BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Struktur Bangunan Tahan Gempa
Bangunan tahan gempa merupakan bangunan yang mampu bertahan dan tidak runtuh jika terjadi bencana gempa berskala kecil maupun besar. Bangunan tahan gempa bukan berarti tidak mengalami kerusakan sama sekali akan tetapi bangunan tahan gempa diperbolehkan mengalami kerusakan asalkan masih dalam batas persyaratan yang berlaku. Gempa merupakan sebuah fenomena getaran yang diakibatkan pergesekan atau benturan antar lempeng tektonik (plate tectonic) bumi yang terjadi pada daerah patahan (fault zone). Besarnya beban gempa yang terjadi pada suatu struktur bangunan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu kondisi tanah sekitar, massa, serta wilayah kegempaan dimana struktur bangunan tersebut didirikan. Massa dari sebuah struktur bangunan merupakan faktor yang sangat penting, dikarenakan beban gempa merupakan gaya inersia yang besarnya sangat tergantung dari besarnya massa dari suatu struktur.
Konstruksi bangunan tahan gempa yaitu bangunan yang dapat merespon adanya gempa, dengan menunjukkan sikap bertahan dari keruntuhan yang disebabkan oleh gempa dan bersifat fleksibel untuk meredam getaran gempa.
Bangunan tahan gempa ialah sebuah bangunan yang dirancang serta diperhitungkan secara analisis, baik dari segi kombinasi beban, penggunaan material, serta penempatan massa struktur pada bangunan tersebut. Ciri fisik yang menunjukkan bangunan tahan gempa antara lain memiliki struktur sistem penahan gaya dinamik gempa, memiiki sistem penahan gempa, serta memiliki konfigurasi struktur yang memenuhi standar against gempa. Menurut Widodo (2012) filosofi bangunan tahan gempa antara lain :
1. Pada gempa kecil (light atau minor earthquake) yang sering terjadi, maka struktur utama bangunan harus tidak rusak dan berfungsi dengan baik.
Kerusakan kecil yang masih dapat ditoleransi pada elemen non struktur masih dibolehkan.
6
7
2. Pada gempa menengah (moderate earthquake) yang relatif jarang terjadi, maka struktur utama bangunan boleh rusak/retak ringan tapi masih dapat diperbaiki.
Elemen non struktur dapat saja rusak tetapi masih dapat diganti yang baru.
3. Pada gempa kuat (strong earthquake) yang jarang terjadi, maka bangunan boleh rusak tetapi tidak boleh runtuh total (totally collapse). Kondisi seperti ini juga diharapkan pada gempa besar (great earthquake), yang tujuannya adalah melindungi manusia/penghuni bangunan secara maksimum.
Menurut Budiono (2011) dalam Suhaimi, dkk (2014) Konsep dasar perencanaan bangunan tahan gempa terbagi 3 macam antara lain :
1. Pada saat terjadi gempa ringan, struktur bangunan dan fungsi bangunan harus dapat tetap berjalan sehingga struktur harus kuat dan tidak ada kerusakan baik pada elemen struktural dan elemen nonstruktural bangunan.
2. Pada saat terjadi gempa moderat atau medium, struktur diperbolehkan mengalami kerusakan pada elemen nonstruktural, tetapi tidak diperbolehkan terjadi kerusakan pada elemen struktural.
3. Pada saat terjadi gempa besar, diperbolehkan terjadi kerusakan pada elemen struktural dan nonstruktural, namun tidak boleh sampai menyebabkan bangunan runtuh sehingga tidak ada korbanjiwa atau dapat meminimalkan jumlah korban jiwa.
Sifat dari struktur yang menjadi syarat utama suatu perencanaan struktur tahan gempa antara lain :
1. Kekuatan (Strength)
Kekuatan dapat diartikan ketahan dari suatu struktur atau komponen struktur atau bahan yang digunakan terhadap beban yang dipikul. Perencanaan kekuatan suatu struktur tergantung pada maksud serta fungsi struktur tersebut.
2. Daktilitas (Ductility)
Kemampuan dari suatu struktur sebuah gedung untuk mengalami simpangan pasca-elastic yang besar secara berulang dan bolak-balik akibat beban gempa yang menyebabkan terjadinya kelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup, sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi diambang keruntuhan.
3. Kekakuan (Stiffness)
Deformasi yang diakibatkan oleh gaya lateral perlu dihitung dan dikontrol.
Perhitungan yang dilakukan berhubungan dengan sifat kekakuan.
Deformasi pada struktur dipengaruhi oleh besar beban yang bekerja.
Hubungan ini merupakan prinsip dasar dari mekanika struktur yaitusifat geometris dan modulus elastisitas bahan. Kekakuan mempengaruhi besarnya simpangan pada saat terjadi gempa.
Persyaratan pada bangunan tahan gempa tentu sangat penting untuk membangun sebuah struktur atau bangunan, persyaratan yang dimaksud adalah : 1. Bangunan tersebut tidak diperbolehkan mengalami kerusakan sama sekali
dikala gempa berskala kecil terjadi.
2. Dampak dari gempa berskala sedang hanya merusak bagian non struktural saja bukan merusak secara struktural, untuk komponen dari struktural sendiri tidak mengalami kerusakan sama sekali saat guncangan gempa.
3. Bangunan harus tetap kokoh berdiri meskipun terjadi kerusakan pada elemen struktur maupun non struktur saat terjadinya gempa berskala kuat.
Tabel 2.1 Jenis Gempa
Sumber : Widodo (2012)
Gambar 2.1 Simulasi Kinerja Gedung Terhadap Beban Gempa Sumber : FEMA 273
2.2 Konsep Struktur Bangunan Tahan Gempa
Dalam merencanakan sebuah bangunan tahan gempa, kita tidak bisa merencanakan sebuah struktur bangunan tahan gempa dengan ketahanan gempa yang sama, karena pada setiap daerah memiliki beban gempa yang berbeda sesuai zona gempa. Sesuai konsep dari perencanaan bangunan tahan gempa sendiri ialah terdapatnya komponen struktur yang diizinkan untuk mengalami kelelehan.
Komponen yang dapat menyerap energi gempa pada saat gempa terjadi merupakan komponen struktur yang leleh. Sesuai dengan konsep perencanaan struktur bangunan tahan gempa, pada saat terjadi gempa yang diizinkan untuk mengalami kelelehan hanya pada balok saja.
Struktur bangunan tahan gempa memilki konsep yaitu Strong Column Weak Beam Concept. Konsep perencanaan desain Strong Column Weak Beam merupakan salah satu dari sekian banyak inovasi design struktur dengan cara membuat sistem struktur yang memiliki mekanisme keruntuhan sesuai dengan hierarki yang dikehendaki, yaitu terlebih dahulu sendi plastis diijinkan terbentuk pada suatu balok dan diusahakan tidak terjadi sendi plastis pada kolom selama gempa. Strong Column Weak Beam Concept atau yang biasa disebut dengan
"Kolom Kuat Balok Lemah" memiliki sifat yang fleksibel dengan daktilitas yang tinggi, sehingga bisa direncanakan dengan gaya gempa rencana minimum.
Wilayah gempa yang selalu berbeda-beda menentukan pentingnya faktor daktilitas pada suatu bangunan, untuk memastikan jenis struktur yang akan digunakan. Semakin rendah nilai daktilitas yang dipilih, maka harus direncanakan beban gempa yang semakin besar, begitu juga dengan pendetailan yang semakin ringan yang digunakan dalam hubungan antar unsur dari suatu struktur. Pada Strong Column Weak Beam memiliki respon yang bersifat daktail yang diharapkan terjadi pada balok, dan pada saat yang bersamaan tidak diperbolehkan untuk terjadi keruntuhan geser. Gaya geser yang diperhitungkan bukan hanya berasal dari beban gravitasi yang terdiri dari beban mati maupun beban hidup, akan tetapi juga mempertimbangkan beban yang berasal dari kapasitas momen maksimum balok pada saat balok tersebut mengalami fase leleh atau yang biasa disebut yielding. Kapasitas desain pada SRPMK “Kolom Kuat Balok Lemah”
digunakan untuk memastikan tidak terjadinya sendi plastis pada kolom selama gempa berlangsung.
Dalam mendesain sebuah bangunan tahan gempa, bangunan yang direncanakan wajib memiliki sifat daktail agar bangunan tersebut dapat tetap berdiri kokoh walaupun terjadi guncangan gempa yang sangat kuat. Selain itu juga, perilaku daktail sebuah struktur direncanakan diharuskan memiliki sifat atau perilaku elastis agar apabila bangunan tersebut berdeformasi secara elastis saat terjadinya gempa akan tetap kembali ke bentuk semula tanpa mengalami perubahan. Oleh karena itu, sebuah bangunan didesain untuk memiliki perilaku elastis pada saat terjadi gempa serta diizinkan berdeformasi secara plastis pada saat terjadinya gempa berskala sedang hingga besar.
Dalam perencanaan suatu bangunan tahan gempa, perlu memperhatikan beberapa konsep yaitu:
1. Bahan Harus Memenuhi Syarat
Kuat tekan beton (fc’) diharuskan tidak boleh kurang dari 20 Mpa. Beton dengan ketentuan tersebut berfungsi agar menjamin kualitas perilaku dari beton itu sendiri. (Purwono, 2005).
Untuk beton ringan, kuat tekan (fc’) tidak diperbolehkan melampaui batas maksimal yang telah disyaratkan yaitu sebesar 30 Mpa. Beton ringan dengan kuat tekan rencana yang lebih besar diperbolehkan apabila bisa dibuktikan lewat pengujian komponen struktur yang terbuat dari beton agregat ringan tersebut diwajibkan untuk mempunyai kekuatan serta stabilitas yang sama ataupun lebih besar dari komponen struktur yang setara yang dibuat dari tipe beton yang wajar dengan kapasitas kekuatan yang sama.
Selain kuat tekan beton yang harus memenuhi persyaratan yang ada, tulangan yang akan digunakan pada sebuah komponen struktur harus memenuhi persyaratan dari sistem gempa. Tulangan lentur maupun aksial yang digunakan dalam suatu komponen struktur dari sebuah sistem rangka serta komponen batas dari sistem dinding geser sendiri harus memenuhi ketentuan dari SNI 2847:2019. Jenis tulangan yang baik untuk tulangan utama maupun geser diharuskan memakai tulangan ulir.
2. Balok Lemah – Kolom Kuat
Pada saat merancang sebuah bangunan tahan gempa disarankan untuk memakai perencanaan keruntuhan yang aman dengan memakai beam side sway mechanism. Beam side sway mechanism hanya akan tercapai jika kekuatan kolom lebih besar dari kekuatan balok itu sendiri, sehingga terjadilah kondisi sendi plastis pada balok (capacity design, strong column weak beam).
3. Deformasi Harus Terkontrol
Deformasi yang terjadi setiap komponen elemen struktur harus disesuaikan seperti dalam SNI 1726:2019, dalam pasal 7.1.2, deformasi suatu struktur tidak diperbolehkan melampaui batasan yang telah ditetapkan pada saat dibebani oleh gaya gempa desain.
4. Hubungan Balok Kolom
Integritas menyeluruh pada suatu SRPM sangat bergantung pada perilaku hubungan antara balok serta kolom. Degradasi yang terjadi padaa hubungan balok dan kolom akan menghasilkan deformasi lateral yang memiliki nilai besar sehingga dapat menyebabkan kerusakan yang berlebih sampai bangunan tersebut mengalami keruntuhan. (Purwono 2005).
5. Pondasi Harus Lebih Kuat Dari Bangunan Atas
Menurut SNI 1726 : 2019 pasal 7.1.5, pondasi wajib didesain untuk menahan gaya yang bekerja serta bisa menahan pergerakan yang disebar menuju ke arah struktur oleh pergerakan tanah. Desain dari detail kekuatan struktur bawah diharuskan agar memenuhi berbagai persyaratan beban gempa rencana.
Struktur yang terletak pada bagian bawah bangunan yang memiliki fungsi untuk menyalurkan beban vertikal di atasnya (kolom) serta beban horizontal ke dalam tanah disebut pondasi. Struktur bawah gedung memiliki fungsi untuk menahan beban-beban yang asalnya dari struktur atas sehingga struktur bawah tidak diperkenankan untuk mengalami kegagalan terlebih dahulu daripada struktur atas. (Anugrah dan Erny, 2013).
2.3 Jenis – Jenis Penahan Gempa
Pada sebuah bangunan tinggi tahan gempa umumnya gaya yang terdapat pada kolom cukup besar untuk menahan beban gempa yang terjadi sehingga memerlukan elemen-elemen struktur kaku yang untuk menahan kombinasi antara gaya geser, momen, serta gaya aksial yang timbul akibat beban gempa. Jenis penahan gempa antara lain Dinding Geser (Shear Wall), Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM), dan Sistem Rangka dengan Dinding Geser (Dual System).
2.3.1 Dinding Geser (Shear Wall)
Dinding geser adalah struktur vertikal yang digunakan pada bangunan tingkat tinggi. Fungsi utama dari dinding geser adalah menahan beban lateralseperti gaya gempa dan angin. Dinding Geser yang kaku pada suatu bangunan, akan menyerap sebagian besar beban gempa.
Berdasarkan letak dan fungsinya, dinding geser diklasifikasikan dalam 3 jenis antara lain :
2.3.1.1 Bearing Walls
Beaaring Walls merupakan dinding geser yang juga mendukung sebagian besar beban gravitasi. Tembok - tembok ini juga menggunakan dinding partisi antar apartemen yang berdekatan.
2.3.1.2 Frame Walls
Frame Walls adalah dinding geser yang menahan beban lateral, dimana beban gravitasi berasal dari frame beton bertulang.
Tembok-tembok ini dibangun diantara baris kolom.
2.3.1.3 Core Walls
Core Walls adalah dinding geser yangterletak di dalam wilayah intipusat dalam gedung yang biasanya diisi tangga atau poros lift. Dinding yang terletak dikawasan inti pusat memiliki fungsi ganda dan dianggapmenjadi pilihan paling ekonomis.
2.3.2 Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM)
Menurut SNI 1726 : 2012 Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) merupakan sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang yang memiliki fungsi sebagai pemikul beban gravitasi secara lengkap serta beban lateralnya dipikul oleh rangka tersebut melalui mekanisme lentur.
Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) diklasifikasikan menjadi 3 macam yaitu :
1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB).
2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM).
3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK).
2.3.3 Sistem Rangka dengan Dinding Geser (Dual System)
Sistem Ganda (Dual System) merupakan kombinasi antara rangka kaku dengan dinding geser. Sistem ganda sendiri memiliki kemampuan yang tinggi dalam memikul gaya geser pada sistem gabungan antara portal dengan dinding geser disebabkan adanya perpaduan interaksi antara keduanya. Akibat dari beban lateral, dinding geser akan berperilaku bending mode (flexural), sedangkan frame akan berdeformasi dalam shear mode, dengan demikian, gaya geser dipikul oleh frame pada bagian atas dan dinding geser memikul gaya geser pada bagian bawah.
2.4 Sistem Pemikul Rangka Momen (SPRM)
Portal merupakan suatu struktur rangka utama dari sebuah gedung yang terdiri dari komponen balok serta kolom yang saling bertemu pada titik simpul (Joint) yang memiliki fungsi sebagai penahan beban dari sebuah gedung. Portal sendiri merupakan suatu sistem rangka pemikul momen atau yang biasa disebut dengan SRPM sebagai penahan beban yang bekerja pada sebuah gedung yang berupa beban horizontal maupun vertikal. Berdasarkan SNI 1726:2012 pasal 3.53 Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) merupakan sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang yang memiliki fungsi sebagai pemikul beban gravitasi secara lengkap serta beban lateralnya dipikul oleh rangka tersebut melalui mekanisme lentur.
Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM) diklasifikasikan menjadi 3 macam yaitu :
1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB)
Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa atau yang biasa disebut SRPMB merupakan sistem yang memiliki deformasi inelastik serta memiliki tingkat daktalitas yang paling kecil akan tetapi memiliki kekuatan yang besar. Dalam mendesain SRPMB dapat mengabaikan persyaratan “Strong Column Weak Beam” yang digunakan dalam mendesain suatu struktur yang mengandalkan daktalitas yang tinggi. Sistem ini masih jarang digunakan untuk wilayah gempa yang besar namum efektif untuk zona wilayah gempa yang kecil. Metode SRPMB ini digunakan untuk perhitungan struktur gedung yang termasuk pada zona 1 dan 2 yaitu zona wilayah dengan tingkat kegempaan rendah.
Pada Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa balok harus mempunyai paling sedikit dua batang tulangan longitudinal yang menerus sepanjang kedua muka atas maupun bawah. Tulangan ini harus disalurkan pada muka tumpuan.
Dalam SRPMB Faktor Reduksi Gempa (R) ialah 3,5.
2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)
Berdasarkan SNI 2847-2019 Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah atau yang biasa disebut SRPMM merupakan sistem rangka ruang dimana komponen struktur dan jointnya mampu menahan gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser, dan aksial. SRPMM memiliki ketentuan dalam perhitungan beban geser serta pemasangan tulangan gesernya. Kemampuan penampang dalam mengantisipasi perbalikan momen juga disyaratkan dalam peraturan tersebut.
SRPMM difokuskan hanya untuk menahan kegagalan geser pada struktur gedung. Sistem ini hanya diperbolehkan untuk bangunan yang berada pada desain seismik A,B,C,D,E dan F, namun untuk bangunan yang berada pada desain seismik D, E dan F memiliki syarat syarat tertentu. Faktor reduksi gempa pada SRPMM sebesar 5.
3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)
Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus disebut juga SRPMK merupakan suatu komponen struktur yang mampu memikul gaya akibat beban gempa dan direncanakan untuk memikul lentur. SRPMK memiliki perilaku struktur daktilitas tinggi. Pada SRPMK perilaku daktail tinggi mempunyai keuntungan tersendiri yaitu berupa tingkat resistensi gempa yang sangat tinggi.
SRPMK memiliki aturan yang cukup detail untuk dipenuhi dalam segi tulangan. Hal tersebut dikarenakan agar tingkat daktilitas yang tinggi dapat tercapai. Faktor reduksi yang dimiliki sebesar 9 untuk jenis sistem rangka pemikul momen khusus beton bertulang. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) yaitu sistem rangka ruang dimana komponenikomponen struktur dan joint- jointya menahan gaya yang bekerja melalui aksi lentur, geser dan aksial, sistem ini pada dasar-nya memiliki daktilitas sedang dan dapat digunakan pada zona gempa 1 sampai dengan zona gempa 4. Menurut SNI 2847:2019 pasal 18.6.4, komponen dari suatu struktur lentur difungsikan untuk membentuk bagian sistem penahan gaya gempa dan diproposikan terutama untuk menahan lentur.
Menurut Hamburger, dkk (2009) keuntungan utama dari struktur rangka pemikul momen khusus adalah tidak mempunyai dinding struktural atau bresing vertikal dan diagonal. Pada SRPMK, perancangan balok harus diperhatikan agar pembentukan sendi-sendi plastis terjadi pada bagian balok dekat muka kolom tanpa adanya kegagalan pada sambungan tersebut. Pada perencanaan bangunan bertingkat dengan menggunakan metode SRPMK, sendi plastis hanya boleh terjadi pada bagian ujung-ujung balok dan dasar kolom.
Apabila sendi plastis terjadi ditempat lain seperti pada kolom dan terkonsentrasi pada tingkat tertentu (single story mechanism) maka akibat yang akan ditimbulkan pada struktur tersebut ialah adanya deformasi inelastik yang besar pada kolom-kolom bangunan tersebut.
2.4.1 Pengekang (Confinement)
Pengekang atau confinement merupakan salah satu komponen yang terdapat pada struktur. Selain itu, confinement yang terdapat pada sebuah pengekang merupakan persyaratan mutlak tidak dapat dirubah dari SRPMK. Pengekang meruapakan suatu komponen struktur yang memiliki pengekang akan mengalami peningkatan daktilitas dan kuat beton yang baik. Hal ini memiliki efek lebih resisten terhadap gaya lateral (gaya gempa). Pengekang atau confiniment ialah sebuah syarat yang mutlak dari perencanaan suatu struktur dengan metode SRPMK.
Menurut Jerry dan Hadi, apabila tegangan aksial melebihi 60% dari kapasitas kuat tekan maksimum dari komponen struktur maka pengekang akan lebih efektif bekerja.
Gambar 2.2 Detail Pengekang (Confinement) Sumber : SNI 2847:2019 pasal 18.6.4 Hal. 381
2.5 Detailing Hubungan Balok – Kolom Pada SPRM 2.5.1 Detailing Hubungan Balok – Kolom Pada SRPMB
1. Sambungan Balok - Kolom
Sambungan balok ke kolom diharuskan memakai las atau baut mutu tinggi. Sambungan kaku atau semi kaku yang dapat digunakan yaitu : a) Sambungan kaku merupakan bagian dari suatu sistem pemikul beban
gempa harus memiliki kuat lentur perlu Mu yang besarnya paling tidak sama dengan yang terkecil dari :
i. 1,1RyM p balok atau gelagar
ii. Momen paling besar yang disalurkan oleh sistem rangka pada titik terebut. Untuk sambungan pelat sayap yang dilas, kelebihan las dan pelapis las diharuskan dibuang serta diperbaiki terkecuali pelapis pelat sayap atas tetap diperbolehkan apablia melekat pada pelat sayap kolom dengan las sudut menerus di bawah las tumpul sambungan penetrasi penuh. Pada las tumpul penetrasi sebagian dan las sudut tidak boleh digunakan untuk memikul gaya tarik pada sambungan;
alternatif yang dapat digunakan, perencanaan seluruh sambungan balok ke kolom yang dipergunakan pada Sistem Pemikul Beban Gempa wajib didasarkan pada hasil pengujian kualifikasi yang menunjukkan rotasi inelastis minimal 0,01 radian.
b) Sambungan semi kaku diizinkan bila persyaratan di bawah ini terpenuhi:
i. Sambungan tersebut diharuskan memenuhi kekuatan φRn ≥ Ru.
ii. Kuat lentur nominal sambungan melebihi nilai yang lebih rendah dari 50% M p balok atau kolom yang disambungkan.
iii. Diharuskan memiliki kapasitas rotasi yang dibuktikan dengan uji beban siklik sebesar yang dibutuhkan untuk mencapai simpangan antar lantai.
iv. Kekakuan serta kekuatan sambungan semi kaku ini harus dipertimbangkan pada saat perencanaan, termasuk saat menghitung stabilitas keseluruhan rangka.
2. Pelat Terusan
Bila pelat sayap balok atau pelat penghubung sayap balok dilas langsung ke pelat sayap kolom wajib dipergunakan pelat terusan untuk meneruskan gaya dari pelat sayap balok terhadap pelat badan kolom.
Ketebalan minimum pelat ini harus sama dengan ketebalan pelat sayap balok atau pelat sambungan sayap balok. Sambungan antara pelat terusan dan pelat sayap kolom harus dilakukan dengan las tumpul penetrasi penuh, atau las tumpul penetrasi sebagian dari kedua sisi yang diperkuat dengan las sudut, atau las sudut di kedua sisi dan harus memiliki kekuatan yang sama besar dengan kuat rencana luas bidang kontak antara pelat terusan terhadap pelat sayap kolom. Sambungan pelat terusan dengan pelat badan kolom harus memiliki kuat geser yang sesuai dengan persyaratan minimum berikut ini :
a) Jumlah kuat rencana dari sambungan pelat terusan terhadap pelat sayap kolom
b) Desain kuat geser rencana permukaan kontak pelat terusan dengan pelat badan kolom
c) Kuat rencana geser pada daerah panel
d) Gaya sesungguhnya yang diteruskan terhadap pengaku.
2.5.2 Detailing Hubungan Balok – Kolom Pada SRPMM 2.5.2.1 Persyaratan Dimensi Balok SRPMM
Berdasarkan SNI 2847:2019 pasal 18.4.2.4, komponen SRPMM memiliki fungsi untuk menahan gaya lentur akibat beban lateral gempa memiliki kriteria sebagai berikut:
1. Balok memiliki setidaknya dua tulangan longitudinal yang mnerus sepanjang kedua sisi bagian atas dan bawah penampang. Tulangan bawah yang menerus diharuskan memiliki luas tidak kurang dari seperempat luas maksimum tulangan bawah. Tulangan ini wajib diangkur agar dapat mencapai kekuatan leleh arik fy pada muka tumpuan.
2. Kapasitas kekuatan momen positif di muka joint harus sekurang- kurangnya sepertiga dari kekuatan momen negatif yang disediakan pada muka joint tersebut. Besar momen negatif ataupun positif pada sebarang penamang sepanjang bentang balok tidak diperbolehkan kurang dari seperlima kekuatan momen maksimmum yang disediakan pada muka salah satu joint pada bentang balok yang diselidiki.
3. Di kedua ujung balok, sengkang tertutup wajib disediakan sepanjang tidak kurang dari 2h diukur dari muka komponen struktur penumpu ke arah tengah bentang. Sengkang tertutup pertama harus ditempatkan tidak lebih dari 50 mm dari muka komponen struktur penumpu. Spasi sengkang pengekang tidak boleh melebihi nilai minimum :
a) d/4
b) Delapan kali diameter batang tulangan longitudinal terkecil yang dilingkupi
c) 24 kali diameter batang tulangan sengkang pengekang d) 300 m
4. Sengkang harus dispasikan tidak lebih dari d/2 5. Persyaratan Kuat Geser
ØVn balok yang menahan pengaruh gempa, E, tidak boleh kurang dari yang lebih kecil dari (a) dan (b) :
a) Jumlah geser yang terkait dengan pengembangan Mn balok pada setiap ujung bentang bersih yang terkekang akibat lentur kurvatur balik dan geser yang dihitung untuk beban gravitasi terfaktor.
b) Geser maksimum yang diperoleh dari kombinasi beban desain yang melibatkan E, dengan E diasumsikan sesbar dua kali yang ditetapkan oleh tata cara bangunan umum yang diadopsi secara legal untuk desain tahan gempa.
ØVn kolom yang menahan pengaruh gempa, E, tidak boleh kurang dari yang lebih kecil dari (a) dan (b) :
a) Geser yang terkait dengan pengembangan kekuatan momen nominal kolom pada setiap ujung terkekang dari panjang yang tak mtertumpu akibat lentur kurvatur balik. Kekuatan lentur kolom harus dihitung untuk gaya aksial terfaktor, konsisten dengan arah gaya lateral yang ditinjau, yang menghasilkan kekuatan lentur tinggi.
b) Geser maksimum yang diperoleh dari kombinasi beban desain yang melibatkan E, dengan E ditingkatkan Ω0.
Gambar 2.3 Desain untuk Rangka Momen Menengah Sumber : SNI 2847:2019 pasal 18.4.2.4
2.5.2.2 Persyaratan Dimensi Kolom SRPMM
Berdasarkan SNI 2847:2019 pasal 18.4.3.1, kolom SRPMK harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
1. Di kedua ujung kolom, sengkang tertutup wajib dipasangkan dengan spasi s0 sepanjang ℓ0 dari muka joint. Spasi s0 tidak boleh melebihi nilai terkecil dari ;
a) 8 kali diameter batang tulangan longitudinal yang dilingkupi b) 24 kali diameter batang tulangan sengkang pengekang c) Setengah dimensi penampang terkecil kolom
d) 300 mm
Panjang ℓ0 tidak boleh kurang dari nilai terbesar berikt ini ; a) 1/6 tinggi bersih kolom
b) Dimensi maksimum penampang kolom c) 450 mm
2. Sengkang pengekang pertama harus ditempatkan tidak boleh melebihi s0/2 dari muka joint.
3. Tulangan sambungan balok-kolom (joint) Sambungan balok-kolom haarus mempunyai tulangan transversal yang memenuhi pasal 15.
a) Luas kaki tulangan transversal pada setiap arah utama joint balok- kolom dan pelat-kolom harus diambil nilai terbesar dari;
1) 0,062 √𝑓�′ � 2) 0,35 �
𝑓� ... (2-1)
𝑓� ... (2-2) Dimana b adalah dimensi bagian kolom tegak lurus terhadap arah yang ditinjau.
b) Pada joint balok-kolom dan pelat-kolom, luas tulangan transversal yang dihitung berdasarkan 15.4.2 harus didistribusikan sepanjang tinggi kolom tidak kurang dari balok tertinggi atau elemen pelat yang merangka ke kolom.
c) Untuk joint balok-kolom, spasi tulangan transversal s tidak boleh melebihi setengah tinggi dari balok dengan tinggi terkecil.
Jika Jika tulangan longitudinal balok atau kolom disambung atau diputus pada joint, tulangan transversal tertutup berdasarkan 10.7.6 harus disediakan pada joint, kecuali daerah joint terkekang menurut 15.2.4 atau 15.2.5.
a) Penyaluran tulangan longitudinal yang berakhir pada joint harus berdasarkan 25.4.
b) Kecuali joint dikekang pada keempat sisinya oleh balok atau pelat, tulangan diperlukan agar kekuatan lentur dapat dikembangkan dan dipertahankan akibat beban berulang (Hanson dan Conner 1967;
ACI 352R).
2.5.3 Detailing Hubungan Balok – Kolom Pada SRPMK 2.5.3.1 Hubungan Balok – Kolom
Pada sambungan kolom dan balok, perlu diterapkan sistem strong column weak beam. Untuk memenuhi kriteria tersebut, sambungan kolom dan balok harus memenuhi persyaratan sesuai pasal 18.7.3.2 SNI 2847- 2019 sebagai berikut :
1 Jumlah momen nominal pada kolom atas dan bawah, diharuskan lebih besar dari 1,2 jumlah momen nominal pada balok kiri dan kanan pada suatu joint yang ditinjau.
2 Gaya-gaya pada tulangan longitudinal balok dimuka hubungan balok kolom harus ditentukan dengan menganggap bahwa tegangan pada tulangan tarik lentur adalah 1,25 fy.
3 Kuat hubungan balok kolom harus direncanakan menggunakan faktor reduksi kekuatan.
2.5.3.2 Balok Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus 2.5.3.2.1 Persyaratan Dimensi Balok SRPMK
Berdasar pada pasal 18.6.2.1 SNI 2847-2019, komponen SRPMK memiliki fungsi untuk menahan gaya lentur akibat beban lateral gempa memiliki kriteria sebagai berikut :
1. Panjang bentang bersih (ln) diharuskan harus lebih besar dari 4 kali tinggi efektif.
2. Lebar komponen penampang (bw), tidak boleh kurang dari yang lebih kecil dari 0,3 h dan 250 mm.
3. Lebar penampang (bw), tidak boleh melebihi lebar komponen struktur menumpu, c2, ditambah dengan suatu jarak pada masing- masing sisi komponen struktur yang menumpu yang besarnya sama dengan yang lebih kecil dari (a) dan (b):
a. Lebar komponen struktur penumpu (kolom).
b. ¾ kali dimensi keseluruhan komponen struktur arah sejajar komponen lentur.
2.5.3.2.2 Persyaratan Tulangan Transversal Balok SRPMK
Menurut pasal 18.6.4 SNI 2847-2019, untuk menjamin perilaku kolom beton bertulang yang memadai dipasang dengan diberikan pengait gempa di ujung-ujungnya. Tulangan transversal perlu dipasang agar bisa menahan gaya lintang dan menghindarkan tekukan dari tulangan memanjang, tulangan transversal harus memenuhi persyaratan diantara lain :
1. Sengkang Pengekang harus diletakkan pada daerah hingga dua kali tinggi balok yang mana diukur dari muka kolom pada kedua ujung komponen lentur. Selain itu, sengkang pengekang harus diletakkan pada lokasi dimana terdapat leleh lentur (sendi plastis).
2. Sengkang tertutup pertama harus diletakkan maksimal sejarak 50mm dari muka kolom. Menurut SNI 2847-2019 pasal 21.6.4.3 spasi tulangan transversal harus memenuhi syarat-syarat jarak minimal sebagai berikut :
a. d/4 b. 6db c. 150 mm
3. Tulangan sengkang Sistem rangka pemikul momen khusus harus didesain untuk memikul gaya geser rencana (Ve), yang ditimbulkan oleh kuat lentur maksimum dengan arah yang berlawanan pada kedua ujung muka tumpuan, pada saat yang bersamaan, selain itu, komponen struktur itu juga diharuskan untuk menahan gaya gravitasi terfaktor yang bekerja di sepanjang komponen lentur.
4. Kuat geser yang dipikul oleh beton (Vc) dapat diambil sama dengan nol apabila gaya geser yang ditimbulkan oleh gaya gempa lebih besar daripada 50% dari kuat geser perlu pada sepanjang bentang, serta apabila terdapat gaya aksial terfaktor akibat gaya gempa besarnya kurang dari Ag.fc/20.
2.5.3.2.3 Persyaratan Tulangan Longitudinal Balok SRPMK
Balok yang mempunyai fungsi untuk menahan gaya lateral.
Umumnya balok didesain dengan menggunakan tulangan rangkap. Hal tersebut berfungsi untuk mengantisipasi adanya momen bolak-balik pada struktur balok. gaya lateral yang terjadi umumnya bersifat bolak-balik.
1. Syarat rasio minimal luasan tulangan lentur pada sisi atas dan sisi bawah kolom harus memenuhi persamaan sesuai pasal 9.6.1.2 SNI 2847-2019 berikut ini :
... (2-3)
... (2-4) 2. Kuat lentur positif komponen struktur pada muka kolom tidak
boleh lebih kecil dari setengah kuat lentur negatifnya.
3. Syarat rasio maksimum tulangan lentur adalah sebesar 0,025.bw.d 4. Kuat lentur negatif maupun positif pada penampang di sepanjang
bentang balok tidak boleh kurang dari ¼ kuat lentur pada kedua muka kolom tersebut.
5. Setidaknya terdapat dua buah tulangan yang menerus baik di sisi bawah dan atas bangunan.
2.5.3.2.4 Persyaratan Sambungan Lewatan Balok SRPMK
Pada balok terdapat sambungan lewatan. Syarat sambungan lewatan yang diizinkan apabila terdapat tulangan spiral (sengkang tertutup) yang mengikat sambungan lewatan tersebut. Spasi yang terdapat pada sambungan lewatan tersebut tidak boleh melebihi d/2 atau
100 mm. Pada sambungan lewatan tidak diizinkan berada pada sambungan balok dan kolom harus diberi jarak (spasi) 2h dari muka kolom, dan bagian yang berpotensi terjadi leleh lentur yang diakibatkan oleh perpindahan inelastis.
2.5.3.3 Kolom Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus 2.5.3.3.1 Persyaratan Dimensi Kolom SRPMK
Menurut pasal 18.7.2.1 SNI 2847-2019, kolom sistem rangka pemikul momen khusus harus memenuhi persyaratan antara lain : 1. Ukuran penampang terkecil, diukur pada garis lurus yang melalui
titik pusat geometris penampang, tidak kurang dari 300 mm. (b ≥ 300mm)
2. Perbandingan dimensi terkecil terhadapt arah tegak lurus tidak kurang dari 0,4. (b/h ≥0,4)
2.5.3.3.2 Persyaratan Tulangan Lentur Kolom SRPMK
Menurut SNI 2847:2019 pasal 18.7.4, tulangan lentur pada kolom harus memenuhi persyaratan diantara lain :
1. Luas tulangan longitudinal tidak boleh kurang dari 1%Ag dan tidak boleh lebih dari 6% Ag.
2. Untuk kolom-kolom dengan sengkang bundar, kolom longitudinal harus lebih dari 6 buah.
2.5.3.3.3 Persyaratan Tulangan Transversal Kolom SRPMK
Menurut SNI 2847:2019 pasal 18.7.5.1, daerah sendi plastis kolom (l0) harus didesain lebih dari nilai-nilai berikut:
1. Sisi terpanjang kolom 2. ⅙ bentang bersih kolom 3. 450 mm
Menurut SNI 2847:2019 pasal 18.7.5.3, pada daerah sendi plastis kolom (l0), harus diletakkan tulangan transversal yang harus memenuhi persyaratan jarak maksimal seperti berikut:
1. d/4 2. 6.d.b
3. 100 mm < 100 + 350− ℎ�
3 < 150 mm
Menurut SNI 2847:2019 pasal 18.7.5.2, terdapat beberapa ketentuan yang harus dipenuhi dalam desain tulangan transversal pada kolom diantara lain:
1. Tulangan transversal harus terdiri dari spiral tunggal atau spiral saling tumpuk (overlap), sengkang pengekang bundar, atau sengkang pengekang persegi, dengan atau tanpa ikat silang.
2. Setiap lekukan ujung sengkang pengekang persegi dan ikat silang harus mengait batang tulangan longitudinal terluar.
3. Ikat silang dengan ukuran batang tulangan yang sama atau yang lebih kecil dari diameter sengkang pengekang diizinkan sesuai batasan. Ikat silang yang berurutan harus diselang seling ujungnya sepanjang tulangan longitudinal dan sekeliling perimeter penampang.
4. Tulangan harus diatur sedemikian sehingga spasi hx antara tulangan tulangan longitudinal di sepanjang perimeter penampang kolom yang tertumpu secara lateral oleh sudut ikat silang atau kaki- kaki sengkang pengekang tidak boleh melebihi 350 mm.
5. Ketika Pu > 0,3 Agfc’ atau fc’ >70 MPa, pada kolom dengan sengkang pengekang, setiap batang tulangan longitudinal harus memiliki sengkang pengekang atau kait gempa dengan jarak maksimal baris tulangan dalam kolom maksimal sepanjang 200 mm.
Tabel 2.2 Rasio Tulangan Geser dalam bentang l0
Sumber : SNI 2847:2019 pasal 18.7.5.2 Hal.390
2.6 Stabilitas Bangunan Pada Struktur Bangunan Tahan Gempa
Bangunan bertingkat tinggi yang menerima gaya luar terutama gaya gempa serta bangunan tersebut tidak runtuh (tetap beridi kokoh) dimana bangunan tersebut mempertahankan strukturnya ketika menerima gaya berupa horizontal maupun gaya vertikal dan tidak runtuh sepenuhnya disebut stabilitas sebuah bangunan. Untuk memeriksa apakah sebuah bangunan itu memiliki stabilitas yang baik atau tidak, bisa dilakukan pengecekan dengan memeriksa drift limit serta P delta.
2.6.1 Simpangan Antar Lantai (Storey Drift)
Dimana dalam proses perencanaan struktur simpangan lateral antar lantai tingkat (story drift) harus selalu diperiksa untuk menjamin stabilitas struktur serta mencegah kerusakan elemen – elemen non structural dan untuk menjamin kenyamanan pengguna bangunan. Gaya lateral akan menghasilkan simpangan struktur dalam arah lateral.
Penentuan simpangan antar lantai tingkat desain (Δ) harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat massa di tingkat teratas dan terbawah yang ditinjau. Defleksi pusat massa di tingkat x (δx) harus dihitung sesuai dengan persamaan :
δx = 𝐶� � δ�� ...(2-5)
��
Dimana :
Cd = Factor pembesaran defleksi
δXe = Defleksi pada lantai yang ditinjau yang disebabkan oleh gaya gempa lateral
Ie = Factor keutamaan Struktur
Jika story drift terlalu berlebih maka ada kemungkinan stabilitas strukturnya berkurang, serta kemungkinan mengalami kerusakan pada elemen non struktural pada saat gempa. Simpangan antar lantai tingkat desain (Δ) tidak diperbolehkan melebihi simpangan antar lantai tingkat ijin (Δa). Hal ini ditentukan dalam table SNI 1726-2019 Pasal 7.12.1 berikut :
Tabel 2.3 Simpangan Antar Tingkat Izin Δa
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 7.12.1 Hal.88
Untuk system penahan gaya seismic yang hanya terdiri dari rangka momen pada struktur yang didesain untuk kategori desain seismic D, E, F. Simpangan antar lantai tingkat desain (Δ) tidak diperbolehkan melebihi Δa
/ ρ berlaku untuk semua tingkat. Nilai ρ telah ditentukan sebesar 1,3.
2.6.2 Simpangan Puncak (Ratio Drift)
Drift Ratio adalah simpangan puncak dibagi dengan tinggi bangunan. Drift Ratio merupakan salah satu parameter yang paling penting sehingga berpengaruh untuk mengevaluasi kinerja seismik dari suatu sistem struktur yang ada yang merupakan hasil plot dari simpangan antar tingkat, pada penelitian ini dengan interval 0,01 dt. Berikut ini merupakan persamaan rumus dari Drift Rasio
< 0,0025 (OK)...(2-6) Keterangan :
∆top = displ puncak bangunan (m) H = tinggi bangunan (m)
Nilai drift rasio harus kurang dari 0,0025 AISC ; berkisar antara 0,01 sd 0,0016 atau ( H
100
𝑠� H )
625
(for steel building)
IBC ; berkisar antara 0,02 sd 0,005 atau ( H
200
𝑠� H )
500
Sumber : Materi Kontrol Stabilitas Pada Bangunan Tinggi By Erwin Rommel
a. AISC b. UBC
Drift lateral juga tergantung pada periode natural bangunan (UBC- 1998) (Materi Kontrol Stabilitas Pada Bangunan Tinggi By Erwin Rommel)
Jika T < 0,7 detik ∆ ≤ 0,04ℎ
�
atau H < 65 feet ∆ ≤ 0,005 hi
Jika T > 0,7 detik ∆ ≤ 0,03ℎ
�
atau H > 65 feet ∆ ≤ 0,004 hi
Menurut UBC 1998, batasan drift tergantung juga adanya struktur penahan gempa pada bangunan
Tabel 2.4 Tabel batasan drift menurut UBC 1998
Sumber : UBC 1998
2.6.3 Efek P-Delta
Dalam merencanakan bangunan tinggi, pergerakan lateral kolom akibat dari pengaruh beban aksial P dan horizontal displacement akan menimbulkan momen sekunder pada balok dan kolom serta ada penambahan story drift. Istilah ini dikenal dengan nama P – delta (Δ).
Stabilitas dari system struktur perlu diperiksa akibat pengaruh P – delta (Δ). Pengaruh P – delta (Δ) pada geser dan momen tingkat, gaya dan momen elemen struktur yang dihasilkan dari simpangan antar lantai
tingkat timbul oleh pengaruhnya. Pada ketentuan yang ada tidak ditemukan untuk diperhitungan apabila koefisien stabilitas (θ) menurut persamaan berikut ini sama dengan atau kurang dari 0,1 (artiannya efek P – delta (Δ) dapat diabaikan apabila pesamaan berikut dapat dipenuhi, dimana bila koefisien stabilitas (θ) ≤ 0,1. Apabila (θ) 0,1 maka harus dilakukan perhitungan melalui persamaan yang diisyaratkan pada SNI 1726:2019 pasal 7.8.7 hal.76
... (2-7) Dimana :
Px = Beban desain vertikal total pada dan di atas tingkat x, dinyatakan dalam kilo newton (kN); bila menghitung Px, factor beban individu tidak perlu melebihi 1,0
∆ = Simpangan antar lantai tingkat desain seperti didefinisikan dalam 7.8.6, terjadi secara serentak dengan Vx dinyatakan dalam millimeter (mm)
Ie = Faktor Keutamaan Gempa
Vx = Gaya geser deismik yang bekerja antar tingkat x dan x-1 (kN) hsx = Tinggi tingkat di bawah tingkat x, dinyatakan dalam (mm) Cd = Faktor pembesaran defleksi
β = Rasio kebutuhan geser terhadap kapasitas geser untuk tingkat antara x dan x-1, rasio diijinkan secara konservatif diambil sebesar 1,0.
Selain itu nilai koefisien stabilitas bangunan diisyaratkan untuk tidak melebihi nilai maksimumnya yang dihitung menurut SNI 1726:2019 pasal 7.8.7 seperti berikut ini :
... (2-8)
Keterangan:
θmax = koefisien stabilitas maksimum
ꞵ = rasio keruntuhan geser terhadap kapasitas gesernya, secara konservatif, nilainya diambil 1,0
Cd = faktor pembesaran defleksi
Gambar 2.4 Skema deformasi portal akibat gaya gempa Sumber : SNI 1726-2019 pasal 7.8.6 Hal.75
2.7 Pembebanan Struktur
Dalam perencanaan suatu struktur bangunan harus mengikuti peraturan pembebanan yang berlaku di Indonesia agar mendapatkan suatu struktur bangunan yang aman. Pengertian beban itu sendiri merupakan beban yang bekerja baik secara langsung maupun tidak langsung yang mempengaruhi struktur bangunan tersebut. Beban-beban yang bekerja pada suatu bangunan pada hakekatnya merupakan faktor yang menghasilkan resultan dalam bentuk tegangan dan regangan di dalam sebuah struktur. Gaya beban dapat berupa aksi terpusat, merata, momen, terbagi merata, tidak merata, simetri, anti-simetri, dll. Untuk pengklasifikasian beban yang didasarkan pada sifat alamiah dapat diuraikan yaitu beban mati, beban hidup, beban angin, dan terutama beban gempa (gaya lateral).
2.7.1 Ketentuan Perencanaan Pembebanan
Dalam perencanaan pembebanan struktur menggunakan beberapa acuan standart antara lain :
1. Tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung (SNI 2847- 2019)
2. Tata cara perhitungan beban minimum untuk perancangan bangunan gedung dan struktur lain (SNI 1727-2013)
3. Tata cara perhitungan perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung (SNI 1726-2019)
2.7.2 Beban Mati (Dead Load)
Beban mati (qDL) merupakan beban gravitasi yang terdiri dari berat semua elemen struktur (bangunan) yang memiliki sifat permanen selama masa layan struktur tersebut. Untuk mendesain suatu struktur harus memperkirakan berat atau beban mati yang terdiri dari berbagai elemen struktur yang akan digunakan dalam analisis. Dalam perencanan terdapat unsur tambahan pada beban mati yang meliputi sistem perpipaan, jaringan listrik, penutup lantai, dan plafond. Perkiraan berat suatu struktur harus relevan dan diperoleh dari rumus serta tabel yang terdapat di dalam Standar Nasional Indonesia (SNI) serta referensi buku.
Tabel 2.5 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung
Sumber : SNI 1727-2013
2.7.3 Beban Hidup (Live Load)
Menurut SNI 1727-2013 pasal 4.10 halaman 25 beban akibat oleh factor luar selain berat struktur itu sendiri, melainkan beban yang diakibatkan oleh pengguna dan penghuni pada bangunan gedung. Beban hidup yang diterapkan oleh tata cara bangunan gedung umum dimana beban hidup yang diperhitungkan selama masa layan. Beban pada masa konstruksi tidak diperhitungkan dan dianggap beban hidup pada masa layan lebih besar dari pda beban hidup pada saat masa konstruksi. Beban hidup yang direncanakan adalah sebagai berikut :
a) Beban Hidup pada Lantai Gedung Beban hidup yang digunakan mengacu pada standart pedoman pembebanan yang ada, yaitu sebesar 479 kg/m2
b) Beban Hidup pada Atap gedung Beban Hidup yang digunakan mengacu pada standar pedoman pembebanan yang ada, yakni sebesar 100 kg/m2 (SNI 1727:2013)
2.7.4 Beban Angin (Wind Load)
Beban Angin mencakup seluruh beban yang bekerja pada suatu gedung yang dipengaruhi oleh selisih antar tekanan udara. Besarnya beban angin yang bekerja pada suatu struktur bangunan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu kecepatan angin, rapat massa udara, letak geografis, bentuk dan tingginya suatu bangunan, serta kekakuan dari struktur itu sendiri. Bangunan yang berada pada daerah lintasan angin, akan mengakibatkan angin berbelok ataupun berhenti. Hal ini akan berdampak terhadap energi kinetik dari angin yang akan berubah menjadi energi potensial. Energi potensial itu sendiri berupa tekanan (hisapan) pada sautu bangunan. Beban Angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif yang bekerja secara tegak lurus pada bidang yang ditinjau (diteliti).
Beban angin sendiri tercakup dalam SNI 1727:2013 pasal 6 dan ketentuan beban angin dari ASCE 7 terdapat dalam pasal 26-31. Beban angin sendiri ditetapkan oleh tekanan pada pergerakan angin yang berkerja dalam suatu struktur. Dimulai dari bangunan tingkat rendah cara menentukan besarnya tingkat beban dapat dilakukan seperti cara metode amplop. Bangunan tingkat rendah adalah bangunan yang memenuhi suatu kondisi seperti kondisi tertentu sebagai berikut :
a) Untuk rata tinggi atap h sama dengan atau kurang dari 60ft (18m) b) Pada dimensi horizontal terkecil tidak melebihi tinggi atap rata-rata.
2.7.5 Beban Gempa (Seismic Load)
Beban Gempa (E) itu sendiri merupakan cakupan dari semua beban statistik ekivalen yang bekerja pada suatu gedung (bangunan) yang menirukan pengaruh dari pergerakan tanah akibat gempa. Pada perencanaan sebuah struktur bangunan bertingkat tahan gempa yang perlu diketahui percepatan yang terjadi pada batuan dasar. Pada wilayah Indonesia dapat diklasifikasikan ke dalam 5 wilayah zona gempa.
Perencanaan suatu bangunan tahan gempa mempertimbangkan frekuesnsi rata-rata berdasarkan data yang ada. Untuk bngunan yang tidak lebih dari 40 m. Analisis struktur yang ditentukan oleh sistem atau gempa. Dapat dilakukan dengan metode beban gempa sistem ekivalen.
Sementara untuk bangunan yang lebih tinggi dari 40 meter digunakan analisa dinamis. Analisis beban gempa ekivalen perlu diverifikasi.
Dengan analisis dinamik perencanaan bangunan tahan gempa dibagi menjadi dua antara lain (Nasution, 2009) :
2.7.5.1 Metode Analisis Ekivalen
Analisys pendisainann struktur bangunan.terhadap pengaruh beban gempa secara statis, dalam prinsipnya merupakan menggantikan gaya – gaya horizontal. Yang bekerja dalam struktur akiibat pergerakan tanah.
Dengan beberapa gaya statiis yang ekivalen, dengan tujuan penyederhannaan dan kemudahan. Di dalam perhitungan. Metode ini diisebut Metode Gaya Lateral Ekiivalen (Equiivalent Lateral Force Method). Metode yang digunakan ini.diasumsiikan bahwa gaya horizontal yang ditentukan oleh gempa. Yang bekerja dalam suatu elemen strukturr, besarnya tingkat diitentukan berdasarkan. Hasil perkaliian antara konstanta berat atau masa dari elemen struktur tersebut.
2.7.5.2 Metode Analisis Dinamis
Analisys dinamis dalam desain struktur tahan gempa dilakukan apabila diperlukan evaluasi dengan akurasi yang lebih dari beberapa gaya gempa yang bekerja dalam struktur, dan mengetahui perilaku dari struktur akiibat pengaruh gaya gempa. Dalam struktur bangunan tiingkat tinggi dan bentuk struktur dengan bentk atau tidak menentunya konfigurasi yang dimiliki. Sedangkan Analisys dinamis dapat kita benruk dengan memperkirakan sesuai elastisitasnya. Ada beberapa cara untuk menentukan elastisitas yaitu Analisis Ragam Riwayat Waktu (Time Histori Modal Analysis), dimana diperlukan rekaman percepatan gempa dan Analisis Ragam Spektrum Respons atau yang biasa disebut Response Spectrum Modal Analysis, dalam cara ini respons tertinggi dari setiap ragam getar didapat dari Spektrum Respons Rencanaa (Design Spectra).
2.7.5.2.1 Faktor Keutamaan dan Kategori Resiko Struktur Bangunan Menurut SNI 1726-2019 pasal 4.1.2, Untuk berbagai kategori risiko struktur bangunan gedung dan nongedung sesuai Tabel 2.4 pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan gempa Ie menurut Tabel 2.5 Khusus untuk struktur bangunan dengan kategori risiko IV, bila dibutuhkan pintu masuk untuk operasional dari struktur bangunan yang bersebelahan, maka struktur bangunan yang bersebelahan tersebut harus didesain sesuai dengan kategori risiko IV.
Tabel 2.6 Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Nongedung Untuk Beban Gempa
Tabel 2.7 Faktor Keutamaan Gempa
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 4.1.2 Hal.25
2.7.5.2.2 Klasifikasi Situs
Menurut SNI 1726-2019 Pasal 5.3 Dalam hal ini, kelas situs dengan kondisi yang lebih buruk harus diberlakukan. Apabila tidak tersedia data tanah yang spesifik pada situs sampai kedalaman 30 m, maka sifat-sifat tanah harus diestimasi oleh seorang ahli geoteknik yang memiliki sertifikat/izin keahlian dengan menyiapkan laporan penyelidikan tanah berdasarkan kondisi geotekniknya. Jika sifat tanah yang memadai tidak tersedia untuk penentuan kelas situs, maka kelas situs SE harus digunakan sesuai dengan persyaratan 0, kecuali otoritas yang berwenang atau data geoteknik menunjukkan situs termasuk dalam kelas situs lainnya. Penetapan kelas situs SA dan kelas situs SB tidak diperkenankan jika terdapat lebih dari 3 m lapisan tanah antara dasar telapak atau rakit fondasi dan permukaan batuan dasar.
Tabel 2.8 Klasifikasi Situs
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 5.3 Hal. 29
2.7.5.3 Parameter Respon Spektral Desain
Menurut SNI 1726-2019 Target respons spektra MCER dengan redaman 5 %, harus dikembangkan dengan menggunakan prosedur pada 0 atau 0. Dalam pengembangan ini, diizinkan untuk mempertimbangkan pengaruh base slab averaging dan penanaman fondasi sesuai dengan pasal
0. Apabila efek guncangan gempa vertikal disertakan dalam analisis, target spektrum MCER dalam arah vertikal juga harus dibuat. Peta gerak tanah seismik dan koefisien resiko dari gemoa maksimum yang dipertimbangkan (Maximum Considered Earthquake, MCE) yang ditunjukkan pada Gambar
2.1 dan Gambar 2.2, yaitu parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakann untuk perioda pendek (Ss) dan parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakann untuk perioda 2,0 detik (S1).
Gambar 2.5 Ss, Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan Risiko Tertarget (MCER) Kelas Situs SB
Gambar 2.6 S1, Gempa Maksimum yang DIpertimbangkan Risiko Tertarget (MCER) Kelas Situs SB
2.7.5.2.4 Koefisien-Koefisien Situs dan Parameter-Parameter Respons Spektra Percepatan Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan Risiko-Tertarget (MCER)
Dalam SNI 1726-2019 Pasal 6.2 Untuk penentuan respons spektral percepatan gempa MCER di permukaan tanah, diperlukan suatu faktor amplifikasi seismik pada periode 0,2 detik dan periode 1 detik. Faktor amplifikasi meliputi faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode pendek (Fa) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran periode 1 detik (Fv). Parameter respons spektral percepatan pada periode pendek (SMS) dan periode 1 detik (SM1) yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, harus ditentukan dengan perumusan berikut ini:
SMS = Fa x Ss...(2-9) SM1 = Fv x S1...(2-10) Keterangan :
Fa = Getaran periode pendek Fv = Getaran periode 1,0 detik
Ss = Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda pendek
S1 = Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan untuk perioda 1,0 detik.
Tabel 2.9 Koefisien Situs, Fa
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 6.2 Hal. 34 Tabel 2.10 Koefisien Situs, Fv
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 6.2 Hal. 34
2.7.5.2.5 Parameter Percepatan Spektral
Menurut SNI 1726-2019 pasal 6.3 Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek, SDS dan pada periode 1 detik, SD1, harus ditentukan melalui perumusan berikut ini:
... (2-11)
... (2-12) Keterangan :
SDS = Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek SD1 = Parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1,0 detik
2.7.5.2.6 Spektrum Respons Desain
Menurut SNI 1726-2019 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 2.7 dan mengikuti ketentuan di bawah ini :
1. Untuk periode yang lebih kecil dati T0, spektrum respons percepatan desain, Sa, harus diambil dari persamaan ;
... (2-13) 2. Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil
dari atau sama dengan TS, spektrun respons percepatan desain, Sa, sama dengan SDS ;
3. Untuk periode lebih besar dari TS, spektrum respons percepatan desain, Sa, diambil berdasarkan persamaan ;
... (2-14) 4. Untuk periode lebih besar dari TL, respons spektral percepatan desain,
Sa, diambil berdasarkan persamaan:
... (2-15) SDS = Parameter respons spektral percepatan desain pada
perioda pendek
SD1 = Parameter respons spektral percepatan desain pada periode 1,0 detik
T = Periode getar fundamental struktur T0 = 0,2 𝑆𝐷1
𝑆𝐷𝑠
Ts = 𝐷1𝑆
𝑆𝐷𝑠
TL = Peta transisi periode panjang yang ditunjukkan pada Gambar 2.7
Keterangan
Gambar 2.7 Spektrum Respons Desain Sumber : SNI 1726-2019 pasal 6.4 Hal. 36
Tabel 2.11 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Pada Periode Pendek
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 6.5 Hal.37
Tabel 2.12 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Pada Periode 1 Detik
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 6.5 Hal.37 Sumber : SNI 1726-2019 pasal 6.5 Hal.37
2.7.5.2.7 Sistem Struktur Pemikul Gaya Seismik
Menurut SNI 1726-2019 pasal 7.2.2 Sistem dasar pemikul gaya seismik lateral dan vertikal harus memenuhi salah satu tipe yang ditunjukkan pada Tabel 2.11 atau kombinasi sistem seperti 0, 0 dan 0, kecuali apabila sistem struktur tersebut termasuk dalam 0. Masing- masing sistem terbagi berdasarkan tipe elemen vertikal pemikul gaya seismik lateral. Sistem struktur yang digunakan harus sesuai dengan batasan sistem struktur dan batasan ketinggian struktur, hn, yang ditunjukkan pada Tabel
2.11 Koefisien modifikasi respons, R, faktor kuat lebih sistem, , dan faktor pembesaran simpangan lateral, Cd, yang sesuai sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2.11 harus digunakan dalam penentuan geser dasar, gaya desain elemen, dan simpangan antar tingkat desain.
Pada Kombinasi sistem struktur dalam arah yang berbeda diizinkan untuk digunakan menahan gaya seismik di masing-masing arah kedua sumbu ortogonal struktur. Bila sistem yang berbeda digunakan, masing- masing nilai R, Cd, dan harus diterapkan pada setiap sistem, termasuk batasan sistem struktur yang termuat dalam Tabel 2.13.
Tabel 2.13 Faktor R, Cd, dan Untuk Sistem Pemikul Gaya Seismik
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 7.2.2 Hal.49-51
2.7.5.2.8 Penetuan Periode
Menurut SNI 1726-2019 pasal 7.8.2 dan 7.8.2.1 Periode fundamental struktur, T, dalam arah yang ditinjau harus diperoleh menggunakan sifat struktur dan karakteristik deformasi elemen pemikul dalam analisis yang teruji. Periode fundamental struktur, T, tidak boleh melebihi hasil perkalian koefisien untuk batasan atas pada periode yang dihitung (Cu) dari Tabel 2.12 dan periode fundamental pendekatan, Ta, yang ditentukan sesuai 0. Pada periode fundamental pendekatan (Ta), dalam detik, harus ditentukan dari persamaan berikut :
... (2-15)
Keterangan :
hn = Ketinggian struktur, dalam (m), di atas samapi tingkat tertinggi struktur.
Ct = Koefisien seismik perioda X = Ditentukan dari Tabel 2.13
Tabel 2.14 Koefisien Untuk Batas Atas Pada Perioda Yang Dihitung
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 7.8.2.1 Hal.72 Tabel 2. 15 Nilai Parameter Periode Pendekatan Ct dan x
Sumber : SNI 1726-2019 pasal 7.8.2.1 Hal.72
2.7.5.2.9 Gaya Dasar Seismik
Menurut SNI 1726-2019 pasal 7.8.1 Gaya geser dasar seismik, V, dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut:
... (2-16) Keterangan :
Cs = Koefisien respons seismik yang ditentukan sesuai dengan perhitungan koefiesn respons seismik Sumber : SNI 1726-2019 pasal 7.8.2
W = Berat seismik efektif
2.7.5.2.10 Perhitungan Koefisien Respon Seismik
Menurut SNI 1726-2019 pasal 7.8.1.1 Koefisien respons seismik, Cs, harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut ini :
... (2-17)
Keterangan :
SDS = Parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda pendek
R = Faktor modifikasi respons Ie = Faktor keutamaan gempa
Nilai Cs yang dihitung sesuai dengan persamaan tidak perlu melebihi berikut ini:
Untuk T TL
... (2-18)
Untuk T L
... (2-19)
... (2-20) Sebagai tambahan, untuk struktur yang berlokasi di daerah di mana S1 sama dengan atau lebih besar dari 0,6g, maka Cs harus tidak kurang
... (2-21) dari:
Keterangan :
Dimana Ie dan R sebagaimana didefinisikan dalam 0
SD1 = Parameter percepatan spektrum respons desain pada periode sebesar 1,0 detik
T = Perioda fundamental struktur (detik)
S1 = Parameter percepatan spektrum respons maksimum yang Dipetakan
2.7.5.2.11 Distribusi Vertikal Gaya Seismik
Menurut SNI 1726-2019 pasal 7.8.3 Gaya seismik lateral, Fx, (kN) di sebarang tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut :
... (2-22) Dan
... (2-23)
Keterangan :
Cvx = faktor distribusi vertikal
V = gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur (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 (m)
k = eksponen yang terkait dengan periode struktur dengan nilai sebagai berikut:
untuk struktur dengan T ≤ 0,5 detik, = 1
untuk struktur dengan T ≥ 2,5 detik, = 2
untuk struktur dengan 0,5 < T < 2,5 detik, = 2 atau ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2
2.7.5.2.12 Distribusi Horizontal Gaya Gempa
Berdasarkan pada SNI 1726-2019 pasal 7.8.4 Geser tingkat desain seismik di semua tingkat, Vx (kN). Geser tingkat desain seismik, Vx (kN), harus didistribusikan pada berbagai elemen vertikal sistem pemikul gaya seismik di tingkat yang ditinjau berdasarkan pada kekakuan lateral relatif elemen pemikul vertikal dan diafragma. Berikut ini merupakan persamaan dari distribusi horizontal gaya gempa
Keterangan :
Fi adalah bagian dari geser dasar seismik (V) pada tingkat ke-i (kN)
2.7.6 Kombinasi Beban Untuk Metode Ultimate
Menurut SNI 1726-2019 pasal 4.2.2, elemen struktur dan elemen pondasi harus didesain sedemikian rupa sehingga kuat rencananya bahkan melebihi pengaruh beban-beban terfaktor dengan kombinasi dibawahnya. Pengaruh dengan adanya satu atau lebih beban yang tidak bekerja harus ditinjau. Pengaruh yang paling menentukan dari beban angin dan seismik, tetapi kedua beban tersebut tidak diperlukan untuk ditinjau secara simultan.
2.8 Struktur Atas
Konstruksi bangunan adalah penggabungan dari bahan bangunan yang disusun sedemikian rupa yang dapat menahan beban dan juga dapat menentukan pola pada bangunan yang akan direncanakan. Pada sebuah kegiatan konstruksi biasanya diawasi oleh manajer proyek, insinyur disain (arsitek). Pada suatu perencanaan konstruksi bangunan terutama gedung diperlukan adanya beberapa pedoman seperti teori-teori pendukung, analisa struktur, dan metode perhitungan yang digunakan untuk menyelesaikan perhitungan tersebut. Oleh karena itu, diperlukan suatu perencanaan struktur yang tepat dan teliti agar dapat memenuhi kriteria kekuatan (strenght), kenyamanan (serviceability), keselamatan (safety), serta umur rencana bangunan (durability).
Pada suatu struktur bangunan terdiri dari dua bagian struktur atas (upper Structure) dan struktur bawah (lower structure). Struktur atas (upper structure) adalah struktur bangunan yang berada di atas permukaan tanah yaitu kolom, balok, plat, tangga, dll. Setiap komponen tersebut memiliki fungsi yang berbeda di dalam sebuah struktur. Struktur bawah (lower structure) yang dimaksud adalah pondasi dan struktur bangunan yang berada di bawah permukaan tanah seperti pondasi, galian tanah, struktur basement, dll.
2.8.1 Balok
Balok merupakan bagian dari suatu konstruksi bangunan yang kaku serta memiliki fungsi untuk memikul beban yang diterima oleh plat beban balok anak serta bebanyang bekerja di atasnya dan meneruskannya pada elemen kolom. Balok terdiri dari dua yaitu balok induk dan balok anak. Balok induk memiliki fungsi yang membagi plat menjadi segment pengikat kolom antara satu dengan yang lainnya sehingga plat menahan beban dari yang luas meneruskan ke plat yang lebih kecil. Balok anak adalah balok yang bertumpu pada balok induk, balok anak memiliki fungsi untuk menerima beban dari plat yang kemudian diteruskan pada balok
induk. Balok juga berfungsi sebagai pengikat kolom lantai atas ke dalam diafragma lantai dan juga balok dapat digunakan untuk memperkuat struktur arah horizontal.
Menurut SNI 2847-2019 Pasal 9 Pada perencanaan struktur balok didasarkan pada kesetimbangan antara momen (MR) bisa disebut juga momen tahanan terhadap momen akibat gaya luar atau momen nominal biasanya dilambangkan dengan Mn. Terdapat beberapa persyaratan lain selain perbandingan antara MR dan Mn yang harus terpenuhi antara lain rasio tulangan, lendutan maksimal, tebal minimum selimut beton serta jarak spasi antar tulangan. Asumsi yang digunakan dalam penetapan perilaku penampang sebagai berikut :
1. Distribusi regangan pada seluruh bentang struktur balok dianggap linier.
2. Regangan yang terdapat pada beton dan baja yang berada disekitarnya sama sebelum terjadi retak pada beton ataupun leleh pada baja.
3. Beton termasuk salah satu komponen struktur yang lemah terhadap tarik. Sehingga membuat beton mengalami keretakan pada pembebanan yang relatif kecil, yaitu berkisar 10% dari kekuatan totalnya yang mengakibatkan bagian beton yang terletak pada bagian tarik pada suatu penampang dapat diabaikan dalam melakukan analisa serta perencanaan. Tulangan tarik yang terdapat pada struktur beton bertulang diasumsikan memikul seluruh gaya tarik tersebut.
2.8.1.1 Perhitungan Kebutuhan Tulangan Lentur
Perhitungan kuat momen nominal dari suatu struktur balok didasarkan oleh persamaan berikut ini :
... (2-24)
... (2-25) ... (2-26)
... (2-27)
... (2-28)
... (2-29)
... (2-30)
... (2-31)
... (2-32)
2.8.1.2 Perhitungan Kebutuhan Tulangan Geser
Perhitungan kebutuhan tulangan geser dari suatu struktur balok berdasarkan pada pasal 22.5.5.1 SNI 2847-2019, kuat geser beton untuk komponen struktur yang dikenai geser dan lentur dicari dengan mencari nilai terkecil.
Gambar 2.8 Tulangan Geser
Tabel 2.16 Nilai Kapasitas Gaya Geser Yang Dipikul Oleh Penampang Beton
Sumber : SNI 2847-2019 pasal 22.5.5.1 Hal.486
Secara konservatif, kekuatan geser yang ditahan oleh penampang dapat juga dihitung menggunakan persamaan sesuai pasal 22.5.5.1 pada SNI 2847-2019 berikut ini:
... (2-33) Sumber : SNI 2847-2019 pasal 22.5.5.1
Kuat geser nominal yang harus ditahan oleh tulangan geser dihitung dengan persamaan yang sesuai pada pasal 22.5.10.5.3 SNI 2847- 2019 seperti berikut:
... (2-34) Sedangkan untuk kekuatan total dari kekuatan geser balok diantara lain adalah
... (2-35) Apabila besarnya gaya geser terfaktor ultimit lebih besar daripada setengah nilai kekuatan geser yang ditahan oleh penampang beton dan tidak lebih dari kekuatan geser nominal, maka diperlukan suatu tulangan minimum yang harus dihitung berdasarkan pasal 9.6.4.2 SNI 2847-2019 yakni nilai Av/s terbesar dari persamaan berikut:
... (2-36)
... (2-37) Serta untuk jarak (spasi) tulangan tulangan geser maksimal
menurut SNI 2847:2019 pasal 9.7.6.2.2 adalah d/4 atau 300 mm.
Tabel 2.17 Spasi Maksimum Tulangan Geser
Sumber : SNI 2847-2019 pasal 9.7.6.2.2 Hal.202
Pada SNI 2847:2019 pasal 9.4.3.2, kekuatan geser harus dihitung pada penampang kritis yaitu pada sejarak d dari muka kolom.Untuk kait pada sebuah sengkang dapat direncanakan menggunakan skema seperti berikut ini :
Gambar 2.9 Jenis Tulangan Transversal
2.8.2 Kolom
Kolom merupakan bagian dari suatu struktur pada sebuah bangunan gedung yang dapat menahan beban dari suatu bangunan. Beban pada kolom meliputi beban hidup maupun beban mati. Dalam sebuah perencanakan ukuran kolom pada bangunan, langkah pertama yang dilakukan yaitu menghitung beban yang dapat ditahan oleh sebuah kolom yang terdiri dari kombinasi beban yang bekerja pada kolom tersebut.
Momen yang terjadi dalam plat lantai maupun atap dapat didistribusikan dengan penempatan kolom di bawah maupun diatas plat lantai yang berdasar pada kekuatan relative sebuah kolom.
Kolom memiliki fungsi yang sangat penting agar suatu bangunan tidak mudah roboh. Fungsi kolom adalah sebagai penerus beban keseluruh bangunan termasuk pondasi. Beban yang terdapat dalam sebuah bangunan dimulai dari atap. Beban atap akan meneruskan beban yang diterima pada kolom. Seluruh beban yang diterima oleh struktur kolom didistribusikan kembali ke permukaan tanah yang ada di bawahnya. Struktur kolom berdasarkan letak beban aksial dibagi atas dua jenis antara lain :
1. Kolom sentris ialah kolom yang menahan beban yang biasanya merupakan titik berat suatu struktur kolom.
