TUTORIAL ANALISA STRUKTUR FRAME 2D DENGAN SAP 2000 V.14

ANALISA STRUKTUR FRAME 2D DENGAN SAP 2000 V.14

Secara garis besar, Tahapan analisis dan desain pada SAP 2000 v.14 terpisah dalam dua tahap yaitu :

Tahap Analisis : berisi pemodelan struktur, Pendefinisian properties materials, dimensi penampang, jenis pembebanan dan kombinasi sampai pada menganalisis gaya-gaya dalam struktur.
Tahap Design : untuk menentukan parameter Desain (desain beton bertulang, desain baja, desain aluminium dan lain-lain) dan Peraturan yang menjadi acuan Desain.

Memulai Main Window Untuk SAP 2000 v.14
Untuk memulai input data untuk analisa struktur, berikut adalah langkah-langkahnya :

Buka Program SAP 2000 v.14
Dari main menu, klik File > New Model atau klik icon New Model pada sudut kiri atas main window

Memilih Model Struktur , Mengisi Project Information dan mengedit Grid data
1. Setelah memilih New Model, akan muncul pop up menu untuk memilih Model strukutr yang diinginkan.

Pilih Input Unit KN,m,C
Isikan Informasi Project yang sedang dikerjakan dengan mengklikModify/Show Info pada sudut kanan atas, setelah itu klik OK.
Pilih 2D frames > Klik OK.

Mengedit Grid data
Setelah memilih 2D Frames, akan tampil kotak isian untuk memilih tipe frame dan dimensi portal.
- Pada 2D Frame Type, Pilih Portal.
- Pada Portal Frame Dimension, isikan :
  Number of Stories    : 3
  Number of Bays    : 2
  Story Height        : 5
  Bay Width        : 6
  Beri tanda centang pada Use Custom Grid Spacing and Locate Origin, kemudian klik Edit Grid
- Edit Grid default Sap 2000 dengan menempatkan sumbu Global Portal pada koordinat 0,0.
  Pada X Grid data, isikan data-data : 0, 6, 8
  Pada Y Grid data, biarkan default yaitu : 0
  Pada Z Grid data , isikan data-data : 0, 5, 9, 13
  Klik OK dua kali untuk menutup kotak dialog Edit Grid data.
Setelah kotak dialog edit grid data tertutup, maka program akan secara otomatis menggambar frame-frame portal berdasarkan koordinat yang telah dimasukan. Hasil peenggambaran Frame oleh program akan terlihat seperti gambar dibawah ini. Tutup jendela 3D View untuk memaksimalkan view port window.
- Memberi Nomor Joint dan Nomor Batang
  - Dari menu Utama, Klik View > Set Display Options.
  - Pada kotak dialog
    Display Option for Active Window, Beri tanda centang pada Labels (Joints dan Frames/Cables/Tendons) > Klik OK

Penentuan sifat – sifat material dan penampang ( Material Properties and Section)

Mendefinisikan Material Data Beton
- Klik Define > Materials
- Pada kotak dialog define material, klik Add New Material
- Pada kotak dialog Material Property data, isikan :
  Nama Material             : Beton 22,5 Mpa
  Material Type                 : Concrete
  Weight per Unit Volume            : 24
  Modulus Elasticity, E         : 2,2294057e7
  Poison’s Ratio, U               : 0,17
  Coeficient Of Thermal Expansion, A   : 1,0e-05
  Specified Concrete Compressive Strenght    : 22500
  Klik OK dua kali untuk menutup kotak dialog Material Property Data.
Mendefinisikan Material Data Besi Tulangan
- Klik Define > Materials
- Pada kotak dialog define material, klik Add New Material
- Pada kotak dialog Material Property data, isikan :
  Nama Material                  : BESI POLOS
  Material Type                 : Rebar
  Minimum Yield Stress, fy            : 320000
  Parameter yang lain, biarkan pada kondisi defaultnya
  Klik OK dua kali untuk menutup kotak dialog Material Property Data.
Mendefinisikan Frame Section
- Klik Define > Section Properties > Frame Sections
- Pada Kotak dialog Frame Properties, klik Add New Property
- Pada kotak dialog add section Property, pilih Material type : Concrete, dan klik Rectangular.
- Pada kotak dialog Rectangular Section, isikan:
  Section Name        : K40/40
  Pilih material        : BETON 22,5 Mpa
  Depth (t3)        : 0,4
  Width (t2)        : 0,4
- Klik Concrete Reinforcement
  Pada kotak dialog Reinforcement Data, Rebar Material : Untuk Longitudinal Bars dan Confinement Bars (Ties), pilih BESI POLOS.
  Pada Design Type, pilih Column (P-M2-M3 Design)
  Pada reinforcement Configuration, pilih Rectangular
  Isikan Clear Cover to Confinement Bars : 0,04
  Pada Check/Design :
  pilih Reinforcement to be Designed.
  Biarkan parameter lain pada kondisi default.
  Klik OK dua kali untuk menutup kotak dialog rectangular section.
- Ulangi Langkah 3 untuk mendefinisikan frame section kolom yang lain.
- Untuk Frame Balok, caranya sama dengan langkah 3 diatas. Bedanya hanya pada Kotak Dialog Reinforcement data Design Type : Pilih Beam (M3 Design Only).

Mendefinisikan Beban dan kombinasi pembebanan (load and combinations)

Define Load Patern
- Dari menu Utama, klik Define > Load Patterns untuk mendefinisikan jenis-jenis Beban yang akan Bekerja pada Portal.
- Pada kotak dialog Define Load Patterns, isikan data-data sebagai berikut :

Load Pattern name	Type	Self Weiht Multiplier	Auto Lateral Load Pattern
BEBAN MATI	DEAD	0
BEBAN HIDUP	LIVE	0
BEBAN GEMPA	QUAKE	0	None

Klik OK untuk menutup kotak dialog define Load Patterns.

Menentukan Kombinasi Pembebanan
- Dari menu Utama, klik Define > Load Combinations
- Pada Kotak dialog Define Load Combinations, klik Add New Combo
- Isikan data-data sebagai berikut pada kotak dialog Load Combination Data : Load Combinatin Name : KOMBINASI 1
  Load Case Name : BEBAN MATI, Scale Factor : 1,2 > klik Add.
  Load Case Name : BEBAN HIDUP, Scale Factor : 1,6 > klik Add.
  Klik OK untuk menutup kotak dialog Load Combination 1
- Ulangi langkah Diatas untuk medefinisikan KOMBINASI 2 dan KOMBINASI 3.
  Kombinasi 2 : 1,2 Beban Mati + 1,0 Beban Hidup + 1,0 Beban Gempa
  Kombinasi 3 : 1,2 Beban Mati + 1,0 Beban Hidup – 1,0 Beban Gempa
  Klik OK untuk menutup kotak dialog Define Load Combination

Menentukan Kondisi perletakan

Klik pada Joint Nomor 1 dan 5
Dari menu utama, klik Assign > Joint > Restrain
Pilih Ikon Jepit ( ), klik OK.
Klik pada Joint Nomor 9
Dari menu utama, klik Assign > Joint > Restrain
Pilih Ikon sendi ( ), klik OK.

Menerapkan Jenis Frame pada Frame struktur

Blok Frame 10, 11, 12 dan klik Assign > Frame
> Frame Sections, pilih B30/50 > klik OK.
Blok Frame 13, 14, 15 dan klik Assign > Frame
> Frame Sections, pilih B20/30 > klik OK.
Blok Frame 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan klik Assign > Frame
> Frame Sections, pilih K40/40 > klik OK.
Blok Frame 7, 8, 9 dan klik Assign > Frame
> Frame Sections, pilih K30/30 > klik OK.

Memasukan data-data pembebanan pada Frame Struktur

Beban Mati
- Blok Frame 10, 11, 12 dan klik Assign > Frame
  Loads > Distributed, pilih Load Pattern name : BEBAN MATI. Isikan Uniform Load : 20, klik OK.
- Blok Frame 13, 14, 15 dan klik Assign > Frame
  Loads > Distributed, pilih Load Pattern name : BEBAN MATI. Isikan Uniform Load : 15, klik OK.
- Klik Joint 4 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN MATI. Isikan pada Load > Force Global
  Z : -30, klik OK.
- Klik Joint 8 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN MATI. Isikan pada Load > Force Global
  Z : -50, klik OK.
- Klik Joint 12 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN MATI. Isikan pada Load > Force Global
  Z : -40, klik OK.
- Blok Frame 10, 11, 12 dan klik Assign > Frame Loads > Point, pilih Load Pattern name : BEBAN MATI.
  Isikan pada Point Load > Distance > kolom kedua : 0,5
  Isikan pada Point Loads > Load kolom kedua : 40, klik OK.

Setelah Semua Input beban Mati telah selesai, Hasilnya akan menjadi seperti pada gambar dibawah ini :

Beban Hidup
- Blok Frame 10, 11, 12 dan klik Assign > Frame
  Loads > Distributed, pilih Load Pattern name : BEBAN HIDUP. Isikan Uniform Load : 8, klik OK.
- Blok Frame 13, 14, 15 dan klik Assign > Frame
  Loads > Distributed, pilih Load Pattern name : BEBAN HIDUP. Isikan Uniform Load : 6, klik OK.
- Klik Joint 4 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN HIDUP. Isikan pada Load > Force Global
  Z : -20, klik OK.
- Klik Joint 8 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN HIDUP. Isikan pada Load > Force Global
  Z : -30, klik OK.
- Klik Joint 12 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN HIDUP. Isikan pada Load > Force Global
  Z : -15, klik OK.
- Blok Frame 10, 11, 12 dan klik Assign > Frame Loads > Point, pilih Load Pattern name : BEBAN HIDUP
  Isikan pada Point Load > Distance > kolom kedua : 0,5
  Isikan pada Point Loads > Load kolom kedua : 25, klik OK.

Setelah Semua Input beban hidup telah selesai, Hasilnya akan menjadi seperti pada gambar dibawah ini :

Beban Gempa
- Klik Joint 2 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN GEMPA. Isikan pada Load > Force Global
  X : 60, klik OK.
- Klik Joint 3 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN GEMPA. Isikan pada Load > Force Global
  X : 70, klik OK.
- Klik Joint 4 dan klik Assign > Joint
  Loads > Forces, pilih Load Pattern name : BEBAN GEMPA. Isikan pada Load > Force Global
  X : 50, klik OK.
Setelah Semua Input beban gempa telah selesai, Hasilnya akan menjadi seperti pada gambar dibawah ini :

Asumsi – asumsi dan analisa (analysis options)
Dalam analisis struktur untuk mengetahui gaya – gaya betang maupun reaksi yang terjadi maupun dalam hal perencanaan akan terjadi proses trial and error untuk mencari solusi yang tepat yang dilakukan secara berulang – ulang. Proses ini dapat saja menyebabkan kerja processor menjadi berat. Pada beberapa kasus, perhitungan yang dilakukan oleh computer tidak perlu menghitung seluruh komponen, namun hanya beberapa bagian tertentu saja. Untuk mengeset agar perhitungan dilakukan sesuai dengan keperluan maka SAP 2000 menyediakan fasilitas pilihan – pilihan analisis.
Dalam penyelesaian Portal 2D ini, analisis akan dibatasi hanya pada XZ Plane (DOF arah Sumbu Global X dan Z).

Dari Menu Utama, Klik Analyze > Set Analysis Option.
Klik pada Model Plane Frame > klik OK.
Dari Menu Utama, Klik Analyze > Run Analysis atau tekan tombol F5 pada keyboard atau klik ikon pada toolbar.
Klik Run Now pada new window Select
Load Cases To Run.
Setelah Perintah Run Now pada new window Select
Load Cases To Run, maka Program akan melakukan analisis dan hasilnya akan ditampilkan dalam bentuk deformasi Struktur seperti seperti telihat pada gambar dibawah ini :

Menampilkan gaya-gaya dalam Struktur
1. Bidang Momen

Klik Display > Show Forces/Stress > Frames/Cables
Pada new window
Member Forces Diagram For Frames, Case/Combo > Case Combo Namepilih BEBAN MATI. Pada Komponent pilih Moment 3-3,
pada Options Pilih Show Values on Diagram > klik OK.
Untuk berpindah dari diagram Momen beban mati ke diagram momen Beban yang lain dapat dilakukan dengan mengklik ikon .
Salah satu Diagram Momen (akibat Beban Mati) akan terlihat seperti pada gambar dibawah ini :

————TAHAPAN ANALISIS BERAKHIR SAMPAI DISINI————

TAHAPAN DESAIN

Menentukan Peraturan sebagai dasar Acuan Desain Struktur Beton Bertulang dan parameter-parameter desain beton bertulang yang lain.

Dari main menu Klik Design > Concrete Frames Design > View/Revise Preferences.
Pada new window Concrete frame Design Preferences, Pilih Design Code : ACI 318-05/IBC2003, biarkan parameter yang lain pada nilai defaultnya kemudian klik OK.

Menentukan Kombinasi Pembebanan yang Akan Digunakan Untuk desain beton Bertulang.

Dari main mnenu Klik Design > Concrete Frames Design > Select Design Combos.
Pada new window Design Load Combination Selection :
Pilih KOMBINASI 1 > klik Add
Pilih KOMBINASI 2 > klik Add
Pilih KOMBINASI 3 > klik Add
Hilangkan tanda Centang pada Automatically Generate Code-Based Design Load Combinaation, klik OK.

Melakukan Perintah Desain Beton
Dari main mnenu Klik Design > Concrete Frames Design > Start Design/Check of Struktur.

Setelah perintah Start Design/Check of Struktur, akan muncul hasil desain tulangan Struktur. Agar hasilnya dapat terbaca dengan jelas, ubah satuan desain menjadi KN,mm,C. Hasilnya dalam gambar berikut :
Melihat Detail desain Beton Bertulang
Untuk dapat melihat detail visual hasil desin Beton bertulang oleh Program, dapat dilakukan dengan cara melakukan klik kanan tepat pada Frame yang diinginkan.
Dibawah ini adalah hasil desain Beton Bertulang dari Frame 4
Melihat Ringkasan desain Frame 4 dapat dilakukan dengan cara mengklik pada Summary. Hasilnya akan terlihat seperti pada gambar dibawah ini :
Melihat Hasil dalam bentuk tabulasi

Dari main menu, klik Display > Show Tables
Pilih Jenis-jenis data yang input dan output yang ingin ditampilkan dalam tabulasi data.
Pada Select Load Paterns pilih beban Mati, Hidup, Gempa
Pada Select Load Cases pilih KOMBINASI 1, KOMBINASI 2 dan KOMBINASI 3
Klik OK.
Pada new window Active degree of Freedom klik Done

Membuat Laporan Hasil Analisis dan Desain dalam bentuk File Word

Dari main menu klik File > Create Report.
Dalam kotak dialog Word Rich Text Report tentukan direktori tempat file akan disimpan, Isikan nama File dan klik Open maka Program akan melakukan tabulasi report data kedalam bentuk File Word.