INTEGRASI PROGRAM TEKLA STRUCTURES & SAP2000 DALAM PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG BETON BERTULANG DENGAN ATAP BAJA
TUGAS AKHIR
Oleh :
Kardiana Tangkas NIM: 1104105025
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2015
i
i
ii
ABSTRAK
Integrasi antara Tekla Structures dan SAP2000 telah digunakan untuk memodel,
menganalisis,
menyiapkan
gambar
kerja
dan
merencanakan
pelaksanaan struktur gedung beton bertulang dengan atap baja. Pada langkah awal pemodelan dikerjakan pada Tekla Structures dan kemudian model diekspor ke SAP2000 untuk dilakukan analisis dan desain. Hasil analisis dan desain kemudian diimpor ke dalam Tekla Structures untuk dilakukan pendetailan elemen struktur seperti penulangan beton dan sambungan baja hingga memperoleh keluaran berupa informasi bangunan yaitu gambar perspektif 3D, gambar denah 2D, gambar detail 2D, gambar fabrikasi 2D, pelaporan volume material, penulangan, ukuran dan berat profil baja, jumlah baut dan panjang pengelasan. Kemudian pada proses scheduling secara manual dikerjakan pada Tekla Structures yang meliputi pekerjaan struktur beton yakni pemasangan bekisting, penulangan dan pengecoran dilanjutkan dengan pekerjaan struktur rangka atap baja yakni pemotongan, pelubangan, pengelasan dan pemasangan baut. Fungsi integrasi antara Tekla Structures dan SAP2000 dapat bekerja dengan sebuah link integrasi sehingga hubungan antara pemodelan, analisis dan detailing yang tidak terputus akan mengeluarkan hasil yang maksimal.
Kata kunci: Tekla Structures, SAP2000, Integrasi, Ekspor, Impor, Informasi Bangunan
i
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa karena atas karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Integrasi Program Tekla Structures dan SAP2000 dalam Perencanaan Struktur Gedung Beton Bertulang dengan Atap Baja” ini hingga selesai. Dalam menyusun tugas akhir ini, penulis telah melibatkan berbagai pihak, untuk itu tidak lupa ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Ir. Made Sukrawa, MSCE, Ph.D selaku Dosen Pembimbing 1 dan Bapak Dr. Ir. I G. A. Adnyana Putera, DEA selaku Dosen Pembimbing 2, yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Denpasar, 19 Agustus 2015
Penulis
ii
DAFTAR ISI ABSTRAK UCAPAN TERIMA KASIH DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR NOTASI DAFTAR LAMPIRAN BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Rumusan Masalah 1.3 Tujuan 1.4 Manfaat 1.5 Batasan Masalah BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 BIM (Building Information Modeling) 2.2 Tekla Structures 2.2.1 Kelebihan Tekla Structures 2.2.2 Pemodelan Struktur Baja dan Beton Pada Tekla Structures 2.2.3 Pembebanan Model Pada Tekla Structures 2.2.4 Integrasi Tekla Structures dan SAP2000 2.2.5 Detailing Model Pada Tekla Structures 2.2.6 Hasil Ekstraksi Pada Tekla Structures 2.2.7 Scheduling Pada Tekla Structures 2.3 SAP 2000 2.3.1 Menu Define Pada SAP2000 2.3.2 Menu Analyze Pada SAP2000 2.3.3 Menu Design Pada SAP2000 2.4 Struktur Beton Bertulang 2.4.1 Pelat 2.4.2 Balok 2.4.3 Kolom 2.4.2 Pondasi 2.5 Struktur Baja 2.5.1 Desain Elemen Struktur Akbat Momen Lentur 2.5.2 Desain Elemen Struktur Akibat Gaya Geser 2.5.3 Desain Elemen Struktur Akibat Gaya Tekan 2.5.4 Desain Elemen Struktur Akibat Gaya Tarik 2.5.5 Desain Elemen Struktur Dengan Kombinasi Geser Dan Lentur 2.5.6 Desain Elemen Struktur Dengan Kombinasi Aksial Dan Lentur 2.5.7 Jenis Sambungan 2.5.8 Desain Sambungan 2.6 Pembebanan 2.6.1 Jenis-Jenis Beban 2.6.2 Kombinasi Pembebanan BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Prosedur Umum Penelitian
i ii iii v ix x xi 1 2 2 2 2 3 4 5 7 9 10 11 12 13 15 15 16 16 17 18 19 23 25 27 27 28 29 29 29 30 30 30 34 34 35 37
iii
3.2 Langkah-Langkah Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Dimensi dan Mutu Elemen Struktur Serta Perhitungan Pembebanan 4.1.1 Dimensi Elemen Struktur 4.1.2 Perhitungan Pembebanan 4.2 Pemodelan Struktur Pada Tekla Structures 4.2.1 Tahap Modeling Grid 4.2.2 Tahap Modeling Pondasi 4.2.3 Tahap Modeling Sloof 4.2.4 Tahap Modeling Kolom 4.2.5 Tahap Modeling Balok 4.2.6 Tahap Modeling Pelat 4.2.7 Tahap Modeling Balok Baja 4.2.8 Tahap Modeliing Kuda-Kuda 4.2.9 Tahap Modeling Gording 4.2.10Tahap Modeling Tangga 4.3 Pembebanan Model Pada Tekla Structures 4.3.1 Mendefinisikan Jenis Beban 4.3.2 Input Beban Gravitasi 4.3.3 Input Beban Angin 4.4 Pengintegrasian Tekla dan SAP2000 4.4.1 Membuat Panel Integrasi Tekla ke SAP2000 4.4.2 Membuat Kombinasi Beban 4.4.3 Ekspor Model 4.5 Melengkapi Model Pada SAP2000 4.5.1 Mendefinisikan Material 4.5.2 Input Beban Gempa Pada SAP2000 4.6 Run Analisis Pada SAP2000 4.7 Kontrol Rasio Tulangan Beton dan Rasio Tegangan Baja 4.8 Impor Hasil Analisis SAP2000 Pada Tekla 4.9 Detailing Penulangan Beton dan Sambungan Baja 4.9.1 Detailing Penulangan Pondasi Telapak 4.9.2 Detailing Penulangan Kolom 4.9.3 Detailing Penulangan Balok 4.9.4 Detailing Penulangan Pelat 4.9.5 Detailing Base Plate dan Angkur 4.9.6 Detailing Sambungan Kuda-Kuda 4.9.7 Detailing Sambungan Pada Gording 4.10 Ekstraksi Informasi Bangunan Pada Tekla 4.10.1 Hasil Pelaporan Pada Tekla 4.10.2 Hasil Gambar Kerja Pada Tekla 4.10.3 Scheduling Pada Tekla Structures BAB V SIMPULAN DAN SARAN 5.1 Simpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA
40 45 45 47 50 50 52 57 58 60 61 63 64 65 67 68 68 68 71 71 71 72 72 75 75 77 78 80 83 84 84 85 86 87 88 89 90 91 91 96 106 111 111 112
iv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 a Gambar 2.14 b Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 2.18 Gambar 2.19 Gambar 2.20 Gambar 2.21 Gambar 2.22 Gambar 2.23 a Gambar 2.23 b Gambar 2.24 Gambar 2.25 Gambar 2.26 Gambar 2.27 Gambar 3.1 Gambar 4.1 a Gambar 4.1 b Gambar 4.1 c Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11 Gambar 4.12 Gambar 4.13
Model struktur 3D pada Tekla Structures Scheduling pada Tekla Structures API pada Tekla Structures Tampilan antar muka Tekla Structures Icon Bar pemodelan elemen baja Icon Bar pemodelan elemen beton Pengerjaan beban pada Tekla Structures Detail dan tahap pengintegrasian Tekla dengan SAP2000 Jenis detailing penulangan balok Jenis detailing penulangan kolom Jenis detailing sambungan baja Jenis pelaporan pada Tekla Structures Navigasi mengeluarkan gambar dan laporan Navigasi scheduling 1 Navigasi scheduling 2 Menu pada SAP2000 Mendefinikan material Mendefinisikan beban gempa Kotak dialog analisis model Navigasi kontrol hasil analisis pada baja Navigasi kontrol hasil analisis pada beton Tegangan, regangan dan gaya yang terjadi pada perencanaan lentur murni beton bertulang Potongan penampang portal Penampang atas pondasi Diagram geser 1 arah pondasi Desain baut angkur dan plat dasar Desain Apex Haunch Desain sambungan gording Desain sambungan gording LYSAGH Diagram alir Denah struktur lantai 2 Denah pondasi Potongan melintang struktur Sumbu pembebanan pada gording Grafik respon spectrum Peta gempa versi PU 2010 Edit Grid Model Grid arah X dan arah Y pada Tekla Model Grid arah Z dan arah Y pada Tekla Model Grid arah Z dan arah X pada Tekla Views Pad Footing Properties Pad Footing Properties Position Pad Footing Properties Cast unit Strip Footing Properties Attributes
5 6 6 7 8 9 9 10 11 11 12 12 13 14 14 15 16 16 16 17 17 20 24 25 26 31 31 33 33 39 45 46 46 48 47 47 50 51 51 52 52 53 53 53 54
v
Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 4.21 Gambar 4.22 Gambar 4.23 Gambar 4.24 Gambar 4.25 Gambar 4.26 Gambar 4.27 Gambar 4.28 Gambar 4.19 Gambar 4.30 Gambar 4.31 Gambar 4.32 Gambar 4.33 Gambar 4.34 Gambar 4.35 Gambar 4.36 Gambar 4.37 Gambar 4.38 Gambar 4.39 Gambar 4.40 Gambar 4.41 Gambar 4.42 Gambar 4.43 Gambar 4.44 Gambar 4.45 Gambar 4.46 Gambar 4.47 Gambar 4.48 Gambar 4.49 Gambar 4.50 Gambar 4.51 Gambar 4.52 Gambar 4.53 Gambar 4.54 Gambar 4.55a Gambar 4.55b Gambar 4.56 Gambar 4.57 Gambar 4.58 Gambar 4.59 Gambar 4.60
Select Profile Strip Footing Properties Model pondasi telapak pada D1, C1, B1 dan A1 Copy Special Copy - Linear Model pondasi telak pada D2, C2 dan B2 Hasil replikasi pondasi telapak Copy Bagian pinggir-tengah pondasi telapak Model pondasi menerus Line 1 danvD Model pondasi telapak dan menerus Model sloof Line 1 dan D Model sloof Concrete Column Properties Attributes Concrete Column Properties Position Concrete Column Properties Cast Unit Model kolom Concrete Beam Properties Attributes Concrete Beam Properties Cast Unit Model balok induk dan anak lantai Model balok ring Concrete Slab Properties Attributes Concrete Slab Properties Cast Unit Model 1 buah pelat Model pelat Beam Properties Attributes I Profiles Model balok baja Grid 1 Model balok baja Model kuda-kuda pada Grid 2 Model seluruh kuda-kuda Ruukki Pemodelan 1 gording Pemodelan gording replikasi Hasil Copy-Linear gording Copy Special-Mirror Model tangga Menu Analysis Load Groups Area Load Properties Line Load Properties Point load Properties beban mati pada kuda-kuda Point load Properties beban mati pada gording Panel integrasi Tekla dan SAP2000 Hasil pembuatan kombinasi beban pada Tekla Model dalam 3D Model dalam 2D Tampak 3D hasil ekspor Tekla ke SAP2000
54 54 55 55 55 55 56 56 56 56 57 58 58 58 59 59 59 60 60 61 61 62 62 62 63 63 64 64 64 65 65 66 66 66 67 67 67 68 68 69 70 70 70 71 72 73 73 74
vi
Gambar 4.61 Gambar 4.62 Gambar 4.63 Gambar 4.64 Gambar 4.65 Gambar 4.66 Gambar 4.67 Gambar 4.68 Gambar 4.69 a Gambar 4.69 b Gambar 4.69 c Gambar 4.69 d Gambar 4.69 e Gambar 4.69 f Gambar 4.70 a Gambar 4.70 b Gambar 4.71 Gambar 4.72 Gambar 4.73 Gambar 4.74 Gambar 4.75 Gambar 4.76 Gambar 4.77 Gambar 4.78 Gambar 4.79 Gambar 4.80 Gambar 4.81 Gambar 4.82 Gambar 4.83 Gambar 4.84 Gambar 4.85 Gambar 4.86 Gambar 4.87 Gambar 4.88 Gambar 4.89 Gambar 4.90 Gambar 4.91 Gambar 4.92 Gambar 4.93 Gambar 4.94 Gambar 4.95 Gambar 4.96 Gambar 4.97 Gambar 4.98 Gambar 4.99 Gambar 4.100 Gambar 4.101 Gambar 4.102
Tampak samping hasil ekspor Tekla ke SAP2000 Tampak atas lantai 2 hasil ekspor Tekla ke SAP2000 Define material pada SAP2000 Material Property data beton pada SAP2000 Material Property data baja pada SAP2000 Material Property data tulangan baja pada SAP2000 Kotak dialod Define Load Pattern Kotak dialog IBC2006 Seismic Load Pattern Diagram geser dan momen balok induk (B,6-7) Diagram normal balok anak (B,6-7) Diagram geser dan momen gording Diagram normal gording Diagram geser dan momen kolom (C,4) Diagram normal kolom (C,4) Concrete Frame Design Preference Steel Frame Design Preference Cek analisis kolom, balok induk dan ring Cek analisis balok induk dan anak Cek analisis kuda-kuda Cek analisis gording Hasil Get Result Component Catalog-Foundation Penulangan pondasi telapak Component Catalog-Column Concrete Penulangan kolom pada Tekla Component Catalog-Beam Concrete Detailing penulangan balok induk Detailing penulangan balok anak Detailing penulangan balok ring Component Catalog-Slab Detailing penulangan pelat Component Catalog-Base Plate Detailing Detailing sambungan Base Plate dan angkur Component Catalog-Haunches Detailing Detailing Haunc pada sambungan bubungan kuda-kuda Detailing sambungan pada balok baja Detailing sambungan gording Menu pelaporan Pelaporan volume material Pelaporan penulangan Pelaporan profil baja Pelaporan jumlah baut Creat General Arrangement Drawing Menu Creat General Arrangement Drawing Master Drawing Catalog Reinforcement Master Drawing Catalog Assembly Rencana pondasi Potongan memanjang
74 75 76 76 76 77 77 77 78 78 79 79 79 80 81 81 81 82 83 83 84 84 85 85 85 86 86 87 87 87 88 88 89 89 90 90 90 91 92 92 92 93 96 97 97 97 98 99
vii
Gambar 4.103 Potongan melintang Gambar 4.104 Detail tulangan balok anak Gambar 4.105a Detail sambungan baut angkur Gambar 4.105b Detail sambungan kuda-kuda Gambar 4.105c Detail sambungan gording Gambar 4.106 Detail fabrikasi kuda-kuda Gambar 4.107 Tools-Task Manager Gambar 4.108 Tools-Model Organizer Gambar 4.109 Model Organizer Gambar 4.110 Input jenis pekerjaan Gambar 4.111 Input Task Type Gambar 4.112 Add Selected Object Gambar 4.113 Hasil Planned Production Rate dan Quantity Gambar 4.114 Pengaturan durasi pekerjaan Gambar 4.115 Hasil scheduling
100 101 102 103 104 105 106 106 106 107 107 108 108 108 109
viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8
Program-program BIM Beban mati pada struktur Beban hidup pada struktur Respon accel design Rekapitulasi momen, gaya geser dan gaya aksial Penulangan balok induk, balok anak dan balok ring Penulangan kolom Material balok anak Profil kuda-kuda Jumlah baut Penulangan balok anak
4 34 34 49 80 82 82 93 93 94 95
ix
DAFTAR NOTASI L h b h λn α
maks min f’c fy As Vu Vc Vs fy fu Mux Muy Nu Nn Rnw Φ
= ukuran bentang terpanjang (mm) = tinggi balok (mm) = lebar balok (mm) = tebal pelat (mm) = bentang bersih pelat (mm) = perbandingan antara kekakuan lentur balok dengan pelat yang dibatasi oleh garis tengah panel yang bersebelahan pada masing-masing sisi balok. = harga α rata-rata dari semua balok pada tiap-tiap tepi panel. = perbandingan antara bentang bersih pada tiap-tiap tepi panel pendek dari panel dua arah. = momen lentur nominal (N.mm) = momen ultimate (N.mm) = faktor reduksi kekuatan (0.8) = koefisien ketahanan = tinggi efektif penampang, diukur dari serat tekan terluar ke pusat tulangan tarik (mm) = rasio luas tulangan terhadap luas penampang = rasio luas tulangan maksimum = rasio luas tulangan minimum = kuat tekan beton (MPa) = kuat leleh baja tulangan (MPa) = luas tulangan (mm2) = gaya lintang pada penampang yang ditinjau (N) = kekuatan geser nominal sumbangan beton (N) = kekuatan geser nominal sumbangan tulangan geser (N) = tegangan leleh minimum = tegangan putus minimum = momen lentur terfaktor terhadap sumbu x = momen lentur terfaktor terhadap sumbu y = gaya aksial terfaktor = kuat nominal penampang = tahanan nominal per satuan panjang las = faktor reduksi kekuatan (0.9)
Λ
= kelangsingan
αm β Mn Mu Rn d
x
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A : 1. Detail Analisis Desain Balok Induk Daerah Tumpuan 2. Detail Analisis Desain Balok Induk Daerah Lapangan 3. Detail Analisis Desain Balok Anak Daerah Tumpuan 4. Detail Analisis Desain Balok Anak Daerah Lapangan 5. Detail Analisis Desain Balok Ring Daerah Tumpuan 6. Detail Analisis Desain Balok Ring Daerah Lapangan 7. Detail Analisis Desain Kolom 8. Detail Analisis Desain Kuda-Kuda 9. Detail Analisis Desain Gording 10. Tabel Penulangan Pelat 1 Arah 11. Tabel Penulangan Pelat 2 Arah 12. Tabel Penulangan Pondasi 13. Tabel Perhitungan Sambungan pada Kuda-Kuda 14. Tabel Perhitungan Sambungan Base Plate 15. Tabel Perhitungan Sambungan pada Gording
114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128
LAMPIRAN B : 1. Pelaporan Jumlah Material dan Penulangan 2. Pelaporan Profil Baja 3. Pelaporan Panjang Pengelasan
129 133 135
LAMPIRAN C : 1. Gambar Perspektif 3D 2. Gambar Detail Pondasi 3. Gambar Rencana Tulangan Pelat Lantai 2 4. Gambar Rencana Rangka Atap 5. Gambar Potongan Rangka Atap 6. Gambar Detail Tulangan 7. Gambar Detail Fabrikasi
137 138 139 140 141 142 143
xi
