Perancangan Struktur Building Frame System Dengan Special Moment Resisting Frame Dan Coupled Shearwall - ITS Repository
TUGASAKHIR
PERANCANGAN STRUKTUR BUILDING FRAME SYSTEM
DENGAN SPECIAL MOMENT RESISnNG FRAME
DAN COUPLED SHEARWALL
,___
_J
(akai
Pedoman pcraturan yang digunakan dalam perancangan struktur building
frame system ini ini adalah scbagai berikut :
a. Unifonn Building Code ( UBC ) '97 , digunakan sebagai pcdoman
pcrancangan semua struktur utama , struktur sekundcr ,struktur pengaku
lateral (shcarwaU ) dan sekaligus pendetailannya.
b. ACI , digunakan sebagai pcdoman penyajian gambar hasil rencana.
2.3 Krctcria Selection dan Pemodclan Struktu r
Proscdur dan bala.san untuk merancang sebuah struklllr sangat dipcngaruhi
olch pcr1imbangan krctcria
kreteria dalam perancangan, diantaranya adaiah z.onc
gcmpa, karaktcristik tanah, kreteria pcmakaian, konfigurasi sistem struktur dan
kcsesuaian kclinggian. Krcteria - krctcria lerscbut erat kailannya dcngan kondisi
m
Tugas Akh1r
11 • I
Bab D. Dasar Pcrcncanaan
struktur dan lingkungannya. Dalam section 1629 UBC Ielah mcnetapkan bebcrapa
krctelia pcrancangan scbagaimana diuraiakan dibawah ini:
a. Kategorl J>cmakaian Ccdung ( Accupancy Categories)
Dcsamya gaya lateral gcmpa rcncana memperrimbangkan pcmak:~i
gcdung yang scdang dirancang . Fung;;i pemakaian gcdung yang bcrbcda
akan mcmbclikan harga perkiraan gaya lateral yang bcrbcda. Schlngga UUC
dai;llll section 1629.2 membclikan bcbcrapa kateagori pemakaian gcdung
dan mcndcfU1isikan Faktor Keutamaan Struktur ( I ) yang dihubungkan
deng.m pcmakaian gedung yang bersang)mtan. Dalam label 16 - K di
tampilkan hubungan kategoli pcmakain dcngan faktor kcutamaan struktur (
I ), yang digunkan dalam perhitungan gaya gcmpa pada sistcm pcnahan
gaya lateral. Dalam tabel ini pula di tampilkan faktor kcutamaan gcmpa ( lp
) ,yang dipakai dalam penentuan gaya l:~tcra
elcmcn struktur , komponcn
non struktural dan kornponen pcndukung struktur.
b. Ccologi dan Knrnktcristik Tanah.
Ko
ndi
~ i jcnis tanah sctempat sangat bcrpcngamh terhadap pcrgcrakan tanah
( ground motion ) pada saat tcrjadi gcmpa, schingga mcp
kcstabilan strukhU' secara kcseluruhan. Olch
karcna
c n g ;~ruh
dalam
i
UBC
dipcrkcnalkan beberapa kategoli profil tanal1. Dalam tabcl 16 - J UOC
ditctapkan cnam kategori profil tanah, yaitu: SA ,S 0 ,Sc,S 0 ,Se dan Sy. Untuk
tanah tipc S0 dipakai apabila data kelengkapan tanah lidak banyak dikctahui
sehiJ~ga
kesulitan dalarn pendefinisian tipe profil tanal1. Scdang untuk tanah
tipc Sr. diatur lebih lanjut dal;llll pasall629.3.1 karena perlu evaluasi sccara
spcsifik dalam pengkatcgoriarUlya. Diantaranya scbagai bcrikut :
1. Tanal1 jclck ( vulnerable ) ,yang potensial mengalami keg.1galan I
kcruntuhan oleh beban gernpa. Semisal : tanah lcmpung yang
scnsitivitasnya tinggi, liquefiable soils, dan tanah semen yang lembck.
2. Peats ( tanah kompos ) dan tanalt lempung yang kandungan organiknya
tinggi dcngan kctebalan tidak lebih dati 10 feet ( 3048 rnm)
3. Tanah lempung yang plastisitas indcknya tinggi ( PI > 75 ), dcngan
~
kcdal:1man tidak lebih dati 25 feet (7620 mm ).
Tugas Akhrr
II · 2
Bab ll. Dasar Percncanann
4. Tanah lcmpung bcrbutir halus dan keras yang sangat tcbal dcngan
kedalaman tidak lebih dari 120 feet ( 36 576 mm).
c. Karaktcrislik Rcsiko Gempa Wilayah.
Zone Gempa
Kckuatan dan ak~its
gempa
yang teljadi pada suatu daerah sang;~t
tcrgantung pada kondisi gcologis dan lingkungan tektonik dacrah sctcmpat.
Schingga kckuatan dan frekwcnsi gempa yang terjadi pada suatu dacrah
bcrbcda dcngan dacrah lain. Untuk itu dalam pcrhitungan gaya gcmpa pcrlu
mcmpcrhitungkan faktor gcmpa 'vilayah, yang pcnentuarmya didas;trkan
pada aktivitas gcmpa bcscrta kelcngkapan dartanya dan kondisi gcologis
scrta lingkungan
dima~ukn
tektonik suatu dacrah. Dalam lffiC 97 faktor ini
dalam pcncntuan gaya lateral gempa sebagai " Faktor Wilayah
Gcmpa " atau dinotasikan (Z). Faktor wilayah gcmpa mcmprcscnt;tsik;m
pcrccpatan tru1ah pwtcak clfektif yang bcrsesuaian deng;~
tingkat gcmpa
rnaksimum yang dipcrkirakan lcrjadi pada suatu dacrah. Dalarn UDC 97
ditctapkan lima wilayah gcmpa bcsct1a Faktor Wilayah Gcmpa yang
bcrsangkulan. llubungan ini dapal dilihat pada tabcl 16 - I.
Faktor Kedekntan Sumber Gempa
Dcsamya gcrakan tanah akibat gempa sangat dipcngaruhi juga olch jarak (
kcdckatan ) sumber gcmpa terhad.~p
struktur. Hasil pcnclitian akhir
ini mcnunjukan bahwa gcra.kan tanah akibat gernpa yang timbul pad.~
akhir
dacr01h
dckal patahan jauh lcbih besar dari pada dacrah lain yang jauh dcng:m
patahan. Oleh karcna itu dalam UBC 97 fenomena ini diakomodasikan
untuk wilayah gcmpa 4 dcngan menctapkan faklor Na dan Nv
yang
pencntuannya didasarkan pada jarak stntktur ke sumber gcrnpa yang
clikclahui. Disampng itu Na dan Nv
ditentukan juga berdasarkan tipc
sumbcr gcmpa yang dipengaruhi oleh magnitudo gempa maksimum dan rata
- rata gclincir ( Tabel16 U ). Nilai Na dan Nv ditelapkan dalam tabcl 16 -
Q dan 16 - T Ul3C 1997 .
.ffi.
TugHs i\kh i r
II· 3
Bab II Dasar Perenconmu1
Koefiszen Respon Gempa
Nilai koefisien rcspon gcmpa Ca dan Cv di UBC ditunjukkan dalam label
16 - Q dan tabel 16 - R. Nilai ini mcnunjukkan pengaruh resiko gempa ,
yang pcncntuannya berdasarkan karaktcristik profiJ tanah dan faktor gcmpa
wilayah (Z). Untuk wilayah gcmpa empat pencntuan nilai Ca dan Cv di
pcngaruhi olch Na dan Nv yang tclah dijclaskan diatas.
d. K onfigurnsl Strul.iur
KonliguraRi struklur sangat bcrpcngamh tcrhadap pc•form;UlCC NLruktur
sccara kcseluruhan
pada saat tcrjadi gcmpa. Mcnurut section 1629.5. 1
UUC 97 struktur di klasilikasikan rnc1~jadi
dua yaitu struktur tcratur d;m
struktur tidak tcmtur. Pcngclompokan itu berdasarkan plan ( dcnah) tlan
konligurasi vcrtikal stmklur.
Ada lima tipc stmktur tidak lcratur berdasarkan koniigurasi vcrtihlnya,
ya itu : stiffness iJTcgulality - soft story, weight ( mass ) in·egul;uity, vcrti.kal
gcomcui in·cgulality, inplane discontinuity dcngan elemcn vertikal pcnahan
gaya laleral, dan discontinuity inn capacity - weak story. ( Tabel 16 - L)
Scdang untuk stmktur tidak teratur benlasarkan koniigurasi dcnah ( plan )
ada lima buah, yaitu : torsional in·egularity, re - entrant comers, diaphragm
discontinuity, out of plane offsets dan nonpararel system. ( Tabel I G M )
e. Slslcm Slruktur Penahan Gaya Lateral Gempa.
Pada dasamya dalam UBC terdapat empat sistem struktur dasar ( dalam
Tabel 16 - N dan section 1629.6 UBC 97 ). Perbedaaan sistem struktur
pcnahan gaya lateral akan mempengamhi semua detailing struktur. O lch
karen a itu pada pcnentuan gaya lateral gempa perbedaan strukt ur
dimasukkan dalam faktor pembesaran gaya gempa (0 ),kocfisicn R (
response modication factor ) dan faktor reability ( p ). Dimana nilai ( 0
)mcnunjukkan struktur yang overstrength, yang dalarn UBC 94 mcrupakan
nilai pcrbandingan (3 Rw)/8. Scdangkan (R) menunjukkan ratio keku:llan
yang akan tcrjadi pacta struktur, dcngan desain gempa jika struktur bersifat
II .
D imana, Ft - 0.07TYS 0.25V untukT >0.7dctik
untukTS 0. 7 dctik
0
Dan nilai Fx adalah :
Fx
=
(y - Ft )vx/u:
I•
Wihi
I = I
~
Ada pun lcbih jclasnya lihat gam bar dibawah
Tugas Aldm
II - 13
Bah II. Dasar Percncanaan
Fl
n
hn
X
hx
.......
-'-
- L
-'-
v
Gnmbar 2.1 Distribusi Gaya Lateral
Ocngan:
Fi, Fn, Fx
- gaya gcmpa rcncana pada level I,n,atau x.
= bagian dari gaya gcser
V
yang dipenimbangkan scbagai
beban tct])USat pada puncak stnrktur.
tinggi geuWJ.g pada level i, n,
X
PERANCANGAN STRUKTUR BUILDING FRAME SYSTEM
DENGAN SPECIAL MOMENT RESISnNG FRAME
DAN COUPLED SHEARWALL
,___
_J
(akai
Pedoman pcraturan yang digunakan dalam perancangan struktur building
frame system ini ini adalah scbagai berikut :
a. Unifonn Building Code ( UBC ) '97 , digunakan sebagai pcdoman
pcrancangan semua struktur utama , struktur sekundcr ,struktur pengaku
lateral (shcarwaU ) dan sekaligus pendetailannya.
b. ACI , digunakan sebagai pcdoman penyajian gambar hasil rencana.
2.3 Krctcria Selection dan Pemodclan Struktu r
Proscdur dan bala.san untuk merancang sebuah struklllr sangat dipcngaruhi
olch pcr1imbangan krctcria
kreteria dalam perancangan, diantaranya adaiah z.onc
gcmpa, karaktcristik tanah, kreteria pcmakaian, konfigurasi sistem struktur dan
kcsesuaian kclinggian. Krcteria - krctcria lerscbut erat kailannya dcngan kondisi
m
Tugas Akh1r
11 • I
Bab D. Dasar Pcrcncanaan
struktur dan lingkungannya. Dalam section 1629 UBC Ielah mcnetapkan bebcrapa
krctelia pcrancangan scbagaimana diuraiakan dibawah ini:
a. Kategorl J>cmakaian Ccdung ( Accupancy Categories)
Dcsamya gaya lateral gcmpa rcncana memperrimbangkan pcmak:~i
gcdung yang scdang dirancang . Fung;;i pemakaian gcdung yang bcrbcda
akan mcmbclikan harga perkiraan gaya lateral yang bcrbcda. Schlngga UUC
dai;llll section 1629.2 membclikan bcbcrapa kateagori pemakaian gcdung
dan mcndcfU1isikan Faktor Keutamaan Struktur ( I ) yang dihubungkan
deng.m pcmakaian gedung yang bersang)mtan. Dalam label 16 - K di
tampilkan hubungan kategoli pcmakain dcngan faktor kcutamaan struktur (
I ), yang digunkan dalam perhitungan gaya gcmpa pada sistcm pcnahan
gaya lateral. Dalam tabel ini pula di tampilkan faktor kcutamaan gcmpa ( lp
) ,yang dipakai dalam penentuan gaya l:~tcra
elcmcn struktur , komponcn
non struktural dan kornponen pcndukung struktur.
b. Ccologi dan Knrnktcristik Tanah.
Ko
ndi
~ i jcnis tanah sctempat sangat bcrpcngamh terhadap pcrgcrakan tanah
( ground motion ) pada saat tcrjadi gcmpa, schingga mcp
kcstabilan strukhU' secara kcseluruhan. Olch
karcna
c n g ;~ruh
dalam
i
UBC
dipcrkcnalkan beberapa kategoli profil tanal1. Dalam tabcl 16 - J UOC
ditctapkan cnam kategori profil tanah, yaitu: SA ,S 0 ,Sc,S 0 ,Se dan Sy. Untuk
tanah tipc S0 dipakai apabila data kelengkapan tanah lidak banyak dikctahui
sehiJ~ga
kesulitan dalarn pendefinisian tipe profil tanal1. Scdang untuk tanah
tipc Sr. diatur lebih lanjut dal;llll pasall629.3.1 karena perlu evaluasi sccara
spcsifik dalam pengkatcgoriarUlya. Diantaranya scbagai bcrikut :
1. Tanal1 jclck ( vulnerable ) ,yang potensial mengalami keg.1galan I
kcruntuhan oleh beban gernpa. Semisal : tanah lcmpung yang
scnsitivitasnya tinggi, liquefiable soils, dan tanah semen yang lembck.
2. Peats ( tanah kompos ) dan tanalt lempung yang kandungan organiknya
tinggi dcngan kctebalan tidak lebih dati 10 feet ( 3048 rnm)
3. Tanah lempung yang plastisitas indcknya tinggi ( PI > 75 ), dcngan
~
kcdal:1man tidak lebih dati 25 feet (7620 mm ).
Tugas Akhrr
II · 2
Bab ll. Dasar Percncanann
4. Tanah lcmpung bcrbutir halus dan keras yang sangat tcbal dcngan
kedalaman tidak lebih dari 120 feet ( 36 576 mm).
c. Karaktcrislik Rcsiko Gempa Wilayah.
Zone Gempa
Kckuatan dan ak~its
gempa
yang teljadi pada suatu daerah sang;~t
tcrgantung pada kondisi gcologis dan lingkungan tektonik dacrah sctcmpat.
Schingga kckuatan dan frekwcnsi gempa yang terjadi pada suatu dacrah
bcrbcda dcngan dacrah lain. Untuk itu dalam pcrhitungan gaya gcmpa pcrlu
mcmpcrhitungkan faktor gcmpa 'vilayah, yang pcnentuarmya didas;trkan
pada aktivitas gcmpa bcscrta kelcngkapan dartanya dan kondisi gcologis
scrta lingkungan
dima~ukn
tektonik suatu dacrah. Dalam lffiC 97 faktor ini
dalam pcncntuan gaya lateral gempa sebagai " Faktor Wilayah
Gcmpa " atau dinotasikan (Z). Faktor wilayah gcmpa mcmprcscnt;tsik;m
pcrccpatan tru1ah pwtcak clfektif yang bcrsesuaian deng;~
tingkat gcmpa
rnaksimum yang dipcrkirakan lcrjadi pada suatu dacrah. Dalarn UDC 97
ditctapkan lima wilayah gcmpa bcsct1a Faktor Wilayah Gcmpa yang
bcrsangkulan. llubungan ini dapal dilihat pada tabcl 16 - I.
Faktor Kedekntan Sumber Gempa
Dcsamya gcrakan tanah akibat gempa sangat dipcngaruhi juga olch jarak (
kcdckatan ) sumber gcmpa terhad.~p
struktur. Hasil pcnclitian akhir
ini mcnunjukan bahwa gcra.kan tanah akibat gernpa yang timbul pad.~
akhir
dacr01h
dckal patahan jauh lcbih besar dari pada dacrah lain yang jauh dcng:m
patahan. Oleh karcna itu dalam UBC 97 fenomena ini diakomodasikan
untuk wilayah gcmpa 4 dcngan menctapkan faklor Na dan Nv
yang
pencntuannya didasarkan pada jarak stntktur ke sumber gcrnpa yang
clikclahui. Disampng itu Na dan Nv
ditentukan juga berdasarkan tipc
sumbcr gcmpa yang dipengaruhi oleh magnitudo gempa maksimum dan rata
- rata gclincir ( Tabel16 U ). Nilai Na dan Nv ditelapkan dalam tabcl 16 -
Q dan 16 - T Ul3C 1997 .
.ffi.
TugHs i\kh i r
II· 3
Bab II Dasar Perenconmu1
Koefiszen Respon Gempa
Nilai koefisien rcspon gcmpa Ca dan Cv di UBC ditunjukkan dalam label
16 - Q dan tabel 16 - R. Nilai ini mcnunjukkan pengaruh resiko gempa ,
yang pcncntuannya berdasarkan karaktcristik profiJ tanah dan faktor gcmpa
wilayah (Z). Untuk wilayah gcmpa empat pencntuan nilai Ca dan Cv di
pcngaruhi olch Na dan Nv yang tclah dijclaskan diatas.
d. K onfigurnsl Strul.iur
KonliguraRi struklur sangat bcrpcngamh tcrhadap pc•form;UlCC NLruktur
sccara kcseluruhan
pada saat tcrjadi gcmpa. Mcnurut section 1629.5. 1
UUC 97 struktur di klasilikasikan rnc1~jadi
dua yaitu struktur tcratur d;m
struktur tidak tcmtur. Pcngclompokan itu berdasarkan plan ( dcnah) tlan
konligurasi vcrtikal stmklur.
Ada lima tipc stmktur tidak lcratur berdasarkan koniigurasi vcrtihlnya,
ya itu : stiffness iJTcgulality - soft story, weight ( mass ) in·egul;uity, vcrti.kal
gcomcui in·cgulality, inplane discontinuity dcngan elemcn vertikal pcnahan
gaya laleral, dan discontinuity inn capacity - weak story. ( Tabel 16 - L)
Scdang untuk stmktur tidak teratur benlasarkan koniigurasi dcnah ( plan )
ada lima buah, yaitu : torsional in·egularity, re - entrant comers, diaphragm
discontinuity, out of plane offsets dan nonpararel system. ( Tabel I G M )
e. Slslcm Slruktur Penahan Gaya Lateral Gempa.
Pada dasamya dalam UBC terdapat empat sistem struktur dasar ( dalam
Tabel 16 - N dan section 1629.6 UBC 97 ). Perbedaaan sistem struktur
pcnahan gaya lateral akan mempengamhi semua detailing struktur. O lch
karen a itu pada pcnentuan gaya lateral gempa perbedaan strukt ur
dimasukkan dalam faktor pembesaran gaya gempa (0 ),kocfisicn R (
response modication factor ) dan faktor reability ( p ). Dimana nilai ( 0
)mcnunjukkan struktur yang overstrength, yang dalarn UBC 94 mcrupakan
nilai pcrbandingan (3 Rw)/8. Scdangkan (R) menunjukkan ratio keku:llan
yang akan tcrjadi pacta struktur, dcngan desain gempa jika struktur bersifat
II .
D imana, Ft - 0.07TYS 0.25V untukT >0.7dctik
untukTS 0. 7 dctik
0
Dan nilai Fx adalah :
Fx
=
(y - Ft )vx/u:
I•
Wihi
I = I
~
Ada pun lcbih jclasnya lihat gam bar dibawah
Tugas Aldm
II - 13
Bah II. Dasar Percncanaan
Fl
n
hn
X
hx
.......
-'-
- L
-'-
v
Gnmbar 2.1 Distribusi Gaya Lateral
Ocngan:
Fi, Fn, Fx
- gaya gcmpa rcncana pada level I,n,atau x.
= bagian dari gaya gcser
V
yang dipenimbangkan scbagai
beban tct])USat pada puncak stnrktur.
tinggi geuWJ.g pada level i, n,
X