80
5.75 hingga 12.07 untuk balok dengan dengan D
s
D
c
sebesar 0.571 variasi sebesar 6.32; dan antara 11.24 hingga 20.08 untuk balok dengan dengan D
s
D
c
sebesar 0.714 variasi sebesar 8.84.
Hasil analisis menunjukkan bahwa kekakuan rotasi pada kedua ujung balok sangat mempengaruhi peningkatan lendutan maksimum pada balok castellated dengan LD
c
yang relatif kecil dan pengaruh ini menjadi semakin kecil seiring dengan meningkatnya nilai rasio LD
c
.
4.2. Nilai Parameter LD
c
, D
s
D
c
, dan kr yang Umum pada Sistem Struktur
Untuk dapat memanfaatkan hasil studi parameter yang telah diperoleh pada sub-bab sebelumnya, nilai parameter yang umum dijumpai pada sistem struktur yang ada di
lapangan perlu dipertimbangkan agar perencana dapat dengan lebih mudah menentukan besarnya pengaruh parameter-parameter tersebut terhadap peningkatan lendutan
maksimum pada balok castella. Balok castella umumnya digunakan untuk memperoleh kekakuan lentur yang relatif
tinggi untuk mengurangi besarnya lendutan maksimum yang mungkin terjadi. Oleh sebab itu, pada umumnya balok castella hanya digunakan pada struktur dengan bentang yang
cukup besar sehingga akan menghasilkan nilai rasio LD
c
yang relatif besar. Dengan demikian, walaupun dari hasil analisis balok dengan LD
c
sebesar 35.7 nilai peningkatan lendutan maksimum untuk balok yang memiliki bukaan D
s
D
c
sebesar 0.714 20.8 tidak sebesar pada balok dengan LD
c
sebesar 14.3 63.6, namun nilai peningkatan ini tetap saja masih merupakan suatu besar yang perlu diperhatikan dalam perencanaan.
Universitas Sumatera Utara
81
Parameter lain yang sangat berpengaruh terhadap peningkatan lendutan pada balok castella akibat terdapatnya bukaan pada pelat badan adalah kekakuan rotasi pada kedua
ujung balok. Pada struktur portal baja, kekakuan rotasi ini berasal dari kekakuan kolom dimana kedua ujung balok tersebut disambungkan. Sehingga kekakuan rotasi pada kedua
ujung balok sangat bergantung kepada properti dari penampang kolom serta panjang kolom. Pada umumnya, untuk bangunan portal, semakin besar jarak antar kolom, maka
semakin besar pula penampang kolom yang diperlukan untuk dapat memikul beban yang terjadi pada struktur. Semakin besar ukuran penampang kolom, maka kekakuan rotasi
yang akan dihasilkan untuk mengekang rotasi pada ujung kolom akan menjadi semakin besar.
Pada umumnya, nilai kekakuan ini mendekati ataupun melebihi 1×10
11
N- mmradians. Nilai ini terdapat tepat di daerah transisi pada kurva pengaruh k
r
terhadap ∆v seperti yang dapat dilihat pada Gambar 4.8 hingga Gambar 4.11. Namun karena
untuk kebanyakan kasus, nilai ini lebih besar dari 1×10
11
N-mmradians dan mendekati 1×10
13
N-mmradians, pemilihan kondisi jepit pada kedua ujung balok untuk memperhitungkan pengaruh bukaan pada lubang balok castella terhadap peningkatan
lendutan maksimum adalah suatu pilihan yang cukup rasional. Disamping itu, pemilihan kondisi jepit pada kedua ujung balok juga akan menghasilkan nilai lendutan maksimum
yang lebih besar, sehingga untuk kepentingan pengecekan lendutan maksimum dari balok, pilihan ini memberikan hasil yang lebih konservatif aman. Oleh sebab itu, sangat
disarankan untuk mengasumsikan balok adalah terjepit pada kedua ujungnya pada saat perencana hendak memperkirakan besarnya lendutan maksimum pada balok castella
dengan menggunakan hasil studi parameter dari laporan ini.
Universitas Sumatera Utara
82
Pengaruh parameter rasio D
s
D
c
terhadap peningkatan lendutan maksimum pada balok castella bersifat linier. Oleh sebab itu, interpolasi linier dapat digunakan jika nilai
D
s
D
c
yang digunakan berbeda dengan ketiga nilai rasio yang dipilih dalam analisis studi parameter dalam laporan ini.
Sebagai hasil akhir dari studi parameter ini, grafik pada Gambar 4.5 disarankan untuk digunakan untuk keperluan praktis untuk memperkirakan lendutan maksimum
yang terjadi pada balok castella.
4.3. Pemodelan Pengaruh Bukaan Balok Castella terhadap Lendutan pada Analisa Struktur dengan Menggunakan Elemen Garis
Pada umumnya dalam perencanaan struktur bangunan, analisa struktur yang digunakan untuk menentukan dimensi komponen struktur seperti balok dan kolom yang
diperlukan dilakukan dengan menggunakan model elemen garis dimana komponen struktur dimodelkan sebagai suatu elemen garis seperti diilustrasikan pada Gambar 4.12.
Elemen garis
Universitas Sumatera Utara
83
Gambar 4.12 Pemodelan elemen garis Pada pemodelan struktur dengan menggunakan elemen garis, penampang balok dan
kolom akan diberikan pada setiap elemen garis yang akan digunakan untuk menghitung kekakuan dari masing-masing komponen. Di dalam perangkat lunak konvensional seperti
SAP2000 dan lainnya, penampang yang umum dapat dengan mudah dimodelkan di dalam analisis. Bahkan hingga komponen struktur dengan penampang yang berubah
sepanjang bentang komponen struktur tapered section juga dapat dimodelkan di dalam SAP2000. Namun, penampang balok castella tidak tersedia. Untuk memodelkan
penampang castella, maka setidaknya elemen seperti elemen bidang atau elemen solid diperlukan untuk memodelkan bukaan yang ada pada pelat badan.
Oleh sebab itu, suatu metode pendekatan akan direkomendasikan pada laporan ini yaitu dengan melakukan modifikasi pada kekakuan lentur pada komponen struktur
mengingat keberadaan bukaan pada pelat badan balok castella dapat mengurangi kekakuan lentur balok castella jika dibandingkan dengan balok solid. Lendutan pada
balok castella akan lebih besar jika dibandingkan dengan lendutan pada balok solid yang memimiliki tinggi balok yang sama.
Untuk memperhitungkan peningkatan lendutan akibat adanya bukaan pada pelat badan ini, parameter kekakuan penampang balok akan dimodifikasi dengan mereduksi
momen inersia pada balok solid yang dimodelakn dalam SAP2000. Besarnya reduksi momen inersia yang akan digunakan akan didasarkan pada hasil studi parameter yang
disajikan pada Gambar 4.5. Pada pemodelan di dalam SAP2000, penampang balok tanpa bukaan akan
Universitas Sumatera Utara
84
digunakan, kemudian momen inersia dari balok akan dimodifikasi dengan mengalikan suatu faktor reduksi pada momen inersianya.
Metode penyederhanaan ini akan diklarifikasi dengan melakukan analisis model balok yang digunakan pada studi parameter sebelumnya dengan menggunakan SAP2000
dan menerapkan modifikasi pada momen inersia untuk memperhitungkan pengaruh bukaan pada pelat sayap terhadap lendutan. Tabel 4-7 hingga Tabel 4-9 merangkum hasil
analisis dengan menggunakan elemen garis pada SAP2000 dan perbandingannya dengan hasil analisis yang diperoleh dengan menggunakan elemen bidang pada ABAQUS.
Tabel 4-7 Perbandingan hasil analisis SAP2000 dan ABAQUS D
s
D
c
= 0.428; ujung sendi
LD
c
ABAQUS SAP2000
Error v
s
mm v
mm v
s
v v
s
mm v
mm v
s
v 14.3
6.649 7.238
108.86 6.763
7.342 108.56
0.273 21.4
33.018 34.598
104.79 33.586
35.169 104.71
0.069 28.6
103.641 107.220
103.45 105.425
109.03 103.42
0.033 35.7
252.225 259.286
102.80 256.569
263.713 102.78
0.015 Tabel 4-8 Perbandingan hasil analisis SAP2000 dan ABAQUS
D
s
D
c
= 0.571; ujung sendi
LD
c
ABAQUS SAP2000
Error v
s
mm v
mm v
s
v v
s
mm v
mm v
s
v 14.3
6.649 7.563
113.75 6.763
7.661 113.28
0.412 21.4
33.018 35.729
108.21 33.586
36.300 108.08
0.120 28.6
103.641 110.456
106.58 105.425
112.301 106.52
0.050 35.7
252.225 266.717
105.75 256.569
271.238 105.72
0.027
Universitas Sumatera Utara
85
Tabel 4-9 Perbandingan hasil analisis SAP2000 dan ABAQUS D
s
D
c
= 0.714; ujung sendi
LD
c
ABAQUS SAP2000
Error v
s
mm v
mm v
s
v v
s
mm v
mm v
s
v 14.3
6.649 8.073
121.42 6.763
8.162 120.69
0.602 21.4
33.018 38.084
115.34 33.586
38.658 115.10
0.209 28.6
103.641 116.853
112.75 105.425
118.748 112.64
0.098 35.7
252.225 280.565
111.24 256.569
285.244 111.18
0.054 Tabel 4-10 Perbandingan hasil analisis SAP2000 dan ABAQUS
D
s
D
c
= 0.428; ujung jepit
LD
c
ABAQUS SAP2000
Error v
s
mm v
mm v
s
v v
s
mm v
mm v
s
v 14.3
1.521 2.030
133.46 1.538
1.975 128.41
3.785 21.4
7.032 8.220
116.89 7.135
8.252 115.66
1.060 28.6
21.485 23.812
110.83 21.828
24.092 110.37
0.414 35.7
51.618 55.590
107.69 52.475
56.399 107.48
0.202
Tabel 4-11 Perbandingan hasil analisis SAP2000 dan ABAQUS D
s
D
c
= 0.571; ujung jepit
LD
c
ABAQUS SAP2000
Error v
s
mm v
mm v
s
v v
s
mm v
mm v
s
v 14.3
1.521 2.230
146.61 1.538
2.147 139.60
4.786 21.4
7.032 8.667
123.25 7.135
8.673 121.56
1.375 28.6
21.485 24.895
115.87 21.828
25.144 115.19
0.587 35.7
51.618 57.848
112.07 52.475
58.633 111.74
0.298
Universitas Sumatera Utara
86
Tabel 4-12 Perbandingan hasil analisis SAP2000 dan ABAQUS D
s
D
c
= 0.714; ujung jepit
LD
c
ABAQUS SAP2000
Error v
s
mm v
mm v
s
v v
s
mm v
mm v
s
v 14.3
1.521 2.488
163.58 1.538
2.369 154.03
5.835 21.4
7.032 9.812
139.53 7.135
9.749 136.64
2.076 28.6
21.485 27.474
127.88 21.828
27.655 126.70
0.923 35.7
51.618 61.981
120.08 52.475
62.720 119.52
0.460 Hasil perbandingan menunjukkan bahwa metode pendekatan yang digunakan
cukup akurat yang ditandai dengan sangat kecilnya perbedaan antara hasil analisis ABAQUS dengan SAP2000. Perbedaan terbesar terjadi pada balok dengan tumpuan jepit
dan perbedaan semakin besar sejalan dengan semakin kecilnya nilai rasio LD
c
. Walaupun demikian, perbedaan terbesar hanya mencapai 5 dan jika dilihat dari perbedaan
lendutan yang diperoleh dari analisis dengan menggunakan ABAQUS dengan SAP2000, perbedaan lendutan ini hanya sekitar 1 mm sehingga pengaruh ini tidak terlalu signifikan.
Di samping itu, juga telah dibahas pada sub-bab sebelumnya, bahwa rasio LD
c
yang umum dijumpai di lapangan adalah cukup besar, sehingga perbedaan ini menjadi semakin
kurang berpengaruh.
Berdasarkan hasil analisis pada bab ini, metode penyederhanaan yang direkomendasikan dapat dipergunakan dalam analisa struktur untuk menentukan lendutan
pada balok castella yang dimodelkan dengan elemen garis.
Universitas Sumatera Utara
87
BAB V APLIKASI HASIL STUDI PARAMETER PADA
STRUKTUR PORTAL GABLE
5.1. Model Analisis
Struktur yang akan dianalisis adalah struktur portal gable seperti ditunjukkan pada Gambar 5.1. Analisis dilakukan untuk memeriksa kekuatan dan lendutan maksimum pada
komponen struktur portal gable yang terdiri dari balok, rafter, dan kolom. Karena keperluan ruang pada lantai dasar, sehingga pelat lantai pada lantai 2 tidak ditopang
kolom pada tengah bentangan struktur gable. Untuk mengurangi lendutan pada balok lantai 2 dan lantai 3, kolom praktis digunakan untuk menghubungkan balok lantai 2 dan
lantai 3 dengan rafter sehingga beban yang bekerja pada pelat lantai pada lantai 2 dan lantai 3 akan menambah beban yang harus dipikul oleh rafter. Penambahan beban ini
akan mengakibatkan peningkatan lendutan yang terjadi pada rafter. Balok castella digunakan untuk rafter dan balok di lantai 2 dan 3 untuk
meningkatkan kekakuan lentur dengan maksud untuk mengurangi lendutan yang terjadi. Hasil dari studi parameter pada bab sebelumnya akan digunakan untuk menganalisis
besarnya lendutan yang terjadi pada rafter dan balok pada struktur gable tersebut. Analisis akan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SAP2000. Model elemen
garis akan digunakan untuk memodelkan kolom, balok, dan rafter. Momen inersia dari balok dan rafter akan direduksi dengan menggunakan grafik dari Gambar 4.5.
Universitas Sumatera Utara
