## Analisis Beban Gempa dengan Metode Statik Ekuivalen Berdasarkan SNI 1726-2019 pada Gedung IPAL

## (Studi Kasus Proyek Pembangunan Gedung IPAL UT-HO-Jakarta Timur)
Irpan Rifandi ¹ , Eko Walujodjati 2
Jurnal Konstruksi Sekolah Tinggi Teknologi Garut Jl. Mayor Syamsu No. 1 Jayaraga Garut 44151 Indonesia Email : jurnal@sttgarut.ac.id
1 irfanrifandi9@gmail.com
2 eko.walujodjati@sttgarut.ac.id
Abstrak – Indonesia  berada  di  wilayah  dengan  tingkat  rawan  terhadap  gempa  yang  tinggi dikarenakan pertemuan lempeng yang kompleks. lempeng tersebut termasuk tiga lempeng besar dan lempeng kecil lainnya. Menurut SNI-03-1726(2002), Jakarta Timur termasuk di zona gempa 4  dengan  resiko  gempa  menengah.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  batasan  perioda fundamental  struktur  dan  beban  gempa  yang  terjadi  pada  gedung  IPAL  dengan  metode  statik ekuivalen  berdasarkan  SNI  1726-2019.  Batasan  perioda  fundamental  struktur  (T)  dipengaruhi oleh tipe struktur dan ketinggian bangunan. Semakin tinggi bangunan maka nilai T akan semakin besar. Dari hasil perhitungan beban gaya lateral ekuivalen di tiap lantai didapat gaya yang terbesar terjadi pada lantai basemen karena dilantai basemen total berat seismik (W) lebih besar dari lantai dasar.  Dari  hasil  tersebut  menjelaskan  bahwa  semakin  besar  berat  seismik  maka  gaya  lateral ekuivalen akan semakin besar.
Kata  Kunci  – Batasan  Periode  Fundamental;  Gaya  Lateral  Ekuivalen;  SNI  1726-2019; Statik Ekuivalen.

## I. PENDAHULUAN
Indonesia berada di wilayah zona tektonik yang aktif dikarenakan pertemuan antar lempeng-lempeng yang besar  dan  kecil.  Oleh  karena  itu,  wilayah  di  indonesia  rawan  terhadap  gempa  akibat  dari  jalur  pertemuan lempeng  yang  kompleks.  Standar  perencanaan  bangunan  gempa  SNI  1726-2012  di  revisi  pada  tahun  2019 menjadi SNI 1726-2019. Standar tersebut menjelaskan bahwa dalam perencanaan pengaruh gempa rencana harus di tinjau terlebih dahulu dan struktur dari bangunan gedung harus dilakukan pengevaluasian.
Terdapat penelitian yang menyimpulkan bahwa perhitungan pembebanan gempa dengan menggunakan metode statik ekuivalen lebih akurat ketimbang menggunakan metode analisis respon spektrum dikarenakan dalam penelitian ini ketinggian bangunan hanya sekitar 28 meter [1]. Hal yang membedakan berat struktur lantai 1 dengan lantai tipikal (2-9) dan lantai atap hanyalah berat kolom dan berat dinding geser serta beban gempa statik  ekuivalen  yang  terjadi  menjelaskan  bahwa  Tinggi  setiap  lantai  mempengaruhi  [2].  Kemudian  ada penelitian  mengenai  Struktur  gedung  beraturan  di  wilayah  kota  Semarang  yang  perencanaannya  sebagai Struktur Rangka dengan Pemikul Momen Khusus (SRPMK) [3]. Hasil penelitian menunjukan beban gempa statik ekuivalen yang terjadi dipengaruhi berat seismik efektif  (W) dan ketinggian di tiap lantai. Apabila berat seismik efektif  (W) dan tinggi tiap lantai semakin besar maka beban gempa statik ekuivalen yang terjadi juga akan semakin besar.
Penelitian  selanjutnya  adalah  Analisis  Nilai  Simpangan  Horizontal  Pada  Dinding  Geser  (Shearwall)  Di Struktur Gedung Bertingkat Terhadap Beban Gempa Rencana (Studi Kasus : Technoplex Living Apartment Bandung) [4],  menghasilkan nilai simpangan horizontal tertinggi pada arah X dengan nilai 0,032 m lebih besar dibandingkan pada arah Y dengan nilai 0,0042 m. Karena analisis ini dilakukan pada satu arah yaitu arah X dengan persentase beban gempa yang diterima menggunakan sistem ortogonal dimana struktur gedung arah X menerima beban gempa sebesar 100% sedangkan arah Y sebesar 30% dari beban gempa hasil perhitungan metode  analisis  respons  spektrum.  Nilai  simpangan  horizontal  yang  dihasilkan  berada  dibawah  batas keamanan  simpangan  yang  diijinkan  berdasarkan  pada  SNI  1726 Tahun  2012.  Dengan  persentase  arah  X sebesar 56,7% sedangkan arah Y sebesar 92,3%. Perencanaan beban gempa dengan metode statik ekuivalen masih bisa digunakan ketika ketinggian bangunan kurang dari 40 meter ataupun 10 tingkat pengukurannya dari taraf penjepit lateral, serta untuk bangunan lebih dari ketinggian 40 meter ataupun 10 tingkat perencanaan gaya gempa direncanakan dengan analisis dinamik [5].

## II. TINJAUAN PUSTAKA
Analisis  statik  ekuivalen  merupakan  perhitungan  yang  disederhanakan  dari  beban  gempa  sebenarnya, penyederhanaan menjadi gaya horizontal diakibatkan dari gaya  inersia yang bekerja  di suatu massa akibat gempa. Pembebanan gempa yang sebenarnya bersumber dari gerakan tanah di dasar, yang kemudian menjalar pada elemen bangunan.
Indonesia dibagi dalam enam wilayah gempa yang menyatakan wilayah gempa 1 sebagai daerah dengan resiko gempa terkecil dan wilayah gempa 6 sebagai daerah dengan resiko gempa terbesar [5].
Gambar 1: Wilayah Gempa Indonesia Dengan Percepatan
Puncak Batuan Dasar Dengan Periode Ulang 500 Tahun
Perhitungan Periode fundamental (Ta) menggunakan rumus yaitu [6]:
𝑇 𝑎 =   𝐶 𝑡 . ℎ 𝑛 𝑥 ...(1)
Dimana:
hn adalah ketinggian dari struktur (m), diatas dasar bangunan sampai tingkat tertinggi struktur bangunan, dan koefisien Ct dan x [6].
Kontrol nilai (T) yang digunakan adalah sebagai berikut:
• Jika Tc > Cu Ta digunakan nilai T = Cu Ta
• Jika Ta < Tc < Cu Ta   digunakan nilai T = Tc
• Jika Tc < Ta digunakan nilai T = Ta Nilai V dihitung dengan rumus yaitu: V= Cs.W ...(2)
Dimana: Cs  = koefisien dari respon seismik W  = berat seismik Nilai Cs, direncanakan dengan rumus yaitu:
C s = 𝑆𝐷𝑆 ( 𝑅 𝐼𝑒 ) ...(3)
Dimana:
SDS   =  parameter percepatan dari respons spektral desain dalam rentang periode pendek.
R =  koefisien modifikasi respons
Ie =  faktor keutamaan gempa yang ditentukan
Nilai Cs yang direncanakan disesuaikan dari rumus di atas tidak perlu melebihi rumus yaitu: untuk T ≤ T L
C s = 𝑆𝐷1 𝑇 ( 𝑅 𝐼𝑒 ) ...(4)
untuk T > T L C s = 𝑆𝐷1𝑇𝐿 𝑇² ( 𝑅 𝐼𝑒 ) ...(5)
Nilai C s tidak berada di bawah dari nilai C S = 0,044S DS I e ≥ 0,01
Untuk struktur yang berada di daerah dimana S 1 lebih besar atau sama dengan hasil 0,6 g,  C s tidak berada di bawah dari:
C s = 0,5𝑆1 ( 𝑅 𝐼𝑒 ) ...(6)
Dimana:
S D1 = parameter percepatan dari respons spektral desain pada periode sebesar 1,0 detik
T = periode fundamental (detik) yang ditentukan
S 1 = parameter percepatan dari respons spektral maksimum yang dipetakan Gaya seismik lateral (Fx) disebarang tingkat dihitung dengan rumus berikut:
Fx = C VX . V                                                                ...(7)
Dimana:
C VX = faktor dari distribusi vertikal V    = gaya lateral desain total atau geser di dasar struktur (kN)
C VX = 𝑤𝑥ℎ𝑥𝑘 ∑ 𝑤𝑖ℎ𝑖𝑘 𝑛 𝑖=1
...(8)
Dimana: w i atau w x =  bagian berat bangunan total struktur (w) yang ditempatkan pada tingkat i atau x hi atau hx  =  ketinggian dari dasar bangunan sampai tingkat i atau x (m) k = eksponen yang berkaitan dengan periode struktur dengan nilai yaitu:
1) bangunan dengan T ≤ 0.5 detik, k = 1
2) bangunan dengan T ≤ 2.5 detik, k = 2
3) bangunan dengan 0.5 < T < 2.5 detik, k = 2 ataupun interpolasi linier antara nilai 1 dan 2
Vol. 18; No. 02; 2020; Hal 72-82

## III. METODE PENELITIAN

## A. Wilayah Studi
Penelitian  ini berada di wilayah JL. Raya Bekasi KM.22 Cakung Jakarta Timur.
Gambar 2: Lokasi Penelitian

## B. Tahapan Analisis
Tahapan pada penelitian ini yaitu:
1) Mengevaluasi struktur menggunakan program analisis struktur;
2) Analisis statik ekuivalen, meliputi tahap perhitungan [6]:
a. Batasan perioda fundamental struktur
b. Reduksi beban gempa ( R ) dan faktor keutamaan struktur ( I )
c. Menghitung geser dasar seismik (V)
d. Menghitung vertikal gaya gempa (Fi)
3) Hasil dan pembahasan
4) Kesimpulan

## C. Bagan Alir Penelitian
Tahapan dari proses pada penelitian penggambaran dalam diagram alir pada Gambar 3 berikut:

## lokasi penelitian

## Gambar 3: Bagan Alir Penelitian

## D. Objek Penelitian
Objek pada penelitian ini adalah gedung instalasi pengolahan air limbah (IPAL). Adapun informasi mengenai gedung adalah sebagai berikut:
1) Terdiri dari lantai basemen dan lantai dasar;
2) Ketinggian lantai basemen adalah 4,2 meter;
3) Ketinggian lantai dasar (1) adalah 8,15 meter;
4) Ketinggian lantai dasar (2) adalah 7,15 meter;
5) Sistem dari rangka beton pemikul momen khusus;
6) wilayah zona gempa IV;
7) Dimensi struktur:
t Tidak Studi literatur Lokasi JL. Raya Bekasi KM.22 Cakung Jakarta Timur Menentukan dimensi struktur Pengumpuan data sekunder Dimensi diperbesar Evaluasi struktur Mulai Analisis Beban Gempa Statik Ekuivalen Berdasarkan SNI 1726- 2019 Menghitung Ta, K, Ie, R, Cs Menghitung Geser Dasar Seismik (V) Menghitung Vertikal Gaya Gempa (Fi) Hasil dan Pembahasan Selesai
Gambar 5: Dimensi Balok Lantai Dasar
Gambar 6: Dimensi Balok Laboratorium Gambar 7: Dimensi Balok Atap Gambar 8 : Dimensi Tie Beam Basemen
Gambar 9: Dimensi Tie Beam Lantai Dasar
8) Spesifikasi material yang digunakan:
Gambar 10: Mutu Beton Gambar 11: Mutu Baja Tulangan
9) Gambar 3D gedung IPAL: Gambar 12: 3D Gedung IPAL

## IV. HASIL DAN DISKUSI

## A. Evaluasi Struktur
Dengan diketahui dari dimensi dan mutu kolom, balok, dan Tie beam diatas di evaluasi strukturnya dengan menggunakan program analisis struktur yang terdapat di Gambar 13.

## Gambar 13: Hasil Evaluasi Struktur
Dari hasil diatas dapat di lihat kolom berwarna biru, balok dan tie beam berwarna abu-abu dari hasil tersebut balok dan kolom tidak berwarna merah yang berarti tidak aman sehingga dimensi dan mutu pada kolom, balok, dan tie beam kuat terhadap beban yang dipikulnya. Beban tersebut ialah beban yang membebani bangunan.

## B. Hasil Perhitungan Metode Statik Ekuivalen
Perioda fundamental pendekatan (Ta) dalam detik, didapat dengan ketinggian gedung 8.15 m dengan koefisien Ct adalah 0,0466, dengan x ialah 0,9 dari SNI 1726-2019 sehingga dihitung sebagai berikut:
Ta = 0,0466 x 8,150.9  = 0.31 detik
Diketahui SD1 adalah 0,391 g maka di dapat nilai Cu adalah 1,4 dari SNI 1726-2019. nilai Tc didapat dari program analisis struktur dengan nilai 0,23 maka:
Tmax = 1,4 x 0,23 = 0,322 detik nilai T yang digunakan:
Tc < Ta
didapat nilai T = Ta sehingga dipakai T = 0,31 detik Dari hasil perhitungan dengan menggunakan analisis statik ekivalen maka didapatkan nilai pembebanan gempa atau gaya lateral ekuivalen per lantai, untuk nilai gaya seismik lateral dengan variasi jumlah tingkat diketahui pada Tabel 8.
Tabel 1: Perhitungan Gaya Lateral Ekuivalen
Lantai hi (m) hi k Wi (kN) Wi x hi k (kNm) Fi x-y (kN) untuk tiap portal 1/6 Fix 1/5 Fiy 1/3 Fiy dasar 8.15 8.15 2651.96 21613.47  362.74 60.46 72.55 dasar 7.15 7.15 831.2 5943.08 99.74 16.62 33.25 basemen 4.2 4.2 9658.37 40565.17  680.81  113.47  136.16 ∑ 13141.53 68121.71
Pada arah X memiliki 6 buah portal di setiap lantai dan pada arah Y memiliki 5 buah portal (di lantai basemen dan lantai dasar dengan tinggi 8,15 meter) dan 3 buah portal pada arah Y  (di lantai dasar dengan tinggi 7,15 meter). Maka  gaya  lateral ekuivalen  per  lantai  pembagian  sama  rata  ke masing-masing  pada join  di  lantai tersebut.
Gambar 14: Pendistribusian Gaya Lateral Ekuivalen Pada Masing-Masing Lantai Arah X
Pada Gambar 4.4 vertikal gaya gempa pada arah X di masing-masing join adalah 680,81/5 = 136,16 kN untuk lantai basemen, 362,74/5 = 72,55 kN untuk lantai dasar dengan tinggi 8,15 m dan 99,74/3 = 33,25 kN untuk lantai dasar dengan tinggi 7,15 m.
Gambar 15: Pendistribusian Gaya Lateral Ekuivalen Pada Masing-Masing Lantai Arah Y (1)
Pada Gambar 4.5 vertikal gaya gempa pada arah Y di masing-masing join adalah 680,81/6 = 113,47 kN untuk lantai basemen, 362,74/6 = 60,46 kN untuk lantai dasar dengan tinggi 8,15 m.
Gambar 16:  Pendistribusian Gaya Lateral Ekuivalen Pada Masing-Masing Lantai Arah Y (2)
Pada Gambar 16 vertikal gaya gempa pada arah X di masing-masing join adalah 680,81/6 = 113,47 kN untuk lantai basemen, dan 99,74/6 = 16,62 kN untuk lantai dasar dengan tinggi 7,15 m. Dari hasil perhitungan yang didapatkan  dalam  perhitungan  menghasilkan  bahwa  batasan  periode  fundamental  dipengaruhi  oleh  tipe struktur yang digunakan dan juga dipengaruhi tinggi lantai. Semakin besar tinggi lantai maka batasan perioda fundamental  struktur  semakin  tinggi  nilainya.  Dari  hasil  perioda  fundamental  struktur  didapatkan  pada
program analisis struktur bahwa nilai Tc atau T dari program analisis struktur kurang dari batasan perioda yang di dapatkan berdasarkan persamaan dari SNI 1726-2019 sehingga perioda fundamental yang digunakan adalah periode fundamental dari SNI 1726-2019.
Beban gaya lateral ekuivalen yang terjadi dari perhitungan diatas dipengaruhi besarnya berat seismik efektif (W) dan eksponen yang terkait dengan periode struktur menurut SNI 1726-2019. semakin besar berat seismik efektif (W) dan eksponen yang terkait dengan periode struktur maka beban gaya lateral ekuivalen yang terjadi akan semakin besar

## V. KESIMPULAN DAN SARAN

## A. Kesimpulan
Hasil  dari  penelitian  mengenai  analisis  beban  gempa  dengan  metode  statik  ekuivalen  pada  gedung  IPAL, didapat kesimpulan yaitu:
1) Batasan perioda fundamental struktur (T) digunakan adalah 0,31 detik karena nilai Tc yang didapat dari program analisis struktur sebesar 0,23 maka hasil Tc kurang dari Ta sehingga nilai T = Ta. Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa batasan perioda funademtal struktur (T) dipengaruhi oleh tinggi lantai pada bangunan gedung. Semakin besar tinggi lantai maka nilai batasan perioda fundamental struktur juga akan semakin besar nilainya;
2) Dari hasil perhitungan didapat total vertikal gaya gempa atau gaya lateral ekuivalen untuk lantai basemen sebesar Fx = 680,81 kN, untuk lantai dasar tinggi 7,15 m Fx = 99,74 kN, dan untuk lantai dasar dengan tinggi 8,15 m Fx = 362,74 kN. maka vertikal gaya gempa per lantai dapat  pembagian sama rata pada masing-masing join di lantai tersebut. Untuk lantai basemen di dapat vertikal gaya gempa adalah 113,47 kN pada arah X dan 136,16 kN pada arah Y, di lantai dasar tinggi 7,15 m didapat vertikal gaya gempa adalah 16,62 kN untuk arah X dan 33,25 kN untuk arah Y, dan di lantai dasar dengan tinggi 8,15 m didapat vertikal gaya gempa adalah 60,46 kN untuk arah X dan 72,55 kN untuk arah Y. Hasil tersebut menjelaskan bahwa semakin besar berat sesimik (W) dan eksponen berkaitan dengan periode struktur maka beban gaya lateral ekuivalen juga akan semakin besar.

## B. Saran
Berdasarkan hasi penelitan, saran dari penulis yang perlu disampaikan adalah:
1) Di  coba  analisis  beban  gempa  dengan  metode  yang  berbeda  seperti  metode  respon  spektrum  dan time history ;
2) Perbandingan analisis beban gempa dengan metode statik ekuivalen berdasarkan SNI yang lama dengan SNI yang sudah diperbaharui.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M. Tarigan and D. R. Teruna, “Horizontal Sudut Dalam Akibat Gempa Dengan Menggunakan,” J. Tek. Sipil USU , pp. 1–10, 2014.
[2]  I. Imran and F. Hendrik, Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang Tahan Gempa . Bandung: ITB Press, 2010.
[3]  M. Sitompul, “Perhitungan Beban Gempa Statik Ekivalen SNI 1726-2019.” Universitas Sumatera Utara, Sumatera Utara, 2017.
[4]  M. A. Agesti and E. Walujodjati, “Analisis Nilai Simpangan Horizontal Pada Dinding Geser (Shearwall) Di Struktur Gedung Bertingkat Terhadap Beban Gempa Rencana,” Garut, 2019.
[5]  SNI-1726-2002  "Standar  Perencanaan  Ketahanan  Gempa  untuk  Struktur  Bangunan  Gedung.” Departemen Permukiman Dan Prasarana Wilayah, Bandung, 2002.
[6]  SNI 1726:2019 "Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung," Jakarta: Badan Standarisasi Nasional, 2019.
[7] . Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada, 2010. Analisis Dan Perancangan Fondasi I Hary C. Hardiyatmo,
[8]  N.  Safira,  S.  Sebayang,  and  M.  Helmi,  “Analisis  Pengaruh  Beban  Gempa  pada  Gedung  Tiga  Lantai Menggunakan Metode Statik Ekuivalen,” JRSDD , vol. 6, no. 3, pp. 273–282, 2018.
[9]  SNI 1726:2012  "Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung," Jakarta: Badan Standarisasi Nasional, 2012.