Post on 02-Feb-2016
description
© 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”
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN
TAHAN GEMPA
Kekuatan
Kekakuan
Stabilitas
Struktur bangunan
tahan gempa
harus memiliki:
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik 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”
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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.
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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.
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
PROSEDUR PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG TERHADAP GEMPA
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
PROSEDUR PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG TERHADAP GEMPA
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
KETIDAKBERATURAN STRUKTUR
SNI 1726: 2012, pasal 7.3.2 menjelaskan tentangklasifikasi gedung tidak beraturan sebagaiberikut:
1. Ketidakberaturan Horizontal
2. Ketidakberaturan Vertikal
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
KETIDAKBERATURAN STRUKTUR
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.
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
KETIDAKBERATURAN STRUKTUR
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.
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
KE
TID
AK
BE
RA
TU
RA
N V
ER
TIK
AL
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
PENGARUH BEBAN GEMPA
Menurut SNI 1726: 2012, pasal 7.4.2:
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
PENGARUH BEBAN GEMPA
Menurut SNI 1726: 2012, pasal 7.4.2:
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
PENGARUH BEBAN GEMPA
Menurut SNI 1726: 2012, pasal 7.4.2:
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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)
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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)
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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)
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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)
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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)
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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)
© 2015 Program Studi Teknik Sipil-Universitas Bung Hatta
Jl. Sumatera Ulak Karang, Padang
Dinamika Struktur dan Teknik Gempa
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