HAL MENDASAR YANG MASIH MENJADI KENDALA PERANCANGAN

STRUKTUR BETON PEMIKUL BEBAN GEMPA DI INDONESIA

HADI RUSJANTO TANUWIDJAJA

Dosen Tetap Fakultas Teknik Sipil Univeristas Trisakti Jakarta

Direktur Utama PT Haerte Widya Konsultan Engineers Jakarta

Sudah sejak tahun 2000 terjadi perubahan mendasar mengenai peraturan perancangan struktur untuk

beban gempa di Amerika, tempat negara kiblat yang dipakai sebagai acuan untuk membuat Tata Cara

Perhitungan Perencanaan Beban Gempa dan Struktur Beton Indonesia SNI 1726, 2847 -2002.

Perkembangan terakhir peraturan Amerika seperti NEHRP-2000, ACI 318-08, ASCE 7-05 dan IBC 2006

seharusnya akan mempengaruhi peraturan SNI terkait yang masih berlaku saat ini. Masih ada beberapa

hal mendasar yang cukup signifikan buat para perencana struktur yang menjadi kendala a.l. dalam

menerapkan strategi perancangan struktur untuk menghitung dan menetapkan besarnya gaya gempa

rencana, syarat-syarat khusus mengenai pendetailan penulangan, limitasi ketinggian serta konfigurasi

bangunan yang diizinkan dari sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang seharusnya dipilih dan

gaya gempa minimum. Tulisan ini berupaya menguraikan secara singkat latar belakang penentuan

percepatan maksimum gempa rencana sesuai perkembangan mutahir dari peraturan IBC, ASCE dan

saran solusi praktis yang berdampak langsung terhadap peraturan SNI terkait. Uraiannya akan

dilengkapi dengan ilustrasi realistis tata cara perhitungan dasar perencanan yang sederhana.

Kata kunci : pendetailan, penulangan, percepatan, struktur

PERATURAN SNI 1726 dan 2847-2002 dalam kaitannya dengan IBC-2006, ASCE 70-05 dan ACI 318-08

Walaupun masing-masing negara mempunyai ciri khas tersendiri dalam menetapkan tata cara dan

peraturan persyaratan perencanaan sruktur bangunan pemikul gaya gempa namun demikian secara

umum bentuk model peraturan bangunan pemikul gaya gempa di dunia memilih dan mengikuti bentuk

dari salah satu 4 model peraturan gempa dari negara Amerika yaitu National Earthquake Hazards

Reduction Programs (NEHRP), negara Jepang yaitu Building Standards Law of Japan, New Zealand

Building Standard Law dan peraturan beban gempa untuk negara-negara Eropa yaitu Eurocode 8.

Perkembangan peraturan gempa Indonesia diawali dengan Peraturan Muatan Indonesia (PMI) 1970

yang meingkuti model dasar peraturan gempa Jepang. Perubahan berikutnya yaitu Peraturan

Perencanaan Tahan Gempa 1987 yang mengikuti model dasar peraturan gempa New Zealand.

Uniform Buildinng Code, UBC-97 , merupakan peraturan beban gempa sebelum tahun 2000 khususnya

untuk Negara bagian barat wilayah Amerika dan telah dipakai sebagai model dasar untuk membuat

peraturan beban gempa Indonesia yang relatif masih baru SNI 03-1726-02, demikian pula halnya ACI

318-02 terkait erat pula dengan peraturan beton Indonesia SNI 03-2784-02. Masing-masing dari kedua

peraturan ini masih berlaku sampai saat ini dan belum diadakan perubahan dan penyesuaian. Dasar

penentuan beban gempa dikaitkan dengan analisis probabilistik untuk menghitung percepatan batuan

dasar (istilah SNI 1726-02, atau soft rock class B –UBC 97 atau SB - IBC 2006 dan ASCE 7-05) maksimum

akibat goncangan gempa dengan periode ulang 475 tahun dan mempunyai 10 % kemungkinan tidak

terlampaui untuk 50 tahun umur bangunan. Secara kuantitatip hasil analisis ini dinyatakan dalam

bentuk peta zoning gempa, untuk wilayah Indonesia telah di bagi 6 zone. Tabel 1, menunjukan

perbandingan peta zoning gempa di Indonesia dan UBC 97.

SNI-1726 1 2 3 4 5 6

UBC-97 1 2A 2B 3 4

Batuan Keras(SA) 0.024 0.06 0.08 0.12 0.16 0.2 0.24 0.32

Batuan Dasar Batuan Lunak SB) 0.03 0.075 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4

Keras Keras (SC) 0.04 0.09 0.12 0.18 0.24 0.28 0.33 0.4

Sedang Sedang (SD) 0.05 0.12 0.15 0.23 0.28 0.32 0.36 0.44

Lunak Lunak (SE) 0.08 0.19 0.2 0.3 0.34 0.36 SNI 0.38 0.36 0.36

Khusus Khusus (SF)

TABEL 1 - PERCEPATAN PUNCAK BATUAN DASAR, Ao -SNI 1726 DAN KORELASINYA DENGAN JENIS TANAHJenis Tanah

perlu penyelidikan tanah khusus untuk menentukan besarnya Ao

Wilayah Gempa

Sejak tahun 2000 peraturan beban gempa Amerika tidak lagi terkotak-kotak seperti UBC, NBC dan SBC

(masing-masing untuk wilayah barat, utara-selatan dan timur-selatan Amerika) selanjutnya masing-

masing sepakat untuk bergabung dan mengeluarkan satu model dasar peraturan mengikuti

rekomendasi dari NEHRP yang berlaku di seluruh negara bagian Amerika dengan nama baru

International Building Code. IBC-2000 yang direncanakan berkesinabungan untuk setiap periode 3

tahun secara terus menerus diperbaiki serta diperbaharui. Terjadi perubahan mendasar mengenai

penentuan percepatan batuan dasar maksimum akibat goncangan gempa sangat kuat yang dipakai oleh

NEHRP-2000 sebagai gempa rencana maksimum yang diharapkan akan terjadi yaitu dengan periode

ulang 2475 tahun dan mempunyai 2% kemungkinan tidak terlampaui untuk 50 tahun umur bangunan.

Selanjutnya revisi peraturan terakhir dari IBC 2006 dan ASCE 7-05 mensyaratkan ketentuan pendetailan

penulangan struktur beton untuk beban gempa dari kedua peraturan ini harus memenuhi dan

mengikuti persyaratan yang tercantum di dalam ACI 318-05. Tahun depan diperkirakan akan

dikeluarkan peraturan IBC-2009 yang baru dan untuk struktur beton sudah dapat dipastikan masih

harus terkait dengan peraturan terbaru dari ACI 318-08.

Secara kuantitatip hasil analisisnya tidak lagi diberikan dalam bentuk peta zoning gempa akan tetapi

disajikan dalam format dua buah peta kontur percepatan gempa rencana maximum dari batuan dasar

untuk waktu getar pendek 0.2 detik SS dan 1 detik, S1. Percepatan maksimum batuan dasar ini

selanjutnya harus dikoreksi untuk disesuaikan dengan kondisi dari jenis tanah untuk setiap lokasi

bangunan yang akan didirikan. Faktor koreksinya dinyatakan dalam bentuk percepatan gempa pada

muka tanah maximum untuk perencanaan SMS dan SM1 yang diperoleh dengan memperhitungkan faktor

pembesaran percepatan, Fa dan Fv (relatip sama dengan UBC-97 atau SNI 1726) terkait dengan kondisi

tanah dari lokasi yang ditinjau (lihat Tabel-1). Langkah selanjutnya adalah membuat respons spektra

dari percepatan gempa rencana maksimum sebagai fungsi dari waktu getar alami T setiap sistim

struktur dan dihitung sebagai bagian dari percepatan gempa rencana maksimum untuk waktu getar 0.2

detik , SDS dan 1 detik , SD1 mengikuti persamaan (1) seperti terlihat dalam gb. 1.

saMS SFS MSDS SS

3

2

11 SFS VM (1) ...........................3

211 MD SS

SDS

0.4 SDS

SD1

T0 TS 1.0

SD1

T

Waktu Getar T (detik)

Sp

ek

tra

l P

erc

ep

ata

n R

en

ca

na

Sa

SDS

R

Wo

Dy Du De

Vy

Vu

Ve

Cd

Pergeseran horizontal pada puncak bangunan

Ga

ya

ge

se

r d

as

ar

Vd

Respons spektra rencana

Respons elastis

Respons inelastis

Gb.1 – pola dasar bentuk respons spektra Gb.2 – Skematis ilustrasi mengenai koefisien

percepatan gempa rencana koefisien desain untuk beban gempa

Perhitungan perencanaan besarnya gaya gempa rencana untuk disain and analisis perhitungan

dinyatakan oleh besarnya gaya geser dasar Vy , ketentuan mengenai syarat kekuatan dan pendetailan

tulangan serta fleksibilitas ketidak teraturan bentuk bangunan dan limitasi tinggi bangunan tidak lagi

ditentukan oleh peta zoning gempa sebagaimana halnya yang telah ditetapkan dalam UBC-97 ataupun

SNI 1726-02. Baik oleh IBC maupun ASCE, ketentuan mengenai hal tersebut di atas telah di gantikan oleh

kriteria perencanaan baru yang di sebut katagori desain gempa-KDG (seismic design category- SDC) dan

dikaitkan dengan klasifikasi penggunaan bangunan-KPB atau occupancy category –OC. Secara umum

KPB di bagi atas 4 katagori seperti terlihat dalam Tabel-2 .

Tabel 3(a) dan (b) memberikan petunjuk untuk menentukan KDG yang di bagi atas 5 kategori yaitu KDG

A sampai E dan yang harus dikaitkan dengan percepatan gempa rencana maksimum untuk waktu getar

pendek 0.2 detik SDS dan waktu getar 1 detik SD1. Dari kedua data yang diperoleh selalu di ambil yang

paling kritis.

KPB

Struktur bangunan yang beresiko kecil terhadap kehilangan jiwa manusia bila mengalami kegagalan sistim struktur I

Struktur bangunan selain yang termasuk KPB I , III dan IV II

Struktur bangunan yang beresiko besar terhadap kehingan jiwa manusia bila mengalami kegagalan sistim struktur III

Struktur bangunan penting yang harus segera berfungsi untuk keadaan darurat IV

TABEL 2 - PENGGUNAAN BANGUNAN

HARGA S DS

I ATAU II III

S DS < 0.167 A A

0.167 ≤ S DS < 0.33 B B

0.33 ≤ S DS < 0.50 C C

0.50 ≤ S DS D D D

Tabel 3(a) - HUBUNGAN ANTARA KDG DENGAN S DS

IV

A

C

D

KDG SESUAI KELAS PENGGUNAAN BANGUNAN

I ATAU II III

S D1 < 0.067 A A

0.067 ≤ S D1 < 0.133 B B

0.133 ≤ S D1 < 0.20 C C

0.30 ≤ S D1 D D

Tabel 3(b) - HUBUNGAN ANTARA KDG DENGAN S D1

IV

A

C

D

D

HARGA S D1 KDG SESUAI KELAS PENGGUNAAN BANGUNAN

Pantai barat wilayah Amerika mempunyai track-record gempa yang paling lengkap, dari hasil analisis

statistik menunjukan bahwa respons spektra akibat goncangan gempa rencana maksimum yang sangat

kuat dan merusak mempunyai periode ulang 2475 tahun dengan 2% kemungkinan terlampaui selama

50 tahun umur bangunan hampir sama dengan 1.5 kalinya dari respons spektra gempa yang

mempunyai periode ulang 475 tahunan dengan 10% kemungkinan terlampaui selama 50 tahun umur

bangunan (merupakan gempa rencana maksimum yang dipakai oleh UBC-97 dan SNI 1726-02) dapat

dilihat dalam gambar 3. Nilai 3/2 ini secara sembarang telah di pakai sebagai patokan faktor keamanan

untuk menentukan respons spektra gempa rencana maksimum untuk perhitungan perencanaan

bangunan pemikul gaya gempa yang ekivalen sama dengan 2/3 respons spectra akibat goncangan

gempa maksimum yang sangat kuat dan merusak dengan periode ulang 2475 dan 2% kemungkinan

terlampaui selama 50 tahun umur bangunannya. Dengan menggunakan perubahan penetapan gempa

0.5 1.0 1.5 2.0Waktu Getar Alami T (detik)

a

b

c

Gb. 3 – Respon spektra wilayah California

a -----> b ASCE 7-05, IBC-2006

c UBC-97, SNI 1726-02

maksimum rencana dari periode ulang 475 menjadi 2475 tahun diharapkan dapat diperoleh faktor

keamanan yang sama di seluruh wilayah negara bagian Amerika sama halnya dengan wilayah pantai

baratnya. Hal yang sama tentunya harus dilakukan untuk perubahan peraturan SNI 1726 mendatang. N H

Pada umumnya perhitungan gaya-gaya dalam setiap elemen struktur akibat pembebanan gempa

dilakukan dengan metode elastis-linear melalui analisa dinamis menggunakan respons spektra akibat

goncangan gempa rencana maksimum seperti yang diuraikan di atas. Namun demikian dari pengalaman

kerusakan struktur yang telah didisain dan dianalisis mengikuti peraturan yang ada, akibat goncangan

gempa-gempa masa lampau menunjukan bahwa prilaku struktur diantisipasi akan melampaui batas

elastisitas dan sudah memasuki wilayah prilaku inelastis sehingga praktik analisis perhitungan yang lazim

menggunakan metode elastis-linear tidak akan menggambarkan secara akurat prilaku struktur

sebenarnya. Oleh karena itu hasil analisis perhitungan memakai metode elastis-linear tersebut masih

perlu dimodifikasi dengan satu set faktor-faktor koeffisien rencana gempa untuk memperhitungkan

prilaku respons inleastisnya. Berdasarkan hasil penelitian seksama dari uji terbatas laboratorium dan

pengalaman kerusakan struktur akibat goncangan gempa masa lampau faktor-faktor koefisien rencana

gempa yaitu faktor modifikasi respons R , faktor kuat lebih Ωo dan faktor pembesaran simpangan Cd

(SNI 03-1726-02 menggunakan notasi berturut-turut , Rm , f dan 0.7 R), dari setiap karakteristik jenis

sistim struktur utama pemikul gaya gempa dapat ditentukan dan dipilih dari Tabel 4.

Faktor modifikasi respons R , dipergunakan untuk mengurangi besarnya gaya gempa yang dibutuhkan

oleh sistim struktur pemikulnya untuk berprilaku elastis ketika mengalami goncangan gempa

maksimum rencana (gempa periode ulang 2475 tahunan) ke batas level kekuatan yang dibutuhkan

untuk strukturnya masih berprilaku inelastis sesuai karakteristik batas kemampuan perubahan bentuk

dari jenis sistim struktur utama yang telah dipilih sesuai peraturan. Sistim struktur utama pemikul gaya

gempa yang mempunyai kemampuan perubahan bentuk inelastis lebih baik akan mempunyai nilai R

yang paling tinggi, misalnya untuk sistim struktur SRPMK (struktur rangka pemikul momen khusus),

nilainya R = 8 (R = 8.5 untuk SNI 1726-02), dengan demikian besarnya gaya geser dasar rencana untuk

desain dan analisis perhitungan, Vy, diperkenankan cukup sampai batas 1/8 dari besarnya gaya geser

dasar yang dibutuhkan jika sistim struktur tersebut berprilaku elastis, Ve ketika dibebani goncangan

gempa maksimum rencana sesuai peraturan (periode ulang 2475 tahunan). Nilai R yang lebih kecil

diberikan untuk sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang tidak mempunyai kemampuan

berubah bentuk secara inelastis dengan baik, seperti struktur dinding geser pemikul (bearing walls) nilai

R nya lebih kecil yaitu sama dengan 4.5.

Faktor pembesaran simpangan lateral Cd dimaksudkan untuk memperkirakan besarnya simpangan

lateral dari sistim struktur utama pemikul gaya gempa yang berprilaku elastis ketika mengalami

goncangan gempa maksimum rencana (sekaligus terkait juga dengan adanya pengaruh redamanan

dan pengaruh perpanjangan waktu getar alami akibat perubahan bentuk inelastis dari sistim

strukturnya); yaitu dengan mengalikan faktor pembesaran Cd terhadap besarnya simpangan hasil

analisis perhitungan elastis ∆y akibat gaya geser dasar Vy yaitu gaya geser dasar yang terjadi jika sistim

struktur utama direncanakan berubah bentuk secara elastis, Ve di bagi dengan nilai R. Sistim struktur

umumnya direncanakan untuk mempunyai karakteristik perubahan bentuk tertentu sehingga

berkemampuan mengembangkan redaman yang besar, dengan demikian diberikan nilai Cd yang

mendekati harga R nya, sehingga simpangan inelastis ∆I yang dihitung menjadi sedikit lebih rendah

daripada simpangan elastisnya ∆e.

Faktor kuat lebih Ωo (f , dalam SNI 1726-02), dimaksudkan untuk memperhitungkan prakiraan gaya

dalam maksimum yang terjadi dalam setiap elemen struktur pemikul gaya gempa sehubungan dengan

adanya kemungkinan kuat lebih struktur dikarenakan kuat material aktual yang lebih besar daripada

kuat rencana, atau jumlah luas tulangan terpasang yang lebih dari luas tulangan rencana hasil analisis

perhitungan, dll; sehingga selanjutnya akan berdampak terhadap peningkatan kekuatan aktual sistim

struktur yang akan lebih besar daripada kekuatan struktur hasil analisis perhitungan elastis akibat beban

gempa rencana untuk analisis strukturnya Vy yaitu Ve (gaya gempa jika sistim struktur utama

direncanakan akan berprilaku elastis) setelah di bagi dengan nilai R.

Gambar 2, memberikan ilustrasi lengkap latar belakang konsep dasar mengenai penggunaan dan

pemilihan koefisien-koefisien gempa yang dinyatakan dalam bentuk plot gambar hubungan kurva

desain respons spektra elastis akibat gempa maksimum rencana dengan periode ulang 2475 tahunan,

garis respons elastis struktur, kurva desain respons spektra inelastis dari sebuah sistim struktur pemikul

gaya gempa yang dipilih dan dinyatakan dalam bentuk grafik hubungan koordinat dari gaya geser dasar

vs simpangan lateral pada puncak bangunan.

Garis putus dalam gambar 2, mencerminkan respons elastis suatu sistim struktur yang dipilih. Garisnya lurus untuk menunjukan hubungan gaya dan simpangan struktur jika berubah bentuk secara elastis karena masih mempunyai kekakuan yang konstan. Titik pertemuan antara garis diagonal lurus dengan respons spektra akibat goncangan gempa maksimum rencana menunjukan besarnya gaya geser dasar Ve jika struktur berubah bentuk secara elastis penuh, dengan simpangan puncak bangunan ∆e . Plot grafik respons spektra inelastis ditunjukan dalam bentuk satu seri garis segmental yang dikenal sebagai hasil analisis dorong (push-over analysis). Pada taraf awal garis segmen pertama dari analisis dorong berimpit dengan garis respons elastisnya karena kekakuan strukturnya masih sama (elastis), titik-titik Vy dan ∆y menunjukan batas akhir perubahan bentuk secara elastis dari struktur. Melampaui kedua titik tersebut struktur akan memasuki perubahan bentuk secara inelastis, ditunjukan dengan penurunan kekakuan atau perlemahan struktur secara sekuensial berupa seri dari garis-garis segmental. Gaya geser dasar ultimit, Vu pada puncak dari grafik analisis dorong menunjukan gaya lateral maksimum yang dapat dipikul oleh struktur setelah terjadinya sejumlah sendi-sendi plastis yang cukup pada beberapa elemen struktur yang direncanakan sesaat strukturnya akan mendekati keruntuhan total. Hubungan besarnya gaya geser dasar rencana untuk analisis struktur, simpangan puncak bangunan dengan koefisien-koefisien gempa dapat ditentukan sbb :

R

VV e

y ; yom VV W ; ydi C DD ………………………………………….(2)

TATA CARA DASAR PERENCANAAN BANGUNAN UNTUK BEBAN GEMPA

Langkah awal mendasar dari tahapan perencanaan bangunan untuk beban gempa meliputi antara lain

hal-hal sbb :

SNI-03-2847-2002 Psl. 23.2.1.4

SNI 1726 -2002 Wilayah Gempa 1, 2 Wilayah Gempa 3 Wilayah Gempa 4, 5, 6

NEHRP-1997, 2000, 2003

NFPA-5000 , 2003, 2006

ACI 318-08, IBC-2000, 2003, 2006

ASCE 7-98, 7-02, 7-05 SDC D, E , F

BOCA 1993, 1996, 1999

Resiko rendah

ACI 318-08: Psl 21.2

Wilayah Gempa 0 , 1

NEHRP-1991, 1994

UBC-1991, 1994, 1997

Standar Peraturan Gempa

SNI-03-2847-2002 Psl. 23.2.1.2

SBC- 1994, 1997, 1999

ASCE 7-1993. 1995

Tingkatan dari resiko gempa, SPC, SDC dari beberapa model peraturan gempa

TABEL- 4 PERBANDINGAN TINGKAT RESIKO GEMPA DAN DETAIL TULANGAN

SPC A, B SPC C SPC D, E

Resiko sedang/medium

ACI 318-08 : Psl. 21.3 & 4

Resiko tinggi

ACI 318-08 : Psl. 21.5

SNI-03-2847-2002 Psl. 23.2.1.3

Wilayah Gempa 2 Wiilayah Gempa 3, 4

SDC A, B SDC C

1. Dari data hasil penyelidikan tanah di lokasi bangunan di hitung nilai rata-rata dari N-SPT (standard

penetration test), cu (kuat geser niralir tanah) dan atau vs (kecepatan geser tanah) pada ketebalan

30 m dari bawah muka tanah yang ada untuk menentukan klasifikasi tanah setempat (lunak,

sedang atau keras). Melihat data lokasi bangunan dari peta kontur gempa maksimum rencana

dapat ditentukan Ss dan S1 . Hitung SDS dan S1 mengikuti persamaan (1). Kemudian dibuat grafik

hubungan antara percepatan respon spektra Sam vs waktu getar alami bangunan T yang

selanjutnya disebut sebagai respon spektra gempa rencana seperti terlihat pada gb (1).

Sementara menunggu perubahan peta kontur gempa yang baru untuk Indonesia seperti halnya yang

telah dilakukan oleh NEHRP, ASCE, IBC sebagai petunjuk jika kita memakai SNI 1726-03 dapat

dipergunakan Tabel -1 untuk mendapatkan hubungan proportional peta gempa SNI dengan UBC-

97, sebagai contoh kota Jakarta, wilayah gempa 3 SNI 1726, yang mempunyai percepatan batuan

dasar 0.15 g setara dengan UBC-97, untuk zone 2A (gempa maksimum rencana atas dasar periode

ulang 475 tahun dengan 10% kemungkinan tidak terlampaui selama 50 tahun umur bangunan).

2. Dari data percepatan gempa batuan dasar SDS dan SD1 sesuai lokasi bangunan dan klasifikasi

penggunan bangunan KPG dari Tabel-3 kemudian dapat di tentukan KDG.

Pada dasarnya klasifikasi penggunaan bangunan KPG relatip tidak berbeda dengan penggunaan

faktor kepentingan bangunan I dari UBC-97 maupun SNI 1726-02. Sementara belum ada ketentuan

baru mengenai penetapan besarnya SDS dan SD1 , pemilihan mengenai KDG dapat mengacu kepada

Tabel-4 yang dikutip dari ACI 318-08 mengenai hubungannya dengan peta wilayah gempa sesuai

UBC-97 yang harus disetarakan dengan peta wilayah gempa dari SNI 1726-02 menggunakan Tabel -1

Jakarta termasuk wilayah gempa 3 pada SNI 1726, setara dengan zone 2 pada UBC-97. Dari Tabel-4

selanjutnya dapat digolongkan termasuk SDC – C atau KDG – C dengan syarat detail tulangan

menengah/medium sesuai ACI 318-08 pasal 21.3 & 4 atau SNI 2847-03 pasal 23.2.1.3.

3. Dari Tabel-5, disesuaikan dengan KDG yang diperoleh dari langkah sebelumnya , kemudian dapat

dipilih tipe sistim struktur utama pemikul beban gempa untuk perencanaan termasuk sekaligus

koefisien-koefisien gempa untuk desain dan analisis perhitungan terhadap beban gempa, yaitu

faktor-faktor R (modifikasi koefisien reponns) , Cd (koefisien pembesaran defleksi) dan Ωo (koefisien

kuat-lebih).

Sementara belum ada perubahan peraturan gempa Indonesia yang baru, kita masih boleh mengacu

kepada ketentuan yang tercantum dalam UBC-97 atau dapat dipakai koefisien-koefisien desain

untuk gempa dalam SNI 1726-02 seperti Rm , 0.7 Rm dan f sesuai Tabel-4.

4. Dari hasil analisa dinamis untuk ragam getar ke-m selanjutnya dapat dengan mudah di rubah grafik

hubungan respons spektra percepatan mam TS vs menjadi grafik hubungan dmam SS vs (respons

spektra simpangan) dan dengan memperhatikan hubungan mdmam TSS dan , , melalui

persamaan ammd ST

Sm

2

2

4 . Langkah berikutnya dapat dihitung gaya geser dasar hasil analisis

dinamis untuk ragam getar ke-m :

dmV = faktor partisipasi massa (FPM)m x massa x

gIR

Sam x /

, (pada SNI 1726-02, Sam untuk

waktu getar alami ragam ke-m , Tm , dapat dibaca menggunakan grafik-grafik respons spektra

dalam peraturan tersebut yang disebut faktor koefisien gempa rencana C).

Simpangan pada puncak bangunan untuk ragam getar ke-m dapat dihitung, yaitu D puncakm

faktor modal partisipasi lantai puncak (FMPL)m x dmS dan akhirnya dapat dibuat grafik hubungan

puncakmdmV D vs seperti terlihat dalam gb. (2) ; dimana 2

m

m

mM

LFPM dan

m

m

mmM

LFMPL dengan notasi m menunjukan ragam getar yang ke – m .

Gaya geser dasar total dari analisis dinamis diperoleh dengan memperhitungkan gaya geser dasar

hasil kombinasi dari sejumlah ragam getar ke-1 sampai ragam getar ke-m sesuai persamaan (3) yaitu

menggunakan metode SRSS (square root of the sum squares) atau CQC (complete quadratic

combination) dalam hal waktu getar alami Tm dan Tm-1 relatip hampir berdekatan. Disyaratkan

bahwa perhitungan kombinasi sejumlah ragam getar harus diambil sedemikian rupa sehingga faktor

FPM mencapai minimum 90 %.

SRSS : 22

2

2

1 dmddd VVVV .......

CQC :

m

i

m

i

djijdid VVV1 1

……………….(3)

dalam hal redamannya konstan maka :

2222

232

141

18

rr

rrij

/

; dimana prosentase

redaman dan j

ir

adalah perbandingan frekwensi alami dari ragam getar I dan j ,

KENDALA PERANCANGAN STRUKTUR UNTUK BEBAN GEMPA

Dengan adanya perubahan mendasar antara peraturan SNI 1726-02 / UBC-97 dengan peraturan yang

terbaru dari ASCE 7-05 dan atau IBC-2006 seperti yang telah diuraikan di atas, maka akan timbul banyak

kendala dalam perancangan struktur untuk menentukan besarnya beban gempa serta memilih type

pendetailan tulangan sistim struktur utama pemikul beban gempa, sehingga seringkali menimbulkan

kesulitan dan keragu-raguan buat para praktisi struktur di Indonesia. Kurangnya pemahaman mengenai

hal tersebut di atas bisa berdampak positip yang akan menghasilkan perancangan struktur bangunan

yang sangat over-konservatip dan menjadi tidak ekonomis atau sebaliknya bisa menghasilkan struktur

bangunan yang sangat berbahaya karena tidak memenuhi syarat kekuatan dan daktilitas yang memadai

untuk memikul beban gempa rencana sesuai yang dimaksud dalam peraturan tersebut.

Hal-hal fundamental yang memerlukan engineering judgement a.l. :

1. Memahami bahwa SNI 1726-02 belum dilengkapi dengan perubahan mengenai peta kontur

percepatan gempa untuk menentukan besarnya SDS dan SD1.

2. Berkaitan dengan butir 1 di atas, perencana akan menemui kesulitan untuk membuat respons

spektra, demikian juga halnya dalam menentukan KDG.

3. Hampir seluruh aspek perancangan bangunan untuk beban gempa sangat ditentukan oleh KDG.

Kesulitan menentukan KDG menjadi sangat krusial karena KDG di dalam peraturan gempa yang

baru ini merupakan parameter penting untuk menentukan sistim struktur utama pemikul gaya

gempa yang diizinkan, persyaratan khusus untuk perencanaan detailing tulangan, limitasi terhadap

tinggi maksimum dan konfigurasi bangunan yang diizinkan, metode analisis perhitungan yang boleh

dipakai untuk menghitung besarnya gaya gempa (perhitungan memakai gaya gempa statik ekivalen

atau perlu lebih detail hasil analisis dinamis), persyaratan yang diperlukan untuk memeriksa

kekuatan dan kekakuan setiap elemen struktur utama serta persyaratan mengenai sistim pengaku

dan pengangkuran setiap elemen struktur sekunder. Khususnya pada beberapa jenis sistim struktur

tertentu seperti misalnya sistim struktur dinding pemikul (bearing wall systems) untuk KDG –D ,

karena prilaku strukturnya mempunyai keterbatasan daktilitas sebagaimana ditunjukan pada

pengalaman kerusakan pada kejadian gempa-gempa masa lalu, peraturannya mensyaratkan

adanya keharusan limitasi ketinggian bangunan untuk sistim struktur tersebut. Tabel-4

memberikan informasi mengenai perbandingan kriteria penentuan perancangan sistim struktur

utama pemikul beban gempa sekaligus terkait dengan besarnya koefisien-koefisen gempa untuk

perhitungan analisis struktur dan limitasi ketinggian bangunan yang di ambil dari peraturan ASCE 7-

05 atau IBC-2006 atau UBC-97. (SNI 1726-02 belum mengatur secara sepesifk ketentuan mengenai

limitasi tinggi bangunan untuk sistim struktur utama tertentu).

4. Faktor lain yang tidak kalah pentingnya yaitu ketentuan mengenai syarat pendetailan tulangan

untuk sistim struktur utama pemikul gaya gempa. Menurut IBC-2006 dan ASCE 7-05 pendetailan

tulangan harus memenuhi peraturan ACI 318-05; yang mensyaratkan bahwa pemilihan jenis sistim

struktur utama pemikul gaya gempa harus dikaitkan dengan KDG. Misalnya untuk KDG-D sistim

struktur rangka pemikul momen khusus SRPMK dapat dipakai secara umum dan sistim struktur

dinding geser khusus SDGK dapat dipakai dengan memperhatikan batasan ketinggian bangunan.

Demikian halnya untuk KDG-C sistim struktur rangka pemikul momen dan atau sistim struktur

dinding geser biasa , SRPMM dan SDGB dapat dipakai sebagai sistim struktur utama pemikul gaya

gempa tanpa perlunya adanya pembatasan mengenai total ketinggian bangunan.

5. Gaya geser dasar minimum untuk perhitungan struktur utama pemikul beban gempa tidak lagi

ditentukan secara spesifik dalam peraturan IBC-2006 maupun ASCE 7-05 seperti halnya yang diatur

dalam peraturan UBC-97. Akan tetapi untuk menghindari perhitungan gaya gempa rencana yang

terlalu kecil atau diperolehnya sistim struktur dengan fleksibilitas lateral berlebihan khususnya

untuk struktur bangunan yang mempunyai waktu getar alami T panjang (bangunan bertingkat

banyak); gaya geser dasar hasil perhitungan analisis dinamis yang menggunakan waktu getar alami

Td, perlu diperiksa menggunakan gaya geser dasar hasil perhitungan analisis statis ekivalen atau

analisis dinamis (memperhatikan faktor skala) menggunakan waktu getar alami untuk setiap sistim

struktur tertentu yang dihitung berdasarkan rumus empiris Ta, mengikuti persamaan (4) dan setelah

dikalikan dengan faktor pembesaran Cu dari Tabel-5 yang bergantung kepada besarnya SD1 sesuai

ketentuan yang disyaratkan dalam peraturan tersebut :

x

nta hCT ………………………………………. (4)

dimana hn adalah tinggi bangunan dihitung (m) dari taraf penjepitan sampai puncak bangunan,

koefisien Ct dan x dapat di lihat dalam Tabel-6 yang bergantung kepada tipe struktur utama

pemikul beban gempanya. SNI 1726-02 secara spesifik menentukan batasan maksimum waktu

getar alami yang tercantum dalam Tabel-8 nya. Besarnya gaya geser dasar akibat beban gempa

hasil analisis dinamis selanjutnya harus dikalikan dengan faktor skala sedemikian rupa sehingga

mempunyai harga minimum yang harus lebih besar atau sama dengan 0.8 kali gaya geser dasar hasil

perhitungan gaya gempa statis ekivalennya.

1.4

1.4

1.5

1.6

1.7≤ 0.1

KOEFISIEN BATAS LIMIT MENGHITUNG WAKTU GETAR ALAMI

TABEL - 5

S D1 koefisien C u

≥ 0.4

0.3

0.2

0.15

Ct x

0.0466 0.9

0.0488 0.75

TABEL - 6

KOEFISIEN EMPIRIS C t dan x

TYPE SISTIM STRUKTUR

STRUKTUR BETON RANGKA PEMIKUL MOMEN

SISTIM STRUKTUR LAIN

DAFTAR PUSTAKA

International Conference of Building Officials (1997), “Uniform Building Code, UBC-1997 Volume 2;“

Whittier, CA, 469 pp .

David A. Fanella and Javeed A. Munshi (1998), “Design of Concrete Buildings for Earthquake and

Winnd Forces, According to the 1997 UBC,” Portland Cement Assoiciation, Illinois, 186 pp.

Gosh, S.K. (2001), “Impact of the Seismic Design Provisions of the International Building Code,”

Structurres and Codes Institute Northbrook, IL , 47 pp.

Aoyama, Hiroyuki (2001), “Design of Modern Highrise Reinforced Concrete Structures,” Imperial

College Press, London., 442 pp.

Badan Standardisasi Nasional, BSN (2002), “Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk

Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2002, 85 pp.

Badan Standarisasi Nasional, (2002), “Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk Bangunan

Gedung,”SNI 03-2847-2002, 272 pp.

Gosh, S.K. and Davie A. Fanella (2003), “Seismic Wind Design of Concrete Buildings, 2000 IBC, ASCE

7-98, ACI 318-99,” International Code Council, Inc, 517 pp.

Gosh, S.K. (2003), “Seismic Design using Structural Dynamics, 2000 IBC,” International Code Council,

IL , 188pp.

Chen, W.F. and Scawthorn, C. (2003); “Earthquake Engineering Handbook,” CRC Press LLC, Boca

Raton, Florida, 1448 pp.

Bozorgnia and Bertero (2004), “Earthquake Engineering from Engineering Seismology to

Performance Based Engineering,” CRC Press LLC, Boca Raton, Florida, 947 pp.

Bungale S. Taranath (2005), “Wind and Earthquake Resistant Buildings, Structural Analysis and

Design,” CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton, Florida, 892 pp.

International Code Council (2006), “International Building Code,” IBC-2006, Country Club Hills,

Illinois, 663 pp.

American Society of Civil Engineers (2006), “Minimum Design Loads for Buildings and Other

Structures ASCE standard ASCE/SEI 7-05,” USA, 388 pp.

Gosh, S.K., Susan Dowty and Dasgupta, P. (2006), “Analysis of Revisions to the 2006 IBC Structual

Provisions, International Code Council, 254 pp.

American Concrete Institute (2008), “Building Code Requirements for Structural Concrete,” ACI 318-

08 and Commentary ACI 318R-05, Farmington Hills, Michigan, 465 pp.

Faktor Kuat Lebih f,WO

SNI IBC SNI IBC SNI-1726 IBC-2006

` 1726-02 2006 1726-02 2006 =0.7 R A atau B C D E F

UBC-97 ASCE-05 UBC-97 ASCE-05 ASCE-05

Sistim Dinding Pemikul

a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) 4.5* 5 2.8 2.5 3.15 5 ok ok 50 50 30

b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) 4.5* 4 2.8 2.5 3.15 4 ok ok X X X

Sistim Bangunan Rangka

a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) 6.5 6 2.8 2.5 4.55 5 ok ok 50 50 30

(75) (75) (75)

b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) 5.5 5 2.8 2.5 3.85 4.5 ok ok X X X

Sistim Rangka Pemikul Momen

a. Sistim Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) 8.5 8 2.8 3 5.95 5.5 ok ok ok ok ok

b. Sistim Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM) 5.5 5 2.8 3 3.85 4.5 ok ok X X X

3.5 3 2.8 3 2.45 2.5 ok X X X X

Sistim Ganda dengan SRPMK

a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) 8.5* 7 2.8 2.5 5.95 6.5 ok ok ok ok ok

b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) 8.5* 6 2.8 2.5 5.95 6 ok ok X X X

Sistim Ganda dengan SRPMM

a. Sistim Dinding Geser Khusus (SDGK) 6.5* 6.5 2.8 2.5 4.55 5 ok ok 50 30 30

(X) (X) (X)

b. Sistim Dinding Geser Biasa (SDGB) 6.5* 5.5 2.8 2.5 4.55 4.5 ok ok X X X

c. Inter-aksi SRPMB dengan SDGB 5.5 4.5 2.8 2.5 3.85 5 ok X X X X

& ACI 21.1, SNI-03 23.1

Sistim Bandul Terbalik

Sistim Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) 2.2 2.5 2 2 1.4 1.5 ok ok ok ok ok

Catatan : (..) Angka dalam kurung merupakan pembatasan tinggi bangunan sesuai UBC-97

* Tidak secara spesifik di atur dalam SNI 1726

** Tidak di atur dalam SNI 1726

ok Tidak ada pembatasan tinggi bangunan

X Tidak diperbolehkan

IBC 1910.2.3

IBC 1910.2.3

ACI 21.1, SNI-03 23.1

ACI 21.1, SNI-03 23.1

IBC 1910.2.4

IBC 1910.2.3

IBC 1910.2.4

c. Sistim Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB)

Peraturan

Detail penulangan

IBC 1910.2.4

IBC 1910.2.3

IBC 1910.2.4

IBC 1910.2.3

ACI 21.1, SNI-03 23.1

ACI 21.1, SNI-03 23.1

Pembatasan Sistim Struktur dan Tinggi

Bangunan sehubungan dengan KDG (m)

TABEL- 5 SISTIM STRUKTUR UTAMA BETON PEMIKUL GEMPA Sistim Struktur Utama

Pemikul Gaya Gempa

Faktor , Cd