Tutorial Portal Baja 3 D dengan SAP 2000 V.11 Structure Program

 MODEL PORTAL BAJA 3D

A.      Data Awal Struktur

Sebuah bangunan portal baja seperti gambar, (BJ 37) dengan fy (tegangan leleh baja) : 240 MPa, Fu = (tegangan putus baja) : 370 MPa, dan modulus elastisitas Es : 2.10⁵ MPa, dengan balok menggunakan profil baja WF 300.300.10.15 mm, profil kolom menggunakan baja WF 350.350.12.19 mm, seperti Gambar, bangunan difungsikan sebagai gedung perkantoran. Setiap balok pada lantai 1 dan 2, difungsikan untuk menahan plat lantai dan dinding bata, balok pada atap hanya menahan palat lantai. Beban yang digunakan sesuai dangan peraturan yang ditetapkan. Lokasi gedung berada di kota Jakarta.

1.      Beban-beban yang bekerja sebagai berikut :

·         Beban dinding                          = 250,98        Kg/m³

·         Beban mati tambahan lantai      = 50,98          Kg
·    Beban mati tambahan atap        = 50,98          Kg/m³

·         Beban hidup lantai                    = 250,98        Kg/m³

·         Beban hidup atap                      = 150,98        Kg/m³

·         Beban gempa arah X (lantai 1) = 200,98        kN

·         Beban gempa arah Y (lantai 1) = 180,98        kN

·         Beban gempa arah X (lantai 2) = 250,98        kN

·         Beban gempa arah Y (lantai 2) = 220,98        kN

·         Beban gempa arah X (lantai 3) = 300,98        kN

·         Beban gempa arah Y (lantai 3) = 260,98        kN

2.      Kombinasi beban sebagai berikut :

·         1,4 DL

·         1,2 DL + 1,6 LL

·         1,2 DL + 0,5 LL +1 EX + 0,3 EY

·         1,2 DL + 0,5 LL - 1 EX – 0,3 EY

·         1,2 DL + 0,5 LL + 0,3 EX + 1 EY

·         1,2 DL + 0,5 LL  – 0,3 EX –  1EY

B.       Langkah Kerja Analisis Portal Baja 3D

1.       Input Model

a.        Menentukan Geometri Struktur

File > New Model

Ø Klik  pilihan  initializer model from defaults with units pilih satuan Kg,m,C

Ø Klik tombol grid only

Pada kotak dialog berikutnya (Quick grind lines) : isikan data sebagi berikut seperti Gambar 3.7.

·       Number Of Grid Lines (Nilai jumlah garis)

X Direction (grid arah X) = 5

Y  Direction (grid arah Y) = 3

Z Direction (grid arah Z) = 4

·       Grid Spacing (jarak antar garis)

X Direction (grid arah X) = 7,98

Y  Direction (grid arah Y) = 7,98

Z Direction (grid arah Z) = 4,98

Ø   Klik Ok

b.        Mengubah tampilan ke bidang XZ

Klik toolbar :  (untuk merubah tampilan ke bidang XZ).

Anda dapat merubah tampilan pada menu bar, sesuai tinjauan pada koordinat yang anda pilih,  misal tampilan koordinat xy atau yz.

c.         Mendefinisikan tipe bahan

1)        Untuk Baja

Define > Materials

Toolbar :

Ø Klik tombol add new material
Pada kotak dialog berikutnya (material property data) :

Ø Beri nama bahan pada isian material name baja

Ø Materil type pilih steel

Ø Weight per unit volume (berat jenis baja)= 7850 Kg/m³

Ø Modulus Elastisitas Baja = 200000 MPa

Ø Pada isian fy (tegangan leleh baja) isikan = 240 MPa,

Ø Pada isian fu (tegangan putus baja) isikan = 410 Mpa

Ø Klik OK

Ø Klik OK lagi.

d.        Mendefinisikan penampang elemen struktur

1)        Untuk Baja profil WF 300x300x10x15 mm

Define > Frame section

Toolbar :

Ø Klik tombol add new property

Ø Pada kotak dialog berikutnya add frame section property pilih steel

Ø Klik double angel

Ø Pada kotak dialog berikutnya (double angel section). Beri nama penampang pada section name untuk elemen profil batang BALOK

Ø Isikan data material dengan material yang sudah dibuat pilih Baja

Ø Selanjutnya isikan data dimensi profil

·         Isikan (t3) = 0,3 (tinggi penampang baja 300 mm)

·         Isikan (t2) = 0,3 (lebar penampang atas baja 300 mm)

·         Isikan (tf) = 0,01 (tebal sayap atas penampang 10 mm)

·         Isikan (tw) = 0,015 (tebal badan penampang baja 15 mm)

·         Isikan (t2b) = 0,3 (lebar penampang bawah baja 300 mm)

·         Isikan (tfb) = 0,01 (tebal sayap bawah penampang 10 mm),

Ø Selanjutnya klik OK

2)        Untuk Baja profil 350x350x12x19 mm

Ø Klik tombol add new property

Ø Pada kotak dialog berikutnya add frame section property pilih steel

Ø Klik double angel

Ø Pada kotak dialog berikutnya (double angle section). Beri nama penampang pada section name KOLOM

Ø Isikan data material dengan material yang sudah dibuat pilih Baja

Ø Selanjutnya isikan data dimensi profil

Ø  Isikan (t3) = 0,35 (tinggi penampang baja 350 mm)

Ø  Isikan (t2) = 0,35 (lebar penampang atas baja 350 mm)

Ø  Isikan (tf) = 0,012 (tebal sayap atas penampang 12 mm)

Ø  Isikan (tw) = 0,019 (tebal badan penampang baja 19 mm)

Ø  Isikan (t2b) = 0,35 (lebar penampang bawah baja 350 mm)

Ø Selanjutnya klik OK dan klik ok lagi.

e.         Menggambar model struktur

Draw > draw Frame/Cable Element

Toolbar :

Pada kotak dialog yang muncul (properties of object), pilih  section sesuai dengan profil yang sudah di buat pada point d.

Ø Menggambar dengan cara mengklik kiri mouse di setiap joint, dan klik kanan mouse sebagai pemutus garis.

Ø Setelah selesai menggambar object, klik ESC untuk menghilangkan kotak dialog properties object

Ø  Selanjutnya membuat kolom. Ubah tampilan bidang koordinat pada menu bar, sesuai tinjauan pada tampilan koordinat xz. Lihat point b. Pada kotak dialog yang muncul (properties of object), pilih  section sesuai dengan profil yang sudah di buat pada point d, yaitu KOLOM. 
Ø Jika ingin melihat gambar atau memunculkan dimensi profil lihat pada menubar, klik Display, kemudian klik Show Misc Assigns klik frame section dan klik Ok.

f.         Memberi tipe tumpuan struktur sendi

Ø  Ubah tampilan menjadi xy

Ø  Memblok tampilan base xy

Ø Klik Assign > joint > Restraints

Toolbar :

Pada kotak dialog  yang muncul

Ø  klik tumpuan sebagai  sendi

Ø  klik OK

g.        Mendefinisikan Tipe Beban

 Define > Load Cases

 Toolbar :

Ø pada load name  isikan LIVE; pilih LIVE pada Type lalu klik Add New Load.

Ø pada load name  isian LIVE ; diganti dengan GEMPA X ; pilih QUAKE  pada Type lalu klik Add New Load.

Ø pada load name  isian GEMPA X; diganti dengan GEMPA Y ; pilih QUAKE pada Type lalu klik Add New Load,

Ø Klik OK

h.        Mendefinisikan kombinasi pembebanan

Define > Combinations

Toolbar : Klik tombol Add New Combo

Pada Define Combinations of Case Results

Ø Klik tombol Add New Combo

·      Pada combinasi 1, pilih DEAD pada Case Name dan isikan 1,4 pada Scale Factor lalu klik add , dan klik OK.

Dengan cara yang sama, lakukan untuk kombinasi berikutnya,

·      Pada combinasi 2, pilih DEAD pada Case Name dan isikan 1,2 pada Scale Factor lalu klik add , pilih LIVE pada Case Name dan isikan 1,6 pada Scale Factor lalu klik add, pilih LIVEATAP pada Case Name dan isikan 0,5 pada Scale Factor lalu klik add, dan klik OK.

·      Pada combinasi 3, pilih DEAD pada Case Name dan isikan 1,2 pada Scale Factor lalu klik add , pilih LIVE pada Case Name dan isikan 0,5 pada Scale Factor lalu klik add pilih GEMPA X pada Case Name dan isikan 1 pada Scale Factor lalu klik add, pilih GEMPAY pada Case Name dan isikan 0,3 pada Scale Factor lalu klik add, dan klik OK.

·      Pada combinasi 4, pilih DEAD pada Case Name dan isikan 1,2 pada Scale Factor lalu klik add , pilih LIVE pada Case Name dan isikan 0,5 pada Scale Factor lalu klik add pilih GEMPA X pada Case Name dan isikan -1 pada Scale Factor lalu klik add, pilih GEMPA Y pada Case Name dan isikan -0,3 pada Scale Factor lalu klik add, dan klik OK.

·      Pada combinasi 5, pilih DEAD pada Case Name dan isikan 1,2 pada Scale Factor lalu klik add , pilih LIVE pada Case Name dan isikan 0,5 pada Scale Factor lalu klik add pilih GEMPA X pada Case Name dan isikan 0,3  pada Scale Factor lalu klik add, pilih GEMPA Y pada Case Name dan isikan 1 pada Scale Factor lalu klik add, dan klik OK.

·      Pada combinasi 6, pilih DEAD pada Case Name dan isikan 1,2 pada Scale Factor lalu klik add , pilih LIVE pada Case Name dan isikan 0,5 pada Scale Factor lalu klik add pilih GEMPA X pada Case Name dan isikan     -0,3  pada Scale Factor lalu klik add, pilih GEMPA Y pada Case Name dan isikan -1 pada Scale Factor lalu klik add, dan klik OK.

Sehingga tampilan pada kotak dialog  terdapat 6 Combination, kemudian klik OK.

i.          Mengaplikasikan pembebanan pada struktur

1)        Beban Mati

a)        Beban mati dinding 250,98 Kg/m² pada lantai 1 dan 2

Ø  Klik batang balok pada lantai 1 dan 2

Ø  Klik Assign > Frame Loads > Distributed

Ø  Pada kotak dilog yang muncul, pilih options dengan DEAD (untuk mengaplikasikan beban mati), isikan distance dan isikan Trapezoidal Loads dan Uniform Loads 

Ø Klik OK.

Lakukan langkah yang sama pada balok yang menerima beban mati dinding  = 501,96 Kg/m².

b)       Beban mati tambahan lantai = 50,98 Kg/m³ pada lantai 1 dan lantai 2

Ø  klik pada batang balok pada lantai 1 dan 2 yang menerima beban mati tambahan lantai (satu segitigaKlik Assign > Frame Loads > Distributed

Ø  Pada kotak dilog yang muncul, pilih options dengan DEAD (untuk mengaplikasikan beban mati), klik add pada options dan isikan Trapezoidal Loads dan Uniform Load.

Lakukan langkah yang sama pada balok yang menerima beban mati tambahan lantai (dua segitiga)  pada balok = 101,96 Kg/m².

c)        Beban mati atap = 50,98 Kg/m³

Ø  klik pada batang balok pada atap menerima beban mati atap (satu segitiga), Klik Assign > Frame Loads > Distributed

Ø  Pada kotak dilog yang muncul, pilih options dengan DEAD (untuk mengaplikasikan beban mati), klik add pada options, isikan Trapezoidal Loads dan Uniform Load

2)        Beban Hidup

a)        Beban hidup = 250,98 Kg/m² pada lantai 1 dan 2

Ø  klik pada batang balok pada lantai 1 dan 2 yang menerima beban hidup atap (satu segitiga),

Ø  Klik Assign > Frame  Loads > Distributed

Ø  Pada kotak dialog yang muncul, pilih options dengan LIVE (untuk mengaplikasikan beban mati), isikan Trapezoidal Loads dan Uniform Loads.  Ø  Klik OK

Lakukan langkah yang sama pada balok yang menerima beban hidup lantai (dua segitiga)  pada balok = 501,96 Kg/m².

b)       Beban hidup atap = 150,98 Kg/m² pada lantai 1 dan 2

Ø  klik pada batang balok pada lantai atap yang menerima beban hidup atap (satu segitigaKlik Assign > Frame Loads > Distributed

Ø  Pada kotak dilog yang muncul, pilih options dengan LIVEATAP (untuk mengaplikasikan beban hidup atap), isikan Trapezoidal Loads dan Uniform Loads.

Lakukan langkah yang sama pada balok yang menerima beban hidup lantai (dua segitiga)  pada balok = 301,96 Kg/m².

3)        Pembebanan Gempa

a)        Beban Gempa arah Y

Pembebanan pada joint lantai 1 disumbu X (beban gempa statik) menerima beban gempa arah Y

Ø  Klik toolbar xz. Gunakan toolbar : untuk memilih joint paling tepi pada lantai 1 disumbu X, Klik joint tersebut. Potongan Y1

Ø Klik Assign > Joint Load > Force

Ø Pada kotak dilog yang muncul, pilih Load Case Name dengan GEMPA Y , isikan Force Global Y = 180,98 KN, 

Ø  Klik OK

Lakukan langkah yang sama pada joint disumbu X pada lantai 2 dan lantai atap yang menerima beban gempa arah Y.

b)       Beban Gempa arah X

Pembebanan pada joint lantai 1 disumbu Y (beban gempa statik) menerima beban gempa arah X

Ø  Klik toolbar yz. Gunakan toolbar : untuk memilih joint paling tepi pada lantai 1 disumbu Y, Klik joint tersebut.

Ø Klik Assign > Joint Loads > Forces

Ø Pada kotak dilog yang muncul, pilih Load Case Name dengan GEMPA X , isikan Force Global X = 200,98 KN,

Lakukan langkah yang sama pada joint disumbu Y pada lantai 2 dan lantai atap yang menerima beban gempa arah X.

j.          Mendefinisikan batang-batang profil sebagai element truss  

Toolbar :

Ø Klik All  

Ø Klik Assign > Frame > Releases/Partial Fixity

Ø klik contreng pada Moment 33 (Major) untuk Start dan End kemudian klik Ok.

k.        Menentukan Tipe Analisis Struktur (truss 3D)

Analyze > Set Analysis Options > Space frame

Kemudian Klik Ok

l.          Melakukan Analysis (F5)

Analyze > Run Analysis

Ø Pada Case Name Klik Modal

Ø Klik Run/Do Not Run Case

Ø Klik Run Now

Ø  Kemudian klik Ok.

m.      Menyimpan data SAP

Jika belum di save, maka secara otomatis setelah di running, program SAP akan mengingatkan kita untuk menyimpan data. Simpanlah file dan beri nama.

2.        Data Output

a.        Menampilkan Deformasi Struktur

Display > Show Deformed Shape

Toolbar :

Pilih  type beban yang ingin dilihat pada case/combo name, dan klik OK. Untuk mengetahui besaran deformasi tranlasi dan rotasi pada joint, klik kanan pada titik joint.

b.        Menampilkan reaksi tumpuan

Display > Show forces/Stress > Joint

Toolbar :

Pilih type beban yang ingin dilihat pada case/combo name, dan klik OK. Untuk mengetahui besaran reaksi gaya tumpuan dan moment pada joint, klik kanan pada titik join.

c.         Menampilkan gaya-gaya batang

Display > Show forces/Stress > Frames/Cables

Toolbar :

Pilih type beban yang ingin dilihat pada case/combo name, pada component. Pilih  type gaya yang ingin dilihat, lalu klik OK. Kemudian Klik kanan pada batang untuk menampilkan detailnya.

d.        Melihat atau mengecek struktur Baja

Design > Steel Frame Design > Start Design/Check of Structure

Toolbar :

Maka akan terlihat kelayakan dimensi, bahan struktur dengan grafik warna, 

Keterangan warna ;                  biru      : sangat aman (boros bahan)

                                                hijau    : aman (hemat bahan)

                                                kuning : aman (hemat bahan)

                                                orange : bahaya/hati-hati (hemat bahan)

                                                merah  : sangat berbahaya (tidak dianjurkan)

e.         Mencetak gambar di layar ke printer

File > Print Setup for Graphics

Shortcut : Ctrl + P

Klik tombol setup tentukan konfigurasi printer, ukuran kertas dan klik OK, klik OK.

Kemudian klik File dan klik Print Graphics

3.        Pengolahan data output

a.        Menampilkan data/tabel analisa

Display > Show Tables

Shortcut : Shift + F12

Untuk melihat data-data hasil output chek list Analysis Result,  klik OK.

b.        Memindahkan/mengekspor table data ke program Excell

Pada menu  kotak dialog (Assembled Joint Mases)

Klik File > Export All Tables > To Excell.