4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Angin

Angin adalah udara yang bergerak yang diakibatkan oleh rotasi bumi dan

juga karena adanya perbedaan tekanan udara di sekitarnya. Angin bergerak dari

tempat bertekanan udara tinggi ke bertekanan udara rendah. Apabila dipanaskan,

udara memuai. Udara yang telah memuai menjadi lebih ringan sehingga naik.

Apabila hal ini terjadi, tekanan udara turun kerena udaranya berkurang. Udara

dingin di sekitarnya mengalir ke tempat yang bertekanan rendah tadi. Udara

menyusut menjadi lebih berat dan turun ke tanah. Di atas tanah udara menjadi

panas lagi dan naik kembali. Aliran naiknya udara panas dan turunnya udara

dingin ini dinamanakan konveksi.

2.1.1 Proses Terjadinya Angin

Angin terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara atau perbedaan suhu

udara pada suatu daerah atau wilayah. Hal ini berkaitan dengan besarnya energi

panas matahari yang di terima oleh permukaan bumi. Pada suatu wilayah, daerah

yang menerima energi panas matahari lebih besar akan mempunyai suhu udara

yang lebih panas dan tekanan udara yang cenderung lebih rendah. Sehingga akan

terjadi perbedaan suhu dan tekanan udara antara daerah yang menerima energi

panas lebih besar dengan daerah lain yang lebih sedikit menerima energi panas,

akibatnya akan terjadi aliran udara pada wilayah tersebut.

2.1.2 Kecepatan Angin

Kecepatan angin ditentukan oleh perbedaan tekanan udara antara tempat

asal dan tujuan angin dan resistensi medan yang dilaluinya.

2.2 Beban Angin Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 1727:2013)

Bangunan dan struktur lainnya, termasuk semua komponen, harus

dirancang dan dibangun untuk menahan beban angin. Parameter ketentuan-

ketentuan untuk menetapkan angin dasar ini digunakan dengan ketentuan-

ketentuan lain yang terkandung dalam standar ini.

Beban angin desain untuk struktur bangunan dan lainnya, termasuk

SPBAU dan komponen, harus ditentukan dengan menggunakan salah satu

5

prosedur sebagai spesifik di bagian ini. Sebuah garis besar proses keseluruhan

untuk penentuan beban angin, termasuk bagian referensi.

Sistem Penahan Beban Angin Utama (SPBAU)

Beban angin untuk SPBAU ditetapkan menggunakan salah satu dari

prosedur berikut:

(i) Prosedur Pengarah untuk semua bangunan;

(ii) Prosedur Amplop untuk bangunan bertingkat;

(iii) Prosedur Pengarah untuk bangunan perlengkapannya (struktur atap

dan peralatan atap) dan struktur lainnya (seperti dinding berdiri bebas

padat dan solid, cerobong asap, dan menara terikat);

(iv) Prosedur Terowongan Angin untuk semua bangunan dan semua

struktur lain.

Komponen dan Klading

Beban angin pada komponen dan klading pada semua bangunan dan

struktur lainnya harus dirancang dengan menggunakan salah satu prosedur

berikut:

(1) Prosedur Analitis;

(2) Prosedur Terowongan angin.

2.2.1 Kecepatan Angin Dasar

Kecepatan angin dasar (V), yang digunakan dalam menentukan beban

angin desain di bangunan gedung dan struktur lain harus ditentukan dari Instansi

yang berwenang, sesuai dengan kategori risiko bangunan gedung dan struktur.

Angin harus diasumsikan datang dari segala arah horizontal.Kecepatan angin

dasar harus diperbesar jika catatan atau pengalaman menunjukkan bahwa

kecepatan angin lebih tinggi daripada yang ditentukan.

2.2.2 Perkiraan Kecepatan Angin Dasar dari Data Iklim Daerah

Di daerah rawan badai, data iklim daerahhanya dapat digunakan sebagai

pengganti dari kecepatan angin dasar yang diberikan bila

(1) prosedur analisis statistik nilai ekstrem teruji digunakan dalam

mengurangi data

6

(2) panjang rekaman, kesalahan pengambilan contoh,waktu rata-rata,

tinggi anemometer, kualitas data, dan eksposur dataran dari anemometer

telah diperhitungkan.

Diperbolehkan mereduksi kecepatan angin dasar apabila diperlukan.

Dalam wilayah rawan-badai, kecepatan angin yang berasal dari teknik simulasi

hanya dapat digunakan sebagai pengganti dari kecepatan angin dasar bila prosedur

analisis statistik nilai ekstrem dan prosedur simulasi teruji digunakan.

Di luar daerah wilayah rawan-badai, bila kecepatan angin dasar diperkirakan dari

data iklim regional, kecepatan angin dasar tidak boleh kurang dari kecepatan

angin yang terkait dengan interval ulang rata-rata yang disyaratkan, dan estimasi

harus disesuaikan untuk kesetaraan dengan kecepatan tiupan angin 3-detik pada

33ft (10 m) di atas tanah padaEksposur C.Analisis data harus dilakukan dalam

kasus ini.

2.2.3 Arah Angin

Faktor Arah Angin (Kd), didapatkan dari Tabel 2.1. Faktor ini hanya akan

dimasukkan dalam menentukan beban angin ketika kombinasi beban yang

ditentukan digunakan untuk desain. Pengaruh arah angin dalam menentukan

beban angin harus didasarkan pada analisis untuk kecepatan angin.

Tabel 2.1 Faktor Arah Angin (Kd)

(Sumber : SNI 1727:2013)

7

2.2.4 Eksposur

Untuk setiap arah angin yang diperhitungkan, eksposur lawan angin

didasarkan pada kekasaran permukaan tanah yang ditentukan dari topografi alam,

vegetasi, dan fasilitas dibangun.

Arah dan Sektor Angin

Untuk setiap arah angin yang dipilih di mana beban angin akan ditentukan,

eksposur dari bangunan gedung atau struktur harus ditentukan untuk dua sektor

lawan angin yang diperluas 45º setiap sisi arah angin yang dipilih. Eksposur

dalam dua sektor ini harus, dan eksposur yang penggunaannya akan menghasilkan

beban angin tertinggi harus digunakan untuk mewakili angin dari arah tersebut.

Kategori Kekasaran Permukaan

Kekasaran permukaan tanah dalam setiap sektor 45° harus ditentukan

untuk suatu jarak lawan angin dari situs sebagaimana ditentukan dari kategori

yang didefinisikan dalam teks berikut, untuk tujuan menetapkan suatu kategori.

Kekasaran Permukaan B : Daerah perkotaan dan pinggiran kota, daerah berhutan,

atau daerah lain dengan penghalang berjarak dekat yang banyak memiliki ukuran

dari tempat tinggal keluarga – tunggal atau lebih besar.

Kekasaran Permukaan C : Dataran terbuka dengan penghalang tersebar yang

memiliki tinggi umumnya kurang dari30 ft (9,1m). Kategori ini mencakup daerah

terbuka datar dan padang rumput.

Kekasaran Permukaan D : Area datar, area tidak terhalang dan permukaan air.

Kategori ini berisi lumpur halus, padang garam, dan es tak terputus.

Kategori Eksposur

Eksposur B : Untuk bangunan gedung dengan tinggi atap rata-rata kurang

dari atau sama dengan 30 ft (9,1 m), Eksposur B berlaku bilamana kekasaran

permukaan tanah, sebagaimana ditentukan oleh Kekasaran Permukaan B, berlaku

diarah lawan angin untuk jarak yang lebih besar dari 1.500 ft (457 m). Untuk

bangunan dengan tinggi atap rata-rata lebih besar dari 30 ft(9,1 m), Eksposur B

berlaku bilamana Kekasaran Permukaan B berada dalam arah lawan angin untuk

jarak lebih besar dari 2.600 ft (792 m) atau 20 kali tinggi bangunan, pilih yang

terbesar.

8

Eksposur C : Eksposur C berlaku untuk semua kasus di mana Eksposur B

atau D tidak berlaku.

Eksposur D : Eksposur D berlaku bilamana kekasaran permukaan tanah,

sebagaimana ditentukan oleh Kekasaran Permukaan D,berlaku diarah lawan angin

untuk jarak yang lebih besar dari 5.000 ft (1.524 m) atau 20 kali tinggi bangunan,

pilih yang terbesar. Eksposur D juga berlaku bilamana kekasaran permukaan

tanah segera lawan angin dari situs B atau C, dan situs yang berada dalam jarak

600 ft (183 m) atau 20 kali tinggi bangunan, mana yang terbesar, dari kondisi

Eksposur D sebagaimana ditentukan dalam kalimat sebelumnya.

Untuk situs yang terletak di zona transisi antara katagori eksposure, harus

menggunakan hasil katagori di gaya angin terbesar.

Pengecualian: Eksposur menengah antara kategori sebelumnya diperbolehkan di

zona transisi asalkan itu ditentukan oleh metode analisis rasional yang dijelaskan

dalam literatur dikenal.

Persyaratan Eksposur

Untuk setiap arah angin yang diperhitungkan, beban angin untuk desain

SPBAU bangunan tertutup dan bangunan tertutup sebagian dengan menggunakan

Prosedur Pengarah harus didasarkan pada eksposur sebagaimana dijelaskan diatas.

Beban angin untuk desain bangunan terbuka dengan atap bebas miring sepihak,

pelana, atau cekung harus berdasarkan pada eksposur, sebagaimana dijelaskan

diatas, menghasilkan beban angin tertinggi untuk setiap arah angin di lokasi.

2.2.5 Faktor Topografi

Kecepatan angin efek di perbukitan yang terisolasi, pegunungan, dan

tebing curam merupakan perubahan mendadak dalam topografi umum, yang

terletak di setiap kategori paparan, harus dimasukkan dalam desain saat bangunan

dan kondisi lokasi lain dan lokasi dari struktur memenuhi semua kondisi berikut:

1. Bukit diisolasi dan melawan angin oleh fitur topografi lain yang tinggi

sebanding untuk 100 kali tinggi fitur topografi (100 H) atau 2 mil (3,22

km), mana yang kurang. Jarak ini harus diukur secara horizontal dari

titik di mana H ketinggian bukit, punggungan, atau lereng adalah

ditentukan.

9

2. Bukit menjorok di atas ketinggian fitur medan melawan angin dalam 2

mil (3,22 km) radius pada kuadran manapun dengan faktor dua atau

lebih.

3. Struktur ini terletak di atas satu setengah dari bukit atau punggung bukit

atau dekat puncak sebuah lereng.

4. H/Lh ≥ 0,2.

Kecepatan angin efek harus dimasukkan dalam perhitungan beban angin

desain dengan menggunakan faktor KZT:

KZT = (1 + K1K2K3)2 (2.1)

di mana K1, K2, dan K3 diberikan pada Tabel 2.1. Jika kondisi tempat dan

lokasi struktur lakukan tidak memenuhi semua kondisi maka KZT = 1,0.

Tabel 2.2 Faktor Topografi KZT

(Sumber : SNI 1727:2013)

Catatan :

1. Untuk nilai - nilai H/Lh, x/Lh dan z/Lh selain dari yang diperlihatkan,

diperkenankan interpolasi linier.

2. Untuk H/Lh>0,5, asumsikan H/Lh = 0,5 untuk menghitung K1dan gantikan Lh

dengan 2 H untuk menghitung K2 dan K3.

3. Pengali didasarkan pada asumsi bahwa angin menuju bukit atau tebing

sepanjang arah kelandaian maksimum.

10

4. Notasi:

H : Tinggi bukit atau tebing relatif terhadap elevasi kawasan di sisi

angin datang (upwind), dalam feet (meter).

Lh : jarak horizontal pada sisi angin datang (upwind), dari puncak bukit

atau tebing sampai setengah tinggi bukit

atau tebing, dalam feet (meter)

K1 : faktor untuk memperhitungkan bentuk fitur topografis dan

pengaruh peningkatan kecepatan maksimum.

K2: faktor untuk memperhitungkan reduksi dalam peningkatan

kecepatan sehubungan dengan jarak ke sisi angin datang

atau ke sisi angin pergi dari puncak.

K3: faktor untuk memperhitungkan reduksi dalam peningkatan

kecepatan sehubungan dengan ketinggian di atas elevasi

kawasan setempat.

x : jarak (di sisi angin datang atau sisi angin pergi) dari puncak ke

lokasi gedung, dalam feet (meter).

z : ketinggian di atas elevasi tanah setempat, dalam feet (meter).

: faktor atenuasi horizontal.

ɣ : faktor atenuasi ketinggian.

dimana :

KZT = (1 + K1K2K3)2 (2.2)

K1 didapatkan dari tabel dibawah

K2 = (1 −)

K3 =ɣ

11

Tabel 2.3 Parameter untuk kecepatan diatas bukit dan tebing curam

(Sumber : SNI 1727:2013)

Jika kondisi situs dan lokasi gedung dan struktur bangunan lain tidak

memenuhi semua kondisi yang disyaratkan diatas, maka KZT = 1,0

Faktor efek hembusan (Kd) untuk bangunan kaku atau struktur lain

diizinkan untuk menjadi diambil sebagai 0,85.

Penentuan frekuensi untuk menentukan apakah suatu bangunan atau

struktur adalah kaku atau fleksibel, yang frekuensi alami fundamental (n1)

harus ditetapkan menggunakan sifat struktural dan deformasi karakteristik

elemen menolak dalam benar analisis dibuktikan. Bangunan Rendah

diizinkan untuk dianggap kaku.

Batasan untuk perkiraan frekuensi natural sebagai alternatif untuk

melakukan analisis untuk menentukan n1, perkiraan alami bangunan

frekuensi (na) harus dihitung untuk baja struktural, beton, atau batu

bangunan memenuhi berikut

persyaratan:

1. Ketinggian bangunan kurang dari atau sama dengan 300 ft (91 m), dan

2. Ketinggian bangunan adalah kurang dari 4 kali yang efektif panjang

(Leff).

Panjang efektif (Leff) ke arah bawah pertimbangan harus ditentukan dari

berikut persamaan:

eff = ƩƩ (2.3)

12

dimana

hi = tinggi di atas kelas tingkat i

Li = panjang bangunan di tingkat i sejajar dengan arah angin

Frekuensi Natural Perkiraan

Perkiraan frekuensi alami rendah terikat (na), di Hertz, beton atau

bangunan baja struktural memenuhi syarat yang diijinkan untuk ditentukan

dari salah satu dari berikut

persamaan:

Untuk struktur baja saat menolak frame bangunan:

na = 22,2 ℎ , (2.4)

Untuk beton kerangka bangunan saat-menolak:

na = 43.5 ℎ . (2.5)

Untuk baja struktural dan bangunan beton dengan lainnya lateral force-

menolak sistem:

na = 75 ℎ (2.6)

Untuk beton atau dinding geser batu bangunan, juga diijinkan untuk

menggunakan

na = 385(Cw) , ℎ (2.7)

dimana

= ∑ ( ) , ( ) (2.8)

dimana

h = atap tinggi (ft)

n = jumlah dinding geser di gedung efektif dalam melawan gaya lateral

dalam arah yang dipertimbangkan

AB = basis area struktur (ft2)

Ai = horisontal luas penampang dinding geser "i" (ft2)

Di = panjang dinding geser "i" (ft)

13

hi = tinggi dinding geser "i" (ft)

Bangunan Kaku atau Struktur Lain

Untuk bangunan kaku atau struktur lain faktor efek hembusan harus

diambil sebagai 0,85 atau dihitung dengan rumus:= 0,925 ( , ̅, ̅ ) (2.9)̅ = ( ̅ ) atau,̅ = ( ̅ ) untuk Standar Internasional

Dimana :

Iz = intensitas turbulensi pada ketinggian z

z = ketinggian setara dengan struktur didefinisikan sebagai 0.6h, tetapi

tidak kurang dari zmin untuk semua ketinggian bangunan h

Q didapat dari := , ( ) , (2.10)

Dimana :̅ = ( ̅ ) ̅ (2.11)

Tabel 2.4 Faktor Daerah Eksposur

(Sumber : SNI 1727:2013)

Zmin = tinggi minimum yang dapat menjamin tinggi ekuivalez ̅ yang lebih

besar dari 0,6 h atau Zmin. Untuk bangunan dengan gedung dengan h ≤ Zmin, ̅harus diambil sebesar Zmin

14

Koefisien Tekanan Internal

Koefisien tekanan internal, (G x CPI), harus ditentukan dari Tabel 2.5

berdasarkan klasifikasi bangunan.

Faktor Reduksi Untuk Bangunan Volume Besar (Ri)

Untuk bangunan sebagian tertutup berisi, volume tunggal besar, tekanan

koefisien internal (GCPI), harus dikalikan dengan faktor reduksi berikut,

Ri = 1,0 atau

= 0,5 1 + < 1,0 (2.12)

dimana

AOG = total luas bukaan di bangunan (dinding dan atap, di ft2)

Vi = Volume internal yang tidak dipartisi, di ft3

Tabel 2.5 Keofisien Tekanan Internal (G.Cpi)

(Sumber : SNI 1727:2013)

Catatan:

1. Tanda plus dan minus menandakan tekanan bertindak ke arah dan

menjauh dari permukaan internal, masing-masing.

2. Nilai dari (GCpi) harus digunakan dengan qz atau qh sebagaimana

ditentukan.

3. Dua kasus dianggap untuk menentukan beban kritis persyaratan untuk

kondisi yang sesuai:

(i) nilai positif (GCpi) diterapkan untuk semua permukaan internal.

15

(ii) nilai negatif (GCpi) diterapkan untuk semua permukaan internal.

2.3 Metode Perhitungan Beban Angin Menurut Standar Nasional

Indonesia (SNI 1727:2013)

Sebuah bangunan yang desain beban angin ditentukan sesuai dengan pasal

ini harus memenuhi dengan semua kondisi berikut:

1. Bangunan adalah bangunan biasa berbentuk atau struktur

2. Bangunan ini tidak memiliki karakteristik respon sehingga tunduk di-

beban angin, vortex shedding, ketidakstabilan karena berderap atau

tidak memiliki lokasi situs atau hentakan setelah melawan angin

penghalang menjamin pertimbangan khusus.

Ketentuan - ketentuan dalam bab ini mempertimbangkan efek kation

beban magnifi disebabkan oleh hembusan resonansi dengan getaran bersama-

angin fleksibel bangunan. Bangunan tidak memenuhi persyaratan diatas atau

memiliki bentuk yang tidak biasa atau respon karakteristik harus dirancang

menggunakan literatur yang diakui mendokumentasikan efek beban angin tersebut

atau akan menggunakan prosedur terowongan angin.

Tidak akan ada penurunan tekanan kecepatan karena perisai jelas

diberikan oleh bangunan dan struktur lain atau fitur medan.

a. Menentukan Beban Angin

Langkah 1: Tentukan kategori risiko bangunan atau struktur lainnya.

Langkah 2: Tentukan kecepatan angin dasar, V, untuk kategori risiko yang

berlaku.

Langkah 3: Tentukan parameter beban angin:

a. Faktor arah angin (Kd)

b. Kategori eksposure

c. Faktor topografi (KZT)

d. Faktor efek hembusan (G)

e. Koefisien tekanan internal (G.CPI)

Langkah 4: Tentukan kecepatan koefisien paparan tekanan, Kz atau Kh.

Langkah 5: Tentukan kecepatan tekanan qz atau qh.

Langkah 6: Tentukan koefisien tekanan eksternal, Cp atau CN

Langkah 7: Hitung tekanan angin (p) pada setiap permukaan bangunan

16

b. Tekanan Percepatan

Tekanan percepatan (qz) dievaluasi pada ketinggian z dihitung dengan

persamaan berikut:qz = 0,00256 Kz x KZT x Kd x V2 (Ib/ft2) (2.13)

Dalam SI: qz = 0.613 Kz Kzt Kd V2 (N/m2); V dalam m/s

dimana

Kd = Faktor arah angin,

Kz = Koefisien kecepatan tekanan eksposur

KZT = faktor topografi

V = kecepatan angin dasar

qz = kecepatan tekanan

qh = tekanan kecepatan dihitung

Koefisien 0,00256 (0.613 dalam SI) harus digunakan kecuali data iklim

yang cukup tersedia untuk membenarkan pemilihan nilai yang berbeda

koefisien ini untuk aplikasi desain.

Tabel 2.6 Koefisien Kecepatan Tekanan Eksposur (Kz atau Kh)

(Sumber : SNI 1727:2013)

17

Catatan :

1. Koefisien eksposur tekanan velositas Kz dapat ditentukan dari formula

berikut :

Untuk 15 ft ≤ z ≤ zg Kz = 2,01 ( ) (2.14)

Untuk z < 15 ft Kz = 2,01 (15 ) (2.15)

2. α dan zg ditabulasi dalam Tabel 2.4.

3. interpolasi linier untuk nilai menengah tinggi z yang sesuai.

4. Kategori eksposur ditetapkan diatas.

c. Bangunan Tertutup dan Bangunan Sebagian Tertutup.

Tekanan desain angin untuk SPBAU bangunan dari semua ketinggian

ditentukan oleh persamaan berikut:P = q x G x Cp - q (G x CPI) (Ib/ft2) (N/m2) (2.16)

dimana

q = qz untuk dinding di sisi angin datang yang diukur pada

ketinggian z di atas permukaan tanah

q = qh untuk dinding bawah angin, dinding samping, dan atap,

dievaluasi pada ketinggian h

qi = qh untuk dinding angin, dinding samping, dinding bawah

angin, dan atap bangunan tertutup dan untuk evaluasi tekanan

internal yang negatif pada bangunan sebagian tertutup

qi = qz untuk evaluasi tekanan internal yang positif dalam

bangunan sebagian tertutup di mana ketinggian z

didefinisikan sebagai tingkat pembukaan tertinggi di gedung

yang dapat mempengaruhi tekanan internal yang positif.

Untuk bangunan berlokasi angin ditanggung puing daerah,

kaca yang tidak tahan dampak atau dilindungi dengan

penutup tahan dampak. Untuk evaluasi tekanan internal yang

positif, qi mungkin konservatif dievaluasi pada ketinggian h

(qi = qh)

G = Faktor efek hembusan

Cp = koefisien tekanan eksternal

(G x CPI) = koefisien tekanan internal

18

q dan qi harus dievaluasi menggunakan eksposur yang ditetapkan.

Tekanan harus diterapkan secara bersamaan pada dinding atas angin dan

bawah angin dan pada permukaan atap.

Tabel 2.7 Koefisien Tekanan Pada Tembok (Cp)

(Sumber : SNI 1727:2013)

2.4 Gempa

Gempa adalah getaran atau guncangan yang terjadi akibat pelepasan energi

dari dalam secara tiba-tiba yang menciptakan gelombang seismik. Gempa biasa

disebabkan oleh pergerakan lempeng Bumi. Frekuensi suatu wilayah, mengacu

pada jenis dan ukuran gempa yang di alami selama periode waktu. Gempa diukur

dengan menggunakan alat Seismometer. Moment magnitudo adalah skala yang

paling umum di mana gempa terjadi untuk seluruh dunia. Skala Rickter adalah

skala yang di laporkan oleh observatorium seismologi nasional yang di ukur pada

skala besarnya lokal 5 magnitude. kedua skala yang sama selama rentang angka

mereka valid. gempa 3 magnitude atau lebih sebagian besar hampir tidak terlihat

dan besar nya 7 lebih berpotensi menyebabkan kerusakan serius di daerah yang

luas, tergantung pada kedalaman gempa. Gempa terbesar bersejarah besarnya

telah lebih dari 9,0 meskipun tidak ada batasan besarnya. Intensitas getaran diukur

pada modifikasi Skala Mercalli.

2.4.1 Penyebab Terjadinya Gempa Bumi

Kebanyakan gempa Bumi disebabkan dari pelepasan energi yang

dihasilkan oleh tekanan yang disebabkan oleh lempengan yang bergerak. Semakin

lama tekanan itu kian membesar dan akhirnya mencapai pada keadaan dimana

tekanan tersebut tidak dapat ditahan lagi oleh pinggiran lempengan. Pada saat

itulah gempa Bumi akan terjadi.

Gempa Bumi biasanya terjadi di perbatasan lempengan-lempengan

tersebut. Gempa Bumi yang paling parah biasanya terjadi di perbatasan

19

lempengan kompresional dan translasional. Gempa Bumi fokus

dalam kemungkinan besar terjadi karena materi lapisan litosfer yang terjepit

kedalam mengalami transisi fase pada kedalaman lebih dari 600 km.

2.5 Pembebanan Gempa Berdasarkan SNI 1726-2012

Gempa Rencana ditetapkan mempunyai periode ulang 2500 tahun, agar

probabilitas terjadinya terbatas pada 2% selama umur gedung 50 tahun. Terdapat

2 buah peta Wilayah Gempa, yaitu untuk gempa dengan periode sangat singkat

(T=0,2 detik), dan gempa dengan periode 1 detik (T=1 detik), seperti yang

terdapat pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2.

Gambar 2.1 Peta spektra 0,2 detik untuk periode ulang gempa 2500 tahun

Sumber : SNI 1726-2012

Gambar 2.2 Peta spektra 1 detik untuk periode ulang gempa 2500 tahun

Sumber : SNI 1726-2012

Grafik respons spektrum tidak disediakan, melainkan harus dirancang

sendiri menggunakan parameter-parameter percepatan yang dapat dihitung

20

berdasarkan wilayah gempa dan struktur gedung yang akan di bangun. Berikut ini

adalah langkah-langkah membuat respons spektrum desain :

a. Menentukan SS (di dapat dari peta gempa dengan periode ulang 2500 tahun

dan T = 0,2 detik) dan S1 (di dapat dari peta gempa dengan periode ulang

2500 tahun dan T = 1 detik).

b. Menentukan Jenis Tanah dan Koefisien Situs

Setelah jenis tanah ditentukan, dengan nilai SS dan S1 yang diperoleh di

langkah 1, dan dengan tabel 2.8 dan 2.9 pada SNI 1726-2012, maka di dapat

Fa dan Fv.

Tabel 2.8 Koefisien Situs Fa

Kelas

situs

Parameter respons spectral percepatan gempa

terpetakan pada periode pendek, T = 0,2 detik,≤ 0,25 ≤ 0,5 ≤ 0,75 ≤ 1,0 ≤ 1,25SA 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

(Sumber : SNI 1726-2012)

Tabel 2.9 Koefisien Situs Fv

Kelas

situs

Parameter respons spectral percepatan gempa

terpetakan pada periode 1 detik,≤ 1 ≤ 0,2 ≤ 0,3 ≤ 0,4 ≤ 0,5SA 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

(Sumber : SNI 1726-2012)

21

c. Menghitung SMS dan SM1.

SMS dan SM1 (parameter spektrum respons percepatan pada periode pendek

dan periode 1 detik) yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs,

harus ditentukan dengan perumusan berikut ini:

SMS = Fa.SS (2.17)

SM1 = Fv.S1 (2.18)

d. Menghitung Parameter Percepatan Spektral Desain.

Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek, SDS dan periode

1 detik, SD1, harus ditentukan melalui perumusan berikut ini:

SDS = 2/3 SMS (2.19)

SD1 = 2/3 SM1 (2.20)

e. Spektrum Respons Desain.

i. Untuk periode yang lebih kecil dari T0, spektrum respons percepatan

desain, Sa, harus diambil dari persamaan:

Sa = 0,4 + 0,6 (2.21)

ii. Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil

atau sama dengan TS, spektrum respons percepatan desain, Sa, sama

dengan SDS.

iii. Untuk periode lebih besar dari TS, spektrum respons percepatan

desain,

Sa, diambil berdasarkan persamaan:

= 0,2 (2.22)

= (2.23)

= (2.24)

Keterangan:

SDS adalah parameter respons spektral percepatan desain pada periode

pendek. SD1 adalah parameter respons spektral percepatan desain pada

periode 1 detik. T adalah periode getar fundamental struktur.

22

Jenis tanah dikelompokkan menjadi 6 bagian, dengan pembagiannya

berdasarkan besaran kecepatan rambat gelombang geser rata-rata (Vs), nilai hasil

test penetrasi standar rata-rata (N), dan kuat geser niralir rata-rata.

Tabel 2.10 Klasifikasi Situs

Kelas situs ( )SA (batuan keras) >1500 N/A N/A

SB (batuan) 750 sampai

1500

N/A N/A

SC (tanah keras,

sangat padat dan

batuan lunak)

350 sampai 750 >50 ≥100

SD (tanah sedang) 175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai 100

SE (tanah lunak) <175 <15 <50

Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3

m tanah dengan karateristik sebagai berikut :

1. Indeks plastisitas, PI> 20,

2. Kadar air, w ≥ 40 %,

3. Kuat geser niralir ̅ < 25 kPa

SF (tanah khusus,

yang membutuhkan

investigasi geoteknik

spesifik dan analisis

respons spesifik-

situs yang mengikuti

6.10.1)

Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau

lebih dari karakteristik berikut :

- Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban

gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat

sensitive, tanah tersementasi lemah

- lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H

> 3 m)

- Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H >

7,5m dengan Indeks Plasitisitas PI>75)

Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan

ketebalan H > 35m dengan ̅ < 50 kPa

(Sumber : SNI 1726-2012)

23

Pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor

keutamaan. 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 2.11 Kategori Risiko Bangunan Gedung & Non Gedung Untuk Beban

Gempa

Jenis Pemanfaatan Kategori risiko

Gedung dengan risiko rendah terhadap jiwa manusia I

Semua gedung lain II

Gedung dengan risiko tinggi terhadap jiwa manusia III

Gedung yang ditujukan untuk fasilitas penting IV

(Sumber : SNI 1726-2012)

Tabel 2.12 Faktor Keutamaan Gempa

Kategori risiko Faktor keutamaan gempa,

I atau II 1,0

III 1,25

IV 1,50

(Sumber : SNI 1726-2012)

2.6.1 Kategori Desain Seismik Gempa

Struktur harus memiliki suatu kategori desain seismik yang mengikuti pasal

ini. Perhitungan perancangan besarnya gaya gempa rencana untuk desain dan

analisis perhitungan dinyatakan oleh besarnya gaya geser dasar, ketentuan

mengenai syarat kekuatan dan pendetailan tulangan serta fleksibilitas ketidak

beraturan bentuk hubungan dan limitasi tinggi tidak lagi ditentukan oleh peta

zoning gempa sebagaimana halnya yang telah ditetapkan dalam SNI 1726-2012.

Pada SNI 1726-2012, ketentuan mengenai hal tersebut di atas telah tergantikan

oleh criteria perancangan baru yang disebut Kategori Desain Gempa (Seismic

Design Category) dan dikaitkan dengan Kategori Hunian.

24

Tabel 2.13 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan

Pada Periode Pendek

NilaiKategori risiko

I atau II atau III IV< 0,067 A A0,067 ≤ < 0,33 B C0,33 ≤ < 0,50 C D0,50 ≤ D D

(Sumber : SNI 1726-2012)

Tabel 2.14 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan

Pada Periode 1 Detik

NilaiKategori risiko

I atau II atau III IV< 0,067 A A0,067 ≤ < 0,133 B C0,133 ≤ < 0,20 C D0,20 ≤ D D

(Sumber : SNI 1726-2012)

2.6.2 Struktur Bangunan Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan

Struktur gedung dikatakan tidak beraturan apabila terdapat salah satu dari

ketidak beraturan berikut ini:

i. Ketidak beraturan horisontal (ketidak beraturan torsi, ketidak

beraturan torsi berlebihan, ketidak beraturan sudut dalam, ketidak

beraturan diskontinuitas diafragma, ketidak beraturan pergeseran

melintang terhadap bidang), ketidak beraturan sistem nonparalel.

ii. Ketidak beraturan vertikal (ketidak beraturan kekakuan tingkat lunak,

ketidak beraturan kekakuan tingkat lunak berlebihan, ketidak

beraturan berat, ketidak beraturan geometri vertikal, diskontinuitas

25

arah bidang dalam ketidak beraturan elemen penahan gaya lateral

vertikal, diskontinuitas dalam ketidak beraturan kuat lateral tingkat,

diskontinuitas dalam ketidak beraturan kuat lateral tingkat yang

berlebihan).

2.6.3 Gaya Geser Dasar Gempa dan Beban Lateral Gempa

Gaya dasar seismik, V, dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai

dengan persamaan berikut:

V = Cs.W (2.25)

Keterangan :

Cs : koefisien respons seismik

W : berat seismik efektif

Koefisien respons seismik, Cs, harus ditentukan sesuai persamaan berikut:= (2.26)

Nilai Cs yang dihitung di atas tidak boleh melebihi berikut ini:= (2.27)

Cs harus tidak kurang dari:

Cs = 0,044 SDS Ie ≥ 0,01

Untuk struktur yang berlokasi di S1 sama dengan atau lebih besar dari 0,6g,

maka Cs harus tidak kurang dari:= ,(2.28)

Keterangan :

SDS : parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang

periode pendek

SD1 : parameter percepatan spektrum respons desain pada periode 1

detik.

S1 : parameter percepatan spektrum respons maksimum yang

dipetakan

T : periode struktur dasar (detik)

R : faktor modifikasi respons

26

Ie : faktor keutamaan hunian

Gaya gempa lateral yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari

persamaan berikut:= (2.29)

dan = ∑ (2.30)

Keterangan :

Cvx : faktor distribusi vertikal

V : gaya lateral desain total

wi dan wx : bagian berat seismik efektif total struktur yang ditempatkan atau

dikenakan pada tingkat I atau x

hi dan hx : tinggi dari dasar sampai tingkat I atau x

k : eksponen yang terkait dengan periode struktur

Gaya tingkat desain gempa di semua tingkat harus ditentukan dari

persamaan berikut:= ∑ (2.31)

Keterangan :

Fi adalah bagian dari gaya geser dasar seismik yang timbul di tingkat i