STATIK EQIVALEN & SIMPANGAN OLEH AULIA RACHMA SYAHRIZAL FAHMIANTO TOPAN ELLY SETYAWAN 1431600040 1431600047 1431600105 BEBAN GEMPA 1 • Merupakan salah satu jenis beban luar yang bekerja pada struktur bangunan. • Bekerja mirip seperti beban angin yakni tegak lurus arah ketinggian bangunan. • Berasal dari gerakan tanah di bawahnya. METODE ANALISIS Ada beberapa metode analisis untuk struktur bangunan yang menerima beban gempa, antara lain : Metode Statik Ekivalen Metode Respon Spektrum Metode Riwayat Gempa “ “STATIK EKIVALEN” STATIK EKIVALEN? Merupakan metode penyederhanaan dari analisis dinamik. Beban gempa yang bekerja diasumsikan sebagai beban titik yang bekerja pada tiap lantai PARAMETER BESARAN BEBAN GEMPA Besaran gaya gempanya merupakan fungsi dari beberapa hal, antara lain : • jenis struktur • tingkat kepentingan struktur • faktor daktilitas • berat bangunan • faktor keutamaan struktur,dan • lokasi bangunan. MACAM FAKTOR RESIKO I Jenis Pemanfaatan Kategori Risiko Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan, dan perikanan Fasilitas sementara Gedung penyimpanan Rumah jaga dan struktur kecil lainnya I II Jenis Pemanfaatan Kategori Risiko Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko I, III, IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : Perumahan Rumah toko dan rumah kantor Pasar Gedung perkantoran Gedung apartemen/Rumah susun Pusat perbelanjaan/Mall Bangunan industry Fasilitas manufaktur Pabrik II Jenis Pemanfaatan Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk : Bioskop Gedung pertemuan Stadion Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat Fasilitas penitipan anak Penjara Bangunan orang jompo Gedung dan struktur lainnya, Kategori Risiko III III Jenis Pemanfaatan Gedung dan struktur lainnya yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatas untuk : Bangunan-bangunan monumental Gedung Sekolah dan Fasilitas Pendidikan Rumah Sakit dan Fasilitas Kesehatan lainnya yang memiliki Fasilitas Bedah dan Unit Gawat Darurat Fasilitas Pemadam Kebakaran, Ambulance dan Kantor Polisi, serta Garasi Kendaraan Darurat Tempat Perlindungan terhadap gempa bumi, angina badai, dan tempat perlindungan darurat lainnya Fasilitas Kesiapan Darurat, Komunikasi, Pusat Operasi, dan Fasilitas lainnya untuk Tanggap Darurat Pusat Pembangkit Energi dan Fasilitas Publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat Struktur tambahan (termasuk Menara Telekomunikasi, Tangki Penyimpanan Bahan Bakar, Menara Pendingin, Struktur Stasiun Listrik, Tangki Air Pemadam Kebakaran, atau Struktur Rumah atau Struktur Pendukung Air atau Material atau Peralatan Pemadam Kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat Gedung dan Struktur lainnya yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV. Kategori Risiko IV IV FAKTOR KEUTAMAAN STRUKTUR Kategori Resiko Faktor keutamaan gempa, Ie I & II 1,0 III 1,25 IV 1,5 Tentukan Faktor Nilai Spektral Percepatan (Ss dan S1) Untuk nilai Ss dan S1 didapat dari web : http://puskim.pu.go.id tergantung pula daerah yang akan dibangun bangunan tersebut, bisa melalui nama daerah atau titik koordinat daerah tersebut. Hasil Data yang didapat setelah user klik icon dihitung. MENENTUKAN NILAI KLASIFIKASI SITUS Bisa didapat dari jenis tanah dan hasil nilai sondir daerah yang akan dibangun. Kelas Situs SA (batuan keras) SB (batuan) SC (tanah keras, sangat padat dan batuan lunak) SD (tanah sedang) SE (tanah lunak) SF (tanah khusus, yang membutuhkan investigasi geoteknik spesifik dan analisis respons spesifik situs) 𝒗 (m/detik) 𝑵 𝑺𝒖 (kPa) >1500 750 sampai 1500 N/A N/A N/A N/A 350 sampai 750 >50 ≥100 175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai 100 <175 <15 <50 Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan karakteristik sebagai berikut : 1. Indeks plastisitas (PI > 20) 2. Kadar air (w ≥ 40%) dan 3. Kuat geser niralir (𝑆𝑢 < 25 kPa) Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik berikut : Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa seperti mudah likuifaksi, lempung, sangat sensitif, tanah tersementasi lemah Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m) Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 m dengan Indeks Plastisitas (PI > 75)) Lapisan lempung lunak/medium kaku dengan ketebalan H > 35 m dengan 𝑆𝑢 < 50 kPa “ “MENENTUKAN KOESISIEN SITUS (Fa dan Fv) Nilai Fa dan Fv didapat dari hasil perhitungan interpolasi dari nilai Sa dan S1 yang didapat dari puskim, serta bergantung pula dengan kelas situs yang ada dan nilai Sa dan S1 yang ada di tabel parameter, dimana Sa untuk menghitung Fa dan S1 untuk menghitung Fv. Contoh : Fa Ss = 0.667; Kelas Situs = SC Kelas Situs Ss = 0,5 Ss = 0.667 III Ss = 0,75 1,2 x Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan pada perioda pendek, T=0,2 detik, Ss Ss ≤ 0,25 Ss = 0,5 Ss = 0,75 Ss = 1 Ss ≥ 1,25 SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 SB 1 1 1 1 1 SC 1,2 1,2 1,1 1 1 SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1 SE 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9 SF SSb 1,1 −0.25𝑥 + 0.275 = −0.0083 0.5 − 0.75 1.2 − 1.1 = 0.667 − 0.75 𝑥 − 1.1 −0.25 0.1 = −0.083 𝑥 − 1.1 𝑥 − 1.1 − 0.25 = 0.1 −0.083 −0.25𝑥 = −0.0083 − 0.275 𝑥 = 1.1332 Jadi, Koefisien Situs Fa adalah 1.1332 Contoh : Fv S1 = 0.249 ; Kelas Situs = SC Kelas Situs S1 = 0,2 S1 = 0.249 III S1 = 0,3 1,6 x Parameter respons spektral percepatan gempa MCER terpetakan pada perioda pendek, T=1,0 detik, S1 S1 ≤ 0,1 S1 = 0,2 S1 = 0,3 S1 = 0,4 S1 ≥ 0,5 SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 SB 1 1 1 1 1 SC 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3 SD 2,4 2 1,8 1,6 1,5 SE 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4 SF SSb 1,5 −0.1𝑥 + 0.15 = −0.0051 0.2 − 0.3 1.6 − 1.5 = 0.249 − 0.3 𝑥 − 1.5 −0.1 0.1 = −0.051 𝑥 − 1.5 𝑥 − 1.5 − 0.1 = 0.1 −0.051 −0.1𝑥 = −0.1551 𝑥 = 1.551 Jadi, Koefisien Situs Fv adalah 1.551 MENENTUKAN KATEGORI DESAIN SEISMIK (SDS) 𝑆𝑀𝑆 = 𝐹𝑎 × 𝑆𝑆 𝑆𝐷𝑆 2 = 𝑆𝑀𝑆 3 𝑆𝑀1 = 𝐹𝑣 × 𝑆1 𝑆𝐷1 = 2 𝑆 3 𝑀1 Setelah nilai Fa dan Fv ditemukan melalui interpolasi, hal yang akan dikerjakan selanjutnya adalah menghitung nilai SMS dan SM1 serta SDS dan SD1 Nilai SD1 dicocokan dengan tabel termasuk KDS yang mana. Nilai SDS SDS < 0,167 0,167 ≤ SDS < 0,33 0,33 ≤ SDS < 0,50 0,50 ≤ SDS SD1 < 0,067 0,067 ≤ SD1 < 0,133 0,133 ≤ SD1 < 0,20 0,20 ≤ SD1 Kategori Risiko I atau II atau III A B C D IV A C D D Kategori Risiko I atau II atau III A B C D IV A C D D KDS Versus Resiko Kegempaan Code Tingkat Resiko Kegempaan (SNI 2847-201X) Rendah Menengah Tinggi RSNI KDS KDS KDS (1726- A,B C D, E, F SRPMB/M/K SRPM/K SRPMK SDSB/K SDSB/K SDSK 201X) langkah selanjutnya mencari Tingkat Risiko Kegempaannya, dimana masing-masing kategori ada Tingkat Risikonya. Sebagai alternatif, diijinkan untuk menentukan perioda fundamental pendekatan (Ta), dalam detik, dari persamaan berikut untuk struktur dengan ketinggian tidak melibihi 12 tingkat dimana sistem penahan gaya gempa terdiri dari rangka penahan momen beton atau baja secara keseluruhan dan tinggi tingkat paling sedikit 3 m : 𝑇𝑎 = 0,1 × 𝑁 Keterangan : Ta = perioda fundamental pendekatan N = jumlah tingkat PERIODE FUNDAMENTAL PENDEKATAN (Ta) • Untuk perioda (Ta) yang lebih kecil dari T0 (Ta ≤ T0), spectrum respons percepatan desain (Sa), harus diambil dari persamaan : 𝑇𝑎 𝐼0 Untuk perioda (Ta) lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil dari atau sama dengan TS (T0 ≤ Ta ≤ TS), spectrum respons percepatan desain (Sa) sama dengan SDS : 𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆 𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆 0,4 + 0,6 • • Untuk perioda (Ta) lebih besar dari TS (Ta ≥ TS), spectrum respons percepatan desain (Sa), diambil berdasarkan persamaan : 𝑆𝑎 = 𝑆𝐷1 𝑇𝑎 Keterangan : SDS = respons spectral percepatan desain pada perioda pendek SD1 = respons spectral percepatan desain pada perioda 1 detik Ta = perioda getar fundamental struktur 𝑆 T0 = 0,2 × 𝐷1 TS = 𝑆𝐷1 𝑆𝐷𝑆 𝑇𝑎 MENENTUKAN SPEKTRUM RESPON DESAIN Pasal SNI 1726 Koefisien modifikasi respons (Ra) Faktor kuat lebih sistem ( g0 ) Faktor pembesaran defleksi ( Cdb ) 1. Rangka baja pemikul momen khusus 7.1 dan 5.2 5.5 8 3 5,5 2. Rangkal batang baja pemikul momen khusus 7.1 7 3 5,5 4,5 3 4 3,5 3 3 Sistem penahan gaya seismik a. Sistem rangka pemikul momen 3. Rangka baja pemikul momen menengah 4. Rangka baja pemikul momen biasa 5.2 5.7 dan 7.1 5.2 5.6 dan 7.1 Setelah itu, mencari nilai Ra, , dan dengan melihat tabel SNI, dibawah ini adalah tabel yang digunakan jika bangunan termasuk sistem rangka pemikul momen baik itu khusus, menengah ataupun biasa : NILAI KOEFISIEN RESPONS SEISMIK (CS) 𝑆𝐷𝑆 • 𝐶𝑆 = • 𝐶𝑆 𝑚𝑎𝑥 = • 𝐶𝑆 𝑚𝑖𝑛 = 0,044 × 𝑆𝐷𝑆 × 𝐼 𝑅 𝐼 𝑆𝐷𝑆 𝑇𝑎 𝑅 𝐼 Cs min ≤ Cs ≤ Cs max BEBAN GESER DASAR (V) Setelah mendapatkan nilai Cs, kita akan mencari nilai beban geser dasar (V) dimana rumus nya adalah sebagai berikut : 𝑉 = 𝐶𝑆 × ∑𝑊 Keterangan : CS = nilai koefisien respon seismic ∑W = total nilai berat gravitasi Lantai ke - W Tinggi ( hx ) 5 85470 kg 20 m 4 125.410 kg 16 m 3 125.410 kg 12 m 2 125.410 kg 8m 1 125.410 kg 4m ∑W 587110 kg PERHITUNGAN GAYA GEMPA(F = Cv × V) Cara mencari perhitungan ini tiap lantai nya. Distribusi gaya gempa : 𝐹𝑋 = 𝐶𝑉𝑋 × 𝑉 𝐶𝑉𝑋 = 𝑤𝑋 × ℎ𝑋𝑘 ∑𝑛𝑖=1 𝑤𝑖 × ℎ𝑖𝑘 Nilai k bisa didapat dari cara di bawah ini : Keterangan : k = faktor untuk mode tinggi h = jumlah tinggi lantai F = gaya gempa CV = nilai koefisien respon seismic V = beban geser dasar KONTROL SIMPANGAN Joint Text 6 11 16 21 26 TABLE: Joint Displacements MEMANJANG OutputCase CaseType U1 U2 U3 R1 Text Text m m m Radians EQ LinStatic 0,7319 0 0,011404 0 EQ LinStatic 1,692442 0 0,019166 0 EQ LinStatic 2,466929 0 0,023644 0 EQ LinStatic 2,996629 0 0,025724 0 EQ LinStatic 3,286582 0 0,02636 0 R2 R3 Radians Radians 0,198848 0 0,177075 0 0,132009 0 0,081431 0 0,042179 0 Kontrol Perpindahan (Displacements) dapat diketahui dengan menggunakan bantuan software SAP 2000 Versi 20 perpindahan yang didapat untuk setiap komponen joint pada struktur. BATASAN SIMPANGAN ANTAR LANTAI TINGKAT Batasan simpangan antar lantai desain (Δ) seperti yang di tentukan dalam 7.8.6, 7.9.2 atau 12.1 SNI-1726-2012 , tidak boleh melebihi simpangan antar lantai tingkat ijin (Δa) seperti didapatkan dari Tabel 16 untuk semua tingkat. Tabel 16 Simpangan antar lanta ijin Δa Untuk Nilai Δa mengasumsi pada Struktur Perhitungan defleksi pusat massa pada tingkat Penentuan Simpangan Antar Lantai tingkat desain (Δ) harus dihitung sebagai perbedaan defleksi pada pusat masa di tingkat teratas dan terbawah pada yg ditinjau. Bagi Struktur yg dirancang untuk kategori desain seismic C,D,E atau F yang memiliki ketidak beraturan horizontal Tipe 1a atau 1b pada Tabel 10. Maka defleksi pusat massa di tingkat (δ) harus ditentukan sesuai dengan persamaan sebagai Berikut δ ex = Cd δe1 – δe0) ( 𝐼𝑒 Cd = Faktor Amplikasi Defleksi δe = Defleksi pada lokasi yang diisyaratkan Analisis Elastis 𝐼𝑒 = Faktor Keutamaan Koefisien Reduksi (ρ) Pada pasal 12.3.4.2 SNI 1726 – 2012 , pada pasal tersebut dijelaskan penggunaan nilai reduksi harus diambil 1,3 untuk desain seismik kategori D,E,F. CONTOH PERHITUNGAN TABLE: Joint OutputCase CaseType Text Text Text 6 EQ LinStatic 11 EQ LinStatic 16 EQ LinStatic 21 EQ LinStatic 26 EQ LinStatic Joint Displacements MEMANJANG U1 U2 U3 R1 m m m Radians 0.040 0 0,011404 0 0.035 0 0,019166 0 0.028 0 0,023644 0 0.018 0 0,025724 0 0.0079 0 0,02636 0 R2 R3 Radians Radians 0,198848 0 0,177075 0 0,132009 0 0,081431 0 0,042179 0 Cd ( Desain respon Spektrum ) = 5,5 U5 = 0,040 Ie ( Faktor keutamaan ) = 1,0 U4 = 0,035 Hx ( Tinggi tiap lantai ) =4m ∆a ( Komponen Struktur ) = 0,010 x hx U3 = 0,028 = 0,010 x 4 m = 0,040 m U2 = 0,018 U1 = 0,0079 ρ 𝛥𝑎 𝜌 U0 = 0 ( Koefisien Reduksi bangunan ) = 1,3 (Batas Simpangan yg dijinkan ) = 0,040 = 0,0615 1,3 Contoh Perhitungan : Lantai 2 Lantai 1 Fx 1 Gaya gempa desain tingkat kekuatan Fx2 (Hasil perhitungan gaya gempa untuk Lt 2 )= 5110,58 kg ( Asumsi ) (Hasil perhitungan gaya gempa untuk Lt 1 )= 3512,18 kg ( Asumsi ) tingkat kekuatan kekuatan δ ex = Δex Cd x δ e1 – δe0 ( ) 𝐼𝑒 5,5 x 0.0079 m = 1,0 ∆1 ∆2 Simpangan antar lantai = 𝛿1 ≤ = Cd x δ e2 – δe1 ( ) 𝐼𝑒 = 5,5 x 0,010 m 1,0 Simpangan antar lantai = 𝛿2 ≤ 𝛥𝑎 𝜌 = 0,056 m ≥ 0,0615 m 𝛥𝑎 𝜌 = 0,043 m ≤ 0,0615 m Perpindahan diperbesar = 0,056 m = 0,043 m = 0,018 m - 0,0079 m = 0,010 m = 0,0079 m – 0 m Perpindahan diperbesar ( Perpindahan elastis yang dihitung akibat gaya gempa desain tingkat U 2 – u1 = 0,0079 m Perpindahan elastis yang dihitung akibat gaya gempa desain U1 – u0 Gaya gempa desain tingkat kekuatan (OK) (OK) Thanks, Do not ask You can find me at: [email protected]
