PERANCANGAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN SAP2000

PERANCANGAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN SAP2000 Wiryanto Dewobroto Email: [email protected] Jurusan Teknik Sipil Universitas Pelita Harapan UPH Tower, Lippo Karawaci, Tangerang 15811, Banten

ABSTRAK: Makalah ini membahas detail langkah-langkah perancangan balok beton bertulang dengan SAP2000, sekaligus perbandingan desain dengan secara manual pada problem yang sama. Terbukti dengan merubah parameter faktor reduksi kekuatan maka hasil program sesuai dengan Code Indonesia (SK SNI T-15-1991-03). Perancangan struktur tahan gempa yang mensyaratkan daktilitas secara khusus telah ditetapkan sebagai nilai default pada perancangan rangka beton bertulang, sehingga untuk struktur rangka biasa (beban gravitasi) maka fasilitas default tersebut perlu dinon-aktifkan, jika tidak maka hasilnya tidak ekonomis (boros). KATA KUNCI: beton bertulang, balok, SAP2000 ABSTRACT: Design procedures of reinforced concrete beam using SAP2000 is discussed and is compared to manual calculation. It can be concluded that by altering the strength reduction factor parameter, the result from SAP2000 will be accordance with Indonesian Code (SK SNI T-151991-03). The design of earthquake resistance structure requires the application of ductility as a default value. This has to be deactivated for a simple truss structure (gravity load) to obtain an economical design. KEYWORDS: reinforced concrete, beam, SAP2000

PENDAHULUAN Program komputer rekayasa (SAP2000, GT-Strudl, ANSYS, dll) berbeda dengan program komputer umum (EXCEL, AutoCAD, Word, dll), karena pengguna dituntut untuk memahami latar belakang metoda maupun batasan dari program tersebut. Developer program secara tegas menyatakan tidak mau bertanggung jawab untuk setiap kesalahan yang timbul dari pemakaian program. Umumnya manual yang melengkapi program cukup lengkap, bahkan terlalu lengkap (baca: sangat tebal) sedangkan semakin hari program yang dibuat menjadi semakin mudah digunakan tanpa harus membaca manual maka mempelajari secara mendalam materi manual program sering terabaikan. Oleh karena itu dengan disajikannya contoh penyelesaian program dan hitungan manual pembanding yang detail tetapi ringkas tentu sangat berguna.

DESAIN PENAMPANG DENGAN SAP2000 Program SAP2000 menyediakan fitur dan modul terintegrasi yang lengkap untuk desain struktur baja dan beton bertulang. Pengguna diberi kemudahan untuk membuat, menganalisis, dan memodifikasi model struktur yang direncanakan dengan memakai user interface yang sama. Dalam lingkungan pemakaian yang

Perancangan Balok Beton Bertulang dengan SAP2000 (Dewobroto)

85

interaktif maka dapat dievalusi penampang struktur berdasarkan design-code internasional seperti: U.S.A (ACI 1999, AASHTO 1997), Canadian (CSA 1994), British (BSI 198.9), European (CEN 1992), dan New Zealand (NZS 3101-95). Fasilitas perancangan berdasarkan design-code yang baku ternyata tidak terlalu kaku karena pengguna mempunyai peluang untuk merubah parameter-parameter tertentu untuk disesuaikan dengan peraturan perencanaan lokal. Sebagai contoh, telah diketahui bahwa peraturan perencanaan beton yang digunakan di Indonesia merupakan derivasi dari ACI 1989 sehingga dengan sedikit penyesuaian, SAP2000 dapat digunakan untuk perancangan struktur beton bertulang berdasarkan peraturan Indonesia (SK SNI T-15-1991-03). IDENTIFIKASI ELEMEN BEAM DAN KOLOM Program SAP2000 adalah program analisa struktur yang didasarkan dari metode elemen hingga, dalam hal tersebut struktur balok atau kolom diidealisaikan sebagai elemen FRAME. Tetapi dalam desain, penampang balok memerlukan tahapan yang berbeda dari penampang kolom sehingga pada saat pemasukan data untuk frame section perlu informasi khusus apakah penampang tersebut digolongkan sebagai balok atau sebagai kolom. Catatan: elemen balok jika hanya menerima lentur dan geser, sedangkan kolom adalah balok yang menerima gaya aksial yang signifikan, yaitu jika gaya aksial ultimit » 0.1/VA, (ACI 10.3.3).

: Element Class

r

Cottmn

G

Beam

Concrete Caver to Re tm Cantof |E2 5 Top |S2.5

Bottom

Reinfotcenent Q v e u i d e t lor Ductile Beams Left

Top

Right

JO. '"•

Bottom

la '

,0.

m

.

Camel J

Gambar 1. Identifasi desain

Menu di samping dapat diakses dari : Define Frame Sections - Modify/Show Sections Reinforcement. Menu sama juga dipakai pada waktu mendefinisikan lokasi tulangan pada penampang. Bentuk penampang yang dapat digunakan untuk desain beton bertulang terbatas hanya pada bentuk Rectangular Section, Tee Section, atau Circle Section untuk kolom.

PERANCANGAN BALOK BETON BERTULANG Asumsi Desain Program SAP2000 akan menghitung dan melaporkan luas tulangan baja perlu untuk lentur dan geser berdasarkan harga momen dan geser maksimum dari kombinasi beban dan juga kriteria-kriteria perencanaan lain yang ditetapkan untuk setiap Code yang diikuti. Tulangan yang diperlukan tadi akan dihitung berdasarkan titik-titik yang dapat dispesifikasikan dalam setiap panjang elemen. Semua balok hanya dirancang terhadap momen lentur dan geser pada sumbu mayor saja, sedangkan dalam arah minor balok dianggap menyatu dengan lantai sehingga tidak dihitung. Jika dalam kenyataannya perlu perancangan lentur dalam

86 Jurnal Teknik Sipil, Vol. 1, No. 2, Mi 2004:85-100

arah minor (penampang biaksial) maka perencana harus menghitung tersendiri, termasuk jika timbul torsi. Dalam mendesain tulangan lentur sumbu mayor, tahapan yang dilakukan adalah mencari momen terfaktor maksimum (untuk kombinasi beban lebih dari satu) dan menghitung kebutuhan tulangan lenturnya. Penampang balok didesain terhadap momen positif M„* dan momen negatif M«- maksimum dari hasil momen terfaktor envelopes yang diperoleh dari semua kombinasi pembebanan yang ada. Momen negatif pada balok menghasilkan tulangan atas, dalam kasus tersebut maka balok selalu dianggap sebagai penampang persegi. Momen positif balok menghasilkan tulangan bawah, dalam hal tersebut balok dapat direncanakan sebagai penampang persegi atau penampang balok-T. Untuk perencanaan tulangan lentur, pertama-tama balok dianggap sebagai penampang tulangan tunggal, jika penampang tidak mencukupi maka tulangan desak ditambahkan sampai pada batas tertentu. Dalam perancangan tulangan geser, tahapannya meliputi perhitungan gaya geser yang dapat ditahan beton Vc, kemudian menghitung nilai V* yaitu gaya geser yang harus dipikul oleh tulangan baja dan selanjutnya jumlah tulangan geser (sengkang) dapat ditampilkan. Perencanaan struktur tahan gempa memerlukan persyaratan tertentu dan hal tersebut tetap dapat dilakukan SAP2000 jika memakai Code ACI, Canadian, atau New Zealand. Tahapan Desain Perancangan balok lentur dibagi dalam tahapan-tahapan sebagai berikut: • Menentukan Momen Terfaktor Maksimum Momen terfaktor maksimum untuk tulangan lentur maupun gaya geser terfaktor untuk sengkang/tulangan geser diperoleh dari Load Combrietion Type berbagai kombinasi pembebanan (Load Combination) dari hasil kombinasi Load Title JBebanTalap Ultimate Case yang dikalikan dengan faktor beban Define Combination Cate Name Scale Facloi sesuai dengan peraturan perencanaan yang LDAD1 i.0»dCa<»3 M ••MiilMlaMHB rSlBILiLIH digunakan. 1.6 L0AD2 Load Can

r

Us* (a Sled Design

fv U « for Concide Dotign

Of,

(Jamba r 2. Menu kombinasi beban

Menu di samping dapat diakses dari : Define - Load Combination - Add New Combo. Agar dapat dikombinasi, jangan lupa mendefinisikan terlebih dahulu Load Case dengan cara : Define - Static Load Case Add New Load,


87

•

CPck lo: Add New Load

car~.il

Gambar 3. Mendeflnisikan LOAD CASE

Menentukan Jumlah Tulangan Lentur Perlu. Bentuk penampang yang dapat digunakan dalam proses desain ini adalah penampang kotak (Rectangular Section) untuk momen negatif dan momen positip serta penampang T (Tee Section) untuk momen positif saja. Pada penampang T yang menerima momen negatif maka bagian sayapnya diabaikan dan dianggap sebagai penampang kotak.

Ptopertict

luaaBfflaMttJ

Modncelion Factori |

Materiel

|CONC

Dueentioni Oii>irJe item (13]

Joe

Outtioetonoe ( 1 2 |

112

Rangi wckn«« 1«1

|D12

Sletnltuctam | l w )

(035

a*—

4

%

Concrete Reinforcement

Gambar 4. Mendeflnisikan penampang balok T

Menu diatas dapat diakses dari : Define - Frame Sections - Add Tee. Untuk penampang kotak maupun lingkaran cara mendeflnisikan sama hanya pilihan terakhirnya adalah Add Rectangular dan Add Circle. Informasi data untuk penulangan pada kotak dialog di atas akan ditampilkan dipojok kiri bawah jika material yang dipilih adalah CONC (concrete). Data material untuk concrete secara default sudah disediakan oleh program, tetapi tentu saja perlu disesuaikan dengan mutu beton / baja tulangan yang digunakan, untuk itu digunakan menu : Define - Material - CONC - Modify / Show Material.

88 Jurnal Teknik Sipil, Vol. 1, No. 2, Mi 2004:85-100

1

MMeneJNatw

Type ol Design

1 ype of Material <•' Isotropic

(*" Qithottopic

Analysis Property Data

:

j

("

•

: • ; •

_J

Design

.

Design Propeit* D a t a

Mass per unit Volume

mm

PI esnlor cng yield stress, ty

J400.

Weignl pet unil Volume

(2356E-C6

Concrete strength [Cytrxteil, to

fa

M O Q U U of Elasticity

{20000.

Shear sieol yield stress, tys

J24Q

Ponton's Ratio

{0.2

Conciete shear strength. Ics

128-

Cootf of TheimalEKparwori

f990C€-06

ShaatModui

{8333 3333

Caret! J

1 0* 1

Gambar 5. Menetapkan data material untuk desain

Catatan: jangan lupa satuan unit yang digunakan, yang terlihat pada bagian pojok kanan bawah dari tampilan program SAP2000. Selanjutnya penampang dihitung sebagai penampang tulangan tunggal, tetapi jika ternyata tidak mencukupi (over-reinforced section) maka program akan mencoba menambahkan tulangan tekan dan mendesain ulang sebagai penampang tulangan rangkap. Karena peraturan di Indonesia (SK SNIT-15-1991-03) mengacu kepada peraturan Amerika (ACI 318-89) maka detail perhitungan yang dilakukan program mirip dengan perencanaan umum yang berlaku di Indonesia. Meskipun demikian tentu saja ada perbedaan yaitu pada faktor beban (dapat dirubah pada saat memasukkan beban kombinasi) dan faktor reduksi kekuatan harus disesuaikan. Faktor reduksi kekuatan dapat diubah melalui menu : Option - Preferences Concrete - Strength Reduction Factor seperti berikut:

DimcfWOM

]

Sleel

Conciete Delicti coda

[Conaiitej

a

JACI 3liMJ9

I Inloiaclion Diagiam P w e m e t M e

:

Numbw of Curve* [/

Pointi/Cuve

ftl~

j Response Spectrum Multivalued Case Design f*

Envelope

I Time History Multivalued Case Design <•* Envelope

*** Time Step

I Moving Load Multivalued Case Design I

•'•

r

Envelope

Max/Mri Corrajpondence

j Strength Reduction Factors I

Bercsho/Tensiori

fu*3

Sheaf

I

Compfessiwi (T)

|lO^

Concession (S) [o 75

[&eT~

Gambar 6. Parameter ACI 318-99

Selanjutnya untuk memahami perencanaan balok lentur dengan SAP2000 terlebih dahulu akan disajikan contoh perhitungan cara manual dari balok kantilever secara lengkap sampai dengan gambar penulangan, pada cara manual tersebut disajikan juga rumusan yang digunakan yang prinsip kerjanya sama dengan yang ada pada program. Kemudian pada tahap berikutnya disajikan tahapan

Perancangan Balok Beton Bertulang dengan SAP2000 (Dcwobroto)

89

perancangan dengan program SAP2000 secara detail dan hasilnya juga disajikan sehingga dapat diperoleh gambaran dan pemahaman yang jelas. CONTOH HITUNGAN MANUAL BALOK Balok kantilever bentang 3.5 m mempunyai penampang berbentuk persegi, yang memikul beban merata dan beban terpusat terfaktor (dianggap berat sendiri sudah termasuk dalam spesifikasi beban yang diberikan). Jika digunakan mutu beton f c 28 MPa dan mutu baja tulangan fy 400 MPa (lentur) dan fy 240 MPa (sengkang), desain penulangan menurut SK SNI T-15 1991-03. Jawab : 1. Dari analisa struktur dapat diperoleh momen dan gaya geser rencana seperti pada gambar berikut: I—1.5 m —

2.0 m-

Pu = 50 kN P = 50 kN . ci„=10kN/m u HfflgfflHiaBBaHHmglHr -b=350-

-IOI)

d = 437.5

Konfigurasi Balok (Estimasi Awal)

-0.75 m

Gambar 7. Pembebanan kantilever dan gaya rencana

2. Hitung tulangan lentur yang diperlukan : (x = 0.0 adalah tumpuan kiri) Tabel 1. Tulangan lentur yang diperlukan X

(in)

b d Mu (mm) (mm) (kN.m)

0.000 0.750 350 1.500

As (mm2) 2592 311.25 0.35260 0.01693 437.5 212.81 0.24108 0.01093 0.0035 0.02276 1674 902 120.00 0.13594 0.00589

Q

P

pmin

pmaks

dipasang 7D22 5D22 3D22

Catatan: 1.7 Q =

M„

z f V l c J 0bd

fc

P=— f

<\> = 0.8 (lentur menurut SK SNI T-15 1991)

0.85-Vo.852-Q

(2)

90 Jurnal Teknik Sipil, Vol. 1, No. 2, Juli 2004:85-100

(1)

_1.4

(3)

rmin ~ « 'y

Araks

=

( \ I 382.5 A T

(4)

^600+fJ y)

y

As=pbd

(5)

3. Hitung Vc dengan memasukkan pengaruh momen P* V„d M„ V

=

A.

7*380

bmd

350*437.5

131*437.5*10 -3 254

y[K+l20p,

(6)

0.01737

(7)

: 0.226 < 1.0

b„,d M„

Vf> < 0.3Wf.b„,d

Vc=|[V28+120*0.01737*0.226]bwd V c =0.823b w d

< 1.587 bwd

(8)

< 0.3^28 bwd

(9)

(10)

3

.\V c =0.823b w d = 126*10 N=126kN

(11)

Jika pengaruh momen tidak dimasukkan, maka : Vc={VfXd = 0.882 bwd (12) ternyata momen mengurangi kemampuan beton untuk menahan geser (dalam desain tetap dipakai yang terkecil -> konservatif)4. Hitung gaya geser maksimum penampang tanpa sengkang. \0\c = {*0.6*126= 37.8 kN (13) Catatan : (b = 0.6 (geser menurut SK SNI T-15 1991) 5. Gambarkan lokasi sengkang berdasarkan bidang geser yang terjadi sengkang i perlu I—1500-4"

sengkang minimum 2000 — V4 4>Vc = 37.8kN »VC = 75 kN

131 kN —j

| — d=437.5

Gambar 8. Lokasi sengkang berdasarkan bidang geser

6. Hitung sengkang minimum : pakai s = 200 mm « 0.5 d = 218.75 mm « 600 mm A,min=^ = J50_= my s

3fy

3*240

/mm

pakai 0 8 -> Av = 100 mm2 -> maka s < >%,„ = 204 mm pakai sengkang minimum 0 8 @ 200


91

7. Hitung kebutuhan sengkang: --Vc=93kN < « A v _ Vs _ f„d

Vc=jA/f>wd=270kN

-> S maks = 0 . 5 d

(15)

Ql*103

= 0.886 nunV

(16)

/mm

240*437.5

Jika dipakai sengkang tulangan 0 10 -> Av = 157 mm , maka maka *<15%g86 = l77mm pakai 0 10 @ 150 sengkang 08 @ 200

sengkang 01O@ 150750

r

2000

750 —

3

J3

T~

— 350 —

350

fi« • • »

pTTTJ

— 350 —

'7D22 ^

3D22

500

5D22 3D22

3D22

010 @ 150

3D22 010 @ 150

08 @ 200

Potongan A

Potongan B

Potongan C

Gatnbar 9. Tampak samping dan potongan balok basil perancangan

CONTOH HITUNGAN KOMPUTER BALOK Balok kantilever bentang 3.5 m mempunyai penampang berbentuk persegi, yang memikul beban merata dan beban terpusat terfaktor (dianggap berat sendiri sudah termasuk dalam spesifikasi beban yang diberikan). Jika digunakan mutu beton f c 28 MPa dan mutu baja tulangan fy 400 MPa (lentur) dan fy 240 MPa (sengkang), desain penulangan menurut SK SNI T-15 1991-03 dengan bantuan program SAP2000. -b=350-

— 1.5 m — - — 2 . 0 m — Pu = 50 kN

axmini ii im

q u =10 kN/m n

P„ = 50 kN

' I " M ' 1111PTTTT

soo

d = 437.5 d = 437.5 mm

i h

Konfigurasi Balok (Eslimasi Awal)

Gambar 10. Balok kantilever yang didesain


1. Aktifkan program SAP2000, tetapkan Unit Satuan, yaitu kN-m. Susun geometri, misalnya dengan template yang telah disediakan dan dimodifikasi sesuai dengan model yang diinginkan, caranya : a) Dari menu : File - New Model from Template dan klik gambar balok menerus (beam). b) Kemudian dari template yang ada dipilih yang paling mendekati misalnya adalah template beam untuk balok menerus. Data di atas diberikan karena secara default program akan menempatkan fi— PaTl 5T" sumbu (0,0) tengah-tengah balok yang dihasilkan dan sebenarnya yang diperlukan adalah agar diberikan garis bantu pada layar (grid-lines) yang sesuai dengan dimensi model. c) Balok pada hasil template dihapus saja, kemudian grid-lines dimodifikasi sesuai ukuran yang diharapkan, caranya: Draw - Edit Grid atau klik dua kali grid-lines, sehingga keluar menu : Span Length

W Hntmnu

5 x IKUMHM

- Y

f

Z

Cfcklo: Add Gnd Lrw

#—

|

Mow Giid Law j DabnGridLrw 1 DaW.AI

0 LMfcGtfLrm P SrnpleGridi™ r

GkieJortitoGnd L"»

i

or^ ,„flffllH,,j

Dari menu yang ditampilkan maka grid-lines x = - 3.5 dihapus dan ditambahkan grid-lines baru yaitu x = 0.75 serta x=1.5. d) Dengan grid-lines yang baru tersebut maka akan lebih mudah untuk menggambar model struktur sebagai berikut: .50P„=50kN ': I I II II m i l l I I

%

2.00

q =10kN/m

P„=50kN

iiTTTri.mrm tuxi

—I 0.75 V-

Gambar 11. Model struktur

3. Melengkapi data geometri dengan data material dan penampang, karena unit satuan yang digunakan kN-m sedangkan parameter material dalam MPa maka dalam memasukkan parameter tersebut unit satuannya diubah terlebih dahulu dengan N-mm. a) Dari menu: Define - Materials - CONC - Modify / Show Material parameter untuk mutu beton dan tulangan dimasukkan.


93

,.^~— -

-.,_»_ Iy(-

• n i a al D m i g n

ul M a U i U l

••' listaopc

r

Orthotic**;

r

:.! 1 1

.

A n a l r w i Pi opart v Data

D a l i a n Piapaity Data

;

W*BMpaiunilVdume

jgTwein IttKE-os

Concert mm i jdi LCytr«jw|. k

fa " ; "

:

MocUarfEfitN:*

IZDOOQ

SKaw I I H I Usui Mint, lyt

[5»Q

Mwp*ui
i

10.2

Pcmorfi R«tto

iSSJ

Conorati * « *

39

i : i

ilienglh let

i.

ens

Sr«Ai Modui

I~5T1

CancajJ

b) Dari menu: Define - Frame Sections - Add Rectangular, parameter dimensi untuk penampang kotak dimasukkan.

M M * fcowc

WUh{i2|

jj

*** j...

.....

c) Selanjutnya tipe desain (balok atau kolom) serta penempatan tulangan pada penampang beton tersebut dimasukkan dengan meng-klik tombol Reinforcement pada menu di atas sehingga kotak dialog Reinforcement Data ditampilkan Data mengenai Reinforcement Overrides for Ductile Beams adalah yang berkaitan dengan perencanaan struktur tahan gempa, oleh karena W«balok yang direncanakan adalah balok biasa maka data di atas dapat diabaikan (dibiarkan IS bernilai nol). fa EIMMMOWI I"

S

Cokm

Baam

C u n u a u C o v « la hub at Cental

162!

lap

|6Z5

R d n l n c a i M M D v M w k i I M Duclila B e s o t Led

Tep

|0

Bottom

ID

[~5T1

RioVi

llMKt

J

Susun data pembebanan. Beban yang diberikan dalam problem perencanaan di atas sudah dalam bentuk beban terfaktor, selain itu berat sendiri sudah dimasukkan dalam parameter beban yang diberikan, maka : a) Load Case ditetapkan melalui menu: Define - Static Load Case . Parameter Self Weight Multiplier yang sebelumnya bernilai 1 (default) diubah fDewT" menjadi 0. Hal tersebut menunjukkan bahwa berat sendiri tidak dimasukkan pada Load Case bernama LOAD 1. Tipe beban (misal DEAD pada gambar di atas) tidak berpengaruh sehingga tidak perlu diubah. b) Beban merata dimasukkan dalam elemen balok melalui : Assign - Frame Static Load - Point and Uniform, jangan lupa sebelum mengakses menu

Jurnal Teknik Sipil, Vol. 1, No. 2, Juli 2004:85-100

Load 1 r f «

maka unit satuan hams diubah dulu agar sesuai dengan spesifikasi perencanaan, selain itu elemen balok yang akan diberi beban harus dipilih/ditandai terlebih dulu dengan mouse.

« t d Olfaction

FOK«»

r

M n d i

H«>U.-e n t t r g load* ' I I I U I sailing b a J i

OfctanM

«

[a'"~

[025

Rel*rv«DuLwoehornEJ*M

|S?5

f

"" ft

Ab*Jtu<» Dal«icts homEntH

Catatan: alternatif lain , gunakan

c) Beban terpusat dimasukkan dalam nodal, setelah ditandai (select) dengan mouse maka beban dapat dimasukkan melalui : Assign - Joint Static Load Forces, Load Caia

N « M

Load.

1

FocaGbMX

&

'.

-

FaceGtalMlY 1

ForcaObUIZ

[3T—

Mo™rtGk*#lXX

:0

Mow*

Add Io M i t n g kudi

r

Flaptaca muhng load

'"

D«hta waiting Jotdi

Catatan: alternatif lain , gunakan

_£]

GkbdYt

M«iwi>Gfab*l22

15

Cancal

|

d) Tahap akhir dari pembebanan adalah mendefinisikan kombinasi pembebanan yang akan dipakai dalam perencanaan penampang. Karena Load Case hanya satu (LOAD1) dan sudah terfaktor maka sebenarnya tidak ada yang bisa dikombinasikan, meskipun demikian tetap perlu didefinisikan terlebih dahulu, caranya: Define- Load Combination - Add New Combo, hingga tampil kotak dialog seperti pada gambar berikut. Lo«d C u . l h . M l M l H W M

[COMBi

l o * d Coni»Won Tyo*

Mr

:B<6wlHU[>Ubi>4ui

T

U«*lorSl.dDati»i

V

UwiaConaMoDnqn

e) Selanjutnya beban-beban untuk setiap Load Case yang diberikan pada elemen batang maupun pada titik nodal dapat ditampilkan pada layar komputer untuk keperluan cek ulang melalui: Display - Show Loads - Frames .

essi

<** i

Hal tersebut penting karena kadang-kadang tidak secara sengaja beban dapat terdefinisikan ulang dan keadaan tersebut hanya dapat diketahui iika dibandingkan antara nilai yang tercantum pada layar dengan catatan manual yang ada.

Tabulasi pembebanan padajoint 1 . N. I Karr 1

*

eiratti-x..- .(JUJBA^-Y 0.309 0 303 " e -Too

Olffltti,-! . •,;u'i:- . n i l

GU38&.-XI capo 0. ODD

5U33A-Wi C.S30

eivOHAw-i:: o.ooq a . a on

|

Cara lain checking beban-beban dapat juga dilakukan melalui : Display - Show Input Tables Loading Data sehingga akan ditampilkan kotak dialog Display

Pcrancangan Balok Beton Bertulang dengan SAP2000 (Dewobroto)

95

Tabulasi pembebanan pada elemen Loading Options yang akan batang menampilkan option pembebanan apa yang dapat ditampilkan mm dalam bentuk tabulasi. Khusus untuk kasus perencanaan ini maka data beban yang dapat ditampilkan adalah Joint Forces dan Frame Span Distributed Loads seperti gambar di atas. Analisa Struktur Balok Kantilever. Jika geometri, material, penampang dan pembebanan sudah diberikan maka selanjutnya dapat dilakukan analisa struktur untuk mengetahui deformasi, gaya-momen pada batang serta reaksi tumpuan yang terjadi. Analisa struktur dilakukan melalui menu: Analyze - Run . Catatan: alternatif lain , gunakan tombol Z

: • •

1

Gambar 12. Diagram gaya geser dan bending moment

6. Desain Penampang Balok Kantilever. Jika proses berjalan baik (dapat ditampilkan Diagram Gaya Geser dan Bending Moment) maka proses desain penampang dapat dimulai. a) Mengacu pada peraturan perencanaan Indonesia (SK SNI T-15 1991-03) maka Strength Reduction Factor harus disesuaikan melalui: Option Preferences - Concrete. Conoim Dragr codi

\*£X 31*98

Inlaaaetnn OwgiMi P**m*lmi HuntM of Cw*i ff

PoiDWCira fR

Sn«nglh Rxluctww f t t w i Bwdno/Twuiwi ftfil ShM

-2J--


Secara default program akan mendesain struktur beton bertulang sebagai struktur tahan gempa, yaitu dengan mengklasifikasikan struktur sebagai portal dengan ...gyw..i r "' kategori Intermediate atau j. Special, untuk portal biasa maka kategorinya Ordinary. Oleh karena itu sebelum proses desain maka r kategori struktur harus dirubah terlebih dahulu, caranya pilih I..-.. 1 «...J __CjnMlJ dahulu elemen struktur yang ada dengan mouse kemudian dari menu Design - Redefine Element Design Data sehingga muncul kotak dialog disamping. Pada bagian Element Type diaktifkan dengan memberi tanda "V, selanjutnya pilih option Sway Ordinary, dan klik OK untuk keluar dari kotak dialog tersebut. c) Selanjutnya proses desain dimulai melalui menu : Design - Start Design / Check of Structure. Sebagai hasilnya pada layar akan ditampilkan luas tulangan lentur {default), tetapi melalui menu Design - Diplay Design Info maka informasi jumlah luas tulangan geser juga dapat dipilih . Kadang-kadang apabila unit satuan yang digunakan tidak cocok, nilai yang ditampilkan bisa terlalu kecil sehingga bila dibulatkan yang terlihat hanya nilai nol, misal luas tulangan 3000 mm2 bila dalam satuan meter menjadi 0.003 m2, no sehingga bila dibulatkan dalam dua desimal akan menjadi 0.00 m 2 . Oleh karena itu perhatikan UNIT SATUAN yang digunakan karena nilai yang ditampilkan adalah sesuai dengan unit satuan tersebut. (I) Hasil desain yang ditampilkan dengan cara yang sudah diuraikan adalah secara keseluruhan dari struktur tersebut, jadi jika strukturnya besar jelas informasi yang disajikan tidak berguna karena angka-angka yang ditampilkan saling bertumpuk. Pada umumnya informasi untuk setiap elemen batang yang cukup mendetail lebih berguna, untuk itu yang dapat dilakukan adalah: i. Pilih elemen batang dengan mouse ii. Klik tombol kanan mouse maka kotak dialog Concrete Design Information akan tampil Jika tombol ReDesign di-klik maka kotak dialog Element 3 Overwrite Assignments akan ditampilkan sehingga elemen yang 1 coai i. cam su.sa dipilih dapat didesain ulang \ coai berdasarkan elemen tipe rangka yang beda (Special, Intermediate, Ordinary dan Non-Sway) tanpa b)

E t u w n i Section

A i u g n n c n l Option! r

Liv*U*dRadctlcnF«ciM

r

Unb>«*dL*n()t>n«Uo|Mw»)

II*mini T«M

:'

EltaGnv«L«n0hF*cta(KM»ior|

r

Eftaot**l.«**hF*3<«|KMm]

T

M<mrt&>*flbani(OnM«jnl

1"

M.w«ui'.nrtn-ic*.rii'i[. M-...J

r

;.-

'•"

Non5w*yMainir(FMoi{D>>iM«f
.

•:

-

$

F* St*«i Sp*cui F*

NonG».«yMam<<*Fado.(DfiiM™|

r

Sw«v M a w i l Faclnrpi Mara)

FiwwID

C3IBO IB

j

«WB1

OaUk

BAI.UF-

STAriLW UX

TOP

117.SO 3TS.00

7S0.0D

S»*y l r * * m * i * t «

•

r

StctonID

CNngi Elmmt Typ»

BOTmt STSHL

sauR STEEL

C.3O0

0.031

1111.249

0.000

18*".t50

0.900

LI. M l ti T M

lfiTl.BM

0.000

1.743

:

FtiDaugn)


97

imm nil

EZBQa

'JIB-VV

S t a t i o n ; Loc Section ID CuntiD ID

BEftll s L C t l O H

n- 1 . nit. nun

r.-2BCBB.»08

S«My O . ' l l i . i . r y

Units:

sm-ar-B.fi i : i , i , | . n . ' V . ] . I I > ( ' . | I i f a I >• 1 . 7 5

br-asB.nsfl a%

fU'iiaU.lflB

DLSICN rUHL'KIS,

hams menganalisis ulang struktur secara keseluruhan. Jika tombol Details digunakan maka akan ditampilkan hitungan perancangan penampang pada elemen yang sedang dipilih secara lebih detail (lihat gambar di samping).

N im

ztz

,

Conpri!5sLori(Iltd)-B.7

ii-3'>H.nna

type:

unrni BHI IIK C0I101

Understrength factors 8eni1iiig/lenslnn»0.o

1-756.080

OtSlCM

FC-2B.BBB

H3

Spvctal

POSUiuP

Homent 11.

SHtlW

lltl»llHi;H|HI Design Htbar

u.tiAi

tflK

:n

ililii

S H E A R , UZ ShMr" Uu

lasaaa.ioB

I MB

IVMHIUII

Hanent

MillifHJB

Hcdiir B nmi II m i l l

Debar ••"'•I I III!'.

Bxbar

Stii>ar phi»Uc

Shear |jhi«US SltI0li.2S3

ShMr "P 0.801)

8B73S ./<•/

e) Hasil dapat dicetak ke//fe dan selanjutnya dapat didokumentasikan dengan lebih mudah, yaitu dengan mengakses menu : File - Print Design Tables. Tombol File Name untuk mendefinisikan nama file penampung dan direktori di mana file tersebut akan ditempatkan di hardisk. I..*,.....!.; D . i i g n V

JnpU

W

OJpU

Catatan: perlu menjadi perhatian bahwa UNIT SATUAN output yang dicetak tergantung konfigurasi yang digunakan sesaat sebelum permintaan cetak diberikan dan hal itu dapat dilihat pada informasi yang ditampilkan pada pojok kanan bawah dari program SAP2000. Untuk contoh output cetak yang ditampilkan di-set dalam satuan N-mm. (output di bawah telah diedit seperlunya). SAP2000 v7.40 File: KANTILEVER 6/4/04 0:10:43 M A T E R I A L MAT LABEL CONC

MAT LABEL CONC

D E S I G N

MAT LABEL CONC

BEAM DEPTH 500.000

THERMAL WEIGHT PER COEFF UNIT VOL 9.900E-06 2.356E-05

MASS PER UNIT VOL 2.401E-09

D A T A

STEEL FY

B E A M

PAGE 1

DATA

POISSON'S RATIO 0.200

DESIGN CODE C

C O N C R E T E

SECTION LABEL BALOK

P R O P E R T Y

MODULUS OF ELASTICITY 20000.000

M A T E R I A L

N-mm Units

CONCRETE FC 28.000

P R O P E R T Y

BEAM WIDTH 350.000

TOP COVER 62.500

CONCRETE FCS 28.000

REBAR FY 400.000 D A T A

BOTTOM COVER 62.500

REBAR AT-1 0.000

L O A D COMBO COMB1

C O M B I N A T I O N M U L T I P L I E R S TYPE CASE FACTOR TYPE TITLE ADD COMB1 LOAD1 1.0000 STATIC(DEAD)

CODE

P R E F E R E N C E S

Code: ACI 318-99 Phi_bendino Phi_tension Phi_compression(Tied) Phi_compression(Spiral) Phi shear

REBAR FYS 240.000

0.8 0.8 0.7 0.75 0.6


REBAR AT-2 0.000

REBAR AB-1 0.000

REBAR AB-2 0.000

C O N C R E T E FRAME CD

E L E M E N T

SECTION ELEMENT FRAMING TYPE TYPE ID

) 4

5 C O N

D E S I G N

BALOK BALOK BALOK

C R E T E

BEAM SWYORDN BEAM SWYORDN BEAM SWYORDN

D E £;

i

G N

o uT

I N F O R M A T I O N

LLRF L_ratio L_ratio MAJOR MINOR FACTOR 1.000 1.000 1.000 P U T

1..000 1 .000 1 .000

K MAJOR

(ACI 318-99) K MINOR

1 000 1 000 1 000

(ACI 318-99)

FLEXURAL AND SHEAR DESIGN OF BEAM-TYPE ELEMENTS v

ELEM ID 3 3 3 3 3

•SCt_ i J.UAN

Dirtl XU1N

ID BALOK BALOK BALOK BALOK BALOK

ID 0.000 187.500 375.000 562.500 750.000

TOP 2591.885 2345.603 2111.245 1887.650 1673.848

COMBO COMB1 COMB1 COMB1 COMB1 COMB1

BOTTOM 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

COMBO COMB1 COMBl COMB1 COMBl COMBl

SHEAR 0 .861 0 .832 0 .802 0 .772 0 .742

COMBO COMBl COMBl COMBl COMBl COMBl

4

4

BALOK BALOK BALOK BALOK BALOK

0.000 187.500 375.000 562.500 750.000

1673.848 1469.015 1272.450 1083.545 901.770

COMB1 COMB1 COMB1 COMB1 COMB1

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

COMBl COMBl COMBl COMBl COMBl

0 ,742 0 .713 0 .683 0 .653 0 .623


5 5 5 5 5

0.000 BALOK BALOK 500.000 BALOK 1000.000 BALOK 1500.000 BALOK 2000.000

901.770 638.440 527.880 252.627 0.000

COMB1 COMB1 COMB1 COMB1 COMB1

0.000 0.000 0.000 0.000 0.000


0 .000 0 ,000 0 .000 0 ,000 0 .000


4 4

4

KESIMPULAN Dengan membandingkan hasil hitungan manual dan komputer yang telah dikerjakan maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Elemen FRAME pada SAP2000 mampu menghitung deformasi gaya geser untuk menganalis struktur balok tinggi, tetapi post-processing program untuk perancangan beton bertulang bertumpu pada formulasi balok biasa sehingga perancangan balok tinggi harus dikerjakan terpisah di luar program SAP2000. 2. Perhitungan penulangan memanjang balok terhadap lentur sama persis dengan perhitungan manual, jadi apabila sudah dilakukan penyesuaian pada Strength Reduction Factor maka program SAP2000 dapat digunakan untuk perancangan struktur beton bertulang yang mengacu pada peraturan Indonesia yaituSKSNIT-15-1991-03. 3. Pada prinsipnya perhitungan sengkang (tulangan geser) juga mengikuti kesimpulan no.2. Adapun perbedaan yang timbul adalah: gaya geser terfaktor desain tidak dihitung pada penampang kritis dan gaya geser yang dapat ditahan oleh beton Vc memakai formulasi yang tidak melibatkan pengaruh momen lentur yang mungkin terjadi bersamaan dengan gaya geser. 4. Dal am perancangan struktur rangka beton bertulang maka program SAP2000 akan mengkategorikan sebagai struktur tahan gempa di mana dalam hal tersebut diberikan persyaratan-persyaratan yang lebih ketat dibanding struktur rangka biasa. Jadi apabila digunakan untuk perancangan struktur biasa dan tidak dilakukan penyesuaian maka hasil rancangan akan berlebihan (boros). 5. Unit satuan yang digunakan tidak menjadi kendala bagi proses perancangan yang umumnya tergantung dari unit satuan yang digunakan. Unit satuan akan menyesuaikan diri dan selalu konsisten, tetapi agar ditampilkan secara baik


99

maka unit satuan perlu diperhatikan, sebagai contoh : unit kN-m cocok untuk hasil analisa struktur, tetapi untuk menampilkan hasil perancangan penampang maka unit satuan yang cocok adalah N-mm. 6. Output luas tulangan geser /sengkang adalah Avl s dengan unit mm2 / mm atau unit panjang lain yang dipilih, dengan demikian jarak dan diameter sengkang harus dihitung tersendiri. Sengkang minimum harus ditetapkan tersendiri. REFERENSI Standar SK SNI T-15-1991-03. (1991). "Tata Cara Penghitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung", Yayasan LPMB, Bandung. Wilson, E. L. (2000). "SAP2000® Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures: CONCRETE DESIGN MANUAL", Computers and Structures, Inc., Berkeley, California, USA, Version 7.40. Wiryanto, D. (2003). "Diktat Perkuliahan: Struktur Beton I", Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan, Karawaci.


PERANCANGAN BALOK BETON BERTULANG DENGAN SAP2000

Recommend Documents