BEBAN GEMPA

LINEAR STATIC SEISMIC LATERAL FORCE PROCEDURES

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

INTRODUCTION Influencing Factor Of Earthquake Forces

Size Of Earthquake

Characteristic Of Earthquake

Failures of Structures

Type Resisting System

Fault Distance

Site Geology

Earthquake Zone

Soil Condition

Blasting or Pure Earthquake

Elastic or Partial Ductility or Full

Ductility SRPM, SRG, DS

Neglected In Indonesia

INTRODUCTION Seismic Design Forces Procedure

Equivalent Static Force Procedure Dynamic Analysis

Gaya Statik Menggunakan Perumusan Empiris

Karakteristik Dinamis

Diabaikan

Perumusan Gaya Statik Ekivalen Hanya

Merepresentasikan Perilaku Dinamis

Struktur Beraturan

Struktur Tidak Beraturan

Karakteristik Dinamis Diperhitungkan

(Frekuensi Natural, Mode Shapes dan Damping)

INTRODUCTION Code Philosophy

Filosofi dari Standar atau tata cara SNI 1726-2002 yang perlu diingat bahwa : a. Standar perencanaan merupakan kebutuhan minimum untuk

menyediakan life safety tetapi tidak menjamin terhadap kemungkinan kerusakan yang terjadi.

b. Perlu diingat bahwa gaya gempa berdasarkan standar umumnya lebih kecil dari gaya sebenarnya, hal tersebut terjadi pada gempa menengah hingga besar.

c. Gaya gempa yang lebih besar telah diantisipasi dengan adanya faktor safety, redundancy dan daktilitas dari struktur.

d. Life safety dijamin tetapi kerusakan secara struktural mungkin tetap akan terjadi dan kemungkinan tidak dapat diperbaiki lagi.

Farzad Naeim.

SNI 1726-2002 Provision General

SNI 1726-2002 pada umumnya dapat dipergunakan untuk menghitung gaya gempa statik ekivalen untuk struktur beraturan dengan tinggi kurang dari 40 m atau 10 tingkat untuk struktur tak beraturan. Analisa secara dinamis harus digunakan untuk bangunan dengan tinggi lebih dari 40 m untuk struktur beraturan atau struktur yang berdiri diatas tanah yang jelek dengan periode lebih dari 0.7 sec. (UBC 1997)

Static Eqivalent Analysis Dynamic Analysis

Regular structure with h 40 m

Regular structure with story 10th

Poor Soil And T > 0.7 sec

SNI 1726-2002 Provision General

Beberapa hal yang perlu diketahui dalam SNI 1726-2002 : 1. Umur bangunan 50 tahun 2. Periode ulang gempa 500 tahun 3. Indonesia dibagi menjadi 6 zona, zona 1 merupakan zona gempa

terendah dan zona 6 merupakan zona gempa tertinggi. 4. SRPMK harus dipakai pada wilayah gempa dengan resiko gempa

tinggi dan SRPMM boleh dipakai pada wilayah gempa yang lebih rendah.

5. Empat jenis tanah diperhitungkan : Tanah keras, Tanah lunak, Tanah sedang dan Tanah khusus.

SNI 1726-2002 Provision Regular Structure (Pasal 4.2.1)

Salah satu syarat yang harus dipenuhi pada saat penggunaan perumusan empiris dari beban statik ekivalen gempa adalah keteraturan dari struktur bangunan, dimana keteraturan tersebut terdiri dari beberapa syarat : 1. Tinggi tidak lebih dari 10 tingkat atau 40 m. 2. Denah bangunan berbentuk persegi panjang atau tanpa coakan pada

ujung ujungnya. 3. Tanpa loncatan bidang muka. 4. Memiliki kekakuan lantai yang beraturan pada setiap lantainya tanpa

adanya lantai lunak (soft story). 5. Memiliki pembagian berat lantai tingkat yang beraturan, artinya setiap

lantai tingkat memiliki berat yang tidak lebih dari 150% dari berat lantai dibawahnya atau diatasnya.

6. Memiliki unsur-unsur vertikal dari sistem penahan beban lateral yang menerus tanpa perpindahan titik beratnya, kecuali bila perpindahan tersebut tidak lebih dari setengah ukuran unsur dalam arah perpindahan tersebut.

SNI 1726-2002 Provision Regular Structure

Salah satu syarat yang harus dipenuhi pada saat penggunaan perumusan empiris dari beban statik ekivalen gempa adalah keteraturan dari struktur bangunan, dimana keteraturan tersebut terdiri dari beberapa syarat : 7. Sistem struktur memiliki lantai tingkat yang menerus, tanpa lubang

dan bukaan yang luasnya lebih besar dari 50 % luas seluruh lantai tingkat.

SNI 1726-2002 Provision Design Base Shear V

Desain gaya geser dasar (V) pada SNI 1726-2002 dapat dilihat sebagai berikut : Dimana : C = Koefisien Faktor Respon Gempa I = Faktor Keutamaan Gempa R = Faktor Reduksi Beban Gempa W = Berat Struktur Bangunan

WRCIV =

W

V

Fi

SNI 1726-2002 Provision Building Period (T)

Periode bangunan (T) dapat dihitung dengan menggunakan dua cara yakni dengan menggunakan Perumusan Empiris dan menggunakan Perumusan Rayleigh. Bila menggunakan perumusan empiris maka : Dimana : Ct = 0.085 untuk Rangka Momen Baja

= 0.060 untuk Rangka Momen Beton = 0.030 untuk Rangka Berpengaku Eksentrik (UBC97) = 0.020 untuk bangunan lainnya (UBC97) hn = Tinggi struktur bangunan

Bila menggunakan perumusan Rayleigh maka :

43

nthCT =

=

== n

iii

n

iii

dFg

dWT

1

1

2

1 3.6

SNI 1726-2002 Provision Seismic Zone Factor

Zona gempa di Indonesia dibagi menjadi 6 Zona.

Wilayah Gempa

Percepatan puncak batuan

dasar (g)

Percepatan puncak muka tanah Ao (g)

Tanah Keras Tanah Sedang Tanah Lunak Tanah Khusus

1 0.03 0.04 0.05 0.08

Diperlukan evaluasi

khusus di setiap lokasi.

2 0.10 0.12 0.15 0.20

3 0.15 0.18 0.23 0.30

4 0.20 0.24 0.28 0.34

5 0.25 0.28 0.32 0.36

6 0.30 0.33 0.36 0.38

SNI 1726-2002 Provision Seismic Zone Factor

SNI 1726-2002 Provision Soil Type

Tipe tanah pada SNI 1726-2002 dibagi menjadi 4 bagian, untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada Chapter Geotechnical Consideration.

SNI 1726-2002 Provision Seismic Coefficient (C)

Koefisien faktor respon gempa, C, merupakan pengukuran terhadap percepatan tanah yang diharapkan pada lokasi bangunan dan nilainya bervariasi sesuai dengan waktu getar alami (Tc). Waktu getar alami (Tc) diambil sebesar 0.5 dtk, 0.6 dtk, 1.0 dtk untuk jenis tanah berturut-turut tanah keras, tanah sedang, tanah lunak. (Ps. 4.7.6 SNI 1726-2002) Untuk T < Tc :

C = Am (Am = Respon Maksimum = 2.5 Ao) Untuk T > Tc :

C = Ar / T Ar = Am Tc

SNI 1726-2002 Provision Seismic Coefficient (C)

SNI 1726-2002 Provision Seismic Coefficient (C)

SNI 1726-2002 Provision Seismic Coefficient (C)

SNI 1726-2002 Provision Seismic Coefficient (C)

SNI 1726-2002 Provision Seismic Importance Factor (I)

Faktor keutamaan (I) digunakan untuk meningkatkan margin keamanaan untuk bangunan bangunan penting dan berbahaya.

Kategori Gedung Faktor Keutamaan

I1 I2 I3

Gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan dan perkantoran 1.0 1.0 1.0

Monumen dan bangunan monumental 1.0 1.6 1.6

Gedung penting pasca gempa seperti rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi.

1.4 1.0 1.4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun. 1.6 1.0 1.6

Cerobong, tangki diatas menara 1.5 1.0 1.5

SNI 1726-2002 Provision Structural System Coefficient (R)

Faktor reduksi beban gempa (R) merupakan sebuah nilai yang berfungsi untuk mereduksi beban gempa sesuai dengan tingkat performa struktur. SRPMK memiliki nilai R = 8.5 sedangkan SRPMM memiliki nilai R = 5.4 semakin tinggi nilai R menunjukkan bahwa struktur tersebut memiliki performa yang lebih baik pada saat gempa terjadi.

SNI 1726-2002 Provision Structural System Coefficient (R)

SNI 1726-2002 Provision Structural System Coefficient (R)

SNI 1726-2002 Provision Structural System Coefficient (R)

SNI 1726-2002 Provision Struktural System Coefficient (R)

SNI 1726-2002 Provision Seismic Dead Load (W)

Beban mati yang digunakan untuk menghitung gaya geser tidak hanya terdiri dari beban mati bangunan saja tetapi juga termasuk dinding - dinding partisi ditambah dengan 30 % dari beban hidup yang ada dilantai bangunan. Sehingga didapatkan bahwa :

W = 1.0 DL + 0.3 LL Dimana : DL = Dead Load

LL = Life Load

SNI 1726-2002 Provision Mass Participation Of Response Spectrum Analysis

Bila menggunakan analisa response spektrum dalam menentukan banyaknya ragam getaran (mode shape) ditentukan oleh besarnya partisipasi massa respon total yang sekurang kurangnya 90 % dari massa total.

SNI 1726-2002 Provision Modal Combination

Kombinasi modal atau penjumlahan respon ragam untuk gedung yang memiliki periode getar alami yang berdekatan (bangunan 3 dimensi) harus dilakukan dengan metode CQC atau waktu getar alami mempunyai nilai selisih kurang dari 15 % antara modal yang satu dengan yang lainnya. Untuk struktur gedung yang memiliki periode getar alami yang berjauhan maka penjumlahan respon ragam boleh dilakukan dengan metode SRSS.

SNI 1726-2002 Provision Drift Limitation

LATIHAN BEBAN STATIK EKIVALEN

SNI 03-1726-2002

Perhitungan periode empiris struktur

Periode bangunan (T) dapat dihitung dengan menggunakan dua cara yakni dengan menggunakan Perumusan Empiris dan menggunakan Perumusan Rayleigh. Bila menggunakan perumusan empiris maka : Dimana : Ct = 0.085 untuk Rangka Momen Baja

= 0.060 untuk Rangka Momen Beton = 0.030 untuk Rangka Berpengaku Eksentrik (UBC97) = 0.020 untuk bangunan lainnya (UBC97) hn = Tinggi struktur bangunan = 25 m

Sehingga T = 0,06 . 25 0,75 = 0,67 detik

43

nthCT =

SNI 1726-2002 Provision Design Base Shear V

Desain gaya geser dasar (V) pada SNI 1726-2002 dapat dilihat sebagai berikut : Dimana : C = Koefisien Faktor Respon Gempa I = Faktor Keutamaan Gempa R = Faktor Reduksi Beban Gempa Wtotal = Berat Struktur Bangunan Total

WtotalRCIV =

W

V

Fi

Distribusi gaya gempa tiap lantai

LATIHAN BEBAN STATIK EKIVALEN

Koefisien Faktor Respon Gempa Ditentukan berdasarkan lokasi bangunan , jenis tanah dan periode W

RCIV =

Contoh kasus : Gedung yang dideskripisikan sebelumnya, adalah gedung rumah sakit, yang akan dibangun di kota Surabaya, dengan kondisi tanah di lokasi adalah tanah lunak, dan menggunakan system bangunan SRPMB Beton Tentukan nilai V dan F tiap tiap lantai

4 m

5 m

5 m

W= 100 ton F2

F1 W= 250 ton

WtotalRCIV =

Langkah 1- Menentukan Nilai C Dari gambar 2 Respon Spektrum Gempa Rencana #1 Tentukan T bangunan Sehingga T = 0,06 . 10 = 0,337 detik

# Cek pada peta gempa Gambar 2.1 , di zona gempa manakah lokasi bangunan. Sehingga Surabaya Lokasi gempa = Zona 2 # Tanah di lokasi = Tanah lunak C = 0,5

43

nthCT =

Langkah 2 Menentukan nilai I

I = 1,4

Langkah 3 Menentukan nilai R

R = 3,5

Langkah 4 Menghitung nilai Wt dan V

Wt = W1 + W2 =350 ton

V = (C . I / R x Wt = (0,5 . 1,4 / 3,5) x 350 ton

= 70.0 ton 4 m

5 m

5 m

W2 = 100 ton F2

F1 W1 = 250 ton

Contoh Tabel Lantai Wi (ton) Zi Wi . Zi Wi . Zi

/ ( Wi . Zi ) Fi

1 250 5 1250 0,555 38,85

2 100 10 1000 0,445 31.15

Total ( Wi . Zi ) 2250 Total ( Fi)

70.0= V = OK

4 m

5 m

5 m

W= 100 ton F2 = 38.85 ton

F1 = 31.15 ton W= 250 ton

V = 70 ton

Homework Jika diketahui, Bangunan Perkantoran, beban hidup area dicek pada PPIUG 1983, dengan tebal pelat lantai 120 mm, beban mati tambahan pada lantai selain atap 100 kg/m2, pada atap 20 kg/m2. Dengan berat total : Wt = 1D + 0,3 L Akhir NRP 0, 1, 2 dan 3 Kota Padang 4, 5 dan 6 Kota Samarinda 7, 8 dan 9 Kota Jakarta Akhir NRP 1,4,7 Tanah Lunak 2,5,8 Tanah Keras 3,6, 9,0 Tanah Sedang

SNI 03-1726-2002 PPIUG 1983 (untuk beban hidup)

Soal : # Tentukan distribusi gaya gempa tiap lantai, pada portal A dan B (2 dimensi) # Tentukan distribusi gaya gempa tiap lantai pada bangunan, jika ditinjau 3D

Beban statik ekivalen

Denah bangunan

4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m

A 4 m

4 m

4 m

B

B 40/60

B 40/60

PORTAL A

4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m 4 m

5 m

5 m

5 m

5 m

5 m

B 40/60

K 50/50

L-1

L-2

L-3

L-4

Atap

4 m 4 m 4 m

5 m

5 m

5 m

5 m

5 m

B 40/60

K 50/50

L-1

L-2

L-3

L-4

Atap

PORTAL B