Tutorial Sap 2000 - Desain .docx

TUTORIAL SAP 2000 – Parameter Material Beton Oleh : Rino Dwi Sadi, S.T, M.Eng Pendahuluan Analisis hasil akhirnya masih berupa data mentah seperti momen, geser dll. Tahap desain adalah kelanjutan dari analisis, pada tahap desain ada suatu produk/ hasil akhir dari suatu perhitungan. Misal pada saat mendesain material beton hasil produk nya adalah tulangan. Kemudian baja hasil akhirnya profil. Pada tahap desain material harus sudah jelas. Mendesain tidak boleh sembarangan, karena di Indonesia pendesainan material diatur oleh suatu peraturan resmi yang disebut peraturan standar nasional indonesia (SNI). Untuk peraturan mendesain beton, menggunakan tata cara perhitungan struktur beton untuk bangunan gedung. Saya akan mengajarkan cara mengimplementasikan penggunaan SNI terhadap permodelan pada SAP2000. Perlu diketahui sampai saat ini pada program struktur seperti SAP2000, ETABS, TEKLA dll. Belum ada fitur yang merujuk langsung ke SNI. Untuk itu kita bisa mengedit dan disesuaikan dengan SNI. Peraturan SNI terinspirasi oleh peraturan Negara maju seperti ASTM, ACI, AASHTO, dll. Kita bisa mengedit factor/ koefisien pada software merujuk pada SNI. Metode desain nya sama hanya saja parameter/ faktornya yang berbeda. Biasanya secara default pada software SAP Menggunakan standar ASTM. Disini saya akan memberitahukan apa saja yang harus di edit agar sesuai SNI. Kemudian ada juga peraturan SNI Tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung. Ini kita gunakan Karena kita memerlukan merencanakan tulangan. Kita juga memerlukan peraturan pembebanan Indonesia untuk gedung 1983. Disini saya hanya menjelaskan bagaimana mengedit, adapun peraturan yang digunakan lebih terbaru maka tidak masalah, yang terpenting adalah mengerti cara mengedit dan apa apa saja yang perlu diedit. Setelah memiliki peraturan/ panduan maka kita siap mengerjakan permodelan & desain pada sap2000.

Untuk permulaan, kita lakukan pada simple beam dulu. Soal :

Langkah/ tutorial desain simple beam concrete 1. Pilih new model ( ) 2. Ubah satuan kedalam KN, m, C ( 3. Pilih simple beam

)

4. Isikan pada tabel : number of span : 1 span length :4  Pilih edit grid untuk mengubah titik awal gambar pada ordinat 0  Klik OKE dan OKE 5. Close tampilan 3-D View Buka SNI Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, pertama-tama kita tentukan materialnya, karena standar SNI dan SAP2000 Berbeda, terutama parameter kuat tekan, modulus E, massa jenis. 6. Pilih define – material ( new material

), kemudian akan muncul define material, pilih add

7. Akan muncul add material property  Isikan data sbb: - region : user - material type : concrete - standard : user - pilih ok

8. akan muncul tampilan material property data  isikan material sesuai SNI, isikan data sebagai berikut : - material name : beton f’c = 25 MPa f’c = 0,83 K (f’c pengujian untuk silinder, K untuk kubus) - material type : concrete - material grade : - weight per unit volume : 2400 kg = 24 KN - Modulus of Elasticity, E : 4700*SQR(25) = 23500 MPA = 23500000 Kn - Nilai U, A & G isikan default saja dibiarkan - Specified concrete compressive strength, f’c : 25 MPA = 25000 KN - Expected Concrete compressive strength : 25 MPA = 25000 KN - Setelah selesai klik OK - Maka akan muncul material baru yaitu beton f’c = 25 MPa 9. Pilih define – material ( new material

), kemudian akan muncul define material, pilih add

10. Akan muncul add material property  Isikan data sbb:

-

region material type standard pilih ok

: user : rebar (tulangan) : user

11. akan muncul tampilan material property data  isikan material sesuai SNI PPIUG1983, isikan data sebagai berikut : - material name : tulangan ST 37 f’c = 0,83 K (f’c pengujian untuk silinder, K untuk kubus) - material type : rebar - material grade : - weight per unit volume : 7850 kg = 78,5 KN - Modulus of Elasticity, E : 200000 MPA = 200000000 KN - Coef of thermal expansion, A : 80.000 MPa = 80000000 KN - Minimum yield stress, Fy (kuat leleh) : 240 MPA = 240000 KN - Minimum tensile stress, Fu (kuat putus) : 370 MPa = 370000 KN - Nilai Expected Fye dan Fue samakan dengan nilai Fy dan Fu - Setelah selesai pilih oke - Maka akan muncul material baru yaitu tulangan ST 37 12. Pilih menu define – section properties ( ) – frame section ( )  Akan muncul tampilan frame properties – pilih add new property  ubah property type menjadi concrete – pilih rectangular, maka akan muncul tampilan rectangular section - ubah material : beton f’c 25 MPa - isikan depth (t3) : (menggunakan pendekatan yang paling popular) yaitu 1/12 panjang bentang balok = 400 cm / 12 = 33 cm, dibulatkan keatas kelipatan 5 = 35 cm = 0,35 m - isikan width (t2) : lebar profil balok menggunakan pendekatan bahwa lebar profil setengah tinggi profil = 0,5 * 0,35 m = 0,175 m, dibulatkan keatas = 0,2 m - isikan section name : balok 35/20 setelah langkah diatas , masuk ke concrete reinforcement (perkuatan)

maka akan muncul tampilan reinforcement data  isikan data sebagai berikut : - longitudinal bars/ tulangan pokok : tulangan ST 37 - confinement bars (ties) / tulangan sengkang/ begel : tulanganST37 - Design type : Beam - reinforcement cover / selimut beton, top : 4 cm : 0,04 m - bottom : 4 cm : 0,04 m - reinforcement overrides for ductile beam/ tulangan ekstra : abaikan saja - kemudian klik OK - dan OK 13. Klik batang simple beam, kemudian klik assign – frame (

) – frame section

( ) – pilih balok 35/20 – klik OK  Untuk memastikan hasil assign, pilih menu view – pilih set display option ( ) – pilih general option – ubah view type menjadi extrude, Akan muncul tampilan sbb:

 Kemudian hilangkan kembali dengan langkah diatas merubah view type menjadi standard 14. Memberikan beban uji  Pilih define – pilih load pattern ( ). Akan muncul tampilan define load pattern  Buat beban baru, - isikan load pattern name : beban uji - ubah type menjadi LIVE loads/ beban hidup - self weight multiplier / perhitungan berat sendiri : isikan 0 - kemudian add new load pattern - maka akan keluar beban uji dengan self weight multiplier 0 15. memberikan beban kombinasi

 Pilih define – pilih load combination ( ) – akan muncul tampilan define load combination – kemudian pilih add new combo Pada SNI ada 6 jenis kombinasi pembebanan, dalam kasus ini saya mencoba tidak memasukan beban kombinasi, yang terpenting adalah mahasiswa memahami fungsi desain pada tutorial ini. Dari itu pada kasus ini hanya digunakan beban yang umum, yaitu 1 x beban uji  Isikan pada tabel : - Isikan load combo name : 1 x beban uji - Pada load case beban uji, isikan scale factor : 1 - Kemudian Ok dan OK 16. Lakukan assign beban pada simple beam.  Pilih batang simple beam – pilih assign – frame load (

) – distributed

( ). Akan muncul tampilan frame distributed load  Ubah load pattern name menjadi beban uji yang self weight multiplier nya 0  Isikan uniform load : 20 KN = 20 kwintal = 2000 kg 17. Menganalisis model  Pilih analyze – set analysis option – pilih plane frame xz plane – klik OK  Pilih analyze – run analysis – pilih do not run pada MODAL, agar tidak di analisis oleh SAP2000 – kemudian run now  Save file  ok  Ubah menjadi undeformed shape/ bentuk semula 18. Melihat reaksi momen Secara perhitungan manual, dengan rumus umum 1/8QL^2 = 20*16/8 = 40  Pilih display – pilih show forces/ stresses ( ) – pilih frame/ cables/ tendon ( ) - Pilih case combo name : 1x beban uji - Pilih momen 3 – 3 - Pilih show values on diagram

- Akan muncul tampilan sbb:

19. Memasuki tahap desain  Pilih menu design – pilih concrete design ( ) - Pertama pilih view/ revise preference (peraturan terbaru pada SAP2000 v 20) pilih saja yang paling atas yaitu ACI 318. - Ubah faktor keamanan/ factor reduksi kekuatan yang tidak sesuai SNI beton Pada SNI beton hal. 61 kuat rencana, ada beberapa faktor untuk mereduksi kekuatan. Ada dua jenis beban.. yaitu beban tahanan dalam yaitu akibat kekuatan struktur tersebut. Dan tahanan luar dalam hal ini akibat beban dari luar yang 20KN diatas yang menyebabkan terjadi momen sebesar 40KNm Beban tersebut harus ditahan oleh kekuatan struktur. Kekuatan struktur dipengaruhi oleh mutu beton dan dimensinya. Itu harus direduksi. Ada beberapa jenis kasus pembebanan sebagai berikut : Tension controlled = lentur tanpa/dengan beban aksial - Ubah 0,8 pada tension controlled, warna huruf yang diubah akan menjadi merah - Jika sudah sesuai SNI maka klik OK  Pilih menu design – pilih concrete design ( ) - Kedua, pilih select design combo Pada list of load combination, nama kombinasi “1 x beban uji” dipindahkan ke kotak design load combination dengan cara: - Pilih “1x beban uji” kemudian pilih add agar berpindah - Kemudian Hapus centang/ uncheck pada dialog automatically generate code-based design combination - Pilih OK

 Pilih menu design – pilih concrete design ( ) - Ketiga, kita bisa memulai desainnya - Pilih start design/ check of structures ( ) - Akan muncul tampilan seperti berikut :

- Untuk lebih detail, klik kanan pada abtang simple beam tersebut, Maka akan muncul tampilan seperti ini :

- Station loc adalah posisi bentang, pilih posisi bentang dengan nilai momen tertinggi, yaitu loc 2.00 – kemudian pilih summary - Akan muncul tampilan seperti ini :

- Ada banyak sekali data yang ditampilkan, tapi jangan bingung, karena hanya beberapa data yang perlu dicermati. - Pertama ubah unit/ satuan kedalam KN, cm, C ( ). kenapa? Karena dalam SNI, hasil akhir tulangan itu satuannya centimeter persegi/ luasan. - Pada design moment, didapat nilai positive moment 4000KN - Fokus pada flexural reinforcement for moment (m3), dapat dilihat moment rebar/ kebutuhan tulangan dengan nilai 7.191 cm2 - Itulah hasil desain dari sap. - Apakah bisa buktikan dengan hitungan manual nya? - Simak penjelasan perhitungan manual berikut :

Diketahui : fy = f'c = Mu = h = b = d' = d = Φ =

2400 250 4000 35 20 4 31 0,8

kg/cm2 kg/cm2 kgm cm cm cm cm

= = = = = = =

240 25 40 350 200 40 310

MPa MPa kNm mm mm mm mm

1,4

=

=

0,000583333

Penulangan ρ min =

ρ max =

=

Rn

fy

2400

0,75 x

0,85 x

0,75 x

=

0,04031808

=

Mu Φ

=

=

x

0,85 x

b

x

f'c f'y

x

25 240

x

d

2

40000000 0,8

w

1,4

x

0,85 x

0,85 x

0,85 x

= 200

x

310

2

1

-

1

-

2,353 x

600 600

+

fy

600 600

+

240

2,601456816

Rn f'c

=

0,85 x

1

-

1

-

2,353 x

2,601456816 25

ρ

=

0,111354947

=

w

x

f'c

=

0,111354947

fy =

x 240

0,011599474

ρ min <

ρ

<

ρ max ……………..

As

= =

ρ x 0,011599474

=

7,191673672

b

x x cm2

Lanjutkan hitungan

d 20

x

31

(sama)

25