1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000

http://slidepdf.com/reader/full/1104105025-3-bab-ii-tekla-sap2000 1/37

T

PEREN

INTEGRASI

KLA STRUCTURES & SAP20

ANAAN STRUKTUR GEDU

BERTULANG DENGAN

TINJA

JURUSAN

FAKU

UNIVERSIT

3

ROGRAM

00 DALAM

G BETON

TAP BAJA

TUGAS AKHIR

BAB II

UAN PUSTAKA

EKNIK SIPIL

TAS TEKNIK

AS UDAYANA

2015

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 BIM ( Building Information Modeling)

Menurut Eastman (2008), BIM merupakan perubahan paradigma yang

memiliki banyak manfaat, tidak hanya untuk mereka yang bergerak dalam bidang

industri konstruksi bangunan tetapi juga untuk masyarakat yang lebih luas lagi,

bangunan yang lebih baik adalah bangunan yang dalam tahap pembangunannya

menggunakan energi, tenaga kerja dan modal yang lebih sedikit. BIM pada

dasarnya adalah digital platform untuk pembangunan virtual. Jika BIM

diterapkan, modelnya harus dapat berisi semua informasi bangunan tersebut,

informasi tersebut digunakan untuk bekerjasama, memprediksi, dan membuat

keputusan tentang desain, konstruksi, biaya, dan tahap pemeliharaan bangunan.

Menurut Tjell (2010), BIM dianggap lebih dari sekedar teknologi biasa,

melainkan cara baru untuk menangani proses pembangunan. Dengan

menggunakan BIM dapat diperoleh 3D, 4D, 5D, dan 6D. Dimana 3D berbasis

obyek pemodelan parametic, 4D adalah urutan dan penjadwalan material, pekerja,

luasan area, waktu, dan lain-lain, 5D termasuk estimasi biaya dan part-list , dan

6D mempertimbangkan untuk fasilitas manajemen, biaya siklus hidup, dan

dampak lingkunan. Konsep ini sangat tergantung pada teknologi program yang

digunakan. Inti dari konsep tersebut adalah bahwa model BIM berisi informasi-

informasi. Model suatu obyek tidak hanya geometris tetapi model tersebut juga

berisi informasi tentang bahan yang digunakan, berat, biaya, waktu dan

bagaimana diapasang, dan lain-lain.

Adapun beberapa program dalam Building Information Modeling yangsecara umum digunakan oleh para kontraktor untuk menggambar dan merancang

struktur dan MEP, seperti yang terlihat pada Tabel 2.1 berikut.

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


5

Tabel 2.1 Program – program BIM

Product Name Manufacturer Primary Function

Cadpipe Commercial Pipe AEC Design Group 3D Pipe Modeling

Revit MEP Autodesk 3D Detailed MEP Modeling

SDS/2 Design Data3D Detailed Structural

Modeling

Fabrication for AutoCAD East Coast CAD/CAM 3D Detailed MEP Modeling

MEP CAD-Duct Micro Application Packages 3D Detailed MEP Modeling

Duct Designer 3D, Pipe

Designer 3D QuickPen International 3D Detailed MEP Modeling

Tekla Structures Tekla3D Detailed Structural

Modeling

Sumber: Reinhardt (2009)

2.2 Tekla Structures

Program Tekla merupakan revolusi baru dalam bidang rekayasa struktur

yang memiliki beberapa keunggulan dibanding program aplikasi lainnya. Tekla

BIM ( Building Information Modeling ) merupakan program yang berbasis

ensiklopedi proyek. Program Tekla Structures merupakan perangkat lunak

Building Information Modeling (BIM) yang memungkinkan untuk membuat dan

mengelola data secara akurat dan rinci, serta dapat membuat model struktur 3D

tanpa melupakan material dan struktur yang kompleks. Model Tekla Structures ini

dapat mencakup seluruh proses konstruksi bangunan dari konsep desain untuk

fabrikasi, pemasangan, dan manajemen konstruksi. (Saputri, 2012)Menururt Riza (2011), Tekla Structures adalah aplikasi pemodelan 3D yang

mampu mendesain bermacam bentuk struktur fabrikasi mulai dari baja, beton,

atau berbagai jenis material lainnya. Diperolehnya analisa dan hasil perhitungan,

gambar, laporan, atau output lainnya dari satu model struktur. Tekla Structures

memiliki tampilan standar API ( Application Programming Interface) untuk

menghubungkan analisis dan desain software. Dapat ditunjukkan pada gambar 2.1

model struktur 3 dimensi pada Tekla Structures.

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


6

Tekla merupakan program solusi untuk informasi model pada manajemen

konstruksi. Tekla dapat digunakan oleh kontraktor, sub-kontraktor, dan para

profesional manajemen proyek yang membantu dalam pelaksanaan dan

pemeriksaan data proyek. Tekla dapat memproses sejumlah besar data model dan

non model terlepas dari sumber. Program ini dapat digunakan untuk

meningkatkan transfer informasi desain dan data perencanaan antara desain dan

tim konstruksi. Hal ini dapat memperjelas komunikasi dan pengambil keputusan

pada setiap pelaksanaan, desain, dan manajemen proyek bangunan.

Gambar 2.1 Model struktur 3D pada Tekla Structures

2.2.1 Kelebihan Tekla Structures

Keunggulan Tekla antara lain yaitu terintegrasinya pemodelan, analisis,

desain struktur dengan menyertakan setiap detail penting saat mengelola proses

konstruksi secara keseluruhan, volume material , jenis pekerjaan sampai kegiatan

scheduling (gambar 2.2), dan bahkan dapat digabungkan dengan program lainnya.

Program Tekla Structures ini terhubung dengan berbagai jenis sistem melewati

Tekla Open API, contoh format bisaa yang didukung oleh Tekla Structures adalah

IFC, CIS/2, SDNF dan DSTV (gambar 2.3). Contoh dari format yang sudah jadi

hak milik yang didukung oleh Tekla Structures adalah DWG, DXF, dan DGN.

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


7

Sehingga kegiatan AEC (architect, engineering, contruction) dapat terintegrasi

dalam satu pemodelan yang dapat diakses secara real time.

Gambar 2.2 Scedhuling pada Tekla Struktures

Gambar 2.3 API pada Tekla Structures

Dalam program Tekla terdapat data-data yang akurat, rinci, dan 3D yang

dapat digunakan bersama oleh kontraktor, Structural Engineers, Steel Detailers

and Fabricators, Precast and Cast-in-Place Concrete Contractors, Detailers and

Manufacturers, Educational Institutions, dan Application Developers. Semua

perubahan secara otomatis akan update sewaktu-waktu dan butuh dilakukan

revisi. Pemodelan yang membutuhkan waktu singkat dan kemampuan

mengoperasikannya akan memberikan hasil manajemen proyek yang efisien.

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


8

Apabila diaplikasikan hal tersebut sangat menghemat biaya, waktu dan sumber

daya manusia. (Saputri, 2012)

2.2.2 Pemodelan Struktur Baja dan Beton Pada Tekla Structures

Tekla Structures dipergunakan untuk pemodelan dari awal berupa

pembuatan model struktur gedung dengan struktur beton bertulang hingga struktur

baja pada atapnya. Kemudian model tersebut akan dianalisa desain dengan

mengintegrasikan ke SAP2000.

Antar muka dan tahap-tahap pemodelan struktur Baja dan Beton dalam

Tekla Structures secara ringkas dapat diuraikan sebagai berikut:

A. Antar Muka Tekla Structures

Gambar 2.4 Tampilan antar muka Tekla Structures

Pada gambar 2.4 tampilan antar muka Tekla Structures dapat dijelaskan

sebagai berikut:

1. Toolbar, didalamnya terdapat navigasi dasar untuk mengakses berbagai

modul dan fitur dalam Tekla Structures. Navigasi dalam toolbar tersebut

antara lain File, Edit, View, Modelling, Analisys, Drawing & Reports,

Tools, Window dan Help.

1

2 3 4 5

6

7

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


9

2. Icon Bar Elemen Beton, didalamnya terdapat bagian – bagian untuk

membuat model balok, kolom, pelat serta penulangan yang berhubungan

dengan beton.

3. Icon Bar Elemen Baja, didalamnya terdapat bagian – bagian untuk

membuat model balok dan kolom yang berhubungan dengan baja.

4. Icon Bar Detailing Sambungan, yang didalamnya terdpat jenis

sambungan pada baja yakni baut dan las.

5. Icon Bar Editing, yang berisi bagian – bagian untuk merubah bentuk

model baik itu menambahkan maupun mengrangi.

6. Bidang kerja Tekla Structures, yang merupakan tempat memodel.

7. Icon Bar Snapping Pemodelan

B. Pembuatan Grid

Pembuatan Grid pada Tekla Structures dilakukan dengan melakukan

pengeditan pada grid default yang otomatis tersedia ketika sebuah model baru

dibuat. Prinsip grid pada Tekla Structures menggunakan koordinat Cartesian

dengan arah sumbu utama X, Y dan Z (gambar 2.5).

Pada sumbu X dan Y, jarak antar grid bersifat relative dengan memasukkan

jarak antar grid sementara pada arah sumbu Z bersifat absolute dengan mengacu

pada ketinggian total grid dihitung dari nol. Masing-masing grid,

berkorespondensi dengan label direncanakan untuk grid tersebut. Dapat dilihat

pada gambar 2.4 bagian nomor 6 yang merupakan Grid arah X dan Y.

C Pemodelan Elemen Baja

Pemodelan element baja pada Tekla Structures seperti terlihat pada (gambar

2.5) terdiri dari pemodelan berbagai komponen antara lain:

1.

Column, dipergunakan untuk membuat model sebuah kolom baja2. Steel Beam, digunakan untuk membuat element balok

3. Poly Beam, digunakan untuk membuat elemen balok dengan bengkokan

4. Curved Beam, digunakan untuk membuat elemen balok lengkung

5. Contour Plate, digunakan untuk membuat pelat dengan polygon

6. Bolts Connection, digunakan untuk membuat detail sambungan baut

7. Weld Connection, digunakan untuk membuat detail sambungan las

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


10

Gambar 2.5 Icon Bar pemodelan elemen baja

D. Pemodelan Elemen Beton

Pemodelan elemen beton pada Tekla Structures seperti terlihat pada (gambar

2.6) terdiri dari pemodelan berbagai komponen antara lain:

1. Pad Footing , untuk membuat elemen pondasi telapak

2. Strip Foting , digunakan untuk membuat pondasi lajur

3. Concrete Column, digunakan untuk membuat kolom beton

4. Concrete Beam, digunakan untuk membuat balok beton

5. Concrete Poly Beam, digunakan untuk membuat balok beton dengan

bengkokan.

6. Concrete Slab, digunakan untuk membuat pelat beton

7. Concrete Panel , digunakan untuk membuat panel dinding beton

8. Reinforcing Bar , digunkan untuk membuat penulangan

9. Reinforcing Bar Group, digunakan untuk membuat satu rangkaian

penulangan seperti sengkang

10. Reinforcing Mesh, digunakan untuk membuat penulangan mesh

Gambar 2.6 Icon Bar pemodelan elemen beton

2.2.3 Pembebanan Model Pada Tekla Structures

Sebelum dilakuakan analisis pada program analasis dan desain, sebuah

model dalam Tekla Structures dapat dikerjakan beban-beban yang direncanakan

bekerja pada sebuah element struktur. (Gambar 2.7)

1 2 3 4 5 6 7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


Gamb

2.2.4 Integrasi Tekl

Poses analisis d

Tekla Structures. Un

khusus untuk itu mis

Gambar 2.8 Detail

Detail dan taha

dapat dijelaskan seba

1. Nama mode

2. Pemilihan o

3. Pengaturan

4. Ekspor seba

5. Membuka

desain dila

1

4

6

r 2.7 Pengerjaan beban pada Tekla Structur

Structures dan SAP2000

an desain sebuah model struktur tidak dapat

uk melakukan analisis dan desain digunakan

lnya SAP2000. (Gambar 2.8)

an tahap pengintegrasian Tekla Structures d

pengintegrasian antara Tekla Structures de

gai berikut:

l yang akan dianalisa

byek model yang akan di ekspor ke SAP200

kombinasi beban

gai sebuah model SAP2000

plikasi SAP2000 dan dalam SAP 2000 pr

ukan. Pada tahap ini desain seperti ac

2

3

7

11

es

dilakukan dalam

software lain

ngan SAP2000

gan SAP2000

oses analisa dan

an kode dapat

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


12

ditambah dan diatur ulang. Apabila dalam proses desain ditemukan

element struktur yang gagal, perubahan dapat segera dilakukan dalam

SAP2000 tanpa perlu mengulang tahapan dari awal.

6. Get Result, untuk mengambil kembali struktur yang telah didesain pada

SAP2000. Jika pada tahap analisis dan desain ditemukan adanya

pergantian elemen, Tekla Structures akan menampilkan jendelan dialog

tentang adanya perubahan ini.

2.2.5 Detailing Model Pada Tekla Structures

Proses detailing model baik itu pada penulangan beton maupun sambungan

baja yang dikerjakan pada Tekla dapat dipilih secara otomatis maupun manual.

Detailing penulangan dan sambungan secara manual sudah dijelaskan pada sub

bab sebelumnya yang ditunjukkan pada gambar 2.5 dan 2.6 yang secara manual

dapat dilakukan detailing pemodelannya.

Namun pada Tekla juga terdapat jenis penulangan dan sambungan secara

otomatis yang artinya dengan sekali klik pada model maka sambungan ataupun

penulangan akan langsung termodel sesuai kebutuhan. Dapat ditunjukkan pada

gambar 2.9, 2.10 dan 2.11

Gambar 2.9 Jenis detailing penulangan balok

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


13

2.10 Jenis detailing penulangan kolom

2.11 Jenis detailing sambungan baja

2.2.6 Hasil Ekstraksi Pada Tekla Structures

Tekla mampu menghasilkan pelaporan dan gambar kerja dengan efektif dan

efeisien yang merupakan informasi dari bangunan. Pelaporan yang dihasilkan

yaitu laporan luas papan bekisting, volume material, penulangan beton, ukuran

dan jenis profil baja, jumlah baut, panjang pengelasan dan lain sebagainya

(gambar 2.12). Kemudian gambar yang dihasilkannya sangat detail dari gambar

denah hingga detailing. Berikut adalah navigasi untuk mengeluarkan gambar dan

laporan pada Tekla yang ditunjukkan pada gambar 2.13.

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


14

Gambar 2.12 Jenis pelaporan pada Tekla Structures

Gambar 2.13 Navigasi mengeluarkan gambar dan laporan

Berdasarkan gambar 2.13 dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Numbering, bertujuan untuk memberikan penomoran pada setiap bagian

model.

2. Drawing List, merupakan lis gambar yang telah dikeluarkan.

3. Create Drawings, untuk mengeluarkan hasil gambar secara keseluruhan

4. Create Single-Part Drawing, untuk mengeluarkan hasil gambar pada

satu bagian model saja namun hasilnya sangat detail.

1

2

3

4

5

6

7

8

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


15

5. Creat Assembly, untuk menghasilkan gambar berupa sambungan secara

detail.

6. Creat General Arrangement Drawing, untuk menghasillkan gambar

berupa denah dan tampak.

7. Creat Cast Unit Drawing , hanya untuk menghasilkan gambar beton

setiap bagian.

8. Creat Report, untuk menghasilkan pelaporan mengenai informasi

bangunan.

2.2.7 Scheduling Pada Tekla Structures

Pembuatan Time Schedule yang terdapat pada Tekla dapat dijelaskan pada

gambar 2.14 a dan 2.14 b sebagai berikut:

Gambar 2.14 a Navigasi scheduling 1

Berdasarkan gambar 2.14 a navigasi scheduling 1 dapat dijelaskan sebagai

berikut:

1. Scenario, untuk memasukkan Time Schedule yang telah direncanakan

pada program lain dan diedit kembali pada Tekla.

2. General Setting and Actioin, untuk memberikan perilaku pada setiap

jenis pekerjaan.

3. Change the Timescale of the Gantt chat, untuk merubah waktu

berdasakan hari, minggu, bulan ataupun tahun.

4. View, untuk melihat.

5. Print , untuk mengeluarkan hasil berupa hard copy.

6. Expand Task Hieracies, untuk menunjukkan keseluruhan Time Schedule.

7. Collapse Task Hieracies, untuk menunjukkan beberapa bagian yang

ingin ditunjukkan.

1 2 3 4 5 6 7

1

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


16

Gambar 2.14 b Navigasi scheduling 2

Berdasarkan gambar 2.14 b navigasi scheduling 2 dapat dijelaskan sebagai

berikut:

1. Filter Visible Task, untuk menyaring bagian pekerjaan yang mungkin

tidak selesai ataupun yang selesai.

2. Automatic Selection in Model, untuk langsung terkoneksi pada model.

3. Create Task, untuk membuat jenis pekerjaan.

4. Create Sub Task, untuk membuat sub pekerjaan.

5. Add Object, untuk menambahkan objek secara manual.

2.3 SAP2000

SAP2000 merupakan salah satu program paket analisis dan desain struktur

yang berorientasi obyek berdasar metode elemen hingga. Program SAP2000

menyediakan fitur dan modul terintegrasi yang lengkap untuk desain struktur baja

dan beton bertulang. Pengguna diberi kemudahan untuk membuat, menganalisis,

dan memodifikasi model struktur yang direncanakan dengan memakai user

interface yang sama. (Dewobroto, 2007)

SAP2000 digunakan untuk menganalisis dan mendesain komponen-

komponen struktur baja dan beton yang telah dimodel pada Tekla Structures.

Pekerjaan yang dilakukan pada SAP2000 yang perlu diketahui untuk melengkapi

kesempurnaan model dalam tugas akhin ini seperti mendefinisikan material,

memasukkan beban gempa, analisis struktur dan kontrol hasil analisis. Berikut

adalah gambar 2.15 yang menunjukkan menu yang membantu melengkapi model

hasil ekspor dari Tekla.

2

4

5

3

1 2 3

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


17

Gambar 2.15 Menu pada SAP2000


1. Define, untuk mendefinisikan material, mendefinisikan jenis batang,

mendefinisikan beban dan membuat kombinasi beban.

2. Analyze, untuk menganalisis model.

3. Design, untuk kontrol hasil analisis baik itu baja maupun beton.

2.3.1 Menu Define Pada SAP2000

Sebagai program pembantu dari Tekla Structures, model yang terekspor ke

SAP2000 akan dilengkapi yaitu bagian jenis material dan memasukkan beban

gempa melalui Menu Define pada SAP2000. Menu Define akan mendefinisikan

jenis material yang akan digunakan pada model dan memasukkan beban gempa

yang diinputkan dalam model. Ditunjukkan pada gambar 2.16 dan 2.17.

Gambar 2.16 Mendefinikan material

Gambar 2.17 Mendefinisikan beban gempa

2.3.2 Menu Analyze Pada SAP2000

Model yang telah siap dari jenis material baik itu beton maupun baja, jenis

batang yang digunakan, jenis beban yang dimasukkan dan kombinasi beban yang

dibuat maka model siap dianalisis yang analisisnya akan menghasilkan diagram

momen, geser dan normal pada setiap batang. Kotak dialog analisis SAP2000

ditunjukkan pada gambar 2.18

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


18

Gambar 2.18 Kotak dialog analisis model

2.3.3 Menu Design Pada SAP2000

Pada tahap ini akan dilihat bagaimana stabilitas struktur, perilaku dan gaya-

gaya dalam serta desain struktur yang dihasilkan. Kontrol hasil analisis yang

berupa kontrol rasio tulangan pada beton dan rasio tegangan pada baja dikerjakan

pada Menu Design. Apabila dipandang perlu, perubahan atau penggantian elemen

struktur dapat dilakukan. Navigasi kontrol hasil analisis ditunjukkan pada gambar

2.19 dan 2.20.

Gambar 2.19 Navigasi kontrol hasil analisis pada baja


1. View/Revise Preferences, untuk mengubah ketentuan sesuai SNI Baja

2. Select Design Combos, untuk memasukkan kombinasi beban untuk baja

3. Start Design/Check of Structure, memulai cek desain struktur baja yang

menghasilkan rasio tegangan.

1

2

3

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


19

Gambar 2.20 Navigasi kontrol hasil analisis pada beton


1. View/Revise Preferences, untuk mengubah ketentuan sesuai SNI Beton

2. Select Design Combos, untuk memasukkan kombinasi beban untuk

beton

3. Start Design/Checkof Structure, memulai cek desain struktur beton yang

menghasilkan rasio tulangan.

2.4 Struktur Beton Bertulang

Berdasarkan SNI Beton 03 – 2847 – 2002 pasal 3.13 menyebutkan, beton

bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak

kurang dari nilai minimum yang disyaratkan dengan atau tanpa prategang, dan

direncanankan berdasarkan asumsi bahwa material bekerja bersama-sama

dalam menahan gaya yang bekerja.

2.4.1 Pelat

Langkah-langkah perencanaan pelat adalah sebagai berikut:

A. Penentuan Syarat Penulangan Pelat.

Penulangan pelat satu arah jika Ly/Lx >2 dan penulangan pelat dua arah jika

Ly/Lx<2B. Penentuan Tebal Pelat

Berdasarkan SKSNI T-15-1991-03 maka tebal pelat ditentukan berdasarkan

ketentuan sebagai berikut:

hmin =

936

15008.0

fy

n

(2-1)

1

2

3

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


20

hmak =36

15008.0

fy

n

(2-2)

hmin pada pelat lantai ditetapkan sebesar 12 cm, sedangkan hmin pada pelat atap

ditetapkan sebesar 9 cm.

C. Perhitungan Momen

Berdasarkan Buku Dasar-Dasar Perencanaan Beton Bertulang Oleh Ir.

W.C. Vis dan Ir. Gideon H. Kusuma M.eng, pada pelat yang menahan dua arah

dengan terjepi pada keempat sisinya bekerja empat macam momen yaitu:

Momen lapangan arah x (Mlx) = koef.Wu.lx2 (2-3)

Momen lapangan arah y (Mly) = koef.Wu.lx2 (2-4)

Momen tumpuan arah x (Mtx) = koef.Wu.lx2 (2-5)

Momen tumpuan arah y (Mty) = koef.Wu.lx2 (2-6)

D. Penulangan Pelat

ρ =

fy

m R

m

n211

1 (2-7)

m =c f

fy'85.0

(2-8)

R n =2

d b

M n

(2-9)

Mn =

u M (2-10)

maxmin

fy

c f

4

'min (2-11)

fy

4.1min (2-12)

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


21

ρ b = fy fy

c f

600

600'85.0 (2-13)

ρmax = b 75.0 (2-14)

As = d b perlu (2-15)

2.4.2 Balok

A. Pendimensian Balok

Balok didesain berdasarkan syarat jarak atau bentang antar kolom atau

tumpuan.

h = L10

1 sampai dengan L

15

1

(2-16)

b = h2

1 sampai dengan h

3

2

(2-17)

Keterangan:

l = jarak antar kolom atau tumpuan

h = tinggi balok minimum

b = lebar balok minimum

B. Penulangan Balok

Lentur Murni Beton Bertulang

Gambar 2.21 Tegangan, regangan dan gaya yang terjadi pada perencanaan lentur

murni beton bertulang

Dari gambar 2.21 didapat:

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


22

Cc = 0,85 fc’. b . a (2-18)

Ts = As . fy (2-19)

Sehingga:

0.85.fc’.a.b = As.fy (2-20)

Dimana,

a = β.c (2-21)

As = ρ.b.d (2-22)

f’c ≤ 30 Mpa, β = 0.85

f’c > 30 Mpa, β = 0.85 – 0.008 (fc’ – 30) (2-23)

Dengan f’c = 25 MPa didapat:

0.85.fc’.β.c.b = As.fy

0.85.fc’.0.85c.b = ρ.b.d.fy

c =.... ...′

(2-24)

Besarnya momen yang mampu dipikul oleh penampang adalah:

Mu = Cc

2

ad

atau Ts

2

ad

= As.fy (d – 0.5.0.85c) (2-25)

Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2002 pasal 11.3 suatu perencanaan diambil

faktor reduksi kekuatan Ø dimana besarnya Ø untuk lentur tanpa beban aksial

adalah sebesar 0.8. Sehingga didapat:

Mu = Ø.As.fy (d – 0.5.0.85c) (2-26)Dengan mensubstitusi harga c,

= 0.8.ρ.fy(1-0.588.ρ.′

)

dimana:

Mu = momen yang dapat ditahan penampang (Nmm)

b = lebar penampang beton (mm)

d = tinggi efektif beton (mm)

ρ = rasio luas tulangan terhadap luas efektif penampang beton

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


23

fy = mutu tulangan (MPa)

fc’ = mutu beton (MPa)

Dari rumus di atas, apabila momen yang bekerja dan luas penampang beton

telah diketahui, maka besarnya rasio tulangan ρ dapat diketahui untuk mencari

besarnya kebutuhan luas tulangan.

Presentase tulangan minimum, balance dan maksimum

- Rasio tulangan minimum (ρmin)

Rasio tulangan minimum ditetapkan sebesar.

- Rasio tulangan balance (ρ b)

Dari gambar regangan penampang balok (gambar 2.21) didapat:

Pada kondisi balance εcu = 0.003

εc ≥ εy fs = fy

Es = 200000 MPa

cb =. =

.../ (2-27)

= (2-28)

Keadaan balance:

Cc = Ts

0.85.fc’.β.cb.b = ρ b.b.d.fy

ρb =..′ .....

ρb = ..′ (2-29)

Syarat memeriksa kondisi penampang:

ρ < ρb = Under Reinforced

ρ = ρb = Balnaced

ρ > ρb = Over Reinforced

- Rasio tulangan maksimum (ρmax)

Berdasarkan SNI Beton 03-2847-2002 padal 3.3.3-3 besarnya ρmax ditetapkan

sebesar 0.75ρb.

Tulangan rangkap

Apabila ρ > ρmax maka terdapat dua alternative:

-

Menyesuaikan ukuran penampang balok

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


24

- Bila tidak memungkinkan, maka dipasang tulangan rangkap.

Dalam menghitung tulangan rangkap, total momen lentur yang dilawan akan

dipisahkan dalam dua bagian : Mu1 + Mu2

Dengan:

Mu1= momen lentur yang dapat dilawan oleh ρmax dan berkaitan dengan lengan

momen dalam z. Jumlah tulangan tarik yang sesuai adalah As1 = ρmax.b.d

Mu2= momen sisa yang pasa dasarnya harus ditahan baik oleh tulangan tarik

maupun tekan yang sama banyaknya, Lengan momen dalam yang

berhubungan dengan ini sama dengan (d-d’).

Jumlah tulangan tarik tambahan As2 sama dengan jumlah tulangan tekan

As’, yaitu:

As2 = As’ =

Ø ..(′ ) (2-30)

Tulangan geser

Berdasarkan Rancangan Standar Nasional Indonesia Tata Cara Perhitungan

Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung Tahun 2002 pasal 13.3 ditentukan

besarnya kekuatan gaya nominal sumbangan beton adalah:

d b fc '6

1=Vc (2-31)

Jika Vu > Vc maka diperlukan tulangan geser

VS = VU – ØVC (2-32)

Besarnya tulangan geser yang dibutuhkan ditentukan dengan rumus:

Av =( Ø ).

Ø (2-33)

Namun apabila Vu > 0.5 Vc maka besarnya tulangan geser minimum sebesar:

Av =..

dimana:

Vu = gaya lintang pada penampang yang ditinjau.

Vc = kekuatan geser nnominal sumbangan beton

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


25

Vs = kekuatan geser nominal sumbangan tulangan geser

Ø = faktor reduksi kekuatan = 0.6

b = lebar balokn (mm)

d = tinggi efektif balok (mm)

fc’ = kuat muu beton (MPa)

Av = luas tulangan geser yang berpenampang ganda dalam mm2

s = jarak sengkan dalam mm

2.4.3 Kolom

A. Nilai Kekakuan

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 pasal 12.11.1 nilai besaran penampang (I)

dikalian dengan factor reduksi, sebagai berikut :

o Inersia balok = 0.35 Ig

o Inersia kolom = 0.7 Ig

Dan nilai momen inersia tersebut harus dibagi dengan (1+βd)

EC Ik I = EC Ik II

=d

k g C I E

1

7.0

E I b =d

b g C I E

1

35.0

B. Nilai Faktor Panjang Efektif (k)

B

H1

H2

b b

K1

K2

A

Gambar 2.22 Potongan penampang portal

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


26

φA =

A

EI

B

EI H

EI

H

EI

bb

II k I k

21

φB = 0 (terjepit penuh)

dari nomogram faktor panjang relatif (k ) SNI 03-2847-2002 Pasal 12

Gambar 5-Faktor Panjang Efektif

Berdasarkan SNI 03-2847-2002 untuk komponen struktur tekan yang tidak tahan

terhadap goyangan samping, maka apabila :

22

r

Luk Kolom Pendek

22r

Luk Kolom Langsing

LU = 6 –

balok h2

1

r = 0.3 × hkolom

C. Penulangan Kolom

Rasio tulangan kolom dibatasi oleh ( SK SNI) nilai-nilai minimum min =

1% Ag dan maximum max = 8% Ag. Dan jumlah tulangan longitudinal, minimum

adalah 4 untuk tulangan di dalam sengkang ikat dan 6 untuk tulangan dengan

sengkang spiral.

2.4.4 Pondasi

A. Pendimensian pondasi

tegangan tanah efektif

σ1 = 6.1t (berat tanah di atas pondasi) (2-34)

σ2 = 4.0b (berat poer pondasi) (2-35)

σeff = σt – σ1 – σ2 (2-36)

menentukan dimensi pondasi

B ≥ 6 e

P

M

e (2-37)

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


27

Didapatkan nilai B kumudian dikontrol terhadap σeff

32

6

B

M

B

P ≤ σeff (B dapat digunakan)

σ1,2 =2

61 bh

M

A

P

(2-38)

Kontrol geser 1 arah untuk beton yang langsung dicor di atas tanah dan

selalu berhubungan dengan tanah SNI 03-2847-2002 – Pasal 9.7.1.a) ,

sehingga :

d = bkolom – P – Dtul 2

1

(2-39)

L1 = d b B 2 (2-40)

b

b

d L1

A1B

B

Gambar 2.23a Penampang atas pondasi

P

M

B

t

d L1

B

Kolom

A1

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


28

Gambar 2.23b Diagram geser1 arah pondasi

Menentukan nilai σ 1

σ1 = 1max

max Lbb

(2-41)

A1 = L1 × b (2-42)

VU = 11max

2 A

(2-43)

Gaya geser yang mampu dipikul oleh pondasi :

Vc = d b fc '

6

1

(2-44)

Jika, Vu ≤ ϕVc (maka tebal pondasi terhadap geser 1 arah aman)

B. Penulangan Pondasi

Dimana rasio tulangan ρ besarnya adalah maxmin .

ρ =

fy

m Rn

m

211

1

Rn =2

d b Mn

m =c f

fy

'85.0

Mu = 2

2

1l u

Mn =

8.0

Mu

2.2 Struktur Baja

Jenis baja untuk bangunan bisanya diberi nomor yang sesuai dengan

tegangan ultimitnya. Menurut SNI 03 – 1729 – 2002, baja struktur dapat

dibedakan berdasarkan kekuatannya menjadi beberapa jenis yaitu BJ 34, BJ 37,

BJ 41, BJ 50, BJ55.

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


29

2.5.1 Desain Elemen Struktur Akibat Momen Lentur

Berdasarkan Kelangsingan Penampang

A.

Penampang KompakUntuk penampang-penampang yang memenuhi λ ≤ λp , kuat lentur

nominal penampang adalah,

= (2-45)

B. Penampang Tak-Kompak

Untuk penampang yang memenuhi λp < λ ≤ λr , kuat lentur nominal

penampang ditentukan sebagai berikut:

= − ( − ) λ λ λ λ (2-46)

C. Penampang Langsing

Untuk pelat sayap yang memenuhi λr ≤ λ, kuat lentur nominal penampang

adalah,

= λ

λ (2-47)

Berdasarkan Pengaruh Tekuk Lateral

A. Bentang Pendek

Untuk komponen struktur yang memenuhi L ≤ Lp kuat nominal komponen

struktur terhadap momen lentur adalah

= (2-48)

B. Bentang Menengah

Untuk komponen struktur yang memenuhi Lp ≤ L ≤ Lr , kuat nominal

komponen struktur terhadap momen lentur adalah

= + ( − ) ()() ≤ (2-49)

C. Bentang Panjang

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


30

Untuk komponen struktur yang memenuhi Lr ≤ L , kuat nominal

komponen struktur terhadap lentur adalah

= ≤ (2-50)

2.5.2 Desain Elemen Struktur Akibat Gaya Geser

A. Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/tw memenuhi;

(ℎ/) ≤ 1,10 . (2-51)

dengan,

= 5 +

( ) (2-52)

Kuat Geser Nominal,

= 0,6.. (2-53)

B. Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/tw memenuhi;

1,10 . ≤ (ℎ/) ≤ 1,37 . (2-54)

Kuat Geser Nominal,

= 0,6. . 1,10 . (2-55)

atau,

= 0,6. . + (), (2-56)

dengan,

= 1,10 . (2-57)

C. Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/tw memenuhi;

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


31

1,37 . ≤ ℎ (2-58)

Kuat Geser Nominal,

= ,... (2-59)

atau,

= 0,6. . + (), (2-60)

dengan,

= 1,5 . (2-61)

2.5.3 Desain Elemen Struktur Akibat Gaya Tekan

= . = (2-62)

Untuk λc ≤ 0,25 maka ω = 1 (2-63a)

Untuk 0,25 < λc < 1,2 maka = 1,43/(1,6 − (0,67. λ c) ) (2-63b)

untuk λc ≥ 1,2 maka ω = 1,25λc2 (2-63c)

dengan,

= (2-64)

2.5.4 Desain Elemen Struktur Akibat Gaya Tarik

A. Kuat Tarik Rencana

Nu ≤ ϕ Nn (2-65)

Nilai ϕ Nn, kuat tarik rencana diambil dari nilai terendah berikut:

Nn = Ag . fy ϕ = 0.9 (2-66)

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


32

Nn = Ae . fu ϕ = 0.75 (2-67)

B. Penampang Efektif

Ae = A . U (dimana U = (1-x/L) ≤ 0.9 (2-68)

Luas penampang “A” dengan alat sambung baut

A = Ant (dinama nilai Ant yang terkecil)

Ant = Ag – n . d . t

Ant = Ag – n . d . t +

∑

(apabila terdapat jarak antar lubang pada arah

sejajar dan tegak lurus)

Luas penampang “A” dengan alat sambung las

Ae = A . U

U = 1 bila l ≥ 2w

U = 0.87 bila 2w ≥ l ≥ 1.5w

U = 0.75 bila 1.5w ≥ l ≥ w

2.5.5 Desain Elemen Struktur Dengan Kombinasi Geser Dan Lentur

Ø + 0,625

Ø ≤ 1,375 (2-69)

2.5.6 Desain Elemen Struktur Dengan Kombinasi Aksial dan Lentur

Untuk

Ø ≥ 0,2

Ø +

Ø + Ø ≤ 1 (2-70)

Untuk

Ø

≤ 0,2

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


33

Ø Ø +

Ø ≤ 1 (2-71)

2.5.7 Jenis Sambungan

Mengacu pada SNI 03 – 1729 – 2002 (Tata Cara Perencanaan Struktur

Baja Untuk Bangunan Gedung) berikut adalah rumus umum sambungan struktur

baja :

A. Sambungan Baut

Kuat geser rencana

Vd = f Vn = f r1 fub Ab (2-91)

Kuat tarik rencana

Td = f Tn = f 0,75 fub Ab (2-92)

Kombinasi geser dan tarik

Mn = Mcr Mp (2-93)

B. Sambungan Las

f Rnw = 0,75 tt (0,6 fuw) (las) (2-94)

f Rnw = 0,75 tt (0,6 fu) (bahan dasar) (2-95

2.5.8 Desain Sambungan

Mengacu pada American Institute of Steel Construction (AISC, American

Concrete Institute (ACI), dan NCCI . Desain sambungan baja yang digunakan akan

berdasar pada ketentuan refrensi tersebut.

A. Desain Baut Angkur Rangka Atap

Berdasarkan AISC, Steel Design Guide 7: Industrial Building Roofs to

Anchor Rods, dapat dijelaskan dibeberapa kasus perlu untuk digunakan penguatan

untuk angkur untuk mencapai kapasitas geser serta kekakuan yang diinginkan.

Kehati-hatian dianggap harus diberikan untuk ukuran lubang baut angkur di plat

dasar yang digunakan pada saat mentransfer gaya geser dari kolom plat dasar ke

baut angkur. Jika tergelincir kolom bawah terhadap baut angkur sebelum

berperilaku terhadap baut angkur perlu diperhatikan pendesain untuk

menggunakan plat diantara plat dasar dan baut angkur. Penyetingan ketebalan plat

harus ditentukan untuk bantalan yang tepat terhadap baut angkur. Dapat

ditunjukkan pada gambar 2.24.

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


34

Gambar 2.24 Desain baut angkur dan plat dasar

B. Desain Sambungan Pada Ujung Rangka Portal

Berdasarkan NCCI: Design of Portal Frame Apex Connection, dapat

dijelaskan pada perlawanan momen dan perlawanan geser pada join tergantung

dalam koneksi bagian batang dan komponen dasar yang membuat yang

berkontribusi untuk melakukan perlawanan pada join yaitu: baut, plat akhir,

haunch, las badan dan sayap. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.25.

Gambar 2.25 Desain Apex Haunch


1. Plat akhir

2. Apex Hauch

3. Kuda-kuda

4. Las sayap

5. Las badan

6. Baut geser

7. Baut

A. Daerah tarik B. Daerah geser C. Daerah tekan

C. Desain Sambungan Gording

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


33

Menurut Johnson, (1998) yang telah mengacu pada AISC dan American

Iron and Steel Institute ( AISI), dapat dijelaskan jika beban terkonsentrasi melebihi

kapasitas pada sebuah gording, maka beban akan tersebar ke beberapa gording

atau gording tersebut diperkuat. Penyebaran beban lebih murah dibandingkan

penguatan dan bisa dipasangkan batang kaku pada bawah sayap pada dua atau

lebih dari dua gording. Sebuah gording bisa dipasangkan pada badan atau gording

dikatkan dengan profil L di atas sayap. Pemasangan batang kaku pada purlin bisa

selesai pada beberapa cara seperti: las, baut dan skrup. Pengelasan adalah solusi

struktural yang paling baik, namun akan sangat susah untuk tukang las yang

belum berpengalaman untuk mengelas sebuah material yang tebal. Maka dari itu

pembautan lah yang paling mudah dilakukan. Sangat penting dalam penguatan

bagian akhir, pemasangan koneksi 2 buah baut, dan 2 baut ini diberikan jarak

vertikal dan terpisah sejauh mungkin. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 2.26.

Gambar 2.26 Desain sambungan gording

Dan berdasarkan pabrikasi profil baja yaitu pada Negara Australia:

LYSAGHT dapat ditunjukkan desain pasangan gording dalam gambar 2.27.

Gambar 2.27 Desain sambungan gording LYSAGH

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


34

2.3

Pembebanan

Beban – beban yang bekerja pada stuktur bangunan dapat berupa kombinasi

dari beberapa beban yang terjadi secara bersamaan. Untuk memastikan bahwa

suatu struktur bangunan dapat bertahan selama umur rencananya, maka pada

proses perancangan dari struktur perlu ditinjau beberapa kombinasi pembebanan

yang mungkin terjadi.

2.3.1 Jenis – Jenis Beban

Berdasarkan PPIUG (1983), pada pasal 1.0. jenis – jenis pembebanan

untuk gedung dapat diklasifikasikan sebagai berikut ini:

A. Beban Mati (M) : berat sendiri gedung, termasuk segala unsur tambahan

yang merupakan bagian yang terpisahkan dari unsur gedung tersebut.

Tabel 2.2 Beban Mati Pada Struktur

Beban Mati Berat

Beton Bertulang 2400 kg/m

Dinding pasangan ½ bata 250 kg/m

Langit-langit + penggantung 18 kg/m

Keramik 24 kg/m

Spesi per cm tebal 63 kg/m

Tegel per cm tebal 48 kg/m

Atap genteng 50 kg/m

Sumber: PPIUG , 1983

B. Beban Hidup (H): penghunian, barang – barang yang dapat berpindah, air

hujan yang tergenang pada atap gedung.

Tabel 2.3 Beban hidup pada struktur

Beban Hidup Berat

Lantai gedung kantor 250 kg/m

Tangga dan bordes 300 kg/m

Beban hidup pada atap 100 kg/m

Sumber : PPIUG, 1983

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


35

C. Beban Angin (A) : beban yang bekerja pada gedung yang disebabkan oleh

selisih dalam tekanan udara.

D. Beban Gempa (G) : semua bebean statik ekivalen yang bekerja pada

gedung. Beban gempa akan dianalisis menggunakan analisis Auto Load

yang datanya terdapat dalam situs puskim.pu.go.id dan mengacu pada SNI

Gempa 03-1726-2012. Dan parameter gempa yang tersedia pada situs

gempa tersebut yaitu:

- Ss adalah parameter repon spectrum pada peride pendek

- S1 adalah parameter repon spektruk pada periode 1 detik

- Fa adalah koefien lokasi untuk periode pendek

- Fv adalah koefisien lokasi untuk periode 1 detik

- SMS = Fa x Ss

- SM1 = Fv x S1

- Sds = Parameter respons spectral percepatan desain pada periode

pendek (2/3 x SMS

- SD1 = Parameter respons spectral percepatan desain pada periode

pendek 2/3 x SD1

- T0 = 0,2 x DS1/SDS

- Ta = Perioda fundamental (SD1/Sds)

- R adalah faktor reduksi gempa namun harus menentukan dahulu

kategori resiko gempa apakah nanti akan menggunakan SRPMK

dengan kategori (D,E,F), SRPMM/K dengan kategori (C) atau

SRPMB/M/K dengan kategori (A,B).

E. Beban Khusus (K) : beban yang bekerja pada gedung akibat selisih suhu,

pengangkatan, pemasangan, penurunan pondasi, susut, dan gaya – gayatambahan yang berasal dari beban hidup.

2.3.2 Kombinasi Pembebanan

Dengan mengacu pada kombinasi pembebanan SNI 1729-2002, standar

kombinasi pembebanan sebagai berikut:

- U = 1.4 D

- U = 1.2 D + 1.6 L

- U = 1.2 D + 1.0 L ± 1.0 EX ± 0.3

EY

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


32

- U = 1.2 D + 1.0 L ± 0.3 EX ± 1.0

EY

- U = 0.9 D ± 1.0 EX ± 0.3 EY

- U = 0.9 D ± 0.3 EX ± 1.0 EY

- U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 R

- U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 R

- U = 1.2 D + 0.5 L + 1.6 R

- U = 1.2 D + 1 L + 0.5 R ± 1.6W

- U = 0.9 D + 1.6 W

8/16/2019 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000


Keterangan:

DL = Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen.

LL = Beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung.

E = Beban gempa.

W = Beban angin.

1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000

Documents

Transcript of 1104105025-3-BAB II TEKLA SAP2000