Dinstruk & Gempa 10 (Perencanaan Struktur Bangunan)

© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta

Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG

Dosen:

Dr. Rini Mulyani, M.Sc. (Eng.)

Mata kuliah

“Dinamika struktur dan teknik gempa”

http://www.bunghatta.ac.id/index





KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN

TAHAN GEMPA

Kekuatan

Kekakuan

Stabilitas

Struktur bangunan

tahan gempa

harus memiliki:






Pada saat terjadinya gempa ringan, tidak ada kerusakanbaik pada elemen struktural maupun non-strukturalgedung dan fungsi bangunan harus dapat tetap berjalan(serviceable)

Pada saat terjadi gempa sedang, kerusakandiperbolehkan terjadi pada elemen non-strukturgedung, tetapi tidak boleh terjadi pada elemenstrukturalnya.

Pada saat terjadi gempa besar, kerusakan diperbolehkanterjadi pada elemen struktural dan non-struktur gedung, tetapi tidak sampai menyebabkan bangunan runtuh

KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN

TAHAN GEMPA






DAKTILITAS

Defini daktilitas menurut SNI 03-1726-2002:

“kemampuan suatu struktur bangunan gedung untukmengalami simpangan pasca elastik yang besar secaraberulang kali dan siklik akibat beban gempa di atasbeban gempa yang menyebabkan terjadinya pelelehanpertama, sambil mempertahankan kekuatan dankekakuan yang cukup, sehingga struktur bangunangedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah beradadalam kondisi plastik”






DAKTILITAS

Faktor daktilitas struktur gedung () merupakan rasioantara simpangan maksimum struktur gedung akibatpengaruh gempa rencana pada saat mencapai kondisidi ambang keruntuhan (m) dan simpangan strukturgedung saat terjadinya pelelehan pertama (y).

𝜇 =𝛿𝑚𝛿𝑦






DAKTILITAS

Mekanisme kerusakan struktur harus didesainsedemikian rupa pada lokasi-lokasi tertentu, sehinggasetelah gempa kuat struktur tersebut masih dapatdiperbaiki

Lokasi kerusakan tersebut didesain pada balok dankolom lantai dasar yang disebut dengan sendi plastis

Sendi plastis harus mampu berdeformasi secarainelastik dan maksimum dengan cara memindahkanenergy gempa secara baik melalui proses plastisitas






DAKTILITAS

Untuk mendapatkan mekanisme tersebut digunakankonsep perencanaan strong column-weak beam. Konsep tersebut mengharuskan kapasitas nominal pada kolom lebih besar 1,2 kali kapasitas nominal pada balok.

Perencanaan struktur yang mengatur kemampuanstruktur untuk bertahan pada saat gempa kuat terjadimeskipun terjadi kerusakan pada sendi plastis disebutdengan damage control.











KEKAKUAN STRUKTUR Kekakuan struktur adalah gaya yang diperlukan struktur bila

mengalami deformasi sebesar satu satuan.

Nilai kekakuan struktur tergantung pada material yang digunakan, dimensi elemen struktur, penulangan, modulus elatisitas dan momen inersia.

Kekakuan struktur juga terkait dengan periode strukturtersebut (T).

𝑇 =1

𝑓=2𝜋

𝜔

𝜔 =𝑘

𝑚

𝑇 ≈1

𝑘

Dimana,

T = periode struktur

f = frekuensi struktur

= frekuensi angular stuktur

k = kekakuan struktur






PROSEDUR PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG TERHADAP GEMPA

SNI 03-1726-2002 membagi sistem perencanaanstruktur gedung menjadi 2 bagian, yaitu:

1. Perencanaan struktur gedung beraturan

Struktur gedung beraturan dapat direncanakan terhadappembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencanadalam arah masing-masing sumbu utama denah strukturtersebut berupa beban gempa nominal statik ekivalen.

Prosedur perencanaan struktur gedung dengan metode statikekivalen akan dipelajari lebih lanjut pada mata kuliah ini.







2. Perencanaan struktur gedung tidak beraturan

Untuk struktur gedung yang tidak beraturan, pengaruhgempa rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanangempa dinamik, metode yang digunakan antara lain:

Analisis ragam respons spektrumMerupakan suatu cara analisis untuk menentukan respons dinamikstruktur gedung 3 dimensi yang berperilaku elastik penuh terhadappengaruh suatu gempa. Respons dinamik total struktur tersebutdidapat sebagai superposisi dari respons dinamik maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui spektrum respons gemparencana







Analisis respons dinamik riwayat waktu linier dan non-linier (Linear and Non-linear Dynamic Time History Analysis)Merupakan suatu cara analisis untuk menentukan riwayat wakturespons dinamik struktur gedung 3 dimensi yang berperilaku elastikpenuh terhadap gerakan tanah akibat gempa rencana pada tarafpembebanan gempa nominal sebagai data maksimum, dimana responsdinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan menggunakanmetode integrasi langsung atau dapat juga dilakukan dengan metodeanalisis ragam.

Perencanaan struktur gedung tak beraturan tidak dibahaspada mata kuliah ini






KETIDAKBERATURAN STRUKTUR

SNI 1726: 2012, pasal 7.3.2 menjelaskan tentangklasifikasi gedung tidak beraturan sebagaiberikut:

1. Ketidakberaturan Horizontal

2. Ketidakberaturan Vertikal







1. Ketidakberaturan Horizontal

Struktur bangunan gedung yang mempunyai satuatau lebih tipe ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Tabel 10 harus dianggapmempunyai ketidakberaturan struktur.

Struktur-struktur yang dirancang untuk kategoridesain seismik sebagaimana yang terdaftar dalamTabel 10 harus memenuhi persyaratan dalam pasal-pasal yang dirujuk dalam tabel itu.
















KE

TID

AK

BE

RA

TU

RA

N H

OR

IZO

NTA

L

Diafragma:

Atap, lantai, membran

atau sistem bresing

yang berfungsi

menyalurkan gaya-

gaya lateral ke

elemen penahan

vertikal






LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN













2. Ketidakberaturan Vertikal

Struktur bangunan gedung yang mempunyai satuatau lebih tipe ketidakberaturan seperti yang terdaftar dalam Tabel 11 harus dianggapmempunyai ketidakberaturan vertikal.

Struktur-struktur yang dirancang untuk kategoridesain seismik sebagaimana yang terdaftar dalamTabel 11 harus memenuhi persyaratan dalam pasal-pasal yang dirujuk dalam tabel itu.
















KE

TID

AK

BE

RA

TU

RA

N V

ER

TIK

AL


















KOMBINASI PEMBEBANAN

Kombinasi beban untuk metoda ultimit

Struktur, komponen-elemen struktur dan elemen-elemenfondasi harus dirancang sedemikian hingga kuat rencananyasama atau melebihi pengaruh beban-beban terfaktor dengankombinasi-kombinasi sebagai berikut:.

Dimana:

D : Beban Mati

L : Beban Hidup

Lr : Beban Hidup Atap

W : Beban Angin

R : Beban Air Hujan

E : Beban Gempa






PENGARUH BEBAN GEMPA

Menurut SNI 1726: 2012, pasal 7.4.2:




















Kombinasi dan PengaruhBeban Seismik:

E = Eh ± Ev

Pengaruh Beban Seismik

E = ρQE ± 0.20 SDS D

Pengaruh Gaya Seismik Horisontal

Eh = ρQE

Pengaruh Gaya Seismik Vertikal

Ev = 0.20 SDS D






Dengan demikian maka persamaan berikut :

1.2D + 1.0Emenjadi:

+ L

dan0.9D + 1.0E

menjadi:

(0.9 -0.2 SDS) D + ρQE

(Tension Controlled)

(1.2 + 0.2 SDS) D + ρQE + 0.5 L(Compression Controlled)






Kalau memperhitungkan faktor “Kuat –Lebih” Ω0

maka persamaan berubah seperti berikut :

(1.2 + 0.2 SDS) D + ρQE

menjadi:

+ 0.5 L

dan(0.9 -0.2 SDS) D

menjadi:+ ρQE

(0.9 -0.2 SDS) D + Ω0QE

(Tension Controlled)

(1.2 + 0.2 SDS) D + Ω0QE + 0.5 L(Compression Controlled)






Dimana:D : Pengaruh Beban Mati

L : Pengaruh Beban Hidup

QE : Pengaruh gaya gempa horizontal

SDS : Parameter percepatan respons spektral

pada periode pendek redaman 5%

: Faktor redundansi struktur






SISTEM STRUKTUR1. Sistem Dinding Penumpu (Bearing Wall Systems)

2. Sistem Rangka Bangunan (Building Frame Systems)

3. Sistem Rangka Pemikul Momen (Moment Resisting Frame Systems)

4. Sistem Ganda dengan Rangka Pemikul Momen Khusus(Dual Systems with Special Moment Frames Capable of Resisting at Least 25% of Prescribed Seismic Forces)

5. Sistem Ganda dengan Rangka Pemikul MomenMenengah (Dual Systems with Intermediate MomentFrames Capable of Resisting at Least 25% ofPrescribed Seismic Forces)






SISTEM STRUKTUR

6. Sistem Interaksi Struktur Beton Bertulang RangkaPemikul Momen Biasa dan Dinding Geser BetonBiasa (Shear Wall–Frame Interactive System withOrdinary Reinforced Concrete Moment Frames andOrdinary Reinforced Concrete Shear Walls)

7. Sistem Kolom Kantilever (Cantilevered ColumnSystems)

8. Sistem Struktur Baja yang Tidak Didetail KhususUntuk Menahan Gempa, Tidak Termasuk SistemKolom Kantilever. (Steel Systems Not SpecificallyDetailed For Seismic Resistance, ExcludingCantilever Column Systems)






Sistem Dinding Penumpu

(Bearing Wall System)

Sistem Rangka Gedung

(Building Frame System)

Sistem Rangka Pemikul Momen

(Moment Resisting Frame)

Sistem Ganda

(Dual System)

Sistem Bandul Terbalik

(Inverted Pendulum System)






SISTEM STRUKTUR

Sistem Dinding Penumpu (Bearing Wall System)Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul bebangravitasi secara lengkap, yang beban gravitasinya dipikul olehdinding penumpu dan sistem bresing, sedangkan beban lateral akibat gaya gempa dipikul oleh dinding geser atau rangka bresing

Sistem Rangka Pemikul Momen (Moment Resisting Frame)sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruangpemikul beban gravitasi secara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul oleh rangka pemikul momenmelalui mekanisme lentur. sistem ini terbagi menjadi 3, yaituSRPMB (Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa), SRPMM (SistemRangka Pemikul Momen Menengah), dan SRPMK (SistemRangka Pemikul Momen Khusus)






SISTEM STRUKTUR

Sistem Rangka Gedung (Building Frame System)Sistem struktur dengan rangka ruang pemikul beban gravitasisecara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan olehgempa dipikul dinding geser ataupun oleh rangka bresing

Sistem Ganda (Dual System)Sistem struktur dengan rangka ruang pemikul beban gravitasisecara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan olehgempa dipikul oleh sistem rangka pemikul momen dan dindinggeser ataupun oleh rangka pemikul momen dan rangka bresing

Sistem Bandul Terbalik (Inverted Pendulum System)Suatu struktur kantilever langsing yang lebih dari 50 persen massastrukturnya terpusat di puncak struktur, dan stabilitas puncakstrukturnya ditentukan oleh kekangan rotasi terhadap puncakelemen kantilever



Documents

Dinstruk & Gempa 10 (Perencanaan Struktur Bangunan)