Tugas Besar Rekayasa Gempa.docx

Perhitungan Beban Gempa Statik Ekivalen SNI 1726:2012

MIZANUDDIN SITOMPUL, ST, MT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA UTARA

APRIL 2017

Perhitungan Beban Gempa Statik Ekivalen SNI 1726:2012 Diketahui rencana bangunan rumah sakit 10 lantai dengan denah lantai dan potongan tergambar, merupakan struktur beton bertulang. Bangunan terletak di kota Palembang, dan berdiri di atas tanah sedang. Ukuran semua kolom (40x40) dan ( 35x 5 ) cm, balok induk (25x50) cm, balok anak (20x40) dan tebal plat 15 cm. Bangunan direncanakan sebagai Struktur Beton Pemikul Momen Tentukan, dengan metoda Beban Statik Ekivalen : a. Gaya Gempa pada masing-masing lantai

Penyelesaian:

Lokasi bangunan termasuk kelas situs Sd (kondisi tanah sedang). Bangunan berfungsi sebagai rumah sakit dengan kategori risiko IV (Tabel 1) dengan Faktor Keutamaan Gempa ( Ie ) = 1,50. (Tabel 2)

Untuk Kota palembang, diperoleh parameter respons spektral percepatan gempa untuk perioda pendek Ss = 0,2 g ,dan parameter respons spektral percepatan gempa untuk perioda 1 detik S1 = 0,2 g, Sehingga:  Faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran perioda pendek (Fa) = 1,6 (Tabel 4)  Faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran perioda 1 detik (Fv) = 2,0 (Tabel 5) 

Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek (SMS) = Fa x Ss = 1,6 x 0,2 g = 0,32 g

 Parameter spektrum respons percepatan pada perioda 1 detik (SM1) = Fv x S1 = 2,0 x 0,2 g =0,4 g 

Parameter percepatan spektral desain untuk perioda pendek, SDS =2/3 SMS = 0,213 g



Parameter percepatan spektral desain untuk perioda 1 detik, SD1 =2/3 SM1= 0,267 g

Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda pendek (SDS) adalah KDS D (Tabel 6). Kategori desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan pada perioda 1 detik (SD1) adalah KDS D (Tabel 7). Sehingga kategori desain seismik berdasarkan nilai SDS dan SD1 termasuk dalam KDS D. Struktur beton bertulang dan sistem penahan-gaya seismik yang digunakan adalah sistem rangka pemikul momen khusus. Untuk rangka beton bertulang pemikul momen khusus (SRPMK)(arah ortogonal sama) digunakan koefisien modifikasi respons (R), RX= RY = 8,0. (Tabel 9)

Perhitungan Berat Seismik efektif (WT)

BERAT LANTAI 10 /ATAP: Beban mati NO

JENIS

1 2 3 4 5 6 7

Pelat Balok induk Balok anak kolom Dinding bata spesie+lap.kedap air plafon

p (m) 24 186 144 70 234 24 24

DIMENSI B (m) 18 0.25 0.2 0.35 18 18

H(m) 0.13 0.5 0.4 0.35 3 -

BJ kg/m3 2400 2400 2400 2400 250 21 50 Wd

Beban hidup qh Atap 100 kg/m2 Koefisien reduksi = 0.30 WL = R*p*L*qh = W10 = Wd+Wl =

12960 kg 457944.00 kg

BERAT kg 134784.00 55800.00 27648.00 20580.00 175500.00 9072.00 21600.00 444984.00

BERAT LANTAI 7-8-9 Beban mati NO

JENIS

1 2 3 4 5 6 7

Pelat Balok induk Balok anak kolom Dinding bata spesie+lap.kedap air plafon

p (m) 24 186 144 70 234 24 24

DIMENSI B (m) 18 0.25 0.2 0.35 18 18

H(m) 0.15 0.5 0.4 0.35 3 -

BJ kg/m3 2400 2400 2400 2400 250 21 50 Wd

BERAT kg 155520.00 55800.00 27648.00 20580.00 175500.00 9072.00 21600.00 465720.00

Beban hidup qh Atap 250 kg/m2 Koefisien reduksi = 0.75 WL = R*p*L*qh = W7=W8=W9 = Wd+Wl = BERAT LANTAI 2-3-4-5-6

81000 kg 546720.00 kg

Beban mati NO

JENIS

1 2 3 4 5 6 7

Pelat Balok induk Balok anak kolom Dinding bata spesie+lap.kedap air plafon

p (m) 24 186 144 80 234 24 24

DIMENSI B (m) 18 0.25 0.2 0.35 18 18

H(m) 0.15 0.5 0.4 0.35 3.5 -

BJ kg/m3 2400 2400 2400 2400 250 21 50 Wd

BERAT kg 155520.00 55800.00 27648.00 23520.00 204750.00 9072.00 21600.00 497910.00

Beban hidup qh Atap 250 kg/m2 Koefisien reduksi = 0.75 WL = R*p*L*qh = W2=W3=W4=W5=W6 = = Wd+Wl

81000 kg 578910.00 kg

BERAT LANTAI 1 Beban mati NO

JENIS

1 2 3 4 5 6 7

Pelat Balok induk Balok anak kolom Dinding bata spesie+lap.kedap air plafon

p (m) 24 186 144 120 234 24 24

DIMENSI B (m) 18 0.25 0.2 0.4 18 18

H(m) 0.15 0.5 0.4 0.4 3.5 -

BJ kg/m3 2400 2400 2400 2400 250 21 50

BERAT kg 155520.00 55800.00 27648.00 46080.00 204750.00 9072.00 21600.00

Wd

520470.00

Beban hidup qh Atap 250 kg/m2 Koefisien reduksi = 0.75 WL = R*p*L*qh = W1 = Wd+Wl =

81000 kg 601470.00 kg

Batasan Perioda Fundamental Struktur (T)

Perioda fundamental struktur (T) , tidak boleh melebihi hasil koefisien untuk batasan atas pada perioda yang dihitung (CU)

dari Tabel 14 dan perioda fundamental

pendekatan, (Ta). Sebagai

alternatif pada pelaksanaan analisis untuk menentukan perioda fundamental struktur, (T), diijinkan secara langsung menggunakan perioda bangunan pendekatan, (Ta). Perioda fundamental pendekatan (Ta), dalam detik, harus ditentukan dari persamaan berikut: Dengan hn adalah ketinggian struktur, dalam (m), di atas dasar sampai tingkat tertinggi struktur (40 m), dan koefisien Ct = 0,0466 dan x = 0,9 ditentukan dari Tabel 15. 0,9 = 1,289 detik Ta = C Mx = 0, 0466x40 t n SD1 = 0,267 g

Cu = 1,467 (Tabel 14), Tmaks = CUTa = 1, 467 x 1,289 = 1,891 detik

Perioda fundamental struktur (T) yang digunakan : Jika Tc > Cu Ta, gunakan T = Cu Ta Jika Ta < Tc < Cu Ta, gunakan T = Tc Jika Tc < Ta, gunakan T = Ta Dengan Tc = Perioda fundamental struktur yang diperoleh dari program analisis struktur.

ambil dari nilai T = Ta di atas. TX = TY = 1,891 detik

Sebagai alternatif, diijinkan untuk menentukan perioda fundamental pendekatan Ta, dalam detik, dari persamaan berikut untuk struktur dengan ketinggian tidak melebihi 12 tingkat di mana sistem penahan gaya gempa terdiri dari rangka penahan momen beton atau baja secara keseluruhan dan tinggi tingkat paling sedikit 3 m. dengan N = jumlah tingkat Ta = 0,1 x 10 =1,0 detik,

Perhitungan Geser dasar seismik Geser dasar seismik, V , dalam arah yang ditetapkan harus ditentukan sesuai dengan persamaan berikut: dengan, Cs = koefisien respons seismik W = berat seismik efektif Koefisien respons seismik, Cs, harus ditentukan sesuai dengan, dengan, SDS = parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda pendek (0,601

R = faktor modifikasi respons (RX= RY = 8,0) Ie = faktor keutamaan gempa (Ie = 1,50) 𝑆𝐷𝑆

(Cs = 0,044.SDS. Ie ≤0,01)<(Cs = 𝑅/𝐼𝑒 )< (Cs =

𝑆𝐷𝑆 𝑅 𝐼𝑒

)

𝑇( )

Cs min= 0,044.SDS. Ie ≤0,01=0,044.0,213.1,5=0,014 Csmax = 𝑆𝐷𝑆

𝑆𝐷1

0,267

)=

Cs = 𝑅/𝐼𝑒=

1,0(

0,213 8/1,5

= 0,05

8,0 ) 1,5

𝑅 𝑇( ) 𝐼𝑒

=0,0399

Csmin = 0,014 < Cs = 0,0399 < Csmax = 0,05 Sehingga, V = Cs W = 0,0399 x 5594,124 = 223,206 ton = 2189,646 kN

Distribusi Vertikal Gaya Gempa

Gaya gempa lateral (Fx) (kN) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut:

Dan

dimana, Cvx

= faktor distribusi vertikal,

V

= gaya lateral disain total atau geser di dasar struktur (kN)

wi dan wx

= bagian berat seismik efektif total struktur (W) yang ditempatkan atau dikenakan pada tingkat i atau x;

hi dan hx

= tinggi (m) dari dasar sampai tingkat i atau x

k

= eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut:  untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang, k = 1  untuk struktur yang mempunyai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih, k = 2  untuk struktur yang mempunyai perioda antara 0,5 dan 2,5 detik, k harus sebesar2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2

dengan T = 1,0 detik

LANTAI 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

hi (m) a 40 36.5 33 29.5 26 22 18 14 10 6 ∑

1,0–0,5 2,5–0,5

hi

k

b=ak 100.59467 89.715211 79.093797 68.750763 58.710622 47.646209 37.075809 27.08071 17.782794 9.3905075

k–1 =

k= 1,25

2–1

wi (kn)

k

hi x wi

c d=b*c 457944.00 46066728 546720.00 49049100 546720.00 43242161 546720.00 37587417 578910.00 33988166 578910.00 27582867 578910.00 21463556 578910.00 15677294 578910.00 10294637 601470.00 5648108.5 5594124 290600034

CVX

FI

e=d/∑d 0.158523 0.168786 0.148803 0.129344 0.116959 0.094917 0.073859 0.053948 0.035425 0.019436

f=e*v 347.11 369.58 325.83 283.22 256.10 207.83 161.73 118.13 77.57 42.56

UNTUK TIAP PORTAL 1/4 FI-X 1/5 FI-Y g=f/n g=f/n 86.78 69.42 92.40 73.92 81.46 65.17 70.80 56.64 64.02 51.22 51.96 41.57 40.43 32.35 29.53 23.63 19.39 15.51 10.64 8.51