TINJAUAN KOEFISIEN GEMPA DASAR DAN PERENCANAAN GESER BALOK PADA BANGUNAN BERDAKTILITAS PENUH DI INDONESIA TESIS. oleh

Transkripsi

1 TINJAUAN KOEFISIEN GEMPA DASAR DAN PERENCANAAN GESER BALOK PADA BANGUNAN BERDAKTILITAS PENUH DI INDONESIA TESIS Disusun sebagai salah satu persyaratan untuk menyelesaikan pendidikan Program Magister di Institut Teknologi Bandung oleh GUNAWAN SISWANTO N I M: Pembimbing Ir. SINDUR P. MANGKOESOEBROTO, MSEM, Ph.D. PENGUTAMAAN REKAYASA STRUKTUR JURUSAN TEKNIK SIPIL PROGRAM PASCASARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 1996

2

3 TINJAUAN KOEFISIEN GEMPA DASAR DAN PERENCANAAN GESER BALOK PADA BANGUNAN BERDAKTILITAS PENUH DI INDONESIA oleh Gunawan Siswanto Pembimbing Ir. Sindur P. Mangkoesoebroto, MSEM, Ph.D. ABSTRAK Dalam tesis ini dilakukan tinjauan terhadap dua aspek penting dalam perencanaan bangunan tahan gempa, yaitu beban gempa dan struktur. Tinjauan terhadap beban gempa adalah mengenai koefisien gempa dasar, C, yang ada dalam Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung, 1987, atau SNI F, sedangkan tinjauan terhadap struktur terutama mengenai perencanaan geser balok pada bangunan berdaktilitas penuh berdasarkan Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung 1991 atau SNI Tinjauan terhadap koefisien gempa dasar, C, dilakukan terhadap Wilayah 1 dan Wilayah 4 menurut zonasi gempa yang ada dalam SNI F. Studi kasus diambil untuk Kota Manado dan Kota Jakarta yang masing-masing mewakili Wilayah 1 dan Wilayah 4. Spektrum respons desain untuk kedua kota tersebut dihitung berdasarkan selubung spektrum respons ternormalisasi dari beberapa catatan gempa yang ada di Indonesia, kemudian diskalakan dengan percepatan tanah maksimum (PGA) yang dihitung berdasarkan persamaan atenuasi Donovan dan Wiratman, dan fungsi Distribusi Gumbel Tipe I. Nilai maksimum dari hasil perhitungan PGA untuk periode ulang 200 tahun adalah 0.07g untuk Kota Jakarta dan 0.25g untuk Kota Manado. Spektrum respons desain yang dihasilkan menunjukkan bahwa untuk struktur dengan periode alami tinggi, harga spektrum percepatannya lebih kecil dari pada yang dihitung berdasarkan koefisien gempa dasar, C, SNI F, sedangkan untuk periode rendah harga yang diperoleh tidak mempunyai nilai yang seragam. Perbandingan juga dilakukan antara spektrum percepatan berdasarkan koefisien gempa dasar, C, SNI F, dengan yang dipakai dalam peraturan yang ada di negara lain (UBC 91, ANSI-82, BOCA-87 dan NEHRP), untuk wilayah gempa terkuat dan fasilitasfasilitas penting. Dari perbandingan tersebut didapat bahwa untuk periode tinggi koefisien gempa dasar, C, mempunyai nilai yang lebih tinggi dari pada spektrum respons yang ada pada peraturan-peraturan tersebut. Koefisien gempa dasar, C, yang ada dalam SNI F merupakan spektrum respons inelastik yang diturunkan berdasarkan faktor daktilitas sama dengan empat untuk periode ulang gempa 200 tahun dengan resiko gempa 22%. SNI mengatur perencanaan struktur berdaktilitas empat atau berdaktilitas penuh berdasarkan konsep kolomkuat balok-lemah. Salah satu keruntuhan yang harus dihindarkan dalam perencanaan struktur berdaktilitas penuh adalah keruntuhan geser. Persamaan , SNI , mengatur perencanaan geser balok pada bangunan berdaktilitas penuh. Berdasarkan peraturan tersebut diatur bahwa nilai yang didapat dari persamaan tidak perlu lebih besar dari Persaman , SNI Dari analisis didapat bahwa persamaan ini tidak konsisten dengan konsep kolom-kuat baloklemah. Hasil pengujian menunjukkan bahwa perilaku kuat geser balok yang didesain dengan menggunakan Persamaan lebih balk daripada balok yang didesain dengan menggunakan Persamaan

4 A STUDY OF BASE SHEAR COEFFICIENT AND BEAM SHEAR DESIGN OF FULLY DUCTILE STRUCTURE IN INDONESIA by Gunawan Siswanto, under supervision of Ir. Sindur P. Mangkoesoebroto, MSEM, Ph.D. ABSTRACT A study of two important aspects in designs of seismic resistant building, i.e. earthquake load and structural behaviour, is performed in this thesis. The study of the earthquake load is on the base shear coefficient, C, in Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung, 1987, or SNI F, while study of structural behaviour is on beam shear design of fully ductile element in Indonesia based on Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung 1991 or SNI A study of the base shear coefficient, C, is carried out for Zone 1 and Zone 4 based on the earthquake zonation in SNI F. Case study is performed for cities of Manado and Jakarta which represent Zone 1 and Zone 4, respectively. Design response spectra for those cities are constructed based on the envelope of some normalized response spectra for several earthquakes in Indonesia and then scaled down using the peak ground acceleration (PGA) computed employing the Donovan and Wiratman attenuation equations, as well as Gumbel Type I Probability Distribution function. The maximum values of the computed PGA's for 200-year return period are 0.07g and 0.25g for cities of Jakarta and Manado, respectively. The design spectra show that for structures with high fundamental periods, the values of spectral acceleration are smaller than the ones calculated based on SNI F, while for lower fundamental periods, they do not yield uniform values. Comparison of strongest spectral acceleration for essential facilities is also carried out between the one calculated based on SNI F, and those based on codes used in other countries (UBC 91, ANSI-82, BOCA-87 and NEHRP). The comparison shows that for structures with high fundamental periods the value of spectral acceleration calculated based on SNI F is the highest. Base shear coefficient, C, in SNI F is an inelastic spectrum response which is derived based on ductility factor of four for 200-year return period of earthquake and risk factor 22%. SNI regulates the designs of structures with ductility of four or fully ductile structures based on strong-column weak-beam concept. In designing fully ductile structures, shear failures should be avoided. Equation of SNI , regulates beam shear designs of fully ductile structures. Considering SNI , the computed shear force value is not necessarily higher than the one computed base on Equation of SNI Analysis shows that Equation is inconsistent with on strong-column weak-beam concept. Experiments show that the shear behavior of beams designed using Equation are better than those designed using Equation

5

6

7

8

9

10