Tugas 1 Toll Gate

8/18/2019 Tugas 1 Toll Gate

1/33

1

Penugasan ini akan membahas tentang desain struktural dari Toll Gate Koja yang memiliki dimensi

sebagai berikut:

Ukuran: 16,2 m x 12,7 m

Tinggi: 9,5 m

Adapun toll gate ini didesain dengan menggunakan material baja yang disusun membentuk truss yang

menumpu pada girder IWF dan kolom profil H pada kedua ujungnya. Spesifikasi dari material dan

penampang baja yang digunakan disajikan pada gambar di bawah ini.

Gambar 1 Properties material baja

Gambar 2 Profil baja H 350x350x9x14


2/33

2

Gambar 3 Profil IWF 600x200x11x17

Gambar 4 Profil IWF 500x200x10x16

Gambar 5 Profil Double Angle 60x60x5


3/33

3

Gambar 6 Profil CNP 150x50x20x2,3

Gambar 7 Profil CNP 100x50x20x2,3

Beban yang diberikan pada pemodelan dengan menggunakan program SAP 2000 meliputi:

1. Beban mati (dead Load)

Beban mati merupakan beban yang berasal dari berat material struktur yang akan dihitung

secara otomatis oleh program SAP 2000. Adapun berat jenis baja yang digunakan pada

konstruksi ini adalah 7850 kg/m3.

2. Beban superimposed (superimposed dead load)

Beban superimposed diaplikasikan pada model struktur berdasarkan metode tributary area,

yaitu untuk purlin sebesar 6,76 kg/m2, roof sheeting sebesar 7 kg/m2, dan ME (Mechanical &

Electrical) sebesar 20 kg/m2.


4/33

4

3.

Beban hidup (live load)

Beban hidup yang diaplikasikan meliputi beban hujan sebesar 20 kg/m2 dan beban pekerja

beserta alat sebesar 100 kg/m2.

4.

Beban gempa (seismic load)

Beban gempa yang diaplikasikan pada model struktur didasarkan pada kategori risiko struktur

yang bernilai 2 dan faktor keutamaan gempa yang bernilai 1. Analisis dengan respon spektra

digunakan untuk menentukan besar percepatan gempa yang akan diberikan pada model

struktur. Berdasarkan data lokasi pembangunan struktur dan peta gempa Indonesia, maka

ditentukan beberapa parameter pembentuk respon spektra yang disajikan pada tabel di

bawah ini.

Tabel 1 Parameter desain respon spektra

Gambar 8 Respon Spektra

Jenis Pemanfaatan

Wilayah Gempa

Kategori Risiko

Kelas Situs SD Tanah Sedang

Faktor Keutamaan Gempa (Ie) 1

Ss 1.0-1.2 g 0,726618705

S1 0.4-0.5 g 0,4675

Koefisien Situs (Fa) SD 1,251

Koefisien Situs (Fv) SD 1,8

SMS 0,909

SM1 0,8415

SDS 0,606

SD1 0,561

T0

0,185148515

Ts 0,925742574

Parameter Desain Respon Spektra

TOLL GATE (BANGUNAN INDUSTRI)

JAKARTA

2


5/33

5

Tabel 2 Hasil perhitungan pembebanan struktur


6/33

6

Gambar 9 Pembebanan SDL

Gambar 10 Pembebanan Live Load


7/33

7

Gambar 11 Pembebanan Wind Load

Gambar 12 Pemodelan 3D struktur


8/33

8

Kombinasi pembebanan untuk analisis dan desain struktur baja adalah sebagai berikut:

a.

1.0 (DL + SDL)

b.

1.0 (DL + SDL) + 1.0 LL + 1.0 (Lr or H)

c.

1.0 (DL + SDL) ± 1.0 WL

d.

1.0 (DL + SDL) + 0,75 LL + 0,75 (Lr or H) ± 1 Ex ± 0,3 Eye.

1.0 (DL + SDL) + 0,75 LL + 0,75 (Lr or H) ± 1 Ey ± 0,3 Ex

Berdasarkan analisis struktur dengan menggunakan bantuan program SAP 2000, diperoleh gaya

dalam dan deformasi elemen-elemen pada struktur sebagai berikut:

Gambar 13 Output M-33 dari kombinasi beban maksimum


9/33

9

Gambar 14 Output M-22 dari kombinasi beban maksimum

Gambar 15 Output V-22 dari kombinasi beban maksimum


10/33

10

Gambar 16 Output gaya aksial dari kombinasi beban maksimum

Gambar 17 Output reaksi perletakan


11/33

11

Gambar 18 Reaksi perletakan maksimum

Gambar 19 Deformasi akibat Dead Load


12/33

12

Gambar 20 Deformasi akibat SDL

Gambar 21 Deformasi akibat Live Load


13/33

13

Gambar 22 Deformasi akibat Wind Load

Langkah berikutnya adalah menentukan gaya dalam maksimum yang terjadi untuk elemen-elemen

struktur. Gambar di bawah ini menampilkan gaya dalam maksimum yang terjadi pada elemen-elemen

model ini.

Gambar 23 Output M-33 dan V-22 maksimum kolom H 350x350x9x14


14/33

14

Gambar 24 Output M-22 dan V-33 maksimum kolom H-350x350x9x14

Gambar 25 Output gaya aksial maksimum kolom H-350x350x9x14


15/33

15

Gambar 26 Output M-33 dan V-22 maksimum balok H-350x350x9x14

Gambar 27 Output M-33 dan V-22 maksimum balok IWF-600x200x11x17


16/33

16

Gambar 28 Output M-33 dan V-22 maksimum balok IWF-500x200x10x16

Gambar 29 Output M-33 dan V-22 maksimum Double L-60x60x5


17/33

17

Gambar 30 Output tegangan maksimum pada IWF-600x200x11x17

Gaya dalam maksimum yang diterima oleh masing-masing elemen struktur diperbandingkan dengan

kapasitas profil baja dalam menahan tekan, lentur, kombinasi tekan lentur, dan geser. Berikut ini

adalah hasil perhitungan kapasitas profil baja dan sambungan.

Column H-350x350x9x14

Leg length bf 350 Inertia momen Ix 301794952,7

Flange thickness tf 14 Iy 100061228,2

Web height h 350Elastic Section

ModulusSx 1724542,59

Web thickness tw 9 Sy 571778,45

r 20Plastic section

modulusZx 1879689

yield stress fy 240 Zy 864020,5

fr 70Resistance factor for

flexureфb 0,9

Elastic modulus E 200000 Area As 12698

Shear modulus G 80000

Moment

Ultimate Mux 14176988,1

Muy 1408006,29

1/4 point Max 9376122,83

midpoint Mbx 5582795,24


18/33

18

3/4 point Mcx 1640957,2

Axial Pu 146123,74

Shear Vu 7851,7

1 Compression member of steel section

unbrace lengthLbx 8246

Lby 8246

Effective length factorKx 0,65

Ky 0,65

Radius of gyrationry 88,76980243

rx 154,1659008

Ky.Lby/ry 60,37976714

Kx.Lbx/rx 34,76709164

Critical elastic buckliing

stressfe 541,4356819

fy/fe 0,443265946

Critical stress fcr 202,9450521

Nominal Compression Pn 2576996,271

ф Pn 2319296,644

2 Flexural member of steel section

Capacity moment at major axis x-x

Modification factor for

non-uniform bending

moment

Cbx 1,951143004

Check whether steel section compact or non-

compact

flang section

λf 12,5

λpf 10,96965511

λrf 28,86751346

flange checking Noncompact

Web section

λw 31,33333333

λpw 108,5418506

λrw 164,5448267web checking Compact

Check condition of lateral-torsional buckling of

beams

center gravity of flange ho 336

Torsional section

propertiesJs 623859,3333

Torsional wraping

constantCw 2,82413E+12

Radius gyration ry 88,76980243

rts 98,73033108

Coefficient cl 1


19/33

19

Lr 13581,847

Lp 4510,111701

Lbx 8246

Check lateral torsional Inelastic

Nominal moment strength

Mpx 451125360

Mrx 293172240,3

Y 359640296,2

y 0,585805644

Mnx 701709647,9

ф Mnx 406012824

Capacity moment at minor axis y-y

Mny 207364920

ф Mny 186628428

Shear Strength

Distance between

transversal stiffenera 8246

Z 0,005847653

kv 5

X 6,408442734

U 1027906,261

u 88,43311974

Vn 365472

ф Vn 328924,8

Summary

ф Mnx /Mux 28,63886

ф Mny /Muy 132,548

ф Pn /Pu 15,87214

ф Vn /Vu 41,89218

3

Axial and momen

combination

x 0,073963759

Axial moment 0,073963759

Check OK


20/33

20

Beam H-350x350x9x14

Leg length bf 350 Inertia momen Ix 301794952,7





r 20Plastic section

modulusZx 1879689


fr 70

Resistance

factor for

flexure

фb 0,9



MomentUltimate Mux 6862108,75

Muy 2377,29

1/4 point Max 3263113,86


3/4 point Mcx 1894536,36

Axial Pu 2953,85

Shear Vu 4518,47


unbrace length Lbx 5137,68Lby 5137,68

Effective length factor Kx 1

Ky 1

Radius of gyration ry 88,76980243

rx 154,1659008

Ky.Lby/ry 57,87643838

Kx.Lbx/rx 33,32565746



fy/fe 0,407272509Critical stress fcr 205,7275853


ф Pn 2351095,99


21/33

21




non-uniform bending

moment

Cbx 2,158635784

Check whether steel section compact or non-compact

flang section

λf 12,5

λpf 10,96965511

λrf 28,86751346

flange checking Noncompact

Web section

λw 31,33333333

λpw 108,5418506

λrw 164,5448267

web checking Compact

Check condition of lateral-torsional buckling of beams


Torsional section

propertiesJs 623859,3333

Torsional wraping

constantCw 2,82413E+12


rts 98,73033108

Coefficient cl 1

Lr 13581,847Lp 4510,111701

Lbx 5137,68



Mpx 451125360

Mrx 293172240,3

Y 304337789,5

y 0,227405515

Mnx 656954442,8ф Mnx 406012824

Shear Strength

Distance between

transversal stiffenera 5137,68

Z 0,015063785

kv 5

X 6,408442734

U 1027906,261u 88,43311974


22/33

22

Vn 365472

ф Vn 328924,8

Summary

ф Mnx /Mux 59,16735

ф Pn /Pu 795,9429

ф Vn /Vu 72,79561

IWF 600X200X11X17

Flange width bf 200 Inertia momen Ix 744186438



Modulus Sx 2480621,46


r 22

Plastic section

modulus Zx 2863179


fr 70

Resistance factor

for flexure фb 0,9



Moment


Muy 1700307,22

1/4 point Max 158388409,8


3/4 point Mcx 158385926,4

Axial Pu 11109,09

Shear Vu 91194,9


unbrace length Lbx 2610

Lby 2610

Effective length factor Kx 1

Ky 1


rx 239,0206035

Ky.Lby/ry 62,48152541

Kx.Lbx/rx 10,91956075


stress fe 505,6226186

fy/fe 0,47466231


23/33

23



ф Pn 2351112,076




non-uniform bending

moment Cbx 1,146068905

Check whether steel section compact or non-

compact

flang section λf 5,882352941

λpf 10,96965511

λrf 28,86751346flange checking Compact

Web section λw 47,45454545

λpw 108,5418506

λrw 164,5448267

web checking Compact

Check condition of lateral-torsional buckling of

beams


Torsional sectionproperties Js 620660,6667

Torsional wraping constant Cw 1,93137E+12


rts 51,68130266

Coefficient cl 1

Lr 6181,80868

Lp 2122,320301

Lbx 2610



Mpx 687162960

Mrx 421705648,2

Y 454191919,1

y 0,085375623

Mnx 520535235,5

ф Mnx 468481711,9

Capacity moment at minor axis y-y

Mny 85709160ф Mny 77138244


24/33

24

Shear Strength

Distance between

transversal stiffener a 2610

Z 0,2

kv 5

X 2,793894932

U 1422052,644

u 88,43311974

Vn 826848

ф Vn 744163,2

Summary

ф Mnx /Mux 2,172459

ф Mny /Muy 45,36724

ф Pn /Pu 211,6386

ф Vn /Vu 8,160141

IWF 500x200x10x16






r 20Plastic section

modulusZx 1879689

yield stress fy 240 Zy 331700

fr 70Resistance factor

for flexureфb 0,9



Moment

Ultimate Mux 82375863Muy 8033008

1/4 point Max 31080252,3


3/4 point Mcx 31066403,4

Axial Pu 45568,88

Shear Vu 27793,48


unbrace length Lbx 2000

Lby 2000Effective length factor Kx 1


25/33

25

Ky 1


rx 203,8362878

Ky.Lby/ry 45,53799514

Kx.Lbx/rx 9,811795641



fy/fe 0,252132781



ф Pn 2175533,216



Modification factor for non-uniform bending moment

Cbx 2,192221084

Check whether steel section compact or non-compact

flang section λf 6,25

λpf 10,96965511

λrf 28,86751346

flange checking Compact

Web section λw 42,8

λpw 108,5418506

λrw 164,5448267web checking Compact

Check condition of lateral-torsional buckling of beams


Torsional section properties Js 522300

Torsional wraping constant Cw 1,25165E+12


rts 52,99712071

Coefficient cl 1

Lr 6564,811509Lp 2231,403624

Lbx 2000

Check lateral torsional Plastic


Mpx 451125360

Mrx 313048534,9

Y 305478576

y 0,065097147

Mnx 451125360

ф Mnx 406012824


26/33

26

Shear Strength

Distance between

transversal stiffenera 2000

Z 0,22898

kv 5

X 3,434615833

U 1194471,499

u 88,43311974

Vn 616320

ф Vn 554688

Summary

ф Mnx /Mux 4,928784

ф Vn /Vu 19,95749

Double L-60x60x5

Leg length df 60 Inertia momen Ix 388421,99

Leg thickness tf 5 Iy 747792,08

Distance between

section

T1 9Elastic Section

Modulus

Sx 9124,77

Sy 12463,2

Plastic section

modulusZx 16512,44

Yield stress fy 240 Zy 21748,75

fr 70Resistance factor for

flexureфb 0,9

Radius of gyration ry 26,01412912 Area As 1105

rx 18,74868297

Elastic modulus E 200000


Moment


Muy 2262134,13

1/4 point Max 442905,87


3/4 point Mcx 96521,73

Axial Pu 105575,7

Shear Vu 6066,21


27/33

27



Modification factor

for non-uniform

bending moment

Cbx 4,121724965

Section properties

checking

flang section λf 6

λpf 10,96965511

λrf 28,86751346

flange checking Compact

Stem section λs 12

λpw 24,24871131

λrw 29,73353886

Stem checking Compact

Yield Condition

For stem in tension Mny1 3962985,6

For stem in

compressionMny2 2189944,8

Lateral torsional buckling condition

Unbraced length of

beamLb 1366,4

Torsional section

properties Js 15348,96

B1 0,704940052

B2-

0,704940052

For stem in tension MLTB1 60085126,22

For stem in

compressionMLTB2 16156856,17

Stem lateral buckling

fcr 240

MSLB 2189944,8

Momen capacity

Mn 2189944,8

ф Mnx 1970950,32

Shear Strength

Distance between

transversal stiffenera 1366,4

kv 5


28/33

28

X 2177884,615

Y 255616,9008

Vn 37440

ф Vn 33696

Summary

ф Mnx /Mux 0,618661

ф Vn /Vu 5,554704

Connection

IWF 500x200x10x16

Section Properties



Web height h 500

Elastic Section

Modulus Sx 1841461,97


r 20

Plastic section

modulus Zx 1879689

yield stress fy 240 Zy 331700

fr 70

Resistance factor

for flexure фb 0,9

Elastic modulus E 200000 Area As 11080Shear modulus G 80000 Mu 82375863

Connection plate

flange bpf 250

tpf 12

Area flange plate Apf 3000

Total bolts in a row n 2

Bolt diameter Db 25,4

Bolt hole Hb 27

Net area Anf 2352

Yield condition фTny 2393280

Fracture фTnf 652680

Bolt

Tensile strength fub 825

Diameter Db 25,4

Area Ab 506,7075

shear plane mb 1


29/33

29

IWF

600x200x11x17

Section Properties

Flange width bf 200 Inertia momen Ix 7,44E+08

Flange thickness tf 17 Iy 22729446

Web height h 600 Elastic Section Modulus Sx 2480621


r 22 Plastic section modulus Zx 2863179


fr 70 Resistance factor for flexure фb 0,9



Connection Plate

Flange bpf 1000 Web bpw 1000

tpf 19 tpw 19

Area flange plate Apf 19000 Apw 19000

Total bolts in a row n 10

Bolt diameter Db 25,4

Bolt hole Hb 27

Net area Anf 13870

Anw 13870

Yield condition фTny 2813616

фTnf 3848925

Bolt

Tensile strength fub 825

Diameter Db 25,4

Area Ab 506,707

shear plane mb 1

Connection at flange

Number of bolt nbf 40

Shear strength фRns 6270505

Connection at flange

number of bolt nbf 10

Shear strength фRns 1567626

Tension strength фRnt 2351439

Bearing strength фRnb 2029968

Nominal strength фTn 652680

Bottom flange stress fb 44,73395

Tu 143148,6

Ration фTn/Tu 4,559457


30/33

30

Tension strength фRnt 9405758

Bearing strength фRnb 1,3E+07

Nominal strength фTn 2813616

Ultimate tension Tu 816000

Ratio фTn/Tu 3,44806

Connection at web

Number of bolt nbw 50

Shear strength фRnsw 7838131

Tension strength фRntw 1,2E+07

Bearing strength фRnw 1,6E+07

Nominal strength фTnw 2813616

Ultimate tension Tuw 689040

Ratio фTnw/Tuw 4,08339

Connection at B

Base material

IWF 600x200x11x17

Flange thickness tf 17

Flange width df 200

Web height h 600

Web thickness tw 11

r 22

Area As 13440

Yield stress fy 240

Young modulus E 200000

Weld properties

Electrode type E70

Tensile strength fuw 482,63

Groove weld

Throat dimension tmin 6

Effective throat dimension te 4,242

Nominal strength of weld per mm фRnw 982,711901

Length of groove weld

web area Lweb 1044

flange area Lflange 778

Total length of weld Lw 1822

Nominal tension compression strength фPnw 1790501,08

Nominal tension of base material фTn 2903040

Nominal compression of base material фPn 3224000

Nominal strength connection at A фTn A 1790501,08

Ultimate tension fy 1,435


31/33

31

Tu 24954,65

фTn A /Tu 71,7501982

Check OK

Load at conection B

Maximum tension due moment of base

material

Tu

moment1612800

Maximum compression due to moment

of base material

Pu

moment1612800

Axial load Pud 1000000

Maximum load Pu 1612800

Check ratio фPn/Pu 1,50173611

IWF 500x200x10x16 - Double L 60x60x5

Base material

Leg thickness t1 6

Leg length h1 60

Yield stress fy 240

Young modulus E 200000

Weld properties

electrode type E60

Tensile strength fuw 413,68

Fillet weld

Throat dimension tmin 3

Effective throat dimension te 2,121

Nominal strength of weld per mm фRnw 394,836876

Length of weld Lw 2980

Polar moment of inertia Ip 70256604,2

Centroid of weld configuration x 372,5

y 20

Ultimate moment Mu 259916

Eccentricity ew 4491,5

Axial Load Pu 57,8684181

Stress due to direct shear Rv 0,01941893

Stress due to torsional moment Rx 0,07399048

Ry 1,37807273

Resultant Ru 1,39944901

Ratio фRnw/Ru 282,13738


32/33

32

1 Column base plate 550mm x 900mm

Concrete column

Compressive strength fc' 21,75

Area of column A2 1200000

Base plates

Yield strength fy 240

Area of base plate A1 495000

Thickness of base plate tp 25

np 100

mp 250

Nominal bearing strength provided by base plate

Pp1 9151312,5

Pp2 14248574,2

фPp 5490787,5

2 Column base plate fasteners (bolt)

Tensile strength of the bolt material fub 825

Diameter of unthreaded portion Dbg 32

Gross cross-sectional area of one bolt Ag 804,247719

Tensile stress area An 603,185789

Number of bolt nb 8

Nominal tensile strength of fasteners фRn 2985769,66

Maximum allowable axial load Pu

Pu 528000

Axial force 116032,68

Cek OK

3 Column base plate 600mm x 650mm

Concrete column

Compressive strength fc' 21,75

Area of column A2 390000

Base plates

Yield strength fy 240

Area of base plate A1 330000

Thickness of base plate tp 25

np 125

mp 125

Nominal bearing strength provided by base plate

Pp1 6100875

Pp2 6632350,36


33/33

фPp 3660525

4 Column base plate fasteners (bolt)

Tensile strength of the bolt material fub 825

Diameter of unthreaded portion Dbg 32

Gross cross-sectional area of one bolt Ag 804,247719

Tensile stress area An 603,185789

Number of bolt nb 8

Nominal tensile strength of fasteners фRn 2985769,66

Maximum allowable axial load Pu

Pu 1408000

Axial force 470261,97

Cek OK

Kesimpulan

Berdasarkan analisis dan perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh hasil bahwa elemen kolom dan

balok H 350x350x9x14 tidak kompak pada pengecekan bagian flange. Solusi yang ditawarkan adalah

memperbesar penampang, misalnya menggunakan kolom H 350x350x12x19. Pada pengecekan

elemen double L 60x60x5, diperoleh hasil bahwa kapasitas momen penampang lebih kecil daripada

beban ultimate yang diterima oleh elemen tersebut. Solusi yang ditawarkan adalah memperbesar

penampang elemen double L tersebut.

Tugas 1 Toll Gate

Documents

Transcript of Tugas 1 Toll Gate