Cover

STUDI PERBANDINGAN STRUKTUR RANGKA ATAP BAJA UNTK BERBAGAI TYPE

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Melengkapi Tugas – Tugas Dan

Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil

M. FAUZAN AZIMA LUBIS

050404041

BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN STUDI PERBANDINGAN STRUKTUR RANGKA ATAP BAJA

UNTUK BERBAGAI TYPE TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat dalam menempuh

Colliqium Doctum / Ujian Sarjana Teknik Sipil USU

Dikerjakan Oleh : 05 0404 041


Pembimbing

NIP. 19520901 198112 1 001

Ir.Sanci Barus, MT

Penguji I Penguji II Penguji III

Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT Ir. Syahri Arbeyn Siregar Ir. Robert Panjaitan

. NIP19590707 198710 1 001 NIP. 19490928 198103 1 001 NIP. 131 127 009

Mengesahkan :

Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik , Universitas Sumatera Utara

NIP.19561224 198103 1 002 Prof. Dr.-Ing. Johannes Tarigan

BIDANG STUDI STRUKTUR

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2010


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis sampaikan kehadirat ALLAH SWT atas karunia-Nya

memberikan pengetahuan, kekuatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga

mampu menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

Tugas akhir ini disusun untuk melengkepai tugas – tugas dan memenuhi

syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil

Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul Tugas Akhir ini adalah “Studi Perbandingan Struktur Rangka Atap Baja untuk Berbagai Type“.

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak bantuan berupa dukungan moril, material, spiritual,

maupun administrasi. Oleh karena itu, sudah layaknya penulis mengucapkan banyak

terima kasih kepada :

1. Bapak Prof.Ing. Johanes Tarigan, Ketua Jurusan Teknik Sipil;

2. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, Koordinator Program Pendidikan S1

Jurusan Teknik Sipil;

3. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, Dosen Pembimbing penulis dalam

penulisan Tugas Akhir ini;

4. Seluruh Staff Pengajar Jurusan Teknik Sipil yang telah mendidik

penulis;

5. Pegawai Adminitrasi Jurusan Teknik Sipil;

6. Orang tua, Saudara dan rekan – rekan penulis;

7. Serta pihak – pihak lain yang turut berperan serta dalam penyelesaian

tugas akhir ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu

namanya.


Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis

menyadari kemungkinan masih terdapat kekurangan dan kesilapan di dalam Tugas

Akhir ini. Oleh karena itu, penulis terbuka dan mengharapkan sekali kritikan dan

saran yang sifatnya membangun guna memperbaiki tugas akhir ini.

Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi

kita semua.

Medan, Februari 2010

Hormat Saya

Penulis,

NIM : 050404041



DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……………………………………………………. i

DAFTAR ISI……………………………………………………………… iii

ABSTRAK ……………………………………………………………….. viii

DAFTAR NOTASI……………………………………………………….. ix

DAFTAR GAMBAR ........................…………………………………...... xii

DAFTAR TABEL………………………………………………………… xvi

BAB I PENDAHULUAN……………………………………………… 1

1.1 Latar Belakang……………………………………………….. 1

1.2 Permasalahan…………………………………………………. 3

1.3 Tujuan………………………………………………………… 4

1.4 Pembatasan Masalah…………………………………………. 4

1.5 Metodologi…………………………………………………… 4

1.6 Sistematika Penulisan………………………………………… 4

BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN………………………………. 6

2.1 Material Baja………………………………………………….. 6

2.1.1 Jenis Baja……………………………………………. 6

2.1.2 Profil Baja…………………………………………… 6

2.1.2.1 Sumbu Utama……………………………… 8

2.1.2.2 Sumbu Bahan dan Sumbu Bebas Bahan…… 9

2.2 Sifat Bahan…………………………………………………….. 9

2.3 Type Struktur Penyangga Atap Baja ………………….………. 13

2.4 Pembebanan Struktur…………………………………………... 15

2.4.1 Kombinasi Beban Rencana…………………………… 15

2.4.2 Faktor Reduksi Ø untuk Keadaan Kekuatan Batas……. 16

2.5 Batang Tarik ……………………………………………………... 17

2.5.1 Tipe Batang Tarik………………………………………. 17

2.5.2 Pembatasan Kelangsingan……………………………… 18

2.5.3 Penampang Efektif…………………………………….. 18

2.5.3.1 Sambungan Baut……………………………... 18

2.5.3.2 Sambungan Las………………………………. 20

2.5.4 Kuat Tarik Rencana……………………………………. 21


2.5.5 Perencanaan Batang Tarik……………………………… 22

2.6 Batang Tekan…………………………………………………….. 23

2.6.1 Bentuk – bentuk Penampang Batang Tekan…………… 23

2.6.2 Profil Siku Ganda……………………………………… 24

2.6.3 Faktor Panjang Tekuk (Kc)…………………………….. 25

2.6.4 Kelangsingan Batang…………………………………… 26

2.6.4.1 Pembatasan Kelangsingan……………………. 26

2.6.4.2 Faktor Tekuk (ω) dan Kelangsingan…………. 27

2.6.5 Kuat Tekan Rencana…………………………………… 29

2.6.6 Perencanaan Batang Tekan……………………………. 29

2.7 Sambungan Struktur Baja……………………………………….. 32

2.7.1 Sambungan Baut………………………………………. 33

2.7.1.1 Pengurangan Luas akibat Lubang Baut……… 34

2.7.1.2 Tata Letak Baut……………………………… 35

2.7.1.3 Kekuatan Baut……………………………….. 36

2.7.2 Sambungan Las………………………………………… 37

2.7.2.1 Tebal Las…………………………………….. 38

2.7.2.2 Panjang Las………………………………….. 38

2.7.2.3 Luas Penampang Las (A)……...…………….. 39

2.8. Castella Beam...………………………………………………….. 39

BAB III METODE ANALISIS STRUKTUR…………………………… 43

3.1 Perhitungan Beban...……………………………………………… 43

3.1.1 Beban Mati (D)………………………………………… 43

3.1.1.1 Tidak Pakai Track Staang..…………………… 44

3.1.1.2 Pakai Track Staang……………………………. 45

3.2 Analisis Struktur dengan Alat Bantu Komputer…………………. 48

3.2.1 Menentukan Geometri Struktur………………………… 48

3.2.2 Menentukan Material dan Section……………………… 49

3.2.3 Menentukan Properti Elemen…………………………… 49

3.2.4 Menentukan Load Case………………………………… 49

3.2.5 Menentukan Beban Joint……………………………….. 50

3.2.6 Analisis Model…………………………………………. 50


3.2.7 Menampilkan Gaya – gaya Elemen……………………. 50

BAB IV APLIKASI PERANCANGAN………………………………… 52

4.1 Perancangan Struktur Rangka Baja Howe..……………………… 58

4.1.1 Perancangan Batang Tekan………………....………….. 59

4.1.2 Perencanaan Pelat Kopel………………………….……. 61

4.1.3 Perencanaan Sambungan Buhul………………...………. 65

4.1.4 Perencanaan Batang Tarik……….…………………….... 66

4.2 Perancangan Struktur Rangka Baja Polenciau……………………. 68

4.2.1 Perancangan Batang Tekan…………………...………… 69

4.2.2 Pelat Kopel……………………………………..………. 71

4.2.3 Perancangan Sambungan Buhul ……………..………… 75

4.2.4 Perancangan Batang Tarik…………………...…………. 76

4.3 Perancangan Struktur Rangka Baja IWF………………………… 78

4.3.1 Pemilihan Profil………………………………………… 78

4.3.2 Sambungan Pada Titik 1…………..…………………… 79

4.3.3 Sambungan Pada Titik 2……………………….………. 82

4.3.4 Sambungan Flens……………………………...……….. 86

4.3.5 Sambungan Badan.…………………………………….. 87

4.4 Perancangan Struktur Rangka Baja Castella..……………………. 88

4.4.1 Potongan Profil Castella...……………………………… 89

4.4.2 Sambungan Flens…………………...………………….. 90

4.4.3 Sambungan Badan.……………………………………. 91

4.5 Perancangan Struktur Rangka Baja Profil CNP…...……………. 92

4.5.1 Pemilihan Profil ………………………………………. 92

4.5.2 Sambungan Flens……………………………………… 95

4.6 Perhitungan Berat Rangka Baja ………………………………… 97

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………………... 99

5.1 Kesimpulan……………………………………………………... 99

5.2 Saran………………………………………………………….... 99

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………….. xvii

LAMPIRAN


ABSTRAK

Pedoman Perencanaan Bangunan Baja Untuk Gedung (PPBBG 1987) adalah

standar perancangan struktur baja yang berlaku di Indonesia hingga saat ini. Pada

tahun 2002 Badan Standarisasi Nasional mengeluarkan sebuah standar peraturan baru

yang disebut dengan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk bangunan Gedung

(SNI 03 – 1729 – 2002). Masa berlaku PPBBG 1987 yang sangat lama

mengakibatkan sudah mendarah dagingnya konsep perancangan konsep tersebut

dikalangan para praktisi sipil di lapangan, sehingga dirasa perlu untuk mengenalkan

metode tersebut agar para perencana bangunan baja di Indonesia dapat merancang

bangunan baja mereka sesuai standar baru yang berlaku, yaitu SNI 2002.

Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas tata cara perancangan struktur rangka

baja (berupa str. Rangka kap), yang terdiri dari perencanaan pembebanan, analisis

struktur, perancangan batang tarik dan batang tekan dan perencanaan sambungan

struktur rangka baja serta perbandingan antar profil siku, channel, Besi beton, I dan

castella sehingga dihasilkan suatu profil yang lebih ekonomis.

Pada aplikasi perhitungan dapat dilihat perbandingan berat struktur antar

Rangka Baja dengan Profil yang berbeda, dimana profil CNP dan Besi beton dari

segi berat lebih ekonomis dibanding profil siku, dan IWF.

\


DAFTAR NOTASI

Satuan

fu = Tegangan Ultimit……………………………………………….. Mpa

fy = Tegangan Leleh…………………………………………………. Mpa

Ix = Momen Inersia arah sumbu x…………………………………… mm4

Iy = Momen Inersia arah sumbu y…………………………………… mm4

E = Modulus Elastisitas……………………………………………… Mpa

G = Modulus Geser…………………………………………………... Mpa

μ = Angka Perbandingan Poisson

α = Angka Perbandingan Ekspansi…………………………………. Per °C

γ = Berat Jenis………………………………………………………. t/m3

σ = Tegangan………………………………………………………… Mpa

ε = Regangan………………………………………………………... mm

ф = Faktor Reduksi

Ae = Luas Penampang Efektif………………………………………… mm2

An = Luas Penampang Netto…………………………………………... mm2

g = Jarak Baut Vertikal………………………………………………. mm

s = Jarak Baut Horizontal…………………………………………… mm

Ag = Luas Penampang Kotor………………………………………….. mm2

U = Nilai Faktor

Nu = Gaya Terfaktor………………………………………………….... kg

Nn = Gaya Nominal……………………………………………………. Kg

Kc/k = Faktor Panjang Tekuk

Lk = Panjang Tekuk…………………………………………………… mm

rmin = jari – jari girasi terkecil………………………………………….. mm

ω = factor tekuk

Ru = Gaya Terfaktor baut……………………………………………… kg

Rn = Gaya Nominal Baut……………………………………………… kg

Vd = Kuat Geser Rencana…………………………………………….. kg

Vn = Gaya Geser Nominal…………………………………………….. kg

fub = Tegangan Putus Baut……………………………………………. Mpa

Ab = Luas Bruto Penampang Baut……………………………………. mm2


Td = Kuat Tarik Rencana……………………………………………… kg

Tn = Kuat Tarik Nominal……………………………………………… kg

Vu = Gaya Geser Terfaktor……………………………………………. kg

Tu = Gaya Tarik Terfaktor…………………………………………….. kg

Rd = Kuat Tumpu Rencana……………………………………………. kg

tp = Tebal Pelat……………………………………………………….. mm

d = Diameter Baut…………………………………………………… mm

n = Jumlah Baut

m = Jumlah Bidang Geser

tw = Tebal Efektif……………..……………………………………… mm

a = Tebal Las………………………………………………………… mm

Ln = Panjang Las Netto………………………………………………. mm

L = Panjang Las Total……………………………………………….. mm

C = Nilai Konstanta

σa = Tegangan Izin Miring…………………………………………….. Mpa

P = Gaya yang Bekerja………………………………………………. kg

e = Eksentrisitas……………………………………………………… mm

τ = Gaya Geser Tiap Satuan Panjang………………………………… kg/cm

M = Momen…………………………………………………………… kg/cm

σi = Tegangan Izin…………………………………………………… kg/cm2


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Rangka Baja Howe……………………………………………. 2

Gambar 1.2 Rangka Baja Profil IWF……………………………………….. 2

Gambar 1.3 Rangka Baja CNP……………………………………………… 2

Gambar 1.4 Rangka Baja Castella…………………………………………… 3

Gambar 1.5 Rangka Baja Polenciau………………………………………… 3

Gambar 2.1 Profil Baja……………………………………………………… 7

Gambar 2.2 Sumbu Utama………………………………………………….. 8

Gambar 2.3 Sumbu Bahan dan Sumbu Bebas Bahan………………………. 9

Gambar 2.4 Hubungan Tegangan untuk Uji Tarik Pada Baja Lunak………. 11

Gambar 2.5 Tipe Str. Rangka Baja (Konstruksi Rangka Kap)……………... 13

Gambar 2.6 Bentuk Tampang Batang Tarik………………………………… 18

Gambar 2.7 Sambungan Baut Zig – zag……………………………………. 19

Gambar 2.8 Sambungan Baut………………………………………………. 19

Gambar 2.9 Sambungan Las………………………………………………… 20

Gambar 2.10 Bagan Alir Perencanaan Batang Tarik………………………... 22

Gambar 2.11 Bentuk – bentuk Tampang Penampang Tekan……………….. 24

Gambar 2.12 Profil Balik…………………………………………………… 28

Gambar 2.13 Pelat Kopel…………………………………………………… 29

Gambar 2.14 Bagan Alir Perencanaan Batang Tekan………………………. 31

Gambar 2.15 Sambungan Baut Zig – zag…………………………………… 34

Gambar 2.16 Nilai g Pada Penampang Siku………………………………… 35

Gambar 2.17 Baut Dalam Geser…………………………………………….. 36

Gambar 2.18 Baut Tumpu…………………………………………………… 37

Gambar 2.19 Tebal Las……………………………………………………… 38

Gambar 2.20 Castella Beam………………………………………………… 40

Gambar 3.1 Gording…………………………………………………………. 43

Gambar 3.2 Ikatan Angin…………………………………………………… 47

Gambar 4.1 Rangka Baja Howe…………………………………………….. 52

Gambar 4.2 Rangka Baja Profil I…………………………………………… 52

Gambar 4.3 Rangka Baja dengan Profil CNP dan Silinder…………………. 53


Gambar 4.4 Rangka Baja Castella………………………………………….. 53

Gambar 4.5 Rangka Baja Tipe polenciau atau Rasuk Prancis……………… 53

Gambar 4.6 Struktur Atap Seng……………………………………………. 54

Gambar 4.7 Beban Mati (D) dan Beban Hidup (La) Howe………………… 55

Gambar 4.8 Beban Angin Kiri (Wki) dan Angin Kanan (Wka) Howe…….. 55

Gambar 4.9 Beban Mati (D) dan Beban Hidup (La) I, CNP dan Castella…. 56

Gambar 4.10 Beban Angin Kiri (Wki) dan Angin Kanan (Wka) I dan CNP.. 56

Gambar 4.11 Beban Mati (D) dan Beban Hidup (La) Polenciau…………… 57

Gambar 4.12 Beban Angin Kiri (wki) dan Angin Kanan (Wka) Polenciau..… 57

Gambar 4.13 Penampang Siku……..………………………………………… 61

Gambar 4.14 Jarak Antar Pelat Kopel……………………………………….. 61


Gambar 4.16 Sambungan Batang……………………………………………. 65

Gambar 4.17 Penampang Siku……..………………………………………… 71


Gambar 4.19 Jarak Antar Pelat Kopel………………………………………... 72

Gambar 4.20 Sambungan Batang……………………………………………. 75

Gambar 4.21 Struktur Atap dengan Profil IWF……………………………… 78

Gambar 4.22 Sambungan Pada Joint 1……………………………………….. 79

Gambar 4.23 Pelat Penyambung……………………………………………… 80

Gambar 4.24 Las Untuk Sambungan…………………………………………. 81

Gambar 4.25 Sambungan Pada Joint 2……………………………………….. 82

Gambar 4.26 Pelat Penyambung……………………………………………… 83

Gambar 4.27 Las Untuk Sambungan…………………………………………. 84

Gambar 4.28 Sambungan Flens………………………………………………. 86

Gambar 4.29 Las……………..……………………………………………….. 86

Gambar 4.30 Sambungan Badan……………………………………………… 87

Gambar 4.31 Castella…………………………………………………………. 88

Gambar 4.32 Potongan Profil Castella….…………………………………….. 89

Gambar 4.33 Sambungan Flens………………………………………………. 90

Gambar 4.34 Las……………………………………………………………… 90

Gambar 4.35 Sambungan Badan……………………………………………… 91


Gambar 4.36 Potongan CNP..………………………………………………… 92

Gambar 4.37 Potongan CNP dan Besi Beton………………………………… 92

Gambar 4.38 Keseimbangan…………………………………………………… 93

Gambar 4.39 Keseimbangan…………………………………………………… 94

Gambar 4.40 Sambungan Flens………………………………………………… 95

Gambar 4.41 CNP dan Besi beton…………………………………………….. 96


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kuat Tarik Batas dan Tegangan Leleh……………………………… 6

Tabel 2.2 Faktor reduksi Untuk keadaan Kekautan Batas……………………. 16

Tabel 2.3 Nilai Kc Untuk Kolom dengan Ujung – ujung Ideal……………….. 26

Tabel 2.4 Ukuran Minimum Las Sudut……………………………………….. 38

Tabel 4.1 Perhitungan Gaya Batang Howe…………………………………… 58

Tabel 4.2 Perhitungan Pelat Kopel ……...…………………………………… 64

Tabel 4.3 Perancangan Panjang Sambungan Las…………………………….. 66

Table 4.4 Perhitungan Dimensi Profil Siku…………….……………………. 67

Tabel 4.5 Perhitungan Gaya Batang Polenciau………………………………. 68

Tabel 4.6 Perhitungan Pelat Kopel……….…………………………………. 74

Tabel 4.7 Perencanaan Panjang Sambungan Las……………………………. 76

Tabel 4.8 Perhitungan Dimensi Profil Siku…………….…………………… 77

Tabel 4.9 Perhitungan Gaya Batang I, Catella dan CNP…………………….. 78

Table 4.10 Perhitungan Dimensi Profil CNP dan Silinder…………..……….. 96

Tabel 4.11 Perhitungan Berat Struktur Rangka Baja Howe…………………. 97

Tabel 4.12 Perhitungan Berat Struktur Rangka Baja Polenciau..…………….. 97

Tabel 4.13 Perhitungan Berat Struktur Rangka Baja I………..……………… 98

Tabel 4.14 Perhitungan Struktur Rangka Baja Castella...……………………. 98

Tabel 4.15 Perhitungan Berat Struktur Rangka Baja CNP………..…………. 98

Tabel 5.1 Kesimpulan Berat dari Setiap Kap………………………………… 99


Cover

Documents

Transcript of Cover