PROSES DESAIN atau perencanaan dalam teknik sipil.ppt

Design Process

1. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 1
Proses perancanganProses perancangan
Perancangan (design) adalah suatu proses yang Perancangan (design) adalah suatu proses yang
mencakup penentuan konfigurasi (bentuk), mencakup penentuan konfigurasi (bentuk),
pembebanan, perletakan, sifat material, dan pembebanan, perletakan, sifat material, dan
spesifikasi. spesifikasi.
Suatu final design dihasilkan dari suatu proses Suatu final design dihasilkan dari suatu proses
yang berurutan yang digabungkan dengan berbagai yang berurutan yang digabungkan dengan berbagai
teknik optimasi. teknik optimasi.
Dengan bantuan komputer, proses perancangan Dengan bantuan komputer, proses perancangan
yang terpadu dapat dilakukan dengan efektif. Sistem yang terpadu dapat dilakukan dengan efektif. Sistem
terpadu dari suatu perancangan baja (Steel design) terpadu dari suatu perancangan baja (Steel design)
ditunjukkan oleh Flowchart 1.ditunjukkan oleh Flowchart 1.

2. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 2
Kriteria Design merupakan pedoman umum
tentang tipe sistem struktur, kekuatan bahan
yang dipakai, bentuk struktur, beban rencana
dan peraturan perencanaan

3. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 3
Penentuan Konfigurasi dilakukan dengan parameter arah pada
arah bidang datar dan arah vertikal (ketinggian).
Penentuan Beban Rencana dilakukan dengan
mempertimbangkan beban primer yaitu beban mati, beban
hidup, beban angin dan beban gempa. Beberapa kombinasi
beban dapat diambil untuk dikerjakan pada perhitungan
(analisa struktur).

4. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 4
Preliminary Design dilakukan berdasarkan pengalaman masa lalu dan data statistik
yang ada, yang akan menghasilkan proses perancangan kearah solusi yang
optimum. Pada umumnya ada 2 strategi yang dipakai yaitu: (1) simple beam strategy
(upper bound), dan (2) fixed beam strategy (lower bound). Dalam simple beam
strategy, ukuran balok dan kolom dapat dihitung berdasarkan momen dan beban
aksial dari balok sederhana. Pada proses iterasi dalam strategi ini, ukuran balok dan
kolom dapat diperkecil sepanjang tegangan yang ada lebih kecil dari tegangan yang
diijinkan. Dalam fixed beam strategy, ukuran balok dan kolom dapat dihitung
berdasarkan momen dan beban aksial dari balok terjepit. Pada proses iterasi dalam
strategi ini, ukuran balok dan kolom dapat diperbesar sepanjang tegangan yang ada
lebih kecil dari tegangan yang diijinkan.
Analysis dilakukan oleh komputer setelah penentuan konfigurasi geometri, beban
rencana, perletakan, dan ukuran penampang awal.

5. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 5
Code check diperlukan untuk meyakinkan bahwa elemen struktur
memenuhi persyaratan peraturan perencanaan. Proses iterasi
pada code checking akan melakukan koreksi ukuran elemen
struktur sehingga setiap elemen struktur mendapatkan ukuran
yang paling minimum yang masih memenuhi persyaratan
peraturan perencanaan.

6. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 6
Final Design merupakan hasil akhir
dari design yang menghasilkan
ukuran-ukuran yang optimum dari
setiap elemen struktur.

7. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 7
Perencanaan Sambungan dilakukan
dengan mempertimbangkan kemudahan,
ekonomis dan keseragaman dalam
fabrikasi dan pelaksanaannya.

8. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 8
Spesifikasi pelaksanaan mencakup ketetentuan
tentang kekuatan material, metode konstruksi,
pengetesan lapangan, pengawasan.
Gambar desain adalah produk desain akhir yang
mencakup pondasi, denah lantai dan atap,
tampak, potongan, sambungan dan detail.

9. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 9
Spesifikasi pelaksanaanSpesifikasi pelaksanaan mencakup ketetentuan mencakup ketetentuan
tentang kekuatan material, metode konstruksi, tentang kekuatan material, metode konstruksi,
pengetesan lapangan, pengawasan. pengetesan lapangan, pengawasan.
Gambar desainGambar desain adalah produk desain akhir yang adalah produk desain akhir yang
mencakup pondasi, denah lantai dan atap, mencakup pondasi, denah lantai dan atap,
tampak, potongan, sambungan dan detail.tampak, potongan, sambungan dan detail.

10. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 10
Pemodelan sistem strukturPemodelan sistem struktur
Sebuah sistem adalah suatu rangkaian Sebuah sistem adalah suatu rangkaian
yang dibentuk untuk memenuhi tujuan yang dibentuk untuk memenuhi tujuan
dan kebutuhan tertentu dan mengikuti dan kebutuhan tertentu dan mengikuti
suatu aturan dan batasan tertentu, dan suatu aturan dan batasan tertentu, dan
mempunyai dua komponen atau lebih mempunyai dua komponen atau lebih
yang saling berhubungan, masing-yang saling berhubungan, masing-
masing komponen diperlukan untuk masing komponen diperlukan untuk
syarat kinerja sistem tersebut.syarat kinerja sistem tersebut.

11. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 11
Contoh sistem rekayasa sipil (civil engineering Contoh sistem rekayasa sipil (civil engineering
systems) adalah gedung (buildings), highways, systems) adalah gedung (buildings), highways,
airports, railroads, tunnels, water supply, sewage airports, railroads, tunnels, water supply, sewage
collection etc.collection etc.
Gedung adalah suatu sistem karena gedung adalah Gedung adalah suatu sistem karena gedung adalah
suatu rangkaian yang dibangun untuk memenuhi suatu rangkaian yang dibangun untuk memenuhi
tujuan tertentu, seperti untuk tempat berlindung bagi tujuan tertentu, seperti untuk tempat berlindung bagi
kegiatan manusia atau untuk tempat menyimpan kegiatan manusia atau untuk tempat menyimpan
barang. barang.
Gedung harus mengikuti aturan seperti persyaratan Gedung harus mengikuti aturan seperti persyaratan
tinggi dan luas lantai. Batasan yang harus dipenuhi tinggi dan luas lantai. Batasan yang harus dipenuhi
adalah gedung harus dapat menahan beban akibat adalah gedung harus dapat menahan beban akibat
kegiatan manusia dan akibat alam seperti angin dan kegiatan manusia dan akibat alam seperti angin dan
gempa. Rangkaiannya biasanya terdiri dari atap, gempa. Rangkaiannya biasanya terdiri dari atap,
lantai, dinding, pintu, jendela, rangka struktur dan lain lantai, dinding, pintu, jendela, rangka struktur dan lain
lain.lain.

12. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 12
Sistem struktur terdiri dari titik-titik bermateri Sistem struktur terdiri dari titik-titik bermateri
yang tersusun secara menerus dan yang tersusun secara menerus dan
berkesinambungan. Dengan demikian terdapat berkesinambungan. Dengan demikian terdapat
penampang yang tak terhingga jumlahnya penampang yang tak terhingga jumlahnya
sebagai lokasi dimana gaya-gaya perlu sebagai lokasi dimana gaya-gaya perlu
dihitung. Untuk kesederhanaan dan dihitung. Untuk kesederhanaan dan
penghematan perhitungan, analisis dapat penghematan perhitungan, analisis dapat
dilakukan dengan memakai model diskrit untuk dilakukan dengan memakai model diskrit untuk
merepresentasikan sistem yang sebenarnya merepresentasikan sistem yang sebenarnya
(Lihat Gambar 1)(Lihat Gambar 1)

13. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 13
Gambar 1. Flowchart untuk simulasi pemodelan

14. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 14
Structure Types
•Cable Structures
•Cable Nets
•Cable Stayed
•Bar Structures
•2D/3D Trusses
•2D/3D Frames, Grids
•Surface Structures
•Plate, Shell
•In-Plane, Plane Stress
•Solid Structures

15. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008
The Need for Modeling
A - Real Structure cannot be Analyzed:
It can only be “Load Tested” to determine
response
B - We can only analyze a
“Model” of the Structure
C - We therefore need tools to Model the
Structure and to Analyze the Model

16. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 16

17. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 17

18. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 18

19. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 19

20. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 20

21. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 21
Global Modeling of Structural Geometry
(b) Solid Model (c) 3D Plate-Frame (d) 3D Frame
(a) Real Structure
(e) 2D Frame
Fig. 1 Various Ways to Model a Real Struture

22. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 22
Model diskrit sistem struktur berbentuk Model diskrit sistem struktur berbentuk
rangka adalah suatu model yang diperoleh rangka adalah suatu model yang diperoleh
dengan membagi sistem atas beberapa bagian dengan membagi sistem atas beberapa bagian
batang (batang (membermember) yang satu sama lain ) yang satu sama lain
dihubungkan oleh titik simpul (dihubungkan oleh titik simpul (node / jointnode / joint). ).
Titik simpul (node) dapat diambil pada titik Titik simpul (node) dapat diambil pada titik
pertemuan, pada lokasi loncatan geometri, pertemuan, pada lokasi loncatan geometri,
pada lokasi bekerjanya beban terpusat, dan pada lokasi bekerjanya beban terpusat, dan
pada perletakan. pada perletakan.
Batang (member) dibatasi oleh 2 titik ujung Batang (member) dibatasi oleh 2 titik ujung
(node) yang disambungkan dengan member-(node) yang disambungkan dengan member-
member lainnya yang membentuk sistem member lainnya yang membentuk sistem
struktur. struktur.

23. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 23
Sebagai contoh, tinjaulah suatu sistem Sebagai contoh, tinjaulah suatu sistem
struktur seperti Gambar 2. Titik perletakan A struktur seperti Gambar 2. Titik perletakan A
dan ujung bebas E harus diambil sebagai titik dan ujung bebas E harus diambil sebagai titik
simpul (node) yang membatasi sistem. Titik B simpul (node) yang membatasi sistem. Titik B
dan D sebagai lokasi loncatan geometri dan D sebagai lokasi loncatan geometri
(sambungan) diambil sebagai titik simpul. (sambungan) diambil sebagai titik simpul.
Titik C boleh diambil sebagai lokasi titik Titik C boleh diambil sebagai lokasi titik
simpul karena adanya beban terpusat. Dengan simpul karena adanya beban terpusat. Dengan
demikian, sistem struktur dimodelkan sebagai demikian, sistem struktur dimodelkan sebagai
5 simpul (node) yaitu node A, B, C, D, E, dan 5 simpul (node) yaitu node A, B, C, D, E, dan
4 member yaitu member AB, BC, CD dan DE.4 member yaitu member AB, BC, CD dan DE.

24. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 24

25. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 25
Konstanta bahan
Konstanta bahan adalah sifat-sifat mekanis dari bahan
yang didapat dari hasil pengujian di laboratorium.
Konstanta bahan yang sering digunakan dalam
perencanaan adalah:
 berat jenis (density),
 modulus elastisitas (E),
 modulus geser (G),
 angka Poisson (),
 tegangan leleh (yield stress/fy),
 koefisien muai panas ().
Nilai-nilai dari konstanta bahan untuk beberapa jenis
bahan ditampilkan dalam Tabel 1.

26. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 26
Tabel 1. Sifat-sifat mekanis dari bahan
(Sumber: Mekanika Bahan, Gere&Timoshenko)
BahanB.J (t/m
3
)E (kg/cm
2
)G (kg/cm
2
) =
E/[2(1+)]
 fy
(kg/cm
2
)

( 10
-6
/
o
C )
Alumunium2,66 700.000 260.000 0,33 200 23
Beton 2,4 250.000 110.0000,1 - 0,2275 11
Baja 7,7 2.100.000750.0000,27 - 0,31200 10-18
Kayu 0,5 - 0,7100.000 –
140.000

27. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 27
Comparative Comparative
material material
propertiesproperties
Strain, %
Stress (MPa)
-20
-100
-200
-400
300
302010-10
400
-300
200
100
mild steel
wood (parallel to grain)
concrete

28. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 28
Besaran penampang adalah ukuran-ukuran dari Besaran penampang adalah ukuran-ukuran dari
penampang melintang (profil) dari batang (member) penampang melintang (profil) dari batang (member)
seperti: seperti:
lebar penampang, lebar penampang,
tinggi penampang, tinggi penampang,
tebal badan, tebal badan,
tebal flens. tebal flens.
Setelah besaran penampang diketahui maka dapat Setelah besaran penampang diketahui maka dapat
dihitung sifat-sifat luas seperti: dihitung sifat-sifat luas seperti:
A (luas penampang), A (luas penampang),
jarak-jarak ke titik berat penampang, jarak-jarak ke titik berat penampang,
I (inersia / momen lembam).I (inersia / momen lembam).
Besaran penampang

29. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 29

30. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 30

31. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 31

32. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 32
Sistem pembebanan Sistem pembebanan
Pembebanan konstruksi ditentukan berdasarkan Pembebanan konstruksi ditentukan berdasarkan
Peraturan Pembebanan untuk Gedung 1983. Peraturan Pembebanan untuk Gedung 1983.
Beban tersebut adalah:Beban tersebut adalah:
 Beban mati (Dead Load = D)Beban mati (Dead Load = D)
Beban mati adalah berat dari semua bagian dari Beban mati adalah berat dari semua bagian dari
gedung yang bersifat tetap, termasuk segala tambahan gedung yang bersifat tetap, termasuk segala tambahan
beban lainnya yang merupakan bagian tak terpisahkan beban lainnya yang merupakan bagian tak terpisahkan
dari gedung tersebut. dari gedung tersebut.
 Beban hidup (Live Load = L)Beban hidup (Live Load = L)
Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat
pemakaian dan penghunian suatu gedung, termasuk pemakaian dan penghunian suatu gedung, termasuk
beban dari barang-barang yang dapat berpindah dan beban dari barang-barang yang dapat berpindah dan
beban akibat air hujan pada atap. beban akibat air hujan pada atap.
 Beban Angin(W) dan Beban Gempa (E)Beban Angin(W) dan Beban Gempa (E)

33. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 33
Tabel 2. Beban hidupTabel 2. Beban hidup
Fungsi GedungFungsi Gedung Beban hidup Beban hidup
(kg/m2)(kg/m2)
Lantai rumah tinggal sederhanaLantai rumah tinggal sederhana 125125
Lantai rumah tinggal/tokoLantai rumah tinggal/toko 200200
Lantai sekolah/kantor/restoran/hotel/rumah sakit/toserbaLantai sekolah/kantor/restoran/hotel/rumah sakit/toserba250250
Lantai masjid/gereja/bioskopLantai masjid/gereja/bioskop 400400
Lantai ruang olah raga/pabrik/bengkel/perpustakaanLantai ruang olah raga/pabrik/bengkel/perpustakaan400400
Lantai parkir bertingkat (lantai bawah)Lantai parkir bertingkat (lantai bawah) 800800
Lantai parkir bertingkat (lantai atas)Lantai parkir bertingkat (lantai atas) 400400

34. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 34
Kombinasi pembebanan yang ditinjau :Kombinasi pembebanan yang ditinjau :
 U = 1,2 D + 1,6 LU = 1,2 D + 1,6 L
 U = 0,75 ( 1,2D + 1,6L + 1,6W) dan U = 0,9D + 1,3WU = 0,75 ( 1,2D + 1,6L + 1,6W) dan U = 0,9D + 1,3W
 U = 1,05 ( D + LU = 1,05 ( D + L
RR
 E ) atau U = 0,9 ( D E ) atau U = 0,9 ( D  E ) E )

35. PERBAKOM-YAKNI IDRIS-2008 35