Perencanaan Bangunan Tinggi: Perancangan Dinding Geser

Sjahril A. RahimDepartemen Teknik Sipil FTUI

April 2010

1 Pendahuluan

Bentuk typical

(a) (b)

(c)

Gambar 1: Bentuk typical dinding geser dan potongannya; (a)

Dinding geser kantilever; (b) Dinding geser berangkai;

(c) Potongan typical

Penempatan(a)

Bagian luar atau peripheral bangunan;

(b)

Didaerah core.

Kegunaan(a)

Stiffness:

Proteksi segala bentuk kerusakan selama gempa ringan;Interstory deflection dalam batas izin;Meminimalisasi kerusakan struktur pada gempa kuat, dengan mengusahakan response elastik dari struktur.

(b)

Kekuatan atau strength yang memadai, jika resistance mendekati ideal strength yang diperlukan, kebanyakan dinding geser masih cukup kaku walaupun telah mengalami cracking akibat lentur maupun geser, sehingga mampu melindungi elemen non structural.

(c)

Daktilitas dan kemampuan untuk mendissipasi enersi selama response inelestik pada gempa sangat kuat.

Prinsip-prinsip dasar:

(a)

Strategi yang rasional dalam penempatan dinding;(b)

Strength yang memadai dan brittle failure tidak boleh terjadi

pada gempa yang sangat kuat;(c)

Mode of energy dissipation adalah flexure (lentur) pada daerah

yang diprediksi, dengan demikian tidak boleh terjadi keruntuhan karena diagonal tension dan compression, crushing of concrete incompression, sliding disepanjang construction joints, instability dari elemen dinding atau tulangan, dan kegagalan penjangkaran (anhorage). Untuk mencapai hal ini diperlukan suatu designphilosophy, spesial detailing dan pembatasan dimensi dari daerah yang potensial terjadi sendi plastis.

Efek dari layout struktur dan konfigurasi dinding geser sangat mempengaruhi performance dari struktur terhadap seismic action:

Torsional action harus dihindarkan;

Shear wall tidak boleh discontinue tiba-tiba baik dalam strength maupun stiffness terhadap tinggi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi behaviour dinding geser:

(a)

Kekakuan dari fondasi dinding sangat mempengaruhi kekakuan lateral dinding Dengan demikian akan sangat berpengaruh terhadap interacting beberapa dinding;

(b)

Gaya gempa dari setiap lantai adalah gaya inertia dan diteruskan ke struktur dinding melalui diaphragma action dari sistim lantai dan dengan demikian connection yang mencukupi antara dinding dan lantai sangat diperlukan.

Design untuk kapasitas momen:

Beban lateral akan menyebabkan momen pada dinding geser kantilever biasanya makin berkurang makin keatas, dengandemikian moment capacity dapat diredukasi terhadap ketinggian;

Effek dari diagonal cracking pada distribusi momen harus diperhitungkan, dengan demikian direkomendasikan tulangan vertical harus diteruskan sejarak d, dari titik dimana dia diperlukan, dimana d adalah lebar dari dinding geser.

Design untuk geser:

Shear failure merupakan keruntuhan yang bersifat nonductile dan tidak dikehendaki, sehingga shear capacity harus dipertimbangkan secara khusus:

Kapasitas geser yang memadai untuk menahan gaya gempa berfaktor;

Beberapa peneliti berpendapat bahwa kapasitas geser yang ideal hendaknya berarti kemampuan untuk menahan geser maksimum yang tersedia dari geser dinding ketika terjadi mekanisme sendi plastis pada lentur.

Design untuk ductility:

Confinement beton dalam daerah tekan memperkokoh

strength pada strain yang besar;

Mencegah buckling dari baja tulangan;

Under reinforce dengan yield plateu yang besar;

Mencegah brittle mode of failure.

Coupled shear wall:

Strength yang besar; Stiffness; Stability; Energy dissipasi dapat direncanakan: Pada dasar dindingdan pada couple beam.

2 Sistim struktur dinding

2.1 Strategi penempatan dinding

Sebuah dinding geser, pada umumnya berperilaku sebagai sebuah kantilver, pada sebuah grup dari dinding structural pada bangunan dapat mengalami perpindahan aksial, translasi dan torsional. Tergantung kepada konfigurasi geometriknya, orientasi dan lokasididalam denah bangunan, sebuah dinding memberikan kontribusi pada tahanan terhadap momen guling, gaya geser tingkat dan torsitingkat. Posisi dari dinding structural didalam sebuah bangunanbiasanya ditentukan persyaratan fungsi. Ini seringkali memenuhidan tidak memenuhi kebutuhan secara structural.

Pertimbangan yang utama untuk dinding structural secara individual adalah:

symmetri dalam stiffness,

stability secara torsional, dan

tersedianya kapasitas momen guling (overturning

moment) dari fondasi.

Kunci dalam perancangan strategis untuk dinding:

deformasi inelastic terdistribusi secara merata keseluruh

denah bangunan dan tidak terkonsentrasi pada beberapa

dinding yang meyebabkan keperluan daktilitas yang

besar.

(1)

Torsional stability;

(2)

Torsional stability dari inelastic wall sections;

(3)

Untuk torsional resistance, sebanyak mungkin dinding

geser ditempatkan pada peripheri bangunan;

(2)

Menerima beban gravitasi lebih besar

(3)

Konsentrasi beban lateral pada satu dinding dihindarkan

Pertimbangan dalam penempatan individual dinding:

dd

E E

(a) (b)

CR

CGCR CG

A B A B

H

N

Gambar (3) Torsional stability dari system dinding inelastic.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

System yang tidak sabil

Sistem yang stabil

CRCR

CR

CR

CR CR

Gambar (2) Torsional stability dari system dinding geser [nn].

2.2 Bentuk penampang

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

(g) (h) (i) (j) (k)

Ketebalan:

Tebal dinding ditentukan dengan memperhatikan hal-hal sebagai berikut:

(1)

Ketebalan minimum untuk menjamin workability dan fire rating yang diperlukan;

(2)

Kuat geser yang diperlukan;

(3)

Persyaratan terhadap stability.

Boundary element:

Boundary element seringkali diperlukan pada sebuah struktur dinding geser:

(1)

Sebagai tempat penjangkaran tulangan balok yang tegak lurus terhadap dinding;

(2)

Tempat tulangan utama terhadap lentur, sebagaimana ditunjukkan pada gambar(5) ;

(3)

Stability terhadap buckling dalam arah out of plane, pada thin walled sections;

(4) Memungkinkan pengekangan yang efektive dari potongan yang tertekan dari daerah dimana terjadi sendi plastis (gambar (5)).

305 mm

305 mm

102 mm

Boundary element

Tulangan

lentur tama

Tulangan vertikal badan

Tulangan geser horisontal

Tulangan transversal pengekangan

Badan (web) dari dinding

1/2 hw

Gambar (5) Tulangan dinding geser dengan boundary element

Dinding geser dengan flange:

Adanya flange akan menyebabkan dinding mempunya potensial kekuatan yang besar.

Tetapi jika flange mengalami tekan akan memerlukan ductility yang besar, sebaliknya dinding dengan potongan T dan L jika flange dalam keadaan tarik, sebagaimana pada gambar (4e) dan (4g) memerlukan ductility yang kecil.

Lebar efektif flange tarik:

Lebar efektif flange tekan:

bbhb wweff bbhb wweff 3.0

bw

0.3hw+bw lw

hw

hw+bwb

26.61

2

Gambar (6) Perkiraan lebar efektive flange pada dinding struktural

2.3 Geomertri dinding kantilever tanpa bukaan

hwln

hw

lw

lw

(a) (b)

Gambar (7) Dinding geser kantilever; (a) Dengan hw/lw besar; (b) Dengan hw/lw kecil.

(a) (b) (c)

Gambar (8) Dinding geser tidak prismatik; (a) Variasi ketebalan dinding; (b) Variasi ketebalan dinding dan flens; (c) Variasi lebar dinding terhadap ketinggian.

2.4 Geomertri dinding kantilever dengan bukaan

(a) (b)

Gambar (9) Kekuatan geser dinding dipengaruhi oleh bukaan.

(a) (b)

Gambar (10) Type dinding geser coupled.

Couple shear wall:

Gambar (11) Dinding pierce yang tidak dikehendaki dalam tahan gempa.

Shear wall structures

Mo

M1

M2TT

H

(a) (b) (c)

Gambar (12) Perbandingan mekanisme penahan lentur pada sistim dinding.

lTMMM ot 21

Dinding geser kantilever dan couple shear wall:Gambar (12) ditunjukkan perbedaan behaviour dari cantilever wall dengan coupled wall dalam memikul beban, pada gambar (12a) dinding kantilever total overturning moment, Mot, ditahan didasar dinding kantilever dalam bentuk tradisional dari lentur, sedangkan pada gambar (12b) dan (12c) pada coupled wall terjadi gaya aksial dan momen pada dinding geser. Gaya-gaya tersebut memenuhi persyaratan kesetimbangan:

untuk coupled walls dalam memikul momen yang sama sebagaimana pada dinding kantilever.

Besarnya gaya aksial, merupakan jumlah gaya geser dari semua couplimg beams pada level atas, akan tergantung pada kekakuan dan kekuatan balok-balok tersebut. Kontribusi dari gaya aksial terhadap total tahanan lentur, dinyatakan oleh parameter berikut ini:

otMTlA /

Untuk struktur dengan coupling beams yang kuat, sebagaimana pada gambar (12b) diatas nilai parameter A diatas akan lebih significant dibandingkan dengan coupled wall pada gambar (12c).

Dalam mempertimbangkan kontribusi yang significant dari balok yang didetail dengan cukup terhadap enegy dissipasi pada setiap lantai pada dinding-dinding dengan strong coupling beam sebagaimana pada gambar (12b), coupled wall tersebut dapat diperlakukan sebagai ductile concrete frame. Dalam Peraturan perencanaan bangunan tahan gempa untuk rumah dan gedung nilai K dapat diambil sama dengan 1, sepanjang dinding dan balok didetail untuk mencapai ductility yang cukup.

3 Prosedur analisa3.1 Anggapan-anggapan dalam modeling

3.1.1 Modelling dari member properties

Dalam analisa statik dan dinamik:

1.

Perlu diperhitungkan efek dari crack;

2.

RC members dianggap perfectly elastik, homogen dan isotropis.

Stiffness dari rc member tergantung dari level dari beban atau amplitudo dari displacement, dengan demikian mempengaruhi asumsi dari properties.

Dalam analisa harus konsisten terhadap anggapan yang dibuat (T dan drift).

Faktor-faktor yang mempengaruhi stiffness:

1.

Flexural deformation dan crack dari dinding;

2.

Anchorage deformation pada dasar dinding;

3.

Shear deformation setelah diagonal cracking;

4.

Deformasi dari struktur pondasi dan tanah pendukung, yang meyebabkan tilting dan sliding (sensitive).

Besarnya efektive stiffness dari rc member akibat crack dapat diambil dari angka-angka dibawah ini [qq]:

1.

Dinding kantilever: predominantly flexural deformation:

Ie= 0.60 Ig

2.

Elastik couple walls:

Dinding: axial tension

Ie = 0.50 Ig

Ae = 0.50 Ag

Dinding: axial compression

Ie = 0.80 Ig

Ae = Ag

Untuk analysis yang lebih teliti:

IgIgAgfcPcIe )

'60.0(

dimana Pc=beban aksial, -

untuk tension dan + untuk compression.

3. Diagonal RC coupling beams:

))ln

(31/(40.0 2hIgIe 4. Convensional coupling beams:

))ln

(31/(20.0 2hIgIe

5. Cantilever walls:

Untuk kasus 4lwhw , dimana deformasi geser dapat diabaikan:

Untuk kasus 4lwhw dimana deformasi geser harus diperhitungkan:

FIeIw 2.1

dimana: bwlwhwIeF 2/30

Kekakuan elemen struktur berdasarkan Standar Tata CaraPerencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung, SNI-

03-2847-2002 [5]:

Balok: 0,35 Ig

Kolom: 0,70 Ig

Dinding : (a) Tidak retak: 0,70 Ig(b) Retak: 0,35 Ig

Pelat datar dan lantai datar: 0,25 Ig Luas: 1,00 AgModulus elastisitas beton Modulus elastisitas baja ditetapkan Es=200 GPa.

'

'5,1

4700

043,0)(

cc

ccc

fE

fwE

Di rekomendasikan

digunakan

Crack in flexure'7.0

2

cr

rw

g

u

g

u

ff

flIM

AP

3.1.2 Modelling dari geometrik

(a) Wide column dan deep beam

(a) (b)

Elemen rigidTak terhingga

Model Struktur

Gambar (13) Modelisasi analisa struktur dari deep memberdari wall frames; (a) Untuk balok tipis; (b) Deep wall dan balok

Gambar (14) menunjukkan kesulitan yang timbul. Sifat-sifat elemen struktur secara konvensional dikonsentrasikan pada sumbu referensi dari dinding, dan kemudian akibat hanya gaya lentur, rotasi pada titik berat penampang gross dari beton diprediksi, sebagaimana ditunjukkan pada gambar (14), oleh garis 1. Setelah retak akibat lentur, rotasi yang sama dapat terjadi pada sumbu neutral dari penampang retak, sebagaiman ditunjukkan oleh garis 2, dan ini akan menghasilkan elongasi , diukur pada sumbu referensi. Deformasi ini dapat mempengaruhi ketelitian, khususnya jika response dinamik dari struktur dievaluasi. Akan tetapi dalam hal analisa non linear pengaruh ini kecil [c].

lw

M22

1

c

Sumbu referensi

Sumbu Netral

fc

Gambar (14) Pengarauh kurvatur pada potongan dinding yang belum crack dan yang telah crack.

(b)

Finite element: shell elemen, membrane element atau 2D plane stress

Dalam analisa struktur dengan Finite Elemen, dinding geser dapat dipandang sebagai struktur yang continum yang didiskritisasi menjadi elemen-elemen yang lebih kecil baik sebagai elemen shell maupun elemen membran atau 2/D plane stress, tergantung tingkat ketelitian yang ingin dicapai dan program komputer yang digunakan. Berikut ini akan dijelaskan elemen-elemen yang biasa digunakan pada dua program komputer yang umum dipakai di Indonesia yaitu ETABS [x] dan SAP2000 [b].

Program ETABS:

Program ETABS menggunakan elemen panel dalam modelisasi dinding geser, setiap elemen panel terletak diantara dua column line dan diantara dua tingkat (story), sebagaimana ditunjukkan pada gambar (15a) yang didiskritisasi secara internal oleh program. Elemen Panel didasarkan atas formulasi isoparametrik finite elemen membran dua dimensi dengan incompatible modes ditambah dengan in-plane rotational stiffness. Ini menyebabkan panel elemen dapat dihubungkan ke kolom, balok dan elemen brace dan menjadikan terjadinya continuity moment, tanpa elemen artificial seperti balok kaku (rigid beams) .

Elemen panel juga dapat dilengkapi dengan End Piers, sebagiaman ditunjukkan pada gambar (15b). Piers ini dapat memodelkan stiffness terhadap aksial, out of plane bending stiffness, sehingga balok yang tegak lurus atau membentuk sudut terhadap dinding dapat dihubungkan dengan dinding pada piers secara continue sehingga dapat merefleksikan kondisi dilapangan secara baik.

Ic

Jc

Tinggi Tingkat

End I

End J

Story level at top

Story level at bottom

(a) (b)

BI

BJIc

Jc

DI

DJ

Tinggi tingkat

Gambar (15) Elemen Panel dari program ETABS; (a) Elemen Panel tanpa Piers; (b) Elemen Panel dengan Piers.

C1

C2

C1

C2

C3C4

C5

C6

B1B2

(a) (b) (c)

C1

C2

C3

C4

Gambar (16) Berbagai bentuk dinding geser yang dapat dimodel dengan elemen panel; (a) Simple wall, tiga elemen panel membentuk dinding kantilever tiga tingkat; (b) C-shaped wall; (c) L-shape wall dengan balok dan kolom

Gaya Dalam:

Untuk setiap potongan dinding (yang merupakan assemblage dari elemen panel), mayor momen dan minor momen merupakan keluaran pada setiap ujung dari assemblage pada setiap level lantai, Gaya aksial, gaya geser dan torsi adalah konstan setinggi dinding dan oleh karena itu hanya di cetak pada setiap ujung atas. Lihat gambar (17) untuk perjanjian tanda positive.

Story level at top

C2

C3

C4

C1

1

2

3

Mayor top moment Mayor shear

Mayor shear

Axial Force

Axial Force

Mayor bottom moment

Story level at top

Mayor top moment

Mayot bottom moment

Mayor shear

Mayor shear

Axial Force

Axial Force

Minor Shrear

Minor Shrear

1

23

CG of Wall

Gambar (17) Gaya dalam pada wall assamblage; (a) 2-D Wall (planar); (b) 3-d Wall (C-shaped).

Program SAP2000:

Dalam analisa struktur dengan Program SAP, dinding geser dapat dimodel sebagai struktur continum yang didiskritisasi dengan elemen shell 4-node quadilateral dengan 6 dof per node yang merupakam kombinasi membrane dan plate bending behaviour. Dengan demikian elemen shell compatible dengan 3/D beam elemen untuk memodelisasi struktur tiga dimensi. Elemen dapat digunakan dalam modelisasi baik untuk 3/D plate dan shell structure maupun 2/D dan 3/D membrane structure.

Gaya dalam pada elemen shell ditunjukkan pada gambar (18), dengan demikian untuk suatu potongan dinding pada setiap level lantai perlu dilakukan integrasi untuk mendapatkan gaya dalam dalam bentuk mayor momen dan minor momen, gaya geser dalam arah mayor dan minor, gaya aksial dan gaya torsi, besaran yang biasanya kita gunakan dalam perancangan tulangan elemen struktur dinding, dimana umumnya digunakan dengan diagram interaksi.

S12

S12

S11

S22

S22

S11 M11

M12M22

M12

(a) In plane forces (b) Out of plane forces

axis 1

axis 2 axis 2

axis 1

I J

K

L

I J

K

L

Gambar (18) Gaya dalam pada elemen shell

3.2 Analisa kekuatan penampang

Perhitungan kekuatan dari sebuah potongan dinding didasarkan atas anggapan tradisional dari kesetimbangan (equilibrium) dan strain compatibility, konsisten dengan plane section hypothesis, sebagaimana dilakukan pada potongan kolom. Dalam keadaan batas dianggap strain ultimate beton cu

=0.003, stress blok beton dianggap mengikuti stress blok Whitney dan kekuatan tarik beton diabaikan.

c0.85 fc'

Cc

fsi=eps Es

eps

a=beta1 c

0.003

B

D D

B

bdi

Asi(a) Potongan dinding

(b) Strain

((c) Stresses

lw

Gambar (19) Kesetimbangan dari potongan dinding pada kekuatan lentur; (a) Potongan dinding; (b) Strain profil dalam

keadaan batas; (c) Stresses.

Penurunan kekuatan atau response dari potongan dinding terhadap beban aksial dan momen dapat dilakukan dengan meninjau persamaan kesetimbangan dan strain compatility sebagai berikut:

(1)

Kesetimbangan gaya:

n sisicn AfCP1

aBfC cc '85.0abfbBafC ccc '85.0)('85.0

ca 1

Untuk a Duntuk a D

(2) Kesetimbangan momen yang dinyatakan terhadap titik berat gross penampang, untuk kemudahan ditinjau penampang simetris:

i

n

sisicn yAfahCM 1

)2/2/(

i

n

sisiccn yAfahCDhCM 1

21 )2/2/()2/2/(

(b) untuk aD(c) untuk aD

)('85.01 bBafC cc abfC cc '85.02

(3) Strain compatibility:

dimana:

cdc icusi /)( ysisy fEf

(d)(e)

003.0cu

fy

fy

fs

Es fs=eps.Es

fs=fy

fs=-fy

eps

Gambar (20) Hubungan tegangan-regangan bajatulangan

Gaya tekan maksimum yang dapat dipikul oleh dinding, dengan menganggap c

=1:

sysgcoc AfAAfP )(85.0 '

Gaya tekan maksimum yang dapat dipikul oleh dinding, dengan menganggap c

=1:

syot AfP

SNI dan ACI318-99 membatasi maksimum kekuatan tekan, c

Pn

, kenilai yang diberikan oleh Pmax

dalam persamaan:

sysgcocc AfAAfPP )(85.080.080.0 'max

Effect of amount and distribution of vertical reinforcement on ultimate curvature

Sistim dan Subsistim Struktur Gedung

Sistim dinding penumpu

Sistim rangka gedung

Sistim rangka pemikul momen

Sistim ganda

Sistim struktur gedung kolom kantilever

Sistim interaksi dinding geser dengan rangka

Subsistim tunggal

Tabel 3 Faktor daktilitas maksimum, Faktor reduksi gempa maksimum:

Faktor Reduksi Gempa untuk Wall

Sistim dan sub sistim

Uraian m Rm f

1. Dinding Penumpu Dinding geser beton bertulang 2.7 4.5 2.8

2. Rangka Gedung Dinding geser beton bertulangDinding geser beton bertulang berangkai daktailDinding geser beton bertulang kantilever daktail penuhDinding geser beton bertulang kantilever daktail partial

3.34.03.63.3

5.56.56.05.5

2.82.82.82.8

4. Sistim Ganda Dinding geser dengan SRPMK betonDinding geser dengan SRPMM beton

5.24.0

8.56.5

2.82.8

6. Interkasi dinding geser dengan rangka

Dinding geser dengan SRPMB (tdak untuk wilayah 3,4,5,6) 3.4 5.5 2.8

7. Subsistim tunggal Dinding geser beton bertulang berangkai daktail penuhDinding geser beton bertulang berangkai daktail partial

4.03.3

6.55.5

2.82.8

3.3 Analisa gaya statik equivalen

Beban yang bekerja pada dinding geser adalah beban mati (DL), Beban hidup (LL) dan beban gempa, baik secara statik equvalent maupun sebagai beban dinamik.

Umumnya dilakukan analisa elastik secara terpisah untuk beban gravitasi dan beban lateral tidak berfaktor dan kemudian dilakukan superposisi sesuai dengan kombinasi beban dengan faktor beban sesuai dengan kombinasi yang ditinjau.

(a)

Beban gempa static equivalen

Beban gempa lateral statik ditentukan dengan prosedur sebagai berikut [mm]:

(1) Perkirakan periode natural untuk mode yang pertama,

dimana untuk concrete dan masonry structural wall buildings ditentukan dengan rumus sebagai berikut [cc][cc]:

BHT 09.0

dimana H

= tinggi bangunan, m

B

= Lebar bangunan dalam arah tegak lurus arah gempa yang ditinjau.

Rumus empiris diatas adalah pendekatan dan hanya dipergunakan

untuk tujuan mendapatkan gaya dalam untuk mengestimate

dimensi member. Dalam final design maka besarnya waktu getar

alami T dari struktur harus ditentukan dengan rumus Rayleigh:

Nii

N

ii

dFg

dWT

1

1

2

2

dimana: Wi

= adalah bagian dari seluruh beban vertical yang disumbangkan oleh beban-beban vertical yang bekerja pada tingkat i (dalam kg) pada peninjaun gempa;

Apabila waktu getar alami tersebut adalah kurang dari 80% nilai yang dipakai pada perhitungan pendahuluan, maka beban-beban gempa harus dihitung kembali.

(2)

Pilih koefisien gempa dasar C sesuai dengan waktu getar alami struktur dan zone wilayah dimana bangunan dibangun, terdapat 6 (enam) wilayah gempa di Indonesia [mm];

(3) Hitung besarnya gaya gempa dasar dengan:

tWRICV 1

dimana C1

= Faktor Respons Gempa

I

= Faktor keutamaan

R

= Faktor Reduksi gempa

Wt

= Kombinasi beban mati seluruhnya dan beban

hidup vertikal yang direduksi.

(4) Distribusikan beban gempa dasar sebagai komponen gaya yang bekerja level lantai dari struktur:

VzW

zWF Nii

iii

1

dimana: zi

=adalah ketinggian sampai tingkat i diukur dari tinggi penjepitan lateral, dengan ketentuan:(a)

Dalam hal perbandingan antara tinggi dan lebar sistim penahan adalah sama atau lebih besar dari 3, maka 0.1 V harus dianggap sebagai beban terpusat dipuncaknya dan sisanya 0.9 V sisanya harus dibagikan menurut rumus diatas;

(b)

Untuk tangki-tangki yang dinaikkan, beban Fi adalah sama dengan V dan bekerja pada titik berat seluruh struktur berikut isinya.

(5)

Analisa struktur akibat beban gempa pada kedua arah utama bangunan untuk mendapatkan gaya-gaya dalam seperti momen dan gaya geser dan gaya aksial;

(6)

Estimate displacement pada struktur dan khususnya , story drift.

4 Perancangan dinding geser terhadap kekuatan dan daktilitas

4.1 Failure mode dari dinding geser

Persyaratan awal dalam perancangan dinding geser daktail adalah:

Flexural yielding pada daerah yang jelas terjadi plastic zone harus mengontrol kekuatan dinding;

Deformasi inelastic, dissipasi enersi pada seluruh sistim struktur.

Dengan demikian mekanisme brittle failure atau malahan dinding dengan daktiliti terbatas tidak boleh terjadi.

Dissipasi energy:

Sumber utama dari dissipasi enersi pada sebuah dinding kantilever yang dibebani lateral, harus terjadi leleh pada baja tulangan lentur pada daerah sendi plastis, umumnya pada bagian dasar dari dinding (Gambar (b) dan (e)).

Failure mode yang harus dihindarkan adalah:

Akibat diagonal tension (Gambar (c));

Akibat diagonal compression akibat geser, instability dari potongan dinding tipis atau tekanan utama pembesian tekan;

Akibat sliding geser sepanjang construction joint Gambar (d));

Akibat keruntuhan geser atau bond sepanjang lapped splice atau anchorage.

Failure modes:

Wall Subjected toLow nominal shear

Wall Subjected tohigh nominal shear

Failure modes for walls governed by flexural capacity

Fracture of Vertical Reinforcement:

Buckled Vertical Reinforcement:

Buckling

Crushing of Concrete in Compression Zone:

Crushing of concrete in

Compression Zone

Inelastic Instability of Compression Zone:

Inelastic Instability

Failure modes for walls governed by shear capacity

Diagonal tension failure:

Sliding shear

Failure along a construction joint, Holy Cross Hospital after the San Fernando Earthquake

Web crushing:

Web Crushing

Behavior Squat Shear Wall

Behavior Squat Flange Shear Wall

1. Pendahuluan(a)

Beban kombinasi:

Untuk struktur bangunan beton bertulang pada umumnya beban yang dipikul adalah beban mati (D), beban hidup (L) dan beban gempa (E). Beban gempa ditinjau dalam dua arah sumbu utama dan dikombinasikan dengan rule 100/30 [1][2]. Dengan demikian beban kombinasi yang perlu ditinjau adalah [3]:

i. U = 1.4 D

ii. U = 1.2 D + 1.6 L+0.5(A atau R)

iii. U = 1.2 D + 1.0 L

1.0 (Ex

0.3 Ey)

iv. U = 1.2 D + 1.0 L

1.0 (0.3Ex

Ey)

v. U = 0.90 D

1.0(Ex

0.3Ey)

vi. U = 0.90 D

1.0(0.3Ex

Ey)

1. Pendahuluan(a)

Beban kombinasi:

Untuk struktur bangunan beton bertulang pada umumnya beban yang dipikul adalah beban mati (D), beban hidup (L) dan beban gempa (E). Beban gempa ditinjau dalam dua arah sumbu utama dan dikombinasikan dengan rule 100/30 [1][2]. Dengan demikian beban kombinasi yang perlu ditinjau adalah [3]:

i. U = 1.4 D

ii. U = 1.2 D + 1.6 L+0.5(A atau R)

iii. U = 1.2 D + 1.0 L

1.0 (Ex

0.3 Ey

)iv.

U = 1.2 D + 1.0 L

1.0 (0.3Ex

Ey

)v.

U = 0.90 D

1.0(Ex

0.3Ey

)vi.

U = 0.90 D

1.0(0.3Ex

Ey

)

(b)

Faktor reduksi Kekuatan:

Faktor reduksi kekuatan, , dikerjakan pada kekuatan nominal untuk mendapatkan kekuatan rencana yang disediakan oleh sebuah elemen beton bertulang. Faktor

untuk lentur, gaya aksial, geser,

dan torsi adalah sebagai berikut [3][4]:

= 0.80 untuk lentur,

= 0.80 untuk tarik,

= 0.80 untuk aksial tarik dan lentur,

= 0.70 untuk aksial tekan, aksial tekan dan lentur, dengan tulangan spiral sesuai 12.9.3;

= 0.65 untuk aksial, aksial tekan dan lentur, dengan tulangan sengkang biasa,

=0.75 untuk geser dan torsi,

=0.55 untuk geser pada komponen struktur penahan

gempa yg kuat geser nominalnya < gaya geseryg timbul sehubungan dgn pengembangan kuatlenturnya nominalnya,

=0.80 untuk geser hubungan balok-kolom dan padabalok perangkai dengan tulangan diagonal

=0.65 untuk tumpuan beton.=0.85 untuk daerah pengangkuran pasca tarik

Faktor reduksi kekuatan geser untuk dinding

geser khusus

Wilayah Gempa

Wilayah PGA Resiko gempa Sistim Struktur

1 0,03g Rendah SRPMB/SRPMM/SRP

MKSDSBB/SDSBK

234

0,10g0,15g0,20g

Menegah SRPMK/SRPMMSDSBB/SDSBK

56

0,25g0,30g

Tinggi SRPMKSDSBK

Sistim Penahan Gempa Beton Bertulang

Sistim Rangka Pemikul Momen:

SRPM Biasa

SRPM Menengah

SRPM Khusus

Dinding Geser

Dinding Struktural Biasa

Dinding Struktural Khusus

Performans yang akan dicapai

Mampu menahan gaya aksial, lentur dan geser

Boundary element diperlukan bilamana regangan tekan besar, untuk mempertahankan kapasitas

Pengembangan penulangan di dalam panel

Dalam hal discontinuous walls: kolom penopang harus full confinement

Philosophy Perencanaan

Pelelehan lentur terjadi pada daerah sendi plastis yang telah ditentukan;

Mekanisme keruntuhan britlle harus dicegah:-

Tarik diagonal

-

Sliding Hinges-

Tekuk lokal

Plastic hinge locations, cantilever wall

Plastic hinge locations, Coupled wall

Brittle shear falure

Sistim Penahan Gempa Beton Bertulang

Sistim Rangka Pemikul Momen:

SRPM Biasa

SRPM Menengah

SRPM Khusus

Dinding Geser

Dinding Struktural Biasa

Dinding Struktural Khusus

Dinding Geser

Dinding Struktural Biasa

Dinding Struktural Khusus

4.2 Kekuatan lentur dan daktilitas:

(a)

Persyaratan kuat lentur dinding geser terhadap lentur dan normal, umumnya diperiksa melalui sebuah diagram interaksi, harus memenuhi persyaratan dibawah ini:

dimana:

= factor reduksi kekuatan dinding geser dalam keadaan lentur dan gaya aksial = c

=0.65 untuk gaya aksial tekan besar, dengan atau tanpa momen, dan

diperbesar

secara linear dari c

ke b

=0.80

dengan kekuatan aksial yang diperlukan, Pu

= Pn

, berkurang dari yang terkecil dari 0.10fc

Ag

dan Pb

, ke nol. Dalam hal menyangkut gaya tarik, faktor reduksi, = b

=0.80..

),(),( nnuu PMPM

(b)

Penentuan kuat perlu lentur dan normal:

Kuat lentur perlu Mu

harus memenuhi persyaratan kombinasi beban sebagai berikut:

Du MM 4.1)(5.06.12.1 RALDu atauMMMMM

ELDu MMMM 0.10.12.1 EDu MMM 0.19.0

dimana: MD

= momen lentur dinding geser akibat beban mati tributarytidak berfaktor;

ML = momen lentur dinding geser akibat beban hiduptributary tidak berfaktor;

ME

= momen lentur dinding geser akibat beban gempatidak berfaktor;

MA

= momen lentur akibat beban atap tidak berfaktor;MR = momen lentur akibat beban hujan tidak berfaktor.

Kuat tekan perlu Pu

harus memenuhi persyaratan kombinasi beban sebagai berikut:

Du PP 4.1)(5.06.12.1 RALDu atauPPPPP

ELDu PPPP 0.15.02.1 EDu PPP 0.19.0

dimana: PD

= gaya aksial dinding geser akibat beban mati tributarytidak berfaktor;

PL = gaya aksial dinding geser akibat beban hiduptributary tidak berfaktor;

PE

= gaya aksial dinding geser akibat beban gempatidak berfaktor;

PA

= gaya aksial akibat beban atap tidak berfaktor;PR = gaya aksial akibat beban hujan tidak berfaktor.

(c)

Tulangan minimum:

(1)

Rasio minimum untuk tulangan vertical v terhadap luas bruto beton adalah:

(i)

0.0012 untuk batang berulir yang tidak lebih besar daripada D16 dengan tegangan leleh yang disyaratkan tidak kurang dari 400 MPa, atau

(ii)

0.0015 untuk batang berulir lainnya, atau(iii)

0,0012 untuk jaringan kawat baja las (polos atau ulir)

yang tidak lebih besar daripada P16 atau D16.

(2) Rasio

minimum tulangan horisontal h dinding struktural haruslah:

(i)

0.0020 untuk batang berulir yang tidak lebih besar daripada D16 dengan tegangan leleh yang disyaratkan tidak kurang dari 400 MPa, atau

(ii)

0.0025 untuk batang berulir lainnya, atau(iii)

0,0020 untuk jaringan kawat baja las (polos atau ulir)

yang tidak lebih besar daripada P16 atau D16.(3) Dinding dengan ketebalan > 250 mm, kecuali dinding

bawah tanah, harus dipasang dua lapis tulangan.

(d)

Untuk menjamin agar pada gempa kuat dinding geser tetap berperilaku elastik kecuali pada penampang dasar, dimana sendi plastis dapat terbentuk, maka bidang momen akibat

beban gempa tidak berfaktor harus digeser keatas sejauh lebar horizontal dinding geser, seperti pada gambar (ii). Bidang geser yang telah dimodifikasi tersebut selanjutnya dipakai untuk menghitung kuat lentur perlu menurut persamaan diatas.

Dengan demikian pada setiap level dari dinding, kekuatan dinding harus memenuhi bidang momen penutup diatas.

(a)

lw ME,w maks

lw

Bid. momen akibatgempa tidak berfaktor

(b)Potensi sendi plastis

Bidang momen rencana

hw

Anggapan variasimomen

Gambar (ii) Bidang momen rencana dinding geser kantilever; (a) Dinding geser dengan beban lateral; (b)

Bidang momen rencana.

4.3 Daktilitas dan Instabilitas

(a)

Response terhadap lentur;

(b)

Hubungan daktilitas pada dinding;

(c)

Stabilitas dinding;

(d)

Pembatasan pada daktilitas curvature;

(e)

Pengekangan dinding.

4.4 Perancangan geser

Persyaratan kuat geser dinding geser

(a)

Persyaratan kuat geser dinding geser terhadap lentur dan normal didasarkan atas:

nvu VV dimana: scn VVV

Vu

= kuat geser perluv

= faktor reduksi kekuatan geser dinding geser= 0,75 (non seismik)= 0,55 (seismik)

Vc

= Kuat geser yang dapat dipikul oleh beton.Vs

= kuat geser yang dipikul oleh tulangan sengkang

(b)

Penentuan kuat perlu geser dan normalKuat geser perlu Vu

harus memenuhi persyaratan kombinasi beban sebagai berikut:

Du VV 4.1)(5.06.12.1 RALDu atauVVVVV

ELDu VVVV 0.10.12.1 EDu VVV 0.19.0

dimana:

VD

= gaya geser dinding geser akibat beban mati tributary

tidak berfaktor;

VL

= gaya geser dinding geser akibat beban hidup tributary

tidak berfaktor;

VE

= gaya geser dinding geser akibat beban gempa tidak

berfaktor;

VA

= gaya geser akibat beban atap tidak berfaktor;

VR

= gaya geser akibat beban hujan tidak berfaktor.

Kuat tekan perlu Pu

diperlukan untuk mengevaluasi kuat geser yang dapat dipikul oleh beton, harus memenuhi persyaratan kombinasi beban sebagai berikut:

Du PP 4.1)(5.06.12.1 RALDu atauPPPPP

ELDu PPPP 0.10.12.1 EDu PPP 0.19.0

(c)

Kuat geser yang dapat dipikul oleh beton dapat diambil sebagai berikut:

(1)

Bila tidak dihitung secara rinci:hdfV cc ')6/1(

atau untuk dinding yang dibebani gaya tarik Nu

, tidak boleh diambail melebihi:

dbf

ANV w

c

g

uc 6

')30.01(

tetapi tidak kurang dari nol, nan Nu

adalah beban aksial berfaktor yang tegak lurus terhadap penampang yang terjadi bersamaan dengan Vu

; diambil positif untuk tekan, negative untuk tarik, dan memperhitungkan pengaruh tarik akibat rangkak dan susut, N.

(2)

Bila dihitung secara rinci:

w

ucc l

dNhdfV4

'41

102

2''

21 hd

lVM

hlNfl

fVw

u

u

w

ucw

cc

atau

dengan Nu

negative untuk tarik, persamaan tidak berlaku bila bernilai negative. d dapat diambil

sebesar

0,8lw

(3) Kuat geser Vn

pada sebarang penampang horizontal terhadap geser geser yang sejajar bidang dinding tidak boleh melebihi:

hdfV cn ')6/5(

(4) Nilai d

dapat diambil 0.8lw

, kecuali jika ditentukan dengan analisa berdasarkan kompatibilitas regangan.

(5) Penampang-penampang yang berada pada daerah yang berjarak sejauh nilai terkecil dari lw

/2

atau setengah tinggi dinding dari dasar

dinding, dapat direncanakan dengan nilai Vc

yang sama dengan nilai Vc

yang dihitung pada penampang yang berjaraj lw

/2

atau setengah tinggi didning dari dasar dinding.

(6) Bila Vu

Vc

, maka tulangan dinding untuk menahan geser harus disediakan sesuai Butir 11.10(9).

(d)

Perencanaan tulangan geser dinding:

(1)

Bila Vu

> Vc

maka harus disediakan tulangan geser, dan luas tulangan geser jika spacingnya s, dihitung:

(2)

Kuat

geser

Vn

=Vu

/

0,83(fc

)b(0,8)Lw

pada

setiap

potongan

horizontal(3) Rasio

tulangan geser horizontal terhadap luas bruto dinding, n

0.0025(3)

Spasi tulangan geser horizontal tidak boleh lebih besar dari lw

/5,3h, atau 450 mm.

sLfA

V

LfsVVA

wyvs

wy

cuv

)8,0(

)8,0()(

dan kuat geser yang disumbangkan oleh sengkang

(d)

Perencanaan tulangan geser dinding:

(4)

Rasio luas tulangan geser vertical terhadap luas bruto penampang horizontal dinding, n

, tidak boleh kurang dari:

ataupun 0.0025, tetapi tidak perlu lebih besar darpada tulangan geser horizontal perlu.

(5)

Spasi tulangan geser vertical s, tidak boleh melebihi lw

/3, 3h, ataupun 450 mm.

)0025.0)(5.2(5.00025.0 hw

wn l

h

4.5

Peryaratan untuk dinding struktural khusus

(a) Penulangan:(1)

Rasio penulangan v

dan h

untuk dinding structural tidak boleh kurang dari 0.0025 pada arah sumbu longitudinal dan sumbu transversal. Apabila gaya geser rencana tidak melebihi

tulangan minimum untuk dinding structural dapat mengikuti Butir 14.3. Spasi tulangan untuk masing-masing arah tidak boleh melebihi 450 mm.

(2)

Paling sedikit dua lapis tulangan harus dipasang pada dinding apabila gaya geser bidang berfaktor yang dibebankan kedinding melebihi

(3)

Semua tulangan menerus pada dinding struktural harus diangkur atau disambunglewat sesuai ketentuan tulangan tarik 23.5(4)

')6/1( ccv fA

')12/1( ccv fA,

Persyaratan tulangan web

Acv

For Vu

1/12Acv

fc

:Vert reinf ratio

0,0012 for N0 16 or smaller

0,0015 for No 19 or largerHoriz reinf ratio

0,0015 for No 16 or smaller

0,0015 for No 19 or larger

For Vu

>1/12Acv

fc

:v

0,0025h

0,0025

For Vu

>1/6Acv

fc

:Provide two curtains of reinforcement

Anchor and splice bars per 21.5.4

s

450 mm

s

450 mm

(b) Kuat geser

(1)

Kuat geser nominal, Vn

, dinding structural tidak boleh melebihi:

dimana c

=1/4 untuk (hw

/lw

)

2.0, c

=1/6 untuk (hw

/lw

)2.0, dan dapat diinterpolasi linear untuk nilai-nilai diantaranya.

(2)

Kuat geser nominal sistim dinding structural yang secara bersama-

sama memikul beban lateral tidak boleh diambil melebihi

dengan Acv

adalah luas penampang total sistim dinding structural, dan kuar

geser nominal tiap dinding individual tidak boleh melebihi , dimana Acp adalah luas penampang segmen didning horiso0ntal atau balik perangkai.

(3)

Kuat geser nominal segmen-segmen dinding horizontal tidak boleh diambil melebihi

dimana Acp

adalah luas penampang segmen dinding horizontal atau balok perangkai, seperti ditunjukkan pada Gambar xx

yncccvn ffAV '

')3/2( fcAcv ,

')6/5( fcAcp

Bukaan

Segmen dindinghorisontal

Gambar xx Dinding dengan bukaan

(c)

Perencanaan terhadap beban lentur dan aksial:

(1)

Dinding yamg memikul beban lentur dan aksial harus direncanakan sesuai 12.2 dan 12.3 dengan mengabaikan 12.3(6) dan persyaratan regangan taklinear pada 12.2(2). Beton dan tulangan longitudinal dalam lebar efektif flens, komponen batas, dan badan dinding harus dianggap efektif.

Pengaruh bukaan dinding harus diperhitungkan.

(2)

Lebar efektife flens beff

= b+

jarak bersih antara dinding bersebelahan, atau

tinggi total dinding.

(d) Komponen Batas (Boundary element) untuk dinding structural khusus:

For walls with a high compression demand at edges Boundary Elements are required:

-Widened end with confinement

- Extra confinement and/or longitudinalbars at end

Design approach untuk evaluasi persyaratan detailing Komponen Batas untuk dinding struktural

khusus

Displacement based design (21.6.6.2)Pendekatan berlaku untuk dinding-dinding atau sistim dinding yang menerus secara efektif dari dasar hingga puncak bangunan dan direncanakan memiliki satu penampang kriris untuk lentur dan gaya aksial

Shear based design (21.6.6.3)Dinding struktural tidak didesign sesuai provisi diatas

Persyaratan Boundary Elements: Displacement based design

Special boundary elements required when

007,0/

/600

wu

wu

w

hh

lc

lw

VuMu

c

larger of c-0,1lw

c/2

NA

larger oflw

Mu

/4Vu

uPuVu

hw

where

(b)

(c)

(a)

Persyaratan Boundary Elements: Shear based design

PuVu

Vu

Mu

Pu

/2Pu

/2

Mu

/lw Mu

/lw

lw

hw

'20,02 cw

g

u

g

u flI

MAP

Special boundary elements required when

Special boundary elements may be discontinued where the calculated compressive stress < 0,15 fc

Pu/

Ag

Mu

lw

/(2Ig

)

lw

(3)

Detail penulangan elemen batas

x

yhccsh

sdiameterbarallongitudin

ensionmembers

ffshAorcementrelTransversa

6dimmin25,0

/09,0:inf

'

x x x

x

x

x

x

350 mm on centerhx

=max. value of x on all faces, mm100 mm

sx

= 100+[(50-hx

)/3]150 mm

ldh

x*

x*

ldh

v

0,0025h

0,0025

Detail penulangan jika elemen batas tidak diperlukan

mmorsdlong

ts

ffshAorcementreTransverseiii

x

b

w

yhccsh

2006

25,0

/09,0inf)(

'

tw tw

x

350 mmsb

x

350 mm

y

a

y

Acb

=tw

(2y+a) Acb

=sb

tw

(a) If =Asb

/Acb

>2.8/fy

(i) Use single or overlooping

hoops + ties(ii) x

350 mm

Asb

area of long reinf in Acb

(b) For Vu

1/2 Acv

fc

-Horizontal wall reinf.shall have standardhooks or-Edge reinforcement shall be enclosed in U-stirrups

Standardhook

U-stirrupsspliced

Concentrated long reinf. Uniformly distributed long reinf.at wall ends

(e) Siar Pelaksanaan:

Semua siar pelaksanaan dinding struktural harus sesuai 8.4 (Siar Pelaksanaan), dan semua bidang kontak harus diberi kekasaran sesuai 13.7(8).

Shear Friction (Sliding Shear)

)5.5,2.0min( 'max, cccn AAfV

Direct shear transfer failure, also referred as sliding shear failure, can occur by sliding of two vertical segment segments of a wall at weak sections such as at construction joints. The shear resistance is

verified by using the equation

Avf

= area of shear friction reinforcement, mm2, that crosses the potential sliding plane

= coefficient of friction = 1,0 for normal weight concrete surface roughened to 6,35 mm amplitude

Section 11.7.5 limit the shear strength to 0,2fc

Ac

or 5,5Ac

mm-N, where Ac

= the area of concrete resisting shear transfer.

yvfn fAV

(f) Kolom

pendukung

dinding

yang tidak

menerus:

300 mm

Development length of largest long column reinforcement in accordance with 21.5.4

Wall Footing or mat

Shear wall

Transverse reinforcement per 21.4.4.1-21.4.4.3 over full height of column

Development length of largest long column reinforcement in accordance with 21.5.4

(g) Balok Perangkai:

(1)

Tingkah laku dan mekanisme keruntuhan:

Fungsi utama balok diantara dua dinding geser coupled selama mengalami beban gempa, sebagaimana ditunjukkan pada gambar nn, adalah mentransfer gaya geser diantara kedua dinding, besarnya gaya geser yang ditransfer sangat tergantung kepada kekakuan relative dari balok-balok tersebut tehadap kekakuan dinding-dindingnya. Dengan demikian distribusi beban pada kedua dinding ditentukan oleh persamaan berikut ini:

TlMMM ot 21

Dan besarnya gaya aksial T pada suatu level i tertentu, merupakan perjumlahan dari gaya geser pada pada balok-balok coupling diatas level tersebut:

Ni

ii qT

dimana: Ti

=

Gaya aksial pada level ke i;

qi

=

Gaya geser balok coupling pada level ke i;

N =

Jumlah tingkat.

Selama gempa besar, coupling beams mengalami inelastic deformatiaons.

Type penulangan Balok Perangkai:

h

d'

d'

As

a

(a)

(b)

Gambar (tt) Detail penulangan balok coupling; (a) Penulangan konvensional; (b) Penulangan diagonal.

Mekanisme keruntuhan:

Mekanisme keruntuhan balok coupling sangat dipengaruhi oleh detailing tulangan pada balok yaitu:

(i)

Runtuh karena dagonal tension, terjadi pada coupling beams dengan tulangan sebagai balok konvensional;

(ii) Sliding shear failure, terjadi pada coupling beams

yang dirancang dengan capacity design dengan daktiliti terbatas;

(iii)

Coupling beams dengan tulangan diagonal, memberikan dissipasi enersi yang baik.

Sliding shear failure in coupling beam

Load-rotation relationship for a diagonally reinforced coupling beam

Cumulative ductilities imposed on conventionally and diagonally reinforced coupling beam

Diagonal reinforcement for a coupling beam

Load-roof displacement relationship for shear wall with conventionally and diagonally reinforced

coupling beam

(a)

Conventionally coupling beam

(b)

Diagonally coupling beam

(2)

Hubungan gaya geser dan gaya diagonal:

Mengacu pada gambar (nnd), maka besarnya gaya diagonal dapat

ditentukan dengan persamaan kesetimbangan, sebagai berikut:

sin2QTC bb

Dengan demikian besarnya tulangan yang diperluan:

sin2 yyb

sd fQ

fTA

Dimana: ln

'2tan dh

Momen tahanan diperletakkan dari balok, dapat dievaluasi jika diinginkan, dari gaya geser,

sin..ln2ln. TbQM

atau komponen horizontal dari gaya diagonal, yaitu:

cos.)'( TbdhM

Dalam hal tegangan geser masih dibawah batas sebagaimana dinyatakan dengan persamaan dibawah ini maka balok dirancang sebagai balok biasa dengan perancangan kapsitas, batas tersebut adalah:

')(10.0 fchlv ni

')(2.1 fchlv ni

MPa

Psi

MQ

1 2

(a)

(b)

(c)

(d)

Cb

Tb

Qa

1

1Potongan 1-1

Cb

Tb

V

h

ln

(e)

d'

d'

Gambar (nn) Gaya diagonal pada balok coupling; (a) Balok coupled; (b) Bidang momen; (c) Gaya lintang; (d) Gaya diagonal; (e) Poligon gaya.

Untuk mencegah buckling dari baja tulangan diagonal, maka harus dipenuhi persyaratan dibawah ini:

10016s

ffA

Ayt

ybte

mms 100

bds 6Sedangkan panjang penyaluran tulangan diagonal kedalam dinding (wall) harus memenuhi syarat-syarat dibawah ini:

;

38.1

fcc

fAl ybdb

dbd ll 50.1dimana:

bdc 3

Detail tulangan sebuah balok coupled dengan tulang diagonal ditunjukkan pada gambar (bb).

40 mm cover

90

310

310

90

1000

800

350

1400

5-D10

100100

Cb200

d10-180

d16-100

4D24

4D24

1

1

Potongan 1-1

30

a

Tb

Gambar (bb) Detail tulangan balok coupled dengan tulangan diagonal

3. Persyaratan balok perangkai sesuai SKSNI

(a) Balok perangkai dengan perbandingan ln

/d

4 harus memenuhi persyaratan Butir 23.3 yaitu untuk komponen struktur lentur pada

Sistim Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK), dengan demikian dapat ditulangi secara konvensional sebagaimana ditunjukkan pada Gambar tt(a). Dengan demikian harus memenuhi ketentuaan tulangan longitudinal maupun transversal, khususnya persyaratan tahanan geser harus dirangcang dengan design kapasitas. Persyaratan 23.3.1(3) tentang rasio lebar terhadap tinggi tidak boleh kurang dari 0.30 dan persyaratan 23.3.1(4) tentang lebar tidak harus dipenuhi bila diperlihatkan dengan analisis bahwa balok perangkai tersebut memiliki stabilitas lateral yang mencukupi

(b)

Balok perangkai dengan ln

/d < 4 diperkenankan untuk ditulangi dengan kelompok tulangan yang disusun secara diagonal dalam dua arah berlawanan secara simetris, sebagaimana yang ditunjukkan pada Gambar tt(b).

(c)

Pada balok perangkai dengan perbandingan ln/d < 2, dan dengan gaya geser berfaktor Vu

melebihi (1/3)fc

Acp

harus ditulangi dengan kelompok tulangan yang disusun secara diagonal dalam dua arah berlawanan secara simetris, kecuali bila dapat ditunjukkan bahwa reduksi kekakuan dan kekuatan balok tersebut tidak akan terlalu mempengaruhi tahanan gravitasi struktur secara keseluruhan, atau lepasnya balok tersebut dari struktur atau integritas komponen non-struktural dan sambungannya kepada struktur utama.

(d) Balok perangkai dengan kelompok tulangan yang disusun secara diagonal dalam dua arah berlawanan secara simetris, harus memenuhi ketentuan sebagai berikut:

(1) Setiap kelompok tulangan minimum 4 buah yang disusun dalam suatu inti. Sisi-sisi inti tersebut berukuran minimum bw

/2 dalam arah bidang balok, dan bw

/5 dalam arah bidang balok perangkai dan tegak lurus diagonal arah diagonal tersebut. Sisi-sisi inti tersebut diukur dari tepi-tepi terluar tulangan transversal;

(2) Kuat geser rencana dari balok perangkai dengan kelompok tulangan yang disusun secara diagonal dalam dua arah secara simetris tersebut dapat ditentukan dengan [xx]:

(2) Setiap kelompok tulangan diagonal harus memiliki tulangan

transversal yang mana tahanan geser nominalnya, Vn

, dihitung sebagai berikut:

cpcyvdn AffAV '65sin2

dimana Avd

=

luas total tulangan dalam satu kelompok tulangan diagonal; = sudut yang dibentuk kelompok tulangan diagonal terhadap

bidang horosontal;(3) Setiap grup dari tulangan diagonal tersebut harus diberi tulangan transversal. Ketentuan tentang tulangan tranversal harus memenuhi

21.4.4(1) sampai 21.4.4(3) yaitu tentang tulangan transversal batang yang menerima lentur dan aksial pada SRPMK.(4) Setiap kelompok tulangan diagonal harus diangkur sejarak panjang penyaluran kedalam dinding struktural.(5) Setiap tulangan diagonal harus diperhitungkan dalam mementukan tahanan lentur balok perangkai. Besarnya tahanan lentur balok perangkai dapat dievaluasi dari rumus berikut ini [ww][xx]:

cos)'2( yvdn fAdhM

(6) Tulangan arah longitudinal dan transversal balok perangkai harus

dipasang dengan memenuhi ketentuan minimum sesuai Butir 11.8.9 (tentang balok tinggi) yaitu Av

0.0015bw

s, dan s tidak boleh melebihi d/3 dan 11.8.10 yaitu ketentuan tentang luas tulangan geser geser dinding, Avh

0.0025bws2

, dan s2

tidak boleh melebihi d/3 atau 500 mm.

AA

Coupling Beam Requirement

bw

/2

bw

/5

s2

d/3, 500 mm

bw

ln

Av

0,0015bw

s1s1

d/5, 500 mm

Ash

0,3shc

((Ag

/Ach

)-1(fc

/fyh

),

0,09shc

fc

/fyh

s 0,25 x (min. core dimension + (2 x cover per 7.7)6 x long bar diametersx

, where 100 mm

sx

= 100 + ((350-hx

)/3)

150 mm

Min 4 bars Avh

0,0025bw

s2

x: Spacing of cross ties or legs of hoops measured perpendicular to the diagonal bars max 350 mm

x

x x

Geometry for calculating ln

h

2x

Wall Pier

Wall Pier

Coupling Beam

Diagonal Reinforcement

2

cos2tannl

xh

(Solve for

by trial and error)

Confinement of diagonal reinforcement, confinement of individual diagonals*

* ACI 318-2008

Confinement of diagonal reinforcement, full confinement of diagonally rc beam section*

* ACI 318-2008

Ringkasan

Sistim Rangka Pemikul Momen

Dinding Geser

Tabel 1 Design Criteria

Type dari Check

Sistim Rangka Pemikul Momen

Biasa

Sistim Rangka Pemikul Momen Menengah

Sistim Rangka Pemikul Momen Khusus

Design lentur balok

Kombinasi NLD=18

yy

c

fff 4.1,

4

'

Kombinasi NLD=18

yy

c

fff 4.1,

4

'

Kombinasi NLD=18

B/D0.30 B250 mm

yy

c

fff 4.1,

4

025.0'

Momen Balok Minimum

Tidak ada syarat

ENDuuuSPAN

ENDuuuSPAN

uENDuEND

MMM

MMM

MM

,max51

,max51

31

ENDuuuSPAN

ENDuuuSPAN

uENDuEND

MMM

MMM

MM

,max41

,max41

21

Design balok geser

Kombinasi NLD=18 Modified NLD=18 Combinations Beam shear capacity (Vp)

With =1,0 and =1.0 Plus VD+L

Tulangan Transversal:

s Min{d/4, 8l, 24h, 300 mm}

Modified NLD=18 Combinations

Beam shear capacity (Vp) With =1.25 and =1.0

Plus VD+L Vc=0

Tulangan Transversal: s Min{d/4, 8l, 24h, 300 mm}

Column Check

(Interactio)

Kombinasi NLD=18 Kombinasi NLD=18

Kombinasi NLD=18

Column Check

(Syarat)

Kombinasi NLD=18 %8%1

Kombinasi NLD=18 %8%1

Kombinasi NLD=18 B/D0.40

B300 mm %6%1

0.1

Column Shear

Kombinasi NLD=18 Modified NLD=18 Combinations Column capacity

With =1.0 and =1.0 Tulangan Transversal:

s Min{d/2, 8l , 24h , 300 mm}

Modified NLD=18 Combinations

Column capacity With =1.0 and =1.25 Tulangan Transversal:

Ash=0.30(shcfc/fyh)[(Ag/Ach)-1] Ash=0.09(shcfc/fyh) s Min{d/4, 6l } 100sx 150 mm

x 350 mm Design Joint

Tidak ada syarat Tidak ada syarat VuVc . Beam/Column

Capacity ratio

Tidak ada syarat Tidak ada syarat ge MM )5/6(

Tabel 2 Kriteria design untuk Dinding Geser

Type pengecekan Dinding geser Biasa (non-Seismic) Dinding Geser Khusus (Seismic)

Shear Wall Check

(Interaction)

NLD=18 Combinations

n

n

u

u

MP

MP

NLD=18 Combinations

n

n

u

u

MP

MP

Shear Wall Shear

Design

10)8.0(

2

2

21

4)08(

)8.0(41

'

'

'

pp

p

u

u

p

ucp

cc

p

puppcc

Ltl

VM

hlPfl

fV

lLN

LtfV

)8.0(

)(

pys

cvns

u

v Lf

VVAbs

A

dimana,

)8.0()6/5()( '

ppcu

n LtfVAbs

V

vns=0.75 untuk design vns=0.80 untuk evaluasi Tidak Ada Syarat

10)8.0(

2

2

21

4)08(

)8.0(41

'

'

'

pp

p

u

u

p

ucp

cc

p

puppcc

Ltl

VM

hlPfl

fV

lLN

LtfV

)8.0(

)(

pys

cvs

u

v Lf

VVAbs

A

dimana,

)8.0()6/5()( ' ppcun LtfVAbsV

vs=0.55 untuk design vs=0.60 untuk evaluasi Kuat geser nominal, Vn, untuk seismic

pier tidak boleh lebih besar dari:

Vn,max=Acv[cfc+nfy] c=1/4 for (hw/w)1.5 c=1/6 for (hw/w)2.0 dimana,

)8.0()3/2()( '

ppcu

n LtfVAbs

V

)8.0(

6667.1)( '

pys

ppcvs

u

v Lf

tLfVAbs

A

Rasio tulangan:

v 0.0015 longitudinal n 0.0020 transversal sv {3t, 500 mm} sn {3t, 500 mm}

Rasio tulangan:

v 0.0025 longitudinal n 0.0025 transversal Jika Vu (1/12)Acvfc v 0.0015 longitudinal n 0.0020 transversal sv 450 mm sn 450 mm

Tidak ada syarat Komponen batas:

Komponen batas diperlukan

bilamana: wuw

hc

600

Daftar Referensi:

[1] _________________: Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Bangunan Gedung, SNI-03.1726.2002, Badan Standarisasi Nasional, 2002

[2] _________________: Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah danGedung, SKBI-1.3.53.1987, Dept. Pekerjaan Umum, 1987

[3] _________________: Tata Cara Penghitungan Struktur Beton untuk BangunanGedung, SK SNI 03-xxx-2001, Badan Standarisasi Nasional, 2001 (DRAFT)

[4] _________________: Tata Cara Penghitungan Struktur Beton untuk BangunanGedung, SK SNI T-15-1991-03, Dept. Pekerjaan Umum, 1991

[5] Ian Buckle, Richard Fenwick: Basic Earthquake Engineering for StructuralEngineering, New Zealand Institution of Engineers, 1981

[6] Bambang Budiono: Perancangan Struktur Gedung Beton Bertulang dengan BebanSeismik menurut Pedoman Beton 1989, Seminar Sehari Pedoman Beton 1989 danDampaknya Terhadap Dunia Konstruksi di Indonesia, 1989

[7] __________________: Building Code Requirements for Reinforced Concrete andCommentary (Revised 1992), ACI, 1992

[8] L Wahyudi, Syahril A. Rahim: Struktur Beton Bertulang, Standar Baru SNI T-15-1991-03, Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta,1987

[9] A Habibullah, EL Wilson: SAPCON, A Concrete Design Postprocessor for SAP90, Computer & Structures Inc.,1992[10] G Kususma, T Andriono: Desain Struktur Rangka Beton Bertulang di Daerah Rawan Gempa, Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03, CUR, 1993[11] T Paulay, MJN Priestley: Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings, John Wiley & Sons, 1992[12] John Wallace: Properties and Modelling of Concrete and Masonry Strucures, ERRI Technical Seminar Series: Earthquake Analysis Methods, Predicting Behavior, ERRI,1999[13] ___________________: RC Frames under Eathquake Loading, State of the Art Report, Comite Eoro-International du Beton, Thomas Telford, 1996[14] __________________: Seismic Resistance of Reonforced Concrete Shear Walls and Frame Joints: Implications of Recent Research for Design Engeneers, Applied Technology Council, 1983[15] __________________: Recommendations for Design of Beam-Column Joints in Monolithic Reinforced Concrete Structures, ACI 353-76[16] __________________: Recommendations for Design of Beam-Column Joints in Monolithic Reinforced Concrte Structures, ACI 353R-91[17] ___________________: AIJ Structural Design Guidelines for Reinforced Concrete Buildings (1994), Architectural Institute of Japan, Tokyo,1994[18] ___________________: Notes on ACI 318-89 Building Code Requirements for Reinforced Concrete, with Design Applications, Portland Cement Association,Skokie, Illinois,1989

Perencanaan Bangunan Tinggi:Perancangan Dinding Geser 1 Pendahuluan Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Faktor-faktor yang mempengaruhi behaviour dinding geser:Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 112 Sistim struktur dindingSlide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Slide Number 31Slide Number 323 Prosedur analisa Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36Slide Number 37Slide Number 38Slide Number 39Slide Number 40Slide Number 41Slide Number 42Slide Number 43Slide Number 44Slide Number 45Slide Number 46Slide Number 47Slide Number 48Slide Number 49Slide Number 50Slide Number 51Slide Number 52Slide Number 53Slide Number 54Slide Number 55Slide Number 56Slide Number 57Slide Number 58Slide Number 59Effect of amount and distribution of vertical reinforcement on ultimate curvature Sistim dan Subsistim Struktur GedungSlide Number 62Faktor Reduksi Gempa untuk WallSlide Number 64Slide Number 65Slide Number 66Slide Number 67Slide Number 68Slide Number 694 Perancangan dinding geser terhadap kekuatan dan daktilitasSlide Number 71Slide Number 72Slide Number 73Slide Number 74Slide Number 75Slide Number 76Slide Number 77Slide Number 78Slide Number 79Slide Number 80Slide Number 81Slide Number 82Slide Number 83Slide Number 84Failure along a construction joint, Holy Cross Hospital after the San Fernando EarthquakeSlide Number 86Behavior Squat Shear WallBehavior Squat Flange Shear WallSlide Number 89Slide Number 90Slide Number 91Slide Number 92Wilayah GempaSistim Penahan Gempa Beton BertulangPerformans yang akan dicapaiPhilosophy Perencanaan Plastic hinge locations, cantilever wallPlastic hinge locations, Coupled wallBrittle shear falureSlide Number 100Slide Number 101Sistim Penahan Gempa Beton BertulangDinding GeserSlide Number 104Slide Number 105Slide Number 106Slide Number 107Slide Number 108Slide Number 109Slide Number 110Slide Number 111Slide Number 1124.3 Daktilitas dan InstabilitasSlide Number 114Slide Number 115Slide Number 116Slide Number 117Slide Number 118Slide Number 119Slide Number 120(d) Perencanaan tulangan geser dinding:Slide Number 122Slide Number 123Persyaratan tulangan webSlide Number 125Slide Number 126Slide Number 127(d) Komponen Batas (Boundary element) untuk dinding structural khusus: Design approach untuk evaluasi persyaratan detailing Komponen Batas untuk dinding struktural khususPersyaratan Boundary Elements: Displacement based design Persyaratan Boundary Elements: Shear based designDetail penulangan elemen batasDetail penulangan jika elemen batas tidak diperlukan(e) Siar Pelaksanaan:Shear Friction (Sliding Shear)(f) Kolom pendukung dinding yang tidak menerus:Slide Number 137Slide Number 138Slide Number 139Slide Number 140Slide Number 141Slide Number 142Sliding shear failure in coupling beamSlide Number 144Load-rotation relationship for a diagonally reinforced coupling beamDiagonal reinforcement for a coupling beamLoad-roof displacement relationship for shear wall with conventionally and diagonally reinforced coupling beamSlide Number 148Slide Number 149Slide Number 150Slide Number 151Slide Number 152Slide Number 153Slide Number 154Slide Number 155Slide Number 156Coupling Beam RequirementGeometry for calculating Confinement of diagonal reinforcement, confinement of individual diagonals* Confinement of diagonal reinforcement, full confinement of diagonally rc beam section*RingkasanSlide Number 162Slide Number 163Daftar Referensi:Slide Number 165