ITS-paper-19383-3109106044-Paper(1)

download ITS-paper-19383-3109106044-Paper(1)

of 17

Transcript of ITS-paper-19383-3109106044-Paper(1)

  • 1

    STUDI PERILAKU TEKUK TORSI LATERAL PADA BALOK BAJA BANGUNAN

    GEDUNG DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM ABAQUS 6.7

    Nama Mahasiswa : Rachmawaty Asri

    NRP : 3109 106 044

    Jurusan : Teknik Sipil FTSP-ITS

    Dosen Pembimbing : 1. Budi Suswanto, ST. MT. Ph.D

    2. Ir. Isdarmanu, M.Sc

    Abstrak

    Balok adalah komponen struktur yang memikul beban-beban gravitasi, seperti beban mati dan

    beban hidup. Komponen struktur balok merupakan kombinasi dari elemen tekan dan tarik. Banyak

    kasus balok cukup terkekang secara lateral, sehingga masalah stabilitas tidak perlu mendapat

    penekanan lebih karena balok terkekang baik dalam arah sumbu kuat maupun sumbu lemahnya.

    Tugas Akhir ini menganalisa perilaku elemen struktur balok baja pada bangunan gedung.

    Bentuk profil pada balok baja adalah profil I yang direncanakan pada sebuah bangunan 30x22 m2

    (jarak antar bentang memanjang 5 m, jarak antar bentang melintang 6 m dan 8 m) dan 2 lantai dengan

    tinggi bangunan 10 m (tinggi antar lantai 5 m). Pada analisa ini balok diberikan beban gravitasi dan

    variasi beban lateral sehingga balok mengalami defleksi. Hal tersebut dianalisis dengan menggunakan

    program Abaqus 6.7 dan untuk analisa kapasitas penampang menggunakan program Xtract versi

    2.6.2.

    Dalam penulisan Tugas Akhir ini, didapatkan balok mengalami tekuk torsi lateral dari hasil

    analisa dengan rumus empiris, dan pada struktur portal diperoleh balok mengalami perubahan

    tegangan hingga 593 MPa pada arah Z, regangan maksimum sebesar -0,00778 dan defleksi

    maksimum pada arah Y sebesar 8,377 mm. Selain itu didapatkan selisih antara momen nominal untuk

    kapasitas penampang balok menggunakan program Xtract v2.6.2 dengan rumus empiris sebesar

    4,14%.

    Kata kunci : Balok Profil I, Tekuk torsi lateral, Xtract versi 2.6.2, Abaqus 6.7

    1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

    Dalam perencanaan struktur, hampir

    semua balok hanya dirancang memikul momen

    lentur dan geser pada sumbu mayor saja,

    sedangkan dalam arah minor balok dianggap

    menyatu dengan lantai sehingga tidak

    diperhitungkan. Jika dalam kenyataannya perlu

    perencanaan lentur dalam arah minor

    (penampang bi-aksial) maka disainer harus

    menghitung tersendiri, termasuk jika timbul

    torsi. Sebagian besar beban torsi terabaikan

    karena dianggap jarang sekali terjadi dan tidak

    penting. Sulitnya memprediksi pengaruh torsi

    yang terjadi sehingga efek dari torsi sering

    diabaikan oleh disainer dalam merencanakan

    struktur padahal torsi harus direncanakan untuk

    menjamin struktur itu kuat. Namun,

    perkembangan program komputer dengan

    analisa tiga dimensi telah mengingatkan

    disainer untuk merencanakan struktur bangunan

    yang dapat menerima torsi (Trahair dan Pi

    1997).

    Terjadinya torsi pada tepi balok akibat

    beban lateral yang tidak seimbang

    mengakibatkan tekuk semakin besar. Fenomena

    tekuk biasanya disebabkan oleh balok baja

    yang sangat tipis sehingga mudah mengalami

    tekuk oleh karena itu dibutuhkan perhitungan

    analisa struktur pada profil baja yang mampu

    menerima beban torsi.

    Dalam Tugas Akhir ini direncanakan

    sebuah bangunan gedung dengan dimensi

    bangunan 30x22 m (jarak antar bentang

    memanjang 5 m, jarak antar bentang melintang

    6 m dan 8 m) dan 2 lantai dengan tinggi

    bangunan 10 m (tinggi antar lantai 5 m).

    Gedung didesain terletak di daerah zona gempa

    kuat berdasarkan RSNI2 03-1726-201x. Secara

    keseluruhan, perencanaan struktur gedung ini

    dibuat dari struktur baja. Analisa struktur

    secara umum menggunakan program SAP2000

    versi 14. Sedangkan untuk analisa penampang

    dengan menggunakan program Xtract versi

    2.6.2 dan untuk melihat perilaku elemen

    struktur menggunakan program Abaqus 6.7.

    Tugas Akhir difokuskan untuk

    mempelajari perilaku struktur bangunan gedung

    khususnya elemen struktur balok yang

    mengalami tekuk torsi lateral karena dalam

  • 2

    perencanaan struktur, terjadinya tekuk dapat

    mengurangi kapasitas dari balok sehingga

    balok berdeformasi dan mengalami tekuk.

    Untuk desain profil menggunakan profil Wide

    Flange (WF) karena pada perencanan struktur

    bangunan baja, desain struktur utamanya lebih

    banyak menggunakan profil WF dibandingkan

    profil yang lain, selain itu profil WF cenderung

    lebih menekuk pada bagian badan

    dibandingkan sayapnya akibat lenturan pada

    balok baja.

    1.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang akan dikaji dalam studi

    ini adalah sebagai berikut :

    1. Bagaimana menganalisa struktur bangunan baja khususnya pada elemen struktur balok

    dengan menggunakan program SAP2000

    versi 14?

    2. Bagaimana menganalisa elemen struktur balok yang mengalami tekuk torsi lateral

    dengan rumus empiris?

    3. Bagaimana menganalisa penampang balok dengan menggunakan program Xtract versi

    2.6.2?

    4. Bagaimana mengetahui perilaku yang terjadi pada elemen struktur balok yang

    mengalami tekuk torsi lateral dengan

    menggunakan program Abaqus 6.7?

    5. Bagaimana membandingkan perilaku struktur portal khususnya pada balok

    dengan variasi beban lateral?

    1.3 Tujuan Dari permasalahan yang ada diatas, adapun

    tujuan yang ingin dicapai dalam studi ini

    adalah:

    1. Dapat menganalisa struktur bangunan baja khususnya pada elemen struktur balok

    dengan menggunakan program SAP2000

    versi 14.

    2. Dapat menganalisa elemen struktur balok yang mengalami tekuk torsi lateral dengan

    rumus empiris.

    3. Dapat menganalisa penampang balok dengan menggunakan program Xtract versi

    2.6.2.

    4. Dapat mengetahui perilaku yang terjadi pada elemen struktur balok yang

    mengalami tekuk torsi lateral dengan

    menggunakan program Abaqus 6.7.

    5. Dapat membandingkan perilaku elemen struktur balok dengan variasi beban lateral.

    1.4 Batasan Masalah Batasan masalah dalam studi ini adalah:

    1. Hanya mempelajari perilaku elemen struktur balok yang mengalami tekuk torsi

    lateral saja.

    2. Tidak membahas rencana anggaran biaya dan metode pelaksanaan.

    3. Tidak membahas struktur bangunan bawah (pondasi).

    4. Analisa struktur menggunakan program SAP2000 versi 14, dan untuk minor

    analysis menggunakan program Xtract

    versi 2.6.2 dan Abaqus 6.7.

    2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum

    Baja merupakan salah satu bahan

    konstruksi yang penting. Sifat-sifatnya yang

    terutama penting dalam penggunaan kontruksi

    adalah kekuatannya yang tinggi, dibandingkan

    terhadap setiap bahan lain yang tersedia, dan

    sifat keliatannya. Keliatan (ductility) adalah

    kemampuan untuk berdeformasi secara nyata

    baik dalam tegangan maupun dalam kompresi

    sebelum terjadi kegagalan (Bowles 1984).

    Salah satu kegagalan yang terjadi pada struktur

    balok yaitu kegagalan akibat terjadinya tekuk

    torsi lateral.

    2.2 Pembebanan

    Beban adalah gaya luar yang bekerja pada

    suatu struktur. Besarnya beban yang bekerja

    pada suatu struktur diatur oleh peraturan

    pembebanan yang berlaku, sedangkan masalah

    kombinasi dari beban-beban yang bekerja telah

    diatur dalam SNI 03-1729-2002 Pasal 6.2.2.

    Beberapa jenis beban yang ada yaitu:

    2.2.1 Beban Mati Beban mati adalah berat dari semua

    bagian suatu gedung atau bangunan yang

    bersifat tetap selama masa layan struktur,

    termasuk unsur-unsur tambahan, finishing.

    Beberapa contoh berat dari beberapa komponen

    bangunan penting yang sering digunakan untuk

    menentukan besarnya beban mati suatu

    gedung/bangunan diperlihatkan pada Tabel 2.1

    berikut ini:

  • 3

    Tabel 2.1 Berat sendiri bahan bangunan dan

    komponen gedung

    (Sumber: Peraturan Pembebanan Indonesia

    Untuk Gedung 1983)

    2.2.2 Beban Hidup

    Beban hidup adalah beban gravitasi yang

    bekerja pada struktur dalam masa layannya dan

    timbul akibat penggunaannya suatu gedung.

    Beberapa contoh beban hidup menurut

    kegunaan suatu bangunan ditampilkan dalam

    Tabel 2.2 sebagai berikut:

    Tabel 2.2 Beban hidup merata maksimum, Lo

    dan beban hidup terpusat minimum

    Fungsi Bangunan

    Merata (kg/m

    2)

    Beban

    terpusat kg

    Toko

    Eceran

    Lantai pertama

    Lantai diatasnya

    Grosir, semua lantai

    488,28

    365,95

    611,62

    453,62

    453,62

    453,62

    (Sumber: Tata cara perhitungan pembebanan

    untuk bangunan rumah dan gedung RSNI 03-

    1727-1989)

    Reduksi beban hidup :

    = 0,25 + 4,57

    dimana :

    L = Beban hidup desain tereduksi (kg/m2)

    yang ditumpu oleh komponen struktur.

    Lo = Beban hidup desain belum direduksi

    (kg/m2) yang ditumpu oleh komponen

    struktur (Tabel 2.2)

    KLL= Faktor elemen beban hidup (Tabel 2.3).

    AT = Luas tributary (m2)

    Tabel 2.3 Faktor elemen beban hidup, KLL

    Elemen KLL

    Kolom-kolom dalam 4

    Kolom-kolom luar tapa pelat kantilever 4

    Kolom-kolom tepi dengan pelat pelat kantilever 3

    Kolom-kolom sudut dengan pelat kantilever, 2

    Balok-balok tepi tanpa pelat kantilever, 2

    Balok-balok dalam 2

    Semua komponen struktur yang tidak tercantum

    diatas :

    Balok-balok tepi dengan pelat kantilever,

    Balok-balok kantilever, Pelat-pelat satu arah,

    Pelat-pelat dua arah, Komponen struktur tanpa Pelat-pelat dua arah, Komponen struktur tanpa

    ketentuan-ketentuan untuk penyaluran geser

    menerus tegak lurus terhadap bentangnya.

    1

    (Sumber: Tata cara perhitungan pembebanan

    untuk bangunan rumah dan gedung RSNI 03-

    1727-1989)

    2.2.3 Beban Angin

    Beban angin adalah beban yang bekerja

    pada struktur akibat tekanan-tekanan dari

    gerakan angin. Beban angin sangat tergantung

    dari lokasi ketinggian dari struktur. Besarnya

    tiupan diambil minimum sebesar 25 kg/m2.

    2.2.4 Beban gempa

    Beban gempa adalah semua beban statik

    ekuivalen yang bekerja pada struktur akibat

    adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi,

    baik pergerakan arah vertikal maupun

    horizontal. Berdasarkan RSNI2 03-1726-201x,

    peluang dilampauinya beban dalam kurun

    waktu umur bangunan 50 tahun adalah 2% dan

    gempa yang menyebabkannya disebut Gempa

    Rencana (dengan periode ulang 2500 tahun).

    Nilai faktor modifikasi respon struktur dapat

    ditetapkan sesuai dengan kebutuhan.

    Koefisien respon seismic, Cs harus

    ditentukan sesuai dengan :

    Cs =SDS

    R

    Ie

    dimana:

    SDS = parameter percepatan spektrum respons

    disain dalam rentang periode pendek

    seperti ditentukan dari RSNI2 03-1726-

    201x pasal 6.3

    R = faktor modifikasi respon RSNI2 03-1726-

    201x Tabel 9

    Ie = faktor keutamaan hunian yang ditentukan

    sesuai dengan RSNI2 03-1726-201x pada

    tabel berikut:

    Bahan Bangunan Berat

    Baja 7850 kg/m3

    Beton 2200 kg/m3

    Beton bertulang 2400 kg/m3

    Kayu (kelas 1) 1000 kg/m3

    Pasir (kering udara) 1600 kg/m3

    Komponen Gedung

    Spesi dari semen, per cm

    tebal

    21 kg/m2

    Dinding bata merah batu 250 kg/m2

    Penutup atap genteng 50 kg/m2

    Penutup lantai ubin semen

    per cm tebal

    24 kg/m2

  • 4

    Tabel 2.4 Faktor keutamaan gempa

    Kategori risiko Faktor keutamaan

    gempa IeI atau II 1,0

    III 1,25

    IV 1,50

    (Sumber: Standar perencanaan ketahanan

    gempa untuk struktur bangunan gedung dan

    non gedung RSNI2 03-1726-201x)

    Nilai Cs yang dihitung sesuai dengan

    RSNI2 03-1726-201x tidak perlu melebihi

    berikut ini:

    Cs =SD 1

    TR

    Ie

    Cs harus tidak kurang dari: Cs = 0,044 SDS Ie 0,01

    Periode struktur fundamental, T, dalam

    arah yang ditinjau harus diperoleh

    menggunakan properti struktur dan karateristik

    deformasi elemen penahan dalam analisis yang

    teruji. Sebagai alternative pada pelaksanaan

    analisis untuk menentukan periode

    fundamental, T, diijinkan secara langsung

    menggunakan periode bangunan pendekatan,

    (Ta) dalam detik, yang ditentukan dari

    persamaan berikut:

    = h

    dimana hn adalah ketinggian struktur, dalam

    m,diatas dasar sampai tingkat tertinggi struktur

    dan koefisien Ct dan x ditentukan berdasarkan

    Table 2.5.

    Tabel 2.5 Nilai parameter perioda pendekatan

    Ct dan X Tipe Struktur Ct X

    Sistem rangka pemikul momen dimana rangka

    memikul 100 % gaya seismik yang disyaratkan dan

    tidak dilingkupi atau dihubungkan dengan

    komponen yang lebih kaku dan akan mencegah

    rangka dari defleksi jika dikenai gaya gempa

    Rangka baja pemikul momen 0,0724 0,8

    Rangka beton pemikul momen 0,0466 0,9

    Rangka baja dengan bresing eksentris 0,0731 0,75

    Rangka baja dengan bresing terkekang terhadap

    tekuk

    0,0731 0,75

    Semua system struktur lainnya 0,0488 0,75

    (Sumber: Standar perencanaan ketahanan

    gempa untuk struktur bangunan gedung dan

    non gedung RSNI2 03-1726-201x)

    Tabel 2.6 Koefisien untuk batas atas pada

    periode yang dihitung

    0,4 1,4

    0,3 1,4

    0,2 1,5

    0,15 1,6

    0,1 1,7

    Parameter percepatan respon spectral

    disain pada 1 detik S D1

    Koefisien

    Cu

    (Sumber: Standar perencanaan ketahanan

    gempa untuk struktur bangunan gedung dan

    non gedung RSNI2 03-1726-201x)

    gaya gempa lateral (Fx) (kN) yang timbul di

    semua tingkat harus ditentukan dari persamaan

    berikut:

    = dan

    = ; =h

    h

    =1

    dimana:

    V = gaya lateral disain total atau geser

    didasar struktur(kN)

    Cs = koefisien respon seismik yang

    ditentukan sesuai dengan RSNI2 03-

    1726-201x Pasal 7.8.1

    W = berat seismik efektif menurut

    RSNI2 03-1726-201x pasal 7.7.2.

    Cvx = faktor distribusi vertikal

    Wi dan wx = bagian berat seismik efektif total

    struktur (W) yang ditempatkan atau

    dikenakan padatingkat i atau x

    hi dan hx= tinggi (m) dari dasar sampai tingkat

    padatingkat i atau x

    k = eksponen yang terkait dengan periode

    struktur sbagai berikut:

    untuk struktur yang mempunyai periode sebesar 0,5 detik atau kurang, k = 1

    Untuk struktur yang mempunyai periode sebesar 2,5 detik atau lebih, k = 2

    untuk struktur yang mempunyai periode antara 0,5 dan 2,5 detik, k = 2 atau harus

    ditentukan dengan interpolasi linier antara 1

    dan 2

    geser tingkat disain gempa di semua

    tingkat (Vx) (kN) harus ditentukan dari

    persamaan berikut:

    =

    =

    Dimana Fi adalah bagian dari geser dasar

    seismic (V) (kN) yang timbul ditingkat i.

  • 5

    Gambar 2.3 Spektrum respon disain

    2.3 Kuat Nominal Lentur Penampang Pengaruh Tekuk Lokal

    2.3.1 Tekuk Lokal Sayap Kelangsingan dari sayap untuk profil I

    adalah:

    =

    =

    2

    Untuk profil I batas antara kompak dan

    tidak kompak pada SNI 03-1729-2002 (Tabel

    7.5-1) adalah:

    =170

    dan batas antara tidak kompak dan balok

    langsing adalah :

    =370

    dimana :

    = kelangsingan penampang p = batas maksimum untuk penampang

    kompak

    r = batas maksimum untuk penampang tidak kompak

    fy = tegangan leleh baja (MPa)

    fr = tegangan residu (tegangan sisa) pada

    pelat sayap, untuk penampang buatan

    pabrik sebesar 70 MPa dan penampang

    buatan las sebesar 115 MPa

    Pada zona plastis, momen nominal adalah:

    = = dimana :

    Mn = tahanan momen nominal

    Mp = tahanan momen plastis

    Zx = modulus plastis penampang

    Batas antara zona tidak kompak dan

    langsing, akibat adanya tegangan residu

    tahanan momen elastis maksimum, Mr sebagai

    berikut:

    = dimana:

    Mr = kuat nominal yang tersedia untuk beban

    layan ketika serat terluar penampang

    mencapai tegangan (termasuk tegangan residu)

    Sx = modulus penampang

    2.3.2 Tekuk Lokal Badan Kelangsingan dari badan untuk profil I

    adalah:

    =

    Untuk profil I, batas dari plastis

    (penampang kompak) SNI 03-1729-2002

    (Tabel 7.5-1) adalah:

    =1680

    dan batas untuk daerah inelastis (penampang

    tidak kompak):

    =2550

    Pada batas antara inelastis dan perilaku

    elastis, momen nominal adalah:

    = = Untuk tekuk sayap maupun badan,

    hubungan antara dan Mn dalam daerah inelastis adalah linear, sehingga Mn dapat

    didefinisikan sebagai berikut:

    < =

    2.4 Kuat Nominal Lentur Penampang Pengaruh Tekuk Lateral

    Setiap komponen struktur yang memikul

    momen lentur, harus memenuhi persyaratan:

    dimana:

    b = faktor reduksi untuk lentur pada komponen balok adalah 0,90

    Mn = kuat nominal momen lentur dari

    penampang

    Mu = beban momen lentur terfaktor

    Besarnya kuat nominal momen lentur

    dari penampang ditentukan sebagai berikut:

    2.4.1 Analisa Plastis Agar penampang dapat mencapai kuat

    nominal Mn = Mp, maka penampang harus

    kompak untuk mencegah terjadinya tekuk

    lokal. Syarat penampang kompak ditentukan

    sesuai dengan SNI 03-1729-2002 (Tabel 7.5-1)

    2.4.2 Perilaku Inelastis Kuat momen lentur nominal dalam kasus

    ini ditentukan dalam SNI 03-1729-2002 (pasal

    8.3.4).

    = +

  • 6

    Untuk panjang Lr diperoleh dari persamaan

    berikut:

    =1

    1 + 1 + 2

    2

    dengan: =

    1 =

    2

    2 = 4

    2

    dimana :

    X1 = koefisien untuk perhitungan momen

    tekuk torsi lateral (MPa)

    X2 = koefisien untuk perhitungan momen

    tekuk torsi lateral (1/MPa)2

    Untuk momen lentur nominal harus

    dihitung berdasarkan keadaan yang paling kritis

    dari tekuk lokal flens, tekuk lokal web, serta

    tekuk torsi lateral. Untuk membatasi terhadap

    tekuk lokal flens serta tekuk lokal web, SNI 03-

    1729-2002 (pasal 8.2.4). Sedangkan kondisi

    batas untuk tekuk torsi lateral ditentukan dalam SNI 03-1729-2002 (pasal 8.3.4).. Dengan

    faktor pengali momen Cb, ditentukan oleh

    persamaan Kirby and Nethercot (Galambos dan

    Surovek 2008) sebagai berikut:

    =12.5

    2.5 +3 +4+3 2,3

    dimana :

    Cb = koefisien momen lentur

    Mmax = momen maksimum sepanjang bentang

    yang ditinjau

    MA = momen pada bentang tak terkekang

    MB = momen pada tengah bentang tak

    terkekang

    MC = momen pada bentang tak terkekang

    2.4.3 Perilaku Elastis Kasus ini terjadi bila L > Lr dan

    kelangsingan dari flens serta web tak melebihi

    (penampang kompak). Kuat nominal momen lentur dalam kondisi ini ditentukan sebagai

    berikut:

    = = .

    . . . +

    .

    2

    .

    dengan:

    = 2

    4

    = 1

    3=1

    3

    dimana :

    Mcr = momen kritis terhadap tekuk torsi

    lateral (N-mm)

    E = modulus elastisitas (200000 MPa)

    Iy = momen inersia arah y (mm4)

    G = modulus geser (80000 MPa)

    J = konstanta puntir torsi (mm4)

    Cw = konstanta puntir lengkung (mm6)

    2.6 Defleksi Pada Balok

    Apabila suatu beban menyebabkan

    timbulnya lentur, maka balok pasti akan

    mengalami defleksi atau lendutan seperti pada

    Gambar 2.8 berikut.

    Gambar 2.8 Defleksi pada balok terbagi merata

    pada dua perletakan sederhana

    SNI 03-1729-2002 pasal 6.4.3 membatasi

    besarnya lendutan yang timbul pada balok.

    Dalam pasal ini disyaratkan lendutan

    maksimum untuk balok pemikul dinding atau

    finishing yang getas adalah sebesar L/360,

    sedangkan untuk balok biasa lendutan tidak

    boleh lebih dari L/240. Pembatasan ini

    dimaksudkan agar balok memberikan

    kemampuan layanan yang baik. Beberapa

    perumusan defleksi dari balok ditunjukkan

    sebagai berikut:

    a. Untuk menghitung defleksi balok, beban kerja yang dipakai dalam perhitungan

    bukan beban berfaktor.

    b. Untuk balok diatas dua perletakan sederhana, untuk menghitung defleksi

    maksimum dapat dipakai perumusan:

    untuk beban terbagi rata q penuh pada balok

    =54

    384

    untuk beban terpusat P ditengah bentang

    =3

    48

    c. Untuk balok diatas beberapa tumpuan/balok statis tak tentu, rumus

    pendekatan ini dapat dipakai :

    =52

    48 0,1 +

    dimana:

    , = momen tumpuan = momen ditengah lapangan

    L

    q

    1/2L

  • 7

    2.7 Tegangan Geser Pada Balok

    Kuat geser balok tergantung

    perbandingan antara tinggi bersih pelat badan

    (h) dengan tebal pelat badan (tw).

    Untuk balok tanpa pengaku vertikal pelat

    badan (kn = 5). Dengan memakai nilai

    E=200000 MPa, maka perumusan diatas

    menjadi lebih sederhana:

    a. Plastis

    1100

    = 0,6

    b. Inelastis 1100

    1370

    =

    900000

    2

    dan kuat geser rencana harus memenuhi

    persamaan :

    Vu < Vn = 0,90

    3. METODE PENYELESAIAN 3.1 Preliminary Desain

    Direncanakan bangunan gedung (30x22)m

    dengan jarak bentang memanjang 5m, untuk

    jarak bentang melintang 6m dan 8m. tinggi

    gedung 10m (terdiri dari 2 lantai masing-

    masing lantai tingginya 5m). Desain

    penampang balok dan kolom menggunakan

    profil I dengan mutu baja yang digunakan yaitu

    BJ41.

    Gambar 3.2 Tampak atas bangunan

    Gambar 3.3 Potongan Melintang

    Gambar 3.4 Potongan Memanjang

    3.2 Pembebanan Struktur

    a. Beban mati

    Beban mati diambil menurut PPIUG 1983

    Tabel 2.1.

    b. Beban hidup

    Beban hidup yang digunakan pada struktur

    bangunan pertokoan berdasarkan RSNI 03-

    1727-1989 dipakai sebesar 365,95 kg/m2 dan

    untuk pelat atap dipakai sebesar 97,86 kg/m2.

    c. Beban Angin

    Direncanakan lokasi bangunan jauh dari

    pantai, sehingga tekanan tiup cukup sebesar 25

    kg/m2. Pada dinding bangunan beban angin

    tekan yang dipakai adalah 0.9 W dan beban

    angin isap sebesar 0.4 W.

    d. Beban Gempa

    Perencanaan dan perhitungan struktur

    terhadap gempa dilakukan berdasarkan RSNI2

    03-1726-201x yang direncanakan gempa

    dengan kemungkinan terlewati besarannya

    selama umur struktur bangunan 50 tahun adalah

    sebesar 2% dimanajenis tanah yang dipakai

    yaitu tanah lunak, dengan faktor keutamaan (I)

    adalah 1,25 dan faktor reduksi (R) adalah 8.

    +10,00

    +5,00

    +0,00-

    -+0,00

    +5,00

    +10,00

  • 8

    Gambar 3.5 Peta respon spektra percepatan

    untuk perioda pendek 0,2 detik (Ss) di batuan

    dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 2%

    dalam 50 tahun

    Gambar 3.6 Peta respon spectra percepatan

    untuk perioda pendek 1 detik (Ss) di batuan

    dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 2%

    dalam 50 tahun

    e. Kombinasi Pembebanan

    Peraturan pembebanan menggunakan

    RSNI2 03-1726-201x dengan kombinasi

    pembebanan sebagai berikut:

    COMB 1 : 1,4 D

    COMB 2 : 1,2 D + 1,6 L

    COMB 3 : 1,2 D + 0,5 L 1,3 W

    COMB 4 : 1,2 D + 1 L 1 E

    COMB 5 : 0,9 D 1E

    dimana : D = Beban Mati

    L = Beban Hidup

    W = Beban Angin

    E = Beban Gempa

    3.3 Analisa Struktur

    Pada tahap ini dilakukan pemodelan dan

    analisa linier struktur dengan menggunakan

    SAP2000 versi 14 berdasarkan preliminary

    desain dan pembebanan yang telah

    direncanakan.

    3.4 Kontrol Penampang

    Selanjutnya dilakukan pengontrolan agar

    penampang atau dimensi yang telah

    direncanakan sudah sesuai dengan peraturan

    (SNI 03-1729-2002). Jika telah memenuhi

    syarat dapat dilanjutkan ke tahap berikutnya.

    3.5 Analisa Penampang Balok

    Setelah dilakukan kontrol penampang dan

    penampang telah memenuhi syarat maka

    dilakukan pengecekan penampang untuk

    mengetahui kapasitas penampang dengan

    menggunakan program Xtract 2.6.2.

    3.7 Analisa Perilaku Struktur Balok

    Tahap ini merupakan minor analysis

    menggunakan program Abaqus 6.7 yang akan

    diketahui besarnya deformasi, tegangan dan

    regangan yang terjadi pada balok baja profil I

    yang telah direncanakan.

    4. PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER

    4.1 Data Perencanaan

    Data data perencanaan yang digunakan adalah sebagai berikut :

    Panjang bangunan : 30 m

    Lebar bangunan : 22 m

    Jarak bentang : 6 m dan 8 m

    Tinggi bangunan : 10 m

    Jumlah lantai : 2

    Tinggi antar lantai : 5 m

    Mutu beton (fc) : 30 MPa Mutu baja tulangan (fy) : 240 MPa

    Mutu baja profil (fy) : 250 MPa (BJ 41)

    Fungsi bangunan : Perniagaan (toko)

    Jenis tanah : Tanah lunak

    Letak bangunan : Jauh dari pantai

    4.2 Data Pembebanan Struktur

    4.2.1 Perencanaan Pelat

    Dipakai pelat komposit bondek dengan

    tebal pelat 0,75 mm

    a. Pelat Atap 1. Beban finishing

    - aspal t = 1 cm

    = 1x14 kg/m2 = 14 kg/m

    2

    - spesi t = 1 cm

    = 1x21 kg/m2

    = 21 kg/m2

    - rangka + plafond

    = (11+7) kg/m2 = 18 kg/m

    2

    - ducting AC + pipa = 40 kg/m2 +

    Total beban finishing = 93 kg/m2

    2. Beban hidup: 0,96 kN/m2

    = 97,86 kg/m2

  • 9

    Beban superimposed (berguna)

    = beban finishing + hidup

    = 93 kg/m2 + 97,86 kg/m

    2

    = 190,86 kg/m2

    Jadi beban berguna yang dipakai yaitu, 200

    kg/m2

    3. Beban mati

    Berdasarkan tabel perencanaan praktis

    pada bondek untuk bentang menerus

    dengan tulangan negatif didapatkan data-

    data sebagai berkut :

    Bentang 8 m - bentang (span) = 4 m

    (dengan 2 baris penyangga)

    - tebal pelat beton = 12 cm

    - tulangan negatif = 3,59 cm2/m

    -direncanakan memakai tulangan dengan

    = 10 mm (As = 78,54 mm2

    = 0,7854

    cm2)

    -banyaknya tulangan yang diperlukan

    tiap 1 m

    =

    =

    3,59

    0,7854= 4,57 5

    - jarak antar tulangan, =100

    5= 20

    Jadi, dipasang tulangan tarik 10-200

    (Aspasang = 393mm2)

    Beban mati:

    -Pelat bondek = 10,1kg/m2

    -Pelat beton t =12cm

    0,12mx2400kg/m3 = 288 kg/m

    2 +

    = 298,1kg/m2

    b. Pelat Lantai 1. Beban finishing

    - lantai keramik t = 1 cm

    =1x24 kg/m2 = 24 kg/m

    2

    - spesi t = 2 cm

    = 2x21 kg/m2 = 42 kg/m

    2

    - rangka + plafond

    = (11+7) kg/m2 = 18 kg/m

    2

    - ducting AC + pipa = 40 kg/m2 +

    Total beban finishing = 124 kg/m2

    2. Beban hidup: 3.59 kN/m2

    = 365,95 kg/m2

    Beban superimposed (berguna)

    = beban finishing + hidup

    = 124 kg/m2+ 365,95 kg/m

    2

    = 489,95 kg/m2

    Jadi beban berguna yang dipakai yaitu, 500

    kg/m2

    3. Beban mati

    Berdasarkan tabel perencanaan praktis

    pada bondek untuk bentang menerus

    dengan tulangan negatif didapatkan data-

    data sebagai berkut :

    Bentang 8 m - bentang (span) = 4 m

    (dengan 2 baris penyangga)

    - tebal pelat beton = 14 cm

    - tulangan negatif = 4,93 cm2/m

    - direncanakan memakai tulangan dengan

    = 10 mm (As = 78,54 mm2 = 0,7854

    cm2)

    -banyaknya tulangan yang diperlukan

    tiap 1 m

    =

    =

    4,93

    0,7854= 6,28 7

    -jarak antar tulangan, =100

    7= 14,3

    20 Jadi, dipasang tulangan tarik 10-200

    (Aspasang = 393mm2)

    Beban mati:

    - Pelat bondek = 10,1kg/m2

    - Pelat beton t=14cm

    0,14mx2400 kg/m3 = 336 kg/m

    2 +

    = 346,1kg/m2

    4.2.2 Perencanaan Balok Anak

    Balok anak direncanakan menggunakan

    profil WF 300x200x8x12, dengan data sebagai

    berikut :

    A = 72,38 cm2 r = 18 mm

    W = 56,8 kg/m Ix =11300 cm4

    d = 294 mm Iy = 1600 cm4

    bf = 200 mm Sx = 771 cm3

    iy = 4,71 cm Sy = 160 cm3

    ix = 12,5 cm Zx = 823 cm3

    tw = 8 mm Zy = 244 cm3

    tf = 12 mm

    h = d 2(tf + r ) = 294 2(12+18) = 234 mm

    BJ41 : fy = 2500 kg/cm2 ; fu = 4100 kg/cm

    2 ;

    fr = 700 kg/cm2

    Beton : fc = 300 kg/cm2

    fL = fy fr = 2500 700 = 1800 kg/cm2

    Panjang balok anak (span) L = 5000 mm = 5 m

    Gambar 4.1 Denah pembebanan balok anak

    dengan bentang 8 m

  • 10

    5. PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA 5. 1 Pembebanan Gravitasi

    Pada struktur ini direncanakan dimensi

    profil sebagai berikut:

    Balok induk melintang dengan profil WF600x200x11x17

    Balok induk memanjang dengan profil WF400x200x7x11

    Kolom dengan profil WF350x350x12x19

    Tabel 5.1 Berat struktur per lantai

    Tinggi

    (m) Mati (DL) Hidup (LL)

    Atap 10 292434 51620.70

    1 5 474574 151345.02

    S 767008 202965.72

    LantaiBerat lantai (kg)

    5. 2 Pembebanan Gempa

    Analisa perhitungan beban gempa yang

    bekerja pada struktur diambil dari RSNI2 03

    1726 201x di wilayah resiko gempa kuat menggunakan analisa pembebanan gempa

    berdasarkan statik ekivalen.

    Tabel 5.4 Gaya geser gempa pada tiap lantai

    hx Wx Wx.hxk

    Cvx 100%Fix,y 30%Fix,y Arah X Arah Y

    (m) (kg) (kg.m) (kg) (kg) (kg) (kg) (kg)

    10 344054.7 3440547 0.52366 119048.52 35714.555 17006.93 8928.639

    5 625919.02 3129595.1 0.47634 108289.07 32486.722 15469.87 8121.681

    6570142.1S

    5.3 Pembebanan Angin Analisa perhitungan beban angin yang

    bekerja pada struktur diambil dari PPIUG 1983

    yang direncanakan lokasi bangunan terletak

    jauh dari pantai, sehingga tekanan tiup cukup

    sebesar 25 kg/m2 dan koefisien angin untuk

    gedung tertutup pada dinding bangunan yaitu

    sebesar :

    Beban angin tekan (arah X) 1 = 5 0,9 25 kg/m

    2 = 112,5 kg/m

    Beban angin tekan (arah Y) 2 = 7 0,9 25 kg/m

    2 = 157,5 kg/m

    Beban angin hisap (arah X) 3 = 5 0,4 25 kg/m

    2 = 50 kg/m

    Beban angin hisap (arah Y) 4 = 7 0,4 25 kg/m

    2 = 70 kg/m

    5.4 Perhitungan Kontrol Struktur 5.4.1 Perhitungan Kontrol Dimensi Balok

    Induk

    Direncanakan balok induk melintang

    dengan profil WF600x200x11x17 :

    A = 134,4 cm2 r = 22 mm

    W = 106 kg/m Ix =77600cm4

    d = 600 mm Iy = 2280 cm4

    bf = 200 mm Sx = 2590 cm3

    iy = 4,12 cm Sy = 228 cm3

    ix = 24 cm Zx = 2863 cm3

    tw = 11 mm Zy = 357 cm3

    tf = 17 mm

    h = d 2(tf + r ) = 600 2(17+22)=522 mm

    fy = 2500 kg/cm2

    fu = 4100 kg/cm2

    fr = 700 kg/cm2

    fL= fy fr = 2500 700= 1800 kg/cm2

    Gaya-gaya maksimum balok berada pada frame

    216 combo 5 (1,2(D+SD)+L+E) :

    Mukiri = 8748,236 kg.m

    Mukanan = -33197,342 kg.m

    Kontrol Kekuatan Penampang (Local

    Buckling)

    a. Kontrol tekuk lokal

    Sayap : =

    2< =

    170

    200

    217= 5,88