BAB III ANALISA STRUKTUR
3.3 Pembebanan Dalam Pemodelan SAP
Perencanaan pembebanan dimaksudkan untuk memberikan pedoman dalam menentukan beban-beban yang bekerja pada bangunan. Beban yang diperhitungkan dalam tugas akhir ini direncanakan sesuai Pedoman Perencanaan untuk Rumah dan Gedung (SKBI-1.3.53.1987) sebagai berikut :
1. Beban Mati (Dead Load) 2. Beban Hidup Atap (L) 3. Beban Hujan (H) 4. Beban Angin (W)
Adapun untuk beban Gempa (E) tidak dimasukkan dalam kombinasi pembebanan ini.
Pembebanan terhadap struktur rangka baja ringan dalam SAP dimodelkan sedemikian rupa sehingga model tersebut cukup mewakili kondisi riil di lapangan. Meski terdapat beberapa penyederhanaan, pembebanan pada model struktur yang akan dianalisis tidak melanggar peraturan pembebanan yang berlaku di Indonesia.
Seluruh beban tersebut di atas diperhitungkan dengan faktor perbesaran dan kombinasi sebagai berikut :
1. 1,4 D 2. 1,2 D + 0,5 L 3. 1,2 D + 0,5 H 4. 1,2 D + 1,6 L + 0,8 Wkiri 5. 1,2 D + 1,6 L + 0,8 Wkanan 6. 1,2 D + 1,6 H + 0,8 Wkiri 7. 1,2 D + 1,6 H + 0,8 Wkanan 8. 1,2 D + 1,3 Wkiri + 0,5 L 9. 1,2 D + 1,3 Wkanan + 0,5 L 10. 1,2 D + 1,3 Wkiri + 0,5 H 11. 1,2 D + 1,3 Wkanan + 0,5 H 12. 0,9 D + 1,3 Wkiri 13. 0,9 D + 1,3 Wkanan 14. 0,9 D - 1,3 Wkiri 15. 0,9 D - 1,3 Wkanan Keterangan :
termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap
L adalah beban hidup yang ditumbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain
La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak
H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air W adalah beban angin
3.3.1 Beban Mati
Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur rangka baja ringan ini terdiri dari :
1. Beban struktur rangka atap
Struktur rangka atap terdiri dari kuda-kuda, diagonal bracing, reng, dan lateral bracing. Pada rangka atap baja ringan tidak digunakan kasau. Berat profil kuda-kuda baja ringan yang dipakai sebesar 5 kg/m.
2. Beban reng
Reng yang digunakan zincalume steel topspan TS9610 tebal 1,00 mm dengan berat 2,22 kg/m
3. Beban atap
Atap yang digunakan zincalume steel spandek tebal 0,48 mm dengan berat 5,3 kg/m2.
4. Beban plafon
Plafon yang digunakan terbuat dari material semen asbes tebal 4 mm dengan berat plafon ditentukan sebesar 11 kg/m2.
5. Beban hanger
Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang masksimum 5 m dan jarak s.k.s minimum 0,8 m ditentukan beratnya sebesar 7 kg/m2.
Jarak antar kuda-kuda sebesar 1,4 m, beban ini didistibusikan secara merata pada masing-masing kuda-kuda. Gambar 3.4 menampilkan beban merata pada atap yang didistribusikan secara merata pada setiap portal.
Gambar 3.4. Arah Pembebanan pada Kuda-Kuda
Dengan cara pembebanan ini, maka portal (kuda-kuda) yang berada di tengah sistem rangka atap yang akan ditinjau karena portal tersebut menerima beban yang lebih besar daripada portal bagian tepi.
a. Beban Mati
Beban mati pada struktur rangka baja ringan ditampilkan pada gambar berikut:
Gambar 3.5. Distribusi Beban Mati (D)
Data- data pembebanan :
1. Beban profil kuda-kuda = 5 kg/m 2. Beban plafon + hanger = (11 + 7) kg/m2 = 18 kg/m2
3. Beban atap = 5,3 kg/m2
4. Beban reng = 2,22 kg/m
berikut:
1. Beban P1 = P13
Beban atap = Luasan x Berat atap
= 1,655 m x 1,4 m x 5,3 kg/m2 = 12,2801 kg Beban reng = Berat profil reng x Panjang reng
= 2,22 kg/m x 1,4 m = 3,108 kg
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (1 + 24) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,5 + 1,655) m x 5 kg/m
= 7,8875 kg
Beban plafon = Luasan x berat plafon
= 1,655 m x 1,4 m x 18 kg/m2 = 41,706 kg Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 7,8875 kg = 0,78875 kg 2. Beban P2 = P12
Beban atap = Luasan x Berat atap
= 1,655 m x 1,4 m x 5,3 kg/m2 = 12,2801 kg Beban reng = Berat profil reng x Panjang reng
= 2,22 kg/m x 1,4 m = 3,108 kg
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (24+ 25 + 26 + 23) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,655 + 0,7 + 1,655 + 1,655) m x 5 kg/m
Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 14,1652 kg = 1,41652 kg 3. Beban P3 = P11
Beban atap = Luasan x Berat atap
= 1,655 m x 1,4 m x 5,3 kg/m2 = 12,2801 kg Beban reng = Berat profil reng x Panjang reng
= 2,22 kg/m x 1,4 m = 3,108 kg
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (23+ 27 + 28 + 22) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,655 + 1,399 + 2,051 + 1,655) m x 5 kg/m = 16,9 kg
Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda = 10 % x 16,9 kg = 1,69 kg 4. Beban P4 = P10
Beban atap = Luasan x Berat atap
= 1,655 m x 1,4 m x 5,3 kg/m2 = 12,2801 kg Beban reng = Berat profil reng x Panjang reng
= 2,22 kg/m x 1,4 m = 3,108 kg
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (22 + 29 + 30 + 46 + 21) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,655 + 2,098 + 2,579 + 9 + 1,655) m x 5 kg/m = 42,4675 kg
= 10 % x 42,4675 kg = 4,24675 kg 5. Beban P5 = P9
Beban atap = Luasan x Berat atap
= 1,655 m x 1,4 m x 5,3 kg/m2 = 12,2801 kg Beban reng = Berat profil reng x Panjang reng
= 2,22 kg/m x 1,4 m = 3,108 kg
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (21 + 31 + 32 + 20) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,655 + 2,798 + 3,175 + 1,655) m x 5 kg/m = 23,2075 kg
Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 23,2075 kg = 2,32075 kg 6. Beban P6 = P8
Beban atap = Luasan x Berat atap
= 1,655 m x 1,4 m x 5,3 kg/m2 = 12,2801 kg Beban reng = Berat profil reng x Panjang reng
= 2,22 kg/m x 1,4 m = 3,108 kg
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (20 + 33 + 34 +19) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,655 + 3,497 + 3,805 + 1,655) m x 5 kg/m = 26,53 kg
Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda = 10 % x 26,53 kg = 2,653 kg
7. Beban P7
Beban atap = Luasan x Berat atap
= 1,655 m x 1,4 m x 5,3 kg/m2 = 12,2801 kg Beban reng = Berat profil reng x Panjang reng
= 2,22 kg/m x 1,4 m = 3,108 kg
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (19 + 35 + 18) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,655 + 4,197 + 1,655) m x 5 kg/m
= 18,7675 kg
Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 18,7675 kg = 1,87675 kg 8. Beban P14 = P24
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (1 + 25 + 2) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,5 + 0,7 + 1,5) m x 5 kg/m
= 9,25 kg
Beban plafon = Luasan x berat plafon
= 1,655 m x 1,4 m x 18 kg/m2 = 41,706 kg Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 9,25 kg = 0,925 kg 9. Beban P15 = P23
= ½ x (1,5 + 1,655 + 1,399 + 1,5) m x 5 kg/m = 15,135 kg
Beban plafon = Luasan x berat plafon
= 1,655 m x 1,4 m x 18 kg/m2 = 41,706 kg Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 15,135 kg = 1,5135 kg 10. Beban P16 = P22
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (3 + 28 + 29 + 4) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,5 + 2,051 + 2,098 + 1,5) m x 5 kg/m
= 17,8725 kg
Beban plafon = Luasan x berat plafon
= 1,655 m x 1,4 m x 18 kg/m2 = 41,706 kg Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 17,8725 kg = 1,78725 kg 11. Beban P17 = P21
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (4 + 30 + 31 + 5) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,5 + 2,579 + 2,798 + 1,5) m x 5 kg/m
= 20,9425 kg
Beban plafon = Luasan x berat plafon
= 1,655 m x 1,4 m x 18 kg/m2 = 41,706 kg Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 20,9425 kg = 2,09425 kg 12. Beban P18 = P20
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (5 + 32 + 33 + 6) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,5 + 3,175 + 3,497 + 1,5) m x 5 kg/m
= 24,18 kg
Beban plafon = Luasan x berat plafon
= 1,655 m x 1,4 m x 18 kg/m2 = 41,706 kg Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
= 10 % x 24,18 kg = 2,418 kg 13. Beban P19
Beban kuda-kuda = ½ x Btg (6 + 34 + 36 + 7) x berat profil kuda-kuda = ½ x (1,5 + 3,805 + 3,805 + 1,5) m x 5 kg/m
= 26,525 kg
Beban plafon = Luasan x berat plafon
= 1,655 m x 1,4 m x 18 kg/m2 = 41,706 kg Beban bracing = 10 % x beban kuda-kuda
Tabel 3.1. Rekapitulasi Beban Mati
beban
beban beban beban beban beban jumlah input
atap reng kuda-kuda plafon bracing beban SAP
kg kg kg kg kg kg kg P1 = P13 12,2801 3,108 7,8875 41,706 0,78875 65,77035 66 P2 = P12 12,2801 3,108 14,1625 - 1,41625 30,96685 31 P3 = P11 12,2801 3,108 16,9 - 1,69 33,9781 34 P4 = P10 12,2801 3,108 42,4675 - 4,24675 62,10235 62 P5 = P9 12,2801 3,108 23,2075 - 2,32075 40,91635 41 P6 = P8 12,2801 3,108 26,53 - 2,653 44,5711 45 P7 12,2801 3,108 18,7675 - 1,87675 36,03235 36 P14 = P24 - - 9,25 41,706 0,925 51,881 52 P15 = P23 - - 15,135 41,706 1,5135 58,3545 58 P16 = P22 - - 17,8725 41,706 1,78725 61,36575 61 P17 = P21 - - 20,9425 41,706 2,09425 64,74275 65 P18 = P20 - - 24,18 41,706 2,418 68,304 68 P19 - - 26,525 41,706 2,6525 70,8835 71 3.3.2 Beban Hidup
Beban hidup merupakan beban yang bekerja pada bangunan selama bangunan tersebut berdiri. Pada tugas akhir ini, hanya dimodelkan struktur atapnya saja maka nilai beban hidup yang ditentukan adalah beban hidup sementara akibat berat pekerja yaitu sebesar 100 kg yang diletakkan pada joint-joint batang atas (top chord).
Berikut ini adalah gambar permodelan pembebanan beban hidup sementara dalam struktur :
Gambar 3.6. Distribusi Beban Hidup (L)
3.3.3 Beban Angin
Berdasarkan PPIG 1987, beban angin didefinisikan sebagai tekanan angin yang menerpa struktur baik berupa gaya tekan ataupun gaya hisap. Angin yang bergerak menabrak struktur dianggap bekerja sebagai tekanan positif pada sisi yang berhadapan langsung dengan arah angin dan tekanan negatif (hisap) pada sisi belakangnya. Tekanan tiup angin yang bekerja pada struktur untuk daerah normal minimum sebesar 25 kg/m2 dan untuk daerah pantai diambil minimum 40 kg/m2.
Pada tugas akhir ini beban angin diambil sebesar 40 kg/m2. Rangka atap yang akan dianalisis memiliki sudut kemiringan sebesar α = 250. Perhitungan untuk angin tekan dan angin hisap adalah sebagai berikut:
1. Koefisien angin tekan = (0,02 α – 0,4) = [(0,02 . 25) – 0,4] = 0,1 Angin tekan W1 = luasan x koef. angin tekan x beban angin
= (1,655 m x 1,4 m) x 0,1 x 40 kg/m2 = 9,268 kg
W1 /2 = 9,268
2 = 4,634 kg 2. Koefisien angin hisap = -0,4
Angin hisap W2 = luasan x koef. angin hisap x beban angin = (1,655 m x 1,4 m) x 0,4 x 40 kg/m2 = 37,072 kg
W2 /2 = 37,072
2 = 18,536 kg
Arah beban angin ini tegak lurus terhadap permukaan atap (batang tekan). Beban ini akan diuraikan dalam arah x dan z dalam pemodelan dengan SAP.
Model pembebanan tersebut ditampilkan dalam gambar berikut
Gambar 3.8. Distribusi Beban Angin Kanan (Wkanan)
3.3.4 Beban Hujan
Pada atap bekerja beban hujan sebesar 20 kg/m2. Seperti halnya beban mati yang ditransfer berdasarkan besarnya tributary area, beban hujan pun demikian. Beban hujan (H) dihitung sebagai berikut :
Beban hujan H = luasan x beban hujan
= (1,655 m x 1,4 m) x 20 kg/m2 = 46,34 kg
H/2 = 46,34
2 = 23,17 kg/m
2
Beban hujan ini diletakkan sepanjang batang tekan dengan arah searah sumbu z pada SAP. Pemodelan beban hujan ditampilkan dalam gambar 3.9.