Kurva Spektrum Respon Desain (Sni Gempa 2012)

Kurva Spektrum Respon Desain Analisis struktur terhadap beban gempa dapat dilakukan dengan metode Analisis Statik Ekivalen, Ekivalen , Analisis Respon Spektra, Spektra, dan Analisis Riwayat Waktu. Waktu. Pada praktek perencanaan struktur, metode yang sering digunakan adalah metode Analisis Statik Ekivalen dan Analisis Respon Spektra. Pada kedua metode analisis ini, beban gempa yang diperhitungkan bukan berupa percepatan gempa seperti pada Analisis Riwayat Waktu, tetapi berupa percepatan spektra (Sa) yang ditentukan dari Kurva Spektrum Respon Desain, setelah terlebih dahulu dihitung periode getar (T) dari struktur. Dengan adanya standar gempa yang baru (SNI Gempa 1726 : 2012) yang berlaku di Indonesia, maka Kurva Spektrum Respon yang terdapat di dalam standar gempa yang lama (SNI Gempa 2002), sudah tidak digunakan lagi di dalam perencanaan struktur. Berikut ini dijelaskan cara pembuatan Kurva Spektrum Respon Desain berdasarkan SNI Gempa 1726:2012. 1. Menentukan Kategori Resiko (I-IV) dan Faktor Keutamaan (I (I e) Untuk berbagai Kategori Resiko bangunan gedung dan non-gedung sesuai Tabel 1, pengaruh gempa rencana harus dikalikan dengan Faktor Keutamaan I e menurut Tabel 2. Tabel 1. Kategori Risiko Bangunan Gedung dan Non Gedung Jenis Pemanfaatan Bangunan

Gedung dan non gedung yang y ang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan : - Fasilitas pertanian, perkebunan, perternakan, dan perikanan - Fasilitas sementara - Gudang penyimpanan - Rumah jaga dan struktur kecil lainnya Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang yan g termasuk dalam kategori risiko I, III, IV : - Perumahan ; rumah toko dan rumah kantor kanto r - Pasar - Gedung perkantoran - Gedung apartemen/rumah susun - Pusat perbelanjaan/mall - Bangunan industri - Fasilitas manufaktur - Pabrik

Kuliah Rekayasa Gempa Teknik Sipil Undip

Kategori Risiko

I

II

1

Jenis Pemanfaatan Bangunan

Kategori Risiko

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan : - Bioskop - Gedung pertemuan - Stadion - Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah/gawat darurat - Fasilitas penitipan anak - Penjara - Bangunan untuk orang jompo Gedung dan non gedung, tidak termasuk kedalam kategori risiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: - Pusat pembangkit listrik biasa - Fasilitas penanganan air - Fasilitas penanganan limbah - Pusat telekomunikasi

III

Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran. Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk : - Bangunan-bangunan monumental - Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan - Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat - Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta garasi kendaraan darurat - Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan tempat perlindungan darurat lainnya - Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk tanggap darurat Kuliah Rekayasa Gempa Teknik Sipil Undip

IV

2

Kategori Risiko

Jenis Pemanfaatan Bangunan

- Pusat pembangkit energi dan fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat - Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat - Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV. Tabel 2. Faktor Keutamaan (I e) Kategori Risiko

Faktor Keutamaan Gempa, I e

I atau II

1,0

III

1,25

IV

1,50

2. Menentukan Spektra Percepatan Gempa ( S S dan S 1) Percepatan gempa di batuan dasar pada perioda pendek ( ) dan percepatan gempa di batuan dasar pada perioda 1 detik ( ) ditentukan berdasarkan Peta Respons Spektral Percepatan Periode 0,2 Detik (Gambar 1) dan Periode 1 Detik (Gambar 2).


3

Gambar 1 – Peta Respon Spektra Percepatan Periode 0,2 Detik di batuan dasar untuk probablitas terlampaui 2% dalam 50 tahun

Gambar 2 – Peta Respon Spektra Percepatan Periode 1 Detik di batuan dasar untuk probablitas terlampaui 2% dalam 50 tahun Kuliah Rekayasa Gempa Teknik Sipil Undip

4

3. Menentukan Kelas Situs Dalam perumusan kriteria desain seismik suatu bangunan di permukaan tanah, maka kondisi tanah situs tersebut harus diklasifikasikan terlebih dahulu. Profil tanah di situs diklasifikasikan sesuai dengan Tabel 3, berdasarkan profil tanah lapisan 30 m paling atas. Penetapan kelas situs harus melalui penyelidikan tanah di lapangan dan di laboratorium, dengan minimal mengukur secara independen dua dari tiga parameter tanah yang tercantum dalam Tabel 3. Tabel 3. Klasifikasi Situs Kelas situs SA (batuan keras)

(m/detik)

atau

(kPa)

>1500

N/A

N/A

750 sampai 1500

N/A

N/A

SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak)

350 sampai 750

> 50

≥ 100

SD (tanah sedang)

175 sampai 350

15 sampai 50

50 sampai 100

< 175

< 15

< 50

SB (batuan)

SE (tanah lunak)

Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karateristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas , PI >20, 2. Kadar air, w ≥ 40%, 3. Kuat geser nir-alir < < 25 kPa SF (tanah khusus yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik)

Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik berikut: - Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, - Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m) - Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H >7,5 m dengan Indeks Plasitisitas PI>75) - Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H>35m dengan < 50 kPa

Catatan N/A = tidak dapat dipakai


5

Penetapan Kelas Situs SC , SD dan SE harus dilakukan dengan menggunakan sedikitnya hasil pengukuran dua dari tiga parameter , , dan , yang dihitung sesuai : Metode

, kecepatan rambat gelombang geser rata-rata ( ) pada regangan geser yang

kecil, di dalam lapisan 30 m teratas. Pengukuran

di lapangan dapat dilakukan dengan

uji Seismic-Downhole (SDH), uji Spectral Analysis of Surface Wave (SASW),atau uji seismik sejenis. Metode N , tahanan penetrasi standar rata-rata ( ) dalam lapisan 30 m paling atas atau tahanan penetrasi standar rata-rata tanah non kohesif (PI<20) di dalam lapisan 30 m paling atas. Metode

, kuat geser nir-alir rata-rata ( ) untuk lapisan tanah kohesif (PI<20) di dalam

lapisan 30 m paling atas. Bila

dan

menghasilkan kriteria yang berbeda, kelas situs harus diberlakukan

sesuai dengan kategori tanah yang lebih lunak. Profil tanah yang mengandung beberapa lapisan tanah dan/atau batuan yang nyata berbeda, harus dibagi menjadi lapisan-lapisan yang diberi nomor ke-1 sampai ke- n dari atas ke bawah, sehingga ada total n -lapisan tanah yang berbeda pada lapisan 30 m paling atas tersebut. Bila sebagian dari lapisan n adalah kohesif dan yang lainnya nonkohesif, maka k adalah jumlah lapisan kohesif dan m adalah jumlah lapisan non-kohesif. Simbol i mengacu kepada lapisan antara 1 dan n . Kecepatan rata-rata gelombang geser (

) ditentukan dengan persamaan :

dimana, = tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 meter; = kecepatan gelombang geser lapisan i dinyatakan dalam meter per detik (m/detik); = 30 meter.


6

Tahanan penetrasi standar lapangan rata-rata ( ), dan tahanan penetrasi standar ratarata untuk lapisan tanah non-kohesif ( Nilai

).

ditentukan dengan persamaan :

dimana, N i dan d i dalam persamaan berlaku untuk tanah non-kohesif, tanah kohesif, dan lapisan batuan. Nilai

ditentukan dengan persamaan :

dimana, dan dalam persamaan berlaku untuk lapisan tanah non-kohesif saja, dan

=

,

di mana d s adalah ketebalan total dari lapisan tanah non kohesif di 30m lapisan paling atas. N i adalah tahanan penetrasi standar 60 persen energi (N 60) yang terukur langsung di lapangan tanpa koreksi, dengan nilai tidak lebih dari 305 pukulan/m. Jika ditemukan perlawanan lapisan batuan, maka nilai N i tidak boleh diambil lebih dari 305 pukulan/m. Kuat geser nir-alir rata-rata (

) ditentukan dengan persamaan :

dimana, = = ketebalan total dari lapisan-lapisan tanah kohesif di lapisan 30 meter paling atas. = kuat geser nir-alir (kPa), dengan nilai tidak lebih dari 250 kPa. PI = indeks plastisitas w = kadar air dalam persen


7

4. Menentukan Faktor Amplifikasi Getaran Gempa Untuk penentuan respon spektral percepatan gempa di permukaan tanah, diperlukan suatu faktor amplifikasi seismik pada perioda 0,2 detik dan p erioda 1 detik. Faktor amplifikasi getaran gempa untuk periode pendek ( ) dan periode 1 detik ( ), diperlihatkan pada Tabel 4 dan Tabel 5. Tabel 4. Faktor Amplifikasi Percepatan Gempa Periode Pendek (T = 0,2 detik), Kelas Situs

Faktor Amplifikasi Percepatan Gempa Perioda Pendek (T=0,2 detik), ≤0,25

=0,5

=0,75

=1,0

≥1,25

SA

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

SB

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

SC

1,2

1,2

1,1

1,0

1,0

SD

1,6

1,4

1,2

1,1

1,0

SE

2,5

1,7

1,2

0,9

0,9

Untuk nilai-nilai antara

dapat dilakukan interpolasi linier

Tabel 5. Faktor Amplifikasi Percepatan Gempa Periode 1 Detik, Kelas Situs

Faktor Amplifikasi Percepatan Gempa Perioda T=1 detik, ≤0,1

=0,2

=0,3

=0,4

≥0,5

SA

0,8

0,8

0,8

0,8

0,8

SB

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

SC

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

SD

2,4

2,0

1,8

1,6

1,5

SE

3,5

3,2

2,8

2,4

2,4

Untuk nilai-nilai antara


dapat dilakukan interpolasi linier

8

5. Menentukan Spektral Percepatan Maksimum Spektrum respon percepatan maksimum pada perioda pendek ( (

) dan perioda 1 detik

) yang disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, ditentukan dengan persamaan : = =

dimana, = respon spektral percepatan gempa untuk perioda pendek; = respon spektral percepatan gempa untuk perioda 1,0 detik. 6. Menentukan Spektral Percepatan Desain Percepatan spektral desain untuk perioda pendek,

dan perioda 1 detik,

, ditentukan

dengan persamaan : = = 7. Kurva Spektrum Respons Desain Kurva Spektrum Respons Desain dibuat dengan mengacu pada Gambar 3, sbb :

Gambar 3 – Kurva Spektrum Respons Desain (Sumber : ASCE 7 – 10)


9

Nilai Spektrum Respon Desain (

) dari Kurva Spektrum Respon Desain ditentukan

dengan menggunakan batasan-batasan sebagai berikut : 1. Untuk nilai T <

, spektrum respons desain (

2. Untuk nilai T ≧

dan nilai T ≦

):

, spektrum respons desain (

):

= 3. Untuk nilai T ≧

, spektrum respons desain ( ) :

= parameter respons spektral percepatan desain pada perioda pendek; = parameter respons spektral percepatan desain pada perioda 1 detik; T = perioda getar fundamental struktur.


10

Contoh Membuat Kurva Spektrum Respons Desain Buatlah Diagram Spektrum Respon Desain untuk lokasi proyek gedung perkuliahan di Semarang, jika dari hasil penyelidikan tanah diketahui nilai N-SPT sebagai berikut :

1

Tebal Lapisan ( ) meter 6,0

2

8,0

Lempung sangat lunak

2

3

10,0

Lempung kaku

22

4

6,0

Lempung keras

55

5

10,0

Pasir padat

60

Lapisan ke i

Deskripsi Jenis Tanah

Nilai N-SPT

Lanau Kelempungan

12

Jawab : 1. Menentukan Kategori Resiko dan Faktor Keutamaan (I e) Gedung perkuliahan termasuk jenis pemanfaatan sebagai gedung fasilitas pendidikan dengan Kategori Resiko IV (Tabel 1) dengan Faktor Keutamaan (I e) = 1,5 (Tabel 2). 2. Menentukan Spektra Percepatan Gempa ( S S dan S 1) Untuk kota Semarang, dari Peta Respon Spektra Percepatan Periode 0,2 Detik (Gambar 1) dan Periode 1 Detik (Gambar 2), didapatkan Spektra Percepatan Gempa : (percepatan gempa di batuan dasar pada perioda pendek) = 1,00.g (percepatan gempa di batuan dasar pada perioda 1 detik) = 0,35.g 3. Menentukan Kelas Situs Profil tanah yang mengandung beberapa lapisan tanah, dibagi menjadi lapisan-lapisan dan diberi nomor ke-1 sampai ke- n dari atas ke bawah, sehingga ada total n-lapisan tanah yang berbeda pada lapisan 30 m paling atas tersebut. Nilai untuk lapisan tanah 30 m paling atas ditentukan sesuai dengan perumusan berikut :

= tebal setiap lapisan antara kedalaman 0 sampai 30 meter; = tahanan penetrasi standar 60% energi (N 60) yang terukur di lapangan =

+

+

+

= 6 + 8 + 10 +6 = 30 meter


11

=

+

+

+

= 6/12 + 8/2 + 10/22 + 6/55 = 5,06

Nilai N-SPT rata-rata dari lapisan tanah : = 30 / 5,06 ≈ 6,0

Karena nilai N-SPT rata-rata tanah :

≈ 6,0 < 15, maka berdasarkan Klasifikasi Tanah

pada Tabel 3, klasifikasi situs pada lokasi ini termasuk Kelas Situs SE (tanah lunak). 4. Menentukan Faktor Amplifikasi Gempa Untuk Kelas Situs SE dengan percepatan gempa

= 1,0.g dan

= 0,35.g, dari Tabel 4 dan

Tabel 5, didapat faktor amplifikasi seismik untuk perioda 0,2 detik dan perioda 1 detik : Faktor amplifikasi gempa pada perioda pendek :

= 0,9

Faktor amplifikasi gempa pada perioda 1 detik :

= 2,6

5. Menentukan Spektral Percepatan Maksimum Spektral percepatan maksimum pada perioda pendek ( =

= 0,9 x 1,0.g = 0,90.g

=

= 2,6 x 0,35.g = 0,91.g

6. Menentukan Spektral Percepatan Desain Percepatan spektral desain untuk perioda pendek, =

= (2 x 0,90.g)/3 = 0,60.g

=

= (2 x 0,91.g)/3 = 0,60.g

) dan perioda 1 detik (

dan perioda 1 detik,

):

adalah :

7. Kurva Spektrum Respons Desain Kurva Spektrum Respons Desain dibuat dengan mengacu pada Gambar 3, sbb : = 0,2 detik = 1,0 detik Untuk T <

, spektrum respons desain :

Untuk T ≧

dan nilai T ≦

Untuk ≧

= 0,60 (0,4 + 0,6T/0,2)




=

=

= 0,60

/T = 0,6/T 12

Tabel Perhitungan Spektrum Respon Desain T detik) 0

T (detik) 0

Sa= 0,60 (0,4 + 0,6T/0,2) (g) 0,24

T (detik) T0

T (detik) 0,20

Sa = 0,60 (g) 0,60

TS

1,00

0,60

T (detik) TS+0,2

T (detik) 1,20

Sa = 0,6/T (g) 0,50

TS+0,4

1,40

0,43

TS+0,6

1,60

0,37

TS+0,8

1,80

0,33

TS+1,0

2,00

0.30

TS+1,2

2,20

0.27

TS+1,4

2,40

0.25

TS+1,6

2,60

0,23

TS+1,8

2,80

0,21

TS+2,0

3,00

0,20

TS+2,2

3,20

0,18

TS+2,4

3,40

0,17

TS+2,6

3,60

0,16

TS+2,8

3,80

0,15

TS+3,0

4,00

0,50

Kurva Spektrum Respons Desain Kuliah Rekayasa Gempa Teknik Sipil Undip

13

Contoh Menentukan Spektrum Respons Desain dari Situs puskim.pu.go.id Untuk membuat Spektrum Respons Desain suatu proyek di Semarang dari situs puskim.pu.go.id (http://puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011/ ,) dapat dilakukan dengan 2 cara sebagai berikut : 1. Mengisi koordinat lokasi proyek atau dengan cara meng-klik titik di peta lokasi :

Kurva Spektrum Respons Desain pada lokasi proyek dengan pengisian koordinat lokasi :


14

2. Mengetikkan nama kota dari lokasi lokasi : :

Kurva Spektrum Respons Desain pada lokasi proyek dengan pengisian nama kota :


15


16

Kurva Spektrum Respon Desain (Sni Gempa 2012)

Recommend Documents