Prosiding SNYuBe

15

PERBANDINGAN PERILAKU STRUKTUR TERHADAP BEBAN GEMPA ANTARA SNI 03-1726-2002 DENGAN RSNI 03-1726-201x

Maizuar1*

, Musbar2, dan Azmi

3

1Jurusan Teknik Sipil Universitas Malikussaleh Lhokseumawe

2Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Lhokseumawe

3 Alumni Jurusan Teknik Sipil Universitas Almuslim Bireuen

*Email: mmahyid2in@yahoo.com

Abstrak

Pada beberapa tahun terakhir telah banyak terjadi gempa besar seperti gempa Aceh (2004), gempa Jogja (2006), gempa Padang dan Bengkulu (2007). Percepatan batuan dasar pada gempa tersebut lebih besar daripada percepatan batuan dasar yang ditetapkan dalam SNI 03-1726-2002. Berdasarkan fakta tersebut dan adanya keinginan untuk mendorong kemajuan pedoman perencanaan ketahanan gempa di Indonesia, maka pedoman ketahanan gempa SNI 03-1726-2002 direvisi menjadi RSNI 03-1726-201x. Penelitian ini akan memperbandingkan perilaku struktur terhadap beban gempa berdasarkan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x. Material struktur gedung terbuat dari beton bertulang menggunakan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Model gedung yang dianalisis berupa gedung berbentuk persegi panjang terdiri dari 6 lantai. Struktur gedung dianalisis menggunakan bantuan software ETABS v.9.7. Hasil penelitian menunjukkan bahwa simpangan struktur (total drift) yang dianalisis menggunakan RSNI 03-1726-201x lebih besar dibandingkan dari hasil analisis menggunakan SNI 03-1726-2002. Persentase simpangan struktur untuk masing- masing arah yaitu sebesar 29%. Persentase peningkatan nilai base shear untuk arah Y adalah 28% dan arah Y adalah 27%.

Kata kunci: Perilaku struktur, beban gempa, SNI 03-1726-2002, RSNI 03-1726-201x

Pendahuluan

Indonesia adalah salah satu negara rawan gempa di dunia. Hal ini disebabkan posisi Indonesia berada pada pertemuan 3 (tiga) lempeng tektonik besar di dunia, yaitu lempeng Indo – Australia, lempeng Eurasia, dan lempeng Pasifik [1]. Beberapa tahun terakhir telah banyak gempa besar terjadi di Indonesia. Sebagai contoh, gempa Aceh pada tahun 2004, gempa Jogja pada tahun 2006, gempa Padang dan Bengkulu pada tahun 2007. Dari gempa tersebut menyebabkan banyak terjadi kerusakan pada struktur bangunan. Setelah dilakukan kajian mendalam tentang hal ini, bahwa gempa besar yang terjadi ternyata percepatan batuan dasar lebih besar daripada percepatan batuan dasar yang telah ditetapkan dalam peta gempa SNI 03-1726-2002. Berdasarkan kajian tersebut menyimpulkan peta gempa SNI 03-1726-2002 dinilai sudah tidak sesuai lagi diaplikasikan sebagai pedoman perencanaan struktur tahan gempa [1,2]

Oleh sebab itu, untuk mendorong perkembangan peraturan perencanaan struktur gedung tahan gempa di Indonesia, maka SNI 03-1726-2002 direvisi menjadi RSNI 03-1726-201x mengacu pada ASCE 7-10. Pada saat suatu peraturan gempa terbaru

Prosiding SNYuBe

15

muncul dan diberlakukan, hal pertama yang menjadi pertanyaan bagi praktisi adalah seberapa besar persyaratannya perubahan dan seberapa besar peningkatan bebannya. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan perilaku struktur gedung apabila dianalisis berdasarkan SNI 03-1726-2002 dengan RSNI 03-1726-201x. Perilaku struktur yang akan dipelajari pada penelitian ini adalah perbandingan periode getar struktur, perbandingan gaya geser dasar, perbandingan simpangan antar lantai, perbandingan momen lentur yang terjadi pada balok dan kebutuhan tulangan lentur pada balok. Lokasi penelitian adalah pada salah satu bangunan gedung yang didirikan di wilayah gempa berat yaitu kota Banda Aceh [3,4]

Material dan Metode Eksperimental

Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (RSNI 03-1726-201x) disusun mengacu kepada ASCE 7-10, dengan perioda ulang gempa 2475 tahun. Peraturan-peraturan gempa Indonesia yang sebelumnya (SNI 03-1726-2002) disusun berdasarkan dengan perioda ulang gempa 475 tahun dan dengan perioda ulang gempa 200 tahun untuk SNI 1726-1989-F. Beberapa perubahan yang dilakukan antara SNI 03-1726-2002 dengan RSNI 03-1726-201x akan disajikan secara ringkas [2-7].

Tabel 1. Faktor respon gempa vertikal

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201xCv = Ψ A0 I

dimana :Ψ = koefisien yang bergantung kepada

wilayah gempa di mana struktur gedung berada.

A0 = percapatan puncak muka tanah. I = faktor keutamaan gedung.

EV = 0,2 SDSD

dimana :SDS = Parameter spektrum respon

desain pada periode pendek (Ss).

D = Pengaruh beban mati.

Dalam penelitian ini, faktor respons wilayah Gempa diperlihatkan pada Tabel 1. Pengaruh gempa vertikal merupakan opsional untuk dilakukan analisis akibat pengaruh gempa vertikal pada struktur gedung, maka pada perencanaan struktur harus memperhitungkan pengaruh dari gempa vertikal. Respons spektra untuk SNI ditentukan oleh parameter faktor jenis tanah dan faktor wilayah gempa untuk masing- masing daerah. Untuk RSNI, respons spektra desain harus ditentukan terlebih dahulu berdasarkan data parameter percepatan batuan dasar pada periode 0,2 detik dan 1 detik, parameter kelas situs, respons spektra percepatan gempa maksimum yang dipertimbangkan resiko tertarget, parameter respons spektrum percepatan periode pendek dan periode 1 detik yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs.

Mengingat geser dasar seismik berbanding lurus dengan koefisien respons seismik (V= CsW), maka perbandingan dari koefisien respons seismik akan mewakili perbandingan geser dasar seismik. Berikut perbandingan koefisien respon seismik berdasarkan kedua peraturan. Waktu yang diperlukan oleh struktur untuk melakukan suatu goyangan lengkap, disebut periode getar atau waktu getar struktur. Suatu struktur biasanya mempunyai sejumlah periode getar, dimana periode getar yang terpanjang disebut periode dasar. Perbandingan penentuan periode alami struktur diperlihatkan dalam Tabel 4. Simpangan (driff) adalah sebagai perpindahan lateral

x

Prosiding SNYuBe

15

relatif antara dua tingkat bangunan yang berdekatan atau dapat dikatakan simpangan mendatar tiap tiap tingkat bangunan. Penentuan simpangan antar lantai dapat dilihat pada Tabel 5. Faktor-faktor dan kombinasi beban untuk beban mati nominal, beban hidup nominal, dan beban gempa nominal diperlihatkan pada Tabel 6.

Tabel 2. Koefisien Respon Seismik

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201x

CIKoefisien seismik =R

dimana :C = faktor respons gempa berdasarkan

masing-masing wilayah gempaI = faktor keutamaan gedungR = faktor reduksi gempa

CS = (SDS /(R/I))

Nilai CS tidak perlu melebihi :CS = (SD1 /T(R/I))

Nilai CS yang dihitung tidak kurang dari :CS = 0,044 SDS I ≥ 0,01

Keterangan:SD = parameter percepatan respons spektrum desain pada periode 1 detikSD1 = parameter percepatan respons spektrum yang dipetakanT = periode struktur dasar (detik)R = faktor modifikasi respons

I = f ak tor k eutam aan hun ian be ban m ati.

Tabel 3. Penentuan gaya geser seismik

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201x

V C 1 xI

R xWt V = Cs Wt

dimana:C1 = nilai faktor respons gempaR = faktor reduksi gempaI = faktor keutamaan gedungWt = berat total gedung

dimana :Cs = koefisien respons seismikWt = berat total gedung

Tabel 4. Penentuan Periode Alami Struktur

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201xNilai batas maksimum

T < ζ n

dimana :ζ = dari Tabel koefisien yang

membatasi waktu getar alami fundamental struktur gedung

n = jumlah lantai gedung

Ada dua batas yaitu :

Ta min = Cr hn

Ta maxs = Cu Ta min

di mana:hn = tinggi struktur dari dasar

sampai ke tingkat paling atas

Cr = dari Tabel koefisien parame- ter periode pendekatan

Cu = dari Tabel koefisien untukbatas atas pada periode yang dihitung

x = 0,9 dari Tabel koefisien para meter periode pendekatan

Prosiding SNYuBe

15

Tabel 5. Penentuan simpangan antar lantai

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201x1. Kinerja batas layan

i 0,03

xhiR

1. Kinerja batas ultimit

C d xe

x I

Δi < 30 mm

2. Kinerja batas ultimit

edi mana :Cd = faktor pembesaran defleksi.

Untuk struktur gedung beraturan:

ζ = 0,7 R

xe = defleksi pada lokasi yang

disyaratkan dan ditentukan sesuai dengan analisis elastis.

Untuk struktur gedung tidak beraturan:Ie = faktor keutamaan

berdasarkan kategori resiko.

0 , 7 R Faktorskala

Faktor Skala =0,8V 1

1Vt

Tabel 6. Faktor Kombinasi Pembebanan

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201x1. 1,4 DL 1. 1,4 DL2. 1,2 DL + 1,6 LL 2. 1,2 DL + 1,6 LL3. 1,2 DL + 1 LL ± 0,3 EX ± 1 EY4. 1,2 DL + 1 LL ± 1 EX ± 0,3 EY5. 0,9 DL ± 0,3 EX ± 1 EY

3.

4.

1,2 DL + 1 LL ± 0,3 (ρ QE + 0,2 SDS DL)± 1 (ρ QE + 0,2 SDS DL)1,2 DL + 1 LL ± 1 (ρ QE + 0,2 SDS DL) ±

6. 0,9 DL ± 1 EX ± 0,3 EYdi mana :DL = Beban Mati, termasuk SIDL

5.0,3 (ρ QE + 0,2 SDS DL)0,9 DL ± 0,3 (ρ QE - 0,2 SDS DL) ± 1 (ρQE - 0,2 SDS DL)

LL = Beban HidupEX = Beban Gempa arah-xEY = Beban Gempa atah-y

6. 0,9 DL ± 1 (ρ QE - 0,2 SDS DL) ± 0,3 (ρQE - 0,2 SDS DL)

Keterangan:ρ = faktor redundansi untuk desain seismikSDS = parameter percepatan spektrum respons desain pada periode pendekQE = pengaruh gaya seismik horizontal dari V

Studi Kasus. Untuk memperoleh perbandingan perilaku gedung yang didesain berdasarkan SNI 03-1726-2002 dengan RSNI 03-1726-201x, maka dalam studi ini akan diteliti model gedung dengan sistem struktur balok-kolom, enam lantai, fungsi untuk hotel (I = 1). Lokasi bangunan terletak di Banda Aceh dengan jenis tanah sedang, KDS-D. Mutu beton yang digunakan adalah fc’ = 35 MPa, mutu baja fy = 400MPa, fys = 240 MPa. Dimensi dan ukuran penampang adalah kolom lantai = 60 cm x 60 cm, balok induk = 40 cm x 70 cm dan ring balok = 35 cm x 60 cm

Struktur Gedung ini termasuk dalam kategori Struktur Rangka Pemikul Momen Khusus(SRPMK) beton bertulang, sehingga memiliki nilai faktor reduksi sebagai berikut :

a. Untuk SNI 03-1726-2002 = 8,5 b. Untuk RSNI 03-1726-201x = 8

Partisipasi MassaPola Waktu

Prosiding SNYuBe

15

Gambar 1. Model bangunan gedung

Hasil dan Pembahasan

Hasil periode getar dan parstisipasi massa yang diperoleh dari output program ETABS v.9.7 dapat dilihat pada Tabel 7. Setelah didapat nilai partisipasi massa dari analisis software ETABS, evaluasi periode getar struktur yang ditentukan berdasarkan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x (Tabel 8).

Tabel 7. Periode Getar dan Partisipasi Massa

Getar Getar Arah X Arah Y Total

Arah XTotal

Arah Y

Rotasi Total Rotasi

1 0.906 0.001 85.069 0.001 85.069 0.120 0.120

2 0.873 85.099 0.004 85.100 85.073 0.591 0.711

3 0.834 0.595 0.107 85.695 85.179 84.584 85.294

4 0.286 0.000 9.995 85.695 95.174 0.001 85.295

5 0.277 9.675 0.000 95.369 95.174 0.024 85.320

6 0.265 0.028 0.005 95.397 95.179 9.916 95.235

Tabel 8. Batasan periode getar strukturPembatasan Periode

Getar SNI 2002Pembatasan Periode Getar

RSNI 201x Periode ETABS (Detik)

T = ζ n Ta min =

Cr.hnx Ta maxs = Cu. Ta min U-S B-T

0.960 0,844 1,182 0.906 0.873

Dengan enam pola ragam getar partisipasi massa untuk ketiga arah DOF (Ux, Uy, Rz) sudah mencapai angka 90%, berarti tidak perlu menambah jumlah pola ragam getar kembali. Ragam pertama untuk arah sumbu X, ragam kedua untuk arah sumbu Y, ragam ketiga terjadinya puntir (torsi) yang pertama, ragam keempat terjadinya getar

Prosiding SNYuBe

15

kedua untuk arah sumbu X, ragam kelima terjadinya getar kedua untuk arah sumbu Y, dan ragam keenam terjadinya puntir (torsi) yang kedua. Periode getar struktur ragam pertama yang didapat software ETABS adalah 0,906. Periode tersebut memenuhi pembatasan untuk waktu getar struktur yang telah ditentukan baik dalam SNI 03-1726-2002 maupun dalam RSNI 03-1726-201x. Gaya geser dinamik berdasarkan SNI 03-1726-2002 tidak boleh kurang 80% dari gaya geser dasar nominal statik ekuivalen. Sedangkan gaya geser dinamik berdasarkan RSNI 03-1726-201x tidak boleh kurang85% dari gaya geser dasar nominal statik ekuivalen.

Tabel 9. Persentase peningkatan gaya geser analisis respon spektrum.

Gaya geser arah X Gaya geser arah Y Persentase

SNI 2002 RSNI 201x SNI 2002 RSNI 201x X Y8191,003 11315,7 7908,476 10899,006 28% 27%

Perhitungan gaya geser dasar dilakukan dengan analisis respon spektrum menggunakan software ETABS. Gaya geser yang didapat untuk arah X adalah8191,003 kN, dan untuk arah Y adalah 7908,476 kN. Gaya geser tersebut memenuhi ketentuan yang telah ditentukan dalam SNI 03-1726-2002. Gaya geser yang didapat untuk arah X adalah 11315,748 kN, dan untuk arah Y adalah 10899,006 kN. Nilai akhirgaya geser tersebut tidak memenuhi syarat yang telah ditentukan dalam RSNI 03-1726-201x. Dengan demikian untuk memenuhi syarat yang ditentukan, maka ordinat respon spektrum harus dikalikan dengan 0,85 V/Vt, sehingga didapat untuk arah Xadalah 11707,730 kN dan untuk arah Y adalah 11707,730 kN. Gambar 2 merupakandiagram perbandingan perpindahan (total drift) menurut masing-masing arah dari hasil analisis software ETABS v.9.2 berdasarkan SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x.

Gambar 2. Total drift SNI 03-1726-2002 dan RSNI 03-1726-201x.

Nilai kinerja batas layan yang terjadi pada lantai 6 (enam) untuk arah X adalah 1,004 mm dan untuk arah Y adalah 1,135. Nilai tersebut tidak melewati batas yang ditentukan sebesar 14,118 mm. Untuk kinerja batas ultimit yang ditentukan pada lantai6 (enam) 0,02 x tinggi tingkat adalah 80 mm. Kinerja batas ultimit yang terjadi pada lantai 6 (enam) untuk arah X sebesar 5,974 mm dan untuk arah Y sebesar 6,753 mm,

Prosiding SNYuBe

15

maka nilai kinerja batas ultimit yang terjadi pada lantai 6 (enam) memenuhi syarat yang ditentukan. Nilai kinerja batas ultimit yang terjadi pada lantai 6 (enam) untuk arah X sebesar 7,788 mm dan untuk arah Y sebesar 8,806 mm. Nilai kinerja batas ultimit memenuhi syarat yang telah ditentukan. Momen maksimum dan minimun (Tabel 10) yang terjadi pada portal tersebut yang dianalisis berdasarkan SNI 03-1726-2002 adalah terdapat pada portal 3 pada frame ID 50 yang terdapat pada lantai satu yaitu untuk momen maksimum sebesar 180,752 kN.m, dan momen minimum sebesar -287,016kN.m. Persentase peningkatan momen lentur yang terjadi pada frame ID 50 lantai satu adalah untuk momen maksimum sebesar 51% dan untuk momen minimum sebesar 41%.

Tabel 10 Momen lentur yang terjadi pada balok

Lantai

Momen Balok (kN.m) Momen Balok (kN.m) Persentase peningkatan

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201x (%)

Momen + Momen - Momen + Momen - Momen + Momen -

Lantai 6 41,620 -83,240 58,315 -116,630 29% 29%

Lantai 5 75,704 -151,409 111,451 -222,902 32% 32%

Lantai 4 102,017 -204,034 161,954 -323,158 37% 37%

Lantai 3 124,010 -248,021 255,238 -408,529 51% 39%

Lantai 2 151,976 -278,170 324,743 -467,851 53% 41%

Lantai 1 180,752 -287,016 369,772 -490,292 51% 41%

Tabel 11. Kebutuhan tulangan pada balok

Lantai Posisi

Kebutuhan tulangan Balok (N/mm2) Kebutuhan tulangan Balok (N/mm

2)

SNI 03-1726-2002 RSNI 03-1726-201x

Tump. Kiri Lapangan Tump.Kanan Tump. Kiri Lapangan Tump. Kanan

Lantai 6

Lantai 5

Lantai 4

Lantai 3

Lantai 2

Lantai 1

Top 539,0 134,0 276,0 702,0 174,0 443,0

Bottom 268,0 342,0 205,0 349,0 273,0 298,0

Top 958,0 244,0 646,0 1058,0 345,0 958,0

Bottom 490,0 492,0 392,0 696,0 547,0 800,0

Top 1007,0 329,0 958,0 1615,0 647,0 1352,0

Bottom 662,0 552,0 592,0 1075,0 836,0 1102,0

Top 1232,0 401,0 999,0 2103,0 906,0 1840,0

Bottom 808,0 655,0 859,0 1577,0 958,0 1562,0

Top 1387,0 450,0 1195,0 2466,0 958,0 2233,0

Bottom 958,0 748,0 958,0 1968,0 990,0 1902,0

Top 1433,0 473,0 1300,0 2589,0 958,0 2392,0

Bottom 958,0 843,0 958,0 2170,0 1088,0 1989,0

Kebutuhan luas tulangan lentur dapat dilihat pada Tabel 11. Luas tulangan lentur diambil dari hasil analisis software ETABS setelah dilakukan start design/check of structure. Rasio tulangan lentur portal 3 memenuhi ketentuan yang telah ditentukan dalam SNI 03-2847-2002, ρmin < ρ < ρmax yaitu 0,0035 < 0,0047 < 0,0355. Rasio tulangan lentur yang dianalisis menurut RSNI 03-1726-201x juga memenuhi persyaratan yang telah ditentukan dalam SNI 03-2847-2002 yaitu, ρmin < ρ < ρmax. Pengecekan nilai rasio tulangan lentur tersebut diambil pada frame ID 50 yang portal 3 pada lantai 3 (tiga). Untuk nilai rasio pada frame 50 yaitu 0,0035 < 0,0080 < 0,0404.

Prosiding SNYuBe

15

Kesimpulan

Periode getar struktur memenuhi persyaratan yang telah ditentukan baik dalam SNI03-1726-2002 maupun dalam RSNI 03-1726-201x. Periode getar struktur yang diperoleh dari hasil analisis menggunakan software ETABS masuk ke dalam intervaluntuk masing-masing arah. Simpangan struktur (total drift) yang dianalisis menggunakan RSNI 03-1726-201x lebih besar dibandingkan yang dianalisismenggunakan SNI 03-1726-2002. Persentase Simpangan struktur (total drift) untuk masing-masing arah yaitu sebesar 29%. Nilai akhir respon spektrum menurut RSNI 03-1726-201x tidak boleh kurang dari 85% gaya geser dasar analisis statik ekuivalen,sedangkan pada SNI 03-1726-2002 nilai akhir respon spektrum tidak boleh kurang dari80% gaya geser dasar statik ekuivalen. Pada penelitian ini persentase peningkatanbase shear antara RSNI 03-1726-201x dan SNI 03-1726-2002 untuk masing-masing adalah arah X sebesar 28% dan arah Y sebesar 27%. Momen lentur yang dihasilkan pada balok berdasarkan RSNI 03-1726-201x lebih besar dibandingkan dengan SNI 03-1726-2002. Nilai persentase peningkatan momen lentur yang terjadi pada balok bervariasi yaitu dari 51% sampai 41%. Luasan tulangan lentur yang dihasilkan padabalok berdasarkan RSNI 03-1726-201x lebih besar dibandingkan dengan SNI 03-1726-2002. Rasio tulangan lentur memenuhi persyaratan yang ditentukan dalam SNI 03-2847-2002.

Referensi

[1] Budiono, B., dan Supriatna, L., Studi Komparasi Desain Bangunan Tahan Gempa, Bandung, 2011.

[2] Irsyam, M., Materi Sosialisasi Gempa Aceh, Puskim Litbang PU dan Himpunan AhliKonstruksi Indonesia, Aceh, 2012.

[3] Anonim, Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung, SKBI-1987, PU, Jakarta, 1987.

[4] Anonim, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung, SNI03-1726-2002, BSN, Bandung, 2002.

[5] Anonim, Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, SNI 03-2847-2002, BSN, Jakarta, 2002.

[6] Anonim, Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung,RSNI 03-1726-201x, BSN, Jakarta, (201x).

[7] Website, ht t p: / / ww w . p u sk i m .p u . g o. i d/ d e s a i n _ s p e k tra _ i n d o n e s i a _ 2 0 1 1 /