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

WtR

I.CV 1=

15/12/2015

19

37

PEMBAGIAN BEBAN GEMPA

Wi.Hi

Fi = ____________ . V

∑Wi.Hi

38

10. PENGARUH P-∆∆∆∆

1.0primerM

sekunderM>

SNI 1726 Ps. 5.7 =

struktur > 10 lantai atau > 40 m harus

diperhitungkan terhadap pengaruh P-∆.

UBC Sect. 1630.1.3 =

dihitung pengaruh P-∆ = bila

tidak dihitung di Zone 3 & 4 bila R

hi.02.0s ≤∆