PowerPoint Presentation

[Audio] STRUKTUR BANGUNAN BERTINGKAT MENENGAH 2022-2023 Genap Bisatya W. Maer 4b. Konfigurasi Bangunan Terhadap Gempa B.W. Maer 1.

[Audio] Pokok Bahasan • Konfigurasi bangunan terhadap gempa dan problemnya • Problem struktural atau mekanisme kegagalan struktur akibat gempa • Pemecahan problem konfigurasi bangunan terhadap gempa (sistem struktur).

[Audio] Konfigurasi Bangunan Terhadap Gempa Bumi • Mencakup: oBentuk, proporsi, dan dimensi massa bangunan oSifat, dimensi dan tata letak elemen-elemen struktural oSifat, dimensi dan tata letak elemen-elemen nonstruktural (Christopher Arnold, 1982) • Ada 2 tipe konfigurasi bangunan: oKonfigurasi berturan oKonfigurasi tidak beraturan • Ada batasan-batasan yang menentukan tingkat keberaturan dan ketidak beraturan konfigurasi bangunan tersebut..

[Audio] Konfigurasi Bangunan Menurut Christopher Arnold (1982)  Bentuk, proporsi, dimensi massa bangunan (L, B, H)  Sifat, dimensi, dan tata letak elemen struktural: kolom, bracing, lantai diafragma (dll)  Sifat, dimensi, dan tata letak elemen non struktural: dinding pengisi (dll) Dinding pengisi Lantai Diafragma Kolom Bracing.

[Audio] Kegagalan Struktur akibat Gempa • Karena problem kompleksitas tanah & pondasi • Karena problem konstruksi bangunan (pelaksanan) • Karena Torsi • Karena Soft Storey • Karena Set back • Karena Invert Setback • Karena Short Column • Karena Strong Beam Weak Column *Tidak disebabkan oleh konfigurasi bangunan tidak beraturan.

[Audio] Problem Kompleksitas Tanah & Pondasi Liquefaction Nigata, Jepang Petobo, Palu Adapazari, Turkey.

[Audio] • Bangunan turun sedalam 1 tingkat karena problem dari struktur tanah tidak dipecahkan dengan pondasi yang memadai Catatan: Getaran gempa dominan bekerja pada arah horisontal. Turunnya bangunan adalah karena problem pada tanah dan pondasi.

[Audio] • Konfigurasi bangunan mempengaruhi respon bangunan terhadap gempa. • Secara prinsip: - Bila konfigurasi bangunan beraturan , maka perilaku bangunannya relatif sederhana. - Bila konfigurasi bangunan tidak beraturan, maka perilaku bangunannya lebih dinamis dan kompleks oleh karea itu perlu penyelesaian yang memadai untuk menghindari kegagalan/kerusakan bangunan terhadap gempa. • Ketidak beraturan bangunan memberi dampak pada efisiensi bangunan, semakin tidak beraturan semakin tidak efisien. KONFIGURASI BANGUNAN TERHADAP GEMPA.

[Audio] A B A C D E F G H I C' Bentuk dan Dimensi Tata Letak Elemen Struktural Tata Letak Elemen Nonstruktural dinding nonstruktural CONTOH Gambar Untuk Analisis Konfigurasi  3 buah gambar ini hanya contoh, pilih gambar sesuai dengan kebutuhan analisis, dan kembangkan sendiri. Ada analisis yang perlu gambar denah Untuk analisis soft storey dan setback Untuk analisis soft storey.

[Audio] KONFIGURASI PROBLEM KONFIGURASI PROBLEM STRUKTURAL 1. BENTUK DIMENSI PROPORSI 1A. Denah Berlengan: L, T, U, + Bentuk asimetri Potongan Berlengan besar atas (invert setback) besar bawah Potongan Berlengan besar bawah (setback) 1B. Dimensi ekstrim: panjang/lebar/tinggi 1C. Proporsi Potongan: H/D besar 1D. Proporsi Denah: L/D besar Torsi Torsi Invert setback Setback Perilaku dinamis Perilaku dinamis Perilaku dinamis pada diafragma Torsi Pemusatan gaya geser pada lantai diafragma di sudut pertemuan lengan P.D (Efek P-delta), Momen tumpuan ekstrim Pemusatan gaya geser pada kolom pertemuan Potensi amplifikasi gaya pada pada mode getar tertentu Potensi amplifikasi gaya pada pada mode getar tertentu pada elemen struktur vertikal penahan gempa Potensi amplifikasi gaya pada pada mode getar tertentu pada diafragma Peningkatan gaya-gaya geser pada elemen struktur vertikal pendukung gempa.

[Audio] KONFIGURASI PROBLEM KONFIGURASI PROBLEM STRUKTURAL 2. TATA LETAK ELEMEN STRUKTURAL Ditinjau pada denah: 2A. Kekakuan elemen-elemen struktur vertikal penahan gempa tidak seimbang antara sisi satu dengan sisi yang lain Ditinjau pada potongan: 2B. Diskontinuitas ekstrim kekakuan struktur vertikal, bagian atas lebih kaku terhadap salah satu lantai di bawahnya (soft storey) 2C. Diskontinuitas ekstrim kekakuan struktur vertikal, di bagian bawah struktur yang sangat menonjol terhadap struktur di atasnya Torsi Soft storey Setback Deformasi di sisi yang lebih fleksibel membesar, memperbesar gaya geser pada kolom-kolom di sisi tersebut P.D (P-delta): kolom atas mengalami perpindahan horisontal yang besar menghasilkan momen eksenrtis yang besar  menambah besarnya momen pada kolom yang sudah terjadi karena gaya lateral Pemusatan gaya geser yang besar pada kolom yang di sudut pertemuan.

[Audio] KONFIGURASI PROBLEM KONFIGURASI PROBLEM STRUKTURAL 2. TATA LETAK ELEMEN STRUKTURAL 2D. Struktur membesar ke atas (kekakuan dan berat sendiri makin ke atas makin besar) 2E. Balok lebih kuat dari kolom (strong beam-weak column) Invert setback Sendi plastis terjadi di kolom Efek P.D (P-delta): kolom atas mengalami perpindahan horisontal yang besar menghasilkan momen eksenrtis yang besar  menambah besarnya momen pada kolom terhadap yang terjadi karena gaya lateral Kolom berpotensi mengalami keruntuhan lebih awal..

[Audio] KONFIGURASI PROBLEM KONFIGURASI PROBLEM STRUKTURAL 3. TATA LETAK ELEMEN NONSTRUKTURAL Ditinjau pada denah: 3A. Penempatan elemen-elemen nonstruktural tidak seimbang antara sisi satu dengan sisi yang lain Ditinjau pada potongan: 3B. Penempatan elemen-elemen nonstruktural/BEBAN DI LANTAILANTAI ATAS LEBIH BERAT daripada lantai di bawahnya secara signifikan, atau elemen-elemen nostruktural di lantai atas MENAMBAH KEKAKUAN STRUKTUR ATAS secara signifikan sehingga lebih kaku dari lantai di bawah. 3C. Pemasangan dinding nostuktural yang merubah kekakuan kolom sangat ekstrim. Torsi Soft storey Short column Deformasi membesar di sisi yang lebih berat/ atau yang lebih kaku karena diperkaku oleh elemen nonstruktural Efek P.D (P-delta): kolom atas mengalami perpindahan horisontal yang besar menghasilkan momen eksenrtis yang besar sehingga menambah besarnya momen pada kolom terhadap yang terjadi karena gaya lateral Pemusatan gaya geser yang besar pada kolom yang di sudut pertemuan.

[Audio] KONFIGURASI PROBLEM KONFIGURASI PROBLEM STRUKTURAL 3. TATA LETAK ELEMEN NONSTRUKTURAL Ditinjau pada potongan: 3D. Pemasangan tembereng kaku menambah kekakuan dan kekuatan elemen horisontal (balok) 3E. Beban besar dipuncak menara atau bagian atas bangunan (misal: tandon air, bab=nguan yang bagian atasnya lebih besar dari bagian bawah) Strong beam weak column Invert setback Sendi plastis di kolom, kolom berpotensi mengalami keruntuhan lebih awal. Efek P.D (P-delta): puncak Menara mengalami perpindahan horisontal yang besar menghasilkan momen eksenrtis yang besar  menambah besarnya momen pada kolom terhadap yang terjadi karena gaya lateral lateral.

[Audio] 1. BENTUK • Bentuk yang beraturan: - Tidak berlengan (baik pada denah maupun potongan bangunan). - Simetri - Tidak membesar ke atas.

[Audio] • Bentuk yang tidak beraturan - Berlengan: - Asimetri: - Membesar ke atas: Berlengan pada Denah Berlengan pada Potongan.

[Audio] 1A. Bentuk Berlengan. 1A. Bentuk Berlengan.

[Audio] Problem Konfigurasi Torsi Pada Bangunan Berlengan Bentuk denah berlengan.

[Audio] Contoh Bangunan Berlengan Runtuh https://www.google.com/search?q=building+failure+after+earthquake+re+entrant+corner&safe=stric t&client=firefox-b d&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwj8_5Tfuv7nAhUIeysKHcfiCk0Q_AUoAXoECA0QA w&biw=1252&bih=562#imgrc=KqJuDW7f6PvDiM.

[Audio] E F H G E < ¼ F G < ¼ H Pembatasan Bentuk Denah Berlengan Dan Coakan A B C D A < ¼ B C C/2 > A/2.

[Audio] 1B. Denah simetri / asimetri. 1B. Denah simetri / asimetri.

[Audio] 1B. Potongan simetri / asimetri. 1 0 Symmetrical about 2 axes, if consider buildir.g only. When building attached to ground, top and bottom halves are -not ttul'•,' symmetric. Symmetrical about 1 axis, although this shape has odler advantages. Symrnetrical about no axis..

[Audio] 1C. Dimensi & Proporsi • Konfigurasi yang beraturan: - Dimensi tidak terlalu besar H < 10 tingkat (40m) D < 50m L < 50m - Proporsi tidak terlalu langsing H L D.

[Audio] 1C. Proporsi potongan H/D < 3-4 1D. Proporsi denah L/D < 5 D H Jika H/D > 4, bangunan "langsing / kurus" secara proporsi. L D Jika L/D > 5, denah sangat langsing, problem pada diafragma. Bangunan yang potongan vertikalnya sangat langsing berperilaku sangat dinamis berpotensi mengalami amplifikasi gaya pada mode-mode tertentu, atau gaya-gaya tak terduga. Bangunan yang denahnya sangat langsing berperilaku sangat dinamis berpotensi mengalami amplifikasi gaya pada mode-mode tertentu, dan berpotensi mengalami torsi karena getaran di sisi yang satu dengan yang lain bisa berbeda.

[Audio] 2. TATA LETAK ELEMEN STRUKTURAL • Konfigurasi yang beraturan: - Tata letak elemen-elemen strukturalnya relatif SIMETRI. - Secara denah, kekakuan salah satu sisi relatif sama dengan yang lain. - Secara potongan, kekakuannya relatif merata, tidak ada perubahan kekakuan dan dimensi secara drastis..

[Audio] Elemen-elemen Struktural Penahan Gempa. Elemen-elemen Struktural Penahan Gempa.

[Audio] 2A. Problem Konfigurasi Torsi O M Massa berbentuk kotak TITIK BERATnya (M) kurang lebih berada di pusat denah. Apabila di satu sisi denah dipasang shear wall sedanglkan sisi yang lain kolom-kolom, maka TITIK PUSAT PERLAWANAAN GAYA GESER LATERAL (O) mendekat ke arah shear wall yang jauh lebih kaku. Bekerjanya gaya inersia adalah di titik pusat massa (M), sedangkan gaya geser perlawanan lateral berda di titik O. Maka gaya inersia dan gaya geser perlawanan lateral berada pada jarak antara M dan O (= eksentrisitas/e) menghasilkan momen torsi yang memutar denah massa tersebut. pusat perlawanan geser (O) pusat massa (M) gaya inersia O M e.

[Audio] • Penempatan core struktural tidak simetri konfigurasi tidak beraturan dari segi tataletak elemen struktural  Torsi • Selain itu ada lubang (void) menempel pada core dan lubang-lubang lain  memperlemah diafragma Contoh Denah Yang Kekakuannya tidak simetri.

[Audio] Contoh Bangunan Runtuh Karena Torsi (M) (O).

SCHE24TIC CONFIGURATION SISTIVE ELEENTS FOR RESISTIVE ELEENTS FOR FORCES EARTHQUAKE FORCES PRODUCES TORSION PRODUCES TORSION RESISTIVE ELEMENTS FOR TORSION MAJOR PROBLEM: NO TORSIONAL RESISTANCE LITTLE TORSIONAL PESISTÆICE (SMALL LEVEL ARM).

SCHE24TIC CONFIGURATION ISTIVE ELEENTS FOR RESISTIVE ELEENTS FOR FORCES EARTHQUAKE FORCES RESISTIVE ELEENTS FOR TORSION.

[Audio] Problem Torsi Kekakuan struktur pada denah asimetri.

[Audio] Bentuk denah asimetri Problem Torsi. Bentuk denah asimetri.

[Audio] • Diskontinuitas kekakuan sruktur yang ekstrim pada potongan vertikal • Struktur di lantai-lantai atas lebih kaku daripada struktur lantai dasar • Mekanisme kegagalan strukturnya adalah soft storey Problem Soft Storey shear wall H1>H2 H2 H2 H2 H2.

[Audio] • Soft storey pada lantai dasar mengakibatkan simpangan horisontal kolom lantai dasar sangat besar  terjadi eksentrisitas (D) yang besar antara P dengan RA dan RB. • Maka terjadi momen eksentris sebesar PxD. Maka disebut mekanisme P.D • Momen eksentris ini menambah momen kolom yang sudah ada karena gaya gempa lateral, sehingga momen kolom menjadi sangat besar. • Hal ini menyebabkan banyak bangunan yang soft storey mengalami keruntuhan H1>H2 H2 H2 H2 H2 D D P P RA A B RB Mekanisme P-delta (P.D).

[Audio] Problem Soft Storey Kekakuan struktur pada potongan kontinu (soft storey).

[Audio] Keruntuhan Karena Soft Storey. Keruntuhan Karena Soft Storey.

[Audio] Pembatasan Untuk Soft Storey H1 < 1,4 H2 (PPUSBBB&STBUG 81) H2 H2 H1 Pembatasan Perbedaan Tinggi Antar Tingkat Pembatasan Kekakuan Antar Tingkat: Tinggi kolom lebih kecil atau sama dengan 1,4 tinggi kolom lantai di atasnya • Kekakuan lateral suatu tingkat > 75% kekakuan lateral tingkat di atasnya (harus dengan perhitungan). • Kekakuan lateral suatu tingkat > 80% kekakuan lateral rerata 3 tingkat di atasnya (harus dengan perhitungan). 85% panjang total tembok pada masing-masing arah harus menerus ke pondasi dalam garis sumbu yang sama. (SNI 03-1726-2003) Panjang total tembok-tembok tinggi penuh di satu tingkat > 75% panjang total tembok-tembok tinggi penuh di atasnya (PPUSBBB&STBUG 81).

[Audio] Perubahan signifikan kekakuan kolom secara mendadak karena konfigurasi "setback"  terjadi pemusatan gaya geser yang besar pada lokasi sudut perpindahan kekakuan struktur. Problem Konfigurasi Setback.

[Audio] Setback Tampak Samping A B c Tampak Depan B A c c.

[Audio] Deformasi A Deformasi B Terjadi Gaya Geser Terpusat di c karena Perbedaan waktu Getar dan Deformasi Rangka A dan B Pada Bidang c c c.

[Audio] Mekanisme Setback Bentuk potongan berlengan.

[Audio] Contoh Keruntuhan Bangunan Karena Setback Posisi terjadinya pemusatan gaya geser.

[Audio] Pembatasan Setback D1 > 75% D2 D1 D2 D6 D5 D4 D3 D3 > 75% D4 D4 > 75% D6 D5 > 75% D6.

[Audio] Invert Setback D P H2 H1 Me V F1 F2 Mekanisme P-D pada Konfigurasi Invert Setback • Invert setback merupakan konfigurasi struktur yang membesar ke atas dan beban yang besar terletak di bagian atas atau di puncak bangunan. • Titik berat seluruh massa bangunan posisinya tinggi (jauh dari tumpuan), sehingga momen menjadi besar. • Berat massa tandon (P) bekerja di titik berat tandon mengalami simpangan horisontal yang besar terhadap gaya lateral  terjadi eksentrisitas (D) yang besar. • Maka terjadi momen eksentris PxD yang menambah besarnya momen pada kolom penunjang yang sudah bekerja karen agaya lateral  efek P-delta.

[Audio] Konfigurasi Invert Set Back Bangunan Menara berat di atas  Mekanisme P-delta.

[Audio] http://ethesis.nitrkl.ac.in/4248/1/Seismic_Design_Of_Elevated_Tanks.pdf Perbaikan retak tangki 500 kL Keruntuhan tangki 265 kL yang baru ½ jadi Contoh Menara yang sedang proses pembangunan roboh karena invert setback.

https://www.flickr.com/photos/txmx- 2/3507401998/in/photostream/.

https://engineeringdiscoveries.com/engineering-big-mistakes- that-make-you-wonder-who-gave-them-engineering-degrees/.

[Audio] A9 A9 A8 A8 A8 A8 A9 Pembatasan Invert Setback A6 A5 A4 A3 A2 A1 A7 A2 < 1,5 A1 A1< 1,5 A2 A3 < 1,5 A2 A4 < 1,5 A3 Dst. A9 < 1,5 A8 Dengan asumsi beban hidup mati per m2 tiap lantai sama, maka: Catatan: A = Luas Lantai (diinterpretasikan dari SNI 03-1726-2003).