Perencanaan Struktur Tahan Gempa [PDF]

Citation preview

PERENCANAAN STRUKTUR TAHAN GEMPA



1.



METODE ANALISIS Diperlukan beberapa metode analisis yang digunakan dalam perencanaan



struktur tahan gempa, antara lain adalah sebagai berikut. a.



Metode beban gempa statik ekivalen Prinsip dasar dari metode ini adalah menggantikan gaya-gaya horizontal yang bekerja pada struktur akibat pergerakan tanah dengan gaya-gaya statis yang ekivalen, dengan tujuan penyederhanaan dan kemudahan di dalam perhitungan. Pada metode ini diasumsikan bahwa gaya horizontal akibat gempa yang bekerja pada suatu elemen struktur, besarnya ditentukan berdasarkan hasil perkalian antara suatu konstanta berat atau massa dari elemen struktur tersebut.



b.



Metode beban gempa dinamis Metode ini digunakan jika diperlukan evaluasi yang lebih akurat dari gayagaya gempa yang bekerja pada struktur, serta untuk mengetahui perilaku dari struktur akibat pengaruh gempa. Pada struktur bangunan tingkat tinggi atau struktur dengan bentuk atau konfigurasi yang tidak teratur.



2.



KRITERIA DASAR PERENCANAAN



2.1 PEMBEBANAN Berikut ini adalah jenis beban yang harus diperhitungkan pada perencanaan struktur tahan gempa. a.



Beban Mati (Dead Load) Beban mati merupakan beban yang bekerja akibat gravitasi yang bekerja tetap pada posisinya secara terus menerus dengan arah ke bumi tempat struktur didirikan. Beban mati yang harus diperhitungkan dalam perencanaan struktur gedung adalah beban mati pada pelat, beban balok, beban kolom, beban dinding, plafond, ME, dan sebagainya.



b.



Beban hidup (Live Load) Beban hidup merupakan beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung dan barang-barang yang dapat berpindah, mesin dan peralatan lain yang dapat digantikan selama umur gedung.



c.



Beban gempa (Earthquake Load) Besarnya beban gempa dasar horisontal akibat gempa menurut SNI 03-17262003 dinyatakan dalam rumus berikut. V



CI  Wt R



Dimana : V



= beban gempa dasar nominal (beban gempa rencana)



Wt



= berat total bangunan



C



= faktor respons gempa, besarnya tergantung dari jenis tanah dasar (Tabel 2.1) dan waktu getar struktur (Tabel 2.2 dan Gambar 2.1)



I



= faktor keutamaan struktur (Tabel 2.3)



R



= faktor reduksi gempa







Berat total bangunan (Wt) Berat total bangunan didapat dari total beban mati dan beban hidup dari setiap lantai. an. Karena kemungkinan terjadinya gempa bersamaan dengan beban hidup yang bekerja penuh pada bangunan adalah kecil, maka beban hidup yang bekerja dapat direduksi besarnya. Berdasarkan standar pembebanan yang berlaku di Indonesia, untuk memperhitungkan pengaruh beban gempa pada struktur bangunan gedung, beban hidup yang bekerja dapat dikalikan dengan faktor reduksi sebesar 0,3.







Faktor respons gempa (C) Faktor respons gempa tergantung dari jenis tanah dasar dan waktu getar struktur. Berikut ini merupakan tabel jenis tanah pada tabel 2.1.



Tabel 2.1 Jenis-Jenis Tanah Kecepatan rambat



Nilai hasil Test Penetrasi



gelombang geser



Standar rata- rata



Jenis tanah



rata-rata



vs



N



(m/det)



v s ≥ 350



Tanah Keras



175 ≤



Tanah Sedang



v s < 350



v s < 175



N ≥ 50 15 ≤ N < 50



N < 15



Kuat geser niralir rata-rata



S u (kPa) S u ≥ 100 50 ≤



S u < 100



S u < 50



Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn ≥ 40% dan Su < 25 kPa



Tanah Lunak Tanah Khusus



Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi



Sumber : SNI Gempa 2003 hal 14



Untuk menentukan waktu getar bangunan, berdasarkan SNI Gempa 2003, rumus yang digunakan adalah sebagai berikut. 3



T1    H 4



Dimana H adalah tinggi total struktur dalam meter dan  adalah koefisien jenis struktur. Berikut tabel  pada tabel 2.2 Tabel 2.2 Koefisien  yang Membatasi Waktu Getar Alami Struktur Bangunan Gedung



Sumber : SNI Gempa 2003 hal 22



Gambar 2.1 Respons Spektrum Gempa Rencana Sumber : SNI Gempa 2003 hal 18







Faktor keutamaan struktur (I) Faktor keutamaan (I) dipakai untuk memperbesar beban gempa rencana agar struktur mampu memikul beban gempa dengan periode ulang yang lebih panjang atau dengan kata lain tingkat kerusakan yang lebih kecil. Tingkat kepentingan suatu struktur terhadap bahaya gempa dapat berbeda-beda bergantung pada fungsinya. Berikut nilai I berdasarkan fungsi bangunan.



Tabel 2.3 Faktor Keutamaan Untuk Berbagai Kategori Gedung Dan Bangunan



Sumber : SNI Gempa 2003 hal 8







Faktor reduksi gempa (R) Jika Ve adalah pembebanan maksimum akibat pengaruh Gempa Rencana yang dapat diserap oleh struktur bangunan gedung yang bersifat elastik penuh dalam kondisi di ambang keruntuhan, dan Vn adalah pembebanan gempa nominal akibat pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan struktur bangunan gedung, maka berlaku hubungan sebagai berikut : Vn 



Ve R



Dimana Faktor Reduksi Gempa yang besarnya dapat ditentukan dengan persamaan :



2,2  R    f 1  Rm Dimana



f1 = Faktor Kuat Lebih Beban dan Bahan yang terkandung di dalam sistem struktur, nilainya ditetapkan  1,6 µ = Faktor Daktilitas Struktur Rm = Faktor Reduksi Gempa Maksimum (tabel 2.4) R = 2,2 adalah faktor reduksi gempa untuk struktur bangunan gedung berperilaku elastik, sedangkan Rm



adalah faktor reduksi gempa



maksimum yang dapat dikerahkan oleh sistem struktur yang bersangkutan. Nilai µ dapat dipilih menurut kebutuhan, namun tidak boleh diambil lebih besar dari nilai faktor daktilitas maksimum µm suatu struktur. Berikut tabel nilai µm dan Rm pada tabel 2.4.



Tabel 2.4 Nilai µm, Nilai Rm Dan Nilai f dari Beberapa Jenis Sistem dan Subsistem Struktur Bangunan Gedung



Sumber : SNI Gempa 2003 hal 12



Apabila struktur bangunan gedung terdiri dari beberapa jenis subsistem struktur bangunan gedung yang berbeda, maka faktor reduksi gempa representatif dari struktur dari gedung tersebut dapat dihitung sebagai nilai rerata berbobot dengan gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing jenis subsistem sebagai besaran pembobotnya dengan persamaan : R



V s V s / R s



Dimana Rs adalah faktor reduksi gempa masing-masing jenis subsistem struktur bangunan gedung dan Vs adalah gaya geser dasar yang dipikul oleh masing-masing jenis subsistem struktur bangunan gedung. Metode ini hanya boleh dipakai apabila rasio antara nilai-nilai faktor reduksi gempa dari jenis-jenis subsistem struktur bangunan gedung yang ada tidak lebih dari 1,5. Sedangkan untuk jenis subsistem struktur bangunan gedung yang tidak tercantum pada tabel, maka nilai faktor daktalitas dan faktor reduksi gempanya harus ditentukan dengan cara-cara rasional, misalnya dari hasil analisis beban dorong statik. 



Gaya geser horisontal akibat gempa pada lantai ke-i (Fi)



Fi 



Wi z i



V



n



W z j 1



j



j



Dimana Wi adalah berat lantai tingkat ke-i, zi adalah ketinggian lantai tingkat ke-i dikukur dari taraf penjepitan lateral, n adalah nomor lantai tingkat paling atas. 



Waktu getar alami fundamental n



T 1  6,3



W d i



i 1



n



2 i



g  Fi d i i 1



Dimana di adalah simpangan horisontal lantai timgkat ke-i akibat beban Fi.