Konsep Perhitungan Gempa Dengan SNI Terbaru

Perhitungan struktur bangunan yang menerima beban gempa terus berkembang. Dari yang awalnya perhitungan linear sekarang sudah non linear.

Hanya dalam tempo sepuluh tahun terakhir, bagai jamur di musim hujan, gedung-gedung bertingkat tinggi marak bermunculan di kota metropolitan Jakarta. Seiring kebutuhan ruang bisnis dan hunian yang kian bertambah dengan pesat. Kini tak sulit menemukan gedung dengan kisaran tinggi 50 lantai di belantara beton Jakarta.

Perkembangan menunjukkan grafik terus meningkat, sudah banyak rencana yang tengah disiapkan untuk membangun gedung di atas 60 hingga 70, bahkan hingga 100 lantai. Seiring dengan perkembangan itu para profesional dibidang perencanaan dan pembangunan gedung tingkat tinggi semakin dituntut untuk meningkatkan pengetahuan dan kinerja.

Pada awal mulanya perhitungan gedung tahan gempa dilakukan secara sangat sederhana, yaitu dengan mengalikan massa tiap lantai terhadap suatu nilai persentasi tertentu. Kemudian kita mengenal konsep distribusi gaya gempa dengan diagram segitiga dengan puncaknya di lantai atap.

Lalu muncul konsep desain kapasitas yang sangat ampuh hal mana mulai diterapkan di Indonesia lewat Peraturan Perencanaan Tahan Gempa untuk Rumah dan Gedung 1983. Sejalan dengan hal ini, peta gempa Indonesia mulai digunakan dalam perancangan. Peta gempa ini beberapa kali direvisi, terakhir dikeluarkan di tahun 2010. Menjelang millenium ke-3, metode analisis 3-dimensi dengan menggunakan respons spectrum mulai dipakai sejalan dengan perkembangan perangkat komputer dan piranti lunak yang canggih.

Semua cara perhitungan itu masih berbasis kekuatan. Seiring perkembangan, perancangan gempa berbasis kekuatan untuk konstruksi beton (Strength Based Seismic Design) mempunyai berbagai kelemahan. Salah satu masalah pokok dalam perancangan tahan gempa berbasis kekuatan antara lain adalah masalah kekakuan elemen. Pada umumnya, dalam analisis diambil konstanta tertentu untuk derajat keretakan komponen struktur, tanpa melihat tingkat pembebanan, lalu dilakukan analisis vibrasi bebas. Masalah kedua menyangkut asumsi yield curvature yang kita gunakan untuk suatu penampang beton, yang seharusnya berhubungan langsung pada kekuatan penampang beton itu sendiri. Tetapi selama ini masih diasumsikan tidak.

SNI Gempa terbaru
Konsep perhitungan pada SNI (Standar Nasional Indonesia) gempa yang baru berbeda dari sebelumnya. Dengan SNI gempa 1726-201X ini gempa rencana ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarannya selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah sebesar dua persen atau gempa dengan perioda ulang 2.500 tahun yang merupakan gempa maksimum yang mempertimbangkan risiko tertarget (Maximum Considered Earthquake Targeted Risk/ MCER).

Faktor yang diperhitungkan adalah gempa Hazard (bahaya kerusakan maximum considered earthquake/MCE), MCER probabilistik, MCER deterministik (adanya patahan/ fault), serta koefisien risiko (Cr) atau collapse fragility (vulnerability).

Sedangkan parameter yang digunakan diantaranya adalah percepatan Gempa Batuan Dasar yang terdiri dari percepatan batuan dasar perioda pendek 0,2 detik (Ss) dan percepatan batuan dasar perioda 1,0 detik (S1). Selain itu juga diperhitungkan faktor amplifikasi dan percepatan gempa maksimum.

Ketentuan lainnya yang digunakan sebagai dasar perhitungan adalah Gempa desain untuk struktur, seperti berapa tahun periode ulang gempa yang digunakan dan berapa kinerja minimum (life safety) yang dibutuhkan. Kategori risiko (KR) dan faktor keutamaan gempa (Ie) juga termasuk dalam bahan perhitungan. Perlu juga ditetapkan kategori desain seismik (KDS) struktur gedung atau non gedung.

Tahapan analisis dimulai dengan menentukan kategori resiko bangunan gedung masuk ke resiko berapa. Dimulai dari kategori I yaitu bangunan yang tidak membahayakan jiwa manusia seperti pos jaga atau fasilitas di pertanian, hingga kategori IV yang merupakan bangunan sangat penting seperti rumah sakit atau bangunan monumental. Setelah menentukan kategori resiko bangunan maka akan terkait langsung dengan besar nilai faktor keutamaan gempa.

Kemudian tahap selanjutnya adalah menentukan parameter percepatan tanah (Ss dan S1) yang di dapat dari peta parameter respons spektral percepatan gempa maksimum. Dari parameter percepatan tanah akan di kaitkan dengan penentuan klasifikasi situs, dimana maksud dari klasifikasi situs ini adalah menentukan jenis tanah yang berada di bawah bangunan. Setelah didapat klasifikasi situs maka akan langsung diperoleh faktor keofosien situs.

Langkah selanjutnya sudah bisa menghitung parameter percepatan desain (SDS, SD1). Jika sudah didapat maka dapat dilanjutkan untuk menentukan kategori desain seismik. Dan terakhir adalah menentukan sistem dan parameter struktur. Sistem struktur yang digunakan misalnya sistem dinding penumpu, kolom kantilever dan sebagainya. Sedangkan parameter struktur terkait dengan antara lain batasan tinggi, parameter kuat lebih, koefisien modifikasi respon dan faktor perbesaran defleksi. Sampai disini ketentuan umum untuk perancangan sudah didapat.

Langkah selanjutnya adalah mengevaluasi sistem struktur terkait dengan ketidakberaturan konfigurasi. Pemeriksaan pada ketidakberaturan struktur horizontal dan ketidakberaturan struktur vertikal. Kemdian diikuti dengan menentukan fleksibilitas diafragma (fleksibel, semi-kaku, kaku).

Setelah itu barulah mulai masuk untuk menentukan beban yang kemungkinan terjadi pada bangunan yang akan dirancang. Beban yang diperitungkan adalah kombinasi dari LRFD dan beban layan. Berat seismik efektif struktur (W) harus menyertakan seluruh beban mati dan beban lainnya. Bilamana dibutuhkan perbesaran beban gempa maka komponen beban gempa horizontal harus dikalikan dengan faktor kuat lebih.

Setelah didapat pembebanan yang sesuai makan perhitungan beban lateral dengan prosedur yang telah ditetapkan. Berbagai kemungkinan lain seperti adanya torsi juga bisa diperhitungkan. SNI Gempa terbaru sudah cukup lengkap memuat prosedur dan penjelasannya. Tinggal mempelajari lebih dalam bagi yang membutuhkannya.

Tabel dan peta juga sudah dilengkapi maka desainer bisa menghitung dengan mudah dibantu perangkat lunak komputer untuk merancang bangunan yang akan menerima goncangan gempa. Tingkat profesional perancang dalam menentukan parameter yang sesuai dengan bangunan dan kondisinya akan menentukan hasil perhitungan yang akurat.

sumber: majalah konstruksi