Urutan Studi Pustaka

Umum (Gempa, Stabilitas)

Dinding Geser

Analisis Statik

Analisis Dinamik

ETABS

Analisis Statik

Suatu analisis secara statik pada struktur bangunan yang dikenai beban gempa pada dasarnya merupakan suatu analisis statik-palsu (Pseudostatic Analisys). Analisis statik-palsu ini menyelidiki pembebanan gempa yang bersifat dinamik tersebut dengan menggantikan efek dinamiknya dengan suatu gaya yang dikenakan secara statik pada suatu struktur atau suatu komponen struktural di pusat massanya. Analisis statik-palsu yang dimaksud adalah analisis beban statik ekivalen. Gaya – gaya statik ekivalen ini dimaksudkan agar menjadi berpengaruh sama dengan efek dinamik tersebut secara keseluruhan. Analisis ini memeriksa kemampuan suatu struktur untuk menahan/menopang beban tersebut. Besarnya gaya inersia ini merupakan hasil dari massa struktur itu sendiri dan suatu koefisien seismik (gempa).

Secara ideal, koefisien seismik tersebut adalah suatu rasio antara percepatan dari suatu muatan spektral yang sesuai dan respons dari suatu struktur terhadap gerakan permukaan tanah. Koefisien – koefisien ini harus ditentukan oleh setiap jenis struktur, apakah itu suatu bangunan gedung, jembatan atau struktur – struktur lainnya.

Secara umum, seorang perencana struktur menentukan nilai koefisien tersebut berdasarkan keputusan dan pengalamannya yang dapat dikemukakan dengan cara, koefisien – koefisien tersebut dimodifikasi sesuai dengan kondisi pondasi lokalnya maupun jenis strukturnya. Juga,

kemungkinan - kemungkinan teruangnya kembali gempa – gempa yang terjadi, digunakan dalam penyelesaian koefisien – koefisien yang ditentukan tersebut. Koefisien ini memiliki satuan yang tidak berdimensi. Suatu peta khusus yang ditetapkan, menyediakan koefisien – koefisien yang tepat/cocok untuk suatu lokasi konstruksi.

Pada analisis struktur secara statik akan berkaitan dengan solusi linier dari sistem persamaan linier sebagai berikut:

P = K . U

Dimana,

P = Vektor beban yang digunakan

K= matriks kekakuan dari struktur

U = vektor perpindahan akibat adanya beban yang bekerja

Beban yang terdapat pada persamaan di atas adalah beban yang terjadi pada setiap derajat kebebasan dari struktur atau dengan kata lain beban yang bekerja pada joint – joint struktur portal terhadap tata koordinat struktur. Selain beban yang bekerja pada joint – joint struktur portal tadi, juga bisa digunakan beban yang bekerja pada elemen yang berupa beban merata yang berasal dari beban mati (dead load) struktur dan beban hidup (live load). Sedangkan beban yang bekerja pada joint – joint struktur portal adalah beban horisontal yang besarnya diperoleh dengan memperkirakan gaya geser dasar strukturnya yang kemudian didistribusikan pada tiap tingkat struktur portal (bangunan).

Analisis Dinamik

Prinsip Dasar Analisa dan Desain dengan Program ETABS

ETABS (Extended Three-Dimensional Analisys Building System) adalah suatu program analisa struktural berdasarkan metode elemen hingga dengan tujuan khusus untuk analisa dan desain sistem bangunan struktur. Dengan pemakaian yang sederhana, penggunaan metode numerik dan perencanaan dengan menggunakan kode desain internasional dapat memudahkan pemakai dalam merancang suatu bangunan dua dimensi sederhana atau menampilkan analisa dinamis yang kompleks. ETABS bekerja dengan menghubungkan data – data yang ada. Konsep dasarnya, perancang hanya membuat model yang terdiri dari sistem lantai, sistem rangka vertikal dan horisontal untuk menganalisa dan mendesain keseluruhan bangunan. Semua yang dibutuhkan telah digabungkan dalam suatu sistem analisa dan desain. Apabila terjadi perubahan data dari suatu bagian maka secara otomatis program akan memperbaikinya saat itu juga.

Analisa metode numerik meliputi metode statis dan dinamis yang sangat luas. Contohnya seperti sistem rangka lantai komposit, sistem balok silang, rangka penahan momen, sistem dinding geser kompleks, lantai kaku dan lentur, atap miring, struktur parkiran, lantai atap, sistem pengikat,

berbagai menara bangunan serta sistem tumpuan sekat. Metode numerik yang digunakan untuk menganalisa bangunan, mengizinkan sistem lantai baja dan lantai beton untuk memindahkan beban yang dipikul ke balok utama. Analisa vertikal dinamis mengizinkan untuk memasukkan pengaruh komponen pergerakan tanah vertikal dalam menganalisa gempa. Analisa tersebut juga mengizinkan untuk mengevaluasi masalah getaran lantai vertikal. Masalah khusus yang berhubungan dengan jenis bangunan struktur antara lain perhitungan pusat kekakuan dan efek P-Delta lokal dan global.

ETABS lebih mengutamakan kemampuan numerikan untuk pemodelan plat, rangkaian pembebanan konstruksi dan pergerakan struktur akibat pengaruh gempa. Melalui beberapa pilihan yang membuat pemakai dapat mentransfer data ETABS ke program yang lain, diantaranya perencanaan rangka dan elevasi menggunakan AutoCAD, analisa pondasi menggunakan SAFE, dan informasi tentang bagian - bagian yang terperinci menggunakan file CIS/2.

Dalam setiap perencanaan dalam program ETABS, kita dapat menggunakan kode desain apapun yang tersedia dalam program. Kita tidak dapat mendesain beberapa bagian struktur dengan kode yang berbeda – beda dalam satu siklus perhitungan. Penggunaan kode yang berbeda dapat dilakukan untuk perhitungan desain yang berbeda tanpa melakukan perhitungan ulang. Setiap satuan yang tersedia dapat digunakan sebagai data masukan dalam mendesain. Program ETABS juga membuat desain standar untuk kombinasi pembebanan yang sudah terprogram didalamnya, tapi dapat juga digunakan kombinasi beban kita sendiri bahkan kita dapat menghapus kombinasi beban yang sudah terprogram.

2.3. Konsep Dasar Perancangan2.3.1. Jenis BebanBeban yang akan ditanggung oleh suatu struktur atau elemen struktur tidak selalu dapat diramalkan sebelumnya. Meski beban-beban tersebut telah diketahui dengan baik pada salah satu lokasi struktur tertentu, distribusi dari elemen yang satu ke elemen yang lain pada keseluruhan struktur masih membutuhkan asumsi dan pendekatan. Jenis beban yang biasa digunakan dalam bangunan gedung meliputi :a. Beban Lateral, yang terdiri atas :1) Beban GempaBesarnya simpangan horisontal (drift) bergantung pada kemampuan struktur dalam menahan gaya gempa yang terjadi. Apabila struktur memiliki kekakuan yang besar untuk melawan gaya gempa maka struktur akan mengalami simpangan horisontal yang lebih kecil dibandingkan dengan struktur yang tidak memiliki kekakuan yang cukup besar.Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 15.11.2.3, untuk mensimulasikan arah pengaruh Gempa Rencana yang sembarang terhadap struktur gedung baja, pengaruh pembebanan gempa dalam arah utama harus dianggap efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan dengan pengaruh

gempa dalam arah tegak lurus pada arah utama tetapi efektifitasnya hanya sebesar minimal 30% tapi tidak lebih dari 70%.2) Beban AnginBeban angin merupakan beban horisontal yang harus dipertimbangkan dalam mendesain struktur. Pada daerah tertentu tekanan angin yang besar dapat merubuhkan bangunan. Menurut Schodek (1999), besarnya tekanan yang diakibatkan angin pada suatu titik akan tergantung kecepatan angin, rapat massa udara, lokasi yang ditinjau pada stuktur, perilaku permukaan struktur, bentuk geometris struktur, dimensi struktur.b. Beban Gravitasi, yang terdiri atas :1) Beban HidupBesarnya beban hidup pada suatu bangunan dapat berubah-ubah, tergantung pada fungsi bangunan tersebut. Beban hidup dapat menimbulkan lendutan pada struktur, sehingga harus dipertimbangkan menurut peraturan yang berlaku agar struktur tetap aman. Menurut Schueller (1998), beban yang disebabkan oleh isi benda-benda di dalam atau di atas suatu bangunan disebut beban penghunian (occupancy load). Beban ini mencakup beban peluang untuk berat manusia, perabot partisi yang dapat dipindahkan, lemari besi, buku, lemari arsip ,perlengkapan mekanis dan sebagainya.Pada suatu bangunan bertingkat, kemungkinan semua lantai tingkat akan dibebani secara penuh oleh beban hidup adalah kecil, demikian juga kecil kemungkinannya suatu struktur bangunan menahan beban maksimum akibat pengaruh angin atau gempa yang bekerja secara bersamaan. Desain struktur dengan meninjau beban-beban maksimum yang mungkin bekerja secara bersamaan tidak ekonomis sehingga pedoman-pedoman pembebanan mengijinkan untuk melakukan reduksi terhadap beban hidup yang dipakai.Reduksi beban dapat dilakukan dengan mengalikan beban hidup dengan suatu koefisien reduksi yang nilainya tergantung pada fungsi bangunan.2). Beban MatiMenurut Salmon (1992), beban mati merupakan beban gaya berat pada suatu posisi tertentu. Disebut demikian karena ia bekerja terus menerus menuju arah bumi pada saat struktur telah berfungsi. Beban mati adalah beban yang bekerja vertikal ke bawah pada struktur dan mempunyai karakteristik bangunan, seperti penutup lantai, alat mekanis, dan partisi. Perhitungan besarnya beban mati suatu elemen dilakukan dengan meninjau berat satuan material tersebut berdasarkan volume elemen. Berat satuan (unit weight) material secara empiris telah ditentukan dan telah banyak dicantumkan tabelnya pada sejumlah standar atau peraturan pembebanan.2.3.2. Defleksi LateralBesarnya simpangan horisontal (drift) harus dipertimbangkan sesuai dengan peraturan yang berlaku, yaitu kinerja batas layan struktur dan kinerja batas ultimit. Mc.Cormac (1981 ) menyatakan bahwa simpangan struktur dapat dinyatakan dalam bentuk Drift Indeks seperti pada Gambar 2.3

Gambar 2.2. Defleksi LateralDrift Indeks dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.2 :Drift Indeks = Delta/h(2.2)Dimana :D = besar defleksi maksimum yang terjadi (m)h = ketinggian struktur portal (m)Besarnya drift Indeks tergantung pada besarnya beban-beban yang dikenakan pada struktur. Berdasarkan AISC 2005, besarnya drift indeks berkisar antara 0,01 sampai dengan 0,0016. Kebanyakan, besar nilai drift indeks yang digunakan antara 0,0025 sampai 0,002.

2.5. Perancangan Ketahanan Gempa2.5.1. Konsep Perencanaan Gedung Tahan GempaStruktur tahan gempa adalah struktur yang tahan (tidak rusak dan tidak runtuh) apabila terlanda gempa, bukan struktur yang semata-mata (dalam perencanaan) sudah diperhitungkan dengan beban gempa (Tjokrodimulyo, 2007)

Dalam perencanaan bangunan tahan gempa struktur yang didesain harus memenuhi criteria sebagai berikut :a. Di bawah gempa ringan (gempa dengan periode ulang 50 tahun dengan probabilitas 60% dalam kurun waktu umur gedung) struktur harus dapat berespon elastik tanpa mengalami kerusakan baik pada elemen struktural (balok, kolom, pelat dan pondasi struktur) dan elemen nonstruktural (dinding bata, plafond dan lain lain).b. Di bawah gempa sedang (gempa dengan periode ulang 50-100 tahun) struktur bangunan boleh mengalami kerusakan ringan pada lokasi yang mudah diperbaiki yaitu pada ujung-ujung balok di muka kolom, yang diistilahkan sendi plastis, struktur pada tahap ini disebut tahap First Yield yang merupakan parameter penting karena merupakan batas antara kondisi elastis (tidak rusak) dan kondisi plastis (rusak) tetapi tidak roboh atau disingkat sebagai kondisi batas antara beban gempa ringan dan gempa kuat.

c. Di bawah gempa kuat (gempa dengan periode ulang 200-500 tahun dengan probabilitas 20%-10% dalam kurun waktu umur gedung) resiko kerusakan harus dapat diterima tapi tanpa keruntuhan struktur. Jadi, kerusakan struktur pada saat gempa kuat terjadi harus didesain pada tempat-tempat tertentu sehingga mudah diperbaiki setelah gempa kuat terjadi.2.5.2. Sistem StrukturDalam mendesain struktur, kestabilan lateral adalah hal terpenting karena gaya lateral mempengaruhi desain elemen - elemen vertikal dan horisontal struktur.Hal yang penting pada struktur bangunan adalah stabilitas dan kemampuannya untuk menahan gaya lateral baik yang disebabkan oleh angin atau gempa. Beban angin lebih terkait pada dimensi ketinggian bangunan, sedangkan beban gempa lebih terkait pada massa bangunan. Jika bangunan tinggi tidak didesain secara benar terhadap gaya-gaya lateral dapat timbul tegangan yang sangat tinggi serta getaran dan goyangan ke samping ketika gaya-gaya tersebut terjadi. Akibatnya tidak hanya menimbulkan kerusakan parah pada bangunan tetapi juga mengakibatkan ketidaknyamanan pada penghuni.

Sumber : Prof. Ir. Rachmat Purwono, M.Sc. (2005)Gambar 2.3 Sistem Struktur Penahan Gempa.

Mekanisme dasar untuk menjamin kestabilan lateral diperoleh dengan menggunakan hubungan kaku untuk memperoleh bidang geser kaku yang dapat memikul beban lateral Dasar sistem utama yang menahan gaya lateral sesuai SNI 1726 adalah :1. Sistem Dinding PenumpuDinding penumpu sering juga disebut sebagai dinding geser. Dinding geser membentang pada keseluruhan jarak vertikal antar lantai. Jika dinding ditempatkan secara hati-hati dan simetris dalam perencanaannya, dinding geser sangat efisien dalam menahan beban vertikal maupun lateral dan tidak menggangu persyaratan arsitektural. Dinding geser ini memikul hampir seluruh beban lateral, beban gravitasi juga ditahan dinding ini sebagai dinding struktural.2. Sistem Rangka GedungPada sistem ini terdapat rangka ruang lengkap yang memikul beban-beban gravitasi, sedangkan beban lateral dipikul oleh dinding struktural. Walaupun dinding struktural direncanakan memikul seluruh beban gempa, rangka balok kolom harus diperhitungkan terhadap efek simpangan lateral dinding struktural oleh beban gempa rencana, mengingat rangka tersebut di tiap lantai masih menyatu dengandinding struktur melalui lantai-lantai.Efek ini dinamakan syarat kompatibilitas deformasi . Dalam SNI 2847 pasal 23.9 menetapkan bahwa komponen struktur yang semula bukan merupakan struktur pemikul beban lateral harus sanggup tetap memikul beban gravitasi bila terkena deformasi lateral yang disebabkan oleh beban gempa rencana. Dalam pasal 23.9 telah ditentukan bahwa detail gempa khusus diperlukan untuk komponen - komponennon struktur pemikul beban lateral.3. Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM)Rangka pemikul Momen terdiri dari komponen (subsistem) horisontal berupa balok dan komponen (subsistem) vertikal berupa kolom yang dihubungkan secara kaku. Kekakuan portal tergantung pada dimensi balok dan kolom, serta proposional terhadap jarak lantai ke lantai dan jarak kolom ke kolom. Menurut tabel 3 SNI 1726 tercantum 3 jenis Sistem rangka Pemikul Momen yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa; Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah; Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus.4. Sistem Ganda (Dual Sistem)Tipe sistem struktur ini memiliki 3 ciri dasar, yaitu :Pertama, rangka ruang lengkap berupa Sistem Rangka Pemikul Momen yang penting berfungsi memikul beban gravitasi. Kedua, pemikul beban lateral dilakukan oleh Dinding Struktural dan Sistem Rangka Pemikul Momen dimana yang tersebut terakhir ini harus secara tersendiri sanggup memikul sedikitnya 25 % dari beban dasar geser nominal. Ketiga, Dinding Struktural dan Sistem Rangka Pemikul Momendirencanakan untuk menahan beban dasar geser nominal (V) secara proposional berdasarkan kekakuan relatifnya.Sistem Ganda dapat memberikan hasil yang baik untuk memperoleh daktilitas dan kekakuan sistem struktur.2.5.3. Gempa Rencana dan Kategori Gedung

Gempa rencana yang ditetapkan mempunyai perioda ulang 500 tahun, agar probabilitas terjadinya terbatas pada 10 % selama umur gedung 50 tahun.Untuk berbagai kategori gedung, bergantung pada probabilitas terjadinya keruntuhan struktur gedung selama umur gedung dan umur gedung tersebut yang diharapkan, pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu Faktor Keutamaan I menurut Persamaan 2.2.I = I1. I2 (2.2)Dengan :I1 = faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung.I2 = faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut.Faktor-faktor Keutamaan I1, I2 dan I ditetapkan menurut Tabel 2.1.Tabel 2.1. Faktor keutamaan (I) untuk berbagai kategori gedung dan bangunan.Catatan :Untuk semua struktur bangunan gedung yang ijin penggunaannya diterbitkan sebelum berlakunya Standar ini maka Faktor Keutamaan, I, dapat dikalikan 80%.Sumber: Tabel 1 SNI 03-1726-2002

2.5.4. Struktur Gedung Beraturan dan Tidak BeraturanKekuatan struktur harus seragam dan menerus. Struktur yang seragam dan menerus diperoleh dengan cara sebagai berikut :a. Beban-beban gravitasi didukung oleh balok dan kolom secara meratab. Semua kolom dan dinding geser menerus dari lantai teratas sampai terbawahc. Tampang balok dan kolom tidak berubah secara mendadak dan ukuran kedua sisi kolom tidak terlalu berbeda jauh.d. Sumbu balok dan kolom saling berpotongan.e. Bagian-bagian struktur merupakan struktur statik tak tentu dan satu kesatuan monolit.Keteraturan (beraturan atau tidak) atau konfigurasi gedung akan sangat mempengaruhi kinerja gedung sewaktu kena gempa rencana. Struktur gedung dibedakan dalam dua golongan yaitu yang beraturan dan yang tidak beraturan berdasarkan konfigurasi denah dan elevasi gedung.Pada SNI 1726 pasal 4 mengatur 9 tipe struktur gedung yang beraturan. Struktur gedung ditetapkan sebagai struktur gedung beraturan, apabila memenuhi ketentuan sebagai berikut :a. Tinggi struktur gedung diukur dari taraf penjepitan lateral tidak lebih dari 10 tingkat atau 40 m.b. Denah struktur gedung adalah persegi panjang tanpa tonjolan dan kalaupun mempunyai tonjolan, panjang tonjolan tersebut tidak lebih dari 25% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah tonjolan tersebut.c. Denah struktur gedung tidak menunjukkan coakan sudut dan kalaupun mempunyai coakan sudut, panjang sisi coakan tersebut tidak lebih dari 15% dari ukuran terbesar denah struktur gedung dalam arah sisi coakan tersebut.

d. Sistem struktur gedung terbentuk oleh subsistem-subsistem penahan beban lateral yang arahnya saling tegak lurus dan sejajar dengan sumbu-sumbu utama ortogonal denah struktur gedung secara keseluruhan.e. Sistem struktur gedung tidak menunjukkan loncatan bidang muka dan kalaupun mempunyai loncatan bidang muka, ukuran dari denah struktur bagian gedung yang menjulang dalam masing-masing arah, tidak kurang dari 75% ukuran terbesar denah struktur bagian gedung sebelah bawahnya. Dalam hal ini, struktur rumah atap yang tingginya tidak lebih dari 2 tingkat tidak perlu dianggap menyebabkan adanya loncatan bidang muka.f. Sistem struktur gedung memiliki kekakuan lateral yang beraturan, tanpa adanya tingkat lunak. Tingkat lunak adalah suatu tingkat, dengan kekakuan lateralnya adalah kurang dari 70% kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang dari 80% kekakuan lateral rata-rata 3 tingkat di atasnya. Dalam hal ini, yang dimaksud dengan kekakuan lateral suatu tingkat adalah gaya geser yang bila bekerja di tingkat itu menyebabkan satu satuan simpangan antar-tingkat.g. Sistem struktur gedung memiliki berat lantai tingkat yang beraturan, artinya setiap lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% berat lantai tingkat di atasnya atau di bawahnya. Berat atap atau rumah atap tidak perlu memenuhi ketentuan ini.h. Sistem struktur gedung memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan beban lateral yang menerus, tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah perpindahan tersebut.i. Sistem struktur gedung memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang atau bukaan yang luasnya lebih dari 50% luas seluruh lantai tingkat. Kalaupun ada lantai tingkat dengan lubang atau bukaan seperti itu, jumlahnya tidak boleh lebih dari 20% jumlah lantai tingkat seluruhnya.Untuk struktur gedung beraturan, pengaruh gempa rencana dapat ditinjau sebagai pengaruh beban gempa statik ekuivalen, sehingga menurut standar ini analisisnya dapat dilakukan berdasarkan analisis statik ekuivalen.Struktur gedung yang tidak memenuhi ketentuan tersebut diatas ditetapkan sebagai struktur gedung tidak beraturan. Untuk struktur gedung tidak beraturan, pengaruh gempa rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik, sehingga analisisnya harus dilakukan berdasarkan analisis respons dinamik.Penentuan cara analisis pengaruh gempa terhadap struktur bangunan didasarkan pada konfigurasi gedung yaitu jenis struktur gedung beraturan atau tidak beraturan (SNI 03-1726-2002 pasal 4.2.1)Secara garis besar terdapat 4 cara analisis pengaruh gempa yaitu :a. Analisis gempa static ekuivalen.b. Analisis beban dorong static (Static Pushover Analisys)c. Analisis Ragam Spektrum Respond. Analisis Respon Riwayat Waktu (Time-History Respons Analisys)2.5.5. Faktor Reduksi Maksimum (Rm)

Faktor reduksi (Rm) digunakan untuk menentukan sistem struktur untuk mengakomodasi beban gempa. Penentuan sistem struktur didasarkan pada hasilhasil pengujian kualifikasi yang

menunjukkan rotasi inelastis. Hasil-hasil pengujian kualifikasi didapat terhadap sekurang-kurangya dari dua pengujian siklik dan diizinkan berdasarkan salah satu dari dua berikut ini :a. Laporan penelitian atau laporan pengujian yang serupa dengan yang sedang direncanakan untuk suatu proyek.b. Pengujian yang dilakukan khusus untuk suatu proyek dan cukup mewakili ukuran-ukuran komponen struktur, kekuatan bahan, konfigurasi sambungan, dan urutan-urutan pelaksanaan pada proyek yang sedang direncanakan.Faktor reduksi maksimum diatur pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002) dan dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Klasifikasi sistem struktur, sistem pemikul beban gempa, faktor modifikasi respons, R, dan faktor kuat cadang struktur, W0.

2.5.6. Wilayah GempaMenurut SNI 1726 wilayah Indonesia dibagi dalam 6 wilayah Gempa (WG) , wilayah gempa disusun berdasarkan atas 10 % kemungkinan gerak tanah oleh gempa rencana dilampui dalam periode 50 tahun yang identik dengan periode ulang rata-rata 500 tahun. Wilayah gempa dicirikan oleh nilai Percepatan Puncak Efektif Batuan Dasar (PPEBD) di masing-masing wilayah dan dinyatakan dalam fraksi dari konstanta gravitasi (g). Wilayah Gempa 1 adalah wilayah kegempaan paling rendah dengan PPEBD = 0.03g sedangkan wilayah gempa 6 menyandang wilayah kegempaan tertinggi dengan PPEBD =0.3g.Sumber : SNI 1726 (2002)Gambar 2.4 Peta Wilayah gempa di Indonesia2.5.7. Jenis Tanah SetempatPerambatan gelombang Percepatan Puncak Efektif Batuan Dasar (PPEBD) melalui lapisan tanah di bawah bangunan diketahui dapat memperbesar gempa rencana di muka tanah tergantung pada jenis lapisan tanah. Pengaruh gempa rencana di muka tanah harus ditentukan dari hasil analisis perambatan gelombang gempa dari kedalaman batuan dasar ke muka tanah dengan menggunakan gerakan gempa masukan dengan percepatan puncak untuk batuan dasar (SNI 1726,2002). SNI 1726 menetapkan jenisjenis tanah menjadi 4 kategori, yaitu Tanah Keras, Tanah Sedang, Tanah Lunak, dan Tanah Khusus yang identik dengan Jenis Tanah versi UBC berturut-turut SC, SD, SE, dan SF.Jenis tanah ditetapkan sebagai tanah keras, tanah sedang dan tanah lunak apabila untuk lapisan setebal maksimum 30 m paling atas dipenuhi syarat-syarat yang tercantum dalam Tabel 2.3 :Tabel 2.3 Jenis-jenis tanah

2.5.8. Faktor Respons gempaFaktor respons gempa dinyatakan dalam percepatan gravitasi, besarnya nilai factor respons gempa diambil dari grafik yang bergantung pada besarnya waktu getar alami.

Dari gambar 2. 12 faktor respon gempa, hal yang pertama dilakukan adalah menentukan wilayah gempa sesuai peta wilayah gempa. Kemudian menentukan jenis tanah keras dan memasukkan nilai T (waktu getar alami) dan persamaan C (koefisien geser) sesuai respon spektrum ke program untuk menganilisis gempa dinamis.

Gambar 2.5 Faktor respon gempa2.5.11. Arah Pembebanan GempaBerdasarkan Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002), bahwa dalam perencanaan struktur gedung arah pembebanan gempa harus ditentukan sedemikian rupa agar memberikan pengaruh terhadap struktur gedung secara keseluruhan. Pengaruh pembebanan gempa harus dianggap efektif 100% pada arah sumbu utama dan terjadi bersamaan dengan pengaruh pembebanan gempa arah tegak lurus sumbu utama pembebanan tadi, tetapi dengan efektifitas hanya 30%.

Ketentuan untuk analisis respons dinamik7.1.1 Untuk struktur gedung tidak beraturan menurut SNI, pengaruh Gempa Rencana terhadap struktur gedung tersebut harus ditentukan melalui analisis respons dinamik 3 dimensi. Untuk mencegah terjadinya respons struktur gedung terhadap pembebanan gempa yang dominan dalam rotasi, dari hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, paling tidak gerak ragam pertama (fundamental) harus dominan dalam translasi.7.1.2 Daktilitas struktur gedung tidak beraturan harus ditentukan yang representatif mewakili daktilitas struktur 3D. Tingkat daktilitas tersebut dapat dinyatakan dalam faktor reduksi gempa R representatif, yang nilainya dapat dihitung sebagai nilai rata-rata berbobot dari faktor reduksi gempa untuk 2 arah sumbu koordinat ortogonal dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh struktur gedung dalam masing-masing arah tersebut sebagai besaran pembobotnya menurut persamaan :yox yoxoyoxV / R V / RV VR++= (29)di mana Rx dan o Vx adalah faktor reduksi gempa dan gaya geser dasar untuk pembebanan gempa dalam arah sumbu-x, sedangkan Ry dan o Vy adalah faktor reduksi gempa dan gaya geser dasar untuk pembebanan gempa dalam arah sumbu-y. Metoda ini hanya boleh dipakai, apabila rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa untuk 2 arah pembebanan gempa tersebut tidak lebih dari 1,5.

7.1.3 Nilai akhir respons dinamik struktur gedung terhadap pembebanan gempa SNI-1726-2002nominal akibat pengaruh Gempa Rencana dalam suatu arah tertentu, tidak boleh diambil kurang dari 80% nilai respons ragam yang pertama. Bila respons dinamik struktur gedung dinyatakan dalam gaya geser dasar nominal V, maka persyaratan tersebut dapat dinyatakan menurut persamaan berikut :V > 0,8 V1 (30)di mana V1 adalah gaya geser dasar nominal sebagai respons ragam yang pertama terhadap pengaruh Gempa Rencana menurut persamaan :WtRV C1 I1 = (31)dengan C1 adalah nilai Faktor Respons Gempa yang didapat dari Spektrum Respons Gempa Rencana menurut Gambar 2 untuk waktu getar alami pertama T1, I adalah Faktor Keutamaan menurut Tabel 1 dan R adalah faktor reduksi gempa representatif dari struktur gedung yang bersangkutan, sedangkan Wt adalah berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai.

2.5.12. Analisis DinamikAnalisis dinamis untuk perancangan struktur tahan gempa dilakukan jika diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gaya-gaya gempa yang bekerja pada struktur, serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa.Pada struktur bangunan tingkat tinggi atau struktur dengan bentuk atau konfigurasi yang tidak teratur. Analisis dinamis dapat dilakukan dengan cara elastis maupun inelastis. Pada cara elastis dibedakan Analisis Ragam Riwayat Waktu (Time History Modal Analysis), dimana pada cara ini diperlukan rekaman percepatan gempa dan Analisis Ragam Spektrum Respons (Response Spectrum Modal Analysis), dimana pada cara ini respons maksimum dari tiap ragam getar yang terjadi didapat dari Spektrum Respons Rencana (Design Spectra). Pada analisis dinamis elastis digunakan untuk mendapatkan respons struktur akibat pengaruh gempa yang sangat kuat dengan cara integrasi langsung (Direct Integration Method). Analisis Dinamis Elastis lebih sering digunakan karena lebih sederhana.Untuk struktur gedung yang tidak beraturan yang tidak memenuhi struktur gedung beraturan, pengaruh gempa rencana terhadap struktur gedung tersebut harus ditentukan melalui analisis respons dinamik 3 dimensi. Untuk mencegah terjadinya respons struktur gedung terhadap pembebanan gempa yang dominan dalam rotasi dari hasil analisis vibrasi bebas 3 dimensi, paling tidak gerak ragam pertama (fundamental) harus dominan dalam translasi.(SNI 1726)

Analisis dinamik adalah untuk menentukan pembagian gaya geser tingkat akibat gerakan tanah oleh gempa dan dapat dilakukan dengan cara analisis ragam spektum respons. Pembagian gaya geser tingkat tersebut adalah untuk menggantikan pembagian beban geser dasar akibat gempa sepanjang tinggi gedung pada analisis beban statik ekuivalen. Pada analisis ragam spektum respons, sebagai spektrum percepatan respons gempa rencana harus dipakai diagram koefisien

gempa dasar (C) untuk wilayah masing-masing gempa. Nilai C tersebut tidak berdimensi sehingga respons masing-masing ragammerupakan respon relatif.Untuk stuktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu-waktu getar alami yang berdekatan harus dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Kombinasi Kuadratik Lengkap (Complete Quadratic Combination atau CQC). Waktu getar alami harus dianggap berdekatan, apabila selisih nilainya kurang dari 15%. Untuk struktur gedung tidak beraturan yang memiliki waktu getar alami yang berjauhan, penjumlahan respon ragam tersebut dapat dilakukan dengan metoda yang dikenal dengan Akar Jumlah Kuadrat (Square Root of the Sum of Squares atau SRSS) (SNI 1726)Perbedaan antara Beban Statik dan Dinamik (Widodo 2000)Pada ilmu statika keseimbangan gaya-gaya didasarkan atas kondisi statik, artinya gaya-gaya tersebut tetap intesitasnya, tetap tempatnya dan tetap arah/ garis kerjanya. Gaya-gaya tersebut dikategorikan sebagai beban statik. Kondisi seperti ini akan berbeda dengan beban dinamik dengan pokok-pokok perbedaan sebagai berikut ini :a. Beban dinamik adalah beban yang berubah-ubah menurut waktu (time varying) sehingga beban dinamik merupakan fungsi dari waktu.b. beban dinamik umumnya hanya bekerja pada rentang waktu tertentu. Untuk gempa bumi maka rentang waktu tersebut kadang-kadang hanya beberapa detik saja. Walaupun hanya beberapa detik saja namun beban angin dan beban gempa misalnya dapat merusakkan struktur dengan kerugian yang sangat besar.c. beban dinamik dapat menyebabkan timbulnya gaya inersia pada pusat massa yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan.d. beban dinamik lebih kompleks dibanding dengan beban statik, baik dari bentuk fungsi bebannya maupun akibat yang ditimbulkan. Asumsi-asumsi kadang perlu diambil untuk mengatasi ketidakpastian yang mungkin ada pada beban dinamik.e. karena beban dinamik berubah-ubah intensitasnya menurut waktu, maka pengaruhnya terhadap struktur juga berubah-ubah menurut waktu. Oleh karena itu penyelesaian problem dinamik harus dilakukan secara berulangulang bersifat penyelesaian tunggal ( single solution ), maka penyelesaian problem dinamik bersifat penyelesaian berulang-ulang (multiple solution).f. sebagai akibat penyelesaian yang berulang-ulang maka penyelesaian struktur dengan beban dinamik akan lebih mahal dan lebih lama.g. beban dinamik menimbulkan respon yang berubah-ubah menurut waktu, maka struktur yang bersangkutan akan ikut bergetar/ada gerakan. Dalam hal ini bahan akan melakukan resistensi terhadap gerakan dan pada umumnya dikatakan bahan yang bersangkutan mempunyai kemampuan untuk meredam getaran. Dengan demikian pada pembebanan dinamik, akan terdapat peristiwa redaman yang hal ini tidak ada pada pembebanan statik.2.6. Kinerja Struktur2.6.1. Kinerja Batas LayanKinerja batas layan struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh gempa rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya pelelehan baja dan peretakan beton yang

berlebihan, di samping untuk mencegah kerusakan nonstruktur dan ketidaknyamanan penghuni. Simpangan antar-tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh gempa nominal yang telah dibagi faktor skala.

Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas layan struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui R 0,03 kali tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm, bergantung yang mana yang nilainya terkecil.2.6.2. Kinerja Batas UltimitKinerja batas ultimit struktur gedung ditentukan oleh simpangan dan simpangan antartingkat maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana dalam kondisi struktur gedung di ambang keruntuhan, yaitu untuk membatasi kemungkinan terjadinya keruntuhan struktur gedung yang dapat menimbulkan korban jiwa manusia dan untuk mencegah benturan berbahaya antar gedung atau antar bagian struktur gedung yang dipisah dengan sela pemisah (sela delatasi). Simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali ξ tertera pada Persamaan 2.10 dan 2.11 :a. Untuk struktur gedung beraturan :ξ = 0,7 R (2.10)b. Untuk struktur gedung tidak beraturan :ξ =FaktorSkal a0,7R (2.11)dengan R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut.Untuk memenuhi persyaratan kinerja batas ultimit struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0,02 kali tinggi tingkat yang bersangkutan.

3.1. Kerangka PemikiranPada penelitian kali ini akan membandingkan perubahan simpangan horizontal gedung bertingkat tinggi segi 8 dengan pemasangan Shearwall secara diagonal pada setiap sisi diagonalnya dan pemasangan Shearwall pada sisi yang searah sumbu-x serta sumbu-y.Hal-hal yang berkaitan dengan ke-dua bangunan itu adalah sama, yang membedakan adalah penempatan dari Shearwall dan tebal dinding shearwall yang digunakan untuk menyamakan kapasitas volume shearwall tersebut. Berikut beberapa komponen sama yang digunakan dalam penelitian, antara lain :

a. Volume Shearwall (Total 2160 m3)b. Tinggi Gedung (96 m)c. Profil balok dan kolom baja.

d. Pembebanan (beban mati, hidup, angin dan gempa)e. Wilayah Gempa 3f. Tanah dasar jenis Tanah Keras.g. Fungsi bangunan Perkantoranh. Sistem Struktur yaitu Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) baja.i. Sistem yang digunakan sistem ganda (Shearwall beton bertulang dengan SRPMB baja)3.2. Model Struktur3.2.1. Model Struktur dengan Pemasangan Dinding Geser DiagonalModel gedung yang akan dianalisis berupa gedung berbentuk segi 8 dengan 24 lantai + 1 lantai atap. Ukuran denah 60 m x 60 m. Tinggi antar lantai 4 m. Fungsi gedung digunakan sebagai Perkantoran. Panjang Shearwall tiap sisinya adalah 21,2m. Denah gedung selengkapnya seperti dalam Gambar 3.1.Keterangan :Balok Anak : W12x50Balok Induk : W14x109Kolom lantai 16-25 : W18x192Kolom lantai 8-15 : W40x321Kolom Lantai 1-7 : W40x431Pada Gambar 3.1 dapat dilihat bagaimana perletakan dinding geser yang digunakan dipasang secara diagonal dan dipasang pada daerah lift (corewall). Dinding geser yang dipakai bersifat menerus yaitu dari lantai dasar sampai dengan lantai 25. Dinding geser yang digunakan memiliki ketebalan 0.265 m pada sisi diagonalnya dan pada corewall mempunyai ketebalan 0.25 m. Kemudian untuk rencana denah bangunan selengkapnya seperti dalam Gambar 3.2.Gambar 3.2. Denah Rencana BangunanPada Gambar 3.2 dapat dilihat bagaimana perencanaan denah bangunan dengan perletakan dinding. Kemudian untuk model 3 dimensi dari rencana gedung selengkapnya seperti dalam Gambar 3.3.

Gambar 3.3. Model 3 dimensi struktur dengan pemasangan dinding geser diagonal.3.2.2. Model Struktur dengan Pemasangan Dinding Geser Searah Sumbu-X dan Sumbu-YStruktur yang akan dianalisis kembali adalah memiliki ukuran yang sama dengan struktur dinding geser diagonal hanya memiliki perbedaan pada pemasangan dinding geser yaitu searah sumbu-x dan sumbu-y. Panjang shearwall tiap sisinya adalah 22.5m. Denah bangunan dengan dinding geser searah sumbu-x dan sumbu-y selengkapnya seperti dalam Gambar 3.4. berikut ini :Gambar 3.4. Denah struktur dengan pemasangan dinding geser searah sumbu-x dan sumbu-yKeterangan :Balok Anak : W12x50Balok Induk : W14x109Kolom lantai 16-25 : W18x192Kolom lantai 8-15 : W40x321Kolom Lantai 1-7 : W40x431

Pada Gambar 3.4 dapat dilihat bagaimana perletakan dinding geser yang digunakan dipasang searah sumbu-x dan sumbu-y dan dipasang pada daerah lift (corewall). Dinding geser yang dipakai bersifat menerus yaitu dari lantai dasar sampai dengan lantai 25.Dinding geser yang digunakan memiliki ketebalan 0.25m pada sisi yang searah sumbu-x dan sumbu-y dan pada corewall mempunyai ketebalan yang sama yaitu 0.25m Kemudian untuk rencana denah bangunan selengkapnya seperti dalam Gambar 3.5.Gambar 3.5. Denah Rencana BangunanPada Gambar 3.5 dapat dilihat bagaimana perencanaan denah bangunan dengan perletakan dinding. Kemudian untuk model 3 dimensi dari rencana gedung selengkapnya seperti dalam Gambar 3.6.

Gambar 3.6. Model 3 dimensi struktur dengan pemasangan dinding geser searah sumbu-x dan sumbu-y.3.3. Metodologi Penelitian3.3.1. Metodologi PenelitianMetode yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan analisis perancangan, kemudian dibandingkan untuk memperoleh kesimpulan.