Tahan Gempa -ISwandi
-
Upload
yanti-lengo -
Category
Documents
-
view
127 -
download
10
description
Transcript of Tahan Gempa -ISwandi
PerencanaanPerencanaan StrukturStruktur BetonBeton TahanTahanGempaGempa
1 - Pendahuluan dan Prinsip Dasar
2 - Sistem Rangka Penahan Momen
3 - Sistem Dinding Struktural
1 1 -- PendahuluanPendahuluan dandan PrinsipPrinsip DasarDasar
• Kinerja Struktur Beton thd Gempa
• Filosofi Desain Struktur Tahan Gempa
• Peraturan Pembebanan Gempa
• Peraturan Struktur Beton Tahan Gempa (SNI
03-2847-02 Pasal 23)
• Beberapa issue yang terkait dengan aspek
perencanaan
PendahuluanPendahuluan dandan PrinsipPrinsip DasarDasar
• Kinerja Struktur Beton thd Gempa
• Filosofi Desain Struktur Tahan Gempa
• Peraturan Pembebanan Gempa
• Peraturan Struktur Beton Tahan Gempa (SNI
03-2847-02 Pasal 23)
• Beberapa issue yang terkait dengan aspek
perencanaan
The Failure of Structurally Unsound The Failure of Structurally Unsound Architectural ElementsArchitectural Elements
Discontinuityof VerticalElements
Insufficient supportingelements
Joint Failure of Corner Column Joint Failure of Corner Column
Initiated by:•Insufficient spacingof ties
•Insufficient rebar anchorage
•Use of plain bars•Poor quality ofmaterial
Inadequate Detailing of Column Reinforcement
InadequateSeismic Hook& Confinement
Use of Plain Rebar
6db
x ≤ 350x x x
Poor material quality
Failure of Short ColumnsFailure of Short Columns
Initiated by the failure of shortconnecting columns
Due to the presence of large opening (> ½ L)
Damage Induced by the Integration of Stair Damage Induced by the Integration of Stair Structure with the Main BuildingStructure with the Main Building
Lacking of Lateral Stability of Lacking of Lateral Stability of UnreinforcedUnreinforcedClay Brick Masonry WallClay Brick Masonry Wall
The failure ofsupporting elements
No anchorage to thesupporting elements
Penyebab Utama
• Non-compliance terhadap persyaratandesain (material, detailing dan sistemstruktur)
• Ketidak-konsistenan antara desain danpelaksanaan
PendahuluanPendahuluan dandan PrinsipPrinsip DasarDasar
• Kinerja Struktur Beton thd Gempa
• Filosofi Desain Struktur Tahan Gempa
• Peraturan Pembebanan Gempa
• Peraturan Struktur Beton Tahan Gempa (SNI
03-2847-02)
• Beberapa issue yang terkait dengan aspek
perencanaan
FilosofiFilosofi PeraturanPeraturan PerencanaanPerencanaan BangunanBangunanTahanTahan GempaGempa
Tujuan: Mencegah keruntuhan bangunan akibatgempa kuat (ekstrim) yang mungkinterjadi di lokasi bangunan.
Untuk bertahan terhadap gempa kuattanpa mengalami keruntuhan:
DesainDesain strukturstruktur agar agar menghasilkanmenghasilkan perilakuperilakuyang yang daktildaktil
H Daktilitas = Leleh
Keruntuhan =Fracture Tulangan
atauCrushing Beton
Mode keruntuhan yang daktil pada Struktur Betonadalah kelelehan tulangan
Mode keruntuhan nonductile: Crushing Betonatau Keruntuhan Geser atau Bond dan lain-lain
MetodaMetoda untukuntuk DapatDapat MengembangkanMengembangkanPerilakuPerilaku DaktilDaktil
• Pilih elemen struktur (sbg sekring(“fuses”)) yang dapat mengalami lelehpada saat gempa; contoh balok padasistem rangka penahan momen, dll.
• Beri “fuses” tersebut detailing yang memadai agar dapat menahandeformasi inelastic yang besarsebelum runtuh (yaitu, bersifat daktil).
• Desain elemen2 struktur lainnya agar lebih kuat daripada “fuses”, sedemikian rupa sehingga “fuses”mampu mengembangkan kapasitasplastiknya
ElemenElemen KunciKunci untukuntuk PerencanaanPerencanaanStrukturStruktur BetonBeton TahanTahan GempaGempa
Kuat Lateral PerluSNI 03-1726-02 atau UBC 1997 atau ASCE-07:
Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untukStruktur Bangunan GedungMinimum Design Loads for Buildings and Other Structures
Detailing untuk DaktilitasSNI 03-2847-02 Pasal 23 atau ACI 318-05 Ch 21:
Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untukBangunan Gedung
PendahuluanPendahuluan dandan PrinsipPrinsip DasarDasar
• Kinerja Struktur Beton thd Gempa
• Filosofi Desain Struktur Tahan Gempa
• Peraturan Pembebanan Gempa
• Peraturan Struktur Beton Tahan Gempa (SNI
03-2847-02)
• Beberapa issue yang terkait dengan aspek
perencanaan
Respon Struktur terhadap Gempa
Ve = C1 I WtVn = Ve/R
Ve
Vm
VyVn
R
f
f1
δn δy δmT1
C1
Respon spektra elastik nilai Rmenentukan tingkat kerusakan gedungpasca gempa.
Nilai penting dalam penentuan bebangempa disain Vn adalah C1 dan R;
16o
14o
12o
10o
8o
6o
4o
2o
0o
2o
4o
6o
8o
10o
16o
14o
12o
10o
8o
6o
4o
2o
0o
2o
4o
6o
8o
10o
94o 96o 98o 100o 102o 104o 106o 108o 110o 112o 114o 116o 118o 120o 122o 124o 126o 128o 130o 132o 134o 136o 138o 140o
94o 96o 98o 100o 102o 104o 106o 108o 110o 112o 114o 116o 118o 120o 122o 124o 126o 128o 130o 132o 134o 136o 138o 140o
Banda Aceh
Padang
Bengkulu
Jambi
Palangkaraya
Samarinda
BanjarmasinPalembang
Bandarlampung
Jakarta
Sukabumi
BandungGarut Semarang
Tasikmalaya Solo
Blitar MalangBanyuwangi
Denpasar Mataram
Kupang
SurabayaJogjakarta
Cilacap
Makasar
Kendari
Palu
Tual
Sorong
Ambon
Manokwari
Merauke
Biak
Jayapura
Ternate
Manado
Gambar 2.1. Wilayah Gempa Indonesia dengan percepatan puncak batuan dasar dengan perioda ulang 500 tahun
Pekanbaru
: 0,03 g: 0,10 g: 0,15 g: 0,20 g: 0,25 g: 0,30 g
WilayahWilayahWilayahWilayahWilayahWilayah
1
1
1
2
2
3
3
4
4
56
5
1
1
1
1
1
1
2
2
2
22
2
3
3
3
33
3
4
4
4
44
4
5
5
5
55
5
6
6
6
4
2
5
3
6
0 80
Kilometer
200 400
Peta Gempa Indonesia
Spektrum Respons Gempa RencanaAm = 2,5 A0
Tc = 0,5 det, tanahkeras
0,6 det, tanahsedang
1,0 tanah lunakT ≤ Tc C = Am
T > Tc C = Ar / Tdi mana Ar = Am Tc
A0
Am
Tc
Ar / T
T
0.380.360.340.300.200.08TL
0.360.320.280.230.150.05TS
0.330.280.240.180.120.04TK
0.300.250.200.150.100.03B dsr
W6W5W4W3W2W1A0
B Dsr = batuan dasar, TK = t keras, TS = t sedang, TL = t lunak
Secara konseptual, merupakanadaptasi dari UBC-97
Nilai Ar
Ar
0.950.900.850.750.500.20Soft Soil
0.540.500.420.330.230.080Stiff Soil
0.420.350.300.230.150.05Dense Soil
0.300.250.200.150.100.03Base Rock
Zone 6Zone 5Zone 4Zone 3Zone 2Zone 1Soil Type
SOIL PROFILE TYPES – SNI Gempa 2002
Soil requiring site-specific evaluation(Tanah Khusus)
SF
< 50< 15< 180(< 175)
Soft Soil Profile (Tanah Lunak)
SE
50 – 10015 – 50180 – 360(175 – 350)
Stiff Soil Profile(Tanah Sedang)
SD
> 100> 50360 – 760(≥ 350)
Very Dense Soil & Soft Rock
(Tanah Keras)
SC
760 – 1,500RockSB
--> 1,500Hard RockSA
Undrainedshear
strength (kpa)
N SPT (cohesionlessoil layers)
Shear wave velocity
(m/s)
AVERAGE SOIL PROPERTIES FOR TOP 30 M OF SOIL PROFILES
SOIL PROFILE NAME (generic description)
SOIL PROFILES TYPE
Diasumsikan tidak ada diIndonesia
To Determine the Seismic Design Category (ASCE 7-05):
Determine Occupancy Category
Determine SS and S1 SS = spectral response acceleration for maximum considered earthquake at short periods S1 = spectral response acceleration for maximum considered earthquake at 1-sec period
Ss and S1 are read from maps (or from USGS website)
Determine Site ClassSite Class depends on soils conditions - classified according to shear wave
velocity, standard penetration tests, or undrained shear strength
Determine SMS and SM1 Spectral response accelerations for maximum considered earthquake
adjusted for the Site Class;SMS = Fa Ss SM1 = Fv S1
Fa and Fv depend on Site Class and on Ss and S1
Determine SDS and SD1 Design spectral response accelerations
SDS = 2/3 x SMS SD1 = 2/3 x SM1
1.0Buildings not in Occupancy Categories I, III, or IV(most buildings)
II
1.0Buildings that represent a low hazard to human life in the event of failure(agricultural facilities, temporary facilities, minor storage facilities)
I
1.25
Structures that pose a substantial hazard to human life in the event of failure(buildings with 300 people in one area, day care facilities with capacity more than 150, schools with a capacity more than 250, etc)
III
1.5
Essential facilities (Hospitals, fire and police stations, emergency shelters, etc) Structures containing extremely hazardous materials
IV
Importance Factor IDescriptionOccupancy Category
Occupancy Categories (ASCE 7-05)
Seismic Design Category (SDC)
Classification assigned to a structure based on its Occupancy Category and the severity of the anticipated ground motions at the site
SDCs: A
B
C
D
E
F
Increasing seismic risk
and
Increasingly stringent seismic design and detailing requirements
Table 11.6-1Seismic Design Category Based on Short Period Response
Accelerations
To Determine the Seismic Design Category (ASCE 7-05):
Evaluate Seismic Design Category According to Tables 11.6-1 and 11.6-2;
The Seismic Design Category is the most severe value based on both Tables.
Occupancy CategoryValue ofSDS IVIIII or II
DaDaDa0.50g ≤ SDS
DCC0.33g ≤ SDS < 0.50g
CBB0.167g ≤ SDS < 0.33g
AAASDS< 0.167g
a For sites with S1 ≥ 0.75g: Seismic Design Category = E for OC I, II, or III
Seismic Design Category = F for OC IV
Table 11.6-2Seismic Design Category Based on 1-Second Period Response
Accelerations
Occupancy CategoryValue ofSD1 IVIIII or II
DaDaDa0.20g ≤ SD1
DCC0.133g ≤ SD1 < 0.20g
CBB0.067g ≤ SD1 < 0.133g
AAASD1< 0.067g
a For sites with S1 ≥ 0.75g: Seismic Design Category = E for OC I, II, or III
Seismic Design Category = F for OC IV
ApproksimasiApproksimasi PeriodaPerioda StrukturStruktur TTaa (ASCE 7(ASCE 7--05)05)
Untuk Sistem Rangka Pemikul Momen :
Untuk Sistem Dinding Geser :
N = Jumlah Lantai
Untuk Gedung dengan Jumlah lantai kurangdari 12 Lantai, alternatif perhitungan perioda:
Fundamental Period :
Kombinasi Beban LRFD (ASCE-7):
1.4D1.2D + 1.6L + 0.5(Lr or S or R)1.2D + 1.6(Lr or S or R) + (0.5L or 0.8W)1.2D + 1.6W + 0.5L + 0.5(Lr or S or R)0.9D + 1.6W1.2D + 1.0E + 0.5L + 0.2S0.9D + 1.0E
Load Combinations Including E
Kombinasi Beban Layan (ASCE-7):
1.0D1.0D + 1.0L1.0D + 1.0(Lr or S or R)1.0D + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)0.6D + W1.0D + (1.0W or 0.7E)1.0D + 0.75(W or 0.7E) + 0.75L0.6D + 0.7E
Load Combinations Including E
Definisi E untuk Penggunaan dalam Kombinasi Beban:
Untuk Kombinasi Beban: 1.2D + 1.0E + 0.5L + 0.2S
E = ρ QE + 0.2 SDS D
Untuk Kombinasi Beban: 0.9D + 1.0E
E = ρ QE - 0.2 SDS D
E = ρ QE ± 0.2 SDS D
effect of horizontal forces effect of vertical forces
E = the effect of horizontal and vertical earthquake-induced forces
QE = effect of horizontal earthquake-induced forces
SDS = design spectral acceleration at short periods
D = dead load effect
ρ = reliability factor(depends on extent of redundancy in the seismic lateral resisting system; ρ varies from 1.0 to 1.3)
Substitute E into basic load combinations:
For Load Combination: 1.2D + 1.0E + 0.5L + 0.2S
substitute: E = ρ QE + 0.2 SDS D
For Load Combination: 0.9D + 1.0E
substitute: E = ρ QE - 0.2 SDS D
(1.2 + 0.2 SDS) D + 1.0 ρ QE + 0.5L +0.2S
(0.9 - 0.2 SDS) D + 1.0 ρ QE
Faktor Kuat Lebih f atau Ωo
Bilamana dibutuhkan perbesaran bebangempa maka komponen beban gempahorizontal E harus dikalikan dengan faktorkuat lebih Ωo sesuai tabel.
Faktor Kuat Lebih f atau Ωo
Late
ral S
eism
ic F
orce
Frame Lateral Deflection
Qe
Ωo Qe
Beban gempa yang diperbesar, ΩoQe, dimaksudkanuntuk memberi estimasi kuat lateral plastik strukturportal.
ContohContoh PenerapanPenerapan: : PerhitunganPerhitungan PengaruhPengaruhGempaGempa padapada StrukturStruktur BawahBawah
• Pembebanan dari struktur atas– Struktur bawah tidak boleh gagal lebih dulu dari
struktur atas;– Struktur bawah harus dapat memikul beban
gempa maksimum Vm yang mugkin terjadi padastruktur atas
- Vm = f2 Vy
- f2 = faktor kuat lebih struktur- Vm = f Vn
Kombinasi Beban bila Memperhitungkan Kuat Lebih
Untuk Kombinasi: 1.2D + 1.0E + 0.5L + 0.2S
E = Ωo QE + 0.2 SDS D
Untuk Kombinasi: 0.9D + 1.0E
Beban Gempa yang Diperbesar:
E = Ωo QE - 0.2 SDS DBeban Gempa yang Diperbesar:
Basic load combinations incorporatingOverstrength Factor:
For Load Combination: 1.2D + 1.0E + 0.5L + 0.2S
substitute: E = Ωo QE + 0.2 SDS D
For Load Combination: 0.9D + 1.0E
substitute: E = Ωo QE - 0.2 SDS D
(1.2 + 0.2 SDS) D + Ωo QE + 0.5L +0.2S
(0.9 - 0.2 SDS) D + Ωo QE
PerhitunganPerhitungan Story Drift Story Drift dandanDeformasiDeformasi StrukturStruktur (ASCE 7(ASCE 7--05)05)
Defleksi pada Level x :
PendahuluanPendahuluan dandan PrinsipPrinsip DasarDasar
• Kinerja Struktur Beton thd Gempa
• Filosofi Desain Struktur Tahan Gempa
• Peraturan Pembebanan Gempa
• Peraturan Struktur Beton Tahan Gempa (SNI
03-2847-02)
• Beberapa issue yang terkait dengan aspek
perencanaan
PersyaratanPersyaratan BangunanBangunan TahanTahan GempaGempa
• Sistem struktur yang digunakan padasuatu daerah harus sesuai dengan tingkatkerawanannya terhadap gempa
• Aspek kontinuitas dan integritas strukturbangunan perlu diperhatikan
• Material yang digunakan harus memenuhipersyaratan
• Kualitas pengerjaan harus sesuai kaidahyang berlaku
KorelasiKorelasi Terminology Terminology KegempaanKegempaan dalamdalamBeberapaBeberapa AturanAturan yang yang AdaAda
Level of seismic risk or assigned seismic performance or design categories as defined in the code section
Code, standard, or resource document
and edition Low (21.2.1.2)/23.2.1.2
Moderate/intermediate (21.2.1.3)/23.2.1.3
High (21.2.1.4)/23.2.1.4
IBC 2000, 2003; NFPA 5000, 2003; ASCE 7-98, 7-02; NEHRP 1997, 2000
SDC* A, B SDC C SDC D, E, F
BOCA National Building Code 1993, 1996, 1999; Standard Building Code 1994, 1997, 1999; ASCE 7-93, 7-95, NEHRP 1991, 1994
SPC+ A, B SPC C SPC D, E
Uniform Building Code 1991, 1994, 1997
Seismic Zone 0, 1 Seismic Zone 2 Seismic Zone 3,4
SNI 1726 Seismic Zone 1,2 Seismic Zone 3,4 Seismic Zone 5,6
SDC = Seismic Design Category
SPC = Seismic Performance Category
KETENTUAN UNTUK PERENCANAANSTRUKTUR BETON TAHAN GEMPA
Sistem pemikul beban gempa: rangkaian elemen str padabangunan yang menahan beban gempa, termasuk diafragma, strut dan lain-lainAturan detailing struktur pemikul beban gempa dibedakanberdasarkan tingkat kerawanan terhadap gempa.Sistem struktur dasar penahan gempa dibedakan atas:
Sistem rangka pemikul momen (SRPMB,SRPMM, dan SRPMK).Sistem dinding struktural (SDSB & SDSK).Kombinasi (Sistem tunggal versus sistem ganda)
Aturan detailing dapat mengacu pada SNI 03-2847-02 Pasal 23 (Referensi yang dipakai ACI 318-99)
KETENTUANKETENTUAN PASALPASAL 23.223.2Resiko Gempa Jenis Struktur
Yang Dapat Digunakan Faktor Modifikasi Respons
(R) Rendah Sistem Rangka Pemikul Momen
- SRPMB (Bab 3 – Bab 20) - SRPMM (Pasal 23.10) - SRPMK (Pasal 23.3 – 23.5) Sistem Dinding Struktural - SDSB (Bab 3 – Bab 20) - SDSK (Pasal 23.6)
3 ∼ 3,5 5 ∼ 5,5 8 ∼ 8,5
4 ∼ 4,5 5,5 ∼ 6,5
Menengah Sistem Rangka Pemikul Momen - SRPMM - SRPMK
Sistem Dinding Struktural - SDSB - SDSK
5 ∼ 5,5 8 ∼ 8,5
4 ∼ 4,5 5,5 ∼ 6,5
Tinggi Sistem Rangka Pemikul Momen - SRPMK
Sistem Dinding Struktural - SDSK
8 ∼ 8,5
5,5 ∼ 6,5
PASAL-PASAL PADA BAB 23 YANG HARUS DIPENUHI UNTUK RANCANGAN TAHAN GEMPA
Level Resiko Gempa
Komponen yang menahan pengaruh gempa, kecuali jika dinyatakan lain Rendah
(23.2.1.2) Sedang
(23.2.1.3) Tinggi
(23.2.1.4) Elemen Rangka Portal - 23.10 23.2; 23.3; 23.4; 23.5 Dinding Struktural dan Balok Coupling (Perangkai)
- - 23.2; 23.6
Diafragma & Rangka Batang Struktural
- - 23.2; 23.7
Fondasi - - 23.2; 23.8 Komponen yang tidak didesain untuk menahan gaya yang ditimbulkan oleh gerakan gempa
- - 23.9
Beton tanpa Tulangan 24.4 24.4 24.4; 24.10.1
Catatan:Harus memenuhi juga persyaratan-persyaratan Bab 3 – Bab 20
Provisi untuk Struktur Beton TahanGempa dalam SNI
1. Definisi
2. Ketentuan Umum
3. Komponen Lentur SRPMK
4. Komponen SRPMK yang Menerima Kombinasi Lentur & Aksial
5. Hub Balok Kolom SRPMK
6. Dinding Struktural dan Balok Perangkai Khusus
7. Diafragma dan Rangka Batang Struktural
8. Fondasi
MaterialMaterial
• Untuk struktur pemikul beban gempa, kuattekan beton minimum = 20 MPa (K-250);
• Baja tulangan yang digunakan haruslahtulangan ulir. Baja polos hanyadiperkenankan untuk tulangan spiral atautendon;
• Batasan tulangan di atas tidak berlakuuntuk jaring kawat baja polos.
Spesifikasi Baja Tulangan untukElemen Pemikul Beban GempaUntuk elemen pemikul beban gempa, bajatulangan yang disarankan adalah yang memenuhi ASTM A 706 (Paduan Rendah). Baja yang sesuai ASTM A 615 (Baja Karbon) hanyadapat digunakan bilamana:a. Mutunya dibatasi sebesar 400 MPa.b. Beberapa persyaratan lainnya juga dipenuhi:
25,1
)35,130,1(
≥−
−≤−
y
ult
yspec
yaktual
ff
ff
Spesifikasi Baja Tulangan Spesifikasi Baja Tulangan (ASTM A 706M, 1993)(ASTM A 706M, 1993)
AKuat tarik tidak boleh kurang dari 1.25 kali kuat leleh aktualNilai kuat lebih maksimum batang individu = 1,35
1045 dan 551225, 30, dan 351410, 15, dan 20
Ukuran diameter tulangan:Perpanjangan min dalam 200 mm, %:
540Kuat leleh maksimum, MPa400Kuat leleh minimum, MPa
550AKuat tarik minimum, MPa
PersyaratanPersyaratan BajaBaja TulanganTulangan(ASTM A 615M, 1993)(ASTM A 615M, 1993)
67...35, 45, 55
...7...30
...8...25
...91215, 20
...91110
Ukuran diameter tulangan:
Perpanjangan min dalam 200 mm, %:
500400300Kuat leleh minimum, MPa
700600500Kuat tarik minimum, MPa
Mutu 500Mutu 400Mutu 300
PendahuluanPendahuluan dandan PrinsipPrinsip DasarDasar
• Kinerja Struktur Beton thd Gempa
• Peraturan Struktur Beton Tahan Gempa
• Filosofi dan Pendekatan Desain
• Overview SNI 03-2847-02
• Beberapa issue yang terkait dengan aspek
perencanaan
MomenMomen InersiaInersia EfektifEfektif
• Kekakuan elemen beton dan masonry harus diperhitungan dengan meninjaupengaruh adanya retak
• SNI 1726 dapat digunakan untuk tujuan ini
BebanBeban HidupHidup sebagaisebagai MassaMassa padapadaPerhitunganPerhitungan Base Shear Base Shear
• SNI 1726 mensyaratkan beban hidupdiperhitungkan sesuai dengan bagianbeban hidup yang bersifat tetap
• ASCE mensyaratkan beban hidupdiperhitungkan sebesar 25% hanya untukstorage + 100% beban alat yang permanen
• Dalam penentuan kombinasi beban, bebanhidup tetap diperhitungkan 100 %
PenulanganPenulangan Bored PileBored Pile
• Tidak harus memenuhi persyaratanminimum tulangan kolom (IBC menetapkan tulangan longitudinal minimum 0,25 – 0,5%)
• Penulangan longitudinal harusmemperhatikan momen yang terjadi akibatgeser horizontal di kepala tiang
• Penulangan spiral harus memperhatikankondisi tahanan lateral tanah. Umumnya, bored pile harus diberi kekangan spiral, seperti kolom, di sepanjang 5xD darikepala tiang.