BAB II TINJAUAN PUSTAKA. literatur-literatur dan pedoman perencanaan bangunan sesuai dengan kaidah

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan umum Untuk mendukung penelitian tugas akhir ini, diperlukan beberapa literatur-literatur dan pedoman perencanaan bangunan sesuai dengan kaidah perencanaan /pelaksanaan sistem struktur tahan gempa yang nanti akan didirikan, khususnya wilayah gempa sedang hingga besar. Tujuan dari perencanaan sistem struktur tahan gempa ini agar mendapatkan struktur bangunan yang mampu bertahan lebih lama dan dapat melindungi penghuninya dari resiko terjadinya gempa Eksentrisitas pusat massa terhadap pusat rotasi lantai tingkat Untuk mendesain struktur gedung, perlu ditentukan dan dihitung letak pusat massa dan pusat rotasi pada lantai tingkat agar dapat diketahui eksentrisitas dan perilaku struktur saat terjadi gempa rencana. Pusat massa lantai tingkat pada struktur bangunan adalah titik tangkap beban gempa statik ekuivalen atau gaya gempa dinamik, yang merupakan titik tangkap resultan beban mati dan beban hidup yang bekerja pada lantai itu sesuai perencanaan. Pusat rotasi lantai tingkat suatu struktur gedung adalah suatu titik pada lantai tingkat itu yang bila suatu beban horisontal bekerja padanya, lantai tingkat tersebut tidak berotasi, tetapi hanya bertranslasi, sedangkan lantai-lantai tingkat lainnya yang tidak mengalami beban horisontal semuanya berotasi dan bertranslasi. Pada gambar berikut ini dapat kita lihat mengenai gaya-gaya yang bekerja II - 1

2 pada struktur bangunan gedung vertikal yang mempunyai korelasi penambahan defleksi pada saat terjadinya gempa. (a) Defleksi akibat gaya lateral arah x (b) Defleksi akibat gaya lateral arah y (c) Defleksi akibat gaya Torsi (d) Eksentrisitas Gambar 2.1 Defleksi pada lantai akibat gempa (Sumber: Paulay 1992) Dari gambar tersebut di atas secara umum, beban-beban lateral yang bekerja di setiap lantai pada suatu bangunan bertingkat akan mengalami defleksi saja tanpa mengalami rotasi seperti terlihat pada gambar 2.1 (a) dan (b), sedangkan gambar (c) Lantai bangunan terlihat II - 2

3 berotasi karena adanya momen puntir horisontal (M t ) dan menyebabkan tambahan perpindahan sudut ( θ) pada arah x dan y. Akibat adanya eksentrisitas (e d ) (gambar 2.1 (d)) akibat beban lateral luar antara pusat massa dan pusat kekakuan, setiap elemen struktur vertikal setiap lantai tingkat akan menerima pengaruh dari timbulnya momen puntir tingkat, momen puntir inilah yang harus diperhitungkan dan dipertimbangkan dalam menganalisa desain struktur. Untuk permasalahn ini seorang desainer harus berusaha meminimalkan besarnya momen puntir (M t ), hal ini dapat diatasi dengan memberi elemen struktur yang lebih kaku agar dapat menahan gaya lateral seperti; sistem struktur rangka atau dinding untuk mengurangi jarak antara pusat kekakuan (CR) dan pusat massa (CV) Pembebanan bangunan pada gedung (SNI-1727:2013) Peraturan ini memuat ketentuan pembebanan minumum untuk perancangan bangunan gedung dan struktur lain. Beban dan kombinasi pembebanan dapat ditinjau sebagai berikut : A. Beban mati (DL) Beban mati adalah berat seluruh bahan konstruksi bangunan gedung yang terpasang terdiri dari berat sendiri struktur yaitu pelat, balok, dan kolom beton. B. Beban hidup (LLr) Beban hidup adalah beban yang diakibatkan beban mati dan beban hidup yang bekerja pada struktur sesuai dengan fungsi bangunan II - 3

4 baik dilakukan oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau struktur lain yang tidak termasuk beban konstruksi dan lingkungan. C. Beban gempa (E) Beban gempa adalah beban luar dari struktur yang diakibatkan terjadinya pergeseran lempeng bumi atau gempa bumi, Kriteria beban gempa dijelaskan pada sub bab perencanaan gempa pada struktur gedung (SNI 1726:2012). D. Kombinasi pembebanan Bangunan gedung dan komponen struktur harus dirancang sedemikian menggunakan syarat dan ketentuan SNI-1726:2012, sehingga kekuatan desain tersebut sama atau melebihi pengaruh efek dari beban-beban terfaktor : Pengaruh beban gempa horisontal pasal Pengaruh beban gempa vertikal pasal Pengaruh beban gempa faktor kuat lebih pasal Kombinasi terfaktor pada beban gempa yang dipakai dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut : 1 1,4DL 2 1,2DL +1,6 LL 3 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL + Ex + 0,3 Ey 4 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL + Ex 0,3 Ey 5 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL Ex + 0,3 Ey 6 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL Ex 0,3 Ey 7 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL + Ey + 0,3 Ex 8 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL + Ey 0,3 Ex 9 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL Ey + 0,3 Ex II - 4

5 10 (1,2 + 0,2 SDS)DL + LL Ey 0,3 Ex 11 (0,9 0,2 SDS)DL + Ex + 0,3 Ey 12 (0,9 0,2 SDS)DL + Ex 0,3 Ey 13 (0,9 0,2 SDS)DL Ex + 0,3 Ey 14 (0,9 0,2 SDS)DL Ex 0,3 Ey 15 (0,9 0,2 SDS)DL + Ey + 0,3 Ex 16 (0,9 0,2 SDS)DL + Ey 0,3 Ex 17 (0,9 0,2 SDS)DL Ey + 0,3 Ex 18 (0,9 0,2 SDS)DL Ey 0,3 Ex Keterangan : DL = Pengaruh Beban Mati LL = Pengaruh Beban Hidup Ex = Pengaruh Beban Gempa Arah x Ey = Pengaruh Beban Gempa Arah y Sds = Parameter percepatan spektrum respons desain pada periode pendek = Faktor Redundansi Perencanaan elemen-elemen struktur bangunan (SNI-2847:2013) A. Balok Prarencana pada balok di dalam SNI-2847:2013 pasal menyatakan bahwa komponen struktur beton bertulang yang mengalami lentur harus di rencanakan agar mempunyai kekakuan yang cukup untuk membatasi defleksi atau deformasi apapun yang dapat memperlemah kekuatan ataupun mengurangi kemampuan layan struktur pada beban kerja. Komponen struktur Balok atau pelat rusuk satu arah Tabel 2.1 tebal minimum balok non prategang Tebal minimum, h Tertumpu Satu ujung Kedua ujung sederhana menerus menerus Kantilever l/16 l/18.5 l/21 l/8 II - 5

6 Catatan : l = Panjang bentang (mm) f y = Selain 420 Mpa, maka harus dikalikan dengan (0,4 + fy/700) Bab II Tinjauan Pustaka Untuk menentukan ukuran awal tinggi balok (hmin) dan lebar balok (bmin) dapat dihitung menggunakan rumus dibawah ini : h min balok = l x (0,4 + f y )...(2.1) b min balok = 1 2 x h sampai 2 B. Pelat 3 x h... (2.2) Pelat dapat direncanakan dan dimodelkan sebagai pelat satu arah dan dua arah. Persyaratan tebal minimum pelat satu arah menurut SNI- 2847:2013 pasal 9.5 dapat dilihat pada tabel berikut ini : ` Komponen struktur Pelat masif satu arah Tabel 2.2 tebal minimum pelat satu arah Tertumpu sederhana Tebal minimum, h Satu ujung menerus Kedua ujung menerus Kantilever l/20 l/24 l/28 l/10 Pasal SNI-2847:2013 diketahui bahwa syarat untuk menentukan tebal pelat dengan balok yang membentang di antara tumpuan pada semua sisinya, tebal minimumnya, h, harus memenuhi ketentuan sebagai berikut : Untuk 0,2 < α fm 2,0 tidak boleh kurang dari : h = l n(0,8 fy 1400 ) 36+5β(α fm 0,2)... (2.3) Untuk α fm 2,0 ketebalan pelat minmum tidak boleh kurang dari : h = l n(0,8 fy 1400 )...(2.4) 36+9β II - 6

7 Keterangan : l n = Panjang bentang bersih f y = Tegangan leleh baja h = Tebal pelat α fm = Koefisien jepit pelat β = Koefisien keamanan C. Kolom Kolom harus direncanakan untuk memikul beban aksial terfaktor yang bekerja pada semua lantai atau atap dan momen maksimum yang berasal dari beban terfaktor pada satu bentang terdekat dari lantai atau atap yang ditinjau. Untuk perkiraan awal desain dimensi kolom dapat digunakan rumus sebagai berikut : A P u 0,3 f...(2.5) c P u = 1,2 DL + 1,6 LL (kn)... (2.6) Dimensi kolom yang dibutuhkan = A (mm)... (2.7) Keterangan : A g = Luas penampang kolom yang diperlukan P u = Gaya aksial konsentrik terfaktor pada kolom f c = Mutu beton Analisa Gempa Rencana Dalam perancangan struktur gedung tahan gempa harus ditentukan pengaruh gempa rencana dengan meninjau syarat perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung. Gempa rencana yang ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar 2 persen II - 7

8 A. Kategori Resiko dan Faktor Keutamaan Gempa Bab II Tinjauan Pustaka Tabel 2.3 Kategori resiko bangunan gedung dan non gedung Jenis Pemanfaatan Gedung dan non gedung yang memiliki resiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk, antara lain : - Fasilitas pertanian, perkebunan, perternakan, dan perikanan - Fasilitas sementara - Gudang Penyimpanan - Rumah jaga dan struktur kecil lainnya Semua gedung dan struktur lain kecuali yang termasuk dalam kategori resiko I, II, IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : - Perumahan - Rumah toko dan rumah kantor - Pasar - Gedung perkantoran - Gedung apartemen/ rumah susun - Pusat perbelanjaan/ mall - Bangunan Industri - Fasilitas manufaktur - Pabrik Gedung dan non gedung yang memiliki resiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : - Bioskop - Gedung pertemuan - Stadion - Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat - Fasilitas penitipan anak - Penjara - Bangunan untuk orang jompo Gedung dan non gedung, tidak termasuk kedalam kategori resiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : - Pusat pembangkit listrik biasa - Fasilitas penanganan air - Fasilitas pengangan limbah - Pusat telekomunikasi Kategori Resiko I II III II - 8

9 Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori resiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, pnyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak dimana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran. Bab II Tinjauan Pustaka Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk : - Bangunan-bangunan monumental - Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan - Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat - Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta garasi kendaraan darurat - Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badan, dan tempat perlindungan darurat lainnya. - Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat. - Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat. - Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tanki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat. IV Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori resiko IV (Sumber: SNI-1726:2012) II - 9

10 Tabel 2.4 Faktor keutamaan gempa Bab II Tinjauan Pustaka Kategori resiko Faktor keutamaan gempa, Ie I atau II 1,0 III 1,25 IV 1,50 (Sumber: SNI-1726:2012) B. Parameter percepatan terpetakan Parameter Ss (percepatan batuan dasar pada periode pendek) sedangkan S1 (percepatan batuan dasar pada periode 1 detik) harus ditetapkan masing-masing dari respons spektral percepatan 0,2 detik dan 1 detik dalam peta gerak tanah seismik pada pasal 14 (SNI 1726:2012) dengan kemungkinan 2 persen terlampaui dalam 50 tahun (MCER, 2 persen dalam 50 tahun), dan dinyatakan dalam bilangan desimal terhadap percepatan gravitasi. Bila S1 0,04 g dan Ss 0,15 g, maka struktur bangunan boleh dimasukkan kedalam katagori desain seismik S, dan cukup memenuhi persyaratan dalam pasal 6.6.(SNI 1726:2012) Gambar 2.2 Peta Gempa Maksimum untuk Parameter SS (Sumber : SNI 1726:2012) II - 10

11 Gambar 2.3 Peta Gempa Maksimum untuk Parameter S1 C. Klasifikasi kelas situs (Sumber : SNI 1726:2012) Penetapan kelas situs untuk menentukan beban gempa harus berdasarkan hasil penyelidikan tanah di lapangan. Tabel 2.5 Klasifikasi situs Kelas situs Vs (m/detik) N atau Nch Su (kpa) SA (batuan keras) SB (batuan) SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak) SD (tanah sedang) SE (tanah lunak) SF (tanah khusus, yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan > 1500 N/A N/A 750 sampai 1500 N/A N/A 350 sampai 750 > sampai sampai sampai 100 < 175 < 15 < 50 Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karakteristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas, PI > 20, 2. Kadar air, w 40 %, 3. Kuat geser niralir Su < 25 kpa Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah salah satu atau lebih dari karakteristik berikut : - Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah tersementasi lemah II - 11

12 analisis respons spesifik-situs yang mengikuti ) CATATAN : N/A = tidak dapat dipakai Bab II Tinjauan Pustaka - Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m) - Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 m dengan indeks Plasitisitas PI > 75) Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H> 35 m dengan Su < 50 kpa (Sumber : SNI 1726:2012) D. Koefisien kelas situs Untuk penentuan respon 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 : Fa = amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode pendek Fv = amplifikasi getaran terkait percepatan yang mewakili getaran periode 1 detik Kelas situs Tabel 2.6 Koefisien situs Fa Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada periode pendek, T = 0,2 detik, Ss Ss 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss 1,25 SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 SC 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0 SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0 SE 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 SF CATATAN : (a) Untuk nilai-nilai antara S s dapat dilakukan interpolai linier (b) SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situsspesifik, lihat pasal (SNI 1726:2012) SS b II - 12

13 Kelas situs Tabel 2.7 Koefisien situs FV Parameter respons spektral percepatan gempa (MCER) terpetakan pada periode 1 detik, S1 S1 0,1 S1 = 0,2 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1 0,5 SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 SC 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 SD 2,4 2 1,8 1,6 1,5 SE 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4 SF CATATAN : (a) Untuk nilai-nilai antara S 1 dapat dilakukan interpolai linier (b) SS = Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons situs-spesifik, lihat pasal (SNI 1726:2012) E. Spektrum respons desain SS b Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek, SDS dan pada periode 1 detik, SD1, dan ditentukan oleh rumus berikut ini: SDS = 2 3 SMS... (2.8) SD1 = 2 3 SM1... (2.9) Bila spektrum respons desain diperlukan oleh tata cara ini dan prosedur gerak tanah dari spesifik-situs tidak digunakan, maka grafik respon spektral desain ditentukan berdasarkan ketentuan di bawah ini : 1. Untuk periode yang lebih kecil dari T0, spektrum respon percepatan desain Sa, harus diambil dari persamaan : S a = S DS (0,4 + 0,6 T )... (2.10) T 0 II - 13

14 2. Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil dari atau sama dengan TS, spektrum respons percepatan desain, Sa = SDS 3. Untuk periode lebih besar dari Ts, spektrum respon percepatan desain, Sa, diambil berdasrkan persamaan : S a = S D1... (2.11) T Keterangan : S DS S D1 T = Parameter respons spektral percepatan desain pada periode pendek = Parameter respons spektral percepatan desain pada periode 1 detik = Periode getar fundamental struktur Gambar 2.4 Grafik respons spektrum (Sumber : SNI-1726:2012) F. Katagori desain seismik Prosedur analisis struktur yang boleh digunakan harus sesuai dengan tipe yang diijinkan pada (SNI-1726:2012) berdasarkan kategori desain seismik struktur dan karakteristik struktur. II - 14

15 Tabel 2.8 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode pendek Nilai S DS Kategori resiko I atau II atau III IV S DS < 0,167 A A 0,167 S DS < 0,33 B C 0,33 S DS < 0,50 C D 0,50 S DS D D (Sumber: SNI-1726:2012) Tabel 2.9 Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada periode 1 detik Nilai S D1 Kategori rsiko I atau II atau III S D1 < 0,167 A A 0,167 S D1 < 0,133 B C 0,133 S D1 < 0,20 C D 0,20 S D1 D D (Sumber: SNI-1726:2012) Tabel 2.10 Prosedur analisis yang boleh digunakan IV Kategori desain seiemik Karakteristik Struktur Analisis gaya lateral ekivalen pasal 7.8 Analisis spektrum respon ragam pasal 7.9 Prosedur riwayat respon seismik pasal 11 B, C D, E, F Bangunan dengan kategori resiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan I I I ketinggian tidak melebihi 3 lantai Bangunan lainnya dengan kategori resiko I atau II, dengan ketinggian I I I tidak melebihi 2 tingkat Semua struktur lainnya. I I I Bangunan dengan kategori resiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan I I I II - 15

16 ketinggian tidak melebihi 3 tingkat Bangunan lainnya dengan kategori resiko I dan II dengan ketinggian tidak I I I melebihi 2 tingkat. Struktur beraturan dengan T<3,5Ts dan semua struktur dari konstruksi rangka ringan I I I Struktur tidak beraturan dengan T<3,5Ts dan mempunyai hanya ketidakberaturan horisotal tipe 2, 3, 4, atau 5 dari tabel 10 atau I I I ketidakberaturan vertikal tipe4, 5a,atau 5b dari tabel 11 Semua struktur lainnya TI I I CATATAN: I = Diijinkan, TI = Tidak diijinkan (Sumber : SNI 1726:2012) G. Sistem struktur Pada penelitian tugas akhir ini, sistem struktur penahan gempa yang digunakan adalah sistem rangka beton bertulang pemikul momen khusus, untuk sistem struktur tersebut, nilai R, Cd, dan Ώ0 telah ditentukan pada SNI-1726:2012 pasal tabel 9. Parameter yang ditentukan adalah : R Ώ0 Cd = Koefisien modifikasi respons = Faktor kuat - lebih system = Faktor pembesaran defleksi Sistem penahan Gaya seismik C. sistem rangka pemikul momen Tabel 2.11 Sistem Penahan Gaya Gempa Koefisien modifikasi respons, R a Faktor kuat lebih sistem, Ω 0 g Faktor pembesa ran defleksi, C d b Batasan sistem struktur dan batasan tinggi struktur, h n (m) c Kategori desain seismik B C D d E d F e 1. Rangka baja pemikul momen khusus 8 3 5½ TB TB TB TB TB 2. Rangka batang baja pemikul momen khusus 7 3 5½ TB TB TI 3. Rangka baja pemikul momen menengah 4½ 3 4 TB TB 10 hi TI h TI I II - 16

17 4. Rangka baja pemikul momen biasa 3½ 3 3 TB TB TI h TI h TI I 5. Rangka beton bertulang pemikul momen khusus 8 3 5½ TB TB TB TB TB 6. Rangka beton bertulang pemikul momen menengah 5 3 4½ TB TB TI TI TI 7. Rangka beton bertulang pemikul momen biasa 3 3 2½ TB TI TI TI TI 8. Rangka baja dan beton komposit pemikul momen khusus 9. Rangka baja dan beton pemikul momen menengah 10. Rangka baja dan beton komposit terkekang parsial pemikul momen 11. Rangka baja dan beton komposit pemikul momen biasa 12. Rangka baja canal dingin pemikul momen khusus dengan pembautan 8 3 5½ TB TB TB TB TB 5 3 4½ TB TB TI TI TI 6 3 5½ TI TI 3 3 2½ TB TI TI TI TI 3½ 3 0 3½ (Sumber : SNI 1726:2012) H. Klasifikasi struktur bangunan ketidakberaturan Pada penelitian ini di gunakan Ketidakberaturan horisontal Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe ketidakberaturan dan harus dianggap sebagai ketidakberaturan struktur horisontal dan di rancang mengikuti kategori desain seismik yang memenuhi persyaratan. 1a. Tabel 2.12 Ketidakberaturan horisontal Tipe dan penjelasan ketidakberaturan Ketidakberaturan torsi di definisikan ada jika simpangan antar lantai tingkat maksimum, torsi yang dihitung termasuk tak terduga, di sebuah ujung struktur melintang terhadap sumbu lebih dari 1,2 kali simpangan antar lantai tingkat rata-rata di kedua ujung struktur. Persyaratan ketidakberaturan torsi dalam pasal-pasal Pasal referensi Tabel Penerapan kategori desain seismik D, E, dan F B, C, D, E, dan F C,D,E, dan F C,D,E, dan F D, E, dan F B, C, D, E, dan F II - 17

18 1b referensi berlaku hanya untuk struktur di mana diafragmanya kaku atau setengah kaku. Ketidakberaturan torsi berlebihan didefinisikan ada jika simpangan antar lantai tingkat maksimum, torsi yang dihitung termasuk tak terduga, disebuah ujung struktur melintang terhadap sumbu lebih dari 1,4 kali simpangan antar lantai tingkat rata-rata di kedua ujung struktur. Persyaratan ketidakberaturan torsi berlebihan dalam pasalpasal referensi berlaku hanya untuk struktur dimana diafragmanya kaku atau setengah kaku. Ketidakberaturan sudut dalam Didefinisikan ada jika kedua proyeksi denah struktur dari sudut dalam lebih besar dari 15persen dimensi denah struktur dalam arah yang ditentukan Ketidakberaturan diskontinuitas diafragma didefinisikan ada jika terdapat diafragma dengan diskontinuitas atau variasi kekakuan mendadak, termasuk yang mempunyai daerah terpotong atau terbuka lebih besardari 50 persen daerah diafragma bruto yang melingkupinya, atau perubahan kekakuan diafragma efektif lebih dari 50 persen dari suatu tingkat ke tingkat selanjutnya. Ketidakberaturan pergeseran melintang terhadap bidang Didefinisikan ada jika terdapat diskontinuitas dalam lintasan tahanan gaya lateral, seperti pergeseran melintang terhadap bidang elemen vertikal Tabel Tabel Tabel Tabel E dan F D B, C, dan D C dan D C dan D D B, C, dan D D, E dan F D, E dan F D, E dan F D, E dan F B, C, D, E, dan F D,E, dan F B, C, D, E, dan F D, E, dan F B, C, D, E, dan F II - 18

19 5. Ketidakberaturan sistem nonparalel Didefinisikan ada jika elemen penahan gaya lateral vertikal tidak paralel atau simetris terhadap sumbu-sumbu ortogonal utama sistem penahan gaya gempa Tabel C, D, E, dan F B, C, D, E, dan F D,E, dan F B, C, D, E, dan F (Sumber : SNI 1726:2012) Analisa struktur A. Beban gempa minimum Untuk persyaratan gempa minimum, nilai koefisien respons seismik Cs tidak boleh kurang dari Cs = 0,044 x SDS x Ie 0,01 Sebagai tambahan, untuk struktur yang berlokasi di daerah dimana S1 sama dengan atau lebih besar dari 0,6 g, maka Cs harus tidak kurang dari: C S = 0,5 S 1 ( R... (2.12) ) Ie Keterangan : S DS = Parameter respons spektral percepatan desain pada periode pendek I e R = Faktor keutaman gempa = Faktor reduksi gempa, yaitu rasio antara beban gempa maximum akibat pengaruh gempa rencana pada struktur gedung elastik penuh dan beban gmpa nominal akibat pengaruh gempa rencana pada struktur gedung daktail. B. Gaya geser akibat gempa Gaya geser dasar (V) dipakai sebagai gaya gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan dan evaluasi struktur bangunan. Dan selanjutnya gaya geser (V) tersebut akan didistribusikan ke tiaptiap tingkat lantai sebesar Fi (gaya horisontal tingkat) II - 19

20 Gaya dasar sismik (V), dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut : V = C s W... (2.13) Dimana: C s = Koefisien respons seimik yang ditentukan sesuai dengan ; W = Berat seismik efektif menurut pasal 7.72 Berat seismik efektif struktur, (W), harus menyertakan seluruh beban mati dan beban lainnya yang terdaftar dibawah ini : 1. Dalam daerah yang digunakan untuk penyimpanan : minimum sebesar 25 persen beban hidup lantai (beban hidup lantai di garasi publik dan struktur parkiran terbuka, serta beban penyimpanan yang tidak mlebihi 5 persen dari beerat seismik efektif pada suatu lantai, tidak perlu disertakan) 2. Jika ketentuan untuk partisi disyaratkan dalam desain beban lantai : diambil sebagai yang terbesar diantara berat partisi aktual atau berat daerah lantai minimum sebesar 0,48 kn/m 2 3. Berat operasional total dari perlatan yang permanen 4. Berat lansekap dan beban lainnya pada taman atap dan luasan sejenis lainnya. C. Distribusi gaya gempa a) Distribusi vertikal gaya gempa Distribusi gaya gempa lateral (Fx) yang timbul di tiap lantai ditentukan pada SNI-1726:2012 pasal 7.8.3, dengan persamaan : Fx = C VX x V... (2.14) II - 20

21 dan C VX = W k ih i n k i=1 W i h i... (2.15) Dimana : C VX = Faktor distribusi vertikal V = gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur Wi = Bagian berat efektif total struktur yang dikenakan pada tingkat i h i dan h x = Tinggi dari dasar sampai tingkat i k = eksponen yang terkait dengan periode struktur (T) sebagai berikut : T 0.5 detik k = 1 T 2.5 detik k = T 2.5 nilai k harus sebesar 2 atau interpolasi linier antara 1 dan 2 b) Distribusi Horisontal gaya gempa Geser tingkat desain gempa di semua tingkat (F X ) dalam (kn) harus ditentukan dari persamaan berikut : V x = n i=x F i... (2.16) Keterangan : F i = bagian dari geser dasar seismik (V) yang timbul di tingkat i, dinyatakan dalam kilo newton (kn) Geser tingkat desain gempa (V x ) dalam (kn) harus didistribusikan pada berbagai elemen vertikal sistem penaahan gaya gempa di tingkat yang ditinjau berdasarkan pada kekakuan relatif elemen penahan vertikal dan diafragma. II - 21

22 D. Kombinasi dan pengaruh beban gempa (E) Berdasarkan (SNI-1726:2012) pasal 7.4 ditentukan bahwa beban gempa (E) terdiri dari beban gempa horizontal (Eh) dan beban gempa vertikal (Ev) dengan demikian dapat dinyatakan dengan rumus : E = E h ± E v... (2.17) Dimana : E h = ρ x Q E... (2.18) E v = 0.20 x S DS x D... (2.19) Keterangan : E = Pengaruh beban gempa E h E v Q E = Pengaruh beban gempa horisontal = Pengaruh beban gempa vertikal = Faktor redundansi = Pengaruh gaya gempa horizontal dari V atau Fp S DS = Parameter kecepatan spektrum respons desain pada periode pendek D = Pengaruh beban mati Pengeculian menurut SNI-1726:2012 pasal , pengaruh beban gempa vertikal (Ev) diijinkan untuk sama dengan nol jika nilai SDS E. Pembatasan waktu getar alami fundamental Periode fundamental struktur (T), dibatasi oleh koefisien untuk batasan atas pada periode yang di hitung (Cu) dan periode fundamental pendekatan (Ta) (SNI-1726:2012 pasal 7.8.2). Nilai Ta ditentukan dengan persamaan : T a = C t x h n x... (2.20) Keterangan : h a = Ketinggian struktur dalam meter C t dan x = ditentukan dari tabel II - 22

23 Sedangkan nilai Cu diperoleh pada tabel di bawah ini : Bab II Tinjauan Pustaka Tabel 2.13 Koefisien untuk batas atas pada periode yang dihitung Parameter percepatan respons spektral desain pada 1 detik, SD1 Koefisien Cu 0,4 1,4 0,3 1,4 0,2 1,5 0,15 1,6 0,1 1,7 (Sumber: SNI 1726:2012) Tabel 2.14 Nilai parameter periode pendekatan Ct dan x Tipe struktur Ct x Sistem rangka pemikul momen di mana rangka memikul 100 persen gaya gempa yang disyaratkan dan tidak dilingkupi atau dihubungkan degan komponen yang lebih kaku dan akan mencegah rangka dari defleksi jika dikenai gaya gempa Rangka baja pemikul momen 0,0724 a 0,8 Rangka beton pemikul momen 0,0466 a 0,9 Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731 a 0,75 Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk 0,0731 a 0,75 Semua sistem struktur lainnya 0,0488 a 0,75 (Sumber : SNI 1726:2012) II - 23

24 F. Faktor redudansi Faktor redudansi ( ) harus dikenakan pada sistem penahan gaya gempa dalam masing-masing kedua arah ortogonal untuk semua struktur. Faktor redudansi untuk kategori desain seismik D sampai F diambil = 1,3 (SNI-1726:2012, pasal ) G. Analisis dinamik berdasarkan grafik spektrum respons gempa Analisa harus dilakukan untuk menentukan ragam getar alami untuk stuktur. Analisa harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90 persen dari massa aktual dalam masing-masing arah horisontal ortogonal dari respons yang ditinjau oleh model. Penjumlahan respons ragam yang di sebut pada SNI-1726:2012 pasal untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu getar alami berdekatan harus dilakukan dengan metode yang dikenal dengan kombinasi kuadratik lengkap (complete Quadratic combination atau CQC). Waktu getar alami harus dianggap berdekatan, apabila selisih nilainya kurang dari 15%. Untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu getar alami yang berjauhan, penjumlahan respons ragam tersebut dapat dilakukan dengan metode yang dikenal dengan akar jumlah kuadrat (square root of the sum of squares atau SRSS. II - 24

25 Gambar 2.5 Penentuan simpangan antar lantai (Sumber : SNI-1726:2012) Menurut persyaratan pada pasal (SNI-1726:2012) menyatakan bahwa gaya geser tingkat nominal akibat pengaruh gempa rencana sepanjang tinggi struktur gedung hasil analisis ragam spektrum respons dalam suatu arah tertentu, harus dikalikan nilainya dengan suatu faktor skala : Faktor skala = 0,85 V 1 V t 1... (2.21) Dimana : V 1 = gaya geser dasar nominal sebagai respons dinamik ragam yang pertama V t = gaya geser dasar nominal yang didapat dari hasil analisis ragam spektrum respons. H. Batasan Simpangan Antar Lantai Tingkat Simpangan antar lantai tingkat desain ( ) seperti yang terdapat pada peraturan SNI-1726:2012, tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat ijin ( ) untuk semua tingkat, seperti didapatkan dari tabel berikut ini : II - 25

26 Tabel 2.15 Simpangan Antar Lantai Ijin Struktur Struktur, selain dari struktur dinding geser batu bata, 4 tingkat atau kurang dengan dinding interior, partisi, langit-langit dan sistem dinding eksterior yang telah didesain untuk mengakomodasi simpangan antar lantai tingkat Struktur dinding geser kantilever batu bata Struktur dinding bata lainnya Semua struktur lainnya (Sumber : SNI 1726:2012) Bab II Tinjauan Pustaka Kategori resiko I atau II III IV c 0,025h SX 0,020h SX 0,015h SX 0,010h SX 0,010h SX 0,010h SX 0,070h SX 0,070h SX 0,070h SX 0,020h SX 0,015h SX 0,010h SX Defleksi pusat massa di tingkat ( x) mm harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut : x = C d xe I e... (2.22) Keterangan : h sx = tinggi tingkat dibawah tingkat x I. Arah pembebanan gempa rencana Dalam pembebanan gempa, arah utama pengaruh gempa rencana ditentukan sedemikian rupa, sehingga memberi pengaruh terbesar terhadap unsur-unsur subsistem dan sistem struktur gedung secara keseluruhan. Untuk mensimulasi arah pengaruh gempa rencana yang sembarang terhadap struktur gedung, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama yang sudah ditentukan, harus ndianggap effektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama pembebanan tadi, tetapi dengan effektifitas hanya 30%. II - 26

27 2.2. Kerangka Berfikir ketidakberaturan horisontal akan mengalami efek torsi akibat gaya-gaya yang bekerja (akibat gempa) hingga menimbulkan eksentrisitas antara pusat massa dan pusat kekakuan yang akan mengakibatkan pembesaran gaya-gaya dalam pada elemen struktur terutama pada kolom. Untuk itu diperlukan upaya meminimalisir efek eksentrisitas pada bangunan dengan mengkonfigurasi kolom pada bangunan tertentu hingga menghasilkan kinerja struktur yang lebih baik. II - 27