BAB II
DASAR-DASAR TEORI
2.1 Konsep dan Filosofi Perencanaan Bangunan Tahan Gempa
Dengan meningkatkan kapasitas tahanan terhadap struktur terhadap gaya
gempa yang bekerja adalah konsep dasar yang digunakan sebelum merencanakan
suatu konstruksi tahan gempa. Baik berupa dinding geser, sistem rangka pemikul
momen, ikatan 4ltern / bracing dan lain sebagainya.
Ketentuan yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Tidak terjadi kerusakan sama sekali pada saat gempa kecil
2. Kerusakan sedang berupa retak arsitektural pada saat terjadi gempa
sedang
3. Kerusakan struktural namun tidak sampai menyebabkan runtuh pada
saat terjadi gempa besar
Selain itu konsep yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Bahan yang digunakan harus sesuai dengan ketentuan
2. Merencanakan keruntuhan yang aman dengan ketentuan kolom
harus lebih kuat daripada balok
3. Kontrol deformasi akibat gaya-gaya yang bekerja khususnya pada
saat gempa terjadi ( SNI 1726 : 2012, pasal 7.1.2 )
4. Merencanakan sambungan kolom dan balok yang memadai
5. Merencanakan pondasi yang lebih kuat untuk menahan struktur
diatasnya ( SNI 1726 : 2012, pasal 7.1.5 )
2.2 Seismic Limit State Design
Di dalam perencanaan stuktur terdapat beberapa pertimabangan yang harus
dilakukan mulai dari hal-hal terkait kegagalan pada bangunan hingga peristiwa
alam seperti gempa bumi. Deformasi pada bangunan harus dapat ditoleransi pada
saat terjadi gempa besar, sehingga diadakannya perkembangan metode desain
dengan batasan-batasan berdasarkan kriterianya.
Batasan-batasan yang dimaksudkan dalam perencanaan bangunan
adalah kondisi yang tidak lagi memenuhi kriteria yang merujuk pada tingkat
pemuatan atau tindakan lain pada struktur. Kriteria lain yang menjadi
pertimbangan adalah ketahanan 4lternativ, kesesuaian penggunaan, daya
tahan, kemudahan pengerjaan dan persyaratan desain lainnya. Terdapat dua
batasan yang diketahui di dalam pengerjaan proyek, yaitu ULS (Ultimate
Limit State) dan SLS (Serviceability Limit State).
4
5
ULS (Ultimate Limit State) adalah batasan yang bertujuan untuk
memastikan kemungkinan runtuhnya bangunan berada pada kondisi yang
masih dapat diterima. Oleh karena itu proses ULS mempertimbangkan
terhadap peristiwa dengan jangkauan lebih besar walaupun kemungkinan
terjadi terbilang kecil. Ketika struktur telah mencapai kondisi ULS berarti
struktur telah diketahui kondisi pada saat menerima beban maksimum dan
mencapai batas daya dukungnya, sehingga keruntuhan pada struktur dapat
dihindari. Dan batasan-batasan ULS diantaranya adalah :
1. Hilangnya keseimbangan struktur yang bertugas sebagai
struktur kaku.
2. Keruntuhan pada bagian kritis di tiap-tiap komponen
struktur
3. Penempatan sendi-sendi plastis pada komponen struktur
dengan kapasitas rotasi yang cukup (kolom kuat-balok
lemah)
4. Terganggunya kestabilan struktur akibat deformasi yang
berlebihan
5. Kerusakan yang timbul dari pengaruh keruntuhan struktur
6. Perubahan bentuk dan keretakan yang menyebabkan
berubahnya arah geometri struktur
Sedangkan SLS (Serviceability Limit State) adalah kondisi dimana
bangunan pada saat mengalami kerusakan diharapkan masih dapat berfungsi
walaupun tanpa adanya perbaikan sampai batas terendahnya. Batas ini
biasanya digunakan untuk perencanaan struktur yang seharusnya dapat
berfungsi kembali setelah terjadinya gempa, seperti stasiun pemadam
kebakaran, rumah sakit dan sejenisnya. Adanya batasan ini membawa
harapan bahwa struktur yang direncanakan dapat bertahan beberapa waktu
walaupun masih sempat mengalami kerusakan. Beberapa hal yang meliputi
SLS adalah sebagai berikut :
1. Deformasi berlebihan akan mempengaruhi pemakaian
struktur
2. Retak yang terjadi terlalu dini dan berlebihan
3. Kerusakan akibat korosi pada struktur
4. Getaran yang terjadi dengan skala besar dan mendadak
Sejauh ini perkembangan teknik bangunan tahan gempa mendapatkan hasil
secara ringkas yaitu Strength Based Design dengan menerapkan Capacity Design
pada pengerjaannya, ini adalah bentuk dari Ultimate Limit State. Sedangkan
Serviceability Limit State didapatkan Performance Based Design yang lebih
6
menekankan terhadap data Pushover Analysis yang merupakan analisis statis
nonlinier untuk mengetahui perilaku keruntuhan suatu bangunan atau struktur dan
metode respon spektrum dengan data dalam bentuk grafik/plot antara periode getar
struktur T dengan respon-respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa
tertentu.
2.3 Struktur Penahan Gaya Lateral
Pada bangunan tinggi seringkali digunakan rigid frame atau portal beton
bertulang yang monolit dimana struktur tersebut memang bertujuan untuk menahan
beban lateral dan gaya gravitasi. Sistem struktur penahan lateral dibagi menjadi 6
jenis antara lain sistem penahan rangka momen, sistem rangka gedung, sistem
interaksi dinding dengan rangka, sistem kolom kantilever, dan sistem dinding
penumpu.
Struktur penahan gaya lateral berperan penting dalam menjaga keadaan
struktur pada saat terjadi gaya yang dimana apabila pengaruhnya menyebabkan
deformasi pada konstruksi apalagi sampai melebihi batas ijinnya.
2.3.1 Struktur Baja
Struktur tahan gempa bekerja dengan menyerap energi gempa secara
efektif dan meneruskannya kepada sendi plastis pada struktur lain yang telah
disediakan. Tentunya struktur yang dimaksudkan adalah struktur dengan
kriteria memiliki kekuatan, kekakuan, daktilitas, dan disipasi energi yang
baik. Diperlukan perencanaan dengan detailing yang baik untuk
menghasilkan deformasi pada saat gempa yang stabil. Dan penggunaan
struktur yang efektif akan menyerap energi sesuai dengan keperluan, namun
tidak melupakan bahwa nilai R atau faktor reduksi gempa harus setinggi
yang dapat dihasilkan sehingga beban gempa yang diterima struktur atau
bangunan dapat ditekan menjadi lebih kecil.
Sejauh ini diketahui terdapat 3 jenis struktur baja yang pernah
digunakan dalam pengerjaan gedung bertingkat tinggi, yaitu Sistem Rangka
Pemikul Momen, Rangka berpengaku non-tekuk (Buckling Restrained
Braced Frames) dan Dinding Geser Pelat Baja (Steel Plate Shear Walls).
Berikut adalah tabel nilai R untuk jenis struktur-struktur tersebut :
7
Gambar 2. 1 Nilai R untuk Struktur Rangka Baja
Di dalam SNI-1726-2012 menjelaskan bahwa Sistem Rangka
Pemikul Momen memiliki ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap,
namun untuk gaya lateral yang diterima dari beban gempa akan dibedakan
lagi menjadi 3 jenis, yaitu :
1. Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB)
Sistem yang efektif digunakan pada 7lterna gempa yang
kecil karena tidak terlalu diperlukan untuk memperhatikan
persyaratan kolom kuat dan balok lemah, sehingga daktilitas
menjadi yang paling rendah diantara sistem yang lain dan
deformasi yang terjadi bersifat plastis.
2. Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)
Sistem rangka pemikul momen yang menitik beratkan
kepada batasan kegagalan struktur akibat keruntuhan geser.
SRPMM memiliki metode perhitungan beban, kemampuan
penampang untuk mencegah terjadinya kembalinya momen, serta
pemasangan tulangan geser diatur tersendiri di dalam SNI-2847-
2013.
Dengan nilai R yang lebih kecil dari 8,5 maka pengaruh
gaya geser dasar rencana akan menjadi lebih besar, detailing pada
8
struktur juga menjadi lebih ringan dan kemampuan rotasi plastis
yang lebih kecil pula. Adapun spesifikasi bahan yang digunakan
adalah sebagai berikut :
• Fy < 0,85 Fu
• Daerah datar (plateau) pada grafik harus cukup
Panjang
• u ≥ 20%
• Material baja harus mudah dilas agar tidak
mempersulit pada saat pengerjaan
Gambar 2. 2 Grafik Elastisitas Baja
3. Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)
Sistem yang dirancang untuk wilayah gempa dengan
tingkat yang lebih tinggi dari sistem sebelumnya. Komponen
struktur mampu memikul gaya gempa dan lentur yang
mempengaruhi struktur itu sendiri, sehingga ada persyaratan yang
harus dipenuhi diantaranya sebagai berikut :
• Gaya aksial tekan pada komponen struktur tidak
boleh lebih dari 0,1.Ag.fc’
• Komponen struktur memiliki bentang yang lebih
dari 4x tinggi efektif bangunan
• Perbandingan lebar terhadap tinggi bangunan tidak
boleh kurang dari 0,3
Ketiga sistem yang disebutkan memiliki perbedaan pada
kemampuan dalam mengalami deformasi plastis dan tingkat
daktilitasnya. Menurut SNI-1729-2000 rotasi plastis pada
SRPMK dan SRPMM tidak boleh melebihi 0,3 dan 0,2 radian
pada semua sambungan balok kolom yang memikul beban
gempa, sedangkan SRPMB memiliki rotasi plastis kurang dari 0,1
radian. Sistem rangka pemikul momen juga dapat dibedakan
berdasarkan perilaku kinerja struktur gedung terhadap daktilitas
9
yang berbeda-beda, dimana SRPMK tingkat daktilitasnya penuh
sementara yang lain memiliki tingkat daktail yang tak sebesar
SRPMK atau lebih sering dikenal dengan daktail parsial.
Sistem ini memiliki kemampuan untuk menahan gaya
lateral berdasarkan kuat lentur pada komponen struktur dan
balok. Penentuan dari penggunaan jenis Sistem Rangka Pemikul
Momen adalah berdasarkan daerah dengan resiko gempa yang
telah diketahui. Setelah diketahui dari beberapa hal tersebut maka
akan dapat ditentukan jenis manakah yang akan digunakan dalam
pekerjaan gedung.
Setelah itu terdapat struktur baja tahan gempa yang dinamakan
Buckling Restrained Braced Frames (BRBF) yang dimana struktur ini
merupakan struktur penahan gempa dengan sistem memusatkan energi
gempa yang merupakan gaya tarik atau gaya tekan terhadap batang inti
(pengaku) yang terbuat dari baja lunak. Kelebihan yang dimiliki oleh
struktur ini adalah dapat menahan gaya tarik dan tekan secara bersamaan
tanpa mengalami tekuk sama sekali. BRBF juga dapat menjadikan sifatnya
yang daktail menjadi reaksi plastis, hal ini karena sistem ini
menggabungkan antara sifat kekakuan dan daktilitas yang tinggi.
Konfigurasi pemasangan Buckling Restrained Braced Frames diantaranya
adalah model single diagonal, inverted v-bracing, v-bracing dan two story
x-bracing
Struktur yang lain terdapat Special Plate Shear Walls (SPSW) yaitu
struktur rangka yang berdinding plat baja. Bekerja dengan mengendalikan
aksi tarik pada dinding baja yang nantinya akan mengalami leleh sekaligus
tekuk secara diagonal. Terhadap beban lateral, sistem berperilaku mirip
dengan plat balok. Plat dinding mirip dengan gesper yang berbentuk
diagonal dan dibentuk searah dengan arah datangnya tegangan. Daktilitas
dari struktur ini tergantung dari besarnya tegangan yang dihasilkan, dimana
plat dinding yang direncanakan akan dibuat di sepanjang medan tegangan
diagonal. Sistem ini juga mirip dengan sistem BRBF dimana sistem ini
menggabungkan antara sifat kekakuan dan daktilitas yang tinggi.
2.3.2 Dinding Geser
Dalam SNI-1726-2002 menjelaskan bahwa dinding geser adalah
sebuah subsistem struktur gedung yang memiliki fungsi utama sebagai
pemikul beban geser pengaruh gempa rencana. Sistem kerja yang bekerja
pada dinding geser dapat dibedakan menjadi :
10
1. Dinding geser beton bertulang kantilever yang runtuhnya
disebabkan momen lentur pada kaki struktur sebagai sendi
plastis. Momen plastis tersebut dapat meningkat akibat
bertambahnya regangan, sehingga terdapat batasan antara
lebar (minimal 1,5m) dan tinggi pada struktur yaitu tidak
boleh kurang dari 2.
2. Dinding geser beton bertulang berangkai yang terdiri dari 2
atau lebih dinding geser terangkai Bersama balok-balok
perangkai. Sendi plastis berada di kedua ujung balok
perangkai dan pada semua kaki dinding geser, dimana
momen leleh dapat meningkat sepenuhnya akibat
pertambahan regangan. Rasio antara tinggi dan bentang
balok perangkai harus kurang dari 4.
Umumnya dinding geser digunakan pada bangunan 7 lantai keatas,
dengan tujuan mengurangi nilai dari defleksi lateral dan menambah
kekakuan struktur. Hal tersebut menjadi keuntungan tersendiri bagi dinding
geser, karena kerusakan struktur dan non-struktur pada gedung menjadi
lebih kecil juga. Inilah alasan mengapa dinding geser menjadi lebih banyak
digunakan untuk menahan beban gempa dibandingkan dengan rigid frame
(portal kaku)
Terdapat 2 fungsi utama yang menjadi perhatian khusus penggunaan
dinding geser, yaitu :
1. Kekakuan, untuk memastikan bahwa tidak terjadi deformasi
yang berlebihan pada saat terjadi goyangan di struktur atas.
2. Kekuatan, penting untuk melawan beban lateral yang
terjadi. Dengan prinsip meneruskan gaya horisontal kepada
elemen dibawahnya, dimulai dari dinding geser di bawahnya,
lantai, dan pondasi.
2.3.2.1 Pembagian Bentuk Dinding Geser
Berdasarkan letak dan fungsinya, dinding geser dapat dibedakan
menjadi 3 jenis, yaitu :
▪ Bearing wall, yaitu dinding geser yang menggunakan
dinding partisi berdekatan, sebagian besar beban gravitasi
dapat ditumpu oleh jenis ini.
▪ Frame walls, jenis satu ini berada di antara baris kolom yang
menahan gaya lateral namun berbeda dengan Bearing Wall
11
(a)
(b)
©
Gambar 2. 3 (a)Bearing wall (b)Frame wall (c)Core wall
beban gravitasi berasal dari frame beton bertulang yang
menjadi bagian dari dinding geser itu sendiri.
▪ Core Walls, Berada di sekitar inti pusat gedung yang
biasanya berfungsi sebagai poros lift dan tangga, biasanya
penempatan ini bertujuan untuk lebih memanfaatkannya
menjadi fungsi lain/fungsi ganda sehingga dari segi ekonomi
dapat menjadi keuntungan tersendiri.
Jenis dinding geser juga dapat dibedakan dengan membandingkan
lebar dan tinggi dari gedung bertingkat, penjelasannya adalah sebagai
berikut :
▪ Short Shear Wall, adalah dinding geser yang perbandingan
tinggi dan lebar memiliki nilai kurang dari 1 (H/D <1)
▪ Squat Shear Wall, adalah dinding geser dengan nilai
perbandingan tinggi dan lebar lebih dari 1 namun kurang dari
3 (1< H/D < 3)
▪ Cantilever Shear Wall, atau dapat disebut dinding langsing
adalah dinding geser yang memiliki nilai perbadingan lebih
dari 3 (H/D > 3)
Hal penting yang perlu diperhatikan dalam merencanakan dinding
geser adalah struktur yang bertugas menahan gaya lateral ini tidak
diperbolehkan mengalami keruntuhan karena tidak ada elemen lain yang
menahan gaya lateral pada bangunan yang memungkinan jika hal tersebut
terjadi dapat menyebabkan keruntuhan pada bangunan secara keseluruhan.
Maka dari itu dinding geser harus didesain mampu menahan beban gempa,
dijelaskan dalam SNI 03-2847-2013 bahwa tebal minimum (td) tidak boleh
12
kurang dari 1/25 tinggi atau panjang bentang yang ditumpu, harus lebih dari
100 mm.
Tabel 2. 1 Tabel Tebal Minimum untuk Dinding
Dalam pengerjaannya dinding geser dibuat menjadi beberapa bentuk
sesuai dengan kebutuhan dan penempatannya, diantaranya yang umum
digunakan adalah bentuk Hollow atau bentuk yang mengelilingi struktur
(umumnya berbentuk persegi atau lingkaran), kemudian ada bentuk
Flanged Flanged yang terdiri dari bentukan C-shaped dan L-shaped, dan
yang terakhir adalah bentuk rectangular atau persegi di sepanjang bidang
yang dipengaruhi oleh gaya.
Gambar 2. 4 Bentuk-bentuk Dinding Geser
13
2.3.2.2 Prinsip Kerja Dinding Geser
Dinding geser adalah dinding alternatif yang berfungsi sebagai balok
lentur kantilever penahan gaya horisontal dan vertikal, dimana gaya
horisontal yang dimaksud adalah beban lateral dan beban gempa.
Sedangkan gaya vertikal yang terjadi adalah gaya angkat akibat perilaku
gaya geser di sepanjang dinding geser, sehingga pada puncak gedung akan
timbul tekanan dari puncak yang lainnya.
Selain itu beban dari bangunan itu sendiri sebagian juga akan
diterima oleh dinding geser dan menjadi beban vertikal, walaupun pada
umumnya yang lebih dominan menerima beban sendiri dari bangunan
adalah kolom dan balok. Pada analisa struktur 3 dimensi, pemasangan
dinding geser berpengaruh terhadap kekakuan torsi yang dimiliki struktur.
Apabila pemasangan jauh dari pusat massa bangunan dan dibuat simetris
maka konstruksi tersebut akan dapat memperkecil potensi terjadinya puntir
13lternati yang berbahaya dan membuat tidak nyaman dalam masa
penggunaannya.
Penentuan posisi dinding geser yang paling tepat adalah dengan
melakukan analisa getaran bebas struktur 3 dimensi, dimana dari analisis ini
akan didapat berbagai macam model getaran yang dapat dialami gedung.
Struktur yang baik ditandai dengan adanya translasi di awal getaran pada
setiap sumbu utamanya dan memiliki getar rotasi pada mode yang tinggi.
Teorinya adalah dengan dimilikinya mode getar pada mode yang tinggi
menandakan bahwa struktur aman dari respon rotasi sehingga pada saat
struktur mengalami gempa, ini dikarenakan nilai faktor partisipasi yang
dimiliki kecil.
Pemasangan dinding geser harus dipasang menerus dari dasar
konstruksi (sejajar dengan pondasi) hingga ke ketinggian yang diperlukan,
alasannya adalah beban yang diterima dinding geser adalah beban yang
diterima oleh seluruh komponennya dari puncak teratas hingga ke dasar
bangunan, sehingga apabila konstruksi dinding geser dibuat menerus hingga
ke dasar konstruksi ditakutkan akan terjadi hal-hal yang tidak diinginkan.
Selain itu pertimbangan pemasangan dinding geser memiliki pilihan antara
dipasang memanjang di atas lebar bangunan secara utuh, atau hanya
sebagian, atau bahkan dapat melebihi lebar parsial dari bangunan itu sendiri.
Berikut adalah pertimbangan dalam menentukan letak dinding geser :
1. Penempatan dinding geser pada sumbu lemah bangunan
14
2. Tata ruang bangunan dan keindahan tidak berkurang nilainya
3. Eksentrisitas yang didapat tidak terlalu besar pada setiap
lantainya
4. Mencari lokasi sekecil mungkin nilai momen puntir pada
setiap percobaan perletakan
2.3.2.3 Keruntuhan Pada Dinding Geser
Dinding geser sebenarnya memiliki performa yang sangat baik pada
saat terjadinya gempa, umumnya kerusakan yang terlihat adalah retakan
atau cracking yang berada di dasar dinding dan coupling beam (sistem
dinding berangkai). Ketahanan terhadap gaya lateral yang terjadi secara
berkelanjutan adalah kelebihan yang dimiliki oleh dinding geser.
Adapun batasan-batasan perilaku pada dinding geser adalah sebagai
berikut :
▪ Respon dinding terhadap gaya luar dibentuk oleh leleh pada
tulangan lentur. Keruntuhan akibat sifat daktail dari dinding
geser atau sering disebut perilaku lentur (Flexural behavior).
▪ Leleh pada tulangan lentur diikuti dengan kegagalan geser
(Flexural-shear behavior)
▪ Keruntuhan dinding akibat geser tanpa ada leleh pada
tulangan lentur, keadaanya dibagi menjadi diagonal tension
shear failure (sifat daktail dimana keruntuhan terjadi pada
tulangan terlebih dahulu), diagonal compression shear
failure (rapuh/brittle)
▪ Flexural crack yang terbuka lebar akibat sliding shear (geser
luncur) secara bolak balik, keruntuhan ini mengakibatkan
energi panas dari gesekan yang bersifat merugikan.
Kegagalan lain yang sering terjadi adalah putusnya tulangan Tarik
yang terlihat pada dinding yang memiliki jumlah tulangan longitudinal lebih
sedikit, sehingga regangan tertuju kepada bagian yang mengalami retak
akibat pembebanan siklik berulang, kejadian ini berujung kepada
terputusnya tulangan.
Dinding geser dapat mengalami kegagalan juga bisa bisa disebabkan
karena terjadinya defleksi yang berlebihan pada bangunan, maka daripada
itu diperlukan 14lterna defleksi. Defleksi maksimum karena beban layanan
dimana di dalamnya sudah termasuk efek P-Delta, tidak akan lebih dari lc
/150. Defleksi yang terjadi pada struktur akan ditentukan oleh rumus :
15
...
Dimana :
................................................................... (2. 1)
...................................................................(2. 2)
Ie didapatkan dari hasil perhitungan dengan menggunakan cara
substitusi M untuk Ma. Icr harus dikontrol sesuai dengan persamaan (2.11)
2.3.2.4 Perencanaan Kekuatan Dinding Geser
Penulangan pada dinding geser diberikan pada kedua sisi pada
kondisi tertentu, ketentuan yang digunakan adalah untuk menentukan
jumlah penulangan minimum dan tebal dinding pada saat penerapannya
selama proses pengerjaannya. Berikut adalah ketentuan penulangan
minimum :
Sedangkan untuk perhitungan rasio penulangan minimum adalah (ρv
atau ρh) > 0.0025, kecuali dinding dengan gaya geser lebih kecil dari 0,083
ACVƒ𝑓′𝑐 maka perhitungan rasio tulangannya akan menjadi
Kekuatan dinding geser dalam menahan beban axial atau beban yang
diterima secara vertikal dihitung dengan formulasi sebagai berikut :
......................................(2. 3)
16
Perhitungan gaya geser ultimit yang diterima dinding geser akan
Dimana ϕ adalah faktor reduksi yang nilainya untuk beban axial
adalah 0,70 dan nilai k di dapat dari tabel berdasarkan kondisi sebagai
berikut :
Tabel 2. 2 Faktor k Untuk Dinding Geser
Kondisi Batas k
Dinding menahan struktur atas dan
bawah terhadap gaya lateral dengan
:
Menahan rotasi di satu atau kedua
ujung (atas,bawah atau keduanya) 0,8
Tidak menahan rotasi di kedua
ujungnya 1,0
Dinding tidak menahan gaya lateral 2,0
Sementara gaya geser (shear demand) pada konstruksi yang diterima
oleh struktur dinding geser dihitung dengan ketentuan :
Φ Vn ≥ Vu
Dimana ϕ adalah faktor reduksi untuk gaya geser senilai 0,6 (beban
lentur) dan 0,85 (beban lainnya)
Kuat geser yang direncanakan (Vn) harus mampu menahan gaya
geser yang akan diterima, sehingga perhitungan yang dilakukan memiliki
nilai lebih besar daripada gaya geser ultimit yang menjadi parameter
perencanaan, ini menjadi sangat penting untuk menghindari kegagalan
konstruksi. Dan nilai dari Vn adalah :
............................................................(2. 4)
.......................................................(2. 5)
Dimana :
memiliki nilai sebagai berikut :
17
....................................
𝑽𝒖 = 𝟏, 𝟐𝑽𝑫 + 𝒇𝟏𝑽𝑳 ± 𝑽𝑬 = 𝟎, 𝟗 𝑽𝑫 ± 𝑽𝑬 ............... (2. 6)
Dimana : f1 adalah koefisien dengan nilai 1,0 untuk beban hidup lebih
dari 500 kg/m2. Sedangkan untuk beban hidup yang kurang dari itu
digunakan nilai f1 = 0,5.
Namun perhitngan geser pada dinding geser juga
mempertimbangkan gaya geser yang diterima oleh beton, dimana yang
menjadi pembeda adalah metode perhitungan yang digunakan adalah
metode yang sederhana atau secara terperinci.
Tabel 2. 3 Kapasitas Gaya Geser Pada Beton
Dengan demikian, Kuat geser maksimum yang dapat ditahan oleh
dinding geser adalah :
...........................................................(2. 7)
18
Gambar 2. 5 Gaya Geser Pada Struktur
Terakhir yang menjadi perhitungan dalam perencanaan dinding
geser adalah menghitung beban lentur yang menyebabkan adanya momen
di tumpuan maupun di sepanjang struktur itu sendiri. Kombinasi antara
beban lentur dan beban axial di menghasilkan momen dengan ketentuan
sebagai berikut :
Dimana :
............................................................(2. 8)
Mua adalah momen di pertengahan tinggi dari dinding yang
disebabkan oleh beban terfaktor, dan U didapat dengan rumus :
............................................................(2. 9)
Nilai dari Mu dapat diketahui dengan cara literasi defleksi, atau dapat
juga dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
................................................(2. 10)
Dimana :
...............................................(2. 11)
19
Dan
..............................................................(2. 12)
c = jarak dari serat yang mengalami tegangan terbesar ke sumbu netral,
mm
d = jarak dari serat yang mengalami tegangan terbesar ke sumbu
tegangan longitudinal terkuat, mm
n = rasio modular elastisitas, tetapi tidak boleh kurang dari 6 = ES / EC
Ketentuan yang berlaku untuk momen ini terdiri atas :
• Momen lentur akibat kelangsingan dinding diabaikan
• Regangan non-linier untuk balok tinggi diabaikan
• Faktor reduksi kekuatan ϕ = 0,70, kecuali untuk dinding
dengan beban tekan kecil.
Perencanaan lebar efektif flens untuk dinding geser dengan
penampang I, L, C atau T adalah sebagai berikut :
1. ½ kali jarak terpendek wed dinding geser
2. 15% dari tinggi total dinding untuk flens tertekan
3. 30% dari tinggi total dinding untuk flens tertarik
Pada saat merencanakan dinding yang menahan beban axial yang
besar tidak diperbolehkan memiliki kapasitas yang lebih besar daripada
elemen yang bertugas menahan beban gempa. Untuk mengetahuinya
digunakan rumusan sebagai berikut :
Pu > 0,35 PO
Dimana :
..................................(2. 13)
Terdapat boundary zone yang menjadi bagian penting dari dinding
geser, fungsinya adalah membatasi elemen penahan gaya gempa atau
seringkali menjadi pengikat antara tulangan dinding geser dengan struktur
20
lain seperti plat dan kolom. Menurut UBC (Uniform Building Code)
detailing pada boundary zone tidak dibutuhkan jika :
.............................(2. 14)
...................................................................(2. 15)
........................(2. 16)
Sementara menurut ACI (American Concrete Institute) 2014
menyebutkan bahwa tegangan axial maksimum harus kurang dari 0,2 f’c.
Boundary zone dipasang di setiap sisi dinding dengan Panjang :
Lbz = 0.25 LW untuk Pu = 0.35 Po
Lbz = 0.15 LW untuk Pu = 0.15 Po
Dimana PU adalah interpolasi linier dari 0,15 PO dan 0,35 PO, Panjang
minimum untuk boundary zone sekurangnya-kurangnya adalah 0,15 LW
Gambar 2. 6 Ketentuan Panjang Boundary Zone
Di dalam tulangan boundary zone tidak memiliki sambungan las di
bagian sendi plastisnya. Namun kekuatan sambungan yang digunakan harus
memiliki kekuatan 160% lebih besar daripada kekuatan batang yang
mengalami leleh atau setidaknya 95% dari mutu tulangan fu.
Strain (tegangan) pada struktur memerlukan analisa berupa estimasi
nilai M’n dan C’u yang dimana distribusi tegangan untuk beton adalah AT
cy = 0,003
21
Gambar 2. 7 Diagram Tegangan dan Regangan
Persamaan keseimbangan kekuatan didapat dari menjumlahkan
semua aksi (gaya yang terjadi) dan reaksi sama dengan 0.
𝑷𝒖 + 𝑻𝒔𝒊 + 𝑪𝒔𝒊 + 𝑪𝒄 = 𝟎 ..............................(2. 17)
Dimana : 𝑷𝒖 = 𝟏, 𝟐𝑫 + 𝟎, 𝟓𝑳 + 𝑬 ...................................... (2. 18)
𝑪𝒄 = 𝟎, 𝟖𝟓𝒇u𝒄 . 𝑩. 𝑪′𝒖 ................................................ (2. 19)
Keseimbangan moment 𝑴u𝒏 = 𝑻𝒔𝒊𝒆𝒔𝒊 + 𝑪𝒔𝒊𝒆𝒔𝒊 + 𝑪𝒄𝒆𝒄 .................................................. (2. 20)
Gambar 2. 8 Gaya-gaya yang Bekerja pada Dinding
Untuk menentukan boundary zone, pendekatan yang umum
dilakukan adalah detailing pada boundary zone tidak deperlukan pada saat
regangan akibat tekanan di sisi dinding kurang dari 0,003 (max < 0,003).
Lendutan dan tegangan ditinjau berdasarkan bagian yang mengalami retak,
pergerakan gempa bumi yang tidak direduksi dan perilaku bangunan yang
tidak linier. Jadi detailing pada boundary zone hanya diberikan pada saat
dinding mengalami regangan dengan nilai lebih dari 0,003.
22
Sementara apabila regangan tekan maksimum melebihi 0,003 atau
sama dengan 0,015, dikutip ACI-2014 menjelaskan bahwa detailing tidak
disyaratkan jika panjang blok tertekan I
...................................................................(2. 21)
Kalaupun memang diperlukan detailing pada boundary zone maka
persyaratan yang berlaku adalah ketentuan panjang (Lbz) dengan nilai lebih
dari setengah C atau nilai C dikurangi 10% panjang dinding (Lw). Dengan
memeperkirakan regangan tekan di dasar dinding prismatic berdasarkan
panjang desain lendutan elastis di atas dinding (e). Hasil perhitungan yang
didapat di atas wall sesuai dengan regangan tekan 0,003 adalah dengan
menggunakan rumus :
y = 𝑴𝒏u 𝒙 ∆𝒆 ........................................................................ (2. 22) 𝑴𝒆
Dimana Mn adalah nilai dari kekuatan lentur (persamaan 2.18), sedangkan
Me adalah momen yang di dapat dari kode gaya seismik
Gambar 2. 9 Grafik Momen Kekuatan Lentur
Untuk menghitung total lendutan yang terjadi di atas dinding adalah
dengan :
............(2. 23)
23
.........
Dimana UBC menyebutkan bahwa nilai R adalah koefisien
kekakuan dari 4,5-8,5. Untuk dinding plastis defleksi yang didapat adalah :
.....................................................................(2. 24)
Nilai rotasi di engsel plastis didapat dengan :
................................................(2. 25)
Sementara untuk menghitung keamanan engsel plastis formulasi
yang digunakan dalam perencanaannya adalah sebagai berikut :
Dimana :
......................................(2. 26)
................................................................(2. 27)
...................................................................(2. 28)
Regangan tekan di daerah tertekan di dinding dapat diasumsikan
sebagai gaya-gaya yang linier, dimana sepanjang daerah tekan tersebut
dapat ditentukan dengan menggunakan kemampuan regangan dan analisa
penampang beton bertulan. Pada jarak tertentu nilai Cu’ dapat diasumsikan
dengan :
............................................................(2. 29)
2.4 Core Wall
Core Wall merupakan struktur dinding geser yang berada di tengah
konstruksi, biasanya dipasang mengelilingi tangga atau lift untuk tujuan efisiensi
pengaturan guna dan tata letak ruang dengan berbagai macam bentuk, seperti
segitiga, lingkaran dan juga persegi. Perbedaan bentuk ini berpengaruh kepada
karakteristik penggunaannya pada struktur.
Pada saat proses pembuatan Core Wall dapat berupa struktur baja, beton
bertulang atau dapat pula berupa komposit. Terkadang pelubangan struktur untuk
pintu, kisi udara dan lain-lain dapat menyebabkan pelemahan struktur , tetapi dalam
proses perencangannya tentu sudah dipertimbangkan permasalahan tersebut.
Dengan perhitungan yang tepat dan solusi teknik yang sesuai. Penggunaan material
beton bertulang dapat memberikan keuntungan pada saat menahan gaya lateral
karena memiliki kuat tekan yang tinggi, maka daripada itu konstruksi beton
bertulang adalah pilihan yang tepat digunakan pada struktur gedung bertingkat
tinggi.
24
2.4.1 Karakteristik Beban Core Wall
Dalam perancangan strukturnya sangat perlu diperhatikan mengenai
bagian-bagian core wall yang terdiri dari struktur horisontal dan vertikal
yang saling terkait terhubung. Sistem core wall untuk aplikasi bangunan
tinggi terdiri dari :
1) Sistem kolom yang terdiri dari core wall dan kolom
2) Struktur bebas pada lantai yang terhubung pada struktur core
wall
3) Core wall dengan kolom-kolom di atas satu struktur grid
sebagai alasnya, dimana di atas struktur pondasi hanya
berupa struktur vertikal
4) Core wall digabungkan dengan plat lantai yang digantung
pada struktur grid
5) Core wall yang terhubung dengan kolom di atas grid dengan
tujuan membuat sistem struktur statis
Uraian di atas menjelaskan sistem core wall, masing-masing
memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Sehingga pada
penelitian ini dapat fokus terhadap permasalahan analisa core wall terhadap
gaya gempa yang terjadi.
Pada dasarnya core wall adalah sistem struktur yang dirancang
menahan gaya lateral akibat beban 24ltern dan gempa yang merupakan
beban dinamis.
Gambar 2. 10 Penyaluran Beban Pada Core Wall
25
.......................................................(2. 32)
................................................(2. 33)
................................................(2. 34)
................................................(2. 35)
................................................(2. 36)
Walaupun nilai torsi sangat dipertimbangkan dalam perencanaan,
namun proses analisa yang dilakukan menganggap gaya tersebut sebagai
beban terbagi rata dan bekerja searah sepanjang tinggi core wall.
2.5 Teori Dasar Beban Torsi Tebagi Rata
a. Metode Semi-Inverse St.Venant
Metode yang digunakan untuk bentuk core wall tidak
bundar, metode ini menggambarkan perpindahan u, v dan w
sebagai perandaian pertama, berikut terdapat dua asumsi yang
digunakan untuk menjelaskan komponen yang berpindah :
1. Bentuk potongan penampang tidak boleh berubah
setelah mengalami puntir
2. Warping (lekukan) dari potongan harus sama
Berdasarkan anggapan 1 didapat :
...........................(2. 30)
...........................(2. 31)
Dari anggapan kedua :
Sehingga
................................................(2. 37)
26
..................
Sehingga :
........................(2. 38)
...........................................(2. 39)
...........................................(2. 40)
...........................................(2. 41)
Persamaan 2.37 disebut Persamaan Laplace. Dari buku
Torsion Of Reinforced Concrete karangan Thomas T.C. Hsu
persamaan 2.41 dapat diturunkan hubungan momen torsi dengan
fungsi tegangan adalah:
...........................................(2. 42)
2.6 Teori Dinding Tipis, Thin Tube Bredt Teori
Persamaan yang lebih ringkas bertujuan untuk persamaan torsi pada
beton bertulang, dengan variabel yang ketebalan yang ditunjukkan dalam
gambar 2.13. Tube mempunyai sumbu z longitudinal yang dibebani momen
torsi T. Suatu elemen ABCD menerima tegangan dasar seperti yang
ditampilkan sepanjang dz, tegangan geser pada muka AD adalah 1 dan pada
muka BC adalah 2. Tebal dari muka AD dan BC adalah t1 dan t2
............................................................................(2. 43)
Bila t1 = t2 = t, maka shear flow q = t dimana gaya geser per unit Panjang,
maka q harus sama pada titik A dan B. Pada gambar 2.8 gaya geser
sepanjang ds adalah qds, maka dapat ditulis momen torsi.
............................................................................(2. 44)
r adalah jarak pusat torsi dari sumbu punter ke gaya geser qds.
rds sama dengan dua kali luasan segitiga yang dibentuk oleh r dan ds, maka
luasan sekeliling dapat dimisalkan :
............................................................................(2. 45)
Dimana A adalah luas total yang dibatasi oleh dia garis sumbu dinding,
maka didapatkan persamaan :
Atau ................................................................. (2. 46)
27
.......................................................(2. 49)
..........................................................................(2. 47)
Sedangkan pada permukaan yang sempit adalah :
..........................................................................(2. 48)
.............................................(2. 50)
Gambar 2. 11 Torsi Pada Tampang Shaft
28
Gambar 2. 12 Geometri Penampang Shaft
Gambar 2. 13 Tegangan Geser Pada Thin Tube
2.7 Sistem Ganda (Dual System)
Di dalam SNI-1726-2012 menjelaskan bahwa sistem ganda adalah
kombinasi antara rangka pemikul momen,dinding geser atau rangka bresing
dengan distribusi kekakuan yang sesuai kapasitasnya masing-masing.
Secara sederhana pembagian rangka pemikul momen paling sedikit
memikul 25% gaya gempa desain. Dan gaya lateral tetap ditahan oleh
dinding geser sebagai structural yang nantinya akan turut berkombinasi
29
dalam menahan beban dasar geser nominal secara proposional berdasarkan
kekakuan relatifnya.
Sistem rangka kaku atau rigid frame biasanya berbentuk segi empat
tertur yang terdiri dari balik horisontal dan kolom vertikal yang terhubung
pada suatu bidang secara kaku (rigid), sehingga pertemuan antara kolom
dan balok dapat menahan momen. Pada dasarnya rangka kaku ekonomis
digunakan sampai 30 lantai untuk rangka baja dan sampai 20 lantai untuk
rangka beton bertulang (Schueller, 1989). Mekanisme rangka kaku dalam
menahan beban lateral yang menghubungkan antara kolom dan balok secara
kontinu khususnya pada saat mengalami lentur menyebabkan lendutan
lateral pada kedua struktur tersebut. Lendutan yang terjadi disebabkan oleh
dua hal, yaitu :
1. Lendutan akibat lentur kantilever
Biasa disebut juga chord drift, yaitu reaksi dari balok
kantilever vertikal yang menahan momen akibat beban lateral
(overturning moment), besar lendutan ini berkisar 20% dari total
simpangan struktur.
2. Defleksi akibat lentur kolom dan balok
Penyumbang terbesar dari simpangan struktur yang terdiri
dari 65% akibat lentur dari balok dan 15% dari kolom. Adanya
momen lentur pada kolom dan balok yang disebabkan gaya geser
sangat berdampak terhadap rangka gedung, perilaku di antara
kedua struktur ini disebut shear lag atau frame wracking.
Gambar 2. 14 Simpangan Pada Rangka Kaku
Untuk menghindari terlalu besarnya dimensi struktur balok dan
kolom yang menahan gaya lateral pada gedung bertingkat tinggi, maka dual
system menjadi pilihan tepat dimana dari segi ekonomis pun lebih baik.
Dinding geser dan struktur rangka akan terhubung dengan sambungan kaku
dan bekerja sama dalam menahan beban-beban yang terjadi baik berupa
beban gravitasi maupun beban lateral. Hasilnya adalah simpangan yang
30
terjadi akan diminimalisir sebaik mungkin setingkat dengan jumlah lantai
struktur. Artinya semakin tinggi struktur yang digunakan maka akan
semakin kecil simpangan yang terjadi, begitu juga jika sebaliknya.
Gambar 2. 15 Deformasi Dari dual system
a. Deformasi mode geser untuk rangka kaku (Gambar 2.15 a)
Pada struktur rangka kaku, sudut deformasi (lendutan) paling besar terjadi pada
dasar struktur dimana terjadi geser maksimum.
b. Deformasi mode lentur untuk dinding geser (Gambar 2.15 b)
Pada struktur dinding geser, sudut deformasi (lendutan) paling besar terjadi pada
bagian atas bangunan sehingga sistem dinding geser memberikan kekakuan paling
kecil pada bagian atas bangunan.
c. Interaksi antara rangka kaku dan dinding geser (Gambar 2.15 c)
Interaksi antara struktur rangka kaku dan dinding geser diperoleh dengan membuat
superposisi mode s defleksi terpisah yang menghasilkan kurva S datar. Perbedaan
sifat defleksi antara dinding geser dan rangka kaku menyebabkan dinding geser
menahan simpangan rangka kaku pada bagian bawah, sedangkan rangka kaku akan
menahan simpangan dinding geser pada bagian atas. Dengan demikian, geser akibat
gaya lateral akan dipikul oleh rangka pada bagian atas bangunan dan dipikul oleh
dinding geser dibagian bawah bangunan.
2.8 Kriteria Pembebanan
Berikut adalah uraian pembebanan yang terkait dengan perhitungan
kekuatan pada struktur yang akan ditinjau. Beban-beban yang dimaksud berupa
beban mati,beban hidup,beban gempa dan beban 30ltern. Berikut uraian dari
pembebanan tersebut. :
31
2.8.1 Beban Mati
Beban mati adalah berat kontruksi secara keseluruhan yang
terpasang secara fungsional dan telah ditetapkan di dalam SNI 03-1727-
2013
Tabel 2. 4 Berat Sendiri Bahan Bangunan
32
Tabel 2. 5 Berat Sendiri Komponen Gedung
33
2.8.2 Beban Hidup
Beban hidup adalah beban yang diakibatkan oleh pengguna dan
penghuni bangunan gedung atau struktur lain yang tidak termasuk beban
konstruksi dan beban lingkungan, seperti beban 33ltern, beban hujan, beban
gempa, beban banjir, atau beban mati. (SNI 03 – 1727 – 2013).
2.8.3 Beban Gempa
Dengan mengacu kepada nilai drift ratio maka akan didapat hasil
perbandingan dari nilai kekakuan sebuah struktur, yang artinya apabila
simpangan horisontal terbilang lebih besar maka ini menandakan bahwa
kekakuan yang dimiliki pun cukup besar, sebaliknya apabila simpangan
yang terjadi lebih kecil maka kekauan yang dimiliki 33lternat lebih besar.
2.8.4 Beban Angin
Gesekan udara yang mengenai struktur menyebabkan timbulnya
gaya yang dikenal dengan bebang 33ltern, walaupun memiliki kontribusi
yang kecil dibandingkan dengan beban lainnya namun untuk gedung
bertingkat tinggi memasukkan beban 33ltern menjadi bagian dari
perhitungan menjadi penting.
2.8.5 Kombinasi Beban Terfaktor Dan Beban Layan Dengan Metode
Ultimit
Perancangan suatu struktur gedung dan non-gedung harus
menggunakan kombinasi yang telah ditetapkan di dalam SNI-1727:2013,
sehingga kuat rencana akan melebihi atau paling tidak sama dengan beban
pengaruh terfaktor, berikut adalah kombinasinya :
1. 1,4D
2. 1,2D + 1,6L + 0,5(Lr atau R)
3. 1,2D + 1,6 (Lr atau R) + (L atau 0,5W)
4. 1,2D + 1,0W + L + 0,5(Lr atau R)
5. 1,2D + 1,0E + L
6. 0,9D +1,0W
7. 0,9D +1,0E
Keterangan :
D = beban mati R = beban hujan
L = beban hidup W = beban angin
Lr = beban hidup atap E = beban gempa
Terdapat pengecualian terhadap beban hidup ( factor L ) pada
kombinasi 3,4 dan 5, boleh diambil sama dengan 0,5 kecuali ruangan
34
bergarasi, ruang pertemuan dan ruangan yang nilai beban hidupnya lebih
besar dari 500 kg/m2.
2.9 Sistem Struktur Tiga Dimensi
Dalam perhitungan struktur baik berupa gedung maupun non-gedung
penting sekali untuk meninjau dari berbagai macam aspek. Analisa yang digunakan
salah satunya adalah peninjauan dari segala arah, umumnya yang menjadi label
adalah sumbu X,Y yang biasanya dikenal dengan arah horisontal sementara untuk
arah vertikal digunakan sumbu Z.
Struktur adalah susunan elemen-elemen yang saling terhubung satu dengan
yang lain, sambungan antara elemen inilah yang diasumsikan kaku sempurna
namun flelksibel, artinya pada saat yang diperlukan sambungan-sambungan ini
dapat berpindah menyesuaikan dengan besar kecilnya pengaruh gaya yang diterima
oleh struktur itu sendiri. Letak dari gaya-gaya ini tentunya tidak dapat ditebak
dimana pastinya, kadangkala dapat berada di sepanjang batang atau justru tepat di
titik buhulnya.
Gambar 2. 16 Konsep Tiga Dimensi
Elemen-elemen yang telah disebutkan akan menerima gaya dalam (internal
forces) berupa momen lentur,( bending moment ), momen torsi ( torsional moment
), gaya geser bolak balik, dan gaya aksial.
35
2.10 Analisa Gempa
Di dalam menentukan tingkat keamanan suatu struktur terhadap pengaruh
gempa, sangat penting untuk meninjau simpangan horisontal yang terjadi. Untuk
mengetahui simpangan yang diijinkan di dalam perencanaannya maka SNI 1726 :
2012 telah memuat nilai-nilai beserta tahapan-tahapannya secara detail dalam
menganalisa gempa untuk bangunan, selain itu acuan tersebut dapat juga menjadi
parameter kemampuan sistem struktur yang digunakan untuk menahan beban
gempa yang akan terjadi.
2.10.1 Kategori Risiko Bangunan dan Faktor Keutamaan, Ie
Untuk berbagai kategori risiko struktur bangunan gedung dan non
gedung sesuai Tabel 2.5, pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan
dengan suatu faktor keutamaan, Ie menurut Tabel 2.6
Tabel 2. 6 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Non-Gedung Untuk
Beban Gempa
Jenis Pemanfaatan Kategori
risiko
Gedung dan non gedung yang memiliki risiko 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
I
Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko I,III,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
II
Gedung dan non gedung yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:
- Bioskop - Gedung pertemuan
III
36
- 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 risiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:
- Pusat pembangkit listrik biasa - Fasilitas penanganan air - Fasilitas penanganan limbah - Pusat telekomunikasi
Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.
Gedung dan non gedung yang 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 badai, dan tempat perlindungan darurat lainnya
- Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat
- Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat
- Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran ) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat
Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV.
IV
37
Tabel 2. 7 Faktor Keutamaan Gempa
Kategori risiko Faktor keutamaan gempa, Ie
I atau II 1,0
III 1,25
IV 1,50
Sumber : SNI 1726 : 2012
2.10.2 Nilai Spektral Percepatan SS dan S1
Dengan menggunakan peta zona gempa diambil nilai spectral
sebagai dasar pengambilan nilai Ss parameter respon spectral percepatan
gempa maksumum yang dipertimbangkan risiko tertarget (MCER) yang
penentuannya berdasarkan periode kala ulang gempa selama 2500 tahun
dengan T = 0,2 detik serta situs SB (Lampiran A). Peta zonasi gempa juga
didapat nilai S1 parameter respon 37lternat gempa maksimum yang
dipertimbangkan risiko tertarget (MCER), dengan periode yang sama (2500
tahun) namun T = 1.00 detik dan kelas situs SB (Lampiran B).
2.10.3 Klasifikasi Situs
Peninjauan sebelum menentukan kriteria desain seismik pada bangunan
di permukaan tanah berupa faktor amplifikasi besaran percepatan gempa
puncak dari permukaan hingga mengenai perkerasan permukaan batuan suatu
situs. Dari peninjauan inilah yang menjadi dasar perumusan klasifikasi di dalam
SNI-1726:2012 sebagai berikut.
38
Tabel 2. 8 Klasifikasi Situs
2.10.4 Koefisien Situs
Tabel 2. 9 Koefisien situs Fa
39
Tabel 2. 10 Koefisien Situs, Fv
Kelas situs
Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan pada
perioda 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 SSb
CATATAN :
(a) Untuk nilai-nilai antara S1 \dapat dilakukan interpolasi linier
(b) SS= Situs yang memerlukan investigasi geoteknik spesifik dan analisis
respons situs- spesifik,lihat 6.10.1
2.10.5 Respon Spektrum Percepatan
Berikut adalah rumus parameter spektrum berdasarkan periode
pendek (SMS) dan periode 1 (SM1) detik dengan meninjau klasifikasi situs.
SMS = Fa . Ss ................................................................................................................. (2. 51)
SM1 = Fv S1 ................................................................................................................... (2. 52)
2.10.6 Parameter Percepatan Spektral Desain
Parameter percepatan 39lternat desain untuk periode pendek SDS dan
pada periode 1 detik, SD1, persamaan yang harus digunakan adalah sebagai
berikut :
SDS = 𝟐
𝑺 𝟑
SD1 =
𝟐 𝑺
𝑴𝑺
.............................................................................(2. 53)
.............................................................................(2. 54)
𝟑 𝑴𝟏
40
2.10.7 Parameter Desain Seismik
Kategori desain seismik berdasarkan lokasi harus ditetapkan
terhadap struktur, sehingga perencanaannya dapat dibuat lebih kuat
daripada nilai yang seharusnya. Tujuan dari hal ini adalah untuk
menghindari kerusakan yang lebih parah, terlepas dari pengaruh getaran
struktur, T. Berikut adalah tabel kategori risiko yang diambil adalah nilai
terbesar.
Tabel 2. 11 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Percepatan Pada
Periode Pendek
Tabel 2. 12 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons
Percepatan Pada Periode 1 detik
2.10.8 Spektrum Respon Desain
Persyaratan yang harus dipenuhi dalam spektrum respon desain
terdiri dari beberapa hal di antara lain adalah sebagai berikut :
1. T0 > Periode ( T ) digunakan persamaan :
Sa = SDS [0,40 + 0,60 𝑻
] ....................................................... (2. 55) 𝑻𝟎
2. TS ≥ T0 < Periode ( T ), maka Sa = SDS
3. TS < Periode ( T ), digunakan persamaan :
Sa =𝑺𝑫𝟏 ...............................................................................................................................................................................
(2. 56) 𝑻
Keterangan:
SDS = parameter respons spektral percepatan desain pada perioda pendek;
41
SD1 = parameter respons spektral percepatan desain pada perioda 1 detik
T = perioda getar fundamental struktur.
To = 0.20 𝑺 𝑫𝟏 ......................................................................................................................................
(2. 57) 𝑺𝑫𝑺
TS = 𝑺 𝑫𝟏 ...................................................................................................................................................
(2. 58) 𝑺𝑫𝑺
Gambar 2. 17 Spectrum Respon Desain
42
2.10.9 Nilai R, Cd dan Ωo
Tabel 2. 13 Faktor R, Cd, dan Ωo untuk sistem penahan gaya gempa
Sistem penahan-gaya seismik
Koefisien
modifika
si
respons,
Ra
Faktor kuat- lebih
sistem,
g
0
Faktor pembesa
ran defleksi,
C b
d
Batasan sistem struktur dan batasan
tinggistruktur, h (m) c
n
Kategori desain seismik
B C D d E d F e
A. Sistem dinding penumpu 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.6 7.1.7 7.1.8
1. Dinding geser beton bertulang khusus 5 2½ 5 TB TB 48 48 30
2. Dinding geser beton bertulang biasa 4 2½ 4 TB TB TI TI TI
3. Dinding geser beton polos didetail 2 2½ 2 TB TI TI TI TI
4. Dinding geser beton polos biasa 1½ 2½ 1½ TB TI TI TI TI
5. Dinding geser pracetak menengah 4 2½ 4 TB TB 12k 12k
12k
6. Dinding geser pracetak biasa 3 2½ 3 TB TI TI TI TI
7. Dinding geser batu bata bertulang khusus 5 2½ 3½ TB TB 48 48 30
8. Dinding geser batu bata bertulang menengah 3½ 2½ 2¼ TB TB TI TI TI
9. Dinding geser batu bata bertulang biasa 2 2½ 1¾ TB 48 TI TI TI
10.Dinding geser batu bata polos didetail 2 2½ 1¾ TB TI TI TI TI
11.Dinding geser batu bata polos biasa 1½ 2½ 1¼ TB TI TI TI TI
12.Dinding geser batu bata prategang 1½ 2½ 1¾ TB TI TI TI TI
13.Dinding geser batu bata ringan (AAC) bertulang biasa
2 2½ 2 TB 10 TI TI TI
14.Dinding geser batu bata ringan (AAC) polos biasa
1½ 2½ 1½ TB TI TI TI TI
15.Dinding rangka ringan (kayu) dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
6½ 3 4 TB TB 20 20 20
16.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang ditujukan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
6½ 3 4 TB TB 20 20 20
17. Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya
2 2½ 2 TB TB 10 TI TI
18.Sistem dinding rangka ringan (baja canai dingin) menggunakan bresing strip datar
4 2 3½ TB TB 20 20 20
B.Sistem rangka bangunan
1. Rangka baja dengan bresing eksentris 8 2 4 TB TB 48 48 30
2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus 6 2 5 TB TB 48 48 30
3. Rangka baja dengan bresing konsentris biasa 3¼ 2 3¼ TB TB 10j 10j
TIj
4. Dinding geser beton bertulang khusus 6 2½ 5 TB TB 48 48 30
5. Dinding geser beton bertulang biasa 5 2½ 4½ TB TB TI TI TI
6. Dinding geser beton polos detail 2 2½ 2 TB TI TI TI TI
7. Dinding geser beton polos biasa 1½ 2½ 1½ TB TI TI TI TI
8. Dinding geser pracetak menengah 5 2½ 4½ TB TB 12k 12k
12k
9. Dinding geser pracetak biasa 4 2½ 4 TB TI TI TI TI
10.Rangka baja dan beton komposit dengan
bresing eksentris
8 2 4 TB TB 48 48 30
11.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus
5 2 4½ TB TB 48 48 30
43
i
12.Rangka baja dan beton komposit dengan bresing biasa
3 2 3 TB TB TI TI TI
13.Dinding geser pelat baja dan beton komposit 6½ 2½ 5½ TB TB 48 48 30
14.Dinding geser baja dan beton komposit khusus 6 2½ 5 TB TB 48 48 30
15.Dinding geser baja dan beton komposit biasa 5 2½ 4½ TB TB TI TI TI
16.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½ 2½ 4 TB TB 48 48 30
17.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4 2½ 4 TB TB TI TI TI
18.Dinding geser batu bata bertulang biasa 2 2½ 2 TB 48 TI TI TI
19.Dinding geser batu bata polos didetail 2 2½ 2 TB TI TI TI TI
20.Dinding geser batu bata polos biasa 1½ 2½ 1¼ TB TI TI TI TI
21.Dinding geser batu bata prategang 1½ 2½ 1¾ TB TI TI TI TI
22.Dinding rangka ringan (kayu) yang dilapis dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser
7 2½ 4½ TB TB 22 22 22
23.Dinding rangka ringan (baja canai dingin) yang dilapisi dengan panel struktur kayu yang dimaksudkan untuk tahanan geser, atau dengan lembaran baja
7 2½ 4½ TB TB 22 22 22
24.Dinding rangka ringan dengan panel geser dari semua material lainnya
2½ 2½ 2½ TB TB 10 TB TB
25.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk
8 2½ 5 TB TB 48 48 30
26.Dinding geser pelat baja khusus 7 2 6 TB TB 48 48 30
C.Sistem rangka pemikul momen
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 48 30 TI
3. Rangka baja pemikul momen menengah 4½ 3 4 TB TB 10h,i TIh
TIi
4. Rangka baja pemikul momen biasa 3½ 3 3 TB TB TIh TIh
TIi
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
8 3 5½ TB TB TB TB TB
9. Rangka baja dan beton komposit pemikul momen menengah
5 3 4½ TB TB TI TI TI
10.Rangka baja dan beton komposit terkekang
parsial pemikul momen
6 3 5½ 48 48 30 TI TI
11.Rangka baja dan beton komposit pemikul momen biasa
3 3 2½ TB TI TI TI TI
12. Rangka baja canai dingin pemikul momen
khusus dengan pembautan
3½ 3o 3½ 10 10 10 10 10
D. Sistem ganda dengan rangka pemikul momen khusus yang mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempa yang ditetapkan
1. Rangka baja dengan bresing eksentris 8 2½ 4 TB TB TB TB TB
2. Rangka baja dengan bresing konsentris khusus
7 2½ 5½ TB TB TB TB TB
3. Dinding geser beton bertulang khusus 7 2½ 5½ TB TB TB TB TB
4. Dinding geser beton bertulang biasa 6 2½ 5 TB TB TI TI TI
5. Rangka baja dan beton komposit dengan
bresing eksentris
8 2½ 4 TB TB TB TB TB
6. Rangka baja dan beton komposit dengan bresing konsentris khusus
6 2½ 5 TB TB TB TB TB
44
7. Dinding geser pelat baja dan beton komposit 7½ 2½ 6 TB TB TB TB TB
8. Dinding geser baja dan beton komposit khusus 7 2½ 6 TB TB TB TB TB
9. Dinding geser baja dan beton komposit biasa 6 2½ 5 TB TB TI TI TI
10.Dinding geser batu bata bertulang khusus 5½ 3 5 TB TB TB TB TB
11.Dinding geser batu bata bertulang menengah 4 3 3½ TB TB TI TI TI
12.Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap tekuk
8 2½ 5 TB TB TB TB TB
13.Dinding geser pelat baja khusus 8 2½ 6½ TB TB TB TB TB
E.Sistem ganda dengan rangka pemikul momen menengah mampu menahan paling sedikit 25 persen gaya gempayang ditetapkan
1. Rangka baja dengan bresing konsentris khususf
6 2½ 5 TB TB 10 TI TIh,k
2. Dinding geser beton bertulang khusus 6½ 2½ 5 TB TB 48 30 30
Sumber : SNI-1726:2012
45
2.10.10 Ketidakberaturan Horisontal dan Vertikal Pada Struktur
Tabel 2. 14 Ketidak beraturan Horisontal
Tipe dan penjelasan ketidakberaturan
Pasal referensi
Penerapan kategori desain
seismik
1a. Ketidakberaturan torsi didefinisikan 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 referensi berlaku hanya untuk struktur di mana diafragmanya kaku atau setengah kaku.
7.3.3.4 7.7.3 7.8.4.3 7.12.1 Tabel13 12.2.2
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
1b. Ketidakberaturan torsi berlebihan didefinisikan ada jika simpangan antar lantai tingkat maksimum, torsi yang dihitung termasuk tak terduga, di sebuah 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 pasal-pasal referensi berlaku hanya untuk struktur di mana diafragmanya kaku atau setengah kaku.
7.3.3.1 7.3.3.4 7.7.3 7.8.4.3 7.12.1 Tabel13 12.2.2
E dan F D B, C, dan D C dan D C dan D D B, C, dan D
2. Ketidakberaturan sudut dalam didefinisikan ada jika kedua proyeksi denah struktur dari sudut dalam lebih besar dari 15 persen dimensi denah struktur dalam arah yang ditentukan.
7.3.3.4 Tabel13
D, E, dan F D, E, dan F
3. Ketidakberaturan diskontinuitas diafragma didefinisikan ada jika terdapat diafragma dengan diskontinuitas atau variasi kekakuan mendadak, termasuk yang mempunyai daerah terpotong atau terbuka lebih besar dari 50 persen daerah diafragma bruto yang melingkupinya, atau perubahan kekakuan diafragma efektif lebih dari 50 persen dari suatu tingkat ke tingkat selanjutnya.
7.3.3.4 Tabel13
D, E, dan F D, E, dan F
4. Ketidakberaturan pergeseran melintang terhadap bidang didefinisikan ada jika terdapat diskontinuitas dalam lintasan tahanan gaya lateral, seperti pergeseran melintang terhadap bidang elemen vertikal.
7.3.3.3 7.3.3.4 7.7.3 Tabel13
12.2.2
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
5. Ketidakberaturan sistem nonparalel didefninisikan ada jika elemen penahan gaya lateral vertikal tidak paralel atau simetris terhadap sumbu-sumbu ortogonal utama sistem penahan gaya gempa.
7.5.3 7.7.3 Tabel13 12.2.2
C, D, E, dan F B, C, D, E, dan F D, E, dan F B, C, D, E, dan F
46
Tabel 2. 15 Ketidak beraturan vertikal pada struktur
Tipe dan penjelasan ketidakberaturan
Pasal referensi
Penerapan kategori desain
seismik
1a.
Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak didefinisikan ada jika terdapat suatu tingkat di mana kekakuan lateralnya kurang dari 70 persen kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80 persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.
Tabel13 D, E, dan F
1b.
Ketidakberaturan Kekakuan Tingkat Lunak Berlebihan didefinisikan ada jika terdapat suatu tingkat di mana kekakuan lateralnya kurang dari 60 persen kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 70 persen kekakuan rata-rata tiga tingkat di atasnya.
7.3.3.1 Tabel13
E dan F D, E, dan F
2.
Ketidakberaturan Berat (Massa) didefinisikan ada jika massa efektif semua tingkat lebih dari 150 persen massa efektif tingkat di dekatnya. Atap yang lebih ringan dari lantai di bawahnya tidak perlu ditinjau.
Tabel13 D, E, dan F
3.
Ketidakberaturan Geometri Vertikal didefinisikan ada jika
dimensi horisontal sistem penahan gaya gempa di semua tingkat lebih dari 130 persen dimensi horisontal sistem penahan gaya gempa tingkat di dekatnya.
Tabel13 D, E, dan F
4.
Diskontinuitas Arah Bidang dalam Ketidakberaturan Elemen Penahan Gaya Lateral Vertikal didefinisikan ada jika pegeseran arah bidang elemen penahan gaya lateral lebih besar dari panjang elemen itu atau terdapat reduksi kekakuan elemen penahan di tingkat di bawahnya.
7.3.3.3 7.3.3.4 Tabel 13
B, C, D, E, dan F D, E, dan F D, E, dan F
5a.
Diskontinuitas dalam Ketidakberaturan Kuat Lateral Tingkat didefinisikan ada jika kuat lateral tingkat kurang dari 80 persen kuat lateral tingkat di atasnya. Kuat lateral tingkat adalah kuat lateral total semua elemen penahan seismik yang berbagi geser tingkat untuk arah yang ditinjau.
7.3.3.1 Tabel13
E dan F D, E, dan F
5b.
Diskontinuitas dalam Ketidakberaturan Kuat Lateral Tingkat yang Berlebihan didefinisikan ada jika kuat lateral tingkat kurang dari 65 persen kuat lateral tingkat di atasnya. Kuat tingkat adalah kuat total semua elemen penahan seismik yang berbagi geser tingkat untuk arah yang ditinjau.
7.3.3.1 7.3.3.2 Tabel13
D, E, dan F B dan C D, E, dan F
Sumber : SNI-1726:2012
2.10.11 Prosedur Kombinasi Ortogonal
Analisa struktur dua arah yang terpisah secara 46lternativ (tegak
lurus), mencari beban paling kritis untuk digunakan sebagai beban 100
persen ditambah 30 persen gaya yang tegak lurus dengannya. Pondasi dan
komponen lainnya harus didesain untuk memikul kombinasi beban tersebut.
47
2.10.12 Prosedur Analisis
Di dalam tabel 2.13 akan memberikan daftar tipe-tipe kategori desain
seismik sesuai dengan karakteristik struktur. Dengan berbagai pertimbangan
yang akan menentukan ada atau tidaknya perizinan dari suatu analisis yang
ditentukan.
Tabel 2. 16 Prosedur Analisis yang Boleh Digunakan
Kategori desain seismik
Karakteristik struktur
An
alisis
gay
a
late
ral ek
ivale
n
Pas
al 7.8
An
alisis
sp
ektr
um
resp
on
s r
ag
am
Pas
al 7.9
Pro
sed
ur
riw
ayat
resp
on
s s
eis
mik
Pas
al 1
1
B, C Bangunan dengan Kategori Risiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan ketinggian tidak melebihi 3 tingkat
I I I
Bangunan lainnya dengan Kategori Risiko I atau II, dengan ketinggian tidak melebihi 2 tingkat
I I I
Semua struktur lainnya I I I
D, E, F Bangunan dengan Kategori Risiko I atau II dari konstruksi rangka ringan dengan ketinggian tidak melebihi 3 tingkat
I I I
Bangunan lainnya dengan Kategori Risiko I atau II dengan ketinggian tidak melebihi 2 tingkat
I I I
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 ketidakteraturan horisontal Tipe 2, 3, 4, atau 5 dari Tabel 10 atau ketidakteraturan vertikal Tipe 4, 5a, atau 5b dari Tabel 11
I I I
Semua struktur lainnya TI I I
Sumber : SNI-1726:2012
2.10.13 Prosedur Analisis Gaya Lateral Ekivalen
1. Geser Dasar Seismik, V
Berdasarkan SNI-1726:2012 Persamaan yang digunakan adalah
sebagai berikut :
V = Cs . W .............................................................................. (2. 59)
48
𝑹
𝑹
𝑹
2. Koefisien Respon Seismik, Cs
Cs = 𝑺𝑫𝒔 .................................................................................................................................................................
(2.60) ( )
𝑰𝒆
SNI-1726:2012
Nilai Cs di dalam persamaan 2.10 tidak melebihi persamaan :
Cs = 𝑺𝑫𝟏 .............................................................................................................................................................................
(2. 61) 𝑻( )
𝑰𝒆
Cs = 0,044 SDS . Ie ≥ 0,01 ....................................................... (2. 62)
Untuk struktur yang berada di daerah di mana S1 sama dengan
atau lebih besar dari 0,6g, maka Cs harus tidak kurang dari :
Cs =𝟎,𝟓𝑺𝟏 ..........................................................................................................................................................................
(2. 63) (
𝑰𝒆)
2.10.14 Perioda Fundamental Pendekatan
Persamaan yang berlaku untuk Perioda Fundamental Pendekatan
(Ta) dalam detik, adalah sebagai berikut :
Cs =Ct hnx .................................................................................................................... (2. 64)
2.12
49
Tabel 2. 17 Koefisien Batas Atas Pada Periode Terhitung
Tabel 2. 18 Nilai parameter perioda 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 dengan 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
Pada suatu kondisi dimana struktur memiliki tingkatan kurang dari
12 lantai dan sistem penahan gaya gempa adalah rangka penahan momen
beton atau baja maka persamaan yang dapat digunakan adalah sebagai
berikut :
Ta =0,1 N ................................................................................ (2. 65)
Keterangan :
N = Jumlah tingkat
Untuk dinding geser batu bata atau beton periode fundamental pendekatan
digunakan persamaan sebagai berikut :
Ta =𝟎,𝟎𝟎𝟔𝟐
𝒉
..........................................................................(2. 66)
ƒ𝑪𝒘 𝒏
Dengan nilai Cw sebagai berikut :
Cw =𝟏𝟎𝟎
∑𝒙 ( 𝑨𝑩
𝒊=𝟏
𝒉 𝒏
𝒉𝒊 )𝟐 𝑨𝒊
𝒉𝒊 𝟐
..............................................(2. 67) [𝟏+𝟎,𝟖𝟑( ) ]
𝑫𝒊
50
2.10.15 Distribusi Vertikal Gaya Gempa, Fx
Persamaan berikut digunakan untuk nilai geser desain gempa di
semua tingkat (Vx) (kN) :
Fx = Cvx V .............................................................................. (2. 68)
dan C =
𝒘𝒙𝒉𝒙𝒌
.........................................................................(2. 69)
vx ∑𝒏 𝒘 𝒉 𝒌
𝒊=𝟏
Keterangan:
𝒊 𝒊
Cvx = faktor distribusi vertikal
V = gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur, dinyatakan dalam kilonewton (kN)
widanwx = bagian berat seismik efektif total struktur (W ) yang ditempatkan atau dikenakan pada tingkat i atau x hidanhx = tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x,
dinyatakan dalam meter (m) k = eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut: untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang,
k = 1
untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih, k = 2
untuk struktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik, k harus
sebesar 2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2
2.11 Stabilitas Gedung Bertingkat
2.11.1 Simpangan Antar Lantai
Perhitungan simpangan antar lantai atau defleksi diijinkan pada saat
pusat massa tidak terletak segaris dalam arah vertikal, berdasarkan proyeksi
vertikal dari pusat massa diatasnya. Untuk struktur dengan kategori desain
seismik C, D, E atau F type 1a dan 1b pada tabel 2.11, simpangan antar lantai
desain harus dihitung selisih terbesar dari defleksi di atas dan di bawahnya.
51
Persamaan yang berlaku untuk defleksi pusat massa ( δ ) adalah sebagai
berikut :
δ = 𝑪 𝒅𝜹𝒙𝒆 ........................................................................................................................................................... (2. 70)
𝑰𝒆
Terdapat Batasan simpangan antar lantai sehingga perencanaan tidak
boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat izin (δmin), tabel di bawah
ini adalah Batasan tersebut :
Tabel 2. 19 Simpangan Antar Lantai Ijin, δmin
Sumber : SNI-1726:2012
2.11.2 Pengaruh Torsi
Torsi terjadi pada saat pusat beban tidak mengenai pusat kekakuan
elemen, yang mengakibatkan bangunan berputar dengan arah tegak lurus
terhadap sumbu utama elemen. Jarak antara pusat inilah yang dinamakan
dengan eksentrisitas yang biasanya menjadi penyebab terjadinya masalah
pada elemen penahan lateral pada tepi gedung.
52
Astrani, N.K di dalam bukunya menjelaskan bahwa torsi tidak dapat
dihapuskan namun dapat diperkecil atau paling tidak dirancang untuk
dikenali, yaitu dengan menganalisa penyebabnya seperti bentuk bangunan,
efek bangunan lain, dan pengaruh dinamis.
2.11.2.1 Torsi Tak Terduga
Jika diafragma tidak fleksibel, desain harus menyertakan momen
torsi bawaan ( Mt ) (kN) yang dihasilkan dari lokasi massa struktur
ditambah momen torsi tak terduga ( M ta ) (kN) yang diakibatkan oleh
perpindahan pusat massa dari lokasi aktualnya yang diasumsikan pada
masing-masing arah dengan jarak sama dengan 5 persen dimensi
struktur tegak lurus terhadap arah gaya yang diterapkan.
Jika gaya gempa diterapkan secara serentak dalam dua arah
ortogonal, perpindahan pusat massa 5 persen yang disyaratkan tidak
perlu diterapkan dalam kedua arah orthogonal pada saat bersamaan,
tetapi harus diterapkan dalam arah yang menghasilkan pengaruh yang
lebih besar.
2.11.2.2 Pembesaran Momen Torsi Tak Terduga
Untuk struktur yang dirancang pada kategori C,D,E dan F
dimana tipe 1a dan 1b ketidakberaturan torsi memiliki perhitungan
dengan mengalikan Mta yang tiap tingkat dengan pembesaran torsi (Ax)
ditentukan dengan persamaan berikut :
Ax = ( 𝜹𝒎𝒂𝒙 )𝟐 ≤ 𝟑, 𝟎 ..................................................................... (2. 71) 𝟏,𝟐𝜹𝒂𝒗𝒈
53
Gambar 2. 18 Faktor pembesaran Torsi Ax
Sumber : SNI-1726:2012
2.11.3 Pengaruh P-Delta
P-delta akan mempengaruhi geser,momen tingkat,dan momen
elemen struktur, tidak harus memperhitungkan koefisien stabilitas (θ) pada
simpangan antar lantai bila nilainya kurang dari 0,1, persamaannya adalah
sebagai berikut :
θ = 𝑷𝒙𝜹𝑰𝒆 ........................................................................................................................................................................ (2. 72)
𝑽𝒙𝒉𝒔𝒙𝑪𝒅
Pada saat θ > 0,10 maka harus menggunakan persamaan untuk
mengecek
θmax = 𝟎,𝟓
𝜷𝑪𝒅
≤ 0,25 ..................................................................(2. 73)
Bila θ > θmax berarti struktur tidak stabil dan desain ulang menjadi
pilihan terakhir
54
2.12 Perencanaan Penulangan Dinding Geser
Perencanaan dinding geser yang meliputi penulangan dalam beton bertulang
mempertimbangkan beberapa hal sesuai dengan ketentuan yang berlaku untuk
memenuhi syarat keamanan.
1. Ratio penulangan yang disyaratkan
a. 𝑉𝑢 > 0,0083𝐴cv𝜆ƒ𝑓𝑐′, maka ratio penulangan minimal
(ρmin) =0,0025
b. Vu < 0,0083 Acv λ√𝑓𝑐′, maka ratio penulangan yang
digunakan (ρ) sesuai pasal 14.3 SNI 2847:2013
2. Kuat geser dinding harus memenuhi persyaratan :
𝑉u ≤ ∅𝑉n
Dengan, Vu = gaya geser terfaktor
Vn = kuat geser nominal dinding structural
∅ = faktor reduksi kekuatan
Sementara untuk ketentuan kuat geser nominal sesuai SNI
2847:2013 pasal 29.1.4.1 :
𝑽𝒏 = 𝑨𝒄𝒗(𝜶𝒄𝝀ƒ𝒇𝒄u + 𝝆𝒕𝒇𝒚) ................................................... (2. 74)
Dengan,
𝛼c = 0,25 untuk hw/lw ≤ 1,5
0,17 untuk hw/lw ≥ 2,0
hw = tinggi dinding geser’
lw = panjang dinding geser
3. Pada saat dinding geser yang bersifat struktural harus memiliki
komponen pembatas di tepi terluarnya, tujuannya adalah mereduksi
tegangan akibat gaya tekan pada tulangan terluar. Maka syarat yang
harus dipenuhi untuk pemberian komponen batas adalah :
a. Komponen bersifat menerus secara horisontal dari tulangan c
terluar dengan jarak minimal 𝑐 − 0,1𝑙𝑤 dan 2
b. Pada daerah penampang komponen harus mencapai lebar
efektif struktur terluar, sekurang-kurangnya 300 mm ke
dalam badan dinding.
c. Tulangan pada komponen batas harus menerus hingga
struktur paling bawah, sekurang-kurangnya 300 mm ke
dalam struktur pondasi, baik berupa telapak, pelat atau pile
cap.
d. Tulangan horisontal pada dinding geser akan diteruskan
sejauh 150 mm kedalam komponen pembatas, hal ini
55
bertujuan untuk memastikan bahwa tulangan dapat bekerja
sampai batas kekuatan tariknya. Apabila Panjang komponen
pembatas tidak memenuhi maka persyaratannya adalah
𝑨𝒗 𝒙 𝒇𝒚 ≥
𝑨𝒔𝒉𝒇𝒚𝒕 ........................................................(2. 75)
𝒔 𝒔
4. Komponen pembatas tidak diperlukan pada saat :
a. Rasio penulangan tepi melebihi 2,8 , sebagai gantinya maka fyF
tulangan transversal pada sisi terluar akan diganti dengan
Sengkang tunggal maupun menumpuk.
b. Vu pada dinding geser kurang dari 0,083𝐴cvƒ𝑓𝑐′ .