Perencanaan Jembatan Terhadap Beban Gempa
Perencanaan Jembatan Terhadap Beban Gempa
Berdasarkan SNI 2833:2016
Berdasarkan SNI 2833:2016
1
1 Puslitbang Jalan dan
Puslitbang Jalan dan Jembatan, Kementerian PekJembatan, Kementerian Pekerjaan Umum,erjaan Umum, Jl. AH Nasution 264 Kotak Pos 2 Ujung Berung
Jl. AH Nasution 264 Kotak Pos 2 Ujung Berung Bandung 40294 TBandung 40294 Telp (022) 7802elp (022) 7802251, Fax : 7802726,251, Fax : 7802726,
Seminar Nasional Teknik Sipil 2018
Seminar Nasional Teknik Sipil 2018
Universitas Jenderal Achmad Yani
Universitas Jenderal Achmad Yani
3 Maret 2018
•• Kejadian gempa Kejadian gempa dan tsunami dan tsunami dapat mengdapat mengakibatkan akibatkan runtuhnya runtuhnya infrastruktur infrastruktur termasuk jembatan yang mengakibatkan terputusnya jalur transportasi
termasuk jembatan yang mengakibatkan terputusnya jalur transportasi
2
2
Latar Belakang
Latar Belakang
•• Pentingnya Pentingnya untuk mengevaluasi untuk mengevaluasi ketahanan (ketahanan (resilience)resilience) jembatan eksisting jembatan eksisting terhadap peraturan pembebanan yang baru
terhadap peraturan pembebanan yang baru
•• DipDiperlerlukaukan n penpengkigkinianian n StStandandar ar perperencencanaanaan an ketketahaahanan nan gemgempa pa untuntukuk jembatan
jembatan dikarenakan dikarenakan kondisi kondisi kegempaan kegempaan dandan st statate e of of ththe e arart t seseisismimicc haz
hazarard d ananalalysiysiss dandan rel reliaiabibilility ty ananalalysiysiss ya yanng g ttelelaah h bbererkekembmbanangg dibandingkan kondisi saat disusunnya SNI 2833-2008.
dibandingkan kondisi saat disusunnya SNI 2833-2008.
Jembatan Lhok Guda, Pidie, Aceh Jembatan Lhok Guda, Pidie, Aceh
•• Kejadian gempa Kejadian gempa dan tsunami dan tsunami dapat mengdapat mengakibatkan akibatkan runtuhnya runtuhnya infrastruktur infrastruktur termasuk jembatan yang mengakibatkan terputusnya jalur transportasi
termasuk jembatan yang mengakibatkan terputusnya jalur transportasi
2
2
Latar Belakang
Latar Belakang
•• Pentingnya Pentingnya untuk mengevaluasi untuk mengevaluasi ketahanan (ketahanan (resilience)resilience) jembatan eksisting jembatan eksisting terhadap peraturan pembebanan yang baru
terhadap peraturan pembebanan yang baru
•• DipDiperlerlukaukan n penpengkigkinianian n StStandandar ar perperencencanaanaan an ketketahaahanan nan gemgempa pa untuntukuk jembatan
jembatan dikarenakan dikarenakan kondisi kondisi kegempaan kegempaan dandan st statate e of of ththe e arart t seseisismimicc haz
hazarard d ananalalysiysiss dandan rel reliaiabibilility ty ananalalysiysiss ya yanng g ttelelaah h bbererkekembmbanangg dibandingkan kondisi saat disusunnya SNI 2833-2008.
dibandingkan kondisi saat disusunnya SNI 2833-2008.
Jembatan Lhok Guda, Pidie, Aceh Jembatan Lhok Guda, Pidie, Aceh
BMS BMS 1992 1992 SNI SNI 2833:2008 2833:2008 Peta gempa Peta gempa 2010 2010 Peta gempa Peta gempa 2017 2017
•• Jembatan eksisting Jembatan eksisting perlu dievaluasi perlu dievaluasi menggunakmenggunakan an standar dan standar dan peta peta gempa terbaru.gempa terbaru.
•• Jika Jika tidak tidak memenuhi memenuhi kriteriakriteria perlu skema untuk perkuatanperlu skema untuk perkuatan
Um
Umur ur rerencncanana a : : 50 50 tatahuhun n UmUmur ur rerencncanana a : : 50 50 tatahuhun n UmUmur ur rerencncanana a : : 75 75 tatahuhunn
Increa
Increasinsing seismic demandg seismic demand
Riwayat Standar Perencanaan Gempa di Indonesia
Riwayat Standar Perencanaan Gempa di Indonesia
Bridge
Bridge detedeteriorationrioration
SNI SNI 2833:2016 2833:2016 3 3
Peta gempa pertama untuk jembatan (SNI 2833 1992)
Peta gempa tersebut mengacu pada peta gempa usulan I.A.N. Fraser (1983)
dari Beca, Carter, Hollings & Ferner Consulting engineers
• Peta tunggal untuk PGA
• Periode ulang 50, 100, 200, 500 dan 1000 tahun • Menggunakan hanya data kejadian gempa (gridded
model)
• Tidak mempertimbangkan sumber gempa (subduksi, patahan, dan background)
0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 6 0 0 . 5 0 0 . 7 0 1.20 1.00 0.90 0 . 0 5 0 . 1 0 0 . 1 5 0 . 2 0 0 . 2 5 0.40 0.50 0.30 0.25 0.20 0.40 0.30
Peta gempa pada SNI 2833: 2008 Revisi peta gempa (2013)
• Peta percepatan puncak dan spektrum response 0.2 dan 1.0 detik
• Periode ulang 1000 tahun (7% dalam 75 tahun) • Menggunakan metode probabilistik total yang
memperhitungkan ketidakpastian kondisi seismotektonik Indonesia
6
Peta Gempa untuk Probabilitas Terlampaui 7% dalam 75 Tahun
PGA
Spektra 0,2 dtk
Evaluasi perbandingan SNI 2833 2008 dan 2833 2016
Evaluasi dilakukan pada 6 lokasi dengan periode ulang 1000 tahun
Evaluasi perbandingan SNI 2833 2008 dan 2833 2016
Location
Coordinate PGA(g) 0.2sec(g) 1.0sec(g)
Longitude Latitude SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 Range of values Average
Location -1 113 -1 0.060 - 0.110 0.085 0.009 - 0.020 - 0.020 Location -2 111.5 -7 0.170 - 0.220 0.195 0.235 - 0.475 - 0.229 Location -3 113 -8 0.290 - 0.340 0.315 0.285 - 0.541 - 0.281 Location -4 108 -7 0.400 - 0.450 0.425 0.329 - 0.659 - 0.312 Location -5 103 -2 0.520 - 0.560 0.540 0.129 - 0.259 - 0.215 Location -6 100.3 0 0.590 - 0.670 0.630 0.9-1.0 - 2.5-3.0 - 0.9-1.0
Peak Ground Acc eleration and Design Response Spectrum on Rock (SB)
Location
Coordinate PGA(g) 0.2sec(g) 1.0sec(g)
Longitude Latitude SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:201x Range of values Average
Location-1 113 -1 0.090 - 0.165 0.128 0.250 0.319 0.625 0.153 0.350 Location-2 111.5 -7 0.255 - 0.330 0.293 0.358 0.731 0.845 0.351 0.707 Location-3 113 -8 0.435 - 0.510 0.473 0.363 1.181 0.875 0.567 0.809 Location-4 108 -7 0.600 - 0.675 0.638 0.366 1.594 0.911 0.765 0.858 Location-5 103 -2 0.780 - 0.840 0.810 0.292 2.025 0.640 0.972 0.640 Location-6 100.3 0 0.885 - 1.005 0.945 N/A 2.363 N/A 1.134 N/A Peak Ground Acceleration and Design Response Spectrum for Soft Soil
Location
Coordinate PGA(g) 0.2sec(g) 1.0sec(g)
Longitude Latitude SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 SNI 2833:2008 SNI 2833:2016 Range of values Average
Location-1 113 -1 0.072 - 0.132 0.102 0.160 0.255 0.400 0.122 0.240 Location-2 111.5 -7 0.204 - 0.264 0.234 0.313 0.585 0.674 0.281 0.445 Location-3 113 -8 0.348 - 0.408 0.378 0.351 0.945 0.739 0.454 0.517 Location-4 108 -7 0.480 - 0.540 0.510 0.386 1.275 0.838 0.612 0.554 Location-5 103 -2 0.624 - 0.672 0.648 0.198 1.620 0.412 0.778 0.412 Location-6 100.3 0 0.708 - 0.804 0.756 N/A 1.890 N/A 0.907 N/A Peak Ground Acceleration and Design Response Spectrum for Stiff Soil
• Hasil perbandingan menunjukkan percepatan puncak di batuan dasar (PGA) memiliki hasil yang mendekati
• Hasil perbandingan pada periode 0,2 detik dan 1 detik untuk tanah lunak dan sedang
menunjukkan SNI 2833:2008 cenderung lebih besar dibandingkan SNI 2833:2016
• Hal ini disebabkan oleh parameter sumber gempa dan metode perhitungan seismic hazard yang berbeda antara kedua standar tersebut.
a. Comparison of PGA b. Comparison in the period of 0.2 seconds
c. Comparison in the period of 1.0 seconds
Evaluasi perbandingan SNI 2833 2008 dan 2833 2016
Acceleration (g) SNI 2833:2016 Acceleration (g) SNI 2833:2016
Contoh perhitungan respon spektra
Soft soil (SE) Site class according to N-SPT value until 30m depth of boring log
BM-1 BM-2
Depth (m) NSPT Vs (m/sec) Soil Type Depth (m) NSPT Vs (m/sec) Soil Type
0.00 - 2.50 5 160.79 Silt 0.00 - 2.50 2 120.59 Sand 2.50 - 5.00 5 160.79 Sand 2.50 - 5.00 5 160.79 Sand 5.00 - 7.50 8 186.36 Sand 5.00 - 7.50 5 160.79 Sand 7.50 - 10.50 8 186.36 Sand 7.50 - 10.00 6 170.26 Silt 10.50 - 13.00 10 199.88 Sand 10.00 - 12.50 9 193.38 Silt 13.00 - 16.00 13 217.05 Sand 12.50 - 15.00 18 240.40 Clayey silt 16.00 - 18.00 14 222.15 Silt 15.00 - 17.50 21 252.32 Clayey silt 18.00 - 20.50 45 320.54 Sand 17.50 - 20.50 25 266.52 Clayey silt 20.50 - 23.00 30 282.22 Silt 20.50 - 22.50 25 266.52 Clayey silt 23.00 - 25.00 28 276.17 Silt 22.50 - 25.00 26 269.82 Clayey silt 25.00 - 28.00 32 288.00 Silt 25.00 - 27.50 30 282.22 Clayey silt 28.00 - 30.50 33 290.79 Silt 27.50 - 30.00 32 288.00 Silt
Perbandingan respon spektra
Sumber Gempa Sesar Aktif Pulau Jawa
12
2017 2010
2010 2017
PGA (7%, 75 tahun)
13
2010
2017
Evaluasi perbandingan peta gempa SNI:2833 2016
dan peta gempa 2017
0,2 detik (7%, 75 tahun)
14 2010
2017
Evaluasi perbandingan peta gempa SNI:2833 2016
dan peta gempa 2017
1 detik (7%, 75 tahun)
15
2010
2017
Evaluasi perbandingan peta gempa SNI:2833 2016
dan peta gempa 2017
Perencanaan Ketahanan Gempa
•
Pendekatan berbasis gaya (Force Based Approach
)
Jembatan direncanakan dengan menggunakan gaya gempa elastik
berdasarkan analisa dinamik yang menggunakan respon spektra yang
telah direduksi dengan suatu faktor modifikasi respon (
R
)
•
Pendekatan berbasis simpangan (
Displ acement Based Approach
)
Simpangan sebagai ukuran kerusakan akibat gempa.
16 elastik rencana F F R
Code perencanaan jembatan terhadap beban gempa
Penggunaan:
• Perencanaan struktur jembatan baru.
• Berlaku untuk jembatan konvensional dengan bangunan atas terdiri dari ; sistem lantai, balok, girder, boks girder, dan rangka.
• Dapat digunakan untuk jembatan khusus (suspension bridges, cable stayed bridges, arch bridges) dengan persetujuan Pemilik Pekerjaan.
Fitur:
• Peta gempa dengan probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun
• Perencanaan berbasis gaya
17 SNI 2833:2016
18
Bagan Alir Desain Gempa Pada Jembatan
Kategori Kepentingan Jembatan
19
Kategori kepentingan Definisi Periode ulang gempa
rencana Fungsi Jalan
Jembatan sangat penting (critical
bridges)
Jembatan yang harus dapat dilalui oleh semua jenis kendaraan (lalu-lintas normal) dan dapat dilalui oleh kendaraan darurat dan untuk
kepentingan keamanan/pertahanan segera setelah mengalami gempa dengan periode ulang 1000 tahun.
1000 tahun
7% -75 tahun Arteri
Jembatan penting (essential bridges)
Jembatan yang harus dapat dilalui oleh kendaraan darurat dan untuk kepentingan keamanan/pertahanan beberapa hari setelah mengalami gempa rencana dengan periode ulang 1000 tahun)
1000 tahun
7% -75 tahun Kolektor
Jembatan lainnya (other bridges)
Jembatan yang masih dapat dilalui kendaraan darurat dengan lalu-lintas yang terbatas setelah
mengalami gempa rencana dengan periode ulang 1000 tahun.
1000 tahun 7% -75 tahun
Lokal/jalan lingkungan
Kategori Kinerja Seismik
20
Koefisien percepatan (
S
D1)
Zona Gempa
S
D1≤ 0,15
1
0,15 <
S
D1≤ 0,30
2
0,30 <
S
D1≤ 0,50
3
S
D1>
0,50
4
Catatan : SD1= Fv x S1
SD1 adalah nilai spektra permukaan tanah pada periode 1.0 detik
Fv adalah nilai faktor amplifikasi untuk periode 1 detik
S1 adalah parameter respon spektra percepatan gempa untuk periode 1.0
detik mengacu pada Peta Gempa dengan probabilitas terlampaui 7% dalam 75 tahun
Spektrum Gempa Rencana
Penentuan Site Class
Penentuan beban gempa
23 sm Q t C E W REQ adalah gaya gempa horizontal statis (kN) C adalah koefisien respons gempa elastis R adalah faktor modifikasi respons
Wt adalah berat total struktur terdiri dari beban mati dan beban hidup yang sesuai (kN)
KDS B dan C (closed form solution) KDS D (pushover analysis)
tot pond struktur
tot cap cap cap
1. Gaya gempa rencana
Faktor modifikasi respons
R
berbagai code di Indonesia
24
Elemen Struktur
SNI-2833:2016 SNI-2833:2008 BMS 92
A. Ban gu nan baw ah Sangat
penting penting lainnya
Elastik (Z)
Elastik
(Rd) Inelastik Inelastik 1. Pilar tipe dinding 1,5 1,5 2,0 - 2 4 4 2. Tiang/kolom beton bertulang
-Tiang vertikal -Tiang miring 1,5 1,5 2,0 1,5 3,0 2,0 3-6 3-4 4 4 - - 4 4 3. Kolom tunggal 1,5 2,0 3,0 - 3-4 4 4 4. Tiang baja dan komposit
-Tiang vertikal -Tiang miring 1,5 1,5 3,5 2,0 5,0 3,0 3-4 3-4 4 4 - - 4 4 5. Kolom majemuk 1,5 3,5 5,0 4-8 5-6 4 4 B . Hu bu ng an s tr uk tu r
1. Bangunan atas dengan kepala
jembatan 0,8
- 0,8 - -2. Sambungan muai (dilatasi) pada
bangunan atas 0,8 3. Kolom, pilar, atau tiang dengan
bangunan atas 1,0 - 1 -
Pemilihan Metode Analisis
25 Zona gempa Jembatan bentang tunggalJembatan dengan bentang > 1
Jembatan lainnya Jembatan penting Jembatan sangat penting beraturan Tdk beraturan beraturan Tdk beraturan beraturan Tdk beraturan 1 Tidak diperlukan analisis gempa** */** */** */** */** */** */** 2 SM/UL SM SM/UL MM MM MM 3 SM/UL MM MM MM MM TH 4 SM/UL MM MM MM TH TH Keterangan :
* : Tidak diperlukan analisis dinamik
** : Analisis gempa pada kepala jembatan dan perletakan tetap dilakukan UL : Metode beban elastis-statik ekivalen
SM : Metode spektra moda tunggal MM : Metode spektra multimoda TH : Metode riwayat waktu
Persyaratan Jembatan Beraturan
26
Parameter Nilai
Jumlah bentang 2 3 4 5 6
Maksimum sudut pada
curved bridge * 90° 90° 90° 90° 90°
Rasio maksimum dari
bentang ke bentang 3 2 2 1,5 1,5
Rasio maksimum kekakuan pilar dari bentang ke bentang, tidak termasuk
kepala jembatan
- 4 4 3 2
Catatan : semua nilai rasio direferensikan terhadap nilai terkecil
* sudut pada titik pusat jari-jari jembatan dengan besar sudut yang menghubungkan kedua ujung jembatan.
Contoh Analisis Beban Gempa
27 I = 14 m4 E = 20000 MPa m = 2000 kN k = 1640625 kN/m T = 0,22 detik 15 (tanah lunak) N0.00 0.13 0.25 0.38 0.50 0.63 0.75 0.88 1.00 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 K o e f i s i e n g e m p a e l a s t i s ( g ) T (dtk) Jakarta-Tanah lunak R=2 (kolom tunggal) 28 0 0,16 dtk T
Respon Spektra Wilayah Jakarta Utara
0,79 dtk S T 1 1 3,1(0,23) 0,7 D v S F S 1,6(0,55) 0,88 DS a s S F S 1,3(0,28) 0,36 pga As F PGA As untuk 0,22 dtk
Koefisien gempa rencana: 0,44
n
rencana T
29
Contoh Detailing Kolom Tahan Gempa
Tulangan pengekang kolom persegi
