DAFTAR PUSTAKA
Amin, Dedy Khairul,2013, Perhitungan Beban Aksial Kritis Pada Kolom Baja dalam Sebuah Struktur Portal Baja. Universitas Sumatera Utara: Medan Anonim1, 2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur
bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726-2002), Badan Standarisasi Nasional: Jakarta
Anonim2, 2002, Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002), Badan Standarisasi Nasional: Jakarta
Anonim3, 1987, Pedoman Perencanaan Pembebenan Untuk Rumah dan Gedung. Jakarta: Yayasan Badan Penerbit PU.
Dewobroto, Wiryanto, 2015, Struktur Baja, Lumina Press: Jakarta
Dewobroto, Wiryanto, 2004, Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP 2000, PT. Alex Media Komputindo: Jakarta
M.G. Kalyanshetti, G.S. Mirajkar.2012, Comparison Between Conventional Steel Structure and Tubular Steel Structures, International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) Vol 2
McCormac, Jack C., 2008, Structural Steel Design, America : Pearson Prentice Hall
Oentoeng, 2004, Konstruksi Baja, ANDI: Yogyakarta
Qin, Ying., et al, 2013, Seismic Behaviour of Through-Diaphragm Connection Between Colum and Steel Beam Experimental Study, Advance Steel Construcion, Vol 10
Simanjuntak, Alfin Rico, 2013. Analisis Desain Kolom Beton-Baja dengan metode Load and Resistance Factor Design. Universitas Sumatera Utara: Medan
Salmon, Charles G. ,et al, 1991, Struktur Baja : Disain dan Perilaku Jilid 2- Edisi Kedua , Erlangga: Jakarta
Schodek, Daniel L., 1998, Struktur, PT Refika Aditama: Bandung
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Umum
Penelitian Tugas Akhir ini difokuskan untuk membandingkan penggunaan kolom yang lebih ekonomis antara baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI, sebagai bahan struktur high rise building. Penelitian ini dimulai dari studi literatur sampai mendapatkan kesimpulan seperti yang ditunjukkan pada flowchart di bawah ini.
3.2 Flowchart
Berikut merupakan diagram alir penelitian:
Tidak Tidak
Gambar 3.1. Diagram Alir MULAI
Perencanaan Kolom Baja tampang Hollow Tube standar
Studi Literatur Pemodelan Struktur
Perencanaan Kolom Baja Tampang WF standar SNI Mencari Gaya dalam dengan Bantuan SAP 2000 V.14
Perbandingan Struktur Menggunakan Kolom Baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF
Selesai
Perencanaan Struktur Sekunder
Cek Terhadap Struktur Secara Keseluruhan: Displacement, Gaya Geser Dasar Struktur, berat Kolom,
dan sambungan
3.3 Studi Literatur
Studi pada Tugas Akhir ini bertujuan untuk membandingkan penggunaan kolom yang lebih ekonomis antara baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI, sebagai bahan struktur high rise building. Tahap ini mempelajari literatur-literatur yang berkaitan dan relevan dengan masalah penelitian yang diambil, terutama pada bagian metode-metode analisis yang digunakan. Sumber-sumber referensi ini dapat berupa buku, jurnal, ataupun data yang di dapat dari internet.
Proses dan Tahap Studi
1) Penelitian diawali dengan perencanaan data-data yang akan dibutuhkan dalam proses perhitungan, seperti denah, rencana plat lantai, rencana balok, dan kolom dengan ketinggian 15 lantai.
2) Perhitungan pembebanan hingga gaya-gaya dalam struktur dihitung berdasarkan beberapa peraturan yaitu SNI 03 – 1729 – 2002 (Anonim2, 2002), SNI 03 – 1726 – 2002 (Anonim1,2002), dan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (Anonim3,1983). Sedangkan perhitungan gaya dalam tersebut dibantu perangkat lunak computer, yaitu SAP 2000 ver. 14. 3) Akhir dari penelitian ini adalah untuk memperoleh perbandingan
keekonomisan penggunaan kolom dengan baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI.
3.4 Pemodelan Struktur
Bangunan akan difungsikan untuk keperluan perkantoran. Luas keseluruhan bangunan 768 m2 dan tinggi total bangunan 75 m. Denah bangunan berbentuk persegi dengan panjang melintang 3 x 8m dan memanjang 4 x 8m, dan tinggi tiap lantai adalah 5 m. Direncanakan di bangun di wilayah zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang. Berikut merupakan Gambar pemodelan bangunan dengan menggunakan SAP 2000 v.14:
Gambar 3.2. Gambar 3.3.
Gambar 3.4 Denah Titik Baja Tampang WF
Gambar 3.6. Penampang WF Gambar 3.7. Hollow Tube
3.5 Perencanaan Struktur
3.5.1 Data Perencanaan
1. Kolom
Kolom direncanakan mengunakan dua jenis penampang, dimana penampang pertama menggunakan Baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI. Berikut merupakan spesifikasi masing-masing baja yang digunakan:
Baja Tampang Tube : Standard : JIS G 3466 Grade : STKR490
fy = 3250 kg/cm2
fu = 4900 kg/cm2
E = 200.000 Mpa
Baja Tampang WF : BJ 50
fy = 2900 kg/cm2
fu = 5000 kg/cm2
E : 200.000 Mpa
Untuk kedua perencanaan, akan digunakan balok yang memiliki dimensi dan bahan yang sama yaitu:
Dimensi Balok : IWF 500x200
Penampang : Baja Konvensional BJ 50
fy = 2900 kg/cm2 fu = 5000 kg/cm2 E = 200.000 Mpa 3. Pelat
Pelat direncanakan menggunakan beton bertulang dengan spesifikasi sebagi berikut:
Beton Bertulang dengan fc’ = 25 Mpa
Modulus Elastisitas (E) = 4700 √
Berat Jenis = 2400 kg/ m2
3.5.2 Pembebanan Struktur
1. Beban Mati Tambahan Beban Lantai
Keramik = 24 kg/m2
Plafond + penggantung = 18 kg/m2 Adukan, per cm tebal (20 mm) = 42 kg/m2
= 84 kg/m2 Beban Atap
Beban Dinding
Dinding Pasangan bata merah : 250 kg/m2
Beban dinding berada hanya diberikan pada keliling bangunan, maka beban dinding yang di terima balok adalah 250 kg/m2 x (5 – 0,5)m = 1125 kg/m
Beban Hidup (Perkantoran)
Atap : 100 kg/m2
Lantai : 250 kg/m2
2. Beban Gempa
Perencanaan dan Perhitungan beban gempa dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002 (Anonim1,2002), dimana menggunakan analisa gempa metode Respons spektra. Dimana bangunan direncanakan pada wilayah gempa 3 dengan kondisi tanah Sedang. Data gempa pada Lampiran 2. 3.6 Analisis dan output program komputer
3.6.1 Kombinasi Pembebanan
Dalam perhitungan tugas akhir ini digunakan kombinasi pembebanan untuk gedung struktur beton bertulang, baja, dan komposit beton-baja sebagai berikut:
Kombinasi 1 = 1,4D
Kombinasi 2 = 1,2D + 1,6L
Kombinasi 6 = 0,9D + 1,0EY + 0,3 EX
3.6.2 Analisis dengan program komputer SAP2000 V14
Dengan input dimensi awal dan data-data perencanaan yang telah dibahas di subbab sebelumnya. Dari setiap kombinasi pembebanan menghasilkan gaya-gaya dalam (momen, gaya-gaya lintang dan gaya-gaya normal) hasil perhitungan program SAP2000 dan pengecekan dimensi masing-masing penampang yang ekonomis.
Keluaran/output gaya-gaya dalam dan dimensi enampang kolom hasil analisis program komputer di sajikan pada lampiran 5 pada penulisan Tugas Akhir ini.
Gambar beberapa data yang di input pada SAP terdapat pada lampiran 4.
3.7Perencanaan Sambungan
Sambungan pada baja tampang WF dan baja tampang Hollow Tube direncanakan menggunakan baut mutu tinggi. Pada penelitian ini akan di tinjau sambungan yang memiliki momen yang paling besar yaitu pada balok 327.
3.8Perbandingan
3.9Kesimpulan
BAB IV
ANALISA DATA
4.1 Data Perencanaan
Bangunan ini direncanakan menggunakan dua jenis kolom, yaitu kolom dengan baja tampang hollow tube standar JIS dan baja tampang WF standar SNI, dengan data-data bangunan sebagai berikut:
4. Lebar bangunan : 24 m
5. Panjang bangunan : 32 m
6. Jarak antar kolom sisi lebar : 8 m 7. Jarak antar kolom sisi panjang : 8 m
8. Tinggi kolom : 5 m
9. Mutu beton Lantai : K250
10.Dimensi Balok : Baja IWF 500x200 standar SNI 11.Mutu baja yang digunakan
Baja Nippon Steel : Standar : JIS G 3466 Grade : STKR490 fy = 3250 kg/cm2
fu = 4900 kg/cm2 Baja Konvensional : Standar : SNI
BJ 50
fy = 2900 kg/cm2 fu = 5000 kg/cm2
Dari hasil perhitungan menggunakan program SAP 2000 vr. 14 di dapat hasil analisa dari masing-masing bangunan yang memiliki jenis kolom yang berbeda. Ada beberapa faktor yang menjadi perbandingan selain berat dan keekonomisan bangunan, seperti Frekuensi dan perioda, defleksi, dan gaya geser dasar struktur.
4.2.1 Perioda dan Frekuensi
Tabel 4.1 Modal partisipasi massa struktur
Mode
Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube Period Partisipasi Massa (%) Period Partisipasi Massa (%)
Sec Arah X Arah Y Sec Arah X Arah Y
1 4,641989 0,00 73,9 4,568382 81,0 0,00
2 3,675024 77,9 73,9 4,456827 81,0 81,3
3 3,340961 77,9 73,9 3,644148 81,0 81,3
4 1,778058 77,9 86,4 1,508257 91,1 81,3
5 1,261916 88,2 86,4 1,474128 91,1 91,2
6 1,166033 88,2 86,4 1,208021 91,1 91,2
7 1,082862 88,2 91,3 0,880190 94,5 91,2
8 0,792123 88,2 93,4 0,864808 94,5 94,6
9 0,745001 92,0 93,4 0,715653 94,5 94,6
10 0,698288 92,0 93,4 0,619593 96,3 94,6
11 0,607458 92,0 95,1 0,609662 96,3 96,4
12 0,515864 94,4 95,1 0,504620 96,3 96,4
dan ortogonal. Dari hasil modal analisis terhadap struktur dengan pola ragam getar struktur sebanyak 12 mode di dapatkan periode fundamental struktur dan partisipasi massa yang memenuhi yaitu minimal sebesar 90% dimana pada bangunan dengan kolom Hollow Tube dicapai partisipasi massa 90% pada mode ke 5, sedangkan untuk kolom WF pada mode ke 9.
Tabel 4.2 Modal Perioda dan frekuensi
Mode
Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube
Period Frequency Period Frequency
Sec Cyc/sec Sec Cyc/sec
1 4,641989 0,21542 4,568382 0,21890
2 3,675024 0,27211 4,456827 0,22437
3 3,340961 0,29932 3,644148 0,27441
4 1,778058 0,56241 1,508257 0,66302
5 1,261916 0,79245 1,474128 0,67837
6 1,166033 0,85761 1,208021 0,82780
7 1,082862 0,92348 0,880190 1,13610
8 0,792123 1,2624 0,864808 1,15630
9 0,745001 1,3423 0,715653 1,39730
10 0,698288 1,4321 0,619593 1,61400
11 0,607458 1,6462 0,609662 1,64030
12 0,515864 1,9385 0,504620 1,98170
Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi.
T1 < ζ n
T1 < ζ n < 0,18 x 75 < 13,5 sec
Dari kedua struktur bangunan baik Baja Tampang WF dan Hollow Tube memenuhi batas, dimana Perioda Baja tampang WF lebih besar daripada Hollow Tube.
4.2.2 Displacement
Displacement untuk setiap tingkat akibat beban gempa arah x dan y disajikan dalam tebel 4.3
Tabel 4.3 Displacement arah sumbu X dan Y
Lantai
Tinggi Lantai Arah X (mm) Arah Y (mm)
(mm) Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube
0 0 0 0 0 0
1 5 2,71 5,96 4,23 5,84
2 10 7,51 14,36 10,24 13,95
3 15 13,01 22,79 17,06 22,05
4 20 18,35 30,96 24,02 29,87
5 25 23,48 38,8 30,72 37,36
6 30 28,28 46,28 38,24 44,47
7 35 33,02 53,32 45,56 51,15
8 40 37,20 59,86 54,29 57,33
9 45 41,71 65,84 60,62 62,97
10 50 45,59 71,23 67,6 68,02
11 55 48,84 75,95 75,29 72,42
12 60 51,58 79,96 82,48 76,13
13 65 54,20 83,19 88,56 79,09
14 70 56,80 85,61 93,631 81,27
Gambar 4.1 Grafik perbandingan displacement arah x 0 2.71 7.51 13.01 18.35 23.48 28.28 33.02 37.20 41.71 45.59 48.84 51.58 54.20 56.80 58.51 0 5.96 14.36 22.79 30.96 38.8 46.28 53.32 59.86 65.84 71.23 75.95 79.96 83.19 85.61 87.19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0 20 40 60 80 100
LA
N
T
A
I
Kurva perbandingan displacement arah X
Tampang WF Nippon Steel
Gambar 4.2 Grafik perbandingan displacement arah y
Batas maksimum displacement yaitu 2 0/00 dikali dengan dinggi bangunan
yaitu 75 m, maka displacement maksimum adalah 0,002 x 75m = 0,15m atau sama dengan 150 mm. Maka displacement yang terjadi antar kedua struktur baik arah X dan arah Y memenuhi.
Dari tabel 4.3 displacement terbesar terjadi pada struktur paling atas. Untuk displacement arah X baja Tampang WF lebih kecil dibandingkan dengan
0 4.23 10.24 17.06 24.02 30.72 38.24 45.56 54.29 60.62 67.6 75.29 82.48 88.56 93.631 98.08 0 5.84 13.95 22.05 29.87 37.36 44.47 51.15 57.33 62.97 68.02 72.42 76.13 79.09 81.27 82.63 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0 50 100 150
LA
N
T
A
I
Kurva perbandingan displacement arah Y
Tampang WF Nippon Steel
tampang hollow tube. Sedangkan untuk arah Y tampang hollow tube lebih kecil dibandingkan dengan baja tampang WF.
Kinerja batas layan (∆s) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh gempa rencana. Drift ∆s antar antar-tingkat bangunan adalah
selisih simpangan pada joint antar tingkat yang ditinjau atau selisih drift ∆s tiap
tingkat bangunan menurut sistem yang digunakan.
∆s max SRPMK = xhi x mm mm
R
s 5000 17,6
5 . 8 03 . 0 03 . 0
Berikut merupakan drift ∆s antar tingkat bangunan arah sumbu X dan Y antara baja tampang WF dan Hollow Tube.
Tabel 4.4 Drift ∆s antar tingkat bangunan arah sumbu X dan Y antara baja tampang WF dan Hollow Tube
Lantai Tinggi Lantai Arah X (mm) Arah Y (mm) (mm) Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube
0 0 0 0 0 0
1 5 2,71 5,96 4,23 5,84
2 10 4,8 8,4 6,01 8,11
3 15 5,5 8,43 6,82 8,1
4 20 5,34 8,17 6,96 7,82
5 25 5,13 7,84 6,7 7,49
6 30 4,8 7,48 7,52 7,11
7 35 4,74 7,04 7,32 6,68
8 40 4,18 6,54 8,73 6,18
9 45 4,51 5,98 6,33 5,64
10 50 3,88 5,39 6,98 5,05
11 55 3,25 4,72 7,69 4,4
12 60 2,74 4,01 7,19 3,71
13 65 2,62 3,23 6,08 2,96
14 70 2,6 2,42 5,071 2,18
15 75 1,71 1,58 4,449 1,36
4.2.3 Gaya Geser Dasar Struktur
Pada dasar bangunan terdapat reaksi berupa gaya geser, dimana gaya ini akan di teruskan pada pondasi atau di sebut juga Base Shear. Base Shear terjadi akibat adanya beban arah horizontal yaitu beban gempa. Berikut merupakan Base Shear pada masing-masing join dasar struktur.
Gambar 4.6 Denah Titik Baja Hollow Tube akibat beban gempa
Tabel 4.5 Base Shear Perpondasi
TITIK
Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube
(kg) (kg)
arah X arah Y arah X arah Y
1 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48
3 2.283,96 3.659,45 2.459,51 3.878,53
5 2.283,96 3.659,45 2.459,51 3.878,53
7 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48
9 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23
11 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63
13 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63
15 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23
17 3.304,49 1.844,87 3.867,24 2.262,44
19 3.278,68 2.736,99 2.576,66 2.308,66
21 3.278,68 2.736,99 2.576,66 2.308,66
23 3.304,49 1.844,87 3.867,24 2.262,44
25 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23
27 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63
29 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63
31 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23
33 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48
37 2.283,96 3.659,45 2.459,51 3.878,53
39 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48
TOTAL 63.222,94 57.171,76 62.470,68 57.913,68
Dari tabel di atas dapat kita lihat beban yang di pikul pada masing-masing join untuk baja tampang WF lebih besar di bandingkan dengan Baja Tampang Holow Tube untuk arah X, Sedangkan untuk arah Y tampang Hollow Tube lebih besar.
4.2.4 Penampang dan Berat
Dalam pemilihan penampang digunakan program SAP 2000 vr. 14 untuk memudahkan dalam mendesain struktur kolom. Dari hasil analisa SAP 2000 vr.14, didapat dimensi dari masing-masing penampang kolom (Lampiran 1).
Untuk melakukan pengecekan terhadap pemilihan penampang oleh program SAP 2000 vr.14 dilakukan perhitungan secara manual untuk kolom 249, sebagai berikut:
4.2.4.1 Baja Tampang WF
A. Design kolom
Data Bahan:
Tegangan tarik putus (fu) = 500 MPa Tegangan leleh baja (fy) = 290 MPa Modulus elastik baja (E) = 200000 MPa
Profil : WF 600x300x12x20 tf = 20 mm
tw = 12 mm
B = 300 mm
H = 588 mm
Berat = 151 ⁄ Luas = 192,5 cm2 Ix = 118000 cm4
Iy = 9020 cm4
rx = 24,8 cm
ry = 6,85 cm
Sx = 4020 cm3
Sy = 601 cm3
Faktor reduksi kekuatan untuk lentur = 0,9 Faktor reduksi kekuatan untuk geser = 0,75 Faktor reduksi kekuatan untuk tekan = 0,85 C. Section Property
Modulus Geser (G) =
= 76923,077 MPa Ht = H-tf
= 568 mm
J = 2 .
⅓
. B . tf3 +⅓
(H - 2 tf) . tw Konstanta puntir torsi (Iw) =
= 7275000000000 mm6 Koefisien momen tekuk torsi lateral
(X1) =
√
= 1316,21 MPa
Koefisien momen tekuk torsi lateral
(X2) = 4
= 0,00024 mm2/N2
Modulus penampang plastis thd. sb. x
(Zx) = [ 2(B . tf) . (½Ht) ] + [ 2(H/2-tf) . tw . ( (½ (H/2-tf) ) ) ]
= 4308912 mm3
Modulus penampang plastis thd. sb. y
(Zy) = 4 (B/2 . tf) x (½ . B/2) ) + ( 2 . (tw/2 . (H-2 . tf) . (½ . tw/2)))
= 919728 mm3
Ny = A . fy
= 5582500 N
D. Momen, Gaya Geser, dan Gaya Aksial akibat Beban Terfaktor Panjang bentang kolom terhadap sumbu x (Lx = L1) = 5000 mm
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x = 169379000 Nmm
Momen pada 1/4 bentang (MA) = 72586300 Nmm
Momen di tengah bentang (MB) = 24206500 Nmm
Momen pada 3/4 bentang (MC) = 120999300 Nmm
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (MUY) = 0
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (VUX) = 77434,2 N
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (VUY) = 0
Gaya aksial akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (NUX) = 1017454,2
E. Momen Nominal Pengaruh Local Bucling
1. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada sayap : Kelangsingan penampang sayap
λ =
= 7,5
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang
λp =
√
= 9,983
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non-compact
λr =
= 24,945
2. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada badan Kelangsingan penampang badan
λ =
= 45,667 Syarat:
= 0,120 < 0,125
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang
λp =
(
√
)
= 62,47 >
√ = 39,05
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact
λr =
(
√
)
= 127,30
Momen plastis terhadap sumbu x
Mpx = fy . Zx
= 1249584480 Nmm Momen plastis terhadap sumbu y
Mpy = fy . Zy
Momen batas tekuk terhadap sumbu x
Mrx = Sx ( fy - fr )
= 884400000 Nmm
Momen batas tekuk terhadap sumbu y
Mry = Sy ( fy - fr )
= 132220000 Nmm Momen nominal penampang untuk :
a. Penampang compact, λ ≤ λp Mn = Mp
b. Penampang non-compact, λp < λp ≤ λp
Mn = Mp - (Mp - Mr) . ( l - λp) / (λr - λp) c. Penampang langsing, λ > λr
Mn = Mr
Berdasarkan nilai kelangsingan sayap, maka termasuk penampang
KOMPAK
Berdasarkan nilai kelangsingan badan, maka termasuk penampang
KOMPAK
Momen nominal penampang terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut : Mn = Mp
= 1249584480 Nmm
= 132220000 Nmm
F. Momen Nominal Pengaruh Lateral Buckling
Momen nominal komponen struktur dengan pengaruh tekuk lateral, untuk :
Panjang bentang maksimum balok yang mampu, Lp = 1.76 . ry √
= 3166 mm
Tegangan leleh dikurangi tegangan sisa, fl = fy - fr
= 220 MPa
Panjang bentang minimum balok yang tahanannya ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral,
Lr = ry .
. √ √
= 874
Cb =
= 1,92
Momen plastis terhadap sumbu x, Mpx = fy . Zx
= 1249584480 Nmm Momen plastis terhadap sumbu y, Mpy = fy . Zy
= 266721120 Nmm
Mrx = Sx . ( fy - fr )
= 884400000 Nmm
Momen batas tekuk terhadap sumbu y, Mry = Sy . ( fy - fr )
=132220000 Nmm Panjang bentang terhadap sumbu x, L = L1 = 5000
L > Lp dan L > Lr Termasuk kategori Bentang Panjang
Momen nominal terhadap sumbu x untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut :
Mnx =
√
= 4359849270 Nmm Mnx > Mpx
Momen nominal terhadap sumbu x yang digunakan,
Mnx = 1249584480 Nmm
Momen nominal terhadap sumbu y untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut:
Mny =
√
= 4359849270 Nmm Mny > Mpy
Momen nominal terhadap sumbu y yang digunakan,
G. Tahanan Momen Lentur
1. Momen nominal terhadap sumbu x :
Berdasarkan pengaruh local buckling,
Mnx = 1249584480 Nmm
Berdasarkan pengaruh lateral buckling,
Mnx = 1249584480 Nmm
Momen nominal terhadap sumbu x (terkecil) yg menentukan,
Mnx = 1249584480 Nmm
Tahanan momen lentur terhadap sumbu x,
ϕb . Mnx = 1124626032 Nmm 2. Momen nominal terhadap sumbu y :
Berdasarkan pengaruh local buckling,
Mny = 132220000 Nmm
Berdasarkan pengaruh lateral buckling,
Mny = 266721120 Nmm
Momen nominal terhadap sumbu y (terkecil) yg menentukan,
Mny = 132220000 Nmm
Tahanan momen lentur terhadap sumbu y,
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x,
Mux = 169379000 Nmm
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y,
Muy = 0
Syarat :
+
≤ 1.0
0,1506 ≤ 1.0 AMAN (OK)
H. Tahanan Geser
Ketebalan plat badan tanpa pengaku harus memenuhi
≤ 2.46
45,67 < 64, 60 plat badan memenuhi starat OK Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x,
Vux = 77434 N
Luas penampang badan,
Aw = tw . ( H-2tf)
= 6576 mm2
Tahanan gaya geser nominal thd.sb. x,
Vnx = 0.60 . fy x Aw
= 1144224 N
ϕf . Vnx = 858168 N
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y,
Vuy = 0
Luas penampang sayap,
Af = 2 B . tf
= 12000
Tahanan gaya geser nominal thd.sb. y,
Vny = 0.60 . fy . Af
= 2088000 N
Tahanan gaya geser terhadap sumbu y,
ϕf . Vny = 1566000 N
= 0,902
=0,000
Syarat yang harus dipenuhi :
+
≤ 1,0
0,0902 < 1,0 AMAN (OK) I. Pembesaran Momen
kx .
= 20,16
Momen terfaktor ujung kolom terkecil,
M1 = 0
Momen terfaktor ujung kolom terbesar,
M2 = 169379000 Nmm
Faktor perbesaran momen,
Cm =
= 0,6
Gaya tekan menurut Euler dengan kL/r thdp sumbu lentur
Ne1 =
= 93481102,96 Nmm Perbesaran momen,
δb =
= 0,60 Maka, ambil δb = 1 Mux = δb . Mntu
= 169379000 Nmm
J. Tahanan Aksial Tekan
Rasio kelangsingan maksimum = λc =
= 0,88 Syarat,
λc < 0,25 -
0,25 < λc < 1,2 ω =
= 1,42
λc > 1,2 Nu/φ . Nn = 1,42
Maka, ω = 1,42
Tegangan kritis penampang, fcr =
= 204,26 N/mm2
Daya dukung nominal aksial tekan, Nn = A . fcr
= 3932059,52 N Tahanan aksial tekan, Nu/φ . Nn = 0,304
K. Kontrol Interaksi Geser dan Lentur
Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi geser dan lentur :
0,2070 < 1,375 AMAN (OK) L. Kontrol Interaksi Tekan dan Lentur
Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi tekan dan lentur :
Bila
≥ 0,2
≤ 1,0
= 0,438
0,438 < 1 AMAN (OK)
4.2.4.2 Baja Tampang Hollow Tube
A. Design kolom
Data Bahan:
Tegangan tarik putus (fu) = 490 MPa Tegangan leleh baja (fy) = 325 MPa Modulus elastik baja (E) = 200000 MPa B. Data Profil Baja
Profil : TUBE 300X300X10
t = 20 mm
B = 300 mm
H = 300 mm
Ix = 15700 cm4 Iy = 15700 cm4 rx = 11,8 cm ry = 11,8 cm Sx = 1050 cm3 Sy = 1050 cm3
Faktor reduksi kekuatan untuk lentur = 0,9 Faktor reduksi kekuatan untuk geser = 0,75 Faktor reduksi kekuatan untuk tekan = 0,85
C. Section Property
Modulus Geser (G) =
= 76923,077 MPa Ht = H-tf
= 568 mm J = Ix + Iy
= 314.000.000 mm4 Konstanta puntir torsi (Iw) =
= 3077000000000 mm6 Koefisien momen tekuk torsi lateral
(X1) =
= 49517,68 MPa
Koefisien momen tekuk torsi lateral
(X2) = 4 .
= 0,00000 mm2/N2
Modulus penampang plastis thd. sb. x
(Zx) = [ 2(B . tf) (½Ht) ] + [ 2(H/2-tf) . tw . ( (½ (H/2-tf) ) ) ]
= 2018000 mm3
Modulus penampang plastis thd. sb. y
(Zy) = 4 (B/2 . tf) (½ . B/2) ) + ( 2 (tw/2 . (H-2 . tf) . (½ . tw/2)))
= 926000 mm3 Ny = A . fy
= 3685500 N
D. Momen, Gaya Geser, dan Gaya Aksial akibat Beban Terfaktor Panjang bentang kolom terhadap sumbu x (Lx = L1) = 5000 mm
Panjang bentang balok runway terhadap sumbu y (Ly = L2) = 0 mm
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x = 1700265400 Nmm
Momen pada 1/4 bentang (MA) = 84811100 Nmm
Momen di tengah bentang (MB) = 643300 Nmm
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (MUY) = 0
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (VUX) = 68363,5 N
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (VUY) = 0
Gaya aksial akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (NUX) = 1053820
E. Momen Nominal Pengaruh Local Bucling
1. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada sayap : Kelangsingan penampang sayap
λ =
= 7500
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang
λp =
√
= 9,430
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non-compact
λr =
√
= 23,170
2. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada badan Kelangsingan penampang badan
λ =
= 13,00 Syarat:
= 0,318 > 0,125
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang
λp =
(
√
)
= 55,81 >
√ = 36,89
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact
λr =
(
√
)
= 108,19
Momen plastis terhadap sumbu x
Mpx = fy . Zx
= 655850000 Nmm
Momen plastis terhadap sumbu y
Mpy = fy . Zy
= 300950000 Nmm
Momen batas tekuk terhadap sumbu x
Mrx = Sx . ( fy - fr )
= 267750000 Nmm
Mry = Sy . ( fy - fr )
= 267750000 Nmm Momen nominal penampang untuk :
d. Penampang compact, λ ≤ λp
Mn = Mp
e. Penampang non-compact, λp < λp ≤ λp
Mn = Mp - (Mp - Mr) . ( l - λp) / (λr - λp) f. Penampang langsing, λ > λr
Mn = Mr
Berdasarkan nilai kelangsingan sayap, maka termasuk penampang
KOMPAK
Berdasarkan nilai kelangsingan badan, maka termasuk penampang
KOMPAK
Momen nominal penampang terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut : Mn = Mp
= 655850000 Nmm
Momen nominal penampang terhadap sumbu y dihitung sebagai berikut : Mn = Mp
= 267750000 Nmm
Momen nominal komponen struktur dengan pengaruh tekuk lateral, untuk :
Panjang bentang maksimum balok yang mampu, Lp = 1.76 . ry . √
= 5152 mm
Tegangan leleh dikurangi tegangan sisa, fl = fy - fr
= 255 MPa
Panjang bentang minimum balok yang tahanannya ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral,
Lr = ry .
. √ √
= 32405 mm
Cb =
= 2,26
Momen plastis terhadap sumbu x, Mpx = fy . Zx
= 655850000 Nmm Momen plastis terhadap sumbu y, Mpy = fy . Zy
= 300950000 Nmm
Momen batas tekuk terhadap sumbu x, Mrx = Sx . ( fy - fr )
Momen batas tekuk terhadap sumbu y, Mry = Sy . ( fy - fr )
=267750000 Nmm Panjang bentang terhadap sumbu x, L = L1 = 5000
L < Lp dan L < Lr Termasuk kategori Bentang Pendek
Momen nominal terhadap sumbu x untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut :
Mnx = Mpx = fy . Zx = 655850000 Nmm Mnx =
= 1488327253 Nmm Mnx > Mpx
Momen nominal terhadap sumbu x yang digunakan,
Mnx = 655850000 Nmm
Momen nominal terhadap sumbu y untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut:
Mny = Mpy = fy . Zy = 300950000 Nmm Mny =
= 681122352 Nmm Mny > Mpy
Momen nominal terhadap sumbu y yang digunakan,
Mny = 300950000 Nmm
1. Momen nominal terhadap sumbu x :
Berdasarkan pengaruh local buckling,
Mnx = 655850000 Nmm
Berdasarkan pengaruh lateral buckling,
Mnx = 655850000 Nmm
Momen nominal terhadap sumbu x (terkecil) yg menentukan,
Mnx = 655850000 Nmm
Tahanan momen lentur terhadap sumbu x,
ϕb * Mnx = 590265000 Nmm 2. Momen nominal terhadap sumbu y :
Berdasarkan pengaruh local buckling,
Mny = 267750000 Nmm
Berdasarkan pengaruh lateral buckling,
Mny = 300950000 Nmm
Momen nominal terhadap sumbu y (terkecil) yg menentukan,
Mny = 267750000 Nmm
Tahanan momen lentur terhadap sumbu y,
ϕb * Mny = 240975000 Nmm
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x,
Mux = 170265400 Nmm
Muy = 0 Syarat :
+
≤ 1.0
0,2885 ≤ 1.0 AMAN (OK)
H. Tahanan Geser
Ketebalan plat badan tanpa pengaku harus memenuhi
≤ 2.46
13,00 < 61,03 plat badan memenuhi Syarat OK Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x,
Vux = 68364 N
Luas penampang badan,
Aw = tw ( H-2tf)
= 5200 mm2
Tahanan gaya geser nominal thd.sb. x,
Vnx = 0.60 . fy . Aw
= 1014000 N
Tahanan gaya geser terhadap sumbu x,
ϕf . Vnx = 760500 N
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y,
Vuy = 0
Luas penampang sayap,
= 12000
Tahanan gaya geser nominal thd.sb. y,
Vny = 0.60 . fy . Af
= 2340000 N
Tahanan gaya geser terhadap sumbu y,
ϕf . Vny = 1755000 N
= 0,0899
=0,000
Syarat yang harus dipenuhi :
+
≤ 1,0
0,0899 < 1,0 AMAN (OK) I. Pembesaran Momen
Rasio kelangsingan dalam sumbu lentur x,
kx .
= 42,37
Momen terfaktor ujung kolom terkecil,
M1 = 0
Momen terfaktor ujung kolom terbesar,
M2 = 170265400 Nmm
Cm =
= 0,6
Gaya tekan menurut Euler dengan kL/r thdp sumbu lentur
Ne1 =
= 12467139 Nmm
Perbesaran momen,
δb =
= 0,63 Maka, ambil δb = 1
Mux = δb . Mntu
= 170265400 Nmm J. Tahanan Aksial Tekan
Rasio kelangsingan maksimum = λc =
√ = 0,54
Syarat,
λc < 0,25 -
0,25 < λc < 1,2 ω =
= 1,16
λc > 1,2 -
Tegangan kritis penampang, fcr =
= 280,84 N/mm2
Daya dukung nominal aksial tekan, Nn = A . fcr
= 3184778,20 N Tahanan aksial tekan, Nu/φ . Nn = 0,389
K. Kontrol Interaksi Geser dan Lentur
Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi geser dan lentur :
≤ 1,375
= 0,2885
= 0,0899
= 0,3446
0,3446 < 1,375 AMAN (OK)
L. Kontrol Interaksi Tekan dan Lentur
Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi tekan dan lentur :
= 0,646
0,646 < 1 AMAN (OK)
[image:46.595.137.407.84.152.2]Dari profil masing-masing kolom terdapat profil yang terbesar dan terkecil dari baja tampang WF dan tampang Hollow Tube. Berikut merupakan tabel spesifikasi dimensi terkecil dan terbesar dari masing-masing baja:
Tabel 4.6 Dimensi Terbesar dan Terkecil Kolom baja tampang WF dan tampang Hollow Tube
Perbandingan Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube
Dimensi Terbesar WF 400x400x30x50 A = 528,6 cm2
tf = 5 cm
fy = 3 cm
ix = 187000 cm4
iy = 60500 cm4
Tub 500x500x16
A = 238 cm2
t = 1,6 cm
ix = 158000 cm4
iy = 158000 cm4
Dimensi Terkecil WF 200x200x8x12 A = 63,53 cm2
tf = 1,2 cm
fy = 0,8 cm
ix = 4720 cm4
iy = 1600 cm4
Tub 250x250x6
A = 57,63 cm2
t = 0,6 cm
ix = 5670 cm4
iy = 5670 cm4
Dari hasil dimensi masing-masing kolom di atas, maka dapat dihitung total berat kolom masing –masing bangunan dengan tipe baja. Berikut merupakan tabel perbandingan berat kolom:
[image:46.595.114.514.328.621.2]LANTAI Baja Tampang WF (Kg)
Baja Tampang Hollow Tube
(Kg)
1 34.900 20.930
2 38.860 20.520
3 34.900 19.700
4 32.260 18.110
5 27.500 17.430
6 25.640 16.270
7 23.890 15.030
8 20.920 13.720
9 17.200 13.270
10 16.150 12.120
11 15.520 11.220
12 15.100 10.294
13 13.390 8.563
14 9.052 7.687
15 6.245 7.115
[image:47.595.121.506.86.604.2]TOTAL 331.527 211.979
Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Berat Kolom baja tampang WF dan tampang Hollow Tube
Dari hasil perhitungan di atas berat kolom Baja tampang WF adalah 331.527 kg, sedangkan berat kolom Baja tampang Hollow Tube 211.979 kg, maka
didapat selisih berat kolom antara kedua bangunan adalah 119.548 kg. Bila dibandingkan dengan total berat Baja tampang WF, Baja tampang Hollow Tube menghemat penggunaan baja 36,06%.
4.3 Sambungan
4.3.1 Sambungan Baja Tampang WF
Sambungan pada baja tampang WF direncanakan mengunakan baut mutu biasa. Sambungan di tinjau pada balok 327. Dimana balok memiliki:
1. DATA SAMBUNGAN
Gaya geser akibat beban terfaktor (Vu) = 1211667 N
Momen akibat beban terfaktor (Mu) = 2195272000 Nmm 1.1.BAUT
Jenis baut yang diggunakan = A-325 Tegangan tarik putus baut (fub) = 825 Mpa
Diameter baut (d) = 25 mm
Jarak antar baut (a) = 70 mm
Jumlah baut dalam satu baris (nx) = 4 buah
Jumlah baris baut (ny) = 13 baris
Faktor reduksi kekuatan tarik baut (ϕt) = 0,75 Faktor reduksi kekuatan geser baut (ϕf) = 0,75
1.2.PELAT SAMBUNG
Tegangan leleh pelat (fy) = 410 Mpa
Lebar pelat sambung (b) = 200 mm
Tebal pelat sambung (t) = 10 mm
2. LETAK GARIS NETRAL Jumlah baut total
n = nx . ny
= 4 x 13 = 52
Tinggi pelat sambung h = ny . a
= 910
Lebar plat sambung ekivalen sebagai pengganti baut tarik
δ = .
δ =
δ = 28,05 mm
Lebar efektif plat sambung bagian tekan b' = 0,75 x 200
= 150 mm
Misal garis netral terletak pada jarak x dari sisi atas pelat sambung Momen statis luasan terhadap garis netral
1/2 . b' . (h - x)2 = 1/2. δ . x2
(b' - δ) / 2 . x2 - b' . h . x + 1/2 . b' . h2 = 0
Ax = (b' - δ)/2 = (150-28,05)/2 = 61
Bx = - b' . h = -150 . 910 = -136500 Cx = 1/2 . b' . h2
= ½ . 150 . 9102 = 62107500
Dx = Bx2 - 4 . Ax . Cx
= (-136500)2 - 4 x 61 x 62107500 = 3484222602
... gunakan rumus abc Maka di dapat :
x = 635, 28
3. TEGANGAN YANG TERJADI PADA BAUT Persamaan hubungan tegangan:
σ3
= (h - x) / x .σ1
... Pers. (1)σ2
= ( x - a / 2 ) / x .σ1
... Pers. (2)1/2 . (h - x) . b' . (h - x) / x .
σ
1 . 2/3 . ( h - x ) + 1/2 . x . δ.σ
1 . 2/3 . x =Mu
Maka diperoleh:
σ
1 = 3 . Mu / [ ( h - x )3 / x . b' + x2 . δ ]Tegangan pada masing-masing baris baut dihitung sebagai berikut : Tegangan tarik pada sisi atas pelat sambung,
Dari pers. (3) :
σ
1 = 3 . Mu / [ ( h - x )3 / x . b' + x2 . δ ] = 406,13 MPaTegangan tekan pada sisi bawah pelat sambung, Dari pers. (1) :
σ
3 = ( h - x ) / x .σ1
= 175,63 MPaTegangan tarik pada baut baris teratas,
Dari pers. (2) :
σ
2 = ( x - a / 2 ) / x .σ
1 = 383,76 MPa Tegangan tarik putus pada baut dan pelat :
Tegangan tarik putus baut (fub) = 825 Mpa
Tegangan tarik putus pelat (fup) = 550 Mpa
4. GAYA TARIK PADA BAUT
Gaya tarik yang terjadi pada baut baris teratas,
Tu =
σ
2 . a . δ = 383, 76 . 28,05. 70 = 753509 N Gaya tarik yang ditahan satu baut,
Tu1 = Tu / nx = 753509/4 = 188377 N
Ab = π / 4 . 252 = 491 mm2
Tahanan tarik nominal satu baut,
Tn = 0.75 . Ab . fub
= 0,75 . 491 . 825 = 303728 N Tahanan tarik satu baut,
ϕt
. Tn = 0,75 . 303728= 227796 N Syarat yang harus dipenuhi :
Tu1 ≤
ϕ
t . Tn188377 N < 227796 N ... AMAN 5. GAYA GESER PADA BAUT
Gaya geser yang ditahan oleh satu baut Vs1 = Vu / n
= 1211667 / 25 = 23301 N
Kondisi sambungan baut geser tunggal, maka nilai (m) = 1 Faktor pengaruh ulir pada bidang geser (r1) = 0,4
Tahanan geser nominal baut Vn = r1 . m . Ab . fub
= 0,4 . 1 . 491 . 825 = 161988 N
ϕ
f * Vn = 0,75 . 121491= 121491 N
Syarat yang harus dipenuhi
Vs1 ≤
ϕ
f . Vn23301 N < 121491 N ... AMAN 6. GAYA TUMPU PADA BAUT
Gaya tumpu yang ditahan satu baut,
Rs1 = Vs1 = 23301 N Tahanan tumpu nominal,
Rn = 2.4 . d . t . fup
= 330000 N Tahanan tumpu,
ϕ
f . Rn = 247500 N Syarat yang harus dipenuhi :
Rs1 ≤
ϕ
f . Rn23301 N < 247500 N ... AMAN
7. KOMBINASI GESER DAN TARIK
Tegangan geser yang terjadi,
fuv = Vu / ( n . Ab )
= 47,47 MPa Tahanan geser baut,
ϕ
f . r1 . m . fub = 247,50 MPa Syarat yang harus dipenuhi :
fuv ≤
ϕ
f . r1 . m . fub47,47 Mpa < 247,50 Mpa ... AMAN Gaya tarik yang terjadi = 188377 N
Tahanan tarik baut,
ϕ
f . Tn =ϕ
f . f1 . Ab= 297101 N Syarat yang harus dipenuhi :
Tu1 ≤
ϕf
. Tn188377 N < 297101 N ... AMAN Tegangan tarik
ft = 0,75 . fub
= 618, 75 Mpa Nilai Tegangan Kombinasi
f1 - r2 . fuv = 716, 81 Mpa
ft ≤ f1 - r2 . fuv
618, 75 < 716,81 ... AMAN Syarat yang harus dipenuhi:
ft ≤ f2
[image:55.595.120.503.76.535.2]618, 75 < 621,00 ... AMAN
Gambar 4.8 Sambungan Kolom- Balok Tampang WF
IWF 500x200x10x16 tf = 16 mm tw = 10 mm
B = 200 mm
H = 500 mm
[image:56.595.115.494.436.626.2]Berat = 89,7 kg/m Luas = 11420 mm2 Ix = 4,78 x 108 mm4 Iy = 2,14 x 107 mm4
Gambar 4.9 Balok WF rx = 20,5 cm
ry = 4,33 cm Sx = 1,920 cm3 Sy = 214 cm3
Sambungan pada join antara balok dan kolom Nippon Steel telah di cetak terlebih dahulu di pabrik. Dimana sambungan yang di rancang seperti pada gambar 4.12. Oleh sebab itu sambungan direncanakan antara balok-balok, yaitu balok utama dengan sambungan balok yang telah di cetak tersebut.
Gambar 4.10 Join pada sambungan Baja Tampang Hollow Tube
Tabel 4.8 Data Sambungan
BEBAN PADA SAMBUNGAN
BEBAN
SAMBUNGAN SATUAN
Momen akibat beban terfaktor,
Mu =
1,083E+09 NmmGaya geser akibat beban terfaktor,
V
u=
1158556 NGaya aksial akibat beban terfaktor,
N
u=
2569 NEksentrisitas sambungan,
e =
200 mmPLAT SAMBUNG
DATA PLAT SAMBUNG
Tegangan leleh baja,
f
y=
410 MPaTegangan tarik putus plat,
f
up=
550 MPaLebar plat sambung pada badan,
h
p=
450 mmTebal plat sambung pada badan,
t
pw=
12 mmLebar plat sambung pada sayap,
l
p=
300 mmTebal plat sambung pada sayap,
t
pf=
25 mmFaktor reduksi kekuatan tarik atau lentur
plat,
=
0,9BAUT DATA BAUT
Jenis sambungan baut,
Tipe
baut : A-325
Tegangan tarik putus baut,
f
ub=
825 MPaDiameter baut,
d =
20 mmJumlah baut pada penampang kritis badan,
n =
8 bhJumlah baut pada badan,
n
w=
32 bhJumlah baut pada penampang kritis sayap,
n' =
6 bhFaktor reduksi kekuatan geser baut,
f =
0,75Tabel 4.9 Koordinat Baut
No xi yi
(mm) (mm)
1 -150 -192,5
2 -50 -192,5
3 50 -192,5
4 150 -192,5
5 -150 -137,5
6 -50 -137,5
7 50 -137,5
9 -150 -82,5
10 -50 -82,5
11 50 -82,5
12 150 -82,5
13 -150 -27,5
14 -50 -27,5
15 50 -27,5
16 150 -27,5
17 -150 27,5
18 -50 27,5
19 50 27,5
20 150 27,5
21 -150 82,5
22 -50 82,5
23 50 82,5
24 150 82,5
25 -150 137,5
26 -50 137,5
27 50 137,5
28 150 137,5
29 -150 192,5
30 -50 192,5
31 50 192,5
32 150 192,5
2. TAHANAN MOMEN DAN GESER
Modulus penampang plastis profil baja
Zx = tw . ht2 / 4 + ( bf - tw ) . ( ht - tf ) . tf
Aw = ht . tw
= 500 x 100 = 5000 mm2 Tahanan momen penampang
Φ
. Mn =ϕ
. fy . Zx= 773556840 Nmm Tahanan geser penampang
ϕ
f . Vn =ϕ
f . 0.60 . fy . Aw= 922500 N
3. KONTROL JUMLAH BAUT PADA BADAN
Luas penampang baut Ab = π / 4 . d2
= 314 mm2
Tahanan geser nominal baut Vn = r1 . m . Ab . fub
= 0,4 . 2 . 314 . 825 = 207345 N
Tahanan geser baut
ϕ
f . Vn = 0,75 . 207345Rn = 2,4 . d . tw . fup
= 2,4 . 20 . 10 . 550 = 264000 N
Tahanan Tumpu Plat
ϕ
f . Rn = 0,75 . 264000= 198000 N
Jumlah baut minimum yang diperlukan pada penampang kritis badan,
Terhadap Geser
nmin = Vu / (
ϕf
. Vn )=
= 7,45 buah Syarat :
nmin ≤ n
7,45 < 8 ... AMAN
Terhadap tumpu
nmin = Vu / (
ϕ
f . Rn )=
= 5,85 buah Syarat :
nmin ≤ n
4. KONTROL TEBAL PLAT SAMBUNG PADA BADAN Anv = Vu / (
ϕ
f . 0.60 . fup )= 4681,03 mm2 Diameter lubang baut = d + 2
= 20 + 2 = 22
Tebal plat sambung minimum pada badan, tpw min = Anv / [ 2 . ( hp - n . d1 ) ]
=
= 8,54 mm Syarat :
tpw min ≤ tpw
8,54 mm ≤ 12 mm ...AMAN
5. KONTROL JUMLAH BAUT PADA SAYAP Gaya tarik akibat momen
Tu = Mu / ( ht + tpf )
= 2062695 N
Kondisi sambungan baut geser tunggal
M = 1
Faktor pengaruh ulir pada bidang geser
Tahanan geser 1 baut
ϕ
f . Vn =ϕf
. r1 . m . Ab . fub= 0,75 . 1 . 1 . 314 . 825 = 1944386 N
Kekuatan 1 baut
ϕ
f . Rn = 2,4 .ϕ
f . d . tpf . fup= 2,4 . 0,75 . 20 . 25 . 550 = 495000 N
Jumlah baut minimum yang diperlukan pada penampang kritis sayap n'min = Tu / ( 2 .
ϕ
f . Tn )= 2062695 / (2 . 194386) = 5,31 buah
Syarat:
n’min ≤ n’
5,31 buah < 6 baut ...AMAN
6. KONTROL TEBAL PELAT SAMBUNG PADA SAYAP Luas penampang tarik pelat
Anf = Tu / ( f . fup )
= 4167,06 mm2
Tebal minimum pelat sambung pada sayap tpf min = Anf / ( lp - n' . d1 )
tpf min ≤ tpf
24,80 < 25 ... AMAN
7. GAYA PADA BAUT BADAN
Kapasitas momen pada badan
Muw =
= 128095714 Nmm Momen tambahan akibat eksentrisitas
ΔMu = Vu . e
= 231711200 Nmm
Momen total pada badan ∑ = Muw+ ΔMu
= 359806914 Nm
Gaya masing-masing baut badan akibat momen dihitung sebagai berikut:
Gaya pada arah x
Ruxi = (∑ ) . yi / (∑ 2 + ∑ 2 )
Gaya pada arah y
[image:63.595.115.491.64.669.2]Ruyi = (∑ ) . xi / (∑ 2 + ∑ 2 )
No
x
iy
ix
i 2y
i 2R
uyiR
uxi(mm) (mm) (mm2) (mm2) (N) (N)
1 -150 -192,5 22500 37056,25 -59426 -76264
2 -50 -192,5 2500 37056,25 -19809 -76264
3 50 -192,5 2500 37056,25 19809 -76264
4 150 -192,5 22500 37056,25 59426 -76264
5 -150 -137,5 22500 18906,25 -59426 -54474
6 -50 -137,5 2500 18906,25 -19809 -54474
7 50 -137,5 2500 18906,25 19809 -54474
8 150 -137,5 22500 18906,25 59426 -54474
9 -150 -82,5 22500 6806,25 -59426 -32685
10 -50 -82,5 2500 6806,25 -19809 -32685
11 50 -82,5 2500 6806,25 19809 -32685
12 150 -82,5 22500 6806,25 59426 -32685
13 -150 -27,5 22500 756,25 -59426 -10895
14 -50 -27,5 2500 756,25 -19809 -10895
15 50 -27,5 2500 756,25 19809 -10895
16 150 -27,5 22500 756,25 59426 -10895
17 -150 27,5 22500 756,25 -59426 10895
18 -50 27,5 2500 756,25 -19809 10895
19 50 27,5 2500 756,25 19809 10895
20 150 27,5 22500 756,25 59426 10895
21 -150 82,5 22500 6806,25 -59426 32685
22 -50 82,5 2500 6806,25 -19809 32685
23 50 82,5 2500 6806,25 19809 32685
24 150 82,5 22500 6806,25 59426 32685
25 -150 137,5 22500 18906,25 -59426 54474
26 -50 137,5 2500 18906,25 -19809 54474
27 50 137,5 2500 18906,25 19809 54474
28 150 137,5 22500 18906,25 59426 54474
29 -150 192,5 22500 37056,25 -59426 76264
31 50 192,5 2500 37056,25 19809 76264
32 150 192,5 22500 37056,25 59426 76264
∑
=
400000 508200 Jumlah baut pada badan Nw = 32
Gaya tambahan pada baut badan akibat gaya geser dan gaya aksial
Gaya tambahan akibat gaya geser arah vertikal (arah y), ΔPuvi = Puv / nw
= 36205 N
Gaya tambahan akibat gaya aksial arah horisontal (arah x), ΔPuhi = Puh / nw
= 80 N Resultan gaya pada baut badan,
[image:65.595.115.516.84.149.2]Rui = √ [ ( Ruxi + ΔPuhi )2 + ( Ruyi + ΔPuvi )2 ]
Tabel 4.11. Resultan gaya pada baut
No Ruyi+Puvi Ruxi+Puhi
R
ui(N) (N) (N)
1 -23222 -76184 79644
2 16396 -76184 77928
3 56014 -76184 94559
4 95631 -76184 122267
5 -23222 -54394 59143
6 16396 -54394 56811
8 95631 -54394 110018
9 -23222 -32604 40028
10 16396 -32604 36495
11 56014 -32604 64812
12 95631 -32604 101036
13 -23222 -10815 25616
14 16396 -10815 19641
15 56014 -10815 57048
16 95631 -10815 96241
17 -23222 10975 25684
18 16396 10975 19730
19 56014 10975 57079
20 95631 10975 96259
21 -23222 32765 40159
22 16396 32765 36638
23 56014 32765 64893
24 95631 32765 101088
25 -23222 54554 59291
26 16396 54554 56965
27 56014 54554 78190
28 95631 54554 110098
29 -23222 76344 79798
30 16396 76344 78085
31 56014 76344 94689
32 95631 76344 122367
Ru max =
1223678. KONTROL KEKUATAN BAUT PADA BADAN
a. Terhadap Geser
Vn = r1 . m . Ab . fub
= 207345 N
Tahanan geser 1 baut,
ϕ
f . Vn = 155509 NSyarat:
Vu ≤
ϕ
f . Vn122367 < 155509 ... AMAN b. Terhadap Tumpu
Tahanan tumpu nominal plat, Rn = 2.4 . d . tw . fup
= 264000 N
ϕ
f . Rn = 198000 N Tahanan tumpu plat, Syarat:
Rd ≤
ϕ
f . RnBAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Setelah dilakukan perhitungan analisis antara Berat Kolom baja tampang WF standar SNI dan tampang Hollow Tube standar JIS dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Perioda terbesar pada bangunan:
Tampang WF , pada Mode 1 = 4,642 Sec
Tampang Hollow Tube, pada Mode 1 = 4,568 Sec
Perioda kedua bangunan masih memenuhi nilai waktu getar alami fundamental T1 yaitu 13,5 sec.
2. Displacement pada bangunan :
Tampang WF sumbu X = 58,51 mm , sumbu Y = 98,08 mm
Tampang Hollow Tube sumbu X = 87,19 mm, sumbu Y = 82,63 mm
Displacement kedua bangunan masih memenuhi displacement yang diijinkan yaitu 150 mm.
3. Base Shear pada dasar bangunan:
Tampang WF sumbu X = 63.222,94 kg, sumbu Y = 57.171,76 kg
Tampang Hollow Tube sumbu X = 62.470,68 kg, sumbu Y = 57.913,68 kg
Tampang WF = 331.527 kg
Tampang Hollow Tube = 211.979 kg
Dimana Tampang Hollow Tube menghemat penggunaan baja sebesar 36,06 %.
5. Baja Tampang WF menggunakan sambungan baut mutu tinggi A-325 dimana jumlah baut 52 buah dengan diameter 25 mm
6. Baja Tampang Hollow Tube menggunakan sambungan baut mutu tinggi A-325:
Pada badan, jumlah baut 32 buah dengan diameter 20 mm Pada Sayap, jumlah baut 6 buah dengan diameter 20 mm.
5.2Saran
1. Perlu dilakukan perbandingan analisa struktur terhadap jenis penampang lain yang berbeda.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Baja sebagai Material Struktur
Baja merupakan salah satu bahan bangunan yang unsur utamanya terdiri dari besi. Baja ditemukan ketika dilakukan penempaan dan pemanasan yang menyebabkan tercampurnya besi dengan bahan karbon pada proses pembakaran, sehingga membentuk baja yang mempunyai kekuatan yang lebih besar dari pada besi.
2.1.1 Kelebihan dan Kekurangan
Beberapa keunggulan dan Kelemahan baja sebagai material konstruksi, antara Lain:
1) Kelebihan material baja sebagai material konstruksi, antara lain: Kekuatan Tinggi
Baja memiliki kekuatanyang kinggi, sehingga dapat menguragi ukuran struktur serta mengurangi pula berat sendiri dari struktur.
Keseragaman dan Keawetan yang Tinggi
Elastisitas
Baja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkan dengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai tegangan yang cukup tinggi. Momen inersia untuk penampang baja dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang.
Daktilitas
Daktilitas baja cukup tinggi, karena suatu batang baja yang menerima tegangan tarik yang tinggi akan mengalami regangan tarik cukup besar sebelum terjadi keruntuhan.
Keuntungan Lain
Beberapa keuntungan lain pemakaian baja sebagai material konstruksi adalah kemudahan penyambungan antarelemen yang satu dengan yang lainnya menggunakan alat sambung las dan baut. Pembuatan baja melalui proses gilas panas mengakibatkan baja mudah dibentuk menjadi penampang-penampang yang diinginkan. Kecepatan pelaksanaan konstruksi baja juga menjadi suatu keunggulan material baja.
2) Kelemahan Baja sebagai Material Struktur Secara umum baja mempunyai kekurangan seperti dijelaskan dibawah ini.
Biaya perlindungan terhadap kebakaran meskipun baja tidak mudah terbakar tetapi kekuatannya menurun drastis jika terjadi kebakaran. Selain itu baja juga merupakan konduktor panas yang baik sehingga dapat menjadi pemicu kebakaran pada komponen lain. Akibatnya, portal dengan kemungkinan kebakaran tinggi perlu diberi pelindung. Ketahanan material baja terhadap api dipersyaratkan dalam Pasal 14 SNI 03-1729-2002 (anonim2, 03-1729-2002).
Rentan Terhadap Buckling Semakin langsung suatu elemen tekan, semakin besar pula bahaya terhadap buckling (tekuk). Sebagaimana telah disebutkan bahwa baja mempunyai kekuatan yang tinggi per satuan berat dan jika digunakan sebagai kolom seringkali tidak ekonomis karena banyak material yang perlu digunakan untuk memperkuat kolom terhadap buckling.
Fatik Kekuatan baja akan menurun jika mendapat beban siklis. Dalam perancangan perlu dilakukan pengurangan kekuatan jika pada elemen struktur akan terjadi beban siklis.
2.1.2 Sifat Mekanik Baja Standar SNI
Tabel 2.1 Persyaratan Sifat Mekanis Baja Struktural Standar SNI 03–1729–2002 (Anonim2, 2002)
c
Tegangan putus Minimum fu
(Mpa)
Tegangan Leleh Minimum fy
(Mpa)
Peregangan Minimum
(%)
BJ 34 340 210 22
BJ 37 370 240 20
BJ 41 410 250 18
BJ 50 500 290 16
BJ 55 550 410 13
Tegangan Leleh
Tegangan leleh untuk perencanaan ( fy ) tidak boleh diambil melebihi
nilai yang diberikan pada tabel sifat mekanisme baja struktural. Tegangan Putus
Tegangan putus untuk perencanaan ( fu ) tidak boleh diambil melebihi
nilai yang diberikan pada tabel sifat mekanisme baja struktural. Sifat-sifat mekanis lainnya
Sifat-sifat mekanisme lainnya baja struktural untuk perencanaan adalah sebagai berikut :
Koefisien pemuaian : = 12 . 10-6 / oC
2.1.3 Sifat Mekanik Baja Standar JIS
[image:75.595.114.529.332.757.2]Jepang merupakan salah satu produsen baja terbesar di dunia. Para perusahaan baja asal jepang menggunakan standar JIS seperti Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation (NSSMC). Berikut merupakan tabel material baja standar JIS.
Tabel 2.2 Persyaratan Sifat Mekanis Baja Struktura Standar JIS (Wiryanto Dewobroto, 2015)
Kategor i Kuat
Standar Mutu
Kuat Leleh (MPa) Kuat Tarik (MPa) Rasio Leleh (%) Elongasi (%) Min. Maks. Min. Maks.
400 N/mm2
JIS G 3101 (SS
Steel)
SS400 235 400 510 - 21
JIS G 3106 (SM
Steel)
SM400A 235 400 510 - 24
SM 400B
235 400 510 - 21
SM 400C
235 400 510 - 22
JIS G 3136 (SN
Steel)
SM400A 235 - 400 510 - 24
SM 400B
235 355 400 510 80 21
400C 400 N/mm2 JIS G 3101 (SS Steel)
SS490 275 490 610 - 21
JIS G 3106 (SM
Steel)
SM490A 315 490 610 - 24
SM 490B
315 490 610 - 21
SM 490C
315 490 610 - 22
JIS G 3136 (SM
Steel)
SM 490B
325 445 490 610 80 21
SM 490C
325 445 490 610 80 22
2.2 Nippon Steel
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation (NSSMC) didirikan pada Oktober 2012 yang merupakan kerja sama antara Nippon Steel Corporation dan Sumitomo Metal Industries, Ltd adalah salah satu perusahaan Jepang penghasil baja terdepan di dunia yang berpartisipasi dalam pembuatan material struktur inovatif yang bersifat tahan kerusakan dan memiliki masa layan yang panjang. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation telah mengembangkan baja mutu tinggi kelas 1000 N (kuat tarik 950 N/mm2).
PT Krakatau Steel Tbk (KRAS) dan Nippon Steel Corporation (NSC)
berbahan dasar baja di Indonesia. Produsen baja asal Jepang ini menggandeng PT
Krakatau Steel dalam mengembangkan Nittetsu Super Frame atau struktur tahan
gempa. Produk buatan Nippon Steel Corporation ini punya keunggulan dibanding
konstruksi konvensional karena tahan gempa bumi, biaya lebih murah, konstruksi
singkat dan hemat energi.
Dalam bidang infrastruktur, Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation mempromosikan perkembangan dari produk baru baja Hollow tube untuk menjawab kebutuhan akan struktur yang lebih tahan terhadap gempa, dan biaya yang lebih murah dalam pembangunan dan perbaikan.
Nippon steel memiliki spesifikasi sendiri, dimana Sifat fisik dari Nippon Steel memiliki beberapa tipe (Lampiran 1) dan Nippon steel mengacu pada JIS (Japan Industrial Standard).
2.3Profil Baja
Baja tersedia dalam berbagai bentuk penampang yang sering dikenal dengan profil. Berdasarkan cara pembentukan penampang profil baja, dikenal 2 macam baja, yaitu Hot Rolled Sections dan Cold Rolled Sections. Baja tipe hot rolled section dibentuk (rolled) pada kondisi panas sedangkan baja tipe cold rolled section dibentuk pada kondisi dingin.
Gambar 2.1 Strandar tipe penampang profil baja canai panas (Macdonad, 2002)
Secara teoritis terdapat jumlah bentuk yang tidak terbatas dapat digunakan untuk memikul beban tekan dalam suatu struktur. Tetapi dari segi praktis, jumlah bentuk penampang elemen tekan menjadi terbatas karena beberapa pertimbangan yaitu: profil yang tersedia, masalah sambungan, tipe struktur.
Tabel 2.2 Inersia Penampang WF dan Hollow Tub (Wiryanto Dewobroto, 2015)
Tampang Tub untuk pekerjaan konstruksi bangunan
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation terus melakukan perkembangan akan produk-produknya, dalam menciptakan baja yang memiliki kekuatan tinggi dan biaya yang lebih ekonomis.
Beberapa kelebihan tampang tube antara lain : a) Radius girasi yang konstan
b) Tidak memerlukan bracing c) Lebih mudah dalam pengecatan
d) Permukaan yang lebih sedikit untuk dicat dengan lapisan tahan api
e) Mempunyai tegangan torsi yang baik
f) Permukaan yang lebih baik dari segi estetika
g) Profil bulat baja hollow memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap angin.
h) Tidak mudah kotor seperti pada bagian sayap dari profil terbuka WF.
i) Untuk beban dinamis, baja tabung memiliki frekuensi getar yang lebih tinggi dari penampang baja lain.
For tubular sections, higher strength to weight ratio could result in upto 30% savings in steel (“Comparison Between Conventional Steel Structures And Tubular Steel Structures”, M.G.Kalyanshetti, G.S. Mirajkar; 2012).
Beberapa kelemahan dari penampang pipa dan persegi atau segi empat adalah:
1. Memerlukan penutup pada ujung penampang untuk mencegah korosi.
2. Mempunyai berat yang lebih besar dibandingkan dengan profil IWF untuk modulus penampang yang sama.
Ada beberapa jenis sambungan yang digunakan untuk kolom tampang hollow dengan balok baja WF.
Berikut merupakan beberapa jenis sambungan yang digunakan, yaitu:
(a) Internal diaphragm (b) Eksternal diaphragm
[image:81.595.133.506.146.773.2](c) Through diaphragm Gambar 2.2. Detail Sambungan
2.4 Alat sambung Baut
2.4.1 Pendahuluan
Setiap struktur baja merupakan gabungan dari beberapa komponen batang yang disatukan dengan alat pengencang (Agus Setiawan, 2008).
.Beberapa alat sambung yang sering digunakan adaah:
Baut, mur dan ring
Alat sambung mutu tinggi
Las
Penghubung geser jenis paku yang dilas
Baut angker
Salah satu alat pengencang di samping las yang cukup populer adalah baut terutama baut mutu tinggi. Ada dua tipe baut mutu tinggi yang distandarkan oleh ASTM adalah tipe A325 dan A490. Baut ini memiliki kepala berbentuk segi enam. Baut A325 terbuat dari baja karbon yang memiliki kuat leleh 560-630 Mpa, baut A490 terbuat daari baja alloy dengan kuat leleh 790-900Mpa, tergantung pada diameternya (Agus Setiawan, 2008).
2.4.2 Tahanan Nominal Baut
Suatu baut yang memikul beban terfaktor, Ru, sesuai persyaratan LRFD harus memenuhi (Agus Setiawan, 2008) :
Ru≤
ϕ
. Rn ...(2.1)Dimana:
ϕ
= Faktor reduksi Tahanan Geser Baut
Tahanan nominal satu baut yang memikul gaya geser memenuhi persamaan: Rn≤ m . r1 . fub . Ab ...(2.2)
Dimana:
r1 = 0,5 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser r1 = 0,4 untuk baut dengan ulir pada bidang geser fub = Kuat tarik baut (MPa)
Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir
m = jumlah bidang geser
Tahanan Tarik Baut
Baut yang memikul gaya tarik tahanan nominalnya dihitung menurut: Rn≤ 0,75 . fub . Ab ...(2.3)
Dimana:
fub = Kuat tarik baut (MPa)
Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir
Tahanan Tumpu Baut
Tahanan tumpu nominal tergantung kondisi yang terlemah dari baut atau komponen pelat yang disambung. Besarnya ditentukan sebagai berikut:
Dimana:
db = Diameter baut pada daerah tak berulir
tp = Tebat pelat
fu = Kuat tarik putus terendah dari baut atau pelat
Jarak dan spasi baut
Bambar 2.3 Jarak dan spasi baut (Wiryanto Dewobroto, 2015)
Dimana:
S = Spasi minimum antar lubang (S ≥ 2,667d – 3d)
2.5 Beban Pada Struktur
2.5.1 Beban Mati
Menurut Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (Anonim3,1983), beban mati adalah berat dari semua bagian suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung itu. Oleh karena itu, beban mati terdiri atas:
a. Beban sendiri dari bahan-bahan bangunan penting dan dari beberapa komponen gedung yang harus ditinjau di dalam suatu gedung.
b. Berat sendiri dari bahan bangunan dan dari komponen gedung yang tidak tercantum dalam persyaratan.
[image:85.595.172.457.492.752.2]Beban mati atau berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung yang dipakai berdasarkan tabel:
Tabel 2.4 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung (Anonim3, 1983)
Bahan Bangunan Berat
Baja Batu alam
Batu belah, batu bulat, batu gunung Batu pecah
Beton
Beton bertulang Katu (kelas I) Kerikil, koral
Pasangan batu merah
Pasangan batu belah, batu bulat, batu gunung
Pasangan batu cetak
1700 kg/m³ 2200 kg/m³
2200 kg/m³
Komponen Gedung Berat
Adukan, per cm tebal: - dari semen
- dari kapur, semen merah atau tras Aspal, t
