1

PERHITUNGAN BEBAN

GEMPA UNTUK BANGUNAN

GEDUNG

Iswandi Imran

KK-FTSL-ITB

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

Bandung

Garut   Semarang

Tasikmalaya Solo

Blitar  Malang

BanyuwangiDenpasar    Mataram

Kupang

Surabaya

Jogjakarta

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

Wilayah

Wilayah

Wilayah

Wilayah

Wilayah

Wilayah

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

 

2

Kombinasi Beban Gempa 

 Jenis Analisis Struktur 

 Static Push Over Analysis

 Analisis Beban Gempa Statik Ekivalen

 Analisis Ragam Spektrum Respons

 Analisis Respon Dinamik Riwayat Waktu Liniear 

 Analisis Respon Dinamik Riwayat Waktu Non-Linear 

 

3

 Analisis Statik Ekivalen 

 Suatu cara analisis 3 dimensi linear dengan

meninjau beban-beban gempa statik

ekivalen;

 Karena sifat struktur gedung beraturan yang

praktis berperilaku sebagai struktur 2

dimensi, respon dinamiknya praktis hanya

ditentukan oleh respon ragam pertama dan

dapat ditampilkan sebagai akibat dari beban

gempa statik ekivalen.

Response Bangunan terhadap Gempa 

I = I1 I2 (1)

1,0 ≤ μ = δm/δy  ≤  μm (2)

Vy = Ve/μ (3)

Vn = Vy/f 1 = Ve/R (4)

f 1 = 1,6 (5)

1,6 ≤ R = μf 1  ≤ R m (6)

 Nilai R utk berbagai nilai  μdiberikan di Tabel 2

Untuk gedung dengan sistem

struktur lebih dari 1

R = Vs / ( Vs /Rs) (7)

δ

Fi

V0 δn δy   δm

f  f 2

f 1

μ R

VVe

Vm

Vy

Vn

elastik

daktail

 

V = C1 I Wt / R 

C1 = nilai faktor respon gempa, didapat

dari spektruk respons gempa rencana

 

4

Dasar Pemahaman Respon Gedung 

terhadap Gempa 

 Ve = C1 I Wt

 Vn = Ve/R

 V e

 V m

 V  y V n

R 

f  

f  1 

δ  n  δ  y    δ  m T1

C1

  Respon spektra elastik nilai Rmenentukan tingkat kerusakan gedungpasca gempa.

  Nilai penting dalam penentuan bebangempa disain Vn adalah C1 dan R;

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

 A 0

 A m

Tc

 A r / 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 = tsedang, TL = t lunak 

Secara konseptual, merupakanadaptasi dari UBC-97

 

5

Nilai A r 

 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 & SoftRock

(Tanah Keras)

SC

760 – 1,500RockSB

--

> 1,500Hard RockSA

Undrainedshear

strength (kpa)

SPT N(cohesionless soil layers)

Shear wavevelocity

(m/s)

AVERAGE SOIL PROPERTIES FOR TOP 30M OF SOIL PROFILES

SOIL PROFILE NAME(generic description)

SOILPROFILESTYPE

 

Diasumsikan tidak ada diIndonesia

 

6

Waktu Getar Alami Str. Portal Gedung (T) 

(UBC-97)

T = 0,0853 H untuk SRPM baja

T = 0,0731 H untuk SRPM beton atau SRBE

T = 0,0488 H untuk Sistem struktur lain

H = Tinggi struktur gedung (m)

4

3

4

3

4

3

 Alternatif Perhitungan Nilai T 1  Gedung 

  T1  waktu getar alamifundamental struktur gedung

beraturan rumus Rayleigh:

∑

∑

=

==

n

i

ii

n

i

ii

d F g

d W 

T 

1

1

2

1 3,6

 Bila T1 dihitung dengan

cara ini nilainya tidak

boleh 30% lebih besar 

dari nilai T sebelumnya

  Wi = berat lantai tingkat i;

  Fi = beban gempa nominal statikekivalen yg bekerja di pusatmassa lantai tingkat I;

  di = simpangan horizontal lantaitingkat i;

  g = percepatan gravitasi=9,8m/d2.

 

7

Batas Nilai T 

 Approksimasi Perioda Struktur T a  (ASCE 7-05) 

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 :

 

8

Batasan Perioda Struktur (ASCE 7-05) 

Fundamental Periods, T < C u T a

Penentuan Beban Geser Dasar 

  Beban Geser Dasar 

Nominal statik ekivalen V:

  Beban geser dasar 

nominal V harus

dibagikan sepanjang

tinggi struktur menjadi

beban gempa nominal

statik ekivalen Fi yang

bekerja pada pusat

massa lantai tingkat i:

t W  R

 I C V  1=

 Apabila rasio tinggi struktur dan ukuran

denah dalam arah pembebanan

gempa ≥ 3, maka 0,1V harus dianggap

sebagai beban horizontal terpusat

yang bekerja pada pusat massa lantai

paling atas. Sisanya dibagi sesuai Fi

V 

 zW 

 zW F 

n

i

ii

iii

∑=

zi = ketinggian lantai I diukur daritaraf penjepitan struktur atas.

  Wt = berat total gedung,

termasuk beban hidup

yang sesuai

 

9

Faktor Keutamaan I I = I 1  I 2 

Catatan: utk semua struktur gedung yang ijin penggunaannya diterbitkan

sebelum berlakunya standar ini, I dapat dikalikan 80%.

1,51,01,5Cerobong, tangki di atas menara

1,61,01,6Gedung penyimpanan bahan berbahaya, gas,

produk minyak bumi, asam, bahan beracun

1,41,01,4Gedung penting pasca gempa, rumah sakit,

instalasi air, pembangkit tenaga listrik, pusat

penyelamatan dlm keadaan darurat, fasilitas radio

dan televisi

1,61,61,0Monumen dan bangunan monumental

1,01,01,0Gedung umum, hunian, perniagaan, perkantoran

II2I1

Faktor keutamaanKatagori Gedung

 

I1 = utk penyesuaian perioda ulang gempa berkait dg penyesuaian probabilitasterjadinya gempa selama umur gedung;

I2 = utk penyesuaian perioda ulang gempa berkait dg penyesuaian umur gedung

 

10

 

11

Parameter W t  dalam Perhitungan 

Beban Gempa 

 Termasuk seluruh beban mati (termasukSDL) dan beban-beban berikut ini

 SNI 1726: beban hidup yangdiperhitungkan adalah yang bersifat tetap.

 ASCE mensyaratkan beban hidupdiperhitungkan sebesar 25% hanya untukstorage + 100% beban operasi alat-alatyang permanen.

 Dalam penentuan kombinasi beban,beban hidup tetap diperhitungkan 100 %

Momen Inersia Efektif    (SNI 1726)

(Hanya untuk perhitungan gaya dalam dan deformasi dan

bukan untuk penentuan level beban gempa)

 

12

Momen Inersia Efektif    (SNI 2847)

(Hanya untuk perhitungan gaya dalam dan deformasi dan

bukan untuk penentuan level beban gempa)

Catatan:

Momen inersia balok harus memperhitungkan adanya sayap penampang.

Umumnya Ig balok T = 2*Ig badan penampangnya

Perpindahan Maksimum Antar 

Lantai   s 

Perpindahan maksimum lantai= 0,7RXi, dimana

Xi perpindahan lantai

Selisih perpindahan antar lantai adalah  s

  s maksimum = 0,02Hi dimana Hi adalah tinggi

lantai yang ditinjau

Beban yang ditinjau dalam perhitungan

perpindahan adalah kombinasi beban LRFD.