BAB 4 STUDI KASUS - digilib.itb.ac.id · Struktur rangka baja ringan yang akan dianalisis berupa...

BAB 4

STUDI KASUS

Struktur rangka baja ringan yang akan dianalisis berupa model standard yang biasa

digunakan oleh perusahaan konstruksi rangka baja ringan. Model tersebut dianggap

memiliki performa yang cukup memuaskan dalam mengakomodasi beban gravitasi, namun

belum teruji bila dibebani gaya lateral khususnya beban gempa.

Gaya lateral di Indonesia didominasi oleh beban gempa. Oleh karena itu, model tersebut

akan dibebani gaya gempa yang bersifat statis. Perhitungan besarnya beban gempa

dilakukan menurut metode statis ekivalen sesuai dengan SNI 03-1726-2003. Beban untuk

menguji ketahanan struktur baja ringan seharusnya berupa beban siklik. Penyederhanaan

ini dilakukan agar proses analisis tidak terlalu kompleks.

Pengujian dilakukan secara teoretis terhadap kapasitas elemen dan sambungan yang

didesain sesuai dengan ketentuan dalam AS 4600. Perlu ditekankan kembali bahwa

prosedur desain dalam standard Australia dan New Zealand ini tidak memasukkan beban

gempa dalam kombinasi beban yang dipakai.

Dalam Tugas Akhir ini, struktur rangka baja ringan yang didesain menurut ketentuan AS

4600 akan dibebani gaya gempa. Struktur diasumsikan berada pada zona gempa 4. Berikut

adalah diagram alir pengerjaan tugas akhir

Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4 - 1 Delta R Putra ( 15003124 )

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 4.1 Garis Besar Pengerjaan Tugas Akhir

4.1 PEMODELAN STRUKTUR RANGKA ATAP DUA DIMENSI

4.1.1 Pemodelan 2D

Dalam SNI 03-1726-2003 disebutkan bahwa analisis statik ekivalen dilakukan pada model

struktur berupa portal dua dimensi. Pemodelan dilakukan dengan bantuan software SAP

versi 9.03. Model tersebut ditampilkan pada gambar 4.2

X

Z

Gambar 4.2 Model dasar portal 2D

• Model yang digunakan adalah kuda-kuda segitiga penuh yang tertumpu pada dua buah

kolom beton di kedua ujungnya. Koneksi antara kolom dengan kedua ujung kuda-kuda

tersebut berupa perletakan sendi.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

• Kolom tersebut didesain sesuai dengan prosedur yang berlaku di Indonesia. Dalam

tugas akhir ini hanya membahas struktur rangka baja ringan sehingga proses desain

kolom tidak dibahas. Kolom tersebut dimasukkan ke dalam pemodelan struktur karena

diperlukan dalam proses analisis statik ekivalen.

• Semua batang dalam didesain berupa batang miring agar semua batang menahan gaya

aksial. Batang tarik dibagi menjadi 17 bentang dan batang tekan dibagi menjadi 18

bentang. Dimensi bentang masing-masing batang ditampilkan pada bagian lampiran

• Struktur kuda-kuda rangka atap tersusun atas batang-batang yang dibatasi oleh setiap

titik pertemuan antar batang. Setiap batang dimodelkan sebagai pendel. Hubungan

antar batang yang digunakan adalah hubungan joint sendi.

• Profil yang digunakan adalah profil Z dan double-Z untuk batang batang utama. Profil

C dan double-C digunakan untuk batang-batang web.

(a) (b) (c)

Gambar 4.3 Pemodelan untuk profil rangka batang ringan

(a) Profil C; (b) Profil Z; (c) Profil double-C

(Ref: AS 4600 1996)


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 4.4 Profil B

(Ref: AS 4600 1996)

Profil yang merupakan hasil desain struktur rangka batang ringan menurut ketentuan AS

4600 ditampilkan sebagai berikut:

KUDA-KUDA

L L

Frame Section (m) Frame Section (m)

A1 2-74x33Z10 1.278 A10 2-74x33Z10 1.596

A2 2-74x33Z10 1.278 A11 2-74x33Z10 1.596

A3 2-74x33Z10 1.278 A12 2-74x33Z10 1.596

A4 2-74x33Z10 1.278 A13 2-74x33Z10 1.596

A5 2-74x33Z10 1.278 A14 2-74x33Z10 1.278

A6 2-74x33Z10 1.596 A15 2-74x33Z10 1.278

A7 2-74x33Z10 1.596 A16 2-74x33Z10 1.278

A8 2-74x33Z10 1.596 A17 2-74x33Z10 1.278

A9 2-74x33Z10 1.596 A18 2-74x33Z10 1.278

Batang Tekan A

B1 2-74x33Z10 1.28 B10 74x33Z10 1.6

B2 2-74x33Z10 1.28 B11 74x33Z10 1.6

B3 2-74x33Z10 1.28 B12 74x33Z10 1.6

B4 2-74x33Z10 1.28 B13 74x33Z10 1.28

B5 74x33Z10 1.28 B14 2-74x33Z10 1.28

B6 74x33Z10 1.6 B15 2-74x33Z10 1.28

B7 74x33Z10 1.6 B16 2-74x33Z10 1.28

B8 74x33Z10 1.6 B17 2-74x33Z10 1.28

B9 74x33Z10 1.6 - - -


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

KUDA-KUDA

L L

Frame Section (m) Frame Section (m)

C2 65x26C08 1.418 C18 2B-79x26C10 2.216

C3 65x26C08 0.885 C19 65x26C08 2.239

C4 65x26C08 1.673 C20 2B-65x26C10 2.216

C5 65x26C08 1.332 C21 65x26C08 2.281

C6 65x26C08 1.996 C22 2B-65x26C08 2.216

C7 79x26C12 1.779 C23 79x26C08 2.351

C8 65x26C08 2.351 C24 2B-65x26C08 2.216

C9 2B-65x26C08 2.216 C25 65x26C08 2.351

C10 79x26C08 2.351 C26 79x26C12 1.779

C11 2B-65x26C08 2.216 C27 65x26C08 1.996

C12 65x26C08 2.281 C28 65x26C08 1.332

C13 2B-65x26C10 2.216 C29 65x26C08 1.673

C14 65x26C08 2.239 C30 65x26C08 0.885

C15 2B-79x26C10 2.216 C31 65x26C08 1.418

C16 65x26C08 2.216 C32 65x26C08 0.447

Batang Web C

D1 65x26C08 1.28 D9 65x26C08 0.8

D2 65x26C08 0.32 D10 65x26C08 0.69

D3 65x26C08 1.07 D11 65x26C08 0.91

D4 65x26C08 0.53 D12 65x26C08 0.53

D5 65x26C08 0.91 D13 65x26C08 1.07

D6 65x26C08 0.69 D14 65x26C08 0.32

D7 65x26C08 0.8 D15 65x26C08 1.28

D8 65x26C08 0.8 - - -

Batang Web D

Tabel 4.1 Daftar profil hasil desain menurut ketentuan AS 4600

Gambar struktur rangka baja ringan beserta profil tiap elemennya ditampilkan dalam

bagian lampiran.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

4.2 PEMBEBANAN DALAM PEMODELAN SAP

Beban yang diperhitungkan dalam tugas akhir ini adalah beban mati (D), beban hidup (L),

beban angin (W), beban hujan (R), dan beban gempa (E). Kombinasi beban yang dipakai

sesuai dengan SNI 1987 Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung.

Beban gempa (E) ditambahkan setelah proses desain penampang elemen struktur selesai.

Hal ini dimaksudkan untuk mengerjakan analisis khusus mengenai pengaruh beban gempa

terhadap kapasitas elemen dan sambungan struktur rangka baja ringan. Perhitungan beban

gempa akan dibahas secara khusus dalam sub bab 4.

Pembebanan terhadap struktur rangka baja ringan dalam SAP dimodelkan sedemikian rupa

sehingga model tersebut cukup mewakili kondisi riil di lapangan. Meski terdapat beberapa

penyederhanaan, pembebanan pada model struktur yang akan dianalisis tidak melanggar

peraturan pembebanan yang berlaku di Indonesia.

Pembebanan pada model struktur ini, beban merata pada batang tekan disalurkan ke

struktur kuda-kuda melalui reng yang jaraknya berdekatan, sehingga dapat diasumsikan

bahwa semua batang tekan menerima beban merata. Untuk beban merata dari plafon,

beban tersebut langsung disalurkan ke batang tarik pada struktur kuda-kuda (plafon

langsung dibaut ke batang tarik), sehingga struktur kuda-kuda dapat diasumsikan

menerima beban merata.

4.2.1 Beban Mati

Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur rangka baja ringan ini terdiri dari :

1. Beban struktur rangka atap

Struktur rangka atap terdiri dari kuda-kuda, diagonal bracing, reng, dan lateral

bracing. Pada rangka atap baja ringan tidak digunakan kasau. Berat jenis elemen

rangka baja ringan yang dipakai sebesar 8300 kg/m3.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

2. Beban genteng

Genteng yang dipakai terbuat dari metal dengan berat 10 kg/m2.

3. Beban plafon

Plafon yang digunakan terbuat dari material semen asbes setebal 4 mm. Berat plafon

ditentukan sebesar 11 kg/m2.

4. Beban hanger

Hanger pada langit-langit yang digunakan terbuat dari kayu dengan bentang 5 m dan

jarak s.k.s. 0,8 m. Berat elemen tersebut diperhitungkan sebesar 7 kg/m2.

5. Beban M / E

Beban mechanical dan electrical yang diperhitungkan pada rangka atap ini diambil

sebesar 10 kg/m2.

Jarak antar kuda-kuda sebesar 1,2 m, beban ini didistibusikan secara merata pada masing-

masing kuda-kuda. Gambar 4.5 menampilkan beban merata pada atap yang didistribusikan

secara merata pada setiap portal.

Arah pembebanan ke kuda-kuda terdekat

a m a m

1,2 m

1,2 m 1,2 m

Gambar 4.5 Arah pembebanan pada kuda-kuda

Dengan cara pembebanan ini, maka portal (kuda-kuda) yang berada di tengah sistem

rangka atap yang akan ditinjau karena portal tersebut menerima beban yang lebih besar

daripada portal bagian tepi


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Perhitungan beban mati struktur rangka baja ringan dilakukan sebagai berikut:

1. Beban struktur rangka atap dihitung sebagai berat sendiri struktur sebesar volume

struktur dikalikan dengan berat jenis struktur tersebut. Berat ini akan dihitung oleh

fungsi hitung self-weight dalam SAP dengan self weight multiplier ditentukan sebesar

satu.

2. Beban plafon + hanger + M/E = (11 + 7 + 10) kg/m2 x 1,2 m = 33,6 kg/m yang

diletakkan sepanjang batang tarik menurut sumbu global (arah gravitasi).

3. Beban genteng = 10 kg/m2 x 1,2 m = 12 kg/m yang diletakkan sepanjang batang tekan

menurut sumbu global (arah gravitasi).

4. Beban reng = 0.8 x 1.2 = 0,96 kg/m yang diletakkan tiap 0.9 m pada bagian atap yang

miring (bagian batang tekan)

Beban mati tambahan pada struktur rangka baja ringan ditampilkan pada gambar berikut:

Gambar 4.6 Beban mati pada rangka atap baja ringan

Beban tersebut akan dikonversi menjadi beban titik pada joint dalam pemodelan struktur.

4.2.2. Beban Hidup

Menurut peraturan pembebanan untuk rumah dan gedung, beban hidup untuk rangka atap

diambil dari beban terbesar yaitu beban orang selama masa konstruksi beserta

peralatannya. Beban hidup ditetapkan sebesar 100 kg berupa beban titik pada joint-joint

top chord.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Pada pemodelan rangka atap, beban hidup tersebut diletakkan seperti pada gambar berikut:

Gambar 4.7 Beban hidup pada rangka atap baja ringan

4.2.3. Beban Angin

Beban angin sebenarnya juga memberikan efek dinamis seperti beban gempa dengan arah

lateral. Namun, pada tugas akhir ini beban angin dianggap sebagai beban statis dan

dihitung sesuai dengan peraturan pembebanan rumah dan gedung di Indonesia.

Beban angin dihitung sebesar W = 25 kg/m2 x 1,2 m = 30 kg/m. Beban tersebut dihitung

sebagai angin hisap dan angin tekan. Rangka atap yang akan dianalisis memiliki sudut

kemiringan sebesar α = 200. Perhitungannya adalah sebagai berikut:

1. Angin tekan = (0,02 α – 0,04) W = [(0,02 . 20) – 0,4] 30 = 0 kg/m

2. Angin hisap = -0,4 W = (-0,4 x 30) = -12 kg/m

Arah beban angin ini tegak lurus terhadap permukaan atap (batang tekan). Beban ini akan

diuraikan dalam arah x dan z dalam pemodelan dengan SAP.

Model pembebanan tersebut ditampilkan dalam gambar 4.8


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 4.8 Beban angin pada rangka atap baja ringan

Karena bentuk model struktur rangka atap tersebut simetris, maka model beban angin

untuk arah sebaliknya identik dengan model pembebanan pada gambar 4.7 namun

dibebankan pada sisi lainnya.

4.2.4. Beban Hujan

Beban hujan dianggap sebagai beban merata searah dengan beban gravitasi. Beban hujan

(H) dihitung sebagai berikut:

H = 20 kg/m2 x 1,2 m = 24 kg/m

Beban hujan ini diletakkan sepanjang batang tekan dengan arah searah sumbu z pada SAP.

Agar sesuai dengan arah pembebanan (hujan) seperti peraturan pembebanan rumah dan

gedung, maka perhitungan beban angin dikonversi menjadi :

W = 24 cos 20

W = 22,55 kg/m

Beban hujan akan dikonversi menjadi beban titik pada pemodelan struktur. Pemodelan

beban hujan ditampilkan dalam gambar 4.9.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 4.9 Beban hujan pada rangka atap baja ringan

4.2.5. Beban Gempa Statik Ekivalen

Beban gempa diperoleh dari analisis statik ekuivalen dua dimensi. Khusus untuk

perhitungan beban gempa, kolom 350x350 ditambahkan agar sistem yang akan dianalisis

berupa portal dua dimensi yang mewakili kondisi sebenarnya dilapangan. Gambar 4.10

merupakan sistem rangka atap 3D yang cukup banyak dipakai.

XY XZ

YZ

Gambar 4.10 Model 3D rangka baja ringan

Portal yang akan dianalisis merupakan portal yang ditumpu oleh kolom beton di bagian

tengah sistem rangka atap. Kedua ujung kuda-kuda baja ringan menumpu pada kolom

beton dengan jenis perletakan sendi untuk kedua ujung kuda-kuda. Kedua kolom beton

menumpu pada struktur bawah dengan perletakan jepit.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Beban gempa dari perhitungan statik ekivalen dibebankan pada joint semua ttitk Joint pada

satu sisi rangka batang. Model portal 2D yang akan dianalisis ditampilkan sebagai berikut:

Gambar 4.11 Beban gempa pada portal 2D

4.2.6 Beban Mati Total Struktur

Massa yang akan dimasukkan ke dalam analisis statik ekivalen adalah massa seluruh

rangka batang, seluruh sekrup pada sistem sambungan, dan kolom beton 350x350.

Perhitungan massa portal 2D

1. Rangka baja ringan


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 4.2 Massa batang tekan Tabel 4.3 Massa batang tarik

Frame Section L Weight

A1 2-74x33Z10 1.278 3.43

A2 2-74x33Z10 1.278 3.43

A3 2-74x33Z10 1.278 3.43

A4 2-74x33Z10 1.278 3.43

A5 2-74x33Z10 1.278 3.43

A6 2-74x33Z10 1.596 4.28

A7 2-74x33Z10 1.596 4.28

A8 2-74x33Z10 1.596 4.28

A9 2-74x33Z08 1.596 4.28

A10 2-74x33Z08 1.596 4.28

A11 2-74x33Z10 1.596 4.28

A12 2-74x33Z10 1.596 4.28

A13 2-74x33Z10 1.596 4.28

A14 2-74x33Z10 1.278 3.43

A15 2-74x33Z10 1.278 3.43

A16 2-74x33Z10 1.278 3.43

A17 2-74x33Z10 1.278 3.43

A18 2-74x33Z10 1.278 3.43

Sub total (kg) 68.57

Frame Section L WeightB1 2-74x33Z08 1.28 2.43

B2 74x33Z08 1.28 1.21

B3 74x33Z08 1.28 1.21

B4 74x33Z08 1.28 1.21

B5 74x33Z08 1.28 1.21

B6 74x33Z08 1.6 1.52

B7 74x33Z08 1.6 1.52

B8 74x33Z08 1.6 1.52

B9 74x33Z08 1.6 1.52

B10 74x33Z08 1.6 1.52

B11 74x33Z08 1.6 1.52

B12 74x33Z08 1.6 1.52

B13 74x33Z08 1.28 1.21

B14 74x33Z08 1.28 1.21

B15 74x33Z08 1.28 1.21

B16 74x33Z08 1.28 1.21

B17 2-74x33Z08 1.28 2.43

Sub total (kg) 25.18


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 4.4 Massa batang dalam

Frame Section L Weight Frame Section L Weight C1 65x26C08 0.447 0.34 C17 65x26C08 2.216 1.67

C2 65x26C08 1.418 1.07 C18 2B-79x26C10 2.216 4.66

C3 65x26C08 0.885 0.67 C19 65x26C08 2.239 1.69

C4 65x26C08 1.673 1.26 C20 2B-65x26C10 2.216 4.17

C5 65x26C08 1.332 1.00 C21 65x26C08 2.281 1.72

C6 65x26C08 1.996 1.50 C22 2B-65x26C08 2.216 3.34

C7 65x26C10 1.779 1.68 C23 65x26C08 2.351 1.77

C8 65x26C08 2.351 1.77 C24 2B-65x26C08 2.216 3.34

C9 2B-65x26C08 2.216 3.34 C25 65x26C08 2.351 1.77

C10 65x26C08 2.351 1.77 C26 65x26C10 1.779 1.68

C11 2B-65x26C08 2.216 3.34 C27 65x26C08 1.996 1.50

C12 65x26C08 2.281 1.72 C28 65x26C08 1.332 1.00

C13 2B-65x26C10 2.216 4.17 C29 65x26C08 1.673 1.26

C14 65x26C08 2.239 1.69 C30 65x26C08 0.885 0.67

C15 2B-79x26C10 2.216 4.66 C31 65x26C08 1.418 1.07

C16 65x26C08 2.216 1.67 C32 65x26C08 0.447 0.34

Subtotal (kg) 63.33

2. Kolom beton 350x350

Berat kolom = 2 x b x d x h x 2400 kg/m3 = 0,35 x 0,35 x 4 x 2400 = 2352 kg.

Beban kolom yang akan berkontribusi dalam pembebanan gempa pada heel joint

hanya separuh dari total massa kolom, yaitu 0,5 x 1176 = 1176 kg

3. Beban mati dari genteng, plafon, hanger, dan M/E

Beban mati dihitung sebagai beban merata yang diterima portal 2D sesuai tributary

area portal tersebut.

Beban Mati = Beban genteng + beban plafon + beban hanger + beban M/E

= (10 + 11 +7 +10) Kg/m2 . 24 m .1,2 m

= 1094.4 Kg

Jadi beban mati total struktur adalah

Beban Mati total = Beban rangka batang + Beban Kolom + Beban

Sambungan + Beban Mati Tambahan

= 3789.54 kg


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

4.2.7 Perhitungan Gaya Gempa

4.2.7.1 Perhitungan Periode Alami Fundamental

Waktu getar alami fundamental dihitung menurut persamaan

T < ζH3/4

Dengan ζ = 0.119 (zona 4)

= 0.111 (zona 5 dan 6)

H = 8.37 m

Untuk zona 4

T = 0.119 *8.37 3/4

= 0.586 s

Untuk zona 5 dan 6

T = 0.111 * 8.37 3/4

= 0.546 s

4.2.7.2 Perhitungan Faktor Respon Gempa ( C )

Struktur diasumsikan berada pada tanah sedang. Berdasarkan SNI03-1726-2003 nilai C

diperoleh dari Grafik Respons Spektrum Gempa Rencana

Zona 4 dengan T = 0.586 s C = 0.7

Zona 5 dengan T = 0.546 s C = 0.83

Zona 6 dengan T = 0.546 s C = 0.90

4.2.7.3 Faktor Keutamaan Bangunan ( I ) dan Faktor Tahanan Gempa (R)

Struktur yang akan dianalisis diasumsikan termasuk dalam kategori gedung umum seperti

untuk penghunian, perniagaan, permukiman sehingga diambil Nilai I = 1.

Struktur merupakan rangka bresing biasa. Sesuai dalam Tabel 2. SNI 03-1726-2003, faktor

tahanan gempa struktur (R) adalah 5,6.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

4.2.7.4 Gaya Geser Total

Gaya geser total dihitung menurut persamaan

tWR

ICV 1=

Zona 4

54.3789.6,5

1*7.0=V Kg

V = 473,692 kg

Zona 5

54.3789.6,5

1*83.0=V Kg

V = 561,664 kg

Zona 6

54.3789.6,5

1*9.0=V Kg

V = 609,033 kg

4.2.7.5 Gaya Geser Akibat Gempa

Gaya geser pada Heel Joint dihitung berdasarkan persamaan

VzW

zWF n

iii

iii

∑=

=

1

dengan z = 4 m


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Zona 4

VzWzW

F ii

00111 .. 4*) kolom 0.5 W -(Wt

+=

962.473.)0*1176(4).54.2613(

4*2613.54+

=iF

= 473,692 kg

Dengan cara yang sama diperoleh gaya geser gempa pada zona 5 dan 6, yaitu:

Fzona 5 = 561,664 kg

Fzona 6 = 609,033 kg

4.3 KOMBINASI PEMBEBANAN

Sebelum menganalisis suatu struktur, perlu digunakan nilai kombinasi pembebanan

menurut SNI. Adapun beberapa kombinasi pembebanan yang disyaratkan oleh SNI :

1. 1,4 D

2. 1,2 D + 0,5 L

3. 1,2 D + 0,5 R

4. 1,2 D + 1,6 L + 0,8 W1

5. 1,2 D + 1,6 L + 0,8 W2

6. 1,2 D + 1,6 L - 0,8 W1

7. 1,2 D + 1,6 L - 0,8 W2

8. 1,2 D + 1,6 R + 0,8 W1

9. 1,2 D + 1,6 R + 0,8 W2

10. 1,2 D + 1,6 R - 0,8 W1

11. 1,2 D + 1,6 R - 0,8 W2

12. 1,2 D + 1,3 W1 + 0,5 L

13. 1,2 D + 1,3 W1 + 0,5 R

14. 1,2 D + 1,3 W2 + 0,5 L

15. 1,2 D + 1,3 W2 + 0,5 R

16. 1,2 D - 1,3 W1 + 0,5 L

17. 1,2 D - 1,3 W1 + 0,5 R

18. 1,2 D - 1,3 W2 + 0,5 L


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

19. 1,2 D - 1,3 W2 + 0,5 R

20. 1,2 D

21. 0,9 D + 1,3 W1

22. 0,9 D + 1,3 W2

23. 0,9 D - 1,3 W1

24. 0,9 D - 1,3 W2

25. 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E1

26. 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E2

27. 0,9 D + 1,0 E1

28. 0,9 D - 1,0 E2

Keterangan :

D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding,

lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap

L adalah beban hidup yang ditumbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi

tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain

La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan,

dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak

R adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air

W adalah beban angin

E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2003

Dalam pengerjaan tugas akhir ini, seperti yang sudah dijelaskan di atas, beban yang bekerja

pada struktur rangka atap ini adalah beban mati D, beban hidup La, beban angin W, dan

beban hujan R. Sedangkan nilai beban beban gempa E diberikan setelah prosedur desain

terhadap beban gravitasi selesai. Dari ketentuan-ketentuan tersebut, digunakan 28

kombinasi pembebanan dalam pemodelan struktur rangka atap ini.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

4.4 SAMBUNGAN STRUKTUR RANGKA ATAP BAJA RINGAN

Sambungan yang akan dianalisis merupakan sambungan rangka baja ringan dengan

menggunakan self-drilling screw yang didesain menurut ketentuan AS 4600. Beberapa

asumsi yang diambil dalam menganalisis kapasitas sambungan dari struktur rangka baja

ringan antara lain:

1. Sambungan memenuhi persyaratan geometri dalam hal konfigurasi sekrup tiap

sambungan

2. Sambungan diasumsikan cukup kuat menahan gaya-gaya dalam rangka baja ringan

yang menahan kombinasi beban gravitasi dan beban angin,beban hujan atau beban

gempa.

Ada lima tipe sambungan yang akan dianalisis pada bab berikutnya. Sambungan-

sambungan tersebut adalah sebagai berikut:

1. bagian heel (elemen A1 dan B1)

2. bagian ridge (elemen A9-A10 dan C16-C17)

3. joint antara - batang dalam (C8-C9)

- top chord (A5-A6)

- batang horizontal (D1)

4. joint antara - batang dalam (C31-C32)

- bottom chord (B16-B17)

5. joint antara - batang dalam (C15)

- batang horizontal (D14-D15)

Sambungan Perencanaan sambungan yang akan dilakukan dalam subbab ini meliputi

perencanaan geometri dan kekuatannya terhadap tahanan tarik dan geser. 5 joint pada

struktur kuda-kuda rangka atap baja ringan yang diperkirakan membutuhkan karakteristik

tahanan terbesar dalam bentuk sambungan yang sama.

Pada struktur kuda-kuda rangka atap baja ringan, direncanakan sambungan pada 5 joint,

yaitu joint 1, joint 2, joint 3, joint 4, dan titik 5. Adapun lokasi joint-joint tersebut

dijelaskan pada gambar di bawah ini.


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

2

3 5

1 4

Gambar 4.12 Lokasi lima joint sambungan baja ringan yang dianalisis

4.4.1 Sambungan Pada Joint 1

Pada joint 1, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A1 dengan batang tarik

B1. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 4.13 Sambungan pada joint 1


Pada joint 2, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A9, batang tekan A10,

batang web C16, dan batang web C17. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan

dalam gambar berikut :


SI-40Z1 TUGAS AKHIR



Pada joint 3, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A5, batang tekan A6,

batang web C8, batang web C9, dan batang horizontal D1. Bentuk hubungan sambungan

tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :



SI-40Z1 TUGAS AKHIR


Pada joint 4, terdapat hubungan sambungan antara batang tarik B16, batang tarik B17,

batang web C31, dan batang web C32. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan

dalam gambar berikut :


4.4.5 Sambungan Pada titik 5

Pada titik 5, terdapat hubungan sambungan antara batang web C23, batang horizontal D14,

dan batang horizontal D15. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam

gambar berikut :

Gambar 4.17 Sambungan pada titik 5


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Pada sambungan ini, sambungan hanya berfungsi sebagai pengikat. Untuk itu digunakan

jumlah sekrup minimum. Jumlah sekrup yang direncanakan pada sambungan 5 adalah 3

buah, dengan lokasi pemasangan sekrup diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 4.22 Lokasi pemasangan sekrup pada titik 5


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

4.5 GAYA DALAM MAKSIMUM

Setelah analisis dikerjakan, diperoleh gaya dalam maksimum struktur rangka baja ringan.

Tabel 4.6 – tabel 4.8 menampilkan gaya dalam pada top chord (A), bottom chord (B),

batang dalam (C), dan batang horizontal (D). Gaya dalam maksimum pada struktur rangka

baja ringan tanpa dibebani gaya geser gempa ditampilkan sebagai P1 dan gaya dalam

maksimum setelah dibebani gaya geser gempa sebagai P2

Tabel 4.6 Gaya dalam pada top chord Tabel 4.7 Gaya dalam pada bottom chord

Pu Pu Elemen (N)

Elemen (N)

A1 -49041 A10 -28803.4

A2 -48098.4 A11 -32092.7

A3 -54666.8 A12 -34993.5

A4 -52476.9 A13 -37144.9

A5 -49743.4 A14 -49615.4

A6 -37255.1 A15 -52333.2

A7 -35080.3 A16 -54509.9

A8 -32154.4 A17 -47960

A9 -28841.2 A18 -48859.4

Pu Pu Elemen (N)

Elemen (N)

B1 30809.68 B10 23298.25 B2 36999.97 B11 26154.49 B3 35455.63 B12 28660.72 B4 33142.25 B13 30526.39 B5 30417.69 B14 33273.69 B6 28579.78 B15 35612.21 B7 26100.26 B16 37184.97 B8 23271.58 B17 30997.99 B9 20220.75

Tabel 4.8 Gaya dalam pada batang horizontal

Pu Pu Elemen (N)

Elemen (N)

D1 -9345.48 D10 -9111.88

D2 -9220.6 D11 -9114.19

D3 -9173.17 D12 -9139.83

D4 -9138.78 D13 -9174.27

D5 -9113.25 D14 -9221.77

D6 -9111.15 D15 -9346.45

D7 -9118.64

D8 -9143.63

D9 -9119.1


SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 4.9 Gaya dalam pada batang web

Pu Pu Pu Pu Elemen (N)

Elemen (N)

Elemen (N)

Elemen (N)

C1 1716.84 C10 3739.91 C19 7280.84 C28 2958.49

C2 7531.16 C11 4841 C20 6544.68 C29 2410.45

C3 477.7 C12 5692.28 C21 6544.68 C30 439.31

C4 2443.24 C13 6613 C22 4773.34 C31 7465.4

C5 2978.3 C14 7351.82 C23 3650.45 C32 1702.34

C6 3785.93 C15 8213.5 C24 2755.38

C7 4395.93 C16 9061.9 C25 5257.77

C8 5274.4 C17 9024.3 C26 4379.4

C9 2839.58 C18 8163.24 C27 3760.61

Berdasarkan analisis tersebut diketahui bahwa elemen struktur rangka baja ringan pada

umumnya cukup kuat menahan beban gempa (zona 4). Setelah beban gempa dimasukkan

dalam kombinasi pembebanan, bottom chord dan top chord memiliki kapasitas yang cukup

bahkan gaya dalam yang terjadi lebih kecil daripada sebelum beban gempa ikut

diperhitungkan.

Tugas akhir ini akan fokus pada analisis sambungan sehingga kajian mengenai kapasitas

elemen tidak akan dilanjutkan pada bab berikutnya.


BAB 4 STUDI KASUS - digilib.itb.ac.id · Struktur rangka baja ringan yang akan dianalisis berupa...

Documents

Transcript of BAB 4 STUDI KASUS - digilib.itb.ac.id · Struktur rangka baja ringan yang akan dianalisis berupa...