikan. Jika gaya gempa diterapkan secara bersamaan dalam dua arah ortogonal, Perpindahan pusat gravitasi 5% yang diperlukan tidak harus diterapkan pada kedua arah ortogonal secara bersamaan, tetapi pada arah yang menghasilkan efek maksimum. Terlihat di pada gambar 2.8 (Sumber: Konsep SNI Gempa 1726 : 2019)
Gambar 2. 8 Torsi Tak Terduga Sumber.: Konsep SNI Gempa 1726-2019
2.17.1 Pembesaran Momen Torsi Tak Terduga
Struktur yang dirancang untuk kategori desain seismik C, D, E dan F di mana penyimpangan torsi tipe 1a atau 1b harus memiliki efek yang dihitung dengan mengalikan Mta pada setiap tingkat dengan faktor peningkatan torsi (Ax) yang ditentukan oleh rumus. 2.33
31 (2.33) dengan :
∂max : perpindahan maksimum di tingkat x (mm) yang dihitung dengan mengasumsikan Ax = 1 mm
∂avg : rata-rata perpindahan di titik-titik terjauh struktur di tingkat x yang dihitung dengan mengasumsikan Ax = 1 mm
Faktor pembesaran torsi (Ax) tidak boleh melebihi 3,0. beban yang lebih berat untuk setiap elemen harus diperiksa untuk konstruksi. terlihat pada gambar 2.9 Faktor pembesaran torsi, Ax (Sumber : Konsep SNI Gempa 1726 : 2019)
Gambar 2. 9 pembesaran torsi tak terduga Sumber: Konsep SNI Gempa 1726-2019
2.18 Dinding Geser Menurut Perencanaan Ketahanan Terhadap Gempa Subsistem bangunan yang fungsi utamanya adalah memikul beban geser akibat pengaruh gempa yang direncanakan. Keruntuhan tersebut disebabkan oleh momen lentur (bukan gaya geser) yang dihasilkan oleh engsel plastil pada kaki-kaki. Di sini, nilai momen leleh hanya dapat mengalami peningktan terbatas karena pergeseran regangan. Rasio antara ketinggian dan lebar dinding geser tidak boleh kurang dari 2 dan lebarnya
