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