10) Melakukan analisis
7.1 Output umum
Output secara umum yang dimaksudkan di sini adalah output atau hasil keluaran program yang dapat diakses/ditampilkan untuk sebagian besar jenis analisis, baik statik maupun dinamik. Metode yang dipakai adalah sama, perbedaan hanyalah pada pemilihan tipe beban atau kombinasi yang akan ditampilkan.
a. Menampilkan bentuk deformasi struktur Pilih menu Display Show Deformed Shape… [F6]
Pada Case/Combo Name (Gambar 7.1) pilih tipe beban/kombinasi yang ingin dilihat dan klik OK. Besarnya tampilan lendutan juga dapat diubah lewat bagian Scaling dengan mengubah nilai faktor pengali pada Scale Factor.
Gambar 7.1 Penampilan bentuk deformasi struktur
Pada layar akan tampak bentuk deformasi struktur. Bila kursor/pointer mouse didekatkan pada salah satu joint akan tampak kotak informasi besaran deformasi translasi dan rotasi. Alternatif lain dengan klik kanan pada joint untuk mengetahui besaran deformasi translasi dan rotasi pada joint tersebut (ubah juga satuan di kanan bawah layar bila perlu).
Karena pemodelan adalah dalam bentuk 3 dimensi, sebaiknya penampilan output dalam portal 2 dimensi bidang tertentu saja, agar pembacaan bisa lebih mudah dan mengurangi kesalahan pembacaan. Klik tombol atau atau sesuai bidang yang diinginkan. Bisa juga kemudian klik atau beberapa kali untuk menuju posisi (koordinat) bidang yang dikehendaki (Gambar 7.2).
125 Sebagai contoh pembacaan, pada Gambar 7.3 nilai deformasi joint terpilih akibat kombinasi beban mati, beban hidup dan beban gempa arah X (1.2 D + 1 L + 1 EQy, tampilan bidang Y-Z pada Y= - 6,dan satuan aktif N,mm,C) adalah sebagai berikut (ingat bahwa orientasi sumbu lokal joint akan sama dengan sumbu global jika tidak dilakukan modifikasi sumbu lokal):
1) Translasi/gerakan arah sumbu 1 = -0.11963 mm, berarti joint ini bergerak ke arah sumbu 1 negatif (searah sumbu -X global, keluar bidang gambar)
2) Translasi/gerakan arah sumbu 2 = +1.03882 mm, berarti joint ini bergerak ke arah kanan pada bidang tampilan (sumbu 2 positif, searah sumbu +Y global)
3) Translasi/gerakan arah sumbu 3 = +0.12339 mm, berarti joint ini bergerak ke arah atas (sumbu 3 positif, searah sumbu +Z global)
Gambar 7.3 Tampilan bentuk & nilai deformasi struktur
Nilai rotasi joint juga bisa dibaca, dengan nilai positif berarti memutari sumbu yang bersangkutan sesuai kaidah tangan kanan (Gambar 7.4) dan demikian pula sebaliknya.
Gambar 7.4 Momen/Putaran/Rotasi Positif
Untuk menampilkan bentuk deformasi akibat beban atau kombinasi lain bisa dilakukan dengan cara yang sama (Gambar 7.1), atau dengan tombol di kanan bawah layar untuk berpindah ke beban lain dengan cepat.
3 2
126 b. Menampilkan reaksi tumpuan
Pilih menu Display Show Force/Stress… Joints… [F7]
Jika penampilan yang dilkukan lewat toolbar klik pada tombol panahnya dan pilih Joints… (Gambar 7.5) untuk menampilkan reaksi tumpuan.
Gambar 7.5 Pilihan output reaksi/gaya batang Dalam kotak dialog sperti Gambar 7.6:
a) Pada Case/Combo Name pilih tipe beban/kombinasi yang ingin dilihat
b) Aktifkan Show Result as Arrows bila ingin ditampilkan dalam bentuk panah dengan arah panah menunjukkan arah gaya reaksi (bila tidak aktif hanya akan ditampilkan dalam keterangan notasi saja)
c) Selanjutnya klik OK
Gambar 7.6 Penampilan reaksi tumpuan
Pada layar setelah tampak reaksi tumpuan, klik kanan pada joint untuk mengetahui besaran reaksi gaya tumpuan dan momen pada joint tersebut (ubah juga satuan bila perlu).
Sebagai contoh pembacaan (untuk output yang signifikan), pada Gambar 7.7 nilai reaksi tumpuan akibat kombinasi beban gempa arah Y (EQy, tampilan bidang Y-Z pada X = -2, satuan aktif
127 kN,m,C) adalah sebagai berikut (ingat bahwa orientasi sumbu local Joint akan sama dengan sumbu global jika tidak dilkukan modifikasi sumbu lokal):
a) Reaksi arah sumbu 2 = -0.385 kN, arah ke kiri (sumbu 2 negatif, searah sumbu –Y global) b) Reaksi arah sumbu 3 = -2.933 kN, arah ke bawah (sumbu 3 negatif, searah sumbu –Z global) c) Momen memutari sumbu 1 = 1.151 kNm, berlawanan arah jarum jam (rotasi sumbu 1 positif,
memutari sumbu +X global, keluar bidang gambar)
Gambar 7.7 Tampilan reaksi tumpuan/fondasi
c. Menampilkan gaya-gaya batang
Pilih menu Display Show Force/Stress… Frames/Cables/Tendons… [F8] Dalam kotak dialog pada Gambar 7.8
1) Pada Case/Combo Name pilih tipe beban/kombinasi beban yang ingin dilihat 2) Pada Componet pilih tipe gaya yang akan dilihat:
Axial Force: gaya Aksial
Shear 2-2: gaya geser arah sumbu 2 (sb. kuat) Shear 3-3: gaya geser arah sumbu 3 (sb. lemah) Torsion: momen torsi
Momen 2-2: momen memutari sumbu 2 (sb. lemah) Momen 3-3: momen memutari sumbu 3 (sb. kuat)
3) Pada Options pilih Fill Diagram untuk menampilkan diagram dalam bentuk blok warna, atau Show Values on Diagram untuk menampilkan nilainya juga.
4) Klik OK
Besarnya tampilan diagram juga dapat diubah lewat bagian Scaling dengan mengubah nilai faktor pengali pada Scale Factor.
3 2 -0.385 -2.933 1,151
Z
Y
128 Pada Gambar 7.9 ditampilkan contoh gaya batang yaitu momen lentur/arah sumbu kuat akibat beban gempa arah Y (Moment 3-3 akibat EQy, tampilan bidang Y-Z pada Y=2, satuan aktif kN,m,C), tampilan dengan nilai (Show Values on Diagram).
Gambar 5.8 Penampilan gaya batang
Gambar 7.9 Contoh tampilan diagram momen 3-3
Pada Gambar 7.9 juga terlihat, bahwa pada kolom seolah-olah tidak terjadi momen memutari sumbu 3 (moment 3-3), namun kenyataannya adalah bahwa momen tersebut adalah tetaplah ada, hanya karena SAP2000 menampilkannya pada bidang 1-3 yang kebetulan pada tampilan bidang Y-Z adalah tegak lurus bidang Gambar/tampilan (bidang yang aktif pada bidang Y-Y-Z adalah bidang 2-3). Sebagai definisi, bidang 1-3 adalah bidang yang dibentuk oleh sumbu lokal 1 dan 3, dan demikian juga untuk bidang lainnya. Jika tampilan diubah ke bidang X-Z (masih untuk kombinasi dan tipe output moment 3-3 yang sama), maka barulah terlihat diagram momen pada kolom (Gambar 7.10).
129 Gambar 7.10 Tampilan diagram momen 3-3 bidang X-Z
Sebagai tambahan, moment 3-3 dan shear 2-2 akan ditampilkan pada bidang 1-3, sedangkan moment 2-2 dan shear 3-3 akan ditampilkan pada bidang 1-2. Perlu dipahami juga bahwa misal bidang 1-3 yang dimaksud adalah tergantung sumbu lokal elemennya (dalam hal ini adalah batang kolom), sehingga bila ada elemen dengan sumbu lokal yang berbeda orientasinya dengan yang lain maka bisa saja diagram terlihat pada satu elemen sedangkan pada elemen lainnya tidak nampak, atau sebaliknya. Agar bisa memeriksa secara cepat, bisa juga ditampilkan sementara dalam bentuk 3D untuk melihat tampilan diagram secara keseluruhan, dan untuk nilai-nilai detailnya barulah diakses lewat tampilan bidang 2D.
Hal lain yang bisa dicermati adalah misal pada Gambar 7.9, tampilan diagram momen pada ujung-ujung balok tampak kosong (diagram momen tampil mulai jarak tertentu pada muka kolom). Efek ini merupakan hasil dari penerapan end offset saat modifikasi model Bab 5 sebelumnya, sehingga pada pada daerah joint tidak diperhitungkan.
d. Menampilkan table output
Secara default, bila tidak diberikan perintah tambahan, SAP2000 akan menampilkan tabel output untuk keseluruhan eiemen yang ada dalam model. Untuk keperluan tertentu, bisa saja hanya sebagian yang sementara diperlukan untuk dilihat outputnya, misal output untuk joint atap atau gaya batang kolom tepi, dsb. Sebagai contoh misalnya untuk menampilkan gaya batang pada balok tipe B1 saja, maka cara yang digunakan adalah dengan terlebih dahulu memilih tipe balok tersebut. Select > Select > Properties > Frame Sections.
Dalam kotak dialog pada Gambar 7.71, pilih tipe penampang "B1" dan klik OK, rnaka semua elemen dengan section B1 akan otomatis langsung terpilih.
130 Gambar 7.11. Pemilihan tipe penampang frame
Display > Show Tables... [Ctrl + T]
Langkah berikutnya adalah sama dengan cara yang diuraikan sebelumnya, perbedaan hanya pada sebelah kanan kotak dialog pada bagian Options, akan otomatis aktif pilihan Selection Only (Gambar 7.12). Dalam kondisi ini, maka output yang drtampilkan hanya terbatas untuk elemen-elemen yang terpilih saja.
131 7.2 Output modal & response spektrum
Dalam sub-bab ini akan diuraikan hasil keluaran yang khusus untuk ditampilkan pada analisis modal dan analisis tipe response spectrum (untuk contoh ini beban gempa).
a. Mode shape & waktu getar alami:
Cara menampilkan mode shape sebenarnya sama dengan cara untuk menampilkan bentuk deformasi struktur, hanya saja tipe beban yang ditampilkan adalah MODAL, yang ada bila analisis modal diikutsertakan dalam running analisis.
Pilih menu Display Show Deformed Shape... [F6]
Pada Case/Combo Name dalam Gambar 7.13 pilih tipe beban MODAL, kemudian pada Multivalued Options di bawahnya, pada isian Mode Number menyatakan nomor mode yang ingin dilihat, lalu klik OK.
Misal menampilkan mode pertama maka diisikan nilai 1, dan seterusnya (bisa juga klik tombol panah atas/bawah di samping isian).
Gambar 7.13. Penampilan mode shape struktur
Isian Mode Number tersebut minimum adaiah 1 (mode pertama) dan maksimum adalah sesuai dengan yang diisikan saat definisi analysis case tipe Modal, yaitu pada Maximum Number of Modes (dalam contoh ini adalah 9, lihat bab sebelumnya).
Pada layar akan tampil bentuk mode shape sesuai yang dipilih (dalarn hal ini mode pertama, Gambar 7.14). Jika diklik tombol di kanan bawah layar maka tampilan akan berpindah untuk mode sebelum atau selanjutnya.
Pada bagian kiri atas layar aktif juga akan tampak tampilan nilai waktu getar alami struktur untuk mode yang bersangkutan. Jika ditampilkan mode pertama, maka yang tampil adalah waktu getar alami fundamental struktur (T1). Dalam contoh ini, tampak keterangan "Mode 1 – T = 0.66687; f = 1.49954" sehingga waktu getar alami fundamental adalah sebesar 0.66687 detik. Bila ditampilkan mode kedua, maka keterangan tersebut adalah nilai T2,dan seterusnya.
132 Gambar 7.14. Mode Shape dan waktu getar alami struktur
Syarat batasan waktu getar alarni dalarn SNI 03-1726-2002 (Pasal 5.6) untuk Wilayah Gempa 2 (ζ= 0,19) dan jumlah lantai (n) 3 adalah :
T1 < ζ . n= 0,19 . 3 = 0, 57 detik
Tampak bahwa nilai hasil analisis melebihi dari batasan tersebut. Perlu diingat juga, bahwa model struktur yang dipakai di sini adalah dengan penampang yang memperhitungkan retak, atau digunakan momen inersia efektif yang telah mengalami reduksi. Model struktur dengan momen inersia penampang efektif pada dasamya hanya direkomendasikan untuk perhitungan gaya dalam dan deformasi elemen struktur (Imran, 2010).
Sedangkan untuk mengetahui waktu getar alami struktur dapat dipergunakan momen inersia dengan penampang utuh, yang juga sebagai model untuk penentuan beban gempa nominal (beban geser dasar).
Untuk mengakomodasi keperluan tersebut maka selanjutnya dibuat model baru berdasar model terakhir tersebut, dengan modifikasi faktor pengali inersia penampang menjadi penuh (nilai 1.0). Model dengan inersia penampang retak tetap akan dipakai untuk keperluan desain beton bertulang. Cermati kembali langkah-langkah pengerjaan dalam Bab 5 untuk penjelasan detailnya, dalam bagian ini hanya akan diuraikan secara garis besar saja:
a) Simpan sebagai file baru dengan File > Save As... atau lewat shortcut: [Ctrl + Shift + S] , beri nama misal "Analisis Response Spektrum Inersia Full”
b) Klik menu Define Section Properties Frame Sections..., pilih pertama untuk "B1" lalu klik Modify/Show Property...
c) Klik tombol Sef Modifiers...
d) Ganti nilai Momen of Inertia about 3 axis menjadi nilai 1 (Gambar 7.15) e) Klik OK dan OK Iagi
f) Lakukan hal yang sama untuk penampang B2, K1, K2 (khusus kolom K1 dan K2 yang diganti adalah nilai Momen of Inertia about 2 axis dan Momen of inertia about 3 axis)
133 g) Klik OK untuk menutup kotak Frame Properties
h) Lakukan analisis lewat Analyze Run Analysis... (F5)
Gambar 7.15. Modifikasi pengali inersia utuh
Setelah analisis selesai (pastikan analisis Modal ikut dihitung), tampilkan kembali mode shape untuk mode pertama seperti cara sebelumnya.
Waktu getar alami dengan penampang utuh menjadi sebesar 0.54085 detik (Gambar 7.16), dengan nilai ini sudah cukup mendekati dengan syarat batasan Pasal 5.6 SNI 03-1726-2002. Adapun jika dihitung manual menurut rumus dalam UBC 1997 Section 1630.2.2 (dengan tinggi total = 11 m = 36,089 ft):
T=Ct (hn) 3/4 = 0,035 (36,089)3/4 = 0,5153 detik
Gambar 7.16. Waktu getar alami struktur penampang utuh
Karena model struktur dalam contoh ini termasuk sederhana, simetris dan beraturan, maka terlihat ragam (mode) pertama struktur didominasi oleh translasi (arah X). Jika suatu struktur pada gerak
134 ragam pertama sudah dominan dalam rotasi, hal ini menunjukkan perilaku yang buruk dan sangat tidak nyaman bagi penghuni ketika terjadi gempa. Sistem struktur demikian harus diperbaiki dan disusun kembali dengan menempatkan unsur-unsur yang lebih kaku pada keliling denah untuk memperbesar kekakuan rotasi (torsi) sistem struktur secara keseluruhan, sehingga gerak ragam pertama menjadi dominan dalam translasi (SNI 03-1726-2002 Lampiran Penjelasan A.7.1.1).
Selanjutnya jika akan ditampilkan dalam bentuk tabel, maka dilakukan cara yang serupa seperti saat menampilkan tabel hasil output, namun dengan pilihan yang berbeda.
Pilih menu Display Show Tables . . .[Ctrl + T]
Pada kotak dialog berikutnya, terlebih dahulu klik tanda [ + ] untuk menampilkan item yang ada, lalu klik pada kotak item seperti berikut (Gambar 7.17, non-aktifkan pilihan lain bila ada):
a} Klik pada Analysis Results b) Klik pada Structure Output c) Klik pada Modal Information
d) Klik pada Table: Modal Periods and Frequencies
Gambar 7.17. Pemilihan Item output waktu getar alami
Setelah output yang akan ditampilkan ditentukan, selanjutnya klik pada tombol Select Load Case pada bagian kanan atas. Setelah tertampil kotak dialog baru (Gambar 7.18), selanjutnya dipilih tipe beban Modal dan klik OK.
Klik OK lagi untuk menampilkan tabel output.
Gambar 7.18. Pemilihan tipe beban modal
Dalam label pada Gambar 7.19 dapat tertihat nomor urutan mode atau ragam (pada kolom StepNum} dan waktur getar (Period) serta frekuensi (1/T, Frequency) untuk masing-masing mode. Jika hendak ditampilkan dalam format lain misal Excel atau Access, dapat dilakukan lewat menu (dari menu tabel output, bukan menu pada layar SAP2000): File Export All Tables dan tentukan akan diekspor ke Excel ataupun Access.
135 Gambar 7.19. Tabel output waktu getar & frekuensi
b. Kombinasi ragam
Dalam Pasal 7.2.2 SNI 03-1726-2002 dikemukakan 2 macam metode penjumlahan ragam, yaitu CQC (Complete Quadratic Combination) untuk struktur dengan waktu getar alami yang berdekatan (selisih <15%) dan SRSS (Square Root of the Sum of Squares) untuk struktur dengan waktu getar alami yang berjauhan. Dari butir sebelumnya dapat dihitung selisih untuk masing-masing ragam (mode), misal diambil untuk 4 ragam pertama:
T1 – T2 = (0.540852-0.173634)/ 0.540852x100% = 67.8962082 T2 – T3 = (0.173634- 0.108054)/ 0.173634x100% = 37.76910052 T3– T4 = (0.108054-0.085767)/ 0.108054x100% = 20.62579821 Dan seterusnya.
Berdasar hitungan tersebut, terlihat bahwa selisih waktu getar struktur melebihi 15%, sehingga sebaiknya dipakai kombinasi ragam cara SRSS. Dalam Bab 6, sebelumnya dipakai metode kombinasi CQC, sehingga perlu untuk dilakukan perubahan. Untuk melakukan modifikasi model secara langsung sebelumnya perlu dibuka dahulu kunci / lock. Setiap selesai melakukan analisis program akan otomatis mengunci model (menghindari perubahan model secara tidak sengaja). Klik tombol (kondisi terkunci) sehingga akan berubah menjadi (model terbuka dan dapat diedit), bisa juga dari menu Options > Lock Model, Pada warning yang muncul klik OK (file hasil analisis akan terhapus jika kunci model dibuka).