modul sap2000 v11 ok

54
ANALISIS DAN DESAIN Struktur Beton Bertulang dengan SAP2000 v11.0 Disusun oleh: WAHYUDI Palangkaraya 2015

Upload: wahyudi-armstrong

Post on 14-Sep-2015

170 views

Category:

Documents


62 download

DESCRIPTION

MODUL SAP2000 v11

TRANSCRIPT

  • 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