Tata cara perencanaan ketahanan gempa un (1)

SNI 03 1726 2002

Tata Cara Perencanaan Ketahanan

Gempa untuk Bangunan Gedung

2

1. RUANG LINGKUP

SNI ini tidak berlaku untuk:

Gedung dengan sistem struktur

tidak

umum

atau yang masih memerlukan

pembuktian kelayakan

Dengan

base isolation

Bangunan air, pelabuhan, jembatan,

anjungan lepas pantai dan gedung non

teknis lainnya.

3.3. Analisa Beban Gempa Statik Ekuivalen

pada Struktur Gedung

Beraturan

Analisa 3D linier dengan beban gempa statik.

Gedung berperilaku 2D

Respons dinamik hanya ditentukan ragam

pertama

3.4. Analisa Beban Gempa Statik Ekuivalen

pada Struktur Gedung

Tidak Beraturan

Analisa 3D linier dengan beban gempa statik.

Beban gempa statik ditentukan dari gaya geser

dinamik maksimum di sepanjang tinggi struktur

yang diperoleh dari respons dinamik elastik

4

a.

H < 10 tingkat atau 40 meter.

b.

Denah persegi panjang tanpa tonjolan, atau

dengan tonjolan ≤ 25% ukuran denah pada arah

tonjolan.

c.

Denah tidak memiliki coakan sudut, atau memiliki

coakan sudut ≤ 15% ukuran denah dalam arah

coakan.

d.

Sistem penahan beban lateral saling sejajar &

tegak lurus terhadap sumbu ortogonal denah

bangunan.

e.

Tidak punya loncatan bidang muka, kalau pun

ada, ukuran denah tonjolan pada masing4masing

arah ≥ 75% ukuran denah di bawahnya.

→ Struktur rumah atap ≤ 2 tingkat bukan

merupakan tonjolan.

4.2. Struktur Gedung

Beraturan

dan

Tidak

Beraturan

5

f.

Kekakuan lateral beraturan, tanpa

.

suatu tingkat, yang kekakuan

lateralnya < 70% kekakuan lateral di atasnya;

atau < 80% kekakuan lateral rata4rata 3 tingkat di

atasnya.

g.

Memiliki berat lantai tingkat beraturan → setiap

lantai memiliki berat tidak lebih dari 150% berat

lantai di atas atau di bawahnya.

→ ketentuan ini tidak perlu dipenuhi untuk atap

atau rumah atap.

h.

Unsur vertikal dari sistem penahan beban lateral

harus menerus, tanpa perpindahan titik beratnya,

kecuali perpindahan tersebut tidak lebih dari ½

ukuran unsur dalam arah perpindahan tersebut.

i.

Memiliki lantai tingkat menerus tanpa lubang atau

bukaan yang luasnya > 50% luas seluruh lantai

tingkat.

6

6. Perencanaan Struktur Gedung

Beraturan

6.1. Beban Gempa Nominal Statik Ekuivalen

=

Dimana:

C₁ = Faktor Respons Gempa dari Spektrum Respons Gempa Rencana (Gambar 2)

I = Faktor Keutamaan (Tabel 1)

R = Faktor Reduksi Gempa (Tabel 2) =

= daktilitas

7

Hitung T_n (rumus empiris)

Untuk portal baja : T_n = 0.085 H¾

Untuk portal beton : T_n = 0.06 H¾

dimana H = tinggi total gedung (m) Pilih wilayah gempa yang sesuai (Gambar 1)

Pilih jenis tanah yang sesuai (Tabel 4)

8

Taraf kinerja gedung

Elastik penuh

:

= 1

Daktail parsial

:

1 < < 5.3

Daktail penuh

:

= 5.3

Taraf kinerja yang dipilih, terserah pada

perencana/owner, tetapi harus memenuhi

persyaratan sbb:

dimana R

_m

= faktor reduksi gempa maksimum

dari suatu jenis gedung (Tabel 3)

Daktilitas Struktur

(tabel 2)

≤

=

i = 1 i = n

W_i = total W_D dan W_L yang direduksi untuk lantai ke i

∑

=

=

x

y

F_ix F_iy

F_i = beban gempa nominal statik ekuivalen

= =

V = gaya geser dasar nominal statik ekuivalen

10

V didistribusikan ke setiap lantai sepanjang tinggi gedung menurut rumus:

∑

=

=

Dimana:F_i = beban gempa lantai ke4i W_i = berat lantai ke4i

z_i = elevasi lantai ke4i

Σ

Eksentrisitas Rencana e

_d

Pasal 5.4.4 → eksentrisitas harus ditinjau

: Pusat massa (titik tangkap teoritis F_i) : Pusat rotasi/kekakuan : Eksentrisitas teoritis

: Titik tangkap eksentrisitas rencana

e

Bila: 0 < e ≤ 0.3b, maka: e_d1 = 1.5e + 0.05b atau e_d2 = e – 0.05b

Bila: e > 0.3b, maka:

e_d = 1.33e + 0.1b atau e_d = 1.17e – 0.1b

pilih yang bahaya b

e e_d2 e_d1

12

Distribusi F_i pada suatu lantai ke masing4masing portal (untuk Analisis 2 Dimensi)

F_{i teoritis} F_i

Pusat massa teoritis Pusat massa rencana Pusat kekakuan

→ F_1A, F_1B, F_1C berbanding lurus terhadap pusat kekakuan

c b a

e_d2

F₁ F₂

Akibat e_d1

F_{2C F}

2B

Akibat e_d2

F_2A

A B

Waktu Getar Alami Fundamental

F_{i d}

i

d₃ d₂ d₁

d_i = simpangan pada lantai ke4i, akibat beban gempa horizontal statik

ekuivalen F_i

Waktu getar alami mula4mula (yang diperoleh dengan cara empiris untuk mendapatkan nilai C1 yang dipakai hingga mendapatkan Fi) harus

diperiksa dengan rumus yang lebih teliti yaitu Rumusan Rayleigh

(

)

(

)

∑

∑

=

π

Dimana:_{g = percepatan gravitasi = 9810 mm/dt}2

Lihat pasal 6.2.2

>

14

Pembatasan T

_n

– ps. 5.6

Untuk mencegah struktur yang terlalu fleksibel maka:

ζ

<

→ Tabel 8

Kinerja Struktur Gedung – ps. 8

• Kinerja batas layan

• Akibat beban gempa nominal

≤

−

₋

d_{i 1} d₁

d_i+1

d_i h_i+1

h_i

SNI 03 2847 2002

Tata Cara Perencanaan Struktur

Beton Bertulang untuk Bangunan

Gedung

16

SNI pasal 23 : Ketentuan Khusus untuk Perencanaan Gempa

SNI pasal 23.3 : Komponen struktur lentur pada Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK)

Elemen Lentur → BALOK

Syarat umum:

≥

≥

≥

≤

Dimana:

Nu_b : beban aksial tekan terfaktor (faktor kombinasi

pembebanan sesuai SNI ps. 11.2)

A_g : luas gross penampang balok

f_c’ : kuat tekan beton (benda uji silinder)

l_n : bentang bersih balok

d : tinggi efektif penampang

b : lebar penampang

17

Tulangan longitudinal

Momen terfaktor (M_ub), diambil dari kombinasi yang paling

menentukan dari beban Mati (D), hidup (L) dan Gempa (E), sebagai berikut: (ps. 11.2)

M_ub1 = 1.4 MD

Desain tulangan tumpuan

Tulangan tumpuan positif:

≤

Tulangan tumpuan negatif:

≤ A (tul. bawah)

Tul. tumpuan terpa4 sang:

18

Syarat Tulangan Minimum

=

Syarat Tulangan Maximum

=

ρ

Syarat Rasio Tulangan Tekan terhadap Tulangan Tarik

≥

ρ ρ

Syarat kekuatan lentur sepanjang bentang (baik positif/negatif)

ρ

ρ

≥

Syarat spasi bersih minimum SNI ps 9.6

Tulangan Transversal Balok

Gaya geser rencana/ terfaktor/ ultimit V_e, diambil dari superposisi

gaya geser akibat beban gravitasi terfaktor dengan gaya geser akibat momen yang mungkin terjadi pada ujung4ujung balok karena pelelehan tulangan longitudinal terpasang, sbb:

w_{u grav} = 1.2D + 1.0L

Diagram V_e, diinterpolasi linier untuk mendapatkan harga4harga V_e pada posisi d dan 2h dari muka tumpuan berturut4turut untuk mendesain

sengkang pada daerah sendi plastis (dari tumpuan sampai sejarak 2h dari tumpuan, merupakan daerah yang berpotesi terjadi sendi plastis) dan daerah di luar sendi plastis (setelah 2h dari tumpuan).

V_e = ±Mpr1 + M_L pr2 WuL

20

M_pr1 dan M_pr2 berturut4turut adalah kuat momen lentur negatif dan positif dari tulangan longitudinal terpasang saat terjadi sendi plastis (asumsi tegangan leleh yang terjadi adalah =

1.25f_y). Untuk Mpr4, pengaruh tulangan pada pelat juga diperhi4 tungkan.

Dihitung sebagai tulangan tunggal:

A_s

Perhitungan M_pr :

Kuat geser nominal yang disumbangkan beton (V_c) untuk

daerah di dalam sendi plastis, harus dianggap sebesar nol (V_c = 0), bila:

[

_#

]

!

" "

$ ≥ <

+

Syarat jarak sengkang maximum

Pada daerah sendi plastis, diambil yang terkecil di antara nilai4 nilai berikut ini:

(a) d/4 (d adalah tinggi efektif balok)

(b) 8d_b (d_b = diameter terkecil tulangan longitudinal) (c) 24 d_s (d_s adalah diameter tulangan sengkang) (d) 300 mm

22

KOMBINASI LENTUR + AKSIAL

SNI pasal 23.4

Syarat umum

(a) N_uk ≥ A_gf_c’/10 (b) b ≥ 300 mm (c) b/h ≥ 0.4

Tulangan Longitudinal

Momen terfaktor (M_uk), diambil dari kombinasi yang paling menentukan

dari beban4beban Mati (D), Hidup (L), dan Gempa (E), sebagai berikut: M_uk1 = 1.4 MD

M_uk2 = 1.2 MD + 1.6 ML

M_uk3 = 1.2 MD + 1.0 ML + 1.0 ME M_uk4 = 1.2 MD + 1.0 ML – 1.0 ME M_uk5 = 0.9 MD + 1.0 ME

M_uk6 = 0.9 MD – 1.0 ME

Karena kolom merupakan elemen , maka bila beban

gempa dihitung berdasarkan analisis beban statik ekivalen yang

M_uk harus dilakukan pada ke42 arah, dengan mengambil

pengaruh 30% dari gempa tegak lurusnya untuk mensimulasikan gempa yang arahnya sebarang.

M_kx

1.2(MDx+MDy) + 1.6(MLx+MLy) 1.2(MDx+MDy) + 1.6(MLx+MLy)

Muk2

24

Gaya Normal Terfaktor, N_uk

Diambil dari kombinasi paling menentukan dari beban4beban Mati (D), Hidup (L), dan Gempa (E) dengan memperhatikan efek gempa tegak lurusnya sebesar 30%, sebagai berikut:

N_uk1 = 1.4ND

N_uk2 = 1.2ND + 1.6NL

N_uk3x = 1.2ND + 1.0NL + 1.0NEx + 0.3NEy N_uk4x = 1.2ND + 1.0NL + 1.0NEx 4 0.3NEy N_uk5y = 1.2ND + 1.0NL 4 1.0NEy + 0.3NEx N_uk6y = 1.2ND + 1.0NL 4 1.0NEy 4 0.3NEx N_uk7x = 0.9ND + 1.0NEx + 0.3NEy

N_uk8x = 0.9ND + 1.0NEy 4 0.3NEy N_uk9y = 0.9ND 4 1.0NEy + 0.3NEx N_uk10y = 0.9ND 4 1.0NEy 4 0.3NEx

Tulangan longitudinal kolom, didesain berdasarkan kombinasi M_uk dan

N_uk yang paling menentukan.

Syarat kuat lentur kolom berdasarkan tulangan terpasang

25

∑

∑

≥

Dimana:M_c = momen nominal kolom M_g = momen nominal balok

Bila ketentuan tersebut tidak dipenuhi, maka kolom harus direncanakan ulang dengan kuat nominal minimal sebesar M_c menurut rumus di atas.

Menentukan distribusi momen nominal kolom (M_c) yang merangka pada suatu join, berdasarkan momen nominal balok (M_g):

[

]

Dimana α_b(i+1) dan α_a(i) adalah koefisien distribusi total momen dari balok

menjadi momen lentur pada kolom, sesuai kesetimbangan momen pada join tersebut akibat gempa pada arah yang ditinjau.

26

Syarat tulangan minimum & maksimum

≤ ≤ ρ

Syarat spasi bersih tulangan longitudinal

Spasi bersih tulangan harus lebih besar dari ke42 nilai berikut ini: (a) 1.25 db (db = diameter tulangan longitudinal)

(b) 40 mm

Tulangan Transversal

Gaya geser rencana (V_e), diambil dari gaya geser akibat momen yang

mungkin terjadi pada ujung4ujung kolom karena tulangan longitudinal terpasang, sbb:

V_e V_e

M_pr3 M_pr4

λλλλ

Nilai M_{pr (3atau4)} kolom tidak

perlu lebih besar dari M

Note:

M_pr kolom = M_balance tulangan terpasang dengan f_s = 1.25f_y

Nilai V_e tidak boleh lebih kecil dari kombinasi gaya geser kolom dari

hasil analisis struktur (SNI pasal 9.2).

# !

≥

Syarat spasi sengkang maximum sepanjang λ λ λ λ_o dari muka kolom

Diambil dari nilai terkecil dari:

(a) ¼ min (b_k atau h_k)

(b) 6 db (db adalah diameter tulangan longitudinal)

(c) 100+(3504hx)/3 (hx adalah jarak antar kaki sengkang yang terbesar)

(d) 150 mm

Besar λλλλ_o tidak boleh kurang dari:

(a) h_k (tinggi penampang kolom)

(b) 1/6 h_n (bentang bersih kolom)

28

sh/s = luas sengkang per jarak sengkang

f_yh = tegangan leleh baja sengkang

A_ch = luas beton terkekang sengkang

A_g = A_gross kolom

h_c = tinggi penampang kolom

Check untuk 2 arah Note: syarat ini tidak perlu dipenuhi bila kuat rencana

pada bagian inti kolom telah memenuhi ketentuan kombinasi pembebanan termasuk pengaruh gempa.

Dalam segala hal sengkang kolom harus memenuhi persyaratan:

Pada daerah di luar λλλλ_o:

• Jika N_uk > 0.1f_c’ A_gr maka harus dipasang tulangan sengkang yang sama seperti di dalam daerah λ_o sepanjang tinggi kolom.

HUBUNGAN BALOK KOLOM

SNI pasal 23.5

30

Gaya geser V_j, harus dapat dilawan dengan kekuatan yang tersedia pada join.

&

≤

φ

Dimana:

φ = 0.75 (faktor reduksti geser pada hubungan balok4kolom V_n = 1.7 A_j √f_c’ → bila ada 4 balok merangka ke join

= 1.25 A_j √f_c’ → bila ada 3 balok merangka ke join atau

→ bila ada 2 balok merangka ke join pada sisi berlawanan = 1.0 A_j √f_c’ → kondisi lainnya

A_j = luas efektif join = bj x hj

b_j = lebar efektif join h_j = tinggi efektif join

hj:tinggi efektif join = dimensi kolom dalam arah geser = h

bj:lebar efektif join = min (b+h) atau b+2x) Aj: luas efektif join

Arah geser yang ditinjau

b

h

Tulangan geser join

(a) Bila terdapat balok yang merangka pada ke44 sisi dengan lebar minimum ¾ kali lebar kolom, tulangan geser join dapat diambil

sebesar ½ tulangan geser kolom pada daerah λ_o (maksimum 150 mm) (b) Selain kasus (a), tulangan geser harus dipasang sesuai dengan

32

SNI pasal 23 : Ketentuan Khusus untuk Perencanaan Gempa

SNI pasal 23.10 : Komponen struktur lentur pada Sistem

Rangka Pemikul Momen Menengah (SRPMM)

SRPMM → Daktail Parsial, koefisien reduksi gempa dapat diambil di antara = 1.0 dan _m seperti yang ditetapkan pada Tabel 3 SNI 034 172642002 ( _m= 3.3 untuk SRPMM Beton Bertulang).

→ Beban gempa nominal yang harus dikerjakan pada sistem akan

lebih besar daripada SRPMK.

UMUM:

• Tulangan lentur balok serta tulangan lentur+aksial kolom didesain

berdasarkan kombinasi permbebanan sesuai SNI 024284742002 pasal 11.2

Kuat geser rencana pada poin di atas (V_u) tidak boleh kurang dari gaya geser akibat kombinasi pembebanan (pasal 11.2) dengan V_E diambil sebesar 2 kali lipat.

w_{u grav} = 1.2D + 1.0L

M_nl M_nr

λλλλ_n

V_u

V_u V_u

V_u

V_u

P_u P_u

M_nt

M_nb h_n

V_u

V_u = +Mnl_λλλλ+ Mnr

n

W_u λλλλ_n 2

34

Ketentuan tambahan untuk BALOK:

• Pada tumpuannya, ρ’/ρ>1/3.

• Pada setiap potongan sepanjang balok, tulangan atas maupun bawah > 1/5 tulangan atas maupun bawah pada daerah tumpuan.

• Pada daerah sepanjang 2h dari tumpuan ke arah lapangan harus dipasang tulangan sengkang dengan jarak tidak boleh lebih dari:

• d/4

• 24d_sengkang • 300 mm

Ketentuan tambahan untuk KOLOM:

• Pada daerah λ_o (lihat SRPMK), spasi sengkang harus lebih kecil dari s_o (terkecil diantara berikut ini):

• 8d_b

• 24d_sengkang

• (min b_k atau h_k) /2 • 300 mm

Note: sengkang pertama harus < dari 0.5 s_o. • Di luar daerah λ_o, spasi sengkang maximum 2 s_o.

Hubungan BALOK KOLOM: