3.1.1 Analisis Struktur Portal Ruang

Struktur portal beton dengan konfigurasi seperti gambar di bawah. Di atas pelat bekerja beban hidup terbagi merata sebesar q = 250 kg/m². Kombinasi pembebanan yang ditinjau bekerja pada struktur adalah Pembebanan Tetap yaitu U = 1,2 D + 1,6 L (dimana D : beban mati; L = beban hidup).

Gambar 3.153. Konfigurasi Struktur Portal 3D

Data-data untuk perhitungan :

L1 = 6m, L2 = 4m, H = 5m. Tebal pelat : t = 10 cm

Diameter semua kolom struktur : 35 cm

Ukuran balok pada portal arah sumbu X : 30/50 cm

Ukuran balok pada portal arah sumbu Y : 25/40 cm

Mutu beton f_c’ = 20 MPa

Modulus elastisitas beton : E = 4700

Angka poisson beton : u = 0.25

Berat jenis beton : gc = 2400 kg/m³

Beban terbagi merata pada pelat akibat beban mati : qD=(0,1 x 2400) = 240 kg/m² dan beban hidup : qL = 250 kg/m²

Tentukan :

Gaya-gaya dalam pada elemen struktur (element forces), deformasi struktur, dan reaksi-reaksi tumpuan dengan SAP2000 dengan memperhitungkan berat sendiri struktur.

Gambar 3.154. Pelimpahan Beban pada Balok-balok Struktur

PEMBEBANAN PADA BALOK ARAH SUMBU Y

1. Balok Anak

Pelimpahan beban merata pada balok-balok struktur dilakukan dengan metode amplop. Dengan cara ini, pada balok anak, harus memikul 2 buah beban trapesium. Untuk memudahkan perhitungan, beban trapesium dirubah menjadi beban merata ekivalen (qe).

Panjang bentang untuk segmen pelat : Lx = 3 m dan Ly = 4m

Beban mati merata akibat berat pelat :

qx = 0,5.(qD).Lx = 0,5 . (240). 3 = 360 kg/m

Beban trapesium dirubah menjadi beban merata ekivalen dengan rumus sbb :

beban merata ekivalen : qe =

Dari rumus di atas, didapat beban mati merata ekivalen adalah : qe = 292,5 kg/m’

Beban mati total yang bekerja pada balok anak : qD = 2.(292,5) = 585 kg/m’

Beban hidup merata : qx = 0,5.(qL).Lx = 0,5.(250).3 = 375 kg/m’

Beban trapesium dirubah menjadi beban merata ekivalen : qe = 305 kg/m’

Beban hidup yang bekerja pada balok anak : qL = 2.(305) = 610 kg/m’

2. Balok Tepi

Balok tepi arah sumbu Y, harus memikul 1 buah beban trapesium. Beban trapesium dirubah menjadi beban merata ekivalen (qe).

Beban mati total yang bekerja pada balok tepi : qD = 292,5 kg/m’

Beban trapesium dirubah menjadi beban merata ekivalen : qe = 305 kg/m’

Beban hidup yang bekerja pada balok tengah : qL = 305 kg/m’

PEMBEBANAN PADA BALOK ARAH SUMBU X

1. Balok Portal Tengah

Balok tengah pada arah sumbu X harus memikul 2 buah beban segitiga. Untuk memudahkan perhitungan, beban segitiga dirubah menjadi beban merata ekivalen (qe).

Panjang bentang untuk segmen pelat : Lx = 4m dan Ly = 3m

Beban mati merata akibat berat pelat :

qx = 0,5.(qD).Lx = 0,5 . (240). 3 = 360 kg/m

Beban segitiga dirubah menjadi beban merata ekivalen dengan rumus sbb :

beban merata ekivalen : qe =

Dari rumus di atas, didapat beban mati merata ekivalen adalah : qe = 240 kg/m’

Beban mati yang bekerja pada balok tengah: qD = 2.(240) = 480 kg/m’

Beban hidup merata : qx = 0,5.(qL).Lx = 0,5.(250).3 = 375 kg/m’

Beban segitiga dirubah menjadi beban merata ekivalen : qe = 250 kg/m’

Beban hidup yang bekerja pada balok tengah : qL = 2.(250) = 500 kg/m’

2. Balok Portal Tepi

Balok tepi arah sumbu X, harus memikul 1 buah beban segitiga. Beban segitiga dirubah menjadi beban merata ekivalen (qe).

Beban mati yang bekerja pada balok tengah : qD = 240 kg/m’

Beban segitiga dirubah menjadi beban merata ekivalen : qe = 250 kg/m’

Beban hidup yang bekerja pada balok tepi : qL = 250 kg/m’

Penyelesaian :

Memilih sistem satuan

Pada kotak sistem satuan yang tersedia, pilih sistem satuan yang akan digunakan di dalam analisis struktur (untuk perhitungan digunakan ton-m).

Memilih Bentuk Struktur

Dari menu File, pilih New Model From Template. Pada kotak dialog Model Template, pilih/ klik struktur portal 3 dimensi. Pada kotak Space Frame ketikkan data-data dari struktur sbb :

Number of Stories = 1

Number of Bays along X = 1

Number of Bays along Y = 2

Story Height = 5

Bay Width along X = 6

Bay Width along Y = 4

Klik OK.

Gambar 3.155. Data Masukan untuk Model Struktur Frame 3 Dimensi

Untuk menempatkan balok anak pada sistem struktur dilakukan sbb :

- Klik balok-balok portal arah sumbu X dari struktur, kemudian klik menu Edit, dan Divide Frame. Masukkan data :

Divide into = 2

Last/First Ratio = 1

Klik OK

Langkah ini akan menyebabkan balok-balok portal pada arah sumbu X, terbagi menjadi 2 bagian yang sama panjang.

- Dari menu Draw, pilih Draw Element Frame untuk menggambar elemen Frame balok-balok anak, dengan cara menghubungkan joint-joint yang sudah terbentuk pada struktur.

Mendefenisikan Karakteristik Material

Dari menu Define, pilih Material untuk menampilkan kotak dialog Define Material. Pilih CONC, kemudian klik tombol Modify/Show Material. Pada kotak Material Property Data masukkan data-data dari material :

Design Type : Concrete

Analysis Property Data

Mass per unit Volume = 0

Weight per Unit Volume = 2.4

Modulus of Elasticity = 2101900

Poisson ratio = 0.25

Coeff of Thermal Expansion = 0

Klik OK.

Mendefenisikan Dimensi Elemen

- Dari menu Define, pilih Frame Section untuk menampilkan kotak dialog Define Frame Section. Pada kotak Frame Section, klik Modify/Show Section. Pada kotak Rectangular Section, masukkan data-data :

Section Nama : BALOKY

Dimension : - Depth = 0.40

: - Width = 0.25

Material : CONC

klik OK.

- Pada kotak Frame Section, pilih Add I/Wide Flange, kemudian klik Add Rectangular. Pada kotak Rectangular Section, masukkan data-data :

Section Nama : BALOKX

Dimension : - Depth = 0.50

: - Width = 0.30

Material : CONC

klik OK.

- Pada kotak Frame Section, pilih Add I/Wide Flange, kemudian klik Add Circle. Pada kotak Circle Section, masukkan data-data :

Section Nama : KOLOM

Diameter = 0.35

Material : CONC

klik OK.

Penempatan Elemen Pada Sistem Struktur

Untuk mendefenisikan penempatan elemen-elemen yang digunakan pada sistem struktur, dilakukan dengan cara sbb.:

- Klik elemen-elemen balok anak dan balok tepi arah sumbu Y dari struktur. Pilih menu Assign, kemudian Frame dan Section. Pada kotak Frame Section, pilih BALOKY, kemudian klik OK.

- Klik elemen-elemen balok portal arah sumbu X dari struktur. Pilih menu Assign, kemudian Frame dan Section. Pada kotak Frame Section, pilih BALOKX, kemudian klik OK.

- Klik semua elemen kolom struktur. Pilih menu Assign, kemudian Frame dan Section. Pada kotak Frame Section, pilih KOLOM, kemudian klik OK.

Mendefenisikan Jenis Tumpuan

Untuk mendefenisikan jenis tumpuan yang digunakan pada struktur, dilakukan dengan cara sbb :

- Klik joint-joint yang merupakan tumpuan jepit pada struktur. Pilih menu Assign, kemudian Joint dan Restraints. Didalam kotak Joint Restraints, pada Fast Joint Restraints, klik tombol gambar tumpuan jepit, kemudian klik OK.

Untuk menampilkan konfigurasi struktur serta bentuk dari elemen-elemen yang digunakan (Gambar.4), dilakukan dengan cara :

- Dari Menu View, pilih Set Element.

- Pada kotak Set Element, klik show Extrusions, kemudian klik OK.

Gambar 3.156. Konfigurasi Struktur Portal 3 Dimensi

Mendefenisikan Kasus Beban (Load Case)

Beban yag ditinjau bekerja pada struktur adalah kombinasi antara beban mati (kasus beban 1) dan beban hidup (kasus beban 2), dengan faktor beban sebesar 1.2 untuk beban mati dan 1.6 untuk beban hidup. Untuk mendefenisikan kasus pembebanan dilakukan sbb. :

- Dari menu Define, pilih Static Load Case untuk menampilkan kotak dialog Static Load Case Name. Pada kotak ini masukkan data-data :

Load : DL

Type : DEAD

Self Weight Multiplier : 1

Klik OK

Load : LL

Type : LIVE

Self Weight Multiplier : 0

Klik Add New Load

Klik OK

Mendefenisikan Kombinasi Pembebanan (Load Combination)

- Dari menu Define, pilih Load Combination kemudian klik Add New Combo. Pada kotak dialog Load Combination Data masukkan data-data :

Load Combination Name : COMB 1

Title : TETAP

Case Name : DL Load Case

Scale Factor : 1.2

Klik Add Load Case

Case Name : LL Load Case

Scale Factor : 1.6

Klik Add Load Case

Klik OK

Mendefenisikan Beban Pada Struktur

Beban Mati Pada Elemen

- Klik balok-balok anak yang akan dibebani. Pilih Menu Assign, kemudian Frame Static Load, dan Point and Uniform. Pada kotak Point and Uniform Span Loads, masukkan data-data beban mati sbb :

Load Case Name : DL