Umum Data Perencanaan Struktur Analisis Struktur dengan SAP2000 Analisis Struktur dengan Metode Matrik Kekakuan Perbandingan Hasil Analisis Struktur Desain Struktur dengan SAP2000 dan Verifikasi Output Penulangan Tinjauan Struktur terhadap Daya Dukung Tanah Penutup
Umum Tugas Akhir ini ditujukan pemakaian SAP2000 untuk analisis dan desain tulangan beton struktur portal statis tak tentu pada bangunan gedung SD/SMP Darussalam Palangkaraya. Analisis struktur diperbandingkan dengan Metode Matrik dan untuk desain tulangan beton SAP2000 digunakan provisi keamanan SNI 03-2847-2002. Analisis pondasi didasarkan pada data sondir. Analisis daya dukung tiang pancang didekati dengan berbagai metode. Hasil analisis berupa momen lentur, geser dan aksial antara SAP2000 dan Metode Matrik diperbandingkan. Analisis struktur pada SAP2000 dimodelkan sebagai struktur 3 dimensi dan Metode Matrik Kekakuan sebagai struktur 2 dimensi. Pada analisis SAP2000 beban lantai diterapkan langsung sebagai beban bidang pelat. Pada Metode Matrik beban lantai diterapkan menjadi beban balok dengan pendistribusian berpola amplop. Pada tahap desain, parameter masukan desain default pada SAP2000 dirubah mengikuti provisi keamanan SNI 03-2847-2002. Parameter desain yang dimaksud adalah provisi keamanan untuk momen lentur 0,80, geser 0,75 dan torsi 0,7. Analisis daya dukung tiang pondasi digunakan metode Meyerhof, metode Philliponnat, metode Schmertmann, metode Bustamante dan Gianeselli (metode LPCP), metode Price dan Wardle serta metode Penpile.
Data Perencanaan Struktur Spesifikasi Bangunan
Fungsi bangunan
: Gedung sekolah
Luas bangunan
: 496,125 m 2
Tinggi bangunan
: 16,30 m (termasuk penutup atap)
Konfigurasi gedung
: No. Bangunan
Mutu beton Mutu baja beton
Elevasi
1.
Pondasi
1,70 + 0,75
- 2,45
2.
Lantai I
4,20
± 0,00
3.
Lantai II
4,00
+ 4,20
4.
Lantai III
4,00
+ 8,20
5.
Dak
-
+ 12,20
Spesifikasi Bahan
Tinggi (m)
: K-250, fc ’ = 21 Mpa : Ø10 (BJTP 24), f y = 240 MPa D16 (BJTD 40), f y = 400 MPa
Analisis Struktur dengan SAP2000
Pemodelan Struktur Berdasarkan gambar desain, model dibuat secara 3D sebagai pendekatan terhadap struktur yang sesungguhnya. Model struktur berupa portal yang terdiri dari balok, kolom, pelat lantai dan pelat dak. a.
Balok
b.
Kolom
c.
Pelat
B1, 30 cm x 50 cm
K1, 30 cm x 60 cm
Pelat lantai, 12 cm
B2, 25 cm x 35 cm
K2, 30 cm x 30 cm
Pelat dak, 12 cm
B3, 20 cm x 30 cm
K3, 15 cm x 15 cm
B4,20cmx35cm Kombinasi pembebanan: U = 1,2DL + 1,6LL dimana: DL:berat sendiri balok, kolom dan pelat LL: pelat lantai = 250 kg/m2 pelat dak = 100 kg/m2
Analisis Struktur dengan SAP2000 HasilAnalisis
Analisis Struktur dengan Metode Matrik Kekakuan qDL=576 kg/m qLL=200 kg/m 26
3.00
4.00
qDL=576 kg/m qLL=200 kg/m
22
27
23
qDL=749,12 kg/m qLL=650,28 kg/m
4.00
15
16
8
1.70
1
17
qDL=749,12 kg/m qLL=650,28 kg/m
14
10
qDL=702,00 kg/m qLL=609,38 kg/m
5
18
qDL=749,12 kg/m qLL=650,28 kg/m
13
9
11
qDL=749,12 kg/m qLL=650,28 kg/m
6 2
4.75
21
qDL=702,00 kg/m qLL=609,38 kg/m
12
25
qDL=749,12 kg/m qLL=650,28 kg/m
20
qDL=749,12 kg/m qLL=650,28 kg/m
4.20
24
qDL=702,00 kg/m qLL=609,38 kg/m
19
3.00
7 3
4.00
4
4.75
Analisis Struktur dengan Metode Matrik Kekakuan Diagram Momen Lentur
Diagram Geser
Diagram Aksial
Perbandingan Hasil Analisis Struktur
Perbandingan Nilai Momen Lentur SAP2000
Elemen i
Matrik Kekakuan j
i
j
Persentase Perbedaan i j
Posisi
1 2 3 4
712,42 -166,43 166,43 -712,42
2364,84 -344,23 344,23 -2364,84
982,71 -184,47 184,47 -982,71
2466,14 -353,49 353,49 -2466,14
27,50% 9,78% 9,78% 27,50%
4,11% 2,62% 2,62% 4,11%
Kolom dasar Kolom dasar Kolom dasar Kolom dasar
5 6 7
-4400,09 -3349,05 -3880,49
3880,49 3349,05 4400,09
-4465,65 -3331,78 -3864,47
3864,47 3331,78 4465,65
1,47% 0,52% 0,41%
0,41% 0,52% 1,47%
Sloof Sloof Sloof
8 9 10 11
2035,25 -187,21 187,21 -2035,25
2067,73 -165,05 165,05 -2067,73
1999,51 -179,19 179,19 -1999,51
2058,75 -157,85 157,85 -2058,75
1,79% 4,47% 4,47% 1,79%
0,44% 4,56% 4,56% 0,44%
Kolom Lt I Kolom Lt I Kolom Lt I Kolom Lt I
12 13 14
-4825,28 -3241,29 -3529,43
3529,43 3241,29 4825,28
-4884,67 -3228,02 -3502,51
3502,51 3228,02 4884,67
1,22% 0,41% 0,77%
0,77% 0,41% 1,22%
Balok Lt I Balok Lt I Balok Lt I
15 16 17 18
2757,56 -123,09 123,09 -2757,56
3689,92 -83,48 83,48 -3689,92
2825,92 -116,64 116,64 -2825,92
3756,01 -77,23 77,23 -3756,01
2,42% 5,53% 5,53% 2,42%
1,76% 8,09% 8,09% 1,76%
Kolom Lt II Kolom Lt II Kolom Lt II Kolom Lt II
19 20 21
-4061,46 -3057,88 -3993,33
3993,33 3057,88 4061,46
-4110,49 -3045,55 -3977,09
3977,09 3045,55 4110,49
1,19% 0,40% 0,41%
0,41% 0,40% 1,19%
Balok Lt II Balok Lt II Balok Lt II
22 23 24 25
371,54 -851,98 851,98 -371,54
1448,86 -968,43 968,43 -1448,86
354,49 -854,31 854,31 -354,49
1468,99 -969,17 969,17 -1468,99
4,81% 0,27% 0,27% 4,81%
1,37% 0,08% 0,08% 1,37%
Kolom Lt III Kolom Lt III Kolom Lt III Kolom Lt III
26 27
-1448,86 -968,43
968,43 1448,86
-1468,99 -969,17
969,17 1468,99
1,37% 0,08%
0,08% Ring balk 1,37% Ring balk
Perbandingan Hasil Analisis Struktur
Perbandingan Nilai Geser Elemen 1 2 3
SAP2000 i 1810,15 -300,38
Matrik Kekakuan j
-1810,15 300,38
i 2028,74 -316,44
j -2028,74 316,44
Persentase Perbedaan i 10,77% 5,08%
j
Posisi
10,77% 5,08%
Kolom dasar Kolom dasar
300,38
-300,38
316,44
-316,44
5,08%
5,08%
Kolom dasar
4
-1810,15
1810,15
-2028,74
2028,74
10,77%
10,77%
Kolom dasar
5
-5741,44
-5522,67
-5758,62
-5505,49
0,30%
0,31%
Sloof
6
-4498,82 -5522,67
-4498,82 -5741,44
-4498,82 -5505,49
-4498,82 -5758,62
0,00% 0,31%
0,00% 0,30%
Sloof Sloof
976,90
-976,90
966,25
-966,25
1,10%
1,10%
Kolom Lt I
-83,87
83,87
-80,25
80,25
4,51%
4,51%
Kolom Lt I
7 8 9 10 11
83,87
-83,87
80,25
-80,25
4,51%
4,51%
Kolom Lt I
-976,90
976,90
-966,25
966,25
1,10%
1,10%
Kolom Lt I
-5904,87 -4498,82
-5359,24 -4498,82
-5923,04 -4498,82
-5341,07 -4498,82
0,31% 0,00%
0,34% 0,00%
Balok Lt I Balok Lt I
-5359,24
-5904,87
-5341,07
-5923,04
0,34%
0,31%
Balok Lt I
15 16
1611,87
-1611,87
1645,48
-1645,48
2,04%
2,04%
Kolom Lt II
-51,64
51,64
-48,47
48,47
6,54%
6,54%
Kolom Lt II
17 18
51,64 -1611,87
-51,64 1611,87
48,47 -1645,48
-48,47 1645,48
6,54% 2,04%
6,54% 2,04%
Kolom Lt II Kolom Lt II
19
-5646,40
-5617,71
-5660,14
-5603,97
0,24%
0,25%
Balok Lt II
20
-4498,82
-4498,82
-4498,82
-4498,82
0,00%
0,00%
Balok Lt II
21
-5603,97
-5660,14
0,25%
0,24%
Balok Lt II
12 13 14
-5617,71
-5646,40
22
455,10
-455,10
455,87
-455,87
0,17%
0,17%
Kolom Lt III
23
-455,10 455,10
455,10 -455,10
-455,87 455,87
455,87 -455,87
0,17% 0,17%
0,17% 0,17%
Kolom Lt III Kolom Lt III
-455,10
455,10
-455,87
455,87
0,17%
0,17%
Kolom Lt III
-3202,76 -1882,84
-1882,84 -3202,76
-3076,82 -2008,78
-2008,78 -3076,82
4,09% 6,27%
6,27% 4,09%
Ring balk Ring balk
24 25 26 27
Perbandingan Hasil Analisis Struktur
Perbandingan Nilai Aksial Elemen 1 2 3
SAP2000
Matrik Kekakuan
Persentase Perbedaan i
j
Posisi
i
j
i
j
-26819,96 -35041,15
27701,24 35481,79
-26743,09 -35118,01
27624,37 35558,65
0,29% 0,22%
0,28% 0,22%
Kolom dasar Kolom dasar
-35041,15
35481,79
-35118,01
35558,65
0,22%
0,22%
Kolom dasar
4
-26819,96
27701,24
-26743,09
27624,37
0,29%
0,28%
Kolom dasar
5
-833,25
833,25
-1062,49
1062,49
21,58%
21,58%
Sloof
6
-616,74 -833,25
616,74 833,25
-826,29 -1062,49
826,29 1062,49
25,36% 21,58%
25,36% 21,58%
Sloof Sloof
8 9
-18901,23
21078,51
-18807,19
20984,47
0,50%
0,45%
Kolom Lt I
-23931,02
25019,66
-24025,06
25113,70
0,39%
0,37%
Kolom Lt I
10 11
-23931,02
25019,66
-24025,06
25113,70
0,39%
0,37%
Kolom Lt I
-18901,23
21078,51
-18807,19
20984,47
0,50%
0,45%
Kolom Lt I
12 13
634,97 667,20
-634,97 -667,20
679,23 711,01
-679,23 -711,01
6,52% 6,16%
6,52% 6,16%
Balok Lt I Balok Lt I
14
634,97
-634,97
679,23
-679,23
6,52%
6,52%
Balok Lt I
15 16
-10922,76
12996,36
-10810,56
12884,16
1,04%
0,87%
Kolom Lt II
-13036,16
14072,96
-13148,37
14185,17
0,85%
0,79%
Kolom Lt II
17 18
-13036,16 -10922,76
14072,96 12996,36
-13148,37 -10810,56
14185,17 12884,16
0,85% 1,04%
0,79% 0,87%
Kolom Lt II Kolom Lt II
19 20
-1156,77 -1560,23
1156,77 1560,23
-1189,61 -1597,01
1189,61 1597,01
2,76% 2,30%
2,76% 2,30%
Balok Lt II Balok Lt II
21
-1156,77
1156,77
-1189,61
1189,61
2,76%
2,76%
Balok Lt II
22
-3202,76
5276,36
-3076,82
5150,42
4,09%
2,45%
Kolom Lt III
23 24 25
-1882,84
2919,64
-2008,78
3045,58
6,27%
4,14%
Kolom Lt III
-1882,84
2919,64
-2008,78
3045,58
6,27%
4,14%
Kolom Lt III
-3202,76
5276,36
-3076,82
5150,42
4,09%
2,45%
Kolom Lt III
26 27
-455,10 -455,10
455,10 455,10
-455,87 -455,87
455,87 455,87
0,17% 0,17%
0,17% Ring balk 0,17% Ring balk
7
Desain Struktur dengan SAP2000 dan Perhitungan Output Penulangan Tulangan Longitudinal
Tulangan Geser
Desain Struktur dengan SAP2000 dan Perhitungan Output Penulangan Pada desain struktur yang ditinjau, antara SAP2000 dan perhitungan manual yang mengacu pada SNI 03-2847-2002 dhasilkan luas tulangan seperti pada tabel. Elemen
SAP2000
Manual
Tulangan
Long.
Shear
Long.
Shear
Long.
Shear
Balok 30/50 Tump.
457,122
0,431
454,989
0,417
3D16
Ø10-170
Balok 30/50 Lap.
340,797
0,431
359,100
0,417
2D16
Ø10-170
Kolom 30/60
1.800
0
1.800
0
9D16
Ø10-250
Kolom 30/30
900
0
900
0
5D16
Ø10-250
Tinjauan Struktur terhadap Daya Dukung Tanah Data-data perencanaan pile cap dan pancang:
Tipe pondasi Bentuk pondasi
: Pondasi dalam
Kedalaman pile cap
: Pile cap bujur sangkar dan pancang (kayu galam) : Df = 2,00 m (qc = 12,08 kg/cm2; JHP = 23,76 kg/cm)
Jumlah titik pondasi
: 52 titik
Dimensi pancang
: d
= 0,12 m
Ap = 0,0113 m2
p
= 4,00 m
As
= 1,8103 m2
= 18.102,857 cm2
K
= 0,3771 m
= 37,714 cm2
= 113,143 cm2
Hasil Perhitungan Daya Dukung Tiang Tunggal dari Berbagai Metode No
Metode
Q p (kg)
Qs (kg)
Qult (kg)
Pv
= 35.481,786 kg
1.
Metode Meyerhof
6.375,661
10.387,861
16.763,522
2.
Metode Philipponnat
2.955,857
9.852,857
12.808,714
Qult = 6.882,514 kg/cm2 Qall = 6.882,514 / 2,5 = 2.729,006 kg
3.
Metode Schmertmann
5.204,571
3.665,829
8.870,400
n
4.
Metode Bustamante and Gianeselli
2.749,371
4.073,143
6.882,514
5.
Metode Price and Wardle
1.593,900
2.158,766
3.752,666
6.
Metode Penpile
1.138,500
2.667,415
3.805,915
= 14 16 tiang ≈
Jarak tiang:
as ke as = 40 cm as ke tepi = 15 cm
Dimensi pile cap: panjang = 150 cm lebar = 150 cm
Tinjauan Struktur terhadap Daya Dukung Tanah
Berdasarkan perhitungan kelangsingan tiang dan gaya tekuk Euler, didapatkan: Beban maksimum ijin tiang tunggal Pijin = 7.184,406 kg Beban maksimum ijin kelompok tiang Pijin g = 82.957,395 kg Pijin ≥ Pv = 35.481,786 kg
(Aman)
Penutup Komparasi hasil analisis antara kedua metode analisis terdapat perbedaan yang bervariatif untuk elemen dan posisinya. Didapat kecenderungan hasil untuk lentur dan geser lebih besar Metode Matrik baik untuk kolom maupun balok. Pada aksial terdapat kecenderungan lebih besar SAP2000 untuk kolom dan Metode Matrik untuk balok. Perbedaan momen kolom didapat sebesar 27,50% terjadi pada kolom dasar dan untuk balok sebesar 1,47% terjadi pada sloof. Perbedaan geser kolom didapat sebesar 10,77% terjadi pada kolom dasar dan untuk balok sebesar 6,27% terjadi pada ring balk. Perbedaan aksial kolom didapat sebesar 6,27% terjadi pada kolom lantai tiga dan untuk balok sebesar 21,58% terjadi pada sloof. Perbedaan hasil tersebut dimungkinkan terjadi karena pemodelan dan distribusi pembebanan. Hasil desain tulangan tidak terjadi perbedaan yang signifikan antara desain SAP2000 dan manual. Dari kelima metode analisis daya dukung tiang, metode Meyerhof memberikan hasil terbesar dan metode Price dan Wardle memberikan hasil terkecil. Dalam penetapan desain tiang pondasi digunakan metode Bustamante dan Gianaselli (metode LPCP). Untuk bangunan sekolah tiga lantai bentang antara 4,00-4,75 m pada nilai rata-rata konus tanah kedalaman 2-6 m sebesar 23,00 kg/cm2 diperoleh 16 tiang kayu galam diameter 12 cm panjang 4 m dengan efisiensi 71,17%.
Terima Kasih
