BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Umum

Sehubungan dengan pesatnya kemajuan teknologi, konstruksi beton masih menjadi

pilihan yang tepat sebagai bahan pokok bangunan. Beberapa hal yang mendasarinya yaitu

biaya yang relative lebih murah dan kemudahan dalam memperolehnya.

Dalam konstruksinya, beton merupakan bahan komposit, yang mana terdiri atas

kombinasi agregat dan pengikat semen. Bentuk paling umum dan yang paling sering

digunakan dari beton adalah beton semen Portland, yang terdiri dari agregat mineral

(biasanya kerikil dan pasir), semen dan air. Namun nyatanya pemilihan beton dalam

konstruksi bangunan sudah mengalami banyak perkembangan, baik material utama,

penambahan tulangan, maupun penambahan zat aditif.

Berikut macam-macam jenis beton :

1. Beton Ringan

Beton jenis ini sama dengan beton biasa, perbedaannya hanya agregat kasarnya

diganti dengan agregat ringan. Selain itu, dapat pula terbentuk dari beton biasa

yang diberi bahan tambah yang mampu membentuk gelembung udara waktu

pengadukan beton berlangsung. Beton semacam ini mempunyai banyak pori

sehingga berat jenisnya lebih rendah daripada beton biasa.

2. Beton Non Pasir

Beton jenis ini dibuat tanpa pasir, terdiri atas air, semen, dan kerikil saja.

Akibatnya, rongga-rongga yang harusnya diisi kerikil menjadi tidak terisi.

Sehingga, beton menjadi berongga dan berat jenisnya lebih rendah daripada beton

biasa. Selain itu, tidak dibutuhkan pasta untuk menyelimuti butir-butir pasir

sehingga kebtuhan semen relative lebih sedikit.

Universitas Sumatera Utara

3. Beton Bertulang

Beton biasa sangat lemah atas gaya tarik, namun sangat kuat atas gaya tekan.

Dalam hal ini, batang baja dapat dimasukkan pada bagian beton yang tertarik

untuk menambah daya tarik atas beton tersebut. Beton yang dimasuki batang baja

pada bagian tariknya ini disebut beton bertulang.

Gambar 2.1 . Contoh Visual Beton Bertulang

4. Beton Prategang

Jenis beton ini sama dengan beton bertulang, perbedaannya adalah padda batang

baja yang dimasukkan ke dalam beton harus ditegangkan dahulu. Batang baja ini

tetap mempunyai tegangan sampai beton yang dituang mengeras. Bagian balok

beton prategang ini tidak akan terjadi retak walaupun menahan lenturan.

5. Beton Pracetak

Beton biasanya dicetak atau dituang di tempat, namun dapat pula dicetak di

tempat lain (Pracetak), fungsinya adalah agar memperoleh mutu yang lebih baik.

Selain itu, beton pracetak dipakai jika tempat pembuatan beton sangat terbatas,

sehingga sulit menyediakan tempat percetakan dan perawatan betonnya.

Universitas Sumatera Utara

6. Lain-Lain

Beton mutu tinggi, beton serat, polimer beton, beton modifikasi blok, polimer

impregnated concrete, beton kinerja tinggi, dll.

Perkembangan pada material beton tadi dapat menjadi opsi untuk berbagai jenis

situasi suatu proyek konstruksi serta membuat kinerja beton semakin baik, unggul, dan hanya

sedikit memiliki kekurangan. Namun, tidak dipungkiri masih akan terjadi kerusakan pada

beton, yang mana beberapa penyebab kerusakan pada beton adalah kesalahan pada

perencanaan, pembebanan yang berlebihan, maupun kondisi lingkungan yang tidak baik.

Beton bertulang sebagai struktur bangunan masih menjadi favorit masyarakat

Indonesia. Terbukti rata-rata bangunan berstruktur menengah menuju tinggi di Indonesia

masih menggunakan konstruksi beton bertulang. Elemen bangunan yang lazimnya berupa

beton bertulang adalah kolom bangunan.

Gambar 2.2 . Struktur Kolom Bangunan

Universitas Sumatera Utara

Kolom merupakan komponen tekan pada bangunan yang merupakan lokasi kritis

penyebab keruntuhan pada bangunan. Demi mengurangi penyebab kerusakan pada kolom

beton bertulang, diciptakan elemen pengekang berupa tulangan baja yang memiliki fungsi

penting sebagai pencegah tekuk pada tulangan longitudinal dan mencegah terjadinya

keruntuhan geser pada kolom.

Maksud dari pemasangan tulangan pengekang itu sendiri dimaksudkan agar pada saat

selimut beton terkelupas akibat penambahan beban, tulangan pengekang diharapkan dapat

mengekang inti beton sehingga kolom yang selimutnya terkelupas setidaknya memiliki

kekuatan yang sama dengan pada saat belum mengalami pengelupasan.

Agar dapat berfungsi dengan baik, tulangan pengekang harus diikat dalam bentuk kait

yang mengunci tulangan longitudinal. Untuk daerah rawan gempa diisyaratkan tulangan

pengekang tadi harus ditekuk pada bagian ujungnya hingga 1350. Kait yang ditekuk tadi

memiliki panjang sedemikian rupa sampai masuk ke daerah inti beton sehingga memberikan

tahanan yang baik dan efektif. Tulangan pengekang dengan kait 900 memiliki kemampuan

yang lebih rendah dalam menahan inti beton, hal ini terjadi karena tidak adanya gaya yang

menahan kait untuk tetap pada posisi semula, yang nantinya mengakibatkan kait bengkok

keluar sehingga tidak dapat mengekang inti beton.

Penelitian atas tulangan pengekang telah banyak diteliti oleh para ahli, yang mencolok

dari pemodelan tulangan pengekang adalah konfigurasinya, mau itu jarak antar sengkang

ataupun model dari sengkang itu sendiri. Salah satu hasil dari penelitian pemodelan sengkang

adalah pemakaian elemen pengekang tambahan yang diberi nama pen-binder. Pemodelan

sengkang yang dilakukan atas kolom bangunan itu memberikan hasil bahwa Pen-binder itu

sendiri merupakan suatu perangkat tambahan yang dapat digunakan dan dikembangkan

dengan tujuan memperbaiki kinerja tulangan pengekang.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 . Penggunaan Pen-Binder untuk Sengkang

Maka dari itu, pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai pengaruh penggunaan dari

pen-binder terhadap kinerja tulangan sengkang dengan menggunakan aplikasi yaitu ANSYS

12.1 yang mana dapat memberikan gambaran deformasi visual beserta data tegangan-

regangan pada model tulangan sengkang tersebut.

2.2 Struktur Kolom

Kolom adalah batang tekan dengan posisi vertikal (tegak) pada struktur bangunan

yang berfungsi untuk memikul beban dari balok dan beban lain diatasnya yang kemudian

meneruskan beban-beban tersebut ke pondasi bangunan yang nantinya akan meneruskan

beban itu ketanah.

Gambar 2.4 . Struktur Rangka Bangunan (Kolom dan Balok)

Universitas Sumatera Utara

SK SNI T-15-1991-03 mendefinisikan kolom adalah komponen struktur bangunan

yang tugas utamanya menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak

ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral terkecil.

2.2.1 Fungsi kolom

Kolom merupakan salah satu elemen dari struktur rangka yang mengalami desak dan

lentur serta pemakaiannya selalu dihubungkan dengan elemen struktur yang lain yaitu balok

sebagai satu kesatuan. Kolom berfungsi sebagai penerus beban seluruh bangunan ke pondasi.

Bila diumpamakan, kolom itu seperti rangka tubuh manusia yang memastikan sebuah

bangunan berdiri. Kolom termasuk struktur utama untuk meneruskan berat bangunan dan

beban lain seperti beban hidup (manusia dan barang-barang), serta beban hembusan angin.

Sebagai bagian dari suatu kerangka bangunan dengan fungsi tersebut maka kolom menempati

posisi penting di dalam sistem struktur bangunan.

Struktur dalam kolom beton bertulang dibuat dari besi dan beton. Keduanya

merupakan gabungan antara material yang tahan tarikan dan tekanan. Besi adalah material

yang tahan tarikan, sedangkan beton adalah material yang tahan tekanan. Gabungan kedua

material ini dalam struktur beton memungkinkan kolom atau bagian struktural lain seperti

sloof dan balok bisa menahan gaya tekan dan gaya tarik pada bangunan.

Gambar 2.5 . Ilustrasi Bagian Dalam Kolom Beton Bertulang dengan Bekisting

Universitas Sumatera Utara

2.2.2 Kolom Beton Bertulang

Dalam buku struktur beton bertulang (Istimawan dipohusodo, 1994) ada tiga jenis

kolom beton bertulang yaitu :

a. Kolom menggunakan pengikat sengkang lateral. Kolom ini merupakan kolom

beton yang ditulangi dengan batang tulangan pokok memanjang, yang pada

jarak spasi tertentu diikat dengan pengikat sengkang ke arah lateral. Tulangan

ini berfungsi untuk memegang tulangan pokok memanjang agar tetap kokoh

pada tempatnya.

b. Kolom menggunakan pengikat spiral. Bentuknya sama dengan yang pertama

hanya saja sebagai pengikat tulangan pokok memanjang adalah tulangan

spiral yang dililitkan keliling membentuk heliks menerus di sepanjang kolom.

Fungsi dari tulangan spiral adalah memberi kemampuan kolom untuk

menyerap deformasi cukup besar sebelum runtuh, sehingga mampu mencegah

terjadinya kehancuran seluruh struktur sebelum proses redistribusi momen

dan tegangan terwujud.

c. Struktur kolom komposit . Merupakan komponen struktur tekan yang

diperkuat pada arah memanjang dengan gelagar baja profil atau pipa, dengan

atau tanpa diberi batang tulangan pokok memanjang.

Gambar 2.6 . Jenis Kolom Beton Bertulang

Universitas Sumatera Utara

2.2.3 Keruntuhan Pada Kolom Beton Bertulang

Keruntuhan kolom ditandai oleh adanya:

1. Kegagalan/kehancuran beton dan tulangan baja secara bersamaan

2. Kegagalan salah satu pembentuk kolom misalnya kegagalan pada beton atau

kegagalan pada baja tulangan

Menurut Nawy (1990), kekuatan kolom dievaluasi berdasarkan prinsip-prinsip dasar

sebagai berikut :

a. Distribusi regangannya linier di seluruh tebal kolom.

b. Regangan pada tulangan / baja sama dengan regangan pada beton.

c. Regangan beton maksimum yang diizinkan adalah 0,003.

d. Kekuatan tarik beton diabaikan dan tidak dipergunakan dalam hitungan.

Keruntuhan pada struktur kolom disebabkan banyak hal, diantaranya:

a. Crushing (Retak) beton pada zona tekan.

b. Melelehnya tulangan pada zona tarik (Terjadi pada kolom pendek).

c. Tekuk pada kolom (Terjadi pada kolom langsing).

2.2.4 Perilaku Kolom

Berdasarkan posisi beban terhadap penampang melintang, kolom dapat

diklasifikasikan atas kolom dengan beban sentris dan kolom dengan beban eksentris. Pada

pembebanan sentris, kolom tidak akan mengalami momen lentur. Kolom dengan beban

eksentris mengalami momen lentur dan juga gaya aksial.

Menurut penelitian menggunakan benda uji beton normal dengan pembebanan aksial

sentris oleh Wehbe, Siidi dan Sanders pada tahun 1999, dilaporkan terbukanya pengikat

silang dengan kait 900 pada daerah sendi plastis di setiap level beban aksial, diikuti dengan

terjadinya keruntuhan beton dan kegagalan pengekangan inti beton (Seible dkk,1997).

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.7 . Typical Stress-Strain Plot for Mild Carbon Steel

Gambar diatas menunjukkan bahwa pada saat regangan beton mencapai sekitar 0,002-

0,003, beton mencapai kekuatan maksimum f’c. Jika pembebanan terus dilakukan hingga

terjadi regangan disekitar 0,003, maka kapasitas beban sentris maksimum pada kolom dapat

diperoleh dengan menambahkan kontribusi beton yaitu (Ag-Ast)0,85.f’c dan kontribusi baja

(Ast.fy). Dengan demikian beban sentries maksimum adalah Po yang dapat dinyatakan

sebagai: Po= 0,8 f’c(Ag-Ast)+Fy.Ast

Jika dilihat dari SNI 03-2847-2002, beton dan baja akan berperilaku elastic. Jadi,

untuk analisis elastic biasanya dilakukan dengan menggunakan transformasi beban sentris.

Perlu diberi penekanan bahwa beban sentris menyebabkan tegangan tekan yang merata di

seluruh bagian penampang, sehingga pada saat terjadi keruntuhan, tegangan dan regangan

akan merata di seluruh bagian penampang. Maka dari itu, didalam tugas akhir ini akan

dilakukan pembebanan sentris pada model tulangan kolom beton.

Universitas Sumatera Utara

2.3 Pengekangan Beton Bertulang

Beton merupakan bahan yang kuat menahan gaya tekan. Jika beton ditekan hingga

mencapai kuat tekannya, maka beton itu akan hancur. Sedangkan tulangan baja mempunyai

kuat tekan dan tarik yang jauh lebih besar daripada beton. Beton mempunyai range kuat tekan

rata-rata di antara 20 – 40 MPa (kira-kira 200-400 kg/cm2), sementara baja mencapai 240

MPa (2400 kg/cm2) untuk tulangan polos dan 400 MPa (4000 kg/cm2) untuk tulangan ulir.

Namun, luas penampang baja jauh lebih kecil sehingga kapasitas tekannya juga tidak akan

sebesar kapasitas tekan beton.

Secara kasar dapat diibaratkan, setiap penambahan 1% luas tulangan terhadap luas

beton, kapasitas aksial tekannya bisa ditingkatkan hingga 10%. Misalnya, ada kolom beton

pendek ukuran 20cmx20cm, luasnya 400 cm2, dan kapasitas tekannya dimisalkan sebesar

80000 kg (80 ton), kemudian ditambahkan tulangan seluas 4 cm2 (1%), maka kapasitas

tekannya bisa mencapai 88 ton. Namun, terdapat kondisi khusus yang harus dipenuhi agar

tulangan bisa memberikan kontribusi sebesar itu.

Berikut ilustrasi perubahan kapasitas tekan akibat penambahan tulangan pada kolom

beton :

a. Ada kolom beton tanpa tulangan, diberi beban hingga beton tersebut hancur.

Gambar 2.8 . Pemberian Beban pada Kolom Tanpa Tulangan

Universitas Sumatera Utara

b. Di sisi lain, ada 4 buah tulangan pendek, posisi berdiri, bagian bawah dijepit,

kemudian diberi beban di atasnya.

Gambar 2.9 . Pemberian Beban pada Tulangan Longitudinal

Tulangan tersebut tertekuk, bengkok, dan jatuh. Padahal bebannya tidak terlalu besar.

c. Tulangan diatas ditanam ke kolom beton sebelumnya. Kemudian diberi beban

lagi.

Gambar 2.10 . Pemberian Beban Pada Kolom yang Bertulang Longitudinal

Tulangan tersebut akan berusaha untuk bengkok. Yang paling mungkin adalah

menekuk ke arah luar, dikarenakandiarah dalam telah terisi beton padat dan selimut

beton lebih mudah didorong keluar.

Universitas Sumatera Utara

d. Bagaimana caranya agar tulangan vertikal tersebut tidak berhamburan

menekuk ke luar?

Gambar 2.11 . Pemberian Beban pada Kolom yang Bertulang Longitunal dan

Bersengkang

Tulangan tersebut harus dikekang atau diikat oleh sesuatu. Pengikat tadi disebut juga

sengkang alias ties. Tulangan harus diikat pada setiap jarak tertentu agar tidak

menekuk ketika diberi beban tekan yang besar. Diharapkan tulangan tersebut harus

bisa menahan tekanan/tegangan hingga mencapai tegangan lelehnya.

Pengekangan pada kolom biasanya dapat berupa tulangan yang berfungsi sebagai

pengikat (dengan kait) maupun spiral agar beton tidak pecah. Efek dari kekangan ini adalah

akan meningkatkan kekuatan dan tegangan ultimate beton. Selain itu, pengekang juga akan

memberikan material beton bertulang dengan sifat cukup daktail.

Tulangan lateral (sengkang) yang biasa digunakan adalah tulangan dalam bentuk

pengikat (ties) yang didistribusikan sepanjang ketinggian kolom pada interval yang

ditentukan. Semakin pendek atau rapat jarak sengkang pada kolom, maka semakin besar pula

kekuatan kolom tersebut dalam memikul beban aksial. Bila ditinjau dari segi biaya, sengkang

ikat jauh lebih murah bila dibandingkan dengan sengkang spiral, walaupun sengkang ikat

Universitas Sumatera Utara

mempunyai kekuatan dan daktilitas yang lebih rendah bila dibandingkan dengan sengkang

spiral.

Sebagai akibat penggunaan pengekangan pada kolom, akan terbentukan suatu luasan

inti terkekang pada daerah sepanjang kolom. Luasan inti ini tentu saja amat dipengaruhi oleh

konfigurasi tulangan pengekangnya.

Gambar 2.12 . Luasan Inti Terkekang

Pengaruh dari kekangan pada kolom dapat dibedakan berdasarkan bentuk dari kolom

itu sendiri. Untuk kekangan transversal, pada tahun 1988 telah dilakukan percobaan oleh

Mander dkk yang menggunakan 31 kolom rectangular. Didapat bahwa pengaruh kekangan

transversal adalah sebagai berikut:

f’cc= kc.f’c

dimana:

kc= faktor kenaikan kuat beton, tergantung dari tekanan biaksial yang

disebabkan oleh kekangan lateral efektif.

Maka daripada itu, kuat tekan maksimum sebagai akibat dari kekangan transversal

dapat dirumuskan sebagai berikut :

F’cu= f’cc / 0,83

Universitas Sumatera Utara

2.3.1 Prinsip Pengekangan Kolom

Menurut Anang Kristianto (2010), ada beberapa prinsip dalam pengekangan, yaitu:

a. Pengaruh Beban Aksial

Semakin tinggi beban aksial akan menurunkan tingkat daktilitas secara

signifikan Sheikh dan Yeh 1990, Paultre dan Legeron, 2008 , level beban

aksial biasanya diukur dari perbandingan P/fc’.Ag dan P/P0 .

b. Konfigurasi Tulangan

Efektifitas kekangan dari tulangan pengekang tergantung dari luas area efektif

dari beton yang terkekang dan distribusi tegangan kekangannya, dimana hal

ini dipengaruhi oleh distribusi tulangan longitudinal dan lateralnya (Sheikh

et.al.,1990). Semakin banyak jumlah tulangan longitudinal yang dikekang

oleh sengkang, area beton yang terkekang akan meningkat.

c. Batasan Kondisi untuk Konfigurasi Tulangan.

Sheikh dan Khoury ( 1997 ) menyarankan bahwa untuk desain beban gempa

kolom harus didesain dan didetail dengan level daktilitas tinggi atau moderat.

Berdasarkan beberapa eksperimen didapatkan bahwa konfigurasi kategori I

tidak dapat digunakan untuk kolom dengan daktilitas tinggi. Pada kolom

dengan konfigurasi kategori II, pengujian pada kolom F ( Sheikh & Yeh.,

1990; Sheikh & Khoury., 1993 ; Sheikh et al., 1994 ) dengan beban aksial

yang tinggi menunjukkan adanya kecenderungan terbukanya sengkang kait 90

deformasi yang besar, dan mengakibatkan kolom kehilangan kekangan.

Wehbe, Saiidi dan Sanders ( 1999 ), dalam pengujiannya terhadap kolom

jembatan berbentuk segiempat yang didesain dalam level moderat

menginformasikan bahwa pengekang dengan kait 90 pada daerah sendi plastis

Universitas Sumatera Utara

sudah terbuka dan kondisi ini diikuti dengan menekuknya tulangan

longitudinal akibat kehilangan kekuatan kekangan. Sementara pengekang

dengan kait 135 dalam kondisi mulai akan terbuka diikuti mulai menekuknya

tulangan longitudinal pada akhir pengujian.

Gambar 2.13 . Kait Sengkang 1350 dan 900

Lukkunaprasit dan Sittipunt melakukan pengujian pada tahun 2003 dengan

menambahkan semacam hook-clips pada sambungan antara sengkang kait 90 untuk menahan

agar kait tidak terbuka. Hook-clips ini dilaporkan efektif mengekang kolom dengan

sengkang kait 90 yang didesain untuk level gempa moderat serta meningkatkan faktor

daktilitas dan energi disipasinya.

Universitas Sumatera Utara

2.3.2 Peraturan tentang Konsep Pengekangan.

Berdasarkan SNI 03-2847-2002, syarat pengekangan pada kolom beton dirumuskan

sebagai berikut :

a. Pengekangan harus dilakukan pada seluruh daerah sendi plastis

b. Pada seluruh tinggi kolom harus menggunakan tulangan transversal dengan

jarak yang telah dihitung dan ditentukan.

c. Spasi tulangan transversal pengekang minimum dari ¼ dimensi komponen

terkecil ataupun 6 kali diameter tulangan longitudinal

Peraturan memberikan persyaratan kekangan untuk desain elemen kolom pada daerah

dengan tingkat kerawanan bahaya gempa yang tinggi. SNI 03-2847-2002 mendefinisikan “

sengkang kait gempa” ( seismic hook , Gambar 6) sebagai kait pada sengkang terbuka (

Detail-C) , tertutup ( Detail-A) atau pada pengikat silang ( Detail-B) yang ujungnya ditekuk

dengan sudut tidak kurang dari 1350

Gambar 2.14 . Detail Sengkang Kait Gempa ( SNI 03-2847-2002)

Universitas Sumatera Utara

Detailing diperlukan pada daerah-daerah yang diharapkan terbentuk sendi plastis

untuk mendisipasi energi gempa yang masuk dalam struktur.

Gambar 2.15 . Detailing kekangan pada kolom untuk daerah dengan tingkat

kerawanan gempa tinggi (ACI 318M-05 )

Universitas Sumatera Utara

2.4 Aplikasi Struktural

Teknik sipil adalah salah satu cabang ilmu teknik yang mempelajari tentang

bagaimana merancang, membangun, merenovasi tidak hanya gedung dan infrastruktur, tetapi

juga mencakup lingkungan untuk kemaslahatan hidup manusia. Teknik sipil mempunyai

ruang lingkup yang luas, di dalamnya pengetahuan matematika, fisika, kimia, biologi,

geologi, lingkungan hingga komputer mempunyai peranannya masing-masing. Teknik sipil

dikembangkan sejalan dengan tingkat kebutuhan manusia dan pergerakannya, hingga bisa

dikatakan ilmu ini bisa mengubah sebuah hutan menjadi kota besar.

Keluasan cabang dari ilmu teknik sipil ini membuatnya sangat fleksibel di dalam

dunia kerja. Profesi yang didapat dari seorang ahli bidang ini antara lain:

perancangan/pelaksana pembangunan/pemeliharaan prasarana jalan, jembatan, terowongan,

gedung, bandar udara, lalu lintas (darat, laut, udara), sistem jaringan kanal, drainase, irigasi,

perumahan, gedung, minimalisasi kerugian gempa, perlindungan lingkungan, penyediaan air

bersih, survey lahan, konsep finansial dari proyek, manajemen projek dsb. Semua aspek

kehidupan tercangkup dalam muatan ilmu teknik sipil.

Ahli teknik sipil tidak hanya berurusan dengan pembangunan sebuah proyek

bangunan, tetapi di bidang lain seperti yang berkaitan dengan informatika, memungkinkan

untuk memodelisasi sebuah bentuk dengan bantuan program, pemodelan kerusakan akibat

berbagai macam faktor, maupun membuat inovasi baru dibidang kesipilan. Hal ini sangat

penting di negara maju sebagai tolak ukur kelayakan pembangunan sebuah bangunan vital

yang mempunyai risiko dapat menelan korban banyak manusia seperti reaktor nuklir atau

bendungan, jika terjadi kegagalan perencanaan teknis. Rancangan bangunan tersebut

biasanya dimodelkan dalam komputer dengan diberikan faktor-faktor ancaman bangunan

Universitas Sumatera Utara

tersebut seperti gempa dan keruntuhan struktur material. Peran ahli teknik sipil juga masih

berlaku walaupun fase pembangunan sebuah gedung telah selesai, seperti terletak pada

pemeliharaan fasilitas gedung tersebut.

Untuk membantu pekerjaan ahli teknik sipil di lapangan maupun dibalik meja,

terdapat berbagai macam alat bantu atau software teknik sipil yang tersedia. Software yang

tersedia terdiri atas berbagai macam kegunaan, sesuai atas jenis pekerjaan yang dibutuhkan.

Beberapa jenis software yang biasa digunakan oleh seorang ahli teknik sipil adalah

sebagai berikut :

1. Autocad

Autocad adalah produk dari Autodesk merupakan software dasar yang harus dikuasai

oleh engineer serta drafter. Dengan autocad, gambar teknik seperti gambar desain,

gambar fabrikasi, gambar pemasangan dan lain sebagainya dapat dihasilkan. Selain

gambar – gambar tersebut, autocad juga mampu menampilkan 3D modeling dari

sebuah bangunan. Autocad dapat terintegrasi dengan software lainnya seperti :

Staadpro, SAP2000, ETABS, TEKLA.

Gambar 2.16 . Aplikasi Autocad

Universitas Sumatera Utara

2. Staadpro

Staadpro merupakan software keluaran dari salah satu produk Bentley. Software ini

digunakan untuk analisis sebuah struktur bangunan. Dalam dunia engineering,

staadpro lebih sering digunakan oleh perusahan-perusahan EPC yang bergerak

dibidang petrochemical serta bidang minyak dan gas. Misal untuk menganalisa

sebuah struktur piperack, jetty, shelter dan lain sebagainya.

Gambar 2.17. Aplikasi STAAD.Pro

3. SAP2000

Sama halnya dengan staadpro, SAP2000 juga merupakan software yang berbasis

analisa struktur. Produk keluaran CSi ini sering digunakan untuk menghitung

bangunan gedung, jembatan serta bendungan. Dilengkapi feature yang lengkap,

SAP2000 sangat powerfull untuk analisa bangunan tersebut. SAP dapat terintegrasi

dengan autocad, sehingga pemodelan pada SAP2000 dapat di export ke autocad.

Gambar 2.18 Aplikasi SAP 2000

Universitas Sumatera Utara

4. ETABS

Produk keluaran CSi ini bisa dikatakan adalah “saudara kandung” dari SAP2000.

ETABS sendiri lebih dikhususkan untuk menganalisa struktur high-rise building.

Feature untuk menganalisa struktur yang lengkap daripada SAP2000 menjadikan

ETABS lebih dipilih dalam menganalisa struktur high-rise building.

Gambar 2.19 Aplikasi ETABS

5. Tekla Structure

Tekla merupakan Software yang digunakan oleh para structural engineers, detailer,

dan fabricator. Saat kita melakukan pengeditan pada 3D modeling, maka 2D draft

akan otomatis berubah sesuai perubahan yang terjadi pada 3D. Selain itu, Tekla dapat

digunakan sebagai multiuser, dimana dalam satu model kita dapat mengerjakan

dengan dua atau tiga orang lebih. Tekla digunakan untuk proyek gedung, onshore dan

bahkan untuk offshore engineering.

6. ANSYS mechanical

ANSYS mechanical menawarkan produk solusi yang komprehensif untuk struktural

linier / nonlinier dan analisis dinamika. Produk ini menawarkan satu set lengkap

unsur-unsur perilaku, model material dan pemecah persamaan untuk berbagai

Universitas Sumatera Utara

permasalahan dan rekayasa. Selain itu, ANSYS mechanical menawarkan analisis

termal dan kemampuan ditambah-fisika yang melibatkan akustik, piezoelektrik,

termal analisis-struktural dan termal-listrik.

Gambar 2.20 . Aplikasi ANSYS

7. Solidwork

Solidwork merupakan salah satu software engineering yang banyak digunakan untuk

aplikasi pembuatan rancang desain dalam bentuk 3D. Solidwork ini merupakan

pesaing Autodesk Inventor.

Gambar 2.21 . Aplikasi SolidWorks

Software atau aplikasi komputer dibidang ketekniksipilan ini sangat bermanfaat guna

mempercepat pekerjaan sarjana teknik sipil seperti halnya merancang, melakukan pemodelan,

melakukan perhitungan, maupun uji coba terhadap suatu objek sipil.

Universitas Sumatera Utara

2.4.1 Aplikasi Pemodelan dan Analisis Struktur ( ANSYS)

Metode elemen hingga merupakan salah satu metode numerik yang dapat digunakan

untuk menyelesaikan masalah struktural, termal dan elektromagnetik. dalam metode ini

seluruh masalah yang kompleks seperti variasi bentuk, kondisi batas dan beban diselesaikan

dengan metode pendekatan. karena keanekaragaman dan fleksibilitas sebagai perangkat

analisis, metode ini mendapat perhatian dalam dunia teknik.

Metode elemen hingga adalah suatu alat numerik yang digunakan dalam

menyelesaikan masalah teknik seperti persamaan diferensial dan integral dengan metode

pendekatan. Metoda itu mula-mula dikembangkan untuk mempelajari tentang struktur dan

tekanan (Clough 1960) dan kemudian berkembang pada masalah mekanika kontinu

(Zienkiewicz dan Cheung 1965).

ANSYS adalah program paket yang dapat memodelkan elemen hingga untuk

menyelesaikan masalah yang berhubungan dengan mekanika, termasuk di dalamnya masalah

statik, dinamik, analisis struktural (baik linier maupun nonlinier), masalah perpindahan panas,

masalah fluida dan juga masalah yang berhubungan dengan akustik dan elektromagnetik.

Gambar 2.22 . ANSYS 12.1 Release

Universitas Sumatera Utara

ANSYS merupakan aplikasi desain yang digunakan dan diakui secara Internasional

untuk mensimulasikan Finite Element Model dan Analisis guma memudahkan pemilik

proyek, insinyur, dan design engineer untuk secara cepat membangun model penuh

berdasarkan kebutuhan proyek.

ANSYS yang awalnya berasal dari nama produk komersial ANSYS Mechanical atau

ANSYS Multiphysic, keduanya peralatan software analisis elemen hingga dengan bantuan

komputer yang dikembangkan oleh ANSYS Inc. Perusahaan tersebut sebenarnya

mengembangkan produk software untuk teknik dengan bantuan komputer, akan tetapi lebih

dikenal dengan produk komersial ANSYS Mechanical & ANSYS Multiphysic.

Untuk pengguna tingkat akademik ANSYS Inc menyediakan versi nonkomersial ANSYS

Multiphysic seperti ANSYS University Advanced dan ANSYS University Research. ANSYS

Mechanical, ANSYS Multiphysic and variasi nonkomersialnya secara umum yang digunakan

dalam akademik adalah alat analisis yang berisi pre-processing (pembuatan bentuk

geometrik, meshing), solver dan modul post-processing dalam satu kesatuan Graphic User

Interface.

Dalam aplikasinya ANSYS dapat dibagi menjadi dua menurut dimensinya, yaitu :

a. ANSYS Classic

ANSYS ini menyelesaikan problema dalam 2 dimensi seperti sistem solid dalam

bidang 2 dimensi dan perpindahan panas dalam 2 dimensi.

b. ANSYS Workbench

ANSYS ini menyelesaikan problema dalam 3 dimensi seperti sistem solid dalam 3

dimensi dan masalah aliran fluida pada pipa dalam 3 dimensi.

Universitas Sumatera Utara

ANSYS merupakan salah satu software yang digunakan untuk menganalisis berbagai

macam struktur, aliran fluida, dan perpindahan panas dari beberapa software analisisis yang

lain yaitu Nastran, CATIA, Fluent, dan yang lain. Ada tiga analisis utama yang dibahas pada

buku ini yaitu analisis struktur, aliran fluida, dan perpindahan panas yang sangat sering

dijumpai dalam keilmuteknikan. Agar materi yang dibahas di buku ini dapat diikuti dengan

baik, maka sebaiknya pembaca harus memiliki dasar (basic) tentang keilmuan di atas.

Penyajian materi dilakukan secara bertahap yaitu mulai dari menggambar benda

(objek) sampai dilakukannya penganalisisan dan diperoleh hasilnya. Secara umum

penyelesaian elemen hingga menggunakan ANSYS dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu :

1. Preprocessing (Pendefinisian Masalah)

Masalah adalah bagian terpenting dalam suatu proses riset, karena masalah dapat

menghadirkan petunjuk berupa jenis informasi atau defenisi yang nantinya akan

sangat kita butuhkan.

Jika diartikan kedalam bahasa indonesia Pre- artinya sebelum dan Processor- artinya

pemroses. Preprocessing merupakan tahapan awal dalam mengolah data input

sebelum memasuki proses tahapan utama. Pada tahap pertama ini, dilakukan

pendefinisian dari objek yang nantinya akan diproses pada tahap selanjutnya.

Langkah umum dalam preprocessing terdiri dari :

(i) mendefinisikan keypoint/lines/areas/volume dari objek,

Dalam hal ini, pendefinisian diatas harus dilakukan setelah dilakukannya

pemodelan terlebih dahulu. Pemodelan merupakan proses menggambar

ataupun mengimport gambar benda atau objek yang akan didefinisikan

kedalam lembar kerja.

Universitas Sumatera Utara

(ii) mendefinisikan tipe elemen dan bahan yang digunakan/sifat geometric dari

objek, dan

(iii) mendefinisikan mesh lines/areas/volumes sebagaimana dibutuhkan. Jumlah

detil yang dibutuhkan akan tergantung pada dimensi daerah yang dianalisis,

ie.,1D, 2D, axisymetric dan 3D.

2. Solution / Assigning Loads, Constraints, and Solving

Pemecahan masalah adalah suatu proses terencana yang perlu dilaksanakan agar

memperoleh penyelesaian tertentu dari sebuah masalah yang mungkin tidak didapat

dengan segera (Saad & Ghani, 2008:120).

Pada tahap ini, perlu dilakukan penentuan beban, model pembebanan (titik atau

luasan), constraints (translasi dan rotasi) dan kemudian menyelesaikan hasil

persamaan yang telah diset pada objek.

3. Postprocessing/ Further Processing and Viewing of The Results

Postprocessing adalah langkah akhir dalam suatu analisis berupa visualisasi yang

memungkinkan penganalisis untuk mengeksplor data. Hal yang dilakukan pada

langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data hasil simulasi yang bisa

berupa gambar, kurva, dan animasi.

Dalam bagian ini pengguna mungkin dapat melihat :

(i) daftar pergeseran nodal,

(ii) gaya elemen dan momentum,

(iii) plot deflection dan

(iv) diagram kontur tegangan (stress) atau pemetaan suhu.

Universitas Sumatera Utara