Gedung rumah sakit R K Charitas direncanakan sebagai bangunan berkonstruksi beton bertulang 8 lantai dengan tinggi total ±39 meter. Berikut gambar 4.5 menampilkan hasil pemodelan dalam bentuk 3 dimensi yang dibantu dengan SAP 2000 V14.
Gambar 4.5 Permodelan Struktur 3 Dimensi
Langkah-langkah analisa struktur dengan program SAP 2000 V14 menggunakan metode SNI (Standar Nasional Indonesia) yang merupakan langkah selanjutnya untuk mendesain struktur adalah sebagai berikut :
1. Menentukan Geometri Struktur
Berikut ini adalah langkah-langkah dalam menentukan geometri struktur :
• Buka program SAP 2000 V14, kemudian pilih menu File – New Model
kemudian akan ditampilkandialog box New Model.
• Pilih unit yang sesuai dengan ketentuan, dalam contoh ini unit dalam Kg-m, padaNew Model Initialization ini pilihInstialize Model from Defaults with Units, kemudian pilih Kgf, m, C, dan pada Select Template ambil gambar
Grid Only.
• Setelah pilihTemplate Grid Onlyakan tampildialog box Quick Grid Lines. Klik OK, kemudian pilih Define – Coordinate Systems/Grids akan tampil
dialog box Coordinate/Grid Systems. Karena Coordinate System Name
bernama GLOBAL, maka pilih Modify/Show System untuk merubah grid
secara rinci. Kemudian akan tampil dialog box Define Grid System Data
pada layar.
Untuk XGrid Data :
Grid IDX1Ordinate0
Grid IDX2Ordinate6
Grid IDX3Ordinate14
Grid IDX4Ordinate22 Untuk YGrid Data:
Grid IDY1Ordinate0 Grid IDY4Ordinate24
Grid IDY2Ordinate8 Grid IDY5Ordinate32
Grid IDY3Ordinate16 Grid IDY6Ordinate40 Untuk ZGrid Data:
Grid IDZ1Ordinate-4,3 Grid IDZ7Ordinate18,5
Grid IDZ2Ordinate-3,5 Grid IDZ8Ordinate23
Grid IDZ3Ordinate0 Grid IDZ9Ordinate27,5
Grid IDZ4Ordinate5 Grid IDZ10Ordinate32
Grid IDZ5Ordinate9,5 Grid IDZ11Ordinate37
Grid IDZ6Ordinate14 Grid IDZ12Ordinate39
Gambar 4.6 Penentuan Geometri Model Struktur 2. Menentukan Material
Berikut ini adalah langkah-langkah untuk menentukan material :
• Pilih menu Define – Materials, maka akan muncul dialog box Define Materials.
• Karena direncanakan material sesuai dengan material yang biasanya digunakan di Indonesia maka dipilih material dengan memasukkan properti data sesuai dengan jenis dan beratnya yang ada di Indonesia. KlikAdd New Material, maka akan munculdialog box Material Properties Data.Material Typekita pilihConcrete, ubahWeight per Unit Volume, nilai elastisitas dan kuat tekan atau kuat tarik sesuai dengan ketentuan material beton yang digunakan.
• Ulangi langkah diatas untuk menentukan material pada tulangan
• KlikAdd New Material, maka akan muncul dialog box Material Properties Data. Masukkan Material Nama, Material Type kita pilih Rebar, ubah
Weight per Unit Volume, nilai elastisitas dan kuat tekan atau kuat tarik sesuai dengan ketentuan material baja tulangan yang digunakan.
Gambar 4.7 Penentuan Material 3. MenentukanSection
• Pilih menuDefine–Section Properties–Frame Sections, maka akan tampil
dialog box Frame Properties. Pada dialog ini akan kita buat ukuran balok dan kolom sesuai yang direncanakan.
• Karena kita merencanakan dimensi kolom dan balok maka kita harus memasukkan properti data. Klik Add New Property untuk memilih bentuk penampang yang akan kita gunakan, kemudian akan munculdialog box Add Frame Section Properties.
• Karena kita merencanakan beton persegi, maka pilih Concrete pada Frame Section Properties Type, kemudian pilih Rectangular pada Add a concrete Section. Lalu akan muncul dialog box Rectangular Section. Kemudian masukkanSection Name, Dimensiondan Material kita pilih material yang telah kita tentukan sebelumnya sesuai dengan perencanaan.
• Klik OK, frame yang sudah kita pilih akan tersedia pada dialog box Frame Properties.
Gambar 4.8 PenentuanFrame Sections
• Pilih menu Define – Section Properties – Area Sections, maka akan tampil
dialog box Area Sections.
• Karena direncanakan dimensi plat lantai dan plat Helipad maka kita harus memasukkan properti data. Klik Add New Sectionuntuk memilih mengisi profil yang akan kita gunakan, kemudian akan muncul dialog box Shell Section Data.
Ubah Section Nama, pilih material sesuai yang telah ditentukan dan isi tebal
MembranedanBendingsesuai data.
Gambar 4.9 PenentuanArea Sections
4. Memodelkan Konstruksi bangunan danProperty Element
Setelah kita menentukan profil penampang, selanjutnya kita menggambar konstruksi sesuai denah, dimana gridnya sudah dibuat sesuai dengan koordinat konstruksi. Langkah yang dilakukan adalah :
• Pilih Menu Draw – Quick Draw Frame/Cable/Tendon, akan timbul kotak
dialog box Properties of Object.
• Klik kirimousedari ujung titik gridyang akan kita bentangkan profil balok atau kolom kemudian tarik hingga ke titik ujungnya sesuai denah bangunan.
• Dengan menggunakan mouse kurung seluruh titik pondasi kemudian pilih menu Assign – Joint – Restraints maka akan muncul dialog box Joint Restraints. Pilih pada Fast Restraints yang berbentuk jepit tampak pada gambar.
• Selanjutnya menentukan area plat lantai dan platHelipaddengan cara, klik
Gambar 4.10 Permodelan Struktur 5. Membuat fungsiResponse Spectrum
• Pilih MenuDefine–Functions–Response Spectrum, maka akan tampil
dialog box Define Response Spectrum Functions.
• Padabox Choose Function Type to AddpilihUser, lalu klikAdd New Functionuntuk mengisi data gempa sesuai wilayah gempa.
• Input nilai Periode T serta Spektral Percepatan (g) sesuai Grafik Respons Spektrum yang telah ditentukan dan kelas tanah sedang.
6. MenentukanLoad Patterns
Berikut merupakan langkah-langkah menentukan elemen beban yang akan digunakan dalam sistem kombinasi pembebanan :
• Pilih Menu Define – Load Patterns, maka akan ditampilkan dialog box Define Load Patterns.
• Pada kolomLoadPattern Name ketikDEAD, pada kolomTypepilihDEAD, dan pada kolom Self Weight Multiples ketik angka 1, kemudian klik Add New Load.
• Pada kolom Load Pattern Name ketik PLAT LANTAI, pada kolom Type
pilihDEAD, dan pada kolomSelf Weight Multiplesketik angka 0, kemudian klik Add New Load. Lakukan hal yang sama untuk beban mati PLAT
HELIPAD,KERAMIK, PLAFON, M & E, serta DINDING.
• Pada kolom Load Pattern Name ketik BEBAN HIDUP ORANG, pada kolom Typepilih LIVE, dan pada kolom Self Weight Multiples ketik angka 0, kemudian klikAdd New Load. Lakukan hal yang sama untuk beban hidup
HELIPAD,AIR HUJAN, HELIKOPTER, dan TANGGA
• Pada kolomLoad Pattern Nameketik RSx, pada kolomTypepilihQUAKE, dan pada kolom Self Weight Multiples ketik angka 0, pada kolom Auto Lateral Load Patternpilih UBC 97 kemudian klikAdd New Load. Lalu klik
modify lateral load patterndan input parameter R dan I sesuai perencanaan fungsi gedung. Lakukan hal yang sama untuk beban gempa RSy.
Gambar 4.12 PenentuanLoad Patterns
Berikut langkah-langkah serta penjelasan untuk menentukan kombinasi pembebanan :
• Pilih menu Define – Load Combinations, maka akan tampil dialog box Define Load Combinations.
• KlikAdd New Combo,maka tampildialog box Load Combination Data.
• PadaLoad Combination Name, ketik COMB1
• Pada Define Combination of Case Result kolom Load Case Name pilih
DEADdanScale Factor isi 1,4, kemudian klikAdd.
• Kembali pada kolomLoad Case NamepilihDEAD,PLAT LANTAI, PLAT
HELIPAD, KERAMIK, PLAFON, M & E, serta DINDING dan Scale Factor1,4, kemudian klikAdd.
• Ulangi langkah diatas untuk COMB2, kemudian pada Load Combination Name, Anda ketik COMB2.
• Pada Define Combination of Case Result kolom Load Case Name pilih
DEAD, PLAT LANTAI, PLATHELIPAD, KERAMIK, PLAFON, M & E,
serta DINDING danScale Factorisi 1,2, kemudian klikAdd.
• Kemudian kembali lagi pada kolomLoad Case Namepilih BEBAN HIDUP ORANG, HELIPAD, AIR HUJAN, HELIKOPTER, dan TANGGA dan
Scale Factor1,6, kemudian klikAdd.
• Lakukan langkah diatas untuk COMB3, COMB4, COMB5, COMB6, COMB7, COMB8, COMB9, dan COMB10.
8. MenentukanLoad Casesuntuk respons spektrum
• Pilih menuDefine–Load Cases, maka tampildialog box Define Load Cases.
• Pilih MODAL lalu klikModify/Show Load Cases. • Pada opsi types of mode, pilihRitz Vector.
• Pada kolomLoad Type, pilihAccelatau percepatan,Load nameUx, dan isi nlaiTarget Dynamic Participation Ratios (%)sebesar 99. Lakukan hal yang sama untuk Uy.
• Klik Ok.
Gambar 4.14 PenentuanLoad CasespadaModal
• Kembali pilih Load Cases RSx, lalu klikModify/Show Load Cases.
• Pada Load Case Types, pilih Response Spectrum. Untuk RSx, maka load name dipilih U1 yang menandakan perpindahan arah x. pada kolom Function, pilih grafik yang telah kita input sebelumnya di Response Spectrum Function.
• Pada kolomScale Factor, isi dengan nilai I / R x 9,81 yang bernilai 1,839 .
• Klik Ok
• Kembali pilih Load Cases RSy, lalu klikModify/Show Load Cases.
• Pada Load Case Types, pilih Response Spectrum. Untuk RSy, maka load name dipilih U2 yang menandakan perpindahan arah y. pada kolom Function, pilih grafik yang telah kita input sebelumnya di Response Spectrum Function.
• Pada kolomScale Factor, isi dengan nilai I / R x 9,81 yang bernilai 1,839 .
• Klik Ok
Gambar 4.15 PenentuanLoad Casespada Beban Gempa
9. Menentukan Elemen Beban
Untuk analisis struktur diatas, terdapat beberapa macamLoad Patterns,yaitu :
• Padaframeterdapat beban dinding = 250 kg/m2 x tinggi per lantai.
• Pada area section terdapat Berat sendiri plat lantai = 312 kg/m2, Berat sendiri plat helipad = 336 kg/m2, Berat keramik = 24 kg/m2, Plafond + penggantung =18 kg/m2, Mechanical dan Electrical = 40 kg/m2, Beban hidup pada lantai = 250 kg/m2, Beban hidup Tangga = 300 kg/ m2, Beban hidup pada atap = 150 kg/m2, Beban hidup padahelipad= 200 kg/m2 , dan Beban hidup daerah landasan helikopter = 3373,125 kg/m2.
Semua beban termasuk beban mati dan beban hidup yang bekerja pada struktur bangunan dianggap beban merata pada plat yang kemudian dikerjakan pada frame. Langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :
• Pilih semuaframeyang akan diberi beban dinding yang disesuaikan dengan denah arsitektur.
• Pilih menu Assign – Frame Loads – Distributed kemudian akan muncul
dialog box Frame Distributed Loads.
Setelah langkah tersebut, kita akan menginput beban sesuai dengan load patterns. Berikut langkah penyebaran elemen beban pada struktur :
a. Akibat beban dinding (Dead Load)
• PadaLoad Pattern Name: DINDING
• PadaCoordinat SystempilihGLOBAL
• PadaDirectionpilihGravity
• PadaUniform Load, input nilai beban dinding. b. Akibat beban pada plat lantai
• Pilih semuaarea sectionplat lantai
• Pilih menuAssign–Area Loads–Uniform To Frame (Shell)
kemudian akan munculdialog box Area Uniform Loads to Frames
• PadaLoad Pattern Name: BEBAN SENDIRI PLAT LANTAI
• PadaLoad: 312 kg/m2
• PadaCoordinate System pilihGLOBAL
• PadaDirectionpilihGravity • PadaDistributionpilihTwo-Way
• Lalu klik OK, lakukan hal yang sama untukarea loadyang lainnya. c. Akibat beban Helikopter
• Piliharea sectionpada plathelipaddaerah landasan helikopter
• Pilih menuAssign–Area Loads–Uniform To Frame (Shell)
kemudian akan munculdialog box Area Uniform Loads to Frames
• Pada Load Pattern Name : BEBAN HIDUP DAERAH LANDASAN
HELIKOPTER
• PadaLoad: 3373,125 kg/m2
• PadaCoordinate System pilihGLOBAL
• PadaDirectionpilihGravity • PadaDistributionpilihTwo-Way • Lalu klik OK
Gambar 4.16 PenentuanFrame Loads
10. Analisis Model
Untuk analisis model dilakukan sebagai berikut :
• Pilih menuAnalyze/Set Analysis Options, kemudian akan tampildialog box Analysis Options. Dari dialog box ini pilih padaFast DOF’s denganSpace
Frame.
• Pilih menu Analyze – Run Analysis maka akan tampil dialog box Set Load Cases to Run, kemudian klikRun Now.
Gambar 4.17 Analisis Model 11. Desain Keamanan Struktur Beton
• Pilih menu Design – Concrete Frame Design – Select Design Combos, maka akan tampildialog box Design Load Combinations Selection.
• Pada List of Load Combinations pilih COMB1, COMB2, COMB3,
COMB4, COMB5, COMB6, COMB7, COMB8, COMB9 dan COMB10 kemudian klik Add, maka COMB1 sampai COMB10 akan berpindah ke kolomDesign Load Combinations.
• Lalu pada Automatic Design Load Combinations, klik Automatically Generate Code-Based Design Load Combinationsagar tidak terautomatis.
• Klik OK
Gambar 4.18 MemilihDesign Load Combinations
Pada desain beton, metode SK SNI 03-2847-2002 memiliki faktor desain yang telah diatur dan disesuaikan dengan kondisi di Indonesia. Faktor desain tersebut berguna untuk melakukan analisis rasio terhadap struktur bangunan. Berikut langkah-langkah untuk menentukan desain :
Metode SK SNI 03-2847-2002
• Pilih menu Design – Concrete Frame Design – View/Revise Preferences, maka akan tampildialog box Concrete Frame Design Preferences.
• UbahDesign Codepada kolomValuekemudian pilih ACI 318-99.
• ACI 318-99 akan disesuaikan dengan kondisi desain beton di Indonesia dengan mengubah nilai Phi (Bending-Tension) sebesar 0,8; Phi
(Compression Tied) sebesar 0,65; Phi (Compression Spiral) sebesar 0,7; Phi (Shear) sebesar 0,75.
• ACI 318-99 merupakan code yang diacu oleh Standar Nasional Indonesia tahun 2002.
• Klik OK, kemudian pilih Design – Concrete Frame Design – Start Design/Check of Structure, setelah itu akan tampil layer Concrete Design Result(ACI 318-99).
Gambar 4.19 PenentuanCodedan ParameterDesign
12. Hasil Struktur
Untuk melihat detail hasil desain pada metode tersebut dilakukan dengan langkah - langkah sebagai berikut :
• PilihDisplay–Show Table.
• Kemudian akan muncul dialog box Choose Tables for Display, kemudian pilihAnalysis Resultuntuk melihat hasil output secara detail.
HasilAnalysisberupa tabel dapat diexportke program Microsoft Excel.
IV.4 Perhitungan Struktur