1

PERHITUNGAN BEBAN GEMPA UNTUK BANGUNAN GEDUNG

Iswandi ImranKK-FTSL-ITB

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

16o

14o

12o

10o

8o

6o

4o

2o

0o

2o

4o

6o

8o

10o

94o 96o 98o 100o 102o 104o 106o 108o 110o 112o 114o 116o 118o 120o 122o 124o 126o 128o 130o 132o 134o 136o 138o 140o

94o 96o 98o 100o 102o 104o 106o 108o 110o 112o 114o 116o 118o 120o 122o 124o 126o 128o 130o 132o 134o 136o 138o 140o

Banda Aceh

Padang

Bengkulu

Jambi

Palangkaraya

Samarinda

BanjarmasinPalembang

Bandarlampung

Jakarta

Sukabumi

BandungGarut Semarang

Tasikmalaya Solo

Blitar MalangBanyuwangi

Denpasar Mataram

Kupang

SurabayaJogjakarta

Cilacap

Makasar

Kendari

Palu

Tual

Sorong

Ambon

Manokwari

Merauke

Biak

Jayapura

Ternate

Manado

Gambar 2.1. Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun

Pekanbaru

: 0,03 g: 0,10 g: 0,15 g: 0,20 g: 0,25 g: 0,30 g

WilayahWilayahWilayahWilayahWilayahWilayah

1

1

1

2

2

3

3

4

4

56

5

1

1

1

1

1

1

2

2

2

22

2

3

3

3

33

3

4

4

4

44

4

5

5

5

55

5

6

6

6

4

2

5

3

6

0 80

Kilometer

200 400

Peta Gempa Indonesia

2

Kombinasi Beban Gempa

Jenis Analisis Struktur

Static Push Over AnalysisAnalisis Beban Gempa Statik EkivalenAnalisis Ragam Spektrum ResponsAnalisis Respon Dinamik Riwayat Waktu LiniearAnalisis Respon Dinamik Riwayat Waktu Non-Linear

3

Analisis Statik Ekivalen

Suatu cara analisis 3 dimensi linear denganmeninjau beban-beban gempa statikekivalen;Karena sifat struktur gedung beraturan yang praktis berperilaku sebagai struktur 2 dimensi, respon dinamiknya praktis hanyaditentukan oleh respon ragam pertama dandapat ditampilkan sebagai akibat dari bebangempa statik ekivalen.

Response Bangunan terhadap Gempa

I = I1 I2 (1)1,0 ≤ μ = δm/δy ≤ μm (2)Vy = Ve/μ (3)Vn = Vy/f1 = Ve/R (4)f1 = 1,6 (5)1,6 ≤ R = μf1 ≤ Rm (6)Nilai R utk berbagai nilai μ

diberikan di Tabel 2 Untuk gedung dengan sistemstruktur lebih dari 1R = Σ Vs / (ΣVs/Rs) (7)

δ

Fi

V0 δn δy δm

f f2f1

μR

VVe

Vm

Vy

Vn

elastik

daktail

V = C1 I Wt / R

C1 = nilai faktor respon gempa, didapatdari spektruk respons gempa rencana

4

Dasar Pemahaman Respon Gedungterhadap Gempa

Ve = C1 I WtVn = Ve/R

Ve

Vm

VyVn

R

f

f1

δn δy δm T1

C1

Respon spektra elastik nilai Rmenentukan tingkat kerusakan gedungpasca gempa.

Nilai penting dalam penentuan bebangempa disain Vn adalah C1 dan R;

Spektrum Respons Gempa RencanaAm = 2,5 A0

Tc = 0,5 det, tanahkeras

0,6 det, tanahsedang

1,0 tanah lunakT ≤ Tc C = Am

T > Tc C = Ar / Tdi mana Ar = Am Tc

A0

Am

Tc

Ar / T

T

0.380.360.340.300.200.08TL

0.360.320.280.230.150.05TS

0.330.280.240.180.120.04TK

0.300.250.200.150.100.03B dsr

W6W5W4W3W2W1A0

B Dsr = batuan dasar, TK = t keras, TS = t sedang, TL = t lunak

Secara konseptual, merupakanadaptasi dari UBC-97

5

Nilai Ar

Ar

0.950.900.850.750.500.20Soft Soil

0.540.500.420.330.230.080Stiff Soil

0.420.350.300.230.150.05Dense Soil

0.300.250.200.150.100.03Base Rock

Zone 6Zone 5Zone 4Zone 3Zone 2Zone 1Soil Type

SOIL PROFILE TYPES – SNI Gempa2002

Soil requiring site-specific evaluation(Tanah Khusus)

SF

< 50< 15< 180(< 175)

Soft Soil Profile (Tanah Lunak)

SE

50 – 10015 – 50180 – 360(175 – 350)

Stiff Soil Profile(Tanah Sedang)

SD

> 100> 50360 – 760(≥ 350)

Very Dense Soil & Soft Rock

(Tanah Keras)

SC

760 – 1,500RockSB

--> 1,500Hard RockSA

Undrainedshear

strength (kpa)

SPT N (cohesionless soil layers)

Shear wave velocity

(m/s)

AVERAGE SOIL PROPERTIES FOR TOP 30 M OF SOIL PROFILES

SOIL PROFILE NAME (generic description)

SOIL PROFILES TYPE

Diasumsikan tidak ada diIndonesia

6

Waktu Getar Alami Str. Portal Gedung (T)(UBC-97)

T = 0,0853 H untuk SRPM baja

T = 0,0731 H untuk SRPM beton atau SRBE

T = 0,0488 H untuk Sistem struktur lain

H = Tinggi struktur gedung (m)

43

43

43

Alternatif Perhitungan Nilai T1 Gedung

T1 waktu getar alamifundamental struktur gedungberaturan rumus Rayleigh:

∑

∑

=

== n

iii

n

iii

dFg

dWT

1

1

2

1 3,6

Bila T1 dihitung dengancara ini nilainya tidakboleh 30% lebih besardari nilai T sebelumnya

Wi = berat lantai tingkat i;Fi = beban gempa nominal statikekivalen yg bekerja di pusatmassa lantai tingkat I;di = simpangan horizontal lantaitingkat i;g = percepatan gravitasi=9,8m/d2.

7

Batas Nilai T

Approksimasi Perioda Struktur Ta (ASCE 7-05)

Untuk Sistem Rangka Pemikul Momen :

Untuk Sistem Dinding Geser :

N = Jumlah Lantai

Untuk Gedung dengan Jumlah lantai kurangdari 12 Lantai, alternatif perhitungan perioda:

Fundamental Period :

8

Batasan Perioda Struktur (ASCE 7-05)

Fundamental Periods, T < Cu Ta

Penentuan Beban Geser Dasar

Beban Geser DasarNominal statik ekivalen V:

Beban geser dasarnominal V harusdibagikan sepanjangtinggi struktur menjadibeban gempa nominal statik ekivalen Fi yang bekerja pada pusatmassa lantai tingkat i:

tWR

ICV 1=

Apabila rasio tinggi struktur dan ukurandenah dalam arah pembebanangempa ≥ 3, maka 0,1V harus dianggapsebagai beban horizontal terpusatyang bekerja pada pusat massa lantaipaling atas. Sisanya dibagi sesuai Fi

VzW

zWF n

iii

iii

∑=

zi = ketinggian lantai I diukur daritaraf penjepitan struktur atas.

Wt = berat total gedung, termasuk beban hidupyang sesuai

9

Faktor Keutamaan I I = I1 I2

Catatan: utk semua struktur gedung yang ijin penggunaannya diterbitkansebelum berlakunya standar ini, I dapat dikalikan 80%.

1,51,01,5Cerobong, tangki di atas menara

1,61,01,6Gedung penyimpanan bahan berbahaya, gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun

1,41,01,4Gedung penting pasca gempa, rumah sakit, instalasi air, pembangkit tenaga listrik, pusatpenyelamatan dlm keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi

1,61,61,0Monumen dan bangunan monumental1,01,01,0Gedung umum, hunian, perniagaan, perkantoranII2I1

Faktor keutamaanKatagori Gedung

I1 = utk penyesuaian perioda ulang gempa berkait dg penyesuaian probabilitasterjadinya gempa selama umur gedung;

I2 = utk penyesuaian perioda ulang gempa berkait dg penyesuaian umur gedung

10

11

Parameter Wt dalam PerhitunganBeban Gempa

Termasuk seluruh beban mati (termasukSDL) dan beban-beban berikut iniSNI 1726: beban hidup yang diperhitungkan adalah yang bersifat tetap.ASCE mensyaratkan beban hidupdiperhitungkan sebesar 25% hanya untukstorage + 100% beban operasi alat-alatyang permanen.Dalam penentuan kombinasi beban, beban hidup tetap diperhitungkan 100 %

Momen Inersia Efektif (SNI 1726)

(Hanya untuk perhitungan gaya dalam dan deformasi danbukan untuk penentuan level beban gempa)

12

Momen Inersia Efektif (SNI 2847)

(Hanya untuk perhitungan gaya dalam dan deformasi danbukan untuk penentuan level beban gempa)

Catatan:Momen inersia balok harus memperhitungkan adanya sayap penampang.Umumnya Ig balok T = 2*Ig badan penampangnya

Perpindahan Maksimum AntarLantai Δs

Perpindahan maksimum lantai= 0,7RXi, dimanaXi perpindahan lantaiSelisih perpindahan antar lantai adalah ΔsΔs maksimum = 0,02Hi dimana Hi adalah tinggilantai yang ditinjauBeban yang ditinjau dalam perhitunganperpindahan adalah kombinasi beban LRFD.