Pembebanan



Pembebanan

Umum Dalam permodelan struktur untuk rekayasa ( engineering ) di perlukan  perlukan prosedur pembebanan yang tepat

agar struktur tersebut mampu berfungsi sesuai harapan. Pembebanan ini bertujuan untuk menguji perilaku dan kemampuan struktur dalam menghadapi aksi/ gaya yang mungkin bekerja terhadap struktur tersebut  pada kondisi nyata. n yata. Struktur dianggap gagal ( fail ) dalam tahapan rekayasa apabila kemampuan struktur  tersebut di bawah kondisi batas yang ditetapkan dan perilakunya tidak sesuai dengan harapan.

Untuk tujuan itu para ahli dari berbagai institusi melakukan berbagai penelitian agar pembebanan yang dilakukan dalam permodelan mampu merepresentasikan beban yang terjadi pada kondisi nyata. Dari  penelitian ini dihasilkan berbagai pedoman perencanaan dalam bentuk jurnal code dan standar. Untuk  keperluan praktikal perencanaan code dan standar inilah yang biasanya dipakai untuk memilih prosedur   pembebanan. !husus di "ndonesia #adan Standardisasi $asional telah menerbitkan beberapa standar  dalam bentuk S$" antara lain % &. S$" &'' % &* &* % #eban +inimum +inimum Untuk Perencanaan Perencanaan ,edung Dan Dan #angunan -ain . S$" &' % & % ata ata cara Perencanaan Perencanaan !etahanan ,empa ,empa Untuk Struktur Struktur #angunan ,edung ,edung dan $on ,edung *. S$" 00 001 1 % Standar Pembebanan Pembebanan Untuk 2embatan Pembebanan Pembebanan dapat dilakukan dilakukan ber3ariasi ber3ariasi terhadap terhadap waktu waktu dan tempat kejadianny kejadiannya. a. Beban permanen permanen (tetap)  adalah beban yang terjadi setelah struktur selesai dikonstruksi. 4ontoh beban permanen antara

lain berat sendiri struktur struktur dan tekanan tekanan tanah tanah yang terjadi terjadi pada pondasi. pondasi. Sementara Sementara beban tidak tetap terjadi dalam durasi tertentu bisa dalam durasi yang cukup lama (berat dari rak buku di perpustakaan) maupun durasi pendek (berat pengunjung di perpustakaan yang sama). Selain itu terdapat pula kombinasi dari beban tetap dan beban tidak tetap dapat kita lihat dalam proses terjadinya rangkak ( creep) creep) pada beton. Selain Selain kedua beban beban terseb tersebut ut terda terdapat pat juga juga beba sepertii beban beban akibat akibat tumbuk tumbukan an dari dari beban n accidental  sepert kendaraan dan ledakan. Dalam Dalam bebera beberapa pa kasus kasus perenc perencana anaan an diperl diperluka ukan n analis analisis is tambah tambahan an sebelu sebelum m struk struktur tur itu itu selesa selesaii dikons dikonstru truksi ksi.. !asus !asus ini terjad terjadii dikare dikarenak nakan an struk struktur tur terseb tersebut ut dikhaw dikhawati atirka rkan n gagal gagal sebelu sebelum m masa masa konstruk konstruksi si selesai sepenuhnya sepenuhnya.. 5nalisis 5nalisis ini biasa biasa disebut analisis analisis pra layan layan (  pre-service  pre-service). ). 5nalisis ini melipu meliputi ti antara antara lain lain analis analisis is pada pada masa masa ereks ereksi i analis analisis is pada pada saat saat trans transpor portas tasi i dan analis analisis is saat saat  pengangkatan ( lifting ). ). 5danya analisis tambahan ini pada akhirnya menuntut perencana untuk memilki

 pemahaman lebih dalam melakukan input beban khususnya beban0beban yang conditional pada masa pra layan. Bentuk Pembebanan Secara umum pembebanan dapat dilakukan dalam dua bentuk yaitu beban statik dan beban dinamik.

#eban statik adalah beban yang terjadi secarar teratur dan tidak menyebabkan percepatan dan getaran yang besar pada struktur maupun elemen struktur. Sementara suatu beban diklasifikasikan sebagai beban dinamik bila beban tersebut menghasilkan percepatan dan getaran yang besar. Untuk beban percepatan yang kecil dapat diaplikasikan dengan menaikkan nilai beban statik dengan suatu nilai atau faktor untuk  menaikkan nilai tegangan yang terjadi. Pembebanan statik biasanya dilakukan dalam bentuk sederhana seperti beban titik beban merata dan beban trape6oid. Sementara pembeban dinamik bisa diaplikasikan dalam bentuk respons dinamik maupun time history. Tipe-Tipe Pembebanan S$" pembebanan &'' dan &' mengklasifikasikan pembebanan ke dalam beberapa tipe. ipe

 pembebanan yang tersebut dalam S$" tersebut antara lain % &. #eban +ati #eban mati yang bekerja dalam struktur meliputi berat sendiri struktur ditambah berat material lainnya serta perlalatan yang ada pada struktur tersebut. . #eban 7idup !lasifikasi beban hidup dapat di breakdown menjadi % a. #eban hidup akibat penggunaan dan penghunian #eban hidup tipe ini ditentukan berdasarkan tujuan penggunaan strukturnya. 5plikasi bebannya dapat  berupa beban merata maupun beban terpusat. $ilai beban untuk desain bisa dilihat pada abel 80& S$" &''. Pada kondisi tertentu S$" memperbolehkan pengurangan nilai beban rencana dengan suatu faktor   b.

elemen beban hidup. #eban hidup atap #eban ini dapat terjadi akibat pemeliharaan oleh pekerja  mesin dan material dan juga akibat benda yang

c.

 bergerak selama umur rencana struktur  #eban partisi Pada bangunan dengan partisi yang akan diangkat dan dirangkai berat partisi harus diperhitungkan dan tidak boleh kurang dari .' k$/m . Pengecualian untuk struktur dengan beban hidup melebihi *.9* k$/m beban partisi ini dapat diabaikan. #eban hidup pada handrail  guardrail  grab bar  sistem penghalang kendaraan dan ladder  Selain pada komponen struktural komponen non struktural bangunan seperti handrail  perlu dicek 

d.

kekuatannya untuk menahan beban. Untuk kepentingan praktikal perencanaan dapat dipakai nilai0nilai  beban hidup pada S$" &'' pasal 8.1. *.

#eban tumbukan "nput beban hidup dalam desain harus mempertimbangkan efek beban tumbukan yang terjadi bila terdapat  peralatan yang mengakibatkan tumbukan seperti lift dan mesin. Untuk lift besarnya beban dan lendutan

i6in dapat dilihat pada 5S+: 5&'.&. Sementara besarnya beban tumbukan dari mesin dapat diambil dari  berat mesin tersebut yaitu ; dari berat mesin untuk mesin ringan poros atau penggerak motor dan 1; untuk unit mesin yang bergerak maju mundur atau unit tenaga penggerak. 8. #eban derek (crane) #eban derek ditetapkan berdasarkan kapasitas dari derek yang terpasang pada struktur. #eban derek ini termasuk beban roda dari derek ma
#eban tanah = tekanan hidrostatis Untuk struktur berlokasi di bawah permukaan tanah perlu diperhatikan efek dari tekanan lateral tanah disekelilingnya. Selain itu perlu juga pengecekan terhadap adanya kemungkinan gaya angkat ( uplift ) akibat tekanan air ke atas di bawah struktur. #ila tidak terdapat laporan penyelidikan tanah untuk 

 penentuan gaya lateralnya dapat menggunakan beban minimum sesuai abel *.0& S$" &''. . #eban banjir  Pada lokasi dengan potensi bencana banjir beban banjir perlu diperitungkan dalam desain. #eban yang a.

diakibatkan banjir ini dapat datang dalam * bentuk yaitu % #eban hidrostatik  #eban ini diaplikasikan pada seluruh permukaan struktur baik di atas permukaan tanah maupun di bawah  permukaan tanah. #esarnya beban ini ditentukan dari ketinggian air pada ele3asi banjir desain. !etinggian air untuk desain beban hidrostatik perlu ditambah .* m untuk bagian struktur yang kedua

 b.

sisinya terendam air . #eban hidrodinamik  Pengaruh dari pergerakan air perlu dimasukkan sebagai beban sesuai konsep dasar mekanika fluida. Untuk aliran air dengan kecepatan tidak lebih dari *.1 m/s pengaruh pergerakan air ini dapat dikon3ersikan ke dalam beban hidrostatik dengan menambahkan ketinggian air sesuai ketentuan S$"

c.

&'' pasal 1.8.*. #eban gelombang #eban gelombang muncul dari gelombang air yang menyebar di atas permuakaan air dan menghantam struktur atau bangunan. #eban gelombang untuk desain meliputi pecahnya gelombang pada bagian struktur atau bangunan gaya angkat akibat gelombang dangkal di bawah struktur gelombang yang

langsung menghantam bagian struktur gelombang yang menyebabkan gaya seret dan inersia dan gerusan ( scouring ) akibat gelombang pada bagian dasar struktur atau fondasinya. '.

#eban hujan Struktur atap perlu didesain untuk mampu menahan beban hujan pada kondisi drainase primer ditutup dan ditambah beban merata yang diakibatkan air yang naik dari inlet drainase sekunder pada aliran desain. Selain itu perlu pengecekan kekakuan struktur terhadap kemungkinan adanya genangan air pada atap

dengan kemiringan kecil yang menyebabkan lendutan bertahap. 9. #eban angin >ormulasi beban angin rencana pada dasarnya didapatkan dari kecepatan angin dasar yang kemudian dikon3ersikan dengan faktor0faktor tertentu seperti arah angin faktor keutamaan bangunan eksposur topografi serta bentuk struktur menjadi tekanan atau gaya.

!ecepatan angin dasar didapatkan pada

kecepatan tiupan angin dengan periode * detik pada ketinggian & m diatas permukaan tanah pada area dengan !ategori :ksposur 4. ?. #eban gempa Sederhananya beban gempa merupakan perkalian dari massa yang berasal dari struktur dan komponen lainnya yang terdapat pada struktur tersebut dan percepatan tanah yang bersumber dari gempa yang terjadi. 5nalisis beban gempa secara umum dapat dilakukan melalui * cara yaitu analisis statik ekui3alen analisis respons spektrum dan analisis riwayat waktu. Dari ketiga metode analisis tersebut analisis statik  ekui3alen dan respons spektrum paling umum digunakan untuk desain struktur praktikal. !etentuan mengenai pembebanan ini tertuang khusus dalam S$" &'.

% Diposkan &th 2uly oleh sipilshare  Tambahkan komentar 

>eb &1

Kondisi Batas (Limit State)

!ondisi batas menunjukkan kemampuan batas struktur agar bisa digunakan. Perencana struktur harus memastikan bahwa struktur yang direncanakan tidak melewati kondisi batas yang ditetapkan. Untuk tujuan tersebut perlu dilakukan pemilihan kombinasi gaya faktor tahanan dan nilai ketahanan  yang tidak mungkin terlampaui berdasarkan kriteria perencanaan yang ada. 5da tiga jenis kondisi batas yang diterapkan dalam struktur yaitu kondisi batas layan ( Serviceability Limit State ) kondisi batas ultimit (Ultimate Limit State) dan kondisi batas khusus ( Special Limit State). 1. Kondisi Batas Ultimit !egagalan pada kondisi batas ultimit meliputi keruntuhan sebagian atau keseluruhan struktur. Perencana sebisa mungkin harus bisa mencegah kegagalan struktur pada kondisi batas ini karena bisa melahirkan korban jiwa dan kerugian finansial yang besar.

Secara sederhana konsep desain batas ultimit dapat dituliskan sebagai berikut % Kuat Nominal ≥ Kuat Perlu

 $ilai kuat perlu didapat dari reaksi maksimum yang terjadi akibat beban yang diterima (bisa berupa momen lentur ( M u)gaya geser/ lintang (V u) gaya normal/ aksial( P u) atau gaya torsi (T u) ). Sementara nilai kuat nominal adalah prediksi kekuatan dari elemen struktural yang ditinjau (bisa berupa kuat lentur nominal (M n)kuat geser nominal (V n) kuat aksial nominal ( P n) atau kuat torsi nominal ( T n) ). . +enurut +ac ,regor ada enam kondisi batas ultimit yang utama yaitu % a) 7ilangnya keseimbangan sebagian atau keseluruhan struktur sebagai kesatuan yang kaku. !egagalan ini biasanya meliputi terbaliknya atau pergeseran struktur yang disebabkan struktur tidak bisa memberikan reaksi yang diharapkan.  b) Putusnya bagian yang kritis  pada struktur yang menyebabkan keruntuhan parsial maupun keseluruhan. c) !eruntuhan bertahap. 5pabila dalam satu struktur ada bagian yang menerima kelebihan beban sehingga menyebabkan bagian tersebut mengalami kegagalan maka bagian struktur yang terdekat mendapat transfer beban dari bagian yang gagal tersebut dan dapat men yebabkan kegagalan juga. #ila kegagalan ini terjadi terus menerus bisa menyebabkan runtuhnya bagian struktur yang utama. d) erbentuknya mekanisme kelelehan plastis  pada bagian tertentu yang menyebabkan ketidakstabilan. e) !etidakstabilan akibat deformasi struktur. !egagalan tipe ini meliputi terjadinya tekuk pada elemen struktural. f) >atigue. 7al ini terjadi akibat tegangan bolak balik yang terus berulang yang pada akhirnya menyebabkan keruntuhan. . Kondisi Batas La!an !egagalan pada kondisi batas layan meliputi gangguan fungsional dalam pemakaian struktur tetapi tidak menyebabkan keruntuhan.

Secara sederhana konsep desain batas layan dapat dituliskan sebagai berikut % Perilaku Struktur "an# $ii%inkan ≥ Perilaku Struktur "an# Ter&adi

5da beberapa perilaku struktur dalam kondisi batas layan yang perlu ditinjau antara lain % a) Simpangan (drift )  b) ,etaran c) -endutan d) @etak (crack )

'. Kondisi Batas Khusus !ondisi batas ini meliputi kerusakan atau kegagalan akibat kondisi dan beban abnormal seperti % a) !erusakan atau keruntuhan pada gempa ekstrim  b) Pengaruh struktural akibat api ledakan atau tabrakan kendaraan c) Pengaruh struktural akibat korosi d) !etidakstabilan fisik dan kimia struktur dalam jangka panjang

Diposkan &1th >ebruary oleh sipilshare  Tambahkan komentar 

>eb &8

Perenanaan Beban empa Sesuai SN* +'-1,-+1 - (Part-)

Pada artikel ini akan dibahas mengenai analisis gempa dengan menggunakan analisis respons spektrum. @espons spektrum adalah suatu spektrum yang yang disajikan dalam bentuk grafik/ plot antara periode getar struktur T  dengan lawan respons0respons maksimumnya untuk suatu rasio redaman dan beban gempa tertentu. @espons maksimum ini dapat berupa simpangan maksimum kecepatan maksimum atau  percepatan maksimum. Peraturan di "ndonesia S$" menggunakan respons percepatan (akselerasi) untuk menentukan besarnya gaya gempa. Penggunaan respons percepatan ini sesuai dengan 7ukum kedua  $ewton ( !  A m " a).

@espons spektrum yang ditentukan melalui S$" merupakan respons spektrum elastik yang direduksi dengan koefisien modifikasi respons  # dan redaman 1;. @eduksi ini dilakukan karena apabila kita melakukan desain dengan respons spektrum elastrik murni (menggunakan  # A &) bisa menghasilkan kebutuhan struktur yang besar yang pada akhirnya menyebabkan biaya pembangunan yang sangat mahal. Bleh karena itu S$" memperbolehkan adanya reduksi dengan syarat kita melakukan pendetailan !an# diperlukan sesuai sistem struktur !an# dipilih. Semakin tinggi nilai @ pendetailan yang diperlukan  pun semakin banyak. Untuk pemilihan sistem struktur dan nilai koefisien modifikasi strukturnya kita dapat mencarinya pada abel ? dan abel  S$" &'0&. Sementara untuk pendetailan strukturnya dapat merujuk dari S$" 98'0&* (untuk struktur beton) dan S$" &'?0&1 (untuk struktur baja).

Sebagai gambaran bentuk grafik respons spektrum kita dapat menggunakan ilustrasi yang disediakan S$" seperti yang ditampilkan pada ,ambar &.

Gambar 1 Spektrum Respons Desain (SNI Gambar 1)

#erikut disajikan perhitungan desain respons spektrum untuk wilayah 2akarta Utara dengan kondisi tanah lunak (kelas situs S:). &. +enentukan nilai S  s dan S&.

S  s A ' g  ( g  0 ' g ) S * A * g  (1 g 0 * g )

.......... $S%& 'ambar () .......... $S%& 'ambar ()

. +enentukan nilai ! a dan ! v+  ! a A &* (interpolasi linear) .......... $S%& Tabel ,)  ! v A 9 .......... $S%& Tabel ) *. +enentukan nilai S  MS  dan S  M*+ S  MS  A ! a " S  s A ?& g  S  M* A ! v " S  .* A 98 g  8. +enentukan nilai S  .S  dan S  .*+ S  .S  A /* S  MS  A ' g  S  .* A /* S  M* A 1 g  1+ +enentukan nilai batas T / dan T S+ T / A  S  .*/S  .S  A &91 .......... $S%& Ps+ 0+,) T S   A S  .*/S  .S  A ?* .......... $S%& Ps+ 0+,) + +enentukan nilai batas S a sesuai periodenya T  dan memplotkannya ke dalam grafik sesuai ,ambar &. Untuk  T 1 T / ---------2 S a A S  .S (8CT /T /) .......... $S%& Ps+ 0+,+*) Untuk  T /  T  T S ---------2 S a A S  .S .......... $S%& Ps+ 0+,+3) Untuk  T E T S

---------2 S a A S  .* /

.......... $S%& Ps+ 0+,+4)

7asil perhitungan dari persamaan di atas disajikan dalam abel & dan gambar respons spektrumnya ditampilkan dalam ,ambar 

Tabel 1 Nilai T dan Sa Untuk Respons Spektrum Desain Wilayah akarta Utara

 Gambar ! Spektrum Respons Desain Wilayah akarta Utara

Diposkan &8th >ebruary oleh sipilshare  Tambahkan komentar 

+ar  9

Perenanaan Beban empa Sesuai SN* +'-1,-+1 (Part-1)

Dalam perencanaan suatu struktur bangunan (gedung jembatan dermaga dan sebagainya) beban gempa merupakan salah satu parameter beban yang paling menentukan. Secara nyata hal ini dapat dilihat dari banyaknya kerusakan dan kegagalan bangunan yang disebabkan bencana gempa bumi. #anyaknya korban yang berjatuhan juga ikut mendorong para ahli untuk lebih memperhatikan efek gempa dalam  perencanaan. Untuk merencanakan bangunan tahan gempa yang baik beberapa institusi telah membuat  pedoman dalam merencanakan beban gempa. Di "ndonesia pedoman yang wajib digunakan saat ini untuk   perencanaan beban gempa adalah S$" *0&'0& yang merupakan pengganti dari S$" *0&'0. S$" ini mengacu pada code 5S4: '0& >:+5 P'1/? dan "#4 ?. Bleh karena itu wajar jika ditemukan banyak kesamaan isi S$" ini dengan ketiga code di atas. S$" *0&'0& menentukan bahwa analisis beban gempa dapat dilakukan dengan * prosedur yaitu analisis gaya lateral eki3alen analisis spektrum respons ragam dan prosedur riwayat respons seismik. Penentuan prosedur analisis yang dapat digunakan bergantung pada kategori desain seismik  struktur sistem struktur properti dinamis dan keteraturan. !etentuan prosedur analisis yang dii6inkan dapat dilihat pada abel &. Selain ketiga prosedur tersebut S$" memperbolehkan dilakukannya prosedur  alternatif dengan persetujuan pemberi i6in yang mempunyai kuasa hukum (S$" Pasal '.). Tabel 1 "rosedur #nalisis $an% Dii&inkan (SNI Tabel 1')

#ila dibandingkan dengan dua analisis lainnya analisis gaya lateral eki3alen merupakan analisis yang paling sederhana. $amun meskipun analisis ini merupakan analisis statik prinsip0prinsip dinamik 

sudah diperhitungkan . Posting saya kali ini akan membahas perhitungan beban gempa dengan analisis gaya lateral eki3alen sampai pada tahap penentuan nilai gaya geser dasar. ahapannya adalah %

1. enetapkan kate#ori risiko ban#unan

!ategori risiko bangunan berkaitan dengan tingkat risiko yang diperbolehkan pada bangunan yang direncanakan sesuai peruntukannya. Penentuannya dapat dilihat pada abel . Tabel ! ate%ori Risiko an%unan (SNI Tabel 1)

.

enentukan /aktor keutamaan #empa0 I e  $ilai "e didapat berdasarkan kategori risiko bangunan seperti pada abel *. Tabel ' *aktor eutamaan Gempa (SNI Tabel !)

'.

enentukan parameter perepatan #empa terpetakan Parameter percepatan gempa yang digunakan adalah percepatan batuan dasar pada perioda pendek (S s) pada . detik dan percepatan batuan dasar pada perioda & detik (S&) dengan probabilitas terlampaui  + dalam 1 tahun (gempa 1 tahun). Penggunaan  percepatan . detik dan & detik dikarenakan pada inter3al  detik sampai & detik mengandung energi gempa terbesar. $ilai kedua parameter ini didapat dari ,ambar & dan ,ambar .

Gambar 1 "eta Untuk S s (SNI Gambar ,)

Gambar ! "eta Untuk S 1 (SNI Gambar 1-)

5atatan  Selain dengan peta gempa di atas penentuan parameter percepatan gempa dapat dilakukan melalui program Desain Spektra "ndonesia di situs % http%//puskim.pu.go.id/5plikasi/desainFspektraFindonesiaF&&

2.

enentukan klasi/ikasi situs

!lasifikasi situs dapat ditetapkan dengan tiga parameter yaitu % a) !ecepatan rata0rata gelombang geser  b) ahanan penetrasi standar lapangan rata0rata atau tahanan penetrasi standar rata0rata untuk lapisan tanah non kohesif  c) !uat geser niralir rata0rata !etentuan mengenai penggunaan parameter di atas dijelaskan dalam S$" pasal 1.* dan 1.8. Dari  parameter0parameter ini dapat diketahui kalsifikasi situs sesuai dengan abel 8. Tabel . lasi/ikasi Situs (SNI Tabel ')

1.

+enentukan koefisien situs !oefisien situs ! a dan ! v didapat dari abel 1 dan abel . category Tabel 0 oe/isien Situs * a (SNI Tabel .)

Tabel  oe/isien Situs * 2 (SNI Tabel 0)

.

+enghitung parameter percepatan spektral desain Parameter percepatan spektral desain S  .S  dan S  .* dihitung dengan Persamaan (i) dan (ii) (S$" pasal .*) dengan nilai S  MS  dan S  M* dihitung dengan Persamaan (iii) dan (i3) (S$" pasal .).

'. +enentukan koefisien modifikasi respons !oefisien modifikasi respons @ berkaitan dengan daktilitas rencana struktur. $ilainya  bergantung pada sistem struktur yang digunakan. $ilai @ ini dapat ditetapkan dari S$" abel ? atau abel  untuk bangunan menyerupai gedung dan S$" abel & untuk bangunan yang tidak menyerupai gedung. 9. +eghitung periode fundamental perkiraan !arena periode fundamental struktur belum dapat ditentukan perlu ditentukan periode fundamental perkiraan T a. $ilai T a ini bisa dihitung dengan Persamaan (3) (S$" Pasal '.9..&) dengan terlebih dahulu menentukan 5 t dan " dari abel '.

Tabel 3 Nilai oe/isien Waktu Getar "erkiraan 4 t  Dan 5 (SNI613!6!-1! Tabel 10)

?. +enghitung koefisien respons seismik !oefisien respons seismik 5  s dihitung dengan Persamaan (3i). $ilai dari Persmaan (3i)

tidak perlu melebihi nilai dari Persamaan (3ii) dan tidak boleh kurang dari Persamaan (3iii) (S$" Pasal '.9.&.&).

&.

+enghitung berat seismik efektif  #erat seismik efektif harus menyertakan semua beban mati dan beban lainnya sesuai S$" pasal '.'.. Untuk penentuan nilai beban bisa mengacu pada S$" *0&''0&*.

&&.

+enghitung gaya geser dasar ,aya geser dasar diperoleh dari perkalian koefisien respons seismik dengan berat seismik efektif seperti ditunjukkan dalam Persamaan (i<).