Sap2000-Analisis Dinamik 3d (Sni Gempa 2002)

SAP 2000 : Analisis Dinamik Struktur 3D (SNI Gempa 2002) Diketahui struktur bangunan gedung 5 lantai dari beton bertulang dengan konfigurasi seperti pada gambar ( denah struktur tipikal untuk semua lantai ). Untuk keperluan desain struktur diperlukan perhitungan mekanika rekayasa dengan meninjau dua Kombinasi Pembebanan yaitu : 1. Pembebanan Tetap

:

U = 1,2 D + 1,6 L 2. Pembebanan Sementara

:

U = 1,2 D + 0,5 L + 1,0 (I/R) Ex + 0,3 (I/R) Ey U = 1,2 D + 0,5 L + 0,3 (I/R) Ex + 1,0 (I/R) Ey dimana D : Beban Mati, L : Beban Hidup, Ex : Beban Gempa Arah X, Ey : Beban Gempa Arah , I = Faktor Keutamaan Struktur, R = Faktor Reduksi Beban Beban Gempa. Gempa. Beban gempa yang bekerja pada struktur dihitung dengan metode Analisis Dinamik Ragam Respon Spektrum, dengan meninjau 6 ragam getar ( mode shape ). 500

500

400

Y

C

Ex X 400

T

Respons Spektrum Gempa Arah X ( Ex ) dan Arah Y ( Ey ) Ey Denah Struktur dan Arah Gempa

Data-data untuk Perhitungan :

-

Struk Struktur tur ban bangu guna nan n ged gedun ung g ber berti ting ngka katt 5 dari dari beton beton bertu bertula lang ng dimo dimode delk lkan an seba sebaga gaii stru struktu ktur r dengan massa-massa terpusat pada bidang lantainya ( lump-mass model ). model ). Ukur Ukuran an kolo kolom m lan lanta taii 1 s/d s/d 5 : 45x4 45x45 5 cm, cm, ukur ukuran an balo balok k : 30x 30x50 50 cm, cm, tin tingg ggii tin tingk gkat at 400 400 cm. cm. 2 - Mutu beton : fc’ = 20 MPa, dengan modulus elastisitas beton = 210190 kg/cm - Faktor Reduksi Reduksi Gempa, R = 2,5 (portal elastis), elastis), Faktor Faktor Keutamaan Struktur, I = 1 - Lokasi bangunan di kota Semarang (wilayah gempa 2), tanah dasar merupakan tanah lunak. - Koefisien Koefisien reduksi beban hidup hidup untuk untuk perhitungan perhitungan beban beban gempa = 0.30

Beban mati dan beban hidup yang bekerja pada tiap lantai dilimpahkan pada balok-balok struktur dengan metode amplop. Dengan menggunakan metode amplop didapat pembagian beban sbb. : KSAKS Sipil UNDIP / SAP 2000 : Analisis

Dinamik Struktur Struktur 3D 1

Pembebanan pada balok Balok tepi arah X Balok tengah arah X Balok tepi arah Y Balok tengah arah Y

Beban mati (kg/cm) 20 40 35 70

Beban hidup (kg/cm) 15 30 25 50

Berat tingkat ( W ) dan massa tingkat ( M )

Karena lantai 1 sampai dengan lantai 5 mempunyai konfigurasi dan pembebanan yang sama, maka beban pada setiap lantai : a. Beban Mati Balok tepi arah X Balok tengah arah X Balok tepi arah Y Balok tengah arah Y

b.

Beban mati (kg/cm) Panjang balok (cm) 20 2000 40 1000 35 1600 70 800 Beban mati tiap lantai =

Berat lantai (kg) 40000 40000 56000 56000 192000

Beban Hidup (faktor reduksi 0.3) Balok tepi arah X Balok tengah arah X Balok tepi arah Y Balok tengah arah Y

Beban hidup (kg/cm) Panjang balok (cm) 0.3(15) 2000 0.3(30) 1000 0.3(25) 1600 0.3(50) 800 Beban hidup tiap lantai =

Berat lantai (kg) 9000 9000 12000 12000 42000

Berat dari tiap lantai : W = (192000+42000) = 234000 kg Massa dari tiap lantai : M = (234000/980) = 239 kg.detik/cm2 Respon Spektrum Gempa Rencana

Untuk wilayah gempa 2 dengan kondisi tanah lunak adalah sbb. : Periode Getar Koefisien Gempa T ( detik ) (C) 0,0 0,20 0,2 0,50 1,0 0,50 2,0 0,25 3,0 0,167 4,0 0,125 5,0 0,10 Data masukan untuk SAP 2000 :

1. Pilih sistem satuan yang digunakan : ( kg, cm ) 2. Susun konfigurasi atau bentuk dari struktur dengan menu File, New Model from Template. Pada Model Template, pilih Space Frame. Pada kotak Space Frame masukan data-data : - Number of Stories KSAKS Sipil UNDIP / SAP 2000 : Analisis

= 5 Dinamik Struktur 3D 2

- Number of Bays along X - Number of Bays along Y - Story Height - Bay width along X - Bay width along Y

= = = = =

2 2 400 500 400

Pilih joint-joint yang akan ditentukan sebagai tumpuan jepit. Dengan menu Assign, Joint , Restraints, pada kotak Joint Restraints, pilih tumpuan jepit. 3. Definisikan jenis material yang akan digunakan dengan menu Define, Material , CONC , / Show Material . Pada kotak Material Property Data, masukan data-data : Analysis Property Data :

- Weight per unit Volume - Modulus of Elasticity - Poisson’s Ratio

Design Property Data :- Reinforcing yield stres , fy - Concrete strength, fc - Shear steel yield stress, fys - Concrete shear strength, fcs

Modify

= 2,40 E-03 = 210190 = 0,2 = = = =

4000 200 2400 200

4. Definisikan ukuran penampang dari balok dan kolom struktur, dengan menu Define, Frame Sections. Pada kotak Define Frame Sections, masukan data-data : Section Name FSEC1 FSEC2

Material CONC CONC

Depth 45 50

Width 45 30

Pilih elemen-elemen dari balok dan kolom struktur, kemudian tentukan penampang yang digunakan dengan menu Assign, Frame, dan Sections. 5. Definisikan beban-beban yang bekerja pada struktur dengan menu Define, Static Load Case. Pada kotak Define Static Load Cases Name, masukkan data-data : Load LOAD1 LOAD2

Type DEAD LIVE

Self Weigth Multiplier 1 0

Pilih elemen-elemen dari balok yang akan dibebani, gunakan menu Assign, Frame Static Load , Point and Uniform. Pada kotak Point and Uniform Span Loads, masukkan data-data untuk beban, sbb. : a. Balok Tepi Arah-X : Beban mati : - Load Case Name - Direction - Uniform Load Beban hidup :

: LOAD1 : Global Z : -20

- Load Case Name - Direction - Uniform Load


b. Balok Tengah Arah-X : Beban mati : - Load Case Name - Direction - Uniform Load


KSAKS Sipil UNDIP / SAP 2000 : Analisis

Dinamik Struktur 3D 3

Beban hidup :



c. Balok Tepi Arah-Y : Beban mati : - Load Case Name - Direction - Uniform Load Beban hidup : - Load Case Name - Direction - Uniform Load

: LOAD1 : Global Z : -35 : LOAD2 : Global Z : -25

d. Balok Tengah Arah-Y : Beban mati : - Load Case Name - Direction - Uniform Load Beban hidup :




6. Untuk perhitungan beban gempa dengan Respon Spektrum, terlebih dahulu disusun fungsi dari Respon Spektrum yang akan digunakan, dengan menu Define, Response Spectrum Function, Add New Function. Pada kotak Function Definition masukkan data-data : - Function Name : SNI2002 Time Value 0 0.20 0.2 0.50 1 0.50 2 0.25 3 0.167 4 0.125 5 0.10 7. Setelah fungsi Respon Spektrum didefinisikan, kemudian tentukan gempa arah X, redaman dari struktur, dan besarnya percepatan gravitasi, dengan menu Define, Response Spectrum Cases, Add New Spectra. Pada kotak Response Spectrum Case Data masukkan data-data : - Spectrum Case Name - Excitation Angle - Modal Combination - Damping - Input Response Spectra

: : : : :

SPEC1 0 CQC 0.05 Direction U1 U2 U3

Function SNI2002 -

Scale Factor 980 -

Untuk gempa arah Y didefinisikan dengan menu Add New Spectra. Pada kotak Response Spectrum Case Data masukkan data-data : KSAKS Sipil UNDIP / SAP 2000 : Analisis


- Spectrum Case Name - Excitation Angle - Modal Combination - Damping - Input Response Spectra

8.

: : : : :

SPEC2 0 CQC 0.05 Direction U1 U2 U3

Function SNI2002 -

Scale Factor 980 -

Untuk melakukan analisis dinamik, diperlukan data masukan berupa massa dari tiap-tiap lantai struktur. Massa untuk setiap lantai dapat dipusatkan pada salah satu joint yang ada pada lantai tersebut. Pilih salah satu joint yang ada pada lantai 1. Gunakan menu Assign, Joint , dan Masses. Pada kotak Joint Masses, masukan data-data : - Masses in Local Direction :

- Direction 1 = 239 - Direction 2 = 239 - Direction 3 = 0

Untuk penempatan massa pada lantai-lantai yang lainnya, dilakukan dengan cara yang sama. 9.

Untuk membuat model massa terpusat ( lump mass model ) dari struktur, maka joint-joint yang terdapat pada suatu lantai harus dikekang ( constraint ) satu dengan yang lainnya, agar joint joint ini dapat berdeformasi secara bersama-sama, jika pada lantai yang bersangkutan mendapat pengaruh gempa. Sebagai contoh, untuk mengekang joint-joint pada Lantai 1, dilakukan dengan cara memilih joint semua joint yang pada lantai tersebut. Kemudian pilih menu Assign, Joint , dan Constraint . Pada kotak Constraint , pilih Add Diaphragm. Pada kotak Diaphragm Constraint , masukan data : - Constraint Name - Constraint Axis

: DIAPH1 : Z Axis

Untuk mengekang joint-joint pada Lantai 2 sampai Lantai 5, dilakukan dengan cara yang sama. 10. Untuk mendefinisikan kombinasi pembebanan yang akan ditinjau pada analisis struktur, digunakan menu : Define, Load Combination, dan Add New Combo. a.

Kombinasi : U = 1,2 D + 1,6L Pada kotak Load Combination Data, masukan data-data : - Load Combination Name : COMB1 - Title : COMB1

- Define Combination :

Case Name LOAD1 Load Case LOAD2 Load Case

Scale Factor 1.2 1.6

b. Kombinasi : U = 1,2 D + 0,5 L + 1,0 (I/R) Ex + 0,3 (I/R) Ey Pada kotak Load Combination Data, masukan data-data : - Load Combination Name : COMB2 - Title : COMB2 - Define Combination : Case Name LOAD1 Load Case KSAKS Sipil UNDIP / SAP 2000 : Analisis


Scale Factor 1.2

LOAD2 Load Case SPEC1 Spectra SPEC2 Spectra

0.5 0.4 0.12

c. Kombinasi : U = 1,2 D + 0,5 L + 0,3 (I/R) Ex + 1,0 (I/R) Ey Pada kotak Load Combination Data, masukan data-data : - Load Combination Name : COMB3 - Title : COMB3 - Define Combination : Case Name LOAD1 Load Case LOAD2 Load Case SPEC1 Spectra SPEC2 Spectra 10.

Scale Factor 1.2 0.5 0.12 0.4

Sebelum melakukan analisis, perlu dimasukkan parameter berupa jumlah ragam getar (mode shape) yang akan ditinjau, serta metode analisis struktur yang digunakan, yaitu analisis struktur 3 dimensi (Space Frame). Pilih menu Analyze, Set Options. Untuk analisis 3 dimensi, pada kotak Analysis Options, masukkan data : - Fast DOF - Dynamic Analysis - Number of Modes - Type of Analysis

: : : :

Space Frame Set Dynamic Parameter 6 Eigenvector

Untuk melakukan analisis pilih menu Analysis, dan Run.







Sap2000-Analisis Dinamik 3d (Sni Gempa 2002)

Recommend Documents