Dinstruk & Gempa 10 (Perencanaan Struktur Bangunan)

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

PERENCANAAN STRUKTUR BANGUNAN GEDUNG Mata kuliah

Dinamika struktur dan teknik gempa

“

Dosen: Dr. Rini Rini Muly Mulyani ani,, M.Sc. M.Sc. (Eng.) (Eng.)

”

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN TAHAN GEMPA

Stru Strukt ktur ur bang bangun unan an tah tahan gem gempa haru harus s memi memililiki ki::

Kekuatan Kekakuan Stabilitas

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

KONSEP PERENCANAAN BANGUNAN TAHAN GEMPA 

Pada saat saat terjadinya gempa gempa ringan, tidak ada kerusakan kerusakan baik pada elemen struktural maupun non-struktural gedung dan fungsi bangunan harus dapat tetap berjalan (serviceable)



Pada saat saat terjadi gempa sedang, sedang, kerusakan kerusakan diperbolehkan diperbolehka n terjadi pada elemen non-struktur gedung, tetapi tidak boleh terjadi pada elemen strukturalnya.



Pada saat saat terjadi gempa besar, kerusakan kerusakan diperbolehkan diperbolehkan terjadi pada elemen struktural dan non-struktur gedung, tetapi tidak sampai menyebabk menyebabkan an bangunan runtuh

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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  “  

” 

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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).

=

 

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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 .

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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

=

 

  1 

2 

Dimana, T = periode struktur  f = frekuensi struktur   = frekuensi angular stuktur  k = kekakuan struktur 

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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.

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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 masingmasing ragamnya yang didapat melalui spektrum respons gempa rencana

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

PROSEDUR PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG TERHADAP GEMPA 

Analisis respons dinamik riwayat waktu linier dan nonlinier (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

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

KETIDAKBERATURAN STRUKTUR SNI 1726: 2012, pasal 7.3.2 menjelaskan tentang klasifikasi gedung tidak beraturan sebagai berikut: 1. Ketidakberaturan Horizontal 2. Ketidakberaturan Vertikal

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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 pasalpasal yang dirujuk dalam tabel itu.

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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

Diafragma:  Atap, lantai, membran atau sistem bresing yang berfungsi menyalurkan gayagaya lateral ke elemen penahan vertikal

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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 pasalpasal yang dirujuk dalam tabel itu.

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

LANGKAH-LANGKAH PERBAIKAN

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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:.

Dimana: 

D L Lr  W R E

: Beban Mati : Beban Hidup : Beban Hidup Atap : Beban Angin : Beban Air Hujan : Beban Gempa

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

PENGARUH BEBAN GEMPA Menurut SNI 1726: 2012, pasal 7.4.2:

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

PENGARUH BEBAN GEMPA Menurut SNI 1726: 2012, pasal 7.4.2:

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

PENGARUH BEBAN GEMPA Menurut SNI 1726: 2012, pasal 7.4.2:

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Kombinasi dan Pengaruh Beban Seismik: E = E h ± E v 

Pengaruh Gaya Seismik Vertikal  E v  = 0.20 SDS D Pengaruh Gaya Seismik Horisontal  E h = ρQE  Pengaruh Beban Seismik  E = ρQE ± 0.20 SDS D

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Dengan demikian maka persamaan berikut :

1.2D + 1.0 E + L menjadi: (1.2 + 0.2 SDS ) D + ρQE + 0.5 L (Compression Controlled)

dan 0.9D + 1.0 E  menjadi: (0.9 -0.2 SDS ) D + ρQE (Tension Controlled)

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Kal au memperhitungkan faktor “K uat  –Lebih” Ω0  maka persamaan berubah seperti berikut :

(1.2 + 0.2 SDS ) D + ρQE + 0.5 L menjadi: (1.2 + 0.2 SDS ) D + Ω0 QE + 0.5 L (Compression Controlled)

dan (0.9 -0.2 SDS ) D + ρQE  menjadi: (0.9 -0.2 SDS ) D + Ω0 QE (Tension Controlled)

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

D im an a :  D : Pengaruh Beban Mati L : Pengaruh Beban Hidup QE : Pengaruh gaya gempa horizontal SDS : Parameter percepatan respons spektral pada periode pendek redaman 5% : Faktor redundansi struktur  

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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  Prescribed Seismic Forces)

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

SISTEM STRUKTUR 6. Sistem Interaksi Struktur Beton Bertulang Rangka Pemikul Momen Biasa dan Dinding Geser Beton  –Frame Interactive System with Biasa (Shear Wall  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  Cantilever Column Systems)

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

Sistem Bandul Terbalik (In v e r t e d P e n d u l u m S y s t e m )  

Sistem Dinding Penumpu (Bearing Wall System ) 

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

Sistem Ganda (Dual System ) 

Dinamika Struktur dan Teknik Gempa

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 Rangka Pemikul Momen Khusus)