MODUL SAP2000

MODUL SAP2000  PENGANTAR SAP2000 Program SAP2000 sebagai salah satu program rekayasa teknik sipil yang berbeda dengan program komputer pada umumnya. Hal ini disebabkan pengguna program ini dituntut untuk memahami latar belakang metode penyelesaian dan batasan-batasan yang dihasilkan serta bertanggung jawab penuh terhadap outputnya. Program ini digunakan untuk Analisis dan Design struktur menggunakan konsep metode elemen hingga yang didukung dengan analisis Statis, Dinamis, Linear, maupun Nonlinear. Fasilitas design yang disediakan program ini hanya untuk struktur beton dan baja dengan menggunakan peraturan perencanaan dari Amerika, Eropa serta negara lainnya. Perencanaan dengan menggunakan peraturan Indonesia dapat dilakukan dengan cara memodifikasi beberapa faktor reduksi kekuatan. Segala resiko sehubungan dengan pemakaian program ini sepenuhnya menjadi tanggung jawab pemakai, seperti pada salah satu disclamer pada setiap tutorial program ini. Dalam modul ini kita hanya mempelajari analisis linear statis sebagai dasar dalam mempelajari program SAP2000. Seri Program SAP2000 yang akan kita pelajari adalah program SAP2000 V.9.03 yang merupakan kelanjutan dari program SAP2000 versi sebelumnya. Adapun keunggulan dari versi ini, disediakannya menu tambahan untuk analisis struktur jembatan. Pengenalan Menu Model Struktur Sistem Koordinat (Global & Lokal) Sistem koordinat digunakan untuk menempatkan geometri struktur dan menentukan arah pembebanan, perpindahan, gaya internal, dan tegangan yang terjadi. Semua sistem koordinat yang digunakan dalam pemodelan dinyatakan terhadap satu sistem koordinat global, sedangkan setiap bagian (nodal, elemen, atau constraint) memiliki sistem sumbu koordinat tersendiri (koordinat lokal). Perjanjian Tanda dan Arah Hasil Perhitungan (Output) Setiap program rekayasa mempunyai kesepakatan tanda yang berbeda. SAP2000 menyatakan sumbu XZ sebagai salah satu sumbu bidang. Deformasi dan Gaya-Gaya pada Nodal Gaya-Gaya pada Elemen Frame P, gaya aksial yaitu gaya searah sumbu 1. Positif jika menyebabkan tegangan tarik pada batang. T, momen torsi yaitu momen yang berputar pada sumbu 1. V2, gaya geser pada bidang 1-2 (sumbu kuat). M2, momen lentur pada bidang 1-3 (terhadap sumbu 2). V3, gaya geser pada bidang 1-3 (sumbu lemah). M3, momen lentur pada bidang 1-2 (terhadap sumbu 3). Langkah-langkah analisis dan disain struktur : Tetapkan satuan (kg-m; t-m; dan sebagainya) Definisikan : material, penampang, jenis beban, jenis analisis, kombinasi beban. Gambar geometri struktur : tentukan grid struktur, gambar elemen struktur. Assign : jenis perletakan, penampang, dan beban ke elemen struktur. Analisis : Set Option Analysis, Run Analysis. Design : tentukan faktor reduksi kekuatan, tentukan kombinasi beban, start design. Beberapa Langkah Kerja SAP2000 1. Menetapan Satuan Pilih satuan pada pojok kanan bawah (Misal : kg-m, kg-cm, t-m, dan sebagainya) 2. Membuat Dokumen Baru Klik File  New  Pilih Model Struktur 3. Membuka Dokumen Klik File  Open  Pilih Nama File 4. Menyimpan File Klik File  Pilih Save/Save As  Ketik Nama File  OK. 5. Membuka Dokumen Baru Klik File  New  Pilih Model Struktur 6. Mendefinisikan Material Klik Define  Materials  Pilih Material (Misalnya CONC)  Pilih Modify/Show Material  Pilih Tipe Material, Input Nilai Data Properti Analisis, Input Data Properti Design. 7. Mendefinisikan Penampang Frame Klik Define  Frame Section  Pilih bentuk penampang pada Choose Property Type to Add  Pilih Add New Property  Beri Nama Penampang pada Section Name  Input Dimensi Penampang  OK  OK. 8. Mendefinisikan Penampang Shell Klik Define  Area Section  Pilih Add New Section atau Modify/Show Section  Ketik Nama Shell, Pilih Material, Area Type, Thickness, Type  OK. 9. Mendefinisikan Jenis Beban Klik Define  Load Case  Ketik nama beban pada Load Name, Pilih Type, Pada Self Weight Multiplier ketik 1 (berat sendiri dihitung) ketik 0 (berat sendiri tidak dihitung)  Klik Add New Load untuk menambah, klik Modify Load untuk Modifikasi.  OK. 10. Mendefinisikan Jenis Analisis Klik Define  Analysis Case  Klik Add New Case atau Modify/Show Case  Ketik Nama Jenis Analisis pada Analysis Case Name, Pilih Analysis Case Type, Pilih Analysis Type, Pilih Load Applied  OK. 11. Mendefinisikan Kombinasi Beban Klik Define  Combinations  Klik Add New Combo  Ketik Nama Kombinasi pada Response Combination Name, Pilih Case Name, Ketik Scale Factor, Klik Add, dan seterusnya  OK. 12. Membuat Grid Struktur Klik kanan mouse  Edit Grid  Pada System pilih Global  Pilih Modify/Show System  Ketik Koordinat sumbu X, Y, Z pada ordinate  OK. 13. Menggambar Elemen Struktur (Garis/Shell) Gunakan Toolbar Draw 14. Assign Penampang, Beban ke Elemen Struktur a. Assign Penampang Frame Pilih elemen frame  Klik Assign  Pilih Frame/Cable/Tendon  Pilih Frame Section  Pilih penampang  OK. b. Assign Beban Frame Pilih elemen frame  Klik Assign  Pilih Frame/Cable/Tendon Loads c. Assign Penampang Shell Pilih elemen shell  Klik Assign  Klik Area  Pilih Section  Pilih Nama Shell pada Section  OK. d. Assign Beban Shell Pilih elemen shell  Klik Assign  Pilih Area Loads  Pilih Uniform (Shell)  Pilih beban, ketik nilai beban  OK 15. Memberi Kondisi Batas / Perletakan pada Joint Elemen Struktur Pilih Joint Struktur  Klik Assign  Pilih Joint  Pilih Restraints  Pilih Jenis Perletakan  OK. 16. Membagi Elemen Frame Secara Otomatis Pilih Frame  Klik Assign  Pilih Frame/Cable/Tendon  Pilih Automatic Frame Subdivide  Pilih at Intermediate Joints, at Intersection with Other Frame, Minimum Number of Segmen, Ketik jumlah segmen yang diinginkan  OK. 17. Membagi Elemen Shell Secara Otomatis Pilih Shell  Klik Assign  Pilih Area  Pilih Automatic Area Mesh  Pilih Auto Mesh Area Into This Number of Elemen  Ketik jumlah segmen yang diinginkan  pilih Add restraints / constaints on fece if corner have restraints/constraints  OK. 18. Membagi Elemen Frame Sesungguhnya Pilih Frame  Klik Edit  Pilih Divide Frame  Ketik jumlah segmen pada Divide Into dan Last/First Ratio  OK. (Catatan: Last/First Ratio tergantung local axes frame atau ujung i dan ujung j elemen batang). 19. Membagi Elemen Shell Sesungguhnya Pilih Shell  Klik Edit  Pilih Mesh Areas  Ketik jumlah segmen pada Mesh Into dan By  OK. 20. Memutar Local Axes Joint Pilih Joint  Klik Assign  Pilih Joint  Pilih Local Axes  Ketik sudut putaran terhadap sumbu x atau y atau z  OK. 21. Memutar Local Axes Frame Pilih Frame  Klik Assign  Pilih Frame/Cable/Tendon  Pilih Local Axes  Ketik sudut putaran  OK. 22. Replicate Elemen Frame/Shell Pilih Shell/Frame  Klik Edit  Pilih Replicate  Ketik jarak sesuai arah dan satuan pada Increments, ketik jumlah copian pada Number, Klik Delete Original Objects bila diperlukan  OK. 23. Merelease frame Pilih Frame  Klik Assign  Pilih Frame/Cable/Tendon  Pilih Release/Partial Fixity  Tandai M22 (Minor) dan M33 (Mayor)  OK. 24. Menayangkan Nomor, Penampang, Local Axes Joint/Frame/Shell/Solid Klik View  Pilih Set Display Options  Pilih item yang diinginkan  OK 25. Menghilangkan/Menampilkan Grid dan Axes Klik View  Pilih Show Grid atau Show Axes 26. Analysis a. Set Analysis Options Klik Analyze  Pilih Set Analysis Options  Pilih DOF (Degree of Freedom) dari struktur 2D or 3D  OK. b. Analysis Klik Analyze  Pilih Run Analysis atau tekan F5  Pilih Analysis Case yang akan di Running  Run Now. 27. Menayangkan Deformasi Klik Display  Pilih Show Deformed Shape  Pilih case/combo name  OK. 28. Menayangkan Reaksi Perletakan Klik Display  Pilih Show Force/Stresses  Pilih joint  Pilih case/combo name  OK. 29. Menayangkan Gaya-Gaya Dalam Frame Klik Display  Pilih Show Force/Stresses  Pilih Frame/Cables  Pilih case/combo name  Pilih Components, Scaling, Options  OK. 30. Design Sebelum melakukan proses design, terlebih dahulu harus menetapkan nilai faktor reduksi kekuatan struktur berdasarkan peraturan. Klik Options  Preferences  Pilih Frame Steel Design atau Frame Concrete Design, dan sebagainya  Input nilai faktor reduksi  OK. Faktor reduksi kekuatan struktur menurut SNI03-2847-2002 Lentur tanpa beban aksial 0,8 Aksial tekan dengan tulangan spiral 0,7 Aksial tekan dengan tulangan sengkang biasa 0,65 Geser dan torsi 0,75 Pilih jenis kombinasi beban Klik Design  Pilih Frame Steel Design atau Frame Concrete Design  Pilih Select Design Combos  Pindahkan Kombinasi Beban yang dipilih dari List of Combos ke Design Combos  OK Proses Design Klik Design  Pilih Frame Steel Design atau Frame Concrete Design  Start Design/Check of Structure. Catatan: Bila penampang tidak cukup maka ditandai dengan O/S (Over Stress). Luas tulangan longitudinal dalam satuan m2, mm2, cm2, dsbnya. Luas tulangan geser dalam satuan m2/m, mm2/mm, cm2/cm, dsbnya. LATIHAN 1 (Struktur Balok) Material Berat volume beton bertulang = 2400 kg/m3 Mutu beton (f’c) = 22,5 MPa Mutu baja tulangan longitudinal (fy) = 320 MPa Mutu baja tulangan geser (fys) = 240 MPa Modulus elastisitas beton normal = 4700 = 22294,06 MPa Penampang Dimensi balok = 25/50 Beban Beban Mati Berat sendiri qD = 700 kg/m Beban Hidup qL = 400 kg/m Kombinasi Beban U = 1,2D + 1,6L LATIHAN 2 (Struktur Frame 2D) Material Berat volume beton bertulang = 2400 kg/m3 Mutu beton (f’c) = 22,5 MPa Mutu baja tulangan longitudinal (fy) = 320 MPa Mutu baja tulangan geser (fys) = 240 MPa Modulus elastisitas beton normal = 4700 = 22294,06 MPa Penampang Balok 25/50 Kolom 30/30 Beban Beban Mati Berat sendiri Beban mati tambahan qD = 700 kg/m’ Beban Hidup qL = 500 kg/m’ Beban gempa E1 = 300 kg E2 = 700 kg Kombinasi Beban U1 = 1,2D + 1,6L U2 = 1,2D + L + E U3 = 1,2D + L - E  LATIHAN 3 (Struktur Frame 3D, pelat dimodel) Material Berat volume beton bertulang = 2400 kg/m3 Mutu beton (f’c) = 22,5 MPa Mutu baja tulangan longitudinal (fy) = 320 MPa Mutu baja tulangan geser (fys) = 240 MPa Modulus elastisitas beton normal = 4700 = 22294,06 MPa Penampang Tebal Pelat Atap = 0,10 m Tebal Pelat Lantai = 0,12 m Kolom 30/40 Balok Induk 25/55 Balok Anak 20/30 Beban Beban Mati Berat Sendiri Beban Mati Tambahan Beban spesi + tegel (spesi) + Plafond 105 kg/m2 (untuk lantai) Beban spesi + Plafond 60 kg/m2 (untuk atap) Beban Tembok 1000 kg/m' Beban Hidup Beban Hidup Atap 100 kg/m2 Beban Hidup Lantai 250 kg/m2 Beban Gempa Atap = 800 kg Lantai = 1000 kg Kombinasi Beban U1 = 1,2D + 1,6L U2 = 1,2D + L + Ex + 0,3Ey U3 = 1,2D + L + Ex - 0,3Ey U4 = 1,2D + L - Ex + 0,3Ey U5 = 1,2D + L - Ex - 0,3Ey U6 = 1,2D + L + 0,3Ex + Ey U7 = 1,2D + L + 0,3Ex - Ey U8 = 1,2D + L - 0,3Ex + Ey U9 = 1,2D + L - 0,3Ex - Ey LATIHAN 4 (Rangka Batang) Material Baja Modulus Elastisitas Baja = 7800 kg/m3. Penampang Menggunakan IWF Auto Sambungan Baut Beban Beban Mati Beban Berat Sendiri dan Berat Atap = 1000 kg Beban Plafond & Penggantung = 500 kg Beban Hidup Beban Hidup = 200 kg Beban Angin Kiri (Wki) Beban angin tekan horisontal (Wth) = 150 kg ; tekan vertikal (Wtv) = -80 kg Beban angin isap horisontal (Wih) = 280 kg ; isap vertikal (Wiv) = 180 kg Beban Angin Kanan (Wka) Beban angin tekan horisontal (Wth) = -150 kg ; tekan vertikal (Wtv) = -80 kg Beban angin isap horisontal (Wih) = -280 kg ; isap vertikal (Wiv) = 180 kg Kombinasi Beban U1 = 1,2D + 1,6L U2 = 1,2D + 0,5L + 1,3Wka U3 = 1,2D + 0,5L + 1,3Wki LATIHAN 5 (Balok Non Prismatis) Material Berat volume beton bertulang = 2400 kg/m3 Mutu beton (f’c) = 22,5 MPa Mutu baja tulangan longitudinal (fy) = 320 MPa Mutu baja tulangan geser (fys) = 240 MPa Modulus elastisitas beton normal = 4700 = 22294,06 MPa Penampang B1 30/100 B2 30/40 Beban Beban Mati Berat sendiri Beban mati tambahan qD = 1500 kg/m’ Beban Hidup qL = 800 kg/m’ Kombinasi Beban U1 = 1,2D + 1,6L LATIHAN 6 (Portal 3D beton bertulang) Denah Lantai 2, Lantai 3, Atap Catatan : garis tebal = tembok Tampak Depan Material Berat volume beton bertulang = 2400 kg/m3 Mutu beton (f’c) = 22,5 MPa Mutu baja tulangan longitudinal (fy) = 320 MPa Mutu baja tulangan geser (fys) = 240 MPa Modulus elastisitas beton normal = 4700 = 22294,06 MPa Penampang Tebal Pelat Atap = 0,10 m Tebal Pelat Lantai 2 dan 3 = 0,12 m Kolom I = tebal : 15 cm, tinggi : 50 cm Kolom L = tebal : 15 cm, tinggi/lebar : 50 cm Kolom T = tebal : 15 cm, tinggi/lebar : 50 cm Kolom bulat diameter 30 cm Balok B1 = 25/55 Beban Atap Beban mati (D) : Beban spesi + Plafond 60 kg/m2 Beban hidup (L) : 100 kg/m2 Beban gempa (q) : 1200 kg Lantai 3 Beban mati (D) : Beban spesi + tegel + Plafond 105 kg/m2 Bebam mati (D) : Beban Tembok (garis tebal) 1000 kg/m' Beban hidup (L) : 250 kg/m2 Beban gempa (q) : 1100 kg Lantai 2 Beban mati (D) : Beban spesi + tegel + Plafond 105 kg/m2 Bebam mati (D) : Beban Tembok (garis tebal) 1000 kg/m' Beban hidup (L) : 250 kg/m2 Beban gempa (q) : 1000 kg Kombinasi Beban U1 = 1,2D + 1,6L U2 = 1,2D + L + Ex + 0,3Ey U3 = 1,2D + L + Ex - 0,3Ey U4 = 1,2D + L - Ex + 0,3Ey U5 = 1,2D + L - Ex - 0,3Ey U6 = 1,2D + L + 0,3Ex + Ey U7 = 1,2D + L + 0,3Ex - Ey U8 = 1,2D + L - 0,3Ex + Ey U9 = 1,2D + L - 0,3Ex - Ey LATIHAN 7 (Link Element) Material Berat volume beton bertulang = 2400 kg/m3 Mutu beton (f’c) = 22,5 MPa Mutu baja tulangan longitudinal (fy) = 320 MPa Mutu baja tulangan geser (fys) = 240 MPa Modulus elastisitas beton normal = 4700 = 22294,06 MPa Kombinasi Beban U1 = 1,4D U2 = 1,2D + 1,6L 18 B1 B1 50 7 E2 qD, qL Lantai 2 Lantai 1 4m atap 5 m 5 m 4 m 4 m 16@4m Satuan Menu Window 1 Window 2 Toolbar 4 5 5m E1 8m 5 qD, qL 25 cm 6 m 6 m qD = 700 kg/m qL = 400 kg/m qD = 700 kg/m qL = 400 kg/m B 30/60 B 30/60 B2 B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1 5 m 6 m B1 4 m 25 2 Sumbu Lokal Batang 100 1 3 Sumbu Lokal Joint 4 m 50 2.5 m 25 qD, qL B1 5 m B1 2 qD, qL qD, qL 5 m 40 40 100 5 m B1 4m 2.5 m qD, qL Elemen garis Elemen shell Beban Titik Beban Merata Segiempat, Segitiga, Trapesium Suhu Jenis Beban Satuan Type Beban & Arah Menambah Mengganti Menghapus Persentase Bentang Nilai Beban Nilai Beban Bentang (satuan panjang) 1 3 Sumbu Global Struktur Y X Z Jepit Sendi Rol Joint Penayangan Value Penayangan Grafis M, D, N Jenis Beban/Kombinasi Penayangan Deformasi