Kajian Perbandingan Respon Bangunan Pada Rangka Beton Pemikul Momen Dengan Metode Gaya Lateral Ekivalen Dan Respon Spektrum

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah
Gempa dapat terjadi sewaktu waktu akibat gelombang yang terjadi pada sekitar

kita dan merambat ke segala arah.Gempa bumi dalam hubungannya dengan suatu
wilayah berkaitan dengan gerakan muka bumi yang memiliki perilaku yang berbeda
karena wilayah yang berbeda.Walaupun jarang terjadi, Gempa bumi umumnya
dapat bersifat fatal terhadap bangunan struktur apabila perencanaan beban gempa
tidak dilakukan dengan tepat.
Adapun cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan permasalahan beban
dinamik yang diakibatkan beban gempa yaitu : metode analisis riwayat waktu (Time
History Analysis), metode respon spektrum (Response Spectrum Method), dangaya
lateral ekivalen.
Metode analisis riwayat waktu adalah salah satu metode untuk menganalisa
gaya gempa yang dipikul oleh struktur bangunan dengan menggunakan beban
percepatan tanah yang ada. Sejarah simpangan dari suatu struktur akibat suatu
percepatan tanah dapat diperoleh dengan menyelesaikan persamaan differential.

Namun, penyelesaian persamaan differential biasanya selalu didominasi proses
integrasi secara numerik yang akan menghabiskan banyak waktu.
Metode respons spektrum adalah salah satu metode analisis gempa yang
memanfaatkan renspons spektrum dari suatu struktur SDOF. Metode ini juga bukan
merupakan metode statik seperti pada metode ekivalen statik karena masih memakai

Universitas Sumatera Utara

prinsip – prinsip dinamik secara langsung.Untuk memulai metode ini, maka perlu
diketahui terlebih dahulu elemen – elemen dari hasil analisa dinamik seperti mode
shape, modal amplitudo, partisipasi setiap mode, dan lain sebagainya.
Respon spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk grafik /
plot antara periode getar struktur T, lawan respon – respon maksimum berdasarkan
rasio redaman dan gempa tertentu. Respon – respon maksimum dapat berupa
simpangan maksimum (spekturm displacement,SD) kecepatan maksimum (spekturm
velocity,SV) atau percepatan maksimum (spekturm accelaration,SA) massa struktur
single degree of freedom (SDOF).
Enrique E. Matheu , Don E. Yule, dan Raju V. Kala dalam jurnal “
determiantion of standard response spectra and effective peak ground accelarations
for seismic design and evaluation“ mengatakan bahwa respons spektra adalah nilai

puncak dari plot sebuah respons (perpindahan , kecepatan, dan percepatan) dari
beberapa sistem SDOF dari berbagai getaran perioda yang sama. [1]
Hideji kawakami, Hidenori Mogi , dan Eric Agustus J. Tingatinga dalam jurnal
“ A note on spatial variations in response spectra of earthquake ground motions “
mengatakan bahwa respons spektra dari pergerakan tanah gempa adalah hal yang
penting untuk

mendesain struktur tahan gempa. untuk melakukan hal ini,

kitamendefinisikanrasioresponsspektradan menmbuatnya menjadi statistik [2]
Menurut David T. Finley dan Ricky A. Cribbs “Respons Spekturm adalah
fungsi dari sebuah perioda, berbanding tebalik dengan frekuensi dan rasio damping.
Hal inidikembangkanmenggunakanIntegralDuhameluntukderajat kebebasan tunggal
(SDOF) untuk mengembangkanpersamaan untukperpindahan, kecepatan dan
percepatan. Nilai-nilaidalam spektrumyang diambiladalah nilai-nilaimaksimum

Universitas Sumatera Utara

daripersamaan tersebut” [3]
Metode gaya lateral ekivalen adalah suatu representasi dari gaya gempa setelah

disederhanakan dan dimodifikasi, dimana gaya inersia yang bekerja pada suatu
massa akibat gempa disederhanakan menjadi gaya lateral ekivalen. Jadi, gaya
ekivalen statik adalah gaya yang equivalent dengan gaya gempa yang membebani
bangunan dalam batas – batas tertentu sehingga tidak terjadi overstress pada
bangunan yang bersangkutan.
Adapun perhitungan beban geser V (base shear) gempa pada tingkat dasar
bangunan secara statik ekivalen berdasarkan RSNI3 03-1726-201x yaitu dengan
rumus :
V=
dimana:

�1 .�
�

wt

C1 = nilai factor respons gempa
I= factor keutamaan (lihat tabel peraturan)
R = faktor reduksi gempa
Wt = berat total gedung

Beban geser nominal tersebut harus dibagi sepanjang tinggi struktur gedung
untuk menjadi gaya gempa lateral Fi pada lantai I menurut persamaan :
Fi= Cvi V
�� .�� �
�
j=1 � � .��

Cvi= ∑n

Dimana :
Wi= berat lantai tingkat ke – i

Universitas Sumatera Utara

zi = ketinggian lantai tingkatke -i
n = jumlah lantai
k = eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut :
untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang , k=1
untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih , k=2

untuk stuktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik , k harus
sebesar 2 atau

harus ditentukan dengan interporasi linear antara 1 dan 2

Diantara tiga metode diatas, metode gaya lateral ekivalen merupakan metode
yang paling sederhana karena tidak perlu melakukan analisa dinamik dan tidak
memperhitungkan kekakuan struktur karena perioda bangunan hanya dihitung
dengan rumus empiris yang diperoleh melalui analisa dinamik. Oleh karena itu,
untuk penyederhanaan, di dalam RSNI3 03-1726-201x direkomendasikan suatu
rumus empiris untuk menghitung nilai perioda yaitu:
� = �� ∙ ℎ� �

dimana : � adalah waktu getar alami fundamental,

�� adalah koefisien, 0.0446 untuk portal beton bertulang dan 0.028 untuk
portal baja,

ℎ� adalah tinggi bangunan dalam meter,

�adalah koefisien, 0.9 untuk portal beton bertulang dan 0.8 untuk portal
baja.

Sebagai alternatif, juga direkomendasikan rumus sederhana lain untuk menghitung
waktu getar alami fundamental sebagai berikut:
� = 0.1�

Universitas Sumatera Utara

Persamaan di atas hanya bisa digunakan untuk menghitung struktur dengan
ketinggian tidak lebih dari 12 lantai dan tinggi tiap lantai tidak boleh kurang dari 3
meter.

1.2

Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini, Penulis akan membandingkan gaya lateral dari hasil

analisis statik ekivalen dengan analisis respons spektrum pada bangunan bertingkat
4 lantai, 7 lantai, dan 12 lantai. Model analisis berupa portal 2D akan dianalisis

menggunakan metode metode gaya lateral ekuivalen dan metode response
spektrum..Model bangunan akan dikategorikan ke dalam tiga kelompok untuk
mempermudah pembahasan pada bab selanjutnya, yaitu:
1. Kategori 1 : struktur portal beraturan

4x4m

2x6m

Gambar 1.1: Portal 1a

Universitas Sumatera Utara

7x4m

2x6m

Gambar 1.2: Portal 1b

12x4m

2x6m

Gambar 1.3: Portal 1c

Universitas Sumatera Utara

2. Kategori 2 : struktur portal dengan ketidakteraturan kekakuan kolom antar
lantai
Parameter : struktur tidak beraturan akibat adanya lantai dasar dengan
ketinggian yang berbeda

3x4 m

6m

2x6m

Gambar 1.4: Portal 2a

6x4m

6m

2x6m

Gambar 1.5: Portal 2b

Universitas Sumatera Utara

11x4m

6m

2x6m

Gambar 1.6: Portal 2c

3. Kategori 3 : struktur portal dengan ketidakteraturan massa

m
m
2m

4x4m

m

2x6m

Gambar 1.7: Portal 3a

Universitas Sumatera Utara

m
m
m
2m
7x4m
m

m
m

2x6m

Gambar 1.8: Portal 3b
m
m
m
m
12x4m
2m
m
m

2x6m

Gambar 1.9: Portal 3c

Universitas Sumatera Utara

Analisis dinamik untuk menentukan gaya lateral dengan metode response spektrum
akan dilakukan dengan bantuan program SAP 2000 sebagai referensi.
1.3

Pembatasan Masalah
Adapun pembatasan masalah yang diambil dalam penulisan tugas akhir ini,

yakni :
a)

Struktur bangunan yang dianalisis merupakan portal beton bertulang
pemikul momen dua dimensi.

b)

Peraturan pembebanan yang digunakan mengacu padaTata Cara
Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung tahun 1983.

1.4

Maksud dan Tujuan
Dalam tugas akhir ini penulis mempunyai maksud dan tujuan sebagai berikut :

Mengkaji perbandingan statik ekivalen dan respons spektrum dengan menggunakan
bantuan program SAP 2000
1.5

Metodologi Penulisan
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah mengumpulkan

teori dan rumus – rumus untuk perhitungan dari buku-buku dan peraturan yang
berhubungan dengan pembahasan pada tugas akhir ini, serta masukan dari dosen
pembimbing.

Universitas Sumatera Utara