Sap2000-Analisis Dinamik 3d (Sni Gempa 2002)

SAP 2000 : Analisis Dinamik Struktur 3D (SNI Gempa 2002)

Diketahui struktur bangunan gedung 5 lantai dari beton bertulang dengan konfigurasi seperti pada gambar ( denah struktur tipikal untuk semua lantai ). Untuk keperluan desain struktur diperlukan perhitungan mekanika rekayasa dengan meninjau dua Kombinasi Pembebanan yaitu :

1. Pembebanan Tetap :

U = 1,2 D + 1,6 L

2. Pembebanan Sementara :

U = 1,2 D + 0,5 L + 1,0 (I/R) Ex + 0,3 (I/R) EyU = 1,2 D + 0,5 L + 0,3 (I/R) Ex + 1,0 (I/R) Ey

dimana D : Beban Mati, L : Beban Hidup, Ex : Beban Gempa Arah X, Ey : Beban Gempa Arah , I = Faktor Keutamaan Struktur, R = Faktor Reduksi Beban Gempa.

Beban gempa yang bekerja pada struktur dihitung dengan metode Analisis Dinamik Ragam Respon Spektrum, dengan meninjau 6 ragam getar ( mode shape ).

Data-data untuk Perhitungan :

- Struktur bangunan gedung bertingkat 5 dari beton bertulang dimodelkan sebagai struktur dengan massa-massa terpusat pada bidang lantainya ( lump-mass model ).

- Ukuran kolom lantai 1 s/d 5 : 45x45 cm, ukuran balok : 30x50 cm, tinggi tingkat 400 cm.- Mutu beton : fc’ = 20 MPa, dengan modulus elastisitas beton = 210190 kg/cm2

- Faktor Reduksi Gempa, R = 2,5 (portal elastis), Faktor Keutamaan Struktur, I = 1 - Lokasi bangunan di kota Semarang (wilayah gempa 2), tanah dasar merupakan tanah lunak. - Koefisien reduksi beban hidup untuk perhitungan beban gempa = 0.30

KSAKS Sipil UNDIP / SAP 2000 : Analisis Dinamik Struktur 3D 1

T

C

Respons Spektrum Gempa Arah X ( Ex ) dan Arah Y ( Ey )

Denah Struktur dan Arah Gempa

X

500 500

400

400Y

Ey

Ex

Beban mati dan beban hidup yang bekerja pada tiap lantai dilimpahkan pada balok-balok struktur dengan metode amplop. Dengan menggunakan metode amplop didapat pembagian beban sbb. :

Pembebanan pada balok Beban mati (kg/cm) Beban hidup (kg/cm)Balok tepi arah X 20 15Balok tengah arah X 40 30Balok tepi arah Y 35 25Balok tengah arah Y 70 50

Berat tingkat ( W ) dan massa tingkat ( M )

Karena lantai 1 sampai dengan lantai 5 mempunyai konfigurasi dan pembebanan yang sama, maka beban pada setiap lantai :

a. Beban Mati

Beban mati (kg/cm) Panjang balok (cm) Berat lantai (kg)Balok tepi arah X 20 2000 40000Balok tengah arah X 40 1000 40000Balok tepi arah Y 35 1600 56000Balok tengah arah Y 70 800 56000

Beban mati tiap lantai = 192000

b. Beban Hidup (faktor reduksi 0.3)

Beban hidup (kg/cm) Panjang balok (cm) Berat lantai (kg)Balok tepi arah X 0.3(15) 2000 9000Balok tengah arah X 0.3(30) 1000 9000Balok tepi arah Y 0.3(25) 1600 12000Balok tengah arah Y 0.3(50) 800 12000

Beban hidup tiap lantai = 42000

Berat dari tiap lantai : W = (192000+42000) = 234000 kgMassa dari tiap lantai : M = (234000/980) = 239 kg.detik/cm2

Respon Spektrum Gempa Rencana Untuk wilayah gempa 2 dengan kondisi tanah lunak adalah sbb. :

Periode GetarT ( detik )

Koefisien Gempa ( C )

0,0 0,200,2 0,501,0 0,502,0 0,253,0 0,1674,0 0,1255,0 0,10

Data masukan untuk SAP 2000 :


1. Pilih sistem satuan yang digunakan : ( kg, cm )2. Susun konfigurasi atau bentuk dari struktur dengan menu File, New Model from Template. Pada

Model Template, pilih Space Frame. Pada kotak Space Frame masukan data-data :

- Number of Stories = 5- Number of Bays along X = 2- Number of Bays along Y = 2- Story Height = 400- Bay width along X = 500- Bay width along Y = 400

Pilih joint-joint yang akan ditentukan sebagai tumpuan jepit. Dengan menu Assign, Joint, Restraints, pada kotak Joint Restraints, pilih tumpuan jepit.

3. Definisikan jenis material yang akan digunakan dengan menu Define, Material, CONC, Modify / Show Material. Pada kotak Material Property Data, masukan data-data :

Analysis Property Data : - Weight per unit Volume = 2,40 E-03- Modulus of Elasticity = 210190- Poisson’s Ratio = 0,2

Design Property Data :- Reinforcing yield stres , fy = 4000- Concrete strength, fc = 200- Shear steel yield stress, fys = 2400- Concrete shear strength, fcs = 200

4. Definisikan ukuran penampang dari balok dan kolom struktur, dengan menu Define, Frame Sections. Pada kotak Define Frame Sections, masukan data-data :

Section Name Material Depth Width FSEC1 CONC 45 45FSEC2 CONC 50 30

Pilih elemen-elemen dari balok dan kolom struktur, kemudian tentukan penampang yang digunakan dengan menu Assign, Frame, dan Sections.

5. Definisikan beban-beban yang bekerja pada struktur dengan menu Define, Static Load Case. Pada kotak Define Static Load Cases Name, masukkan data-data :

Load Type Self Weigth Multiplier LOAD1 DEAD 1LOAD2 LIVE 0

Pilih elemen-elemen dari balok yang akan dibebani, gunakan menu Assign, Frame Static Load, Point and Uniform. Pada kotak Point and Uniform Span Loads, masukkan data-data untuk beban, sbb. :

a. Balok Tepi Arah-X : Beban mati : - Load Case Name : LOAD1

- Direction : Global Z- Uniform Load : -20

Beban hidup : - Load Case Name : LOAD2



b. Balok Tengah Arah-X : Beban mati : - Load Case Name : LOAD1


Beban hidup : - Load Case Name : LOAD2


c. Balok Tepi Arah-Y : Beban mati : - Load Case Name : LOAD1


Beban hidup : - Load Case Name : LOAD2- Direction : Global Z- Uniform Load : -25

d. Balok Tengah Arah-Y : Beban mati : - Load Case Name : LOAD1


Beban hidup : - Load Case Name : LOAD2- Direction : Global Z- Uniform Load : -50

6. Untuk perhitungan beban gempa dengan Respon Spektrum, terlebih dahulu disusun fungsi dari Respon Spektrum yang akan digunakan, dengan menu Define, Response Spectrum Function, Add New Function. Pada kotak Function Definition masukkan data-data :

- Function Name : SNI2002Time Value0 0.200.2 0.501 0.502 0.253 0.1674 0.1255 0.10

7. Setelah fungsi Respon Spektrum didefinisikan, kemudian tentukan gempa arah X, redaman dari struktur, dan besarnya percepatan gravitasi, dengan menu Define, Response Spectrum Cases, Add New Spectra. Pada kotak Response Spectrum Case Data masukkan data-data :

- Spectrum Case Name : SPEC1- Excitation Angle : 0


- Modal Combination : CQC- Damping : 0.05- Input Response Spectra : Direction Function Scale Factor

U1 SNI2002 980 U2 - -

U3 - -

Untuk gempa arah Y didefinisikan dengan menu Add New Spectra. Pada kotak Response Spectrum Case Data masukkan data-data :

- Spectrum Case Name : SPEC2- Excitation Angle : 0- Modal Combination : CQC- Damping : 0.05- Input Response Spectra : Direction Function Scale Factor

U1 - - U2 SNI2002 980

U3 - -

8. Untuk melakukan analisis dinamik, diperlukan data masukan berupa massa dari tiap-tiap lantai struktur. Massa untuk setiap lantai dapat dipusatkan pada salah satu joint yang ada pada lantai tersebut. Pilih salah satu joint yang ada pada lantai 1. Gunakan menu Assign, Joint, dan Masses. Pada kotak Joint Masses, masukan data-data :

- Masses in Local Direction : - Direction 1 = 239 - Direction 2 = 239 - Direction 3 = 0

Untuk penempatan massa pada lantai-lantai yang lainnya, dilakukan dengan cara yang sama.

9. Untuk membuat model massa terpusat ( lump mass model ) dari struktur, maka joint-joint yang terdapat pada suatu lantai harus dikekang ( constraint ) satu dengan yang lainnya, agar joint-joint ini dapat berdeformasi secara bersama-sama, jika pada lantai yang bersangkutan mendapat pengaruh gempa. Sebagai contoh, untuk mengekang joint-joint pada Lantai 1, dilakukan dengan cara memilih joint semua joint yang pada lantai tersebut. Kemudian pilih menu Assign, Joint, dan Constraint. Pada kotak Constraint, pilih Add Diaphragm. Pada kotak Diaphragm Constraint, masukan data :

- Constraint Name : DIAPH1 - Constraint Axis : Z Axis

Untuk mengekang joint-joint pada Lantai 2 sampai Lantai 5, dilakukan dengan cara yang sama.

10. Untuk mendefinisikan kombinasi pembebanan yang akan ditinjau pada analisis struktur, digunakan menu : Define, Load Combination, dan Add New Combo.

a. Kombinasi : U = 1,2 D + 1,6L Pada kotak Load Combination Data, masukan data-data :

- Load Combination Name : COMB1- Title : COMB1


- Define Combination : Case Name Scale FactorLOAD1 Load Case 1.2LOAD2 Load Case 1.6

b. Kombinasi : U = 1,2 D + 0,5 L + 1,0 (I/R) Ex + 0,3 (I/R) Ey Pada kotak Load Combination Data, masukan data-data :

- Load Combination Name : COMB2- Title : COMB2- Define Combination : Case Name Scale Factor

LOAD1 Load Case 1.2LOAD2 Load Case 0.5SPEC1 Spectra 0.4SPEC2 Spectra 0.12

c. Kombinasi : U = 1,2 D + 0,5 L + 0,3 (I/R) Ex + 1,0 (I/R) Ey Pada kotak Load Combination Data, masukan data-data :

- Load Combination Name : COMB3- Title : COMB3- Define Combination : Case Name Scale Factor

LOAD1 Load Case 1.2LOAD2 Load Case 0.5SPEC1 Spectra 0.12SPEC2 Spectra 0.4

10. Sebelum melakukan analisis, perlu dimasukkan parameter berupa jumlah ragam getar (mode shape) yang akan ditinjau, serta metode analisis struktur yang digunakan, yaitu analisis struktur 3 dimensi (Space Frame). Pilih menu Analyze, Set Options. Untuk analisis 3 dimensi, pada kotak Analysis Options, masukkan data :

- Fast DOF : Space Frame- Dynamic Analysis : Set Dynamic Parameter- Number of Modes : 6 - Type of Analysis : Eigenvector

Untuk melakukan analisis pilih menu Analysis, dan Run.


Sap2000-Analisis Dinamik 3d (Sni Gempa 2002)

Documents

Transcript of Sap2000-Analisis Dinamik 3d (Sni Gempa 2002)