bragy.files.wordpress.com · Web viewModul ini di tulis berdasarkan suatu kegiatan pembelajaran,...
Transcript of bragy.files.wordpress.com · Web viewModul ini di tulis berdasarkan suatu kegiatan pembelajaran,...
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada pujaan alam Allah SWT atas rahmat,
dan nikmat-Nya. Tidak lupa pula shalawat dan salam bagi Nabi akhir zaman,
kekasih Allah dan semua umat beliau yakni Rasulullah Muhammad SAW sebagai
revolusioner yang mana beliau telah membawa perubahan yang sangat besar di
muka bumi ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada segenap rekan yang membantu
penulis baik dalam segi moril maupun materil, sehingga penulis mampu
menyelesaikan modul pembelajaran yang menjelaskan “Langkah Penganalisisan
Pada Gelagar Sederhana”. Juga kepada semua pihak yang telah memberi
dorongan semangat selama pembuatan modul ini.
Penulis berharap modul ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Dalam
penulisan modul ini tentu tidak luput dari kekurangan maupun kesalahan, baik
dari segi format dan bahasa maupun penulisannya. Untuk itu penulis mohon maaf
atas segala kekurangannya, dan sangat mengharapkan kritik maupun saran yang
bersifat membangun guna kesempurnaan Modul-modul berikutnya. Semoga
Modul ini ada manfaatnya.
Penulis,
i
DESKRIPSI JUDUL
Modul ini di tulis berdasarkan suatu kegiatan pembelajaran, pada kegiatan
belajar yang ada pada modul ini membahas tentang langkah pengoperasian
program SAP 2000 yang membantu untuk melaksanakan pengnalisisan pada suatu
sturktur gelagar sederhana.
Mulai dari penerapan model struktur, langkah pendefenisian pembebanan,
pemberian beban sampai dengan melihat hasil analisis struktur dengan
menampilkan besar reaksi tumpuan, gaya geser, moment dan gaya normal pada
struktur. Pada modul ini, memang ditujukan kepada pembaca untuk memberikan
kemudahan bagi pembaca dalam melakukan penganalisisan dengan
menggunankan SAP 2000. Dan ini merupakan modul keahlian dasar bagi
pembaca untuk melangkah ke modul berikutnya.
ii
PETA KEDUDUKAN MODUL
Pengoperasian Program SAP 2000
Penentuan Satuan Berat & Panjang
Pemilihan & Penerapan
Model Strutur
Pendefinisian Beban
(Defining Load)
Pemberian Beban Penganalisisan (Analyzing)
Menampilkan Hasil Analisis
Reaksi
Tumpuan Gaya GeserGaya
Momen Gaya
Momen
iii
PERSYARATAN PENGGUNAAN MODUL
Agar mempermudah dalam memahami setiap langkah yang tertera pada
modul, ada persyaratan-persyaratan tertentu. Persyaratan tersebut adalah:
1. Siswa sudah mengenali setiap fungsi dari menu yang ada pada menubar
2. Sebelum menggunakan SAP 2000, User (siswa) Harus memahami
perhitungan mekanika secara manual.
3. Menguasai struktur beton, kayu dan baja.
iv
DAFTAR ISI
KATA PENGHANTAR................................................................................... i
DESKRIPSI JUDUL........................................................................................ ii
PETA KEDUDUKAN MODUL...................................................................... iii
PERSYARATAN PENGGUNAAN MODUL................................................. iv
DAFTAR ISI.................................................................................................... v
PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL.......................................................... vi
TUJUAN AKHIR............................................................................................. vii
Analisis Pada Gelagar (Beam) Sederhana........................................................ 1
I. Pengoperasian Program........................................................................ 1
II. Analisis Kasus....................................................................................... 2
Penyelesaian Contoh Kasus.............................................................................. 3
A. Penerapan Model Struktur.................................................................... 3
B. Pendefinisian Pembebanan................................................................... 4
C. Pemberian Beban.................................................................................. 5
D. Penganalisisan dan Menampilkan Hasil Analisis................................. 10
1. Untuk Melihat Besar Reaksi Tumpuan........................................... 10
2. Untuk Melihat Besar Gaya Geser................................................... 12
3. Untuk Melihat Besar Gaya Moment............................................... 13
Latihan.............................................................................................................. 15
Kunci Jawaban.................................................................................................. 16
v
TUJUAN AKHIR
1. Kinerja yang diharapkan
Setelah mempelajari dan memahami setiap bagian pada modul ini,
diharapkan User (siswa) dapat menjadikan kegiatan belajar ini sebagai Life
skill dan sebagai bekal keahlian untuk siswa terjun dalam dunia konstruksi
dan perhitungannya.
2. Kriteria Keberhasilan
a. User (Siswa) dapat menetapkan model struktur sesuai dengan
struktur yang ada dan dengan ukuran yang benar.
b. User (siswa) dapat mendefinisikan beban dan gaya-gaya yang
berkerja pada struktur.
c. User (siswa) dapat memberikan atau menerapkan pembebanan
pada struktur.
d. User (siswa) dapat menganalisis dan melihat hasil dari analisis
yang sudah dilakukan.
vii
Modul Analisis Struktur 1
Analisis Pada Gelagar (Beam) Sederhana
I. Pengoperasian SAP 2000.
Pengoperasian SAP 2000 sangat sederhana jika User (siswa) sering
menggunakan atau mengulang dan memahami setiap fungsi dari elemen2 yang
terdapat pada tampilan program tersebut. Untuk pengoperasiannya, pertama kali,
cukup duble klik Icon programnya. Atau klik START dan pilih menu SAP 2000.
Icon SAP 2000
Setelah program ini dioperasikan, akan muncul tampilan seperti berikut ini:
1
2
3
4
Keterangan:
1. Menubar yang terdiri dari, File, Edit, View, Difine, dan lain-lain yang
berfungsi sebagai tempat menemukan perintah-perintah yang dapat
membantu dalam pengoperasian dari program ini.
2. Toolbar, merupakan tombol perintah yang sesuai dengan jenis kebutuhan
dalam penganalisisan.
3. Layar/bidang kerja, tempat User (siswa) menerapkan model struktur dan
melihat hasil dari analisis.
1
4. Scalebar, tempat menentukan satuan yang akan digunakan.
II. Analisis Kasus.
Analisis gelagar ini diumpamakan pada bentang jalan yang ada pada
jembatan. Pada jembatan terdapat gaya atau beban yang bekerja, beban tersebut
adalah: Beban mati, beban hidup dan beban gempa.
Dengan menggunakan SAP ini User (siswa) dapat mengetahui langsung besar
reaksi yang diakibatkan oleh gaya-gaya tersebut. Mulai dari reaksi tumpuan, besar
gaya normal, gaya lintang (geser), dan gaya moment.
Contoh Kasus:
Diketahui konstruksi gelagar dengan gaya-gaya yang bekerja, seperti gambar
berikut ini, perhitungan dengan mengabaikan berat sendiri konstruksi:
Data dari gambar:
- L = 4.50 m
- q (beban mati) = 5 ton/m
- P1 (Beban hidup) bekerja pada awal bentang, tengah bentang dan ujung
bentang = 650 kg
- P2 (beban gempa) = 5.5 ton
Ditanya:
a. Reaksi Tumpuan akibat DL, LL dan EQ.
b. Gaya geser akibat DL, LL, dan EQ.
c. Moment maksimum akibat DL, LL dan EQ.
L
2
Penyelesaian Contoh Kasus:
A. Penerapan Model Struktur
1. Operasikan program SAP2000
2. Setelah masuk ketampilan awal, sebelum menetapkan model Struktur user
(siswa) harus menetapkan satuan yang ingin digunakan. Dengan cara:
a. Lihat pada pojok kanan bawah pada tampilan program SAP 2000,
b. Ubah satuan awal menjadi satuan yang diinginkan (ex: Ton-m)
3. Setelah satuan telah ditetapkan, User (siswa) dapat menetapkan model
struktur. Untuk menetapkan model Struktur, ikuti langkah-langkah
berikut ini:
a. Klik File
b. Pilih New model from template
c. Dari Menu tersebut, terdapat banyak model struktur. Untuk model
struktur gelagar, klik gambar seperti
d. Setelah User memilih sket model struktur, akan muncul tampilan baru
seperti berikut ini:
e. Pada kolom Number of Span (Jumlah Bentang) ketikkan 1, karena
pada contoh kasus hanya ada 2 tumpuan dengan 1 bentangan. Jika
diketahui banyak bentang adalah 2, maka pada kolom ketikkan angka
sesuai dengan banyak bentang yang ada.
f. Pada Span Length (panjang bentang), pada contoh kasus L= 4,50 m.
g. Setelah kedua kolom sudah berisikan data sesuai dengan model
struktur, klik Ok untuk menampilkan pada layar tampilan.
Maka hasil tampilannya adalah sebagai berikut:
3
1 2
Akan muncul 2 jendela sekaligus, 1) merupakan tampilan tiga dimensi dan 2)
tampilan tampak depan yang sesuai dengan sumbu koordinat (x-z). user dapat
menutup (close) salah satu tampilan. Dan memilih tampilan dengan kode sumbu
koordinat yang dilingkar merah. Tampilan atas (x-y), depan (x-z) dan samping
(y-z). Namun dalam perhitungan sederhana seperti ini, utamakan tampilan yang
menampilkan tampak depan (x-z) dari konstruksi.
B. Pendefinisian Jenis Pembebanan
Tahap berikutnya, lakukan pendefinisian beban yang bekerja pada
konstruksi. Ikuti langkah-langka berikut ini:
a. Klik Define
b. Kemudian klik Static Load Case, untuk memberikan pelabelan beban.
Setelah user meng-klik option tersebut, akan muncul tampilan baru
seperti berikut:
4
c. Pada kolom Load (beban), merupakan penamaan atau kode untuk
salah satu beban. Ex: DL (untuk beban mati), LL (untuk beban hidup)
dan EQ (untuk beban gempa). Penamaan ini dapat bervariasi,
tergantung dari pemahaman User terhadap kode atau nama yang
ditetapkan sendiri.
d. Kolom type (jenis), merupakan penggolongan dari beban yang ingin
ditampilkan. Ex: DL dengan Type : DEAD (mati), LL dengan type:
LIVE (hidup) dan EQ dengan Type: QUAKE (gempa).
e. Pada self weight multiplier, karena beban sendiri diabaikan maka
seluruh beban memiliki faktor sama dengan 0 (nol)
f. Setelah pendefinisian selesai dilakukan, klik Ok untuk mengakhiri
tahap pendefinisian beban.
C. Pemberian Beban
Berikut, merupakan tahap pemberian beban. Pahami langkah-langkah
berikut ini:
a. Untuk memberikan beban, user harus memahami jenis dan lokasi
pembebanan pada model struktur contoh kasus. Seperti, beban merata
(beban mati) membebani sepanjang bentang. Beban titik untuk
beban hidup pada ujung bentang, tengah bentang dan pangkal
bentang. Beban gempa terjadi pada tumpuan sendi.
b. Untuk beban merata, user harus menandai bentang terlebih dahulu
dengan cara klik kiri pada bentang yang ingin diberikan beban.
Maka bentang tersebut akan menjadi garis putus-putus
c. Kemudian klik Assign
d. Pilih Frame Static Load, pada option ini terdapat 5 jenis teknik
pembebanan. Untuk beban merata semetris, user harus memilih Point
and uniform (titik dan seragam). Maka akan muncul tampilan baru
seperti berikut:
5
e. Pada kolom Load case name terdapat 3 jenis beban yang sudah
didefinisikan sebelumnya. Jika pendefinisian belum dilakukan,
maka pada Load Case Name hanya terdapat satu jenis beban
dengan kode LOAD1. Beban merata merupakan beban mati dengan
kode yang sudah ditetapkan adalah DL, maka user harus pastikan
pada kolom tersebut tertera kode DL!
f. Pastikan pada Load Type and Direction sudah menandai Force dan
direction Global-Z, karena pembebanan bekerja searah sumbu z
(vertical). Pada option beri tanda untuk Add to existing Load.
g. Abaikan Point Load, karena kolom yang ada pada Point load tersebut
dibutuhkan jika user ingin memasukkan beban titik pada bentang.
Untuk beban merata, user mengetikkan besar beban pada kolom
Uniform Load. Pada contoh kasus, beban merata diketahui sebesar
5t/m dengan nilai negative(-). Karena arah global-Z sesuai dengan
koordinat pada umumnya, jika mengarah keatas maka bernilai positive
(+) dan kebawah bernilai negative (-). Klik Ok untuk mengakhiri
pembebanan DL. Maka hasilnya seperti berikut ini:
6
h. Beban titik, tandai terlebih dahulu bentang dengan langkah yang sama
dengan sebelumnya. Sama dengan langkah beban merata, pilih point
and uniform. Untuk option, Load and direction tetap sama dengan
beban merata. Yang berbeda, ubah kode DL menjadi LL, karena
beban titik yang bekerja pada bentang merupakan beban hidup. Lihat
pada kolom uniform, jika masih ada nilai pada kolom tersebut. User
harus meniadakan terlebih dahulu sebelum memasukkan nilai pada
Bagian point load.
i. Beban titik bekerja pada tiga titik pada bentang, perhatikan bagian
point load dengan mode Relative Distance from End-I:
Terdapat 4 kolom Distance (jarak) dan 4 kolom Load (beban), ini berarti pada
jarak 0 (pangkal bentang) memiliki beban sebesar 650 kg = 0,65 t. jarak 0,5
(tengah bentang) juga memiliki beban sebesar 0,65 t dan pada jarak 1 (ujung
bentang) memiliki besar beban 0,65 t.
Relative Distance from End-I, ini merupakan penerapan pemberian jarak dengan
faktor pengali. Ex: distance = 0, sama artinya (4,5 x 0 = 0) berarti pangkal
bentang. Distance = 0,5 berati 4,5 x 0,5 = 2,25 tengah bentang. Distance = 1
berarti 4,5 x 1 = 4,5 berarti ujung bentang.
j. Jika dengan Absolute Distance from End-I:
Perbedaan dengan Relative, distance (jarak) yang digunakan untuk Absolute
adalah jarak yang sebenarnya. Ex: jika beban berada pada jarak 2m maka ketikkan
7
pada kolom distance (jarak) angka 2 (dua). Klik Ok untuk mengakhiri
pembebanan titik, maka hasil pada tampilan layar pengerjaan seperti berikut:
k. Beban gempa, tandai terlebih dahulu joint (tumpuan) yang menerima
beban tersebut.
l. Kemudian klik Assign, pilih Joint Static Load. Klik force, maka akan
muncul tampilan baru seperti berikut ini:
Pastikan User telah menandai Add Existing Load pada bagian option dan
mengganti Load Case Name dengan kode EQ. Karena beban gempa bekerja
secara horizontal, yang searah dengan sumbu-X, maka User mengetikkan besaran
gaya pada kolom Force Global-X sebesar 5,5 ton (sesuai dengan Contoh kasus).
Jika sudah klik Ok untuk mengakhiri pembebanan, maka hasilnya seperti berikut:
8
Pembebanan dengan 3 jenis gaya tersebut tidak dapat di tampilkan sekaligus,
karena SAP 2000 hanya bisa menampilkan satu beban sesuai dengan
golongannya. Namun saat analisis ketiga gaya tersebut akan termasuk ke dalam
perhitungan.
9
D. Penganalisisan dan Menampilkan Hasil Analisis
Setelah langkah-langkah diatas sudah dilaksanakan sesuai dengan
panduan, berikutnya penganalisisan. Dengan cara menekan tombol F5
pada keyboard. Tunggu proses selesai klik Ok. Maka tampilan akan seperti
berikut ini:
Tampilan ini merupakan tampilan deformasi yang dikibatkan oleh gaya DL.
1. Untuk melihat besar Reaksi Tumpuan:
a. Klik menu Display, kemudian pilih Show Element Force. Klik Joint
(tumpuan), maka akan muncul tampilan baru seperti berikut:
Kolom Load menandakan DL Load Case. Ini mengartikan besaran reaksi
tumpuan yang diakibatkan oleh gaya DL. Dan pastikan type sudah menandai pada
10
option Reaction. Klik Ok untuk melihat hasil analisisnya, maka tampilannya akan
seperti berikut:
Dari gambar dapat diketahui RA= 11, 25 ton-m dan RB=11, 25 ton-m. Untuk
reaksi tumpuan yang diakibatkan LL dan EQ, User tinggal mengubah Load
dengan LL Load Case Untuk reaksi tumpuan yang diakibatkan oleh gaya LL
begitu juga untuk EQ.
Jadi pertanyaan “a” dapat di jawab:
a. Reaksi Tumpuan akibat DL:
- RA= 11, 25 ton-m
- RB= 11, 25 ton-m
b. Akibat LL:
- RA= 0,98 ton-m
- RB= 0,98 ton-m
c. Akibat EQ:
- RA= 0
- RB= 0
EQ tidak menghasilkan reaksi tumpuan karena beban gempa bekerja secara
horizontal. Sedangkan reaksi tumpuan itu merupakan gaya yang melawan gaya
tekan sacara vertikal.
11
2. Untuk melihat besar Gaya geser
a. Klik menu Display, kemudian pilih Show Element Force. Klik Frame
(batang), maka akan muncul tampilan baru seperti berikut:
Keterangan:
- Axial force: untuk menampilkan besar gaya normal pada batangan
- Shear 2-2: untuk menampilkan besar gaya geser pada model 2 dimensi
- Shear 3-3: untuk menampilkan besar gaya geser pada model 3 dimensi
- Torsion: untuk menampilkan besar gaya punter
- Moment 2-2: untuk menampilkan besar gaya moment pada model 3
dimensi
- Moment 3-3: untuk menampilkan besar gaya moment pada model 2
dimensi
b. Untuk menampilkan besar gaya geser, perhatikan terlebih dahulu
model struktur yang sudah ditetapkan. Dari contoh kasus, model
adalah 2 dimensi. Maka tandai Share 2-2.
c. Hilangkan tanda centang pada Fill Diagram, kemudian beri centang
pada Show Value on Diagram. Ini dilakukan untuk dapat melihat
besaran gaya dengan angka, jika centang tetap pada fill diagram,
besaran gaya hanya berupa gambar tanpa angka.
d. Klik Ok untuk melihat hasilnya, maka tampilan hasilnya akan seperti
berikut ini:
12
Dari gambar tersebut, merupakan gaya geser yang diakibatkan oleh DL dengan
gaya geser maksimal di tumpuan sendi sebesar 11,25 ton dan begitu juga pada
tumpuan roll. Untuk melihat besar gaya geser yang diakibatkan oleh LL dan EQ,
User cukup mengganti LOAD menjadi LL Load Case dan EQ load Case.
Dengan ini pertanyaan “b” dapat terjawab:
a. Gaya Geser Maksimal akibat DL sebesar 11,25 ton
b. Gaya Geser Maksimal akibat LL sebesar 0,33 ton
c. Sedangkan EQ tidak menimbulkan gaya geser sama sekali, karena EQ
bekerja secara Horizontal.
3. Untuk melihat gaya moment:
a. Langkah untuk melihat hasil analisis ini sama dengan langkah untuk
menampilkan besar gaya geser, namun User tadak lagi menandai
Share 2-2, tapi user harus menandai moment 3-3. Langkah berikutnya
user cukup mengganti Jenis beban Pada kolom Load, untuk melihat
gaya momen yang diakibatkan beban yang berbeda.
Dan jawaban “c” terjawab sudah:
a. Gaya moment maksimal akibat DL sebesar 2,66 t/m
b. Gaya moment maksimal akibat LL sebesar 0,73 t/m
13
c. Sedangkan EQ tidak menimbulkan gaya momen sama sekali, karena EQ
bekerja secara Horizontal.
Dari reaksi tumpuan hingga gaya momen, EQ tidak memberikan nilai sama
sekali. Apakah EQ tidak memberikan gaya berarti pada konstruksi?
Sebenarnya EQ juga member pengaruh terhadap konstruksi, namun gaya
tersebut adalah daya normal sebesar 5,5 ton.
Dari setiap langkah dan tahap tadi, semoga user dapat memahaminya dan
menguasai semua teknik mulai dari penerapan model struktur, pendefinisian
beban, pemberian beban dan penganalisisan.
14
Latihan.
Diketahui konstrksi seperti di bawah ini,
Data dari gambar:
- L = 12,35 m
- q (beban mati) = 3498 kg/m
- P1 (Beban hidup) bekerja pada awal bentang, tengah bentang dan ujung
bentang = 550 kg
- P2 (beban gempa) = 2500 kg
Ditanya:
a. Besar Reaksi Tumpuan akibat DL, LL dan EQ.
b. Besar Gaya geser akibat DL, LL, dan EQ.
c. Besar Moment maksimum akibat DL, LL dan EQ.
L
15
III. Kunci Jawaban
a. Besar Reaksi Tumpuan
1. Reaksi Tumpuan akibat DL:
- RA= 21600,15 Kg-m
- RB= 21600,15 Kg-m
2. Akibat LL:
- RA= 825 Kg-m
- RB= 825 Kg-m
3. Akibat EQ:
- RA= 0
- RB= 0
b. Besar Gaya Geser
1. Gaya Geser Maksimal akibat DL sebesar 21600,15 kg
2. Gaya Geser Maksimal akibat LL sebesar 275 kg
3. Sedangkan EQ tidak menimbulkan gaya geser sama sekali, karena
EQ bekerja secara Horizontal.
c. Besar Gaya Momen
1. Gaya moment maksimal akibat DL sebesar 66690,46 kg/m
2. Gaya moment maksimal akibat LL sebesar 1698,13 kg/m
3. Sedangkan EQ tidak menimbulkan gaya momen sama sekali,
karena EQ bekerja secara Horizontal.
16