Post on 10-Jan-2016
description
Perancangan Bangunan Beton
BAB III
PEMODELAN DAN ANALISIS STRUKTUR
3.1 Pemodelan sruktur dengan perangkat lunak ETABS
Struktur bangunan beton yang telah dibuat baik gambar maupun
preliminary komponen strukturnya, lalu dimodelkan dengan program ETABS
nonlinear V.9.0.0. Dari program ETABS ini akan menganalisis terhadap gaya
gaya dalam yang bekerja pada struktur bangunan dengan menggunakan kombinasi
beban.
Dalam pemodelan pada program ETABS seluruh komponen struktur
dimodelkan dengan dimensi yang telah dirancang pada bab sebelumnya. Dalam
pemodelan akan diketahui dimensi kolom yang sesuai dengan pembebanan
struktur. Oleh karena itu, koreksi terhadap desain awal pasti akan terjadi setelah
proses pemodelan dengan program ini diketahui.
3.1.1 Dimensi elemen balok dan kolom
Dimensi balok dan kolom yang dimasukan dalam permodelan adalah
sesuai dengan preliminary desain, ukuran balok dimodelkan sesuai dengan
denah struktur rencana. Pada Tabel 3.1 dan 3.2 tertera nama beserta ukuran
balok dan kolom yang akan digunakan pada struktur bangunan ini.
Tabel 3.1 Dimensi awal elemen struktur balok
Nama Balok H(mm) B(mm)B1 400 200B2 350 200B1a 250 200B2a 200 150
Tabel 3.2 Dimensi awal elemen struktur kolom
Benito Constantino (0621038) 1
Perancangan Bangunan Beton
Nama Kolom b (mm) (sb X) h (mm) (sb Y)K3-1 450 450K3-2 350 350K2-1 350 350K2-2 300 300K1-1 250 250K1-2 200 200
3.1.2 Dimensi elemen pelat lantai
Setelah dimensi balok dan kolom selesai dimodelkan, dilanjutkan
dengan pemodelan untuk desain pelat lantai. Tebal pelat adalah 120 mm
dengan menggunakan tipe membrane dan jenis material yang digunakan
adalah beton.
3.2 Faktor phi dan kombinasi pembebanan
3.2.1 Faktor phi ( reduksi )
Semua komponen struktur harus direncanakan cukup kuat sesuai
dengan ketentuan yang dipersyaratkan dalam peraturan yang ditetapkan
yaitu dengan menggunakan faktor beban dan faktor reduksi kekuatan ().
Kuat rencana suatu komponen struktur yang berhubungan dengan perilaku
lentur, beban normal, geser, dan torsi, harus diambil suatu faktor reduksi
sebagai hasil kali kuat nominal, yang dihitung berdasarkan ketentuan dan
asumsi dari peraturan. Faktor reduksi kekuatan ditentukan pada Tabel 3.3
sebagai berikut :
2
Perancangan Bangunan Beton
Tabel 3.3 Faktor reduksi untuk komponen struktur
Lentur, tanpa beban aksial 0,80Beban aksial, dan beban aksial dengan
lentur0,80
Aksial tarik dan aksial tarik lentur 0,80Geser dan torsi 0,75
Komponen Struktur lainnya 0,65
3.2.2 Kombinasi pembebanan ( load combination )
Dalam perancangan bangunan beton ini, kombinasi pembebanan
yang digunakan adalah sebagai berikut ;
1,4 DL
1,2 DL + 1,6 LL
1 DL + 1 LL ( kombinasi pembebanan untuk perancangan pondasi )
3.2.3 Beban mati ( Super Dead Load )
Besar beban mati yang dimasukan pada struktur ini sesuai dengan
Peraturan Muatan Indonesia tahun 1987. Besarnya beban mati akibat beban
luar dihitung pada Tabel 3.4 sebagai berikut :
Tabel 3.4 Berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung
BAHAN BANGUNANPasir ( kering udara sampai lembab ) 1600 kg/m3Pasir ( jenuh air ) 1800 kg/m3Kerikil ( kering udara sampai lembab, tidak
diayak ) 1650 kg/m3
Pasir kerikil ( kering udara sampai lembab ) 1850 kg/m3Batu pecah ( tidak diayak ) 1450 kg/m3Batu karang ( berat tumpuk ) 700 kg/m3Batu belah, batu gunung dan batu bulat ( berat
tumpuk )1500 kg/m3
Tanah, tanah liat dan tanah geluh ( kering udara
sampai lembab )1700 kg/m3
Tanah, tanah liat dan tanah geluh ( basah ) 2000 kg/m3Batu alam 2600 kg/m3
LANJUTAN
Benito Constantino (0621038) 3
Perancangan Bangunan Beton
BAHAN BANGUNANBeton *) **) 2200 kg/m3Beton bertulang **) 2400 kg/m3Pasangan batu bata 1700 kg/m3Pasangan batu belah, batu gunung dan batu bulat 2200 kg/m3Pasangan batu karang 1450 kg/m3Besi tuang 7250 kg/m3Baja 7850 kg/m3Timah hitam (timbel) 11400 kg/m3Jenis-jenis kayu : lihat P.K.K.I - N.I. 5 KONSTRUKSILantai kayu sederhana dengan balok kayu, tanpa
langit-langit dengan bentang maksimum 5 m dan
untuk muatan hidup paling tinggi 200 kg/m2
40 kg/m2
Langit-langit dan dinding (termasuk rusuk-rusuknya,
tetapi tanpa penggantung langit-langit atau pengku-
pengku), terdiri dari :
a. Semen asbes (eternit dan bahan lain sejenis,
dengan tebal maksimum 4 mm)11 kg/m2
b. Kaca, dengan 3-4 mm 10 kg/m2Panggung langit-langit (dari kayu) , dengan bentang
maksimum 5m dan jarak s.ks.s minimum 0,807 kg/m2
Adukan, per cm tebal : a. Dari semen 21 kg/m2b. Dari kapur, tras atau semen merah 17 kg/m2Dinding-dinding pasangan batu bata : kg/m2a. Satu batu 450 kg/m2b. Setengah batu 250 kg/m2Penutup lantai dari ubin semen portland, teraso dan
beton, tanpa adukan, per cm tebal24 kg/m2
LANJUTANAspal, termasuk bahan-bahan mineral penambah, per
cm tebal14 kg/m2
Penutup atap genting dengan reng dan usuk/kaso per
m2 bidang atap50 kg/m2
Penutup atap sirap dengan reng dan usuk/kaso, per
m2 bidang atap40 kg/m2
LanjutanPenutup atap seng gelombang (BWG 24) tanpa
gordeng/ gulung-gulung10 kg/m2
Semen asbes gelombang (tebal 5 mm) 11 kg/m2
4
Perancangan Bangunan Beton
Sumber: Peraturan Muatan Indonesia (Dept. PU,1987)
Besar beban mati ( Super Dead Load ) untuk struktur meliputi
beban mati terhadap pelat lantai, dinding dan tangga. Berikut ini akan
dijelaskan mengenai beban beban yang dimasukan dalam struktur beton.
a. Beban dinding
Beban dinding merupakan beban non - struktur yang membebani balok
dimana dinding tersebut berdiri. Pada perancangan bangunan ini, tinggi
dinding untuk lantai 1 adalah 3.8 m, lantai 2 adalah 3.8 m. Pada Tabel 3.5
berikut akan dijelaskan mengenai perhitungan beban mati untuk dinding.
Benito Constantino (0621038) 5
Perancangan Bangunan Beton
Tabel 3.5 Beban mati untuk dinding tiap lantai
Dinding pas. bata 250 kg/m2 Adukan ( 2 x 21 kg/m2 ) 42 kg/m2 Total SDL 292 kg/m2Lantai 1 ( h = 3.5 m ) 292 kg/m2 x 3.5 m = 1022 kgLantai 2 ( h = 3.5 m ) 292 kg/m2 x 3.5 m = 1022 kg
b. Beban LantaiBeban luar yang bekerja pada lantai diantaranya beban finishing lantai,
beban plafon dan beban ME. Beban beban ini sesuai dengan Peraturan
Muatan Indonesia 1987. Berikut ini akan dijelaskan mengenai beban luar
yang bekerja pada pelat lantai pada Tabel 3.6 dan 3.7.
Tabel 3.6 Beban mati untuk pelat lantai 1
Beban BeratAdukan ( t = 1 cm ) 21 kg/m2Keramik ( t = 1 cm ) 24 kg/m2Beban plafon 18 kg/m2Beban ME 20 kg/m2
Total 63 kg/m2
Tabel 3.7 Beban mati untuk pelat lantai dak ( atap )
Beban BeratAdukan ( t = 1 cm ) 21 kg/m2Beban plafon 18 kg/m2Beban ME 20 kg/m2
Total 59 kg/m2
3.2.4 Beban hidup ( Live Load )
Berdasarkan Peraturan Muatan Indonesia 1987, nilai beban hidup
yang bekerja pada bangunan tertera pada Tabel 3.8.
Tabel 3.8 Beban hidup yang bekerja
a Lantai dan tangga rumah tinggal 200 kg/m2
b
Lantai dan tangga rumah tinggal sederhana dan gudang-
gudang tidak penting, yang bukan untuk toko atau ruang
kerja
150 kg/m2
6
Perancangan Bangunan Beton
cLantai sekolah, ruang kuliah, kantor, toko, restoran, hotel,
asrama250 kg/m2
LANJUTANd Lantai ruang olah raga 400 kg/m2e Tangga, bordes tangga, gang, dari yang disebut dalam c 300 kg/m2f Lantai ruang dansa 500 kg/m2
g
Lantai dan balkon - dalam dari ruang-ruang untuk
pertemuan tidak termasuk dari a s/d f seperi gereja, ruang
konser, ruang pertunjukan, ruang rapat, bioskop, dsb, juga
panggung penonton dengan teMPat duduk tetap
400 kg/m2
hPanggung penonton tempat berdiri atau dengan tempat
duduk tidak tetap500 kg/m2
iTangga, bordes tangga, lantai dan gang dari ruang-ruang
yang disebut dalam d, f, g, dan h 500 kg/m2
jLantai ruang pelengkap dari ruang-ruang yang disebut
dalam c, d, f, dan g250 kg/m2
k
Untuk lantai-lantai ruang kerja, gudang, garasi,
perpustakaan, ruang arsip, toko, buku, toko besi, ruang
alat-alat dan mesin, dll; muatan hidup harus ditentukan
tersendiri, sesuai dengan muatan hidup maksimum yang
dapat diharapkan akan tetapi tidak boleh kurang dari
250 kg/m2
l
Balkon-balkon yang menjorok bebas ke luar harus
diperhitungkan terhadap muatan hidup dari lantai dalam
yang berbatasan dengan minimum.
300 kg/m2
Sumber: Peraturan Muatan Indonesia (Dept. PU,1987).
Tabel 3.9 Beban hidup yang digunakan untuk bangunan rumah dan toko (ruko )
Beban Hidup BeratLantai dan tangga ruko 200 Kg/m2Lantai ruangan tidak penting 150 Kg/m2
3.3 Langkah langkah analisis
Langkah - langkah untuk pemodelan dengan menggunakan program ETABS
V.9 adalah sebagai berikut :
1. Input grid data
Aktifkan program ETABS Nonlinear, pilih File, New Model.
Benito Constantino (0621038) 7
Perancangan Bangunan Beton
Pilih Modify /Show System..., sehingga muncul tampilan seperti Gambar 3.1
di bawah ini, dan input grid pada kolom ordinat sesuai dengan ukuran yang
tertera pada denah struktur. Setelah itu klik OK, dan hasilnya seperti terlihat
pada Gambar 3.2.
Gambar 3.1 Define grid data
Gambar 3.2 Define Grid Data 3-D View
2. Mendefinisikan material serta properties dari elemen struktur.
Pilih Define, Material Properties, CONC, Modify / Show Material..,
kemudian muncul tampilan seperti Gambar 3.3 di bawah ini. Inputkan
data data material yang telah ditentukan ( Gambar 3.4 ), pilih OK, OK.
8
Perancangan Bangunan Beton
Material yang digunakan adalah beton
Gambar 3.3 Define material
Mengisi data properties dari material, yaitu :
fc = 25 MPa
fy = 400 MPa
fys = 240 MPa
W = 2400 kg/m3
Gambar 3.4 Material property data
3. Mendefinisikan balok, kolom dan pelat
Pilih Define, Frame Sections..., Add Rectangular pada bagian Click to.
Setelah itu muncul tampilan seperti Gambar 3.5 sampai 3.7 di bawah ini,
inputkan ukuran ukuran yang telah ditentukan, ubah material sesuai
dengan yang digunakan, pilih OK.
Benito Constantino (0621038) 9
Perancangan Bangunan Beton
Balok
Gambar 3.5 Rectangular section for beam
10
Perancangan Bangunan Beton
Kolom
Gambar 3.6 Rectangular section for columnPelat
Gambar 3.7 Wall/Slab Section
Benito Constantino (0621038) 11
Perancangan Bangunan Beton
Mendefinisikan beban yang akan digunakan
Pilih Define, Static Load Cases, maka muncul tampilan seperti di bawah ini,
inputkan Static Load Cases yang diinginkan, OK.
Gambar 3.8 Define static load case names
4. Menentukan kombinasi pembebanan yang akan digunakanPilih Define, Load Combination..., Add New Combo, maka muncul tampilan
seperti di bawah ini. Input kombinasi pembebanan yang telah ditentukan,
OK.
Gambar 3.9 Load combination data
Kombinasi pembebanan yang diinputkan ( Tabel 3.10 ) adalah :
12
Perancangan Bangunan Beton
Tabel 3.10 Kombinasi pembebanan
Kombinasi Kombinasi Pembebanan
Combo 1 1,4 DL
Combo 2 1,2 DL + 1,6 LL
Combo 3 1DL + 1 LL
5. Pemasangan Balok, kolom dan pelat pada grid
Balok
Pilih Create Lines in Region or at Clicks (Plan, Elev, 3D)...,untuk
pemasangan satu tingkat pilih One Story, sedangkan untuk pemasangan
seluruh tingkat pilih All Story, click pada grid yang akan dipasang balok.
Kolom
Pilih Create Columns in Region or Clicks (Plan)..., untuk pemasangan satu
tingkat pilih One Story, sedangkan untuk pemasangan seluruh tingkat pilih
All Story, click pada grid yang akan dipasang kolom.
Pelat
Pilih Draw Areas (Plan, Elev, 3D), untuk pemasangan satu tingkat pilih One
Story, sedangkan untuk pemasangan seluruh tingkat pilih All Story, click
pada grid yang akan dipasang pelat.
6. Pemasangan perletakkan
Click bagian bagian yang akan diberi perletakkan, pilih Assign,
Joint/Point, Restraints (Supports)..., kemudian muncul tampilan seperti di
bawah ini ( Gambar 3.10 ), pilih jenis perletakkan sesuai dengan kebutuhan,
OK. Dalam perancangan bangunan beton ini perletakkan yang digunakan
adalah jepit.
Benito Constantino (0621038) 13
Perancangan Bangunan Beton
Gambar 3.10 Joint restraints
Setelah dipasang balok, kolom, perletakkan dan pelat maka tampilannya
akan seperti Gambar 3.11 berikut ini :
Gambar 3.11 3-D view
14
Perancangan Bangunan Beton
7. Perhitungan
Pilih RUN untuk perhitungan, pilih Design, Concrete Frame Design, Select
Design Combo..., kemudian muncul tampilan seperti di bawah ini.
Pindahkan kombinasi yang berada pada List of Combos ke Design Combos,
dan tukarkan pula yang berada di Design Combos ke List of Combos, OK.
Gambar 3.12 Design load combination selection
Benito Constantino (0621038) 15
Perancangan Bangunan Beton
8. Menampilkan gaya dalam dari masing masing elemen
Pilih Design, Concrete Frame Design, Start Design/Check of Structure,
ubah satuan dalam kg-mm. Pilih Display, Show Member Forces/Stress
Diagram, Frame/Pier/Spandrel forces..., maka muncul tampilan seperti di
bawah ini. Pilih jenis kombinasi pembebanan, dan diagram yang akan
ditampilkan, seperti Moment 3 3 atau yang lainnya, OK.
Gambar 3.13 Member force diagram for frame
16
Perancangan Bangunan Beton
9. Cek lendutan
Klik kanan pada balok yang akan dicek lendutannya. Ubah satuan sesuai
dengan yang diinginkan. Angka yang terdapat pada deflection adalah
lendutan yang dihasilkan.
3.4 Hasil analisis struktura. Moment 3 3
Tampilan hasil analisis Moment 3 3, tampak 3 dimensi
( Gambar 3.14 )
Gambar 3.14 Moment 3-3 ( 3D view )
Benito Constantino (0621038) 17
Perancangan Bangunan Beton
Tampilan hasil analisis Moment 3 3, potongan F ( Gambar 3.15 )
Gambar 3.15 Moment 3 3 ( Potongan F )
18
Perancangan Bangunan Beton
b. Shear 2 2
Tampilan hasil analisis Shear 2 2, tampak 3 dimensi ( Gambar 3.16 )
Gambar 3.16 Shear 2 -2 (3D View)
Tampilan hasil analisis Shear 2 2, potongan F.
Gambar 3.17 Shear 2 2 ( Potongan F )
Benito Constantino (0621038) 19
Perancangan Bangunan Beton
c. Axial Force
Tampilan hasil analisis Axial Force , tampak 3 dimensi ( Gambar
3.18 )
Gambar 3.18 Axial Force (3D View)
Tampilan hasil analisis Axial Force, potongan F.
Gambar 3.19 Axial Force ( Potongan F )
20
Perancangan Bangunan Beton
1 Lendutan ijin
Berdasarkan denah pelat, balok dan kolom lantai satu, maka
dilakukan pengecekan lendutan dalam perancangan beton ini mengacu
kepada Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung
(RSNI, 2002) yang terdapat pada Tabel 3.11 berikut :
Tabel 3.11 Lendutan ijin maksimum
Jenis Komponen Struktur Lendutan yang diperhitungkanBatas
LendutanAtap datar yang tidak
menahan atau tidak
disatukan dengan
komponen nonstructural
yang mungkin akan rusak
oleh lendutan yang besar
Lendutan seketika akibat beban
hidup (L)
Lantai yang tidak menahan
atau tidak disatukan denagn
komponen yang mungkin
akan rusak oleh lendutan
yang besar
Lendutan seketika akibat beban
hidup (L)
Konstruksi atap atau lantai
yang menahan atau
disatukan dengan
komponen nonstructural
yang mungkin akan rusak
oleh lendutan yang besar
Bagian dari lendutan total yang
terjadi setelah pemasangan
komponen structural, (jumlah
dari lendutan jangka panjang,
akibat semua beban tetap yang
bekerja, dan lendutan seketika,
akibat penambahan beban
hidup)c
Konstruksi atap atau lantai
yang menahan atau
disatukan dengan
komponen yang mungkin
tidak akan rusak oleh
lendutan yang besarBerdasarkan Tabel 3.11 diatas, maka dalam perancangan bangunan beton
ini menggunakan rumus , sedangkan untuk kantilever digunakan rumus
Benito Constantino (0621038) 21
Perancangan Bangunan Beton
Tabel 3.12 Lendutan ijin maksimum portal segmen 6
22
1 Lendutan ijin