BAJA UPDATE.docx

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Pemakaian material baja dalam infrastruktur di indonesia telah ada sejak waktu yang

lama, umumnya material baja ini di gunakan pada jembatan, namun pada masa sekarang

telah banyak yang menggunakan struktur baja pada pembangunan bangunan lainnya.

Struktur baja adalah suatu jenis baja yang berdasarkan pertimbangan kekuatan dan

sifatnya, cocok sebagai pemikul beban. Struktur baja banyak digunakan sebagai kolom dan

balok pada bangunan bertingkat, sistem penyangga atap, hanggar, jembatan, menara,

penahan tanah, pondasi tiang pancang dan berbagai jenis lainnya.

Pengguna baja di bidang konstruksi di bidang sangat diminati karena baja memiliki

sifat menguntungkan, seperti;

1. Mempunyai kekutan yang cukup tinggi

2. Ukuran batang yang cukup kecil bila dibandingkan dengan konstruksi lainnya

3. Sangat baik digunakan untuk bentang yang panjang

4. pengangkutan elemen struktur mudah dikerjakan

Selain mempunyai beberapa kelebihan, baja juga mempunyai beberapa kekurangan,

yaitu :

1. Ukuan tampang yang kecil, sehingga angka kelangsingan kecil mengakibatkan

bahaya tekuk

2. Kurang tahan terhadap suhu tinggi

3. Memerlukan pemeliharaan yang tepat dan membutuhkan biaya yang besar

Terlepas dari kekurangan dan kelebihannya, struktur baja sangat cocok digunakan pada

elemen truss, seperti kuda-kuda atap, menara antena, maupun struktur jembatan truss.

Adapun metode yang digunakan dalam struktur baja sebelumnya adalah metode ASD

(Alowable Stress Design ).

Namun dalam beberapa tahun terakhir, metode design baja mulai beralih kemetode

yang lebih rasional, yaitu metode LRFD ( Load Resistance and Factor Design ). Metode ini

didasarkan pada ilmu probabilitas sehingga dapat mengantisipasi ketidakpastian dari

materila beban.

Di indonesia, pemakaian metode ini telah diatur dalam SNI 03-1729-2002, untuk lebih

memahami metode ini telah diatur dalam SNI, maka dicoba mendesain suatu bangunan

pabrik dengan material baja berbasis metode LRFD.

Adapun bangunan baja yang didesain adalah bangunan industri dengan 2 lantai.

Bangunan industri merupakan salah satu bangunan untuk kegiatan usaha khususnya

industri. Perusahaan yang bergerak dalam bidang perindustrian biasanya berprinsip

ekonomi dalam setiap hal yang berhubungan dalam kegiatan industrinya.

Efisiensi dalam segala hal perlu dilakukan agar tercapai keuntungan yang sebesar-

besarnya dengan usaha atau biaya yang sekecil-kecilnya. Langkah awal dalam penerapan

efisiensi yaitu pada perencanaan bangunan industri itu sendiri karena merupakan basis

utama penerapan efisiensi dalam kegiatan perindustrian.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan penulis menyusun desain ini adalah :

1. Untuk menyelesaikan tugas desain sebagai syarat kelulusan untuk mata kuliah

struktur baja II

2. Untuk lebih memahami pemakaian struktur baja dalam bangunan pabrik

3. Untuk lebih memahami pemakaian metode LRFD dalam mendesain struktur yang

menggunakan material baja.

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1 Prinsip Perencanaan

Perencanaan adalah suatu proses untuk menghasilkan penyelesaian yang optimum.

Dalam suatu perencanaan harus diterapkan kriteria untuk menentukan tercapai atau

tidakanya penyelesaian yang optimum. Kriteria umum untuk struktur dapat berupa :

a. Harga yang minimum bagi pemilik

b. Berat yang minimum

c. Waktu konstruksi yang minimum

d. Tenaga kerja yang minimum

e. Biaya produksi minimum bagi pemilik

2.2 Material

Sifat material baja struktur yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi

persyaratan minimum berikut :

Tabel 2.1 Sifat mekanis baja struktural

Jenis Baja Fu (MPa) Fy (MPa) Perenggangan minimum

(%)

BJ 34 340 210 22

BJ 37 370 240 20

BJ 41 410 250 18

BJ 50 500 290 16

BJ 51 550 410 13

Sumber : SNI 03-1729-2002

Adapun beberapa sifat mekanik lainnya dari baja yaitu seperti yang tercantum dalam

SNI 03-1729-2002.

Modulus Elasitisitas (E) = 200.000 Mpa

Modulus Geser (CT) = 80.000 Mpa

Angka Poison = 0,3

Koefisien muai panjang (α) = 12 x 10-6 / 0C

Baja yang akan digunakan dalam struktur dapat diklasifikasi menjadi baja karbon, baja

mutu tinggi, dan baja.

2.3 Kombinasi Pembebanan

Beban adalah gaya luar yang berkerja pada struktur. Beban – beban yang dipakai

dalam perencanaan harus sesuai dengan yang ditentukan dalam peraturan baja Indonesia.

Penjumlahan beban-beban kerja dinamakan sebagai kombinasi pembebanan.Penjumlahan

beban-beban kerja dinamakan sebagai kombinasi pembebanan. Menurut SNI 03-1729-

2002 pasal 62.2 mengenai kombinasi pembebanan, dinyatakan bahwa dalam perencanaan

suatu struktur baja haruslah diperhatikan jenis-jenis kombinasi pembebanan berikut ini :

a. 1,4 D

b. 1,2 D + 1,6 L + 0,5 ( La atau H )

c. 1,2 D + 1,6 ( La atau H ) + ( ɣL atau 0,8 w )

d. 1,2 D + 1,3 w + ɣL . L

e. 1,2 D ± 1,0 E + ɣL . L

f. 0,9 D ± ( 1,3 w atau 1,0 E )

dengan :

D : Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding,

lantai, atap, plafon, tangga dan peralatan layan atap.

L : Beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk beban kejut,

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

La : Beban hidup diatap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan,

dan material atau selama penggunaan yang biasa dilakukan oleh orang dan benda

bergerak.

H : Beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.

w : Beban angin

E : Beban gempa yang ditimbulkan atau ditentukan dari peraturan gempa. ɣL = 0,5

bila L < 5 kPa dan ɣL = 1 bila L ≥ 5 kPa. Faktor beban untuk L harus sama dengan

1 untuk pertemuan umum dan semua daerah yang memikul beban hidup lebih besar

dari 5kPa.

2.4 Batang Tarik

Batang tarik banyak dijumpai dalam banyak struktur baja, seperti struktur-struktur

jembatan, rangka atap, menara transmisi, ikatan angin, dan lain sebagainya. Batang tarik

sangat efektif untuk memikul beban. Contoh-contoh batang tarik adalah :

Dalam menentukan tahanan nominal suatu batang tarik, harus diperiksa tiga macam

kondisi kebutuhan yang menentukan :

a. Leleh dari luas penampang kotor, didaerah yang jauh dari sambungan

b.Fraktur dari luas penampang efektif pada daerah sambungan

c. Geser blok pada sambungan

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen

struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Tu, maka harus memenuhi :

Kondisi leleh dan luas penampang kotor

(a) Pelat (b) Bulat Pejal

(c) Profil Kanal (d) Profil Siku

(g) Profil Siku Ganda (f) Profil Siku Bintang (h) Profil WF

(e) Profil S

Tu ≤φTn

(i) Profil Kanal Ganda(j) Profil I

Bila kondisi leleh yang menentukan, maka tahanan nominal Tn, dari batang tarik

memenuhi persamaan :

dengan: Ag = Luas penampang kotor (mm2)

Fy = Kuat leleh material (MPa)

Kondisi Fraktur luas penampang efektif pada sambungan

Bila kondisi fraktur pada sambungan yang menentukan, maka tahanan nominal

Tn, dari batang tersebut memenuhi persamaan :

dengan: Ae= Luas penampang efektif = U · An

An = Luas netto penampang (mm2)

u = Koefisien reduksi

fu = Tegangan tarik putus (MPa)

dengan: φ adalah faktor tahanan, yang besarnya :

φ = 0,90 untuk kondisi leleh

φ = 0,75 untuk kondisi fraktur

Faktor tahanan untuk kondisi fraktur diambil lebih kecil dari pada untuk

kondisi leleh, sebab kondisi fraktur lebih getas atau berbahaya dan sebaliknya, tipe

keruntuhan jenis ini sebaiknya dihindari.

Luas netto efektif

Masalah perhitungan luas netto efektif diatur dalam SNI 03-1729-2002 pasal

10.2. Dinyatakan dalam SNI bahwa luas penampang efektif komponen struktur

yang mengalami gaya tarik harus ditentukan :

dengan: u = koefisien reduksi = 1−ẋL

≤ 0,9

Tn = Ag · Fy

Tn = Ae · fu

Ae = U · An

ẋ = Eksentris Sambungan

L = Panjang Sambungan

Apabila gaya tarik disalurkan dengan las, maka :

1) Bila gaya tarik disalurkan hanya oleh las memanjang, maka Ae=Ag

2) Bila gaya tarik disalurkan oleh las melintang.

Ac = luas penampang yang disambung las (u=1)

3) Bila gaya tarik disalurkan ke elemen pelat oleh las memanjang sepanjang

kedua bagian ujung elemen maka, Ae = u · Ag

dengan :

u = 1,00 untuk L ≥ 2w

u = 0,87 untuk 2w > L ≥ 1,5w

u = 0,75 untuk 1,5w > L ≥ w

L = Panjang las

w = Jarak antara las memanjang (lebar pelat)

Geser Blok

Geser blok merupakan sebuah elemen plat tipis menerima bahan raeik dan

sambungan dengan alat pengencang.Tahanan nominal tarik dalam keruntuhan geser

blok :

1) Geser leleh - tarik fraktur (fu · Ant ≥ 0,6 · fu · Anv)

Tn = 0,6 · Fy · Agv + fu · Ant

2) Geser fraktur - tarik leleh (fu · Ant < 0,6 · fu · Anv)

tn = 0,6 · fu · Anv + Fy · Agt

2.5 Batang Tekan

Batang tekan merupakan elemen struktur yang dikenai harga gaya tekan aksial, beban

aksial bekerja sepanjang sumbu longitudinal melalui centroid penampang melintangnya.

Aplikasi batang tekan :

- Rangka batang (truss) atap, jembatan dan jenisnya

- Strut ( pengaku diagonal)

- Bracing (CBF)

Jika sebuah batang tekan dibebani secara bertahap dari kecil sampai besar perlahan –

lahan, lambat laun batang tersebut akan tidak stabil dan menekuk, beban yang ada pada

kondisi tersebut disebut beban tekuk kritis.

a. Batang-batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga

stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk)

λc=λπ √ Fy

E

Daya dukung nominal Nn struktur tekan :

Nn=Ag∙ f cr=A g ∙ Fyw

Daya dukung nominal Nn struktur tekan dipengaruhi oleh besarnya w yang

ditentukan oleh λc , yaitu :

Untuk λc < 0,25 maka, w = 1

untuk 0,25 < λc < 1,2 maka, w = 1,43

1,6−0,67 λ c

Untuk λc > 1,2 maka, w = 1,25 λc2

b. Panjang tekuk dapat digunakan menggunakan tabel

c. Angka kelangsingan

Kelangsingan pada arah sumbu bahan (sumbu x)

λ x=k ∙ Lx

r x

Pada arah sumbu bebas bahan harus dihitung kelangsingan ideal :

λ iy=√λ y2+ m

2λ

1

2

dan,

λ y=k ∙ Ly

r y dan λ1=

L1

r min

dengan :

Ly = Panjang komponen struktur tekan arah x dan y

k = Faktor panjang tekuk

rx , ry , rmin = Jari- jari girasi komponen struktur

m = Konstanta

L1 = Jarak antara pelat kopel pada arah komponen struktur beton

Adapun untuk kuat tekan rencana akibat tekuk lentur torsi ∅ n. Nnit dari komponen

struktur tekan yang terdiri dari suku ganda atau berbentuk T, dengan elemen – elemen

penampangnya mempunyai rasio lebar tebal ( Λ s) lebih kecil daripada yang disyaratkan.

Nnlt = Ag . f clt

f clt = ( fcry+ fcrz2 H ) [1−√1−4 fcry × fcrz × H

(fcry+fcrz )2 ]fcrx= GJ

A r o2

r o2= Ix+ Iy∆

+xo2+ yo

2

H=1−( xo2+ yo

2

r o2 )Dengan : ro = Jari – jari girasi polar terhadap pusat geser

Xo, Yo = Koordinat pusat geser terhadap titik berat

2.6 Rangka Kuda-kuda dan Gording

Gording membagi bentang atap dalam jarak-jarak yang lebih kecil pada proyeksi

horizontal. Gording meneruskan beban dari bagian atasnya pada titik buhul kuda-kuda.

Pada desain ini bahan gording yang digunakan adalah baja berbentuk WF.

Konstruksi kuda-kuda ialah suatu susunan rangka batang yang berfungsi untuk

mendukung beban atap termasuk juga beratnya sendiri dan sekaligus dapat memberikan

bentuk pada atapnya. Kuda-kuda merupakan penyangga utama pada struktur atap. Struktur

kuda-kuda merupakan struktur yang termasuk klasifikasi struktur frame work.

2.7 Penutup Atap

Atap adalah bagian dari suatu bangunan yang berfungsi sebagai penutup seluruh

ruangan yang ada dibawahnya terhadap pengaruh panas, hujan, angin, debu, atau keperluan

perlindungan. syarat yang harus dipenuhi yaitu :

1. Konstruksi atap harus kuat

2. Pemilihan atap harus sesuai

3. Lapisan atap dilapisi lapisan pengawet

4. Bahan penutup atap harus tahan terhadap cuaca

5. Kemiringan atap harus dibuat landa

2.8 Sambungan Kuda-kuda

Pada konstruksi baja dipakai beberapa alat sambungan yaitu : paku keling, baut, high

strenght bolt, dan las. Pada perencanaan desain struktur baja ini digunakan alat sambungan

las dan high strenght bolt.

Pengelasan merupakan salah satu cara menyambung bahan logam yang menghasilkan

peleburan bahan dengan memanaskannya hingga suhu yang tepat. Pemakaian las pada

bidang konstruksi dapat terbilang masih baru, hal ini karena ada pendapat bahwa las dapat

mengurangi tekanan tahanan leleh bahan. Adapaun keuntungan menggunakan las, yaitu :

Harga las lebih murah dibanding menggunakan baut atau paku keling

Struktur yang disambung dengan las akan lebih kaku

Komponen struktur dapat tersambung secara continue

Mudah untuk membuat perubahan desain dalam struktur

Tingkat kebisingan dalam pekerjaan las lebih kecil

Beberapa jenis sambungan yang sering dijumpai dalam sambungan las, adalah :

a. Sambungan sebidang (butt joint)

Dipakai untuk pelat datar dengan ketebalan sama atau hampir sama, keuntungan

sambungan ini adalah tak adanya eksentrisitas.

b. Sambungan lewatan (lap joint)

Sambungan ini mudah disesuaikan dan penyambungan relatif mudah, cocok juga

untuk tebal pelat yang berlainan.

Gambar 2.1 Butt Joint

c. Sambungan tegak (tee joint)

Sambungan ini banyak digunakan terutama untuk membuat penampang tersusun

seperti bentuk I, pelat girder, stiffener.

d. Sambungan sudut (corner joint)

Sambungan ini dipakai untuk penampang tersusun berbentuk kotak yang digunakan

untuk kolom atau balok yang menerima gaya torsi yang besar.

e. Sambungan sisi (Edge joint)

Sambungan ini bukan jenis struktural dan digunakan untuk menjaga agar dua atau

lebih pelat tidak bergeser satu sama lain.

Gambar 2.2 Lap Joint

Gambar 2.3 Tee Joint

Gambar 2.4 Corner Joint

2.9 Pelat Lantai

Untuk perulangan pelat beton yang digunakan difungsikan sebagai lantai, tebal

minimum adalah 12 cm, dengan tulang berisi beton 2 lapis, yaitu menggunakan beton

berdiameter 10 mm berjarak 10 cm pada lokasi momen max, dan diameter 10 mm berjarak

20 cm pada lokasi momen minimum.

2.10 Balok baja

Struktur balok baja biasanya akan digabung dengan bahan lantai yang lain, biasanya

lantai terbuat dari bahan beton bertulang dan juga disebut dengan balok komposit atau

penggabungan dari bahan bangunan yang berbeda sifat dan karakter.

Sebatang profil baja dikatakan berupa balok karena memikul momen saja. Balok baja

menopang papan beton pracetak. Balok induk, balok, kolom baja struktural diganakan

dalam membangun rangka bermacam-macam struktru mencakup bangunan satu lantai

sampai gedung pencakar langit. Karena baja struktural sulit unutuk dikerjakan, maka

biasanya dipotong, dibentuk dan dilubangi dalam pabrik ssesuai spesifikasi desain.

2.11 Kolom baja

Kolom merupakan elemen atau batang tekan yang berfungsi sebagai batang utama

pada struktur bangunan baja. Kekuatan kolom baja harus dirancang sekuat mungkin,

karena kolom ialah elemen terakhir dari struktur atas gedung yang akan memikul beban.

Oleh karena itu kolom harus dirancang lebih kuat dari pada balok.

Dalam perencanaan pendahuluan desain kolom, gaya-gaya dalam yang bekerja adalah

gaya aksial serta momen. Kelangsingan kolom tergantung pada jari-jari inersia dan panjang

tekuk. Suatu batang yang memikul gaya tekan aksial dan momen lentur secara bersama-

sama disebut beam-column.

2.12 Sambungan balok kolom

Pada perencanaan konstruksi baja biasanya sambungan las ada tiga macam, yaitu las

tumpu, las sudut, dan las baji.

1. Las tumpu (groove welds)

Untuk menyambung dua batang atau pelat dimana setelah selesai pengelasan

tidak ada lagi celah diatara kedua lubang. Las tumpu harus menyalurkan secara

Gambar 2.5 Edge Joint

penuh beban yang bekerja, maka las ini harus memiliki kekuatan sama dengan

batang. Untuk menyambung pelat atau profil baja dengan las tumpu ada 4

(empat) jenis, yaitu :

a. Las tumpu persegi panjang

Sambungan ini hanya dipakai bila tebal logam tidak lebih dari 5 mm

b. Sambungan tumpu V tunggal

Sambungan jenis ini tidak ekonomis bila logam dasar > 15 mm

c. Sambungan tumpu V ganda

Sambungan ini cocok untuk semua kondisi

Gambar

Gambar 2.6 Las tumpu persegi panjang

Gambar 2.7 Sambungan tumpu V tunggal

d. Sambungan tumpu U tunggal

Sambungan ini cocok untuk logam dasar yang tebalnya tidak lebih dari 30

mm

2. Las sudut (Fillet welds)

Tipe las ini paling banyak dijumpai dibanding tipe las lainnya. 80%

sambungan las menggunakan las sudut, karena tidak memerlukan presisi tinggi

dalam pengerjaannya. Ada tiga jenis las sudut, yaitu :

a. Las sudut datar

Sambungan jenis ini adala sambungan las paling umum digunakan karena

memberikan kekuatan yang sama dengan pemakaian elektroda yang lebih

sedikit.

b. Las sudut cekung

Pemakaian elektroda lebih banyak dari las sudut datar

Gambar

Gambar

Gambar

c. Las sudut cembung

Pemakaian elektroda lebih banyak dari pada sudut datar dan sama dengan

sudut cekung

3. Las baji atau pasak (slot and plug welds)

Jenis ini biasanya digunakan bersama-sama dengan las sudut. Manfaat

utamanya adalah menyalurkan gaya geser pada sambungan lewatan bila ukuran

panjang las terbatas oleh panjang yang tersedia untuk las sudut.

Filosofi umum dari LRFD terhadap persyaratan keamanan suatu struktur dalam hal ini

terutama untuk las adalah :

ø Rnw ≥ Ru

dimana :

ø = Faktor tahanan

Rnw = Tahanan nominal persatuan panjang las

Gambar 2.13 Slot Welds

Gambar 2.12 Las sudut cembung

Ru = Beban terfaktor persatuan panjang las

2.13 Pelat Kaki

Sebelum beban kolom diteruskan ke pondasi, kolom diterima terlebih dahulu oleh

pelat kaki untuk meratakan tekanan kolom pada pondasi. Luas dari pelat dapat

dicari dengan persamaan :

F = L · B · Jd

Dimana :

F = Beban kolom sentris

L = Panjang pelat kaki

B = Lebar pelat kaki

Jd = Tegangan izin dari pondasi

BAB III

DESAIN PENDAHULUAN

3.1 Bentuk Struktur Bangunan

Gambar 3.1 Tampak Depan

Gambar 3.2 Tampak Samping

Gambar 3.3 Tampak Belakang

Gambar 3.4 Rangka atap

3.2 Dimensi Stuktur Bangunan

Panjang bangunan : 45 m

Lebar bangunan : 20 m

Tinggi bangunan : 10 m

Untuk kantor tinggi satu lantai : 5 m

Untuk tinggi rangka atap : 6,77 m

Pada desain bangunan industri ini akan didesain 10 rangka atap kuda – kuda. Pada

satu rangka atap terdapat 22 titik buhul.

Panjang batang : 20 m

Kemiringan atap : 30 0

Rincian panjang batang rangka atap:

1. Batang bawah

b5=L

10=20

10=2 m

z1=b5× tan 30=1,155m

b1=sin 90 × b5

sin 60=2,309 m

b1=b2=b3=b4=b7=b8=b9=b10=2,309 m

b5=b6=2m

2. Batang atas

Karena batang atas sejajar dengan batang bawah, maka semua nilainya sama,

yaitu = 2,309 m.

C1=C2=C3=C4=C5=C6=C7=C8=C9=C10=2,309m

3. Batang vertikal

Panjang batang vertikal semua nilainya sama yaitu 1,0 m kecuali a6=2,155

4. Batang diagonal

d1=√( z−a1 )2+¿¿¿

d1=√(1,155−1 )2+¿¿

d5=√(b3)2+(a1)

2

d5=√¿¿

3.3 Bentuk Material

Dalam perencanaan bangunan industri ini, digunakan beberapa macam profil baja

dengan ukuran yang bervariasi pula, yaitu:

1. Batang Atas

Batang atas menggunakan :

profil Canal

2. Batang Bawah

Batang bawah menggunakan :

Profil Canal

3. Batang Vertikal

Batang vertikal menggunakan :

Profil Canal

4. Batang Diagonal

Batang diagonal menggunakan :

Profil Canal

5. Gording

Gording menggunakan :

Profil Canal

6. Kolom

Kolom menggunakan :

Profil WF

7. Balok

Balok menggunakan :

Profil WF

BAB IV

PEMBEBANAN

4.1 Beban Pada Bangunan Pabrik

Beban yang terjadi dan atau yang direncanakan terjadi, yang harus dipikul/ditahan

oleh suatu bangunan melalui system strukturnya. Struktur (dalam suatu bangunan )adalah

susunan elemen-elemen pokok yang membentuk pola ruangan tertentu dan berfungsi

sebagai alat untuk menyalurkan beban-beban berguna/berat sendiri bangunan ke tanah.

Pembebanan pada bangunan pabrik biasanya terdiri dari :

Beban Mati

Beban Mati : Beban yang tetap berada di gedung dan tidak berubah ubah

Beban Kuda – Kuda

Pada batang kuda – kuda diasumsikan menggunakan profil Channel 200.90.8.13,5

dengan berat batang 30,3 kg/m.

1. Berat kuda – kuda batang atas (c)

Berat batang = berat profil baja x panjang batang

c1=30,3 kgm

× 2,309 m

¿69,675 kg

Maka, berat batangc1=c2=c3=c4=c5=c6=c7=c8=c9=c10=69,675 kg

2. Berat kuda – kuda batang bawah (b)


b1=30,3× 2,309

¿69,675 kg

maka ,berat batang b1=b2=b3=b4=b7=b8=b9=b10=69,675 k g

b5=30,3 kgm

×2m

¿60,6 kg

ma ka ,b5=b6=60,6 kg

3. Berat kuda – kuda batang vertikal (a)


a1=30,3 kgm

×1m

¿30,3 kg

maka ,a1=a2=a3=a4=a5=a7=a8=a9=a10=a11=30,3 kg

a6=30,3 kgm×

2,155 m

¿65,287 kg

4. Berat kuda – kuda batang diagonal


d1=30,3 kgm

×2,006 m

¿60,781 kg

maka ,d1=d2=d3=d4=d7=d8=d9=d10=60,781 kg

d5=30,3 kgm

×2,236 m

¿67,753 kg

maka ,d5=d6=67,753 kg

Berat Gording

Untuk desain gording diasumsikan profil baja Channel 200.80.7,5.11

Beratnya = 24,6 Kg/m

B(jarak antar kuda – kuda) = 5 m

Berat gording = berat persatuan panjang x panjang yang terbebani

Berat gording pada rangka atap ke – 1 dan ke – 10

P12=24,6 kgm

× 5m

¿123 kg

Maka, titik buhul P12=P13=P14=P15=P16=P17=P18=P19=P20=P21=P22=123 kg

Berat gording pada rangka atap ke – 2 sampai ke – 9

P12=24,6 kgm

× ( (0,5 ×5 )+0,5 ) m

¿73,8 kg

Maka, titik buhul P12=P13=P14=P15=P16=P17=P18=P19=P20=P21=P22=73,8 kg

Berat Penutup atap

Atap yang direncanakan adalah menggunakan seng gelombang

Berat atap = 10 kg/m2

Berat penutup atap = Berat penutup atap x Luas batang

Untuk berat atap pada rangka atap ke – 1 dan ke – 10

P12=10 kgm2 × (1,655× 3,077 ) m2

¿10 kgm2 × 5,092m2

¿50,921 kg

P13=10 kgm2 × (2,309× 3,077 ) m2

¿10 kgm2 × 7,107 m2

¿71,068 kg

maka , P13=P14=P15=P16=71,068 kg

P12=10 kgm2 × (1,155× 3,077 ) m2

¿10 kgm2 × 5,092m2

¿35,534 kg

Untuk berat atap pada rangka atap ke – 2 sampai ke – 9

P12=10 kgm2 × (1,655× 5 ) m2

¿10 kgm2 × 8,274 m2

¿82,735 kg

P13=10 kgm2 × (2,309× 5 ) m2

¿10 kgm2 × 11,547m2

¿115,470kg

maka , P13=P14=P15=P16=115,470 kg

P12=10 kgm2 × (1,155× 5 ) m2

¿10 kgm2 × 5,774 m2

¿57,735 kg

Berat Langit – Langit dan Penggantung

Berat langit – langit = 18 kg/m2

Beban langit – langit dan penggantung = luas batang x berat langit – langit

P1=18 kgm2 × (1,155 ×2,5 ) m2

¿18 kgm2 × 2,887 m2

¿51,962 kg

maka , P1=P11=51,962 kg

P2=18 kgm2 × (2,309 ×2,5 ) m2

¿18 kgm2 × 5,774 m2

¿103,923 kg

maka , P2=P3=P4=P8=P9=P10=103,923 kg

P5=18 kgm2 × (1,866 ×2,5 )m2

¿18 kgm2 × 4,665 m2

¿167,942 kg

maka , P5=P7=167,942 kg

P6=18 kgm2 × (2 ×2,5 ) m2

¿18 kgm2 × 5 m2

¿90 kg

Untuk berat atap pada rangka atap ke – 2 sampai ke – 9

P1=18 kgm2 × (1,155 ×5 ) m2

¿18 kgm2 × 5,774 m2

¿103,923 kg

P2=18 kgm2 × (2,309 ×5 ) m2

¿18 kgm2 × 11,547m2

¿207,846 kg

maka , P2=P3=P4=P8=P9=P10=207,846 kg

P5=18 kgm2 × (1,866 ×5 ) m2

¿18 kgm2 × 9,33 m2

¿167,942 kg

maka , P5=P7=167,942 kg

P6=18 kgm2 × (2 ×5 ) m2

¿18 kgm2 × 10 m2

¿180 kg

Beban Hidup

Beban Hidup : adalah beban yang berubah ubah pada struktur dan tidak tetap.

Termasuk beban berat manusia dan perabotnya atau beban menurut fungsinya

1. Beban Air Hujan

Dimana : α=30 °

B=5 m

Beban air hujan = 16 kg/m2

Beban air hujan = Beban Hujan Persatuan Luas x Luas Bagian Beban

Untuk rangka atap ke – 1 dan ke – 10

P12=16 kgm2 × 5,092m2

¿81,473 kg

P13=16 kgm2 ×7,107 m2

¿113,709kg

P14=16 kgm2 ×7,107 m2

¿113,709kg

P15=16 kgm2 ×7,107 m2

¿113,709kg

P16=16 kgm2 ×7,107 m2

¿113,709kg

P17=16 kgm2 ×3,553 m2

¿56,855 kg

P18=16 kgm2 ×7,107 m2

¿113,709kg

P19=16 kgm2 ×7,107 m2

¿113,709kg

P20=16 kgm2 ×7,107 m2

¿113,709kg

P21=16 kgm2 × 7,107 m2

¿113,709kg

P22=16 kgm2 × 5,092 m2

¿81,473 kg

Untuk rangka atap ke – 2 sampai ke – 9

P12=16 kgm2 × 8,274 m2

¿132,376 kg

P13=16 kgm2 ×11,547m2

¿184,752 kg

P14=16 kgm2 ×11,547 m2

¿184,752 kg

P15=16 kgm2 ×11,547m2

¿184,752 kg

P16=16 kgm2 ×11,547m2

¿184,752 kg

P17=16 kgm2 ×5,774 m2

¿92,376 kg

P18=16 kgm2 ×11,547m2

¿184,752 kg

P19=16 kgm2 ×11,547m2

¿184,752 kg

P20=16 kgm2 ×11,547m2

¿184,752 kg

P21=16 kgm2 × 11,547m2

¿132,376 kg

2. Beban Pekerja dan Peralatan

Beban pekerjaan pada tiap – tiap buhul menurut peraturan pembebanan

Indonesia untuk gedung (PPIUG) tahun 1983 ialah 100 kg. Dalam desain ini

untuk semua rangka kuda – kuda diberi beban pada buhul yang sama.

BAB V

ANALISIS STRUKTUR

5.1 Data Umum Struktur Rangka Baja

Analisa struktur untuk perencanaan desain menara air ini dilakukan dengan

bantuan software SAP 2000 v.14.

Rangka batang yang digunakan adalah menggunakan profil :

Titik buhul Beban (kg)P13 100P14 100P15 100P16 100P18 100P19 100P20 100P21 100

Profil Canel 200.90.8.15 (Kuda-Kuda)

Gambar 5.1 Profil Canel

Profil Canel 150.75.6,5.10 (Kuda-Kuda)

Gambar 5.2 Profil Canel

Profil Canel 200.80.7,5.11 (Gording)

Gambar 5.3 Profil Canal

Profil WF 400.400.13.21 (Balok)

Gambar 5.4 Profil WF

Profil WF 400.400.13.21 (Kolom)

Gambar 5.5 Profil WF

5.2 Data pembebanan

Beban-beban yang dimasukkan dalam perhitungan analisa struktur ini yaitu :

1. Beban Mati

a) Beban kuda-kuda 160,997 Kg.

b) Beban penutup atap 115,47 Kg.

c) Beban gording 123 Kg.

d) Beban langit-langit 207,846 Kg.

e) Berat sendiri rangka (dihitung secara otomatis dengan SAP).

2. Beban Hidup

a) Beban air hujan 184,752 Kg.

5.3 Hasil Analisa Struktur

Gaya-gaya batang yang terjadi akibat beban yang yang bekerja ditunjukkan dalam

Lampiran.

BAB VI

PERENCANAAN DIMENSI

6.1 Perencanaan Dimensi

Gambar 6.1 Perencanaan bangunan

Pada perencanaan dimensi batang profil baja digunakan nilai-nilai gaya batang dan momen yang membebani struktur. Dalam perencanaan dimensi ini digunakan mutu baja BJ 37 dengan data baja sebagai berikut :

Fu : 370 MPa

Fy : 240 MPa

E : 200000 MPa

6.2 Perencanaan Dimensi Struktur

1. Batang Atas Struktur Kuda-Kuda

Digunakan baja C 200.90.8.15

Detail profil :

tw = 8,000 mmtf = 13,500 mmB = 90,000 mmH = 200,000 mmAg = 3863,000 mm2

rx = 80,300 mmry = 27,200 mm

Ix =24900000,00

0 mm4

Iy = 2860000,000 mm4

Mutu baja :

Fy = 240,000 MpaFu = 370,000 MPa

E =200000,00

0 MPa

G = 76923,077 MPaK = 1,000v = 0,300

j =168633,83

3

Cek kelangsingan :

Cek kelangsingan flens :

btf

≤ 250√ fy

9013,5

≤ 250√240

6,667 ≤ 16,137

Cek kelangsingan web :

htw

≤ 665√ fy

2008

≤ 665√240

25≤ 42,926

Data batang tekan :

ex = 100,000 mmey = 27,700 mmro2 = 9114,710x0 = 43,916 mmy0 = 0,000 mmH = 0,788fcrz = 368,412

2. batang bawah struktur kuda-kuda

... Oke !

... Oke !

Digunakan baja C 150.75.6,5.10

Detail profil :

Mutu baja :

Fy = 240,000 MPaFu = 370,000 MPaE = 200000,000 MPaG = 76923,077 MPaK = 1,000V = 0,300J = 59397,917

Cek kelangsingan :


btf

≤ 250√ fy

7510

≤ 250√240

7,5 ≤16,137


... Oke !

tw = 6,500 mmtf = 10,000 mmB = 75,000 mmH = 150,000 mmAg = 2371,000 mm2

rx = 60,400 mmry = 22,700 mm

Ix =8640000,00

0 mm4

Iy =1220000,00

0 mm4

htw

≤ 665√ fy

1506,5

≤ 665√240

23,077 ≤ 42,926

Data batang tekan :

3. gording

Digunakan profil C 200.80.7,5.11

Mutu baja :

Cek kelangsingan :

ex = 75,000 mmey = 23,100 mmro2 = 5499,687x0 = 36,621 mmy0 = 0,000 mmH = 0,756fcrz = 350,395

Detail profil :tw = 7,5 Mmtf = 11 MmB = 80 MmH = 200 MmAg = 3133 mm2

rx = 78,9 Mmry = 23,8 Mm

Ix =1950000

0 mm4

Iy = 1770000 mm4

Fy = 240 MPaFu = 370 MPaE = 200000 MPa

G =76923,0

8 MPaK = 1v = 0,3

J =168633,

8


btf

≤ 250√ fy

8011

≤ 250√240

7,272 ≤16,137


htw

≤ 665√ fy

2007,5

≤ 665√240

26,667 ≤ 42,926

Data batang tekan :

4. Balok

Digunakan WF 400.400.13.21

Detail profil dan perencanaan :

... Oke !

... Oke !

Ex = 100 MmEy = 22,4 Mm

ro2 =8092,41

5

x0 =36,1025

6 Mmy0 = 0 Mm

H =0,83893

6

Fcrz =280,515

2

H = 400 mm h = 314 mm

B = 400 mm

rx = 175 mm

tw = 13 m

mry = 101 mm

tf = 21 mm A = 2187

0 mm2

r = 22 mm L = 1000

0 mm

k = 1

fu = 370 MP

afy = 240 MP

a

E = 200000

MPa

G = 76923 MPa

m = 0,3

Data dari SAP :

Nu yang terjadi pada rangka = 14,569 kN.m

Mu yang terjadi pada rangka = 178,30 kN.m

Cek tahanan tekan nominal terhadap sumbu lemah, kelangsingan terhadap sumbu Y

λy= k Lry

λy=1 ×10000101

=99,01

λcy= λyπ

×√ fyE

λcy=99,013,14

×√ 240200000

=1,092

Syarat : 0,25 < 𝞴cy < 1,2 »» oke!

w= 1,431,6−(0,67 × λcy)

w= 1,431,6−(0,67×1,092)

=1,647

Nn=Ag fyw

Nn=21870 × 2401,647

Nn=3186582,93 N=3186,583 kN

∅ Nn=0,85Nn

∅ Nn=0,85× 3186,583 kN=2708,595 kN

Nu yang terjadi pada batang<∅ Nn

14,569 kN<2708,595 kN

Nu∅ Nn

<0,2

14,5692708,595

<0,2

0,0054<0,2

Maka, harus memenuhi syarat

Cek kelangsingan :


b2tf

≤ 250√ fy

4002× 21

≤ 250√240

9,52 ≤16,137


htw

≤ 665√ fy

40013

≤ 665√240

30,769 ≤ 42,926

Cek penampang kompak atau tidak kompak :

λ= htw

=H−2( tf +r )

tw

... oke!

... Oke !

... Oke !

= Nu+

Mu< 12 . Ø . Nn Øb . Mn

λ=400−2(21+22)13

=24,154

λp=500√ fy (2,33− Nu

∅ b Nn )λp= 500

√240 (2,33− 14,5690,9× 318658,29 )

λp=75,199

λ< λp

24,154<75,199

Perbesaran momen :

k Lrx

=1 ×10000175

=57,143

N el=π2 E Ag

¿¿

N el=3,142× 200000× 21870

¿¿

N el=13207303,9 N=13207,304 kN

Nilai Cm = 1,0 untuk komponen struktur dengan ujung sederhana.

δ b=Cm

1− NuNel

δ b=1

1− 14,56913207,304

δ b=1,00

zx=b tf (d−tf )+ 14

tw¿

Penampang kompak!

zx=400 ×21 (400−21 )+ 14

13¿

zx=3650433,25 mm

Mn=zx fy

Mn=3650433,25× 240

Mn=876103980 N . mm=876,104 kN . m

M u '=δ b Mu

M u '=1× 178,30

M u '=178,30 kN . m

Maka :

Nuzx∅ Nn

+ Mu'∅ b Mn

<1,0

14,5693650433,25× 0,8 ×3186,58

+ 178,300,9 × 876,104

<1

0,226<1

5. Kolom

Digunakan WF 400.400.13.21

Detail profil dan perencanaan :

... Oke !

H = 400 Mm h = 314 mm

B = 400 Mm

rx = 175 mm

tw = 13 M

mry = 101 mm

tf = 21 Mm A = 2187

0mm2

r = 22 mm L = 10000 mm

k = 0,8

fu = 370 MP

afy = 240 MP

a

E = 200000

MPa

G = 76923 MPa

m = 0,3

Data dari SAP :

Nu yang terjadi pada rangka = 263,498 kN.m

Mu yang terjadi pada rangka = 87,107 kN.m

Cek tahanan tekan nominal terhadap sumbu lemah, kelangsingan terhadap sumbu Y

λy= k Lry

λy=0,8 ×10000101

=39,60

λcy= λyπ

×√ fyE

λcy=39,603,14

×√ 240200000

=0,437

Syarat : 0,25 < 𝞴cy < 1,2 »» oke!

w= 1,431,6−(0,67 × λcy)

w= 1,431,6−(0,67 × 0,437)

=1,094

Nn=Ag fyw

Nn=21870 × 2401,094

Nn=4798303,10 N=4798,303 kN

... oke!

∅ Nn=0,85Nn

∅ Nn=0,85× 4798,303 kN=4078,557 kN

Nu yang terjadi pada batang<∅ Nn

263,498 kN<4078,557 kN

Nu∅ Nn

<0,2

263,4984078,557

<0,2

0,064<0,2

Maka, harus memenuhi syarat

Cek kelangsingan :


b2tf

≤ 250√ fy

4002× 21

≤ 250√240

9,52 ≤16,137


htw

≤ 665√ fy

... Oke !

... Oke !

= Nu+

Mu< 12 . Ø . Nn Øb . Mn

40013

≤ 665√240

30,769 ≤ 42,926

Cek penampang kompak atau tidak kompak :

λ= htw

=H−2( tf +r )

tw

λ=400−2(21+22)13

=24,154

λp=500√ fy (2,33− Nu

∅ b Nn )λp= 500

√240 (2,33− 263,4980,9× 4798,303 )

λp=73,321

λ< λp

24,154<73,321

Perbesaran momen :

k Lrx

=0,8 ×10000175

=22,857

N el=π2 E Ag

¿¿

N el=3,142× 200000× 21870

¿¿

N el=26288423,4 N=26288,423 kN

Nilai Cm = 1,0 untuk komponen struktur dengan ujung sederhana.

Penampang kompak!

δ b=Cm

1− NuNel

δ b=1

1− 263,49826288,423

δ b=1,00

zx=b tf (d−tf )+ 14

tw¿

zx=400 ×21 (400−21 )+ 14

13¿

zx=3650433,25 mm

Mn=zx fy

Mn=3650433,25× 240

Mn=876103980 N . mm=876,104 kN . m

M u '=δ b Mu

M u '=1× 87,107

M u '=87,107 kN . m

Maka :

Nuzx∅ Nn

+ Mu'∅ b Mn

<1,0

263,4983650433,25× 0,8 ×4798,303

+ 87,1070,9× 876,104

<1

0,112<1... Oke !

BAJA UPDATE.docx

Documents

Transcript of BAJA UPDATE.docx