1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Indonesia terletak di pertemuan antara plat tektonik Australia, Eurasia,

Philippines dan Pasific yang bertemu di kepulauan Maluku. Hal tersebut

berpengaruh terhadap kondisi sismotektonik di Indonesia. Dengan kondisi tersebut,

maka sebagian besar wilayah Indonesia terutama yang padat penghuni adalah

rawan gempa. Yogyakarta merupakan salah satu daerah istimewa di Indonesia yang

terletak pada lintasan patahan yang memang rawan gempa. Menurut Kepala Badan

Geologi Bambang Dwiyanto, wilayah Yogyakarta terletak di atas patahan (sesar)

yang masih aktif. Pergeseran sesar inilah yang berpotensi menimbulkan gempa

bumi. Selain pulau Jawa merupakan zona subduksi. Kondisi tanah di wilayah

Yogyakarta terdiri dari endapan kuarter berupa endapan alluvial, endapan alluvial

pantai, endapan batu gamping, serta endapan gunung api yang bersifat urai lepas.

Endapan itu belum terkonsolidasi serta memperkuat efek goncangan dan getaran

gempa bumi (sinar Harapan, 2006) Akibatnya, ketika terjadi gempa bumi potensi

terjadinya kerusakan bangunan cukup tinggi dan mengakibatkan presentasi jumlah

korban besar.

Peristiwa gempa di Yogyakarta dan sekitarnya pada tanggal 27 Mei 2006

yang lalu merupakan peristiwa yang bersejarah bagi masyarakat Indonesia,

terutama bagi masyarakat Yogyakarta. Menurut data dari Dinas Kimpraswil tercatat

per tanggal 14 Desember 2007, gempa 27 Mei 2006 di Yogyakarta menyebabkan

banyaknya korban jiwa dan harta benda. Lebih dari 5.048 orang tewas, luka berat

lebih dari 19.000 orang, cacat tetap lebih dari 1.500 orang, 296 orang diantaranya

lumpuh. Lebih dari 400.000 rumah rusak, 176.000 rumah roboh total/rusak berat.

Bangunan dan fasilitas pendidikan tercatat 2.375 unit bangunan rusak, 45 unit

kantor pemerintah rusak berat/roboh dan beberapa fasilitas umum, tempat wisata

serta tempat usaha masyarakat mengalami kerusakan (Dinas Kimpraswil, 2007

2

dalam Bawono, 2009). Begitu juga yang terjadi pada gempa Padang tanggal 30

September 2009, bahwa bangunan yang rusak akibat gempa bukan hanya bangunan

nonengineered saja melainkan bangunan bangunan engineered seperti gedung

perkantoran, gedung pendidikan, bahkan gedung rumah sakit atau gedung fasilitas

kesehatan lainnya. Berikut adalah contoh bangunan bangunan runtuh dibeberapa

kota akibat gempa :

Gambar 1.1 Bangunan fasilitas pendidikan yang runtuh akibat gempa

Yogyakarta 2006.

Gambar 1.2 Bangunan fasilitas umum yang runtuh akibat gempa

Padang 2009.

3

Gambar 1.3 Bangunan Masjid yang runtuh akibat gempa

Aceh 2013.

Gambar 1.4 Bangunan Masjid yang runtuh akibat gempa

Banyumas 2014.

Bangunan - bangunan gedung mempunyai factor keutamaan yang

bergantung pada tingkatan penting atau tidaknya suatu bangunan. Pada saat itu telah

berkembang suatu konsep perencanaan berbasis kinerja (performance based

design) yang merupakan kombinasi dari aspek tahanan dan aspek layan. Ditinjau

dari fungsinya, suatu bangunan akan mempunyai tingkat kerentanan yang berbeda

untuk fungsi yang berbeda dengan parameter tingkat kinerja atau level of

4

performance bangunan setelah terkena terkena gempa. Dengan berpedoman pada

performance based design, maka bangunan dievaluasi sesuai dengan tingkatan

kinerja pada bangunan tersebut.

Menurut FEMA 302 (1997) berdasarkan fungsi bangunan dapat

digolongkan menjadi tiga kelompok kegunaan atau seismic use group, yaitu

kelompok III, II, dan I. Kelompok kegunaan III, yaitu bangunan bangunan dengan

fasilistas penting (lifeline facilities) yang sangat dibutuhkan pada masa tanggap

darurat sesaat setelah terjadi gempa, atau bangunan - bangunan yang berisi bahan

bahan berbahaya dengan jumlah yang besar. Bangunan bangunan yang termasuk

dalam daftar lifeline facilities untuk prioritas dilakukan evaluasi terhadap bahaya

gempa adalah bangunan yang digunakan untuk rumah sakit, pemadam kebakaran,

gedung markas besar polisi, pusat siaga tanggap darurat, pusat pembangkit listrik,

hangar pesawat, pusat komunikasi, dan fasilitas pengolahan air minum. Kelompok

kegunaan III ini harus memiliki tingkat kinerja fully operational yaitu harus dapat

beroperasi secara penuh setelah terjadi gempa. Kelompok kegunaan II memiliki

tingkat kinerja immediate occupancy , yaitu harus dapat tetap beroperasi walaupun

tidak secara penuh, kerusakan struktur bangunan ringan, sehingga aman untuk

langsung di huni kembali, antara lain adalah gedung pendidikan, penjara,

perkantoran, pusat perawatan dll. Kelompok kegunaan I, yaitu bangunan yang tidak

termasuk pada kelompok kegunaan III dan II. Kelompok kegunaan I memiliki

tingkat kinerja life safety dan collapse prevention setelah terjadi gempa.

Dari hasil tinjauan lapangan dapat diketahui bahwa sebagian besar

bangunan-bangunan nonengineered dan engineered rusak berat dan runtuh karena

bangunan-bangunan tersebut mempunyai tingkat kerentanan yang tinggi (Satyarno,

2007). Secara umum kerentanan bangunan ditentukan oleh kekuatan, kekakuan,

redaman, dan daktilitas yang dimiliki (FEMA 172, 1992), yang secara dominan

ditentukan oleh kualitas bahan, kekuatan yang disediakan, kualitas pendetailan

struktur, dan konfigurasi bangunannya (Satyarno, 2010).

Kerentanan bangunan juga dipengaruhi karena desain spektra bangunan

tersebut tidak memenuhi peraturan yang terbaru, biasanya ini terjadi pada bangunan

bangunan lama karena pada saat melakukan desain menggunakan peraturan lama

atau pada saat itu. Oleh karena itu perlu dilakukan evaluasi kinerja struktur

5

khususnya pada bangunan-bangunan lama sebelum tahun terbitnya peraturan

terbaru 2012, banyak terdapat perbedaan antara peraturan 2002 dengan peraturan

2012. Sehingga bangunan lama yang tidak memenuhi peraturan terbaru 2012 dan

dari evaluasi kegempaan secara rinci diketahui bahwa bangunan tersebut

mempunyai kerentanan karena tidak dapat memenuhi kinerja yang disyaratkan

sesuai dengan fungsi atau kelompok kegunaannya, maka perlu dilakukan suatu

tindakan dalam rangka mitigasi (Satyarno, 2010). Beberapa macam pilihan

tindakan yang dapat dilakukan pada bangunan yang rentan karena tidak bisa

memenuhi kinerja yang diharapkan apabila dilanda gempa. Tindakan yang pertama

adalah melakukan perbaikan atau retrofitting, yang kedua merubah fungsi

bangunan dari kelompok bangunan III menjadi II atau I. Jika bangunan tidak

memenuhi bahkan kelompok kegunaan I dan tidak dilakukan perbaikan karena

dirasa tidak ekonomis maka gedun tersebut sebaiknya diruntuhkan atau demolished

untuk digani dengan yang baru (Satyarno, 2010). Jika hal ini dilakukan pada setiap

bangunan yang ada di Yogyakarta khususnya maka seluruh bangunan akan menjadi

jelas status kerentanannya khususnya bangunan-bangunan yang penting yang

termasuk dalam kelompok kegunaan III.

Perbandingan spektra desain SNI Gempa 2012 dan SNI Gempa 2002 mana

spektra desain SNI 2012 diambil berdasarkan perangkat lunak desain spektra

Indonesia, yang dapat dilihat pada situs http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain

_spektra_indonesia_2011/. Dalam SNI Gempa 2002, walaupun notasi Sds dan Sd1

tidak dikenal, diambil padanan: a) bagian datar nilai C pada SNI Gempa 2002

sebagai Sds, dan b) angka pada bagian lengkung di T = 1 detik pada SNI Gempa

2002 sebagai nilai Sd1. Dengan pendekatan padanan ini maka khusus untuk tanah

lunak dalam SNI 2002 nilai SDS akan sama dengan SD1. Perbandingan spektra

desain dilakukan untuk 15 kota besar di Indonesia untuk kondisi klas situs SC

(tanah keras), SD (tanah sedang), SE (tanah lunak) dibandingkan dalam suatu grafik

untuk melihat peubahannya (Arfiadi dan Satyarno, 2013).

6

Gambar 1.5 Perbandingan spektral percepatan desain pada periode

pendek untuk tanah keras (Arfiadi dan Satyarno, 2010).

Untuk klas situs SC (tanah keras) nilai-nilai SDS untuk 15 kota besar

ditunjukkan pada Gambar 1.1. Tampak bahwa ada kota-kota yang, dengan

berlakunya SNI Gempa 2012, nilai spectra respons percepatan pada perioda

pendek SDS bertambah besar ada pula yang menjadi kecil. Nilai SDS SNI Gempa

2012 untuk 10 kota yang lain lebih besar dari nilai SDS SNI Gempa 2002.

Pertambahan nilai yang terbesar terjadi untuk kota Semarang dan Palu yang

bertambah menjadi 2,18 kali nilai pada SNI Gempa 2002. Setelah itu kota

Yogyakarta, Surabaya dan Bandung naik berturut-turut menjadi 1,79; 1,68 dan 1,64

kali. Kota lainnya yaitu Banda Aceh, Jayapura, Padang, Surakarta dan Jakarta naik

berturut-turut menjadi 1,5; 1,43; 1,28; 1,22 dan 1,14 kali SDS SNI Gempa 2002

(Arfiadi dan Satyarno, 2013).

Berikut adalah peta gempa maksimum menurut SNI 2012 yang

dipertimbangkan risiko tertarget (MCER) parameter-parameter gerak tanah Ss, dan

S1, kelas situs SB. Peta Gempa SNI 2012 ini lebih rinci dan detail untuk setiap

lokasi.

7

Gambar 1.2 Parameter nilai percepatan respon spektral gempa MCER risiko-

tertarget pada periode pendek teredam 5 persen.

Dalam penelitian ini kami menggunakan sample gedung perkuliahan di

salah satu Universitas Swasta Yogyakarta. Spektrum respons yang dimiliki pada

lokasi objek ini setelah kita memasukkan koordinat lokasi objek penelitian pada

http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ adalah sebagai

berikut :

Gambar 1.3 Respons spektrum lokasi objek penelitian (sampel gedung

perkuliahan disalah satu Universitas Swasta Yogyakarta)

8

Gedung ini didesain menggunakan peraturan SNI 2002 yang menetapkan bahwa

gedung pendidikan masuk dalam kelompok kegunaan II atau kategori resiko

immediate occupancy, yaitu tingkat kinerja bangunan-bangunan kelompok

kegunaan II ini setelah terjadi gempa harus bisa tetap beroperasi walaupun tidak

secara penuh. Pada tingkat kinerja ini ada kerusakan sebagian yang terjadi pada

bagian-bagian mekanikal, elektrikal, serta arsitektural dengan kerusakan struktur

bangunan ringan sehingga aman untuk langsung dihuni kembali Tingkat kinerja

bangunan-bangunan kelompok kegunaan II ini setelah terjadi gempa harus bisa

tetap beroperasi walaupun tidak secara penuh. Pada tingkat kinerja ini ada

kerusakan sebagian yang terjadi pada bagian-bagian mekanikal, elektrikal, serta

arsitektural dengan kerusakan struktur bangunan ringan sehingga aman untuk

langsung dihuni kembali. Secara struktural bangunan-bangunan kelompok

kegunaan II seharusnya mempunyai respon plastis yang kecil.

Kerusakankerusakan yang terjadi dapat segera diperbaiki agar bangunan dapat

kembali beroperasi secara penuh (FEMA 302, 1997). Pada permasalahan ini

gedung akan dievaluasi kembali secara struktural menggunakan peraturan SNI

2012 kemudian membandingkan antara keduanya apakah desain level kinerja pada

gedung tersebut masih memenuhi desain level kinerja bangunan dengan

menggunakan peraturan SNI 2012, yaitu kelompok kegunaan IV atau kategori

resiko fully operational yang mengandung pengertian harus bisa tetap beroperasi

secara penuh setelah terjadi gempa, yaitu tidak ada kerusakan yang terjadi pada

bagian struktur, mekanikal, elektrikal, serta arsitektural bangunan. Secara struktural

bangunan-bangunan kelompok kegunaan IV seharusnya mempunyai respon elastik

pada saat terjadi gempa dan bagian-bagian mekanikal, elektrikal dan arsitekturalnya

dirancang sesuai dengan persyaratan agar tetap operasional. Level kinerja

berdasarkan kelompok kegunaannya atau seismic use group menurut SNI 2012

dapat dilihat pada Tabel 1.1 berikut ini.

9

Tabel 1.1 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa

10

1.2 RUMUSAN MASALAH

Sesuai dengan fungsi bangunan yang termasuk kategori fully operational

atau kelompok kegunaan IV, akan dilakukan evaluasi terhadap struktur bangunan

sampel gedung perkuliahan di salah satu Universitas Swasta Yogyakarta :

1. Bagaimana hasil evaluasi secara rapid visual screening pada bangunan sesuai

dengan FEMA 154 dan FEMA 310?

2. Apakah gedung ini mampu memenuhi level kinerja fully operational sesuai

dengan kategori resiko pada peraturan SNI 1726 2012?

3. Dimana prediksi letak kerusakan yang dapat terjadi pada struktur serta

alternatif tindakan manakah yang paling tepat yang akan dipilih untuk kondisi

kerusakan struktur pada gedung ini?

4. Apakah penelitian ini bisa dijadikan langkah mitigasi bencana yang

diterapkan pada setiap bangunan tua di Yogyakarta?

1.3 TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian diuraikan sebagai berikut ini :

1. Evaluasi struktur bangunan dengan menggunakan (RVS) Rapid Visual

Screening sesuai FEMA 154 dan FEMA 310 pada kondisi existing terhadap

bahaya gempa.

2. Mengetahui apakah setelah terkena gempa bumi gedung perkuliahan ini

memenuhi level kinerja bangunan menurut kategori resiko pada peraturan

SNI 1726 2012.

3. Mengetahui daerah yang mengalami sendi plastis, serta alternatif tindakan

yang paling tepat agar bangunan tetap memenuhi level kinerja yang

disyaratkan sesuai dengan fungsi atau kelompok kegunaannya.

4. Menetapkan konsep langkah mitigasi bencana yang diterapkan pada setiap

bangunan tua di Yogyakarta dengan menggunakan acuan penelitian ini.

11

1.4 BATASAN PENELITIAN

Untuk memberikan arah dalam melaksanakan penelitian dan agar tidak

terjadi pengembangan masalah menjadi lebih komplek, maka dilakukan

pembatasan pembatasan sebagai berikut ini :

1. Bangunan yang diteliti adalah sampel gedung perkuliahan disalah satu

Universitas Swasta Yogyakarta yang beralamat di Condongcatur, Depok,

Sleman, Yogyakarta.

2. Komponen yang akan dievaluasi pada RVS adalah komponen struktur dan

sebagian komponen non-struktur. Kemudian pada analisis linier dan non-

linier hanya akan dievaluasi pada bagian komponen struktur saja.

3. Penelitian difokuskan untuk evaluasi kinerja pada kondsisi existing

terhadap gempa bumi. Yaitu demand capacity ratio (DCR), drift ratio dan

level performance bangunan.

4. Pondasi dan kondisi tanah tidak dievaluasi.

5. Denah bangunan disesuaikan denah structural drawing pada gedung sampel

perkuliahan yang menjadi objek penelitian.

6. Elemen struktur mutu bangunan meliputi :

a. mutu Beton pada kolom dan balok (fc) = 20 Mpa,

b. mutu Beton pada pelat (fc) = 25 Mpa, dan

c. mutu baja tulangan (fy) = 400 MPa.

7. Analisis pada penelitian ini adalah sebagai berikut.

a. Gedung dianalisis secara 3 dimensi.

b. Tumpuan yang digunakan dalam pemodelan numerik adalah sendi.

c. Pemodelan numerik dibuat sebagai open frame.

d. Balok dan kolom diasumsikan sebagai frame

e. Plat lantai dimodelkan shell.

f. Pembebanan yang digunakan dalam analisis sesuai pada PPPURG 1987

g. Tidak dilakukan peninjauan redistribusi momen.

h. Daktilitas bangunan dianggap elastik, dengan faktor reduksi gempa (R)

= 8.

i. Jumlah tingkat yang dianalisis adalah 5 tingkat.

j. Gaya lateral yang ditinjau adalah beban gempa horizontal.

12

k. Pengaruh beban angin hanya diperhitungkan pada atap.

l. Analisis linier (Tier 2) dan non linier (Tier 3) struktur menggunakan

program SAP2000 versi 14.

m. Analisis yang digunakan pada Tier 2 adalah analisis linier dengan level

pembebanan yang digunakan dalam analisis adalah elastik dan jenis

perilaku material bersifat linier.

n. Analisis linier yang dilakukan dalam evaluasi adalah analisis linier

statik dan jenis perilaku material bersifat linier.

o. Analisis yang digunakan pada Tier 3 adalah analisis non linier.

p. Analisis non linier yang dilakukan dalam evaluasi adalah analisis non

linier statik (pushover analysis).

q. Lokasi gedung di wilayah gempa 4 jenis tanah sedang (sesuai SNI 03-

1726-2012).

r. Analisis statik pushover yang digunakan sesuai prosedur pada ATC-40

dan FEMA 356 yang telah built-in dalam program SAP2000.

s. Analisis momen- curvature balok dan kolom sebagai input dalam

properti sendi untuk mendefinisikan perilaku non linier dilakukan

secara auto pada program SAP2000.

t. Analisis kapasitas momen penampang balok dan kolom menggunakan

program Aplikasi rekayasa konstruksi dengan visual basic 6.0

Analisis dan Desain Penampang Beton Bertulang sesuai SNI 03-2847-

2013.

8. Peraturan yang digunakan adalah sebagai berikut.

a. Evaluasi menggunakan pedoman FEMA 310 Handbook for the Seismic

Evaluation of Building- A prestandard.

b. Evaluasi secara rapid visual screening juga mengacu pada FEMA 154-

Rapid Visual Screening of Buildings for Potential Seismic Hazard : A

Handbook.

c. Evaluasi kinerja struktur mengacu pada ATC-40 dan FEMA 345-

Prestandard and Commentary for The Seismic Rehabilitation of

Buildings.

13

d. Evaluasi komponen non-struktur mengacu pada FEMA 302- NEHRP

Recommended Provisions for Seismic Regulation for New Buildings

and Other Structures dan FEMA 356- Prestandard adn Commentary

for The Seismic Rehabilitation of Buildings.

e. Perhitungan dan analisis beban gempa mengacu pada Tata Cara

Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-

1726-2012).

f. Kombinasi pembebanan mengacu pada Tata Cara Perhitungan Struktur

Beton Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2012).

g. Analisis penampang balok dan kolom mengacu pada Tata Cara

Perhitungan Struktur Beton Bangunan Gedung (SNI 03-2847-2013).

h. Pembebanan pada analisis menagcu pada Tata Cara Perencanaan

Ketahanan Gempa untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2012).

1.5 MANFAAT PENELITIAN

Dengan adanya penelitian ini diharapkan:

1. Hasilnya dapat dijadikan masukan dalam evaluasi bangunan dalam mitigasi

bencana gempa bumi secara cepat (visual) dengan menggunakan metode

RVS.

2. Untuk mengetahui apakah bangunan ini memenuhi desain level kinerja

(performance based design) sesuai dengan peraturan SNI 2012.

3. Hasil evaluasi dapat menjadikan acuan dalam perencanaan perbaikan,

perkuatan, dan rehabilitasi struktur agar mampu bertahan pada saat terjadi

gempa.

4. Mendapatkan langkah mitigasi bencana gempa yang diterapkan pada

bangunan bangunan tua di Yogyakarta.

14

1.6 DEFINISI OPERASIONAL

Definisi umum dari operasional yang digunakan dalam penelitian ini

adalah sebagai berikut.

1. Kinerja Struktur,

Kinerja Struktur didapat dari kombinasi antara level kinerja struktur dan

nonstruktur. Sasaran kinerja bangunan terdiri dari kejadian gempa rencana

(hazard), dan taraf kerusakan yang diijinkan atau level kinerja (performance

level) dari banfunan terhadap kejadian gempa tersebut. Menurut FEMA 273

(1997) kategori level kinerja struktur antara lain adalah sebagai berikut :

a) Operasional Level

b) Immediate Occupancy Level

c) Life Safety Performance Level

d) Collapse Prevention Level

Pada peneleitian ini, jenis bangunan yang digunakan dalam evaluasi

dikategorikan sebagai Operational Level (OL).

2. Kekuatan Struktur,

Kekuatan Struktur adalah kemampuan atau kapasitas struktur bangunan

dalam menerima beban, baik beban struktur itu sendiri maupun beban

gempa. Pada penelitian ini, dilakukan cek kekuatan struktur antara lain kuat

lentur balok dan kolom (momen nominal dan momen kapasitas), gaya geser

kolom dan balok, dan memperhitungkan Demand Capacity Ratio (DCR)

dari kekuatan struktur yang tersedia bangunan tersebut.

3. Immediate Occupancy,

Immediate Occupancy adalah kondisi level bangunan dimana pada saat

terjadi gempa terdapat kerusakan pada struktur tetapi kerusakan tersebut

tidak terlalu berarti, maksudnya kekuatan dan kekakuan masih hampir sama

dengan kondisi sebelum gempa. Kondisi komponen nonstruktur masih

berfungsi dan berada atau tersedia ditempatnya. Paad level ini, bangunan

masih bisa digunakan tanpa terganggu pada masalah perbaikan kerusakan

15

bangunan tersebut. Risiko dari korban yang terjadi pada level kinerja ini

sangat kecil.

4. Kerusakan struktur,

Kerusakan Struktur dapat dideteksi sedini mungkin karena suatu kerusakan

dapat merembet, memicu, dan memperparah kerusakan lainnya. Pada

umumnya bangunan gedung direncanakan dapat berfungsi selama masa

layan tertentu. Namun selama masa layannya, bangunan rentan terhadap

kerusakan akibat berbagai hal. Beberapa penyebab kerusakan antara lain

adalah karena :

a) masalah durability akibat material yang kurang baik,

b) kesalahan perencanaan dan pelaksanaan,

c) lingkungan agresif yang belum diantisipasi saat perencanaan,

d) overloading akibat kenaikan beban karena perubahan fungsi/pemakaian

bangunan,

e) kenaikan life-span,

f) penyebab khusus dan beban berlebih seperti gempa, banjir, kebakaran,

dan

g) Life-span yang berbeda-beda antara bahan-bahan struktur dan non

struktur.

Pada penelitian Tesis ini akan dievaluasi kemungkinan kerusakan yang

dapat terjadi pada suatu struktur akibat beban gempa.

5. Faktor Daktilitas

Daktilitas adalah kemampuan bangunan untuk merubah kekakuannya dan

menyerap energi gempa untuk tetap menjaga integrasi struktur. Fungsi

daktilitas untuk menjaga integrasi bangunan agar penghuni dapat

menyelamatkan diri.

Nilai faktor daktilitas suatu bangunan gedung () di dalam perencanaan

struktur bangunan gedung dapat dipilih menurut kebutuhan, tetapi tidak

boleh diambil lebih besar dari nilai faktor daktilitas maksimum m yang

16

dapat dikerahkan oleh masing-masing sistem atau subsistem struktur

bangunan gedung.

6. Faktor Reduksi Beban Gempa

Faktor reduksi beban gempa yaitu rasio antara beban gempa maksimum

akibat pengaruh gaya gempa rencana pada struktur gedung elastik penuh

dan beban gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana pada struktur

gedung daktail, bergantung pada faktor daktilitas struktur gedung tersebut

(). Faktor reduksi (R) digunakan untuk mempresentasikan pengaruh

adanya daktilitas ketika terjadi gempa. Jika R semakin besar nilainya maka

gaya gempa dasar rencana menjadi lebih kecil karena dianggap strukturnya

lebih daktail. Oleh karena itu di dalam penelitian ini bangunan dianggap

dalam kondisi elastis agar gempa dasar rencana yang dihasilkan menjadi

lebih besar sehingga bangunan dapat di desain lebih aman terhadap gempa.

17

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengetahui kinerja struktur

bangunan terhadap gaya gempa. Beberapa penelitian menggunakan analisis

pushover untuk memprediksi kinerja struktur terhadap gempa.

2.1 PENELITIAN TERDAHULU

Satyarno (2000), dalam penelitiannya menggunakan analisis pushover

untuk memperkirakan resiko yang terjadi pada bangunan-bangunan tua pada suatu

wilayah dengan karakteristik wilayah kegempaan tinggi. Bangunan yang dievaluasi

diasumsikan terletak pada tiga kota di New Zealand dengan kondisi tanah yang

berbeda yaitu tanah keras, sedang, dan lunak. Pada bangunan-bangunan lama (older

building) memiliki resiko kerusakan yang lebih besar akibat gempa jika

dibandingkan dengan bangunan-bangunan baru. Evaluasi dilakukan dengan

menggunakan metode berbasis kekuatan (force-based method) atau metode

berbasis perpindahan (displacement-based method) yang disarankan oleh NZNSEE

(1996), dimana beban gempa ditentukan dari respon spectrum. Pada metode

berbasis kekuatan, bangunan diharapkan mempunyai kinerja yang memuaskan

selama gempa terjadi sama dengan spectrum respon jika daktilitas yang ada lebih

besar daripada daktilitas yang dibutuhkan. Dalam metode berbasis perpindahan

(displacement), bangunan diharapkan mempunyai kinerja yang memuaskan selama

gempa terjadi sama dengan spectrum respon jika kapasitas perpindahan lebih besar

daripada perpindahan yang dibutuhkan. Jika kapasitas terhadap beban gempa lebih

kecil dibanding kebutuhannya, maka tahapan lebih lanjut yaitu dengan

mengestimasi kala ulang gempa (return period) dimana struktur akan berkinerja

secara memuaskan, sehingga penentuan aksi yang tepat bias dibuat. Parameter yang

digunakan dalam penelitian ini untuk mengevaluasi bangunan antara lain:

18

1. Periode getar alami, Ti (Fundamental period)

2. Kapasitas geser dasar, Vbase (Base shear capacity)

3. Periode efektif struktur, Teff (Effective period)

4. Kapasitas daktilitas struktur, (Structures ductility capacity)

5. Kapasitas displacement lateral struktur, u (Structures lateral

displacement capacity)

Hasil evaluasi menggunakan analisis pushover menunjukan bahwa bangunan

memiliki daktilitas yang sangat terbatas karena terjadi mekanisme respon yang

tidak diinginkan yaitu kegagalan geser pada balok dan terjadi sendi plasitis pada

kolom. Bangunan yang berada pada tanah keras dan sedang memberikan hasil yang

lebih baik daripada bangunan yang berada di tanah lunak. Kemudian penelitian

dilanjutkan dengan melakukan retrofitting pada daerah kritis dengan menambahkan

tulangan geser dengan diameter 8 mm dengan jarak 100 mm dan dibandingkan

dengan penambahan tulangan diameter 10 mm dengan jarak 100 mm, detail

tulangan longitudinal/pokok tetap seperti semula. Hasil analisis menunjukan bahwa

penambahan tulangan geser diameter 8 mm dengan jarak 100 mm pada beberapa

tempat tidak memadai untuk gempa dengan periode 450 tahun. Sebaliknya dengan

tulangan geser diameter 10 mm dan jarak 100 mm cukup efektif dalam

meningkatkan kapasitas seismic bangunan untuk gempa dengan periode 450 tahun.

Ginsar dan Lumantarna (2004), mengatakan arah metode perencanaan

tahan gempa beralih dari pendekatan kekuatan (force based) menuju pendekatan

kinerja (performance based) dimana struktur direncanakan terhadap beberapa

tingkat kinerja. Untuk mengetahui kinerja struktur, karena saat menerima beban

gempa besar struktur akan mengalami pelelehan, maka dibutuhkan analisis

nonlinier yang sederhana tetapi cukup akurat.

Jamal (2011) Dalam Penelitian Evaluasi Kinerja Struktur Gedung Kuliah

Umum Prof. Dr. Sardjito Universitas Islam Indonesia. Dalam penelitian ini

dilakukan evaluasi bangunan berdasarkan FEMA 154, FEMA 356, ATC-40, dan

SNI 03-1726-2002 sebagai pedoman penelitian. Untuk permodelan struktur dan

19

analisis beban dorok statik nonlinier (Pushover) dilakukan menggunakan program

SAP2000. Pada penelitian ini, analisis pushover dilakukan permodelan dengan

tumpuan Sendi di fondasi, tumpuan jepit di pondasi dan penambahan jepit yang

terletak di sloof.

Dari hasil analisis nonlinier yang menggunakan analisis pushover dan

Metode Spektrum Kapasitas (ATC-40, 1996), diperoleh bahwa rasio simpangan

struktur (structural-drift ratio) yang terjadi masih lebih kecil dari batas simpangan

yang disyaratkan oleh FEMA 356 dan ATC-40 untuk level Immediate Occupancy,

yaitu 1%. Oleh karena itu, level kinerja struktur untuk periode ulang gempa 500

tahun adalah Immediate Occupancy. Pada saat kinerja struktur tercapai, terjadi

plastifikasi dan kegagalan geser pada sebagian elemen struktur. Pada daerah

tumpuan balok, persentase nilai DCR antara 0-1 sebesar 22,6%, antara 1-1,5

sebesar 22,1%, antara 1,52 sebesar 19,5% dan nilai DCR > 2 sebesar 35,9%. Pada

daerah dalam sendi plastis kolom, persentase nilai DCR antara 0-1 sebesar 37,4%,

1-1,5 sebesar 13,7%, antara 1,52 sebesar 17,3% dan nilai DCR > 2 sebesar 31,7%.

Plastifikasi banyak terjadi di elemen kolom pada tingkat 1. Sehingga dapat di

prediksi bahwa kerusakan akan terjadi di beberapa elemen kolom di tingkat 1.

Selain itu, juga terjadi kerusakan pada dinding pasangan bata (masonry) di seluruh

tingkat bangunan.

Zahrudin (2010) dalam penelitian Evaluasi Kinerja Bangunan Jogja

Internasional Hospital Terhadap Risiko Gempa. Penelitian ini dilakukan di daerah

Yogyakarta teraptanya di rumah sakit JIH bertujuan untuk melakukan evaluasi

dengan standari FEMA 154 (2002), FEMA 310 (1998), memprediksi level kinerja

(performance level) sesuai ATC-40 (1996) dan FEMA 356 (2000), serta

memberikan rekomendasi dan saran-saran perbaikan dalam rangka mitigasi

terhadap risiko bencana. Permodelan bangunan menggunakan SAP2000 dengan

pendekatan pembebanan sesuai PPPURG 1987 dan beban horisontal (beban gempa)

sesuai SNI 03-1729-2002.

Dari hasil analisis linier pada struktur bangunan JIH baik statik maupun

dinamik menghasilkan nilai Deman Capacity Ratio (DCR) lebih besar dari 2,

sehingga perlu dilakukan analisis non linier untuk mengetahui level kinerja struktur.

20

Permodelan struktur infill walls pada analisis dinamik linier memberikan kontribusi

kekuatan cukup besar dibandingkan dengan permodelan struktur open frame.

Analisis statik nonlinier (pushover) berdasarkan metode spektrum kapasitas ATC

40 (1996) menghasilkan target simpangan sebesar 0.279 m dan 0.263 m akibat

beban lateral arah X dan Y. Berdasarkan metode koefisien perpindahan FEMA 356

(2000) menghasilkan target simpangan sebesar 0.064 dan 0.080 m akibat beban

lateral arah X dan Y. Level kinerja bangunan yang dihasilkan dari analisis statik

nonlinier (pushover) untuk struktur immediate occupancy level yang berarti struktur

masih dapat digunakan setelah gempa terjadi, sedangkan komponen nonstruktur

yang berupa dinding pasangan bata mengalami kerusakan.

Pranata (2006) Dalam penelitian Evaluasi Kinerja Gedung Beton

Bertulang Tahan Gempa dengan Pushover Analysis, dilakukan evaluasi kinerja

terhadap tiga gedung beton bertulang menggunakan pushover analysis dan analisis

inelastik dinamik riwayat waktu (inelastic dynamic time history analysis). Evaluasi

kinerja dilakukan dengan terlebih dahulu menentukan target peralihan. Parameter

ini yang akan digunakan dalam menentukan kriteria kinerja struktur. Beberapa

metode yang digunakan adalah : SNI 03-1726-2002 sebagai syarat peralihan, ATC-

40 sebagai metoda capacity spectrum, kemudian FEMA 356 dan FEAM 440

sebagai metode displacement coefficient. Dalam penelitian ini analisis beban

dorong menggunakan program ETABS dan analisis riwayat waktu menggunakan

DRAIN-2D. Pada analisis riwayat waktu, beban gempa yang digunakan adalah El

Centro 1940, Bucharest 1977, Florest 1992, dan Pacoima Dam 1971.

Dari hasil analisis, dibandingkan hasil target peralihan dari empat metoda

yang digunakan yaitu ATC-40, FEMA 356, FEMA 440, dan SNI 1726-2002 yang

menunjukan bahwa kinerja batas yltimit menurut SNI 1726-2002 lebih besar

daripada target peralihan yang dihitung menurut ATC-40, FEMA 356, dan FEMA

440. Kemudian dari hasil pushover analysis menurut riwayat waktu, peralihan yang

diakibatkan oleh gempa EL Centro, Pacoima dan Flores belum melampaui target

peralihan (pushover analysis). Sedangkan gempa bucharest telah melampaui target

peralihan. Dari hasil analisis Gaya Geser Dasar vs Peralihan yang dinyatakan dalam

kurva, menunjukkan bahwa gempa El Centro, Flores, dan Pacoima nilai

maksmimum envelope peralihan belum melampaui target peralihan sesuatu hasil

21

dari analisis beban dorong, sedangkan untuk gempa Bucharest sudah melampaui.

Kesimpulan dari hasil analisis didapatkan bahwa Gempa El Centro, Pacoima dan

Flores apabila dibandingkan dengan analisis beban dorong, hasil peralihan, drift

dan rotasi sendi plastis yang terjadi jauh lebih kecil, maka analisis beban dorong

cukup rasional dan dapat diandalkan untuk evalusi perliku seismik.

Afandi (2010) dalam skripsi berjudul Evaluasi Kinerja Seismik Struktur

Beton Dengan Analisis Pushover Menggunakan SAP2000 (Studi Kasus : Gedung

Rumah Sakit di Surakarta), dalam penelitian ini dilakukan evaluasi bangunan pada

bangunan rumah sakit yang terdiri dari 5 lantai dan 2 lantai basement dengan

dinding geser untuk mengetahui pola keruntuhan gedung setelah dianalisis dengan

pushover dan perilaku gedung apakah linier atau menjadi nonlinier. Kriteria kinerja

seismik struktur bangunan ditentukan menggunakan code ATC-40 dan kemudian

untuk mengetahui pola keruntuhan bangunan sehingga diketahui joint-joint yang

mengalami kerusakan dan mengalami kehancuran. Setelah dilakukan analisis

mengunakan program SAP2000, gedung yang termasuk dalam level kinerja

immediate Occupancy terdapat kerusakan pada struktur dimana kekuatan dan

kekakuannya hampir sama dengan kondisi sebelum gempa dan gedung dapat

digunakan kembali. Dari kurva arah Y memberikan gambaran perilaku struktur dari

tahap kondisi elastis, in-elastis kemudian mengalami keruntuhan yang ditunjukkan

kurva dengan penurunan tajam, kemudia konsep desai\n strong column weak beam

telah dipenuhi yang ditunjukkan terbentuknya sendi plastis diawali dari elemen

balok yang kemudian pada saat mencapai performance point mayoritas elemen

balok terbentuk sendi plastis kemudian pada bagian elemen balok mencapai kondisi

batas in-elastis.

22

2.2 KEASLIAN PENELITIAN

Penelitian mengenai evaluasi kinerja gedung terhadap gempa saat ini sudah

cukup banyak mengingat intensitas gempa yang terjadi di wilayah Indonesia

semakin mengingkat dan berkembang. Penelitian tersebut dikukan dengan

menggunakan program SAP2000 dan ETABS dengan berbagai jenis permodelan

pada kinerja struktur bangunan.

Keaslian penelitian diperlukan sebagai bukti agar tidak adanya plagiarisme

antara penelitian sebelumnya dengan penelitian yang dilakukan. Sepengetahuan

penulis, penelitian evaluasi kinerja bangunan sampel gedung perkuliahan disalah

satu Universitas Swasta Yogyakarta yang beralamat di Condongcatur, Depok,

Sleman, Yogyakarta. belum pernah dilakukan pada penelitian sebelumnya.

Keaslian pada penelitian ini yaitu pada :

1. fungsi dan model bangunan,

2. pemakaian code/pedoman yang menggunakan SNI terbaru, yaitu SNI 2012.

Pada penelitian-penelitian sebelumnya menggunakan SNI 1991 dan SNI

2002. Perbedaan antara SNI 2012 dengan SNI sebelumnya terlihat jelas

pada kategori bangunan dan nilai faktor keutamaan bangunan, dan

3. metode evaluasi lebih bervariasi seperti metode RVS dengan FEMA 154

dan FEMA 310, metode deman vs capacity, dan membandinkan hasil

analisis nonlinier pada SAP terhadap perhitungan manual berdasarkan

FEMA 356.

Peneltian ini diharapkan dapat digunakan untuk perbaikan dan melengkapi dari

penelitian sebelumnya sehingga keaslian penelitian ini dapat dijaga.

23

BAB III

LANDASAN TEORI

Dalam bab ini akan dibahas mengenai teori-teori yang digunakan sebagai

pedoman dasar pada penulisan tesis ini. Landasan teori pada penelitian ini antara

lain adalah Teori Evaluasi dan Mitigasi Bangunan Gedung Terhadap Bencana

Gempa, Filosofi Bangunan Tahan Gempa, Theory Capacity Design, Desain Kinerja

Struktur Tahan Gempa (Performance Based Design), Jenis Respon Struktur,

Prosedur Evaluasi Kekuatan Struktur Bangunan Existing Mengacu pada FEMA

310, Rapid Visual Screening (RVS), Evaluasi Tahap 2, Evaluasi Analisis Statik

Non Linier, dan Sendi Plastis.

3.1 TEORI EVALUASI DAN MITIGASI BENCANA GEMPA PADA

BANGUNAN GEDUNG

3.1.1 Teori Evaluasi

Menurut Wirawan (2010), Secara umum evaluasi dapat diartikan sebagai

suatu kegiatan yang terencana untuk mengetahui keadaan suatu obyek dengan

menggunakan instrument dan hasilnya dibandingkan dengan suatu tolak ukur untuk

memperoleh suatu kesimpulan. Untuk memperoleh informasi yang tepat dalam

kegiatan evaluasi dilakukan melalui kegiatan pengukuran. Pengukuran merupakan

suatu proses pemberian skor atau angka-angka terhadap suatu keadaan atau gejala

berdasarkan aturan-aturan tertentu. Dengan demikian terdapat kaitan erat antara

pengukuran (measurement) dan evaluasi (evaluation) kegiatan pengukuran

merupakan dasar dalam kegiatan evaluasi.

Menurut Yunalia Muntafi (2012), Perancangan bangunan terhadap beban

gempa setelah tahun 2000-an mulai menggunakan perancangan bangunan berbasis

kinerja. Dalam hal ini, perancangan tidak hanya berdasarkan gaya-gaya yang

bekerja tetapi juga memperhatikan besarnya deformasi yang terjadi untuk

mengurangi kerusakan pada komponen non struktur. Di sisi lain, bangunan-

bangunan lama yang telah dirancang dengan peraturan perencanaan sebelum tahun

24

2000-an, belum menggunakan sistem perencanaan berbasis kinerja. Pada

umumnya, gaya gempa yang digunakan dalam desain bangunan relatif kecil dengan

nilai reduksi beban gempa R yang relatif besar (maksimum 8,5). Seiring waktu,

intensitas gempa dapat dikatakan semakin besar, bahkan hasil dari rencana peta

hazard gempa Indonesia 2010 menunjukkan sebagian besar wilayah di Indonesia

mengalami kenaikan nilai PGA (g). Oleh karena itu, perlu dilakukan evaluasi

terhadap bangunan-bangunan yang didesain sebelum tahun 2000-an.

Seiring berjalannya operasional suatu bangunan gedung, maka diperlukan

evaluasi terhadap existing building tersebut yang menyangkut kelayakan keamanan

serta kenyamanan dari segi teknis. Terjadinya alih fungsi bangunan, faktor umur

bangunan, perubahan lingkungan bahaya kebakaran, dan perubahan beban beban

luar seperti gempa atau penambahan alat atau mesin, akan berakibat berubahnya

kinerja bangunan secara langsung (Santosa B, 2012).

Menurut Wiryanto Dewobroto (2006), keamanan dan keselamatan

bangunan tidak hanya bergantung pada tingkat kekuatan, tetapi juga pada tingkat

deformasi dan energi terukur pada kinerja struktur. Trend terbaru perencanaan

maupun evaluasi bangunan terhadap gempa saat ini adalah perencanaan berbasis

kinerja yang dikenal dengan Performance Based Earthquake Engineering (PBEE).

Konsep perencanaan berbasis kinerja merupakan kombinasi dari aspek tahanan dan

aspek layan. Konsep PBEE dapat digunakan untuk mendesain bangunan baru

(Performance Based Seismic Design) maupun mengevaluasi bangunan yang sudah

ada (Performance Based Seismic Evaluation). Dalam perkembangannya, analisis

statik nonlinier yang lebih dikenal dengan istilah pushover analysis merupakan

pilihan yang menarik dalam mengevaluasi bangunan karena menggunakan konsep

PBEE sehingga dapat diketahui kinerja seismik strukturnya. Prosedur pushover

analysis sesuai konsep PBEE telah ada pada dokumen ATC-40 (capacity spectrum

method) serta FEMA 356 dan FEMA 440 (displacement coefficient method).

Pada umumnya bangunan gedung direncanakan dapat berfungsi selama

masa layan tertentu. Namun selama masa layannya, bangunan rentan terhadap

kerusakan akibat berbagai hal. Setiap kerusakan diusahakan dapat dideteksi sedini

mungkin, sebab suatu kerusakan dapat merembet, memicu, dan memperparah

kerusakan lainnya. Beberapa penyebab kerusakan antara lain (Triwiyono, 2005).

25

1. Masalah durability akibat material yang kurang baik

2. Kesalahan perencanaan dan pelaksanaan

3. Lingkungan agresif yang belum diantisipasi saat perencanaan

4. Overloading akibat kenaikan beban karena perubahan fungsi/pemakaian

bangunan

5. Kenaikan life-span

6. Penyebab khusus dan beban berlebih: gempa, banjir, kebakaran

7. Life-span yang berbeda-beda antara bahan-bahan struktur dan non struktur.

Evaluasi kinerja bangunan dapat dijadikan sebagai landasan perlu

dilakukannya perbaikan kinerja bangunan atau justru diperlukan bangunan baru,

karena kinerja bangunan lama yang tidak memungkinkan lagi secara teknis

digunakan untuk mengantisipasi kinerja akibat fungsi baru atau perubahan beban.

Hal ini bisa muncul akibat terjadinya perubahan standar tata cara desain bangunan,

seperti bangunan pada saat desain menggunakan Pedoman Perencanaan Ketahanan

Gempa untuk Rumah dan Gedung SKBI 1987, maka perlu dievalusi ketahanan

gempanya berdasarkan SNI 03-1726-2012 tentang Standar Perencanaan Ketahanan

Gempa untuk Gedung.

Evaluasi bangunan dapat dilakukan dengan dua metode yakni penyelidikan

secara visual, configuration check, strength check, dan performance based design.

1. Penyelidikan secara visual

Evaluasi bangunan existing secara visual merupakan tahapan awal yang

harus dilakukan apakah bangunan tersebut layak untuk dilakukan penyelidikan

lebih lanjut atau tidak. Penyelidikan secara visual atau bisa disebut dengan Rapid

Visual Screening (RVS) ini dapat mengacu pada pedoman yang ditetapkan oleh

FEMA 154 dan FEMA 310, penyelidikan dilakukan dengan melakukan cek struktur

dan non struktur.

2. Configuration check

Configuration check adalah tahapan lanjutan dari penyelidikan secara visual

pada bangunan. Cek konfigurasi bangunan dilakukan pengamatan pada bentuk

bangunan apakah bangunan tersebut berbentuk reguler atau irreguler, terdapatnya

26

kolom pendek, soft story, bangunan bersebelahan, dan set back pada bentuk

bangunan tersebut. Misalnya, bangunan perlu di evaluasi apabila memiliki denah

yang irreguler (tidak beraturan) karena diduga akan terdapatnya momen puntir.

Gambar 3.1 Plan Irregularity bangunan

(Sumber : FEMA 154)

Cek konfigurasi dilakukan dengan pengecekan secara cepat (quick check),

dilakukan untuk mengetahui potensi kelemahan pada bangunan. Hasil dari quick

check kemudian dibandingkan dengan ketentuan yang terdapat dalam FEMA 310

(1998). Beberapa parameter yang dicek antara lain kekakuan tingkat, tegangan

geser balok dan kolom pada struktur beton, dan gaya aksial kolom akibat gaya

guling.

3. Strength check

Cek kekuatan bangunan dilakukan dengan melakukan analisis struktur

bangunan baik dengan analisis linier statik elastik maupun analisis linier statik

dinamik elastik. Dari hasil analisis tersebut, maka akan dilakukan cek demand

capacity ratio dari hasil kapasitas momen, gaya geser, serta gaya aksial dari elemen-

elemen pada bangunan tersebut.

4. Performance based design

Saat ini perencanaan struktur untuk bangunan tahan gempa sudah mulai

populer digunakan perencanaan yang berbasis kinerja (Performance Based Seismic

Design) dimana kinerja struktur dijadikan sebagai sasaran perencanaan. Pada

27

perencanaan ini disyratkan suatu level kinerja yang diinginkan. Lever kinerja

tersebut menurut FEMA 356 (2000), adalah sebagai berikut:

a) Operational Performance Level

b) Immediate Occupancy Level

c) Life Savety Level

d) Collpse Prevention Level

Dengan membandingkan antara kapasitas struktur dan tuntutan kinerja,

analisis kinerja dapat dilakukan. Demand atau tuntutan kinerja merupakan

representasi dari pergerakan tanah akibat gempa sehingga parameter yang

digunakan adalah perpindahan struktur, sedangkan kapasitas struktur merupakan

representasi dari kemampuan struktur untuk memikul seismic demand. Kinerja

struktur akan diperoleh jika kapasistas struktur lebih besar dari pada seismic

demand.

Matrik Desain Tujuan Batas Kinerja seperti yang ditunjukan pada Gambar

3.2 dibawah, yang telah diusulkan untuk bangunan oleh Vision 2000 Committee

dan sekarang ini telah digunakan secara luas oleh para komunitas pakar kegempaan

(Bertero dan Bertero, 2002).

Gambar 3.2. Matrix hubungan Level desain gempa dengan Level Kinerja

Bangunan.

(sumber : Bertero, R.D dan Bertero, V.V, 2002)

28

Evaluasi kinerja struktur bangunan dapat dilakukan dengan perhitungan

analisis struktur dengan bantuan program analisis struktur seperti SAP2000 dan

ETABS. Tahapan evaluasi ini berpedoman pada SNI 03-1726-2012, FEMA 356,

dan ATC-40. Evaluasi bangunan atau pemeriksaan bangunan pasca bencana

dilakukan dengan beberapa tahapan yang nanti diperlukan untuk kebutuhan data

dan akan mengemukakan permasalahan yang ada pada bangunan tersebut, berikut

adalah tahapan-tahapan pemeriksaan bangunan:

1) Pemeriksaan dengan melakukan pengamatan visual terhadap bagian-bagian

bangunan yang mengalami gejala kerusakan, kemudian akan dicatat jenis

kerusakan, tingkat kerusakan, dan pola kerusakannya.

2) Setelah pengamatan visual, maka dilakukan pengelompokkan jenis

kerusakan berdasarkan bagian apa saja yang rusak dan bagian apa saja yang

tidak rusak, bagian yang mengalami kerusakan akan ditandai agar

memudahkan utnuk pemeriksaan selanjutnya.

3) Dari berbagai pengamatan kerusakan sebelumnya, akan ditetapkan metode

pemeriksaan yang nantinya akan dilakukan dengan melihat kondisi dan

situasi daerah yang mengalami kerusakan. Sangat memungkinkan

dilakukannya re-design bangunan jika diperlukan.

Setiap pemeriksaan bangunan gedung diperlukan untuk menentukan tingkat

keandalan struktur bangunan eksisting. Pada pemeriksaan sampai pada tahap

pemeriksaan detil, tingkat keandalan ditentukan berdasarkan hasil evaluasi struktur.

Penentuan tingkat keandalan diperoleh melalui tahap evaluasi struktur setelah

mengetahui kualitas bahan bangunan eksisting. Kualitas bahan bangunan eksisting

dilakukan melalui serangkaian pengujian baik destruktif maupun non destruktif.

Dari hasil pengujian dapat diketahui kualitas bahan beton baik mengenai kuat tekan

beton, kualitas homogenitas beton, dan kualitas baja tulangan. Data kualitas bahan

beton bertulang eksisting kemudian diguanakan sebagai input dalam analisis

struktur bangunan. Hasil akhir dari analisis struktur diperlukan untuk mengetahui

apakah setiap komponen struktural eksisting masih mampu memikul beban

rencana.

29

3.1.2 Mitigasi Bencana Gempa Pada Bangunan Gedung

Mitigasi bencana adalah serangkaian upaya untuk mengurangi risiko

bencana, baik melalui pembangunan fisik maupun penyadaran dan peningkatan

kemampuan menghadapi ancaman bencana (Pasal 1 ayat 6 PP No 21 Tahun 2008

Tentang Penyelenggaraan Penanggulangan Bencana). Bencana sendiri adalah

peristiwa atau rangkaian peristiwa yang mengancam dan mengganggu kehidupan

dan penghidupan masyarakat yang disebabkan, baik oleh faktor alam dan/atau

faktor non alam maupun faktor manusia sehingga mengakibatkan timbulnya korban

jiwa manusia, kerusakan lingkungan, kerugian harta benda, dan dampak psikologis.

Bencana dapat berupa kebakaran, tsunami, gempa bumi, letusan gunung api, banjir,

longsor, badai tropis, dan lainnya. Kegiatan mitigasi bencana di antaranya:

a. pengenalan dan pemantauan risiko bencana;

b. perencanaan partisipatif penanggulangan bencana;

c. pengembangan budaya sadar bencana;

d. penerapan upaya fisik, nonfisik, dan pengaturan penanggulangan bencana;

e. identifikasi dan pengenalan terhadap sumber bahaya atau ancaman bencana;

Salah satu dari kegiatan mitigasi bencana adalah perencanaan dan

identifikasi. Perencanaan dalam mitigasi bencana gempa pada bangunan gedung

dimaksudkan bahwa gedung yang direncanakan harus memenuhi kriteria desain

sesuai dengan peraturan yang berlaku baik itu dari segi Force Based Design

maupun Performance Based Seismic Design sehingga bangunan tersebut sesuai

dengan fungsi kegunaannya. Setelah bangunan tersebut teridentifikasi level

kinerjanya maka pemantauan resiko bencana dapat dilakukan.

Pada umumnya bangunan gedung direncanakan dapat berfungsi selama

masa layan tertentu. Namun selama masa layannya, bangunan rentan terhadap

kerusakan akibat berbagai hal. Setiap kerusakan diusahakan dapat dideteksi sedini

mungkin, sebab satu kerusakan dapat merembet, memicu, dan memperparah

kerusakan lainnya. Beberapa penyebab kerusakan antara lain (Triwiyono, 2005).

Identifikasi untuk level kinerja bangunan dimaksudkan agar bangunan tersebut

dapat disesuaikan dengan kegunaannya. Sehingga apabila terjadi bencana gempa

bumi dapat diinformasikan apakah bangunan tersebut dapat langsung dipakai tanpa

30

mengalami kerusakan struktur dan non struktur (level fully operational),

mengalami kerusakan struktur dan non struktur ringan namun masih bisa langsung

dihuni kembali (level immediate occupancy), atau mengalami kerusakan parah

sehingga bangunan tidak layak untuk dihuni kembali pasca gempa bumi (level Near

Collapse atau Collapse Prevention).

3.2 FILOSOFI BANGUNAN TAHAN GEMPA

Struktur / bangunan tahan gempa adalah struktur yang tahan (tidak rusak

dan tidak runtuh) apabila terlanda gempa. Bukan struktur yang semata-mata sudah

diperhitungkan (dalam perencanaan) dengan beban gempa (beban horizontal)

(Kardiyono, 2008). Adapun prinsip-prinsip disain filosogi bangunan tahan gempa

adalah (ATC 1978, Key, Murty 2002, Widodo 2007):

1. Pada gempa kecil (light, atau minor earthquake) yang sering terjadi, maka

struktur utama bangunan harus tidak rusak dan berfungsi dengan baik.

Kerusakan kecil yang masih dapat ditoleransi pada elemen non struktur

masih diperbolehkan

2. Pada gempa menengah (moderate earthquake) yang relative jarang terjadi,

maka struktur utama bangunan boleh rusak/retak ringan tetapi masih dapat

diperbaiki. Elemen non struktur dapat saja rusak tetapi masih dapat diganti

dengan yang baru

3. Pada gempa kuat (strong earthquake) yang jarang terjadi, maka bangunan

boleh rusak tetapi tidak boleh runtuh total (totally collapse). Kondisi seperti

ini juga diharapkan pada gempa besar (great earthquake), yang tujuannya

adalah melindungi manusia/penghuni bangunan secara maksimum.

31

3.3 THEORY CAPACITY DESIGN

Pada saat terjadi gempa, suatu struktur mengalami getaran gempa dari

lapisan tanah di bawah dasar bangunannya secara acak dalam berbagai arah.

Apabila struktur tersebut sangat kaku atau dengan kata lain mempunyai waktu getar

alami T, yang mendekati nol detik, maka besarnya gaya inersia F yang timbul akibat

gempa dan yang bekerja pada titik massa adalah

F = m x ag . (3.1)

dimana :

- m : massa bangunan

- ag : percepatan getaran gempa

Dalam hal ini struktur memberikan respon percepatan yang sama besar

dengan percepatan getaran gempa pada tanah di dasar bangunan. Namun umumnya

struktur-struktur bangunan mempunyai nilai kekakuan lateral yang beraneka ragam

dan dengan demikian memiliki waktu getar alami, T yang berbeda-beda pula. Oleh

karenanya respon percepatan maksimum struktur tidak selalu sama besar dengan

percepatan getaran gempa. Gambar 3.3 memperlihatkan respon percepatan

maksimum berbagai struktur berderajat kebebasan tunggal yang terletak di atas

suatu lapisan tanah dan mengalami getaran gempa tertentu. Kurva- kurva diatas

lazim disebut sebagai spektrum respon percepatan yang merupakan hasil idealisasi

atau smothing dari respon sesungguhnya yang biasa berbentuk tidak teratur.

Tampak dalam Gambar 3.3 suatu struktur dapat mengalami gaya inersia gempa

yang beberapa kali lebih besar dari berat bangunannya (sebesar

1.0 mg dengan m : massa bangunan dan g : percepatan gravitasi). Mengingat

kemungkinan besarnya gaya inersia gempa yang bekerja pada titik pusat massa

bangunan, maka telah diterima sebagai suatu kenyataan, bahwa tidaklah ekonomis

untuk merencanakan struktur-struktur umum sedemikian kuatnya, sehingga tetap

berperilaku elastis saat dilanda gempa kuat.

32

Gambar 3.3. Spektrum Respon Percepatan Elastis Struktur dengan Berbagai

Waktu Getar Alami dan Tingkat Damping

Berbagai peraturan perencanaan bangunan terhadap gempa, termasuk

pedoman perencanaan yang berlaku di Indonesia menetapkan suatu taraf beban

gempa rencana yang menjamin suatu struktur agar tidak rusak oleh gempa-gempa

kecil atau sedang, tetapi saat dilanda gempa kuat yang jarang terjadi, struktur

tersebut mampu berperilaku daktail dengan memencarkan energi gempa dan

sekaligus membatasai beban gempa yang masuk ke dalam struktur. Seperti

diilustrasikan pada Gambar 3.4 saat terjadi gempa kuat struktur yang direncanakan

berperilaku elastis harus dapat memikul beban gempa sebesar OA. Bila struktur

ternyata mampu berperilaku daktail dengan membentuk sendi plastis, maka taraf

pembebanan gempa cukup ditentukan sebesar OB yang beberapa kali lebih kecil

dari OA. Berbagai peraturan perencanaan bangunan terhadap gempa, termasuk

pedoman perencanaan yang berlaku di Indonesia menetapkan suatu taraf beban

gempa rencana yang menjamin suatu struktur agar tidak rusak oleh gempa-gempa

kecil atau sedang, tetapi saat dilanda gempa kuat yang jarang terjadi, struktur

33

(a).Respon dengan Defleksi

Maksimum Sama

(b).Respon dengan Energi

Potensial Sama

tersebut mampu berperilaku daktail dengan memencarkan energi gempa dan

sekaligus membatasai beban gempa yang masuk ke dalam struktur. Seperti

diilustrasikan pada Gambar 3.4 saat terjadi gempa kuat struktur yang direncanakan

berperilaku elastis harus dapat memikul beban gempa sebesar OA. Bila struktur

ternyata mampu berperilaku daktail dengan membentuk sendi plastis, maka taraf

pembebanan gempa cukup ditentukan sebesar OB yang beberapa kali lebih kecil

dari OA.

Gambar 3.4. Respon Struktur Berperilaku Elastis dan Elastoplastis saat Terjadi

Gempa Kuat (a).

Serangkaian hasil analisis dinamis menunjukkan bahwa struktur daktail dengan

waktu getar alami T yang relatif panjang cenderung untuk memiliki respon

elastoplastis dengan defleksi maksimum yang sama besar dengan defleksi

maksimum respon elastisnya. Besarnya faktor pembatasan beban gempa R sama

dengan besarnya daktilitas struktur , yang merupakan rasio antara defleksi

maksimum maks dan defleksi saat leleh pertama y, sedangkan struktur dengan

waktu getar alami, T yang relatif pendek cenderung berperilaku elastoplastis

dengan energi potensial yang sama besar dengan energi potensial respon

34

elastisnya. Besarnya faktor beban R, dalam hal ini sama dengan (2 1).

Dalam perencanaan struktur bangunan tahan gempa, terbentuknya sendi-sendi

plastis, yag mampu memencarkan energi gempa dan membatasi besarnya beban

gempa yang masuk ke dalam struktur harus dikendalikan sedemikian rupa agar

struktur berperilaku memuaskan dan tidak sampai runtuh saat terjadi gempa kuat.

Pengendalian terbentuknya sendi-sendi plastis pada lokasi-lokasi yang telah

ditentukan lebih dahulu dapat dilakukan secara pasti terlepas dari kekuatan dan

karakteristik gempa. Filosofi perencanaan seperti ini disebut dengan Konsep

Desain Kapasitas. Untuk menghadapi gempa kuat yang mungkin terjadi dalam

periode tertentu, misalnya 500 tahun, maka mekanisme keruntuhan suatu portal

rangka terbuka beton bertulang dipilih sedemikian rupa sehingga memencarkan

energi gempa terjadi secara memuaskan dan keruntuhan yang bersifat katastropik

dapat dihindarkan. Gambar 3.5 memperlihatkan dua mekanisme yang khas dapat

terjadi pada portal-portal rangka terbuka.

(a). Sendi Plastis pada Balok Tidak Menyebabkan Keruntuhan (Mekanisme

Keruntuhan yang Diinginkan)

35

(b). Sendi Plastis pada Kolom Tidak Menyebabkan Keruntuhan Lokal pada Satu

Tingkat (Mekanisme Keruntuhan yang Tidak Diinginkan)

Gambar 3.5. Mekanisme Khas yang Dapat Terjadi pada Portal Rangka Terbuka

Mekanisme goyang dengan pembentukan sebagian besar sendi plastis pada

balok-balok lebih dikehendaki daripada mekanisme dengan pembentukan sendi

plastis yang terpusat hanya pada ujung-ujung kolom suatu lantai (soft story

mechanism), karena beberapa alasan sebagai berikut :

1. Pada mekanisme pertama (Gambar 3.5.a) pemencaran energi gempa

terjadi di dalam banyak unsur, sedangkan pada mekanisme kedua

(Gambar 3.5.b) pemencaran energi terpusat pada sejumlah kecil kolom-

kolom struktur

2. Pada mekanisme pertama, bahaya ketidakstabilan akibat efek P- jauh

lebih kecil dibandingkan dengan yang mungkin terjadi pada mekanisme

kedua (soft story mechanism)

3. Daktilitas kurvatur dituntut pada balok untuk menghasilkan daktilitas

struktur terentu, misalnya = 5.2 untuk struktur dengan daktilitas penuh,

dimana terjadi redistribusi gaya-gaya secara luas.

Guna menjamin terjadinya mekanisme goyang dengan pembentukan

sebagaian besar sendi plastis pada balok, Konsep Desain Kapasitas diterapkan

untuk merencanakan agar kolom-kolom lebih kuat dari balok-balok portal (strong

36

column-weak beam). Keruntuhan geser pada balok yang bersifat getas juga

diusahakan agar tidak terjadi lebih dahulu dari kegagalan akibat beban lentur pada

sendi-sendi plastis balok setelah mengalami rotasi-rotasi plastis yang cukup besar.

Pada prinsipnya, dengan konsep desain kapasitas, elemen-elemen utama

penahan beban gempa dapat dipilih, direncanakan dan didetail sedemikian rupa,

sehingga mampu memencarkan energi gempa dengan deformasi inelastis yang

cukup besar tanpa runtuh, sedangkan elemen-elemen lainnya diberi kekuatan yang

cukup, sehingga mekanisme yang telah dipilih dapat dipertahankan pada saat terjadi

gempa kuat. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan agar mekanisme ni dapat

dijamin tercapai adalah :

1. Faktor peningkatan kuat lentur balok sebagai elemen utama pemencar energi

gempa. Mengetahui secara tepat kuat lentur daerah sendi plastis balok, yang

sengaja direncanakan sebagai bagian yang lemah, merupakan hal yang sangat

penting untuk memastikan kolom-kolom lebih kuat dan kegagalan getas akibat

beban geser tidak terjadi lebih awal dari terbentuknya sendi-sendi plastis

dengan deformasi lentur yang cukup besar.

Namun kenyataannya sangatlah sulit untuk memperkirakan secara cukup akurat,

kuat lentur balok saat mengalami deformasi inelastis akibat gempa kuat. Umumnya

kuat lentur akibat balok dapat dipastikan lebih besar dari kuat nominalnya. Faktor-

faktor penyebab meningkatnya kuat lentur balok secara garis besar dapat

ditunjukkan sebagai berikut :

a. Kuat leleh aktual tulangan baja (fy) umumnya lebih besar dari nilai nominalnya

yang ditentukan dalam standar tata cara perencanaan.

b. Pengaruh strain hardening pada tulangan baja tidak diperhiungkan dalam

perencanaan seperti diilustrasikan pada Gambar 3.6.

c. Kemungkinan bertambah besarnya tegangan tekan dan regangan tekan

maksimum beton akibat adanya pengekangan yang baik seperti terlihat pada

gambar 3.7.

37

Gambar 3.6. Hubungan Tegangan Regangan Tulangan Baja

Gambar 3.7. Hubungan Tegangan Regangan Tekan Beton Dengan dan Tanpa

Pengaruh Pengekangan.

Guna memperhitungkan adanya kemungkinan peningkatan kuat lentur penampang

balok di daerah sendi plastis, SNI 03-2847-2002 menentukan faktor penambahan

kekuatan (over strength factor) o sebesar 1.25 untuk fy < 400 Mpa dan o sebesar

1.4 untuk fy > 400 Mpa. Selanjutnya kapasitas lentur penampang balok dapat

diperkirakan sebesar

M kap, b = o Mnak, b

Dimana :

Mnak,b : kuat lentur nominal balok yang dihitung berdasarkan luas tulangan

yang sebenarnya ada pada penampang yang ditinjau.

38

2. Faktor pengaruh beban dinamis pada kolom

Pada mekanisme daktail yang dikehendaki untuk portal rangka terbuka,

sebagian besar sendi plastis terjadi pada ujung-ujung akhir bentang balok. Bila

daerah sendi plastis ini sudah direncanakan penulangannya, maka momen kapasitas

balok dapat diperhitungkan sebagai momen rencana yang bekerja pada kolom.

Masalahnya, penentuan besarnya bagian momen rencana yang harus diterima oleh

kolom sebelah atas dan kolom sebelah bawah balok tidak mudah dilakukan. Pola

pembagian momen dari hasil analisis elastis akibat beban statik ekuivalen hanya

benar bila yang dominan ialah ragam pertama vibrasi struktur. Namun, akibat

terjadinya plastifikasi pada sebagian besar pada sebagian besar elemen-elemen

struktur, maka ragam-ragam vibrasi yang lebih tinggi menjadi cukup dominan,

sehingga pola distribusi momen yang diperoleh dari hasil analisis elastis akan

mengalami perubahan yang cukup besar. Adapun nilai kuat lentur kolom harus

memenuhi persamaan sebagai berikut :

M e 6

5 M g

Dimana :

M e : Jumlah momen pada pusat hubungan balok kolom, sehubungan dengan

kuat lentur nominal kolom yang merangka pada hubungan balok kolom

tersebut.

M g : Jumlah momen pada pusat hubungan balok kolom, sehubungan dengan

kuat lentur nominal balok-balok yang merangka pada hubungan balok

kolom tersebut.

Perlu pula diketahui, bahwa meskipun penampang kolom mungkin menjadi lebih

besar kebutuhan tulangan memanjang bertambah sebagai konsekuensi penerapan

persamaan diatas., namun dengan adanya jaminan tidak akan terbentuknya sendi

plastis pada ujung0ujung kolom di atas lantai dasar, beberapa keuntungan dapat

diperoleh antara lain :

a. Kolom yang lebih sulit diperbaiki daripada balok, kini dilindungi dengan

tingkat keamanan yang lebih tinggi terhadap bahaya kerusakan.

39

b. Penyambungan tulangan longitudinal kolom sebenarnya dapat dilakukan segera

di atas lantai berikutnya, tidak perlu lagi di rencanakan di tengah- tengah kolom.

c. Karena respon inelastik bolak-balik tidak terjadi pada daerah ujung kolom,

maka kontribusi beton terhadap kuat geser penampang dapat diperhitungkan,

sehingga kebutuhan tulangan geser (sengkang atau spiral) menjadi lebih sedikit

d. Tuntutan daktilitas pada daerah ujung kolom di atas lantai dasar menjadi sangat

kecil, bahkan dapat diabaikan, sehingga tidak lagi diperlukan sengkang atau

spiral untuk pengekangan daerah sendi plastis kolom dan ini berarti tingkat

kerapatan tulangan di daerah pertemuan balok kolom dapat berkurang secara

drastis.

e. Pencegahan terhadap lelehnya tulangan longitudinal kolom menyebabkan

pertemuan balok kolom berperilaku lebih baik.

f. Sedikit lebih besarnya penampang kolom justru memperbaiki

pengangkuran tulangan lentur balok yang seringkali sulit terpenuhi di daerah

pertemuan balok kolom.

3. Redistribusi Momen

Dari hasil superposisi momen akibat beban gravitasi dan momen akibat

beban lateral akan diperoleh momen tumpuan (negatif) yang bertambah besar dan

momen lapangan (positif) yang relatif jauh lebih kecil. Di samping itu, dapat pula

terjadi perbedaan momen pada muka tumpuan balok di samping kanan dan kiri

kolom interior. Tidak berimbangnya momen lentur di daerah tumpuan dan lapangan

seringkali dapat menyebabkan tinggi balok tidak dimanfaatkan secara optimal

untuk memperoleh kuat lentur yang diperlukan. Momen tumpuan yang terlalu besar

dan adanya perbedaan momen tumpuan balok di samping kiri dan kanan kolom

interior dapat mengakibatkan diperlukannya tulangan lentur pada balok secara

berlebihan dari yang benar-benar dibutuhkan. Hal ini mengingat bahwa balok

sebenarnya mampu meredistribusi momen melalui aksi inelastis. Tulangan lentur

balok yang berlebihan membawa konsekuensi pada pembesaran momen rencana

kolom dan pondasi. Guna mengatasi masalah-masalah tersebut dapat digunakan

teknik redistribusi momen dalam proses perencnaan dengan tujuan :

40

a. Mengurangi besarnya momen maksimum tumpuan dan mengalihkan ke

lapangan, sehingga didapatkan distribusi kekuatan lentur yang lebih rata.

b. Menyamakan momen akibat beban gempa bolak-balik yang bekerja pada balok

menerus di kiri dan kolom interior.

c. Memanfaatkan secara penuh tulangan lentur positif di daerah tumpuan yang

jumlahnya disyaratkan minimum 50% dari jumlah tulangan lentur negatif,

sehingga perencanaan menjadi lebih ekonomis.

d. Mengurangi besarnya momen yang masuk dalam kolom

Tujuan melakukan redistribusi momen adalah :

1. Prinsip keseimbangan statis terpenuhi.

2. Kemampuan portal dalam menahan beban lateral tidak berubah.

3. Tidak terjadi sendi plastis pada ujung-ujung kolom di atas lantai dasar.

Di samping itu perlu pula diperhatikan pembatasan besar momen yang boleh

diredistribusi sebab redistribusi momen yang terlalu jauh berbeda dari hasil analisis

elastik struktur dapat mengakibatkan retak yang berlebihan pada struktur saat

struktur dilanda gempa kecil dan SNI 03-2847-2002 menyatakan nilai maksimum

redistribusi momen adalah :

(1

) 20% . (3.2)

dimana : - < 0.5 b

: rasio tulangan tarik

: rasio tulangan tekan

b : rasio tulangan tarik dalam kondisi seimbang (balance)

b = 0.85 1

(

600

600+)

4. Kualitas Pendetailan

Konsep desain Kapasitas hanya akan berhasil menjamin struktur untuk

berperilaku memaskan saat terjadi gempa kuat apabila disertai dengan pendetailan

41

yang baik pada elemen-elemen struktur dan join-joinnya. Daerah- daerah sendi

plastis perlu didetail secara khusus agar mampu derdeformasi secara inelastis cukup

besar sesuai dengan daktilitas yang dituntut. Namun daerah-daerah di luar sendi

plastis harus diusahakan agar sedapat-dapatnya tetap elastis, tergantung dari

intensitas gempa yang terjadi. Pada daerah- daerah di luar sendi plastis ini tidak

perlu dilakukan pendetailan khusus.

Sumber utama pemencaran energi suatu portal beton bertulang rangka

terbuka adalah sendi-sendi plastis pada balok-balok di seluruh lantai dan pada

penampang kolom terbawah yang berhubungan dengan pondasi. Ragam

keruntuhan portal dapat dilihat pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8. Mekanisme Plastis yang Diharapkan Terjadi Dari Suatu Portal

Rangka Terbuka Bertingkat Tinggi dan Daerah-daerah Elastis yang Memerlukan

Perhatian Khusus

Sedangkan respon dari penampang-penampang lainnya seperti penampang

tengah bentang, kolom-kolom di atas kolom-kolom dasar dan join balok kolom

harus masih dalam keadaan elastis. Perencanaan dengan ragam keruntuhan yang

telah ditentukan dan tempat-tempat sumber pemencaran energi yang telah dipilih,

sedangkan penampang-penampang lainnya direncanakan lebih kuat dari sendi-

sendi plastis yang dapat terjadi, disebut Perencanaan Kapasitas atau Capacity

Design.

42

3.4 DESAIN KINERJA STRUKTUR TAHAN GEMPA (PERFORMANCE

BASED DESIGN)

Setelah struktur beton bertulang tahan gempa didesain sesuai dengan SNI

03-2847-2002 dengan tingkat daktilitas tertentu, maka perlu diperiksa dengan

analisis pushover untuk verifikasi desain. Analisis pushover adalah analisis lateral

statik non linier dimana struktur dibebani oleh gaya lateral (untuk

mempresentasikan gaya gempa) dengan distribusi sesuai dengan asumsi design,

sampai struktur runtuh akibat gaya lateral tersebut. Beban lateral diberikan secara

bertahap (incremental) sehingga proses urutan sendi plastis pada struktur dapat

terbentuk secara bertahap pula. Urutan terjadinya sendi plastis merupakan verifikasi

dalam desain. Pada umumnya sendi plastis pada balok terbentuk terlebih dahulu

dan urutan terakhir adalah sendi plastis pada kolom dasar, sehingga daktilitas

maksimum struktur tercapai. Bila ternyata perilaku struktur tidak seperti yang

diharapkan pada desain maka desain struktur harus diulang sedemikian rupa

sehingga terjadi proses iterasi pada desain sampai iterasi konvergen. Hasil akhir

dari analisis pushover adalah berupa plot anatara Gaya Geser Dasar (Base Shear)

dan deformasi atap struktur (Xroof).

Pada peraturan SNI 03-1726-2003 besaran yang harus diverifikasi antara lain :

1. Daktilitas Struktur ()

2. Faktor Reduksi Gempa (R)

3. Faktor kuat lebih f1, f2, . Faktor f1, f2, diperlukan untuk mendesain pondasi

agar pondasi harus tetap berperilaku elastis selama sendi plastis terbentuk pada

kolom dasar.

Parameter yang diperiksa sesuai dengan ketentuan SNI 03-1726-2002 adalah

parameter pada saat struktur pada kondisi tepat sebelum runtuh. Kondisi ini tidak

selalu berhubungan dengan gempa kuat rencana. Pada saat gempa kuat rencana

terjadi, struktur dapat mengalami baik kondisi under predict atau over predict.

Under predict berarti struktur sudah runtuh pada saat gempa kuat rencana terjadi

karena masalah under design, sedangkan over predict terjadi sebaliknya yaitu

struktur over design. Untuk mengetahui parameter struktur dengan mekanisme

pembentukan sendi plastis pada saat terjadinya gempa kuat rencana, perlu

dikembangkan Metoda Kinerja Struktur yang merupakan state-of-the art.

43

Desain Kinerja Struktur adalah proses kontrol desain untuk mengetahui

kinerja struktur pada saat gempa kuat rencana terjadi dimana struktur tidak

boleh, mengalami under design. ATC-40 dan NEHRP membagi kinerja struktur

dalam beberapa kategori sesuai dengan parameter rasio antara deformasi atap

struktur terhadap tinggi total struktur pada titik performance point. Performance

point adalah titik potong antara Demand Spectrum sebagai representasi dari

spektrum gempa kuat dan Capacity Spectrum sebagai representasi dari perilaku

kekakuan dan kekuatn struktur atau disebut dengan istilah kurva kapsitas (Capacity

curve), seperti yang terlihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9. Performance Point

Capacity curve dihitung berdasarkan hasil dari analisis pushover yang

dimodifikasi dari sistem Multi Dgree of Freedom System menjadi Single Degree

of Freedom System. Baik ATC-40 dan NEHRP membagi kinerja struktur seperti

Tabel 3.1 dan Gambar 3.10. Dengan mengetahui kinerja struktur maka proses

iterasi menuju desain yang ekonomis dapat dilakukan sampai konvergen

44

Tabel 3.1. Deformation Limit ATC 40

Interstory Drift

Limit

Performance Level Immediate Occupancy

(elastis)

Damage Control

Life

Safety

Structural Stability (Collapse Prevention Stage)

Max. Total Drift

0.01

0.01-0.02

0.02 0.33

Vi

Pi

Max. Inelastic Drift 0.005 0.005-0.015 No limit No limit

* Vi : Lateral Load (Story Shear) ; Pi : Ultimate Axial Load

Gambar 3.10. Klasifikasi Kinerja Struktur Daktail

Kinerja bangunan didapat dari kombinasi antara level kinerja struktur dan

nonstruktur. Sasaran kinerja bangunan terdiri dari kejadian gempa rencana

(hazard), dan taraf kerusakan yang diijinkan atau level kinerja (performance level)

dari banfunan terhadap kejadian gempa tersebut. Menurut FEMA 273 (1997)

kategori level kinerja struktur dijelaskan dalam Tabel 3.2 sebagai berikut.

45

Tabel 3.2 Kategori Level Kinerja Struktur FEMA 273 (1997)

Kategori Keterangan

S-1 Immadiate Occupancy level

S-2 Damage Cantrol Performance Range (extends between Life

Safety and Immadiate Occupancy performance Level

S-3 Life Safety Performance Level

S-4 Limited Safety Performance Range (extends between Life Safety

and Collapse Prevention Level)

S-5 Collapse Prevention Level

Sedangkan untuk kategori level kinerja nonstruktur, dibedakan menjadi 4

kondisi dalam Tabel 3.3 sebagai berikut.

Tabel 3.3 Kategori Level Kinerja Nonstruktur FEMA 273 (1997)

Kategori Keterangan

N-A Operational Performance Level

N-B Immadiate Occupancy Performance Level

N-C Life Safety Performance Level

N-D Hazard Rduced Performance Level

Dari kategori level kinerja struktur dan nonstruktur, didapatkan hubungan

antara level kinerja struktur yang dinotasikan angka dengan level kinerja

nonstruktur yang dinotasikan dengan huruf. Level kinerja tersebut diuraikan

sebagai berikut ini (FEMA 273, 1997).

1. Operasional Level (1-A)

Pada level ini bangunan tidak ada kerusakan berarti pada struktur dan

nonstruktur. Bangunan masih berfungsi meskipun terdapat beberapa

kerusakan kecil seperti kerusakan pada instalasi listrik, jaringan air, dan

beberapa utilitas lainnya. Kondisi level kinerja bangunan seperti ini

ditunjukan pada Gambar 3.11 (a),

46

2. Immediate Occupancy Level (1-B)

Terdapat kerusakan pada struktur tetapi kerusakan tersebut tidak terlalu

berarti, maksudnya kekuatan dan kekakuan masih hampir sama dengan

kondisi sebelum gempa. Kondisi komponen nonstruktur masih berfungsi

dan berada atau tersedia ditempatnya. Pada level ini, bangunan masih bisa

digunakan tanpa terganggu pada masalah perbaikan kerusakan bangunan

tersebut. Risiko dari korban yang terjadi pada level kinerja ini sangat kecil.

Kondisi level kinerja bangunin seperti ini ditunjakan pada Gambar 3.11 (b),

3. Life safety Level (3-C)

Pada level ini bangunan mengalami kerusakan pada struktur dan kekakuan

berkurang dari kondisi struktur sebelum mengalami kerusakan, tetapi masih

memiliki kemampuan yang cukup terhadap keruntuhan. Komponen

nonstruktur mengalami kerusakan dan tidak berfungsi lagi. Bangunan dapat

digunakan kembali apabila sudah dilakukan perbaikan pada bagian struktur

yang mengalami kerusakan, tetapi perbaikan yang dilakukan dapat

dianggap tidak praktis secara ekonomi. Kondisi bangunan pada level ini

seperti ditunjukan pada Gambar 3.11 (c).

4. Structural Stability/Collapse Preventian (5-E)

Kondisi bangunan mengalami kerusakan yang cukup parah baik komponen

struktur maupun nonstruktur. Bangunan secara keseluruhan hampir

mengalami keruntuhan akibat kekuatan struktur dan kekakuannya

berkurang banyak. akibat rusak atau runtuhnya material sangat

memungkinkan terjadinya korban jiwa, dan bangunan mengalami kerugian

yang cukup besar secara ekonomi. Kondisi level kinerja bangunan ini

ditunjukan seperti Gambar 3.11 (d).

Apabila struktur menghalami gempa dengan beban gempa yang lebih kecil

dari gempa rencana, maka elemen struktur masih dalam kondisi elastik. Setelah titik

leleh pertama beban gempa terus ditingkatkan hingga elemen struktur dalam

kondisi plastis. Setelah batas maksimum kekuatan struktur terlewati, jika beban

gempa terus bertambah, maka struktur mengalami degradasi hingga tidak mampu

lagi menahan beban gempa, tetapi masih mampu menahan beban gravitasi. Apabila

beban ditingkatkan maka struktur akan runtuh. Dari penjelasan masing-masing

47

level kinerja bangunan akibat beban gempa dan simpangan struktur dapat

diilustrasikan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Performance Level (FEMA 451, 1997 dalam PBE Design)

Hubungan antara level kinerja struktur dengan simpangan (drift) pada

elemen vertikal dari sistem pemikul beban lateral berupa struktur rangka beton

bertulang (concrete frames) dapat dilihat pada Tabel 3.4. Nilai simpangan pada

tabel tersebut merupakan nilai-nilai tipikal yang diberikan untuk menjelaskan

respon struktur keseluruhan yang sesuai dengan berbagai level kinerja struktur.

Tabel 3.4 Batasan simpangan untuk level kinerja struktur (FEMA 356,2000)

Level Kinerja Struktur Drift (%) Keterangan

Immidiate Occupancy 1,0 Transient

Live Safety 2,0

1,0

Transient

Permanent

Collapse Prevention 4,0 Transient atau permanent

(a) Operasional

(b) Immediate Occupancy

(d) Collapse

Prevention

(c) Life Safety

48

Gambar 3.12 Simpangan pada atap dan rasio simpangan pada atap (ATC-

40,1996)

Sementara itu, ATC-40 (1996) memberikan batasan deformasi untuk

berbagai level kinerja struktur gedung seperti ditunjukkan pada Tabel 3.5.

Simpangan total maksimum didefenisikan sebagai simpangan antar tingkat pada

perpindahan titik kinerja. Simpangan inelastis maksimum didefenisikan sebagai

bagian dari simpangan total maksimum dibawah titik leleh.

Tabel 3.5 Batasan drift untuk berbagai level kinerja struktur (ATC-40, 1996)

Batasan simpangan

antar tingkat

Level kinerja struktur

Immediate

Occupancy

Damage

Control Live Savety

Structural

stability

Simpangan total

Maksimum 0,01 0,01-0,02 0,02 0,33Vi/Pi

Simpangan inelastis

maksimum 0,005 0,005-0,015

Tidak

dibatasi

Tidak

dibatasi

Level kinerja struktur secara kualitatif dapat dijelaskan pada Gambar 3.11.

Dalam gambar terlihat bahwa level kinerja struktur diwakili oleh suatu kurva

hubungan antara gaya geser dasar dengan perpindahan pada titik kontrol (titik berat

distribusi gaya lateral). Selain itu, ditunjukkan juga bagaimana prilaku keruntuhan

struktur secara menyeluruh terhadap pembebanan lateral. Kurva tersebut diperoleh

dari hasil analisa statik non linier atau analisis pushover.

Konsep perencanaan berbasis kinerja (performance based design)

merupakan kombinasi dari aspek tahanan dan aspek layan. Konsep tersebut dapat

49

digunakan untuk perencanaan bangunan baru maupun rehabilitasi bangunan yang

sudah berdiri dengan mempertimbangkan resiko keselamatan (life), kesiapan pakai

(occupancy) dan kerugian harta benda (economic loss) yang mungkin terjadi akibat

gempa yang akan terjadi.

Aspek tahanan berkaitan dengan tingkatan ancaman bencana (hazard level)

pada suatu bangunan, yakni earthquake design level. Sedangkan aspek layan

berkaitan dengan performance level dalam perencanaan berbasis kinerja dapat

diilustrasikan pada gambar matriks desain tujuan batas kinerja, yang telah diusulkan

untuk bangunan menurut FEMA 356 (2000) pada Gambar 3.13.

Gambar 3.13 Matriks rehabilitation objectives, hubungan tingkat resiko gempa

dengan level kinerja bangunan (FEMA 356, 2000)

Penjelasan sasaran rehabilitasi pada Gambar 3.13 adalah sebagai berikut :

k + p = basic safety objective

k + p + a, c, l, b, f, j atau n = enhanced objective

o atau m atau n = enhanced objective

k atau p = limited objective

c, g, d, h, l = limited objective

50

Setiap kolom pada matrik pada Gambar 3.13 menggambarkan sasaran

rehabilitasi. Dari matrik pada Gambar 3.13, dapat dilihat bahwa arti pentingnya dari

target kinerja suatu bangunan sesuai dengan filosofi bangunan tahan gempa yakni

menjaga struktur maupun non struktur tetap utuh pada gempa yang sering terjadi

(gempa kecil), bagian struktur dan nin struktur boleh rusak ringan tetapi bias

diperbaiki pada gempa yang relative kadang terjadi (gempa sedang), dalam tingkat

kinerja life safety dapat dijamin keamanannya tetapi biaya untuk perbaikan

mungkin lebih besar pada gempa sedang dan bangunan tidak boleh runtuh total

(totally collapse) pada gempa yang jarang terjadi ( gempa kuat).

3.4.1 Hazard Level

Tingkat resiko berbahaya (hazard level) merupakan ancaman dari luar yang

dapat memberikan dampak terhadap struktur bangunan.Secara umum, bahaya

digambarkan sebagai parameter ukuran kemungkinan terhadap sesuatu hal yang

melampaui ambang batas pada suatu periode waktu tertentu. (Widodo,2008).

Ancaman yang dimaksud dalam pembahasan ini adalah getaran gempa

bumi. Jadi seismic risk/hazarad level didefinisikan sebagai kemungkinan terjadinya

gempa dengan intensitas dan periode ulang tetentu selama suatu masa layan

bangunan (N tahun), hubungan antara resiko gempa, masa layan bangunan dan

periode ulang kejadian gempa dapat dirumuskan pada persamaan 3.3 sebagai

berikut :

Po = 1 {1 1

TR}

N ...................................................................(3.3)

Keterangan ;

Po = resiko gempa

TR = periode ulang gempa

N = masa layan bangunan

Contoh perhitungan resiko gempa untuk periode ulang gempa dan masa

layan bangunan tertentu menurut Persamaan 3.3, dapat dilihat pada Tabel 3.6.

51

Tabel 3.6 Probability of exceedence

N

Life time

(Year)

TR (Retrun periode of earthquake)

(Year)

5 10 20 50 100 200 500 1000 2500

10 89 65 40 18 10 5 2 1 0.4

30 100 96 79 45 26 14 6 3 1

50 100 99 92 64 39 22 10 5 2

100 100 100 99 87 63 39 18 10 4

Dari Tabel 3.6 terlihat bahwa dengan peridode ulang gempa yang sama dan

penggunaan masa layan bangunan semakin lama maka probabilitas resiko

kerusakan yang terjadi semakin besar dan begitu juga sebaliknya.

Pebedaan fungsi bangunan berpengaruh pada penentuan sasaran rehabilitasi

suatu bangunan sehingga akan berpengaruh terhadap periode ulang gempa rencana

yang digunakan. Pada saat ini peraturan internasional untunk bangunan tahan

gempa menggunakan peta hazard kegempaan dengan resiko terlampaui

(Probability of exceedence) sebesar 10% dan 2% selama masa layan bangunan 50

tahun atau periode ulang gempa 475 tahun dan 2475 tahun. Peta hazard kegempaan

merupakan peta kontur/zonasi percepatan tanah maksimum pada suatu wilayah.

Peta hazard kegempaan pada SNI 1726-03-2002 menggunakan periode ulang

gempa 500 tahun.

3.5. JENIS RESPON STRUKTUR

Pada analisis struktur terdapat beberapa jenis respon struktur yang harus

pahami. Pada pembebanan dinamik, jenis respon struktur tergantung dari banyak

aspek, yaitu (1) level pembebanan dan (2) jenis material. Level pembebanan terdiri

dari elastic dan in elastic (plastis).Sedangkan jenis material yaitu linier dan non

linier. (Widodo, 2007).

52

Beberapa jenis respon struktur antara lain seperti terlihat pada Gambar 3.14

sebagai berikut.

Gambar 3.14 Jenis respon struktur (Widodo, 2007)

3.6. PROSEDUR EVALUASI KEKUATAN STRUKTUR BANGUNAN

EXISTING MENGACU PADA FEMA 310

Menurut FEMA 310 (1998), prosedur evaluasi kekuatan strutur bangunan

existing meliputi 3 tahapan yaitu screening phase (Tier 1), evaluation phase (Tier

2), dan detailed phase (Tier 3). Berikut adalah penjelasan dari tahapan evaluasi

kekuatan struktur bangunan menurut FEMA 310 (1998).

3.6.1 Tier (Tahap) 1: Screening Phase

Pada tahap screening dilakukan secara cepat (Rapid visual screening-RVS)

untuk mendapatkan potensi kelemahan bangunan. Prosedur RVS ini telah

diformulasikan untuk menidentifikasi, menginventaris, dan merangking gedung-

gedung yang berpotensi terhadap resiko gempa. Prosedur RVS dapat dijalankan

relatif cepat dan tidak mahal untuk membuat daftar gendung-gedung yang

berpotensial beresiko tanpa biaya yang mahal dari detail analisis kegempaan

masing-masing gedung.

Prosedur RVS ini didisain untuk digunakan tanpa perhitungan analisis

kinerja struktur. Prosedur RVS tersebut menggunakan sebuah system penilaian

yang dibutuhkan pengguna untuk (1) mengidentifikasi system tahanan beban lateral

pada struktur primer dan (2) mengidentifikasi komponen sekunder pada gedung

yang dapat merubah perkiraan kinerja akibat gempa pada sistem tahanan beban

lateral.

53

Screening phase ini dapat mengacu pada pedoman FEMA 154 (2002) yakni

evaluasi struktur dengan rapid visual screening (RVS) serta dapat dilakukan

screening lebih detail dengan melakukan eheklis evaluasi tier 1 sesuai FEMA 310

(1998). Formulir harus diisi dengan lengkap untuk mengetahui kelemahan

(deficiencies) dan untuk melakukan evaluasi lanjutan yang perlu dilakukan. Proses

pada tahap satu dapat dilihat pada Gambar 3.15 dan Gambar 3.16.

3.6.2 Tier (Tahap) 2: Evaluation Phase

Pada tahapan dua, terdiri dari dua analisis yakni (1) analisis secara lengkap

pada bangunan terhadap deficiencies yang diidentifikasi pada tahap (tier) 1 atau 2

analisis pada deficiencies saja. Pada tahap 2 juga dilakukan analisis dan evaluasi

kemampuan sistem gaya lateral yang terjadi pada bangunan. Analisis struktur pada

tahapan ini adalah analisis linear elastik baik statik maupun dinamik. Pada tahapan

ini struktur dianggap masih pada kondisi elastik. Analisis kinerja komponen

dilakukan sesuai prosedur FEMA 356 (2000).

3.6.3 Tier (Tahap) 3: Detailed Evaluation Phase

Jika diidentifikasi terdapat deficiencies (kelemahan) pada tahap 2, maka

dilakukan evaluasi pada tahapan 3. Evaluasi detail terdiri dari analisis dengan

metode non linier untuk analisis statik dan dinamik pada struktur bangunan

tersebut. Kinerja dapat dievaluasi dengan membangingkan gaya yang akan terjadi

dengan kapasitas yang dimiliki oleh struktur tersebut. Pada analisis non linear ini

menempatkan struktur pada kondisi pasca elastik (inelastic). Analisis yang akan

digunakan adalah analisis nonlinear inelastic.

54

Gambar 3.15 Tahapan proses evaluasi (FEMA 310, 1998)

55

Gambar 3.16 Tahap proses evaluation (FEMA 310, 1998)

56

3.7. RAPID VISUAL SCREENING (RVS)

3.7.1 RVS dengan pada FEMA 154 (2002)

Rapid Visual Screening (RVS) menurut FEMA 154 (2002) dapat diterapkan

relatif cepa