15/12/2015 1 PERANCANGAN STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG TAHAN GEMPA PERANCANGAN STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG TAHAN GEMPA • TUJUAN PERANCANGAN – Menghindari terjadi keruntuhan fatal yang menimbulkan korban jiwa akibat gempa yang kuat. Dengan kata lain stabilitas struktur tetap terjamin walaupun terjadi gempa kuat – Membatasi kerusakan struktur, sehingga masih mungkin diperbaiki jika terjadi gempa sedang. Artinya kerusakan tidak mengurangi kekuatan struktur tetapi terbatas pada elemen2 non struktur – Menjaga kenyamanan pemakai akibat gempa ringan sampai sedang. Ini berarti deformasi akibat fleksibilitas struktur masih dalam batas toleransi. – Terlaksananya semua fungsi atau vitalitas gedung jika terjadi gempa ringan.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
15/12/2015
1
PERANCANGAN STRUKTUR
BANGUNAN GEDUNG TAHAN GEMPA
PERANCANGAN STRUKTUR
BANGUNAN GEDUNG TAHAN GEMPA
• TUJUAN PERANCANGAN– Menghindari terjadi keruntuhan fatal yang menimbulkan
korban jiwa akibat gempa yang kuat. Dengan kata lain stabilitas struktur tetap terjamin walaupun terjadi gempa kuat
– Membatasi kerusakan struktur, sehingga masih mungkin diperbaiki jika terjadi gempa sedang. Artinya kerusakan tidak mengurangi kekuatan struktur tetapi terbatas pada elemen2 non struktur
– Menjaga kenyamanan pemakai akibat gempa ringan sampai sedang. Ini berarti deformasi akibat fleksibilitas struktur masih dalam batas toleransi.
– Terlaksananya semua fungsi atau vitalitas gedung jika terjadi gempa ringan.
15/12/2015
2
GEMPA RENCANA
• Gempa rencana atau gempa kuat yang harusditinjau adalah gempa dengan perioda ulang 500 tahun
• Dengan asumsi umur gedung normal adalah 50 tahun, maka probabilitas terjadinya gempa kuatdalam masa umur struktur adalah 10%.
• Untuk bangunan monumental atau bangunanpenting yang dirancang dengan umur lebihpanjang, nilai gempa rencana dapat dikalikandengan faktor keutamaan bangunan.
faktor keutamaan
SNI-1726-2002
Kategori Gedung Faktor
Keutamaan
Gedung umum, Hunian, Perkantoran,
Perniagaan
1.0
Bangunan Monumemtal 1.6
Gedung penting, rumah sakit, instalasi listrik dan
air, pusat penyelamatan, stasiun radio dan tv
1.4
Gedung penyimpan bahan berbahaya 1.6
Cerobong, tangki, menara 1.5
15/12/2015
3
Struktur beraturan• Struktur gedung masih dikategorikan sebagai struktur
beraturan jika memenuhi ketentuan berikut– Tinggi struktur tidak lebih 40 m atau 10 tingkat
– Denah gedung persegi panjang tanpa tonjolan lebih dari 25%
– Denah tidak memiliki coakan sudut lebih dari 15%
– Sistim struktur melalui sumbu sumbu yang sejajar dan ortogonal
– Dalam arah vertikal tidak terdapat loncatan bidang muka sehingga luas menjulang kurang dari 75% luas bagian bawah
– Tidak terdapat tingkat lunak (Soft story), yaitu tingkat dengan kekakuan lateral kurang dari 75% tingkat diatasnya
– Berat tiap lantai hampir sama, tidak ada berat yang lebih dari 150% berat rata2
– Unsur vertikal penahan beban dan titik berat massa bangunan menerus kebawah
– Lubang pada lantai tingkat tidak melebihi 50% luas lantai
Struktur beraturan
• Pada struktur beraturan, beban gempa
rencana dihitung dengan metode beban statik
ekivalen. Dengan metode ini pembebanan
gempa nominal ditentukan berdasarkan faktor
daktilitas struktur, faktor jenis tanah, wilayah
gempa dan berat bangunan
15/12/2015
4
15/12/2015
5
DAKTILITAS STRUKTUR
• Daktilitas adalah kemampuan struktur
melakukan deformasi plastis tanpa timbul
pemisahan diantara elemennya
• Daktilitas struktur ditunjang oleh daktilitas
penampang dalam membentuk deformasi
plastis, dan daktilitas penampang ditunjang
oleh pemakaian bahan plastis seperti tulangan
dari baja lunak
15/12/2015
6
Daktilitas bahan
• Bahan daktail dan bahan getas dapat dilihat darikurva tegangan regangan pada uji uni-aksial. Daktilitas bahan adalah rasio antara regangansaat putus dan regangan awal leleh.
o
m
d
d=µ
Bahan plastisσ
ε
Bahan getas
Daktilitas bahan
dmdo
Daktilitas penampang
• Daktilitas penampang balok dapat dilihat dari kurvamomen-rotasi pada uji lentur. Daktilitas penampangbeton bertulang adalah rasio antara rotasi saat betonhancur dan rotasi awal baja leleh.
o
m
φ
φµ =
Penampang liat
(tulangan lemah)
M
φ
Penampang getas
(tulangan kuat)
Daktilitas penampang
φmφo
15/12/2015
7
Daktilitas struktur
• Daktilitas struktur terhadap beban lateral ditinjaudari hubungan beban lateral dengan simpanganlateral. Daktilitas struktur adalah rasio antarasimpangan saat sendi plastis terbentuk dengansimpangan saat sendi plastis pertama terbentuk
Daktilitas struktur
15/12/2015
8
Daktilitas rencana
• Struktur gedung dapat dirancang dengan daktilitas 1.0 (kondisi elastik) sampai 5 (kondisi sangat daktail). Jikadiasumsikan akibat gempa rencana struktur inimengalami simpangan maksimum yang sama makagaya geser rencana pada kedua kondisi ini adalah.
gaya geser rencana struktur elastik
akan menjadi lima kali lebih besar
dari gaya geser struktur daktail
Gaya geser dan daktilitas
• hubungan gaya geser struktur elastik dengan
gaya geser struktur daktai akan menjadi
µe
y
VV =
merencanakan struktur daktail akan lebih ekonomis
dari pada merencanakan struktur elastik.
tidak mudah untuk merencanakan struktur daktail penuh
karena banyak persyaratan yang harus dipenuhi
15/12/2015
9
GAYA GEMPA NOMINAL
• Gaya gempa nominal adalah gaya gempa yang digunakan untuk menghitung gaya dalam dandimensi struktur agar mampu menahan bebangempa rencana
• Pada struktur yang direncanakan elastik akibatgempa maksimum, gaya gempa nominal adalah gaya gempa maksimum Ve dibagidengan faktor kuat lebih bahan f1 sebesar 1.6.
6.1
e
n
VV =
GAYA GEMPA NOMINAL
• Pada struktur yang direncanakan daktail penuh, gaya gempa nominal adalah beban leleh pertamaVy dibagi dengan 1.6
6.1
y
n
VV =
15/12/2015
10
Faktor daktilitas dan gaya gempa
nominal
• Mengingat hubungan antara gaya gempamaksimum elastik dengan gaya gempa lelehpertama daktail dinyatakan dengan faktordaktilitas µ maka didapat hubungan antaragempa maksimum elastik dengan gempanominal yaitu
µ6,1
ee
n
V
R
VV ==
faktor reduksi gempa
• R disebut faktor reduksi gempa yang nilainyaberkisar dari 1.6 sampai 8.5 bergantung padadaktilitas struktur yang direncanakan
Taraf Kinerja Struktur µ R
Elastik 1 1.6
Daktail Parsial
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
2.4
3.2
4.0
4.8
5.6
6.4
7.3
Daktail penuh 5.3 8.5
15/12/2015
11
Daktilitas terbatas
• Walaupun merencanakan struktur dengan
daktilitas penuh akan mereduksi beban
nominal sampai tinggal 20%, tidak semua tipe
struktur dapat dirancang dengan kinerja
daktilitas penuh.
• Beberapa struktur memiliki faktor daktilitas
yang terbatas sehingga beban nominal
menjadi lebih besar.
Daktilitas terbatasSistim struktur Pemikul beban gravitasi Pemikul beban gempa Daktilitas
SISTIM DINDING
PENUMPU
Dinding Dinding geser atau rangka bresing 1.8 – 2.8
SISTIM RANGKA GEDUNG Rangka Dinding geser atau rangka bresing 3.3 – 4.6
SISTIM RANGKA PEMIKUL
MOMEN
Rangka Rangka 2.1 – 5.2
SISTIM GANDA Rangka Rangka dan dinding geser atau
rangka bresing
2.6 – 5.2
SISTIM KOLOM
KANTILEVER
Rangka atau dinding Kolom kantilever 1.4
SISTIM INTERAKSI
DINDING DAN RANGKA
Rangka Dinding berangkai atau kolom-
dinding berangkai
3.4
15/12/2015
12
23
SISTEM STRUKTUR
Sistem Dinding Penumpu (SDP) Sistem Rangka Gedung (SRG)
Sistem Ganda (SG)Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM)
DSDS
15/12/2015
13
15/12/2015
14
27
8. SISTEM STRUKTUR PBL (Ps. 23.2 (1)
WG
Syarat sistem struktur
SDP SRG SRPM SG
1 & 2 DSBB
-
SRPMB + DSBB
SRPMB SRPMB + DSBB
3 & 4 DSBB SRPMB* + DSBB
SRPMM SRPMM + DSBB
5 & 6 DSBK SRPMB* + DSBK
SRPMK SRPMK + DSBK
* Harus memenuhi syarat kompatibilitas deformasi
Sistem struktur terikat dengan nilai R
28
EKIVALENSI WILAYAH GEMPA (WG)
DAN RESIKO GEMPA (RG)
SNI 1726, Gbr 1 UBC 1997, Table 16 I
SNI 2847
Pasal 23.2
WG
1
2
3
4
5
6
PGA
0,09 g
0,10 g
0,15 g
0,20 g
0,25 g
0,30 g
ZONE
-
1
2A
2B
3
4
PGA
-
0,075 g
0,15 g
0,20 g
0,3 g
0,4 g
RG
-
Low
Moderat
Moderat
High
High
RG
Rendah
Rendah
Menengah
Menengah
Tinggi
Tinggi
15/12/2015
15
29
SYARAT PENDETAILAN (Ps. 23.2.1)
RG WG
SYARAT PENDETAILAN
biasa menengah
khusus
Rendah 1& 2 - SRPM
- DSBB
-
-
-
-
Menengah
3 & 4 DSBB - SRPMM
-
(+PDATB)
-
-
Tinggi 5 & 6 - - - SRPMK
- DSBK
Penting untuk kemampuan daktilitas
Faktor jenis tanah
• Untuk membaca respons spektrum ini selainwilayah gempa, juga perlu diketahui jenis tanahtempat pondasi gedung diletakkan
• Terdapat tiga kategori tanah yaitu tanah keras, tanah sedang, dan tanah lunak
• Jenis tanah ini mempengaruhi kecepatanperambatan gelombang dan amplitudo atausimpang getar dari gelombang gempa
• Klasifikasi jenis tanah ditetapkan berdasarkannilai test SPT (standard penetration test) dan nilaikuat geser tanah
15/12/2015
16
Klasifikasi jenis tanah
Jenis tanah Kecepatan rambat
gelombang
Nilai SPT Kuat geser tanah
(kPa)
Tanah Keras Vg > 350 N > 50 Su > 100
Tanah Sedang 175 < Vg <350 15 < N < 50 50 < Su < 100
Tanah Lunak Vg < 175 N < 15 Su < 50
32
JENIS TANAH SETEMPAT (SNI 1726 Tabel 4)
SNI lama SNI 1726-2002
Terdiri 2 jenis tanah
a. keras
b. lunak
Tampa spec.
1. Terdiri 4 jenis tanah
a. Keras
b. sedang
c. lunak
d. khusus
2. Ada spec. (Tabel 4)
Berpengaruh pada respons struktur
15/12/2015
17
Waktu getar alami
• Dari spektrum respons gempa tampak bahwaselain wilayah gempa dan jenis tanah, faktordominan yang menentukan gempa rencanaadalah waktu getar alami struktur
• Untuk waktu getar alami yang lebih kecil dari nilaikritis (Tc), koefisien gempa dasar C diambil samadengan percepatan respons maksimum Am
• Sedangan untuk waktu getar yang lebih panjangkoefisien ini berkurang sebesar
34
11. WAKTU GETAR T1 (Ps. 6.2.2)
a) Harus pakai rumus Empiris
b) Tak boleh > ξ x n (Tabel 8)
c) Tak boleh menyimpang > 20% Rumus Rayleigh.
Rumus Empiris :
Pakai Rumus UBC Sect. 1630.2.2
T = Ct (hn) 43
15/12/2015
18
36
9. BEBAN GEMPA NOMINAL (Ps. 6.1.2)
V = beban gempa pada rentang nonlinier dari respons
struktur ybs.
C1 = faktor memperhitungkan PGA dan A0
I = faktor utama (Tabel 1)
Wt = total D + Lr bangunan
R = Faktor reduksi gempa. Harus diambil dari Tabel 3