Etabs 8. PDF

Preview

Summary

BAH AN AJ AR menggunakan ETABS VERSI 8.4.5 DISUSUN OLEH: HARYANTO YOSO WIGROHO PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKINIK UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2006 PEN GAN T AR Dewasa ini perkembangan dibidang konstruksi sangat pesat, baik dalam hal teknologi pelaksanaan konstruksi maupun da...

Description

BAH AN AJ AR

menggunakan

ETABS VERSI 8.4.5

DISUSUN OLEH:

HARYANTO YOSO WIGROHO

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKINIK UNIVERSITAS ATMA JAYA YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2006

PEN GAN T AR Dewasa ini perkembangan dibidang konstruksi sangat pesat, baik dalam hal teknologi pelaksanaan konstruksi maupun dalam hal perangkat lunak komputer untuk desain struktur bangunan. Prosesor yang mempunyai kemampuan kecepatan semakin tinggi akan memudahkan para perancang struktur untuk mendesain bangunan dengan cepat, mudah, efisien dan optimum. CSi (Computer and Structur, Inc.) dari Berkeley, California USA yang awalnya mengeluarkan perangkat lunak SAP80, SAP90, dan SAP2000 tidak ketinggalan pula mengeluarkan ETABS, yang merupakan perangkat lunak untuk analisis dan disain struktur khusus untuk bangunan gedung. Dengan menggunakan program ETABS, pembuatan atau perubahan model, melakukan analisis, merancang/mendesain dan mengoptimalkan desain, semuanya langsung dapat dikerjakan melalui single interface yang terintergrasi dengan Microsoft Windows. Susunan buku ini terdiri dari tiga bab, pada bab I dibahas secara umum tentang program ETABS versi 8.45, kemampuan yang dimiliki oleh program ETABS pada graphical user interface-nya. Dibahas juga bagaimana langkah-langkah pembuatan model struktur, penjelasan kontrol hasil analisis dan desain struktur. Bab II pada buku ini menbahas tutorial secara cepat untuk memberikan pengalaman atau kebiasaan kepada pembaca dalam menguasai menu-menu yang ada pada ETABS versi 8.45. Pada bab ini pembaca diajak untuk bersama-sama membuat

model,

menentukan

material,

menentukan

penampang

elemen,

menentukan beban pada struktur dan menngontrol atau merencanakan elemen struktur. Beberapa keistimewaan dasar ETABS versi 8.45 dikemukakan pada bab II ini, dan penekanan materi adalah pada struktur dengan beban statik. Bab III membahas model dengan beban dinamik dengan data respon spektrum maupun time history. Pada bab ini diberikan contoh bagaimana menentukan beban gempa statik pada program ETABS versi 8.45. Ditunjukkan pula beberapa keunggulan program ETABS versi 8.45 dalam menentukan massa bangunan, pusat massa, dan beban gempa statik tiap-tiap lantai yang dibangkitkan secara otomatis oleh program. Model struktur pada contoh menggunakan material baja maupun beton, sehingga

diharapkan

pembaca

telah

mempelajari

Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

peraturan-peraturan

yang

vi

Pengantar

digunakan. Peraturan-peraturan tersebut antara lain ACI, AISC, dan peraturan lain yang berhubungan dengan peraturan beton dan baja yang ada di Eropa dan Canada. Buku ini masih belum banyak membahas ETABS secara keseluruhan, misalnya tentang analisis non linear, karena penulis hanya memfokuskan penulisan untuk analisis dan perancangan (disain) bangunan gedung yang perilakunya elastik. Namun demikian, penulis berharap semoga buku ini cukup membantu bagi praktisi dan mahasiswa yang ingin mempelajari analisis dan disain struktur dengan program ETABS. Akhirnya penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca demi perbaikan yang perlu. Tak lupa penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu terbitnya buku ini.

Yogyakarta, September 2006 Penulis,

Haryanto Yoso Wigroho [email protected]

Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

DAFT AR I SI PENGANTAR ………………………………………………………………………………….. v DAFTAR ISI …………………………………………………………………………………… vii BAB I PENDAHULUAN …………………………………………………………………….

1

1.1. Umum ………………………………….…………………………………………………

1

1.2. Graphical User Interface …….……………………………………………….………

2

1.3. Membuat Model ….……………………..…..…………………………………………

5

1.4. Mode (Cara) ….…………………………….……………………………………………

6

1.5. Locking dan Unlocking Model …….………………………………..………………

7

1.6. Undo dan Redo ………………………………….……………………..………………

8

BAB II STRUKTUR DENGAN BEBAN STATIK …………………………………….

9

2.1. Struktur Menara Air ………………………….………………………………………

9

2.2. Model Bangunan 2 Lantai ….……………………………………………….………

35

2.3. Model Bangunan Baja ….……………..…..…………………………………………

54

BAB III STRUKTUR DENGAN BEBAN DINAMIK ……………………..………….

71

3.1. Umum ….………….……………………….……………………………………………

71

3.2. Bangunan Beton 5 Lantai …………………………………………..………………

72

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………..………………..………….

99

Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

vii

BAB I PEN DAH U LU AN 1.1. Umum ETABS (Extended 3D Analysis of Building Systems) adalah program komputer yang digunakan khusus untuk analisis dan disain bangunan gedung. Konsep ini sudah dipikirkan sejak 35 tahun yang lalu oleh para ahli dibidang Teknik Sipil. Dengan menggunakan program ETABS, pembuatan atau perubahan model, melakukan analisis, merancang/mendesain dan mengoptimalkan desain, semuanya langsung dapat dikerjakan melalui single interface yang terintergrasi dengan Microsoft Windows. Hasil keluaran berupa tampilan grafis yang meliputi hasil analisis gaya-gaya elemen atau tegangan, desain struktur baja atau beton, displacement langsung dapat diketahui. Hasil analisis dan desain dapat dipilih untuk sebagian atau keseluruhan elemen, kemudian dicetak melalui printer, atau disimpan ke dalam file. Program ETABS menyediakan empat fasilitas untuk analisis dan desain struktur, ialah membuat model, memodifikasi, meng-analisis, dan mendesain struktur. Kemampuan analisis ETABS sangat kuat dan mengacu pada penelitian analisis numerik dan algoritme terbaru. Program ETABS tersedia dalam dua versi, ialah ETABS Plus dan ETABS Nonlinear. Kedua versi terdiri atas modul-modul yang terintegrasi dalam operasi Windows berdasar pada graphical user interface sebagai berikut. a) Drafting modul untuk menghasilkan model. b) Modul untuk menghasilkan beban gempa dan angin. c) Modul untuk menghasilkan distribusi beban gravitasi pada balok dan kolom apabila plat lantai tidak diberikan sebagai bagian sistem plat. d) Modul untuk menghasilkan Output (keluaran). e) Modul untuk desain kolom, balok dan bracing baja. f) Modul untuk desain kolom dan balok beton. g) Modul untuk desain balok composite. h) Modul untuk desain shear wall. Program ETABS pertama kali melakukan perhitungan properti yang diberikan pada struktur gedung dalam model matematik, kemudian komputer melakukan Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

1

Pendahuluan

langkah-langkah

seperti

kebiasaan

membangun

bangunan

gedung

2 pada

kenyataannya, yaitu lantai per lantai, tingkat per tingkat. Terminologi yang digunakan pada program ini ialah column (kolom), beam (balok), brace (bresing) dan wall (dinding geser), juga nodes (joint/titik kumpul) dan finite element. Beberapa istilah dalam bahasa Inggris yang digunakan sengaja tidak dicari padanannya dalam bahasa Indonesia karena akan sangat mengganggu, misalnya

:

window,

menu,

displacements

(perpindahan

dan

rotasi),

point

(joint/node/titik kumpul), toolbar, shear wall, dan sebagainya,

1.2. Graphical User Interface Beberapa ciri tampilan pokok dari Graphical user interface diperlihatkan pada gambar 1.1. Tampilan tersebur antara lain Main Window, Main Title Bar, Menu Bar, Display Title Bar dan lain-lainnya. Bagian-bagian tersebut beberapa akan dijelaskan fungsinya pada sub-bab ini.

Gambar 1.1. Graphical user interface Main Window berisi semua yang ada pada graphical user interface, window ini dapat dipindah, di-minimized/maximized, resized atau ditutup menggunakan standar operasi window.

Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

Pendahuluan

3

Menu Bar berisi semua menu yang ada pada program, untuk mengakes menu-menu tersebut dilakukan dengan meng-klik pada menu yang diinginkan, maka akan keluar menu drop-down yang berisi sub-sub menu perintah. Perhatikan bahwa ada beberapa sub-menu yang diikuti oleh tiga titik, … , atau diikuti oleh tanda segitiga, ►, di sebelah kanannya. Simbol tiga titik menunjukkan bahwa sebuah form baru akan muncul ketika menu tersebut dipilih, sedangkan simbol segitiga menunjukkan bahwa sub-menu baru akan muncul ketika dipilih menu yang memiliki simbol segitiga yang mengikutinya. Toolbars dan Button (Tombol) berisi tombol–tombol yang mewakili perintah– perintah utama. Untuk menjalankan suatu perintah, klik tombol pada toolbar yang mewakili perintah yang bersangkutan. Tampilan Toolbar dapat diatur dengan membuang atau menambahkan beberapa tombol perintah baru dengan klik kanan pada toolbar, maka akan muncul form baru berisi daftar tombol perintah, kemudian tinggal dipilih atau dibuang tombol sesuai yang diebutuhan. Display Windows menampilkan bentuk geometri dari suatu model, yang kadang-kadang diikuti dengan menampilkan properti dari model tersebut, serta hasil analisis dari desain model. Display Windows hanya dapat menampilkan 4 buah windows pada saat yang bersamaan. Setiap window pada Display Windows memiliki orientasi tampak, tipe tampilan, dan pilihan tampilan. Hanya ada satu window yang aktif pada suatu saat, sehingga perintah–perintah hanya akan terjadi pada window yang aktif tersebut. Untuk mengaktifkan salah satu window, klik pada window yang ingin diaktifkan. Kadangkala perlu untuk me-refresh tampilan window, normalnya program akan me–refresh tampilan window secara berkala, tetapi untuk suatu kasus tertentu, misalnya setelah menghapus elemen, window perlu di-refresh manual melalui menu View>Refresh Window, atau meng-klik toolbar menutup window, tinggal meng-klik pada tombol

. Untuk

yang ada di pojok kanan atas

main window. Display Title Bar terletak dibagian atas Display Window, yang akan tampak terang bila aktif. Teks pada Display Title Bar menunjukan tampilan tipe dan lokasi tingkat atau elevasi tampak samping. Apabila dilakukan analisis/desain, Title Bar ini akan menampilkan keterangan hasil analisis/desain. Status Bar terletak pada bagian kiri bawah window utama, teks yang tampak menunjukkan status terkini (current) dari program. Sesekali teks memberikan informasi tentang tipe dan lokasi tampilan yang aktif pada window. Setelah dilakukan analisis, misalnya deformed shapes, maka akan ditampilkan “Right click Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

Pendahuluan

4

on any point for displacements values”. Apabila di-klik kanan pada sembarang point (titik kumpul) maka akan ditampilkan nilai-nilai displacement titik tersebut. Apabila ditampilkan deformed shapes, termasuk juga mode shapes, maka kontrol animasi yang ada disebelah kanan Status Bar akan muncul. Koordinat Mouse Pointer ditampilkan pada sisi kanan Status Bar. Koordinat yang ditampilkan disini adalah sistem koordinat sesuai dengan pilihan pada dropdown box yang terletak disisi kanan Status Bar. Untuk memilih alternatif sistem koordinat yang lain, dilakukan dengan menu Edit>Edit Grid Data, yang kemudian dapat ditambahkan/dihapus sistem koordinat yang diinginkan. Koordinat Mouse Pointer tidak selalu ditampilkan, dan hanya ditampilkan bila Mouse Pointer ada pada Window yang aktif. Pada bidang dua dimensi atau pada tampak elevasi, koordinat Mouse Pointer selalu akan ditampilkan, sedangkan pada tampilan tiga dimensi koordinat Mouse Pointer akan ditampilkan jika Mouse Pointer-nya menempel (snap) pada suatu titik atau perpotongan garis grid. Plan View Drawing atau tampilan bidang gambar dapat dipilih menggunakan drop-down box yang ada di sisi kanan Status Bar. Ada tiga pilihan yang dapat dilakukan, antara lain : a) One story : maksudnya penggambaran obyek, pemilihan obyek dan lain-lain penentuan obyek, hanya untuk tingkat (story) yang dipilh saja. b) All Stories : maksudnya penggambaran obyek, pemilihan obyek dan lainlain penentuan obyek, dillakukan untuk semua tingkat (story) pada bidang yang sama. c) Similar Stories : maksudnya penggambaran obyek, pemilihan obyek dan lain-lain penentuan obyek, dillakukan untuk tingkat yang serupa (similar story) pada bidang yang sama. Similar story ditentukan melalui form Story Data, dengan menu Edit>Edit Story Data>Edit Story.

Current Units menunjukkan satuan (unit) yang digunakan pada analisis atau desain, yang ditunjukkan pada sisi paling kanan dari Status Bar. Satuan ini dapat diubah setiap saat melalui drop-down box, untuk dipilih satuan yang diinginkan, misalnya kN-m, kg-m, N-mm, kg-mm dan sebagainya. Satuan ini juga dapat diubah melalui drop-down box yang ada di dalam beberapa form yang lain. Aerial View adalah window kecil yang dapat dipindah-pindahkan (float) di atas window utama. Apabila window utama tidak maksimal, Aerial View ini dapat

Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

5

Pendahuluan

ditempatkan di luar window utama. Untuk menampilkan dapat dilakukan melalui menu Option>Show Aerial View. Mouse

adalah

alat

bantu

untuk

menggambarkan

obyek,

memilih

menu/obyek atau yang lainnya. Ada tujuh cara menggunakan mouse pada program ETABS, ialah (1) klik-kiri, (2) klik-kanan, (3) klik-kiri sambil menekan tombol Ctrl pada keyboard, (4) klik-kanan sambil menekan tombol Ctrl pada keyboard, (5) klikkiri sambil menekan tombol Shift pada keyboard, (6) double klik, dan (7) drag atau menarik. Masing-masing cara tersebut dijelaskan sebagai berikut : a) Klik-kiri adalah menekan tombol mouse sebelah kiri kemudian melepasnya. Biasanya klik-kiri ini digunakan untuk memilih menu, mengaktifkan toolbar dan memlih obyek pada model. Untuk selanjutnya pada buku ini klik-kiri ini hanya akan dituliskan dengan ‘klik’ saja. b) Klik-kanan adalah menekan tombol mouse sebelah kanan kemudian melepasnya.

Klik-kanan

pada

obyek

biasanya

digunakan

untuk

menampilkan apa yang diinginkan, misalnya : displacement, gaya elemen, reaksi dan sebagainya. c) Tombol Ctrl digunakan untuk memilih obyek yang letaknya ada di atas obyek lainnya. Pada kasus ini jika ingin dipilih obyek khusus, maka tekan tombol Ctrl bersamaan dengan klik sekali saja. Dengan klik kiri akan ditampilkan form yang berisi beberapa obyek, kemudian dari form ini dapat dipilih obyek yang diinginkan. d) Tombil Shift digunakan untuk memilih data yang berdekatan/berurutan pada list box. Hal ini dilakukan dengan meng-klik item pertama, kemudian dengan menekan tombol Shift, klik item yang terakhir, maka akan terpilih beberapa item diantara klik pertama dan klik terakhir tersebut. e) Double klik adalah menekan dua kali tombol mouse kiri dengan cepat. Pada saat melakukan double klik ini mouse tidak boleh bergeser. Double klik digunakan salah satunya untuk melengkapi pada saat menggambar model. f) Drag dilakukan dengan cara klik-kiri sambil ditahan kemudian mouse digeser ke posisi yang lain, kemudian klik dilepas. Cara ini digunakan untuk memindahkan window aerial view, atau untuk me-reshape obyek.

1.3. Membuat Model Untuk membuka program ETABS melalui Window XP dimulai dari Start>All Programs>ETABS 8 Nonlinier> ETABS 8 Nonlinier. Setelah Graphical User Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

Pendahuluan

Interface ditampilkan pilih menu File>New Model atau dapat dipilih toolbar

6 ,

kemudian langkah-langkah selanjutnya akan dijelaskan pada latihan-latihan membuat model. Setelah model ditampilkan jika diperlukan bantuan dapat menggunakan fasilitas help melalui menu Help>Search for Help On, atau dapat dengan menekan tombol F1 pada keyboard. Untuk menyimpan data model gunakan menu File>Save atau melalui toolbar

. Data akan disimpan dengan ekstensi *.edb

yang berbentuk binary, dan file-file backup yang berbentuk text dengan ekstensi *.$et atau *.e2k. File-file yang berbentuk text dapat dibuka dengan program notepad atau wordpad. Untuk membuat model beberapa langkah baku yang harus dilakukan dijelaskan sebagai berikut. a) Menentukan grid geometri, yang dapat dilakukan dengan memilih template atau menentukan sendiri. b) Menentukan properti material. c) Menentukan frame section dan wall/slab/deck section. d) Menggambar balok, kolom, plat lantai dan juga dinding geser atau bresing jika ada. e) Menentukan load case dan beban statik yang bekerja pada model. f) Menentukan beban dinamik, yang inputnya dapat berupa respon spektrum atau time history. Pada langkah ini termasuk juga menentukan massa bangunan. g) Analisis struktur dan kontrol hasil. Pada langkah ini perlu dikontrol apakah deformasi dan gaya-gaya pada struktur hasilnya masih “wajar”. Apabila ditemui hasil-hasil yang tidak sewajarnya, misalnya terlampau besar atau terlampau kecil, maka perlu di-cek apakah data yang diberikan sudah benar. Kesalahan dapat saja terjadi pada pemilihan satuan, kombinasi beban, atau data yang lain. h) Desain atau kontrol elemen struktur sesuai peraturan yang berlaku.

1.4. Mode (Cara) Ada dua mode (cara) yang diberikan oleh program ETABS yaitu draw mode dan select mode. Pada draw mode dimungkinkan untuk menggambar obyek, sedang select mode dimungkinkan untuk memilih obyek dan kemudian meng-edit,

Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

Pendahuluan

7

menentukan obyek (misal : mememberi properti, beban dan lainnya), dan mencetak hasilnya ke printer. Pada program ETABS mode default-nya adalah select mode. Pada draw mode secara otomatis memungkinkan dipilih melalui satu dari sub-menu mengikuti perintah dari draw menu, atau dengan cara meng-klik pada toolbar yang berhubungan dengan menu yang bersangkutan.

Beberapa contoh

toolbar untuk draw menu ditunjukkan seperti di bawah ini. a) Untuk menggambarkan Point Object dapat digunakan toolbar b) Untuk menggambar Line Object :

,

c) Untuk menggambar Area Object :

, ,

, ,

, atau ,

.

.

, atau

.

Draw mode ini akan terus aktif sampai dikerjakan satu dari beberapa hal berikut ini. a) Klik pada tollbar Pointer

.

b) Menekan tombol Esc pada keyboard. c) Memilih menu Select dari display menu yang ada.

Pada kondisi select mode, pointer dalam keadaan Normal Select Pointer, dan seting default-nya mouse pointer akan tampak seperti

. Pada kondisi draw mode,

pointer dalam keadaan Alternate Select, dan seting default-nya akan tampak seperti ↑. Perlu dicatat bahwa bila dalam draw mode mouse pointer digerakkan dekat dengan toolbar atau menu bar, maka tampilan pointer yang tadinya berubah sementara menjadi

↑ , akan

. Secara khusus untuk mengubah tampilan mouse

dapat dilakukan melalui Window start Menu, Control Panel, kemudian klik pada Mouse.

1.5. Locking dan Unlocking Model Tombol yang memungkinkan model untuk locked (terkunci) dan unlocked (tak terkunci) diberikan pada menu Options atau tollbar

.

Apabila model dalam

keadaan terkunci, maka model tidak dapat diubah/di-edit. Setelah menjalankan perintah analisis (run), program secara otomatis akan menyimpan hasil-hasil analisis dan mengunci model untuk mencegah bila ada Modul ETABS Versi 8.45 oleh Haryanto Yoso Wigroho 2006

8

Pendahuluan

perubahan yang akan menyebabkan tidak valid-nya hasil analisis...