GEMPA_Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Untar 2012-C-2 in 1

7/25/2019 GEMPA_Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Untar 2012-C-2 in 1

1/124effietumilar@2015

BAB 13

Petunjuk Penggunaan Ketentuan Seismik

dari ASCE 7-05 dan IBC 2006disusun oleh:

Steffie Tumilar

Perubahan pada ASCE 7-10 dan IBC 2012

akan dijelaskan pada saat kuliah.

1927; 1935; 1937; 1940; 1943; 1949; 1952; 1955; 1958; 1961; 1964;1967; 1970; 1973; 1976; 1979; 1982; 1985; 1988; 1991; 1994; 1997.

1985; 1988; 1991; 1994; 1997; 2000; 2003

2006. 2009, 2012

Long Beach-1933Santa Barbara-1925

LA City Code-1943

ASCE-SEAOC1952

SEAOC 1959The First

Blue Book

San Fernando-1971

Caracas-1967 Mexico City-1985 Loma Prieta-1989

Northridge-1994

Kobe-1995

ATC 3-06

1978



BOCA

Building Officials CodeAdministration - 1915

(Mid West, Eastcoast)

SBCCI

Southern Building Code

Congress - 1940

Standard Building Code

(SBC)(Southeast)

UBC-ICBO

Uniform Building Code -1927International Conference of

Building Officials

(Westcoast)

ICC

International CodeCouncil-1994

Updated :- ASCE 7-10

- IBC 2012-NEHRP 2009- ACI 318M-11

PendahuluanInformasi dan penjelasan serta berbagai contoh

berikut ini terutama didasarkan pada ASCE 7-05

serta IBC 2006, perlu diinformasikan bahwa ada

beberapa penyesuaian dibandingkan dengan ASCE7-10 serta IBC 2012. Tetapi secara keseluruhan

uraian berikut masih cukup mewakili , terutama

dalam pemahaman penggunaan code tersebut.



Berbagai data yang diperlukan dalam menentukanbeban seismik secara umum adalah sebagai berikut.

1. Seismic importance factorI dan occupancy category.2. Peta spectral response accelerations, SS dan S1

3. Site class.

4. Spectral response coefficients, SDS dan SD1.

5. Seismic design category (SDC).

6. Basic seismic-force-resisting system(s).

7. Design base shear

8. Seismic response coefficient(s), CS.9. Response modification factor(s), R.

10. Analysis procedure yang dipergunakan.

Contoh No-1

(Halaman-30)



1. Contoh- 01.

Classification/Importance Factors Ref. ASCE 7-05; 11.5-1

Seismic Design Category Ref. ASCE 7-05; 11.6Penentuan importance factors dan seismic design category untuk suatu bangunanyang memiliki informasi sebagai berikut.

Type of occupancy Suatu gedung sekolah dengan kapasitas lebih dari 250 orang,dengan informasi parameter sebagai berikut.

SDS = 1.17 ; Catatan: SDS = (2/3) SMS .. Ref. ASCE 7-05; 11.4-4

= design spectral response acceleration parameter pada

short period dengan damping 5% (i.e., 0.20 detik)

SMS = MCE spectral response acceleration parameter pada

short period dengan damping 5% (i.e., 0.20 detik)= Fa .Ss

SD1 = 0.70 ; Catatan: SD1 = (2/3) SM1= design spectral response acceleration parameter

pada perioda 1 detik, dengan damping 5% .

SM1 = MCE spectral response acceleration parameterpada perioda 1 detik, dengan damping 5% .

= Fv .S1

S1 = 0.75 ; Catatan: S1 = MCE spectral acceleration parameter dari petagempa pada perioda 1 detik, dengan damping 5% .

Tentukan : 1. Building category dan Importance factors untuk general occupancy(hunian umum) dan untuk satu gedung yang dipergunakan untukemergency shelter.

2. Seismic Design Category (SDC)



a. Building category dan Importance factors.

Dari Tabel 11.5-1, Importance Factors, yang berkaitan dengan occupancy

category, dapat dilihat untuk general category, termasuk pada Category II.

Occupancy category ini selanjutnya dipergunakan untuk menentukan Seismic

Design Category, 11.6-1.

Selanjutnya untuk satu gedung yang dipergunakan untuk emergency shelter

adalah termasuk pada Category IV.

Importance factors untuk beban seismik dapat dilihat pada Tabel 11.5-1 dan

untuk beban angin dapat dilihat pada Tabel 6-1.

Category Beban SeismikFactor I Beban AnginFactor I

II 1.00 1.00

IV 1.50 1.15



b. Seismic Design Category

Penentuan Seismic Design Category (SDC) untuk semua struktur harus didasarkanpada Occupancy Category dan spectral response acceleration coefficients SDS danSD1 dari gedung yang bersangkutan, terlepas dari fundamental period of vibration Tdari struktur tersebut.

Penentuan SDC untuk setiap gedung dan struktur harus didasarkan pada most severeSDC. Dikaitkan dengan Tabel 11.6-1 atau Tabel 11.6-2 maka hasil selanjutnya dapatdilihat pada Tabel berikut dibawah ini.

Tabel Occupancy Category vs Seismic Design Category

Nature of

Occupancy

Occupancy

Category

Tabel 11.6-1

SDS SDC

Tabel 11.6-2

SD1 SDC

SDC yang

dipakai

Sekolah II 1.17 D* 0.70 D* E

Emergency

Shelter

IV 1.17 D* 0.70 D* F

Catatan : Untuk Occupancy Categories, I, II, III yang memiliki nilai S1 0.75, SDC yangmenentukan yang harus dipergunakan adalah SDC E. Demikian juga untuk Occupancy CategoryIV yang memiliki nilai S1 0.75, SDC yang menentukan yang harus dipergunakan adalah SDC F



Contoh No-2(Halaman-32)

2. Contoh- 02Strength Design Load Combination dengan beban seismik E sebagaimanaditentukan pada ASCE 7-05; 12.4.2.3 atau IBC 2006 1605.2.1. Sebagai contoh,

tinjau suatu Struktur Moment-Resisting Frame seperti tergambar dibawah ini.

SDS = 1.10

I = 1.00

= 1.30

f1 = 0.50

Balok A-B dan kolom C-D adalah elemen dari Special Moment-Resisting Frame.Berbagai gaya-gaya dalam pada elemen-elemen tersebut diatas dapat dilihatpada Tabel berikut ini.

A B

C

D



Tabel Gaya-gaya dalam

Beban Kiri-kanan Kanan-kiri

Beban Mati Beban hidup Beban seismik Beban seismik

D L ( QE ) ( QE )

Momen balok

pada A-135.58 kN-m -67.79 kN-m + 162.70 kN-m -162.70 kN-m

Gaya aksial pada

kolom C-D

+400.00 kN +178.00 kN +490.00 kN -490.00 kN

Momen kolom

pada C+54.23 kN-m -27.12 kN-m +216.93 kN-m -216.93 kN-m

Perjanjian tanda: Momen lentur positif jika timbul tarik pada serat tepi bawah balok dan serat tepi

kanan kolom. Gaya aksial positif untuk kolom yang mengalami tekan.

Tentukan : 1. Strength Design Seismic Load Combination.

2. Strength Design Moment pada balok A dengan seismic load combination.

3. Strength Design interaction pasangan gaya aksial dan momen pada Cdengan seismic load combination.

A B

C

D

IBC 2006



a. Strength Design Seismic Load Combination.

1.20 D + 1.00 E + 0.50 L ( Comb.5 )

0.90 D + 1.00 E ( Comb.7 )

Untuk jenis beban seperti momen M dan beban aksial P,

E = Eh + Ev dimana: Eh = . QE dan ( persamaan 12.4-1, 12.4-3

Ev = 0.20 SDS .D dan 12.4-4).

E = . QE + 0.20 SDS D

E = . QE - 0.20 SDS D ( E dan D dapat bekerja bolak balik)

Selanjutnya, untuk = 1.30 dan SDS = 1.10 maka load combination :

1.20D + 1.30QE + (0.20)(1.10)D + 0.50L = 1.42D + 1.30QE + 0.50L

1.20D + 1.30QE - (0.20)(1.10)D + 0.50L = 0.98D + 1.30QE + 0.50L

0.90D + 1.30QE + (0.20)(1.10)D = 1.12D + 1.30QE

0.90D + 1.30QE - (0.20)(1.10)D = 0.68D + 1.30QE

Dari berbagai hasil perhitungan tersebut dapat ditarik kesimpulanbahwa kombinasi yang paling menentukan adalah:

1.42D + 1.30QE + 0.50L bila tanda QE dan D sama ,

0.68D + 1.30QE bila tanda QE dan D berlawanan.

b. Strength design momen balok pada A dengan seismic load combination.

1). Untuk load combination yang menentukan bila tanda QE dan D samaadalah: 1.42D + 1.30QE + 0.50L.

Untuk : D = MD = -135.58 kN-m

QE = MQE = -162.70 kN-m dan

L = ML = - 67.79 kN-m

Maka diperoleh:

MA = 1.42(-135.58) + 1.30(-162.70) + 0.50(-67.79) = - 438 kN-m

2). Untuk load combination yang menentukan bila tanda QE dan D berlawanantanda adalah: 0.68D + 1.30QE

Untuk : D = MD = -135.58 kN-m

QE = MQE = +162.70 kN-mMaka diperoleh:

MA = 0.68(-135.58) + 1.30(+162.70) = +119 kN-m

Dengan demikian balok pada A harus direncanakan untuk momen,

MA = - 438 kN-m, dan +119 kN-m.



C. Strength Design Interaction pasangan gaya aksial dan moment padadengan seismic load combination.

E = (QE ) 0.20 SDS .D, dan (QE ) 0.20 SDS.D ,

dengan demikian kombinasinya adalah sebagai berikut:1.20D + (QE ) + 0.20 SDS . D + L

1.20D + (QE ) - 0.20 SDS . D + L

1.20D + (QE ) + 0.20 SDS . D + L

1.20D + (QE ) - 0.20 SDS . D + L

0.90D + (QE ) + 0.20 SDS .D

0.90D + (QE ) - 0.20 SDS .D

0.90D + (QE ) + 0.20 SDS .D

0.90D + (QE ) - 0.20 SDS .D

(Catatan: L dapat dikali 0.50 bila L 4.80 kPa ( ~ 500 kg/m2),

kecuali untuk garasi atau ruang pertemuan umum.)

Selanjutnya, untuk = 1.30 dan SDS = 1.10 maka load combination :

Tabel Kombinasi beban (Load combinations)

Kombinasi MA kN-m PC kN dan MC kN-m

1.42D+ 1.30QE + 0.50L - 47 + 1196 + 329

0.98D+ 1.30QE + 0.50L - 12 + 119 + 305

1.42D 1.30QE + 0.50L - 405 + 1020 - 148

0.98D 1.30QE + 0.50L - 346 - 57 - 172

1.12D+ 1.30QE + 27 + 987 + 299

0.68D+ 1.30QE + 87 + 810 + 276

1.12D- 1.30QE - 331 - 90 - 178

0.68D- 1.30QE - 271 - 266 - 202

Catatan : Jika analisis dilakukan menurut prosedur Modal Response Spectrum Analysis dari 12.9, makaalgebraic signs yang diakibatkan dari beban seismik akan hilang karena adanya combining process dari

individual modal responses. Tanda dapat dipergunakan hanya untuk suatu kondisi interaksi pasangan padaarah beban lateral tertentu yang dapat diperoleh dari primary mode response. (Primary mode adalah mode

yang memiliki participation factor terbesar untuk arah tertentu dari beban seismik lateral). Atau, sebagaialternatif, tanda tadi dapat ditentukan berdasarkan prosedur equivalent lateral force 12.8.




3. Contoh- 03.

Kombinasi beban. Ref. ASCE 7-05; 2.4

Code mengijinkan penggunaanAllowable Stress Design (ASD) pada perencanaanstruktur kayu (ASCE 7-05; 2.4 dan 12.4.2.3), atau IBC 2006 1605.3.1

Pada contoh berikut akan ditunjukkan penggunaan metoda ini pada plywood shear wallseperti pada gambar dibawah ini. Dinding dan shear wall merupakan light wood framedbuilding, dengan beberapa informasi sebagai berikut.

Ketentuan lainnya:

SDC- B

I = 1.00

= 1.00

SDS = 0.30

E = Eh = QE = 17.80 kN(base shear dari beban seismik ditentukan dari 12.4.2).

Beban gravitasi

Beban mati wD = 4.38 kN/m

Beban hidup wL = beban hidup.

Lengan moment dari pusat post (penunjang) ke

pusat hold-down bolt = L=2,865 mm

Tentukan : Kapasitas geser q dan kapasitas tarik bolt T

Eh=QE

L=2865 mm

L=3048 mm

h=2740 mm



Kombinasi beban yang menentukan pada Allowable Stress Design (ASD) adalahkombinasi 5, 6, dan 8 sebagaimana diuraikan pada 12.4.2.3. Penggunaannya disinitanpa memasukkan kenaikan tegangan yang biasanya diambil sebesar 1/3 dar itegangan ijinnya.

12.4.2.3 menentukan beban seismik E dengan kombinasi beban sebagai berikut.

E = Eh + Ev (persamaan 12.4-1)

E = QE + 0.20 SDS .D (persamaan 12.4-3)

E = QE + 0.06D dan (persamaan 12.4-4)

E = QE - 0.06D

Untuk ASD basic combination 5, kombinasi bebannya adalah sebagai berikut.

D + 0.70 E

= D(1.0) + 0.70(0.60D + QE)

= (1.042)D + 070QE , untuk D dan QE yang saling memperkuat,

dan sebaliknya adalah

= D(1.0) + 0.70(-0.60D -QE)

= 0.958D - 070QE


D + 075(0.70 E) + 075(L + Lr) ; Lradalah: beban hidup reduksi

= D(1.0 + (0.75)(0.70)(0.06)) + (0.75)(0.70)(1.0) QE + 0.75 Lr

=1.032 D + 0.75 Lr + 0.525 QE , untuk D dan QE yang saling memperkuat,

dan sebaliknya adalah,

= D(1.0-0.968) + 0.75 Lr - 0.525 QE .

= 0.032 D + 0.75 Lr - 0.525 QE


0.60D + 0.70 E

= D(0.06) + 0.70(1.0) QE + 070(0.06)D= (0.60 + 0.042)D + 070QE= 0.642 D + 070QE , untuk D dan QE yang saling memperkuat,

dan sebaliknya adalah

= (0.60- 0.042)D- 070QE

= 0.558 D - 070QE



Untuk menentukan design shear capacity, beban mati dan beban hidup tidak dilibatkan,sehingga diperoleh:

0.70 QEUntuk kapasitas tarik T adalah,

0.558 D - 0.70 QEUntuk wall boundary element compression capacity, kombinasi yang menentukan:

(1.042)D + 0.70QE

Base shear dan beban seismik QE yang ditentukan dalam 12.8.1.adalah berdasarkanstrength design. Untuk allowable stress design (ASD) QE harus dikalikan factor 0.70sebagaimana yang ditunjukkan sebelumnya.

Untuk design shear capacity, beban seismik QE = 17.80 kN

Dalam menentukan design shear capacity, kombinasi beban yang menentukan:

adalah 0.70 QE . Sehingga design unit shear adalah:

Unit shear ini dipergunakan untuk menentukan tebal plywood dan persyaratan paku yang dipakai , lihat IBC 2006,Table 2306.4.1 yang memberikan nilai allowable shear untuk beban jangka pendek seperti angin dan gempa.

E0.70Q 0.70(17.80)q 4.10N / mm(atau4.10kN / m)

L 3048

E0.70Q 0.70(17.80)q 4.10N / mm(atau4.10kN / m)

L 3048

Kapasitas tarik T dari bolt yang dibutuhkan ?.

Tinjau momen terhadap titik O pada pusat dari post bagian kanan dinding denganbeban Eh = QE = 17.80 kN. Selanjutnya gaya tarik T akibat gaya seismik horizontaldihitung dari persamaan berikut.

Pada persamaan diatas untuk perhitungan kapasitas tarik T, kombinasi beban yangmenentukan adalah: 0.558 D - 0.70 QE

0.558(4.38)(3.048)(1.48) 0.70(17.80)(2.74) + T(2.865) = 0

T = 8.07 kN (tarik)

Selanjutnya untuk wall boundary element compression capacity, kombinasi beban yangmenentukan adalah: (1.042)D + 070QE

1.042(4.38)(3.048)(1.48) + 0.70(17.80)(2.74) C(2.865) = 0

C = 19.10 kN (tekan)Catatan: Nilai E pada persamaan 12.4-1 dan 12.4-2 menimbulkan masalah algebraic sign padakombinasi beban. Untuk menghilangkan masalah tersebut, maka lebih baik menggunakanpersamaan

E = . QE + 0.20 SDS D

dan pergunakan E pada persamaan diatas dalam melakukan kombinasi beban.




4. Contoh- 04.

Design spectral response accelerations. Ref. ASCE 7-05; 11.4

Menentukan Design Spectral Response parameter SDS dan SD1 dari peta gempayang mengandung nilai-nilai SS dan S1 .

Parameter SDS dan SD1 akan dipergunakan dalam menentukan base shear sesuai12.8 dan Design Response Spectrum sebagaimana ditunjukkan pada 11.4.5.

Tentukan : 1. Maximum considered earthquake spectral response accelerationsSS dan S1

2. Site coefficients dan adjusted maximum considered earthquakespectral response accelerations SMS dan SM1 .

3. Design spectral response acceleration parameters SDS dan SD1 .

4. Plot general procedure response spectrum.

5. Hitung seismic response coefficient CS.

Untuk soil site class D, R =6, T = 0.60sec, dan I = 1.0



TABEL 12.14-1 DESIGN COEFFICIENTS AND FACTORS FOR SEISMIC FORCE-RESISTING

SYSTEM FOR SIMPLIFIED DESIGN PROCEDURE



a. Maximum Considered Earthquake (MCE) spectral response accelerations (11.4.1)Untuk lokasi tertentu, umpamanya diperoleh nilai-nilai :

SS = 46.20% g = 0.462g , dan S1 = 20.30% g = 0.203g

b. Site coefficients dan adjusted Maximum Considered Earthquake spectral responseaccelerations. (11.4.3)

Dari peta gempa, umpamanya diperoleh untuk site class D, dan SS = 0.462g,danS1 = 0.203g, diperoleh site coefficient sebagai berikut, Fa = 1.43 dan Fv = 1.99.

Adjusted Maximum Considered Earthquake (MCE) spectral response accelerations

SMS = FaSS = 1.43(0.462g) = 0.660g , dan (persamaan 11.4-1)

SM1 = FvS1 = 1.99(0.203g) = 0.404g (persamaan 11.4-2)

c. Design spectral response acceleration parameters. 11.4.4

SDS = (2/3) SMS = 2/3(0.66g) = 0.44g (persamaan 11.4-3)

SD1 = (2/3) SM1 = 2/3(0.404g) = 0.27g (persamaan 11.4-4)

d. General procedure response spectrum (11.4.5)

Untuk perioda T0 , design spectral response ditentukan dari persamaan

Sa = (0.60) (SDS /T0)T + 0.40SDS (persamaan 11.4-5)

Untuk perioda T0 dan Ts,,design spectral response acceleration,

Sa harus diambil= SDS.

Untuk perioda > TS dan < TL,design spectral response acceleration,Sa = (SD1) / T (persamaan 11.4-6)

dimana: T0 = 0.20(SD1 / SDS)

= 0.20(0.27/0.44) = 0.12 sec.

TS = SD1 / SDS

= 0.27/0.44 = 0.61 sec.

TL = 8 sec ( F22-15)



T = Perioda Sa /g Perhitungan untuk Sa0.00 0.18 0.40(0.44)

0.12 0.44 0.44

0.61 0.44 0.27 / 0.61

0.80 0.34 0.27 / 0.80

1.00 0.27 0.27 / 1.00

1.20 023 0.27 / 1.40

1.40 0.19 0.27 / 1.60

1.60 0.17 0.27 / 2.00

2.00 0.135

Sa (dalam g)

SDS = 0.44g

0.18

0.50

0.40

0.30

0.20

0.10

00.20 0.40 0.60 0.80 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

T0 =0.11 sec TS =0.55 sec

Sa = (SD1) / T

General Procedure Response Spectrum

e. Perhitungan seismic response coefficient CS.

Untuk soil site class D, R =6, T = 0.60sec dan I = 1.0 (12.8.1)

Seismic response coefficient ditentukan berdasarkan persamaan berikut.

(persamaan 12.8-2)

= 0.44/(6.0/1.0) = 0.073

Nilai Cs tidak perlu lebih besar dari

(persamaan 12.8-3)

= 0.27/ ((6.0/1.0)(0.60)) = 0.075

untuk T TL, Nilai Cs tidak boleh kurang dariCs = 0.01 (persamaan 12.8-5)

Dimana S1 0.60g , nilai Cs tidak boleh kurang dari

DS

SS

CR / I

DS

SS

CR / I T

1

S0.50S

CR / I



Pengaruh Iregular parameter dalam

menentukan beban seismik pertama kali

dikemukakan pada

UBC 1973

Type 1a; SDC-D, E dan F



Contoh No-5

(Halaman-45)



5. Contoh- 05.

Iregularitas vertikal Tipe 1a dan Tipe 1b. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.2

Diketahui gedung struktur beton bertulang jenis Special Moment-Resisting Frame,

Seismic Design Categoty D, seperti pada gambar berikut. Gaya lateral Fx didasarkanpada persamaan 12.8-11.

Tentukan : Apakah iregularitas vertikal Tipe 1a dari Tabel 12.3-2 (stiffness- soft storyirregularity) terjadi pada tingkat-satu.

Ada dua pengujian yang dapat dilakukan untuk menentukan apakah struktur

memenuhi regularitas vertikal Tipe 1a (stiffness- soft story irregularity).

a. Lateral story stiffness < 70% dari tingkat diatasnya, atau dapat juga ditulis

Jika, 70% (1e/h1) > ( 2e- 1e)/ h2b. Lateral story stiffness < 80% dari kakuan rata-rata (average stiffness) dari

tiga tingkat diatasnya, atau dapat juga ditulis,

Jika, 80% (1e/h1)>1 / 3[ (2e- 1e)/ h2 + (3e- 2e)/ h3 + (4e- 3e)/ h4 ]

Jika kekakuan tingkat yang terjadi memenuhi salah satu dari dua kriteria tersebutdiatas, maka struktur dinyatakan mengalami soft story dan modal analysis (12.9)dibutuhkan sesuai Tabel 12.6-1.

Hitung story-drift ratio,

1/ h1 = 1e/h1 = (18-0)/3600 = 0.0050

2/ h2 = (2e- 1e)/ h2 = (27-18)/3000 = 0.0030

3/ h3 = (3e- 2e)/ h3 = (37-27)/3000 = 0.0033

4/ h4 = (4e- 3e)/ h4 = (44-37)/3000 = 0.0023

1/3( 0.0030 + 0.0033 + 0.0023) = 0.00287



c. Periksa apakah dipenuhi kriteria: 70% (1e/h1) > ( 2e- 1e)/ h20.70 (1e/h1) = 0.70(0.005) = 0.0035 > 0.003

Kesimpulan: Soft story..............condition 1a

Uraian: 70% dari story drift tingkat pertama lebih besar dari dari story drift tingkat

kedua, atau sebagai alternatif dapat juga ditulis:

0.0050 > (0.0030 x 1.30 = 0.0039) Jadi, soft story.

Juga perlu dicatat bahwa iregularitas struktur tipe 1a, 1b, atau 2 pada Tabel 12.3-

2 tidak diterapkan dimana tidak ada story drift ratio akibat gaya lateral rencana >

130% dari story drift ratio tingkat diatas berikutnya 12.3.2.2, Exception 1.

d. Periksa apakah dipenuhi kriteria:

80% (1e/h1)>1 / 3[ (2e- 1e)/ h2 + (3e- 2e)/ h3 + (4e- 3e)/ h4 ]

0.80(1e/h1) = 0.80(0.005) = 0.0040 > 0.00287

Kesimpulan: Soft story condition 1a

atau : 0.0050 > (0.00287 x 1.20 = 0.00344)

Kesimpulan: Soft story

e. Periksa untuk kondisi extreme soft story (struktur iregularitas vertikal, tipe 1b).

60%(1e/h1) = 0.60(0.0050) = 0.0030 0.0030 .. ok, atau

0.0050 > (0.0030 x 1.4 = 0.042) ok

70%(1e/h1) = 0.70(0.0050) = 0.0035 > 0.00287, atau

0.0050 > (0.00287 x 1.30 = 0.00373)

Kesimpulan: Stiffness-Extreme Soft story condition 1b.

Uraian: Perhatikan Tabel 12.3-2 untuk extreme Soft story type 1b, 12.3.3.1,gedung termasuk SDC-D dan diperbolehkan.

Untuk struktur SDC-E dan SDC-F yang termasuk pada iregularitas vertikal tipe1b tidak di-ijinkan.

!!!!



Tabel Soft-story Status 1a

Lantai

Story

Displacement

mm

Story-drift

mm

Story-drift

Ratio

0.8x(Story-

drift Ratio)

0.7x(Story-

drift Ratio)

Avg story-drift ratio

dari 3 tingkat

berikutnya

Soft story

Status 1a

5 51 7 0.0023 0.00184 0.00161 - No

4 44 7 0.0023 0.00184 0.00161 - No

3 37 10 0.0033 0.00267 0.00231 - No

2 27 9 0.0030 0.00240 0.00210 0.00263 No

1 18 18 0.0050 0.00400 0.00350 0.00287 Yes

Tabel Soft-story Status 1b

Lantai

Story

Displacement

mm

Story-drift

mm

Story-drift

Ratio

0.7x(Story-

drift Ratio)

0.6x(Story-

drift Ratio)

Avg story-drift ratio

dari 3 tingkat

berikutnya

Soft story

Status 1b

5 51 7 0.0023 0.00161 0.00138 - No

4 44 7 0.0023 0.00161 0.00138 - No

3 37 10 0.0033 0.00231 0.00198 - No

2 27 9 0.0030 0.00210 0.00180 0.00263 No

1 18 18 0.0050 0.00350 0.00300 0.00287 Yes

Type 2; SDC-D, E dan F




6. Contoh- 06.Iregularitas vertikal Tipe 2. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.2

Diketahui gedung perkantoran lima lantai jenis Special Moment Frame mengandungperalatan instalasi utilitas yang sangat berat pada lantai dua. Pembebanan dandistribusi beban pada lantai seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Tentukan : Apakah struktur termasuk pada iregularitas vertikal Tipe 2 (weight (mass)irregularity).

Lantai 5

4

3

2

1

w5 = 45 t

w4 = 55 t

w3 = 55 t

w2 = 85 t

w1 = 50 t



Struktur iregularitas vertikal Tipe 2 terjadi bila massa efektif (effective mass) pada setiaplantai lebih dari 150% dari massa efektif dari lantai-lantai yang berbatasan dengan lantaiyang ditinjau.

Persyaratan ini tidak berlaku terhadap lantai atap jika lantai atap tersebut lebih ringandibandingkan dengan lantai dibawahnya. Sebaliknya persyaratan berlaku bila lantai ataplebih berat dari lantai dibawahnya.

Periksa effective mass dari lantai dua dibandingkan dengan effective masspada lantai satu dan lantai tiga.

Pada lantai 1. 1.50 x w1 = 1.50(50) = 76.00 t

Pada lantai 3. 1.50 x w3 = 1.50(55) = 82.50 t

Pada lantai 2. w2 = 85t > 76t

Kesimpulan: Iregularitas vertikal Tipe 2 (weight irregularity) terpenuhi.

Type 3; SDC-D, E dan F




7. Contoh- 07.

Iregularitas vertikal Tipe 3. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.2

Diketahui suatu gedung lima lantai, sistem struktur penahan gaya lateral berupa SpecialMoment Frame, mempunyai setback sebesar 7.50 M pada lantai 3, 4 dan 5 sepertiditunjukkan pada gambar berikut.

4 @ 7.50 M = 30.00 M

Lantai 5

4

3

2

1

Tentukan : Apakah struktur termasuk padairegularitas vertikal Tipe 3 (verticalgeometric irregularity).

Struktur termasuk vertical geometric irregularitytype 3 bila dimensi horizontal dari sistem strukturpenahan gaya lateral pada setiap lantai > 130%dari dimensi horizontal lantai yang berbatasan.

Pada contoh ini, ratio dari lantai 2 terhadap lantai 3 adalah:

Kesimpulan: Iregularitas vertikal Tipe 3 (vertical geometric irregularity) terpenuhi.

Lebar lantai 2 30.00M1.333 133% 130%

Lebar lantai 3 22.50M



Type 4; SDC-B, D, E dan F

Shear Wall

Shear Wall15.00 M

7.50 M

Type 4; SDC-B, D, E dan F




8. Contoh- 08.

Iregularitas vertikal Tipe 4. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.2Shear wall antara sumbu A dan B offset dari shear wall antara sumbu C dan D. Seluruhstruktur merupakan struktur penahan gaya lateral.

3 @ 7.50 M = 22.50 MLantai

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

Shear Wall

Shear Wall

7.50 M

15.00 M

7.50 M

Tentukan :Apakah struktur termasuk padairegularitas vertikal Tipe 4(in-plane discontinuity).

Struktur termasuk vertical geometricirregularity type 4 (in-plane discontinuity)bila suatu in-plane element dari suatustruktur penahan gaya lateral mengalamioffset lebih panjang dari elemen tersebut.

Shear wall antara sumbu A dan Sumbu B offset sejauh 15.00 M dari tepi kirishear wall sebelah bawahnya yang terletak antara sumbu C dan sumbu D.

Offset sejauh 15.00 M ini lebih besar dari offset elemen wall yangpanjangnya 7.50 M.

Kesimpulan: Iregularitas vertikal Tipe 4 (in-plane discontinuity) terpenuhi.



Type 5a; SDC- D, E dan F




9. Contoh- 09.

Iregularitas vertikal Tipe 5a. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.2

Diketahui gedung jenis Bearing-Wall dengan konfigurasi dinding seperti tergambardibawah ini. Seluruh dinding adalah identik dan masing-masing dinding memberikankontribusi geser. Kuat geser nominal Vn dihitung mengikuti ketentuan Bab 19, dan Vm(kuat geser sesuai pengembangan dari kuat lentur nominal (nominal flexural strength)yang dihitung menurut Bab 19).

Catatan: Vm ini tidak terdapat pada ACI

4 5

1 2 3

Lantai 3

2

1

Pier Vn Vm

1 10.00 t 15.00 t2 15.00 t 20.00 t3 7.50 t 5.00 t4 40.00 t 60.00 t5 7.50 t 5.00 t

Tentukan : Apakah struktur termasuk pada iregularitas vertikal Tipe 5a.(discontinuity in capacity-weak story).



Struktur termasuk vertical geometric irregularity type 5a bila story strength lebih kecil dari 80%dari tingkat diatasnya. Story strength adalah total strength dari seluruh elemen penahan gayaseismik pada arah yang ditinjau.

Perhitungan Story Strength didasarkan pada nilai terkecil antara Vn dan Vm untuk masing-masing

dinding/pier.Story Strength tingkat-1 = 10.00 + 15.00 + 5.00 = 30.00 t

Story Strength tingkat-2 = 40.00 + 5.00 = 45.00 t

Periksa apakah Story Strength tingkat-1 < 80% Storystrength tingkat-2

30.00 t < 0.80(45.00) t = 36.00 t

Kesimpulan: Iregularitas vertikal Tipe 5a (weak story)

Periksa apakah Story Strength tingkat-1 < 65% Storystrength tingkat-2 (irregularity type 5b).

30.00 t > 0.65(45.00)t = 29.25 t

Kesimpulan: Iregularitas vertikal Tipe 5b (extreme soft story) tidak terpenuhi.

Catatan: Weak story condition mutlak dilarang untuk SDC-E dan SDC-F.

Pier Vn Vm

1 10.00 t 15.00 t2 15.00 t 20.00 t3 7.50 t 5.00 t4 40.00 t 60.00 t

5 7.50 t 5.00 t

4 5

1 2 3

Lantai 3

2

1

Contoh No-10

(Halaman-52)



10. Contoh- 10.Iregularitas vertikal Tipe 5a. Ref. ASCE 7-05; 12.3.3.1Diketahui gedung struktur baja lima lantai jenis Special Moment-Resisting Frame(SMRF). Struktur baja terdiri dari balok dan kolom dengan strength properties sebagai

Balok-balok pada lantai 1 dan 2 :Mnb = ZFy = 340.00 kNm, dan

Kolom-kolom pada sumbu B dan C untukkedua lantai 1 dan 2 :Mnc = 340.00 kNm pada kondisi beban axial,1.20 PD + 0.50 PL

Column base connection pada grade didasarkanpada grade beam strength :MnGB = 136.00 kNm.

Selanjutnya (hanya sebagai ilustrasi saja) bilakolom diizinkan direncanakan berdasarkan strong beam-weak column.

4

3

2

1

3 @ 7.50 M

A B C D

Lantai

5

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

4.20 M

Tentukan : Apakah struktur termasuk pada iregularitas vertikal Tipe 5a (discontinuity in capacity

-weak story) pada tingkat-1.1. Tentukan Story Strength tingkat-1.

2. Tentukan Story Strength tingkat-2.

3. Tentukan apakah kondisi weak story terjadi pada tingkat-1.

2 Mc = 542.32 kNm > Mb =340.00 kNmstrong column-weak beam dipenuhi.

Untuk perhitungan momen

Struktur termasuk vertical geometric irregularity type 5a bila Story Strength lebih kecil dari 80% dari

tingkat diatasnya, dan jika terjadi lebih kecil dari 65% maka kondisinya disebut extreme weak story,iregularitas vertikal Tipe 5b. Story Strength adalah total strength dari seluruh elemen penahan gayaseismik pada arah yang ditinjau.

a. Tentukan Story Strength tingkat-1.

Kolom A dan D harus diperiksa terhadap kondisi strong column-weak beam

Selanjutnya tentukan gaya geser

pada masing-masing kolom.

Momen kapasitas dari balok (340/2 = 170 kNm).

Umpama tinggi balok = 600 mm, maka

tinggi bersih kolom tingkat-1= 3.60 M

VA = VD = (170 + 136) / 3.60

VA = VD = 85.00 kN

271.16 kNm

271.16 kNm

340.00 kNm

Untuk perhitungan geser

170.00 kNm

136.00 kNm

170.00 kNm

170.00 kNm

340.00 kNm

Mb /2 =170.00 kNm

Mf=136.00 kNm

V

V



Periksa kolom B dan C terhadap kondisi strong column-weak beam

2 Mc = 542.32 kNm < 2 Mb =680.00 kNm

strong column-weak beamtidak dipenuhi.Jadinya, strong beam-weak column.

271.16 kNm

271.16 kNm

340.00 kNm340.00 kNm



271.16 kNm

271.16 kNm

271.16 kNm271.16 kNm

271.16 kNm

136.00 kNm

V

V

Mc = 271.16 kNm

Mf= 136.00 kNm

tinggi bersih kolom tingkat-1= 3.60 M

VB = VC = (271.16 + 136) / 3.60

VB = VC = 113.00 kN

Story strength tingkat-1 adalah := VA + VB + VC + VD= 2(85.00) + 2(113.00) kN= 396.00 kN

Jadi, story strength tingkat-2 = 588.20 kN

b. Tentukan story strength tingkat-2.

Kolom A dan D harus diperiksa terhadap kondisi strong column-weak beam padalantai-2.

2 Mc = 542.32 kNm> Mb =340.00 kNm

strong column-weak beam dipenuhi.


271.16 kNm

271.16 kNm

340.00 kNm


170.00 kNm

170.00 kNm

170.00 kNm

170.00 kNm

340.00 kNm

Mb /2 =170.00 kNm

Mb/2=170.00kNm

V

V

170.00 kNm

170.00 kNm

340.00 kNm

tinggi bersih kolom tingkat-2 = 3.00 M

VA = VD = (170.00 + 170.00) / 3.00

VA = VD = 113.33 kN



Periksa kolom B dan C terhadap kondisi strong column-weak beam

271.16 kNm

271.16 kNm

340.00 kNm340.00 kNm

271.16 kNm

271.16 kNm

271.16 kNm271.16 kNm

271.16 kNm

271.16 kNm

V

V

Mc = 271.16 kNm

Mf= 271.16 kNm

2 Mc = 542.32 kNm < 2 Mb =680.00 kNm

strong column-weak beam tidak dipenuhi.Jadinya, strong beam-weak column.

tinggi bersih kolom tingkat-2 = 3.00 M

VB = VC = (271.16 + 271.16) / 3.00

VB = VC = 180.77 kN

271.16 kNm

271.16 kNm

271.16 kNm271.16 kNm

Selanjutnya, story strength tingkat-2 adalah:

= VA + VB + VC + VD= 2(113.33) + 2(180.77) kN= 588.20 kN

Jadi, story strength tingkat-2 = 588.20 kN

c. Periksa apakah terjadi weak story pada tingkat-1.

Story strength pada tingkat-1 = 396.00 kN

Story strength pada tingkat-2 = 588.20 kN

396.00 kN < (0.80 x 588.20) = 470.56 kN

Jadi, kondisi weak story terjadi pada tingkat-1



L L LA A

A A A

L

> 1.30 L

A/L >0.25

A/L >0.15

A/L >0.10

L

> L

Discontinuity

Kuat geser < 0.80

tingkat diatasnya



Type 1a; SDC- B, C, D, E dan F



BA

B

A B maxavg x

avg

2

; A2 1.20




11. Contoh- 11.Iregularitas horizontal Tipe 1a dan 1b. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.1

Diketahui gedung tiga lantai dari jenis Special Moment-Sesisting Frame (SMRF) denganrigid floor diaphragm. Akibat gaya seismik yang bekerja termasuk pengaruh akibat torsi,diketahui displacement elastic xe pada lantai 1 dan 2 adalah sebagai berikut.

L,,2

L,,1

Lantai

3

2

1

Lantai 2

Lantai 1

R,,1

R,,2

L,2 = 30.48 mm R,2 = 48.26 mm

L,1 = 25.40 mm R,1 = 30.48 mm

Tentukan : Apakah struktur termasuk pada iregularitas torsi tipe 1a dan 1b padatingkat-2. Selanjutnya, hitung berapa amplifikasi torsi AX pada lantai dua.



Iregularitas torsi tipe 1a terjadi jika strory drift maksimum termasuk pengaruh torsi lebihbesar 1.20 kali strory drift rata-rata sebagaimana dijelaskan pada 12.8.6.

Story drift pada lantai x didefinisikan sebagai, x = (x - x-1) pada ujung kanan dan kiridari struktur. Dengan demikian maka iregularitas torsi pada lantai x terjadi bila :

dimana, L,2 = L,2 - L,1

R,2 = R,2 R,1

avg = ( L,2 + R,2)

Hitung story drift pada lantai 2.

L,2 = 30.48 25.40 = 5.08 mm

R,2 = 48.26 30.48 = 17.78 mm

avg = (5.08 + 17.78)

= 11.43 mm

max= R,2 = 17.78 mm

L,x R,xmax avg

1.20 ( + ) > 1.20 ( ) =

2

L,,2

L,,1

Lantai

3

2

1

Lantai 2

Lantai 1

R,,1

R,,2

Selanjutnya periksa apakah dipenuhi kriteria max > 1.20 (avg )

max = 17.78 mm > 1.20 (avg ) = 13.716 mm, atau dapat juga ditulis,

Kesimpulan: Iregularitas torsi tipe 1a terpenuhi.

Periksa apakah kondisi extreme torsional irregularity terjadi.

max > 1.40 (avg )

Kesimpulan: Iregularitas torsi tipe 1b terpenuhi.

max

avg

17.781.56 1.20

11.43

max

avg

17.781.56 1.40

11.43



Perhitungan faktor amplifikasi AX . 12.8.4.3

Jika iregularitas torsi terjadi pada lantai x, maka accidental momen torsi Mta harusdiperbesar dengan faktor amplifikasi AX . Amplifikasi harus dilakukan pada setiap lantaidan setiap lantai mempunyai nilai faktor amplifikasi AX yang berbeda. Dalam contoh ini

AX dihitung untuk lantai 2.

.. (IBC-2006 persamaan 16-44)

max = R,2 = 48.26 mm

Catatan : Jika dalam analisis diperoleh nilai AX < 1.0 maka pakai AX = 1.0

maxx

avg

2

A1.20

L, 2 R, 2avg

30.48 48.26

2 239.37mm

x

248.26

A 1.04

1.20(39.37)

Type 2; SDC- D, E dan F




4 @ 7.50 M

A B C D E

1

2

3

4

3 @ 6.00 M= 18.00 M

12. Contoh- 12.

Iregularitas horizontal Tipe 2. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.1Diketahui suatu gedung sepuluh lantai dari jenis Special Moment-Resisting Frame(SMRF) dengan denah sebagai berikut.

Tentukan : Apakah struktur termasuk pada iregularitas tipe 2 (re-entrant corner).

Type 2 re-entrant corner irregularity terjadidimana coakan struktur melampaui re-entrant corner > 15% dari dimensi denahstruktur dalam arah yang bersangkutan.

Pada sisi di sumbu 1, coakan re-entrant corner,

30.00 M -22.50 M = 7.50 M

(7.50/30,00)x100% = 25% terhadappanjang 30.00M > 15%

Pada sisi di sumbu E, coakan re-entrant corner,

18.00 M -12.00 M = 6.00 M

(6.00/18,00)x100% = 33% terhadappanjang 18.00M > 15%

Kesimpulan : Kedua coakan > 15% makaterjadi re-entrant corner irregularity.

Catatan: Jika terjadi re-entrant corner irregularity type 2,maka selanjutnya persyaratan perencanaan diafragma untukSDC-D, E dan F dapat dilihat pada 12.3.3.4



Type 3; SDC- D, E dan F

Contoh No-13

(Halaman-60)



13. Contoh- 13.

Iregularitas horizontal Tipe 3. Ref. ASCE 7-05; 12.3.2.1

Gedung beton bertulang lima lantai dengan Bearing Wall terletak pada sekeli ling perimeterbangunan. Bearing wall berfungsi sebagai shear wall. Pada gambar dibawah ini diperlihatkandenah lantai dua dari gedung. Pada denah diperlihatkan bukaan dari atrium 12.00 M x 22.50 M.Semua diafragma dialas lantai tanpa bukaan yang berarti.

Denah Lantai 2

1 2 3 4

37.50 M

22.50 M

A

B

C

D

24.00 M

12.00 M

Atrium

Tentukan : Apakah struktur termasuk padairegularitas tipe 3- diaphragm discontinuityirregularity.

Type 3-diaphragm discontinuity irregularity terjadijika diafragma mengalami diskontinuitas atauvariasi dalam kekakuan, termasuk luas bukaan> 50% dari luas total diafragma, atau perubahankekakuan efektif diafragma > 50% dari satutingkat ke-tingkat berikutnya.

a. Periksa gross area diafragma,gross area diafragma = 24.00 m x 37.50 m = 900.00 m2

Luas bukaan = 12.00 m x 22.50 m = 270.00 m2

50% dari luas total diafragma = 450.00 m2

270.00 m2 < 450.00 m2

Kesimpulan: diaphragm discontinuity irregularity tidak terjadi.

Catatan: sampai disini pemeriksaan belum selesai dan perlu dilakukan pemeriksaan lanjutansebagai berikut.

b. Periksa kekakuan (stiffness) lantai diafragma.Kekakuan diafragma lantai 2 denganbukaan akan dibandingkan dengan kekakuan diafragma pada lantai 3 tanpa bukaan.Jika perubahan kekakuan diafragma > 50% maka diaphragm discontinuity irregularityterjadi.

Caranya, hitung lendutan pada tengah bentang dari diafragma yang dianggapsebagai balok sederhana atas dua tumpuan 2, dan 3 berturut-turut untuk lantai 2dan lantai 3 terhadap suatu beban merata, umpamanya 1.50 t/m.

Lantai 2

2

w = 1.50 t/m

Deflected Shape

3

Deflected Shape

w = 1.50 t/m

Lantai 3

Jika 2 > 1.50 3 , maka horizontal iregularitas tipe 3-

(diaphragm discontinuity irregularity) terjadi.



Type 4; SDC- B, C, D, E dan F

Contoh No-14

(Halaman-62)



14. Contoh- 14.


Diketahui gedung empat lantai yang terdiri dari shear wall dengan konfigurasi sepertiditunjukkan pada gambar berikut ini.

3.00 M

3.00 M

3.00 M

3.00 M

1 2 3

Elevasi pada Sumbu E

1

2

3

Denah Lantai Typical

7.50 M

4 @7.50 M = 30.00 M

EA B DC

1

2

3

Denah Lantai Dasar(satu)

2 @7.50 M = 15.00 M

Apakah struktur termasuk pada iregularitas horizontal tipe 4, out-of-plane offsetirregularity antara tingkat satu dan tingkat dua ?

Out-of-plane offset irregularity Type 4 terjadi jika terdapat diskontinuitas dalampenjalaran gaya lateral. Misalnya, terjadi out-of-plane offset dari elemen vertikal

penahan gaya lateral seperti shear wall. Shear wall pada tingkat satu sumbu Dmengalami out-of-plane offset sebesar 7.50 M terhadap shear wall pada sumbu Editingkat dua diatasnya. Selanjutnya lihat Tabel 12.3.2.1.

Kesimpulan: Terjadi offset irregularity.

Type 5; SDC- B, C, D, E dan F




15. Contoh- 15.


Gedung 10 lantai dengan denah sebagai tergambar. Seluruh perimeter gedung padasumbu 1, 4, A dan F merupakan Special Moment-Resisting Frame (SMRF).

4 @ 7.50 M = 30.00 M

A B C D E

F

1

3

4

2


3 @ 7.50 M = 22.50 M

Apakah struktur termasuk pada horizontaliregularitas tipe 5, nonparallel system

irregularity ?

Iregularitas horizontal Tipe 5 dianggapdipenuhi jika elemen vertikal penahan gaya

lateral tidak sejajar atau simetri terhadapsumbu utama orthogonal dari sistem penahan

gaya lateral gedung.

Frame elements vertikal penahan gaya lateral pada sumbu F tidak sejajar sumbu utamaorthogonal gedung (contoh: sumbu 4 dan A). Dengan demikian horizontal iregularitastipe 5, nonparallel system irregularity terpenuhi, dan Tabel 12.3-1 dipergunakan dalamperencanaan, lihat juga 12.5.3, 12.7-3 dan Tabel 12.6-1.

Kesimpulan: Terjadi nonparallel system irregularity.Dalam perencanaan - lakukan analisa dinamik 3-dimensi (3D).



L1L1

A

A

A

Seismic resisting system

Seismicresistingsystem

Seismicresistingsystem opening

OpeningFlexible

Diaphragm

Rigid diaphragm

Heavymass

A/L1 > 0.15 A/L1 > 0.15

A/L1 > 0.15

Luas opening > 0.50 Luas lantai(Diaphragm discontinuity)

L2 L2 L2

AB

B

B/L2 > 0.15 B/L2 > 0.15

B/L2 > 0.15

A

12

2 > 0.6 (1 + 2)

+CR CG

VTorsional

Non parallel system

Seisic Resisting System

Building planirregularities



Contoh No-16

(Halaman-65)



16. Contoh- 16.

Faktor redudansi Ref. ASCE 7-05; 12.3.4

ASCE/SEI 7-05 mengijinkan penggunaan faktor redundancy =1.0 untuk kondisisebagai berikut (12.3.4.1).

1. Struktur yang dinyatakan SDC-B dan C (catatan, bahwa load combinations yangmengandung faktor redundancy tidak dipergunakan untuk SDC-A).

2. Perhitungan drift dan P-delta effects.

3. Perencanaan komponen nonstruktur.

4. Perencanaan struktur nonbuilding.

5. Perencanaan elemen kolektor, splices dan connections dimana load combinationsdengan faktor overstrength dari 12.4.3.2 dipergunakan.

6. Perencanaan batang atau connections dimana load combinations dengan faktoroverstrength dari 12.4.3.2 disyaratkan dalam perencanaan.

7. Diaphragm loads yang ditentukan berdasarkan persamaan 12.10-1 (catatan, ini tidak

diaplikasikan pada gaya-gaya yang disalurkan melalui diafragma, sepertisehubungan dengan out-of-plane offset pada sistem penahan beban seismik, danpenggunaan faktor yang lebih tinggi mungkin dibutuhkan).

8. Struktur dengan sistem peredam (damping system) yang direncanakan sesuai 18.

12.4.3.2 menyatakan dua kondisi dimana faktor redundancy =1.0 dapatdipergunakan.

Faktor redundancy =1.0 dapat dipergunakan jika salah satu dari kondisi dibawah inidipenuhi. Perhitungan faktor redundancy yang sekarang jauh lebih singkat dansederhana dibandingkan dengan code sebelumnya.Kondisi 1.

12.3.4.2(a) - Konfigurasi dimana bila salah satu elemen dihilangkan (sebagaimanadicantumkan pada Tabel 12.3-3) tidak mengakibatkan peningkatan reduksi lebih dari33% pada pada story shear strength atau pada extreme torsional irregularity(sebagaimana dicantumkan pada Tabel 12.3-1).

Ringkasan Tabel 12.3-3 adalah sebagai berikut:

1. Penghilangan suatu braced frames.

2. Kehilangan moment resistance pada beam-column connections pada kedua ujungdari single beam (moment frames).

3. Penghilangan suatu shear wall atau wall pier dengan ratio tinggi terhadap panjanglebih dari 1.0 (shear wall systems).

4. Kehilangan moment resistance pada base connection dari setiap single cantilevercolumn (cantilever column system).

5. Untuk sistem lainnya, seperti seismically isolated structures, tidak ada petunjuk yangdiberikan, pengijinan nilai diambil sampai dengan 1.0



Kondisi 2.

12.3.4.2(b) Konfigurasi tanpa plan irregularities pada setiap lantai dan denganperimeter braced frames, moment frames atau shearwall yang cukup. Kecukupanperimeter braced frames adalah dimana paling sedikit terdapat dua bentang perimeterframing penahan beban seismik pada setiap sisi struktur dalam setiap arah orthogonal.Untuk shear wall system, jumlah bentang dihitung berdasarkan panjang shear walldibagi tinggi tingkat, sedangkan untuk light-framed construction dihitung berdasarkandua kali panjang shear wall dibagi tinggi tingkat.

Contoh:

Berikut adalah ilustrasi aplikasi dalam menentukan faktor redundancy pada suatustruktur gedung (bentuk bujur sangkar) seperti tergambar dibawah ini.

Dinding AStiffness Ka

Dinding BStiffness Kb

Dinding CStiffness Kc

Dinding DStiffness Kd

Dinding EStiffness Ke

Dinding FStiffness Kf

Dinding GStiffness Kg

Dinding HStiffness Kh



Dinding AStiffness Ka

Dinding BStiffness Kb

Dinding CStiffness Kc

Dinding DStiffness Kd

Dinding EStiffness Ke

Dinding FStiffness Kf

Dinding GStiffness Kg

Dinding HStiffness Kh

Bangunan satu lantai dengan shearwall. Bangunanditentukan termasuk SDC-D.

Ka = Kb = Kc = Kd = Ke = Kf= Kg = Kh.

Semua dinding mempunyai nominal shear strength

yang sama sebesar Rn.Tinggi tingkat = 5.50 M dengan panjang darimasing-masing shearwall 4.60 M.

Untuk menentukan nilai faktor redundancy sebesar 1.0 atau 1.30 dipergunakan 12.3.4.2.

Pada bangunan diatas ada 2 shear wall pada masing-masing perimeter bangunan. Karena ada duashear wall pada setiap perimeter maka bangunan dapat dikatakan regular, sehingga menurut12.3.4.2(b) nilai faktor redundancy dapat diambil sama dengan 1.0.

Tetapi bila disimak lebih lanjut, terlihat bahwa panjang shear wall < tinggi tingkat (lebih kecil dari 2),sehingga persyaratan 12.3.4.2(b) tidak terpenuhi dan dengan demikian konfigurasi tersebut diatas tidak otomatis sama dengan 1.0.

Untuk mengetahui berapa nilai yang layak dipergunakan, maka dilakukan analisis lanjutanmengikuti ketentuan 12.3.4.2(a), yaitu dengan mencoba menghilangkan salah satu dinding dan

mengkaji pengaruh pada story shear strength dan torsi dari bangunan.

Pada contoh ini dinding C dicoba dihilangkan. Karena konfigurasi pada contoh ini dimana sistemstruktur adalah simetris, maka dengan menghilangkan salah satu dinding cukup mewakili dalampenghilangan dinding-dinding lainnya Bila struktur tidak simetris maka penghilangan dinding dapatdilakukan satu-per-satu pada setiap dindingnya.

Pengaruh pada story shear strength dapat ditentukan dalam dua cara.

Cara yang paling konvensional adalah melakukan analisis modified storyshear yang didasarkan pada modifikasi distribusi elastik gaya-gaya dankapasitas dari dinding yang paling tinggi mengalami tegangan (most heavilystressed).

Dinding yang paling besar menerima beban seismik adalah dinding padasisi kanan, misalkan 52.50% dari base shear, atau untuk masing-masingdinding = 26.25%.

23.75%

23.75%

26.25%

26.25%

2.50% 2.50%

2.50% 2.50%



29%

29% 42%

6.50% 6.50%

6.50% 6.50%

Selanjutnya dinding C dihilangkan maka kekakuan pada perimeter sisi kanantereduksi separuhnya sehingga penerimaan pada dinding meningkat dari26.25% menjadi 42%, ini berarti pada sisi heavily loaded bay terjadipeningkatan (42%/26.25%) = 1.60.

Untuk kembali pada tingkat 26.25% berarti reduksi beban pada tingkat (1.0/1.6)= 62.50% atau (62.5% x 42 = 26.25%). Penggunaan metoda ini membawa

pengaruh pada story drift sehingga terjadi penurunan kapasitas 100.00% -62.50% = 37.50% atau {(42%)-(26.25%)=15.75%}/(42%) = 37.50%.

Dengan demikian berdasarkan ketentuan 12.3.4.2(a) maka nilai faktor redundancy sebesar 1.0 tidak dapat dipenuhi.

Rn

Rn

Rn

Rn

Ru = 5% Rn Ru =5% Rn

Ru = 5% Rn Ru =5% Rn

Metoda lain, yaitu dengan plastic mechanism analysis. Metoda inimerupakan metoda yang diharapkan oleh committee yang menyusunketetapan mengenai redundancy tersebut, karena lebih konsisten

dengan prinsip-prinsip perencanaan seismik (yang didasarkan padastrength dan limit states, dari pada menggunakan elastic design).

Berdasarkan metoda analisis ini, story shear capacity sebelumpenghapusan dinding adalah sama dengan jumlah kapasitas dari 4dinding penahan beban seismik dalam arah yang ditinjau, dimana Rnmenunjukkan kapasitas dinding.



Rn

Rn Rn

Ru =32.50%Rn Ru =32.50%Rn

Ru =32.50%Rn Ru = 32.50%Rn

Jika dinding C dihapus, maka story shear capacity adalah penjumlahan dari 3 dindingyang tersisa (dalam arah yang ditinjau),disamping itu dinding-dinding orthogonallainnya harus diperiksa terhadap pengaruhtorsi yang dalam kasus ini dianggap cukupkuat, Dari sini terlihat bahwa reduksi kapasitashanya sebesar 25%.

Untuk menentukan apakah nilai faktor redundancy sebesar 1.0 dapatdipergunakan, maka perlu dilakukan pemeriksaan terhadap extreme torsionalirregularity seperti dicantumkan pada Tabel 12.3-1.(lihat lampiran halaman 130)

Pada contoh ini, dengan menggunakan plastic mechanism analysis besarandeflection dalam arah yang ditinjau adalah Rn / Ka , dan tambahan deflection

pada setiap parameter akibat rotasi adalah sebesar 0.325 Rn / Ka , dan nilai inikurang dari 40% dari maksimum yang diijinkan oleh Tabel 12.3-1.

Dengan demikian maka dapat disimpulkan bahwa nilai faktor redundancy sebesar 1.0 dapat dipergunakan.

Contoh No-17

(Halaman-71)



17. Contoh- 17.

Pengaruh P-delta Ref. ASCE 7-05; 12.8.7

Dalam perencanaan bangunan tinggi, pergerakan lateral kolom akibat pengaruh beban aksial Pdan horizontal displacement akan menimbulkan momen sekunder pada balok dan kolom, sertatambahan story drift. Pengaruh ini dikenal dengan istilah P-delta. Stabilitas dari sistem strukturperlu diperiksa akibat adanya pengaruh P-delta ini. Pada contoh berikut ditunjukkan prosedurpemeriksaan stabilitas sistem struktur akibat dari P-delta.

h1 = 6.00 M

Diketahui, gedung baja 15 lantai jenisSpecial Moment Frame (SMF) dengan datasebagai berikut:

Seismic U se G roup ( SUG) : ISeismic DesignCategory(SDC) : DR = 8Cd = 5.50I = 1.0

Pada tingkat 1 diketahui:D= W =38446kN

L = 17126 kN

V1 = V = 0.042 W = 1615kN, = 0.80h1 = 6.00 MDeflection pada lantai x =1 akibat seismicbase shear

(tanpa pengaruh P-), 1e = 0.003 h1 = 18mm.

Tentukan : 1. Story drift perencanaan awal pada tingkat 1.

2. Kriteria P-

3. Periksa persyaratan P- pada tingkat 1.

4. Perencanaan akhir story drift dan story shearpada tingkat 1

5. Periksa story drift compliance pada tingkat 1

1. Story drift perencanaan awal pada tingkat 1. 12.8.6

Pada tingkat x = 1, preliminary design story drift adalah: = (x x-1) = (1 0) = (1 0) = 1

dimana:

(persamaan 12.8-15)

Jadi : = 99.00 mm

Nilai ini adalah nilai awal dan harus ditingkatkan dengan incremental factorad = 1.0/(1-) yang akan diuraikan pada no.4 contoh ini.

d 1e1

C (5.50)(18)99.00mm

I 1.0

2. Kriteria P-. 12.8.7

Pengaruh P- harus diperhitungkan bila rasio momen sekunder terhadap momenprimer melampaui 10%. Rasio ini dinyatakan sebagai koefisien stabilitas

x

x sx d

P

V h C

dimana: = koefisien stabilitas pada tingkat x.Px= beban total vertikal perencanaan pada semua

kolom tingkat x.

= init ial design story drift pada tingkat x.

Vx= gaya geser seismik pada tingkat x.

hsx= tinggi tingkat x.

Cd = deflection amplification factor pada Tabel 12.2-1(dalam contoh ini ditentukan sebesar 5.50)

Pengaruh P-delta harusdiperhitungkan bila > 0.10.



3. Periksa persyaratan P- pada tingkat 1. 12.8.7

Beban vertikal total P1 pada tingkat 1 memperhitungkan beban mati total D danbeban hidup total L diatas tingkat 1.

Catatan, dalam memperhitungkan pengaruh P-delta, beban yang dipakai adalahbeban tak terfaktor (unfactored load).

P1 = D + L

P1 = 38446 kN + 17126 kN = 55572 kN

Untuk tingkat x =1.

Jadi, pengaruh P- harus diperhitungkan.

Periksa untuk max dengan = 0.80

max = 0.50/( Cd) (persamaan 12.8-7)= 0.50/(0.80x5.50) = 0.1136.

1 = 0.103 < max = 0.113 ..(ok).

11

1 s1 d

P (55572)(99)0.103 0.10

V h C (1615)(6000)(5.50)

4. Perencanaan akhir story drift dan story shear pada tingkat 1. 12.8.7jika > 0.10, maka initial design story drift dan design story shear harus diperbesardengan incremental factor ad = 1.0/(1-).

ad = 1.0/(1-0.103) = 1.115.

Perencanaan akhir story drift pada tingkat 1 adalah:

1 = ad 1 = (1.115)(99) = 110.40 mm

Perencanaan akhir story shearpada tingkat 1 adalah:

V1 = ad V1 = (1.115)(1615) = 1800 kN

arti fisiknya adalah, bahwa pada tingkat yang bersangkutan (tingkat 1pada contioh ini) ada tambahan gaya lateral ekivalen sebesar:

(1.115-1.00)V1

= 0.115 V1

= 0.115(1615) =186 kN.

5. Periksa story drift compliance pada tingkat 1. 12.8.7

Story drift yang diijinkan ijin = 0.020 h1 (Tabel 12.12-1)

ijin = 0.020 (6000) = 120 mm.

1 = 110.40 < 120 mm. .(ok).




18. Contoh- 18.

Seismic base shear Ref. ASCE 7-05; 12.8.1Gedung struktur baja 5 tingkat, jenis steel Special Moment-Resisting Frame (SMRF).

18.00 M

Seismic Design Category (SDC) DSDS = 0.45gSD1 = 0.28gI = 1.00R = 8.00W = 7232 kNhn = 18.00 M

1.Tentukan perioda 12.8.2.1 strukturTa = CT(hn)0.80 ,

CT untuk steel moment-resistingframe = 0.035 (persamaan 12.8-7)

= 0.0724(18) 0.80 = 0.73 sec.

2. Tentukan seismic response coefficient CS

Nilai CS

adalah nilai terkecil dari kedua

persamaan dibawah ini.

,untuk T TL

, untuk T > TL

Tetapi, tidak boleh kurang dari CS = 0.01

Selanjutnya, untuk struktur berlokasi pada daerahdimana S1 0.60g, CS tidak boleh kurang dari

,Jadi yang dipakai, CS = 0.048

DS

SS (0.45)

C 0.05625R / I 8/1

D1

SS (0.28)

C 0.048T R / I 0.73 8/1

D1 LS

2

S TC

T R / I

1

S0.50S

CR / I

3. Seismic Base Shear V = CSW (persamaan 12.8-1)

V = 0.048(7232) = 347 kN




19. Contoh- 19.

Approximate fundamental period Ref. ASCE 7-05; 12.8.2.1Penggunakan persamaan approximate fundamental period, dimana koefisien CT danexponent x bergantung pada jenis sistem struktur yang ditinjau (lihat Tabel 12.8-2)

Ta = CT(hn)x (persamaan 12.8-7)

1. Steel Special Moment Frame (SMF) structure

5.5

0M

Superstructure

Basement

24

.00M

Grade

Tinggi struktur = 24.00 M,Basement = 5.50M(tidak diperhitungkan dalam menentukan hnuntuk perhitungan perioda bangunan).

CT = 0.0724 ; x = 0.80Ta = CT(hn)x = 0.0724(24)0.80

= 0.92 sec



2. Concrete Special Moment Frame (SMF) structure

9.90 M

6.60 M

Setback

Tinggi struktur = 9.90 M,(penthouse tidak diperhitungkan

dalam menentukan hn untukperhitungan perioda bangunan). Bilasetback > 130% maka struktur termasuk vertical geometricirregularity (Tabel 12.3-2). Untukbangunan > 5 tingkat atau lebihtinggi dari 20.00 M, perlu dilakukananalisa dinamik.dalam menentukanperioda.

CT = 0.0466 ; x = 0.90Ta = CT(hn)x = 0.046(9.90)0.90

= 0.36 sec

3. Eccentrically Braced Steel Frame (EBF)

13.20 M

Untuk struktur EBF :

koefisien CT = 0.0731 ; x = 0.75

Ta = CT(hn)x = 0.0731(13.20)0.75

= 0.51 sec



4. Masonry Shear Wall Building

3.00 M Typical

18.00 M

Dinding-Bagian Depan

8

.70M

8

.70M

3.00 M Typical

13.50 M

Dinding-Bagian Belakang

Untuk jenis struktur tergambar diatas,

Koefisien CT = 0.0488 ; x = 0.75

Ta = CT(hn)x

= 0.0488(8.70)0.75 = 0.25 sec

5. Tilt-up Building

Tampak Dinding Typical

6.0

0M

900 mmTypical

2.40 MTypical

6.00 MTypical

45.00 M

4.5

0M

Typical

Tilt-up building dengan denah berukuran 45.00 M X 60.00 M dengan atap panel kayuKoefisien CT = 0.0488 ; x = 0.75

Ta

= CT

(hn

)x = 0.0488(6.00)0.75

= 0.19 sec

Sistem struktur ini memiliki dinding yang relatif kaku dan diafragma atap yang flexible.

Untuk perhitungan perioda, code formula tidak mempertimbangkan bahwa periodabangunan tersebut sangat bergantung pada diafragma atap.

Jadi perioda tersebut kurang baik. Tetapi untuk menentukan design base shear masihcukup memadai.




20. Contoh- 20.

Simplified alternative structural design Ref. ASCE 7-05; 12.14Diketahui gedung tiga lantai struktur dinding panel kayu.

Tentukan : Seismic base shear dan gaya seismik lateral dengan menggunakan prosedursimplified alternative design.

Lantai3

2

1

3.6

0M

3.6

0M

3.6

0M

667 kN

1335 kN

1335 kN

6.00 M 6.00 MEffective Seismic

Weight, Wx

1 2 3

Occupancy category : ISDS = 1.0R = 6.50W = 3337 kNF =1.20 untuk bangunan 3 tingkat.

1. Periksa persyaratan penggunaansimplified alternative design.12.14.1.1

Light frame construction yang tidaklebih dari tiga tingkat, atau gedungdengan bearing wall atau sistembuilding frame yang tidak lebih daritiga tingkat, dapat menggunakansimplified alternative design tanpamengabaikan ketentuan-ketentuanlainnya (Tabel 12.14-1)

2. Tentukan seismic base shear. 12.14.8.1

(persamaan 12.14-11)

DS(1.20)(1.0)(3337)/(6.50)

FS WV

R

616kN



3. Tentukan gaya seismik lateral pada setiap lantai 12.14.8.2

...... (persamaan 12.14-12)

F1 = (1335/3337)616 = 246 kN

F2 = (1335/3337)616 = 246 kNF3 = (667/3337)616 = 123 kN

xx

wF V

W

Komentar.

a. Berikut coba dibandingkan dengan simplified base shear berdasarkan standard design baseshear. Metoda standar dalam menentukan base shear adalah:

V = CSW (persamaan 12.8-1)

dimana:

DSS (persamaan 12.8 - 2)

(1.0)(3337)V = =513kN

(6.50

SC =

) 1.0

R/I

b. Distribusi gaya seismik lateral sepanjang tinggi bangunan adalah:

Fx = Cvx V (persamaan 12.8-11)

dimana:

k

x xvx

nk

i i

i

w hC

w h

Catatan: exponent k = 1.0 untuk struktur dengan perioda 0.50 detik

IBC 2006 (persamaan 16-42)

Lantai x hx

(M)

wx(kN)

wxhx(kNm)

Fx(kN)

Fx / wx

3 10.80 667 7204 0.333 171 0.256

2 7.20 1335 9612 0.445 228 0.171

1 3.60 1335 4806 0.222 114 0.085

wxhx = 21,622 Fx = 513

k

x xvxn

ki i

i

w hC

w h

Seismic base shear V dan gaya lateral Fx pada setiap lantai kecuali pada atap adalahlebih kecil dibandingkan dengan simplified method seperti ditunjukkan pada Tabelberikut. Keunggulan menggunakan simplified method adalah perioda T tidak perludihitung dan design story drift dapat diambil 1% dari tinggi tingkat. 12.14.8.5.

Perbandingan antara Simplified vs Standard

Level x Gaya lateral Fx -kN Perbedaan (%)

Simplified Standard

3 123 171 72

2 246 228 108

1 246 114 216

Total 615 513 120




21. Contoh- 21.

Dalam praktek, perencanaan gedung kadangkala terdiri dari kombinasi dari sistem yang berbedadalam arah vertikal. Misalkan bagian bawah gedung berupa rigid frame dan bagian atasnya berupabraced frame atau shear wall.

Pada contoh dibawah ini ditunjukkan penggunaan ketentuan 12.2.3.1 untuk menentukan responsemodification factor R, system overstrength factor 0 dan deflection amplification factor Cd untukkombinasi dari sistem dalam arah vertikal.

Tentukan : Untuk tiga sistem struktur yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini, tentukan koefisienR, faktor 0, dan faktor Cd serta persyaratan lain untuk kebutuhan design base shear.

Seismic Design Category (SDC)-COrdinary steel Concentrically Special steel Moment Frame

Braced Frame:- R = 6.0 - R = 8.0- 0 = 2.0 - 0 = 3.0- Cd = 5.0 - Cd = 5.5

- = 1.0 - = 1.0

Dari gambar diatas terlihat bagian bawah berupa flexible framing system dan bagian atasnyarigid framing system. Karena rigid frame berada diatas flexible frame, maka pengecualian untuktwo-stage analysis pada 12.2.3.1 tidak dapat dilakukan. Dengan demikian struktur tersebutharus menggunakan nilai terendah dari R = 6.0 dan nilai terbesar dari 0 = 3.0.

Catatan: Jika diafragma lantai dan atap flexible , maka 0 = 2.5 (lihat footnote g pada Tabel 12.2-1).



2. Ordinary Reinforced Concrete Shear Wall (ORCSW) berada diatas SpecialReinforced Concrete Moment Frame (SRCMF).

Seismic Design Category (SDC)-COrdinary R C Shear Wall Special RC Moment Frame

- R = 5.0 - R = 8.0- 0 = 2.5 - 0 = 3.0- Cd = 4.5 - Cd = 5.5- = 1.0 - = 1.0

Karena rigid wall berada diatas flexible frame, two-stage analysis pada 12.2.3.1 tidakdapat dilakukan. Dengan demikian struktur tersebut harus menggunakan nilai terendah

dari R = 5.0 dan nilai terbesar dari 0 = 3.0.Perlu dicatat bahwa sistem ordinary reinforced concrete shear wall tidak diijinkan padagedung dengan ketinggian diatas 10 M, untuk SDC- D, E dan F (Tabel 12.2-1).

3. Special Reinforced Concrete Moment Frame (SRCMF) berada diatas ConcreteBuilding Frame System.

Seismic Design Category (SDC)-B

Special RC Moment Frame:R = 8.00 = 3.0Cd = 5.5 = 1.3

Special RC Shear Wall :R = 6.00 = 2.5Cd = 5.0 = 1.0

Nilai R berbeda untuk sistemBearing Wall vs sistem BuildingFrame untuk Special Reinforced

Concrete Shear Wal l, lihat Tabel12.2-1

Stiffness struktur bagian atas = 31 kN-mm

Tupper = 0.55 sec; dan Tcomb = 0.56 sec

Stiffness struktur bagian bawah = 17513 kN-mm

Tlower = 0.03 sec



Periksa persyaratan 12.2.3.1 untuk two-stage analysis.

1. Stiffness struktur bagian bawah paling sedikit 10 kali stiffness struktur bagian atas.Untuk bangunan tinggi (multi-story ), stiffness untuk bagian atas dan bawah

perhitungan harus didasarkan pada stiffness mode pertama.17513 kN-mm > 10x 31=310 kN-mm .(ok)

2. Perioda dari keseluruhan struktur tidak lebih besar dari 1.10 kali perioda daristruktur bagian atas (perioda struktur bagian atas dilakukan terpisah dari bagianbawah dan struktur bagian atas tadi dianggap terjepit pada kaki-kakinya (fixed padabagian base).

0.56 sec < 1.10 (0.55) = 0.61 sec .(ok)

3. Struktur bagian atas yang flexible didukung oleh struktur bagian bawah yang rigid,direncanakan sebagai struktur terpisah dengan menggunakan nilai-nilai R dan yang sesuai.

4. Struktur bagian bawah yang rigid direncanakan sebagai struktur terpisah denganmenggunakan nilai-nilai R dan yang sesuai.

Reaksi dari struktur atas ditentukan dari analisis struktur atas dengan amplifikasiratio (R/ dari struktur atas bagi R/ dari struktur bawah), dan ratio ini t idak bolehkurang dari 1.0

Prosedur perencanaan untuk struktur atas dan bawah.

Vframe

Perencanaan struktur atas SpecialReinforced Concrete MomentFrame dengan ketentuan sebagaiberikut:

R = 8.00 = 3.0 = 1.3

Perencanaan struktur bawah terhadap pengaruhkombinasi dari amplifikasi reaksi-reaksi dari strukturbagian atas dan gaya lateral dari struktur bagianbawah dengan ketentuan:

R = 6.0

0 = 2.5

= 1.0

Vbase = (amplified Vframe) + (Vlower)

frame frame(8.0/1.3)Amplifikasi V 1.03 V

6.0/1.0

Reaksi dari struktur atas harus diperbesar denganamplifikasi ratio (R/ struktur atas bagi R/struktur bawah)

Catatan, factor harus tetap dipergunakan padagaya-gaya yang berhubungan dengan Vlower.



Soal-Latihan-01

Diketahui suatu struktur regular yang terdiri dari flexible structure diatas rigid structureseperti gambar berikut.

Tower

Platform

T=0.32 sec

T=0.28 sec

Bila perencanaan dilakukan dengan cara static lateral force, berapa nilai periodamaksimum dari struktur gabungan tersebut.

Pilih jawaban dibawah ini yang dianggap memenuhi syarat.

a. 0.25 secb. 0.32 sec

c. 0.35 sec

Tower

Platform

T=0.32 sec

T=0.28 sec

Jawabannya adalah:

c. 0.35 sec.

Perencanaan berdasarkan cara static lateral force dapat dilakukan jika dipenuhipersyaratan, Tgabungan 1.10 Tupper .

Dalam soal ini T maksimum 1.10(0.32) = 0.35 sec.



Soal-Latihan-02

Diketahui suatu struktur regular yang terdiri dari flexible structure diatas rigid structureseperti gambar berikut.

Struktur-1

k= 175 kN/m

k= 175 kN/m

k= 175 kN/m

k= 1400 kN/m

k= 184 kN/m

k= 201 kN/m

k= 1925 kN/m

Struktur-2

Dari kedua struktur tersebut diatas, struktur yang mana saja yang memenuhipersyaratan bila dilakukan perencanaan berdasarkan cara static lateral force, dengancatatan bahwa perioda struktur gabungan tidak lebih besar 1.10 kali perioda strukturatasnya.

Pilih jawaban dibawah ini yang dianggap memenuhi syarat.

a. Struktur-1 sajab. Struktur-2 saja

c. Struktur-1 dan struktur-2 kedua-duanya.

d. Tidak satupun dari struktur diatas yang memenuhi syarat.

Struktur-1

k= 175 kN/m

k= 175 kN/m

k= 175 kN/m

k= 1400 kN/m

k= 184 kN/m

k= 201 kN/m

k= 1925 kN/m

Struktur-2

Jawaban:

b. Struktur-2 saja.Menurut IBC 2006- 12.2.3-1. perencanaan berdasarkan cara static lateral forcediperkenankan bila average story stiffness struktur bagian bawah paling sedikit sepuluhkali average story stiffness struktur bagian atas.

Kaverage, rigid lower portion 10 Kaverage, flexible upper portion



Struktur-1

k= 175 kN/m

k= 175 kN/m

k= 175 kN/m

k= 1400 kN/m

k= 184 kN/m

k= 201 kN/m

k= 1925 kN/m

Struktur-2Struktur-1.

Kaverage, rigid lower portion = 1400 kN/m , average, flexible upper portion(3)(175kN / m)

K = 175kN / m3

Karena Kaverage, rigid lower portion = 1400 kN/m < 10 (175kN/m) = 1750 kN/m, makaperencanaan berdasarkan cara static lateral force tidak diperkenankan.

Struktur-2.

Kaverage, rigid lower portion = 1925 kN/m

average, flexible upper portion(184kN/ m 201kN/ m)

K = 192.50kN / m2

Karena Kaverage, rigid lower portion = 1925 kN/m = 10 (192.50kN/m) = 1925 kN/m, makaperencanaan berdasarkan cara static lateral force diperkenankan.

Dari ASCE 7-05.




22. Contoh- 22.

Kombinasi dari framing system dalam arah yang berbeda. Ref. ASCE 7-05; 12.2.2Penggunaan ketentuan 12.2.2 dalam menentukan Response Modification Factor R,System Overstrength Factor 0 dan Deflection Amplification Factor Cd untuk kombinasidari sistem dalam arah sumbu yang berbeda.

A B C D

1

2

3

Shear Wall


Gedung tiga lantai terdiri dari struktur concreteshear wall pada arah sumbu A dan D, sertaconcrete moment frame pada arah sumbu 1, 2dan 3. Ketentuan lainnya, lantai gedung betonbertulang, Occupancy Category 1 dan termasukdalam SDC-D.

Tentukan : R, Cd dan 0 untuk masing- masingarah



A B C D

1

2

3

Shear Wall


Pada garis sumbu A dan D merupakan struktur Special Reinforced Concrete Shear Walls (sistemBearing Wall) :

R = 5.0; 0 = 2.5; Cd = 5.0. Tabel 12.2-1(A1)

Pada garis sumbu 1, 2 dan 3 merupakan struktur Special Reinforced Concrete Moment Frames :

R = 8.0; 0 = 3.0; Cd = 5.5. Tabel 12.2-1(C5)

12.2.2 menjelaskan bahwa bila terdapat beberapa sistem penahan beban seismik yang berbeda-beda dalam dua arah orthogonal dari struktur, maka nilai-nilai yang dipakai adalah nilai-nilai R, Cddan 0 dari masing-masing arah.

Untuk arah utara-selatan pakai : R = 5.0; 0 = 2.5; Cd = 5.0.

Untuk arah timur-barat pakai : R = 8.0; 0 = 3.0; Cd = 5.5.

Catatan: Karena struktur termasuk SDC D, maka penggunaan sistem struktur jenis OrdinaryReinforced Concrete Shear Wall tidak diperkenankan.

Contoh No-23

(Halaman-85)



23. Contoh- 23.

Kombinasi dari framing system pada arah yang sama. Ref. ASCE 7-05; 12.2.2

Kadangkala suatu gedung terdiri dari beberapa sistem struktur yang berbeda dalamarah yang sama.

1

2

3

4

Utara

Denah Atap

Pada sumbu 1 dan 4 digunakan ordinarysteel moment frame : R = 3.5

Pada sumbu 2 dan 3 digunakan specialsteel concentrically braced frames :R=6 . 0

Tentukan : Nilai R yang dipergunakanuntuk arah utara-selatan.

Bila beberapa sistem struktur yang berbeda-beda dalam arah yang samadigabung/dikombinasi (horizontal combination), maka menurut ketentuan 12.2.3.2nilai R yang dipakai adalah nilai R terkecil dalam arah yang ditinjau. (untuk sistemdual dan sistem shear wall-frame yang interactive, dimana disyaratkan bahwa

moment frames harus mampu memikul minimum 25% dari beban seismik rencana -12.2.5.1).

Jadi untuk kondisi ini maka gunakan nilai R = 3.5 untuk keseluruhan arah utara-selatan.

Contoh No-24

(Halaman-86)



24. Contoh- 24.

Distribusi vertikal beban seismik . Ref. ASCE 7-05; 12.8.3

Suatu gedung sembilan lantai struktur baja, sistem penahan gaya lateral terdiri dariMoment Resisting Frame.

Tentukan : Distribusi vertikal gaya lateral Fx .

952 kN

1801kN

1801kN

1801kN

2598kN

1877kN

1877kN

1957kN

2068kN

2 31

8.00 M 8.00 MLantai Berat Tingkat

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

6.00 M

Total = 16732 kN

9

8

7

6

5

4

3

2

1

GF

Informasi lainnya adalah :

W = 16732 kNCS = 0.062R = 8.00 = 3.0I = 1.0T =1.06 sec

Penyelesaiannya dilakukan sesuai

dengan tahapan berikut,

1.Tentukan V

2.Hitung Fx untuk setiap lantai3.Tentukan eksponen distribusi k

4.Tentukan distribusi vertikal dari gaya

lateral

1. Tentukan base shear V 12.8.1

Total beban lateral rencana yang bekerja pada dasar atau base shear dari strukturditentukan berdasarkan persamaan 12.8-1.

V = CSW = 0.062(16732) = 1037 kN

2. Hitung Fx untuk setiap lantai

Fx = CvxV (persamaan 12.8-11)

dimana:

(persamaan 12.8-12)

Karena ada 9 lantai diatas ground , n = 9, sehingga

kx x

vxn

ki

i

i

w hC

w h

kx x

x9

ki i

1

1037w hF

w h

952 kN

1801kN

1801kN

1801kN

2598kN

1877kN

1877kN

1957kN

2068kN

2 31

8.00 M 8.00 MLantai Berat Tingkat

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

3.60 M

6.00 M

Total = 16732 kN

9

8

7

6

5

4

3

2

1

GF



3. Tentukan eksponen distribusi k

Eksponen distribusi k = 1.0 untuk T 0.5 sec.

k = 2.0 untuk T 2.5 sec.

k = interpolasi linear untuk 0.50 T 2.5

Untuk T = 1.06 sec, maka diperolehk = 1.0 + (1.06 0.5) ( 1/(2.5-0.5)) = 1.28

jadi, pakai k =1.28

4. Tentukan distribusi vertikal dari gaya lateral melalui persamaan 12.8-12 dimana nilai

V = 1037 kN dan k =1.28

Lantai x hx (m) hxk (m) wx (kN) wxhx

k

(kNm)

Fx = CvxV

(kN)

Sa

9 34.80 94.02 952 89507 0.117 121.33 0.127

8 31.20 81.76 1801 147250 0.192 199.10 0.110

7 27.60 69.88 1801 125854 0.164 170.07 0.094

6 24.00 58.43 1801 105232 0.137 142.07 0.079

5 20.40 47.46 2598 123301 0.161 166.96 0.064

4 16.80 37.02 1877 69487 0.091 94.37 0.050

3 13.20 27.19 1877 51036 0.066 68.44 0.036

2 9.60 18.08 1957 35383 0.046 47.70 0.024

1 6.00 9.91 2068 20494 0.027 28.00 0.014

=16732 =767544 1.001 1038.04

kx x

vxn

ki i

i

w hC

w h




25. Contoh- 25.

Distribusi horizontal gaya geser . Ref. ASCE 7-05; 12.8.4Gedung satu tingkat memiliki diafragma atap yang kaku. Beban lateral dalam dua arahditahan oleh shear wall. Massa pada atap dapat dianggap terdistribusi merata. Dalamcontoh ini berat dari shear wall diabaikan. Dalam perencanaan sesungguhnya, beratsendiri dinding harus dimasukkan karena akan mempengaruhi dalam penentuan center-of-mass (CM).

XR

Xm= 12.00 M

e

CMCR

YmV = 445 kN

B

X

Bagian bawahterdapat Shear

Wall

Diaphragma atap

C

A

D

Y

24.00 M

Denah Atap

12.0

0M

YR

Ketentuan lainnya, adalah sebagaiberikut:

Design base shear : V = 445 kN

Kekakuan wall : RA = 52.54 kN/mm

RB = 17.51 kN/mm

RC = 35.03 kN/mm

RD = 35.03 kN/mmCenter-of-mass : Xm = 12.00 M,

dan Ym = 6.00 M

Tentukan : 1. Eccentrici ty dan rigidity properties.2. Direct shear pada dinding A dan B3. Pemeriksaan plan irregularity4. Torsional shear pada dinding A dan B5. Total shear pada dinding A dan B



XR

Xm= 12.00 M

e

CMCR

YmV = 445 kN

B

X

Bagian bawahterdapat Shear

Wall

Diaphragma atap

C

A

D

Y

24.00 M

Denah Atap

12

.00M

YR

1. Eccentricity dan rigidity properties.

R = RA + RB = 52.54 + 17.51 = 70.05 kN/mm

Titik pusat kekakuan (center of rigidity) CR :

Eccentricity : e = Xm XR = (12-6) = 6.00 M

Torsional rigidity terhadap center of rigidity :J = RA (6)

2 + RB (18)2 + RC (6)

2 + RD (6)2

= (52.54)(36) + (17.51)(324) + (35.03)(36) +(35.03)(36)

= 10087(kN/mm)M2

CR

C D

R (12)X 6.00M

R R

CR

C D

R (12)Y 6.00M

R R

Gaya seismik V yang bekerja pada CM ekivalen dengan V bekerja pada CR + Torsi (arah

berlawanan jarum jam). Sesuai peraturan eksentrisitas awal harus ditambah denganeksentrisitas tambahan-accidental eccentricity eacc , dan total shear pada dinding A dan B dapatdiperoleh dengan menjumlahkan direct shear dan torsi.

2. Direct shear pada dinding A dan B.

AD, A

A B

R 52.54V (V) 445 333.75kN

R R 52.54 17.51

B

D, B

A B

R 17.51V (V) 445 111.25kN

R R 52.54 17.51

B

CR

6.00 M

6.00 M

18.00 M

6.00 M

A B

C

D

V

VD,A VD,B

Direct Shear Contribution

A B

C

DVT,A VT,BVT,D

VT,C

T = V (e eacc)

Torsional Shear Contribution

CMCR

V = 445 kN

XC

A

DYReference:



3. Pemeriksaan plan irregularity

Dalam pemeriksaan torsional irregularity, dibutuhkan evaluasi story drift pada dinding Adan B (Tabel 12.3-1. 1a dan 1b). Pada evaluasi ini, pengaruh eksentrisitas tambahansebesar 5% harus diikut sertakan.

CR

6.00 M

6.00 M

18.00 M

6.00 M

A B

C

D

V

VD,A VD,B

Direct Shear Contribution

A B

C

DVT,A VT,BVT,D

VT,C

T = V (e eacc)

Torsional Shear Contribution

eacc = 0.05(24.00) = 1.20 M

acc R AT, A

V(e e )(X )(R ) 445(6.0 1.2)(6.0)(52.54)V ' 100kN

J 10087

acc R BT, B

V(e e )(24 X )(R ) 445(6.0 1.2)(18)(17.51)V ' 100kN

J 10087

Initial total shear :

VA = VD,A - VT,A = 333.75 100.00 = 233.75 kN

VB = VD,B + VT,B = 111.25 + 100.00 = 211.25 kN

Displacement pada single story sama dengan story drift :

max

x

avg

12.06' A 2 2 1.48 3.001.20 1.20. 8.26

BB

B

V ' 211.2512.06mm

R 17.51

avg max4.45 12.06

8.26mm ; 12.06mm2

max

avg

12.061.46 1.40 12.8.4

8.26

Dengan demikian memenuhi ketentuan extreme torsional irregularity Type 1b.

Bila struktur termasuk pada SDC-D, maka untuk structural modeling harus ditinjau

dalam 3 dimensi-12.7.3, dan penyaluran gaya geser diafragma ke bagian collectorsharus ditingkatkan sebesar 25% -12.3.3.4

12.8.4.3 perlu dilakukan evaluasi terhadap torsional amplification factor AX.

22max

x

avg

12.06A 1.48 3.00

1.20 1.20. 8.26



4. Torsional shear pada dinding A dan B.

Untuk memperhitungkan pengaruh torsional irregularity, 12.8.4.2 menentukanmomen akibat accidental torsion Ve

acc

harus dikalikan dengan faktor amplifikasi torsiAX .

x acc R AT, A

V(e A )(X )(R ) 445(6.0 1.48 1.2)(6.0)(52.54)V 58.74kN

J 10087

e

x acc R BT, B

V(e A )(24 X )(R ) 445(6.0 1.48 1.2)(18)(17.51)V 108.12kN

J 10087

e

5. Total shear pada dinding A dan B

VA = VD,A - VT,A = 333.75 58.74 = 275.01 kN

VB = VD,B + VT,B = 111.25 + 108.12 = 219.37 kN

Catatan : 12.8.4.2 menentukan perkalian AX hanya dilakukan terhadap accidentaltorsional moment (berbeda dengan IBC 2000).

Contoh No-26

(Halaman-93)



26. Contoh- 26.

Amplifikasi dari accidental torsion Ref. ASCE 7-05; 12.8.4.3

Perhitungan pengaruh accidental torsion dalam analisis gaya lateral pada suatu gedung multi-story. Contoh suatu gedung bertingkat lima struktur beton bertulang dari sistem building frame.Lantai diafragma dianggap kaku dan shear wall memikul gaya lateral dalam dua arah

1 2 3 4 5

4 @ 6.00 M = 24.00 M

[email protected]

0M

=18.0

0M

M

A

B

C

D

AB

U

Shear Wall

XC

CMX

FX

Denah Lantai

Gaya lateral seismik FX bekerja dalam arahutara-selatan, dimensi struktur dan accidentaltorsi eacc untuk setiap lantai x dapat dilihat padaTabel berikut.

Lantai x FX(kN)

LX(M)

XCS(M)

eacc=0.05 LX(M)

5 490.00 24.00 7.26 1.20

4 368.00 24.00 7.53 1.20

3 290.00 24.00 834 1.20

2 187.00 24.00 9.09 1.20

1 102.00 24.00 9.45 1.20

Lantai 2 Posisi gaya FX

XC2 XC2-eacc XC2+eacc

Geser dinding VA 829 kN 896 kN 762 kN

Geser dinding VB 506 kN 439 kN 573 kN

Story drift A 8.90 mm 9.62 mm 8.18 mm

Story drift B 15.75 mm 13.66 mm 17.83 mm

Displacement lantai 2: A

20.30 mm 21.94 mm 18.66 mm

Displacement lantai 2: B

33.27 mm 28.86 mm 37.68 mm

Tentukan :1. Gaya maksimum pada shear wall A dan B.

2. Periksa apakah terjadi torsional irregularity.

3. Tentukan faktor amplifikasi AX4. Accidental torsion eccentricity yang baru

1. Gaya maksimum pada shear wall A dan B.

Dari Tabel diatas terlihat bahwa: VA

= 896.00 kN

VB = 573.00 kN

2. Periksa apakah terjadi torsional irregularity.

max = 17.83 mm

avg17.83 8.18

13.00mm2

max

avg

17.831.37 1.20

13.00

Torsional irregularity Type 1a.

Catatan ; Jika (/) > 1.40, termasuk pada torsional irregularity Type 1b.

3. Tentukan faktor amplifikasi AX

maxX

avg

2

A

1.2

max = B = 37.68 mm

avg = (37.68 + 18.66) = 28.17 mm

2

237.68

A1.2 28.17

1.242

4. Accidental torsion eccentricity yang baru

Karena A2 (AX pada lantai 2) > 1.0, second analysis untuk torsi harus menggunakan newaccidental eccentricity:

eacc= (1.242)(1.20) = 1.49 M




27. Contoh- 27.

Elemen pendukung pada sistem yang diskontinu Ref. ASCE 7-05; 12.3.3.3Gedung beton bertulang dengan shear wall pada lantai dasar mengalami diskontinuitasantara sumbu A-B dan C-D.

A B C D

Lantai

Shear Wall

Kolom D

600 mm X 600 mmf'C= 30 Mpa

4

3

2

1

[email protected]

0M

Seismic Design Categoty-C- SDS =1.10

Ordinary RC Shear Wall (ORCSW) :R = 50 = 2.50 Tabel 12.2-1

Beban aksial pada kolom D- D = 180 kN- L = 90 kN- QE = 445 kN

Catatan: ORCSW dilarang untuk SDC-D, E , FBeban hidup bangunan kantorpergunakan faktor 0.50 - 12.4.2.3

Tentukan : Required Strength dari kolom D.



12.3.3.3 mensyaratkan bahwa kolom harus memiliki design strength untuk memikulspecial seismic load

GEMPA_Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Untar 2012-C-2 in 1

Documents

Transcript of GEMPA_Perencanaan Bangunan Tahan Gempa Untar 2012-C-2 in 1