Di daerah rawan banjir, desain struktur harus didasarkan pada banjir desain.
5.4.2 Beban hidrostatik
Beban hidrostatik setinggi kedalaman air pada level Elevasi Banjir Desain harus diperhitungkan pada seluruh permukaan yang bersangkutan, baik di atas ataupun di bawah tanah, kecuali untuk permukaan yang kedua sisinya terendam air, dengan
Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk dikomer Gaya angkat tereduksi dan beban-beban lateral pada permukaan ruang tertutup di
bawah elevasi banjir desain hanya dapat digunakan jika air banjir dapat masuk dan keluar dengan bebas.
5.4.3 Beban hidrodinamis
Pengaruh dinamis dari pergerakan air harus ditentukan oleh analisis terinci dengan menggunakan konsep dasar mekanika fluida.
PENGECUALIAN Bila kecepatan air tidak melampaui 10 ft/s (3,05 m/s), pengaruh-pengaruh dinamis pergerakan air diperbolehkan dirubah menjadi beban hidrostatik ekuivalen dengan pertambahan DFE untuk tujuan rancangan dengan suatu pertambahan kedalaman
d
hekuivalen, hanya pada bagian permukaan daerah hulu dan di atas level tanah, sama dengan
2 h
d a.V g
2 (5.4-1)
dengan
V = kecepatan air rata-rata, dinyatakan dalam ft/s (m/s)
g
= percepatan gravitasi, diambil sebesar 32,2 ft/s2 (9,81 m/s2) a = koefisien drag atau faktor bentuk (tidak kurang dari 1,25)Kedalaman tambahan ekuivalen harus ditambahkan pada kedalaman desain dari elevasi banjir desain dan resultan tekanan hidrostatik diterapkan, dan terdistribusi seragam sepanjang luasan terproyeksi vertikal dari bangunan atau struktur yang tegak lurus terhadap aliran. Permukaan yang paralel terhadap aliran atau permukaan yang basah akibat ekor air (tailwater) harus memperhitungkan tekanan hidrostatik untuk kedalaman sampai elevasi banjir desain saja.
5.4.4 Beban gelombang
Beban gelombang harus ditentukan dengan salah satu dari tiga metode berikut: (1) dengan menggunakan prosedur analitis yang tertera dalam Pasal ini, (2) dengan prosedur model numerik yang canggih, atau (3) dengan prosedur uji laboratorium (model fisik).
Beban gelombang adalah beban yang disebabkan dari penjalaran gelombang laut di atas permukaan air dan menghantam suatu gedung atau struktur lainnya. Desain dan konstruksi bangunan gedung dan struktur lainnya yang diakibatkan oleh beban gelombang seharusnya diperhitungkan untuk beban berikut: gelombang pecah pada bagian bangunan gedung atau struktur; gaya angkat (uplift) yang diakibatkan oleh gelombang perairan dangkal di bawah suatu bangunan gedung atau struktur, atau bagiannya; gelombang runup yang menghantam bagian bangunan gedung atau struktur; seret yang disebabkan oleh gelombang dan gaya inersia; dan gerusan yang disebabkan oleh gelombang pada dasar suatu bangunan atau struktur, atau fondasinya.
Beban gelombang harus dimasukkan pada Zona V dan Zona A. Pada Zona V, gelombang berketinggian 3 ft (0,91 m), atau lebih; dataran banjir pesisir ke arah daratan dari Zona V, gelombang berketinggian lebih kecil dari 3 ft (0,91 m).
Beban gelombang yang tidak pecah dan gelombang pecah harus dihitung sesuai dengan prosedur yang ditetapkan dalam Pasal 5.4.2 dan Pasal 5.4.3 yang memperlihatkan bagaimana menghitung beban hidrostatik dan beban hidrodinamik.
Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk Beban-beban akibat gelombang pecah harus dihitung menggunakan prosedur yang
ditetapkan dalam Pasal 5.4.4.1 sampai Pasal 5.4.4.4. Tinggi gelombang air pecah sesuai dengan prosedur dalam Pasal 5.4.4.1 sampai Pasal 5.4.4.4 harus dihitung untuk Zona V dan Zona A pesisir menggunakan Persamaan (5.4-2) dan Persamaan (5.4-3).
Hb 0,78ds (5.4-2) dengan
Hb = tinggi gelombang pecah dalam ft (m)
ds = kedalaman lokal dari tinggi air sesaat dalam ft (m)
Kedalaman lokal dari tinggi air sesaat harus dihitung menggunakan Persamaan (5.4-3), kecuali jika prosedur yang lebih canggih atau uji laboratorium yang ditetapkan dalam pasal ini digunakan.
ds 0,65
BFE-G
(5.4-3) denganBFE = Elevasi Banjir Dasar (Base Flood Elevation) dalam ft (m)
G
= ketinggian daratan dalam ft (m)5.4.4.1 Beban gelombang pecah pada tiang pancang vertikal dan kolom vertikal Gaya neto yang diperoleh dari gelombang pecah yang bekerja pada tiang pancang atau kolom vertikal kaku harus diasumsikan bekerja pada ketinggian air sesaat dan harus dihitung dengan menggunakan Persamaan (5-4) berikut ini.
F
D 0,5
.wCDDHb2 (5.4-4) denganF
D = gaya gelombang neto, dalam lb (kN)
w = berat jenis air = 62,4 pcf (9,80 kN/m3) untuk air tawar dan = 64,0 pcf (10,05 kN/m3) untuk air lautC
D = koefisien drag untuk gelombang pecah = 1,75 untuk tiang pancang bulat atau kolom bulat, dan = 2,25 untuk tiang pancang persegi panjang atau kolom persegi panjangD = diameter tiang pancang atau diameter kolom, dinyatakan dalam ft (m) untuk penampang bundar, atau untuk tiang pancang persegi empat atau kolom persegi empat, 1,4 kali lebar tiang pancang atau 1,4 kali lebar kolom, dinyatakan dalam ft (m)
Hb = tinggi gelombang pecah, dinyatakan dalam ft (m)
5.4.4.2 Beban akibat gelombang pecah pada dinding vertikal
Tekanan maksimum dan gaya neto dihasilkan dari gelombang pecah dengan arah datang tegak lurus (kedalaman terbatas, sebesar Hb 0,78ds) yang bekerja pada suatu dinding vertikal kaku, harus dihitung sesuai Persamaan (5.4-5) dan Persamaan (5.4-6) berikut ini.
Pmax Cpwds1,2wds (5.4-5)
Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk dikomer Ft 1,1Cp
wds22,4
wds2(5.4-6) dengan
Pmax = tekanan gelombang maksimum, kombinasi dinamik diambil sebesar
Cpwds
dan statis diambil sebesar
1,2
wds
, juga dianggap untuk tekanan tiba-tiba dalam lb/ft2 (kN/m2)Ft = gaya neto gelombang pecah per satuan panjang struktur, juga dianggap untuk gaya tiba-tiba, impuls, atau gaya impak gelombang dalam kN/m (lb/ft), bekerja dekat elevasi air sesaat
Cp = koefisien tekanan dinamis
1,6Cp 3,5
(lihat Tabel 5.4-1)
w = berat jenis air, dalam lb per ft3 (kN/m3) = 62,4 pcf (9,80 kN/m3) untuk air tawar, dan 64,0 pcf (10,05 kN/m3) untuk air lautds = kedalaman air sesaat dalam ft (m) di dasar gedung atau struktur lain di mana gelombang pecah
Prosedur ini mengasumsikan bahwa dinding vertikal mengakibatkan suatu pantulan atau gelombang berdiri terhadap dinding pada sisi menghadap air dengan puncak gelombang 1,2 ds di atas level air sesaat. Distribusi tekanan dinamis statis dan distribusi tekanan total pada dinding sesuai dengan Gambar 5.4-1.
Prosedur ini juga mengasumsikan bahwa ruangan di belakang dinding vertikal adalah kering, tanpa ada fluida yang menyeimbangkan komponen statis dari gaya gelombang pada dinding bagian luar. Apabila air bebas berada di belakang dinding, bagian dari komponen hidrostatik pada tekanan gelombang dan gaya gelombang menghilang (lihat Gambar 5.4-2) dan gaya neto harus dihitung dengan Persamaan 5.4-7 (kombinasi tekanan gelombang yang maksimum masih tetap dihitung dengan menggunakan Persamaan 5.4-5).
2 2
1,1 1,9
t p w s w s
F C
d
d (5.4-7) denganFt = gaya gelombang pecah neto per satuan panjang struktur, juga disebut gaya kejut, impuls, atau gaya impak gelombang yang bekerja di dekat elevasi air sesaat dalam lb/ft (kN/m)
Cp = koefisien tekanan dinamis
1,6Cp 3,5
(lihat Tabel 5.4-1)
w = berat jenis air, dalam lb per ft3 (kN/m3), untuk air tawar = 62,4 pcf (9,80 kN/m3) dan untuk air laut 64,0 pcf (10,05 kN/m3)ds = kedalaman air sesaat dalam ft (m) pada dasar bangunan gedung atau struktur lain di tempat gelombang pecah
Tabel 5.4-1 - Nilai koefisien tekanan dinamis, Cp
Kategori risiko bangunana Cp
I 1,6
II 2,8
III 3,2
IV 3,5
a Untuk kategori risiko bangunan, lihat Tabel 1.5-1.
Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk
Gambar 5.4-1 - Tekanan gelombang pecah yang datang tegak lurus pada dinding vertikal (ruang di belakang dinding vertikal kering)
Gambar 5.4-2 - Tekanan gelombang pecah yang datang tegak lurus pada dinding vertikal (level air sesaat di kedua sisi dinding sama)
Level air sesaat
Standardisasi Nasional, copy standar ini dibuat untuk Sub KT 91-01-S4 Bahan, Sain, Struktur & Konstruksi Bangunan, dan tidak untuk dikomer 5.4.4.3 Beban gelombang pecah pada dinding nonvertikal
Gaya gelombang pecah yang ditetapkan dalam Persamaan 5.4-6 dan Persamaan 5.4-7 harus dimodifikasi pada keadaan di mana dinding atau permukaan tempat gelombang pecah nonvertikal. Komponen horizontal dari gaya gelombang pecah harus dihitung sesuai Persamaan 5.4-8.
Fn Ftsin2 (5.4-8) dengan
Fn = komponen horizontal gaya gelombang pecah, dalam lb/ft (kN/m)
Ft = gaya gelombang pecah neto yang bekerja pada permukaan vertikal, dalam lb/ft (kN/m)
= sudut vertikal antara permukaan nonvertikal dan horizontal
5.4.4.4 Beban gelombang pecah yang bersudut miring terhadap gelombang datang
Gaya gelombang pecah yang ditetapkan dalam Persamaan 5.4-6 dan Persamaan 5.4-7 harus dimodifikasi untuk gelombang yang bersudut miring terhadap gelombang datang.
Gaya gelombang pecah yang bersudut miring harus dihitung sesuai Persamaan 5.4-9.
Foi Ftsin2 (5.4-9) dengan
Foi = komponen horizontal dari gaya gelombang pecah yang bersudut miring dalam lb/ft (kN/m)
Ft = gaya gelombang pecah neto (gelombang pecah tegak lurus) yang bekerja pada permukaan vertikal dalam lb/ft (kN/m)
= sudut horizontal antara arah gelombang datang dan permukaan vertikal 5.4.5 Beban impak
Beban impak adalah beban yang diakibatkan dari puing, es dan benda apa pun yang dibawa oleh banjir dan menghantam bangunan gedung dan struktur, atau bagiannya.
Beban impak harus ditetapkan menggunakan tindakan yang rasional karena beban yang terpusat yang bekerja secara horizontal di lokasi yang paling kritis yang terletak pada atau di bawah elevasi banjir desain.