SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011 Kelompok 8 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Desain dalam bangunan sangat bergantung dari material utama yang digunakan sebagai kekuatan struktural dari bangunan tersebut. Hal ini dikarenakan setiap material bangunan mempunyai karakteristik masing-masing yang berbeda-beda. Karena perbedaan karakteristik yang dimiliki oleh setiap jenis material bangunan, pemilihan material yang digunakan menjadi penting untuk dipertimbangkan dalam mendesain bangunan. Sebagai contoh, bangunan yang banyak menggunakan sistem rangka batang (truss) lebih cocok menggunakan material baja atau kayu daripada menggunakan beton. Pemilihan material juga bisa dikaitkan dengan fungsi utilitas dari bangunan tersebut. Misalnya, bangunan rumah di daerah beriklim dingin akan cocok jika menggunakan material beton karena beton sekaligus berguna sebagai penyeimbang suhu. Bangunan industri seperti pabrik atau gudang biasanya membutuhkan ruangan yang luas dengan sesedikit mungkin kolom untuk mengakomodasi kebutuhan akan penyimpanan barang dalam jumlah besar atau untuk menaruh mesin atau alat berat. Dalam hal ini, permodelan struktur sebagai kombinasi sistem rangka kaku (frame) dan sistem rangka batang (truss) bisa digunakan. Untuk material, baja tepat digunakan karena karakteristik baja yang cocok digunakan dalam sistem frame atau truss serta keunggulan baja dari segi suplainya yang tersedia banyak di pasaran. Dalam mendesain, perlu diperhatikan faktor pembebanan yang digunakan. Pembebanan tergantung dari beban-beban yang bekerja pada bangunan. Secara umum, pembebanan bisa digolongkan menjadi beban mati, beban hidup, dan beban lingkungan. Dalam Tugas Kecil SI-4111 Rekayasa Struktur, penulis mendesain suatu bangunan industri dengan menggunakan baja sebagai material struktural bangunan. Penekanan diberikan pada pembebanan terhadap gempa bumi karena mata kuliah ini bertujuan agar mahasiswa mampu merencanakan dan memeriksa bangunan tahan gempa. Bangunan yang penulis desain mempunyai spesifikasi bangunan yang telah ditentukan, seperti tinggi bangunan, panjang bangunan (beserta jarak antarportal), lebar bangunan, serta karakteristik lingkungan bangunan untuk pembebanan terhadap gempa bumi.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Desain dalam bangunan sangat bergantung dari material utama yang digunakan sebagai
kekuatan struktural dari bangunan tersebut. Hal ini dikarenakan setiap material bangunan
mempunyai karakteristik masing-masing yang berbeda-beda.
Karena perbedaan karakteristik yang dimiliki oleh setiap jenis material bangunan,
pemilihan material yang digunakan menjadi penting untuk dipertimbangkan dalam
mendesain bangunan. Sebagai contoh, bangunan yang banyak menggunakan sistem rangka
batang (truss) lebih cocok menggunakan material baja atau kayu daripada menggunakan
beton. Pemilihan material juga bisa dikaitkan dengan fungsi utilitas dari bangunan tersebut.
Misalnya, bangunan rumah di daerah beriklim dingin akan cocok jika menggunakan material
beton karena beton sekaligus berguna sebagai penyeimbang suhu.
Bangunan industri seperti pabrik atau gudang biasanya membutuhkan ruangan yang luas
dengan sesedikit mungkin kolom untuk mengakomodasi kebutuhan akan penyimpanan
barang dalam jumlah besar atau untuk menaruh mesin atau alat berat. Dalam hal ini,
permodelan struktur sebagai kombinasi sistem rangka kaku (frame) dan sistem rangka batang
(truss) bisa digunakan. Untuk material, baja tepat digunakan karena karakteristik baja yang
cocok digunakan dalam sistem frame atau truss serta keunggulan baja dari segi suplainya
yang tersedia banyak di pasaran.
Dalam mendesain, perlu diperhatikan faktor pembebanan yang digunakan. Pembebanan
tergantung dari beban-beban yang bekerja pada bangunan. Secara umum, pembebanan bisa
digolongkan menjadi beban mati, beban hidup, dan beban lingkungan.
Dalam Tugas Kecil SI-4111 Rekayasa Struktur, penulis mendesain suatu bangunan
industri dengan menggunakan baja sebagai material struktural bangunan. Penekanan
diberikan pada pembebanan terhadap gempa bumi karena mata kuliah ini bertujuan agar
mahasiswa mampu merencanakan dan memeriksa bangunan tahan gempa. Bangunan yang
penulis desain mempunyai spesifikasi bangunan yang telah ditentukan, seperti tinggi
bangunan, panjang bangunan (beserta jarak antarportal), lebar bangunan, serta karakteristik
lingkungan bangunan untuk pembebanan terhadap gempa bumi.
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 2
1.2 Tujuan
Tujuan dari Tugas Kecil SI-4111 Rekayasa Struktur ini adalah:
1. Merencanakan suatu bangunan tahan gempa dengan baja sebagai material struktural
utama.
2. Memberikan gambaran umum tentang proses desain dengan memperhitungkan gempa
bumi sebagai salah satu faktor yang diperhitungkan.
1.3 Metodologi
Dalam mendesain, metodologi yang digunakan melalui beberapa tahapan, yaitu:
1. Desain pradimensi (preliminary design) untuk menentukan penampang inisial dari
struktur. Desain pradimensi ditentukan dengan menyesuaikan penampang dengan
ketersediaan penampang di pasaran.
2. Memasukkan pembebanan mati, hidup, dan angina yang bekerja pada bangunan.
3. Memeriksa kapasitas penampang terhadap pembebanan yang bekerja. Jika kapasitas
penampang tidak memenuhi, maka penampang yang digunakan harus diganti atau
struktur bangunan harus dimodifikasi.
4. Setelah kapasitas penampang memenuhi, cek periode struktur penampang (T). Jika
struktur dirasa kurang kaku atau terlalu kaku, penampang harus diganti lagi atau
struktur harus dimodifikasi.
5. Setelah didapat periode struktur yang memenuhi, input beban gempa.
6. Periksa kapasitas penampang terhadap seluruh kombinasi pembebanan, termasuk
beban gempa. Jika, kapasitas penampang memenuhi, maka struktur dapat digunakan.
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 3
BAB II
PEMODELAN STRUKTUR DENGAN SAP 2000
2.1 Pembuatan Grid
Setelah masuk ke dalam program SAP 2000, klik File lalu pilih New Model. Maka akan
muncul tampilan sebagai berikut :
Gambar 2.1 Membuat Grid Baru
Setelah tampilan di atas muncul, tentukan unit yang akan digunakan. Di tampilan tersebut
akan muncul beberapa contoh template yang bisa dipilih. Untuk tugas ini pilih Grid Only.
Untuk spasi grid yang seragam, cukup dengan menu Quick Grid Lines untuk mengatur
jumlah dan spasi grid. Pilih jumlah grid dan spasi grid arah sumbu x, y, dan z yang
diinginkan lalu klik OK.
Sedangkan untuk spasi grid yang beragam, data grid bisa diubah dengan menu Edit Grid
Data. Caranya dengan klik kanan pada layar model lalu pilih Edit Grid Data. Lalu akan
muncul menu Edit Grid Data seperti tampilan di bawah ini.
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 4
Gambar 2.2 Edit Data Grid
2.2 Pedefinisian Material
Untuk mendefinisikan material, langkah yang dilakukan adalah :
Klik menu Define material add new material, tampilannya sebagai berikut :
Gambar 2.3 Define Material
Pada menu material property data seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini,
masukkan Data Material Type, Weight per unit volume, Modulus elasticity, posson’s ratio,
minimum tensile stress (fu), minimum yield stress (fy), dan lain-lain. Setelah selesai
memasukkannya, klik Ok, dan kita beralih ke pendefinisian section properties.
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 5
Gambar 2.4 Material Property Data
2.3 Pendefinisian Section Properties
Klik Define Section Properties Frame Sections
Lalu klik pilihan add new properties untuk menambahkan properti baru. Pada menu add
frame property pilihlah jenis material yang akan digunakan yaitu steel (baja). Maka akan
muncul beberapa contoh penampang baja seperti yang ditunjukkan Gambar 2.5. Pilihlah
penampang yang diinginkan.
Gambar 2.5 Berbagai Macam Penampang Baja
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 6
Setelah penampang dipilih, tentukan dimensi penampang yang diinginkan seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.6 di bawah ini, lalu klik OK.
Gambar 2.6 Menentukan Dimensi Penampang
2.4 Pembuatan Model
Untuk menggambar model frame, klik Draw lalu pilih Draw Frame/Cable/Tendon. Lalu
akan muncul tampilan Properties untuk memilih jenis section yang diinginkan dan properti
lainnya. Lalu gambar frame sesuai dengan desain rencana. Desain yang akan direncanakan
adalah sebagai berikut :
Lebar : 26 meter
Panjang : 36 meter (ada 7 kolom ke arah x dengan jarak antar kolom adalah 6 meter)
Tinggi kolom : 10 meter
Tinggi atap : 4.8 meter
Gambar 2.7 Pemodelan Struktur
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 7
Untuk bracing, perlu adanya partial fixity dikarenakan bracing hanya berfungsi sebagai
pengaku, bukan untuk memikul momen. Pilih menu assign frame release partial fixity.
Lalu centang momen 22 (start dan end), momen 33 (start dan end), dan torsion (end).
Gambar 2.8 Partial Fixity untuk Bracing
2.5 Pendefinisian Beban
a. Define Load Patterns
Masukkan semua kemungkinan jenis beban yang akan membebani struktur beserta
tipe dari beban tersebut apakah termasuk beban mati, hidup, angin, atau gempa. Lalu
untuk masing-masing beban tersebut masukkan Self Weight Multiplier. Nilai self weight
multiplier adalah 1 untuk beban struktur dan 0 untuk beban selain beban struktur.
Gambar 2.9 Define Load Patterns
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 8
b. Define Load Case
Gambar 2.10 Define Load Cases
Secara default tipe beban SW, Seng, Hujan, Angin, EQ-X, dan EQ-Y sudah
terdefinisi dalam Load Case, jadi pilih Define - Load Case - Klik OK.
c. Define Load Combinations
Untuk menambahkan kombinasi baru pilih Define - Load Combinations - Add
New Combo. Masukkan semua kombinasi beban yang mungkin beserta scale
factor, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.10 di bawah ini.
Gambar 2.11 Load Combination Data
Berikut ini beberapa kombinasi beban yang mungkin :
- 1.4D
- 1.2D + 1.6L + 0.5H
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 9
- 1.2D ± 1.3W + 0.5L + 0.5H
- 1.2D + 1.6H ± 0.8W
- 0.9D ± EQ-X ± 0.3EQ-Y
- 0.9D ± EQ-Y ± 0.3EQ-X
- 1.2D ± EQ-X ± 0.3EQ-Y
- 1.2D ± EQ-Y ± 0.3EQ-X
Gambar 2.12 Define Load Combinations
- Kombinasi Envelope
Kombinasi envelope merupakan sebuah kombinasi dengan
menggabungkan kombinasi yang ada.
Gambar 2.13 Envelope Combination
SI-4111 REKAYASA STRUKTUR TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA 2011
Kelompok 8 10
2.6 Assign Beban
Setelah mendefinisikan beban apa saja yang membebani struktur yang harus dilakukan
adalah memasukkan besaran dari beban-beban tersebut. Caranya dengan mengklik bagian
struktur yang akan dibebani lalu pilih menu assign untuk memasukkan besaran beban lalu
pilih submenu yang sesuai dengan jenis beban tersebut apakah termasuk joint loads atau
frame loads. Khusus untuk berat sendiri (self weight) tidak perlu di-assign karena sudah
dimasukkan dari properti material.
a. Joint loads
Salah satu beban yang termasuk jenis ini adalah beban gempa. Beban gempa yang
akan direncanakan tergantung pada jenis tanah dan zonasi gempa. Diketahui jenis tanah