PERANCANGAN STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG TAHAN GEMPA
Anal Analis isis is Statik tik Ekiv Ekival ale en
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. Artiny Art inya a kerusakan tidak mengurangi kekuatan struktur tetapi terbatas pada elemen2 non struktur kenyamanan pemakai akibat gempa ringan – Menjaga kenyamanan sampai sedang. Ini berarti deformasi akibat fleksibilitas fleksibilitas struktur masih dalam batas toleransi. erlaksa nanya semua fungsi atau atau vitalitas gedung jika – Terlaksananya terjadi gempa ringan.
GEMPA RENCANA • Gempa rencana ana atau gempa kuat yang harus ditinjau adalah gempa dengan perioda ulang 500 tahun • Den Dengan asum asumssi umur mur gedun edung g norm ormal adal adalah ah 50 tahu ta hun, n, maka maka prob probab abil ilit itas as terj terjad adin iny ya gemp gempa a kuat kuat dalam masa umur struktur adalah 10%. • Untu Untuk k bang bangun unan an monu monume ment ntal al at atau au bang bangun unan an pen penting ting yang ang dir diranc ancang ang deng dengan an umur umur lebi lebih h panj panjan ang, g, nil nilai ai gempa empa renca encana na dapa dapatt dik dikalik alikan an deng dengan an fakto aktorr keut eutamaa amaan n bang bangun unan an..
Klasifikasi Gempa SNI Gempa
ringan:
Gempa dengan P.E.60% dalam 50 th => gempa 50 tahun
Gempa rencana: Gempa dengan P.E.10% dalam 50 th => gempa 500 tahun
Gempa
nominal:
Gempa rencana yang menyebabkan leleh pertama yang direduksi dengan f 1
Umur layan gedung dit etapkan etapkan 50 tahun
Penentuan Beban Geser Dasar •
Beban Geser Dasar Nominal statik ekivalen V: V = C1 I Wt R
•
Wt = berat total gedung, termasuk beban hidup yang sesuai Apabila rasio tinggi struktur dan ukuran denah dalam arah pembebanan gempa ≥ 3, maka 0,1V harus dianggap sebagai beban horizontal terpusat yang bekerja pada pusat massa lantai paling atas. Sisanya dibagi sesuai Fi
•
Beban geser dasar nominal V harus dibagikan sepanjang tinggi struktur menjadi beban gempa nominal statik ekivalen Fi yang bekerja pada pusat massa lantai tingkat i: Fi
=
W i zi
V
n
∑ Wi Zi i
Zi = ketinggian lantai I diukur dari taraf penjepitan struktur atas.
faktor keutamaan SNI-1726-2002 Kategori Gedung
Faktor Keutamaan
Gedung
umum,
Hunian,
Perkantoran,
1.0
Perniagaan Bangunan Monumemtal Gedung penting, rumah sakit, instalasi listrik dan
1.6 1.4
air, pusat penyelamatan, stasiun radio dan tv
Gedung penyimpan bahan berbahaya
1.6
Cerobong, tangki, menara
1.5
Faktor Keutamaan I Kategori Gedung
→
I = I1 I 2
Faktor Keutamaan I1
I2
I
Gedung umum,hunian,perniagaan, perkantoran
1,0
1,0
1,0
Monumen dan bangunan monumental
1,0
1,6
1,6
Gedung penting pasca gempa, rumah sakit, instalasi air, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dlm keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi
1,4
1,0
1,4
Gedung penyimpanan bahan berbahaya, gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun
1,6
1,0
1,6
Cerobong, tangki di atas menara
1,5
1,0
1,5
I1 = utk peyesuaian perioda ulang gempa berkait dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa selama umur gedung ;
I2 = utk penyesuaian perioda ulang gempa berkait dengan penyesuaian umur gedung
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
26'-0"
Up
" 0 ' 2 1
" 0 ' 3 1
3'-0" "
" 0 ' 4
0 ' 5
5'-6"
Denah tidak beraturan
17'-6"
Tingkat lunak
Struktur tidak beraturan
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
Konsep Response Gedung terhadap Gempa
Kemampuan suatu struktur gedung untuk mengalami simpangan pasca-elastik yang besar secara berulang kali dan bolak balik akibat beban gempa diatas beban gempa yang menyebabkan terjadinya pelelehan pertama ,sambil mempertahankan kekuatan dan kekakuan yang cukup,sehingga struktur gedung tersebut tetap berdiri,walaupun sudah berada di ambang keruntuhan.
Konsep Daktilitas SNI Gempa 2002 • Faktor Daktilitas: • Rasio antara simpangan maksimum struktur gedung pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan dan simpangan struktur gedung pada saat terjadinya pelelehan pertama di dalam struktur gedung; • Daktail Penuh: • Suatu tingkat daktilitas struktur gedung yang nilainya 5,3 ; • Daktilitas Parsial: • Seluruh tingkat daktilitas struktur gedung dengan nilai faktor daktilitas di antara1,0 (elatik penuh) dan 5,3 .
Daktilitas bahan • Bahan daktail dan bahan getas dapat dilihat dari kurva tegangan regangan pada uji uni-aksial. Daktilitas bahan adalah rasio antara regangan saat putus dan regangan awal leleh. ε σ
Bahan plastis
σ
Uji tarik uni-aksial
Bahan getas
do Daktilitas bahan
dm
d m d o
Daktilitas penampang • Daktilitas penampang balok dapat dilihat dari kurva momen-rotasi pada uji lentur. Daktilitas penampang beton bertulang adalah rasio antara rotasi saat beton hancur dan rotasi awal baja leleh. M
Penampang liat (tulangan lemah)
f
Penampang getas (tulangan kuat)
M
fo Daktilitas penampang
Uji lentur
fm
f
f m f o
Daktilitas struktur • Daktilitas struktur terhadap beban lateral ditinjau dari hubungan beban lateral dengan simpangan lateral. Daktilitas struktur adalah rasio antara simpangan saat sendi plastis terbentuk dengan simpangan saat sendi plastis pertama terbentuk Δ0 Δm
Sendi pertama Sendi terakhir
Daktilitas struktur
P Sendi terakhir
Sendi pertama
Δo
Δm
Daktilitas struktur
Δ
Daktilitas rencana • Struktur gedung dapat dirancang dengan daktilitas 1.0 (kondisi elastik) sampai 5 (kondisi sangat daktail). Jika diasumsikan akibat gempa rencana struktur ini mengalami simpangan maksimum yang sama maka gaya geser rencana pada kedua kondisi ini adalah. Ve
elastik
gaya geser rencana struktur elastik akan menjadi lima kali lebih besar dari gaya geser struktur daktail Daktail parsial Daktail penuh
Response Bangunan Terhadap Gempa • •
I I1 I2
(1)
1,0 ≤ µ = δ m / δy ≤ µm
(2)
•
Vy = Vc / µ
(3)
•
Vn = Vy / f I = Vc / R
(4)
•
f I = 1,6
(5)
•
1,6 ≤ R = µ f I ≤ R m
(6)
=
Nilai R utk berbagai nilai µ
V0
elastik
V
V = C1I Wt/ R
daktail
R
Vm f 2 Vy
f f 1
Vn
diberikan di Tabel 2
δ
µ
Fi
Untuk gedung dengan sistem struktur lebih dari 1 R = ∑ VS / (∑VS / R S)
(7)
δn δy
δm
C1 = nilai faktor respon gempa, didapat dari spektrum respons gempa rencana
V
Dasar Pemahaman Respon Gedung terhadap Gempa V0
Wilayah Gempa 5
0,50
C=0,90 (Tanah lunak ) T
0,57
R
Vm
C=0,35
f
Vy
C=0,50 (Tanah sedang) T
0,70
C1
(tanah keras)
T
C
Vn
f 1
0
0,2 0,5 0,6
δn δy
1,0
4,0
2,0
δm T1
• Nilai penting dalam penentuan
Ve = C1 I Wt
Vn = Ve / R
beban gempa disain V n adalah C1 dan R; • Respon spektra elastik
➱
nilai
R menentukan tingkat kerusakan
Sistem dan sub sistem gedung
1. Sistem dinding
Uraian sistem pemiku l beban gempa
µm
Rm
f
1. Dinding geser beton bertulang
2,7
4,5
2,8
2. Dinding penumpu dengan rangka baja ringan dan bresing tarik
1,8
2,8
2,2
a . Baja
2,8
4,4
2,2
b . Beton bertulang (tidak untuk wilayaWilayah 5 & 6
1,8
2,8
2,2
4,3
7,0
2,8
3,3
5,5
2,8
a . Baja
3,6
5,6
2,2
b . Beton bertulang (tidak untuk wilayaWilayah 5 & 6
3,6
5,6
2,2
4,1
6,4
2,2
5 . Dinding geser beton bertulang berangkai daktail
4,0
6,5
2,8
6 . Dinding geser beton bertulang kantilever daktail penuh
3,6
6,0
2,8
7 . Dinding geser beton bertulang kantilever daktail parsial
3,3
5,5
2,8
penumpu (sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem bresing memikul hampir semua beban gravitasi Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing)
2. Sistem rangka gedung (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing)
3. Rangka bresing dimana bresingnya mem ikul beban gravitasi
1 . Rangka bresing eksentris baja (RBE) 2 . Dinding geser beton bertulang 3 . Rangka bresing biasa
4 . Rangka bresing konsentrik khusus a . Baja
