ANALISIS DEFLEKSI PADA BALOK DENGAN BEBAN MERATA DAN TERPUSAT DI GEDUNG KULIAH UNY WATES
MENGGUNAKAN METODE SAP2000
Asma’ Kholilah Fairuzy 21510334029
[email protected] Abstrak
Lendutan/Defleksi pada suatu bentang balok harus dihitung dengan seksama. Karena salah satu dari kegagalan konstruksi terjadi akibat lendutan balok yang terlalu besar sehingga terdeformasi dengan tidak tepat yang mengakibatkan keruntuhan tiba-tiba. Hal ini akan sangat berbahaya apalagi dalam struktur bangunan gedung bertingkat. Jika analisis lendutan tidak dilakukan dengan teliti, akibatnya dapat terjadi dengan fatal tak hanya kerugian materi tapi juga kecelakaan yang dapat menimbulkan korban jiwa. Oleh karena itu, perlu dilakukan pencegahan terhadap hal-hal tersebut dengan menganalisis lendutan yang terjadi pada suatu gedung dengan mempertimbangkan tumpuan serta beban yang ada pada gedung tersebut, terutama pada balok. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis defleksi yang terjadi pada balok dengan beban merata dan terpusat di Gedung Kuliah UNY Wates menggunakan software SAP2000. Setelah itu, hasil SAP2000 ini akan dianalisis ulang terkait lendutan yang terjadi sesuai standar SNI 2847-2019 atau tidak.
Kata kunci: Analisis, Balok, Defleksi/lendutan, SAP2000 BAB I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Lendutan/defleksi pada balok merupakan salah satu pokok utama dari suatu rancangan struktur pada bangunan. Oleh karena itu, jika perencanaan lendutan balok pada suatu bangunan tidak dianalisis secara seksama, maka dapat terjadi kerusakan fatal yang mengakibatkan kegagalan struktur pada bangunan tersebut seperti keruntuhan bangunan secara tiba-tiba.
B. Rumusan Masalah
Batasan suatu lendutan atau defleksi harus diperhatikan dalam merencanakan suatu balok. Apabila Batasan maksimum tersebut diabaikan dalam pelaksanaan konstruksi, akan terjadi overload pada beban yang akan ditimpakan pada balok sehingga lendutan tersebut menyebabkan kegagalan struktur. Dengan demikian, analisis hitungan beban harus direncanakan sedemikian rupa agar balok menghasilkan kekuatan dan kekakuan yang sesuai dengan SNI 2847-2019.
C. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis lendutan yang terjadi pada balok yang
dikenai beban merata dan terpusat di Gedung Kuliah UNY Wates menggunakan metode SAP2000.
D. Batasan Masalah
Lendutan pada balok sangat erat kaitannya dengan jenis dan perletakan beban. Perletakan beban yang akan dianalisis pada penelitian ini adalah beban merata dan beban terpusat dengan variasi tumpuan baik jepit, sendi, maupun roll yang terletak di Gedung Kuliah UNY Wates.
BAB II. KAJIAN PUSTAKA
Bangunan gedung merupakan sarana yang sering digunakan untuk berbagai fungsi dan kegiatan. Industri pembangunan gedung terus berkembang sejalan dengan industri 4.0 dimana teknologi yang digunakan untuk melakukan pembangunan konstruksinya juga makin beragam.
Hal ini juga merupakan bentuk dari penyesuaian terhadap semakin tingginya tingkatan gedung.
Tingkatan gedung yang akan dibangun tentunya membutuhkan konstruksi yang kuat, semakin tinggi tingkatan gedung semakin kuat dan rumit pula konstruksi yang direncanakan.
Dengan demikian, konstruksi dan struktur bangunan harus dirancang serta diperhitungkan dengan baik.
Salah satu komponen struktur yang utama adalah balok. Pada perencanaannya, suatu balok erat kaitannya dengan lendutan atau defleksi yang terjadi sebagai reaksi terhadap beban yang ditimpakan pada balok tersebut. Baik besaran beban mati maupun beban hidup direncanakan serta dianalisis sedemikian agar tidak mengalami lendutan yang melebihi batasan maksimal.
Lendutan adalah perubahan bentuk pada balok dalam arah y akibat adanya pembebanan vertikal yang diberikan pada balok atau batang. Defleksi pada balok diukur dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah terjadi deformasi. Konfigurasi yang diasumsikan dengan deformasi permukaan netral dikenal sebagai kurva elastis dari balok. (Oman AP, 2019)
1) Analisis pada balok
Perhitungan dan analisis pada balok dihitung menggunakan persamaan lendutan batang yang didasarkan pada beban yang dipikul serta jenis tumpuan yang ada pada balok tersebut. Dalam peletakan beban, terdapat beban merata dan terpusat. Beban merata merupakan beban yang diletakkan secara merata pada bentang balok sedangkan beban terpusat hanya diletakkan pada satu titik saja yang juga disebut sebagai titik pusat beban.
a. Tumpuan jepit
Tumpuan jepit adalah tumpuan yang dapat menerima gaya reaksi vertikal/geser, horizontal/tekanan, dan momen akibat jepitan dua penampang. Tumpuan jepit atau biasa disebut rigid dapat menahan gaya semua arah.
b. Tumpuan roll
Tumpuan roll adalah tumpuan yang dapat menerima gaya reaksi vertikal atau tekan saja. Hal ini dapat dilihat dari tumpuannya yang berbentuk bundar. (Beam Deflection Apparatus, 2017/2018)
Ada beberapa jenis beban pada suatu balok berdasarkan peletakannya. Berikut ini adalah jenis beban pada balok menurut peletakannya :
a. Beban merata
Balok dengan beban merata, yakni pembebanan ditimpakan secara merata pada bentang tertentu.
Gambar 1 balok dengan beban merata (sumber https://mekanikateknikcom.wordpress.com)
b. Beban terpusat
Balok dengan beban terpusat merupakan balok yang ditimpakan beban pada suatu titik tertentu, dalam hal ini dapat berupa gaya yang tegak lurus atau arah yang membentuk suatu sudut
tertentu.
Gambar 2 balok dengan beban terpusat (Beam Deflection Apparatus, 2017/2018) 2) Defleksi pada balok menurut SNI 2847-2019
Dalam (SNI 2847-2019, 2019), desain perhitungan lendutan jangka panjang seperti dalam 10 hingga 20 tahun setelah pemasangan balok harus memperhatikan lendutan yang bertambah akibat tegangan lentur yang terjadi. Selain itu, perhitungan lendutan jangka panjang juga harus mempertimbangkan lendutan jangka panjang tambahan yang disebabkan oleh perpendekan pada balok tersebut.
Perpendekan ini bersifat mengurangi tegangan tarik dan pra tekanan dalam komponen struktur. Karena terjadi penurunan gaya pada pra tekanan yang dibebankan pada balok, maka jangka waktu untuk lendutan jangka panjang menjadi meningkat sehingga hal ini perlu diperhatikan saat mendesain.
Pada pembebanan balok dengan beban merata dan tumpuan jepit, karena gaya yang ditimpakan cenderung merata di sepanjang bentang beban dan tumpuan yang rigid/kaku, maka balok akan mengalami perubahan bentuk yang lebih kecil dikarenakan lendutan yang juga lebih kecil jika dibandingkan dengan balok dengan beban terpusat dengan tumpuan roll/sendi.
Oleh karena itu, perhitungan lendutan jangka panjang juga dipengaruhi oleh metode pembuatan balok. Komponen balok yang dipasang dengan metode pracetak atau dicor di tempat juga harus dipertimbangkan saat mendesain agar perencanaan dengan pelaksanaan di lapangan dapat terintegrasi dengan baik sesuai dengan kebutuhan beban dan tumpuan yang terdapat pada balok.
3) Metode SAP2000
SAP2000 merupakan software untuk analisis struktur suatu bangunan. Dalam analisis lendutan, SAP2000 akan menggambarkan secara fisik perilaku bangunan atau elemen jika dibebani suatu pembebanan tertentu beserta tumpuan yang ada.
Pada SAP2000, output dari pembebanan balok yaitu geser, momen, dan defleksi/lendutan.
Pada pemrogramannya, kontrol program yang dipakai oleh SAP2000 didasarkan pada AISC- LRFD93, ACI 318-05/IBC2003, AA-ASD 2000, AISI-ASD96, serta AASHTO LRFD 2007.
BAB III. METODE
Untuk melakukan penelitian ini, langkah penelitian yang dilakukan dapat dilampirkan sebagai berikut ini :
Gambar 3 Flowchart Langkah Penelitian 1. Pengumpulan Data
Pengumpulan data lapangan berupa detail dan denah balok serta pengamatan balok secara langsung di bangunan Gedung Kuliah UNY Wates.
2. Pengolahan Data
Berdasarkan (Panduan Praktis Analisis Struktur Bangunan dan Gedung dengan SAP2000, 2010), data dari detail dan denah yang ada akan dimasukkan ke dalam SAP2000 untuk dianalisis.
Berikut merupakan langkah perhitungan analisis balok menggunakan SAP2000 : 1) Penyesuaian spesifikasi balok
Langkah pertama adalah menentukan jenis dan perletakan beban serta tumpuan dari balok yang akan digambarkan dengan memilih opsi klik kanan lalu edit grid data. Spesifikasi akan disesuaikan dengan keadaaan lapangan serta diketahui dari denah dan detail balok yang telah didapat.
Analisis Defleksi pada Balok dengan Beban Merata dan Terpusat Menggunakan SAP2000
Pengumpulan Data
Denah dan detail balok
Pengolahan Data
Input data lapangan ke dalam SAP2000
Interpretasi Data
Sesuai standar SNI 2847-2019 atau tidak
Metode
Penelitian
Gambar 4 penyesuaian spesifikasi data balok 2) Menganalisis Balok
Setelah spesifikasi data balok dimasukkan, langkah selanjutnya adalah menganalisis perilaku lendutan yang terjadi pada balok tersebut dengan memilih opsi Analyze -> Run Analysis
Gambar 5 run analysis pada SAP2000
3) Setelah run analysis, akan nampak lendutan yang terjadi pada balok tersebut. Contohnya dapat Kita lihat seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 6 contoh hasil lendutan yang terjadi pada balok 3. Interpretasi Data
Setelah data dianalisis menggunakan SAP2000, akan dihasilkan data lendutan balok yang ada di Gedung Kuliah UNY Wates. Melalui data tersebut, dapat dianalisis kembali lendutan yang terjadi sesuai dengan persyaratan SNI 2847-2019 atau tidak. Untuk memperoleh data pendukung, SAP2000 dapat menampilkan momen atau geser yang terjadi pada balok. Dengan memilih opsi display -> show forces/stresses -> frames or cables -> moment 3-3 atau shear 2-2
Gambar 7 contoh momen yang terjadi pada balok
Gambar 8 contoh hasil geser pada balok BAB IV. HASIL YANG DIHARAPKAN
Hasil yang diharapkan dari penelitian ini mencakup hasil analisis SAP2000 terhadap lendutan/defleksi yang terjadi di Gedung Kuliah UNY Wates. Pada SAP2000, dapat ditampilkan besaran beban, geser, momen, serta lendutan yang terjadi seperti pada gambar
Gambar 9 output hasil pembebanan pada balok
Pada contoh hasil pembebanan di atas, diketahui bahwa defleksi yang terjadi adalah sebesar 46,74 KN yang selanjutnya akan dianalisis ulang secara manual sesuai standar yang ada di SNI 2847-2019.
Berdasarkan SNI 2847-2019, berikut adalah batas maksimum lendutan yang terjadi pada suatu balok
Tabel 1 Batasan maksimum lendutan pada balok Jenis Komponen
Struktur
Lendutan yang diperhitungkan
Batas Lendutan
Balok 1,4 × I Tidak boleh melebihi
Ig
Dengan I= momen inersia penampang terhadap sumbu pusat, mm^4
= momen inersia penampang beton bruto terhadap sumbu pusat, yang mengabaikan tulangan, mm^4
Sumber : SNI 2847-2019
Selain dengan metode manual, Kita dapat memperoleh hasil kontrol SAP2000 terhadap
lendutan yang terjadi. Dengan memilih opsi display -> show tables -> load case definition, joint
& frame assignments, dan element output sehingga didapat hasil kontrol program dari SAP2000 sebagai berikut ini :
Gambar 10 kontrol program pada SAP2000
Jika analisis telah dilakukan, diharapkan penelitian ini dapat menjadi inspirasi untuk studi kasus ke depannya dengan inovasi-inovasi lainnya yang dapat mendukung cakupan dan proses penelitian.
DAFTAR PUSTAKA
Beam Deflection Apparatus. (2017/2018). Laboratorium Fenomena Dasar Mesin.
Komite Teknis. (2019). SNI 2847-2019. Indonesia.
Mekanika Teknik. (2013). Retrieved from Balok dengan beban merata:
https://mekanikateknikcom.wordpress.com
Oman AP, R. S. (2019). Perhitungan Lendutan Balok Taper Kantilever dengan Menggunakan SAP2000.
Sipil Statik, Vol.7.
Prabawati, T. (2010). Panduan Praktis Analisis Struktur Bangunan dan Gedung dengan SAP2000.
Yogyakarta: C.V. Andi Offset.
JADWAL PENELITIAN
Berikut adalah jadwal penelitian yang akan dilakukan :
Tabel 2 Jadwal Penelitian
Agenda Penelitian Bulan Ke
1 2 3 4 5 6
Mencari data dan denah detail balok Gedung Kuliah UNY Wates Membuat kategori balok dengan beban terpusat dan merata serta
dengan tumpuan sendi, jepit, atau roll
Melakukan penggambaran denah balok di SAP2000
Menganalisis balok di SAP2000
Menganalisis ulang kesesuaian lendutan yang terjadi dengan SNI 2847-2019
Melakukan Penyusunan Laporan Tugas Akhir
