Analisa Struktur Pada Balok Statis Tertentu Dengan SAP 2000

Analisa Struktur Pada Balok Statis Tertentu Dengan SAP 2000

Sarmulia Sinaga,ST.,MT.

Widyaiswara Ahli Madya  PPPPTK BBL Medan

Program SAP2000 dapat melakukan perhitungan analisa struktur statik maupun  dinamik, saat melakukan perhitungan perencanaan atau desain penampang beton bertulang maupun pada konstruksi  struktur baja, program SAP2000 juga menyediakan metode interface (antarmuka) yang secara grafis mudah digunakan dalam proses penyelesaian analisa struktur.

Analisa Struktur adalah salah satu ilmu dasar yang harus kita pahami dalam dunia teknik sipil. Dahulu sebelum ada program SAP 2000, para ahli konstruksi  sipil menghitung analisa struktur dengan cara manual, kita  bisa bayangkan bagaimana rumitnyadalam melakukan perhitung analisa struktur dengan cara manual. Namun demikian, bukan berarti SAP 2000 dapat menggantikan pengetahuan perhitungan analisa struktur. SAP 2000 hanya berfungsi sebagai alat bantu, namun konstruksi berfikir dan konsep dasar perhitungan sangat dibutuhkan untuk dapat memahami perhitungan maupun perencanaan dengan SAP 2000. Perhitungan manulal masih dibutuhkan sebagai alat kontrol  dari hasil SAP 2000.

Pada diartikel kali ini saya mencoba memberikan tutorial tentang bagaimana kita dapat menganalisa struktur balok dengan menggunakan program SAP 2000 yang saya bandingkan dengan perhitungan Analisa Struktur secara manual. Yang pasti, sebagai ahli konstruksi walaupun kita mahir dalam menggunakan SAP ataupun software lainnya untuk analisa struktur, kita wajib harus tahu alias jangan sampai lupa juga tentang perhitungan manualnya.

 Mari kita mulai, dengan mengamati hasil idealisasi struktur berikut ini.

Syarat keseimbangan :

∑ M A = 0          P . 4 m - R_BV . 8 m = 0

                   6T . 4 m = R_BV . 8 m

                   R_BV =  = 3 Ton ( )

∑ M B = 0         P . 4 m – R_AV . 8 m = 0

                   6T . 4 m = R_AV . 8 m

                   R_AV =  = 3 Ton ( )

Setelah R_BV diperoleh, dapat juga dengan perhitungan   

∑ V A = 0 

R_AV + R_BV = P

R_AV +  3 Ton  = 6 Ton ==> R_AV = 3 Ton (  )

Setelah kita memperoleh hasil perhitungan secara manual, sekarang mari kita analisa kasus tersebut di atas dengan menggunakan SAP 2000 dengan  langkah – langkah sebagai berikut :

1. Buka Aplikasi SAP 2000 dan tetapkan satuan yang digunakan dengan langkah sebagai berikut : Aktifkan Laptop/Komputer anda, lalu atur satuan yang digunakan dalam perhitungan dalam hal ini ( Ton – m).
2. Menggambar Konstruksi pada Program SAP 2000, dengan langkah sebagai berikut :  Klik Menu File.==> New Model Template==> Pilih gambar Balok.          Muncul dialog :  Number of Span = 1 ( karena hanya ada satu ruas balok)        Span Length        = 8 ( panjang balok 8 m)                            Lalu klik OK
3. Mendefenisikan Tumpuan pada perletakan.                                                                                                                     Sekarang kita klik tumpuan yang ada di sebelah kiri, hingga mincul tanda silang(x), lalu ikuti langkah ini :                                                    Klik Menu Assign=>Joint=>Restrains=>Pilih perletakan Sendi=> Klik OK.                                                          Sekarang kita klik tumpuan yang ada di sebelah kanan, hingga mincul tanda silang(x), lalu ikuti langkah ini : Klik Menu Assign=>Joint => Restrains => Pilih perletakan Roll =>Klik OK. 
4.   Input Beban

   Beban Terpusat dan terbagi rata

   A.  Beban Pada Elemen (Frame Load) berupa beban terpusat

Klik elemen-elemen 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 sbb :

 Load Case Name                  : LOAD1

 Load Type and Direction             : Forces

 Direction                        : Global Z

 Option                         : Add to existing Load

Pada Point Load pilih Absolute Distance from End I, kemudian masukkan data untuk beban terpusat yang bekerja di tengah bentang balok, yaitu : 

 Distance 1 = 4, dan 

 Load = 6. 

 Untuk beban merata di balok, masukkan data : 

 Uniform Load = 0, kemudian klik OK.

 

Beban akibat Berat Sendiri diabaikan

Karena berat sendiri dari elemen struktur diabaikan, maka harus didefenisikan berat sendiri nya = 0.

Langkah Kerja :                                                          Klik menu Define => Static Load Case => Define Static Load Case Names,=> ketikkan Self Weight Multiplier = 0. Klik change load. Klik OK.

 5.     Menyimpan File Data Masukan

Setelah semua data yang diperlukan untuk perhitungan struktur dimasukkan di dalam program, kemudian dilakukan analisis. Sebelum melakukan analisis struktur, file data masukan (input data) perlu terlebih dahulu disimpan.

Penyimpanan data dilakukan dengan cara sbb. :

Pilih Menu File, =>kemudian klik Save As

Pada kotak dialog Save Model File As, ketikkan nama file, misal BALOK-2D, kemudian klik Save. 

Dengan cara ini input file akan disimpan dalam bentuk grafis dengan nama BALOK-2D.SDB.

 6.    Melakukan Analisis

Untuk melakukan analisis struktur, pilih Menu Analyze, kemudian Run.

Gunakan ‘scroll bar’ pada window analisis untuk melihat kembali pesan-pesan dan untuk mengontrol beberapa error (kesalahan) atau warning (peringatan), kalau ada. Pada contoh ini tidak ada kesalahan, yang ditandai dengan pesan ANALYSIS COMPLETE pada akhir baris. Jika pada analisis ditemui kesalahan, maka pada akhir baris akan ditampilkan pesan ANALYSIS INCOMPLETE.

 7.    Menampilkan/ Mencetak Output File

Hasil analisis struktur yang berupa perpindahan joint (joint displacement), reaksi tumpuan (reaction), serta gaya-gaya dalam elemen (frame forces), dapat disimpan pada suatu file, dan untuk selanjutnya dapat dicetak. Untuk menyimpan hasil analisis struktur pada suatu file (output file), dilakukan dengan cara sbb :
Pilih menu File, kemudian klik Print Output Tables
Pada kotak Type of Analysis Result, pilih Displacement, Reaction, dan   Frame Forces
Klik Select Load, kemudian klik LOAD1 Load Case, dan klik OK
Klik Print to File dan klik File Name, kemudian tuliskan nama dari file, misal BALOK-2D OUT. Klik Save, kemudian klik OK

Untuk menampilkan Output File, dilakukan sbb : 
Pilih menu File, kemudian pilih Display Input/ Output Text Files untuk menampilkan kotak Display Text File Pada Files of Type, pilih All Files (*.*) 
Pada File Name, ketikkan BALOK-2D OUT, kemudian klik Open.

 8.   Menampilkan beban yang bekerja

Untuk menampilkan beban yang bekerja pada elemen-elemen struktur dilakukan sbb:
Pada menu Display, klik Show Loads, kemudian klik Frame
Pada kotak Show Frame Loads, klik Show Loading Value, kemudian klik OK
Untuk menampilkan beban yang bekerja pada joint-joint struktur dilakukan sbb :
Pada menu Display, klik Show Loads, kemudian klik Joint
Pada kotak Show Joint Loads, klik Show Loading Value, kemudian klik OK

5 9. Menampilkan Deformasi dan Gaya Dalam yang terjadi

Untuk menampilkan perubahan bentuk atau deformasi yang terjadi pada struktur akibat pembebanan, dilakukan sbb :

Dari menu Display, klik Show Deformed Shape

Pada kotak Deformed Shape, ketikkan data-data :

Load                      : LOAD1 Load Case

Scaling                     : Auto

Option                     : Wire Shadow

                                : Cubic Curve

    Klik OK

 10.  Besarnya perpindahan (displacement) yang terjadi pada suatu joint, dapat diketahui dengan cara :  
  Klik kanan dari joint yang akan ditampilkan perpindahannya

Besarnya perpindahan yang berupa translasi dan rotasi dari joint, akan ditampilkan pada kotak Joint Displacement

Untuk menampilkan diagram momen lentur (Moment 3-3) yang terjadi pada elemen-elemen struktur, dilakukan sbb :

Dari menu Display, klik Show Element Forces/ Stresses, kemudian klik Frames

Pada kotak Member Force Diagram for Frame, ketikkan :

Load            : LOAD1 Load Case

Component       : Moment 3-3

Scaling           : Auto
Pilih Fill Diagram untuk menampilkan diagram momen lentur, atau pilih Show Value on 
Diagram untuk menampilkan harga-harga dari momen lentur pada diagram. Klik OK

711.  Untuk menampilkan reaksi-reaksi tumpuan, dilakukan sbb : Dari menu Display, klik Show Element Forces/ Stresses, kemudian klik Joints
   Pada kotak Joint Reaction Forces, klik Reaction, kemudian klik OK        
   Klik kanan Salah satu Joint, untuk menampilkan reaksi-reaksi tumpuan pada Joint tersebut
   Besarnya reaksi-reaksi tumpuan akan ditampilkan pada kotak Joint Reaction, seperti pada gambar berikut  ini:

     

 
    

Kesimpulan : Diperoleh hasil analisa manual maupun SAP 2000 adalah sama yaitu :

                   R_AV  = 3 Ton (  )  dan R_BV = 3 Ton ( )

Saran     : Walaupun sudah dimudahkan denganalat bantu SAP 2000, untuk menguji kesalahan masukan data harus digunakan perhitungan manual sebagai kontrol agar tidak terjadi kesalahan dalam perhitungan, dan mengakibatkan risiko bagi bangunan yang direncanakan.

Daftar Pustaka

1.     Putri, Prima Yane, 2007, Analisis dan Desain Struktur Rangka dengan SAP2000 versi Student, Penerbit UNP Press, Padang, Indonesia

2.    Wiryanto Dewobroto, Diktat Perkuliahan : Struktur Beton I , Jurusan Teknik Sipil , Universitas Pelita Harapan , 2003

3.    E.L.Wilson, SAP2000® Integrated Finite Element Analysis and Design of Structures : CONCRETE DESIGN MANUAL, Computers and Structures, Inc. Berkeley, California, USA, Version 7.40 May 2000.

4.     Standar SK SNI T-15-1991-03 : Tata Cara Penghitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, Yayasan LPMB, Bandung, 1991.

5.    Komunitas Mahasiswa Teknik Sipil USM, Mengitung Portal Beton Bertulang menggunakan SAP 2000, https://sipilusm.wordpress.com/2010/04/09/mengitung-portal-beton-bertulang-menggunakan-sap-2000, 06 Maret 2019.

6.    Sugito,  Modul SAP Dengan Tutorial Bahasa Indonesia, Analisis 3D Static & Dinamic Bersadasarkan SNI – 1726-2002 Beta 12-7-2012. https://www.academia.edu/30097325/MODUL_SAP_DENGAN_TUTORIAL_BAHASA_INDONESIA?auto=download, 06 Maret 2019.

7.    Aplikasi SAP 2000, https://www.academia.edu/37538027/Aplikasi_Sap. , 06 Maret 2019