![Struktur Bangunan Baja Tugas Besar [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/struktur-bangunan-baja-tugas-besar.jpg)
15 0 1 MB
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Gudang adalah fasilitas khusus yang bersifat tetap,yang dirancang untuk mencapai target tingkat pelayanan dengan total biaya yang paling rendah.Gudang dibutuhkan dalam proses koordinasi penyaluran barang,yang muncul sebagai akibat kurang seimbangnya proses penawaran dan permintaan.Sehingga fungsi gudang pada saat ini sangat diperlukan.Oleh karena itu untuk membuat gudang dengan cepat dan total biaya rendah maka gudang direncanakan dengan menggunakan material baja. Pada saat ini bangunan baja semakin banyak diminati. Sehingga baja merupakan salah satu material yang banyak digunakan oleh konstruksi bangunan,khususnya konstruksi bangunan tinggi.Baja mempunyai beberapa sifat yang menguntungkan seperti: 1. kekerasan (hardness) dan kekuatan tarik(tensile strength) yang tinggi sangat sesuai dalam dunia konstruksi. 2. Daktilitas yang dimilikinya juga sangat memadai dalam perencanaan yang memperhitungkan beban gempa. 3. Mempunyai kekuatan yang cukup tinggi 4. Sangat baik digunakan untuk bentang yang panjang 5. Dapat dibongkar dengan cepat serta ringan 6. Ukuran batang yang cukup kecil dibandingkan dengan konstruksi lain. 7. Pengangkutan elemen struktur mudah dikerjakan. Di Eropa, hampir seluruh bangunan yang ada merupakan bangunan baja. Dan di Indonesia sendiri tampaknya pamor dari bangunan baja mulai menggeser pamor dari bangunan beton.Selain itu,perkembangan jumlah penduduk Indonesia yang semakin bertambah dan perkembangan teknologi yang semakin pesat menuntut pembangunan gedung-gedung tinggi secara cepat dan praktis.Pembangunan gedung menggunakan material baja merupakan salah alternatif untuk memenuhi kebutuhan tempat penduduk yang beraneka ragam.Sehingga pada konstruksi-konstruksi bangunan tingkat tinggi yang dikerjakan sekarang banyak menggunakan material baja. Melihat dari perkembangan pengunaan material baja maka penyusun mencoba untuk merencanakan bangunan gedung yang strukturnya didesain menggunakan sistem konstruksi baja dan sekaligus memenuhi syarat lulus mata kuliah Struktur Bangunan Baja. Struktur Bangunan Baja 07141006
1
1.2 Tujuan 1.Mahasiswa mengetahui bagaimana cara merencanakan bangunan struktur baja 2.Mahasiswa mengetahui sifat-sifat dari material baja 3.Sebagai syarat lulus mata kuliah Struktur Bangunan Baja
1.3 Refrensi Dalam penulisan tugas besar ini, beberapa referensi yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. SNI 03-1729-2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung 2.
SNI 03-1726-2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur
Bangunan Gedung dan Non-Gedung 3.
SNI 1727-1989 Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan
Gedung 4. Profil Baja PT. Gunung Garuda
Struktur Bangunan Baja 07141006
2
1.4 Metodologi Dalam merencanakan struktur bangunan,diperlukan sebuah tahapan secara terstruktur untuk memudahkan dalam pengerjaaan suatu konstruksi.Tahap-tahap yang dilakukan penyusun dalam tugas ini dapat dilihat pada gambar 1.1 dibawah ini:
MULAI
DATA STRUKTUR DAN STUDI LITERATUR
PRELIMINARY DESAIN(DIMENSI DAN GAMBAR AWAL) PEMBEBANAN
ANALISA STRUKTUR TIDAK
KONTROL PROFIL DAN GAYA BATANG(PENAMPANG,L ENDUTAN, GESER)
YA DESAIN AKHIR
GAMBAR STRUKTUR BANGUNAN BAJA DAN ELEMENNYA
KESIMPULAN
SELESAI
Struktur Bangunan Baja 07141006
Gambar 1.1 Flowchart Tahapan Perencanaan
3
BAB 2 PERMODELAN STRUKTUR
2.1 Model Struktur Dalam perencanaan bangunan struktur dari baja,dimana fungsi bangunan baja yang direncanakan adalah sebuah gudang.Berikut ditampilkan detail rencana bangunan gudang yang akan dibuat:
Gambar 2.1 Tampak Depan 2D
Gambar 2.2 Tampak Depan 3D
Struktur Bangunan Baja 07141006
4
Gambar 2.4 Tampak Samping 3D
Gambar 2.5 Permodelan Struktur 3D
2.2 Material Baja Material baja yang akan digunakan dalam struktur dapat diklasifikasikan menjadi baja karbon dan baja paduan. Berdasar sifat mekanisnya, baja memiliki kemampuan untuk memberikan perlawanan bila diberi beban pada bahan tersebut atau beban yang berasalh dari luar. Sifat tegangan leleh dan tegangan putus dari baja diatur dalam ASTM A6/ A 6M. Berikut dua jenis baja berdasarkan komposisinya : 1. Baja Karbon Baja karbon terdiri atas baja karbon rendah,baja karbon menengah dan baja karbon tiggi.Baja karbon rendah (C=0.05 % - 0.3%) yang memiliki sifat mudah ditempa dan Struktur Bangunan Baja 07141006
5
mudah dimesin.Baja karbin menengah (C=0.3% - 0.6 %) yang memiliki sifat sulit untuk dibengkokkan,dilas dan dipotong selain itu baja karbon menengah memiliki kekuatan yang lebih besar daripada baja karbon rendah.Baja karbon tinggi(C= 0.6 % 1.5 %) yang memiliki sifat sama dengan karbon mengaha yaitu sulit untuk dibengkokkan,dilas dan dipotong. 2. Baja Paduan Baja paduan rendah (low alley) dapat ditempa dan dipanaskan untuk memperoleh tegangan leleh antara 550 MPa-760 Mpa.Titik peralihan leleh tidak tampak dengan jelas.Tegangan leleh dari baja paduan biasanya ditentukan sebagai tegangan yang terjadi saat timbul regangan permanen sebesar 0.2 % atau dapat ditentukan pula sebagai tegangan pada saat regangan mencapai 0.5 %. Bahan material baja yang akan digunakan dalam perencanaan bangunan gudang adalah menggunakan baja karbon dimana baja karbon dapat menunjukkan titik leleh yang jelas.
Data properties bahan baja yang akan digunakan dalam perencanaan
struktur bangunan baja untuk gudang adalah sebagai berikut : -
Mutu Baja
: BJ 50 (fy = 290 Mpa;fu = 500 Mpa)
-
Mutu Baut
: A325
-
Profil Atap
: Asbes
-
Jenis Gording : 1,4 (max)
2.3 Profil Baja Profil baja yang akan digunakan pada struktur bangunan gudang ini untuk kolom menggunakan baja profil I dan untuk atap menggunakan profil baja channel atau profil C. Spesifikasi untuk kedua profil tersebut dapat dilihat pada tabel 2.1 dan tabel 2.2. 1. Profil IWF
tf H
B Gambar 2.6 Profil IWF Struktur Bangunan Baja 07141006
6
Profil Wide Flange biasa di gunakan untuk membuat sebuah kolom , ring balk , tiang pancang , komposit beam atau coloum . Untuk perencanaan desain kolom bangunan baja dengan fungsi bangunan sebagai gudang , terdapat beberapa pilihan dimensi yang akan di inputkan dalam SAP 2000 dan . Pilihan dimensi untuk balok adalah sebagai berikut : Tabel 2.1 Ukuran Profil IWF Untuk Balok Thickness H
B
(mm)
(mm)
Web
Flange
(t1)
(t2)
A (cm2)
Ix
Iy
Rx
cm4
Ry
Sx
cm
Sy
cm3
150
75
5
7
17.86
666
49.5
6.11
1.66
88.8
13.2
150
150
7
10
40.14
1640
553
6.39
3.75
219
75.1
175
175
7.5
11
51.21
2890
984
7.5
4.38
330
112
200
100
5.5
8
27.16
1840
134
8.24
2.22
184
28.8
200
200
8
12
63.53
4720
1800
8.62
5.02
472
160
250
125
6
9
37.66
4050
294
10.4
2.79
324
47
250
250
9
14
92.18
10800
3650
10.8
6.29
887
292
300
150
6.5
9
46.78
7210
508
12.4
3.29
481
87.7
300
300
10
15
119.8
20400
6750
13.1
7.51
1360
450
350
175
7
11
63.14
13600
984
14.7
3.95
775
112
400
200
8
13
84.12
23700
1740
16.9
7.28
1980
481
400
400
13
21
218.7
68600
22400
17.5
10.1
3330
1120
450
200
9
14
96.76
33500
1870
18.6
4.4
1490
4370
440
300
11
18
157.4
56100
8110
18.9
7.18
2550
541
500
200
10
16
114.2
47800 2140
20.5
4.33
1910
214
Ry
Sx
Tabel 2.2 Ukuran Profil IWF Untuk Kolom Thickness H
B
(mm)
(mm)
Web
Flange
(t1)
(t2)
A (cm2)
Ix
Iy
Rx
cm4
cm
Sy
cm3
300
300
10
15
119.8
20400
6750
13.1
7.51
1360
450
350
175
7
11
63.14
13600
984
14.7
3.95
775
112
400
200
8
13
84.12
23700
1740
16.9
7.28
1980
481
Struktur Bangunan Baja 07141006
7
400
400
13
21
218.7
68600
22400
17.5
10.1
3330
1120
450
200
9
14
96.76
33500
1870
18.6
4.4
1490
4370
440
300
11
18
157.4
56100
8110
18.9
7.18
2550
541
500
200
10
16
114.2
47800
2140
20.5
4.33
1910
214
500
300
11
18
163.5
71000
8110
20.8
7.04
2910
504
600
200
13
23
107.7
103000 3180
24.6
4.31
3380
314
600
300
12
20
192.5
118000 9020
24.8
6.96
4020
601
600
300
14
23
222.4
137000 10600
24.9
6.9
4620
701
700
300
13
20
211.5
172000 9020
28.6
6.53
4950
602
700
300
13
24
235.5
201000 10800
29.3
6.78
5750
722
700
300
15
28
273.6
237000 12900
29.4
6.88
6700
853
800
300
14
22
243.4
254000 9930
32.3
6.39
6410
662
Struktur Bangunan Baja 07141006
8
BAB 3 PEMBEBANAN 3.1 Beban Mati Beban mati pada perencanaan gudang ini dikontribusikan oleh (PPIUG 1983) : 1. Atap (asbes 4 mm)
= 11 kg/m2
2. Pelat (12 cm)
= 288 kg/m2
3. Dinding ½ bata
= 250 kg/m2
4. Tegel 1 cm
= 24 kg/m2
5. Finishing 1 cm
= 21 kg/m2
6. Plafond + Penggantung
= 18 kg/m2
7. Sanitasi + Plumbing
= 30 kg/m2
3.1.1 Beban Mati Pada Gording Gording yang digunakan dalam
perencanaan ini menggunakan profil IWF
175.175.11.7,5.Setelah itu perhitungan beban mati gording akan dihitung otomatis oleh program bantu SAP 2000 karena section properties dari gording telah didefinisikan dalam program bantu SAP 2000. 3.1.2 Beban Mati Pada Kuda-Kuda Kuda-kuda yang digunakan dalam perencanaan ini menggunakan profil IWF 600.300.20.12..Setelah itu perhitungan beban mati gording akan dihitung otomatis oleh program bantu SAP 2000 karena section properties dari gording telah didefinisikan dalam program bantu SAP 2000. 3.1.3 Beban Mati Pada Pelat
Tegel 1 cm
= 24 kg/m2
(PPIUG 1983)
Finishing 1 cm
= 21 kg/m2
(PPIUG 1983)
Plafond + Penggantung
= 18 kg/m2
(PPIUG 1983)
Sanitasi + Plumbing
= 30 kg/m2
(PPIUG 1983)
Beban SIDL Total
= 93 kg/m2
(PPIUG 1983)
3.1.4 Beban Mati Pada Balok
Beban Dinding
= 250 x 4.5= 1125 kg/m
Beban Balok
= 49.9 kg/m
3.2 Beban Hidup Beban hidup dikontribusikan oleh (PPIUG 1983): Struktur Bangunan Baja 07141006
Beban hidup atap
= 100 kg/m2
9
Beban hidup pelat
= 400 kg/m2
3.2.1 Beban Hidup Pada Gording Beban hidup dikontribusikan oleh (PPIUG 1983):
Beban hidup
= 100 kg
3.2.2 Beban Hidup Pada Kuda-Kuda Beban hidup dikontribusikan oleh (PPIUG 1983):
= 100 kg/m2
Beban hidup
3.2.3. Beban Hidup Pada Pelat Beban hidup dikontribusikan oleh (PPIUG 1983):
= 400 kg/m2
Beban hidup
3.3 Beban Atap Jenis material yang digunakan dalam perencanaan atap adalah asbes.Spesifikasi dari material asbes: 1.Berat Jenis
= 1600 kg/m3
Beban atap sendiri akan dihitung otomatis oleh SAP 2000 V.15 3.4 Beban Hujan Menurut PPIUG 1983 Pasal 3.2 ,beban hujan diperhitungkan sebagai berikut: α= 30 derajat qh= 40 – 0.8α = 40 – 0.8.30 = 16 kg/m2 < 20 kg/m2 (memenuhi syarat) 3.4.1 Beban Hujan Pada Gording Diambil gording yang terletak di tengah: Beban Hujan(Qrg)
= beban hujan x panjang gording ke tengah = 16 x 1.4 = 22.4 kg/m
3.4.2 Beban Hujan Pada Kuda-Kuda 1. Kuda-Kuda Tengah Titik gording ditengah
Beban hujan(Qrk) = 16 x 1.4 x24
= 537.6 kg
Titik gording ditepi
Beban atap = 16 x 0.7 x24
= 268.8 kg
2. Kuda-kuda tepi Tititk gording ditengah
Beban atap = 16 x 1.4 x12
= 268.8 kg
Titik gording ditepi Struktur Bangunan Baja 07141006
10
Beban atap = 16 x 0.7 x12
= 134.4
kg
3.5 Beban Angin Beban Angin adalah semua beban yang terjadi pada gedung atau bagian tertentu gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara.Langkah-langkah perhitungan beban angin pada perencanaan Gudang adalah sebagai berikut : P tekan
= V2 / 16
= 222/16 = 30.25 kg/m2
P tarik
= - V2 / 16
= - 222/16 = -30.25 kg/m2
3.6 Beban Gempa Dalam perencanaan ini gudang akan dibangun di kota Bandung dimana kota Bandung termasuk di dalam zona gempa ke-3 (Sedang) dan dalam analisa pembebanan yang terjadi akan dilakukan menggunakan metode respon spektrum. Lokasi
: Wilayah gempa zona 3
Jenis Tanah
: Tanah Sedang
Fungsi Bangunan : Gudang Kota
: Bandung
Gambar 3.1-Ss.Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER) kelas situs SB
Struktur Bangunan Baja 07141006
11
Gambar 3.2-S1.Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER) kelas situs SB
Dari gambar 3.1 dan 3.2 pada SNI 1726-2012 didapatkan nilai Ss dan S1.Nilai tersebut digunakan untuk mencari grafik respon spectrum.Berikut ini adalah perhitungannya : Ss
= 1.45
S1
= 0.486
Fa
=1
Fv
= 1.514
SMS
= Ss x Fa = 1.45 x 1 = 1.45
SM1
= S1 x Fv = 0.486 x 1.514 = 0.736
SDS
= 2/3 x SMS = 0.967
SD1
= 2/3 x SD1 = 0.49
To
= 0.2 x SD1/ SDS = 0.101
Ts
= SD1/ SDS = 0.507
Perhitungan dilakukan dengan Microsoft Excel,dengan asumsi periode sampai dengan 2: Struktur Bangunan Baja 07141006
12
T (detik)
SA (g)
0
0.387
0.101
0.967
0.507
0.967
TS+0
0.807
TS+0.1
0.693
TS+0.2
0.607
TS+0.3
0.54
TS+0.4
0.487
TS+0.5
0.443
TS+0.6
0.406
TS+0.7
0.375
TS+0.8
0.348
TS+0.9
0.325
TS+1
0.305
TS+1.1
0.287
TS+1.2
0.271
TS+1.3
0.257
TS+1.4
0.244
TS+1.5
0.233
TS+1.6
0.222
TS+1.7
0.213
TS+1.8
0.204
TS+1.9
0.196
TS+2
0.188
Keterangan : Ts = 0.507 Sehingga didapatkan grafik sebagai berikut:
Struktur Bangunan Baja 07141006
13
Untuk mendefinisikan beban gempa respon spectrum,maka harus dibuat terlebih dahulu load case dari beban tersebut.Beban gempa terbagi menjadi 2,yaitu beban gempa terhadap sumbu x koordinat global dan sumbu y koordinat global.Masukka beban gempa dengan cara: Klik menu Define
Load Case
Add New Load Case
Untuk mencari Skala Faktor menggunakan rumus : SF
= I x g/r = 1 x 9.8 / 4.5 = 2.2
I = 1(berdasarkan faktor reduksi beban hidup untuk peninjauan gempa,untuk gudang) g = Gravitasi (9,8 m/s2) R= Nilai maksimum R untuk rangka baja pemikul momen khusus(4.5) 3.7 Kombinasi Beban Kombinasi beban yang digunakan dalam perencanaan gudang ini ialah menurut SNI 1727-2013 Pasal 2.3.2: Kombinasi Pembebanan Gravitasi 1. 1.4 DL 2. 1.2 DL + 1.6 LL 3. 1.2 DL + 1.6 LL + 0.5 R 4. 1.2 DL + 1.6 R + 0.5 W 5. 1.2 DL + 1 W + 1 LL + 0.5 R Struktur Bangunan Baja 07141006
14
Kombinasi Pembebanan Gempa 1. 1.2 DL+0.5 LL+1.0 EX+0.3 EY 2. 1.2 DL+0.5 LL+1.0 EX-0.3 EY 3. 1.2 DL+0.5 LL-1.0 EX+0.3 EY 4. 1.2 DL+0.5 LL-1.0 EX-0.3 EY 5. 1.2 DL+0.5 LL+0.3 EX+1.0 EY 6. 1.2 DL+0.5 LL+0.3 EX-1.0 EY 7. 1.2 DL+0.5 LL-0.3 EX+1.0 EY 8. 1.2 DL+0.5 LL-0.3 EX-1.0 EY 9. 0.9 DL+1.0 EX+0.3 EY 10. 0.9 DL+1.0 EX-0.3 EY 11. 0.9 DL-1.0 EX+0.3 EY 12. 0.9 DL-1.0 EX-0.3 EY 13. 0.9 DL+0.3 EX+1.0 EY 14. 0.9 DL+0.3 EX-1.0 EY 15. 0.9 DL-0.3 EX+1.0 EY 16. 0.9 DL-0.3 EX-1.0 EY 3.8 Pemilihan Profil Penampang 1. Gording Profil penampang yang digunakan untuk elemen gording adalah IWF 175.175.11.7,5. H
B
(mm)
(mm)
175
175
Struktur Bangunan Baja 07141006
Thickness
Web (t1) 7.5
A (cm2)
Ix
Iy
Rx
Ry
Sx
Sy
Flange (t2) 11
cm4 51.21
2890
cm 984
7.5
cm3 4.38
330
112
15
2. Kuda-Kuda Profil penampang yang digunakan untuk elemen kuda-kuda adalah IWF 600.300.20.12. H
B
(mm)
(mm)
600
A
Thickness
(cm2)
Web
Flange
(t1)
(t2)
12
20
300
Ix
Iy
Rx
cm4 192.5
Ry
Sx
cm
118000
9020
Sy
cm3
24.8
6.96
4020
601
3. Balok Profil penampang yang digunakan untuk elemen balok adalah IWF 175.175.11.7,5. H
B
(mm)
(mm)
175
A
Thickness
Web (t1)
175
(cm2)
Ix
Iy
Rx
Ry
Sx
Sy
Flange (t2)
7.5
cm4
11
51.21
2890
cm 984
7.5
cm3 4.38
330
112
4.Kolom Profil penampang yang digunakan untuk elemen kolom adalah IWF 700.300.28.15. H
B
(mm)
(mm)
700
A
Thickness
300
(cm2)
Web
Flange
(t1)
(t2)
15
28
Ix
Iy
Rx
cm4 273.6
Ry
cm
237000
12900
Sx
Sy
cm3
29.4
6.88
6700
853
5.Bracing Profil penampang yang digunakan untuk elemen pengaku adalah IWF 200.200.12.8. H
B
(mm)
(mm)
200
200
Struktur Bangunan Baja 07141006
Thickness
Web (t1) 8
A (cm2)
Ix
Iy
Rx
Ry
Sx
Sy
Flange (t2) 12
cm4 63.53
4720
1800
cm 8.62
cm3 5.02
472
160
16
BAB 4 ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR 4.1 Gaya Dalam Ultimate Elemen Struktur yang digunakan pada tugas besar ini terbagi atas empat buah struktur, yaitu balok ,kuda-kuda, gording dan kolom. Pencarian gaya dalam harus dilakukan untuk
keempat struktur diatas
sehingga profil
masing-masing struktur dapat ditentukan. Gaya dalam yang ditampilkan untuk kolom, kuda-kuda dan gording, yaitu normal, geser dan momen. Berikut adalah gaya dalam maksimum yang diterima pada masingmasing struktur yang diperoleh dengan menggunakan SAP 2000 v15: 1. Struktur Frame Struktur frame terdiri dari kolom dan balok.Berikut gaya dalam yang diterima oleh struktur frame: a. Gaya Dalam Kolom : Mmax = 810 KNm Vmax = 228.42 KN Ptekan = -1976 KN b. Gaya Dalam Balok Mmax = 3.2035 KNm Vmax = 3.342 KN Ptekan = -3.458 KN Ptarik = 11.997 KN 2. Struktur Truss Struktur truss terdiri dari bracing,gording dan kuda-kuda.Berikut gaya dalam yang diterima oleh struktur truss: a. Gaya Dalam Bracing : Mmax = 17.5 KNm Vmax = 34.2 KNm Ptekan = -473 KN Ptarik = 199.8 KN b. Gaya Dalam Gording : Mmax = 17.5 KNm Vmax = 34.2 KN Struktur Bangunan Baja 07141006
17
Ptekan = -473 KN Ptarik = 199.8 KN c. Gaya Dalam Kuda-kuda: Mmax = 156.8 KNm Vmax = 568.3 KN Ptekan = -1700 KN Ptarik = 1369 KN 4.2
Pengecekkan Kapasitas Penampang Pada keempat struktur bangunan memiliki gaya dalam yang sama sehingga pengecekan harus dilakukan secara menyeluruh agar kegagalan tidak terjadi. Pengecekan yang harus dilakukan adalah pengecekan terhadap momen lentur, gaya geser, batang tekan dan batang tarik.
4.2.1 Pengecekkan Kapasitas Penampang Struktur Frame Struktur frame terdiri dari balok dan kolom.Berikut adalah pengecekkan struktur frame untuk menghindari kegagalan. 4.2.1.1
Kapasitas Kolom Profil penampang yang digunakan untuk elemen kolom adalah IWF 700.300.28.15. a.Batang Tekan 1. Step 1 Analisa Struktur Tujuan dari analisa struktur yaitu mendapatkan Nu dimana pada perencanaan ini analisa struktur dilakukan oleh program SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan nilai Nu = -1976 KN. 2.Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan Nn.Profil yang akan dianalisa yaitu IWF 700.300.28.15. a. Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian Penampang) Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 30 dan 31 tabel kelangsingan penampang dapat di cek menggunakan: Λrf =
250 √𝑓𝑦
Λrfw=
=14.68 (flange)
665 √𝑓𝑦
=39.05 (web)
Kelangsingan Penampang :
Struktur Bangunan Baja 07141006
18
𝑏
Λf = 2𝑡𝑓 = 10 (flange) Λw=
ℎ−2𝑡𝑓 𝑡𝑤
= 23.9 (web)
Maka, Λf < Λrf Λw < Λrw Sehingga dapat disimpulkan bahwa penampang IWF 700.300.28.15 tidak terjadi tekuk lokal. b.Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 dapat di cek kelangsingan elemen struktur menggunakan dengan persamaan: - Arah Sumbu X 𝑘.𝐿𝑥
𝑓𝑦
Λcx = 𝜋.𝑟𝑥 √ 𝐸 = 0.18 Untuk Λcx = 0.18 maka w = 1 - Arah Sumbu Y 𝑘.𝐿𝑦
𝑓𝑦
Λcy = 𝜋.𝑟𝑦 √ 𝐸 = 0.79 1.43
Untuk Λcy = 0.79 maka w =1.6−0.67(0.79) = 1.33 c. Menghitung Nn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 menghitung kuat tekan(Nn) menggunakan persamaan: ØNn = 0.85 . Ag .fcr = 0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
- Arah sumbu X ØNn = 0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
= 6744 KN
- Arah sumbu Y ØNn =0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
= 5070.8 KN
3. Membandingkan ØNn dan ØNu ØNn
= 6744 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 5070.8 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= 1979.6 KN
Sehingga ØNn > ØNu (OK) Struktur Bangunan Baja 07141006
19
Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 700.300.28.15 dapat menahan kuat tekan sebesar 1979.6 KN karena kapasitas profil sebesar 6744 KN arah sumbu X dan 5070.8 KN arah sumbu Y. b. Momen Lentur 1.Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Mu = 810 KNm 2.Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan nilai Mn. 1.Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 7.5.1 kelangsingan penampang dapat di cek sengan persamaan: - λpw = - λpf
=
1680 √𝑓𝑦 170 √𝑓𝑦
= =
1680 √290 170 √290
= 98.65 (web) = 9.98 (flange)
Kelangsingan Penampang ℎ−2𝑡𝑓
700−2.15
- λw
=
- λf
= 2𝑡𝑓 = 2.15 = 10 (flange)
𝑡𝑤 𝑏
=
28
= 23.9 (web)
300
Maka, Λpw > λw (ok) Λpf < λf (not ok) Dilihat dari perhitungan diatas maka dapat disimpulkan bahwa penampang tersebut tidak memenuhi syarat pada perbandingan b dengan tf. 2.Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 8.3.2 kelangsingan elemen struktur dapat dicek menggunakan persamaan: Lb = 0.5 L = 2250 mm 𝐸
Lp = 1.76 x ry √𝑓𝑦 = 1.76 x 68.8 √
200000 290
= 3179.9 mm
Dilihat dari hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa bentang adalah bentang pendek karena Lp ≥ Lb sesuai dengan SNI 03-1729-2002 pasal 8.3.3. 3.Step 3 Menghitung Nilai Mn Struktur Bangunan Baja 07141006
20
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 butir 8.3.3 menghitung momen lentur bentang pendek dapat menggunakan persamaan: ØMn = ØMp = 0.9 Sx.fy = 6700000 x 290 = 1748700000 Nmm = 1748.7 KNm 4. Step 4 Membandingkan ØMn dan ØMu ØMn = 1748.7 KNm ØMu = 0.9 x 810 KNm = 729 KNm ØMu ≤ ØMn Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c.Gaya Geser a.Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Mu = 228.42 KN b. Step 2 Analisa kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang untuk mendapatkan Vn 1.Cek perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.2.a – 8.8.2.c perbandingan h/tw menggunakan persamaan: - h/tw = 700/28 = 25 𝐾𝑛𝐸
5.12 𝑥 200000
- 1.10 √ 𝑓𝑦 = 1.10 √ Dimana : Kn = 5 + =5+
5 4.5 )² 0.7
(
290
= 65.36
5 𝑎 ℎ
( )²
= 5.12
Maka, 𝐾𝑛𝐸
h/tw ≤ 1.10 √ 𝑓𝑦
sehingga persamaan Vn dapat dihitung menggunakan
persamaan yang terdapat pada SNI 03-1729-2002 yaitu Vn= 0.6 x fy x Aw 2.Menghitung Vn Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.3 menghitung kuat geser (Vn) menggunakan persamaan: ØVn = 0.9 x 0.6 x 290 x27360 = 4284576 N = 4284.5 KN Struktur Bangunan Baja 07141006
21
c. Step 3 Membandingkan Nilai ØVn dan ØVu ØVn = 4284.5 KN ØVu = 228.42 KN Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. 4.2.1.2
Kapasitas Balok Profil penampang yang digunakan untuk elemen balok adalah IWF 175.175.11.7,5. a.Batang Tekan 1. Step 1 Analisa Struktur Tujuan dari analisa struktur yaitu mendapatkan Nu dimana pada perencanaan ini analisa struktur dilakukan oleh program SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan nilai Nu = -3.458 KN. 2.Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan Nn.Profil yang akan dianalisa yaitu IWF 175.175.11.7,5. a. Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian Penampang) Berdasarakan SNI 03-1729-2002 halaman 30 dan 31 tabel kelangsingan penampang dapat di cek menggunakan: Λrf =
250 √𝑓𝑦
=14.68 (flange)
665
Λrfw=
√𝑓𝑦
=39.05 (web)
Kelangsingan Penampang : 𝑏
Λf = 2𝑡𝑓 = 11.67 (flange) Λw=
ℎ−2𝑡𝑓 𝑡𝑤
= 14.54 (web)
Maka, Λf < Λrf Λw < Λrw Sehingga dapat disimpulkan bahwa penampang IWF 700.300.28.15 tidak terjadi tekuk lokal. Struktur Bangunan Baja 07141006
22
b.Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 dapat di cek kelangsingan elemen struktur menggunakan dengan persamaan: - Arah Sumbu X 𝑘.𝐿𝑥
𝑓𝑦
Λcx = 𝜋.𝑟𝑥 √ 𝐸 = 1.94 1.43
Untuk Λcx = 1.94 maka w = 1.6−0.67(1.94) = 3.85 - Arah Sumbu Y 𝑘.𝐿𝑦
𝑓𝑦
Λcy = 𝜋.𝑟𝑦 √ 𝐸 = 3.32 Untuk Λcy = 3.32 maka w =λc² = 11.0224 c. Menghitung Nn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 menghitung kuat tekan(Nn) menggunakan persamaan: ØNn = 0.85 . Ag .fcr = 0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
- Arah sumbu X ØNn = 0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
= 327 KN
- Arah sumbu Y ØNn =0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
= 114.5 KN
3.Step 3 Membandingkan ØNn dan ØNu ØNn
= 327 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 114.5 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= -3.458 KN
Sehingga ØNn > ØNu (OK) Dari
perhitungan
diatas
dapat
dilihat
bahwa
penampang
IWF
175.175.11.7,5. dapat menahan kuat tekan sebesar -3.458 KN karena kapasitas profil sebesar 327 KN arah sumbu X dan 114.5 arah sumbu Y. b.Batang Tarik Pada batang tarik,pengecekkan yang harus dilakukan adalah dua macam,yaitu pengecekkan bila kegagalan leleh dan kegagalan retak. Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan leleh (yielding) : Struktur Bangunan Baja 07141006
23
1.Menentukan Nilai A Dari tabel spesifikasi penampang didapatkan : A=5121 mm2 2. Menentukan Nilai Tn Daya dukung struktur tarik dapat dihitung dengan persamaan: ØTn = 0.9 x 0.75 x A x fy = 0.9. 0.75 x 5121 x 290 = 1002.4 KN Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan retak (fraktur) : 1.Menentukan nilai An (luas nominal penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2.1 ayat (2) bahwa Alubang = 15% dari Ag sehingga An dapat dihitung seperti dibawah ini: An = Ag-Alubang = 5121-(0.15 x 5121) = 4352.85 mm2 2.Menentukan nilai Ae (Luas Efektif Penampang) Pada perhitungan Ae diasumsikan faktor reduksi U=0.9 sesuai dengan berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2 sehingga nilai Ae dapat dihitung dengan persamaan : Ae = An x U = 4352.85 x 0.9 = 3917.56 mm2 3.Menentukan nilai ØTn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dalam menghitung nilai Tn dapat menggunakan persamaan: ØTn= 0.75.Ae.Fu = 0.75 x 3917.56 x 500 = 1469086.8 N = 1469.08 KN 4.Membandingkan antara nilai ØTu dan ØTn ØTu = 0.75 x 11.997 KN = 8.99 KN ØTn = 1469.08 KN (diambil nilai Tn yang paling rendah) ØTu ≤ ØTn 8.99 KN ≤ 1469.08 KN Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate batang tarik yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c. Momen Lentur 1.Step 1 Analisa Struktur
Struktur Bangunan Baja 07141006
24
Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Mu = 3.25 KNm 2.Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan nilai Mn. 1.Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 7.5.1 kelangsingan penampang dapat di cek sengan persamaan: - λpw = - λpf
=
1680 √𝑓𝑦 170
=
√𝑓𝑦
1680
=
√290 170 √290
= 98.65 (web) = 9.98 (flange)
Kelangsingan Penampang ℎ−2𝑡𝑓
175−2.11
- λw
=
- λf
= 2𝑡𝑓 = 2.11 = 7.95 (flange)
=
𝑡𝑤 𝑏
7.5
= 20.04 (web)
175
Maka, Λpw > λw (ok) Λpf < λf ( ok) Dilihat dari perhitungan diatas maka dapat disimpulkan bahwa penampang tersebut memenuhi syarat . 2.Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 8.3.2 kelangsingan elemen struktur dapat dicek menggunakan persamaan: Lb = 0.5 L = 6000 mm 𝐸
Lp = 1.76 x ry √𝑓𝑦 = 1.76 x 43.8 √
200000 290
= 2024.42 mm
[𝑋1]
Lr = ry[𝑓𝐿] √1 + √1 + 𝑋2𝑓𝑙² = 4595.9 mm Dimana: FL
= 80 %fy = 232 MPa
X1
=𝑆√
X2
= 4(𝐺𝐽)2 𝐼𝑦 = 1518.87
J
= 1/3[(h-2tf)(tw)3 + 2btf3].0.0001
𝜋
𝐸𝐺𝐽𝐴
𝑆
2
= 256.009
𝐼𝑤
= 1/3[(175-2.11)(7.5)3 + 2.175(11)3] .0.0001=17.67 mm4 Struktur Bangunan Baja 07141006
25
Iw
= 1/24.tf.b3(h-tf)2 = 66066802083.3 mm6
Dilihat dari hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa bentang adalah bentang panjang karena Lb>Lr sesuai dengan SNI 03-1729-2002 pasal 8.3.4. 3.Menghitung Nilai Mn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 butir 8.3.4 menghitung momen lentur bentang menengah dapat menggunakan persamaan: 𝜋
𝜋
𝜋
ØMn = Mcr = Cb x 𝐿 x (√𝐸 𝑥 𝐼𝑦 𝑥 (𝐺𝐽 + 𝐼𝑤 𝑥 𝐸 𝑥 ( 𝐿 )(𝐿 )) = 76.83 KNm Dimana: Cb
12,5 𝑀𝑚𝑎𝑥
= 2,5𝑀𝑚𝑎𝑥+ 3𝑀𝑎+4𝑀𝑏+3 𝑀𝑐) = 1.57
3.Step 3 Membandingkan ØMn dan ØMu ØMn = 76.83 KNm ØMu = 0.9 x 3.2035 KNm = 2.88 KNm ØMu > ØMn (Ok) Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. d.Gaya Geser a.Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Mu = 3.342 KN b. Step 2 Analisa kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang untuk mendapatkan Vn 1.Cek perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.2.a – 8.8.2.c perbandingan h/tw menggunakan persamaan: - h/tw = 175/7.5 = 23.3 𝐾𝑛𝐸
5.001 𝑥 200000
- 1.10 √ 𝑓𝑦 = 1.10 √ Dimana : Kn = 5 +
Struktur Bangunan Baja 07141006
290
= 64.6
5 𝑎 ( )² ℎ
26
=5+
5 12 ( )² 0.175
= 5.001
Maka, 𝐾𝑛𝐸
h/tw ≤ 1.10 √ 𝑓𝑦
sehingga persamaan Vn dapat dihitung menggunakan
persamaan yang terdapat pada SNI 03-1729-2002 yaitu Vn= 0.6 x fy x Aw 2.Menghitung Vn Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.3 menghitung kuat geser (Vn) menggunakan persamaan: ØVn = 0.9 x 0.6 x 290 x5121 = 801948.6 N = 801.9 KN c. Step 3 Membandingkan Nilai ØVn dan ØVu ØVn = 801.9 KN ØVu = 3.0078 KN Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. 4.2.2 Pengecekkan Kapasitas Penampang Struktur Truss Struktur frame terdiri dari balok dan kolom.Berikut adalah pengecekkan struktur frame untuk menghindari kegagalan. 4.2.2.1
Kapasitas Kuda-Kuda
Profil penampang yang digunakan untuk elemen kuda-kuda adalah IWF 600.300.20.12. a.Batang Tekan 1. Step 1 Analisa Struktur Tujuan dari analisa struktur yaitu mendapatkan Nu dimana pada perencanaan ini analisa struktur dilakukan oleh program SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan nilai Nu = -1700 KN. 2. Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan Nn.Profil yang akan dianalisa yaitu IWF 600.300.20.12 a. Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian Penampang)
Struktur Bangunan Baja 07141006
27
Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 30 dan 31 tabel kelangsingan penampang dapat di cek menggunakan: Λrf =
250 √𝑓𝑦
=14.68 (flange)
665
Λrfw=
√𝑓𝑦
=39.05 (web)
Kelangsingan Penampang : 𝑏
Λf = 2𝑡𝑓 = 12.5 (flange) Λw=
ℎ−2𝑡𝑓 𝑡𝑤
= 28.8 (web)
Maka, Λf < Λrf Λw < Λrw Sehingga dapat disimpulkan bahwa penampang IWF 600.300.20.12 tidak terjadi tekuk lokal. b. Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 dapat di cek kelangsingan elemen struktur menggunakan dengan persamaan: -
Arah Sumbu X 𝑘.𝐿𝑥
𝑓𝑦
Λcx = 𝜋.𝑟𝑥 √ 𝐸 = 0.00003 Untuk Λcx = 0.00003 maka w = 1 -
Arah Sumbu Y 𝑘.𝐿𝑦
𝑓𝑦
Λcy = 𝜋.𝑟𝑦 √ 𝐸 = 0.0002 Untuk Λcy = 0.0002 maka w =1 c. Menghitung Nn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 menghitung kuat tekan(Nn) menggunakan persamaan: ØNn = 0.85 . Ag .fcr = 0.85 . Ag . -
𝑤
Arah sumbu X ØNn = 0.85 . Ag .
-
𝑓𝑦
𝑓𝑦 𝑤
= 4745 KN
Arah sumbu Y ØNn =0.85 . Ag .
Struktur Bangunan Baja 07141006
𝑓𝑦 𝑤
= 4745 KN
28
3. Step 3 Membandingkan ØNn dan ØNu ØNn
= 4745 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 4745 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= 1445 KN
Sehingga ØNn > ØNu (OK) pada sumbu X Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 600.300.20.12 dapat menahan kuat tekan sebesar 1445 KN karena kapasitas profil sebesar 4745 KN arah sumbu X dan Y. b.Batang Tarik Pada batang tarik,pengecekkan yang harus dilakukan adalah dua macam,yaitu pengecekkan bila kegagalan leleh dan kegagalan retak. Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan leleh (yielding) : 3. Menentukan Nilai A Dari tabel spesifikasi penampang didapatkan : A=19250 mm2 4. Menentukan Nilai Tn Daya dukung struktur tarik dapat dihitung dengan persamaan: ØTn = 0.9 x 0.75 x A x fy = 0.9. 0.75 x 19250 x 290 = 3768.2 KN Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan retak (fraktur) : 5. Menentukan nilai An (luas nominal penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2.1 ayat (2) bahwa Alubang = 15% dari Ag sehingga An dapat dihitung seperti dibawah ini: An = Ag-Alubang = 19250-(0.15 x 19250) = 16362.5 mm2 6. Menentukan nilai Ae (Luas Efektif Penampang) Pada perhitungan Ae diasumsikan faktor reduksi U=0.9 sesuai dengan berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2 sehingga nilai Ae dapat dihitung dengan persamaan : Ae = An x U = 16362.5 x 0.9 = 14726.25 mm2 7. Menentukan nilai ØTn
Struktur Bangunan Baja 07141006
29
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dalam menghitung nilai Tn dapat menggunakan persamaan: ØTn= 0.75.Ae.Fu = 0.75 x 14726.25 x 500 = 5522343.75 N = 5522.3 KN 8. Membandingkan antara nilai ØTu dan ØTn ØTu = 0.75 x 1369 KN = 1026.75 KN ØTn = 3768.2 KN (diambil nilai Tn yang paling rendah) ØTu ≤ ØTn 1026.75 KN ≤ 3768.2 KN Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate batang tarik yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c. Momen Lentur 1. Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Mu = 156.8 KNm 2. Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan nilai Mn. a. Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 7.5.1 kelangsingan penampang dapat di cek sengan persamaan: - λpw
=
- λpf
=
1680
=
√𝑓𝑦 170 √𝑓𝑦
=
1680 √290 170 √290
= 98.65 (web) = 9.98 (flange)
Kelangsingan Penampang - λw - λf =
= 𝑏 2𝑡𝑓
=
ℎ−2𝑡𝑓 𝑡𝑤
300 2.12
=
600−2.12 20
= 28.8 (web)
= 12.5 (flange)
Maka, Λpw > λw (ok) Λpf < λf (not ok) Dilihat dari perhitungan diatas maka dapat disimpulkan bahwa penamapang tersebut tidak memenuhi syarat pada flangenya. b. Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Struktur Bangunan Baja 07141006
30
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 8.3.2 kelangsingan elemen struktur dapat dicek menggunakan persamaan: Lb = 0.5 L = 5250 mm 𝐸
200000
Lp = 1.76 x ry √𝑓𝑦 = 1.76 x 69.6 √
290
= 3216.9 mm
[𝑋1]
Lr = ry[𝑓𝐿] √1 + √1 + 𝑋2𝑓𝑙² = 7560.8 mm Dimana: FL = 80 %fy = 232 MPa 𝜋
𝐸𝐺𝐽𝐴
X1 = 𝑆 √ 𝑆
2
= 134.46
𝐼𝑤
X2 = 4(𝐺𝐽)2 𝐼𝑦 = 22931.4 = 1/3[(h-2tf)(tw)3 + 2btf3].0.0001
J
= 1/3[(600-2.20)(12)3 + 2.300(20)3] .0.001=192.25 mm4 Iw = 1/24.tf.b3(h-tf)2 = 7569000000000 mm6 Dilihat dari hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa bentang adalah bentang menengah karena Lr>Lb>Lp sesuai dengan SNI 03-1729-2002 pasal 8.3.3. c. Menghitung Nilai Mn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 butir 8.3.3 menghitung momen lentur bentang menengah dapat menggunakan persamaan: 𝐿𝑟−𝐿
ØMn = Cb[Mr – (Mp – Mr) 𝐿𝑟−𝐿𝑝]
,dengan Mr=SxFL
= 356.9 KNm Dimana: 12,5 𝑀𝑚𝑎𝑥
Cb = 2,5𝑀𝑚𝑎𝑥+ 3𝑀𝑎+4𝑀𝑏+3 𝑀𝑐) = 0.34 3. Step 3 Membandingkan ØMn dan ØMu ØMn = 321.21 KNm ØMu = 0.9 x 156.8 KNm = 141.12 KNm ØMu > ØMn (Ok) Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan tidak dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. d.Gaya Geser Struktur Bangunan Baja 07141006
31
a. Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Vmax = 568.3 KN b. Step 2 Analisa kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang untuk mendapatkan Vn 1. Cek perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.2.a – 8.8.2.c perbandingan h/tw menggunakan persamaan: - h/tw = 700/28 = 25 𝐾𝑛𝐸
5.016 𝑥 200000
- 1.10 √ 𝑓𝑦 = 1.10 √ Dimana : Kn = 5 +
290
= 64.62
5 𝑎 ( )² ℎ
=5+
5 10.5 ( )² 0.6
= 5.016
Maka, 𝐾𝑛𝐸
h/tw ≤ 1.10 √ 𝑓𝑦
sehingga persamaan Vn dapat dihitung menggunakan
persamaan yang terdapat pada SNI 03-1729-2002 yaitu Vn= 0.6 x fy x Aw 2. Menghitung Vn Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.3 menghitung kuat geser (Vn) menggunakan persamaan: ØVn = 0.9 x 0.6 x 290 x19250 = 3014550 N = 3014.5 KN c. Step 3 Membandingkan Nilai ØVn dan ØVu ØVn = 3014.5.5 KN ØVu = 511.47 KN Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. 4.2.2.2
Kapasitas Gording Profil penampang yang digunakan untuk elemen kuda-kuda adalah IWF 175.175.7.5.11. a.Batang Tekan
Struktur Bangunan Baja 07141006
32
1. Step 1 Analisa Struktur Tujuan dari analisa struktur yaitu mendapatkan Nu dimana pada perencanaan ini analisa struktur dilakukan oleh program SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan nilai Nu = -473 KN. 2. Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan Nn.Profil yang akan dianalisa yaitu IWF 700.300.28.15. a.Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian Penampang) Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 30 dan 31 tabel kelangsingan penampang dapat di cek menggunakan: Λrf =
250 √𝑓𝑦
=14.68 (flange)
665
Λrfw=
√𝑓𝑦
=39.05 (web)
Kelangsingan Penampang : 𝑏
Λf = 2𝑡𝑓 = 7.95 (flange) Λw=
ℎ−2𝑡𝑓 𝑡𝑤
= 20.04 (web)
Maka, Λf < Λrf Λw < Λrw Sehingga dapat disimpulkan bahwa penampang IWF 700.300.28.15 tidak terjadi tekuk lokal. b.Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 dapat di cek kelangsingan elemen struktur menggunakan dengan persamaan: -
Arah Sumbu X 𝑘.𝐿𝑥
𝑓𝑦
Λcx = 𝜋.𝑟𝑥 √ 𝐸 = 1.9 Untuk Λcx = 1.9 maka w = Λc2 = 3.61 -
Arah Sumbu Y 𝑘.𝐿𝑦
𝑓𝑦
Λcy = 𝜋.𝑟𝑦 √ 𝐸 = 0.79 Untuk Λcy = 3.32 maka w = Λc2= 11.02 c. Menghitung Nn Struktur Bangunan Baja 07141006
33
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 menghitung kuat tekan(Nn) menggunakan persamaan: ØNn = 0.85 . Ag .fcr = 0.85 . Ag . -
𝑤
Arah sumbu X ØNn = 0.85 . Ag .
-
𝑓𝑦
𝑓𝑦 𝑤
= 349.7 KN
Arah sumbu Y ØNn =0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
= 114.5 KN
3. Step 3 Membandingkan ØNn dan ØNu ØNn
= 349.7 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 114.5 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= -12.0356 KN
Sehingga ØNn < ØNu (OK) Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 700.300.28.15 dapat menahan kuat tekan sebesar -12.0356 KN karena kapasitas profil sebesar 349.07 KN arah sumbu X dan 114.5 KN arah sumbu Y. b.Batang Tarik Pada batang tarik,pengecekkan yang harus dilakukan adalah dua macam,yaitu pengecekkan bila kegagalan leleh dan kegagalan retak. a. Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan leleh (yielding) : 1. Menentukan Nilai A Dari tabel spesifikasi penampang didapatkan : A=5121 mm2 2. Menentukan Nilai Tn Daya dukung struktur tarik dapat dihitung dengan persamaan: ØTn = 0.9 x 0.75 x A x fy = 0.9. 0.75 x 5121 x 290 = 1002.4 KN 3. Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan retak (fraktur) : 4. Menentukan nilai An (luas nominal penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2.1 ayat (2) bahwa Alubang = 15% dari Ag sehingga An dapat dihitung seperti dibawah ini: Struktur Bangunan Baja 07141006
34
An = Ag-Alubang = 5121-(0.15 x 5121) = 4352.85 mm2 5. Menentukan nilai Ae (Luas Efektif Penampang) Pada perhitungan Ae diasumsikan faktor reduksi U=0.9 sesuai dengan berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2 sehingga nilai Ae dapat dihitung dengan persamaan : Ae = An x U = 4352.85 x 0.9 = 3917.56 mm2 6. Menentukan nilai ØTn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dalam menghitung nilai Tn dapat menggunakan persamaan: ØTn= 0.75.Ae.Fu = 0.75 x 3917.56 x 500 = 1469086.875 N = 1469.08 KN 7. Membandingkan antara nilai ØTu dan ØTn ØTu = 0.75 x 11.172 KN = 8.379 KN ØTn = 1002.4 KN (diambil nilai Tn yang paling rendah) ØTu ≤ ØTn 8.379 KN ≤ 1002.4 KN Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate batang tarik yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c. Momen Lentur 1. Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Mu = 156.8 KNm 2. Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan nilai Mn. a. Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 7.5.1 kelangsingan penampang dapat di cek sengan persamaan: - λpw
=
- λpf
=
1680 √𝑓𝑦 170 √𝑓𝑦
= =
1680 √290 170 √290
= 98.65 (web) = 9.98 (flange)
Kelangsingan Penampang - λw
Struktur Bangunan Baja 07141006
=
175−2𝑡𝑓 𝑡𝑤
=
600−2.11 7.5
= 77.06 (web)
35
𝑏
175
- λf = 2𝑡𝑓 = 2.11 = 7.95 (flange) Maka, Λpw > λw Λfw > λf Dapat dilihat dari perhitungan diatas bahwa penampang IWF 175.175.7,5.11 merupakan penampang kompak dan tidak terjadi tekuk lokal sesuai dengan ketentuan SNI 03-1729-2002 halaman 36 butir 8.2.3. b.Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 8.3.2 kelangsingan elemen struktur dapat dicek menggunakan persamaan: Lb = 0.5 L = 6000 mm 𝐸
200000
Lp = 1.76 x ry √𝑓𝑦 = 1.76 x 43.8 √
290
= 2024.4 mm
[𝑋1]
Lr = ry[𝑓𝐿] √1 + √1 + 𝑋2𝑓𝑙² = 6843.56 mm Dimana: FL = 80%fy = 232 Mpa 𝜋
𝐸𝐺𝐽𝐴
X1 = 𝑆 √ 𝑆
2
= 25621.1
𝐼𝑤
X2 = 4(𝐺𝐽)2 𝐼𝑦 = 0.0000146 J
= 1/3[(h-2tf)(tw)3 + 2btf3] = 176798.9 mm4
Iw = 1/24.tf.b3(h-tf)2 = 6.6 x 1010 mm6 Dilihat dari hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa bentang adalah bentang menengah karena Lr ≥ Lb ≥ Lp sesuai dengan SNI 03-1729-2002 pasal 8.3.4. c. Menghitung Nilai Mn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 butir 8.3.4 menghitung momen lentur bentang menengah dapat menggunakan persamaan: 𝐿𝑟−𝐿
ØMn = Cb[Mr – (Mp – Mr) 𝐿𝑟−𝐿𝑝]
,dengan Mr=SxFL
= 13.46 KNm Dimana: 12,5 𝑀𝑚𝑎𝑥
Cb = 2,5𝑀𝑚𝑎𝑥+ 3𝑀𝑎+4𝑀𝑏+3 𝑀𝑐) = 1.34
Struktur Bangunan Baja 07141006
36
3.Step 3 Membandingkan ØMn dan ØMu ØMn = 13.46 KNm ØMu = 0.9 x 156.8 KNm = 141.12 KNm ØMu > ØMn Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan tidak dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. d.Gaya Geser 1.Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Vmax = 34.2 KN 2.Step 2 Analisa kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang untuk mendapatkan Vn a. Cek perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.2.a – 8.8.2.c perbandingan h/tw menggunakan persamaan: - h/tw = 175/7.5 = 23.3 𝐾𝑛𝐸
5.001 𝑥 200000
- 1.10 √ 𝑓𝑦 = 1.10 √ Dimana : Kn = 5 +
290
= 64.6
5 𝑎 ℎ
( )²
=5+
5 12 ( )² 0.175
= 5.001
Maka, 𝐾𝑛𝐸
h/tw ≤ 1.10 √ 𝑓𝑦
sehingga persamaan Vn dapat dihitung menggunakan
persamaan yang terdapat pada SNI 03-1729-2002 yaitu Vn= 0.6 x fy x Aw b. Menghitung Vn Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.3 menghitung kuat geser (Vn) menggunakan persamaan: ØVn = 0.9 x 0.6 x 290 x5121 = 801948.6 N = 801.9 KN 3.Step 3 Membandingkan Nilai ØVn dan ØVu ØVn = 801.9 KN ØVu = 30.78 KN Struktur Bangunan Baja 07141006
37
Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. 4.2.2.3
Kapasitas Pengaku Global (Bracing) Profil penampang yang digunakan untuk elemen kuda-kuda adalah IWF 200.200.8.12
a.Batang Tekan 1. Step 1 Analisa Struktur Tujuan dari analisa struktur yaitu mendapatkan Nu dimana pada perencanaan ini analisa struktur dilakukan oleh program SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan nilai Nu = -473 KN. 2. Step 2 Analisa Kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan Nn.Profil yang akan dianalisa yaitu IWF 200.200.8.12 a.Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian Penampang) Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 30 dan 31 tabel kelangsingan penampang dapat di cek menggunakan: Λrf =
250 √𝑓𝑦
=14.68 (flange)
665
Λrfw=
√𝑓𝑦
=39.05 (web)
Kelangsingan Penampang : 𝑏
Λf = 2𝑡𝑓 = 8.33 (flange) Λw=
ℎ−2𝑡𝑓 𝑡𝑤
= 22(web)
Maka, Λf < Λrf Λw < Λrw Sehingga dapat disimpulkan bahwa penampang IWF 200.200.8.12 tidak terjadi tekuk lokal. b.Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 dapat di cek kelangsingan elemen struktur menggunakan dengan persamaan: Struktur Bangunan Baja 07141006
38
-
Arah Sumbu X 𝑘.𝐿𝑥
𝑓𝑦
Λcx = 𝜋.𝑟𝑥 √ 𝐸 = 1.46 Untuk Λcx = 1.46 maka w = Λc2 = 2.13 -
Arah Sumbu Y 𝑘.𝐿𝑦
𝑓𝑦
Λcy = 𝜋.𝑟𝑦 √ 𝐸 = 2.5 Untuk Λcy = 2.5 maka w = Λc2= 6.25 c. Menghitung Nn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 27 butir 7.6.2 menghitung kuat tekan(Nn) menggunakan persamaan: ØNn = 0.85 . Ag .fcr = 0.85 . Ag . -
𝑤
Arah sumbu X ØNn = 0.85 . Ag .
-
𝑓𝑦
𝑓𝑦 𝑤
= 735.2 KN
Arah sumbu Y ØNn =0.85 . Ag .
𝑓𝑦 𝑤
= 250.5 KN
3.Step 3 Membandingkan ØNn dan ØNu ØNn
= 735.2 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 250.5 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= 402.05 KN
Sehingga ØNn > ØNu (OK) (arah sumbu X) Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 200.200.8.12 dapat menahan kuat tekan sebesar 402.05 KN karena kapasitas profil sebesar 735.2 KN arah sumbu X tetapi pada arah sumbu Y profil tidak dapat menahan gaya tekan karena kapasitas profil hanya 250.5 KN. b.Batang Tarik Pada batang tarik,pengecekkan yang harus dilakukan adalah dua macam,yaitu pengecekkan bila kegagalan leleh dan kegagalan retak. Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan leleh (yielding) : 1. Menentukan Nilai A Dari tabel spesifikasi penampang didapatkan : A=6353 mm2 Struktur Bangunan Baja 07141006
39
2. Menentukan Nilai Tn Daya dukung struktur tarik dapat dihitung dengan persamaan: ØTn = 0.9 x 0.75 x A x fy = 0.9. 0.75 x 6353 x 290 = 1243.6 KN Langkah-langkah dalam menghitung kekuatan batang tarik untuk kondisi kegagalan retak (fraktur) : 1. Menentukan nilai An (luas nominal penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2.1 ayat (2) bahwa Alubang = 15% dari Ag sehingga An dapat dihitung seperti dibawah ini: An = Ag-Alubang = 6353-(0.15 x 6353) = 5400.05 mm2 2. Menentukan nilai Ae (Luas Efektif Penampang) Pada perhitungan Ae diasumsikan faktor reduksi U=0.9 sesuai dengan berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.2 sehingga nilai Ae dapat dihitung dengan persamaan : Ae = An x U = 5400.05 x 0.9 = 4860.045 mm2 3. Menentukan nilai ØTn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dalam menghitung nilai Tn dapat menggunakan persamaan: ØTn= 0.75.Ae.Fu = 0.75 x 4860.045 x 500 = 1822516,8 N = 1822.5 KN 4.Membandingkan antara nilai ØTu dan ØTn ØTu = 0.75 x 199.8 KN = 149.85 KN ØTn = 1822.5 KN (diambil nilai Tn yang paling rendah) ØTu ≤ ØTn 149.85 KN ≤ 1822.5 KN Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate batang tarik yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c. Momen Lentur 1. Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Mu = 17.5 KNm 2. Step 2 Analisa Kapasitas Penampang
Struktur Bangunan Baja 07141006
40
Tujuan dari analisa kapasitas penampang yaitu untuk mendapatkan nilai Mn. a. Cek Tekuk Lokal (Kelangsingan Bagian penampang) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 7.5.1 kelangsingan penampang dapat di cek sengan persamaan: - λpw - λpf =
= 170
=
√𝑓𝑦
1680 √𝑓𝑦
170 √290
=
1680 √290
= 98.65 (web)
= 9.98 (flange)
Kelangsingan Penampang - λw =
𝑏−2𝑡𝑓 𝑡𝑤 𝑏
=
200−2.12 8
= 22 (web)
200
- λf = 2𝑡𝑓 = 2.12 = 8.3 (flange) Maka, Λpw > λw Λfw > λf Dapat dilihat dari perhitungan diatas bahwa penampang IWF 200.200.8.12 merupakan penampang kompak dan tidak terjadi tekuk lokal sesuai dengan ketentuan SNI 03-1729-2002 halaman 36 butir 8.2.3. b. Cek Tekuk Lateral (Kelangsingan Elemen Struktur) Berdasarkan SNI 03-1729-2002 tabel 8.3.2 kelangsingan elemen struktur dapat dicek menggunakan persamaan: Lb = 0.5 L = 5234.5 mm 𝐸
200000
Lp = 1.76 x ry √𝑓𝑦 = 1.76 x 50.2 √
290
= 2320.2 mm
[𝑋1]
Lr = ry[𝑓𝐿] √1 + √1 + 𝑋2𝑓𝑙² =5045.5 mm Dimana: FL
= 80%fy = 232 MPa
X1
=𝑆√
X2
= 4(𝐺𝐽)2 𝐼𝑦 = 1597.1
J
= 1/3[(h-2tf)(tw)3 + 2btf3].0001= 26.04 mm4
Iw
= 1/24.tf.b3(h-tf)2 = 1.4 x 1011
Struktur Bangunan Baja 07141006
𝜋
𝐸𝐺𝐽𝐴
𝑆
2
= 242.155
𝐼𝑤
41
Dilihat dari hasil perhitungan diatas dapat disimpulkan bahwa bentang adalah bentang panjang karena Lb ≥ Lr sesuai dengan SNI 03-1729-2002 pasal 8.3.4. c. Menghitung Nilai Mn Berdasarkan SNI 03-1729-2002 butir 8.3.4 menghitung momen lentur bentang menengah dapat menggunakan persamaan: 𝜋
𝜋
𝜋
Mn = Mcr = C1 x 𝐿 x (√𝐸 𝑥 𝐼𝑦 𝑥 (𝐺𝐽 + 𝐼𝑤 𝑥 𝐸 𝑥 ( 𝐿 )(𝐿 )) =149.8 KNm Dimana: Cb
12,5 𝑀𝑚𝑎𝑥
= 2,5𝑀𝑚𝑎𝑥+ 3𝑀𝑎+4𝑀𝑏+3 𝑀𝑐) = 1.31
3.Step 3 Membandingkan ØMn dan ØMu ØMn = 149.8 KNm ØMu = 0.9 x 17 KNm = 15.3 KNm ØMu ≤ ØMn Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. d.Gaya Geser 1. Step 1 Analisa Struktur Analisa Struktur dilakukan oleh program bantu SAP 2000 V.15 sehingga didapatkan Vmax = 34.2 KN 2. Step 2 Analisa kapasitas Penampang Tujuan dari analisa kapasitas penampang untuk mendapatkan Vn a. Cek perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel Berdasarkan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.2.a – 8.8.2.c perbandingan h/tw menggunakan persamaan: - h/tw = 200/8 = 25 𝐾𝑛𝐸
5.001 𝑥 200000
- 1.10 √ 𝑓𝑦 = 1.10 √ Dimana : Kn = 5 + =5+
290
= 64.6
5 𝑎 ( )² ℎ
5 10.4 ( )² 0.2
= 5.001
Maka, Struktur Bangunan Baja 07141006
42
𝐾𝑛𝐸
h/tw ≤ 1.10 √ 𝑓𝑦
sehingga persamaan Vn dapat dihitung menggunakan
persamaan yang terdapat pada SNI 03-1729-2002 yaitu Vn= 0.6 x fy x Aw b.Menghitung Vn Berdasarakan SNI 03-1729-2002 halaman 45 butir 8.8.3 menghitung kuat geser (Vn) menggunakan persamaan: ØVn = 0.9 x 0.6 x 290 x6353 = 994879.8 N = 994.8 KN 3. Step 3 Membandingkan Nilai ØVn dan ØVu ØVn = 994.8 KN ØVu = 30.78 KN Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan.
Struktur Bangunan Baja 07141006
43
BAB 5 SAMBUNGAN 5.1 Sambungan Dalam perencanaan desain struktur bangunan gudang ini diperlukan juga perencanaan sambungan antar profil-profil penyusun struktur. Sambungan secara umum terdiri dari dua yaitu sambungan las dan baut. Sambungan yang dipakai bangunan
gedung
ini
adalah
sambungan
dalam
struktur
baut. Sambungan disesuaikan dengan
gaya-gaya dalam ulitimit yang terjadi pada titik sambungan struktur agar sambungan yang direncanakan dapat berfungsi dengan optimal. Sambungan baut memiliki dua jenis tipe, yaitu : 1. Sambungan pada Struktur Melintang a.
Menghubungkan balok atap (kuda-kuda) dengan kolom.
b. Menghubungkan balok atap (antar kuda-kuda) menggunakan sambungan baut. 2. Sambungan pada Struktur Memanjang a.
Menghubungkan balok atap dengan balok atap memanjang.
b. Menghubungkan balok atap dengan balok memanjang serta kolom. 5.2 Penggunaan Sambungan 5.2.1
Sambungan Kolom - Kuda-kuda Perencanaan sambungan Kuda-kuda dan Kolom dipengaruh oleh nilai gaya geser dan gaya tarik yang terjadi pada struktur bangunan gudang. Gaya geser (Pu) dan Momen (Mu) untuk perencanaan struktur bangunan gudang diperoleh dalam perhitungan SAP. Adapun data – data yang diperlukan untuk menghitung banyaknya baut yang dibutuhkan adalah sebagai berikut : Tabel 5.1 Spesifikasi Baut Mutu Tinggi Spesifikasi Baut Mutu Tinggi f1=fu(SNI 03-1729-2002 butir 807 f2=fy(SNI 621 13.2.2.3) 03-1729-2002 butir r2(SNI 03-1729-2002 butir 13.2.2.3) 1.9 13.2.2.3) ɸf 0.75 r1(SNI 03-1729-2002 butir 13.2.2.1) 0.4 diameter baut 22 Abd 380.132
Mpa Mpa ulir ulir mm mm2
Langkah-langkah perhitungan jumlah sambungan baut antara kolom dan kuda-kuda adalah sebagai berikut : Diameter baut rencana = 22 mm, maka luas baut rencana adalah sebagai berikut: Struktur Bangunan Baja 07141006
44
Abd = 0.25 x π x d2 Abd = 0.25 x π x 222 = 380.132 mm2 1. Menghitung Kapasitas Geser Baut Berdasrakan SNI 03-1729-2002 halaman 100 butir 13.2.2.1 kuat geser baut dapat dihitung menggunakan rumus : ØRn = Vd = ɸf.r1.Abd.fu Vd = 0.75 x 0.4 x 380.132 x 807 = 92030.13 N 2. Menghitung jumlah sambungan baut dari gaya geser maksimum pada kuda-kuda yang diperoleh dari SAP. Vu = 568363.24 N Maka agar baut rencana dengan diameter 22 mm mampu untuk menahan gaya geser baut berdasarkan gaya yang bekerja pada struktur, diperoleh jumlah baut sebanyak: n= Vu/Vd = = 568363.24 N/92030.13 N = 6 buah 3. Menghitung Kapasitas Tarik Baut Berdasarakan SNI 03-1729-2002 halaman 100 butir 13.2.2.3 kuat tarik baut dapat dihitung menggunakan rumus : ØTn = Td = ɸf.Abd.ft 𝑉𝑢
Ft ≤ f1 – r2 x𝑛 𝑥 𝐴𝑏𝑑 ≤ f2 Ft ≤ 333.53 ≤ 621 Sehingga diperoleh ft = 333.53 MPa ØTn = Td = ɸf.Abd.ft =95088.6 N 4. Menghitung jumlah sambungan baut dari gaya tarik maksimum pada kuda-kuda yang diperoleh dari SAP. Pu = 650158.17 N Maka agar baut rencana dengan diameter 22 mm mampu untuk menahan gaya tarik baut berdasarkan gaya yang bekerja pada struktur, diperoleh jumlah baut sebanyak: n= Pu/Vd = = 650158.17 N/95088,6 N = 6.8 buah = 7 buah 5. Melakukan pengecekan syarat geser dan tarik Pengecekan terhadap syarat (1) yaitu kapasitas kekuatan sambungan baut rencana dalam menahan gaya geser.
Struktur Bangunan Baja 07141006
45
𝑉𝑢
Fuv = 𝑛.𝐴𝑏𝑑 = 747.586 MPa Fnv = 0.75 x 0.4 x 807 x 6 = 1452.6 MPa Syarat 1 terpenuhi karena Fnv >Fuv Pengecekan terhadap syarat (2) yaitu kapasitas kekuatan sambungan baut rencana dalam menahan gaya tarik. 𝑉𝑢
Ft ≤ f1 – r2 x𝑛 𝑥 𝐴𝑏𝑑 ≤ f2 Ft ≤ 333.53 ≤ 621 Maka gunakan ft terkecil dalam perhitungan kapasitas gaya tarik sambungan baut rencana, yaitu ft = 333.53 Mpa. Selanjutnya syarat (2) harus memenuhi persamaan berikut : Tu/n ≤ ɸf.Abd.ft 91288.8 ≤ 95086.8 Berdasarkan hasil perhitungan maka didapatkan nilai Tu/n ≤ ɸf.Abd.ft maka sambungan baut rencana kuat dalam menahan gaya tarik. Maka syarat (1) dan (2) terpenuhi, sambungan baut rencana layak untuk digunakan. Tabel 5.2 Rekapitulasi Perhitungan Baut Geser ɸf r1 fu diameter baut Abd ɸRn fnv Vu max kuda-kuda jumlah baut Pemasangan dilapangan
0.75 0.4 807 22 380.132 92030.13 1452.6 568363.24 6
ulir Mpa mm mm2 N Mpa N buah
6
buah
Tabel 5.3 Rekapitulasi Perhitungan Baut Tarik ɸf r1 fu diameter baut Abd ɸTn Struktur Bangunan Baja 07141006
0.75 0.4 807 22 380.132 95088.6
ulir Mpa mm mm2 N
46
fnv Pu max kuda-kuda jumlah baut Pemasangan
1452.6 650158.17 6.8
dilapangan
Mpa N buah
7 buah
Tabel 5.4 Syarat Geser dan Tarik Syarat Geser dan Tarik syarat 1 fnv>fuv fuv 747.586 Mpa fnv 1452.6 Mpa OK, Sambungan Kuat Menahan Geser
f1-r2xfuv 333.53 f2 621 ft 333.53 Syarat 2 Pu/n>ɸf.Ab.ft ɸf.Ab.ft 95086.8 Tu/n 91288.8 OK, Sambungan Kuat Menahan
5.2.2
Mpa Mpa Mpa N N Tarik
Sambungan Kuda-Kuda—Bracing Pada perencanaan sambungan kudakuda–bracing, digunakan pelat sebagai media penyambungnya yaitu pelat simpul. Sambungan kudakuda - bracing menggunakan pelat simpul karena merupakan titik temu antara kuda-kuda (profil IWF) dan bracing (profil IWF). Terdapat 3 perhitungan sambungan kuda-kuda bracing: •
Perhitungan untuk batang pinggir menerus
•
Perhitungan untuk batang pinggir terputus
•
pemeriksaan pelat simpul
Perhitungan Untuk Batang Pinggir Menerus
Struktur Bangunan Baja 07141006
47
Vn Dn
n1 n2
Pelat Simpul
Hn n3 Batang Menerus
Gambar 5.1 Ilustrasi Gambar Bentang Menerus Langkah-langkah
perhitungan
sambungan
baut
antara
kuda-kuda
dan
bracing adalah sebagai berikut : 1. Menghitung kekuatan geser tumpu baut dengan rumus : ØRn = ɸf x r1 x fu x Ab ɸf r1 fu diameter baut Abd ɸRn
0.75 0.4 807 22 380.132 92030.13
ulir Mpa mm mm2 N
2. Menghitung kekuatan tumpu plat dengan rumus : ØRn = ɸf x 2.4 x db x tp x fu ɸf fu diameter baut tebal pelat (asumsi) ɸRn
0.75 807 22 5 66577.5
Mpa mm mm N
4. Dari dua nilai diatas dipilih yang terkecil sehingga ɸRn = 66577.5 N 5. Menghitung jumlah sambungan baut untuk masing-masing sambungan pada kuda-kuda dan bracing : n1 = n2 = n3 =
Struktur Bangunan Baja 07141006
𝑃𝑢 𝑎𝑘𝑠𝑖𝑎𝑙 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑏𝑟𝑎𝑐𝑖𝑛𝑔 ɸRn
𝑃𝑢 𝑎𝑘𝑠𝑖𝑎𝑙 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑘𝑢𝑑𝑎−𝑘𝑢𝑑𝑎 ɸRn 𝐻𝑛 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑟 𝑝𝑎𝑑𝑎 𝑘𝑢𝑑𝑎−𝑘𝑢𝑑𝑎 ɸRn
48
Pu n1
Pu N2
Dn n1
5.2.3
199803.8 3.001
N pembulatan
650158.17 9.76
29341.75 0.4407
3
N pembulatan
10
N pembulatan
2
Sambungan Kolom-Pondasi (base plate) Pada perencanaan sambungan kolom dan pondasi, dilakukan perhitungan untuk dimensi base plate minimum, tebal pelat, dan diameter sambungan baut yang dapat berfungsi dengan optimal.
Gambar 5.2 Sambungan Kolom dan Pondasi
d
m
n
N
B Gambar 5.3 Tampak atas antara Kolom dan Pondasi
Dalam menentukan dimensi minimum base plate yang akan digunakan, maka perlu ditinjau terlebih dahulu kondisi mana yang lebih cocok untuk base plate, yaitu : Struktur Bangunan Baja 07141006
49
a.Kondisi 1 : kondisi dimana eksentrisitas kecil, gaya momen yang terjadi kecil sehingga menyebabkan tidak adanya tegangan tarik di base plate. Maka gaya yang terjadi pada kondisi ini merupakan gaya tekan seluruhnya. e=Mu/Nu < N/6 b.Kondisi 2 : kondisi dimana gaya momen besar, sehingga menimbulkan tegangan tarik. Pada kondisi ini, pada dasarnya base plate memang tidak dirangcang untuk menahan tarik. e=Mu/Nu > N/6 Terlebih dahulu dilakukan pengecekan terhadap kondisi mana yang lebih sesuai dengan struktur yang direncanakan dengan langkah-langkah sebagai berikut : -
Menentukan Kondisi Struktur Data-data yang diketahui Pu dari SAP
= 1701.2 N
Mu dari SAP = 810022526.00 Nmm Profil Kolom = IWF 700.300.28.15 dengan nilai b=300mm dan d=700 mm Asumsi awal dalam menghitung nilai B dan N Nilai B minimum dengan pembulatan keatas B ≤ bf + 4” B ≤ 300 + 4x(25.4) B = 401.6 mm Nilai N minimum dengan pembulatan keatas N ≤ d + 4” N ≤ 700 + 4 x 25.4 N = 801.6 mm Menghitung Nilai Eksentrisitas Mu/Pu > N/6 476147.7 > 133.6 Berdasarkan hasil perhitungan eksentrisitas,maka didapatkan bahwa kondisi struktur yang sedang direncanakan adalah kondisi 2 dimana base plate menerima tekan dan tarik. -
Perhitungan untuk Kondisi 2 dilakukan sebagai berikut: 1. Menghitung kedalaman efektif (h)
Struktur Bangunan Baja 07141006
50
h(jarak angkur) = 0.9 x N = 721.44 mm 2. Menghitung Diameter Angkur Diameter yang digunakan adalah diameter standar yang telah tersedia yaitu: Øangkur = 20 mm -
Menentukan nilai a (stress black)
Gambar 5.4 Stress Block
Sisi sebelah kiri mengalami tarik dan sebelah kanan mengalami tekan, namun dalam perhitungan ini karena base plate tidak dapat menahan tarik, maka tarik dapat diabaikan dalam perhitungan. 0.85 x f’c x a x B = Pu + Tu Menghitung Tu* dan Tu ** Tu* = 0.75 x Ab x fu = 190144.89 N Tu** = Øu x Ψa x 0.9f’c x eh xdb = 0.7 x 1.4 x 0.9 x 25 x(4.5 x 20) x 20 = 39690 N Dari hasil perhitungan Tu diatas, ambil nilai Tu yang paling kecil yaitu Tu** = 39690 N. Menghitung Nilai a (stress block) 0.85 x f’c x a x B = Pu + Tu** 0.85 x 25 x a x401.6 = 1701.2+39690 a=4.8 mm = 5 mm -
Menentukan Nilai N baru Pu(0.9 N- 0.5N ) + Mu = 0.85 x f’c x a x B (0.9 N – a/.2) 1701.2(0.4 N) + 810022526 = 0.85 x 25 x 5 x 401.6 (0.9N – 5/2) 680.4 N + 810022526 = 38403 N – 1004 N = 21473 mm = 21500 mm
-
Menghitung Panjang Kantilever (𝑁−0.95𝑑)
m=
Struktur Bangunan Baja 07141006
2
= 10417.5 =10420 mm
51
(𝐵−0.8 𝑏𝑓)
n=
= 80.8 = 81 mm
2
Adapun batas nilai n minimum yaitu : n=1/4 √𝑑 𝑥 𝑏𝑓 = 114.6 mm Karena n perhitungan lebih pendek dibandingkan dengan syarat maka perenca mengambil n minimum yaitu 114.6 mm untuk perencanaan kantilever. -
Menentukan Tebal Base Plate (tp) Mu1 =
0.8 𝑥 𝑓 ′ 𝑐 𝑥 𝑙² 2
= 131331.6 Nmm
Dimana nilai (l) diambil dari nilai terkecil antara nilai m dan n. kemudian lanjutkan dengan perhitungan tp. 4𝑀𝑢1
Tp = √Ø𝑏.𝑓𝑦 = 44.86 mm = 4.48 cm = 5 cm Kemudian menghitung nilai Mu2: Mu2=
𝑇𝑢(𝑚−0.05 𝑁) 𝐵
= 923563.4 Nmm
4𝑀𝑢2
Tp = √Ø𝑏.𝑓𝑦 = 118.9 mm = 11.8 cm = 12 cm Sehingga didapatkan kesimpulan untuk sambungan kolom dan pondasi : Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Sambungan Kolom-Pondasi Output akhir N B tp diameter angkur
Struktur Bangunan Baja 07141006
21500 401.6 12 20
mm mm cm mm
52
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Kesimpulan dari laporan tugas besar Struktur Baja antara lain sebagai berikut : 1. Untuk profil Kuda-kuda digunakan profil IWF 600.300.20.12 dalam perencanaan ini profil tersebut hanya dapart menahan gaya tekan,tarik dan geser sedangkan untuk gaya momen sendiri profil ini tidak dapat menahan gaya momen. a. Batang Tekan ØNn
= 4745 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 4745 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= 1445 KN
Sehingga ØNn > ØNu (OK) pada sumbu X Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 600.300.20.12 dapat menahan kuat tekan sebesar 1445 KN karena kapasitas profil sebesar 4745 KN arah sumbu X dan Y. b.Momen Lentur ØMn = 321.21 KNm ØMu = 0.9 x 156.8 KNm = 141.12 KNm ØMu > ØMn (Ok) Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan tidak dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c.Gaya Geser ØVn = 3014.5.5 KN ØVu = 511.47 KN Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. 2.
Untuk profil Bracing digunakan profil IWF 200.200.8.12 dalam perencanaan ini profil tersebut direncnakan dapat menahan gaya tekan,tarik ,gaya geser dan gaya momen.
Struktur Bangunan Baja 07141006
53
Dalam hasil analisa di Bab 4 menghasilkan bahwa profil mampu menahan gaya dalam yang dihasilkan oleh struktur. a. Batang Tekan ØNn
= 735.2 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 250.5 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= 402.05 KN
Sehingga ØNn > ØNu (OK) (arah sumbu X) Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 200.200.8.12 dapat menahan kuat tekan sebesar 402.05 KN karena kapasitas profil sebesar 735.2 KN arah sumbu X tetapi pada arah sumbu Y profil tidak dapat menahan gaya tekan karena kapasitas profil hanya 250.5 KN. b. Batang Tarik ØTu = 0.75 x 199.8 KN = 149.85 KN ØTn = 1822.5 KN (diambil nilai Tn yang paling rendah) ØTu ≤ ØTn 149.85 KN ≤ 1822.5 KN Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate batang tarik yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c. Momen Lentur ØMn = 149.8 KNm ØMu = 0.9 x 17 KNm = 15.3 KNm ØMu ≤ ØMn Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. d. Gaya Geser ØVn = 994.8 KN ØVu = 30.78 KN Maka, ØVn ≥ ØVu
Struktur Bangunan Baja 07141006
54
Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. 3. Untuk profil Gording digunakan profil IWF 175.175.11.7,5.dalam perencanaan ini profil tersebut hanya dapat menahan gaya tarik dan gaya geser sedangkan gaya tekan dan gaya momen tidak dapat ditahan oleh profil ini. Dalam hasil analisa di Bab 4 menghasilkan bahwa profil mampu menahan gaya dalam yang dihasilkan oleh struktur. a. Batang Tekan ØNn
= 349.7 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 114.5 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= -12.0356 KN
Sehingga ØNn < ØNu (OK) Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 700.300.28.15 dapat menahan kuat tekan sebesar -12.0356 KN karena kapasitas profil sebesar 349.07 KN arah sumbu X dan 114.5 KN arah sumbu Y. b. Batang Tarik ØTu = 0.75 x 199.8 KN = 149.85 KN ØTn = 1002.4 KN (diambil nilai Tn yang paling rendah) ØTu ≤ ØTn 149.85 KN ≤ 1002.4 KN Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate batang tarik yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c. Momen Lentur ØMn = 13.46 KNm ØMu = 0.9 x 156.8 KNm = 141.12 KNm ØMu > ØMn Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan tidak dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. d. Gaya Geser ØVn = 801.9 KN ØVu = 30.78 KN Struktur Bangunan Baja 07141006
55
Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. 4. Untuk profil Kolom digunakan profil IWF 700.300.28.15.dalam perencanaan ini profil tersebut dapat menahan gaya tarik,gaya geser ,gaya tekan dan gaya momen dapat ditahan oleh profil ini. Dalam hasil analisa di Bab 4 menghasilkan bahwa profil mampu menahan gaya dalam yang dihasilkan oleh struktur. a. Batang Tekan ØNn
= 6744 KN (arah sumbu X)
ØNn
= 5070.8 KN (arah sumbu Y)
ØNu
= 1979.6 KN
Sehingga ØNn > ØNu (OK) Dari perhitungan diatas dapat dilihat bahwa penampang IWF 700.300.28.15 dapat menahan kuat tekan sebesar 1979.6 KN karena kapasitas profil sebesar 6744 KN arah sumbu X dan 5070.8 KN arah sumbu Y. b. Batang Tarik ØTu = 0.75 x 40.01 KN = 30 KN ØTn = 5355 KN (diambil nilai Tn yang paling rendah) ØTu ≤ ØTn 30 KN ≤ 5355 KN Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate batang tarik yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. c. Momen Lentur ØMn = 1748.7 KNm ØMu = 0.9 x 810 KNm = 729 KNm ØMu ≤ ØMn Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate momen lentur yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan. d. Gaya Geser Struktur Bangunan Baja 07141006
56
ØVn = 4284.5 KN ØVu = 228.42 KN Maka, ØVn ≥ ØVu Dari hasil perhitungan diatas dapat kita simpulkan bahwa penampang yang digunakan dapat menahan gaya ultimate geser yang terjadi pada struktur gudang baja yang direncanakan.
5. Untuk kesimpulan sambungan-sambungan pada desain struktur bangunan gudang diperlihatkan pada tabel sebagai berikut : Tabel 6.1 Rekapitulasi Hasil Sambungan
Elemen Struktur
Sambungan 6 buah sambungan baut ɸ22 untuk menahan gaya geser Kuda-kuda
kuda-kuda --- Kolom 7 buah sambungan baut ɸ22 untuk menahan aksial Kolom
3 buah sambungan baut ɸ22 untuk menahan aksial Bracing 10 buah sambungan baut ɸ22 untuk kuda-kuda --- Bracing
menahan aksial Kuda-kuda 2 buah sambungan baut ɸ22 untuk menahan gaya geser Kuda-kuda
6.Spesifikasi desain Base Plate Lebar Base Plate
= 21500 mm
Panjang Base Plate = 401.6 mm Tebal Base Plate
=12 cm
Struktur Bangunan Baja 07141006
57
Diameter angkur
= 20 mm
6.2 Saran 1.Perhitungan dilakukan dengan lebih teliti 2.Menetapkan berapa angka desimal dibelakang koma sejak awal 3.Elemen yang termasuk bentang panjang diberikan pengaku agar agar saat perhitungan kelangsingan yang mempertimbangkan panjang bentang dapat memenuhi syarat dan dapat menahan gaya yang diterima oleh elemen tersebut.
Struktur Bangunan Baja 07141006
58
Lampiran
600.300.20.12 D22
D22
700.300.28.15
INSTITUT TEKNOLOGI KALIMANTAN BALIKPAPAN JURUSAN TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
Struktur Bangunan Baja 07141006
JUDUL
DOSEN PEMBIMBING
STRUKTUR BANGUNAN BAJA
Basyaruddin,ST.,MSc. Shef Amir A.,ST.,MT.
MAHASISWA Yuliana Handayani
JUDUL GAMBAR 07141006
Sambungan Kuda-Kuda-Kolom
LEMBAR Lembar
Jumlah
59
DAFTAR PUSTAKA 1. SNI 03-1729-2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung 2. SNI 03-1726-2012 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-Gedung 3. SNI 1727-1989 Tata Cara Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung 4. Profil Baja PT. Gunung Garuda
Struktur Bangunan Baja 07141006
60
