Tugas 4 APLIKASI KOMPUTER DALAM KONSTRUKSI Analisis Struktur Akibat Beban Gravitasi Dan Beban Gempa Menggunakan SAP2000 Disusun Oleh : MHD. FAISAL 09310019 Dosen Pengasuh : TRIO PAHLAWAN, ST. MT JURUSAN TEKNIK SIPIL SEKOLAH TINGGI TEKNIK HARAPAN MEDAN 2012
Analisis Struktur Gedung Perkuliahan dengan SAP2000 I. Model Pembebanan : Beban Gravitasi (Mati dan Hidup) Beban Horizontal (Gempa) : Trapezoidal : Statik Ekivalen pada Joint A. Data Data Perencanaan Fungsi Bangunan : Gedung Perkuliahan Lokasi Bangunan : Padang (Zona Gempa 5) Kondisi Tanah : Tanah Lunak Tingkat Daktilitas : Daktail Penuh Mutu Beton (fc ) : 25 Mpa Mutu Baja Tulangan (fy) : 420 Mpa Berat Beton Bertulang : 2400 kg/m 3 Berat Dinding Bata : 250 kg/m 2 Berat Plafond : 50 kg/m 2 Berat Spesi + Lap. Kedap Air : 21 kg/m 2 Berat Spesi : 21 kg/m 2 Berat Finishing Lantai Keramik : 24 kg/m 2 Tebal Pelat Lantai : 0,13 meter Tebal Pelat Atap : 0,12 meter Tinggi Antar Lantai : 4 meter Jumlah Lantai : 5 lantai Panjang Bentang Arah X : 4 meter Panjang Bentang Arah Y : 4 meter Panjang Bentang Selasar Arah X : 2 meter Panjang Bentang Selasar Arah Y : 4 meter Jumlah Bentang Arah X : 6 bentang Jumlah Bentang Arah Y : 13 bentang Ukuran Balok Induk : 50/60 Ukuran Balok Anak : 40/40 Ukuran Kolom : 50/50
B. Gambar Rencana Bangunan UP UP Denah Tampak Depan (Arah - Y) Tampak Samping (Arah -X)
C. Perhitungan Gaya Gaya yang Bekerja Pada Struktur 1. Perhitungan Gaya Akibat Gravitasi Direncanakan Sket Balok dan Kolom sebagai berikut : 1 2 A B C D E F G H I J K L M N 3 4 5 6 7 Distribusi pengaruh beban pelat lantai/atap diasumsikan dengan metode amplop seperti gambar di bawah ini : 1 2 A B C D E F G H I J K L M N 3 4 5 6 7 Beban Atap (arah X = arah Y) (segitiga besar) Beban hidup (qh) = 100 kg/m 2 Faktor reduksi = 0,9 (untuk ruang kuliah) qh ekivalen = 1/3. q. lx. 0,9 = 1/3. 100. 4. 0,9 = 120 kg/m Beban mati (qm) Beban plat atap (0,12 x 2400) = 288 kg/m 2 Beban plafond = 50 kg/m 2 Beban lap. kedap air + spesi = 21 kg/m 2 = 359 kg/m 2
qm ekivalen = 1/3. q. lx = 1/3. 359. 4 = 478,67 kg/m Beban Atap diatas Selasar (arah Y) (trapesium) Beban hidup (qh) = 100 kg/m 2 Faktor reduksi = 0,9 (untuk ruang kuliah) qh ekivalen = 1/3. q. (3 (lx/ly) 2 ). 0,9 = 1/3. 100. 2,75. 0,9 = 82,5 kg/m Beban mati (qm) Beban plat atap (0,12 x 2400) = 288 kg/m 2 Beban plafond = 50 kg/m 2 Beban lap. kedap air + spesi = 21 kg/m 2 = 359 kg/m 2 qm ekivalen = 1/3. q. (3 (lx/ly) 2 ) = 1/3. 359. 2,75 = 329,08 kg/m Beban Atap diatas Selasar (arah X) (segitiga kecil) Beban hidup (qh) = 100 kg/m 2 Faktor reduksi = 0,9 (untuk ruang kuliah) qh ekivalen = 1/3. q. lx. 0,9 = 1/3. 100. 2. 0,9 = 60 kg/m Beban mati (qm) Beban plat atap (0,12 x 2400) = 288 kg/m 2 Beban plafond = 50 kg/m 2 Beban lap. kedap air + spesi = 21 kg/m 2 qm ekivalen = 359 kg/m 2 = 1/3. q. lx = 1/3. 359. 2 = 239,33 kg/m Beban Lantai (arah X = arah Y) (segitiga besar) Beban hidup (qh) = 250 kg/m 2 Faktor reduksi = 0,9 (untuk ruang kuliah) qh ekivalen = 1/3. q. lx. 0,9 = 1/3. 250. 4. 0,9 = 300 kg/m
Beban mati (qm) Beban plat lantai (0,13 x 2400) = 312 kg/m 2 Beban plafond = 50 kg/m 2 Beban keramik + spesi = 45 kg/m 2 = 407 kg/m 2 Dinding (beban merata) = 4 m x 250 kg/m 2 = 1000 kg/m qm ekivalen = 1/3. q. lx = 1/3. 407. 4 = 542,67 kg/m + 1000 kg/m = 1542,67 kg/m Beban Selasar (arah Y) (trapesium) Beban hidup (qh) = 250 kg/m 2 Faktor reduksi = 0,9 (untuk ruang kuliah) qh ekivalen = 1/3. q. (3 (lx/ly) 2 ). 0,9 = 1/3. 250. 2,75. 0,9 = 206,25 kg/m Beban mati (qm) Beban plat lantai (0,13 x 2400) = 312 kg/m 2 Beban plafond = 50 kg/m 2 Beban keramik + spesi = 45 kg/m 2 = 407 kg/m 2 Dinding (beban merata) = 1,5 m x 250 kg/m 2 = 375 kg/m qm ekivalen = 1/3. q. (3 (lx/ly) 2 ) = 1/3. 407. 2,75 = 373,08 kg/m + 375 kg/m = 748,08 kg/m Beban Selasar (arah X) (segitiga kecil) Beban hidup (qh) = 250 kg/m 2 Faktor reduksi = 0,9 (untuk ruang kuliah) qh ekivalen = 1/3. q. lx. 0,9 = 1/3. 250. 2. 0,9 = 150 kg/m Beban mati (qm) Beban plat lantai (0,13 x 2400) = 312 kg/m 2 Beban plafond = 50 kg/m 2 Beban keramik + spesi = 45 kg/m 2 = 407 kg/m 2 Dinding (beban merata) = 1,5 m x 250 kg/m 2 = 375 kg/m qm ekivalen = 1/3. q. lx = 1/3. 407. 2 = 271,33 kg/m + 375 kg/m = 646,33 kg/m
Portal Arah - Y a. Portal pinggir depan belakang (7A-N = 1A-N) b. Portal tengah I (2A-N = 6A-N) c. Portal tengah II (3A-N = 5A-N)
d. Portal tengah III (4A-N) Portal Arah X a. Portal pinggir kiri kanan (A1-7 = N1-7) b. Portal tengah I (B1-7 = D1-7 = F1-7 = I1-7 = K1-7 = M1-7)
c. Portal tengah II (C1-7 = E1-7 = G1-7 = H1-7 = J1-7 = L1-7)
2. Perhitungan Gaya Akibat Geser Dasar Horizontal Total Akibat Gempa dan Distribusinya ke Sepanjang tinggi Gedung Berat Atap Beban Mati Pelat = 52 x 20 x 0,12 x 2400 = 299.520 kg Balok Induk = ((3 x 52) + (14 x 20)) x 0,5 x 0,6 x 2400 = 313.920 kg Balok Anak = (4 x 52) x 0,4 x 0,4 x 2400 = 79.872 kg Kolom = 86 x 2 x 0,5 x 0,5 x 2400 = 103.200 kg Dinding bata = (208 + 160) x 2 x 250 = 184.000 kg Spesi + lap. kedap air = 52 x 20 x 21 = 21.840 kg Plafond = 52 x 20 x 50 = 52.000 kg Wm = 1.054.352 kg Beban Hidup qh atap = 100 kg/m 2 koefisien reduksi = 0,5 (PPIUG 1983 untuk ruang kuliah) Wh = 0,5 ((52 x 20) x 100) = 52.000 kg Berat total atap, W = Wm + Wh = 1.106.352 kg Berat Lantai 5,4,3,2 Beban Mati Pelat = 52 x 20 x 0,13 x 2400 = 324.480 kg Balok Induk = ((3 x 52) + (14 x 20)) x 0,5 x 0,6 x 2400 = 313.920 kg Balok Anak = (4 x 52) x 0,4 x 0,4 x 2400 = 79.872 kg Kolom = 86 x 4 x 0,5 x 0,5 x 2400 = 206.400 kg Dinding bata = (208 + 160) x 4 x 250 = 368.000 kg Keramik + Spesi = 52 x 20 x (24 + 21) = 46.800 kg Plafond = 52 x 20 x 50 = 52.000 kg Wm = 1.391.472 kg Beban Hidup qh lantai = 250 kg/m 2 koefisien reduksi = 0,5 (PPIUG 1983 untuk ruang kuliah) Wh = 0,5 ((52 x 20) x 250) = 130.000 kg Berat total per lantai, W = Wm + Wh = 1.521.472 kg Berat total bangunan : W total = berat total atap + (berat total per lantai x 4) = 1.106.352 + (1.521.472 x 4) = 7.192.240 kg
Waktu Getar Bangunan (T) Tx = Ty = 0,06. H 3/4 = 0,06 x (20) 3/4 = 0,567 detik, H = 20 meter Koefisien Gempa Dasar (C) Berdasarkan data lokasi bangunan dan kondisi tanah, maka koefisien gempa dasar (C) diperoleh dari grafik dibawah ini: Untuk Tx = Ty = 0,567 detik, Zona Gempa 5 (Padang) dan jenis tanah lunak, diperoleh, C = = 1,587 Faktor Keutamaan (I) dan Faktor Reduksi Gempa (R) Berdasarkan SPKGUSBG-2002, Faktor keutamaan untuk kategori gedung penghunian I = 1 Faktor reduksi gempa dengan daktail penuh R = 8,5 Gaya Geser Horizontal Total Akibat Gempa V = x W t = x 7.192.240 kg = 1.342.833 kg
Distribusi Gaya Geser Horizontal Total Akibat Gempa ke Sepanjang Tinggi Gedung Arah X H/A = 20/20 = 1 < 3. beban vertikal tidak berpengaruh. F ix =.Vx Arah Y H/B = 20/52 = 0,385 < 3. beban vertikal tidak berpengaruh. F iy =.Vy Tabel Perhitungan Tingkat Beban Wi (kg) Tinggi Hi (meter) Wi x Hi (kg-m) Fix,y Total (kg) Portal X 1/7. Fix (kg) Portal Y 1/14. Fix (kg) Atap 1.106.352 20 22.127.040 358.048 51.150 25.575 5 1.521.472 16 24.343.552 393.914 56.273 28.137 4 1.521.472 12 18.257.664 295.436 42.205 21.102 3 1.521.472 8 12.171.776 196.957 28.137 14.068 2 1.521.472 4 6.085.888 98.478 14.068 7.034 Σ 82.985.920 1.342.833 191.833 95.916 = Sebagai data input gaya horizontal pada SAP2000 Kombinasi pembebanan pada input SAP2000 adalah sbb : 1. Combo-1 : U = 1.4 DL 2. Combo-2 : U = 1.2 DL + 1.6 LL 3. Combo-3 : U = 1.2 DL + 1.0 LL + 1.0 (1.0 EQX + 0.3 EQY ) 4. Combo-4 : U = 1.2 DL + 1.0 LL 1.0 (1.0 EQX + 0.3 EQY ) 5. Combo-5 : U = 1.2 DL + 1.0 LL + 1.0 (0.3 EQX + 1.0 EQY ) 6. Combo-6 : U = 1.2 DL + 1.0 LL 1.0 (0.3 EQX + 1.0 EQY ) 7. Combo-7 : U = 0.9 DL + 1.0 (1.0 EQX + 0.3 EQY) 8. Combo-8 : U = 0.9 DL 1.0 (1.0 EQX + 0.3 EQY) 9. Combo-9 : U = 0.9 DL + 1.0 (0.3 EQX + 1.0 EQY) 10. Combo-10 : U = 0.9 DL 1.0 (0.3 EQX + 1.0 EQY)
II. Model Pembebanan : Beban Gravitasi (Mati dan Hidup) Beban Horizontal (Gempa) : Merata : Statik Ekivalen titik pusat massa Portal Arah Y a. Portal pinggir depan belakang (7A-N = 1A-N) Untuk atap, = 329,08 kg/m = 82,5 kg/m Untuk lantai, = 748,08 kg/m = 206,25 kg/m b. Portal tengah I (2A-N = 6A-N) Untuk atap, = 478,67 kg/m + 329,08 kg/m = 807,75 kg/m = 120 kg/m + 82,5 kg/m = 202,5 kg/m
Untuk lantai, = 1542,67 kg/m + 748,08 kg/m = 2290,75 kg/m = 300 kg/m + 206,25 kg/m = 506,5 kg/m c. Portal tengah II (3A-N = 5A-N) Untuk atap, = 478,67 kg/m x 2 = 957,34 kg/m = 120 kg/m x 2 = 240 kg/m Untuk lantai, = 542,67 kg/m x 2 = 1085,34 kg/m = 300 kg/m x 2 = 600 kg/m d. Portal tengah III (4A-N) Untuk atap, = 478,67 kg/m x 2 = 957,34 kg/m = 120 kg/m x 2 = 240 kg/m Untuk lantai, = 1542,67 kg/m x 2 = 3085,34 kg/m = 300 kg/m x 2 = 600 kg/m
Portal Arah X a. Portal pinggir kiri kanan (A1-7 = N1-7) ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' Untuk atap, = 478,67 kg/m = 120 kg/m = 239,33 kg/m = 60 kg/m Untuk lantai, = 1542,67 kg/m = 300 kg/m = 646,33 kg/m = 150 kg/m b. Portal tengah I (B1-7 = D1-7 = F1-7 = I1-7 = K1-7 = M1-7) ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' Untuk atap, = 478,67 kg/m x 2 = 957,34 kg/m = 120 kg/m x 2 = 240 kg/m = 239,33 kg/m x 2 = 478,66 kg/m = 60 kg/m x 2 = 120 kg/m Untuk lantai, = 542,67 kg/m x 2 = 1085,34 kg/m = 300 kg/m x 2 = 600 kg/m = 271,33 kg/m x 2 = 542,66 kg/m = 150 kg/m x 2 = 300 kg/m
c. Portal tengah II (C1-7 = E1-7 = G1-7 = H1-7 = J1-7 = L1-7) ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' Untuk atap, = 478,67 kg/m x 2 = 957,34 kg/m = 120 kg/m x 2 = 240 kg/m = 239,33 kg/m x 2 = 478,66 kg/m = 60 kg/m x 2 = 120 kg/m Untuk lantai, = 1542,67 kg/m x 2 = 3085,34 kg/m = 300 kg/m x 2 = 600 kg/m = 271,33 kg/m x 2 = 542,66 kg/m = 150 kg/m x 2 = 300 kg/m
III. Input Data Pada SAP2000 TAMPILAN SETENGAH MODEL ARAH YZ (segmen kiri = segmen kanan) TAMPILAN MODEL ARAH XZ (tampak samping)
TAMPILAN MODEL ARAH XY (denah) DATA MATERIAL YANG DIGUNAKAN (dalam satuan N-mm)
PENDEFINISIAN PENAMPANG BALOK DAN KOLOM PENDEFINISIAN JENIS BEBAN PENDEFINISIAN KOMBINASI BEBAN
PENDEFINISIAN 10 KOMBINASI BEBAN PENYESUAIAN FAKTOR REDUKSI BERDASARKAN SNI 03-2847-2002
1. INPUT BEBAN GRAVITASI ( Unit : kg-m) Portal Arah Y a. Portal pinggir depan belakang (7A-N = 1A-N) Beban Mati (segmen kiri = segmen kanan) Beban Hidup (segmen kiri = segmen kanan)
b. Portal tengah I (2A-N = 6A-N) Beban Mati (segmen kiri = segmen kanan) Beban Hidup (segmen kiri = segmen kanan)
c. Portal tengah II (3A-N = 5A-N) Beban Mati (segmen kiri = segmen kanan) Beban Hidup (segmen kiri = segmen kanan)
d. Portal tengah III (4A-N) Beban Mati (segmen kiri = segmen kanan) Beban Hidup (segmen kiri = segmen kanan)
Portal Arah X a. Portal pinggir kiri kanan (A1-7 = N1-7) Beban Mati
Beban Hidup
b. Portal tengah I (B1-7 = D1-7 = F1-7 = I1-7 = K1-7 = M1-7) Beban Mati
Beban Hidup
c. Portal tengah II (C1-7 = E1-7 = G1-7 = H1-7 = J1-7 = L1-7) Beban Mati
Beban Hidup
2. INPUT BEBAN GEMPA (Unit : kg-m) Beban Gempa Arah Y pada tiap portal memanjang
Beban Gempa Arah X pada tiap portal melintang