Shortcourse Pemodelan Struktur Menggunakan Sap 2000

SHORTCOURSE PEMODELAN STRUKTUR MENGGUNAKAN SAP 2000 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 Himpunan Mahasiswa Sipil (HMS) - ITB

DESAIN STRUKTUR BETON BERTULANG 3D

Sebuah gedung parkir sebagai bagian dari komplek perniagaan akan

dibangun di kota Bandung. Komponen struktur direncanakan menggunakan

material beton bertulang dengan spesifikasi sebagai berikut.

Beton

Kuat desak beton, fc = 25 Mpa atau K-300 Modulus elastisitas beton, Ec = 4700 fc = 23500 Mpa Poisson ratio beton, c = 0,2 Berat jenis beton, c = 2400 kg/m

3

Baja Tulangan

Kuat tarik baja tulangan, BJTD 40 (ulir) fy = 400 Mpa Modulus elastisitas baja = 200000 MPa Poisson ratio baja, s = 0,3 Berat jenis baja, s = 7850 kg/m

3

Penentuan Dimensi Elemen Struktur

a. Balok Induk

Balok merupakan elemen struktur pemikul momen yang berfungsi

mentransfer beban dari pelat ke kolom. Dimensi tinggi balok induk

ditentukan berdasarkan rule of thumb sebagai berikut : .

Untuk bentang antar kolom 8 m, maka tinggi balok induk = 8000

mm/12 = 666,67 ~ 700 mm. Lebar balok diambil = h/2 = 700 mm/2

= 350 mm. B1-350x700 mm

b. Balok Anak

Dimensi tinggi balok anak ditentukan berdasarkan rule of thumb

sebagai berikut : . Untuk bentang antar balok induk 8 m,

maka tinggi balok anak = 8000 mm/16 = 500 mm. Lebar balok

diambil = h/2 = 500 mm/2 = 250 mm. B2-250x500 mm

c. Balok Dak Atap

Beban atap dak lebih kecil daripada beban lantai, sehingga dimensi

balok dak ditetapkan lebih kecil daripada dimensi balok lantai yaitu

BD1-300x600 dan BD2-250x500.

d. Sloof

Sebagai pengikat struktur diatas tanah digunakan sloof SL1-

300x600 dan SL2-250x500. Sloof ini diharapkan dapat menahan

beban dinding diatasnya serta meningkatkan kekuatan serta

kekakuan lentur pondasi.

SNI 2847-2002

mensyaratkan bahwa kuat

tekan beton fc untuk

komponen struktur yang

merupakan bagian dari

sistem pemikul beban

gempa tidak boleh kurang

dari 20 MPa dan baja

tulangan yang digunakan

haruslah tulangan ulir

(kecuali baja polos

diperkenankan untuk

tulangan spiral atau

tendon)

Persyaratan tinggi

minimum balok dan

pelat satu arah (jika

lendutan tidak

dihitung) diatur

dalam tabel 8 SNI

2847-2002.

Instruktur :

1. Halwan Alfisa S, ST.,MT.

2. Widi Yuniarto U, ST.,MT.

3. Yogi Jaelani, ST., MT.

4. Nugraha Bintang W, ST.,MT

5. Yulius Anthony, ST., M.Sc.

6. Anton Surviyanto, ST., MT

7. Rhonita Dea Andarini, ST.

8. Djaya Cahyadi, ST



e. Pelat

Pelat yang digunakan merupakan pelat dua arah. Pelat dua arah

memiliki kelebihan diantaranya dalam hal kekakuan lantai yang

lebih besar dalam dua arah pembebanan gempa. Meskipun begitu,

perencana struktur juga biasa menggunakan tipe pelat satu arah

untuk menghemat volume tulangan dalam arah tertentu. Dimensi

pelat ditentukan berdasarkan rule of thumb sebagai berikut :

. Untuk bentang pelat diantara pendukungnya sebesar 4 m,

maka tebal pelat = 4000 mm/30 = 130 mm~150 mm. PL1-150 mm

Pelat atap diasumsikan memiliki beban yang lebih ringan daripada

pelat lantai. Dimensi tinggi pelat atap diambil sebagai PL2-120

mm.

f. Kolom

Kolom merupakan elemen vertikal yang menerima transfer beban

dari pelat dan balok, kemudian meneruskannya ke tanah melalui

kontruksi pondasi. Gaya aksial yang bekerja pada kolom

dikondisikan memiliki nilai >> 0.1 Ag fc . Perkiraan gaya aksial

kolom dapat diperoleh dari hasil running analysis software SAP

2000 dengan dimensi kolom yang diasumsikan terlebih dahulu.

Kekakuaan kolom antar lantai terdekat dikondisikan tidak memiliki

perbedaaan kekakuan lentur yang signifikan dalam menahan

beban gempa (FEMA 310/356)

Kriteria Pembebanan

Pembebanan yang digunakan dalam melakukan analisis struktur sesuai

dengan kriteria desain. Beban-beban ini sesuai dengan Pedoman

Pembebanan Indonesia untuk rumah dan gedung (SKBI-1987) dan fungsi

dari masing-masing elemen struktur.

a. Beban Sendiri (Self Weight Load, SW)

Berat sendiri adalah berat sendiri elemen struktur yaitu balok,

kolom, dan pelat yang menggunakan material beton bertulang

biasa. Namun berat sendiri ini belum termasuk beban

partisi/tembok dan beban mati tambahan lainnya. Proses

perhitungan otomatis berat sendiri struktur dapat dilakukan oleh

software SAP 2000.

Pu fc' A = P/(0.3*fc') aperlu = A apakai

kN N/mm2 mm2 mm mm

K1 2135 25 284731 534 550 K1-550x550

K2 1281 25 170739 413 500 K2-500x500

K3 498 25 66380 258 450 K3-450x450

Jenis

Kolom

Dimensi

Kolom

Persyaratan mengenai

tinggi minimum pelat

dua arah (jika lendutan

tidak dihitung) diatur

dalam tabel 10 dan pasal

11.5.3 SNI 2847-2002.



Perencanaan struktur

terhadap beban gempa

menggunakan skala

percepatan permukaan

tanah (Peak Ground

Acceleration). Skala ini

diekspresikan dalam

percepatan gravitasi bumi

(g = 9.81 m/s2).

Percepatan permukaan

tanah memiliki nilai yang

besar pada daerah dekat

dengan pusat gempa dan

akan mengecil pada

daerah yang semakin jauh

dari pusat gempa.

Besaran percepatan

permukaan tanah diukur

dengan alat seismograf

dalam bentuk data time

history yang nantinnya

digunakan dalam proses

desain struktur.

b. Beban Mati Tambahan (Super Imposed Dead Load, SIDL)

Komponen gedung yang diperhitungkan sebagai beban mati

tambahan adalah beban partisi/tembok, finishing, ducting, lighting,

ceiling dan mechanical electrical. Beban SIDL selain beban tembok

diambil sebesar:

Lantai 1 Lantai 2 : 150 kg/m2

Lantai Atap : 100 kg/m2

Pada perimeter gedung parkir terdapat dinding setinggi 1 m

dengan material beton bertulang. Pada pemodelan struktur

menggunakan software SAP 2000 , beban dinding diaplikasikan

sebagai beban garis pada balok. Berat jenis beton = 2400 kg/m3

dan tebal dinding diasumsikan sebesar 15 cm. Beban dinding dapat

dihitung sebagai 1 m x 0.15 m x 2400 kg/m3 = 360 kg/m.

c. Beban Hidup (Live Load, LL)

Beban hidup tiap lantai disesuaikan dengan fungsi dan

peruntukannya. Berdasarkan peraturan yang digunakan, maka

beban hidup diambil sebagai berikut :

Lantai 1 Lantai 2 : 400 kg/m2

Lantai Atap : 100 kg/m2

d. Beban Gempa (Earthquake, E)

Indonesia ditetapkan terbagi dalam 6 wilayah gempa dimana

wilayah gempa 1 adalah wilayah dengan kegempaan paling rendah

dan wilayah gempa 6 dengan kegempaan paling tinggi. Pembagian

wilayah ini didasarkan atas percepatan puncak batuan dasar akibat

pengaruh Gempa Rencana dengan perioda ulang 500 tahun. Kota

Bandung termasuk dalam wilayah gempa 4 dengan percepatan

puncak batuan dasar sebesar 0.2 g.



Tingkat kepentingan suatu struktur terhadap bahaya gempa dapat

berbeda-beda tergantung pada fungsinya. Oleh karena itu,

semakin penting struktur tersebut maka semakin besar

perlindungan yang harus diberikan. Faktor Keutamaan (I) dipakai

untuk memperbesar beban gempa rencana agar struktur mampu

memikul beban gempa dengan periode lebih panjang atau dengan

kata lain dengan tingkat kerusakan yang lebih kecil.

Dari tabel diatas, untuk jenis bangunan parkir digolongkan dalam

gedung umum yang memiliki faktor keutamaan I = 1,0.

Dalam prosedur SNI 1726-2002, struktur bangunan tahan gempa

pada prinsipnya direncanakan terhadap beban gempa yang

direduksi dengan suatu faktor modifikasi struktur (faktor R) yang

merepresentasikan tingkat daktilitas yang dimiliki oleh struktur.

Hal ini dimaklumi karena untuk merencanakan bangunan yang

tahan terhadap beban gempa elastis merupakan suatu yang mahal.

Detailing tulangan yang menjamin daktilitas struktur beton

bertulang diatur dalam SNI 2847-2002 Pasal 23.

Faktor modifikasi struktur atau bisa dikatakan juga sebagai faktor

reduksi gempa (R) untuk Struktur Rangka Pemikul Momen

Menengah (SRPMM) maksimum adalah 5,5. Pada pelatihan SAP

2000 ini digunakan juga R = 5,5.

Gaya gempa merupakan gaya inersia yang

melibatkan percepatan gempa dan massa

struktur. Massa struktur pada waktu gempa

berasal dari beban mati dan beban hidup

struktur. Peraturan Beban Indonesia

menerapkan faktor reduksi beban hidup yang

diikutsertakan dalam massa struktur pada saat

peninjauan gaya gempa.

Peraturan diatas dapat dipahami bahwa untuk

kondisi terjadinya gempa maka beban hidup

(LL, misalnya manusia) akan berkurang

daripada saat gedung dalam kondisi layan.

Peraturan diatas merupakan peraturan lama

yang berlaku di Indonesia. Dalam

perkembangannya, perencana struktur biasa

mengambil beban hidup maksimum sebesar

25% sebagai sumber massa gempa dengan

mengacu pada peraturan yang berkembang

saat ini.



Gambar Denah Struktur Sloof Elevasi + 0,0 m



Gambar Denah Struktur Lantai 1 Elv + 4,0 m



Gambar Denah Struktur Lantai 2 Elv + 7,5 m



Gambar Denah Struktur Atap Elv + 11,0 m



Gambar Denah Tampak Samping

Gambar Model 3 Dimensi



GRID SISTEM

1. Klik menu File > New Model

2. Ubah unit satuan dengan satuan panjang

dalam meter (m)

3. Klik template Grid Only, sehingga muncul

kotak dialog New Coordinate/Grid System

4. Isikan jumlah garis grid dan spasi antar grid

serta tetapkan titik origin sumbu global pada

koordinat (x,y,z) = (0,0,0)

5. Klik kanan mouse pada layar > Edit Grid Data

> Modify/Show System

6. Lakukan pengeditan grid sesuai dengan

denah gedung yang telah diberikan

Penentuan titik

origin dari

sistem sumbu

global

1-3

4

5-6

Semua geometri model struktur yang dibuat dalam program SAP 2000 selalu didefinisikan dalam sistem koordinat global, sedangkan setiap bagiannya dapat memiliki sistem sumbu koordinat tersendiri yang disebut dengan sistem koordinat lokal.

1.Sistem Koordinat Global adalah sistem koordinat yang digunakan untuk mendefinisikan nodal-nodal yang mewakili struktur secara keseluruhan. Sistem arah sumbu global selalu ditampilkan pada layar kerja dalam bentuk petunjuk arah X,Y dan Z. Secara default, SAP 2000 selalu mengasumsikan sumbu Z merupakan sumbu vertikal dengan nilai positif mengarah keatas.

2. Sistem Koordinat Lokal adalah sistem koordinat yang digunakan untuk mendefinisikan nodal-nodal setiap elemen. Sistem koordinat ini dinyatakan dengan simbol 1 (warna merah),simbol 2 (warna putih) dan simbol 3 (warna biru) Ingat warna bendera Belanda !! Sumbu 1 searah dengan sumbu elemen,sumbu dua dan tiga tegak lurus terhadap elemen dengan mengikuti kaidah tangan kanan (right handed rule). Untuk menampilkan penunjuk arah sistem koordinat lokal : set display option (CTRL+E) local axes

Buble akan aktif jika line type

merupakan primary dan akan

hilang jika merupakan

secondary. Untuk mengubah

line type, visibility,dan buble loc

klik dua kali pada kolom/baris

tsb



MENU DEFINE

1. Klik menu Define > Materials > Add New

Material. Isi spesifikasi material beton yang

digunakan. Berat jenis beton = 2400 kg/m3;

fc = 25 Mpa; Ec = 23500 Mpa; poisson ratio

0,2

2. Klik menu Define > Materials > Add New

Material. Isi spesifikasi material baja

tulangan longitudinal yang digunakan. Berat

jenis baja = 7850 kg/m3; fy = 400 MPa; Es =

200 000 Mpa; poisson ratio = 0,3.

3. Klik menu Define > Section Properties >

Frame Section > Add New Property. Satuan

panjang yang dipakai - m. Isi spesifikasi balok

B1-350x700. Pada Concrete Reinforcement

data, masukkan spesifikasi tulangan dan

selimut/cover beton yang digunakan. Pada

Property Modifier, masukkan nilai inersia

efektif penampang.

Concrete Cover to Longitudinal Rebar Center digunakan

untuk perhitungan tinggi efektif penampang pada concrete

frame design postprocessor SAP 2000

Reinforcement Overrides for Ductile Beams digunakan untuk

perhitungan persyaratan detailing gempa SRPMM dan

SRPMK yaitu dengan memasukkan luasan tulangan pada

ujung balok.

1

2

3 a

3 b



4. Lakukan hal yang sama untuk B2-250x500,

BD1-300x600, BD2-250x500, SL1-300x600

dan SL2-250x500

5. Klik menu Define > Section Properties >

Frame Section > Add New Property. Satuan

panjang yang dipakai - m. Isi spesifikasi

kolom K1-550x550.

6. Lakukan hal yang sama untuk K2-500x500

dan K3-450x450

3 c

4 a

4 b

4 c

Kekakuan EI yang digunakan dalam analisis yang dipakai untuk desain

kekuatan harus mewakili kekakuan komponen struktur sesaat

sebelum kegagalan (Purwono, dkk - 2009). SNI 2847-2002

memberikan inersia efektif yang boleh digunakan untuk komponen-

komponen struktur pada bangunan yang ditinjau.

Pada umumnya, nilai momen inersia penampang balok T utuh dapat

diambil sebesar dua kali inersia penampang utuh badan penampang.

Dengan demikian, bila dalam analisis elemen struktur balok

dimodelkan sebagai balok dengan penampang persegi, maka nilai

persentase efektivitas penampang dapat diambil sebesar 2 x 35% =

70% (Imran, 2010)

Sebagai catatan, SNI 1726-2002 memberikan inersia efektif yang

berbeda untuk elemen struktur yang sama.



Elemen shell adalah elemen bidang yang memiliki kemampuan elemen membran dan plate sekaligus. Pada elemen membran hanya gaya-gaya sebidang dan momen yang berputar pada sumbu tegak lurus bidang yang diperhitungkan pada analisis. Sebaliknya pada pada elemen plate gaya-gaya yang tegak lurus bidang dan momen yang berputar pada sumbu searah bidang yang diperhitungkan dalam analisis.

Pada formulasi ketebalan dikenal thick-plate untuk formulasi yang memperhitungkan deformasi geser dan thin-plate untuk formulasi yang mengabaikan deformasi geser.

Secara default program Sap 2000 otomatis akan menghitung berat

sendiri struktur berdasarkan info luas penampang elemen dan

berat jenis material yang dipakai. Selanjutnya, beban akibat berat

sendiri dikelompokkan dalam static load case pertama yaitu DEAD.

Jika nilai selfweight multiplier = 0, maka perhitungan berat sendiri

struktur tidak akan dilakukan oleh program. Dalam pelatihan ini,

diinginkan program SAP 2000 menghitung berat sendiri struktur.

SNI 1726-2002 memperkenalkan dua jenis metode analisis gempa

yaitu metode analisis statik (equivalent static analysis) dan metode

analisis dinamik (respons spectrum analysis dan time history

analysis). Pada load pattern di atas haya beban statik yang dapat

didefinisikan termasuk beban gempa statik ekivalen. Beban gempa

dinamik akan dibahas pada langkah selanjutnya.

7

EX_STAT

EY_STAT

7. Klik menu Define > Section Properties > Area

Section > Add New Section. Satuan panjang yang

dipakai - mm. Isi spesifikasi pelat PL-150

8. Lakukan hal yang sama untuk PL-120

9. Klik menu Define > Load Patterns > Definisikan

semua beban statik

9



10. Klik menu Define > Functions > Response

Spectrum > User Spectrum > Add New

Function. Masukkan data respon spektrum

Wilayah Gempa 4 Indonesia. Untuk struktur

beton bertulang dengan memperhatikan

retak maka nilai redaman yang

direkomendasikan adalah 3-5% (Chopra,

2000).

11. Klik menu Define > Functions > Time History

> From File > Add New Function. Masukkan

data riwayat waktu gempa misalnya gempa

El Centro > Convert to user defined

Ca

Cv

11

10

Header lines to skip : jumlah baris tambahan yang perlu diabaikan baik

berupa judul pada notepad data time history maupun keterangan lainnya.

Prefix characters per line to skip : karakter tertentu yang perlu diabaikan

dalam satu baris

Number of points per lines : jumlah pasangan data nilai percepatan gempa

terhadap waktu

Fungsi respon spektrum dan time history

disajikan dalam satuan percepatan

gravitasi (g = 9.81 m/s2) sehingga untuk

pendefinisian beban gempa harus

dikalikan dengan nilai g.



12. Klik menu Define > Mass Source. Gaya

gempa merupakan gaya inersia yang

merupakan fungsi dari parameter massa dan

percepatan gempa.

13. Klik menu Define > Load Case > Add New

Load Case. Untuk mempermudah input

kombinasi pembebanan, sebaiknya beban-

beban yang termasuk dalam beban mati (DL)

digabung dalam satu load case. Beban mati

(DL) terdiri dari DEAD atau berat sendiri

struktur, SIDL dan beban DINDING.

14. Klik menu Define > Load Case > Add New

Load Case. Untuk mendefinisikan beban

gempa respon spektrum, maka harus dibuat

terlebih dahulu load case dari beban

tersebut. Beban gempa dibagi menjadi dua,

yaitu beban gempa EX_RESP (arah utama

sumbu X koordinat global) dan beban gempa

EY_RESP (arah utama sumbu Y koordinat

global).

From element and additional masses : massa

struktur didefinisikan dari berat sendiri

struktur, dan additional masses yang dapat

berupa joint mass, line mass dan area mass.

From loads : massa struktur didefinisikan dari

semua beban yang arahnya searah dengan

gravitasi dan akan dibagi dengan nilai

percepatan gravitasi

From element and additional masses and

loads : merupakan gabungan dari dua option

sebelumnya

12

13

14 a



14 a

Salah satu faktor yang harus diperhatikan

dalam perencanaan struktur tahan gempa

adalah timbulnya momen torsi pada elemen

bangunan. Antara pusat massa dan pusat

rotasi lantai tingkat harus ditinjau suatu

eksentrisitas rencana ed. Apabila ukuran

horisontal terbesar denah struktur gedung

pada lantai tingkat itu, diukur tegak lurus

pada arah pembebanan gempa, dinyatakan

dengan b, maka eksentrisitas rencana ed harus ditentukan sebagai berikut ,

Untuk 0 < e < 0,3 b :

ed = 1,5 e + 0,05 b atau ed = e 0,05 b dan

dpilih diantara keduanya yang pengaruhnya

paling menentukan.

Untuk e > 0,3 b :

ed = 1,33 e + 0,1 b atau ed = 1,17 e 0,1 b

dan dipilih diantara keduannya yang

pengaruhnya paling menentukan.

Pada pelatihan SAP 2000 ini diambil

eksentrisitas minimum sebesar 5% sebagai

pemisalan untuk analisis beban gempa.

SNI 1726-2002 memperkenalkan

dua macam metode

penjumlahan ragam yaitu CQC

(Complete Quadratic

Combination) untuk struktur

dengan periode alami yang

berdekatan ( Load Case > Add New

Load Case. Untuk mendefinisikan beban

gempa riwayat waktu, maka harus dibuat

terlebih dahulu load case dari beban

tersebut. Beban gempa dibagi menjadi dua,

yaitu beban gempa EX_TH (arah utama

sumbu X koordinat global) dan beban gempa

EY_TH (arah utama sumbu Y koordinat

global). Riwayat gempa El-Centro memiliki

nilai percepatan maksimum sebesar 0.319 g ,

durasi waktu sekitar 12.25 detik dengan

tahapan waktu 0.05 detik . Sedangkan

percepatan maksimum batuan dasar untuk

wilayah gempa 4 (kondisi tanah sedang)

Indonesia adalah 0.28 g.

g x IScaleFactor

R



16. Beban gempa yang telah didefinisikan ada 3

jenis yaitu beban gempa statik ekivalen,

beban gempa respon spektrum dan beban

gempa riwayat waktu. Jenis beban gempa

yang diikutsertakan dalam kombinasi

pembebanan hanya satu jenis. Untuk

mempermudah penggantian jenis beban

gempa maka sebaiknya digunakan dummy

combo yang berisikan gaya gempa yang

dapat kita ganti. Define > Load

Combinations > Add New Combo

17.

0.28

0.319

g x IScaleFactor

R

durationn

time step

15

16

Jenis beban gempa

dapat diganti sesuai

kebutuhan



18. Untuk memperoleh beban ultimate dari

beban-beban yang mungkin akan terjadi

pada struktur, maka dilakukan kombinasi

beban terfaktor. Klik menu Define > Load

Combinations > Add New Combo

Mengacu pada SNI 2847-2002, maka definisikan semua

kombinasi pembebanan berikut :

Kombinasi Pembebanan Gravitasi

1.4 DL

1.2 DL + 1.6 LL

Kombinasi Pembebanan Gempa

Untuk mensimulasikan arah pengaruh gempa rencana

yang sembarang terhadap struktur gedung, pengaruh

pembebanan gempa dalam arah utama harus dianggap

efektif 100% dan harus dianggap terjadi bersamaan

dengan pengaruh pembebanan gempa dalam arah

tegak lurus pada arah utama pembebanan tetapi

dengan efektifitas hanya 30%.

1.2 DL + 0.5 LL + 1.0 EX + 0.3 EY

1.2 DL + 0.5 LL + 1.0 EX - 0.3 EY

1.2 DL + 0.5 LL - 1.0 EX + 0.3 EY

1.2 DL + 0.5 LL - 1.0 EX - 0.3 EY

1.2 DL + 0.5 LL + 0.3 EX +1.0 EY

1.2 DL + 0.5 LL + 0.3 EX -1.0 EY

1.2 DL + 0.5 LL - 0.3 EX +1.0 EY

1.2 DL + 0.5 LL - 0.3 EX -1.0 EY

0.9 DL + 1.0 EX + 0.3 EY

0.9 DL + 1.0 EX - 0.3 EY

0.9 DL - 1.0 EX + 0.3 EY

0.9 DL - 1.0 EX - 0.3 EY

0.9 DL + 0.3 EX +1.0 EY

0.9 DL + 0.3 EX -1.0 EY

0.9 DL - 0.3 EX +1.0 EY

0.9 DL - 0.3 EX -1.0 EY

Seringkali dibutuhkan suatu kombinasi beban

yang merupakan nilai maksimum dan minimum

dari semua kombinasi yang ada. Berikut disajikan

tipe kombinasi envelope :

Jenis kombinasi

menambahkan

Untuk gedung dengan tinggi yang relatif

rendah, beban angin dianggap tidak

dominan dibandingkan dengan beban

gempa pada beberapa wilayah Indonesia.

18



Software analisa struktur SAP 2000 menyediakan fasilitas untuk melakukan pemodelan, analisis dan

perancangan struktur. Semua hal tersebut dapat dilakukan melalui user interface yang sama.

Berikut merupakan penjelasan dari toolbar yang digunakan dalam pemodelan struktur.

Gambar 6. Fasilitas toolbar SAP 2000

Sistem struktur gedung parkir ini dimodelkan sebagai sistem

portal terbuka tiga dimensi tanpa dinding geser. Model yang

dibuat diusahakan sedekat mungkin dengan rencana struktur

gedung. Dimensi, posisi, dan beban yang bekerja dimodelkan

sedekat mungkin dengan apa yang terjadi di lapangan. Dengan

pemodelan ini diharapkan akan mampu memberikan hasil yang

cukup representatif mengenai perilaku gedung yang

sebenarnya.



PEMODELAN STRUKTUR

1. Lakukan penggambaran balok dan kolom yaitu

dengan menggunakan salah satu dari option

tool bar : Draw Frames/Cables Element atau

Quick Draw Frames/Cables Element

2. Element frame dimodelkan sebagai elemen

garis yang dihubungkan pada joint (titik

kumpul/pertemuan). Padahal sebenarnya

penampang elemen yang digunakan

mempunyai dimensi potongan tertentu.

Apabila dua buah elemen bertemu, misalnya

balok dan kolom pada pertemuan tersebut

akan terjadi overlap potongan penampangnya.

Untuk beberapa struktur yang dimensi

penampangnya cukup besar, maka panjang

overlap tersebut cukup signifikan untuk

diperhitungkan (Yoso Wigroho, 2004). Lakukan

Ctr+A > Menu Assign > Frame > End (Length)

Offsets . Pengaruh dari pemberian end offset

ini adalah semua output gaya-gaya dalam

diberikan sepnjang daerah bentang bersih

balok dan kolom.

3. Lakukan penggambaran pelat yaitu dengan

menggunakan salah satu dari option tool bar :

Draw Poly Area atau Draw Rectangular Area

Element atau Quick Draw Area Element.

4. 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 pelatihan ini akan

dilakukan meshing area dengan cara kedua.

Klik pelat yang lantai atau atap yang akan

dipartisi > Assign > Area > Automatic area

mesh.

1

2

3



4

Semakin kecil pias dari meshing area

yang dilakukan, maka hasil yang

didapatkan akan relatif lebih akurat. Di

sisi lain, hal tersebut akan

mengakibatkan proses running

program yang relatif lebih lama dan

akan lebih jauh lagi dapat berakibat

pada ketidakstabilan pada software

yang digunakan. Oleh karena itu

meshing area harus dilakukan sampai

ukuran pias yang dianggap optimal.

Proses mencari tahu seberapa

halus/teliti atau mendekati nilai eksak

pada suatu model disebut sebagai

proses konvergensi atau penghalusan

mesh (mesh refinement). Proses

konvergensi dianggap mencukupi jika

hasil yang didapat tidak terlalu

signifikan jika dibandingkan dengan

hasil dari meshing area sebelumnya

dengan pias yang lebih besar

(Dewobroto, 2007)

Meshing area yang

disarankan dalam

manual SAP 2000

5. Lantai tingkat, atap beton dan sistem lantai

dengan ikatan suatu struktur gedung dapat

dianggap sangat kaku dalam bidangnya dan

karenanya dapat diangggap bekerja sebagai

diafragma terhadap beban gempa horizontal.

Persyaratan suatu lantai dapat dianggap

sebagai diafragma tercentum dalam SNI 1726-

2002. Klik Pilih pelat per lantai > Joint >

Constraint > Diaphragm > Add New Constraint

Constraint akan bekerja

pada bidang yang tegak

lurus constraint axis

sehingga jika sumbu Z

dipilih maka suatu lantai

akan bergerak bersama-

sama dalam translasi arah

X, translasi arah Y dan

rotasi terhadap sumbu Z.

5



6. Untuk menentukan jenis perletakan pada

bagian bawah struktur, maka pilih semua

joint/titik yang berada di bawah kolom pada

level pondasi > Assign > joint > restraint. Jenis

perletakan yang digunakan untuk gedung

parkir yaitu perletakan jepit. Hal ini sesuai

dengan perilaku struktur yang menggunakan

pondasi dalam dengan jumlah banyak pile.

PEMBEBANAN PADA STRUKTUR

1. Pembebanan Area. Pilih pelat yang akan diberi

beban > Assign > Area Loads > Pilih jenis beban

pada Load Pattern Name, kemudian isi nilai

beban-nya. Option Add existing load akan

menambahkan beban yang kita berikan pada

beban yang sudah ada atau sudah terlebih

dahulu didefinisikan pada pelat. Option replace

existing load akan mengganti beban yang

sudah ada dengan beban yang kita berikan.

Arah gravitasi merupakan arah -Z dalam

koordinat global. Jika diperlukan, maka arah

beban ini dapat diganti menurut arah tertentu

dalam koordinat global maupun koordinat

lokal. Untuk melakukan pengcekan apakah

beban sudah terdefinisi pada pelat maka klik

kanan mouse pada pelat yang ditinjau.

2. Pembebanan garis. Contoh beban garis yaitu

beban dinding yang menumpu pada balok.

Pilih elemen frame (balok/kolom) yang akan

diberi beban > Assign > Frame Load >

Distributed. Misal dinding beton setinggi 1 m

dan setebal 0,15 m yang berada pada

perimeter gedung parkir. Beban dinding = 2400

kg/m3 x 1 m x 0,15 m = 360 kg/m. Untuk

melakukan pengecekan apakah beban sudah

terdefinisi pada balok, maka klik kanan mouse

pada balok yang ditinjau.

6

1

2



B E G I N A N A L Y S I S 2012/11/07 01:30:15

RUNNING ANALYSIS WITHIN THE GUI PROCESS

USING THE ADVANCED SOLVER (PROVIDES LIMITED INSTABILITY INFORMATION)

E L E M E N T F O R M A T I O N 01:30:15

REDUCTION OF CONSTRAINTS AND RESTRAINTS:

NUMBER OF

CONSTRAINT MASTER DOF BEFORE REDUCTION = 9

COUPLED CONSTRAINT/RESTRAINT MASTER DOF = 0

CONSTRAINT MASTER DOF AFTER REDUCTION = 9

L I N E A R E Q U A T I O N S O L U T I O N 01:30:22

FORMING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS

TOTAL NUMBER OF EQUILIBRIUM EQUATIONS = 81801

NUMBER OF NON-ZERO STIFFNESS TERMS = 2215719

NUMBER OF EIGENVALUES BELOW SHIFT = 0

.

L I N E A R E Q U A T I O N S O L U T I O N 01:32:47

FORMING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS

TOTAL NUMBER OF EQUILIBRIUM EQUATIONS = 81801

NUMBER OF NON-ZERO STIFFNESS TERMS = 2215719

NUMBER OF EIGENVALUES BELOW SHIFT = 0

L I N E A R S T A T I C C A S E S 01:32:59

USING STIFFNESS AT ZERO (UNSTRESSED) INITIAL CONDITIONS

TOTAL NUMBER OF CASES TO SOLVE = 2

NUMBER OF CASES TO SOLVE PER BLOCK = 2

LINEAR STATIC CASES TO BE SOLVED:

CASE: EX_STAT

CASE: EY_STAT

A N A L Y S I S C O M P L E T E 2012/11/07 01:33:02

ANALISIS STRUKTUR

1. Klik menu Analyze > Set Analysis Options >

Pastikan bahwa analisis dilakukan dalam

derajat kebebasan ruang (translasi arah X,

translasi arah Y, translasi arah Z, rotasi

terhadap sumbu X, rotasi terhadap sumbu Y,

rotasi terhadap sumbu Z).

2. Klik menu Analyze > Run Analysis. Pastikan

tidak ada warning atau error pada proses

running program. Jika terdapat warning atau

error maka harus dilakukan pengecekan ulang

terhadap model struktur



MENU DISPLAY

1. Untuk melihat bentuk deformasi dari struktur,

klik menu Display > Deformed Shape. Berikut

merupakan ilustrasi bentuk deformasi terhadap

gaya gempa dengan arah utama X

2. Jika suatu elemen diberikan gaya luar, maka akan timbul reaksi terhadap gaya luar tersebut yang diberikan oleh elemen itu sendiri. Gaya reaksi terhadap gaya luar dalam mekanika teknik diistilahkan sebagai gaya-gaya dalam (Hariandja, 2002). Gaya-gaya dalam tersebut antara lain : P, gaya aksial V2, gaya geser pada bidang 1-2 V3, gaya geser pada bidang 1-3 T, momen torsi M2, momen yang berputar terhadap sumbu 2 M3, momen yang berputar terhadap sumbu 3

Untuk melihat gaya-gaya dalam yang terjadi

pada elemen struktur, klik menu Display > Show

Forces/Stresses > Frames/Cables. Berikut

merupakan ilustrasi gaya-gaya dalam elemen

struktur terhadap kombinasi pembebanan

COMB 2.

3. Untuk melihat lebih detail maka klik kanan

mouse pada elemen struktur yang diinginkan.

1

2

3



MENU DISPLAY

4. Untuk melihat gaya reaksi perletakan/support,

klik menu Display > Show Forces/Stresses >

Joints

5. Untuk melihat data struktur dan hasil analisis

dalam bentuk tabel, klik menu Display > Show

Tables > Check list item yang diinginkan. Jika

ingin menampilkan output gaya-gaya dalam

kolom dan balok, chek list Element Output >

Select Load Case > OK. Tabel diatas dapat

diekspor dalam Microsoft Excel, File > Export

Current Tables to Excel > OK



Dalam analisis yang lebih lanjut, maka ketentuan-ketentuan tambahan terkait dengan analisis gempa

berdasarkan SNI 03-1726-2002 harus terpenuhi. Misalnya untuk analisis gempa ragam respon spektrum :

Partisipasi massa dalam menghasilkan respons total harus mencapai sekurang-kurangnya 90%.

Analisis ragam spektrum respons dalam suatu arah tertentu, harus dikalikan dengan suatu faktor skala

yaitu : 10.80 1t

V

V

Begitu juga untuk analisis riwayat waktu dimana besar gaya geser dasar (base shear) harus diskalakan seperti

halnya pada analisis respons spektrum terhadap nilai gaya geser dasar pada analisis statik ekivalen.

KINERJA BATAS LAYAN

Simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0.03/R kali

tinggi tingkat yang bersangkutan atau 30 mm bergantung yang mana yang nilainya lebih kecil. Ketentuan

tersebut dapat dituliskan dengan persamaan sebagai berikut :

0.03h

R dan 30mm

KINERJA BATAS ULTIMATE

Simpangan antar tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui persamaan

berikut :

(0.7 R) (0.02 h) untuk bangunan beraturan

0.7 R ( ) (0.02 h)

Faktor Skala untuk bangunan tidak beraturan

-Selesai-

Makalah ini disebarluaskan untuk kepentingan pendidikan dan tidak untuk tujuan

komersil. Pembaca diharapkan memvalidasi isi dari makalah ini. Saran dan kritik ke :

[email protected]

Shortcourse Pemodelan Struktur Menggunakan Sap 2000

Documents

Transcript of Shortcourse Pemodelan Struktur Menggunakan Sap 2000