PENENTUAN BEBAN GESER (V)
Sesuai dengan prinsif keseimbangan,
maka dimana logikan seperti adanya gaya geser yang bekerja pada dasar bangunan,
yang kemudian disebut gaya geser dasar V gaya V ini secara keseluruhan
membentuk keseimbangan yang bekerja pada tiap – tiap pusat masa bangunan.
Fi Beban geser V, menurut SNI 2012 dapat
Dihitung sbb:
Dalam
hal ini :
C1 = nilai factor – factor respon seperti gempa
C1 =
π/T
T = waktu geser alam
I = factor keutamaan
R = factor reduksi gempa
Wt = berat total bangunan
M =
koefisien wilayah dari jenis tanah
Beban geser dasar nominal V harus
dagi setinggi struktur bangunan, menjadi beban nominal static Fi yang bekerja
pada pusat – pusat massa tiap tingkat bangunan
Syarat
arah X : < 3 ;Fix =
Syarat
arah Y : < 3 ; Fiy =
Ket :
H = Tinggi total bangunan
h
= Tinggi bangunan lantai ke i
wi = Berat total bangunan lantai ke i
A&B = Panjang sisi bangunan arah X dan Y
Fi = gaya geser horizontal yang bekerja
pada masing – masing pusat massa lantai ke I
Vx&Vy
= Gaya geser dasar nominal akibat gempa pada masing – masing arah X dan Y
PENENTUAN WAKTU GETAR ALAMI (T)
Menurut
pedoman perencanaan ketahanan gempa rumah dan gedung (PPKGURG) – 1587
ditetapkan T sebagai berikut :
·
Untuk portal baja T : 0,085 H3/4
·
Untuk portal beton T :0,06 H3/4
Sedangkan menurut uniforman building code (UBC) T =
Ct H3/4 Ct = kofesien jenis
struktur baja Ct = 0,085 Beton bertulang Ct =0,073 dan struktur lain Ct = 0,048
untuk mencegah penggunaan struktur lebih pertibel nilai T harus di batasi
sebagai berikut : T < §.n.§(zota) = koefisien pengalih dari jumlah tingkat
struktur gedung n = jumlah tingkat atau § = 0,21 – 0,01 ZE = zona (wilayah
gempa)
WILAYAH
GEMPAH
|
§
|
1
|
0,20
|
2
|
0,19
|
3
|
0,18
|
4
|
0,17
|
5
|
0,16
|
6
|
0,15
|
Menurut SNI 2002 wilayah gempa untuk
indonesia dibagi menjadi 6 wilayah (lihat SPKG USBG 2002) sedangkan menurut UBC
2002 wilayah gempa untuk indonesia menjadi 18 wilayah lihat peta zona gempa
indonesia 2012 Wi = wilayah gempa paling rendah Wm = wilayah gempa paling
tinggi . Gempa rencana yaitu gempa rencana dengan priode ulang 500 tahun,
dengan probabilitas terjadinya10 % selama umur gedung 50 tahun
·
KATEGORI GEDUNG
V
= ;
C = ;
Fi =
Ket : I : faktor keutamaan untuk
penentuan nilai dari faktor keutamaan (I), sengat tegantung dari kategori gedung I = I1 . I2
I1 : faktor keutamaan untuk menyesuaikan priode
ulang gempa berkaitan dengan probabilitas
terjadinya gempa selama umur gedung
I2 : faktor keutamaan berkaitan dengan penyesuaian
priode ulang gempa berkaitan dengan umur gedung
SNI 2002
menetapkan faktor keutamaan berdasarkan kategori gedung sebagai berikut misal /
contoh
KATEGORI
GEDUNG
|
FAKTOR
KEUTAMAAN (I)
|
||
I1
|
I2
|
I
|
|
Gedung umum, perumahan, kantor
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
|
|
|
|
Cerobong, tangki diatas menera
|
1,5
|
1,0
|
1,5
|
SNI 2012 menetapkan faktor keutamaan I
berdasarkan jenis pemanfatan bangunan dan kategori resiko sebagai berikut :
JENIS
PEMANFATAN
|
KATEGORI
RESIKO
|
1. Gedung dan non gedung yang mempunyai resiko
rendah (hdb) jiwa manusia dst
· Fasilitas
pertanian , pelabuan dst
· Gedung
penyimpanan dst
|
I
|
2. Semua gedung dan struktur lain kecuali I , III
dan IV
· Perumahan
, ruko , kantor dst
· Bangunan
industri dst
|
II
|
KATEGORI
RESIKO
|
FAKTOR
KEUTAMAN GEMPA
|
I dan II
|
1,0
|
III
|
1,25
|
IV
|
1,50
|
Ø Faktor
reduksi gempa (R) syarat ; 1,6 < R (R = µ . f2) < Rm
Ø Rm
= nilai faktor ruduksi gempa maximum SNI 2002, menentukan parameter daktalitas
gedung sebagai berikut :
TARAF KINERJA GEDUNG
|
µ
|
R
|
1. Elastis peresial
|
1,0
|
1,6
|
2. Daktail paresial
|
1,5
|
2,4
|
|
|
|
|
5,0
|
8,0
|
3. Daktail penuh
|
5,3
|
8,5
|
Atau dapat juga dipedomani ketentuan
berikut :
-Sistem dan sub sistem struktur gedung
|
Uraian sistem pemikul beban gempa
|
µ
|
F
|
Rm
|
1. sistem dinding penumpa
|
- Dinding geser beton bertulang
- Dinding penumpu dengan rangka baja & besing
taring
|
2,7
1,8
|
2,8
2,2
|
4,5
2,8
|
2. sistem rangka gedung
|
Rangka bresing biasa
A). Baja
|
4,1
|
2,2
|
5,6
|
Contoh soal :
Suatu gedung perkantoran berlantai 6,
akan didirikan di suatu wilayah gempa III, dimana hasil onsirfasi lapangan di
ketahui kondisi tanah sedang bila direncanakan berat lantai ke I (Wi), lebih
berat 5% dari lantai ke (i+1) dan tarap
kinerja gedung adalah daktail persial, maka :
-
Tentukan besarnya gaya
gempa yang bekerja pada masing – masing tingkat ( F1 s/d F6)
-
Ditentukan : H1 = H2 =
H3 = H4 = H5 = H6 ; L1 = L2
Berat lantai 6 (W6)
-
W5 = W6 + 0,05 W6 = 1,05 W6
-
W4 = 1,05 W5 = (1,05)2
W6
-
W3 = 1,05 W4 = (1,05)3
W6
-
W2 = 1,05 W3 = (1,05)4
W6
-
W1 = 1,05 W2 =
(1,05)5 W6
€w
= 1+(1,05)+(105)2+…….)w6
-
Beban geser rencana =
V=
-
Untuk gedung beton
bertulang T = 0,06 H3/4 atau SRPMB T = Ct . H3/4 Rencana
H1 s/d H6, masing – masing = 4m = 6 x 4 = 24 cm temperis = 0,06 (24)3/4
= 0,65 atau SRPMB T = 0,0731 (24)3/4 = 0,7926, maka diperoleh C = = 0,416 secara empiris C
= = 0,51 Syarat T < § m ; wilayah
gempa III § = 0,18 dan m = 6 ; maka = 0,7926 < 0,18 syarat dipenuhi
-
Gedung perkantoran I1 =
1 dan I2 = 1 ; I = I1 : I2 = 1 atau SRPMB
-
Gedung perkantoran
kategori resiko II faktor Keutamaan Ie = 1
-
Tahap kinerja gedung
adalah diktal persial ; rencanakan µ = 4 ; R = 6,4 atau SRPMB F = 2,8 ; µ = 5,2
dan R = 8,5 SRPMB = F = 2,8 ; µ = 2,1 dan R = 3,5
-
V = = atau C = f2 = atau
-
f6 =
-
F6 = =
Ø Metode Spektrum Respons
Prosedur penentuan gaya
lateral egivalen (V) harus ditentukan sesuai persamaan :
V = Cs . w ;
Cs = <
Syarat
: 0,044 SDS < Cs < 0,01
Ket
: Cs : koeffisien respon seismik ,
R : faktor modifikasi respon
Ic : faktor keutaman gempa
T : periode pundamental struktur
W : berat sesmik efektif berat total
seismik bangunan struktur dengan ketentuan sebagai berikut :
1. Dalam
daerah yang digunakan untuk menyimpan minimum sebesar 25 % Wi lantai (Wi
digradasi dan stuktur perkiraan terbuka serta beban penyimpanan < 5% dari W
pada suatu lantai dapat diabaikan
2. Jika
ketentuan untuk apartisi, disyaratkan dalam beban lanta, diambil yang terbesar
diantara beban partisi aktul dengan Wi
mm = 0,48 kn/m2
3. W
= berat operasional total dari peralatan yang tetap.
4. Berat
landsuap dan beban lainnya pada taman atap dan luasan sejenis lainnya.
SDS = parameter
percepatan respons design dalam rentang priode pendek sebagai berikut:
a) SDS
= Sms dan
SD1 = SM1
b) Prosedur
gerakan tanah pada spesifik situs ( lihat SNI.2012 )
SMs
= Fa .Ss
Fa
= I, untuk situs batu dan Fa = 1,4 untuk situs tanah.
Smi
= Fu . Si ; Ss dan Si (lihat peta zona gempa SNI . 2012)
Fa
dan Fu (lihat tabel 4 dan tabel 5 SNI 2012)
Ø Spektrum respons design
Bila spektrum respons design
diperlukan dan prosedur gerakan tanah dan spesifikasi situs tidak dipergunakan,
maka kurva spektrum respons design, harus mengikuti ketentuan – ketentuan
berikut :
a) Untuk
periode yang < To, maka spektrum respons design
Sa
= SAs (0,4 + 0,6 I/To) ; SAS = 2/3 . Fa . Ss
b) Untuk
periode yang > To < Ts
; Sa = Ss
c) Untuk
periode yang > Ts , maka Sa = Sa1/T
SDS = parameter respons spektual
percepatan design pada priode pendek dan SD1 = idem, pada priode
1 detik.
T =
priode getar fundamental struktur
To =
0,2 SA1 / SDS dan Ts = SD1 / SDS
T = Ct
. H3/4
-
Struktur baja Ct =
0,0853
-
Struktur portal beton
bertulang Ct = 0,0731
-
Struktur lain Ct
= 0,0488 atau sesuai dengan grafik
Percepatan respon spektral
SDS
|
SD1
T 1,0 Priode
S1 = Parameter percepatan spektrum respon max lerpetaka ( lihat
6.10.4 SNI – 2012 )
v Penentuan priode fundal mental struktur ( T )
T › batas atas yang di hitung dari tabel berikut
SD1
|
Koef Cu
|
≥ 0,4
|
1,4
|
0,3
|
1,4
|
0,2
|
1,5
|
0,15
|
1,6
|
≤ 0,1
|
1,7
|
Alternatif
Ta = C1 . hm
c1
dan x1,sesuai tabel struktur ( lihat tabel )
hn =
Ketinggian struktur diatas muka tanah
Ø Beban Gempa
Gempa bumi merupakan
penomena getaran yang mengakibatkan terjadinya kejutan pada lempengan kuliat
bumi. Beban kejutan ini dapat menimbulkan benturan dan gesekan lempengan kulit
yang menyebabkan terganggunya bangunan yang ada diatasnya sebagai akibat
penjalanan gelombang dari benturan – benturan tersebut. Besarnya gaya gempa
yang terjadi tergantung dari berat massa bangunan dan percepatan gelombang
selama gempa bumi berlangsung bangunan mengalami gaya gempa horizontal dan
vertikal. Gaya – gaya gempa ini akan bekerja pada sampul – sampul struktur yang
kekuatannya tidak memadai, sehingga dimungkinkan terjadinya keruntuhan gerakan
batuan dasar akibat oleh getaran gempa bumi meliputi percepatan dan
perpindahan. Ketiga hal tersebut mengakibatkan tegangan – tegangan yang kadang
kala meliputi batas kapasitas struktur, sehingga terjadi keruntuhan perencanaan
bangunan gedung tahan gempa bertujuan adalah :
1. Tidak
terjadi keruntuhan pada skala kecil
2. Pada
kondisi gempa sedang boleh terjadi kerusakan arsitektur tapi bukan pada bagian
struktur/konstruksi
3.
Pada gempa besar, boleh
terjadi kerusakan, tapi bangunan tetap berguna tidak runtuh sehingga
keselamatan jiwa manusia tidak terancam
Tingkat kerusakan yang terjadi pada
bangunan gedung dan non gedung antara lain tergantung dari :
1. Kekuatan
gempa (SR)
2. Dimensi
gempa berlangsung
3. Kondisi
tanah dan struktur geologi tanah
4. Konfigurasi
struktur bangunan
5. Kelakuan
struktur dan keragaman pembebanan yang bekerja pada struktur
6. Mutu
bahan bangunan struktur (fc & fy)
7. Mutu
pengerjaan bangunan
Dalam menentukan beban gempa yang
bekerja pada struktur ada 3 metode yang biasa dipakai yaitu :
1. Metode
statik
2. Metode
riwayat statik
3. Metode
spektur mespon
Bedan statik equvalen adalah suatu
reperensi dari beban gempa setelah di sederhanakan dan dimodifikasi berupa gaya
inersia yang bekerja pada suatu massa akibat gempa yang sederhana sehingga
equvalen dengan beban statik
Ø Distribusi
Horizontal gaya gempa dimasing – masing tingkat harus dihitung dengan rumus :
Fx = ; Fx < 0,01 Wx ; Wx = bagian beban horizontal
ditingkat disein disemua tingkat : Vx :
Fi : bagian dari geser dasar seismik (v),
yang timbul ditingkat kei
Ø Distribusi
vartikel gaya gempa disemua tingkat Fx : CNX .V
Cvx :
; Cvx : faktor distribusi vartikel
; V : gaya lateral disain total/geser dasar struktur
Wi dan wx : bagian
seismik efektif total (w) yang di bebankan pada tingkat ke¡ atau x ; hi dan hx
: tingkat dari dasar sampai tingkat ke¡ ke x (m) ; k : eksponen terkait dengan
priode struktur (T) T < 0,5 k
: 1 ; T > 2,5 k : 2 dan 0,5 < T < 2,5 ;k >2
(intepolesi) atau Fx : ; geser dasar seismik V : dimana SAS : SMS : Fa : 1, untuk situs batu dan Fa = 1,4 untuk
situs tanah
N
Pondasi tapak
< 3 m boleh dianggap sebagai situs batu
Permukaan
batu Fa : 1
Situs
maksudnya gambaran identitas objek ( lapisan tanah ) untuk penentuan respon
percepatan spektral gempa (Mcer) dipermukaan tanah diperlukan faktor aplikasi
seismik pada priode 0,2 dt @priode 1dt Sm1 : Fr . S1 Sd1 : Fa dan Fn lihat tabel 4 dan tabel 5 SNI 2012 SS
dan S¡ ; lihat gambar 9 dan gambar 10 peta zona gempa SNI 2012 gaya geser
seismik berdasarkan situs = V
V = Cs . w ; 0,044 < SDs . Ie <
Cs < 0,01 ; Cs : ; Ta : C1 . hxn < 0,8 Ts
; Ts = C1 dan X lihat tabel 15 SNI 2012 untuk hm <
12 tingkat a > 3m Ta = 0,1N ; N = jumlah tingkat dalam prosedur
analisis gaya lateral penyederhanaan ditentukan geser dasar seismik :
V =
Dimana :
F = 1, untuk bangunan
setingkat
F = 1,1, untuk bangunan
dua tingkat
F = 1,2, untuk bangunan
> 3 tingkat
W = berat efektif total
struktur ¡
R = faktor modifikasi
respons (lihat tabel 9 SNI 2012)
Ie = faktor keutamaan
gempa (lihat tabel 2 SNI 2012)
T = priode getar
struktur T = Ct .H3/4
Priode pendekatan pedenmental Ta (dt)
untuk struktur dinding geser batu bata atau dinding geser beton, diizinkan
menggunakan rumus : Te = ; CN =
AB = luas dasar struktur (M²)
Ai = luas badan dinding geser (M²)
Di = panjan dinding geser I (M)
Hi = tinggi dinding geser I (M)
X
= jumlah dinding geser efektif dalam bangunan untuk menahan gaya geser lateral
dalam arah yang di tinjau
R = faktor modifikasi respons (lihat tabel 9
SNI 2012) untuk prosedur penyederhanaan R lihat tabel 17 SNI 2012 .
Ø Bangunan
– bangunan non gedung
Disamping
bangunan – bangunan gedung, bangunan – bangunan non gedung juga harus
direncanakan aman terhadap pengaruh gempa. Bangunan – bangunan tesebut adalah :
1. Tugu
/ monument
Tugu
Pondasi
2. Dinding penahan tanah
Tanah
3. Bendung
Air
4. Menara air / tangki air
5. Tangki
minyak
-
Analisa bangunan non
gedung yang menyerupai gedung misalnya tugu,dinding penahan tanah, bendung,
reservoar analisanya : gedung
-
Menara air, tower dan
jenisnya, analisanya tidak sama dengan analisa gedung
-
Bila berat struktur non
gedung < 25% Wtotal struktur dan penopangnya, maka gaya gempa rencana
= F, harus dihitung menurut ketentuan pasal 9 SNI – 2012 dengan Rp dan ap,
harus ditentukan sesuai pasal 9.1 SNI – 2012 sebagai berikut : w struktur =
< 25% w total, maka untuk
struktur non gedung kaku V = 0,03 SDS w.Ie
V
= gaya geser dasar total rencana
SDS
= percepatan spectrum desain
SDS
= 2/3 Sms = 2/3 Fa .Ss ; SD1 = 2/3 Sm1 = 2/3 . Fv . S1
W
= berat oprasional struktur bangunan non gedung
Ie
= faktor keutamaan sesuai kategori resiko ( lihat tabel 2 SNI – 2012 ) gaya
gempa desain yang bekerja pada titik berat elemen dan distribusinya sesuain
massa elemen harus dilihat dan dihitung dengan rumus berikut :
Fp =
Z untuk base atau dibawah lantai dasar di
ambil = 0
Fp = 1,6 SDS . Ip . Wp dan Fp >
0,3 . SDS . Ip . Wp
Ap = faktor aplikasi ; Ip = faktor
keutaman ; Rp = faktor modifikasi ap,Ip,dan Rp lihat tabel 20 dan 21 SNI – 2012
bila tidak diatur dalam tabel 18 dan 19.
H = tinggi rata – rata struktur dari
dasar hingga level atap.
Z = tinggi struktur dimana elemen
tertambat di ukur dari lantai dasar
Nilai
ap dapat diambil dari catatan kaki tabel 18 dan 19 dimana ap = 1 untuk yang
tertambat kaku ap = 2,5 untuk elemen yang flexibel.
-
Untuk struktur bangunan
non gedung yang memiliki karakter dinamik yang tidak kaku, maka jika priode
budamental =T > 0,06 dt, maka struktur non gedung dan penumpunya
harus dimodelkan bersama – sama 10,5 Ta =C1. Hnx .
Nilai
R diambil nilai terkecil diantara nilai R struktur non gedung dengan nilai R
penumpunya sebagai alternatif priode pundamental T dapat dihitung dengan rumus
berikut :
T
= Fi = mewakili gaya lateral di setinggi
bangunan yang ditinjau
deformasi
elastis akibat fi
Dalam hal ini persamaan – persamaan
27,28,29,dan 30 tidak dapat digunakan untuk menghitung periode pundamental T
Ta = 0,1 N ……………..(27)
; Ta = ……………….(28)
Cw = ……………………..(29)
Fx = Cvx . V ; Cvx = ………………………..(30)
Selanjutnya penentuana deformasi elastik
adalah sebagai berikut :
= cd
= faktor amplikasi deflexsi dari tabel 9 SNI – 2012
Yn =- ; Ie = faktor keutamaan
gempa (lihat tabel 1 dan 2 SNI – 2012)
-
Untuk struktur bangunan
non gedung dengan nilai R, berdasarkan tabel 20 dan 21 SNI – 2012, maka nilai
Cs = 0,044 SDS . Ie .> 0,03. Sedang untuk bangunan non
gedung yang berada pada daerah dengan S1 > 0,6 Cs diatas harus diganti menjadi Cs
=
Ie diambil nilai terbesar diantara nilai –
nilai ditabel 2 SNI – 2012, dengan nilai refrensi dokumen yang berlaku jika T <
0,06 dt ; V = 0,30 SDS . w . Ie ; W = w total = Wb mati + Wb hidup
gaya gempal lateral dan juga gaya gempa untuk guling harus dihitung dengan
rumus :
Fx = Cvx . V ; V = ; Cvx =
Cvx = faktor distribusi
vertikel ; V = gaya lateral
|
Contoh soal :
Dik : H6 – H4 = 4m ; H3
– H1 = 4,5m
Wti = 1,025 ; Wtb = 20 ton
Dit : tentukan Fi untuk
masing – masing pusat berat lantai !
Solusi :
€H = (3 x 4,5) + (3 x 4) =
13,5 + 12 = 25,5 m
W6 = 20 ton = 20000 Kg
W5 = 20000 + 0,025 x 20000 =
20500 Kg
W4 = 20500 + 0,025 x 20500 =
21012,5 Kg
W3 = 21012,5 + 0,025 x 21012,5
= 21537,8 Kg
W2 = 1,025 x 21537,8 = 22076,2
Kg
W1 = 1,025 x 22076,2 = 22628,2
Kg
Ø Beban
geser rencana
V = wilayah gempa II, kondisi tanah sedang c = SRPMB = T = Ct . H3/4 = 0,0731
(25,5)3/4 = 0,8296 ; C =
Ø Gedung
perkantoran sesuai SRPMB, mempunyai kategori resiko II faktor keutamaan Ie =
1,0 dan untuk beton bertulang
V =
Ø Gaya
fi pada masing – masing tingkat Fi =
F6 =
F5 =
F4 =
F3 =
F2 =
F1 =
Ø Beban
geser rencana berdasarkan situs V = Cs . W ; atau V =
SDS = 2/3 . F2 . Ss ; situs
tanah F2 = 1,4
SDS = 2/3 . 1,4 . 1 = 0,311
kategori desain B
SD1 = 2/3 . Fv .S1
; situs tanah Fv = 1,6
SD1 = 2/3 . 1,6 . 0,4 = 0,427
dari tabel kategori desain D
Cs = <
; 0,044 SDS Ie < Cs >
0,01 dari tabel 9 SRPMB R2 = 3 ; 9
= 3 dan cdb = 25 gedung
perkantoran, termasuk kategori resiko II, faktor keutamaan gempa Ie = 1,0,
priode getar pedamental struktur = T ; T = Ct . (H)3/4 = 0,731 .
(25,5)3/4 = 0,83 ; T2 = C. hnx < 0,8
Ts
Ts =
Tabel 15 SNI – 2012 C = 0,04663 dan X = 0,9 ; a = 3 ;
Ta = 0,04663 . (25,5)0,9 = 0,0001 . 18,445 = 0,00187
syarat : Ta = C1.hnx < 0,8 Ts, 0,00187 <
0,8 . 1,373 (ok)
Cs = < 0,125 (ok)
Cs = ; 0,044 SDS . Ie < Cs >
0,01 ; 0,044 . 0,31 .1 < 0,311 > 0,01 (ok)
Beban geser rencanan = V = Cs . W = 0,311
. W atau V = ; gedung yang ditinjau > 3 lantai F = 1,2 maka V = = 0,3732 . W
; Fx = ; F6 = = 0,3732 . 200,00 = 7464 kg ; Fs = 0,3732 .
20500 = 7650,6 kg
0 komentar:
Posting Komentar