belajar desain

perhitungan beton menggunakan SAP 2000

belajar ngitong pkai SAP 

Versi SAP yang kami gunakan adalah SAP2000 Student Version 7.4.0, gratis, jadi tidak ada beban moral untuk digunakan dan disebarluaskan. :)

Model SAP2000 dari balok di atas adalah seperti gambar di bawah. (klik untuk memperbesar)

Untuk menggambar model tersebut dengan cepat, bisa dengan menggunakan cara:

1. Klik menu File → New Model From Template (pastikan unit yang aktif adalah kN-m)
2. Pilih “Continuous Beam” (pojok kiri atas)
   
   
3. Number of spans = 2. Span length = 6 m. Restraints : Yes. Gridlines : Yes.
4. Gunakan satu window aktif saja. Tutup window 3-D view
5. Setelah model terbentuk, ubah panjang bentang kanan menjadi 4 m dengan cara:
   
6. Ubah panjang bentang 2 menjadi 4 m.
   
   
• Klik ganda garis grid paling kanan, akan muncul kotak dialog “Modify Grid Lines”
  
  

Selanjutnya balok 1 (kanan) dan balok 2 (kiri) di-divide, dengan menggunakan menu Edit → Divide Frames, masing-masing menjadi elemen sepanjang 1 m.

nb : tujuan dari divide ini adalah sebagai kontrol lendutan. SAP2000 Student Version tidak bisa memberikan output nilai lendutan di sepanjang balok, walaupun dalam display bisa diperlihatkan bentuk lendutannya. Oleh karena itu, balok harus di-divide agar titik-titik ujung segmen bisa ditampilkan nilai lendutannya.
SAP versi terbaru (saya lupa mulai versi berapa), sudah bisa menampilkan besarnya lendutan di sepanjang balok, jadi tidak perlu di divide.

Cara Divide:

1. Select balok 1 (kanan), klik menu Edit → Divide Frames. Isikan Divided Into 4 frames. Last/First ratio = 1.
2. Balok 2 juga seperti itu, tapi Divided Into 6 frames.

Hal-hal lain yang perlu dicek antara lain:

1. Properti material beton
   
   
2. Frame Section
   
   Untuk asumsi awal, kita gunakan balok ukuran 300X450. 
   Reinforcement type : beam, dengan concrete cover 60 mm. 
   Kok bukan 40 mm seperti pada soal? 40 mm itu adalah tebal selimut bersih, sementara yang di SAP2000 itu adalah cover to rebar center. Jadi, yang dimasukkan ke SAP2000 adalah 40 mm + 10 mm (asumsi diameter sengkang) + 0.5*19 (asumsi diameter tulangan utama D19).
   Modification factor, di-set 1 dulu untuk semua. Nanti untuk perhitungan lendutan baru diganti.
   
   
3. Static Load Case Names
   
   
4. Load COmbinations.
   Ada 3 kombinasi yang digunakan.
   SERV = DL + LL, untuk menghitung lendutan
   ULT1 = 1.4, untuk desain tulangan
   ULT2 = 1.2DL + 1.6LL, untuk desain tulangan
   
   
5. Atur Analysis Option. Centang seperlunya.
   
   
6. Atur Preference → Concrete, sesuaikan koefisien dengan SNI-Beton
   
   
7. Assign Beban-Beban Yang Sesuai (Point & Uniform). Untuk Asigning beban kami anggap tidak ada masalah. Hati-hati dengan option Replace, Delete, dan Add pada kotak dialog
   
   

Lakukan analisis… RUN!

Setelah Run, cek dulu apakah tidak ada yang aneh dengan hasilnya. Bisa dengan cara mengecek defleksi, atau mengecek diagram gaya dalam, apakah sesuai dengan yang diharapkan.

DESAIN

Jika semuanya oke, kita lanjutkan dengan desain.
Yang harus diperhatikan antara lain:

1. Pastikan yang aktif adalah Concrete Design
   
   
2. Cek Design Combos, pastikan beban kombinasinya sudah tepat. Jika ada beban kombinasi yang tidak diinginkan/diperlukan, segera singkirkan.
   
   

Sebelum mengintip hasil desain, sebaiknya ubah dulu satuan yang aktif menjadi N-mm. Soalnya luas tulangan lebih enak dibaca jika menggunakan satuan mm. (Ada juga yang menggunakan cm, itu tergantung selera dan kebiasaan)

A. Desain Tulangan Balok B1 (Kiri)

Tulangan Lapangan (tengah bentang)

1. Klik kanan pada segmen yang mengalami momen lentur positif terbesar (segmen-3).
   
   
2. Pada kotak dialog “Concrete Design Information”, cari yang mempunyai nilai maksimum pada kolom “BOTTOM STEEL”. Sorot, kemudian klik Details.
   
   
   
3. Dari mana angka 1497.389 untuk required bottom rebar itu diperoleh?
   Itu dari persamaan:
   
   Dengan mensubstitusi Mu, b, d (=390 mm), fy, dan f’c yang sesuai, kita bisa mencari nilai . Sehingga 
4. Hitung tulangan yang digunakan.
   D19 → 6 buah, As = 1698 mm2.
   D22 → 4 buah, As = 1520 mm2.
   Pakai 6D19. Kenapa bukan 4D22 yang luasnya lebih kecil tapi masih memenuhi kebutuhan? Alasannya nanti di bagian akhir.

Tulangan Tumpuan Kanan

1. Ada momen negatif, maka harus dihitung kebutuhan tulangan ATAS. Caranya sama dengan tulangan lapangan. Klik kanan pada segmen terakhir dari balok kiri.
2. Cari top reinf yang maksium, klik Details.
   
   
3. Kebutuhan tulangannya adalah 
4. Gunakan tulangan 5D19 (As = 1415 mm2).

Tulangan Tumpuan Kiri
Karena di tumpuan kiri tidak ada momen lentur, pakai saja tulangan minimum, 2D19 untuk tulangan bawah dan tulangan atas (As = 566 mm2).

B. Tulangan Balok B2 (Kanan)
Caranya sama dengan balok 1. Cari segmen yang mempuyai momen lentur positif maksimum.

Pada gambar di atas, momen ultimatenya adalah  sehingga, 
Diperoleh ,
Atau 

PENTING!!
Nah, di sini perlu hati-hati. Perhatikan minimum rebarnya. Di situ tertulis 202.693. Sementara pada balok 1 (kiri), minimum rebarnya adalah 403.343, padahal ukuran penampangnya sama, mutu beton dan tulangannya juga sama, mengapa minimum rebarnya berbeda?

Coba kita cek tulangan minimum sebenarnya dari balok tersebut.

Ternyata angka 403.343 itulah minimum rebar yang sebenarnya. Lalu, angka 202.693 itu darimana?

Pada butir 10.5.3 ACI-318-02, di situ disebutkan bahwa nilai minimum di atas (yang 403.343 itu) boleh tidak digunakan, asalkan tulangan yang dibutuhkan paling tidak sepertiga lebih banyak daripada yang diperlukan dari analisis.

Nah, dari analisis, kita kan perlu 152 mm2. Jika kita tambah sepertiganya, maka menjadi 152 + 50.7 = 202.7 !! Itulah tulangan minimum yang dihitung oleh SAP2000.

TAPI!!! TULANGAN MINIMUM INI TIDAK BOLEH DIGUNAKAN UNTUK BALOK BERUKURAN RELATIF KECIL!

Di bagian commentary ACI-318 tersebut, disebutkan bahwa ketentuan di atas (butir 10.5.3), hanya digunakan untuk balok yang berukuran besar dan masif. Di SNI Beton 2002 dengan jelas menuliskan hal ini (pasal 10.5.3).

Sementara balok yang digunakan di atas (300×450) termasuk balok kecil. Jadi, tulangan minimumnya harusnya 403.343 mm2. Jadi, kita bisa gunakan 2D19 untuk tulangan atas dan bawah balok 2 (kanan).

SUMMARY
Jadi, tabel balok sementara adalah sbb:

Nah, dari sini kita bisa jawab pertanyaan di atas, kenapa tidak menggunakan 4D22 pada tengah bentang balok B1? Jawabannya adalah, untuk memudahkan pelaksanaan, karena di lokasi yang lain (tumpuan balok B1 dan sepanjang balok B2 semuanya menggunakan D19). Untuk konstruksi sederhana yang mudah diawasi, penggunaan diameter yang bervariasi tidak jadi masalah. Tapi untuk skala yang lebih besar, hal seperti ini biasanya dihindari, untuk memudahkan pelaksanaan dan pengawasan. Bisa dibayangkan misalnya pada satu lantai terdapat beberapa balok yang menggunakan banyak variasi ukuran tulangan. Bisa-bisa tukangnya kebingungan dan salah pasang tulangan. :)

Catatan:
Di beberapa gambar detail penulangan output SAP2000 di atas, ada detail yang kami tandai dengan tanda silang (cross) merah! Yaitu di bagian Special Moment.

Bagian Special Moment HANYA digunakan untuk pemodelan struktur pemikul GEMPA tipe SRPMK (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus). Jadi, kalau hanya balok sederhana, balok banyak tumpuan, balok yang tidak memikul gempa, bagian Special Moment ini tidak perlu diperhatikan.

Angka Special Moment ini bisa dihilangkan dengan cara seperti gambar di bawah.

Bagaimana sebenarnya penggunaan Special Moment di atas? Insya Allah dibahas di lain kesempatan. :)

Sekali lagi, pesan sponsor… “hati-hati dengan tulangan minimum hasil output SAP2000, dan juga software yang lain.”. Kami belum mengecek SAP2000 versi terbaru, tapi metode yang mereka gunakan memang ada dasarnya (ACI-318), cuma penerapannya tidak sesuai.

JEMBATAN

A. LATAR BELAKANG

Peningkatan sarana transportasi sangat diperlukan untuk menunjang pertumbuhan ekonomi dan menunjang pembangunan nasional di masa yang akan datang. Sesuai dengan perkembangan daerah yang bersangkutan, jembatan merupakan salah satu sarana prasarana transportasi yang sangat menentukan dalam upaya menunjang kelancaran lalu lintas dan meningkatkan aktifitas perekonomian di daerah yang mulai berkembang. Oleh pembangunan jembatan baik kualitas maupun kuantitasnya mempunyai arti penting untuk guna menunjang tercapainya program merupakan hal yang sangat penting jembatan.

Jembatan yang merupakan bagian dari sistem jaringan transportasi darat mempunyai peranan yang akan mendorong pertumbuhan ekonomi dan menunjang pembangunan nasional di masa yang akan datang. Oleh sebab itu perencanaan, pembangunan dan rehablillasi serta fabrikasi konstruksi jembatan perlu diupayakan seefektif dan seefisien mungkin, sehingga pembangunan jembatan dapat mencapai sasaran mutu jembatan yang direncanakan. Manajemen dan strategi pencapaian mutu jembatan harus dilakukan untuk menghindari terjadinya rekonstruksi yang harus dilakukan apabila ada bagian yang tidak memenuhi stándar mutu yang diharapkan.

Para pemerhati Jembatan Indonesia yang terdiri dari Kalangan Pemerintahan, Akademisi, Konsultan Perencana dan Pengawas, Kontraktor atau Pelaksana Fabrikasi dan Supplier turut terlibat dan bertanggung jawab atas pembangunan jembatan yang efektif, efisien dan berdaya guna sesuai dengan tuntutan zaman dan perkembangan teknologi.

B. MAKSUD DAN TUJUAN

Maksud kegiatan manajemen dan strategi pencapaian mutu jembatan adalah untuk dapat memberikan arahan dan pedoman terhadap pembangunan prasarana transportasi yang berupa jembatan yang memenuhi stándar mutu dan berdaya guna sehingga dapat menunjang strategi Pembangunan Wilayah di Pemerintah Daerah Kabupaten maupun Propinsi.

Tujuan yang hendak dicapai adalah untuk mendapatkan cara penanganan yang efisien dan efektif dalam pencapaian mutu jembatan yang memenuhi stándar.

C. PENGERTIAN JEMBATAN

Jembatan adalah suatu struktur kontruksi yang memungkinkan route transportasi melalui sungai, danau, kali, jalan raya, jalan kereta api dan lain-lain. Jembatan adalah suatu struktur konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan dua bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembah yang dalam, alur sungai saluran irigasi dan pembuang .  Jalan ini yang melintang yang tidak sebidang dan lain-lain.

Sejarah jembatan sudah cukup tua bersamaan dengan terjadinya hubungan komunikasi dan transportasi antara sesama manusia dan antara manusia dengan alam lingkungannya. Macam dan bentuk serta bahan yang digunakan mengalami perubahan sesuai dengan kemajuan jaman dan teknologi, mulai dari yang sederhana sekali sampai pada konstruksi yang mutakhir.

Mengingat fungsi dari jembatan yaitu sebagai penghubung dua ruas jalan yang dilalui rintangan, maka jembatan dapat dikatakan merupakan bagian dari suatu jalan, baik jalan raya atau jalan kereta api.

Berikut beberapa jenis jembatan :

1. Jembatan diatas sungai
2. Jembatan diatas saluran irigasi/ drainase
3. Jembatan diatas lembah
4. Jembatan diatas jalan yang ada (fly over)

Bagian-bagian Konstruksi Jembatan terdiri dari :

Konstruksi Bangunan Atas (Superstructures)

Sesuai dengan istilahnya, bangunan atas berada pada bagian atas suatu jembatan, berfungsi menampung beban-beban yang ditimbulkan oleh suatu lintasan orang, kendaraan, dll, kemudian menyalurkan pada bangunan bawah.

Konstruksi bagian atas jembatan meliputi :

1. Trotoir  
2. Sandaran dan tiang sandaran
3. Peninggian trotoir (kerb)
4. Konstruksi trotoir
5. Lantai kendaraan dan perkerasan
6. Balok gelagar
7. Balok diafragma / ikatan melintang
8. Ikatan pengaku (ikatan angin, ikatan rem,ikatan tumbukan)
9. Perletakan (tumpuan)

Konstruksi Bangunan Bawah (Substructures)

Bangunan bawah pada umumnya terletak disebelah bawah bangunan atas. Fungsinya untuk menerima beban-beban yang diberikan bangunan atas dan kemudian menyalurkan ke pondasi, beban tersebut selanjutnya oleh pondasi disalurkan ke tanah.

Konstruksi bagian bawah jembatan meliuputi :

1. Pangkal jembatan (abutment) dan pondasi
2. Pilar jembatan (pier) dan pondasi

D. KRITERIA PERENCANAAN JEMBATAN

Dalam perencanaan teknis jembatan perlu dilakukan identifikasi yang menyangkut beberapa hal antara lain :

Kondisi tata guna lahan, baik yang ada pada jalan pendukung maupun lokasi jembatan berkaitan dengan ketersediaan lahan yang ada.

Kelas jembatan yang disesuaikan dengan kelas jalan dan volume lalu lintas.

Struktur tanah, geologi dan topografi serta kondisi sungai dan perilakunya.

1.     Pemilihan Lokasi Jembatan

Dasar utama penempatan jembatan sedapat mungkin tegak lurus terhadap sumbu rintangan yang dilalui, sependek, sepraktis dan sebaik mungkin untuk dibangun di atas jalur rintangan.

Beberapa ketentuan dalam pemilihan lokasi jembatan dengan memperhatikan kondisi setempat dan ketersediaan lahan adalah sebagai berikut :

Lokasi jembatan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga tidak menghasilkan kebutuhan lahan yang besar sekali.

Lahan yang dibutuhkan harus sesedikit mungkin mengenai rumah penduduk sekitarnya, dan diusahakan mengikuti as jalan existing.

2.     Bahan Konstruksi Jembatan

Ditinjau dari klasifikasi bangunan penyeberangan secara umum, bahan konstruksi jembatan dapat dikelompokkan seperti yang tercantum pada tabel 1.

   Tabel 1. Bahan Konstruksi Jembatan

Bagian	Bahan	Jenis
Struktur atas	Beton bertulang	Slab
		Girder
	Beton prategang	Girder
	Baja	Truss
	Komposit	Girder
		Suspension
Struktur bawah	Beton bertulang	Abutment
		Pier
Fondasi	Beton bertulang	Footplat
		Sumuran
		Tiang pancang
		Bore-pile

3.     Pemilihan Konstruksi Atas Jembatan

Pemilihan konstruksi atas jembatan ditetapkan dengan mempertimbangkan konstruksi yang kuat, aman, dan ekonomis. Hal yang perlu diperhatikan dalam memilih jenis konstruksi atas antara lain :

1. Mudah pelaksanaannya
2. Biaya pelaksanaan murah
3. Pengadaan bahan relatif mudah
4. Biaya perawatan relatif rendah
5. Cukup kuat dengan biaya relatif murah
6. Bentang sungai

4.     Pemilihan Konstruksi Bawah Jembatan

Pemilihan konstruksi bawah jembatan harus memperhatikan kondisi tanah setempat dan pola aliran sungai. Konstruksi ditetapkan berdasarkan pertimbangan kekuatan, biaya, serta kemudahan dalam pelaksanaan. Tahapan yang harus dilakukan dalam perencanaan fondasi jembatan antara lain :

1. Pemeriksaan rencana tahanan lateral ultimit geser maupun tahanan tekanan pasif pada fondasi.
2. Stabilitas terhadap geser dan guling.
3. Kapasitas daya dukung ultimit.
4. Penurunan (settlement) pada fondasi.