modul sap2000 v11 ok
DESCRIPTION
MODUL SAP2000 v11TRANSCRIPT
-
ANALISIS DAN DESAIN Struktur Beton Bertulang
dengan
SAP2000 v11.0
Disusun oleh: WAHYUDI
Palangkaraya 2015
-
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
BAB II TAHAPAN ANALISIS DAN DESAIN ..................................................... 2
2.1 Pemodelan Struktur ....................................................................... 2
2.2 Properti Material dan Elemen ........................................................ 3
2.3 Pembebanan .................................................................................. 4
2.4 Analisis ........................................................................................... 5
2.5 Desain ............................................................................................ 5
BAB III KONSTRUKSI BALOK SEDERHANA .................................................. 7
3.1 Konstruksi dengan Beban Terpusat .............................................. 7
3.2 Konstruksi dengan Beban Merata ................................................. 11
3.3 Konstruksi dengan Beban Gabungan ............................................ 15
BAB IV KONSTRUKSI BETON BERTULANG ................................................... 20
4.1 Konstruksi Balok Sederhana .......................................................... 20
4.2 Konstruksi Portal 2 Dimensi ........................................................... 28
4.3 Konstruksi Portal 3 Dimensi ........................................................... 39
-
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
SAP2000, Structural Analysis Program merupakan salah satu program aplikasi teknik sipil
untuk analisis dan desain struktur pada berbagai macam bangunan (umumnya gedung, jembatan,
tower dan lain-lain).
Analisis struktur yang dimaksud adalah mencari respon struktur terhadap pembebanan yang
diberikan, yaitu berupa gaya-gaya dalam elemen struktur atau gaya-gaya reaksi perletakan, maupun
deformasi (lendutan) struktur itu sendiri.
Sedangkan desain struktur merupakan pilihan tambahan (bisa dipakai, bisa juga tidak) untuk
mengevaluasi penampang struktur apakah telah memenuhi syarat-syarat perencanaan terhadap
perilaku struktur tersebut, bisa juga disebut sebagai post-processing dari bagian analisis.
Gambar 1.1 Toolbar pada SAP2000 v11.0
Penggunaan SAP2000 sangat membantu para engineer dalam merencanakan, menganalisis
serta mendesain suatu struktur, berupa struktur sederhana ataupun struktur yang kompleks. Akan
tetapi program tersebut hanyalah sebuah alat, hasil akhir suatu desain struktur yang berbasis
komputer tetap terletak pada penggunanya.
-
BAB II TAHAPAN ANALISIS DAN DESAIN
Pada umumnya tahapan dalam melakukan analisis dan desain struktur beton bertulang
dimulai dari pemodelan struktur yang ditetapkan material dan elemennya, kemudian dilanjutkan
dengan menginputkan beban ke dalam model struktur tersebut. Tahap selanjutnya adalah melakukan
analisis struktur untuk mendapatkan gaya dalam. Setelah didapat gaya dalam lalu dilanjutkan dengan
mendesain penampang pada elemen struktur untuk mengetahui jumlah tulangan yang diperlukan.
2.1 Pemodelan Struktur
Tahap awal sebelum dilakukannya analisa struktur adalah membuat model struktur, sebagai
simulasi perilaku fisik struktur real agar dapat diproses melalui pendekatan numerik menggunakan
komputer. Pada SAP2000 terdapat beberapa model struktur yang telah disediakan. Model struktur ini
dapat dimodifikasi atau membuat model yang baru sesuai dengan perencanaan.
Perlu diingat, sebelum melakukan pemodelan struktur harus terlebih dahulu menetapkan unit
satuan yang digunakan. Satuan tersebut terdiri dari satuan berat, panjang dan temperatur.
Gambar 2.1 Model struktur pada SAP2000
Gambar 2.2 Unit satuan pada SAP2000
Jika ingin membuat selain dari model yang tersedia, maka model dapat dibuat dengan
bantuan grid line dengan memasukkan data ordinat masing-masing sumbu X, Y dan Z pada menu
define grid data, sehingga dihasilkan grid line baru sesuai dengan data ordinat yang direncanakan.
-
Gambar 2.3 Define grid data
2.2 Properti Material dan Elemen
Pada SAP2000 tersedia berbagai macam jenis material struktur diantaranya adalah baja,
beton dan aluminium. Berbagai jenis material ini dapat diterapkan pada setiap elemen yang telah
dimodelkan. Dalam penentuan properti, parameter-parameter awal yang berhubungan dengan
material dapat dimodifikasi sesuai dengan perencanaan atau standar yang digunakan, demikian juga
dengan penampang material.
Gambar 2.4 Penentuan properti material
Gambar 2.5 Penentuan penampang material
-
2.3 Pembebanan
Suatu struktur terkadang memerlukan tinjauan berbagai kondisi pembebanan. Hal ini umum
pada proses desain penampang untuk mencari kondisi kritis. Dalam hal demikian, perlu
pengelompokkan beban yang mempunyai tipe yang sama. Misalnya kelompok beban mati (berat
sendiri, tembok, ) atau beban hidup (beban pekerja, mobil, ) atau beban lateral (angin,
gempa, ). Kelompok dalam pengertian tersebut dinyatakan dengan Static Load Case yang dianalisis
secara terpisah satu sama lainnya.
Gambar 2.6 Static load case
Sebagai catatan, jika suatu elemen dianggap sebuah garis (material dan penampang
diabaikan sehingga tidak memiliki berat sendiri) maka pada self weight multiplier untuk beban mati
diisi dengan nilai 0, dimana self weight multiplier merupakan faktor kali untuk berat sendiri elemen.
Untuk mencari pengaruh antara statis load case yang satu dengan yang lainnya, pada setiap
statis load case yang ada dapat dilakukan kombinasi pembebanan, yaitu dengan mengalikan statis
load case dengan faktor beban, kemudian dijumlahkan dengan statis load case berikutnya yang juga
diberi faktor beban yang sesuai.
Gambar 2.7 Kombinasi pembebanan
Pembebanan terhadap struktur ditetapkan bekerja pada nodal/joint maupun pada elemen
frame. Pada nodal, beban berupa beban terpusat yang bekerja, baik di ujung bentang elemen,
termasuk di titik perletakan, atau di titik kumpul (pada struktur portal). Sedangkan pada elemen, beban
yang bekerja dapat berupa beban terpusat ataupun beban merata yang bebas bekerja pada
sepanjang elemen.
-
2.4 Analisis
Pada tahap analisis, terlebih dahulu menentukan derajat kebebasan/Degree of Freedom
(DOF) dari sebuah struktur. Secara default SAP2000 selalu menganggap bahwa keenam derajat
kebebasan yaitu Ux, Uy, Uz, Rx, Ry dan Rz akan diaktifkan, tetapi tidak semua analisa struktur
membutuhkan keenam derajat kebebasan tersebut sehingga harus dinonaktifkan.
Gambar 2.8 DOF struktur portal 2D
Gambar 2.9 DOF struktur portal 3D
Dimana:
Ux = Pergeseran (translation) pada arah sumbu global X
Uy = Pergeseran (translation) pada arah sumbu global Y
Uz = Pergeseran (translation) pada arah sumbu global Z
Rx = Perputaran (rotation) pada arah sumbu global X
Ry = Perputaran (rotation) pada arah sumbu global Y
Rz = Perputaran (rotation) pada arah sumbu global Z
2.5 Desain
Program SAP2000 menyediakan fitur fasilitas beton bertulang yang memberikan kemudahan
bagi para pengguna agar dapat mengevaluasi penampang. SAP2000 menyediakan beberapa standar
perencanaan internasonal seperti ACI 318 99, Eurocode 1992 dan berberapa standar yang lain. Akan
tetapi SAP2000 tidak terlalu kaku dalam pemakaian parameter tertentu agar dapat disesuaikan
dengan peraturan lokal yang berlaku. Sebagai contoh di Indonesia menggunakan SNI 03-2847-2002
yang diadopsi dari ACI 318M 99.
Dengan sedikit modifikasi pada parameter faktor reduksi kekuatan ( = Phi), maka SAP2000
dapat digunakan untuk mendesain bangunan beton bertulang berdasarkan SNI 03-2847-2002.
Parameter-parameter yang dimodifikasi tersebut yaitu:
a. Phi (Bending Tension) = 0,8
b. Phi (Compression Tied) = 0,65
c. Phi (Compression Spiral) = 0,7
d. Phi (Shear) = 0,75
-
Gambar 2.10 Faktor reduksi kekuatan berdasarkan SNI 03-2847-2002
-
BAB III KONSTRUKSI BALOK sederhana
3.1 Konstruksi dengan Beban Terpusat
Studi-1
A. Pemodelan Struktur
1. Tetapkan unit satuan yang akan digunakan menjadi
2. Klik menu File > New Model, akan muncul Form New Model, pilih model Beam.
3. Setelah muncul Form Beam, isikan data seperti gambar di bawah ini, lalu klik OK.
A BC D
4 m 2 m 2 m
P1 = 4 kg P2 = 2 kg
-
4. Maka Object Model akan terlihat pada jendela 3-D View dan X-Z Plane @ Y=0. Untuk lebih
memudahkan dalam tahap selanjutnya jendela 3-D View dapat ditutup.
B. Properti Material dan Elemen
Pada studi ini, tahap properti dan material diabaikan, karena struktur dianggap hanya sebuah garis
lurus dan tidak memiliki penampang.
C. Pembebanan
1. Klik menu Define > Load Cases, akan muncul Form Define Loads. Kemudian ganti nilai
pada Self Weight Multiplier menjadi 0, lalu klik Modify Load dan OK.
2. Select elemen (frame) yang akan diberi beban. Klik menu Assign > Frame Loads > Point,
akan muncul Form Frame Point Loads. Kemudian isikan data seperti gambar di bawah ini, lalu
klik OK.
3. Klik menu Display > Show Load Assigns > Frame/Cable/Tendon. Pada Form Show
Frame Loads, pilih tipe pembebanan pada Load Name, lalu klik OK.
a. Relative Distance b. Absolute Distance
-
Pada jendela akan ditampilkan, struktur yang telah diberi beban terpusat, yaitu P1 = 4 kg pada
jarak 4 m dan P2 = 2 kg pada jarak 6 m dari tumpuan A.
D. Analisis
1. Sesuaikan derajat kebebasan (degree of freedom) untuk struktur 2 dimensi dengan cara klik
menu Analyze > Set Analysis Options Kemudian muncul Form Analysis Options, pada
Fast DOFs klik Plane Frame, lalu klik OK.
Informasi pembebanan
pada elemen
-
2. Klik menu Analyze > Run Analysis atau tekan tombol F5. Kemudian muncul Form Set
Analysis Cases to Run, pada Case Name MODAL, klik Run/Do Not Run Case agar modal
tidak di-run. Modal digunakan untuk menghitung beban tak terduga, modal tidak di-run jika
analisis hanya pada analisis statis. Kemudian klik Run Now.
3. Klik menu Display > Show Forces/Stresses > Joints untuk menampilkan reaksi perletakan
dan menu Display > Show Forces/Stresses > Frames/Cables untuk menampilkan
diagram gaya-gaya dalam, seperti momen dan geser.
Catatan: Dalam menampilkan diagram gaya-gaya dalam, sesuaikan Case/Combo Name berdasarkan beban atau kombinasi pembebanan yang terjadi pada struktur.
-
Studi-2
Studi-3
3.2 Konstruksi dengan Beban Merata
Studi-1
A. Pemodelan Struktur
1. Tetapkan unit satuan yang akan digunakan menjadi
2. Klik menu File > New Model, akan muncul Form New Model, pilih model Beam.
3. Setelah muncul Form Beam, isikan data seperti gambar di bawah ini, lalu klik OK.
A BC
4 m 2 m 2 m
P1 = 4 kgP2 = 2 kg
30
A B
P1 = 2,5 kg
4 m
C BA
q = 8 kg/m
6 m 2 m
-
4. Maka Object Model akan terlihat pada jendela 3-D View dan X-Z Plane @ Y=0. Untuk lebih
memudahkan dalam tahap selanjutnya jendela 3-D View dapat ditutup.
B. Properti Material dan Elemen
Pada studi ini, tahap properti dan material diabaikan, karena struktur dianggap hanya sebuah garis
lurus dan tidak memiliki penampang.
C. Pembebanan
1. Klik menu Define > Load Cases, akan muncul Form Define Loads. Kemudian ganti nilai
pada Self Weight Multiplier menjadi 0, lalu klik Modify Load dan OK.
2. Select elemen (frame) yang akan diberi beban. Klik menu Assign > Frame Loads >
Distributed, akan muncul Form Frame Distributed Loads. Kemudian isikan data seperti
gambar di bawah ini, lalu klik OK.
-
4. Klik menu Display > Show Load Assigns > Frame/Cable/Tendon. Pada Form Show
Frame Loads, pilih tipe pembebanan pada Load Name, lalu klik OK.
Pada jendela akan ditampilkan, struktur yang telah diberi beban q = 8 kg/m sepanjang 6 m dari
tumpuan A.
Informasi pembebanan
pada elemen
-
D. Analisis
1. Sesuaikan derajat kebebasan (degree of freedom) untuk struktur 2 dimensi dengan cara klik
menu Analyze > Set Analysis Options Kemudian muncul Form Analysis Options, pada
Fast DOFs klik Plane Frame, lalu klik OK.
2. Klik menu Analyze > Run Analysis atau tekan tombol F5. Kemudian muncul Form Set
Analysis Cases to Run, pada Case Name MODAL, klik Run/Do Not Run Case agar modal
tidak di-run. Modal digunakan untuk menghitung beban tak terduga, modal tidak di-run jika
analisis hanya pada analisis statis. Kemudian klik Run Now.
Klik menu Display > Show Forces/Stresses > Joints untuk menampilkan reaksi perletakan
dan menu Display > Show Forces/Stresses > Frames/Cables untuk menampilkan
diagram gaya-gaya dalam, seperti momen dan geser.
-
Catatan: Dalam menampilkan diagram gaya-gaya dalam, sesuaikan Case/Combo Name berdasarkan beban atau kombinasi pembebanan yang terjadi pada struktur.
Studi-2
Studi-3
Studi-4
3.3 Konstruksi dengan Beban Gabungan
Studi-1
A. Pemodelan Struktur
1. Tetapkan unit satuan yang akan digunakan menjadi
2. Klik menu File > New Model, akan muncul Form New Model, pilih model Beam.
A BD
q = 8 kg/m
2 4 m 2 m
C
A BC
4 m 4 m
q = 8 kg/m
A B
4 m
q = 2,5 kg/m
A BC
q = 1,5 kg/m
P1 = 2 kg
P2 = 1,5 kg
3,5 m5,5 m
E
30
6,5 m8,0 m
D
-
3. Setelah muncul Form Beam, isikan data seperti gambar di bawah ini, lalu klik OK.
4. Maka Object Model akan terlihat pada jendela 3-D View dan X-Z Plane @ Y=0. Untuk lebih
memudahkan dalam tahap selanjutnya jendela 3-D View dapat ditutup.
B. Properti Material dan Elemen
Pada studi ini, tahap properti dan material diabaikan, karena struktur dianggap hanya sebuah garis
lurus dan tidak memiliki penampang.
C. Pembebanan
1. Klik menu Define > Load Cases, akan muncul Form Define Loads. Kemudian ganti nilai
pada Self Weight Multiplier menjadi 0, lalu klik Modify Load dan OK.
-
2. Select elemen (frame) yang akan diberi beban. Klik menu Assign > Frame Loads > Point
untuk beban terpusat dan Assign > Frame Loads > Distributed untuk beban merata.
Beban-beban yang bekerja pada struktur sebagai berikut.
Tipe Beban
Besar Beban
Jarak Dari Titik A
q 1,50 kg/m 3,50 m
P1 2,00 kg 5,50 m
P2 sin 30 0,75 kg 6,50 m
P2 cos 30 1,30 kg 6,50 m
-
3. Klik menu Display > Show Load Assigns > Frame/Cable/Tendon. Pada Form Show
Frame Loads, pilih tipe pembebanan pada Load Name, lalu klik OK.
Pada jendela akan ditampilkan, struktur yang telah diberi beban terpusat, yaitu P1 pada jarak 4
m dan P2 pada jarak 6 m dari titik A.
D. Analisis
1. Sesuaikan derajat kebebasan (degree of freedom) untuk struktur 2 dimensi dengan cara klik
menu Analyze > Set Analysis Options Kemudian muncul Form Analysis Options, pada
Fast DOFs klik Plane Frame, lalu klik OK.
Informasi
Pembebanan
pada elemen
-
2. Klik menu Analyze > Run Analysis atau tekan tombol F5. Kemudian muncul Form Set
Analysis Cases to Run, pada Case Name MODAL, klik Run/Do Not Run Case agar modal
tidak di-run. Modal digunakan untuk menghitung beban tak terduga, modal tidak di-run jika
analisis hanya pada analisis statis. Kemudian klik Run Now.
3. Klik menu Display > Show Forces/Stresses > Joints untuk menampilkan reaksi vertikal
dan horizontal dan menu Display > Show Forces/Stresses > Frames/Cables untuk
menampilkan diagram gaya-gaya dalam, seperti momen dan geser.
Catatan: Dalam menampilkan diagram gaya-gaya dalam, sesuaikan Case/Combo Name berdasarkan beban atau kombinasi pembebanan yang terjadi pada struktur.
-
BAB IV KONSTRUKSI BETON BERTULANG
4.1 Konstruksi Balok Sederhana
Studi-1
Data-Data Material:
Beton : Berat jenis (2.400 Kg/m3)
= 2,4.10-5
N/mm3
Mutu beton = K-250 Kuat tekan, fc = 250*0,083 = 21 MPa
Modulus elastisitas, Ec
= 4.700*fc0,5
= 21.538 MPa
Poisson ratio = 0,2
Baja : Berat jenis (7.850 Kg/m3)
= 7,850.10-5
N/mm3
Mutu baja tulangan = Ulir, D16 (BJTD 40), Fy = 400 MPa
Polos, 10 (BJTP 24), Fy = 240 MPa
Modulus elastisitas, Es
= 200.000 MPa
Poisson ratio = 0,3
A. Pemodelan Struktur
1. Tetapkan unit satuan yang akan digunakan menjadi
2. Klik menu File > New Model, akan muncul Form New Model, pilih model Beam.
A BC
beam section
4 m 3 m
30 cm
40 cm
qDL = 25 kg/m (doest'n include beam weight)
qLL = 15 kg/m
-
3. Setelah muncul Form Beam, isikan data seperti gambar di bawah ini, lalu klik OK.
Dihasilkan model objek dengan bentang A-C = 4 m dan C-B = 4 m, sehingga objek harus
dimodifikasi agar bentang C-B = 3 m.
4. Klik kanan pada jendela lalu pilih Edit Grid Data. Klik Modify/Show System pada Form
Coordinate/Grid Systems, akan muncul Form Define Grid Data. Ganti nilai Ordinate pada x3
menjadi 3.
Grid ID x1, x2 dan x3 menunjukkan grid point A, C dan B dengan ordinat masing-masing:
-4, 0 dan 3.
5. Select elemen bentang C-B, lalu klik menu Edit > Delete dan klik menu View > Refresh View.
Gunakan tool Draw Frame/Cable Element atau Quick Draw Frame/Cable Element untuk
membuat elemen pada bentang C-B dengan jarak 3 meter sesuai dengan gridline.
6. Untuk membuat tumpuan rol pada titik B, Select grid point B kemudian klik menu Assign >
Joint > Restraints pilih tumpuan rol lalu klik OK.
-
B. Properti Material dan Elemen
1. Klik menu Define > Materials, pada Form Define Materials klik Add New Material untuk
menambahkan material yang baru atau Modify/Show Material untuk memodifikasi material
yang sudah ada. Masukkan data material beton pada Form Material Property Data, seperti
gambar di bawah ini. Untuk memudahkan ganti unit satuan menjadi N, mm, C karena satuan
MPa = N/mm.
2. Klik menu Define > Frame Sections, pada Form Properties klik Add New Property. Pilih
Concrete pada Frame Section Property Type, lalu pilih penampang Rectangular.
3. Pada Form Rectangular Section, isikan data seperti pada gambar di bawah ini. Lalu klik
Concrete Reinforcement
Pada box Concrete Covert to Longitudinal Rebar Center (CCL), masukkan nilai 0,058 m. Nilai
0,058 m didapat dari jarak pada titik tengah tulangan longitudinal sampai ke serat terluar balok,
jika digunakan nilai selimut beton sebesar 40 mm.
-
Tulangan longitudinal = 16 mm
Tulangan transversal = 10 mm
Selimut beton = 40 mm
CCL = 40 + 10 + (16/2) = 58 mm
= 0,058 m
4. Select elemen yang akan ditetapkan penampangnya, lalu klik menu Assign > Frame > Frame
Sections, pilih BALOK30x40 lalu klik OK.
C. Pembebanan
1. Klik menu Define > Load Cases, akan muncul Form Define Loads. Pastikan nilai pada Self
Weight Multiplier pada beban mati bernilai 1 dan pada beban hidup bernilai 0.
-
2. Untuk membuat kombinasi pembebanan berdasarkan SNI 03-2847-2002 yaitu: 1,2DL + 1,6LL,
klik menu Define > Combinations, akan muncul Form Define Response Combinations, klik
Add New Combo. Pada Form Response Combination Data isikan data seperti gambar di
bawah ini.
3. Select elemen (frame) yang akan diberi beban. Klik menu Assign > Frame Loads >
Distributed, akan muncul Form Frame Distributed Loads. Masukkan nilai 25 kg/m pada
Uniform Load untuk beban mati dan 15 kg/m untuk beban hidup.
D. Analisis
1. Sesuaikan derajat kebebasan (degree of freedom) untuk struktur 2 dimensi dengan cara klik
menu Analyze > Set Analysis Options Kemudian muncul Form Analysis Options, pada
Fast DOFs klik Plane Frame, lalu klik OK.
-
2. Klik menu Analyze > Run Analysis atau tekan tombol F5. Kemudian muncul Form Set
Analysis Cases to Run, pada Case Name MODAL, klik Run/Do Not Run Case agar modal
tidak di-run. Modal digunakan untuk menghitung beban tak terduga, modal tidak di-run jika
analisis hanya pada analisis statis. Kemudian klik Run Now.
3. Klik menu Display > Show Forces/Stresses > Joints untuk menampilkan reaksi perletakan
dan menu Display > Show Forces/Stresses > Frames/Cables untuk menampilkan
diagram gaya-gaya dalam, seperti momen dan geser.
-
Catatan: Dalam menampilkan diagram gaya-gaya dalam, pilih COMB1 pada Case/Combo Name.
E. Desain
1. Ganti parameter peraturan desain beton ACI 318-99 menjadi SNI 03-2847-2002. Klik menu
Options > Preferences > Concrete Frame Design
2. Klik menu Design > Concrete Frame Design > Select Design Combos, pada Form Design
Load Combinations Selection pilih COMB1 sebagai kombinasi pembebanan untuk desain.
3. Klik Design > Concrete Frame Design > Start Design/Check of Structure. Ganti unit satuan
menjadi
-
4. Untuk menampilkan informasi desain, klik kanan pada elemen, akan muncul Form Concrete
Beam Design Information (ACI 318-99), kemudian klik Summary.
Catatan: Untuk menampilkan informasi tulangan lainnya pada model objek, seperti tulangan geser, klik menu Design > Concrete Frame Design > Display Design Info
Studi-2
Data-Data Material:
Beton : Berat jenis (2.400 Kg/m3)
= 2,4.10-5
N/mm3
Mutu beton = K-250 Kuat tekan, fc = 250*0,083 = 21 MPa
Modulus elastisitas, Ec
= 4.700*fc0,5
= 21.538 MPa
Poisson ratio = 0,2
Baja : Berat jenis (7.850 Kg/m3)
= 7,850.10-5
N/mm3
Mutu baja tulangan = Ulir, D16 (BJTD 40), Fy = 400 MPa
Polos, 10 (BJTP 24), Fy = 240 MPa
Modulus elastisitas, Es
= 200.000 MPa
Poisson ratio = 0,3
A B
beam section
30 cm
40 cm
3,5 m
qDL = 25 kg/m (doest'n include beam weight)
qLL = 15 kg/m
-
4.2 Konstruksi Portal 2 Dimensi
Studi-1
Fungsi gedung : Gedung sekolah
Kofigurasi gedung :
Bangunan Tinggi (m) Elevasi
Pondasi (tinggi telapak = 0,75 m) 1,70 + 0,75 - 2,45
Lantai I 4,20 0,00
Lantai II 4,00 + 4,20
Lantai III 4,00 + 8,20
Dak - + 12,20
Mutu beton : K-250, fc = 21 MPa
Mutu baja beton : 10 (BJTP 24), fy = 240 MPa
D16 (BJTD 40), fy = 400 MPa
qLL lantai = 250 kg/m2 (Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung, 1983)
qLL dak = 100 kg/m2 (Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung, 1983)
Geometri sistem struktur
1 2 3 4
8765
9
17 18
10 11
19 20
12141312
5 6 7
1 2 3 4
11
1817
109
1615
8
K30
/60
K30
/60
K30
/60
K30
/60
K30
/60
K30
/60
K30
/30
K30
/30
K30
/30
K30
/30
K30
/30
K30
/30
K30
/60
K30
/60
K30
/30
K30
/30
13 14 15 1619 20 21
26 27
25242322
4.75 4.00 4.75
4.00
4.00
4.20
1.70
B30/50 B30/50
B30/50B30/50
B30/50 B30/50B30/50
K30/50
B30/50 B30/50B30/50
-
Distribusi beban pelat lantai terhadap balok
Distribusi beban pelat dak terhadap balok
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B3
B3
B3
B3
B3
B3
B3
B3
4.75 4.00 4.75
3.00
3.00
lx
lx
ly ly ly
B2
3.00
3.00
lx
lx
ly ly
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
3.00 1.75 1.75 3.00
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B2
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B1
B3
B3
B3
B3
B3
B3
B3
B3
-
Diagram pemebanan yang bekerja pada struktur
Besarnya beban q pelat lantai dan dak yang bekerja terhadap balok ditetapkan sebagai
berikut.
qDL lantai = 2.400 kg/m3 * tpelat * lx = 2.400 kg/m
3 * 0,12 m * 3 m = 864 kg/m
qLL lantai = 250 kg/m2 * lx = 250 kg/m
2 * 3 m = 750 kg/m
qDL dak = 2.400 kg/m3 * tpelat * lx = 2.400 kg/m
3 * 0,12 m * 3 m = 864 kg/m
qLL dak = 100 kg/m2 * lx = 100 kg/m
2 * 3 m = 300 kg/m
A. Pemodelan Struktur
1. Tetapkan unit satuan yang akan digunakan menjadi
2. Klik menu File > New Model, akan muncul Form New Model, pilih model Blank.
qDL = 864 kg/mqDL = 864 kg/m
qDL = 864 kg/mqDL = 864 kg/m
qDL = 864 kg/m
qDL = 864 kg/m qDL = 864 kg/m qDL = 864 kg/m
4.00 4.75
4.00
4.00
4.20
1.70
4.75
qLL = 300 kg/mqDL = 864 kg/m
qLL = 750 kg/m
qLL = 300 kg/mqDL = 864 kg/m
qLL = 750 kg/m qLL = 750 kg/m
qDL = 864 kg/m
qLL = 750 kg/m
qLL = 750 kg/mqLL = 750 kg/m
qLL = 750 kg/mqLL = 750 kg/m
qLL = 864 kg/m
qLL = 750 kg/m
-
3. Klik kanan pada jendela lalu pilih Edit Grid Data. Klik Modify/Show System pada Form
Coordinate/Grid Systems, akan muncul Form Define Grid Data. Masukkan titik ordinat seperti
pada gambar di bawah ini, maka akan terbentuk gridline seperti pada gambar.
4. Gunakan tool Draw Frame/Cable Element atau Quick Draw Frame/Cable Element untuk
membuat elemen garis berdasarkan gambar rencana.
5. Untuk membuat tumpuan jepit, Select grid joint A, B, C dan D, kemudian klik menu Assign >
Joint > Restraints pilih tumpuan jepit lalu klik OK.
-
B. Properti Material dan Elemen
1. Klik menu Define > Materials, pada Form Define Materials klik Add New Material untuk
menambahkan material yang baru atau Modify/Show Material untuk memodifikasi material
yang sudah ada. Masukkan data material beton pada Form Material Property Data, seperti
gambar di bawah ini. Untuk memudahkan ganti unit satuan menjadi N, mm, C karena satuan
MPa = N/mm.
2. Klik menu Define > Frame Sections, pada Form Properties klik Add New Property. Pilih
Concrete pada Frame Section Property Type, lalu pilih penampang Rectangular.
3. Pada Form Rectangular Section, isikan data penampang untuk masing-masing balok dan
kolom. Kemudian klik Concrete Reinforcement
Balok B 30/50 : Depth [t3] = 0,5 m Width [t2] = 0,3 m
Kolom K 30/60 : Depth [t3] = 0,3 m Width [t2] = 0,6 m
Kolom K 30/30 : Depth [t3] = 0,3 m Width [t2] = 0,3 m
-
4. Select elemen balok yang akan ditetapkan penampangnya. Klik menu Assign > Frame >
Frame Sections, pilih BALOK30x50 lalu klik OK. Ulangi langkah tersebut untuk
menetapkan penampang pada masing-masing kolom berdasarkan gambar rencana.
C. Pembebanan
1. Klik menu Define > Load Cases, akan muncul Form Define Loads. Pastikan nilai pada Self
Weight Multiplier pada beban mati bernilai 1 dan pada beban hidup bernilai 0.
2. Untuk membuat kombinasi pembebanan berdasarkan SNI 03-2847-2002 yaitu: 1,2DL + 1,6LL,
klik menu Define > Combinations, akan muncul Form Define Response Combinations, klik
Add New Combo. Pada Form Response Combination Data isikan data seperti gambar di
bawah ini.
3. Select elemen balok dan kolom yang akan diberi beban. Klik menu Assign > Frame Loads >
Distributed, akan muncul Form Frame Distributed Loads. Masukkan masing-masing data
pembebanan, sesuai dengan tipe pembebanan dan bentang balok.
a.
b.
c.
d.
1,5 1,74 1,5
qLL = 750 kg/m
qDL = 864 kg/m
1,5 1 1,5
qLL = 750 kg/m
qDL = 864 kg/m
1,5 1,5 1,75
qLL = 300 kg/mqDL = 864 kg/m
1,75 1,5 1,5
qLL = 300 kg/mqDL = 864 kg/m
-
a.
b.
c.
-
d.
D. Analisis
1. Sesuaikan derajat kebebasan (degree of freedom) untuk struktur 2 dimensi dengan cara klik
menu Analyze > Set Analysis Options Kemudian muncul Form Analysis Options, pada
Fast DOFs klik Plane Frame, lalu klik OK.
2. Klik menu Analyze > Run Analysis atau tekan tombol F5. Kemudian muncul Form Set
Analysis Cases to Run, pada Case Name MODAL, klik Run/Do Not Run Case agar modal
tidak di-run. Modal digunakan untuk menghitung beban tak terduga, modal tidak di-run jika
analisis hanya pada analisis statis. Kemudian klik Run Now.
3. Klik menu Display > Show Forces/Stresses > Joints untuk menampilkan reaksi perletakan
dan menu Display > Show Forces/Stresses > Frames/Cables untuk menampilkan
diagram gaya-gaya dalam, seperti momen dan geser.
Struktur portal
Deformasi
-
Reaksi perletakan
Diagram momen
Diagram geser
Diagram aksial
Catatan: Dalam menampilkan diagram gaya-gaya dalam, pilih COMB1 pada Case/Combo Name.
-
E. Desain
1. Ganti parameter peraturan desain beton ACI 318-99 menjadi SNI 03-2847-2002. Klik menu
Options > Preferences > Concrete Frame Design
2. Klik menu Design > Concrete Frame Design > Select Design Combos, pada Form Design
Load Combinations Selection pilih COMB1 sebagai kombinasi pembebanan untuk desain.
3. Klik Design > Concrete Frame Design > Start Design/Check of Structure. Ganti unit satuan
menjadi
Tulangan longitudinal dalam satuan mm
Tulangan geser dalam satuan mm2/mm
-
4.3 Konstruksi Portal 3 Dimensi
Studi-1
Fungsi gedung : Gedung Ruko
Sistem struktur : Sway Ordinary/Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB)
Luas gedung : 84,00 m2
Tinggi gedung : 9,40 m
Kofigurasi gedung :
Bangunan Tinggi (m) Elevasi
Kolom Pondasi 1,40 - 1,40
Lantai I 3,00 0,00
Lantai II 3,20 + 3,00
Lantai III 3,20 + 6,20
Dak - + 9,40
Data elemen struktur :
Elemen Dimensi (cm) Tebal (cm)
Balok B1 30x40
B2 20x30
Kolom K1 40x40
K2 30x30
Pelat Pl Lantai 12
Pl Dak 12
Pembebanan :
qLL lantai = 250 kg/m2 (Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung, 1983)
qLL dak = 100 kg/m2 (Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung, 1983)
Kombinasi pembebanan = 1,2 DL + 1,6 LL
Data-Data Material:
Beton : Berat jenis (2.400 Kg/m3)
= 2,4.10-5
N/mm3
Mutu beton = K-250 Kuat tekan, fc = 250*0,083 = 21 MPa
Modulus elastisitas, Ec
= 4.700*fc0,5
= 21.538 MPa
Poisson ratio = 0,2
Baja : Berat jenis (7.850 Kg/m3)
= 7,850.10-5
N/mm3
Mutu baja tulangan = Ulir, D16 (BJTD 40), Fy = 400 MPa
Polos, 10 (BJTP 24), Fy = 240 MPa
Modulus elastisitas, Es
= 200.000 MPa
Poisson ratio = 0,3
-
4.00
4.00
DENAH RENCANASLOOF & KOLOM LT. 1
ELEVASI 0.00
4.00
7.00
12.00
3.50 3.50
B 30X40 B 30X40
B 30X40 B 30X40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 20X30 B 20X30
B 20X30B 20X30
1
2
3
4
A B C
DENAH RENCANABALOK & KOLOM LT. 2
ELEVASI +3.00
B 30X40 B 30X40
B 30X40 B 30X40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 20X30 B 20X30
B 20X30B 20X30
4.00
7.00
12.004.00
4.00
1
2
3
4
A B C3.50 3.50
DENAH RENCANABALOK & KOLOM LT. 3
ELEVASI +6.20
4.00
7.00
12.004.00
4.00
1
2
3
4
A B C3.50 3.50
B 30X40 B 30X40
B 30X40 B 30X40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 3
0X
40
B 20X30 B 20X30
B 20X30B 20X30
3.50 3.50
1.40
3.00
3.20
3.20
A B CZ
X
-
A. Pemodelan Struktur
1. Tetapkan unit satuan yang akan digunakan menjadi
2. Klik menu File > New Model, akan muncul Form New Model, pilih model Blank.
3. Klik kanan pada jendela lalu pilih Edit Grid Data. Klik Modify/Show System pada Form
Coordinate/Grid Systems, akan muncul Form Define Grid Data. Masukkan titik ordinat seperti
pada gambar sesuai dengan gambar rencana seperti pada gambar.
4. Gunakan tool Draw Frame/Cable Element atau Quick Draw Frame/Cable Element untuk
membuat elemen garis berdasarkan gambar rencana. Pada tampilan X-Y Plane, gunakan icon
atau untuk merubah tampilan terhadap sumbu Z.
-
5. Untuk membuat tumpuan jepit, pada tampilan X-Y Plane @ Z=-1,4 select grid joint pada
semua titik tumpuan, kemudian klik menu Assign > Joint > Restraints pilih tumpuan jepit
lalu klik OK.
B. Properti Material dan Elemen
1. Klik menu Define > Materials, pada Form Define Materials klik Add New Material untuk
menambahkan material yang baru atau Modify/Show Material untuk memodifikasi material
yang sudah ada. Masukkan data material beton pada Form Material Property Data, seperti
gambar di bawah ini. Untuk memudahkan ganti unit satuan menjadi N, mm, C karena satuan
MPa = N/mm.
-
2. Untuk properti material baja tulangan, sama seperti tahap di atas dan masukkan data-data
seperti gambar di bawah ini.
3. Klik menu Define > Frame Sections, pada Form Properties klik Add New Property. Pilih
Concrete pada Frame Section Property Type, lalu pilih penampang Rectangular.
4. Pada Form Rectangular Section, isikan data penampang untuk masing-masing balok dan
kolom. Kemudian klik Concrete Reinforcement
Balok B 30/40 : Depth [t3] = 0,4 m Width [t2] = 0,3 m
Balok B 20/30 : Depth [t3] = 0,3 m Width [t2] = 0,2 m
Kolom K 40/40 : Depth [t3] = 0,4 m Width [t2] = 0,4 m
Kolom K 30/30 : Depth [t3] = 0,3 m Width [t2] = 0,3 m
-
5. Select elemen balok yang akan ditetapkan penampangnya. Klik menu Assign > Frame >
Frame Sections, pilih B 30x40 lalu klik OK. Ulangi langkah tersebut untuk menetapkan
penampang pada B 20x30, begitu juga dengan elemen kolom K 40x40 dan K 30x30.
6. Untuk memasukkan data properti elemen pelat lantai dan dak, klik menu Define > Area
Sections Pada muncul Form Area Sections, pilih tipe Shell dan klik Add New Section,
masukkan data seperti gambar di bawah ini.
7. Untuk membuat elemen pelat lantai, klik tool Draw Rectangular Area Element atau Quick
Draw Area Element, pilih Section PL-LANTAI untuk membuat elemen pelat pada bidang X-Y
Plane @ Z=0, koordinat A-B-3-4 seperti pada gambar.
-
8. Untuk membuat elemen pelat dak, klik tool Draw Rectangular Area Element atau Quick
Draw Area Element, pilih Section PL-DAK untuk membuat elemen pelat pada bidang X-Y
Plane @ Z=9,4, koordinat A-B-3-4 seperti pada gambar.
9. Untuk menghaluskan dan membuat model lebih detail atau lebih kecil dapat dilakukan dengan
cara membagi elemen menjadi pias-pias yang lebih kecil (meshing area). Cara meshing area
ada dua macam yaitu secara fisik (pelat memang dibagi menjadi beberapa pias tertentu) atau
secara internal (pelat masih satu kesatuan akan tetapi dalam analisis software akan otomatis
membaginya menjadi pias-pias yang lebih kecil). Kedua cara tersebut akan menghasilkan
output gaya dalam yang sama (Satyarno, 2012). Pada kasus ini akan dilakukan meshing area
dengan cara kedua. Select pelat lantai atau dak yang akan dipartisi, klik menu Assign >
Area > Automatic Area Mesh. Pada Form Assign Automatic Area Mesh, pilih Mesh Area
Into This Number of Object, isikan data seperti pada gambar.
-
10. Klik Menu View > Set Display Options atau icon pilih Extrude View dan Fill Objects
pada kolom General, akan ditampilkan setiap elemen yang sudah ditetapkan propertinya baik
balok, kolom maupun pelat.
C. Pembebanan
1. Klik menu Define > Load Cases, akan muncul Form Define Loads. Pastikan nilai pada Self
Weight Multiplier pada beban mati bernilai 1 dan pada beban hidup bernilai 0.
-
2. Untuk membuat kombinasi pembebanan berdasarkan SNI 03-2847-2002 yaitu: 1,2DL + 1,6LL,
klik menu Define > Combinations, akan muncul Form Define Response Combinations, klik
Add New Combo. Pada Form Response Combination Data, isikan data seperti gambar di
bawah ini.
3. Select semua elemen PL-LANTAI, klik menu Assign > Area Loads > Uniform (Shell).
Masukkan beban hidup untuk pelat lantai sebesar 250 kg/m2 pada Form Area Uniform Loads.
Kemudian select semua elemen PL-DAK, klik menu Assign > Area Loads > Uniform
(Shell). Masukkan beban hidup untuk pelat dak sebesar 100 kg/m2 pada Form Area Uniform
Loads.
D. Analisis
1. Sesuaikan derajat kebebasan (degree of freedom) untuk struktur 3 dimensi dengan cara klik
menu Analyze > Set Analysis Options Kemudian muncul Form Analysis Options, pada
Fast DOFs klik Space Frame, lalu klik OK.
2. Klik menu Analyze > Run Analysis atau icon . Kemudian muncul Form Set Analysis
Cases to Run, pada Case Name MODAL, klik Run/Do Not Run Case agar modal tidak di-run.
-
Modal digunakan untuk menghitung beban tak terduga, modal tidak di-run jika analisis hanya
pada analisis statis. Kemudian klik Run Now.
3. Klik menu Display > Show Forces/Stresses > Joints untuk menampilkan reaksi perletakan
dan menu Display > Show Forces/Stresses > Frames/Cables untuk menampilkan
diagram gaya-gaya dalam yang bekerja pada frame, seperti momen, geser dan aksial. Menu
Display > Show Forces/Stresses > Shells untuk menampilkan gaya dalam yang bekerja
pada pelat.
Struktur portal
Deformasi
Diagram resultan momen maks pelat
Diagram momen
-
Diagram geser
Diagram aksial
Catatan: Dalam menampilkan diagram gaya-gaya dalam, pilih COMB1 pada Case/Combo Name.
E. Desain
1. Ganti parameter peraturan desain beton ACI 318-99 menjadi SNI 03-2847-2002. Klik menu
Options > Preferences > Concrete Frame Design
2. Merubah tipe struktur menjadi sway ordinary/Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB),
karena secara default SAP2000 akan menghitung struktur dengan sistem sway special/Sistem
Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK). Klik menu Select > All atau icon lalu klik
menu Design > Concrete Frame Design > View/Revise Overwrites pilih Sway Ordinary
pada Item Farming Type.
-
3. Klik menu Design > Concrete Frame Design > Select Design Combos, pada Form Design
Load Combinations Selection pilih COMB1 sebagai kombinasi pembebanan untuk desain.
4. Klik Design > Concrete Frame Design > Start Design/Check of Structure. Ganti unit satuan
menjadi
-
COVERMODUL SAP2000 v11