Diapragma garis, dengan massa merata per-unit panjang
Massa total diapragma = M (atau W/g) 12
Md2
MMIpm =
Sumbu transformasi massa : Jika massa verupa titik, dengan MMIo = 0
MD 2
MMIo MMIpm = +
III.4 Model Portal Baja 2 Dimensi Contoh soal 3.4:
Portal dengan beban tiap lantai dan beban lateral statik seperti gambar 3.3 unit kN-m.
Elemen kolom menggunakan profil W14x99 dan elemen balok menggunakan profil W24x146. Berat sendiri masuk pada load case DL, tegangan minimum fy = 240 Mpa.
Massa tiap lantai besarnya 70 kN detik-detik/m, besar gaya gravitasi dianggap 9.81 m/detik2. Portal direncanakan dengan beban dinamik, datanya diambil dari response spectrum UBC94S2 dan time history gempa Elcentro.
Gambar 3.3 Model Portal baja 2 Dimensi III.4.1 Menentukan geometri model struktur
1. Pilih satuan kN-m disudut kanan bawah.
2. Pilih menu File/New Model from Template untuk menentukan Model Struktur.
pusat massa
d
pusat massa
D 0
12.5 kN 25 kN 37.5 kN 50 kN 62.5 kN 75 kN 80 kN
DL = 50 kN LL = 25 kN
DL = 20 kN/m LL = 10 kN/m LL
DL LL DL
DL = 50 kN LL LL DL DL LL = 25 kN
3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 4.0m
4.0m
4.0m
4.0m
4.0m
4.0m
4.5m
9 m 9 m
NOMOR
Gambar 2.2 Model struktur
3. Pilih model struktur ‘Slope Truss’ akan muncul seperti dibawah ini, dan isikan seperti contoh
Jumlah lantai = 7 Jumlah bentang = 2 Ketinggian lantai = 4 Panjang bentang = 9 Restraints box : check ( √ ) Gridlines box : check ( √ ) Gambar 3.4 Data Geometri
4. Pilih menu Draw/Edit Grid… lalu perbaiki grid bawah, untuk grid Z = 0 diganti dengan Z = 0.5 lalu klik Move Grid Line.
III.4.2 Mendefinisikan Jenis & Kuat bahan/material
Pada contoh ini digunakan material siku ganda (2L) yang diambil dari SAP2000 ialah SECTION.PRO yang tersimpan dalam directory SAP2000.
1. Pilih menu Define/Frame Sections.., pada material pilih STEEL kemudian klik Modify Show Material
Gambar 3.5 Pilihan untuk jenis bahan
2. Isian seperti contoh dibawah
Fy = 240 Mpa/
240 000 kN/m2
Gambar 3.5 Properti Data bahan baja III.4.3 Mendefinisikan Dimensi
1. Pilih menu Define/Frame Sections..
• Mengimpor dari data yang disediakan oleh SAP2000 di file SECTION.PRO 2. Pada list box Double Angle Klik ganda pada W14X99 untuk kolom, lalu klik OK
Gambar 3.6 Mendefinisikan dimensi penampang
3. Ulangi langkah nomor 1 dan 2 untuk balok W24x146 III.4.4 Mendefinisikan Macam Beban
1. Pilih menu Define/Static load Cases.., dan isikan sesuai dengan gambar 2.7 Beban DL , Type DEAD, Pengali berat sendiri 1
Beban LL , Type LIVE, Pengali berat sendiri 0 Beban E , Type QUAKE, Pengali berat sendiri 0
Gambar 3.7 Definisi jenis beban rencana
III.4.5 Menempatkan dimensi Penampang Profil 1. Pilih semua elemen balok dengan tombol.
1. Pilih menu Assign/Frame/Sections… atau 2. Pilih W24x146 pada Name lalu klik OK.
3. Pilih semua elemen kolom, ulangi langkah 2 dan 3 untuk W14x99
5. Pilih joint dukungan paling bawah, pilih menu Assign/Join/Restraints… atau tombol , pilih dukungan jepit.
Gambar 3.8 Penampang elemen yang di Assign III.4.6 Menempatkan Beban Yang Bekerja
III.4.6.1 Menentukan beban elemen DL dan LL
1. Pilih semua elemen balok, lalu pilih menu Assign/Frame Static Loads…/Point and Uniform… atau Tombol , Pilih DL pada Load Case Name yang mengarah ke Gravity. Isikan 20 pada Uniform Load. Ulangi langkah 1 dan 4 untuk balok biasa LL isikan 10.
III.4.6.2 Menentukan beban gempa STATIK 1. Pilih joint pada tingkat 1 paling kiri.
2. Pilih menu Assign/Joint Static Loads…/Forces… atau tombol
3. Pilih E pada Load Case Name kemudian isikan 12.5 (12.5 kN) pada gaya yang mengarah ke Force Global X.
4. Ulangi langkah 1 s.d 3 untuk E 25 kN, 37.5 kN, 50 kN, 62.5 kN, 75 kN, 80 kN.
III.4.6.3 Menentukan beban gempa dinamik RAGAM SPECTRUM RESPONS III.4.6.3.1 Menempatkan Diapragma dan Massa Translasi Lantai
Pada perhitungan ini menggunakan konsep satu massa sehingga massa bangunan dihitung per lantai, langkah-langkahnya sebagai berikut :
1. Pilih semua joint pada tingkat 1.
2. Pilih menu Assign/Joint/Constarints…, pilih Add Diaphragm, beri nama DIAPH1 untuk tingkat 1, pada Constraints Axis pilih Z Azis, hal inin menunjukkan bahwa arah diapragma tegak lurus dengan sumbu Z, klik OK.
3. Ulangi langkah 1 dan 2, untuk tingkat 2 s.d tingkat 7.
Gambar 3.9 Menentukan diapragma tingkat 1
4. Pilih semua joint paling kiri dari tingkat 1 s.d 7, pilih menu Assign/Joint/Masses…, isikan massa lantai pada arah lokal 1 dengan 70, yang pada model ini ilah arah X.
Gambar 3.10 Menentukan massa lantai III.4.6.3.2 Menentukan Response Spectrum
1. Pilih menu Define/Response Spectrum Case, klik pada ADD NEW SPECTRA, isikan pada Spectrume Case Name dengan UBC94S2, isikan Damping dengan 0.05 (rasio redaman 5%), pilih UBC94S2 untuk arau U1 dan Scale Factor 9.81 m/detik2. seperti gambar 3.11.
Gambar 3.11 Respon spectrum UBC94S2 III.4.6.4 Menentukan beban gempa dinamik TIME HISTORY
Pada model ini akan dibebani dengan Time History yang diambil dari gempa Elcentro 1940 arah N-S. File ELCENTRO terdapat directory EXAMPLE pada SAP2000.
1. Pilih menu Define/Time History Functions. Klik Add Function From File, klik open file dan pilih file ELCENTRO dari directory EXAMPLE.
2. Ubah nama fungsi dengan ELCENTRO, isikan 3 pada Number of Point per Line (Format Elcentro terdiri 3 kolom), pilih Time and Function Value.
Gambar 3.12 Menentukan gempa Elcentro
3. Pilih menu Define/Time History Case. Klik Add New History, isikan pada
History Case Name dengan nama ELCENTRO, isilah sesuai dengan gambar 3.13.
Gambar 3.13 Time History Case Data III.4.7 Memeriksa Input Data
Periksa lagi semua data, terutama data pembebanan sehingga semua data dipastikan benar. Gunakan fasilitas zoom
Gambar 3.14 Fasilitas ZOOM
III.4.8 Analisis Mekanika Teknik
1. Pilih menu Analysis/Set Options, pilih Analisis 2D pada bidang XZ. Pilih Set Dynamic Parameter, isikan 7 (karena tujuh lantai) pada Number of Modes.
Gambar 3.15 Analysis Options dan Parameter analisis dinamik
2. Pilih menu Analyze/Run atau klik
3. Bila SAP2000 tidak memenuhi kesalahan, maka akan muncul pesan ANALYSIS COMPLETE
4. Kita dapat melihat hasil dari analisis dengan meng-klik salah satu icon berikut.
Untuk mencetak hasil output dalam secara lengkap gunakan menu:
• Pilih menu File/Print Output Table…
III.4.9 Desain/Check Struktur
1. Pilih menu Option/Preferences…, klik Tab Steel, pilih AISC-ASD89 pada box Steel Design code
2. Pilih menu Design/Steel Design
3. Pilih menu Design/Start Design/Check of Structure
III.5 Model Frame Beton 3 Dimensi Contoh soal 3.5 :
Portal beton 3 dimensi dengan elemen kolom dan balok seperti gambar 3.16 unit kN-m.
Semua bahan dari beton bertulang dengan Modulus elastis E = 20 000 000 kN/m2, kuat tekan beton fc = 20 Mpa, fy = 400 Mpa, dan fys = 240 Mpa.
Semua ukuran kolom 300 x 600 m dengan sumbu lokal 3 sejajar sumbu X. Ukuran balok seperti gambar 3.16.
Berat sendiri masuk pada load case DL. Beban balok memanjang berupa beban segitiga, dan beban balok memendek berupa beban trapesium. Pada lantai 2 beban gempa statik arah X dan Y 17.64 kN, dan pada lantai 3 beban gempa statik arah X dan Y 35.28 kN.
Koordinat pusat lantai 2 dan 3 untuk X = 0, Y = 0, dan Z mengikuti tinggi lantainya.
Massa tiap lantai besarnya 25.69 kN detik-detik/m dan inersia massa besarnya 279.84 kN detik-detik/m, besar gaya gravitasi dianggap 9.81 m/detik2.
Portal direncanakan dengan beban dinamik, datanya diambil dari response spectrum yang diambil dari Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung Wilayah 3. Data tersebut ditunjukkan seperti pada tabel 3.2.
Waktu (detik) Koefisien
0 0.07 1 0.07 2 0.035 3 0.035
Tabel 3.2 Data koefisien gempa dasar wilayah 3 pada tanah lunak
Gambar 3.16 Model Portal beton 3 Dimensi
4.0 m
7 m
4.5 m
global Z Y
X
4 m T20X40
T30X60 T30X60
T30X60 T30X60
T20X40
T20X40
T20X40
T20X40 T20X40
K30X60 K30X60 K30X60 K30X60
300
BALOK T30X60
120 2020
600 400
120
BALOK T20X40
200 1000 LL = 7.5 kN
DL = 8.75 kN
1.75 2.25
LL = 7.5 kN DL = 8.75 kN