Dinstruk & Gempa 10 (Perencanaan Struktur Bangunan)

(1)

PERENCANAAN STRUKTUR

BANGUNAN GEDUNG

Dosen: Dosen: Dr. Ri

Dr. Rinini MulyMulyaniani, M.Sc, M.Sc. (Eng. (Eng.).)

Mata kuliah

“

(2)

(3)

KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN

TAHAN GEMPA

Kekuatan

Kekakuan

Stabilitas

St

Stru

rukt

ktur

ur ba

bang

ngun

unan

an

ta

tah

han

an ge

gem

mp

pa

a

ha

(4)



 Pada saaPada saat terjadinya gemt terjadinya gempa ringan, pa ringan, tidak ada ktidak ada kerusakanerusakan

baik pada elemen struktural maupun non-struktural

gedung dan fungsi bangunan harus dapat tetap berjalan

(serviceable)



 Pada saPada saat terjadi at terjadi gempa segempa sedang, kedang, kerusakanrusakan

diperbolehka

diperbolehkan terjadi n terjadi pada elemen non-strukturpada elemen non-struktur

gedung, tetapi tidak boleh terjadi pada elemen

strukturalnya.



 Pada saaPada saat terjadi gempa t terjadi gempa besar, kerubesar, kerusakan dipesakan diperbolehkanrbolehkan

terjadi pada elemen struktural dan

terjadi pada elemen struktural dan non-struktur gedung,non-struktur gedung,

tetapi tidak sampai

tetapi tidak sampai menyebabkmenyebabkan bangunan runtuhan bangunan runtuh

KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN

TAHAN GEMPA

(5)

DAKTILITAS

 Defini daktilitas menurut SNI 03-1726-2002:

“ kemampuan suatu struktur bangunan gedung untuk

mengalami simpangan pasca elastik yang besar secara berulang kali dan siklik akibat beban gempa di atas

beban gempa yang menyebabkan terjadinya pelelehan pertama, sambil mempertahankan kekuatan dan

kekakuan yang cukup, sehingga struktur bangunan

gedung tersebut tetap berdiri, walaupun sudah berada dalam kondisi plastik ”

(6)

DAKTILITAS

 Faktor daktilitas struktur gedung () merupakan rasio antara simpangan maksimum struktur gedung akibat pengaruh gempa rencana pada saat mencapai kondisi di ambang keruntuhan (_m) dan simpangan struktur gedung saat terjadinya pelelehan pertama (_y).

 =







_

(7)

DAKTILITAS

 Mekanisme kerusakan struktur harus didesain

sedemikian rupa pada lokasi-lokasi tertentu, sehingga setelah gempa kuat struktur tersebut masih dapat

diperbaiki

 Lokasi kerusakan tersebut didesain pada balok dan kolom lantai dasar yang disebut dengan sendi plastis

 Sendi plastis harus mampu berdeformasi secara

inelastik dan maksimum dengan cara memindahkan energy gempa secara baik melalui proses plastisitas

(8)

DAKTILITAS

 Untuk mendapatkan mekanisme tersebut digunakan konsep perencanaan strong column-weak beam.

Konsep tersebut mengharuskan kapasitas nominal pada kolom lebih besar 1,2 kali kapasitas nominal pada balok.

 Perencanaan struktur yang mengatur kemampuan

struktur untuk bertahan pada saat gempa kuat terjadi meskipun terjadi kerusakan pada sendi plastis disebut dengan damage control .

(9)

(10)

KEKAKUAN STRUKTUR

 Kekakuan struktur adalah gaya yang diperlukan struktur bila mengalami deformasi sebesar satu satuan.

 Nilai kekakuan struktur tergantung pada material yang

digunakan, dimensi elemen struktur, penulangan, modulus elatisitas dan momen inersia.

 Kekakuan struktur juga terkait dengan periode struktur tersebut (T).  = 1  = 2   =    ≈ 1  Dimana, T = periode struktur f = frekuensi struktur

 = frekuensi angular stuktur k = kekakuan struktur

(11)

PROSEDUR PERENCANAAN STRUKTUR

GEDUNG TERHADAP GEMPA

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

1. Perencanaan struktur gedung beraturan

Struktur gedung beraturan dapat direncanakan terhadap

pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana dalam arah masing-masing sumbu utama denah struktur

tersebut berupa beban gempa nominal statik ekivalen.

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

(12)

PROSEDUR PERENCANAAN STRUKTUR

GEDUNG TERHADAP GEMPA

2. Perencanaan struktur gedung tidak beraturan

Untuk struktur gedung yang tidak beraturan, pengaruh

gempa rencana harus ditinjau sebagai pengaruh pembebanan gempa dinamik , metode yang digunakan antara lain:

 Analisis ragam respons spektrum

Merupakan suatu cara analisis untuk menentukan respons dinamik struktur gedung 3 dimensi yang berperilaku elastik penuh terhadap pengaruh suatu gempa. Respons dinamik total struktur tersebut

didapat sebagai superposisi dari respons dinamik maksimum masing-masing ragamnya yang didapat melalui spektrum respons gempa

(13)

PROSEDUR PERENCANAAN STRUKTUR

GEDUNG TERHADAP GEMPA

 Analisis respons dinamik riwayat waktu linier dan non-linier (Linear and Non-linear Dynamic Time History

Analysis)

Merupakan suatu cara analisis untuk menentukan riwayat waktu respons dinamik struktur gedung 3 dimensi yang berperilaku elastik penuh terhadap gerakan tanah akibat gempa rencana pada taraf

pembebanan gempa nominal sebagai data maksimum, dimana respons dinamik dalam setiap interval waktu dihitung dengan menggunakan metode integrasi langsung atau dapat juga dilakukan dengan metode analisis ragam.

 Perencanaan struktur gedung tak beraturan tidak dibahas pada mata kuliah ini

(14)

KETIDAKBERATURAN STRUKTUR

SNI 1726: 2012, pasal 7.3.2 menjelaskan tentang

klasifikasi gedung tidak beraturan sebagai

berikut:

1. Ketidakberaturan Horizontal 2. Ketidakberaturan Vertikal

(15)

KETIDAKBERATURAN STRUKTUR

1. Ketidakberaturan Horizontal

Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe ketidakberaturan seperti yang

terdaftar dalam Tabel 10 harus dianggap mempunyai ketidakberaturan struktur.

Struktur-struktur yang dirancang untuk kategori desain seismik sebagaimana yang terdaftar dalam Tabel 10 harus memenuhi persyaratan dalam pasal-pasal yang dirujuk dalam tabel itu.

(16)

(17)

(18)

K E T I D A K B E R A T U R A N H O R I Z O N T A L Diafragma:

Atap, lantai, membran atau sistem bresing yang berfungsi

menyalurkan gaya-gaya lateral ke elemen penahan vertikal

(19)

(20)

(21)

KETIDAKBERATURAN STRUKTUR

2. Ketidakberaturan Vertikal

Struktur bangunan gedung yang mempunyai satu atau lebih tipe ketidakberaturan seperti yang

terdaftar dalam Tabel 11 harus dianggap mempunyai ketidakberaturan vertikal.

Struktur-struktur yang dirancang untuk kategori desain seismik sebagaimana yang terdaftar dalam Tabel 11 harus memenuhi persyaratan dalam pasal-pasal yang dirujuk dalam tabel itu.

(22)

(23)

(24)

K E T I D A K B E R A T U R A N V E R T I K A L

(25)

(26)

(27)

KOMBINASI PEMBEBANAN

Kombinasi beban untuk metoda ultimit

Struktur, komponen-elemen struktur dan elemen-elemen fondasi harus dirancang sedemikian hingga kuat rencananya sama atau melebihi pengaruh beban-beban terfaktor dengan kombinasi-kombinasi sebagai berikut:.

D i m a n a :

D : Beban Mati L : Beban Hidup

L_r : Beban Hidup Atap W : Beban Angin

R : Beban Air Hujan E : Beban Gempa

(28)

PENGARUH BEBAN GEMPA

(29)

PENGARUH BEBAN GEMPA

(30)

PENGARUH BEBAN GEMPA

(31)

Kombinasi dan Pengaruh

Beban Seismik:

E = E

h

±

E

v

Pengaruh Beban Seismik E = ρQE ± 0.20 SDS D

Pengaruh Gaya Seismik Horisontal E h = ρQE

Pengaruh Gaya Seismik Vertikal E v = 0.20 SDS D

(32)

1.2D + 1.0 E

menjadi:

+ L

dan

0.9D + 1.0 E

menjadi:

(0.9 -0.2 S

DS

) D + ρQ

E (Tension Controlled)

(1.2 + 0.2 S

DS

) D + ρQ

E

+ 0.5 L

(Compression Controlled)

(33)

maka persamaan berubah seperti berikut :

(1.2 + 0.2 S

DS

) D + ρQ

E

menjadi:

+ 0.5 L

dan

(0.9 -0.2 S

DS

) D

menjadi:

+ ρQ

E

(0.9 -0.2 S

DS

) D + Ω

0

Q

E (Tension Controlled)

(1.2 + 0.2 S

DS

) D + Ω

0

Q

E

+ 0.5 L

(Compression Controlled)

(34)

Dimana:

D

: Pengaruh Beban Mati

L

: Pengaruh Beban Hidup

Q

_E

: Pengaruh gaya gempa horizontal

S

_DS

: Parameter percepatan respons spektral

pada periode pendek redaman 5%

(35)

SISTEM STRUKTUR

1. Sistem Dinding Penumpu (Bearing Wall Systems)

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

Frame Systems)

4. Sistem Ganda dengan Rangka Pemikul Momen Khusus (Dual Systems with Special Moment Frames Capable of Resisting at Least 25% of Prescribed Seismic Forces) 5. Sistem Ganda dengan Rangka Pemikul Momen

Menengah (Dual Systems with Intermediate Moment Frames Capable of Resisting at Least 25% of

(36)

SISTEM STRUKTUR

6. Sistem Interaksi Struktur Beton Bertulang Rangka Pemikul Momen Biasa dan Dinding Geser Beton Biasa (Shear Wall –Frame Interactive System with Ordinary Reinforced Concrete Moment Frames and Ordinary Reinforced Concrete Shear Walls)

7. Sistem Kolom Kantilever (Cantilevered Column Systems)

8. Sistem Struktur Baja yang Tidak Didetail Khusus Untuk Menahan Gempa, Tidak Termasuk Sistem Kolom Kantilever. (Steel Systems Not Specifically Detailed For Seismic Resistance, Excluding

(37)

Sistem Dinding Penumpu

(Bearing Wall System )

Sistem Rangka Gedung

(B u i l d i n g F r am e S y s t e m )

Sistem Rangka Pemikul Momen

(M o m e n t R e s i s t i n g F r a m e )

Sistem Ganda

(Dual System )

Sistem Bandul Terbalik

(38)

SISTEM STRUKTUR

 Sistem Dinding Penumpu (Bearing Wall System)

Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap, yang beban gravitasinya dipikul oleh dinding penumpu dan sistem bresing, sedangkan beban lateral akibat gaya gempa dipikul oleh dinding geser atau rangka bresing  Sistem Rangka Pemikul Momen (Moment

Resisting Frame)

sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang

pemikul beban gravitasi secara lengkap, sedangkan beban lateral yang diakibatkan oleh gempa dipikul oleh rangka pemikul momen melalui mekanisme lentur. sistem ini terbagi menjadi 3, yaitu

SRPMB (Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa), SRPMM (Sistem Rangka Pemikul Momen Menengah), dan SRPMK (Sistem