Gaya - Gaya Gempa

Pada saat bangunan bergetar akibat pengaruh dari gelombang gempa, maka akan timbul gaya-gaya pada struktur, karena adanya kecenderungan dari massa struktur untuk mempertahankan posisinya dari pengaruh gerakan tanah. Beban gempa yang terjadi pada struktur merupakan gaya inersia.

Besarnya beban gempa yang terjadi pada struktur tergantung dari bebrapa faktor yaitu massa dan kekakuan struktur, waktu getar alami, dan pengaruh redaman dari struktur, kondisi tanah, dan wilayah kegempaan dimana struktur bamgunan tersebut didirikan. Massa dari struktur merupakan faktor yang sangat penting, karena beban gempa merupakan gaya inersia yang besarnya tergantung dari besarnya massa struktur. Beberapa faktor lain yang mempengruhi besarnya beban gempa yang dapat terjadi pada struktur adalah, bagaimana massa dari bangunan tersebut terdistribusi dari kekakuan dari struktur, mekanisme redaman dari struktur, jenis pondasi serta kondisi tanah dasar, dan tentu saja prilaku serta besarnya getaran gempa itu sendiri. Faktor yang terakhir ini sangat sulit sekali ditentukan secara tepat karena sifatnya yangacak.

Analisis dan perencanaan struktur bangunan tahan gempa pada umumnya hanya memperhitungkan pengaruh dari beban gempa horisontal yang bekerja pada kedua arah utama dari struktur secara bersamaan. Besarnya Beban Gempa Nominal Horisontal akibat gempa menurut Standart Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Perencanaan Struktur Hotel Ibis ( SNI-Gempa 2002 ) dinyatakan sebagai berikut :

V = C.I.K.Z.Wt

Dimana :

• V = Beban gempa dasar nominal ( beban gempa rencana )
• Wt = Spektrum respon nominal gempa rencana, yang besarnya tergantung dari jenis tanah dasar dan waktu getar struktur T. Untuk struktur gedung berbentuk portal tanpa unsur pengaku yang membatasi simpangan Tempiris = 0,085 H0,75 ( pengaku baja ) = 0,060 H0,75 ( pengaku beton ) Struktur gedung yang lain Tempiris =
• I = Faktor Keutamaan Struktur
• K = Faktor Jenis Struktur
• Z = Faktor Wilayah, dimana Indonesia dibagi menjadi 6 wilayah gempa

Koefisien Gempa Dasar (C) pada rumus diatas digunakan untuk menjamin agar struktur bangunan mampu untuk memikul beban gempa yang mampu menyebabkan kerusakan pada sistem struktur. Besarnyan koefisien C tergantung dari frekuensi terjadinya gerakan tanah yang bersifat sangat merusak, yang berbeda-beda untuk tiap wilayah gempa, kondisi tanah dasar dan waktu getar alami dari struktur.

Faktor Keutamaan Struktur (I) adalah suatu koefisien yang diadakan untuk memperpanjang waktu ulang dari kerusakan struktur yang relatif lebih penting. Tabel Faktor Keutamaan Struktur dapat dilihat pada tabel

• Tabel Faktor Keutamaan Struktur

Jenis Struktur Bangunan / Gedung

I

Bangunan monumental untuk dilestarikan. Bangunan penting yang harus tetap berfungsi setelah terjadi gempa, seperti rumah sakit, instalasi air minum, pembangkit listrik. Bangunan tempat untuk menyimpan gas, minyak, asam, dan bahan beracun instalasi nuklir. Bangunan rendah untuk penghunian, pertokoan dan perkantoran, tinggi sampai dengan 10 tingkat. Bangunan biasa untuk penghunian, pertokoan dan perkantoran, dengan tinggi 10-30 tingkat. Bangunan tinggi untuk penghunian, pertokoan dan perkantoran, dengan tinggi lebih dari 30 tingkat.

1.9 1.4 1.6 0.9 1.0 1.2

Sumber : SNI Gempa 2002 I

Faktor Jenis Struktur ( K ) dimaksudkan agar struktur mempunyai kekuatan yang cukup untuk menjamin bahwa daktilitas (µ) dari struktur yang diperlukan tidak lebih besar dari daktilitas yang tersedia padastruktur pada saat terjadi gempa kuat.

• Tabel Faktor Jenis Struktur

Jenis Struktur Bangunan	µ	K
Tanpa Daktilitas (elastik) : Struktur Umum	1.00	4.00
Daktilitas Tebatas : Cerobong                              : Portal dengan diagonal                               : Struktur umum	1.33 1.60 µ < 2	3.00 2.50 4 / µ
Daktilitas Penuh : Struktur umum                            : Portal beton pratekan                           : Dinding geser kantilever                            : Portal terbuka	µ > 2 3.12 3.85 5.06	(1+10/ µ)/3 1.40 1.20 1.00

Sumber : SNI Gempa 2002 I

• Faktor Wilayah Gempa ( Z )

Tabel Faktor Wilayah Gempa

Wilayah Gempa Indonesia	Percepatan Tanah Maksimum Pada Tanah Keras ( g )	Z
1 2 3 4 5 6	0.26 0.18 0.14 0.10 0.06 0.00	2.6 1.8 1.4 1.0 0.6 0.0

Sumber : SNI Gempa 2002 I

• Definisi Jenis Tanah

Sumber : SNI Gempa 2002 I

Untuk mengetahui tegangan geser tanah tiap lapis digunakan persamaan Coulumb-Hvorslev :

S = Ci + γi . hi . Φi

Dimana :

• S = Tegangan Geser
• Ci = Kohesi tanah pada kedalaman i = ( 2/3 x qc ) / 40
• γi = Berat volume tanah pada kedalaman i

dimana :

• γi = 1,60 t/m³ untuk qc < 10 kg/cm²
• γi = 1,65 t/m³ untuk qc = 10 - 25 kg/cm²
• γi = 1,70 t/m³ untuk qc = 25 - 100 kg/cm²
• γi = 1,75 t/m³ untuk qc > 100 kg/cm²

• hi = Kedalaman tanah tiap lapisan
• Φi = Sudut geser dalam kondisi tekanan efektif pada kedalaman I

Dimana :

• Φi = qc x ( 1,00 – 1,50 )º
  untuk qc < 30 kg/cm²
• Φi = qc x ( 0,50 – 1,00 )º
  untuk qc < 70 kg/cm²
• Φi = qc x ( 0,25 – 0,50 )º
  untuk qc < 100 kg/cm²
• Φi = qc x ( 0,10 – 0,25 )º
  untuk qc > 100 kg/cm²