HAL MENDASAR YANG MASIH MENJADI KENDALA PERANCANGAN STRUKTUR BETON PEMIKUL BEBAN GEMPA DI INDONESIA

Transkripsi

1 HAL MENDASAR YANG MASIH MENJADI KENDALA PERANCANGAN STRUKTUR BETON PEMIKUL BEBAN GEMPA DI INDONESIA HADI RUSJANTO TANUWIDJAJA Dosen Tetap Fakultas Teknik Sipil Univeristas Trisakti Jakarta Direktur Utama PT Haerte Widya Konsultan Engineers Jakarta Sudah sejak tahun 000 terjadi perubahan mendasar mengenai peraturan perancangan struktur untuk beban gempa di Amerika, tempat negara kiblat yang dipakai sebagai acuan untuk membuat Tata Cara Perhitungan Perencanaan Beban Gempa dan Struktur Beton Indonesia SNI 176, Perkembangan terakhir peraturan Amerika seperti NEHRP-000, ACI , ASCE 7-05 dan IBC 006 seharusnya akan mempengaruhi peraturan SNI terkait yang masih berlaku saat ini. Masih ada beberapa hal mendasar yang cukup signifikan buat para perencana struktur yang menjadi kendala a.l. dalam menerapkan strategi perancangan struktur untuk menghitung dan menetapkan besarnya gaya gempa rencana, syarat-syarat khusus mengenai pendetailan penulangan, limitasi ketinggian serta konfigurasi bangunan yang diizinkan dari sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang seharusnya dipilih dan gaya gempa minimum. Tulisan ini berupaya menguraikan secara singkat latar belakang penentuan percepatan maksimum gempa rencana sesuai perkembangan mutahir dari peraturan IBC, ASCE dan saran solusi praktis yang berdampak langsung terhadap peraturan SNI terkait. Uraiannya akan dilengkapi dengan ilustrasi realistis tata cara perhitungan dasar perencanan yang sederhana. Kata kunci : pendetailan, penulangan, percepatan, struktur PERATURAN SNI 176 dan dalam kaitannya dengan IBC-006, ASCE dan ACI Walaupun masing-masing negara mempunyai ciri khas tersendiri dalam menetapkan tata cara dan peraturan persyaratan perencanaan sruktur bangunan pemikul gaya gempa namun demikian secara umum bentuk model peraturan bangunan pemikul gaya gempa di dunia memilih dan mengikuti bentuk dari salah satu 4 model peraturan gempa dari negara Amerika yaitu National Earthquake Hazards Reduction Programs (NEHRP), negara Jepang yaitu Building Standards Law of Japan, New Zealand Building Standard Law dan peraturan beban gempa untuk negara-negara Eropa yaitu Eurocode 8. Perkembangan peraturan gempa Indonesia diawali dengan Peraturan Muatan Indonesia (PMI) 1970 yang meingkuti model dasar peraturan gempa Jepang. Perubahan berikutnya yaitu Peraturan Perencanaan Tahan Gempa 1987 yang mengikuti model dasar peraturan gempa New Zealand.

2 Uniform Buildinng Code, UBC-97, merupakan peraturan beban gempa sebelum tahun 000 khususnya untuk Negara bagian barat wilayah Amerika dan telah dipakai sebagai model dasar untuk membuat peraturan beban gempa Indonesia yang relatif masih baru SNI , demikian pula halnya ACI terkait erat pula dengan peraturan beton Indonesia SNI Masing-masing dari kedua peraturan ini masih berlaku sampai saat ini dan belum diadakan perubahan dan penyesuaian. Dasar penentuan beban gempa dikaitkan dengan analisis probabilistik untuk menghitung percepatan batuan dasar (istilah SNI 176-0, atau soft rock class B UBC 97 atau SB - IBC 006 dan ASCE 7-05) maksimum akibat goncangan gempa dengan periode ulang 475 tahun dan mempunyai 10 % kemungkinan tidak terlampaui untuk 50 tahun umur bangunan. Secara kuantitatip hasil analisis ini dinyatakan dalam bentuk peta zoning gempa, untuk wilayah Indonesia telah di bagi 6 zone. Tabel 1, menunjukan perbandingan peta zoning gempa di Indonesia dan UBC 97. TABEL 1 - PERCEPATAN PUNCAK BATUAN DASAR, Ao -SNI 176 DAN KORELASINYA DENGAN JENIS TANAH Jenis Tanah Wilayah Gempa SNI UBC-97 1 A B 3 4 Batuan Keras(S A ) Batuan Dasar Batuan Lunak S B ) Keras Keras (S C ) Sedang Sedang (S D ) Lunak Lunak (S E ) SNI Khusus Khusus (S F ) perlu penyelidikan tanah khusus untuk menentukan besarnya Ao Sejak tahun 000 peraturan beban gempa Amerika tidak lagi terkotak-kotak seperti UBC, NBC dan SBC (masing-masing untuk wilayah barat, utara-selatan dan timur-selatan Amerika) selanjutnya masingmasing sepakat untuk bergabung dan mengeluarkan satu model dasar peraturan mengikuti rekomendasi dari NEHRP yang berlaku di seluruh negara bagian Amerika dengan nama baru International Building Code. IBC-000 yang direncanakan berkesinabungan untuk setiap periode 3 tahun secara terus menerus diperbaiki serta diperbaharui. Terjadi perubahan mendasar mengenai penentuan percepatan batuan dasar maksimum akibat goncangan gempa sangat kuat yang dipakai oleh NEHRP-000 sebagai gempa rencana maksimum yang diharapkan akan terjadi yaitu dengan periode ulang 475 tahun dan mempunyai % kemungkinan tidak terlampaui untuk 50 tahun umur bangunan. Selanjutnya revisi peraturan terakhir dari IBC 006 dan ASCE 7-05 mensyaratkan ketentuan pendetailan penulangan struktur beton untuk beban gempa dari kedua peraturan ini harus memenuhi dan mengikuti persyaratan yang tercantum di dalam ACI Tahun depan diperkirakan akan dikeluarkan peraturan IBC-009 yang baru dan untuk struktur beton sudah dapat dipastikan masih harus terkait dengan peraturan terbaru dari ACI Secara kuantitatip hasil analisisnya tidak lagi diberikan dalam bentuk peta zoning gempa akan tetapi disajikan dalam format dua buah peta kontur percepatan gempa rencana maximum dari batuan dasar untuk waktu getar pendek 0. detik S S dan 1 detik, S 1. Percepatan maksimum batuan dasar ini selanjutnya harus dikoreksi untuk disesuaikan dengan kondisi dari jenis tanah untuk setiap lokasi bangunan yang akan didirikan. Faktor koreksinya dinyatakan dalam bentuk percepatan gempa pada muka tanah maximum untuk perencanaan S MS dan S M1 yang diperoleh dengan memperhitungkan faktor pembesaran percepatan, F a dan F v (relatip sama dengan UBC-97 atau SNI 176) terkait dengan kondisi

3 tanah dari lokasi yang ditinjau (lihat Tabel-1). Langkah selanjutnya adalah membuat respons spektra dari percepatan gempa rencana maksimum sebagai fungsi dari waktu getar alami T setiap sistim struktur dan dihitung sebagai bagian dari percepatan gempa rencana maksimum untuk waktu getar 0. detik, S DS dan 1 detik, S D1 mengikuti persamaan (1) seperti terlihat dalam gb. 1. S MS Fa Ss S DS S MS S F M1 V S 1 SD 1 SM1... (1) 3 3 Spektral Percepatan Rencana Sa SDS SDS SD1 0.4 SDS SD1 T Gaya geser dasar Vd R Wo Ve Vu Vy Respons elastis Respons spektra rencana Respons inelastis T0 TS 1.0 Waktu Getar T (detik) Dy Cd Du De Pergeseran horizontal pada puncak bangunan Gb.1 pola dasar bentuk respons spektra percepatan gempa rencana Gb. Skematis ilustrasi mengenai koefisien koefisien desain untuk beban gempa Perhitungan perencanaan besarnya gaya gempa rencana untuk disain and analisis perhitungan dinyatakan oleh besarnya gaya geser dasar V y, ketentuan mengenai syarat kekuatan dan pendetailan tulangan serta fleksibilitas ketidak teraturan bentuk bangunan dan limitasi tinggi bangunan tidak lagi ditentukan oleh peta zoning gempa sebagaimana halnya yang telah ditetapkan dalam UBC-97 ataupun SNI Baik oleh IBC maupun ASCE, ketentuan mengenai hal tersebut di atas telah di gantikan oleh kriteria perencanaan baru yang di sebut katagori desain gempa-kdg (seismic design category- SDC) dan dikaitkan dengan klasifikasi penggunaan bangunan-kpb atau occupancy category OC. Secara umum KPB di bagi atas 4 katagori seperti terlihat dalam Tabel-. Tabel 3(a) dan (b) memberikan petunjuk untuk menentukan KDG yang di bagi atas 5 kategori yaitu KDG A sampai E dan yang harus dikaitkan dengan percepatan gempa rencana maksimum untuk waktu getar

4 pendek 0. detik S DS dan waktu getar 1 detik S D1. Dari kedua data yang diperoleh selalu di ambil yang paling kritis. TABEL - PENGGUNAAN BANGUNAN Struktur bangunan yang beresiko kecil terhadap kehilangan jiwa manusia bila mengalami kegagalan sistim struktur Struktur bangunan selain yang termasuk KPB I, III dan IV Struktur bangunan yang beresiko besar terhadap kehingan jiwa manusia bila mengalami kegagalan sistim struktur Struktur bangunan penting yang harus segera berfungsi untuk keadaan darurat KPB I II III IV Tabel 3(a) - HUBUNGAN ANTARA KDG DENGAN S DS HARGA S DS KDG SESUAI KELAS PENGGUNAAN BANGUNAN I ATAU II III IV Tabel 3(b) - HUBUNGAN ANTARA KDG DENGAN S D1 HARGA S D1 KDG SESUAI KELAS PENGGUNAAN BANGUNAN I ATAU II III IV S DS < A A A S D1 < A A A S DS < 0.33 B B C S D1 < B B C 0.33 S DS < 0.50 C C D S D1 < 0.0 C C D 0.50 S DS D D D 0.30 S D1 D D D Pantai barat wilayah Amerika mempunyai track-record gempa yang paling lengkap, dari hasil analisis statistik menunjukan bahwa respons spektra akibat goncangan gempa rencana maksimum yang sangat kuat dan merusak mempunyai periode ulang 475 tahun dengan % kemungkinan terlampaui selama 50 tahun umur bangunan hampir sama dengan 1.5 kalinya dari respons spektra gempa yang mempunyai periode ulang 475 tahunan dengan 10% kemungkinan terlampaui selama 50 tahun umur bangunan (merupakan gempa rencana maksimum yang dipakai oleh UBC-97 dan SNI 176-0) dapat dilihat dalam gambar 3. Nilai 3/ ini secara sembarang telah di pakai sebagai patokan faktor keamanan untuk menentukan respons spektra gempa rencana maksimum untuk perhitungan perencanaan bangunan pemikul gaya gempa yang ekivalen sama dengan /3 respons spectra akibat goncangan gempa maksimum yang sangat kuat dan merusak dengan periode ulang 475 dan % kemungkinan terlampaui selama 50 tahun umur bangunannya. Dengan menggunakan perubahan penetapan gempa a -----> b ASCE 7-05, IBC-006 c a b c UBC-97, SNI Waktu Getar Alami T (detik) Gb. 3 Respon spektra wilayah California

5 maksimum rencana dari periode ulang 475 menjadi 475 tahun diharapkan dapat diperoleh faktor keamanan yang sama di seluruh wilayah negara bagian Amerika sama halnya dengan wilayah pantai baratnya. Hal yang sama tentunya harus dilakukan untuk perubahan peraturan SNI 176 mendatang. N H Pada umumnya perhitungan gaya-gaya dalam setiap elemen struktur akibat pembebanan gempa dilakukan dengan metode elastis-linear melalui analisa dinamis menggunakan respons spektra akibat goncangan gempa rencana maksimum seperti yang diuraikan di atas. Namun demikian dari pengalaman kerusakan struktur yang telah didisain dan dianalisis mengikuti peraturan yang ada, akibat goncangan gempa-gempa masa lampau menunjukan bahwa prilaku struktur diantisipasi akan melampaui batas elastisitas dan sudah memasuki wilayah prilaku inelastis sehingga praktik analisis perhitungan yang lazim menggunakan metode elastis-linear tidak akan menggambarkan secara akurat prilaku struktur sebenarnya. Oleh karena itu hasil analisis perhitungan memakai metode elastis-linear tersebut masih perlu dimodifikasi dengan satu set faktor-faktor koeffisien rencana gempa untuk memperhitungkan prilaku respons inleastisnya. Berdasarkan hasil penelitian seksama dari uji terbatas laboratorium dan pengalaman kerusakan struktur akibat goncangan gempa masa lampau faktor-faktor koefisien rencana gempa yaitu faktor modifikasi respons R, faktor kuat lebih Ω o dan faktor pembesaran simpangan C d (SNI menggunakan notasi berturut-turut, R m, f dan 0.7 R), dari setiap karakteristik jenis sistim struktur utama pemikul gaya gempa dapat ditentukan dan dipilih dari Tabel 4. Faktor modifikasi respons R, dipergunakan untuk mengurangi besarnya gaya gempa yang dibutuhkan oleh sistim struktur pemikulnya untuk berprilaku elastis ketika mengalami goncangan gempa maksimum rencana (gempa periode ulang 475 tahunan) ke batas level kekuatan yang dibutuhkan untuk strukturnya masih berprilaku inelastis sesuai karakteristik batas kemampuan perubahan bentuk dari jenis sistim struktur utama yang telah dipilih sesuai peraturan. Sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang mempunyai kemampuan perubahan bentuk inelastis lebih baik akan mempunyai nilai R yang paling tinggi, misalnya untuk sistim struktur SRPMK (struktur rangka pemikul momen khusus), nilainya R = 8 (R = 8.5 untuk SNI 176-0), dengan demikian besarnya gaya geser dasar rencana untuk desain dan analisis perhitungan, V y, diperkenankan cukup sampai batas 1/8 dari besarnya gaya geser dasar yang dibutuhkan jika sistim struktur tersebut berprilaku elastis, V e ketika dibebani goncangan gempa maksimum rencana sesuai peraturan (periode ulang 475 tahunan). Nilai R yang lebih kecil diberikan untuk sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang tidak mempunyai kemampuan berubah bentuk secara inelastis dengan baik, seperti struktur dinding geser pemikul (bearing walls) nilai R nya lebih kecil yaitu sama dengan 4.5. Faktor pembesaran simpangan lateral C d dimaksudkan untuk memperkirakan besarnya simpangan lateral dari sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang berprilaku elastis ketika mengalami goncangan gempa maksimum rencana (sekaligus terkait juga dengan adanya pengaruh redamanan dan pengaruh perpanjangan waktu getar alami akibat perubahan bentuk inelastis dari sistim strukturnya); yaitu dengan mengalikan faktor pembesaran C d terhadap besarnya simpangan hasil analisis perhitungan elastis y akibat gaya geser dasar V y yaitu gaya geser dasar yang terjadi jika sistim struktur utama direncanakan berubah bentuk secara elastis, V e di bagi dengan nilai R. Sistim struktur umumnya direncanakan untuk mempunyai karakteristik perubahan bentuk tertentu sehingga berkemampuan mengembangkan redaman yang besar, dengan demikian diberikan nilai C d yang

6 mendekati harga R nya, sehingga simpangan inelastis I yang dihitung menjadi sedikit lebih rendah daripada simpangan elastisnya e. Faktor kuat lebih Ω o (f, dalam SNI 176-0), dimaksudkan untuk memperhitungkan prakiraan gaya dalam maksimum yang terjadi dalam setiap elemen struktur pemikul gaya gempa sehubungan dengan adanya kemungkinan kuat lebih struktur dikarenakan kuat material aktual yang lebih besar daripada kuat rencana, atau jumlah luas tulangan terpasang yang lebih dari luas tulangan rencana hasil analisis perhitungan, dll; sehingga selanjutnya akan berdampak terhadap peningkatan kekuatan aktual sistim struktur yang akan lebih besar daripada kekuatan struktur hasil analisis perhitungan elastis akibat beban gempa rencana untuk analisis strukturnya V y yaitu V e (gaya gempa jika sistim struktur utama direncanakan akan berprilaku elastis) setelah di bagi dengan nilai R. Gambar, memberikan ilustrasi lengkap latar belakang konsep dasar mengenai penggunaan dan pemilihan koefisien-koefisien gempa yang dinyatakan dalam bentuk plot gambar hubungan kurva desain respons spektra elastis akibat gempa maksimum rencana dengan periode ulang 475 tahunan, garis respons elastis struktur, kurva desain respons spektra inelastis dari sebuah sistim struktur pemikul gaya gempa yang dipilih dan dinyatakan dalam bentuk grafik hubungan koordinat dari gaya geser dasar vs simpangan lateral pada puncak bangunan. Garis putus dalam gambar, mencerminkan respons elastis suatu sistim struktur yang dipilih. Garisnya lurus untuk menunjukan hubungan gaya dan simpangan struktur jika berubah bentuk secara elastis karena masih mempunyai kekakuan yang konstan. Titik pertemuan antara garis diagonal lurus dengan respons spektra akibat goncangan gempa maksimum rencana menunjukan besarnya gaya geser dasar V e jika struktur berubah bentuk secara elastis penuh, dengan simpangan puncak bangunan e. Plot grafik respons spektra inelastis ditunjukan dalam bentuk satu seri garis segmental yang dikenal sebagai hasil analisis dorong (push-over analysis). Pada taraf awal garis segmen pertama dari analisis dorong berimpit dengan garis respons elastisnya karena kekakuan strukturnya masih sama (elastis), titik-titik V y dan y menunjukan batas akhir perubahan bentuk secara elastis dari struktur. Melampaui kedua titik tersebut struktur akan memasuki perubahan bentuk secara inelastis, ditunjukan dengan penurunan kekakuan atau perlemahan struktur secara sekuensial berupa seri dari garis-garis segmental. Gaya geser dasar ultimit, V u pada puncak dari grafik analisis dorong menunjukan gaya lateral maksimum yang dapat dipikul oleh struktur setelah terjadinya sejumlah sendi-sendi plastis yang cukup pada beberapa elemen struktur yang direncanakan sesaat strukturnya akan mendekati keruntuhan total. Hubungan besarnya gaya geser dasar rencana untuk analisis struktur, simpangan puncak bangunan dengan koefisien-koefisien gempa dapat ditentukan sbb : V V e y R ; Vm WoV y ; D i CdD y.() TATA CARA DASAR PERENCANAAN BANGUNAN UNTUK BEBAN GEMPA Langkah awal mendasar dari tahapan perencanaan bangunan untuk beban gempa meliputi antara lain hal-hal sbb :

7 TABEL- 4 PERBANDINGAN TINGKAT RESIKO GEMPA DAN DETAIL TULANGAN Tingkatan dari resiko gempa, SPC, SDC dari beberapa model peraturan gempa Standar Peraturan Gempa BOCA 1993, 1996, 1999 SBC- 1994, 1997, 1999 ASCE NEHRP-1991, 1994 Resiko rendah Resiko sedang/medium Resiko tinggi SNI Psl SNI Psl SNI Psl ACI : Psl 1. ACI : Psl. 1.3 & 4 ACI : Psl. 1.5 SPC A, B SPC C SPC D, E SNI Wilayah Gempa 1, Wilayah Gempa 3 Wilayah Gempa 4, 5, 6 UBC-1991, 1994, 1997 Wilayah Gempa 0, 1 Wilayah Gempa Wiilayah Gempa 3, 4 ACI , IBC-000, 003, 006 ASCE 7-98, 7-0, 7-05 SDC A, B SDC C SDC D, E, F NEHRP-1997, 000, 003 NFPA-5000, 003, Dari data hasil penyelidikan tanah di lokasi bangunan di hitung nilai rata-rata dari N-SPT (standard penetration test), c u (kuat geser niralir tanah) dan atau v s (kecepatan geser tanah) pada ketebalan 30 m dari bawah muka tanah yang ada untuk menentukan klasifikasi tanah setempat (lunak, sedang atau keras). Melihat data lokasi bangunan dari peta kontur gempa maksimum rencana dapat ditentukan S s dan S 1. Hitung S DS dan S 1 mengikuti persamaan (1). Kemudian dibuat grafik hubungan antara percepatan respon spektra S am vs waktu getar alami bangunan T yang selanjutnya disebut sebagai respon spektra gempa rencana seperti terlihat pada gb (1). Sementara menunggu perubahan peta kontur gempa yang baru untuk Indonesia seperti halnya yang telah dilakukan oleh NEHRP, ASCE, IBC sebagai petunjuk jika kita memakai SNI dapat dipergunakan Tabel -1 untuk mendapatkan hubungan proportional peta gempa SNI dengan UBC- 97, sebagai contoh kota Jakarta, wilayah gempa 3 SNI 176, yang mempunyai percepatan batuan dasar 0.15 g setara dengan UBC-97, untuk zone A (gempa maksimum rencana atas dasar periode ulang 475 tahun dengan 10% kemungkinan tidak terlampaui selama 50 tahun umur bangunan).. Dari data percepatan gempa batuan dasar S DS dan S D1 sesuai lokasi bangunan dan klasifikasi penggunan bangunan KPG dari Tabel-3 kemudian dapat di tentukan KDG. Pada dasarnya klasifikasi penggunaan bangunan KPG relatip tidak berbeda dengan penggunaan faktor kepentingan bangunan I dari UBC-97 maupun SNI Sementara belum ada ketentuan baru mengenai penetapan besarnya S DS dan S D1, pemilihan mengenai KDG dapat mengacu kepada Tabel-4 yang dikutip dari ACI mengenai hubungannya dengan peta wilayah gempa sesuai UBC-97 yang harus disetarakan dengan peta wilayah gempa dari SNI menggunakan Tabel -1 Jakarta termasuk wilayah gempa 3 pada SNI 176, setara dengan zone pada UBC-97. Dari Tabel-4 selanjutnya dapat digolongkan termasuk SDC C atau KDG C dengan syarat detail tulangan menengah/medium sesuai ACI pasal 1.3 & 4 atau SNI pasal

8 3. Dari Tabel-5, disesuaikan dengan KDG yang diperoleh dari langkah sebelumnya, kemudian dapat dipilih tipe sistim struktur utama pemikul beban gempa untuk perencanaan termasuk sekaligus koefisien-koefisien gempa untuk desain dan analisis perhitungan terhadap beban gempa, yaitu faktor-faktor R (modifikasi koefisien reponns), C d (koefisien pembesaran defleksi) dan Ω o (koefisien kuat-lebih). Sementara belum ada perubahan peraturan gempa Indonesia yang baru, kita masih boleh mengacu kepada ketentuan yang tercantum dalam UBC-97 atau dapat dipakai koefisien-koefisien desain untuk gempa dalam SNI seperti R m, 0.7 R m dan f sesuai Tabel Dari hasil analisa dinamis untuk ragam getar ke-m selanjutnya dapat dengan mudah di rubah grafik hubungan respons spektra percepatan S am vs Tm menjadi grafik hubungan S am vs Sdm (respons spektra simpangan) dan dengan memperhatikan hubungan Sam, Sdm, dan Tm melalui Tm persamaan Sd S m am. Langkah berikutnya dapat dihitung gaya geser dasar hasil analisis 4 dinamis untuk ragam getar ke-m : V dm = faktor partisipasi massa (FPM) m x massa x S am R / I x g, (pada SNI 176-0, S am untuk waktu getar alami ragam ke-m, T m, dapat dibaca menggunakan grafik-grafik respons spektra dalam peraturan tersebut yang disebut faktor koefisien gempa rencana C). Simpangan pada puncak bangunan untuk ragam getar ke-m dapat dihitung, yaitu faktor modal partisipasi lantai puncak (FMPL) m x Vdm D m puncak S dm dan akhirnya dapat dibuat grafik hubungan Lm vs Dm puncak seperti terlihat dalam gb. () ; dimana FPM m dan M Lm FMPLm m dengan notasi m menunjukan ragam getar yang ke m. M m Gaya geser dasar total dari analisis dinamis diperoleh dengan memperhitungkan gaya geser dasar hasil kombinasi dari sejumlah ragam getar ke-1 sampai ragam getar ke-m sesuai persamaan (3) yaitu menggunakan metode SRSS (square root of the sum squares) atau CQC (complete quadratic combination) dalam hal waktu getar alami T m dan T m-1 relatip hampir berdekatan. Disyaratkan bahwa perhitungan kombinasi sejumlah ragam getar harus diambil sedemikian rupa sehingga faktor FPM mencapai minimum 90 %. m SRSS : V V V... V d d1 d dm

9 dalam hal redamannya konstan maka : redaman dan r j CQC : Vd V ij m m i1 i1 di 8 1 r r V 3/ ij dj 1 r 4 1 r i adalah perbandingan frekwensi alami dari ragam getar I dan j,.(3) ; dimana prosentase KENDALA PERANCANGAN STRUKTUR UNTUK BEBAN GEMPA Dengan adanya perubahan mendasar antara peraturan SNI / UBC-97 dengan peraturan yang terbaru dari ASCE 7-05 dan atau IBC-006 seperti yang telah diuraikan di atas, maka akan timbul banyak kendala dalam perancangan struktur untuk menentukan besarnya beban gempa serta memilih type pendetailan tulangan sistim struktur utama pemikul beban gempa, sehingga seringkali menimbulkan kesulitan dan keragu-raguan buat para praktisi struktur di Indonesia. Kurangnya pemahaman mengenai hal tersebut di atas bisa berdampak positip yang akan menghasilkan perancangan struktur bangunan yang sangat over-konservatip dan menjadi tidak ekonomis atau sebaliknya bisa menghasilkan struktur bangunan yang sangat berbahaya karena tidak memenuhi syarat kekuatan dan daktilitas yang memadai untuk memikul beban gempa rencana sesuai yang dimaksud dalam peraturan tersebut. Hal-hal fundamental yang memerlukan engineering judgement a.l. : 1. Memahami bahwa SNI belum dilengkapi dengan perubahan mengenai peta kontur percepatan gempa untuk menentukan besarnya S DS dan S D1.. Berkaitan dengan butir 1 di atas, perencana akan menemui kesulitan untuk membuat respons spektra, demikian juga halnya dalam menentukan KDG. 3. Hampir seluruh aspek perancangan bangunan untuk beban gempa sangat ditentukan oleh KDG. Kesulitan menentukan KDG menjadi sangat krusial karena KDG di dalam peraturan gempa yang baru ini merupakan parameter penting untuk menentukan sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang diizinkan, persyaratan khusus untuk perencanaan detailing tulangan, limitasi terhadap tinggi maksimum dan konfigurasi bangunan yang diizinkan, metode analisis perhitungan yang boleh dipakai untuk menghitung besarnya gaya gempa (perhitungan memakai gaya gempa statik ekivalen atau perlu lebih detail hasil analisis dinamis), persyaratan yang diperlukan untuk memeriksa kekuatan dan kekakuan setiap elemen struktur utama serta persyaratan mengenai sistim pengaku dan pengangkuran setiap elemen struktur sekunder. Khususnya pada beberapa jenis sistim struktur tertentu seperti misalnya sistim struktur dinding pemikul (bearing wall systems) untuk KDG D, karena prilaku strukturnya mempunyai keterbatasan daktilitas sebagaimana ditunjukan pada pengalaman kerusakan pada kejadian gempa-gempa masa lalu, peraturannya mensyaratkan

10 adanya keharusan limitasi ketinggian bangunan untuk sistim struktur tersebut. Tabel-4 memberikan informasi mengenai perbandingan kriteria penentuan perancangan sistim struktur utama pemikul beban gempa sekaligus terkait dengan besarnya koefisien-koefisen gempa untuk perhitungan analisis struktur dan limitasi ketinggian bangunan yang di ambil dari peraturan ASCE 7-05 atau IBC-006 atau UBC-97. (SNI belum mengatur secara sepesifk ketentuan mengenai limitasi tinggi bangunan untuk sistim struktur utama tertentu). 4. Faktor lain yang tidak kalah pentingnya yaitu ketentuan mengenai syarat pendetailan tulangan untuk sistim struktur utama pemikul gaya gempa. Menurut IBC-006 dan ASCE 7-05 pendetailan tulangan harus memenuhi peraturan ACI ; yang mensyaratkan bahwa pemilihan jenis sistim struktur utama pemikul gaya gempa harus dikaitkan dengan KDG. Misalnya untuk KDG-D sistim struktur rangka pemikul momen khusus SRPMK dapat dipakai secara umum dan sistim struktur dinding geser khusus SDGK dapat dipakai dengan memperhatikan batasan ketinggian bangunan. Demikian halnya untuk KDG-C sistim struktur rangka pemikul momen dan atau sistim struktur dinding geser biasa, SRPMM dan SDGB dapat dipakai sebagai sistim struktur utama pemikul gaya gempa tanpa perlunya adanya pembatasan mengenai total ketinggian bangunan. 5. Gaya geser dasar minimum untuk perhitungan struktur utama pemikul beban gempa tidak lagi ditentukan secara spesifik dalam peraturan IBC-006 maupun ASCE 7-05 seperti halnya yang diatur dalam peraturan UBC-97. Akan tetapi untuk menghindari perhitungan gaya gempa rencana yang terlalu kecil atau diperolehnya sistim struktur dengan fleksibilitas lateral berlebihan khususnya untuk struktur bangunan yang mempunyai waktu getar alami T panjang (bangunan bertingkat banyak); gaya geser dasar hasil perhitungan analisis dinamis yang menggunakan waktu getar alami T d, perlu diperiksa menggunakan gaya geser dasar hasil perhitungan analisis statis ekivalen atau analisis dinamis (memperhatikan faktor skala) menggunakan waktu getar alami untuk setiap sistim struktur tertentu yang dihitung berdasarkan rumus empiris T a, mengikuti persamaan (4) dan setelah dikalikan dengan faktor pembesaran C u dari Tabel-5 yang bergantung kepada besarnya S D1 sesuai ketentuan yang disyaratkan dalam peraturan tersebut : T C h. (4) a t x n dimana h n adalah tinggi bangunan dihitung (m) dari taraf penjepitan sampai puncak bangunan, koefisien C t dan x dapat di lihat dalam Tabel-6 yang bergantung kepada tipe struktur utama pemikul beban gempanya. SNI secara spesifik menentukan batasan maksimum waktu getar alami yang tercantum dalam Tabel-8 nya. Besarnya gaya geser dasar akibat beban gempa hasil analisis dinamis selanjutnya harus dikalikan dengan faktor skala sedemikian rupa sehingga mempunyai harga minimum yang harus lebih besar atau sama dengan 0.8 kali gaya geser dasar hasil perhitungan gaya gempa statis ekivalennya.

11 TABEL - 5 KOEFISIEN BATAS LIMIT MENGHITUNG WAKTU GETAR ALAMI S D koefisien C u TABEL - 6 KOEFISIEN EMPIRIS C t dan x TYPE SISTIM STRUKTUR STRUKTUR BETON RANGKA PEMIKUL MOMEN SISTIM STRUKTUR LAIN C t x DAFTAR PUSTAKA International Conference of Building Officials (1997), Uniform Building Code, UBC-1997 Volume ; Whittier, CA, 469 pp. David A. Fanella and Javeed A. Munshi (1998), Design of Concrete Buildings for Earthquake and Winnd Forces, According to the 1997 UBC, Portland Cement Assoiciation, Illinois, 186 pp. Gosh, S.K. (001), Impact of the Seismic Design Provisions of the International Building Code, Structurres and Codes Institute Northbrook, IL, 47 pp. Aoyama, Hiroyuki (001), Design of Modern Highrise Reinforced Concrete Structures, Imperial College Press, London., 44 pp. Badan Standardisasi Nasional, BSN (00), Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung, SNI , 85 pp. Badan Standarisasi Nasional, (00), Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI , 7 pp. Gosh, S.K. and Davie A. Fanella (003), Seismic Wind Design of Concrete Buildings, 000 IBC, ASCE 7-98, ACI , International Code Council, Inc, 517 pp. Gosh, S.K. (003), Seismic Design using Structural Dynamics, 000 IBC, International Code Council, IL, 188pp. Chen, W.F. and Scawthorn, C. (003); Earthquake Engineering Handbook, CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, 1448 pp. Bozorgnia and Bertero (004), Earthquake Engineering from Engineering Seismology to Performance Based Engineering, CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, 947 pp. Bungale S. Taranath (005), Wind and Earthquake Resistant Buildings, Structural Analysis and Design, CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, Florida, 89 pp. International Code Council (006), International Building Code, IBC-006, Country Club Hills, Illinois, 663 pp. American Society of Civil Engineers (006), Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures ASCE standard ASCE/SEI 7-05, USA, 388 pp.

12 Gosh, S.K., Susan Dowty and Dasgupta, P. (006), Analysis of Revisions to the 006 IBC Structual Provisions, International Code Council, 54 pp. American Concrete Institute (008), Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI and Commentary ACI 318R-05, Farmington Hills, Michigan, 465 pp.

13 Sistim Struktur Utama Pemikul Gaya Gempa TABEL- 5 SISTIM STRUKTUR UTAMA BETON PEMIKUL GEMPA Peraturan Faktor Kuat Lebih f,w O Faktor, Cd Pembatasan Sistim Struktur dan Tinggi Detail penulangan SNI IBC SNI IBC SNI-176 IBC-006 Bangunan sehubungan dengan KDG (m) ` =0.7 R A atau B C D E F UBC-97 ASCE-05 UBC-97 ASCE-05 ASCE-05 Sistim Dinding Pemikul a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) IBC * ok ok b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) IBC * ok ok X X X Sistim Bangunan Rangka a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) IBC ok ok (75) (75) (75) b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) IBC ok ok X X X Sistim Rangka Pemikul Momen a. Sistim Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) ACI 1.1, SNI ok ok ok ok ok b. Sistim Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) ACI 1.1, SNI ok ok X X X c. Sistim Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) ACI 1.1, SNI ok X X X X Sistim Ganda dengan SRPMK a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) IBC * ok ok ok ok ok b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) IBC * ok ok X X X Sistim Ganda dengan SRPMM a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) IBC * ok ok (X) (X) (X) b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) IBC * ok ok X X X c. Inter-aksi SRPMB dengan SDGB IBC ok X X X X & ACI 1.1, SNI Sistim Bandul Terbalik Sistim Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) ACI 1.1, SNI ok ok ok ok ok Catatan : (..) Angka dalam kurung merupakan pembatasan tinggi bangunan sesuai UBC-97 * Tidak secara spesifik di atur dalam SNI 176 ** Tidak di atur dalam SNI 176 ok Tidak ada pembatasan tinggi bangunan X Tidak diperbolehkan