perencanaan jembatan terhadap beban gempa berdasarkan...
Post on 23-Jan-2021
13 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Perencanaan Jembatan Terhadap Beban Gempa
Berdasarkan SNI 2833:2016
1
Puslitbang Jalan dan Jembatan, Kementerian Pekerjaan Umum,
Jl. AH Nasution 264 Kotak Pos 2 Ujung Berung Bandung 40294 Telp (022) 7802251, Fax : 7802726,
Seminar Nasional Teknik Sipil 2018
Universitas Jenderal Achmad Yani
3 Maret 2018
• Kejadian gempa dan tsunami dapat mengakibatkan runtuhnya infrastruktur
termasuk jembatan yang mengakibatkan terputusnya jalur transportasi
2
Latar Belakang
• Pentingnya untuk mengevaluasi ketahanan (resilience) jembatan eksisting
terhadap peraturan pembebanan yang baru
• Diperlukan pengkinian Standar perencanaan ketahanan gempa untuk
jembatan dikarenakan kondisi kegempaan dan state of the art seismic
hazard analysis dan reliability analysis yang telah berkembang
dibandingkan kondisi saat disusunnya SNI 2833-2008.
Jembatan Lhok Guda, Pidie, Aceh
BMS
1992
SNI
2833:2008
Peta gempa
2010
Peta gempa
2017
• Jembatan eksisting perlu dievaluasi menggunakan standar dan peta gempa terbaru.
• Jika tidak memenuhi kriteria perlu skema untuk perkuatan
Umur rencana : 50 tahun Umur rencana : 50 tahun Umur rencana : 75 tahun
Increasing seismic demand
Riwayat Standar Perencanaan Gempa di Indonesia
Bridge deterioration
SNI
2833:2016
3
Sejarah perkembangan standar perencanaan jembatan
Peta gempa pertama untuk jembatan(SNI 2833 1992)
Peta gempa tersebut mengacu padapeta gempa usulan I.A.N. Fraser (1983)
dari Beca, Carter, Hollings & FernerConsulting engineers
Lingkup perubahan pada peraturan gempa untuk jembatan
• Peta tunggal untuk PGA
• Periode ulang 50, 100, 200, 500 dan 1000 tahun
• Menggunakan hanya data kejadian gempa (gridded
model)
• Tidak mempertimbangkan sumber gempa (subduksi,
patahan, dan background)
0.05 0.10
0.60 0.50
0.70
1.201.00
0.90
0.05
0.10
0.15 0.20
0.25
0.40
0.50
0.300.25
0.20
0.40
0.30
Peta gempa pada SNI 2833: 2008 Revisi peta gempa (2013)
• Peta percepatan puncak dan spektrum response 0.2 dan 1.0
detik
• Periode ulang 1000 tahun (7% dalam 75 tahun)
• Menggunakan metode probabilistik total yang
memperhitungkan ketidakpastian kondisi seismotektonik
Indonesia
6
Peta Gempa untuk Probabilitas Terlampaui 7% dalam 75 Tahun
PGA Spektra 0,2 dtk
Spektra 1 dtk
Evaluasi perbandingan SNI 2833 2008 dan 2833 2016
Evaluasi dilakukanpada 6 lokasi
dengan periodeulang 1000 tahun
Evaluasi perbandingan SNI 2833 2008 dan 2833 2016
Location
Coordinate PGA (g) 0.2 sec (g) 1.0 sec (g)
Longitude LatitudeSNI 2833:2008 SNI
2833:2016SNI
2833:2008SNI
2833:2016SNI
2833:2008SNI
2833:2016Range of values Average
Location -1 113 -1 0.060 - 0.110 0.085 0.009 - 0.020 - 0.020
Location -2 111.5 -7 0.170 - 0.220 0.195 0.235 - 0.475 - 0.229
Location -3 113 -8 0.290 - 0.340 0.315 0.285 - 0.541 - 0.281
Location -4 108 -7 0.400 - 0.450 0.425 0.329 - 0.659 - 0.312
Location -5 103 -2 0.520 - 0.560 0.540 0.129 - 0.259 - 0.215
Location -6 100.3 0 0.590 - 0.670 0.630 0.9-1.0 - 2.5-3.0 - 0.9-1.0
Peak Ground Acceleration and Design Response Spectrum on Rock (SB)
Location
Coordinate PGA (g) 0.2 sec (g) 1.0 sec (g)
Longitude LatitudeSNI 2833:2008
SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:201xRange of values Average
Location-1 113 -1 0.090 - 0.165 0.128 0.250 0.319 0.625 0.153 0.350
Location-2 111.5 -7 0.255 - 0.330 0.293 0.358 0.731 0.845 0.351 0.707
Location-3 113 -8 0.435 - 0.510 0.473 0.363 1.181 0.875 0.567 0.809
Location-4 108 -7 0.600 - 0.675 0.638 0.366 1.594 0.911 0.765 0.858
Location-5 103 -2 0.780 - 0.840 0.810 0.292 2.025 0.640 0.972 0.640
Location-6 100.3 0 0.885 - 1.005 0.945 N/A 2.363 N/A 1.134 N/A
Peak Ground Acceleration and Design Response Spectrum for Soft Soil
Location
Coordinate PGA (g) 0.2 sec (g) 1.0 sec (g)
Longitude LatitudeSNI 2833:2008
SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016Range of values Average
Location-1 113 -1 0.072 - 0.132 0.102 0.160 0.255 0.400 0.122 0.240
Location-2 111.5 -7 0.204 - 0.264 0.234 0.313 0.585 0.674 0.281 0.445
Location-3 113 -8 0.348 - 0.408 0.378 0.351 0.945 0.739 0.454 0.517
Location-4 108 -7 0.480 - 0.540 0.510 0.386 1.275 0.838 0.612 0.554
Location-5 103 -2 0.624 - 0.672 0.648 0.198 1.620 0.412 0.778 0.412
Location-6 100.3 0 0.708 - 0.804 0.756 N/A 1.890 N/A 0.907 N/A
Peak Ground Acceleration and Design Response Spectrum for Stiff Soil
• Hasil perbandingan menunjukkan percepatanpuncak di batuan dasar (PGA) memiliki hasilyang mendekati
• Hasil perbandingan pada periode 0,2 detik dan1 detik untuk tanah lunak dan sedangmenunjukkan SNI 2833:2008 cenderung lebihbesar dibandingkan SNI 2833:2016
• Hal ini disebabkan oleh parameter sumbergempa dan metode perhitungan seismic hazard yang berbeda antara kedua standar tersebut.
a. Comparison of PGA
b. Comparison in the period of 0.2 seconds
c. Comparison in the period of 1.0 seconds
Evaluasi perbandingan SNI 2833 2008 dan 2833 2016
Acceleration (g) SNI 2833:2016 Acceleration (g) SNI 2833:2016
Acceleration (g) SNI 2833:2016
Contoh perhitungan respon spektra
Soft soil (SE) Site class according to N-SPT value until 30m depth of boring log
BM-1 BM-2
Depth (m) NSPT Vs (m/sec) Soil Type Depth (m) NSPT Vs (m/sec) Soil Type
0.00 - 2.50 5 160.79 Silt 0.00 - 2.50 2 120.59 Sand
2.50 - 5.00 5 160.79 Sand 2.50 - 5.00 5 160.79 Sand
5.00 - 7.50 8 186.36 Sand 5.00 - 7.50 5 160.79 Sand
7.50 - 10.50 8 186.36 Sand 7.50 - 10.00 6 170.26 Silt
10.50 - 13.00 10 199.88 Sand 10.00 - 12.50 9 193.38 Silt
13.00 - 16.00 13 217.05 Sand 12.50 - 15.00 18 240.40 Clayey silt
16.00 - 18.00 14 222.15 Silt 15.00 - 17.50 21 252.32 Clayey silt
18.00 - 20.50 45 320.54 Sand 17.50 - 20.50 25 266.52 Clayey silt
20.50 - 23.00 30 282.22 Silt 20.50 - 22.50 25 266.52 Clayey silt
23.00 - 25.00 28 276.17 Silt 22.50 - 25.00 26 269.82 Clayey silt
25.00 - 28.00 32 288.00 Silt 25.00 - 27.50 30 282.22 Clayey silt
28.00 - 30.50 33 290.79 Silt 27.50 - 30.00 32 288.00 Silt
Perbandingan respon spektra
Evaluasi perbandingan SNI 2833 2008 dan 2833 2016
Sumber Gempa Sesar Aktif Pulau Jawa
12
20172010
2010 2017
5 sesar aktif 25 sesar aktif
PGA (7%, 75 tahun)
13
2010
2017
Evaluasi perbandingan peta gempa SNI:2833 2016 dan peta gempa 2017
0,2 detik (7%, 75 tahun)
14
2010
2017
Evaluasi perbandingan peta gempa SNI:2833 2016 dan peta gempa 2017
1 detik (7%, 75 tahun)
15
2010
2017
Evaluasi perbandingan peta gempa SNI:2833 2016 dan peta gempa 2017
Perencanaan Ketahanan Gempa
• Pendekatan berbasis gaya (Force Based Approach)
Jembatan direncanakan dengan menggunakan gaya gempa elastik
berdasarkan analisa dinamik yang menggunakan respon spektra yang
telah direduksi dengan suatu faktor modifikasi respon (R)
• Pendekatan berbasis simpangan (Displacement Based Approach)
Simpangan sebagai ukuran kerusakan akibat gempa.
16
elastikrencana
FF
R
Displacement Demand ≤ Displacement Capacity
Code perencanaan jembatan terhadap beban gempa
Penggunaan:
• Perencanaan struktur jembatan baru.
• Berlaku untuk jembatan konvensional dengan bangunan
atas terdiri dari ; sistem lantai, balok, girder, boks girder, dan
rangka.
• Dapat digunakan untuk jembatan khusus (suspension
bridges, cable stayed bridges, arch bridges) dengan
persetujuan Pemilik Pekerjaan.
Fitur:
• Peta gempa dengan probabilitas terlampaui 7% dalam 75
tahun
• Perencanaan berbasis gaya
17
SNI 2833:2016
“Perencanaan jembatan terhadap beban gempa”
18
Bagan Alir Desain Gempa Pada Jembatan
Kategori Kepentingan Jembatan
19
Kategori kepentingan DefinisiPeriode ulang gempa
rencanaFungsi Jalan
Jembatan sangat
penting (critical
bridges)
Jembatan yang harus dapat dilalui
oleh semua jenis kendaraan (lalu-
lintas normal) dan dapat dilalui oleh
kendaraan darurat dan untuk
kepentingan keamanan/pertahanan
segera setelah mengalami gempa
dengan periode ulang 1000 tahun.
1000 tahun
7% -75 tahunArteri
Jembatan penting
(essential bridges)
Jembatan yang harus dapat dilalui
oleh kendaraan darurat dan untuk
kepentingan keamanan/pertahanan
beberapa hari setelah mengalami
gempa rencana dengan periode
ulang 1000 tahun)
1000 tahun
7% -75 tahunKolektor
Jembatan lainnya
(other bridges)
Jembatan yang masih dapat dilalui
kendaraan darurat dengan lalu-
lintas yang terbatas setelah
mengalami gempa rencana dengan
periode ulang 1000 tahun.
1000 tahun
7% -75 tahun
Lokal/jalan
lingkungan
Kategori Kinerja Seismik
20
Koefisien percepatan (SD1) Zona Gempa
SD1 ≤ 0,15 1
0,15 < SD1 ≤ 0,30 2
0,30 < SD1 ≤ 0,50 3
SD1 > 0,50 4
Catatan : SD1 = Fv x S1
SD1 adalah nilai spektra permukaan tanah pada periode 1.0 detik
Fv adalah nilai faktor amplifikasi untuk periode 1 detik
S1 adalah parameter respon spektra percepatan gempa untuk periode 1.0
detik mengacu pada Peta Gempa dengan probabilitas terlampaui 7%
dalam 75 tahun
Spektrum Gempa Rencana
21
Penentuan Site Class
22
Penentuan beban gempa
23
smQ t
CE W
R
EQ adalah gaya gempa horizontal statis (kN)
C adalah koefisien respons gempa elastis
R adalah faktor modifikasi respons
Wt adalah berat total struktur terdiri dari beban mati dan beban hidup yang sesuai (kN)
KDS B dan C (closed form solution)
KDS D (pushover analysis)
tot pond struktur
tot cap
cap
cap
1. Gaya gempa rencana
2. Pemeriksaan simpangan
Faktor modifikasi respons R berbagai code di Indonesia
24
Elemen StrukturSNI-2833:2016 SNI-2833:2008 BMS 92
A. Bangunan bawah Sangat
pentingpenting lainnya
Elastik
(Z)
Elastik
(Rd)Inelastik Inelastik
1. Pilar tipe dinding 1,5 1,5 2,0 - 2 4 4
2. Tiang/kolom beton bertulang
-Tiang vertikal
-Tiang miring
1,5
1,5
2,0
1,5
3,0
2,0
3-6 3-4 4 4
- - 4 4
3. Kolom tunggal 1,5 2,0 3,0 - 3-4 4 4
4. Tiang baja dan komposit
-Tiang vertikal
-Tiang miring
1,5
1,5
3,5
2,0
5,0
3,0
3-4 3-4 4 4
- - 4 4
5. Kolom majemuk 1,5 3,5 5,0 4-8 5-6 4 4
B. Hubungan struktur
1. Bangunan atas dengan kepala
jembatan0,8
- 0,8 - -2. Sambungan muai (dilatasi) pada
bangunan atas0,8
3. Kolom, pilar, atau tiang dengan
bangunan atas1,0
- 1 - -
4. Kolom atau pilar dengan fondasi 1,0
Pemilihan Metode Analisis
25
Zona
gempa
Jembatan
bentang
tunggal
Jembatan dengan bentang > 1
Jembatan lainnya Jembatan pentingJembatan sangat
penting
beraturanTdk
beraturanberaturan
Tdk
beraturanberaturan
Tdk
beraturan
1 Tidak
diperlukan
analisis
gempa**
*/** */** */** */** */** */**
2 SM/UL SM SM/UL MM MM MM
3 SM/UL MM MM MM MM TH
4 SM/UL MM MM MM TH TH
Keterangan :
* : Tidak diperlukan analisis dinamik
** : Analisis gempa pada kepala jembatan dan perletakan tetap dilakukan
UL : Metode beban elastis-statik ekivalen
SM : Metode spektra moda tunggal
MM : Metode spektra multimoda
TH : Metode riwayat waktu
Persyaratan Jembatan Beraturan
26
Parameter Nilai
Jumlah bentang 2 3 4 5 6
Maksimum sudut pada
curved bridge *90° 90° 90° 90° 90°
Rasio maksimum dari
bentang ke bentang3 2 2 1,5 1,5
Rasio maksimum kekakuan
pilar dari bentang ke
bentang, tidak termasuk
kepala jembatan
- 4 4 3 2
Catatan : semua nilai rasio direferensikan terhadap nilai terkecil
* sudut pada titik pusat jari-jari jembatan dengan besar sudut yang menghubungkan kedua
ujung jembatan.
Contoh Analisis Beban Gempa
27
I = 14 m4
E = 20000 MPa
m = 2000 kN
k = 1640625 kN/m
T = 0,22 detik
15 (tanah lunak)N
0.00
0.13
0.25
0.38
0.50
0.63
0.75
0.88
1.00
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Ko
efi
sie
n g
em
pa e
lasti
s (
g)
T (dtk)
Respon Spektra Wilayah Jakarta Utara
Jakarta-Tanah lunak
R=2 (kolom tunggal)
28
0 0,16 dtkT
Respon Spektra Wilayah Jakarta Utara
0,79 dtkST
1 1 3,1(0,23) 0,7D vS F S
1,6(0,55) 0,88DS a sS F S
1,3(0,28) 0,36
pgaAs F PGA
As
untuk 0,22 dtk
Koefisien gempa rencana:
0,44
n
rencana
T
C g
29
Contoh Detailing Kolom Tahan Gempa
Tulangan pengekang
kolom persegiDetail tulangan spiral
Tulangan interlocking dan tulangan geser
KESIMPULAN
• Pengkinian NSPM merupakan salah satu upaya mitigasi
terhadap dampak yang timbul akibat bencana termasuk
gempa.
• Dengan diterbitkannya SNI 2833:2016, diharapkan dapat
menjadi acuan bagi Perencana untuk desain jembatan
tahan gempa.
• Diperlukan sinergi antara pemerintah, akademisi, serta
praktisi untuk kebutuhan diseminasi dan difusi SNI
2833:2016.
30
TINDAK LANJUT
• Diperlukan diseminasi /sosialisasi mengenai peraturan
pendukung (misal : SNI 1725:2016 tentang pembebanan
jembatan, pedoman perencanaan gempa berbasis
simpangan, dll).
• Dibutuhkan kajian yang diperlukan untuk penyempurnaan
perencanaan ketahanan gempa pada jembatan
(mis:sistem kontrol, inspeksi jembatan, dll).
31
top related