Dokumen tersebut membahas konsep struktur beton tahan gempa. Menguraikan prinsip dasar perencanaan struktur tahan gempa seperti kinerja struktur beton terhadap gempa, filosofi desain, peraturan pembebanan gempa, dan peraturan struktur beton tahan gempa. Juga membahas elemen kunci untuk perencanaan struktur beton tahan gempa seperti kekuatan lateral, detailing untuk daktilitas, dan parameter respons struktur.
3. 11 -- 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
4. 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
5. The Failure of Structurally UnsoundThe Failure of Structurally Unsound
Architectural ElementsArchitectural Elements
Discontinuity
of Vertical
Elements
Insufficient
supporting
elements
8. Joint Failure of Corner ColumnJoint Failure of Corner Column
Initiated by:
•Insufficient spacing
of ties
•Insufficient rebar
anchorage
•Use of plain bars
•Poor quality of
material
14. Damage Induced by the Integration of StairDamage Induced by the Integration of Stair
Structure with the Main BuildingStructure with the Main Building
15. Lacking of Lateral Stability ofLacking of Lateral Stability of UnreinforcedUnreinforced
Clay Brick Masonry WallClay Brick Masonry Wall
The failure of
supporting elements
No anchorage to the
supporting elements
16. Penyebab Utama
• Non-compliance terhadap persyaratan
desain (material, detailing dan sistem
struktur)
• Ketidak-konsistenan antara desain dan
pelaksanaan
17. 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
18. FilosofiFilosofi PeraturanPeraturan PerencanaanPerencanaan BangunanBangunan
TahanTahan GempaGempa
Tujuan: Mencegah keruntuhan bangunan akibat
gempa kuat (ekstrim) yang mungkin
terjadi di lokasi bangunan.
Untuk bertahan terhadap gempa kuat
tanpa mengalami keruntuhan:
DesainDesain strukturstruktur agaragar menghasilkanmenghasilkan perilakuperilaku
yangyang daktildaktil
22. H
Daktilitas = Leleh
Keruntuhan =
Fracture Tulangan
atau
Crushing Beton
Mode keruntuhan yang daktil pada Struktur Beton
adalah kelelehan tulangan
Mode keruntuhan nonductile: Crushing Beton
atau Keruntuhan Geser atau Bond dan lain-lain
23. MetodaMetoda untukuntuk DapatDapat MengembangkanMengembangkan
PerilakuPerilaku DaktilDaktil
• Pilih elemen struktur (sbg sekring
(“fuses”)) yang dapat mengalami leleh
pada saat gempa; contoh balok pada
sistem rangka penahan momen, dll.
• Beri “fuses” tersebut detailing yang
memadai agar dapat menahan
deformasi inelastic yang besar
sebelum runtuh (yaitu, bersifat daktil).
• Desain elemen2 struktur lainnya agar
lebih kuat daripada “fuses”,
sedemikian rupa sehingga “fuses”
mampu mengembangkan kapasitas
plastiknya
26. ElemenElemen KunciKunci untukuntuk PerencanaanPerencanaan
StrukturStruktur BetonBeton TahanTahan GempaGempa
Kuat Lateral Perlu
SNI 03-1726-02 atau UBC 1997 atau ASCE-07:
Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Struktur Bangunan Gedung
Minimum Design Loads for Buildings and Other
Structures
Detailing untuk Daktilitas
SNI 03-2847-02 Pasal 23 atau ACI 318-05 Ch 21:
Tata Cara Perhitungan Struktur Beton untuk
Bangunan Gedung
27. 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
28. Respon Struktur terhadap Gempa
Ve = C1 I Wt
Vn = Ve/R
Ve
Vm
Vy
Vn
R
f
f1
δn δy δm
T1
C1
Respon spektra elastik nilai R
menentukan tingkat kerusakan gedung
pasca gempa.
Nilai penting dalam penentuan beban
gempa disain Vn adalah C1 dan R;
30. Spektrum Respons Gempa Rencana
Am = 2,5 A0
Tc = 0,5 det, tanah
keras
0,6 det, tanah
sedang
1,0 tanah lunak
T ≤ Tc C = Am
T > Tc C = Ar / T
di 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, merupakan
adaptasi dari UBC-97
39. 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 Class
Site 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
40. 1.0
Buildings not in Occupancy Categories
I, III, or IV
(most buildings)
II
1.0
Buildings 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)
41. 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
44. Table 11.6-1
Seismic 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 Category
Value of
SDS 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
45. Table 11.6-2
Seismic Design Category Based on 1-Second Period Response
Accelerations
Occupancy Category
Value of
SD1 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
48. 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 kurang
dari 12 Lantai, alternatif perhitungan perioda:
Fundamental Period :
50. Kombinasi Beban LRFD (ASCE-7):
1.4D
1.2D + 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 + 1.6W
1.2D + 1.0E + 0.5L + 0.2S
0.9D + 1.0E
Load Combinations
Including E
51. Kombinasi Beban Layan (ASCE-7):
1.0D
1.0D + 1.0L
1.0D + 1.0(Lr or S or R)
1.0D + 0.75L + 0.75(Lr or S or R)
0.6D + W
1.0D + (1.0W or 0.7E)
1.0D + 0.75(W or 0.7E) + 0.75L
0.6D + 0.7E
Load Combinations
Including E
52. 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
53. 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)
54. 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
55. Faktor Kuat Lebih f atau Ωo
Bilamana dibutuhkan perbesaran beban
gempa maka komponen beban gempa
horizontal E harus dikalikan dengan faktor
kuat lebih Ωo sesuai tabel.
56. Faktor Kuat Lebih f atau Ωo
LateralSeismicForce
Frame Lateral Deflection
Qe
Ωo Qe
Beban gempa yang diperbesar, ΩoQe, dimaksudkan
untuk memberi estimasi kuat lateral plastik struktur
portal.
57. ContohContoh PenerapanPenerapan:: PerhitunganPerhitungan PengaruhPengaruh
GempaGempa 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 pada
struktur atas
- Vm = f2 Vy
- f2 = faktor kuat lebih struktur
- Vm = f Vn
58. 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:
59. Basic load combinations incorporating
Overstrength 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
61. 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
62. PersyaratanPersyaratan BangunanBangunan TahanTahan GempaGempa
• Sistem struktur yang digunakan pada
suatu daerah harus sesuai dengan tingkat
kerawanannya terhadap gempa
• Aspek kontinuitas dan integritas struktur
bangunan perlu diperhatikan
• Material yang digunakan harus memenuhi
persyaratan
• Kualitas pengerjaan harus sesuai kaidah
yang berlaku
63. KorelasiKorelasi TerminologyTerminology KegempaanKegempaan dalamdalam
BeberapaBeberapa AturanAturan yangyang 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
64. KETENTUAN UNTUK PERENCANAAN
STRUKTUR BETON TAHAN GEMPA
Sistem pemikul beban gempa: rangkaian elemen str pada
bangunan yang menahan beban gempa, termasuk diafragma,
strut dan lain-lain
Aturan detailing struktur pemikul beban gempa dibedakan
berdasarkan 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)
65. KETENTUANKETENTUAN PASALPASAL 23.223.2
Resiko 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
66. 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
67. Provisi untuk Struktur Beton Tahan
Gempa 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
68. 9. Komponen Struktur yang tidak Direncanakan untuk Memikul
Beban Gempa
10. Ketentuan untuk SRPMM
69. MaterialMaterial
• Untuk struktur pemikul beban gempa, kuat
tekan beton minimum = 20 MPa (K-250);
• Baja tulangan yang digunakan haruslah
tulangan ulir. Baja polos hanya
diperkenankan untuk tulangan spiral atau
tendon;
• Batasan tulangan di atas tidak berlaku
untuk jaring kawat baja polos.
70. Spesifikasi Baja Tulangan untuk
Elemen Pemikul Beban Gempa
Untuk elemen pemikul beban gempa, baja
tulangan yang disarankan adalah yang
memenuhi ASTM A 706 (Paduan Rendah). Baja
yang sesuai ASTM A 615 (Baja Karbon) hanya
dapat digunakan bilamana:
a. Mutunya dibatasi sebesar 400 MPa.
b. Beberapa persyaratan lainnya juga dipenuhi:
25,1
)35,130,1(
≥−
−≤−
y
ult
yspec
yaktual
f
f
f
f
72. Spesifikasi Baja TulanganSpesifikasi Baja Tulangan
(ASTM A 706M, 1993)(ASTM A 706M, 1993)
AKuat tarik tidak boleh kurang dari 1.25 kali kuat leleh aktual
Nilai kuat lebih maksimum batang individu = 1,35
1045 dan 55
1225, 30, dan 35
1410, 15, dan 20
Ukuran diameter tulangan:
Perpanjangan min dalam 200 mm, %:
540Kuat leleh maksimum, MPa
400Kuat leleh minimum, MPa
550AKuat tarik minimum, MPa
73. 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
74. 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
75. MomenMomen InersiaInersia EfektifEfektif
• Kekakuan elemen beton dan masonry
harus diperhitungan dengan meninjau
pengaruh adanya retak
• SNI 1726 dapat digunakan untuk tujuan ini
76. BebanBeban HidupHidup sebagaisebagai MassaMassa padapada
PerhitunganPerhitungan Base ShearBase Shear
• SNI 1726 mensyaratkan beban hidup
diperhitungkan sesuai dengan bagian
beban hidup yang bersifat tetap
• ASCE mensyaratkan beban hidup
diperhitungkan sebesar 25% hanya untuk
storage + 100% beban alat yang permanen
• Dalam penentuan kombinasi beban, beban
hidup tetap diperhitungkan 100 %
80. PenulanganPenulangan Bored PileBored Pile
• Tidak harus memenuhi persyaratan
minimum tulangan kolom (IBC
menetapkan tulangan longitudinal
minimum 0,25 – 0,5%)
• Penulangan longitudinal harus
memperhatikan momen yang terjadi akibat
geser horizontal di kepala tiang
• Penulangan spiral harus memperhatikan
kondisi tahanan lateral tanah. Umumnya,
bored pile harus diberi kekangan spiral,
seperti kolom, di sepanjang 5xD dari
kepala tiang.