Modul Pelatihan SAP.pdf

(1)

Modul Pelatihan SAP 2000 1

PERENCANAAN KUDA-KUDA

A. Pemodelan Struktur

Analisis struktur rangka kuda-kuda dilakukan dengan menggunakan program bantu SAP v14.2.2. Desain kuda-kuda dimodelkan sebagai berikut :

Gambar 1. Pemodelan struktur kuda-kuda pada SAP

B. Peraturan dan Standar Perencanaan

1. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1729-2002

2. Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung, PPPURG 1987

3. Tabel Profil Baja

C. Data Teknis

Bentang kuda-kuda : 12 m Jarak antar kuda-kuda : 6 m

Profil kuda-kuda : - 2L 50.50.5 - L 40.40.5

(2)

Mutu baja : BJ 37 Alat sambung : baut Tegangan leleh minimum (fy) : 240 MPa Tegangan putus minimum (fu) : 370 MPa

Profil gording : C 125.50.20.3,2 Berat profil gording : 6,13 kg/m Sudut kemiringan : 17

Penutup atap : metal deck Berat penutup atap : 12 kg/m²

D. Kombinasi Pembebanan

1,4 D 1,2 D + 1,6 L 1,2 D + 0,5 L + 0,8 Angin Kanan 1,2 D + 0,5 L – 0,8 Angin Kanan 1,2 D + 0,5 L + 0,8 Angin Kiri 1,2 D + 0,5 L – 0,8 Angin Kiri

Kombinasi Pembebanan yang diinputkan ke SAP seperti pada gambar berikut :

(3)

Modul Pelatihan SAP 2000 3 1. Beban Mati (Dead Load)

a. Berat Sendiri Struktur

Berat sendiri struktur tidak dihitung manual, namun secara otomatis dihitung oleh SAP.

b. Beban Mati Tambahan (SDL)

Beban penutup atap genteng  12 kg/m² * 6 m * 1,25 m = 90 kg Beban gording C 125.50.20.3,2  6,13 kg/m * 6 m = 36,78 kg Beban Utilitas  20 kg/m² * 6 m * 1,25 m = 150 kg

Beban Mati Tambahan (SDL) total = 276,78 kg

Beban mati tambahan (SDL) yang bekerja pada struktur kuda-kuda dimodelkan sebagai beban titik yang terpusat pada tiap joint. Input beban dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force – SDL, dengan arah FZ (-). Maksud tanda negatif menunjukkan arah gaya dari atas kebawah.

Input beban mati tambahan pada kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

(4)

Beban Mati Tambahan (SDL) yang bekerja pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 4 Beban Mati Tambahan (SDL) yang bekerja pada struktur kuda-kuda

2. Beban Hidup

Berat Pekerja disetiap joint = 100 kg Berat air hujan = 40 – 0,8 40 – 0,8(17) = 26,4 kg

Beban Hidup Total = 126,4 kg

Beban Hidup (Live Load) yang bekerja pada struktur kuda-kuda dimodelkan sebagai beban titik yang terpusat pada tiap joint. Input beban dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force – Live, dengan arah FZ (-). Maksud tanda negatif menunjukkan arah gaya dari atas kebawah. Input beban mati tambahan pada kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

(5)

Gambar. 5 Input Beban Hidup (Live Load) pada struktur kuda-kuda

Beban Hidup (Live Load) yang bekerja pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 6 Beban Hidup (Live Load) pada struktur kuda-kuda

3. Beban Angin

Berdasarkan PPPRUG 1987, koefisien angin untuk gedung tertutup adalah sebagai berikut :

(6)

Tekanan angin diluar daerah pantai (qw) = 25 kg/m²

Sudut kemiringan kuda-kuda = 17 Koefisien angin tekan = 0,02 - 0,4 = 0,02(17) – 0,4 = 0,06 Koefisien angin hisap = -0,4

a. Angin Tekan (QT) = L antar gording * L antar kuda-kuda * koeftekan * qw

= 1,25 * 6 * 0,06 * 25 = 11,25 kg

Beban angin vertikal (VT) = QT * cos 

= 11,25 * cos 17 = 10,76 kg Beban angin horisontal (HT) = QT * sin 

= 11,25 * sin 17 = 3,29 kg

b. Angin Hisap (QH) = L antar gording * L antar kuda-kuda * koeftekan * qw

= 1,25 * 6 * 0,4 * 25 = 75 kg

Beban angin vertikal (VT) = QT * cos 

= 75 * cos 17 = 71,72 kg Beban angin horisontal (HT) = QT * sin 

= 75 * sin 17 = 21,93 kg

(7)

Input beban angin (dari arah kanan) pada struktur kuda-kuda dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force, dengan arah beban sumbu X dan Z seperti pada gambar berikut.

a. Angin Tekan b. Angin Hisap

Gambar. 7 Input Beban Angin dari arah kanan

Beban angin (Wind Load) dari arah kanan pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 8 Beban Angin (Wind Load) dari arah kanan pada struktur kuda-kuda

Input beban angin (dari arah kiri) pada struktur kuda-kuda dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force, dengan arah beban sumbu X dan Z seperti pada gambar berikut.

(8)

a. Angin Tekan b. Angin Hisap Gambar. 9 Input Beban Angin dari arah kiri

Beban angin (Wind Load) dari arah kiri pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 10 Beban Angin (Wind Load) dari arah kiri pada struktur kuda-kuda

Setelah semua beban dimasukkan, struktur kuda-kuda harus di Release karena tiap joint kuda-kuda adalah sambungan, maka diasumsikan ada sendi pada tiap joint dengan cara Assign – Frame – Release – Moment 33.

(9)

Gambar. 11 Assign – Frame – Release, untuk Mengasumsikan Sendi pada Tiap Joint

Struktur kuda-kuda yng telah di release ditunjukkan pada gambar berikut :

(10)

F. Analisis Struktur

Acuan perencanaan yang akan digunakan pada analisis dengan SAP adalah AISC-LRFD 99. Untuk menentukan acuan perencanaan pada SAP dilakukan dengan cara Design – Steel – Frame Design – View/ Revise Preferences.

Kemuadian pilih AISC-LRFD 99.

Gambar. 13 Steel Frame Design Berdasarkan AISC-LRFD 99.

Memilih kombinasi pembebanan yang bekerja pada struktur dengan cara

Define – Steel Frame Design – Select Design Combos, seperti ditunjukkan pada

(11)

Gambar. 14 Design Load Combination Selection

Karena struktur dianalisis secara 2 dimensi, maka pilih analysis options dengan sumbu XZ plane.

(12)

Untuk mengetahui dan melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan dengan cara Design – Steel Frame Design – Start / check of structures.

Gambar. 16 rasio kapasitas struktur kuda-kuda.

Sedangkan untuk mengetahui nilai rasio kapasitas (perbandingan tegangan yang terjadi dengan tegangan yang direncanakan) dapat diketahui dengan cara

Design – Steel Frame Design –Display Design Info – PM Ratio Colour and Values.

(13)

Untuk menampilkan gaya yang bekerja (gaya tekan dan gaya tarik) pada struktur dapat dilakukan dengan cara Display – Show Table – Analysis Result – Elemenet Output – Frame Output – Element Forces.

Gambar. 16 Tabel Output analisis struktur kuda-kuda.

G. Kontrol Hitungan

Dari outout SAP diperoleh :

Gaya tarik maksimum = 81671,78 N Gaya tekan maksimum = 85402,23 N

Profil baja yang dianalisis adalah 2L 50.50.5 dengan spesifikasi sebagai berikut :

(14)

Modul Pelatihan SAP 2000 14 Mutu Baja yang digunakan adalah BJ 37

Tegangan leleh minimum (fy) = 240 MPa

Tegangan putus minimum (fu) = 370 MPa

Modulus Elastisitas (Es) = 200000 MPa

Luas Penampang (A) = 960 mm2

Tinggi penampang = 50 mm

Tebal = 5 mm

Lebar penampang = 105 mm

Tebal pelat simpul = 5 mm

1. Analisis Batang Tarik

a. Cek kekuatan Batang Tarik (strength)

Tegangan tarik yang terjadi,

= 85,07 N/mm²

Tegangan tarik rencana,

r =  * fy r = 0,9 * 240 = 216 N/mm² Rasio tegangan, stress ratio = _ = 0,394 < 1  OK,,, Syarat,  < r 85,07 N/mm² < 216 N/mm²  OK

(15)

Modul Pelatihan SAP 2000 15 b. Cek kekakuan Batang Tarik (stiffeness)

Momen Inersia penampang, I = 110000 mm4 Jari-jari girasi, i = √ = √ = 15,14 mm Panjang batang, Lk = 1200 mm Nilai kelangsingan,  = = = 79,26

syarat kelangsingan batang tarik,

 < 300

79,26 < 300  OK

2. Analisis Batang Tekan

a. Cek kekuatan Batang Tekan (strength)

Panjang batang, L = 1254,83 mm

Faktor panjang efektif, k = 1 (ujung batang dimodelkan sendi) Panjang tekuk batang, Lk = k * L = 1 * 1254,83 = 1254,83 mm

Jari-jari girasi, i = √ = √

= 15,14 mm

Kelangsingan batang tekan,

c = √ = √ = 0,91 0,25 < c < 1,2  = -  = - = 1,44

(16)

Tegangan tekan yang terjadi,

 =

=

= 88,96 N/mm 2

Tegangan tekan rencana,

r =  = 0,85 * = 141,67 N/mm 2

Rasio tegangan, stress ratio = _ < 1 =

= 0,63 < 1  OK

Syarat,  < r

88,96 < 141,67  OK

c. Cek Kekakuan Batang Tekan (Stiffenes)

Panjang Batang, Lk = 1254,83 mm Jari-jari girasi, i = √ = √ = 15,14 mm kelangsingan batang,  = = = 79

syarat kelangsingan batang tarik,

 < 200

(17)

Modul Pelatihan SAP 2000 17 3. Cek Lendutan Maksimum yang terjadi

Lendutan yang terjadi akibat beban mati dan beban hidup dapat diketahui langsung dari SAP dengan cara. Display – Show Deformed Shapes seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 18. Lendutan maksimum yang terjadi pada struktur

Kontrol lendutan :

Lendutan yang terjadi < Lendutan yang diijinkan

15,30 mm < 1/300 * L = 1/300 * 12000 mm = 40 mm

15,30 mm < 40 mm  OK

H. Kesimpulan

Dari hasil analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa struktur kuda-kuda aman dan mampu menerima kombinasi beban-beban yang direncanakan, meliputi : beban mati, beban hidup, dan beban angin.