sap2000-portal dengan dinding geser

ANALISIS STRUKTUR FRAME-SHEAR WALL

Suatu model struktur portal dengan dinding geser ( shear wall ) bangunan gedung 6 lantai dari beton bertulang dengan konfigurasi seperti pada gambar.

Gambar 1. Struktur portal dengan dinding geser

Ukuran elemen :

Balok : 50x30 cm Kolom : 50x50 cm Dinding geser : Lebar 200 cm, tebal 20 cm

Karakteristik Beton :

Modulus elastisitas beton : Ec = 2101900 ton/m2, Angka Poisson beton = 0,20 Berat jenis ( weight per unit volume ) beton = 2,4 ton/m3,

Beban merata pada balok :

Beban mati ( D ) : q = 2,0 ton/m Beban hidup ( L ) : q = 1,0 ton/m

Beban gempa horisontal ( E ) :

Lantai 1 = 1 ton, Lantai 2 = 3 ton, Lantai 3 = 5 ton, Lantai 4 = 7 ton. Lantai 5 = 9 ton, Lantai 6 ( atap ) = 5 ton.

KSAKS - SAP 2000 : Analisis Struktur Frame-Shear Wall 1

3,5m

3,5m

6,5m 2m

3,5m

3,5m

3,5m

3,5m

6,5m

Lantai 5

Lantai 4

Lantai 3

Lantai 2

Lantai 1

Atap

Kombinasi pembebanan yang harus ditinjau untuk analisis dan desain struktur menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Bertulang Untuk Bangunan Gedung - SNI 2002 ) :

Pembebanan Tetap : U = 1,2 D + 1,6 L Pembebanan Sementara : U = 1,2 D + 0,5 L + 1,1 E

Analisis Struktur Frame – Shear Wall Dengan SAP 2000

1. Memilih Sistem Satuan

Pada kotak sistem satuan, pilih sistem satuan yang akan digunakan : Ton-m.

2. Menyusun Bentuk Stuktur

Dari menu File, pilih New Model From Template. Pada kotak dialog Model Templates, klik gambar portal 2 dimensi. Pada kotak Portal Frame ketikkan data-data struktur :

Number of Stories = 6 Number of Bays = 3Story Height = 3.5Bay Width = 5Klik OK.

Untuk menampilkan penomoran joint dari struktur, pilih menu View, Set Elements. Pada kotak Set Elements, pilih kotak Joints, kemudian klik Label, klik OK.

Klik joint 8 s/d 14, pilih menu Edit dan Move. Pada kotak Move Selected Point masukkan data : Change coordinates by Delta X = 1,5, klik OK.

Klik joint 15 s/d 21, pilih menu Edit dan Move. Pada kotak Move Selected Point masukkan data : Change coordinates by Delta X = -1,5, klik OK.

Untuk menempatkan elemen-elemen dinding geser ( elemen membrane ), perlu dibuat garis-garis bantu / grid-grid dengan menu : Draw, dan Edit Grid. Pada kotak Modify Grid Line masukkan data :

Directions = XX location = -1, klik Add Grid LineX location = 1, klik Add Grid Line

Untuk keluar dari menu klik OK.

Untuk menempatkan elemen-elemen dinding geser pada struktur portal dilakukan dengan cara : pilih menu Draw, dan Quick Draw Shell Element. Kemudian dengan menggunakan kursor, klik satu persatu elemen dinding geser. Untuk keluar dari menu ini, pilih menu Select, kemudian pilih Select dan klik Pointer/Window.

3. Mendefinisikan Karakteristik Material

Dari menu Define, pilih Material untuk menampilkan kotak dialog Define Material. Pilih CONC, kemudian klik tombol Modify/Show Material. Pada kotak Material Property Data masukkan data-data material :


Design Type : Concrete

Analysis Property Data :

Mass per unit Volume = 0Weight per unit Volume = 2.4Modulus of Elasticity = 2101900 Poisson Ratio = 0.20Coeff of Thermal Expansion = 0Klik OK

4. Mendefinisikan Dimensi Elemen

Dari menu Define, pilih Frame Sections. Pada kotak dialog Define Frame Section. Pada kotak Frame Section, klik Modify/Show Section. Pada kotak Rectangular Section, masukkan data-data untuk elemen balok :

Section Name : FSEC1Dimension : - Depth = 0.50

: - Width = 0.30Material : CONCKlik OK.

Pada kotak Frame Section, pilih Add I / Wide Flange, kemudian klik Add Rectangular. Pada Rectangular Section, masukkan data kolom :

Section Name : FSEC2Dimension : - Depth = 0.50

: - Width = 0.50Material : CONCKlik OK.

Dari menu Define, pilih Shell Sections . Pada kotak Define Shell Section. Pada kotak Shell Section, klik Modify/Show Section. Pada kotak Shell Section, masukkan data-data untuk elemen dinding geser :

Section Name : SSEC1Material Name : CONCMaterial Angle : 0Membrane : 0.20Bending : 0.20Type : MembraneKlik OK.

5. Penempatan Elemen Pada Sistem Struktur

Untuk mendefinisikan elemen balok, kolom, dan dinding geser pada sistem struktur, dilakukan dengan :

Klik semua elemen balok dari struktur. Pilih menu Assign, kemudian Frame dan Section. Pada kotak Define Frame Section, pilih FSEC1, kemudian klik OK.

Klik semua kolom dari struktur. Pilih menu Assign, kemudian Frame dan Section. Pada kotak Define Frame Section, pilih FSEC2, kemudian klik OK.


Klik semua elemen shear wall. Pilih menu Assign, kemudian Shell, Section. Pada kotak Define Shell Section, pilih SSEC1, kemudian klik OK.

6. Mendefinisikan Jenis Tumpuan

Untuk mendefinisikan jenis tumpuan pada struktur, dilakukan dengan cara :

Klik joint 1, 8, 15, dan 22. Pilih menu Assign, kemudian Joint dan Restraints. Pada kotak Fast Joint Restraints, klik tumpuan jepit, kemudian klik OK.

7. Mendefinisikan Kasus Beban Dan Kombinasi Pembebanan

Untuk mendefinisikan 3 kasus beban dan 2 kombinasi pembebanan yang ditinjau bekerja pada struktur, dilakukan sbb. :

Dari menu Define, pilih Static Load Case untuk menampilkan kotak Static Load Case Name. Pada kotak ini masukkan data :

Load = LOAD1 Type = DEADSelf Weight Multiplier = 1

Load = LOAD2 Type = LIVESelf Weight Multiplier = 0

Klik Add New Load

Load = LOAD3 Type = QUAKESelf Weight Multiplier = 0Klik OK.

Dari menu Define, pilih Load Combination kemudian klik Add New Combo. Pada kotak dialog Load Combination Data masukkan data :

Load Combination Name : COMB 1

Title : TETAP

Case Name : LOAD1 Load CaseScale Factor : 1.2

Klik Add Load Case

Case Name : LOAD2 Load CaseScale Factor : 1.6Klik OK.

Klik Add New Combo

Load Combination Name : COMB 2

Title : SEMENTARA

Case Name : LOAD1 Load CaseKSAKS - SAP 2000 : Analisis Struktur Frame-Shear Wall 4

Scale Factor : 1.2

Klik Add Load Case

Case Name : LOAD2 Load CaseScale Factor : 0.5

Klik Add Load Case

Case Name : LOAD3 Load CaseScale Factor : 1.1Klik OK.

8. Mendefinisikan Beban Pada Struktur.

Beban Mati Pada Elemen

Klik semua elemen balok. Pilih menu Assign, kemudian Frame Static Load, dan Point and Uniform. Pada kotak Point and Uniform Span Loads, masukkan data untuk beban mati :

Load Case Name : LOAD1 Load Type and Direction : ForcesDirection : Global Z Options : Add to existing Load

Untuk beban merata pada elemen, masukkan data : Uniform Load = -2.0, kemudian klik OK.

Gambar 2 . Beban mati pada struktur


Beban Hidup Pada Elemen

Klik semua elemen balok. Pilih menu Assign, kemudian Frame Static Load, dan Point and Uniform. Pada kotak Point and Uniform Span Loads, masukkan data untuk beban hidup :

Load Case Name : LOAD2 Load Type and Direction : ForcesDirection : Global Z Options : Add to existing Load

Untuk beban merata pada elemen, masukkan data : Uniform Load = -1.0, kemudian klik OK.

Gambar 3 . Beban hidup pada struktur

Beban Gempa Pada Joint

Klik joint 7 pada struktur. Pilih menu Assign, kemudian Joint Static Load, dan Forces. Pada kotak dialog Joint Forces masukkan data beban :

Load Case Name : LOAD3 Load : Forces Global X = 5Options : Add to existing LoadKlik OK.

Untuk memasukkan beban gempa pada tingkat-tingkat yang lainnya dari struktur, dilakukan dengan cara yang sama.

9. Menyimpan File Data Masukan Dan Melakukan Analisis


Sebelum melakukan analisis dan desain struktur, file data masukan perlu terlebih dahulu disimpan. Penyimpanan data masukan dilakukan sbb. :

Pilih menu File, kemudian klik Save As.

Pada kotak Save Model File As, ketikan nama file FRAME-WALL, kemudian klik Save. Dengan cara ini file akan disimpan dengan nama FRAME-WALL.SDB

Untuk melakukan analisis struktur, pilih menu Analyze, kemudian klik Run.

10. Hasil Analisis : Gaya Dan Tegangan Pada Elemen

Hasil analisis yang berupa gaya-gaya dalam pada elemen-elemen struktur portal dengan dinding geser, dapat berupa :

Gaya normal atau aksial ( axial force ), gaya lintang / geser ( shear force ), dan momen lentur ( moment ) pada elemen FRAME ( balok dan kolom ),

Tegangan normal ( axial stress ), dan tegangan geser ( shear stress ) pada elemen SHELL ( dinding geser ).

Untuk menampilkan gaya-gaya dalam pada elemen FRAME, dilakukan sebagai berikut :

Pilih menu Display Show Element Forces / Stresses dan Frame.

Pada kotak Member Force Diagram For Frame, masukkan data :

Load : COMB1 atau COMB2.

COMB1 ( hasil analisis dari kombinasi Pembebanan Tetap ) COMB1 ( hasil analisis dari kombinasi Pembebanan

Sementara )

Component : Axial Force ( gaya normal / aksial pada elemen ) Shear 2-2 ( gaya lintang / geser pada elemen ) Moment 3-3 ( momen lentur pada elemen )

Untuk menampilkan tegangan-tegangan pada elemen SHELL, dilakukan sebagai berikut :

Pilih menu Display Show Element Forces / Stresses dan Shell.

Pada kotak Forces / Stresses Countur For Shells, masukkan data :

Load : COMB1 atau COMB2.

COMB1 ( hasil analisis dari kombinasi Pembebanan Tetap ) COMB1 ( hasil analisis dari kombinasi Pembebanan

Sementara )

Component : F11 ( tegangan normal pada elemen pada arah sumbu X )

F22 ( tegangan normal pada elemen pada arah sumbu Z ) F12 ( tegangan geser pada elemen )


Gambar 1. Bidang momen lentur pada balok dan kolom struktur akibat kombinasi pembebanan tetap


Gambar 2. Bidang momen lentur pada balok dan kolom struktur akibat kombinasi pembebanan sementara

Gambar 3. Distribusi tegangan normal pada dinding geser akibat kombinasi pembebanan tetap


Gambar 4. Distribusi tegangan normal pada dinding geser akibat kombinasi pembebanan sementara


Gambar 3. Distribusi tegangan normal pada dinding geser akibat kombinasi pembebanan tetap

Gambar 5. Bidang Momen Akibat Kombinasi Pembebanan Tetap


Gambar 6. Bidang Momen Akibat Kombinasi Pembebanan Sementara 1


Gambar 7. Bidang Momen Akibat Kombinasi Pembebanan Sementara 2


sap2000-portal dengan dinding geser

Documents