STUDI ANALISIS PEMODELAN TULANGAN BAJA
VANADIUM DAN TEMPCORE DENGAN SOFTWARE
KOMPUTER
TOMMY HASUDUNGAN SARAGIH NRP: 0121068
Pembimbing: Olga Pattipawaej, PhD UNIVERSITAS KRISTEN MARANATHA
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN SIPIL BANDUNG
2008
ABSTRAK
Teknologi komputerisasi berkembang dengan pesat yang mempermudah dalam pengerjaan. Salah satunya dalam bidang teknik sipil yang banyak muncul software–software yang mempermudah para praktisi Teknik sipil dalam suatu penganalisisan. Pemahaman yang baik terhadap penggunaan software tersebut sangat diperlukan untuk mengurangi kesalahan input dan pemodelan yang dapat menyebabkan hasil desain yang tidak akurat
Pada Tugas Akhir ini digunakan software SAP2000, dengan benda uji berbentuk Silinder pada baja Vanadium dan Tempcore berdiameter 19 mm dan 22 mm dengan tinggi 200 mm. Model pembebanan yang digunakan ada tiga jenis, model pembebanan pertama (beban terpusat di pusat lingkaran), model pembebanan kedua, dengan beban terpusat di setiap titik nodal permukaan benda uji yang besarnya sama, dan model pembebanan ketiga, beban terpusat disetiap titik nodal permukaan benda uji dengan beban berdasarkan luas area. Besar beban maksimum didapat dari laboratorium dan dimasukkan ke dalam software. Pengujian ini dilakukan dengan ukuran mesh yang bervariasi sehingga mendapat tegangan putus mendekati dari hasil pengujian di laboratorium.
Hasil tegangan putus dari pengujian numerik yang diperoleh pada pemodelan pertama dengan perbedaan 5,871-7,156% dari hasil pengujian di laboratorium untuk mesh 8x1x2. Pada pemodelan kedua perbedaan sebesar 11,159-11,203% dari hasil pengujian di laboratorium, untuk ukuran mesh yang dipilih ukuran mesh 8x1x1. Pada pemodelan ketiga diperoleh perbedaan sebesar 11,093-11,1115% dari hasil laboratorium yang telah diuji, pada pemodelan ketiga ini ukuran mesh yang dipilih ukuran mesh 8x1x1. Hasil tegangan putus secara numerik terbaik untuk Tugas Akhir ini diperoleh pada model pembebanan pertama.
DAFTAR ISI
Halaman
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR ... i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR ... ii
ABSTRAK ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR NOTASI ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 3
1.3 Pembatasan Masalah ... 3
1.4 Metodologi ... 4
1.5 Sistematika Penulisan ... 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jenis Baja Tulangan ... 7
2.1.1 Baja Tulangan Vanadium ... 7
vii
2.2 Metode Elemen Hingga ... 10
2.2.1 Konsep Dasar Metode Elemen Hingga ... 11
2.2.2 Langkah–Langkah dalam Metode Elemen Hingga ... 11
2.3 Program pada Metode Elemen Hingga ... 18
2.3.1 Diskretisasi Struktur... 18
2.3.2 Sistem Penomoran Titik Nodal ... 19
2.3.3 Konvergensi Pembagian Lebih Halus ... 20
2.3.4 Elemen Orde Tinggi ... 22
2.3.5 Perhitungan Struktur ... 22
2.3.6 Hubungan Titik Nodal dan Assembling... 23
2.4 Solusi Umum Berbasis Komputer ... 23
2.5 Software SAP2000 ... 25
2.5.1 Sistem Sumbu Koordinat (Global dan Lokal) ... 25
2.5.2 Solid Elemen Pada SAP2000 ... 27
2.6 Tegangan Tiga Dimensi ... 29
BAB 3 STUDI KASUS 3.1 Model Benda Uji ... 30
3.2 Pemodelan Benda Uji Dengan SAP2000 ... 33
3.3 Proses Penentuan Tegangan ... 41
BAB 4 ANALISIS DATA 4.1 Pengaruh Model Pembebanan ... 46
1. Benda Uji Silinder Baja Vanadium ... 46
2. Benda Uji Silinder Baja Tempcore ... 48
4.2 Pengaruh Jumlah Mesh ... 51
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 70
5.2 Saran ... 72
DAFTAR PUSTAKA ... 73
ix
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 4.1 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x1
pada Model 1 ... 53 Tabel 4.2 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x2
pada Model 1 ... 53 Tabel 4.3 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x4
pada Model 1 ... 54 Tabel 4.4 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x6
pada Model 1 ... 54 Tabel 4.5 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x8
pada Model 1 ... 55 Tabel 4.6 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x10
pada Model 1 ... 55 Tabel 4.7 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x1
pada Model 2 ... 56 Tabel 4.8 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x2
pada Model 2 ... 56 Tabel 4.9 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x4
pada Model 2 ... 57 Tabel 4.10 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x6
pada Model 2 ... 57 Tabel 4.11 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x8
pada Model 2 ... 58
Tabel 4.12 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x10
pada Model 2 ... 58 Tabel 4.13 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x1
pada Model 3 ... 59 Tabel 4.14 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x2
pada Model 3 ... 59 Tabel 4.15 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x4
pada Model 3 ... 60 Tabel 4.16 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x6
pada Model 3 ... 60 Tabel 4.17 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x8
pada Model 3 ... 61 Tabel 4.18 Tegangan Putus untuk Ukuran Mesh 8x1x10
pada Model 3 ... 61 Tabel 4.19 Hasil Tegangan Putus pada Baja Vanadium
Diameter 19 mm ... 62 Tabel 4.20 Persentase Hasil Tegangan Putus secara Numerik dengan
Hasil Pengujian di Laboratorium untuk Vanadium
Diameter 19 mm... 63 Tabel 4.21 Hasil Tegangan Putus pada Baja Vanadium
Diameter 19 mm ... 64 Tabel 4.22 Persentase Hasil Tegangan Putus secara Numerik dengan
Hasil Pengujian di Laboratorium untuk Vanadium
xi
Tabel 4.23 Hasil Tegangan Putus untuk pada Baja Tempcore
Diameter 19 mm ... 65 Tabel 4.24 Persentase Hasil Tegangan Putus secara Numerik dengan
Hasil Pengujian di Laboratorium untuk Tempcore
Diameter 19 mm... 66 Tabel 4.25 Hasil Tegangan Putus pada Baja Tempcore
Diameter 22 mm ... 67 Tabel 4.26 Persentase Hasil Tegangan Putus secara Numerik dengan
Hasil Pengujian di Laboratorium untuk Tempcore
Diameter 22 mm... 68
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Kurva Tegangan-Regangan untuk Baja Tulangan 400 dan
500 Mpa ... 8
Gambar 2.2 Pengaruh Vanadium terhadap Kuat Leleh Baja Tulangan ... 8
Gambar 2.3 Pengaruh Vanadium terhadap Kuat Tarik Baja Tulangan ... 9
Gambar 2.4 Kurva Tegangan-Regangan untuk Baja Tulangan Thermex D32 ... 10
Gambar 2.5 Poligon dalam Lingkaran ... 13
Gambar 2.6 Poligon di Luar Lingkaran ... 13
Gambar 2.7 Konvergensi Pendekatan Luas Lingkaran ... 14
Gambar 2.8 Diskretisasi Struktur ... 18
Gambar 2.9 Sistem Penomoran Titik Nodal ... 19
Gambar 2.10 Pembagian Elemen ... 20
Gambar 2.11 J enis Pembagian Elemen ... 21
Gambar 2.12 Perbandingan Solusi Eksak ... 21
Gambar 2.13 Pendekatan Luas di Bawah Kurva ... 24
Gambar 2.14 Tahapan Umum dalam Pemodelan Struktur ... 24
Gambar 2.15 Sistem Sumbu dengan Kaidah Tangan Kanan ... 26
Gambar 2.16 Rotasi Positif dengan Kaidah Tangan Kanan ... 27
Gambar 2.17 Gambar Solid Elemen, Pertemuan Join dan Bidang Permukaan pada SAP 2000 ... 28
xiii
Gambar 3.1 Model Pembebanan Pertama Benda Uji Silinder ... 32
Gambar 3.2 Model Pembebanan Kedua Benda Uji ... 33
Gambar 3.3 Model Pembebanan Ketiga Benda Uji Silinder ... 34
Gambar 3.4 Tampilan Awal SAP2000 ... 35
Gambar 3.5 New Model ... 35
Gambar 3.6 SolidsModel ... 36
Gambar 3.7 Model Silinder ... 36
Gambar 3.8 Materials ... 37
Gambar 3.9 Define Materials ... 37
Gambar 3.10 Materials Data ... 38
Gambar 3.11 Load Cases ... 38
Gambar 3.12 Define Load ... 39
Gambar 3.13 Joint ... 39
Gambar 3.14 Restraints ... 39
Gambar 3.15 Joint Loads ... 40
Gambar 3.16 Joint Forces ... 40
Gambar 3.17 Hasil Joint forces ... 41
Gambar 3.18 Analyze Run ... 41
Gambar 3.19 Set Analyze Cases to Run ... 42
Gambar 3.20 Analysis Complete ... 42
Gambar 3.21 Parameter Benda Uji Silinder Baja Vanadium Diameter 19 mm ... 43
Gambar 3.22 Model Pembebanan Pertama ... 43
Gambar 3.23 Model Pembebanan Kedua ... 44
Gambar 3.24 Model Pembebanan Ketiga ... 45 Gambar 4.1 Model Pembebanan Pertama pada Baja Vanadium
Diameter 19 mm ... 47 Gambar 4.2 Model Pembebanan Kedua pada Baja Vanadium
Diameter 19 mm... 48 Gambar 4.3 Model Pembebanan Ketiga pada Baja Vanadium
Diameter 19 mm ... 49 Gambar 4.4 Model Pembebanan Pertama pada Baja Tempcore
Diameter 19 mm ... 50 Gambar 4.5 Model Pembebanan Kedua pada Baja Tempcore
Diameter 19 mm ... 51 Gambar 4.6 Model Pembebanan Ketiga pada Baja Tempcore
Diameter 19 mm ... 52 Gambar 4.7 Grafik Hubungan Mesh dan Tegangan Putus pada Baja
Vanadium Diameter 19 mm ... 62 Gambar 4.8 Grafik Hubungan Mesh dan Tegangan Putus pada Baja
Vanadium Diameter 22 mm ... 64 Gambar 4.9 Grafik Hubungan Mesh dan Tegangan Putus pada Baja
Tempcore Diameter 19 mm ... 66 Gambar 4.10 Grafik Hubungan Mesh dan Tegangan Putus pada Baja
xv
DAFTAR NOTASI
A* = Solusi eksak
A(l) = Luas pendekatan dengan poligon E = Modulus Elastisitas
[K] = Matriks penggabungan (assemblage property matrix) L = Luas permukaan kubus/silinder (mm2)
n = Jumlah titik nodal permukaan Pmaks = Besar beban maksimal (Kg)
[r] = Vektor penggabungan dari besaran yang dicari vektor peralihan titik nodal (assemblage vector of nodal unknowns)
[R] = Vektor penggabungan dari beban luar (assemblage of nodal forcing Parameter)
s = Koordinat local
sij = Tegangan yang terjadi pada sumbu lokal (MPa), jika i=j menghasilkan tegangan normal; jika i≠j menghasilkan tegangan geser, i,j=1,2,3 [S] = Jumlah area permukaan
ε = Regangan
σ = Tegangan putus (N/mm2)
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Hasil Kuat Tarik Baja pada di Laboratorium ... 75
Lampiran 2 Hasil Tegangan Putus pada Program SAP 2000 ... 78
Lampiran 3 Gambar Hasil Analisis pada Program SAP2000 ... 82
75
Lampiran 1
Tabel Hasil Uji Kuat Tarik Baja
Vanadium
di Laboratorium
No
test Spesimen Jenis Baja Luas Penampang
Nominal (mm2)
Panjang Awal (mm) Beban Maks (Kg) Kekuatan Tarik Nominal (MPa)
1 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 2 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 18500 640.094 3 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17500 605.494 4 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 5 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 6 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 18000 622.794 7 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 8 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 9 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17500 605.494 10 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 11 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 12 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 18250 631.444 13 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17750 614.144 14 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17500 605.494 15 Bj. Ulir D19 Vanadium 283.53 200 17500 605.494
Rata-Rata 283.53 200.00 17783.33 615.30
1 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24000 619.363 2 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 25000 645.169 3 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 25000 645.169 4 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24000 619.363 5 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24000 619.363 6 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 23500 606.459 7 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 25000 645.169 8 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24500 632.266 9 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 26000 670.976 10 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24500 632.266 11 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24000 619.363 12 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 23500 606.459 13 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 23500 606.459 14 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24000 619.363 15 Bj. Ulir D22 Vanadium 380.13 200 24500 632.266
76
Lampiran 1
Tabel Hasil Uji Kuat Tarik Baja
Tempcore
di Laboratorium
No
test Spesimen Jenis Baja Luas Penampang
Nominal (mm2)
Panjang Awal (mm) Beban Maks (Kg) Kekuatan Tarik Nominal (MPa)
77
Lampiran 1
Tabel Hasil Uji Kuat Tarik Baja
Tempcore
di Laboratorium (Lanjutan)
No
test Spesimen Jenis Baja Luas Penampang
Nominal (mm2)
Panjang Awal (mm) Beban Maks (Kg) Kekuatan Tarik Nominal (MPa)
78
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 1 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
1 1 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
1 1 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
2 2 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
2 2 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
3 3 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
3 3 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
4 4 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
4 4 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
5 5 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
5 5 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
6 6 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
6 6 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
7 7 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
7 7 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
8 8 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
8 8 1 TERPUSA T Lin Sta tic 68 8 .6 69
79
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 2 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
1 1
2 TERPUSAT LinStatic 680.451
8 8
2 TERPUSAT LinStatic 680.451
Rata - rata
680.451
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 3 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
7 7
3 TERPUSAT LinStatic 680.451
8 8
3 TERPUSAT LinStatic 680.451
Rata - rata
680.451
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 4 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
6 6
4 TERPUSAT LinStatic 680.451
7 7
4 TERPUSAT LinStatic 680.451
80
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 5 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
5 5
5 TERPUSAT LinStatic 680.451
6 6
5 TERPUSAT LinStatic 680.451
Rata-rata
680.451
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 6 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
4 4
6 TERPUSAT LinStatic 680.451
5 5
6 TERPUSAT LinStatic 680.451
Rata - rata
680.451
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 7 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
3 3
7 TERPUSAT LinStatic 680.451
4 4
7 TERPUSAT LinStatic 680.451
81
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 8 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
2 2
8 TERPUSAT LinStatic 680.451
3 3
8 TERPUSAT LinStatic 680.451
Rata - rata
680.451
Lampiran 2
Tabel Hasil Tegangan Putus (
σ
) di Titik Nodal 9 untuk Model Pembebanan Pertama Baja
Vanadium
Diameter 19 mm menggunakan Program
Software
SAP2000
TABLE: Element Stresses - Solids
Solid
SolidElem
Joint
OutputCase
CaseType
S33
Text
Text
Text
Text
Text
N/mm2
1 1
9 TERPUSAT LinStatic 680.451
2 2
9 TERPUSAT LinStatic 680.451
82
Lampiran 3
Gambar Hasil Analisis dari Pengujian dengan Menggunakan Program
Software
SAP2000
Baja
Vanadium
dan
Tempcore
Diameter 22 mm
Contoh Model Pembebanan Pertama Baja Vanadium
83
Contoh Model Pembebanan Ketiga Baja Vanadium
84
Contoh Model Pembebanan Kedua Baja Tempcore
85
Lampiran 4
Gambar Benda Uji Silinder
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Perkembangan teknologi komputer yang sangat pesat dalam beberapa
tahun terakhir ini, sangat mempengaruhi kecepatan dalam proses pengolahan data,
dan meningkatkan ketelitian dalam menjawab masalah-masalah numerik dan
non-numerik. Komputer merupakan alat bantu yang menakjubkan dalam
menyelesaikan masalah-masalah tersebut. Lebih lanjut, komputer hingga saat ini
2
banyak diperlukan berbagai kalangan dalam menjawab kebutuhan di berbagai
sektor, salah satunya dalam bidang Teknik Sipil.
Struktur merupakan sarana penyaluran beban yang diakibatkan
penggunaan dan atau kehadiran bangunan di atas tanah. Semua struktur dirancang
untuk berfungsi sebagai satu kesatuan secara utuh, yang terdiri dari gabungan
elemen-elemen struktur yang ditempatkan dengan cara tertentu agar seluruh
elemen struktur mampu berfungsi memikul beban secara vertikal maupun
horizontal. Hal ini mengakibatkan perlunya suatu teknologi komputer yang dapat
dipergunakan untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan-permasalahan
dalam menganalisa suatu struktur, khususnya dalam bidang Teknik Sipil.
Perkembangan software dalam bidang Teknik Sipil telah mempermudah
analisis perhitungan dan memberikan keuntungan bagi praktisi Teknik Sipil dalam
mengerjakan perencanaan bangunan. Pemahaman yang baik terhadap penggunaan
software tersebut sangat diperlukan untuk mengurangi kesalahan input dan pemodelan yang dapat menyebabkan hasil desain yang tidak akurat. Dengan
perkembangan software tersebut, diperlukan penelitian/studi yang terus–menerus
dalam menemukan model yang sesuai atau yang dapat mewakili keadaan
sesungguhnya dan hasilnya dapat diimplementasikan dengan lebih baik dalam
perencanaan. Kondisi tersebut memberikan pemahaman bahwa perlunya dibuat
suatu studi permodelan dengan menggunakan software yang sudah ada, serta
membuktikan bahwa hasil pemodelan yang dibuat adalah benar. Pada Tugas
Akhir ini, software SAP 2000 akan digunakan sebagai alat bantu untuk
memodelkan suatu benda uji serta membandingkan kekuatannya dengan hasil uji
kuat tarik yang dilakukan di laboratorium.
3
1.2 Tujuan Penelitian
1. Membuat tiga jenis pemodelan benda uji silinder menggunakan software
SAP2000
2. Menganalisis tegangan putus (σ) yang terjadi pada tiga jenis pemodelan
silinder yang dibuat
3. Membandingkan besarnya tegangan putus (σ) dengan hasil uji kuat tarik
yang telah dilakukan di laboratorium.
1.3 Pembatasan Masalah
Mengingat luasnya permasalahan yang akan dikaji, maka perlu adanya
pembatasan permasalahan dalam penelitian ini, yaitu :
1. Software yang digunakan adalah SAP2000
2. Benda uji merupakan tulangan baja Vanadium dan baja Tempcore (Heat
Treatment)
3. Benda uji tulangan Vanadium dan Tempcore berbentuk silinder dengan
ukuran garis tengah 19 mm dan 22 mm dan panjang 200 mm
4. Dalam Tugas Akhir ini, ada tiga jenis pemodelan benda uji berdasarkan
model pembebanannya. Pertama, beban terpusat di pusat lingkaran.
Kedua, beban terpusat pada setiap titik nodal dengan besar beban yang
sama pada setiap titik nodal. Ketiga, beban terpusat pada setiap titik nodal
tetapi besar beban berbeda pada setiap titik nodal, yaitu berdasarkan luas
area setiap titik nodal
5. Semua pemodelan benda uji diasumsikan menggunakan tulangan polos
4
6. Pada pemodelan benda uji tulangan baja dengan metode elemen hingga
menggunakan variasi enam ukuran mesh
7. Tegangan putus hasil numerik dengan SAP2000 merupakan rata-rata
tegangan putus titik nodal di permukaan model benda uji tulangan.
1.4 Metodologi
Metode yang digunakan dalam penelitian, yaitu :
1. Studi penelitian secara numerik berdasarkan metoda elemen hingga
dengan menggunakan software SAP2000.
2. Input data yang diperlukan dalam studi penelitian ini, didapat dari hasil penelitian di laboratorium Struktur dan Material, Institut Teknologi
Bandung [5].
1.5 Sistematika penulisan
Secara garis besar sistematika penulisan tugas akhir yang akan dilakukan
adalah sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penelitian,
pembatasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Tinjauan pustaka berisi tentang pembahasan tentang baja Vanadium dan
baja Tempcore, metode elemen hingga, dasar–dasar penggunaan software
5
pada metode elemen hingga dan pemodelan solid element pada software
SAP2000.
BAB 3 STUDI KASUS
Studi kasus menjelaskan pembuatan model benda uji silinder baja
Vanadium dan Tempcore dengan bantuan software SAP2000.
BAB 4 ANALISIS DATA
Bab ini memuat hasil tegangan putus (σ) yang diperoleh dari pemodelan
benda uji tulangan baja menggunakan software SAP2000 dan
perbandingan hasil tegangan putus (σ) antara uji kuat tarik di laboratorium
dan hasil tegangan putus pemodelan benda uji secara numerik.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari keseluruhan hasil
penulisan ini.
70
BAB 5
KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan
1. Pada baja Vanadium dan Tempcore, model pembebanan pertama merupakan pemodelan dengan pemberian beban terpusat pada titik nodal di pusat lingkaran, tegangan terbesar terjadi pada permukaan atas dari benda uji silinder. Untuk model pembebanan kedua, pemodelan yang
71
memberikan beban terpusat pada setiap titik nodal dengan beban yang besarnya sama, tegangan putus terbesar terjadi di bagian silinder, dan pada model pembebanan ketiga merupakan pemodelan yang memberikan beban terpusat, dimana beban di setiap titik nodal berbeda, yaitu berdasarkan luas area setiap titik nodal, tegangan putus terbesar yang terjadi di daerah tumpuan.
2. Hasil tegangan putus pada model pembebanan pertama untuk baja
Vanadium dan Tempcore diameter 19 dan 22 mm diperoleh hasil terbaik
untuk ukuran mesh 8x1x2 dengan perbedaan 5,871-7,156% dari hasil pengujian di laboratorium
3. Pada model pembebanan kedua untuk baja Vanadium dan Tempcore, dari pengujian numerik dengan menggunakan software SAP2000, ukuran mesh yang hasil tegangan putusnya mendekati hasil uji di laboratorium adalah 8x1x 1 dengan 11,159-11,203% perbedaannya terhadap hasil pengujian di laboratorium
4. Model pembebanan ketiga untuk baja Vanadium dan Tempcore untuk ukuran mesh 8x1x1 diperoleh hasil terbaik, sementara perbedaan yang diperoleh sebesar 11,093-11,1115% dari hasil pengujian di laboratorium. 5. Hasil tegangan putus secara numerik terbaik untuk Tugas Akhir ini
72
5.2 Saran
1. Pemodelan tulangan baja disarankan menggunakan ukuran mesh lebih kecil dari 8x1x10
2. Pada benda uji tulangan baja Vanadium dan Tempcore, bentuk ulir sebaiknya dimodelkan
3. Pemodelan secara numerik untuk benda uji baja Vanadium dan Tempcore menggunakan software lain seperti ANSYS atau ABAQUS.
73
DAFTAR PUSTAKA
1. Edward L. Wilson, (2002), Manual SAP2000 Version 9.03, CSI, Barkeley, California, USA.
2. Eric B. Becker, Graham F. Carey, J.Tinsley Oden, (1985) Elemen–
Elemen Hingga, terjemahan Srijatno Wirjosoedirdjo Ph.D., Penerbit
Erlangga, Bandung.
3. E. P. Popov. (1983), Mekanika Teknik, Versi Indonesia, Penerbit Erlangga, Bandung.
4. Robert D.Cook, David S. Malkus, Michael E. Plesha, dan Robert J. Witt, (1995), Concepts and Applications of Finite Element Analysis, Fourth edition, USA.
5. Ronald Simatupang. (2006), Perbandingan Baja Tulangan Vanadium
dan Tempcore pada Elemen Struktur Beton, Tesis Magister (S2)
Institut Teknologi Bandung (ITB), Bandung.
6. Winarni Hadipratomo, dan Paulus P. Raharjo, (1996), Penggenalan
Metode Element Hingga pada Teknik Sipil, Nova, Bandung.
7. Wiryanto Dewobroto, (2004), Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan