II. KONSEP DESAIN - simak-unwiku.ac.idsimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 3-new2.pdf · B. Metode...

II. KONSEP DESAIN

A. PembebananBeban pada struktur dapat berupa gaya atau deformasi sebagaipengaruh temperatur atau penurunan.

Beban yang bekerja pada struktur bangunan dapat bersifatpermanen (tetap) seperti berat sendiri struktur sertaperlengkapan tetap, dan beban tidak tetap, seperti pengaruhangin, gempa, salju, tumbukan, ledakan, dan sebagainya.

Kuantitas beban yang bekerja pada jenis-jenis strukturbangunan diatur dalam standar peraturan pembebanan seperti :1) Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG)

19832) SNI 03-1727-1989, Tata cara perencanaan pembebanan untuk

rumah dan gedung3) RSNI T-02-2005, Pembebanan Untuk Jembatan.

Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

B. Metode Perencanaan1. Metode elastis atau ASD

Perencanaan struktur baja dengan metode ini harus dipenuhikriteria bahwa tegangan yang terjadi akibat beban kerja(beban layan, beban tak terfaktor) tidak boleh melampauitegangan ijin.

Tegangan ijin adalah tegangan leleh (tegangan dasar)dibagi dengan angka keamanan (safety faktor).

Sehingga berlaku :

dengan,

SF1

σσdanσσ

keamananfaktorSF

(leleh)dasartegangan1

σ

ijinteganganσ

terjadiyangteganganσ


Selain dikenal dengan istilah metoda elastis, metode inijuga dikenal dan lebih tepat dengan istilah metodeberdasarkan beban kerja atau berdasarkan tegangankerja (Allowable Stress Design = ASD).

Menurut code 2005 definisi ASD adalah sebagaiberikut :

The nominal strength is divided by a safetyfactor, and the resulting allowable strength is thenrequired to equal or exceed the required strengthdetermined by structural analysis for the appropriateASD load combination specified by the applicablebuilding code.


2. Metode plastis

Dari diagram tegangan regangan baja diketahui bahwa diatas batas elastis baja masih mampu menahan beban ataudengan kata lain di atas batas elastis baja masih punyakekuatan cadangan.

Atas pertimbangan tersebut maka muncullah idemetode perancangan plastis (plastic design) yangdianggap lebih ekonomis dibandingkan metodeperancangan elastis.

Dalam metode plastis kekuatan elemen strukturdidasarkan pada kekuatan runtuh dan beban kerjadihitung dan dikalikan dengan faktor tertentu ataufaktor keamanan.

Metode perancangan plastis disebut juga denganperancangan batas (limit design) dan perancanganruntuh (collapse design).Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

3. Metode LRFD

Menurut code 2005 definisi LRFD (Load and ResistanceFactor Design) adalah sebagai berikut :

The nominal strength is multiplied by a resistancefactor, and the resulting design strength is thenrequired to equal or exceed the required strengthdetermined by structural analysis for the appropriateLRFD load combination specified by the applicablebuilding code.

Metode LRFD merupakan hasil penelitian dariAdvisory Task Force yang dipimpin oleh T. V.Galambos dari Washington University, St. Louis.


Dalam LRFD, beban kerja atau beban layan (Qi)dikalikan dengan faktor beban atau faktorkeamanan (λi) yang nilainya lebih besar dari1,0.

Besar faktor beban bervariasi tergantungtipe dan kombinasi pembebanan.

Beban kerja atau beban layan setelahdikalikan faktor beban selanjutnya dikenaldengan beban terfaktor.


Beban terfaktor akan dipikul oleh elemen atausistem struktur yang mempunyai kekuatannominal atau kekuatan teoritis (Rn) yangdireduksi dengan suatu faktor resistansi ataufaktor overcapacity () yang nilainya lebih kecildari 1,0.

Kekuatan ultimate teoritis atau disebutjuga kekuatan nominal (Rn) setelahdikalikan faktor resistansi menjadikekuatan rencana (tahanan rencana).


Sehingga suatu elemen atau sistem strukturdikategorikan aman apabila :

Bagian kiri persamaan merepresentasikanketahanan atau kekuatan dari sebuahelemen atau sistem struktur.

Bagian kanan persamaan menyatakanbeban yang harus dipikul oleh strukturtersebut.

iQ

inR .


Standar perencanaan struktur baja metode LRFD diatur dalam :

1) RSNI T-03-2005 Perencanaan Stuktur Baja Untuk Jembatan

2) SNI 03 - 1729 – 2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung

Gambar 2.1. Konsep perencanaan struktur baja


C. Faktor Beban dan Kombinasi Pembebanan

Faktor beban berfungsi untuk menaikkan nilai bebandalam mengantisipasi ketidakpastian intensitas bebanyang bekerja pada struktur.

Nilai faktor beban mati lebih kecil dari pada bebanhidup karena perencana dapat menentukan denganlebih pasti besarnya beban mati dibandingkandengan beban hidup (beban hidup intensitasnyabisa berubah suatu waktu).

Beban yang keberadaanya untuk waktu yang lamavariasi besar bebannya akan lebih kecil, sedangkanuntuk beban yang bekerja dengan durasi relatifpendek akan mempunyai variasi yang besar.


Kombinasi pembebanan adalah jumlah dari beban-bebankerja yang sudah dikalikan terhadap faktor beban.

Nilai faktor beban dan kombinasi pembebanan yangbekerja pada struktur diatur pada Pasal 6.2.2 SNI 03-1729-2002 yaitu sebagai berikut :

1) U = 1,4D

2) U = 1,2D + 1,6L + 0,5(La atau H)

3) U = 1,2D + 1,6(La atau H) + (LL atau 0,8W)

4) U = 1,2D + 1,3W + L L + 0,5(La atau H)

5) U = 1,2D 1,0E + L L

6) U = 0,9D (1,3W atau 1,0E)


dengan,U = beban ulimateD = beban mati yang diakibatkan oleh berat kostruksi permanen,

termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, danperalatan layan tetap;

L = adalah beban hidup dari pengguna gedung dan beban bergerakdidalamnya, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk bebanlingkungan seperti angin, air hujan, dll

La = adalah beban hidup atap yang ditimbulkan selama perawatanoleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaanbiasa oleh orang dan benda bergerak;

H = adalah beban hujan tidak termasuk genangan air hujan(ponding)

W = beban anginE = beban gempa yang ditentukan dengan peraturan gempaL = 0,5

Bila L < 5 kPa (500 kg/m2)L = 1,0

Bila L 5 kPa (500 kg/m2) atau untuk gedung parkir, gedunguntuk areal pertemuan umum.


Soal 1 :

Suatu struktur pelat lantai bangunan hotel dipikul oleh balok IWF400.200.8.13 dengan jarak antar balok 2,6 m (as to as). Tebal pelatlantai 120 mm dengan finishing adukan tebal 3 cm dan penutuplantai menggunakan keramik. Hitunglah beban terfaktor yang harusdipikul oleh balok tersebut sesuai kombinasi LRFD (SNI 03-1729-2002)!


12

31

Pelat betonAdukanKeramik

IWF 400X200X8X13

2,60 2,60

2,60

Penyelesaian :

Penentuan beban kerja (Peraturan Pembebanan IndonesiaUntuk Gedung 1983),

Beton bertulang = 2400 kg/m3

= 24 kN/m3

Adukan (per cm tebal) = 21 kg/m2

= 0,21 kN/m2

Keramik (per cm tebal) = 24 kg/m2

= 0,24 kN/m2

Beban hidup (bangunan hotel) = 250 kg/m2

= 2,5 kN/m2


Penentuan berat sendiri balok (tabel profil baja) :Profil IWF 400.200.8.13 = 66 kg/m’

= 0,66 kN/m’

Perhitungan beban mati D dan beban hidup L yang dipikul oleh balok (jarak antarbalok 2,6 m) :

Pelat lantai D1 = 24 kN/m3 x 0,12 m x 2,6 m = 7,488 kN/m’Adukan D2 = 0,21 kN/m2 x 3 cm x 2,6 m = 1,638 kN/m’

Keramik D3 = 0,24 kN/m2 x 1 cm x 2,6 m = 0,624 kN/m’Berat IWF D4 = 0,660 kN/m’Total D = 10,410 kN/m’

Beban hidup L = 2,5 kN/m2 x 2,6 m = 6,500 kN/m’

Perhitungan beban terfaktor akibat beban mati (D) dan beban hidup (L) :U1 = 1,4 D

= 1,4 x 10,410 kN/m’= 14,574 kN/m’

U2 = 1,2 D + 1,6 L + 0,5(La atau H)= (1,2 x 10,410) + (1,6 x 6,5) + (0,5 x 0)= 22,892 kN/m’

Beban terfaktor yang menentukan yaitu U2 = 22,892 kN/m’.Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

Soal 2 :

Suatu elemen struktur gording pada sistemstruktur rangka atap (kuda-kuda) berupa profillipped channel C 150x50x20x3,2. Jarak antargording 1,80 m dengan kemiringan bidang atap290. Apabila penutup atap digunakan gentengkeramik hitunglah beban terfaktor yang dipikuloleh gording tersebut !


Penyelesaian :Penentuan beban kerja (Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983) :1) Penutup atap (genteng) = 50 kg/m2

= 0,50 kN/m22) Air hujan = 40 - (0,8*a)

dengan, a = kemiringan atap= 290

Air hujan = 40 - (0,8*29)= 17 kg/m2= 0,17 kN/m2 bidang datar

3) Angin = 25 kg/m2 * kadengan, ka = koefisien angin

= (0,02*a ) - 0,4= (0,02*29) - 0,4= 0,18

(Nilai positif berarti menekan bidang atap) Angin = 25*0,18

= 4,50 kg/m2= 0,05 kN/m2 (Arah tegak lurus bidang atap)

Penentuan berat sendiri gording (tabel profil baja) :Profil lipped channel C 150x50x20x3,2 = 6,76 kg/m

= 0,07 kN/m


Kedudukan dan posisi gording pada kuda-kuda :

Jarak antar gording 1,80 meter

Posisi gording miring (a = 29O) mengikuti kemiringan atap


290

1,80 m

1,57 m

290

w

w cos 290

w sin 290

x

y

Perhitungan beban mati (D), beban hidup (L), beban air hujan (H) danbeban angin (W) yang bekerja pada gording.

Arah beban dibagi ke dalam dua sumbu yaitu terhadap sumbu x dansumbu y.

1) Beban mati D

Genteng D1 = 0,50 * 1,80 = 0,90 kN/m

Berat lipped channel D2 = 0,07 kN/m

Total beban mati D = 0,97 kN/m

a) Beban mati terhadap sumbu x, Dx = D cos 29O

= 0,97 * 0,87

= 0,84 kN/m

b) Beban mati terhadap sumbu y, Dy = D sin 29O

= 0,97 * 0,48

= 0,47 kN/m


2) Beban air hujan, H = 0,17 * 1,57 = 0,27 kN/m

a) Beban air hujan terhadap sumbu x, Hx = H cos 29O

= 0,27 * 0,87

= 0,23 kN/m

b) Beban air hujan terhadap sumbu y, Hy = H sin 29O

= 0,27 * 0,48

= 0,13 kN/m

3) Beban angin, W = 0,05 * 1,80 = 0,09 kN/m

Beban angin bekerja tegak lurus bidang atap maka,

a) Beban angin terhadap sumbu x, Wx = W

= 0,09 kN/m

b) Beban angin terhadap sumbu y, Wy = 0


Perhitungan beban terfaktor :

1) Terhadap sumbu x, U1 = 1,4 Dx

= 1,4 * 0,84

= 1,18 kN/m

U2 = 1,2 Dx + 1,6 Lx + 0,5 Hx

= (1,2 * 0,84) + (1,6 * 0) + (0,5 * 0,23)= 1,12 kN/m

U3 = 1,2 Dx + 1,6 Hx + 0,8 Wx

= (1,2 * 0,84) + (1,6 * 0,23) + (0,8 * 0,09) = 1,45 kN/m

U4 = 1,2 Dx + 1,3 Wx + 0,5 Hx

= (1,2 * 0,84) + ( 1,3 * 0,09) + (0,5 * 0,23)

= 1,24 kN/m

2) Terhadap sumbu y, U1 = 1,4 Dy

= 1,4 * 0,47

= 0,66 kN/m

U2 = 1,2 Dy + 1,6 Ly + 0,5 Hy

= (1,2 * 0,47) + (1,6 * 0) + (0,5 * 0,13)= 0,63 kN/m


U3 = 1,2 Dy + 1,6 Hy + 0,8 Wy

= (1,2 * 0,47) + (1,6 * 0,13) + (0,8 * 0)= 0,77 kN/m

U4 = 1,2 Dy + 1,3 Wy + 0,5 Hy

= (1,2 * 0,47) + ( 1,3 * 0) + (0,5 * 0,13)

= 0,63 kN/m

Beban terfaktor yang menentukan yaitu :

1) Terhadap sumbu x, U3 = 1,45 kN/m

2) Terhadap sumbu y, U3 = 0,77 kN/m


D. Faktor resistansi

Faktor resistansi ini berfungsi untukmengantisipasi ketidakpastian kekuatanstruktur, yang diakibatkan dimensi struktur(kurang), ataupun mutu material dan mutupelaksanaan (buruk).

Faktor resistansi atau faktor reduksi ataufaktor overkapasitas (kapasitas lebih)

nilainya selalu lebih kecil dari 1,0.


Nilai faktor resistansi dalam perencanaan strukturbaja berdasarkan metode LRFD ditentukan padaTabel 6.4-2 SNI 03-1729-2002 seperti yang terterapada Tabel 2.1 berikut.


Tabel 2.1. Nilai faktor resistansi berbagai jenis struktur

No. Jenis dan kondisi elemen struktur Faktor resistensi

1. Komponen struktur yang memikul momen lentur 0,90

2. Komponen struktur yang memikul gaya aksial tekan 0,85

3. Komponen struktur yang memikul gaya aksial tarik

a. Terhadap kuat tarik leleh 0,90

b. Terhadap kuat tarik fraktur 0,75

4. Komponen struktur yang memikul gaya aksial dan lentur 0,90

5. Komponen struktur komposit

a. Kuat tekan 0,85

b. Kuat tumpu beton 0,60

c. Kuat lentur dengan distribusi tegangan plastis 0,85

d. Kuat lentur dengan distribusi tegangan elastis 0,90

6. Sambungan baud 0,75

7. Sambungan las

a. Las tumpul penetrasi penuh 0,90

b. Las sudut, las tumpul penetrasi sebagian, las pengisi 0,75Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

THE END


II. KONSEP DESAIN - simak-unwiku.ac.idsimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 3-new2.pdf · B. Metode...

Documents

Transcript of II. KONSEP DESAIN - simak-unwiku.ac.idsimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 3-new2.pdf · B. Metode...