ANALISIS DINAMIK 2D

download ANALISIS DINAMIK 2D

of 26

Transcript of ANALISIS DINAMIK 2D

Analisis Dinamik Struktur 2D Dengan SAP2000 (SNI Gempa 2002)Bangunan gedung perkantoran 5 lantai ( 4 tingkat ) dari beton bertulang dengan konfigurasi seperti pada Gambar 1 direncanakan dibangun di kota Semarang. Sistem struktur dari bangunan gedung merupakan Sistem Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB). Kombinasi pembebanan yang ditinjau di dalam analisis : Kombinasi Pembebanan Tetap Kombinasi Pembebanan Sementara : U = 1,2.D + 1,6.L : U = 1,2 D + 0,5.L + 1,0.(I/R).E

dimana D : Beban Mati, L : Beban Hidup, E : Beban Gempa, I = Faktor Keutamaan Struktur, R = Faktor Reduksi Beban Gempa. Beban gempa yang bekerja pada struktur dihitung dengan Metode Analisis Dinamik Ragam Respon Spektrum, dengan meninjau 4 ragam getar (mode shape) dari struktur.Lt.5 50x30 4m D40 Lt.4 50x30 4m D40 Lt.3 50x30 4m D40 Lt.2 50x30 6m Z D40 40x40 40x40 40x40 40x40

C

T6m X 6m

Gambar 1. Konfigurasi struktur (cm) dan Respon Spektrum Gempa Rencana

Faktor Keutamaan Struktur dari bangunan, I = 1,0 Faktor Reduksi Gempa untuk Rangka Pemikul Momen Biasa (SRPMB) ditentukan R = 3,5. Kota Semarang terletak pada zona 2 Peta Kegempaan Indonesia

Data-data untuk perhitungan : Konfigurasi Struktur Kolom tepi tingkat 1 s/d 4 : (40x40) cm, kolom tengah tingkat 1 s/d 4 merupakan kolom bulat dengan diameter 40 cm, dan ukuran semua balok pada struktur : (50x30) cm. Mutu beton : fc = 25 MPa, dengan modulus elastisitas : Ec = 235000 kg/cm2 dan angka poisson = 0,2.

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

1

Pembebanan Struktur Beban terbagi merata pada balok; beban mati qD = 1350 kg/m dan beban hidup qL = 500 kg/m. Koefisien reduksi dari beban hidup untuk perhitungan beban gempa = 0,30 Pemodelan Struktur Struktur bangunan gedung bertingkat 4 dimodelkan sebagai struktur dengan massa-massa terpusat pada bidang lantainya (lump-mass model). Kondisi Tanah Dasar Kondisi tanah di bawah bangunan yang didapat dari hasil penyelidikan tanah adalah sbb. :Keterangan :h1=4 m

1=1,76 t/m3 1=220 , c1=0,20 kg/cm2 2=1,80 t/m3 2=200 , c2=0,10 kg/cm2

h2=3 m

: Berat jenis tanah : Sudut geser tanah c : Kohesi tanah h : Tebal lapisan tanah

3=1,80 t/m3 3=250 , c3=0,15 kg/cm2

h3=4 m

4=1,60 t/m3 4=180 , c4=0,10 kg/cm2

h4=3 m

Lapisan Tanah Keras

Perhitungan Kekuatan Geser Tanah ( S ) : Lapis 1 : S1 = 0,20 + ( 0,00176.400 ).tan.22 = 0,484 kg/cm2 Lapis 2 : S2 = 0,10 + ( 0,00180.300 ).tan.20 = 0,296 kg/cm2 Lapis 3 : S3 = 0,15 + ( 0,00180.400 ).tan.25 = 0,486 kg/cm2 Lapis 4 : S4 = 0,10 + ( 0,00160.300 ).tan.18 = 0,256 kg/cm2 Kekuatan geser tanah rata-rata ( S rata-rata ) : S rata-rata = (S1.h1 + S2.h2 + S3.h3 + S4.h4)/(h1 + h2 + h3 + h4) = (0,484.400+0,296.300+0,486.400+0,256.300)/(400+300+400+300) = 553,6/1400 = 0,395 kg/cm2 = 39,5 kPa Dari Tabel 1. Jenis-jenis Tanah, untuk kedalaman 10 meter dengan kekuatan geser tanah rata-rata (S rata-rata) = 39,5 kPa < 50 kPa, maka tanah di bawah bangunan merupakan tanah lunak.

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

2

Tabel 1. Jenis-Jenis Tanah Kecepatan rambat Nilai hasil Test Kuat geser niralir gelombang geser Penetrasi Standar rata-rata rata-rata rata-rata v s S u (kPa) N (m/det) N 50 v s 350 S u 100 15 N < 50 175 v s < 350 50 S u < 100 N < 15 v s < 175 S u < 50 Atau, setiap profil dengan tanah lunak yang tebal total lebih dari 3 m dengan PI > 20, wn 40% dan Su < 25 kPa Diperlukan evaluasi khusus di setiap lokasi

Jenis tanah Tanah Keras Tanah Sedang Tanah Lunak

Tanah Khusus

Diagram Respon Spektrum Gempa Rencana Diagram Respon Spektrum Gempa Rencana untuk zona/wilayah gempa 2, diperlihatkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Respon Spektrum Gempa Rencana

Respon Spektrum Gempa Rencana untuk kondisi tanah lunak : Periode Getar T (detik) 0,0 0,2 1,0 2,0 3,0 Koefisien Gempa (C) 0,20 0,50 0,50 0,25 0,1667

Berat tingkat (W) dan massa tingkat (M) - Beban mati - Beban hidup - Beban desain - Percepatan gravitasi Lantai Panjang : : : : qD = 13,50 kg/cm qL = 5,00 kg/cm qu = 13,5 + ( 0,30 x 5,00 ) = 15 kg/cm. g = 980 cm/detik2 Beban Berat Massa Lantai3

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

Gedung 2 3 4 5

( cm ) 1200 1200 1200 1200

qu ( kg/cm ) 15 15 15 15 Total =

W ( kg ) 18000 18000 18000 18000 72000

M ( kg.detik/cm2 ) 18,37 18,37 18,37 18,37 73,5

Data Masukan (Input) SAP 2000 : 1. Memilih Sistem Satuan Pada kotak sistem satuan yang tersedia, pilih sistem satuan yang digunakan di dalam analisis struktur (pd contoh perhitungan ini, digunakan sistem satuan : Kgf-cm-C). Menyusun Bentuk Stuktur Dari menu File, pilih New Model. Pada kotak New Model Initialization, pilih sistem satuan yang digunakan yaitu Kgf, cm, C. Pilih gambar 2D Frame dan ketikkan data konfigurasi struktur sbb. : 2D Frame Type Number of Stories Number of Bays Story Height Bay Width Klik OK. Masukan data ini, akan menghasilkan struktur portal 4 lantai dengan ketinggian masing-masing tingkat 400 cm. Untuk mendapatkan tinggi tingkat dari lantai satu sama dengan 600 cm, maka perlu dilakukan perubahan koordinat arah Z dari joint-joint di tumpuan. Perubahan koordinat dilakukan dengan cara : klik semua joint pada tumpuan. Pilih menu Edit dan Move. Pada kotak Move Selected Point masukan data : Change coordinate by : Delta X = 0 Delta Y = 0 Delta Z = -200 Mendefinisikan Karakteristik Material Dari menu Define, pilih Material , Pada kotak Define Material, pilih CONC, klik Modify/Show Material. Pada kotak Material Property Data masukkan data material : Type of Material Analysis Property Data Mass per unit Volume Weight per unit Volume Modulus of Elasticity Poisson Ratio Coeff of Thermal Expansion Design Property Data =0 = 0,0024 = 235000 = 0,20 =0 : Isotropic = Portal =4 =2 = 400 = 600

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

4

Specified Conc Comp Strength, fc = 250 Bending Reinf. Yield Stress, fy = 4000 Shear Reinf. Yield Stress, fys = 2400 Klik OK.

Gambar 2. Data masukan untuk material beton (Concrete)

Mendefinisikan Dimensi Elemen Dari menu Define, pilih Frame Sections untuk menampilkan kotak Frame Properties. Pada kotak Choose Property Type for Add, klik Add Rectangular, kemudian klik Add New Property. Pada kotak Rectangular Section, masukkan dimensi balok 50/30 cm, sbb. : Section Name : B50x30 Dimension : - Depth (t3) = 50 : - Width (t2) = 30 Material : CONC Klik OK.

Gambar 3. Data penampang balok 50/30 cm

Untuk mendefinisikan kolom persegi 40/40 cm, dilakukan sbb. :5

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

Pada kotak Frame Properties, klik Add Rectangular dan klik Add New Property. Pada kotak Rectangular Section, masukkan dimensi dari kolom sbb. : Section Name : K40x40 Dimension : - Depth (t3) = 40 : - Width (t2) = 40 Material : CONC Klik OK.

Gambar 4 . Data penampang kolom persegi 40/40 cm

Untuk mendefinisikan kolom bulat diameter 40 cm, dilakukan sbb. : Pada kotak Frame Properties, klik Add Circle, dan klik Add New Property. Pada kotak Rectangular Section, masukkan dimensi dari kolom bulat sbb. : Section Name : D40 Dimensions : Diameter (t3) = 40 Material : CONC Klik OK.

Gambar 5. Data penampang kolom bulat diameter 40 cm

2.

Penempatan Elemen Pada Sistem StrukturUntuk mendefinisikan penempatan elemen pada sistem struktur, dilakukan sbb. :Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

6

Klik balok-balok dari struktur. Pilih menu Assign, kemudian Frame/Cable dan Frame Sections. Pada kotak Frame Properties pilih B50x30, klik OK. Klik kolom-kolom tepi dari struktur (kolom ukuran 40/40 cm). Pilih menu Assign, kemudian Frame/Cable dan Frame Sections. Pada kotak Frame Properties pilih K40x40, klik OK. Klik kolom tengah dari struktur (kolom diameter 40 cm). Pilih menu Assign, kemudian Frame/Cable dan Frame Sections. Pada kotak Frame Properties pilih D40, klik OK. Mendefinisikan Jenis Tumpuan Untuk mendefinisikan jenis tumpuan pada struktur, dilakukan sbb. : Klik joint-joint yang merupakan tumpuan jepit pada struktur. Pilih menu Assign, kemudian Joint dan Restraints. Di dalam kotak Joint Restraints, pada Fast Restraints, klik tumpuan jepit, klik OK.

Gambar 6. Data masukan untuk tumpuan jepit

Mendefinisikan Kasus Pembebanan (Load Case) SNI Beton 2002 yang berlaku di Indonesia menggunakan metode LRFD (Load Resistance Factor Design) untuk perhitungan struktur beton. Pada metode LRFD ini, perlu dipisahkan antara kasus pembebanan yang diakibatkan oleh beban mati, beban hidup, dan beban gempa yang bekerja pada struktur. Data pembebanan dari beban mati, beban hidup, dan beban gempa dimasukkan secara terpisah pada program komputer. Untuk itu perlu didefinisikan kasus pembebanan (load cases) untuk beban mati (DEAD), beban hidup (LIVE) dan beban gempa (QUAKE). Dari menu Define, klik Load Cases. Pada kotak Define Loads masukkan data : Load Name Type Self Weight Multiplier Klik Add New Load Load Name Type Self Weight Multiplier Klik Add New Load Load Name Type Self Weight Multiplier Klik OK : DEAD : DEAD :1 : LIVE : LIVE :0 : QUAKE : QUAKE :0

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

7

Gambar 7. Kasus pembebanan untuk beban mati, dan beban hidup, dan beban gempa

Mendefinisikan Kombinasi Pembebanan (Load Combination) Dari menu Define, klik Combination. Pada kotak Define Respone Combination klik Add New Combo. Pada kotak Response Combination Data, masukkan data : Response Combination Name Combination Type Define Combination of Case Results Case Name Case Type Scale Factor Klik Add Case Name Case Type Scale Factor Klik Add Klik OK. Klik Add New Combo Response Combination Name Combination Type Define Combination of Case Results Case Name Case Type Scale Factor Klik Add Case Name Case Type Scale Factor Klik Add Case Name Case Type Scale Factor Klik Add Klik OK. : DEAD : Linear Static : 1,2 : LIVE : Linear Static :1 : QUAKE : Linear Static : 0,285 : COMB2 : Linear Add : DEAD : Linear Static : 1,2 : LIVE : Linear Static : 1,6 : COMB1 : Linear Add

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

8

Gambar 8. Data kombinasi pembebanan untuk COMB1

Mendefinisikan Beban Mati & Beban Hidup Pada Struktur Beban Mati Pada Elemen Klik balok-balok pada lantai 1 yang akan dibebani q = 13,5 kg/cm. Pilih menu Assign, klik Frame/Cable Loads, klik Distributed. Pada Frame Distributed Loads, masukkan data beban : Load Case Name Units Load Type and Direction Coord Sys Direction Options : DEAD : Kgf, cm, C : Forces : GLOBAL :Z : Add to Existing Loads

Pada Uniform Load masukkan beban, Load = -13,5, klik OK. b. Beban Hidup Pada Elemen Klik balok-balok pada lantai 1 yang akan dibebani q = -5 kg/cm. Pilih menu Assign, klik Frame/Cable Loads, klik Distributed. Pada Frame Distributed Loads, masukkan data beban : Load Case Name Units Load Type and Direction Coord Sys Direction Options : LIVE : Kgf, cm, C : Forces : GLOBAL :Z : Add to Existing Loads

Pada Uniform Load masukkan beban, Load = -5, kemudian klik OK. Mendefinisikan Respons Spektrum Gempa Untuk analisis beban gempa, terlebih dahulu disusun fungsi dari Respon Spektrum yang akan digunakan, dengan menu Define, Function, dan Response Spectrum. Pada Define Respons Spectrum Function di kotak Choose Function Type to Add pilih User Spectrum dan klik Add New Function. Pada kotak Response Spectrum Function Definition, masukkan data : Function Name Function Damping Ratio : Zone2-Lunak : 0,059

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

Define Function

:

Periode 0,0 0,2 1,0 2,0 3,0

Acceleration 0,20 0,50 0,50 0,25 0,167

Gambar 9. Fungsi spektrum respon wilayah gempa 2 untuk kondisi tanah lunak.

Setelah fungsi Respon Spektrum didefinisikan, kemudian didefinisikan cara analisis beban gempa yang akan digunakan, dengan cara sbb. : Dari menu Define, klik Analysis Cases. Pada kotak Analysis Cases klik QUAKE kemudian Modify/Show Case. Pada kotak Analysis Case Data Response Spectrum, masukkan data sbb. (lihat Gambar 10) :

Gambar 10. Data masukan untuk metode analisis superposisi ragam spektrum responLab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

10

Model Massa Terpusat Untuk melakukan analisis dinamik, diperlukan data masukan berupa massa dari setiap lantai struktur. Salah satu model struktur yang sering digunakan untuk keperluan analisis dinamik adalah model massa terpusat (lump mass model). Dengan menggunakan model ini, massa dari suatu lantai bangunan dipusatkan pada titik berat lantainya.

Gambar 11. Model massa terpusat untuk analisis dinamik struktur

Dengan mengacu pada Gambar 11, massa lantai 2 dari struktur dipusatkan pada joint 7, massa lantai 3 dipusatkan pada joint 8, massa lantai 4 dipusatkan pada joint 9, dan massa lantai 5 dipusatkan pada joint 10. Untuk memasukkan massa dari lantai 2 pada titik berat lantai dilakukan sbb. : Klik joint 7, kemudian klik menu Assign, Joint, dan Masses. Pada kotak Joint Masses masukkan data sbb. (lihat Gambar 11) :

Gambar 11. Data masukan untuk massa terpusat pada lantai 2 dari bangunan.Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

11

Untuk memasukkan massa dari lantai 3, 4, dan 5 pada masing-masing titik berat lantai bangunan, dilakukan dengan cara yang sama dengan lantai 2. Untuk membuat model massa terpusat (lump mass model) dari struktur, maka joint-joint yang terdapat pada suatu lantai harus dikekang (constraint), agar joint-joint ini dapat berdeformasi secara besama-sama, jika pada lantai yang bersangkutan mendapat pengaruh gempa. Sebagai contoh, untuk mengekang joint-joint pada Lantai 1, dilakukan dengan cara memilih joint 2, 7, dan 12 yang pada lantai tersebut. Kemudian pilih menu Assign, Joint, dan Constraint. Pada kotak Assign/Define Constraint, di kotak Choose Constraint Type to Add pilih Diaphragm dan klik Add New Diaphragm. Untuk mengekang joint-joint pada lantai 3, 4, dan 5, dilakukan dengan cara yang sama dengan lantai 2.

Gambar 12. Data masukan untuk lantai 2 yang dikekang (constraint).

Ragam Getar Struktur Untuk melakukan analisis dinamik perlu didefinisikan jumlah ragam getar dari struktur yang akan ditinjau dalam perhitungan. Untuk mendefinisikan 4 ragam getar dari struktur yang akan ditinjau di dalam perhitungan dilakukan sbb. : Dari menu Define, pilih Analysis Case. Pada kotak Analysis Case, pilih MODAL kemudian klik Modify/Show Case. Pada kotak Analysis Case Data Modal masukkan data (lihat Gambar 13) :

Gambar 13. Data masukan untuk jumlah ragam getar struktur yang dianalisis 12

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

Analisis Struktur Karena bangunan dimodelkan sebagai struktur 2 dimensi, maka untuk efisiensi proses perhitungan, model struktur ini perlu didefinisikan sebagai struktur 2 dimensi yang terletak di bidang X-Z, dengan cara sbb. : Pilih menu Analyze, klik Set Analysis Options Analysis. Pada kotak Analysis Options pilih Plane Frame (XZ Plane), klik OK. Pilih menu Analyze, klik Run Analysis.

Gambar 14. Deformasi pada struktur untuk 2 kombinasi pembebanan

Gambar 15. Bidang momen pada struktur untuk 2 kombinasi pembebanan (satuan : ton-m)

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

13

Ragam Getar 1 ( T = 0,954 dt )

Ragam Getar 2 ( T = 0,284 )

Ragam Getar 3 ( T = 0,151 dt )

Ragam Getar 4 ( T = 0,101 )

Gambar 16. Ragam getar struktur

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

14

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

15

DESAIN STRUKTUR BETONUntuk melakukan desain struktur beton bertulang, beberapa hal yang perlu diperhatikan di dalam memasukkan data kedalam software SAP2000, adalah : Definisi dari mutu bahan beton bertulang yang digunakan Definisi dari tipe elemen yang akan didesain, apakah termasuk balok (beam) atau kolom (column) Definisi dari Faktor Reduksi Kekuatan Bahan (Strength Reduction Factors) yang digunakan Definisi dari Kombinasi Pembebanan yang ditinjau pada desain Definisi dari tipe rangka/portal beton yang dipilih 1. Mutu Bahan Beton Bertulang Dari menu Define, pilih Material , Pada kotak Define Material, pilih CONC, klik Modify/Show Material. Pada kotak Material Property Data masukkan data material : Type of Material Analysis Property Data Mass per unit Volume Weight per unit Volume Modulus of Elasticity Poisson Ratio Coeff of Thermal Expansion Design Property Data Specified Conc Comp Strength, fc = 250 Bending Reinf. Yield Stress, fy = 4000 Shear Reinf. Yield Stress, fys = 2400 Klik OK. =0 = 0,0024 = 235000 = 0,20 =0 : Isotropic

Gambar 1. Data masukan untuk material beton (Concrete)

2. Tipe ElemenLab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

16

Dari menu Define, pilih Frame Sections untuk menampilkan kotak Frame Properties. Pada kotak Choose Property Type for Add, klik Add Rectangular, kemudian klik Add New Property. Pada kotak Rectangular Section, masukkan dimensi balok 50/30 cm, sbb. : Section Name : B50x30 Dimension : - Depth (t3) = 50 : - Width (t2) = 30 Material : CONC Klik OK.

Gambar 2. Data penampang balok 50/30 cm

Klik Concrete Reinforcement, pada kotak Reinforcement Data masukkan data penulangan untuk balok : Design Type Concrete Cover to Rebar Center : Beam : Top =5 Bottom = 5 : Left = 0, Right = 0 : Left = 0, Right = 0

Reinforcement Overrides for Ductile Beams : Top Bottom Klik OK

Gambar 3. Data penulangan ( reinforcement data ) untuk balok

Untuk mendefinisikan kolom persegi 40/40 cm, dilakukan sbb. :

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

17

Pada kotak Frame Properties, klik Add Rectangular dan klik Add New Property. Pada kotak Rectangular Section, masukkan dimensi dari kolom sbb. : Section Name : K40x40 Dimension : - Depth (t3) = 40 : - Width (t2) = 40 Material : CONC Klik OK.

Gambar 4 . Data penampang kolom persegi 40/40 cm

Klik Concrete Reinforcement, pada Reinforcement Data masukkan data penulangan untuk kolom persegi : Design Type Configuration of Reinforcement Lateral Reinforcement Rectangular Reinforcement Cover to Rebar Center Number of Bar in 3-dir Number of Bar in 2-dir Bar Size Check/Design Klik OK : Column : Rectangular : Ties :4 :0 :0 : tidak perlu diisi : Reinforcement to be Designed

Gambar 5. Data penulangan ( reinforcement data ) untuk kolom persegi

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

18

Untuk mendefinisikan kolom bulat diameter 40 cm, dilakukan sbb. : Pada kotak Frame Properties, klik Add Circle, dan klik Add New Property. Pada kotak Rectangular Section, masukkan dimensi dari kolom bulat sbb. : Section Name : D40 Dimensions : Diameter (t3) = 40 Material : CONC Klik OK.

Gambar 6. Data penampang kolom bulat diameter 40 cm

Klik Concrete Reinforcement, pada kotak Reinforcement Data masukkan data penulangan untuk kolom bulat : Design Type Configuration of Reinforcement Lateral Reinforcement Circular Reinforcement Cover to Rebar Center Number of Bars Bar Size Check/Design Klik OK : Column : Circular : Ties :4 :0 : tidak perlu diisi : Reinforcement to be Designed

Gambar 7. Data penulangan ( reinforcement data ) untuk kolom bulat

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

19

3. Mendefinisikan Faktor Reduksi Kekuatan Bahan Untuk melakukan desain struktur beton, perlu didefinisikan Faktor Reduksi Kekuatan Bahan (Strength Reduction Factors) yang akan digunakan di dalam proses desain sbb. : Dari menu Options, klik Preferences, kemudian Concrete Frame Design. Pada kotak Concrete Frame Design Preferences for ACI 318-99, masukkan data : Design Code Phi (Bending Tension) Phi (Compression Tied) Phi (Compression Spiral) Phi (Shear) Klik OK. : ACI 318-99 = 0,8 = 0,65 = 0,7 = 0,75

Gambar 8. Data Faktor Reduksi Kekuatan Bahan

4. Mendefinisikan Kombinasi Pembebanan Yang Ditinjau Pada Desain Struktur Sebelum melakukan desain struktur, perlu terlebih dahulu ditentukan kombinasi pembebanan yang akan ditinjau di dalam desain, sbb. : Pilih menu Design, klik Concrete Frame Design, klik Select Design Combos. Pada Design Load Combination Selections, dari kotak List of Combo pilih kombinasi pembebanan yang akan dianalisis yaitu COMB1 dan COMB2, kemudian klik Add. Dengan cara ini kombinasi pembebanan yang dipilih akan berpindah ke kotak Design Combos. Kombinasi pembebanan lainnya yang tidak dianalisis harus dihilangkan dari kotak Design Combos. Pilih kombinasi pembebanan yang tidak dianalisis, klik Remove. Klik OK.

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

20

Gambar 9. Kombinasi pembebanan COMB1 & COMB2 yang ditinjau pada desain struktur

5. Mendefinisikan Tipe Rangka/Portal Beton Karena struktur portal beton direncanakan sebagai portal elastis (tidak daktail), maka untuk melakukan desain struktur, dilakukan sbb. : Klik semua elemen dari struktur. Pilih menu Design, klik Concrete Frame Design, klik View/Revise Overwritse. Pada kotak Concrete Frame Design Overwrites for ACI 318-99, masukkan data : Framing Type : Sway Ordinary Klik OK.

Gambar 10. Pilihan desain untuk struktur portal beton elastis ( sway ordinary )

6. Melakukan Analisis Dan Desain Struktur Sebelum melakukan analisis struktur, perlu didefinisikan dahulu kasus analisis yang akan dihitung. Pilih menu Analyze, klik Set Analysis Cases to Run. Pada kotak Set Analysis Cases to Run pilih kasus yang akan di analisis yaitu DEAD, LIVE, MODAL, dan QUAKE, klik Run Now.

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

21

Gambar 11. Kasus beban DEAD, LIVE, MODAL, dan QUAKE yang dianalisis

Setelah dianalisis, dapat dilakukan desain struktur beton sbb. : Pilih menu Design, klik Concrete Design Frame, kemudian klik Start Design/Check of Structure. Hasil desain dari struktur beton yang berupa jumlah tulangan pokok ( longitudinal reinforcing ) dan tulangan geser ( shear reinforcing ) yang perlu dipasang pada balok dan kolom, ditampilkan secara grafis seperti gambar di bawah :

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

22

Gambar 12. Tulangan pokok ( longitudinal ) pada struktur

Gambar 13. Tulangan sengkang ( geser ) pada struktur

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

23

Tabel. Faktor daktilitas maksimum ( m), faktor reduksi gempa maksimum (Rm ), faktor kuat lebih struktur (f1) daribeberapa jenis sistem dan subsistem struktur bangunan gedung

Sistem dan subsistem struktur gedung 1. Sistem dinding penumpu (Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Dinding penumpu atau sistem bresing memikul hampir semua beban gravitasi. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing) 2. Sistem rangka gedung (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing)

Uraian sistem pemikul beban gempa 1. Dinding geser beton bertulang 2. Dinding penumpu dengan rangka baja ringan dan bresing tarik 3. Rangka bresing di mana bresingnya memikul beban gravitasi a. Baja b. Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 1. Rangka bresing eksentris baja (RBE) 2. Dinding geser beton bertulang 3. Rangka bresing biasa a. Baja b. Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 4. Rangka bresing konsentrik khusus a. Baja 5. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail 6. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail penuh 7. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail parsial 1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK) a. Baja b. Beton bertulang 2. Rangka pemikul momen menengah beton (SRPMM) 3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB) a. Baja b. Beton bertulang 4. Rangka batang baja pemikul momen khusus (SRBPMK) 1. Dinding geser a. Beton bertulang dengan SRPMK beton bertulang b. Beton bertulang dengan SRPMB saja c. Beton bertulang dengan SRPMM beton bertulang 2. RBE baja a. Dengan SRPMK baja b. Dengan SRPMB baja 3. Rangka bresing biasa a. Baja dengan SRPMK baja b. Baja dengan SRPMB baja c. Beton bertulang dengan SRPMK beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) d. Beton bertulang dengan SRPMM beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 4. Rangka bresing konsentrik khusus a. Baja dengan SRPMK baja b. Baja dengan SRPMB baja Sistem struktur kolom kantilever

m

Rm 4,5 2,8

f1 2,8 2,2

2,7 1,8

2,8 1,8 4,3 3,3 3,6 3,6 4,1 4,0 3,6 3,3 5,2 5,2 3,3 2,7 2,1 4,0 5,2 2,6 4,0 5,2 2,6 4,0 2,6 4,0 2,6 4,6 2,6 1,4

4,4 2,8 7,0 5,5 5,6 5,6 6,4 6,5 6,0 5,5 8,5 8,5 5,5 4,5 3,5 6,5 8,5 4,2 6,5 8,5 4,2 6,5 4,2 6,5 4,2 7,5 4,2 2,2

2,2 2,2 2,8 2,8 2,2 2,2 2,2 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2

3. Sistem rangka pemikul momen (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul rangka pemikul momen terutama melalui mekanisme lentur)

4. Sistem ganda (Terdiri dari : 1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi; 2) pemikul beban lateral berupa dinding geser atau rangka bresing dengan rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen harus direncanakan secara terpisah mampu memikul sekurangkurangnya 25% dari seluruh beban lateral; 3) kedua sistem harus direncanakan untuk memikul secara bersama-sama seluruh beban lateral dengan memperhatikan interaksi/sistem ganda)

5. Sistem struktur gedung kolom kantilever (Sistem struktur yang memanfaatkan kolom kantilever

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

24

untuk memikul beban lateral) 6. Sistem interaksi dinding geser dengan rangka 7. Subsistem tunggal (Subsistem struktur bidang yang membentuk struktur gedung secara keseluruhan)

Beton bertulang biasa (tidak untuk Wilayah 3, 4, 5 & 6) 1. Rangka terbuka baja 2. Rangka terbuka beton bertulang 3. Rangka terbuka beton bertulang dengan balok beton pratekan (bergantung pada indeks baja total) 4. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail penuh 5. Dinding geser beton bertulang kantilever daktail parsial

3,4 5,2 5,2 3,3 4,0 3,3

5,5 8,5 8,5 5,5 6,5 5,5

2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

25

Lab. Komputasi Teknik Sipil UNDIP - 2008 : Analisis Dinamik Struktur 2D (SNI Gempa 2002)

26