BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suatu konstruksi bangunan baik sebuah gedung, jembatan, tower, maupun papan iklan saat ini lebih memilih baja sebagai bahan konstruksi utamanya. Bagi sebuah gedung terutama untuk konstruksi rangka atap baja lebih banyak digunakan dibanding kayu karena kelebihan dari baja itu sendiri yang mudah dipasang, memiliki umur yang sangat panjang, bentuk profil yang seragam, nilai elastisitas yang tinggi, harga yang relatif terjangkau dibanding kayu dan lain sebagainya.

Dari berbagai kelebihan baja yang sudah disebutkan baja merupakan sebuah alternatif yang sangat baik untuk digunakan namun dalam berbagai kondisi baja memiliki berbagai kekurangan jika digunakan sebagai bahan utama konstruksi dikarenakan baja memiliki biaya pemeliharaan yang cukup tinggi dan berkala, rentan terhadap kebakaran, rentan terhadap korosi, dan lain sebagainya. Dengan kelebihan baja tersebut tidak dapat dipungkiri, bahwa baja untuk saat ini merupakan bahan utama untuk berbagai konstruksi, khususnya konstruksi rangka atap meskipun memiliki berbagai kekurangan.Seiring beragamnya design suatu bangunan khususnya untuk konstruksi rangka atap di Indonesia maka berbagai design profil baja ringan semakin beragam pula. Permintaan konsumen baik dari owner maupun kontraktor yang beragam ini membuat designer harus merencanakan konstruksi rangka atap tersebut dengan baik, teliti dan penuh perhitungan.Adapun tujuan dibuatnya Perancangan Struktur dimaksudkan agar dapat menghasilkan Detail Engineering Design (DED) dan dapat menentukan profil yang tepat untuk atap serta beban-beban yang bekerja. Selain itu harus dapat menentukan dimensi dan merencanakan atap dengan berbagai beban yang bekerja pada atap tersebut, dengan menggunakan program SAP 2000.1.2 Ruang Lingkup Pekerjaan

Ruang lingkup dalam perangan struktur atap ini tidak membahas bagian gempa dan tiang atau kolom akan tetapi hanya membahas seperti yang terurai dibawah ini:

a. Penetapan profil yang digunakan untuk konstruksi atapb. Penetapan dimensi profil yang digunakan untuk konstruksi atapc. Penetapan berbagai beban yang mungkin bekerja pada atapd. Pembuatan struktur atap baja menggunakan SAP 2000 yang dibandingkan dengan hasil hitungan manuale. Gambar Struktur dan Detail menggunakan AutoCAD1.3 Luaran/OutputBerikut struktur rangka atap yang digunakan:

Gambar 1.1 Geometrical Structure Type A (ln feet)

Berikut profil dalam rangka atap yang digunakan:

Gambar 1.2 Profile dalam Struktur Rangka AtapProfil struktur rangka atap yang digunakan ada 2 jenis, yaitu:

1. Struktur bagian Luar

Tabel 1.1 Profile Struktur 2L.80.160.62. Struktur Bagian Dalam

Tabel 1.2 Profile Struktur L.80.80.6

Gambar 1.3 Detal Kuda-Kuda Baja Struktur AtapBAB II

DATA STRUKTUR

2.1 Penjelasan Umum

Data data yang digunakan dalam perencanaan diambil sebagai asumsi permodelan awal, sehingga didapatkan kondisi yang paling ideal dari permodelan struktur yang ada, dan di tetapkan jarak rangka atap 6 m, panjang bentang 18,54 m kemiringan atap 9,32 m, dan panjang bentang vertical 1,37 m.

Gambar 2.1 Pemodelan Struktur A tampak Melintang

2.2 Data Dan Spesifikasi Material Rencana Struktur

Material yang digunakan dalam perencaan ini menggunakan baja mutu BJ41 yang mempunyai tegangan leleh sebesar 41MPa.

Tabel 2.1 Material Property BJ41

2.3 Analisa Dan Pemodelan StrukturAnalisa struktur terhadap struktur bangunan ini, menggunakan asumsi bahwa system struktur merupakan model space frame (2D frame system). Perletakan dianggap sendi dan rol di ujung-ujung bentang.Urutan dan tahapan permodelan struktur dimasukan sesuai dengan gambar rencana dan parameter-parameter material yang telah didesain dan diasumsikan. Pembebanan dimasukkan sesuai dengan spesifikasi dan perhitungan, setelah permodelan dan analisa struktur maka tahapan berikutnya adalah evaluasi terhadap luaran berupa deformasi struktur sebagai referensi untuk daya layan (service ability), rasio kapasitas sebagai referensi untuk kekuatan (strength) dan gaya-gaya dalam serta mengetahui reaksi yang terjadi di tumpuan, kemudian menghitung salah satu batang, agar mengetahui suatu batang tersebut tarik atau tekan.

2.3.1 Data Struktur

Tabel 2.2 Perpindahan Titik Kumpul Diurutkan Berdasarkan U1

Tabel 2.3 Reaksi Struktur

Tabel 2.4 Gaya Pada Elemen

Tabel 2.5 Frame Section Properti

Tabel 2.6 Rasio Kapasitas Elemen

Tabel 2.7 Frekuensi dan Perioda StrukturBAB III

PEMBEBANAN

3.1 Penjelasan Umum

Pembebanan meruppakan gaya yang bekerja pada struktur dan hanya diterapkan pada setiap titik simpul, perhitungan pembebanan yang dihitung mengacu pada SNI 03-1729-2002.

Pada pasal 6.2.2 SNI 03-1729-2002 kombinasi beban terdiri dari:

D beban mati yang diakibatkan berat konstruksi permanen termasuk dinding, lantai, atap, plafon, tangga dan peralatan layan tetap.

La adalah beban hidup atap yang terjadi selama perawatan oleh pekerja, peralatan dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

L beban hidup dari pengguna gedung dan beban bergerak didalamnya termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin dan air hujan.

H adalah beban hujan dan tidak termauk ponding (genangan air hujan).

E adalah beban gempa yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002 atau penggantinya.

W adalah beban angin yang terdiri dari angin tekan dan angin hisap.

U menyatakan beban ultimate.

Urutan dan tahapan permodelan struktur dimasukan sesuai dengan gambar rencana dan material yang digunakan pada desain dan telah diasumsikan. Pembebanan dimasukkan sesuai dengan spesifikasi dan perhitungan. Setelah permodelan dan analisa struktur maka tahapan berikutnya adalah evaluasi terhadap luaran berupa deformasi struktur sebagai referensi untuk daya layan (service ability), rasio kapasitas sebagai referensi untuk kekuatan (strength) dan gaya-gaya dalam serta mengetahui reaksi ditumpuan. Menghitung salah satu batang, agar mengetahui suatu batang tekan tarik dan tekan.

3.2 Faktor Beban Dan Kombinasi Pembebanan

U = 1.4 D (2.2)

U = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (La atau H) (2.3)

Beban kejut hanya ada pada kombinasi beban kedua persamaan (2.2) diatas. Jika terdapat beban angin dan gempa, maka kombinasi beban berikut harus digunakan :

U = 1,2D + 1,6(La atau H) + (0,5L atau 0,8W) (2.4)

U = 1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5(Lr atau H) (2.5)

U = 1,2D + /- 1,0E + 0,5L (2.6)

Dalam kombinasi beban kejut diatas, beban kejut cukup ditinjau dengan persamaan (2.4). Untuk gaeasi, gedung untuk kepentingan umum, atau gedung lain dengan beban hidup melampaui 5 kPa (500kg/m2), maka faktor beban L pada persamaan (2.3), (2.4), (2.5) sama dengan 1,0 sehingga persamaan menjadi:

U = 1,2D + 1,6(Lr atau H) + (1,0L atau 0,8W) (2.7)U = 1,2D + 1,3W+ 1,0L + 0,5(Lr atau H) (2.8)

U = 1,2D +/- 1,0E +1,0L (2.9)

Untuk memperhitungkan kemungkinan adanya gaya keatas (uplift), maka LRFD (Load and Resistance Factor Design) memberikan kombinasi beban lain. Kondisi ini mencakup kasus dimana gaya tarik muncul akibat adanya momen guling. Hal ini akan menentukan gaya lateral yang besar pada gedung tingkat tinggi. Dalam kombinasi ini beban mati direduksi 10% untuk mencegah estimasi berlebih (overestimate).Dalam perencanaan struktur rangka atap pabrik ini digunakan 3 macam kombinasi pembebanan, yaitu :

Kombinasi 1 = 1,4 D + 1,4 SDL (2.10)

Kombinasi 2 = 1,2 D + 1,2 SDL + 1,3 W hisap (2.11)

Kombinasi 3 = 1,2 D + 1,2 SDL + 1,3 W tekan (2.12)

3.2.1 Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan (Load Combination) yang digunakan dalam perencanaan struktur rangka atap pabrik yang digunakan ditunjukan oleh gambar dibawah ini:

Tabel 3.1 Jenis Pembebanan

Tabel 3.2 Kombinasi 1

Tabel 3.3 Kombinasi 2

Tabel 3.4 Kombinasi 3

Tabel 3.5 Envelope3.3 Pembebanan

Data-data struktur untuk perhitungan pembebanan adalah sebagai berikut:

Gambar 3.1 Geometri Struktur

3.3.1 Perhitungan Pembebanan

SDL - PLAFOND

Beban Plafond

= 18 Kg/m2

Panjang Bentang

= 18.54 m

Jarak Antar Kuda-Kuda= 6 m

Total Berat Plafond

= 6 x 18.54 x 18 = 2002 kg

Beban Pertitik

= 2002/11 Joint = 182 Kg

- ATAP

Beban Genting

= 50 kg/m2

Panjang Bidang Miring= 9.32 m

Beban Total

= 6 x 9.32 x 50 x 6 = 5592Kg

Beban Per joint

= 2796/11 Joint= 508 Kg

Gambar 3.2 Beban SDL

Beban Angin Tekan

- Untuk angin arah horizontal :

Tekanan angin minimum= 25 kg/m2Jarak antar rangka

= 6 m

Tinggi

= 1,37 m

Jumlah joint

= 2

Beban Total

= 25 x 6 x 1,37= 205,5 kg

Berat per joint

= 205,5 kg / 2 Joint= 102,75 kg 103 kgUntuk angin arah miring :

Tekanan angin minimum= 25 kg/m2Jarak antar rangka

= 6 m

Panjang bentang

= 9.32 m

Jumlah joint

= 6

Jumlah berat

= 25 kg/m2 x 6 m x 9,32 m= 1398 kg

Berat per joint

= 1398 kg / 6

= 233 kg

Beban horizontal di ujung dan puncak joint

= sin W = sin 5,61 x 233 kg = 22,77 kg

Beban verticaldi ujung dan puncak joint

= cos W = cos 5,61 x 233 kg = 231,88 kg

Gambar 3.3 Input Angin Tekan

Beban Angin Tekan

- Untuk angin arah horizontal :

Tekanan angin minimum= 25 kg/m2Jarak antar rangka

= 6 m

Tinggi

= 1,37 m

Jumlah joint

= 2

Beban Total

= 25 x 6 x 1,37 = 205,5 kg

Berat per joint

= 205,5 kg / 2 Joint = 102,75 kg 103 kgUntuk angin arah miring :

Tekanan angin minimum= 25 kg/m2Jarak antar rangka

= 6 m

Panjang bentang

= 9.32 m

Jumlah joint

= 6

Jumlah berat

= 25 kg/m2 x 6 m x 9,32 m= 1398 kg

Berat per joint

= 1398 kg / 6

= 233 kg

Beban horizontal di ujung dan puncak joint

= sin W = sin 5,61 x 233 kg = 22,77 kgBeban verticaldi ujung dan puncak joint

= cos W = cos 5,61 x 233 kg = 231,88kg

Gambar 3.4 Input Angin Hisap

BAB IV

HASIL ANALISIS

4.1 Deformasi

Deformasi merupakan perubahan bentuk pada suatu struktur akibat beban yang dipikul. Berikut hasil deformasi untuk struktur rangka atap yang ditinjau dari Joint no 24

Gambar 4.1 Diagram Deformasi Struktur Envelope

Syarat nilai deformasi = Lendutan yang terjadi < lendutan yang diijinkan

= 15,74 mm < 1/360 x 18540 mm = 51,5 mm

(OK)

4.2 Gaya-Gaya Dalam

Pada uraian bab II, gaya-gaya dalam pada struktur tidak hanya ditinjau dari beban yang sudah di masukan pada pendesainan. Selain itu terdapat juga kombinasi pembebanan dan envelope. Kombinasi pembebanan di masukan sesuai dengan ketentuan yang terdapat pada SNI No.03-1729-2002, dan envelope merupakan kombinasi pembebanan yang paling berpengaruh pada rancangan struktur.

GAYA LINTANG (Shear) (KN, m, C)

Gambar 4.2 Diagram Gaya Lintang (Shear) Struktur Envelope

GAYA NORMAL (Axial) (KN, m, C)

Gambar 4.3 Diagram Gaya Normal (Axial) Struktur Envelope

Momen (KN, m, C)

Gambar 4.4 Diagram momen (momen 3-3) Struktur Envelope

4.3Reaksi

Merupakan gaya perlawanan terhadap gaya gaya yang bekerja pada suatu konstruksi, baik itu gaya perlawanan terhadap gaya vertikal, horizontal maupun momen.

Gambar 4.5 Reaksi Perletakan akibat Beban Envelope

4.4 Kapasitas Rasio

Kapasitas rasio merupakan perbandingan antara kekuatan profil untuk memikul beban yang bekerja berbanding dengan beban yang bekerja pada profil tersebut.

Gambar 4.6 Kapasitas Rasio

Warna yang terdapat pada struktur rangka atap tersebut memiliki warna biru dan kuning yang dimana warna-warna tersebut merupakan faktor penentu kekuatan profil untuk memikul beban yang bekerja. Warna merah berarti profil tidak kuat memikul beban yang bekerja, sementara warna oranye sampai biru menunjukan bahwa desain profil mampu atau sesuai untuk memikul beban yang bekerja.

Gambar 4.7 Profil Memikul Beban Terlalu Besar

4.5 Rancangan Anggaran Biaya

Tabel 4.1 Berat Total Struktur1 $

= Rp. 12.700

1 Kgf

= 1 $

Berat Total Material = 879,66 Kgf

RAB

= Berat Total Material x 1 $

= 879,66 x 1 $

= 879,66 $ = Rp. 11.171.682

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

Jadi untuk mendapatkan struktur rangka atap pabrik dengan profil C juga beban yang telah diperhitungkan maka penggunaan profil frame yang dipasang merupakan 2L.80.160.6 untuk double angle dan L.80.80.6 untuk frame dengan profil angle dan jenis baja yang digunakan merupakan baja dengan BJ41.

5.2 SARAN

Untuk perencanaan struktur atap baja maka sebaiknya kita menggunakan aplikasi bantuan SAP 2000 agar mendapatkan hasil dan ketelitian yang maksimum, agar memperhitungkan beban yang bekerja dan dapat menentukan profil baja yang digunakan sehingga kita dapat tahu berapa banyak berat baja total yang diperlukan untuk memperhitungkan RAB.

LAMPIRAN

Persentasi STJ

DAFTAR PUSTAKA

Sumargo, 2014. Perancangan Struktur Baja Elemen Aksial Metode LRFD, UPT

Penerbit Politeknik Negeri Bandung, Bandung

Analisa Struktur Kuda-Kuda untuk Perancangan Rangka Atap Pabrik6