dasar-dasar sap 2000
Post on 05-Aug-2015
277 Views
Preview:
TRANSCRIPT
MODUL SAP2000 v11
Pedoman
Analisa Struktur
dengan SAP2000
PUSAT STUDI KONSTRUKSI INDONESIA(PUSKI) – ITS
Gedung Research Centre R. 109,Jl. Teknik Kimia Kampus ITS Sukolilo
Surabaya - INDONESIA
Modul SAP2000 v 11 2008
BAB I
PENGENALAN DASAR ANALISA SAP2000
1.1 Sejarah Program SAP2000
SAP2000 merupakan program analisa struktur yang dikembangkan oleh
perusahaan software Computers and Structures Incorporated (CSI) yang
didirikan oleh Ashraf Habibullah di Barkeley, California, Amerika Serikat .
Adapun program ini berawal dari penelitian dan pengembangan riset oleh Dr
Edward L Wilson pada tahun 1970 di University Of California. SAP2000 sendiri
merupakan program versi terakhir yang paling lengkap dari seri – seri
program analisa struktur SAP seperti SAP80 maupun SAP90.
1.2 Speasialis Fungsi dari Program Yang Dikembangkan Oleh CSI
Selain SAP2000, CSI juga mengembangkan dua program analisa struktur
lainnya yaitu ETABS dan SAFE yang mana masing-masing program tersebut
memiliki karakteristik kegunaan masing-masing. Program SAP2000 secara
khusus dikembangkan untuk analisa struktur seperti jembatan, bendungan,
Stadion dan bangunan – bangunan industri. Program ETABS digunakan khusus
untuk analisa struktur high rise building seperti bangunan perkantoran,
bangunan apartemen dan rumah sakit. Sedangkan program SAFE digunakan
untuk analisa struktur lantai dan pondasi beton dengan efisiensi yang tepat
dan kekuatan yang maksimal.
1.3 Program SAP2000 ver 11.0.8
Program SAP2000 ver 11.0.8 merupakan versi keluaran terbaru dari
SAP2000. Program ini dapat digunakan untuk analisa struktur mulai dari
struktur yang bersifat linear hingga nonlinear. Selain itu, SAP2000 juga
menyediakan fasilitas desain bangunan yang didukung oleh berberapa
standar perencaanaan Internasional seperti ACI, AASTHO, dan EUROCODE.
Untuk analisa dinamis, disediakan jenis analisa seperti respon spectrum dan
time history yang didukung dengan penyediaan data percepatan gempa yang
berskala tinggi dalam file format text (*.txt).
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 1
Modul SAP2000 v 11 2008
Selain beberapa analisa desain di atas, SAP2000 juga menyediakan
beberapa modul – modul tambahan seperti Brigde Modeler, Stage
Construction, dan OffShore Analysis. Yang mana modul – modul tersebut
dapat diaktifkan dengan membayar biaya pengaktifan kepada CSI.
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 2
Modul SAP2000 v 11 2008
BAB II
KONSEP – KONSEP DASAR
ANALISA STRUKTUR SAP 2000
2.1 PRINSIP DASAR PERMODELAN STRUKTUR
Meskipun sekarang seluruh perhitungan analisa struktur dapat dilakukan
dengan program computer, akan tetapi dasar – dasar mekanika teknik bagi
setiap engineer sangat mutlak dibutuhkan sebagai pembanding dalam
melakukan analisa struktur dengan program komputer. Hal ini dikarenakan
para developer dari program analisa struktur tidak mau bertanggungjawab
atas pemakaian program yang tidak benar, itu dapat dilihat dari berbagai
disclaimer yang dinyatakan pada setiap manualnya.
Gambar 2.1. Disclaimer dari program SAP2000, ETABS, SAFE
Untuk memakai program dengan benar, maka perlu dipahami latar
belakang teori yang dipakai program serta opsi – opsi program yang
digunakan termasuk input data yang tepat. Selain itu juga perlu mengetahui
sejumlah solusi yang dihasilkan apakah masih dapat diterima. Sebagai contoh
terjadi lendutan yang cukup besar namun tidak ada warning dari hasil analisa
program, dengan ini apakah hasil analisa program dapat dipercaya?
Dalam memodelkan struktur, sebaiknya para engineer mengikuti
beberapa petunjuk sebagai berikut :
Jangan terlalu rumit dari yang diperlukan. Jika dapat dibuat model yang
simple tetapi representatf, maka umumnya itu akan berguna.
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 3
Modul SAP2000 v 11 2008
Jangan berkeinginan membuat model secara keseluruhan dengan
ketelitian yang sama untuk setiap detail yang diinginkan
Apakah model sederhana masih representatif, maka perlu mengetahui
perilaku struktur pada kondisi sebenarnya. Tak ada jaminan bahwa
banyak faktor maka hasilnya akan semakin baik. Contoh : jika deformasi
lentur dihitung pada struktur truss (rangka batang) maka batangnya
perlu ukuran yang lebih besar untuk menahan aksial dan lentur sekaligus
(lebih boros).
Jangan langsung percaya pada hasil keluaran komputer, kecuali telah
dilakukan validasi – validasi yang lebih teliti dan ketat (apriori).
Meskipun sudah ada validasi – validasi yang ketat, jangan terlalu percaya
dulu. Lihat apakah asumsi – asumsi yang dipakai dalam pembuatan model
analisis sudah logis dan mewakili kondisi yang sebenarnya (real).
2.2 Permodelan Struktur dan Analisanya
Tahap awal sebelum dilakukan analisa struktur adalah membuat model
struktur. Permodelan struktur tidak terbatas pada penyiapan data, tetapi
model harus disesuaikan dengan problem yang dianalisis, apakah itu
tegangan, thermal atau apa saja. Sehingga pembuatan model harus
memahami permasalahan yang akan diselesaikan dan disertai dengan
parameter – parameter yang berhubungan dengan permasalahan tersebut.
Berberapa pendekatan dalam analisa model struktur untuk mengetahui
perilaku pemberian beban dapat dikategorikan sebagai berikut
2.2.1 Linear – elastik
Permodelan linear elastic berarti hubungan antara beban dan deformasi
bersifat linear/proporsional. Selain jika struktur diberi beban akan
berdeformasi dan akan kembali ke posisi awal jika pembebanan tersebut
dihilangkan. Ciri – ciri penyelesaian permodelan linier – elastic adalah slope
deflection , Cross dan Metode Matrik Kekakuan.
2.2.2 NonLinear
Permodelan Non Linear berarti menunjukkan bahwa perilaku beban dan
deformasi tidak proporsional. Deformasi pada suatu kondisi beban tidak bisa
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 4
Modul SAP2000 v 11 2008
digunakan untuk memprediksi deformasi pada kondisi beban lain hanya
dengan mengetahui ratio beban – beban tersebut.
Umumnya analisa non-linear digunakan untuk mengetahui perilaku
struktur terhadap pembebanan yang memnyebabkan persyaratan linear
elastic tidak terpenuhi seperti perilaku keruntuhan struktur akibat beban
gempa. Apakah keruntuhan yang terjadi merupakan keruntuhan daktail atau
getas.
Kondisi yang menyebabkan struktur berperilaku non linear adalah
Non-Liniear geometri : P – Δ efek
Non-Linear material : Plastis
Non-Linear tumpuan : gap
2.3 Analisa Struktur Berbasis Numerik
Sifat struktur real tentu berbeda – beda, umunya dapat difokuskan pada
sifat – sifat domain yang ada mulai dari kondisi tumpuan (tanah/pondasi ),
cara penyaluran beban (lentur atau aksial atau keduanya), maupun sifat fisik
struktur itu sendiri, batang sendiri atau bidang solid 3 dimensi.
Tanah pondasi
Struktur
PAt
Struktur
Tumpuan Rigid
P
Diskretasi Model
1
2
3
At = P
A3
A2
A1
Representasi Fisik Model MEH
Gambar 2.2. Tahapan umum dalam permodelan struktur
Gambar 2.2 di atas memperlihatkan proses permodelan tiang non –
prismatis dengan beban sentris terpusat. Mula – mula tanah pondasi dapat
dianggap sebagai tumpuan rigid karena hanya menahan gaya aksial.
Anggapan tersebut belum tentu benar jika beban yang bekerja adalah
eksentrisitas hingga timbul momen guling.
Kondisi tiang non – prismatis selanjutnya didekati sebagai tiang – tiang
prismatis yang ukurannya bervariasi dari bawah ke atas. Semakin banyak
tiang – tiang prismatis yang digunakan, maka perilakunya akan semakin
mendekati kondisi tiang yang sebenarnya.
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 5
Modul SAP2000 v 11 2008
Selanjutnya tiang – tiang prismatis akibat beban terpusat hanya akan
mengalami deformasi aksial saja. Sehingga bila tiang prismatis tersebut
dimodelkan sebagai elemen satu dimensi masih memungkinkan. Adapun
parameter geometri yang dominan adalah luasan (A) dan panjang (L)
penampang tiang prismatis
Adapun elemen satu dimensi pada program SAP 2000 adalah elemen
frame. Namun, dalam kenyataanya tidak semua struktur selalu dapat
dimodelkan sebagai elemen satu dimensi. Sehingga untuk kasus – kasus
tertentu, diperlukan model elemen dua dimensi atau bahkan tiga dimensi
(a) (b)
Gambar 2.3. Permodelan 3 dimensi (a) Tower dan (b) Gedung 3 lantai
Selanjutnya akan diberikan berberapa asumsi yang perlu diketahui dalam
menganalisa struktur dengan program SAP200
2.4 Sistem Koordinat
Setiap model struktur menggunakan koordinat yang berbeda untuk
menentukan joint dan arah beban, displacement, gaya dalam dan tegangan.
Pengetahuan tentang sistem koordinat ini sangat penting bagi pengguna
karena untuk menentukan model dan menginterperasikan hasil – hasil
keluaran dari program, pengguna harus memahami sistem koordinat ini.
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 6
Modul SAP2000 v 11 2008
Semua sistem koordinat pada model ditentukan dengan mematuhi satu
sistem koordinat global X – Y – Z. Setiap bagian dari model misalnya joint,
elemen atau constraint, masing – masing mempunyai sistem koordinat local 1-
2-3. Semua sistem koordinat ditunjukkan dengan menggunakan aturan
tangan kanan dan mengunakan sistem cartessian (segi –empat).
SAP 2000 selalu mengasumsikan sumbu Z ialah sumbu vertical dengan
Z+ mengarah ke atas. Arah ke atas digunakan sebagai bantuan untuk
menentukan sistem koordinat lokal, walaupun sistem koordinat lokal itu
sendiri tidak mempunyai sumbu arah vertikal.
2.4.1 Sistem Koordinat Global
Sistem koordinat global merupakan koordinat dalam tiga dimensi, yang
mengikuti aturan sumbu tangan kanan (right handed),dan merupakan
koordinat Cartessian (segi empat). Tiga sumbu dengan notasi X,Y dan Z ialah
sumbu saling tegak lurus sesuai dengan aturan tangan kanan. Letak dan
orientasi sumbu global tersebut dapat berubah – ubah sesuai dengan aturan
tangan kanan
Lokasi pada sistem koordinat global dapat ditentukan menggunakan
variabel x,y,z. Vektor dalam sistem koordinat global dapat ditentukan dengan
memberikan lokasi dua titik, sepasang sudut atau dengan memberikan arah
koordinat. Arah koordinat ditunjukkan dengan nilai X±, Y± dan Z±.
Sebagai contoh, X+ menunjukkan vektor sejajar dan searah sumbu X
positif. Bidang X – Y merupakan bidang horizontal dengan sumbu X+
merupakan sumbu utama. Sudut pada bidang horizontal diukur dari sumbu
positif X dengan sudut positif ialah berlawanan dengan arah putaran jarum
jam
Gambar 2.4. Koordinat Sumbu Global
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 7
Modul SAP2000 v 11 2008
2.4.2 Sistem Koordinat Lokal
Pada setiap elemen frame mempunyai sistem koordinat lokal yang
digunakan untuk menentukan potongan property, beban dan gaya – gaya
keluaran. Sumbu – sumbu koordinat local inin dinyatakan dengan symbol 1,2
dan 3. Sumbu 1 arahnya ialah searah sumbu elemen, dua sumbu yang lain
tegak lurus dengan elemen tersebut dan arahnya dapat ditentukan sendiri
oleh pengguna
Yang perlu diketahui pengguna ialah bagaimana menentukan koordinat
lokal 1-2-3 dan hubungannya dengan koordinat global X-Y-Z. Kedua sistem
koordinat ini menggunakan aturan tangan kanan untuk koordinat lokal,
sedangkan pengguna bebas menentukan arahnya selama hal tersebut
memudahkan dalam memasukkan data dan menginteperasikan hasilnya.
Gambar 2.5. Koordinat lokal dan global dalam suatu permodelan elemen
2.5 End Offset
Elemen frame dimodelkan sebagai elemen garis yang dihubungkan pada
joint (titik kumpul / pertemuan). Padahal sebenarnya penampang elemen
yang digunakan mempunyai dimensi potongan tertentu. Apabila dua buah
elemen bertemu, misalnya balok dan kolom, pada pertemuan tersebut akan
terjadi overlap potongam penampangnya. Untuk berberapa struktur yang
dimensi penampangnya cukup besar, maka panjang overlap tersebut cukup
significant untuk diperhitungkan.
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 8
Modul SAP2000 v 11 2008
Pada setiap elemen, dapat ditentukan dua buah end offset dengan
menggunakan parameter ioff dan joff yang berhubungan dengan ujung i dan j.
End offset ioff ialah panjang overlap pada elemen yang ditinjau terhadap
elemen lain pada joint i. End offset ioff merupakan jarak dari join ke sisi muka
elemen yang lain. Penjelasan yang sama berlaku pula pada join j untuk joff.
End offset dapat dihitung secara otomatis oleh program SAP2000 untuk
pilihan elemen yang didasarkan pada dimensi penampang maksimum untuk
semua elemen yang lain yang berhubungan dengan elemen tersebut pada
salah satu join yang ditinjau.
Pengaruh dari pemberian end offset ini ialah semua keluaran gaya – gaya
dalam dan momen diberikan pada permukaan dukungan dan pada sepanjang
bentang bersih elemen. Pada daerah end offset, keluaran gaya – gaya dalam
ini tidak akan dikeluarkan.
Gambar 2.6. End offset pada elemen frame
Untuk aplikasi serta materi yang lebih detail akan disajikan dalam modul –
modul SAP2000 yang diikutsertakan dalam pelatihan ini.
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 9
Modul SAP2000 v 11 2008
BAB 3
PENUTUP
Penggunaan program komputer dalam menganalisa suatu struktur
bangunan dapat membantu para engineer untuk menghasilkan desain
bangunan dengan cepat. Akan tetapi dalam melakukan analisa struktur
dengan bantuan program komputer tetap diperlukan pengetahuan mekanika
teknik klasik untuk verifikasi hasil ouput suatu program. Resiko kesalahan
dari penggunaan program komputer dapat dihindari apabila pengguna paham
mengenai perilaku struktur terhadap beban yang diberikan. Selain itu
pengguna diwajibkan untuk memahami asumsi – asumsi yang digunakan oleh
program tersebut dalam menjalankan suatu analisa struktur.
Komputer adalah teknologi yang sangat membantu , tetapi
keberadaanya hanya tool atau alat saja. Efektif tidaknya penggunaan suatu
program analisa struktur tergantung dari kemampuan penggunanya. Semakin
canggih suatu program maka semakin komplek pemahaman dan pengetahuan
teori yang diperlukan untuk mengetahui tingkat kebenaran output yang
dikeluarkan.
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 10
Modul SAP2000 v 11 2008
DAFTAR PUSTAKA
Computers and Structures, Inc (2005), CSI Analysis Reference Manual For SAP 2000, ETABS, and SAFE, Barkeley, California
Computer and Structures Inc,2007, CSI Analysis Reference For SAP 2000,ETABS,and SAFE,Barkeley,USA
Pusat Studi Konstruksi (PUSKI) - ITS Hal 11
top related