Struktur Bangunan Tahan Gempa

BAB II
BENTUK DAN SISTEM STRUKTUR
Tujuan:
Mahasiswa dapat mengidentifikasi sistem struktur yang digunakan
sebagai bangunan tahan gempa

43

44

BAB II Bentuk dan Sistem Struktur

3.1 Sistem Struktur
1 Sistem dinding penumpu (Dinding Struktural/DS)

Pada sistem ini semua beban lateral dan gravitasi dipikul oleh
dinding struktural

• Untuk gempa rendah: Dinding
Struktural Biasa (DSB)

• Untuk gempa menengah: Dinding
Struktural Biasa (DSB)

• Untuk gempa tinggi : Dinding
Struktural Khusus (DSK)

2 Sistem rangka gedung
Pada sistem ini, beban gravitasi ditahan oleh rangka ruang,
sedangkan beban lateral dipikul oleh dinding struktural.

• Untuk gempa rendah: Dinding
Struktural Beton Biasa (DSBB)

• Untuk gempa sedang: Dinding
Struktural Beton Biasa
(DSBB)

• Untuk gempa tinggi: Dinding
Struktural Beton Khusus
(DSBK)

45

3 Sistem rangka pemikul momen (SRPM)
Pada sistem ini baik beban gravitasi maupun beban lateral dipikul
oleh rangka ruang.

• gempa rendah: Sistem Rangka
Pemikul Momen Biasa (SRPMB)

• Untuk gempa sedang: Sistem
Rangka Pemikul Momen Menengah
(SRPMM)

• Untuk gempa tinggi: Sistem
Rangka Pemikul Momen Khusus
(SRPMK)

4 Sistem ganda
Sistem ini beban gravitasi dan beban lateral ditahan bersama-sama
antara rangka ruang dengan dinding struktural. Pada system
struktur ini, rangka pemikul momen harus mampu memikul paling
sedikit 25 % gaya seismik desain. Tahanan gaya seismik total harus
disediakan oleh kombinasi rangka pemikul momen dan dinding geser
atau rangka bresing, dengan distribusi yang proporsional terhadap
kekakuannya.

• Untuk gempa rendah: SRPMB &
DSB

• Untuk gempa menengah: SRPMM
& DSB

• Untuk gempa tinggi: SRPMK &
46 DSK

2.1. Ketidakberaturan Struktur

Tidak semua bangunan selalu simetris, berdasarkan arahnya
ketidakberaturan struktur terdiri dari ketidakberaturan horizontal dan
vertikal.

2.2.1. Ketidakberaturan Horizontal
Struktur yang mempunyai satu atau lebih ketidakberaturan seperti
berikut ini dianggap mempunyai ketidakberaturan struktur horizontal.
1 (a) Ketidakberaturan torsi, yaitu jika simpangan antar lantai tingkat

maksimum, torsi yang dihitung termasuk tak terduga, di sebuah
ujung struktur melintang terhadap sumbu lebih dari 1,2 kali
simpangan antar lantai tingkat rata-rata di ke dua ujung struktur.
Dan hanya berlaku untuk struktur dimana diafragmanya kaku atau
setengah kaku.
(b) Ketidakberaturan torsi berlebihan, yaitu jika simpangan antar
lantai tingkat maksimum, torsi yang dihitung termasuk tak terduga,
di sebuah ujung struktur melintang terhadap sumbu lebih dari 1,4
kali simpangan antar lantai tingkat rata-rata di ke dua ujung
struktur. Dan hanya berlaku untuk struktur dimana diafragmanya
kaku atau setengah kaku.

47

Gambar 2. 1 Ketidakberaturan Torsi (2.1)
(2.2)
max < 1,2 2 → beraturan
1,2 2 < max < 1,4 2 → tidak beraturan

max > 1,4 2 → tidak beraturan berlebih

2 Ketidakberaturan sudut dalam, yaitu jika kedua proyeksi denah
struktur dari sudut dalam lebih besar dari 15% dimensi denah
struktur dalam arah yang ditentukan.

Gambar 2. 2 Ketidakberaturan sudut dalam
Termasuk tidak beraturan jika:

> 0,15 dan > 0,15 (2.3)

3 Ketidakberaturan diskontinuitas diafragma, yaitu jika terdapat
diafragma dengan diskontinuitas atau variasi kekakuan mendadak,

48

termasuk yang mempunyai daerah terpotong atau terbuka lebih
besar 50% daerah diafragma bruto yang melingkupinya, atau
perubahan kekakuan diafragma efektif lebih dari 50% dari suatu
tingkat ke tingkat selanjutnya.

Gambar 2. 3 Ketidakberaturan diskontinuitas diafragma
4 Ketidakberaturan pergeseran melintang terhadap bidang, yaitu jika

terdapat diskontinuitas dalam lintasan tahanan gaya lateral, seperti
pergeseran melintang terhadap bidang elemen vertikal.

Gambar 2. 4 Ketidakberaturan pergeseran melintang terhadap bidang
5 Ketidakberaturan sistem non-paralel Yaitu jika elemen penahan

gaya lateral vertikal tidak paralel atau simetris terhadap sumbu-
sumbu ortogonal utama sistem penahan gaya gempa.

49

Gambar 2. 5 Ketidakberaturan sistem non-paralel
Tabel 2. 1 Ketidakberaturan horizontal

50

2.2.2. Ketidakberaturan Vertikal
Struktur yang mempunyai satu atau lebih ketidakberaturan seperti
berikut ini dianggap mempunyai ketidakberaturan struktur vertikal.
a. (a) Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak, yaitu jika terdapat

suatu tingkat dimana kekakuan lateralnya kurang dari 70%
kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang 80% kekakuan rata-
rata 3 tingkat di atasnya.
(b) Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak berlebihan, yaitu jika
terdapat suatu tingkat dimana kekakuan lateralnya kurang dari 60%
kekakuan lateral tingkat di atasnya atau kurang 70% kekakuan rata-
rata 3 tingkat di atasnya.

Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak

Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak berlebihan

Gambar 2. 6 Ketidakberaturan kekakuan tingkat lunak & berlebihan

51

b. Ketidakberaturan berat massa, yaitu jika massa efektif semua
tingkat lebih dari 150% massa efektif tingkat didekatnya. Atap yang
lebih ringan dari lantai di bawahnya tidak perlu ditinjau.

Gambar 2. 7 Ketidakberaturan berat massa
c. Ketidakberaturan geometri vertikal, jika dimensi horizontal sistem

penahan gaya gempa di semua tingkat lebih dari 130% dimensi
horizontal sistem penahan gaya gempa tingkat didekatnya.

Gambar 2. 8 Ketidakberaturan geometri vertikal
d. Diskontinuitas arah bidang dalam ketidakberaturan elemen penahan

gaya lateral vertikal, yaitu jika pergeseran arah bidang elemen
penahan gaya lateral lebih besar dari panjang elemen itu atau
terdapat reduksi kekakuan elemen penahan di tingkat di bawahnya.

52

Gambar 2. 9 Diskontinuitas arah bidang dalam ketidakberaturan
elemen penahan gaya lateral vertikal

e. (a) Diskontinuitas dalam ketidakberaturan kuat lateral tingkat, yaitu
jika kuat lateral tingkat kurang dari 80% kuat lateral tingkat di
atasnya. Kuat lateral tingkat adalah kuat lateral total semua elemen
penahan seismik yang berbagi geser tingkat untuk arah yang
ditinjau.
(b) Diskontinuitas dalam ketidakberaturan kuat lateral tingkat yang
berlebihan, yaitu jika kuat lateral tingkat kurang dari 65% kuat
lateral tingkat di atasnya. Kuat lateral tingkat adalah kuat lateral
total semua elemen penahan seismik yang berbagi geser tingkat
untuk arah yang ditinjau. Sebaliknya jika suatu bangunan tidak
termasuk dalam syarat yang berlaku dalam SNI 1726-20199,
gedung tersebut dikategorikan sebagai gedung beraturan.

53

Gambar 2. 10 Diskontinuitas dalam ketidakberaturan kuat lateral
tingkat yang berlebihan

54

Tabel 2. 2 Ketidakberaturan vertikal pada struktur

55

56

BAB III
HASIL RISET MENGENAI ANOMALI RESPON SPEKTRUM
Tujuan:
Mahasiswa dapat mengidentifikasi respon spektrum yang mengalami
anomali dan dapat menormalkan respon spektrum yang mengalamai
anomali

57

58

BAB III Hasil Riset Mengenai Anomali Respon
Spektrum

3.1 Respon Spektrum

Sebuah sistem struktur yang menerima percepatan gempa pada
pondasinya akan memberikan respon dinamik yang berupa simpangan
(displacement), kecepatan gerak (velocity), dan percepatan
(acceleration). Di samping itu akan terjadi pula respons lain sebagai
“turunan” dari ketiga respons tersebut, yaitu dalam bentuk reaksi
perletakan, gaya dalam, tegangan-regangan, dsb.

Untuk sejumlah sistem struktur sejenis (memiliki faktor redaman yang
sama) dengan satu derajat kebebasan (single degree of freedom system
/SDOF-system), dapat digambarkan hubungan antara respons
maksimum akibat suatu gempa yang terjadi dengan waktu getar
masing-masing sistem struktur. Hubungan antara respons maksimum
dengan waktu getar struktur disebut respon spektrum.

Respon spektrum untuk simpangan (Spectral Displacement/SD)
ditentukan dengan menghitung simpangan akibat suatu gempa yang
terjadi pada sejumlah struktur sejenis dengan perioda getar bervariasi,
dan menggambarkan hubungan antara simpangan maksimum dengan
masing-masing perioda getar struktur.

Respon spektrum untuk kecepatan dan percepatan (Spectral
Velocity/SV dan Spectral Acceleration/SA) ditentukan dengan cara
yang sama, dengan menggambarkan hubungan masing-masing
kecepatan dan percepatan maksimum dengan perioda getar struktur.
Untuk keperluan praktis, respon spektrum untuk kecepatan dan

59

percepatan dapat ditentukanmelalui suatu pendekatan, yang
menghasilkan pseudo spectral velocity (PSV) dan pseudo spectral
acceleration (PSA).
Pendekatan yang dilakukan adalah
PSV = ω SD
PSA = ω² SD

Dengan ω adalah frekuensi sudut getaran struktur yang ditinjau.
Pendekatan tersebut memberikan hasil yang cukup baik.

Respon spektrum dapat digunakan untuk memperkirakan dengan cepat
besarnya respons maksimum akibat gempa yang akan terjadi pada
suatu struktur dengan redaman dan waktu getar tertentu. Hal tersebut
sangat diperlukan dalam perencanaan gedung.
3.1.1 Respon Spektrum sesuai SNI 1726-2019
Respon Spektrum merupakan nilai yang menggambarkan respons
maksimum dari sistem berderajatkebebasan-tunggal (SDOF) pada
berbagai frekuensi alami (periode alami) teredam akibat suatu
goyangan tanah.

Ketentuan penskalaan gaya untuk prosedur MRSA, secara prinsip
memberikan batasan gaya geser dasar minimum yang digunakan dalam
perancangan. Ketentuan gaya geser dasar ini diterapkan karena
besarnya kemungkinan hasil perhitungan ragam getar fundamental
berasal dari model analitis yang terlalu fleksibel, yang dapat
mengakibatkan besaran nilai gaya geser dasar yang terlalu rendah.
Dalam ASCE 7-10, ketentuan penskalaan gaya mengacu pada gaya
geser dasar respons terkombinasi MRSA yang tidak boleh kurang dari
batas minimum 85% gaya geser dasar prosedur Equivalent Lateral

60

Force (ELF). Dalam ASCE 7-16, batasan minimum tersebut dinaikkan
menjadi 100% gaya geser dasar prosedur ELF.

Pada prinsipnya, nilai percepatan respons spektral Ss dan S1 diperoleh
dari peta MCER untuk perioda pendek (0.2 detik) dan perioda 1 detik,
yang kemudian dengan mengalikannya dengan faktor amplifikasi
seismik Fa dan Fv menghasilkan parameter percepatan respons spektral
yang sesuai dengan kelas situs tanah, yaitu SM1 dan SMS. Nilai
percepatan respons spektral desain pada perioda pendek, SDS, adalah
2/3 dari nilai SMS, dan nilai percepatan respons spektral desain pada
perioda 1 detik, SD1, adalah 2/3 dari nilai SM1 tersebut.

Pada SNI 1726:2019 terdapat tambahan titik ketiga yang dikenal
sebagai titik perioda Panjang (TL). Parameter TL sendiri merupakan
batas awal terjadinya perioda perpindahan yang konstan dari grafik
spektrum respons desain. Parameter TL ini dibuat untuk mendapatkan
nilai ground motion pada periode T > 4 detik yang lebih realistik dan
berefek pada desain bangunan gedung bertingkat tinggi atau menara
silo dan sejenisnya yang mempunyai periode getar alami yang tinggi.

3.1.1 Perkembangan Peta Gempa di Indonesia

Dari tahun 1983 hingga sekarang Indonesia sudah memiliki 4 peta
hazard gempa yang sudah digunakan oleh para perancang bangunan
gedung dan infrastruktur secara nasional. Di peraturan PPTI-UG-1983
Peta Gempa Indonesia sudah memperlihatkan percepatan maksimum
gempa pada batuan dasar. Pada peta ini, terdapat 6 zona wilayah
gempa. Didalam PPTI-UG-1983 respon spektra dipermukaan tanah
didapat dengan memperhitungkan kondisi tanah lokal (tanak keras dan
tanah lunak).

61

Gambar 3. 1 Peta Gempa PPTI-UG-1983
Sumber: PPTI-UG-1983

Tahun 2002 dilakukan pengembangan peta gempa dan menghasilkan
SNI 1726:2002. Pada Peta Gempa di SNI 1726:2002, percepatan
maksimum gempa di batuan dasar (SB) telah disusun berdasarkan
probabilitas terlampaui 10% untuk masa layan bangunan 50 tahun atau
bersesuaian dengan periode ulang gemoa 475 tahun. Untuk nilai
percepatan maksimum dan spektra percepatan diperoleh dari
penentuan lokasi dan kondisi tanah lokal. Pada SNI 1726:2002 kondisi
tanah lokal dibagi menjadi 3 kategori, yaitu tanah keras, tanah sedang,
dan tanah lunak.

62

Gambar 3. 2 Peta gempa SNI 1726:2002
Sumber: SNI 1726:2002

Pada tahun 2010 dirilis Peta Gempa Nasional 2010 dan SNI 1726:2012
dikarenakan terjadinya gempa Aceh (2004) dan Nias (2005) banyak
bangunan yang collaps ketika gempa terjadi. Pada peta ini terdapat
perubahan yang signifikan dari peta sebelumnya, yaitu dalam
pembuatan respon spektrum desain dibutuhkan nilai percepatan batuan
dasar pada periode pendek ( ) dan percepatan batuan dasar pada
periode 1 detik (S1). Pada SNI 1726:2012 terdapat penambahan kondisi
tanah lokal menjadi 7 kategori, yaitu SA (batuan keras), SB (batuan),
SC (tanah keras), SD (tanah sedang), SE (tanah lunak) dan SF (tanah
khusus).

63

Gambar 3. 3 Peta gempa percepatan batuan dasar periode pendek ( )
– SNI 1726:2012

Sumber: SNI 1726:2012

Gambar 3. 4 Peta gempa percepatan batuan dasar periode 1 detik
(S1) – SNI 1726:2012

Sumber: SNI 1726:2012
Tahun 2017 Peta Gempa Nasional 2010 dilakukan revisi dan
menghasilkan Peta Sumber dan Bahaya Gempa Indonesia 2017. Pada
peta gempa ini mengalami peningkatan sumber gempa sebesar 450%

64

dari sumber gempa pada Peta Gempa Nasional 2010. Peningkatan titik-
titik sumber gempa ini akan berpengaruh dalam perancangan bangunan
tahan gempa di Indonesia.

Gambar 3. 5 Peta gempa percepatan batuan dasar periode pendek ( )
– SNI 1726:2019

Sumber: SNI 1726:2019

Gambar 3. 6 Peta gempa percepatan batuan dasar periode 1 detik (S1)
– SNI 1726:2019

Sumber: SNI 1726:2019

65

3.2 Anomali pada respon spektrum berdasarkan SNI 1726-2019
Ditemukan grafik respon spektrum berdasarkan SNI 1726-2019 dari
beberapa kota mengalami anomali. Hasil riset Ulil & Anis (2021)
membuktikan respon spektrum terjadi anomali lebih dari 15 kota di
Indonesia. Terdapat 3 macam anomali respon spektrum, yaitu:
a. Anomali tipe 1

Pada Gambar 3.7 memperlihatkan desain respon spektrum terjadi
anomali tipe 1, dimana desain respon spektrum pada kondisi tanah
lunak (SE) lebih kecil dari tanah sedang (SD) lebih kecil dari tanah
keras (SC) (SE<SD<SC).

Gambar 3. 7 Respon spektrum dengan anomali tipe 1
b. Anomali tipe 2

Gambar 3.8 merupakan respon spektrum dengan anomali tipe 2.
Pada anomali tipe 2 kondisi tanah sedang (SD) lebih kecil dari
tanah lunak (SE) lebih kecil dari tanah keras (SC) (SD<SE<SC).

66

Gambar 3. 8 Respon spektrum dengan anomali tipe 2
c. Anomali tipe 3

Untuk Gambar 3.9 adalah respon spektrum dengan anomali tipe 3,
merupakan desain respon spektrum pada tanah sedang (SD) lebih
kecil dari tanah keras (SC) lebih kecil dari tanah lunak (SE)
(SD<SC<SE).

67

Gambar 3. 9 Respon spektrum dengan anomali tipe 3

Respon spektrum yang mengalami anomali ini agar dapat digunakan
dalam desain bangunan tahan gempa maka perlu diberi perlakukan agar
menjadi respon spektrum yang normal. Respon spektrum yang normal
adalah percepatan gempa pada tanah keras (SC) lebih kecil daripada
tanah sedang (SD) dan tanah sedang (SD) lebih kecil daripada tanah
lunak (SE). Salah satu metode untuk menormalkan respon spektrum
merupakan usulan dari Kicher & Associates. Analisis menggunakan
prosedur Kircher & Associates adalah dengan menambahkan koefisian
pada rumus tertentu. Setelah mendapatkan respon spektrum normal,
selanjutnya dapat digunakan ke dalam desain struktur bangunan
gedung.

3.3 Normalisasi respon spectrum yang mengalami anomali
Pemberian perlakuan respon spektrum anomali bertujuan untuk
mendapatkan bentuk respon spektrum yang normal dengan
menggunakan metode desain respon spektrum yang diperkenalkan oleh

68

Kircher & Associates. Prosedur tersebut dengan penyesuaian rumus
SMS & SM1 dengan ditambah koefisien Ca & Cv yaitu faktor penyesuaian
bentuk spektrum periode pendek & periode Panjang (Kircher &
Associates, 2015).
3.3.1 Membuat Grafik Respon Spektrum Berdasarkan SNI 1726-

2019
Langkah-langkah membuat grafik respon spektrum sesuai SNI
1726-2019 adalah sebagai berikut:
1. Lokasi daerah dimana bangunan yang akan didesain sudah
diketahui.
2. Menentukan Parameter Percepatan Tanah (Ss, S1). Berpedoman
pada SNI 1726-2019 tersedia peta gempa (Gambar 3.10 & 3.11),
nilai Ss dan S1 dapat ditentukan sesuai dengan kota/daerah dimana
bangunan akan didirikan.

Gambar 3. 10 Parameter gerak tanah, Ss, gempa maksium yang
dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER) wilayah Indonesia untuk
spektrum respons 0,2 detik (redaman kritis 5 %). (SNI 1726 2019)

69

Gambar 3. 11 Parameter gerak tanah, S1, gempa maksimum yang
dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER) wilayah Indonesia untuk
spektrum respons 1 detik (redaman kritis 5 %) (SNI 1726 2019).
3. Menentukan Faktor Klasifikasi Situs (SA – SF)
Kelas situs ditentukan dari hasil penyelidikan tanah menggunakan bor
log kedalaman minimal 30 m. Nilai NSPT dari pengujian juga dapat
dipakai untuk menentukan kelas situs atau jenis tanah.

70

Tabel 3. 1 Klasifikasi situs

Sumber: SNI 1726-2019

4. Menentukan Faktor Koefisien Situs (Fa, Fv)
Nilai Fa ditentukan dari kelas situs dan nilai Ss, jika Ss berada
diantara dua nilai Ss pada Tabel 3.2 maka perlu dilakukan
interpolasi.
Tabel 3. 2 Koefisien situs, Fa

Sumber: SNI 1726-2019 (dari Tabel 6)

Nilai Fv ditentukan dari kelas situs dan nilai S1, jika S1 berada
diantara dua nilai S1 pada Tabel 3.3 maka perlu dilakukan
interpolasi.

71

Tabel 3. 3 Koefisien situs, Fv

Sumber: SNI 1726-2019 (dari Tabel 7)

5. Menghitung Parameter Percepatan Situs (SDS, SD1)

▪ Menghitung SMS dan SM1

SMS = Fa  Ss

SM1 = Fv  S1

SDS = 2  S MS
3

SD1 = 2  SM1
3

T0 = 0, 2 SD1
SDS

Ts = SD1
SDS

TL = Peta transisi periode panjang yang nilainya diambil dari

Gambar 3.13 (SNI 1726 2019).

• Untuk periode (T), T < T0  Sa = SDS  T 
 0, 4 + 0, 6 
 
T0

• Untuk periode (T), T0 < T < TS  Sa = SDS

• Untuk periode (T), TS < T < TL  Sa = SD1
T

72

• Untuk periode (T), T > TL  Sa = SD1  TL
T2

Selanjutnya respon spektrum percepatan (SD1 & SDS) diplot

terhadap periode (T) sehingga membentuk grafik seperti pada

Gambar 3.12.

Gambar 3. 12 Grafik respon spektrum

Gambar 3. 13 Peta transmisi periode Panjang TL, wilayah Indonesia
3.3.2 Koefisien &

73

Koefisien Ca & Cv ini diperkenalkan oleh Kircher & Associates

untuk penyesuaian bentuk respon spektrum, diharapkan bentuk respon

spektrum akan menjadi normal dengan mengalikan koefisien Ca & Cv
(Tabel 3.4 – 3.7) pada rumus parameter respon spectral percepatan

gempa MCER untuk periode pendek dan 1,0 detik ( & 1). Setelah
SMS dikalikan dengan Ca dan SM1 dikalikan dengan Cv maka respon
spektrum yang terjadi anomali menjadi normal.

Tabel 3. 4 Faktor Penyesuaian Bentuk Spektrum Jangka Pendek 0,2 ,
Ca

Kelas Parameter Percepatan Respons Spektral MCER pada Perioda Pendek

Situs (0.2 detik)

Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1,0 Ss = 1,25 Ss ≥ 1,5

SA 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

SB 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

SC 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

SD 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SE 0,95 1,0 1,1 1,15 1,2 1,25

SF Site-Specific (SSA)

Sumber: Investigation Of An Identified Short-Coming In The Seismic Design
Procedures Of Asce 7-10 And Development Of Recommended Improvements For Asce

7-16 (Kircher & Associates, 2015)

Tabel 3. 5 Faktor Penyesuaian Bentuk Spektrum Jangka Panjang, Cv
untuk situs dengan TL lebih besar dari atau sama dengan 12 detik

Kelas Parameter Percepatan Respons Spektral MCER pada Perioda 1-detik

Situs 1 ≤ 0,1 1 = 0,2 1 = 0,3 1 = 0,4 1 = 0,5 1 ≥ 0,6
SA 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SC 1,0 1,05 1,05 1,05 1,0 1,1

SD 1,0 1,2 1,3 1,35 1,5 1,5

SE 1,0 1,3 1,5 1,75 1,9 2,0

SF Site-Specific (SSA)

Sumber: Investigation Of An Identified Short-Coming In The Seismic Design
Procedures Of Asce 7-10 And Development Of Recommended Improvements For Asce

7-16 (Kircher & Associates, 2015)

74

Tabel 3. 6 Faktor Penyesuaian Bentuk Spektrum Jangka Panjang, Cv
untuk situs dengan TL lebih besar dari atau sama dengan 8 detik

Kelas Parameter Percepatan Respons Spektral MCER pada Perioda 1-detik

Situs 1 ≤ 0,1 1 = 0,2 1 = 0,3 1 = 0,4 1 = 0,5 1 ≥ 0,6
SA 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SC 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,05

SD 1,0 1,1 1,15 1,2 1,3 1,4

SE 1,0 1,15 1,35 1,55 1,65 1,8

SF Site-Specific (SSA)

Sumber: Investigation Of An Identified Short-Coming In The Seismic Design

Procedures Of Asce 7-10 And Development Of Recommended Improvements For Asce

7-16 (Kircher & Associates, 2015)

Tabel 3. 7 Faktor Penyesuaian Bentuk Spektrum Jangka Panjang, Cv
untuk situs dengan TL lebih besar dari atau sama dengan 6 detik

Kelas Parameter Percepatan Respons Spektral MCER pada Perioda 1-detik

Situs 1 ≤ 0,1 1 = 0,2 1 = 0,3 1 = 0,4 1 = 0,5 1 ≥ 0,6
SA 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SC 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SD 1,0 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25

SE 1,0 1,05 1,2 1,4 1,5 1,6

SF Site-Specific (SSA)

Sumber: Investigation Of An Identified Short-Coming In The Seismic Design
Procedures Of Asce 7-10 And Development Of Recommended Improvements For Asce

7-16 (Kircher & Associates, 2015)

75

76

BAB IV
ANALISIS BEBAN GEMPA
Tujuan:
Mahasiswa dapat menentukan beban gempa rencana dengan static
ekivalen dan dinamik pada bangunan tahan gempa

77

78

BAB IV Analisis Beban Gempa

4.1 Analisis Statik Ekivalen
Analisis statik ekivalen merupakan metoda analisis struktur dengan
getaran gempa yang dimodelkan sebagai beban-beban horizontal statik
yang bekerja pada pusat-pusat massa bangunan. Efek dari struktur
yang diberi beban tersebut merupakan respon berupa simpangan.

Sebuah sistem struktur yang menerima beban statik akan memberikan
respons berupa perpindahan (displacement), gaya dalam, dan
tegangan-regangan yang besarnya tetap (tidak berubah terhadap
waktu). Dalam hal ini, hubungan antar gaya (P) dan perpindahan (δ)
dapat dinyatakan dengan

P=kδ

Dimana k menyatakan kekakuan sistem struktur. Untuk sistem struktur
dengan banyak derajat kebebasan (multi degree of freedom system dan
MDOF-system), persamaan di atas dapat dinyatakan dengan

{P} = [k] { δ }

Pada umumnya, keseluruhan ragam getar akan terjadi bersamaan pada
saat sebuah sistem struktur mengalami getaran. Hasil akhir yang terjadi
merupakan superposisi dari seluruh ragam getar yang terjadi. Setiap
ragam getar memberikan pengaruh dinamik terhadap struktur antara
lain dalam bentuk displacement dan gaya dalam. Apabila sebuah sistem
mengalami getaran, seluruh ragam getar dapat terjadi secara
bersamaan sehingga terjadi interference antar pengaruh dari semua
ragam getar. Pada suatu kondisi tertentu, ragam getar pertama
memberikan pengaruh yang dominan terhadap struktur, sehingga

79

pengaruh dari ragam getar yang lain dapat diabaikan. Pada kondisi ini,
pengaruh getaran terhadap struktur dapat diwakili dengan serangkaian
beban horizontal statik (selanjutnya disebut beban statik ekivalen) yang
mengakibatkanterjadinya respons (dalam hal inii simpangan dan gaya
dalam) yang sama dengan respons yang diakibatkan oleh getaran ragam
pertama tersebut.
4.1.1 Analisis Beban Gempa Statik Ekivalen
1. Menentukan kategori resiko bangunan gedung, tergantung dari

fungsi bangunan (Tabel 3 SNI 1726 2019)

80

2. Menentukan Faktor Keutamaan Gempa (Tabel 4 SNI 1726 2019).

3. Membuat respon spektrum
Langkah pembuatan respon spektrum dapat dilihat pada subbab 3.3.1.
4. Menentukan Kategori Desain Seismik, KDS (A – F)

a. Struktur dengan kategori risiko I, II, atau III yang berlokasi di
mana parameter respons spektral percepatan terpetakan pada

81

periode 1 detik, S1 ≥ 0,75 harus ditetapkan sebagai struktur
dengan kategori desain seismik E.
b. Struktur yang berkategori risiko IV yang berlokasi di mana
parameter respons spektral percepatan terpetakan pada periode
1 detik, S1 ≥ 0,75 harus ditetapkan sebagai struktur dengan
kategori desain seismik F.
c. Semua struktur lainnya harus ditetapkan kategori desain
seismiknya berdasarkan kategori risikonya dan parameter
respons spektral percepatan desainnya, SDS dan SD1. Masing-
masing bangunan dan struktur harus ditetapkan ke dalam
kategori desain seismik yang lebih parah, dengan mengacu pada
Tabel 8 dan Tabel 9, terlepas dari nilai periode fundamental
getaran struktur, T.
d. Apabila S1 < 0,75, kategori desain seismik diizinkan untuk
ditentukan sesuai Tabel 8 saja, di mana berlaku semua ketentuan
di bawah:
▪ Pada masing-masing dua arah ortogonal, perkiraan periode

fundamental struktur, Ta, < 0,8Ts.
▪ Pada masing-masing dua arah ortogonal, periode

fundamental struktur yang digunakan untuk menghitung
simpangan antar tingkat adalah kurang dari Ts;
▪ Persamaan pada point 10 digunakan untuk menentukan
koefisien respons seismik, Cs;
▪ Diafragma struktural adalah kaku atau untuk diafragma yang
fleksibel, jarak antara elemen-elemen vertikal pemikul gaya
seismik tidak melebihi 12 m.

82

e. Apabila digunakan alternatif prosedur penyederhanaan desain,
kategori desain seismik diperbolehkan untuk ditentukan dari
Tabel 8 & 9.

KDS vs Tingkat Resiko Kegempaan

Code Tingkat Resiko Kegempaan

SNI 1726 Rendah Menengah Tinggi
2019
KDS KDS KDS
SNI 1726
2012 A, B C D, E, F

SNI 1726 KDS KDS KDS
2002
Sistem A, B C D, E, F

struktur WG 1, 2 WG 3, 4 WG 5, 6

SRPMB SRPMM SRPMK
SDSB SDSB/K SDSK

SRPMB = Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa
SRPMM = Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah
SRPMK = Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus

83

SDSB = Sistem Dinding Struktur Biasa
SDSK = Sistem Dinding Struktur Khusus

5. Pilih Sistem dan Parameter Struktur (R, Cd, o)

84

85

6. Gaya Geser Dasar Seismik (V)

V = Cs Wt

Ket: Cs = koefisien respon seismik

Wt = berat total bangunan

86

7. Koefisien Respon Seismik (Cs)

• Nilai Cs = S DS , dan nilai Cs ini tidak perlu lebih besar dari Cs
R
 
 Ie 

berikut:

• Untuk T ≤ TL. maka: Cs = S D1

T R 
 
 Ie 

• Untuk T > TL Cs = SD1  TL

T 2  R 
 Ie 
 

• Cs minimum atau tidak boleh kurang dari:

Cs = 0, 044SDS Ie  0, 01

• Cs minimum tambahan, untuk S1 > 0,6g Cs = 0, 5 S1
R
 
 Ie 

Ket: SDS = parameter percepatan spektrum respons desain
dalam rentang periode pendek (T = 0,2 detik)

R = faktor modifikasi respons (Tabel 12)

Ie = faktor keutamaan gempa (Tabel 4)
SD1 = parameter percepatan spektrum respons disain

dalam rentang periode panjang (T = 1 detik)

8. Perioda Alami Struktur (T)
• Periode fundamental pendekatan

Ta = Ct hnx

• Ta sebagai alternatif, untuk bangunan kurang dari 12 tingkat dan
tinggi tingkat minimal 3m:

87

Ta = 0,1N

• Ta untuk dinding geser batu bata atau beton:

Ta = 0, 0062 hn
Cw

Cw = 100 x  hn 2 Ai
AB i =1  hi 
    hi 2 
1 + 0, 83 Di 
   

• Ta maksimum
Ta makx = CuTa

88

Apabila T yang digunakan dari analisis komputer dan lebih

akurat (Tc), maka:

o Jika Tc > Ta maks  gunakan T = Ta maks

o Jika Ta < Tc < Ta maks  gunakan T = Tc

o Jika Tc < Ta  gunakan T = Ta

9. Distribusi Beban Gempa di tiap lantai

▪ Untuk kategori disain seismik (KDS) A

Fx = 0, 01Wx

▪ Untuk kategori disain seismik (KDS) B s/d F

Fx = CvxV

Cvx = wi hik

n
 wihik
i =1

Ket: Fx = gaya gempa lateral

Cvx = faktor distribusi vertikal

k = eksponen yang terkait dengan periode struktur

sebagai berikut:

T <= 0,5 detik  k=1

T >= 2,5 detik  k=2

0,5 detik < T < 2,5 detik  k = hasil

interpolasi antara 1& 2

10. Distribusi Horisontal Beban Gempa (Vx)

n

Vx = Fi
i=x

11. Simpangan Antar Lantai

x = Cd xe
Ie

89

d3 Lantai 1  Cd d1  a
Ie
F3 3
Lantai 2  Cd ( d2 − d1 )  a
d2 Ie

F2 2

F1 d1=1

Lantai 3  Cd (d3 − d2 )  a

Ie

12. Kombinasi Pembebanan
Kombinasi dasar untuk disain kekuatan:
1,4D
1, 2D +1, 6L

(1, 2  0, 2SDS ) D  QE + L
(0,9  0, 2SDS ) D  QE
(1, 2  0, 2SDS ) D  oQE + L
(0,9  0, 2SDS ) D  oQE

Keterangan:
 = faktor redundansi,  = 1 untuk kategori disain seismik B & C, 

= 1,3 untuk kategori desain seismik D, E, & F.

90

o = faktor kuat lebih (Tabel 9)

Harus didisain
dengan faktor kuat

lebih (o)

4.2 Analisis Dinamik
Analisis dinamik merupakan metoda analisis struktur dengan getaran
gempa yang dimodelkan sebagai sebuah beban dinamik (beban yang
arah dan besarnya berubah terhadap waktu). Hasil analisis merupakan
superposisi dari respons masing-masing ragam getar.
Analisis dinamik dikembangkan dalam dua metoda yaitu

• Analisis riwayat waktu (time history analysis)
Merupakan metoda analisis struktur yang meninjau respons struktur
dari waktu ke waktu erhadap getaran gempa.

• Analisis respons spectra (response spectrum analysis)
Merupakan metoda analisis struktur yang meninjau respons maksimum
struktur terhadap gempa, dengan memanfaatkan kajian respons
maksimum struktur-struktur lain terhadap gempa yang sama.
Pada sistem struktur yang menerima beban dinamik, respons yang
terjadi berupa perpindahan, kecepatan, dan percepatan, yang semuanya
berubah terhadap waktu. Dalam hal ini, arah dan besar gaya maupun

91

perpindahan yang terjadi berubah terhadap waktu (t). Dalam persamaan
yang menyatakan keseimbangan dinamis, gaya P berperan sebagai
salah satu gaya yang disebut gaya pegas, dan secara matematis
dinyatakan dengan
P(t) = k δ (t)
Atau, untuk MDOF-system hubungan di atas dinyatakan dengan
{P(t)} = [k] {δ (t)}
Apabila akibat bekerjanya beban dinamik struktur mengalami pelelehan
(kondisi inelastic), maka kekakuan sistem juga akan berubah terhadap
waktu sehingga kekakuan pada sistem-sistem di atas dituliskan sebagai
k(t) atau [k(t)]
Respons struktur terhadap beban dinamik biasanya dinyatakan dengan
getaran yang secara umum didefinisikan sebagai sebuah gerak dengan
jarak perpindahan, kecepatan, dan percepatan yang berubah secara
periodik terhadap waktu. Sebuah sistem struktur dapat mengalami
beberapa jenis/ragam getaran, yang masing-masing memiliki
karakteristik tersendiri. Jumlah jenis getaran (ragam getar/mode
shape) pada sebuah sistem struktur berhubungan dengan derajat
kebebasan (degree of freedom) struktur tersebut.

92