Belajar, adalah karena memang manusiaharus belajar terus

Dan memperbaharui diri terus menerus

•Struktur bangunan normal (Gedung perkantoran, bangunan sekolah, toko, dsb), pada umumnya tidak perlu di desain untuk menahan gaya gempa kuat dengan respon elastik tanpa mengalami kerusakan.Struktur berespon elastik → dimesi, kekuatan struktur yang besar

→ tidak ekonomis,→ gempa kuat jarang, 10% dalam 500 tahun.

Oleh sebab itu, pada saat gempa kuat terjadi, resiko kerusakan tetapi tanpa keruntuhan struktur pada tingkat desain tertentu, harus dapat diterima.

•Dengan konsep tersebut, maka kerusakan struktur pada saat gempa kuat berlangsung harus di desain pada tempat-tempat tertentu sehingga mudah diperbaiki setelah gempa kuat selesai. Mekanisme keruntuhan dengan desain kerusakan harus direncanakan sehingga struktur dapat rusak pada level desain tanpa keruntuhan. Lokasi kerusakan di desain pada balok dan kolom dasar yang disebut dengan sendi plastis.

Desain Struktur Tahan Gempa

• Sendi plastis ini harus mampu berdeformasi secara in-elastik dengan cara memindahkan energi gempa secara baik melalui proses pembentukan sendi plastis. • Proses pembentukan ini dapat terjadi dengan baik bila plastisitas di desain melalui kelelehan tulangan lentur atau tulangan longitudinal. • Plastisitas pada tulangan lentur merupakan perlemahan struktur, oleh sebab itu komponen struktur lainnya harus didesain lebih kuat dari tulangan lentur pada sendi plastis. Karena sendi plastis potensial dapat terbentuk dalam jumlah yang besar maka diharapkan mekanisme keruntuhan yang daktail (tidak getas) dapat terbentuk dengan suatu kinerja struktur yang baik. •Mekanisme ini dikenal dengan istilah “beam-sway mechanisms”dengan konsep balok lemah kolom kuat (strong column weak beam) seperti yang terlihat pada Gambar 1(a). Mekanisme “column-sway”seperti pada Gambar 1(b) harus dihindarkan karena keruntuhan struktur akan bersifat getas (brittle)*

Agar kerusakan elemen struktur dapat diperbaiki maka deformasi lateral in-elastis struktur harus dibatasi. Faktor ini dikenal dengan istilah daktilitas struktur dan perencanaan struktur disebut dengan “damage control” atau “limit state design”. Perencanaan struktur dengan “limit state design” akan mengatur kemampuan struktur untuk bertahan pada saat gempa kuat terjadi, meskipun mengalami kerusakan pada sendi plastis. Pada lokasi sendi plastis perlu direncanakan dengan detail khusus. Dengan demikian pada saat kerusakan struktur terjadi pada sendi plastis, struktur tidak runtuh sehingga jumlah korban dapat ditekan seminimal mungkin.

Gambar 1 (a) Beam Sway Mechanism ; (b) Column Sway Mechanisms

Kriteria Struktur Tahan Gempa

• Gempa Ringan: Tidak ada kerusakanbaik elemen struktural dan non struktural

• Gempa Sedang: Elemen struktural tidakrusak tetapi non struktural boleh rusaktetapi dapat diperbaiki

• Gempa Kuat: Elemen struktural dan non struktural rusak (terjadi sendi plastis padastruktur) tetapi struktur tidak roboh(mekanisme roboh didesain).

Sendi plastis

Parameter Dinamika Struktur

Parameter utama :Massa (m), Kekakuan (k) dan Redaman (c).

sangat menentukan respon yang dihasilkan dari suatu struktur yang diberi gaya gempa.

Kekakuan suatu struktur adalah gaya yang dapat disimpan oleh sistem struktur bila struktur itu diberi perpindahan baik itu perpanjangan, perpendekan, perputaran sudut, atau deformasi-deformasi lainnya. Parameter Kekakuan meliputi panjang (L), modulus elastisitas (E), momen inersia (I), momen inersia polar (J), modulus elastisitas geser (G) dan luas penampang (A).

Redaman pada suatu struktur yang bergetar menyatakan adanya fenomena disipasi energi atau penyerapan energi. Salah satu contoh bila struktur digetarkan semakin lama amplitudonya semakin kecil hingga akhirnya struktur itu diam. Untuk beton bertulang biasanya diambil c = 5%

Waktu getar : waktu yang dibutuhkan oleh struktur untuk bergetar satu kali bolak-balik tanpaadanya gaya luar disebut sebagai waktu getar alami struktur.

Parameter Dinamika Struktur

0kyym =+&&

n

frekwensi natural

m22

waktu getar

2π2ω

k

fT

mTk

ω

πω π

π

=

= =

= =

Persamaan getaran bebas :

( ) ( ) ( )

( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

1

1

2

2

2

12

.e ' .e " .esu b titu s i :

.e .e 0

0

so lu si u m u m u n tu k ak ar k o m p lek s = i

co s s in

m ak a

0

co s s in

co s sin

p t p t p t

p t p t

pp

t

y t C y t C p y t C p

m C p k C

m p k

km

p

y t e A t B t

k m

y t A k m t B k m t

y t A t B t

α

α β

β β

α β

ω ω

= = =

+ =

+ =

= ± −

±

⎡ ⎤= +⎣ ⎦

= = ±

= +

= +

max,x 0&&

ωπ

=

=ω

2T

km

0x&&

Respon spektrum gempa untuk percepatan total maksimum Sa

Respon Spektrum suatu gempa Diagram yang menunjukkan respon maksimum (simpangan relatif maks, kecepatan relatif maks, percepatan total maks) dari suatu sistem satu derajat kebebasan terhadap gempa yang ditinjau sebagai fungsi dari kekakuannya yang dinyatakan dengan waktu getar alami (T) atau frekuensi sudut alami (w) dan redaman yang dialaminya yang dinyatakan dengan fraksi redaman kritis (x). Absis dari diagram respon spektrum adalah frekuensi natural (atau periode) dari sistem Ordinat adalah respon maksimum. Simpangan relatif maksimum, kecepatan relatif maksimum, dan percepatan total maksimum, biasanya dinyatakan berturut-turut dengan Sd, Sv, dan Sa.

Parameter Dinamika Struktur

Parameter Dinamika StrukturRespon Spektrum suatu gempa untuk sistem MDOF.Sebuah struktur gedung tinggi yang mempunyai n derajat kebebasan, dengan n adalah jumlah lantai tingkatnya, maka struktur gedung tersebut mempunyai n buah ragam, r, yang dinyatakan dengan vektor ragam [φ]r

11,n =φ 12,n =φ 13,n =φ 14,n =φ

1,1n−φ 2,1n−φ 3,1n−φ 4,1n−φ

1,kφ

1,2φ

1,1φ

2,kφ

2,2φ

2,1φ

3,kφ

3,2φ

3,1φ

4,kφ

4,2φ

4,1φ

Bentuk ragam vibrasi bebas struktur dengan n derajat kebebasan

Parameter Dinamika Struktur11,n =φ

1n−φ

kφ

2φ

1φ

)t(x 0&& Vb

Penyederhanaan ragam pertama untuk gedung dengan H ≤ 40 m

Dengan menyederhanakan ragam pertama sehingga berbentuk segitiga dan dengan memberi nilai simpangan atap sama dengan satu, maka nilai simpangan nodal lainnya berbanding lurus terhadap nilai simpangan atap.

Analisa Beban Statik EkivalenTinggi bangunan untuk struktur-struktur beraturan sampai tinggi 40 mYang dimaksud struktur beraturan :Unsur-unsur penahan gempa dari suatu struktur diusahakan agar simetristerhadap pusat massa struktur

B

A

Tetapi kalau ada tonjolan pada denah gedung tersebut yang tidak bisadihindari, maka syarat tonjolan tidak boleh melebihi 25% A atau 25% B.

B

A

K1

> K1/2 > K1/2

K1

K2

> K1/2

> K2/2

Tetapi kalau ada tonjolan pada denah gedung tersebut yang tidak bisadihindari, maka syarat tonjolan tidak boleh melebihi 25% A atau 25% B.

Syarat-syarat Statik ekivalen

B

> 75% B

Untuk gedung-gedung yang mempunyai loncatan bidang muka, dalammasing – masing arah paling sedikit 75% dari ukuran terbesar padabagian bawahnya.

Gaya Geser DasarGaya Geser V

V

. . . tV C I KW=

t

V = Gaya geser dasarC = Koefisien gempa dasarI = Faktor keutamaanK = Daktilitas strukturW = Beban mati + beban hidup (reduksi)

Untuk koef. Gempa dasar (C), berdasarkan lokasibangunan (zona), jenis tanah dan waktu getar struktur (T)

Waktu Getar StrukturWaktu getar struktur (T)1. Dengan rumus pendekatana). Untuk struktur portal tanpa unsur-unsur pengaku yang membatasi

simpanganT = 0.085 H3/4 untuk portal bajaT = 0.06 H3/4 untuk portal beton

b). Untuk struktur lainT = 0.09 H B-1/2

Keterangan : H (satuan meter) dan T (satuan detik)

2. Rumus Rayleigh

2

6.3 i i

i i

W dT

g F d= ∑

∑Keterangan : T = waktu getar (detik)Wi = berat lantai taraf ke i (kg)Di = simpangan horizontal (mm)Fi = Gaya gempa pada taraf ke i ( kg)g = Percepatan gravitasi, 981 (mm/det2)

Beban Gempa Horisontal

Pembebanan gempa bekerja dalam 2 arah utama gedungsecara bersamaan. Kemungkinan bahwa, selama gempaterjadi, unsur unsur struktur dalam 2 arah utama mencapaitaraf leleh yang bersamaan. Dalam peraturan gempa, disyaratkan bahwa unsur-unsurprimerdirencanakan terhadap pengaruh 100% dari beban gemparencana dalam satu arah utama yang dikombinasikandengan pengaruh 30% dari beban gempa rencana dalamarah yang tegak lurus.Misalkan :Gaya gempa bekerja pada portal arah X, maka pembebanangempa Arah X harus dikombinasikan dengan pembebanangempa arah YGravitasi ± 100% gempa arah X ± 30% gempa arah Y.

Beban Gempa Horisontal

Beban hidup umumnya direduksi pada saat menghitung gaya gempa,karena kecilnya kemungkinan bekerjanya beban hidup dan gempabekerja bersamaan.

Pembagian Gaya Geser

VA

Fi

H

VA

0.10 V

H

i ii

i i

W hF VW h

=∑

0.90i ii

i i

W hF VW h

=∑

Untuk rasio H/A atau H/B < 3

Keterangan : Fi = gaya geser lantai ke iWi = berat lantai taraf ke i hi = tinggi lantai ke iH = tinggi bangunanA,B = panjang x lebar dari denah gedung

Untuk rasio 3 < H/A atau H/B < 5

Maka 10% diberikan pada lantai paling atas, Sisanya dibagikan menurut rumus :

0.20 V

Fi = V

Untuk cerobong, maka 20%V dianggap bekerja padaPuncak cerobong, sedangkan sisanya dibagikanMenurut rumus

0.80i ii

i i

W hF VW h

=∑

Untuk tangki yang berada diatas menara, maka gayaFi diambil sama besar dengan V, bekerja pada titikBerat tangki tersebut.

Pembagian Gaya Geser

Penentuan Gaya Geser Dasar V

Faktor Keutamaan (I)

Beban Gempa per Lantai

Beban Gempa per Lantai

Kontrol Nilai T

Batas Nilai T

Efek P-Delta

• Efek P-Delta adalah pengaruh geometriterhadap respon struktur akibat gaya normal tekan.

• Efek ini diperhatikan bila inter-storey drift melebihi 0,02 h/R dimana h tinggi antarlantai dan R faktor reduksi gempa kuatakibat beban gempa V saja

Maksimum Perpindahan AntarLantai (Δs)

• Maksimum perpindahan lantai 0,7RXi dimana Xi perpindahan lantai

• Selisih perpindahan antar lantai adalah ΔsΔs maksimum 0,02Hi dimana Hi adalah tinggilantai yang ditinjau

• Beban akibat gempa V saja.

Kombinasi Beban (ACI 318M-1999)

Kombinasi Beban

Momen Inersia Beton Bertulang

Analisis Gaya Dalam danPenulangan Struktur

• Gaya dalam dihitung dengan bantuansoftware

• Desain penulangan struktur sesuai denganperaturan ACI dapat dilakukan langsungoleh software

• Detailing sendi plastis dilakukan secaramanual dengan peraturan SNI yang baru.

• Vm = f2 Vy• f2 = 0,83 + 0,17 μ• Vm = f Vn = f Vb desain• f = Ω =f1 f2

• f1 desain = 1,6

PENGARUH GEMPA PADA STRUKTUR BAWAH

Parameter Gempa Kuat

Eksentrisitas Struktur

Eksentrisitas Struktur

TERIMA KASIH

Kita tidak bisa mengajarkan apapun padaseseorang, kita hanya bisa membantunya

menemukannya sendiri dalam dirinya

Seluruh alam maupun manusia selalumengalami gerakan menyempurna

terus menerus

Gambar 1. Soft-storey - Gempa Bingol, Turki 2003