Modul1_sap2000.doc

1

MODUL LATIHAN SAP2000 Versi 14

Oleh : Sudarmono, S.T., M.T.

LEMBAGA KAJIAN REKAYASA NUSANTARA SEMARANG 2014

2

Analisisis Struktur dengan SAP2000 V.14 Untuk melakukan analisisis struktur dengan software SAP2000, dikelompokkan dalam beberapa modul jenis struktur yang akan dianalisis. I. Struktur Portal 3D Simetris 1.1 Membentuk Model Struktur Bangunan Memulai membuat model struktur dengan SAP2000 dilakukan dengan beberapa tahap sebagai berikut : Menu utama dijelaskan sebagai berikut

Gambar 1. Menu Bar SAP200 1. Pilih dari Menu bar File, lalu New model

Gambar 2. Menentukan Sistem Satuan Model Dimana sebelum memilih model kita harus memasukkan satuan yang akan digunakan pada sistem struktur model, misalnya kN, m, c

3 2. Setelah satuan yang akan digunakan ditentukan selanjutnya dipilih model struktur yang akan dianalisis dengan beberapa pilihan yaitu : Blank, artinya layar akan berada dalam kondisi kosong Grid only artinya layar hanya berisi grid yang akan menentukan letak pertemuan elemen Beam bila kita akan menganalisis balok menerus 2D Truss untuk model struktur rangka batang dua dimensi beserta sistem perletakannya. 3D Truss untuk struktur rangka batang tiga dimensi berserta sistem perletakannya. 2D Frames untuk struktur portal dua dimensi dengan bracing beserta sistem perletakannya. 3D Frames untuk struktur portal tiga dimensi dengan sistem perletakannya (namun bisa diganti/ diedit sesuai kebutuhan). Wall untuk analisis struktur dinding/ dinding geser Flat Slab untuk analisis struktur lantai dengan elemen shell maupun asolid Shells untuk struktur yang menggunakan elemen shell Staircases digunakan untuk menganalisis struktur tangga dengan elemen shell/ asolid Storage Structures untuk menganalisis struktur tower air. Underground Concrete adalah sistem struktur tanki bawah tanah dengan elemen shell / asolid Solid Models digunakan untuk memodelkan sistem struktur dengan elemen solid Cable Bridges untuk mengalisis struktur jembatan kabel (cable stayed) Calstrans-Bag untuk analisis struktur model balok dengan portal Quick Bridge untuk memodelkan dan menganalisis sistem jembatan box girders Pipes and Plates untuk analisis struktur pipa dan plat. 3. Misalnya kita hendak menganalisis struktur portal 3D, maka kita pilih Grid only atau 3D Frames, jika kita pilih grid only dengan sistem koordinat cartesian :

Gambar 3. Mengisikan Jumlah Grid X, Y, Z dan Panjang Bentang akan muncul gambar sebagai berikut, yaitu jumlah grid X = 4, Y =3, Z =4 dan dengan panjang bentang arah X = 5 m, Y = 8, dan Z = 4 m.

4

Gambar 4. Tampilan Layar Setelah Mengisi Grid dan Panjang Bentang (bays) Layar akan terbagi menjadi 2, dimana jika kita klik xy makan akan tergambar bidang xy, dan layar sebelah kanan akan menunjukkan letak grid arah z yang ditampilkan pada layar kiri. Untuk menggerakkan atau melihat denah grid tinggal mengeklik panah ketas/ kewabah pada tool bar atas (panah warna hijau). 4. Langkah berikutnya yaitu mendefinisikan material yang akan digunakan pada struktur tersebut, yaitu klik menu Define, kemudian pilih Materials.

Gambar 5. Mendefinisikan Material Struktur 5. Selanjutnya akan muncul isian data sebagai berikut :

5

Gambar 6. Menu pilihan Define Materials Kotak kiri berisi data material yang ada pada SAP 2000, sedangkan kotak-kotak kanan berisi pilihan apabila kita menggunakan material sesuai masukan yaitu : Add New Material Quick bila kita menggunakan material standar ASTM, atauChina. Add New Material bila kita menggunakan material sesuai yang kita gunakan Add Copy Material bila hendak mengcopy material yang sudah ada Modify/ Show Material bila kita hendak memodifikasikan data material Delete Material bila kita hendak menghapus material yang telah dipilih. Misalnya kita hendak menggunakan beton f’c-25 MPa, maka kita pilih Add New Material, akan muncul isian sebagai berikut :

Gambar 7. Daftar Isian Pilihan Add New Material

6 Pada isian paling Material Name and Display Color kita isikan Beton, dengan display warna Biru, selanjutnya pada pilihan Material Type pilih Concrete, dan pada isian Weight and Mass disikan berat jenis beton yaitu 24 kN/m3 Kemudian pada isian Isotropic Property Data diisi besarnya Modulus Elastisitas dengan satuan kN/m 2. karena menggunakan f’c-25 maka E = 4700f’c yaitu 23500000 kN/m2, kemudian angka poisson dan koefisien thermal barkan saja, karena sebenarnya merupakan hasil uji lab. dan pada isian Specified Concrete Compressive Strenght f’c dengan mutu beton jadi f’c-25 = 25000 kN/ 2. dan klik ok, maka material yang kita namai beton tersebut akan muncul pada layar berikut.

Gambar 8. Tampilan Layar Setelah Menentukan Material 6. Mendefinisikan Penampang Dari menu Define klik Section Properties, kemudian pilih Frame Section

Gambar 9. Sub Menu Section Properties Selanjutnya akan muncul isian sebagai berikut :

7

Gambar 10. Sub Menu Section Property Kotak kiri berisikan Find Property, sedangkan kotak kanan bersisikan antara lain : Import New Property bila kita hendak menginpor penampang Add New Property bila kita hendak menambahkan tipe penampang yang kita rencanakan Add Copy of Property bila kita hendak mengcopy dari penampang yang sudah ada Maka kita klik Add New Propety dan akan muncul isian berikut :

Gambar 11. Sub Menu Isian Pilihan Penampang Kotak paling atas berisi pilihan Frame Section Property, maka pilihkan Steel bila dari baja, Concrete bila dari beton dst, kita pilih Concrte, maka akan muncul isian :

8

Gambar 12. Pilihan Penampang Beton Maka kita pilih Rectangular, bila penampang yang digunakan berbentuk segiempat. 7. Menggambar konfigurasi bangunan sesuai dengan properties penampang yang telah disebutkan pada langkah 6. Mulailah menggambar dengan menggunakan mouse, urutkan penggambaran dari kolom paling depan lantai pertama, kemudian dilanjutkan lantai kedua, dan seterusnya, baru balok arah X, dan balok arah Y, pengurutan ini dimaksudkan agar memudahkan ketika membaca hasil output program agar tersusun sesuai kelompok elemen. Maka pada layar kiri kita pilih bidang X-Z, sedangkan layar kanan tetap dalam 3D. Pindahkan grid layar kiri dengan menggerakkan panah biru pada tool bar atas, sehingga pada layar akan menunjukkan grid tersebut. Selanjutny Klik toolbar sisi kiri layar yaitu :

a.

Gambar 13. Tampilan Memulai Menggambar Portal Klik Section pada kotak dan pilih Kolom 1, untuk menggambar kolom, mulai klik joint awal, kemudian klik joint akhir, serta klik kanan untuk mengakiri.

9

Gambar 14. Menggambar Kolom 1 Dengan Tool Bar Draw Frame b. Setelah selesai kolom pada grid A, dilanjutkan dengan memindahkan ke Grid B.

Gambar 15. Menggambar Kolom 1 Dengan Tool Bar Draw Frame untuk Grid B c. Teruskan langkah b, sehingga grid C, kemudian diteruskan kolom lantai 2 dan 3 dengan nama kolom 2 dan kolom 3. d. Setelah menggambar kolom selajutnya kita akan menggambar balok, maka layar kiri klik pada tool bar bidang XY seperti tampilan berikut, dan layar kanan berada di grid lantai 2.

10

Gambar 15. Menggambar Balok Arah X Dengan Tool Bar Draw Frame untuk Lt .2

Gambar 16 Menggambar Balok Arah X Dengan Tool Bar Draw Frame Selesai e. Selanjutnya dengan cara yang sama untuk balok arah Y seperti gambar berikut :

11

f.

Gambar 16 Menggambar Balok Arah Y Dengan Tool Bar Draw Frame Pd Lantai 2 Setelah penggambaran portal selesai kita dapat melihat apakah yang kita gambar sesuai dengan yang diharapkan terutama pemasangan elemen agar tidak kliru balok jadi kolom atau sebaliknya, kita dapat melihat gambar dengan memilih menu Display, kemudian pilih Show Misc Assign, kemudian pilih Frame/ Cable Tendon, terus Frame Section.

Gambar 17 Tampilan Elemen Struktur Sesuai Nama

I.2 Memberi Perletakan Pada Struktur Setelah konfigurasi sistem struktur terbentuk langkah selanjutnya adalah memberikan perletakan pada struktur tersebut, dimana jenis perletakan tergantung dari jenis pondasi yang digunakan apakah tiang

12 pancang, sumuran, bor pile umumnya menggunakan tumpuan jepit, atau pondasi foot plat, batu kali atau pondasi setempat dapat menggunakan tumpuan sendi sebagai berikut : a. Pilihlah layar kiri pada posisi bidang X-Y, kemudian arahkan grid berada pada lantai dasar.

Gambar 18. Posisi Grid Lantai Dasar untuk Membuat Perletakan b. Kemudian dengan tool bar Set Select Mode, group titik-titk grid dengan tool bar tersebut sehingga muncul tanda silang putus-putus pada joint lantai dasar.

Gambar 19 Menge-Group Joint Lantai Dasar untuk Membuat Perletakan c. Kemudian klik menu Assign, Joint, Restraints, maka akan muncul isian sebagai berikut, kliklah sesuai jenis pondasinya, misalnya tiang pancang kita pilih notasi jepit atau isi dengan centang pada kotak-kotak tersebut, lalu klik Ok.

13

Gambar 20 Pemilihan Jenis PerletakanJepit I.3 Mendefinisikan Jenis Pembebanan Beban-beban yang akan diaplikasikan pada struktur sebelum diaplikasikan harus didefinisikan dulu, misalanya berupa beban mati lantai, dinding, gempa, beban hidup atau beban berupa fungsi percepatan gempa dsb. Umumnya sesuai dengan SNI beban-beban dikelompokkan menjadi beban mati, hidup, gempa. Selajutnya langkah mendefinisikan pembebanan adalah sebagai berikut : a. Dari menu pilih Define, Load Pattern, akan keluar kotak isian berikut, selajutnya misalnya kita hendak memasukkan beban dinding. Isikan pada kotak Load Pattern Name : Dinding, Type : Dead, Self Weight Multiflier : 0 (karena faktor pengali akan dimasukkan dalam menu Load Comb), kemudian klik Add New Load Pattern. b. Ulangi lagi untuk jenis beban yang lain, misalnya mati lantai (dead), hidup lantai (live), Gempa (quake), Angin (wind) dsb. c. Setelah load pattern didefinisikan kita dapat mengisikan beban-beban tersebut pada elemen struktur yang sesuai. d. Setelah selesai klik Ok, maka nama-nama beban tersebut sudah terdaftar dalam program.

14

Gambar 21 Menu Mendefinisikan Nama-nama Beban (Load Pattern) I.4 Mendefinisikan Kombinasi Pembebanan Setelah jenis beban maka nanti dengan sendirinya akan mengisi Load case, selanjutnya karena kombinasi pembebanan yang terjadi pada struktur dalam menentukan kondisi yang paling kritis, konstruksi beban-beban yang bekerja dapat secara bersamaan melalui kombinasi pembebanan yang telah dimuat dalam SNI 2002 yaitu : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

U = 1,4 D U = 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (A atau R) U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,6 W + 0,5 (A atau R) U = 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E U = 1,2(D +T ) + 1,6L + 0,5(A atau R) U = 1,4 (D + F) Atau yang sering pada SNI 90 U = 1,05D + 1,05L ± 1,05E (sudah memberikan kondisi paling kritis)

Dimana : D: Beban mati

A

: Beban Atap

L: Beban hidup R

: Hujan

E: Gempa

W

: Angin

F : Fluida

T

: Pengaruh Struktural seperti penurunan pondasi, rangkak, susut dsb.

Untuk mendefinisikan beban kombinasi misalnya kita gunakan kombinasi U = 1,4 D, U = 1,2D + 1,6L dan U = 1.05D+1.05L± 1,05E langkah-langkahnya sebagai berikut : a. Klik menu Define, Load Combinations

15

Gambar 22 Menu Load Cpbinations b. Klik Add New Combinations, kemudian isikan kotak Load Combination Name : Kombi 1, yaitu kombinasi U = 1,4 dengan mengalikan beban-beban mati dengan 1,4 kemudian klik Add. c. Ulangi langkah b untuk kombinasi yang lain dengan mengganti dengan kombi 2, kombi 3 dan seterusnya. Sehingga akhirnya akan didapat 6 kombinasi. I.5 Menempatkan Beban Sesuai Rencana. Beban-beban rencana yang bekerja pada struktur antara lain berat sendiri elemen struktur, plat lantai, dinding, beban kerja (hidup) dan beban gempa. Jika dimisalkan tebal pelat lantai adalah 15 cm, dan berat jenis beton 24 kN/m3, dan distribusi beban lantai maupun beban hidup mengikuti pola kelelehan lantai, maka beban-beban tersebut akan berupa beban trapezium (segitiga atau trapezium) dengan intensistas adalah tp**sisi pendek/2. Misal ukuran pelat 5x8 meter, maka qlantai = 0,15*24*(5/2) = 9 kN/m’, dan beban hidup = qhidup*sisi pendek/2. (missal beban hidup untuk ruang kuliah 4 kN/m 2), maka qh = 4*5/2 = 10 kN/m’. Sedangkan beban dinding akan berupa beban garis yang umumnya 2,5 kN/m 2, jika tinggi dinding 4 meter, maka qdinding = 2,5*4 = 10 kN/m’. Selajutnya beban-beban gempa arah X, Y dihitung dengan menggunakan teori gempa, misalnya untuk analisis beban static equivalen untuk bangunan-bangunan yang simetris. Beban-beban gempa tersebut akan terdistribusi ke setiap tingkat mulai dari lantai 2 yang bekerja pada pertemuan balok dan kolom. Kolom tepi menerima separo beban kolom tengah. Dalam contoh ini beban gempa dimisalkan yaitu : Gempa arah X+ dan X- :

Arah Y+ dan Y-

Lt 2

tepi

Lt 3

tepi

= 10 kN

= 7,5 kN

tengah = 20 kN

tengah = 15 kN

tepi

tepi

= 15

tengah = 30

= 10 kN

tengah = 20 kN

16 Lt 4

tepi

= 25 kN

tengah = 50 kN

tepi

= 20 kN

tengah = 40 kN

Selanjutnya input data ditunjukkan pada urutan berikut : a. Memasukkan beban dinding. 1. Posisikan layar kiri dalam bidang XY, sedangkan layar kanan tetap 3D, pada grid lantai 2. 2. Tandai balok-balok yang ada dinding (lt 2 dan 3) dengan mengklik menggunakan toolbar Set Select Mode, sehingga balok menjadi garis putus-putus.

Gambar 23 Menandai Balok untuk Mengisi Beban Dinding 3. Klik menu Assign, pilih Frame Load, Distributed, pilih load pattern name : Dinding, Load Type and Direction : Force, Global, Z, Option : Add existing load : bila mau menambah, Replace bila mengganti, dan delete bila menghapus beban, kemudian pilih uniform load : -10 lalu klik Ok. Selanjutnya untuk menampilkan hasil pengisian pindah klik pada layar kanan, pilih menu Display, Show Load Assign, Frame Load/Cable/ Tendon, maka akan muncul gambar beban merata dinding berikut.

Gambar 24 Tampilan Setelah Mengisi Beban Dinding b. Memasukkan beban mati lantai

17 1. Ulangi cara seperti pada beban dinding, karena beban lantai terdistribusi membentuk sudut 45 o (khusus plat ditumpu balok pada 4 sisinya), maka beban lantai baik mati maupun hidup akan berupa segitiga maupun trapesium. 2. Untuk balok tengah akan menerima dua segitiga atau 2 trapesium, maka dengan cara yang sama, kemudian pilih add to existing load, lalu ok, maka akan muncul gambar berikut.

Gambar 24 Tampilan Setelah Memasukkan Beban Mati Lantai Segitiga 3. Ulangi dengan cara yang sama untuk balok arah Y. c. Memasukkan beban hidup lantai 1. Ulangi cara pada pemasukan beban mati lantai,tapi pilihlah pada Load Pattern Name : Hidup Lantai. Lalu pilih Ok.

Gambar 25 Pilihan Isian untuk Beban Hidup Lantai

18 2. Ulangi untuk balok tengah dimana terdapat dua beban segitiga atau dua beban trapesium dengan option Add Existing Loads. Sehingga hasil akhir setelah beban hidup dimasukkan sebagai berikut.

Gambar 26 Tampilan Akhir Beban Hidup Lantai d. Memasukkan beban gempa arah X+ 1. Posisikan layar kiri pada bidang XY dan layar kanan tetap 3D, geser grid layar kiri pada lantai 2. 2. Tandai titik tepi atau tengah sesuai letak beban gempa sehingga muncul tanda silang pada joint tersebut. 3. Dari menu Assign, pilih Joint Load, Forces, pilih Load Pattern Name : Gempa X+, kemudian Force Global X : 10.

Gambar 27 Tampilan Memasukkan Gempa X+ e. Memasukkan beban gempa arah X-

19 Dengan cara yang sama ulangi langkah d (1 s/d 3) dengan Force Global X= -10, untuk kolom tepid an -20 untuk kolom tengah lantai 2. f. Memasukkan beban gempa arah Y+ Dengan cara yang sama ulangi langkah d (1 s/d 3) dengan Force Global Y= 7,5 g. Memasukkan beban gempa arah YDengan cara yang sama ulangi langkah d (1 s/d 3) dengan Force Global Y= -7,5

Lebih lanjut lihat tampilan gaya gempa arah X+ untuk lantai 2, lantai 3, dan lantai 4 pada gambar 28, 29, dan 30 berikut.

Gambar 28 Tampilan Memasukkan Gempa X+ Pada Lantai 2

Gambar 29 Tampilan Memasukkan Gempa X+ Pada Lantai 3

20

Gambar 30 Tampilan Memasukkan Gempa X- Pada Lantai 3