Perbandingan Desain Bridge Beam Pada Hoist Crane Dengan Double-Iwf, Box-Girder dan Rangka Baja

(1)

DAFTAR PUSTAKA

American Institute of Steel Construction. (2010). Specification for structural steel

buildings. Chicago: AISC.

Badan Standarisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk

Bangunan Gedung. SNI 03 – 1729 – 2002. Departemen Pekerjaan Umum Badan Standardisasi Nasional. (2010). RSNI 03-1727-2010: Beban Minimum

untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain. Jakarta.

Barry Robin. 2008. The Construction of Buildings, jilid 4. Wiley Blackwell

Dennis Lam. 2008. Structural Steelwork. Design to Limit State Theory, Third

Edition. Elsevier International

HITACHI. HITACHI hoist series. http://www.hitachi-ies.co.jp/ english/ products/ hst/ (diakses 13 april 2016)

James M. Gere, Stephen P. Timoshenko; alih bahasa, Bambang Suryoatmono.

1996. Mekanika Bahan jilid 1, Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga, 2000.

Leonard Spiegel & George F. Limbrunner. 1991. Design Baja Struktur Terapan.

Bandung : Penerbit Eresco

Padosbajayo. 1994. Pengetahuan Dasar Struktur Baja. Yogyakarta : Nafri Offset

Rudy Gunawan, Ir. Dengan Petunjuk Morisco Ir., 1987. Tabel Profil Konstruksi

Baja. Yogyakarta : Penerbit Kanisius

Wiryanto Dewobroto. 2010. Desain Struktur Baja Berdasarkan AISC 2011.

(2)

BAB III

METODE PENELITIAN 3.1. Pendahuluan

Bagian ini membahas tentang metodologi penelitian perencanaan bridge

beam pada hoist crane dengan menggunakan 3 model,yaitu:

 Double IWF

 Double box-girder

(3)

 Rangka baja

Struktur akan didesain seekonomis mungkin dan mengacu pada

persamaanyaratan-persamaanyaratan kinerja lendutan, momen, gaya lintang,

tegangan, dsb sesuai dengan SNI 1729-2015.

Tahapan penelitian yang digunakan adalah sebagai berikut :

1. Menentukan desain dan ukuran bentang bridge beam.

2. Membuat variasi permodelan dengan bentang 20 m dan 30 m.

3. Menggunakan pembebanan terpusat sebesar 10 ton.

4. Menghitung pembebanan yang terjadi pada bridge beam.

5. Memasukkan parameter utama yaitu masing-masing desain bridge beam

pada hoist crane, antara lain profil double IWF, profil double box-girder,

serta rangka baja dengan bantuan program SAP2000.

6. Hasil output program perhitungan diproses dalam perhitungan manual

agar didapatkan desain dan ukuran kolom, balok, dan profil rangka atap

yang memenuhi ijin SNI 1729-2015.

7. Setelah masing-masing model bangunan mendapatkan kekuatan yang

memenuhi ijin, maka ditetapkanlah sebagai model akhir.

8. Dari gambar akhir bangunan inilah, dihitung volume berat baja yang

dipakai untuk masing-masing model.

9. Dari ketiga model tersebut akan diambil penarikan kesimpulan model

yang mana lebih ekonomis untuk digunakan pada ebntang 20 meter dan

(4)

3.2. Desain Data

3.2.1. Perencanaan Umum

Dimensi bangunan yang direncanakan pada penelitian ini adalah :

 Menggunakan desain sendi – sendi dalam perencanaan.

 Bentang bridge beam ( sendi – sendi) yang digunakan adalah sebesar

20 meter (bentang menengah) dan 30 meter (bentang panjang).

 Kemiringan (α) rangka bridge beam yang dipakai adalah sebesar 45 o

 Mutu profil baja _, diambil = 240 Mpa ( 2400 kg/cm2 ₎

 Fungsi bridge beam adalah untuk pemasangan hoist crane untuk gudang ataupun industri.

 Bangunan hanya ditinjau dalam dua dimensional. Apabila bangunan cukup kuat setelah ditinjau dalam dua dimensi, maka secara teoritis dan

literatur yang sudah pernah ada sebelumnya, bangunan otomatis lebih

kuat apabila ditinjau secara tiga dimensional.

3.2.2. Beban-Beban yang Bekerja

Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur.gaya adalah sebuah

vector yang mempunyai besar dan arah. Pada umumnya penentuan besarnya beban

hanya merupakan perkiraan. Meskipun beban yang bekerja pada suatu lokasi dari

struktur dapat diketahui secara pasti, namun distribusi beban dari elemen ke elemen

lainnya umumnya memerlukan asumsi dan pendekatan pada beban yang bekerja

(5)

secara maksimum. Jenis beban yang biasa diperhitungkan pada perencanaan

struktur bangunan antara lain :

3.2.2.1. Beban Mati

Menurut (Peraturan Pembebanan Indonesia,1983), beban mati merupakan

berat dari semua bagian dari suatu struktur yang bersifat tetap selama masa

layannya, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian,

mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari

struktur tersebut. Yang termasuk beban mati adalah berat struktur sendiri dan juga

semua benda yang tetap pada posisinya selama struktur berdiri. Beban mati tetap

berada pada struktur dan tidak berubah sesuai dengan sistem struktur dan material

yang digunakan.

Besarnya massa jenis bahan struktur pada suatu bangunan dapat dilihat

pada tabel di bawah ini :

(6)

Pada tugas akhir ini beban mati yang akan bekerja haya ada 1 macam, yaitu :

berat sendiri balok dengan mengunakan baja.

3.2.2.2. Beban Hidup

Menurut (Peraturan Pembebanan Indonesia, 2013). beban hidup adalah

semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu struktur

termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari berat manusia, barang-barang

yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian

yang tidak terpisahkan dari struktur dan dapat diganti selama masa layan dari

struktur tersebut sehingga menyebabkan perubahan dalam pembebanan lantai dan

atap tersebut. Khusus untuk atap, beban hidup dapat termasuk beban yang berasal

dari air hujan, baik akibat genangan maupun akibat tekanan jatuh butiran air.

Hunian atau penggunaan Merata (kN/m2₎ _Terpusat

(kN)

Apartemen (lihat rumah tinggal)

Sistem lantai akses

Ruang kantor 2,4 8,9

Ruang computer 4,79 8,9

Gudang persamaanenjataan dan ruang

latihan

7,18a

Ruang pertemuan

Kursi tetap (terikat di lantai) 4,79a

14 Kayu 900 Kg / m3

15 Aspal 1400 Kg / m3

16 Instalasi pumbing 50 Kg / m2

Tabel 3-2 Beban hidup menurut kegunaan Sumber: SNI 03-1727-1989-F

(7)

Lobi 4,79a

Kursi jenis dapat dipindahkan 4,79a

Panggung siding 4,79a

Lantai podium 7,18a

Balkon dan dek 1,5 kali beban hidup

untuk daerah yang

dilayani. Tidak perlu

melebihi 7,79 kN/m2

Jalur untuk askses pemeliharaan 1,92

Koridor 4,79 sama seperti

pelayanan hunian

kecuali disebutkan lain Lantai pertama

Latai lain

Ruang makan dan restoran 4,79a

Hunian (lihat rumah tinggal)

Ruang mesin elevator (pada daerah

50mm x 50mm

1,33

Konstruksi pelat lantai finishing ringan

(pada area 25mm x 25mm)

0,89

Jalur penyelamatan terhadap kebakaran 4,79

Hunian satu keluarga saja 1,92

Tangga permanen Lihat pasal 4.5

(8)

Helipad 2,87de tidak boleh

direduksi

Rumah sakit :

Ruang operasi, laboratorium 2,87 4,45

Ruang pasien 1,92 4,45

Koridor diatas lantai pertama 3,83 4,45

Hotel (lihat rumah tinggal)

Perpustakaan

Ruang baca 2,87 4,45

Ruang penyimpanan 7,18a,h _4,45

Pabrik

Lobi dan koridor lantai pertama

Kantor

(9)

Tempat rekreasi

Tempat bowling, kolam renang, dan

penggunaan yang sama

3,59a

Bangsal dansa & Ruang dansa

Gimnasium 4,79a

Tempat menonton baik terbuka/tertutup 4,79a

Stadium & tribun/arena dengan tempat

duduk tetap

4,79a,k

2,87a,k

Rumah tinggal

Hunian (satu keluarga dan dua keluarga)

Loteng yang tidak dapat didiami tanpa

gudang

0,48l

Loteng yang tidak dapat didiami dengan

gudang

0,96m

Loteng yang dapat dididami dan ruang

tidur

1,44

Semua ruang kecuali tangga dan balkon 1,92

Semua hunian rumah tinggal lainnya

Ruang pribadi dan koridor yang melayani

mereka

1,92

Ruang publica dan koridor yang melayani

mereka

4,79

Atap

Atap datar, berbubung, dan lengkung 0,96n

(10)

Atap digunakan untuk taman atap 4,79

Atap yang digunakan untuk tujuan lain Sama seperti hunian

dilayani

Atap yang digunakan untuk hunian

lainnya

Awning dan kanopi 0,24 tidak boleh

direduksi

Konstruksi pabrik yang didukung oleh

struktur rangka kaku ringan

Rangka tumpu layar penutup 0,96 0,89

Semua konstruksi lainnya

Komponen struktur atap utama, yang

terhubung langsung dengan pekerjaan

lantai

8,9

Titik panel tunggal dari batang bawah

rangka atap atau setiap titik sepanjang

komponen struktur utama yang

mendukung atap diatas pabrik, gudang

dan perbaikan garasi

Semua komponen struktur atap utama

lainnya

1,33

(11)

Semua permukaan atap dengan beban

Koridor lantai pertama 4,79 4,5

Bak-bak/scuttles, rusuk untuk atap kaca

dan langit-langit yang dapat diakses

0,89

Pinggir jalan untuk pejalan kaki, jalan

lintas kendaraan, dan lahan/jalan untuk

truk-truk

11,97a,p _35,6q

Tangga dan jalan keluar 4,79 300r

RUmah tinggal untuk satu dan dua

keluarga saja

1,92 300r

Gudang diatas langit-langit 0,96

Gudang penyimpan barang sebelum

disalurkan ke pengecer (jika diantisipasi

menjadi gudang penyimpanan, harus

dirancang untuk beban lebih berat)

Ringan 6a

Berat 11,97a

Toko Eceran

Lantai pertama 4,79 4,45

Lantai diatasnya 3,59 4,45

Grosir, disemua lantai 6a _4,45

(12)

Penghalang kendaraan Lihat pasal 4.5

Susuran jalan dan panggung yang

ditinggikan (selain jalan keluar)

2,87

Pekarangan dan teras, jalur pejalan kaki 4,79a

3.2.3. Kombinasi Pembebanan

Menurut SNI 1727-2013 Struktur, komponen, dan fondasi harus dirancang

sedemikian rupa sehingga kekuatan desainnya sama atau melebihi efek dari beban

terfaktor dalam kombinasi berikut:

L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung,

termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti

angin, hujan, dan lain-lain

LRadalah 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 genangan air

W adalah beban angin Sumber: SNI 1727-2013

(13)

S adalah beban salju

R adalah beban hujan

E adalah beban gempa

3.2.4. Kombinasi Pembebanan pada Crane (derek)

Pembebanan derek tidak bisa kita samakan dengan kombinasi pembebanan

diatas. Dikarenakan derek yang bergerak memiliki nilai beban terpusat yang cukup

besar sehingga diperlukan parameter tersendiri.

3.2.4.1. Gaya Impak Vertikal

Beban hidup derek adalah berdasarkan nilai kapasitas dari derek tetapi pada

bagian beban rencana untuk bridge beam, runway beam dan sebagainya harus

memasukan nilai dari gaya impak vertikal dan lateral yang diakibatkan oleh derek

yang bergerak.

Impak menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia adalah benturan (tumbukan)

dan dampak yang kuat (pengaruh). Dalam perancangan struktur dengan beban

getaran yang tidak biasa dan ada gaya impak perlu pengaturan yang tersendiri.

Berikut adalah persamaanentase nilai dari pengaruh gaya impak vertikal atau gaya

getaran beban derek menurut SNI 1727-2013,

JENIS DEREK PERSAMAANENTASE

(%)

Derek rel tunggal (dengan tenaga) 25

Kabin dengan operator atau derek jembatan dioperasikan

secara remote( dengan tenaga)

Derek jembatan dioperasikan dengan gantungan (dengan

tenaga)

10

derek jembatan atau derek rel tunggal dengan jembatan gigi

berkendali tangan, troli, dan alat pengangkat

0

(14)

3.2.4.2. Gaya Lateral

Pada balok runway beam tentunya memiliki gaya horizontal . Gaya lateral

diasumsikan bekerja arah horizontal pada permukaan traksi dari balok runway.

Gaya lateral pada derek balok runway beam dengan troli bertenaga listrik menurut

SNI 1727-2013 diambil nilai sebesar 20 % dari jumlah nilai kapasitas derek dan

beban dari alat angkat dan troli.

3.3. Perhitungan Manual Menggunakan Parameter SNI 1729-2015 dan Peraturan yang Berkaitan

3.3.1. Detail Perencanaan

Gambar-gambar kerja atau spesifikasi atau kedua-duanya untuk komponen

struktur atau struktur baja secara keseluruhan harus mencantumkan hal-hal berikut:

1) ukuran dan peruntukan tiap-tiap komponen struktur;

2) ukuran dan kategori baut dan pengelasan yang digunakan pada

sambungan-sambungan;

3) ukuran-ukuran komponen sambungan;

4) lokasi dan detail titik kumpul, serta sambungan dan sambungan lewatan

yang direncanakan;

5) setiap kendala pada saat pelaksanaan yang diasumsikan dalam

perencanaan;

6) lawan lendut untuk setiap komponen struktur;

7) ketentuan-ketentuan lainnya.

3.3.2. Batas-Batas Lendutan

Lendutan atau biasanya disebut defleksi adalah perubahan bentuk pada

balok dalam arah y akibat adanya pembebanan vertikal yang diberikan pada balok

atau batang. Deformasi pada balok secara sangat mudah dapat dijelaskan

berdasarkan defleksi balok dari posisinya sebelum mengalami pembebanan.

Defleksi diukur dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah terjadi

(15)

Batas-batas lendutan untuk keadaan kemampuan-layan batas harus sesuai

peraturan yang berlaku. Batas lendutan maksimum menurut AISC Design Guide#7

diberikan dalam Tabel 3-4.

3.3.3. Kuat Lentur Nominal Penampang

Kuat lentur nominal, Mn , harus nilai terendah yang diperoleh sesuai dengan

keadaan batas dari leleh (momen plastis) dan tekuk torsi lateral sesuai dengan

peraturan yang berlaku.

3.3.3.1. Kuat Nominal pada Komponen Struktur I Kompak

Pada SNI 1729-2015 komponen struktur I kompak adalah sebagai berikut:

1) Untuk komponen struktur yang memenuhi kuat nominal

komponen struktur terhadap momen lentur adalah

= …..persamaan(3.1)

2) Untuk komponen struktur yang memenuhi kuat

nominal komponen struktur terhadap momen lentur adalah

= . [ − -0,7. . . −

− ]

KONDISI BATAS LENDUTAN

Defleksi maksimal arah vertikal

Defleksi maksimal arah horizontal (maksimum 10 mm)

* L adalah panjang bentang Sumber: AISC Design Guide#7

(16)

…..persamaan(3.2)

3) Untuk komponen struktur yang memenuhi kuat nominal

komponen struktur terhadap momen lentur adalah

Mn = Fcr . Sx ≤ Mp …..persamaan(3.3)

Mmax = Momen maksimum pada bentang yang ditinjau.

(17)

A = Luas penampang, mm2.

Sx = Modulus penampang, mm3.

J = Konstanta torsi,mm4

Cw = Konstanta wraping,mm6

3.3.3.2. Kuat Nominal pada Komponen Struktur Berbentuk Persegi atau Persegi Panjang

Pada SNI 1729-2015 komponen struktur berbentuk persegi atau persegi

panjang adalah sebagai berikut:

a. Tekuk lokal pelat sayap

1. Untuk penampang kopak, keadaan batas dari tekuk

lokal sayap tidak diterapkan

2. Untuk penampang sayap non kompak

= − ( − ). , √ − ,

....persamaan(3.13)

3. Untuk penampang dengan sayap langsing

= . ....persamaan(3.14)

b. Tekuk lokal pelat badan

1. Untuk penampang kompak, keadaan batas dari tekuk

lokal badan tidak diterapkan.

2. Untuk penampang dengan badan nonkompak

= − ( − ). , ℎ √ − ,

(18)

Keterangan :

3.3.4.1. Faktor Kelangsingan memikul tekan aksial

Pada SNI 1729-2015 rasio tebal terhadap lebar elemen tekan komponen

struktur memikul tekan aksial adalah sebagai berikut :

No ELEMEN Rasio

(19)

Tabel 3-5 (lanjutan) 3 Lengan profil siku

tunggal atau ganda

dengan pemisah, atau

pelat pengaku bebas

yang lain

, √

4 Lengan profil Tee �

, √

5 Badan profil I simetri ganda dan

UNP

ℎ

, √

6 Sayap profil kotak

ketebalan sama , √

7 Cover-plate / pelat diaphragm antar alat

sambung

, √

8 Elemen profil yang

tertahan secara umum , √

(20)

Tabel 3-5 (lanjutan)

9 pipa

, √

3.3.4.2. Faktor Kelangsingan memikul lentur

Pada SNI 1729-2015 rasio tebal terhadap lebar elemen tekan komponen

struktur memikul lentur adalah :

ELEMEN Rasio

Tabel 3-6 faktor kelangsingan terhadap lentur

(21)

(22)

3.3.5. Perencanaan Batang Tekan

Batang tekan adalah suatu komponen struktur yang menahan gaya tekan

konsentris akibat beban terfaktor (� ), menurut SNI 1729-2015 harus memenuhi

persyaratan sebagai berikut :

� ≤ ∅� …..persamaan(2.13)

Dimana kekuatan tekan nominal, Pn , harus ditentukan berdasarkan keadaan

batas dari tekuk lentur:

� = . ....persamaan(3.17)

(23)

a) Bila , √

= [ , �� ] ....persamaan(3.18)

b) Bila , √

= , ....persamaan(3.19)

Keterangan :

� = Gaya tekan terfaktor.

ø = Faktor reduksi kekuatan, 0.9 .

� = Kuat tekan nominal komponen struktur.

Fe = tegangan tekuk kritis elastis ditentukan sesuai dengan persamaan

berikut: = �2₂ ....persamaan(3.20)

3.3.6. Perencanaan Batang Tarik

Batang tarik adalah suatu komponen struktur yang mmenerima gaya tarik

aksial murni akibat beban terfaktor (� ), menurut SNI 1729-2015 harus

memenuhi persamaanyaratan sebagai berikut :

� � ≤ ∅� …..persamaan(2.14)

Dimana kekuatan tarik nominal, Pn , harus ditentukan sesuai keadaan batas

dari leleh Tarik pada penampang bruto dan keruntuhan Tarik pada penampang

neto. Dimana persamaanamaaan yang digunakan sebagai berikut:

a) Untuk leleh tarik pada penampang bruto

� = . ....persamaan(3.21)

b) Untuk keruntuhan Tarik pada penampang neto:

� = . ....persamaan(3.22)

(24)

Keterangan :

� = Gaya tekan terfaktor.

ø = Faktor reduksi kekuatan, 0.9 .

� = Kuat tekan nominal komponen struktur Ae = Luas neto efektif, mm2

Ag =Luas bruto dari komponen struktur, mm2

Fy =Tegangan leleh minimum yang diisyaratkan, Mpa

Fe = Kekuatan tarik minimum yang diisyaratkan, Mpa

U =Faktor shear lag, dengan ketentuan seperti berikut:

NO DESKRIPSI ELEMEN FAKTOR SHEAR LAG,

U

CONTOH

1 Semua komponen struktur tarik

dimana beban tarik disalurkan

secara langsung ke setiap elemen

profil melintang melalui sarana

penyambung atau las-las (kecuali

seperti dalam kasus 4, 5, dan6)

2 Semua komponen struktur tarik,

kecuali pelat dan PSB, dimana

beban tarik disalurkan ke

beberapa tetapi tidak semua dari

(25)

alternatif, untuk W, M, S dan HP,

kasus 7 dapat digunakan. untuk

baja siku, kasus 8 dapat

digunakan)

3 semua komponen struktur tarik

dimana beban tarik hanya

disalurkan melalui las transversal

ke beberapa tetapi tidak semua

dari elemen profil melintang

4 pelat dimana beban tarik

disalurkan melalui hanya las

longitudinal

5 PSB bundar dengan sebuah pelat

buhul konsentris tunggal

6 PSB persegi dengan sebuah

pelat bahul

konsentris

tunggal

dengan dua sisi

pelat buhul

(26)

(27)

pembebanan

(dengan lebih

sedikit dari 3

sarana

penyambung per

baris di arah

pembebanan,

gunakan kasus 2)

Sumber: Tabel D3.1 SNI 1729-2015

(28)

BAB IV

PERENCANAAN STRUKTUR

4.1 Geometri Struktur

Panjang bridge beam yang akan ditinjau adalah sebesar 20 meter

dan 30 meter .

4.2 Data Material

Material baja yang digunakan dalam desain struktur baja ini adalah

baja Hot-Rolled ( Profil WF , C , T , dan pelat baja ) dengan data seperti

berikut:

 kekuatan leleh : Fy = 240 Mpa,

 Modulus Elastisitas : E = 200.000 Mpa,

 Modulus Geser : G = 80.000 Mpa

4.3 Pembebanan

Pembebanan yang ditinjau sebagai beban desain dalam perhitungan

perencanaan struktur dalam penelitian ini yaitu :

1. Beban Mati ( Dead Load )

(29)

2. Beban Hidup ( Live Load )

Mencakup beban-beban crane ( Pcrane ) sebesar 10 ton ( 10.000 kg)

4.4 Proses Perhitungan

Pada tugas akhir ini pemilihan ukuran gelagar bridge beam pada hoist

crane digunakan sistem trial and eror (coba- coba) hingga lendutan yang

terjadi mendekati lendutan izin. Hasil yang dicantumkan pada tugas akhir

ini adalah hasil perhitungan akhir atau hasil bobot teringan.

4.4.1. Profil IWF dan Profil Box-Girder

Pada profil IWF dan Box-girder tata cara sistem trial and eror adalah

sebagai berikut:

1. Menentukan data profil terlebih dahulu

2. Lalu dihitung data properti penampang

3. Menghitung gaya-gaya dalam ultimit pada balok

4. Mencari nilai momen nominal hingga lebih besar dari nilai momen

ultimit.

5. Mencari nilai geser nominal hingga melebihi nilai geser ultimit

6. Mencari nilai lendutan terjadi hingga mendekati nilai lendutan izin.

Jika pada poin 4 sampai 6 tidak memenuhi maka langkah yang

dilakukan terlebih dahulu adalah:

1. Menambah tinggi profil sehingga mendekati atau melebihi nilai

ultimit ataupun medekati batas izin

2. Jika menambah tinggi profil bisa mendapatkan nilai lendutan terjadi

terlalu kecil atau pun terlalu jauh dari nilai batas izin maka lakukan

poin ke 3.

3. Penambahan tinggi profil diganti dengan penambahan lebar profil

sehingga bisa mendapatkan nilai lendutan yang mendekati nilai

(30)

4.4.2. Rangka Baja

Pada rangka baja tata cara sistem trial and eror adalah sebagai

berikut:

1. Membuat pemodelan pada program SAP2000. ( bagian atas dan

bawah menggunakan profil double-tee dengan bantuan pelat 8 mm

sebagai penyambung , bagian diagonal menggunakan profil UNP,

dan bagian tengah pelat baja 8 mm)

2. Pemilihan penampang menggunakan bantuan tabel baja sehingga

nilai properti penampang telah diketahui.

3. Menentukan nilai data properti penampang dan dimasukkan pada

SAP 2000.(dikarenakan double-tee + pelat 8mm tidak memiliki nilai

properti penampang pada SAP2000 maka dimasukkan pada other 

general dengan perhitungan manual).

4. Sebelum menjalankan hasil analisis SAP2000 terlebih dahulu

memilih semua lalu assign  frame release/partial fixity lalu

checklist semua kotak kosong pada momen 2-2 dan momen 3-3

dikarenakan rancangan yang dibuat adalah rangka yang belum bisa

dianggap 1 kesatuan pada buhul yang akan disambung.

5. Pembebanan crane pada balok ada 3 macam yang dapat dilihat pada

subbab perencanaan balok rangka baja.

6. Jalankan hasil analisis SAP2000 jika nilai lendutan (U3) pada

batang tengah melebihi batas izin maka langkah yang diambil adalah

memperbesar profil double-tee+pelat pada bagian atas dan bawah.

7. Klik tombol start steel design jika warna merah pada hasil analisis

rasio maka batang yang direncanakan harus diganti dengan profil

yang lebih besar.

8. Dihitung secara manual ulang untuk dapat memastikan keamanan

(31)

4.5 Perencanaan Balok Hoist Crane Bentang 30 meter 4.5.1. Perencanaan Balok IWF Built-Up

 Pada perencanaan ini menggunakan 2 gelagar bridge beam

 Data profil IWF built-up adalah sebagai berikut:

B = 600 mm

H = 1144 mm

Hw= 1100 mm

tw = 18 mm

tf = 22 mm

 Data properti penampang adalah sebagai berikut:

A = . . + . = 46200 mm2

q = . γbaja = 362,67 kg/m

Ix = { [ . . ] + [ . . − ] } + { . } = 6,15 .109 mm4

Iy = [( . . ) + . ] = 7,93 . 108 mm4

Sx =

, . = 1,07 . 10

7_mm3

Sy =

, . = 2,64 . 10

6_mm3

Zx = [ . . − ] + . . = 2,02 . 107 mm3

Zy = , . = 3,96 . 106 mm3

(32)

 Perhitungan gaya-gaya dalam ultimit pada balok hoist-crane :

Panjang bentang hoist-crane : L = 30 m = 30000 mm

Beban crane pada 1 balok : P = 5 Ton = 5000 kg

Faktor kejut ( impact factor ) = 1,25

Beban crane desain : P = 5 Ton . 1,25 = 6,25 Ton

Momen ultimit :

= , . . . = 48960,45 kg.m

= , . . �. = 75000 kg.m

Mu = MDL + MLL = 123960,45 kg.m = 1239,6045 KN.m

Gaya geser maksimum akibat beban crane :

(33)

VLL = 1,6 ( P/2 ) = 10000 kg

Vu = VDL + VLL = 23056,12 kg

 Cek kelangsingan penampang 1. Penampang sayap

Cek penampang sayap :

b / t = 27,27272

λp =0,38 . (E.Fy)^0,5 10,96966

λr =1,00 . (E.Fy)^0,5 28,86751

ini adalah jenis penampang Non-kompak

2. Penampang badan

 Parameter tekuk lateral (LTB) 1. Mencari nilai Lp

Nilai Lp

= √ = 130,975 mm

= , . . √ = 6654,419 mm

Cek penampang badan :

b / t = 61,11111

λp =3,76 . (E.Fy)^0,5 108,5419

λr =5,70 . (E.Fy)^0,5 164,5448

(34)

2. Mencari nilai Lr

 Mencari nilai momen nominal

1. Kondisi pelelehan

Mn = Mp = Zx. Fy = 4861,296 KN.m

2. Kuat nominal komponen struktur terhadap momen lentur

Dikarenakan komponen struktur memenuhi syarat ≤ ≤

maka kuat nominal komponen struktur terhadap momen lentur adalah

(35)

3. Tekuk lokal pelat sayap

Dikarenakan pada pelat sayap adalah penampang Non-kompak

maka:

= . [ − -0,7.� . . (λ −λ�

λ�−λ�)] = 1645,847 KN.m

4. Tekuk lokal pelat badan

Dikarenakan pada pelat sayap adalah penampang kompak maka

tekuk lokal pada pelat sayap tidak terjadi.

Nilai momen nominal yang diambil adalah nilai momen nominal terkecil,

yaitu 1511,292 KN.m .

 Kontrol terhadap lentur

ØMn > Mu

(0,9) . 1511,292 KN.m > 1239,6045 KN.m

1360,163 KN.m > 1239,6045 KN.m

Nilai ØMn lebih besar daripada Mu maka memenuhi syarat

 Kontrol terhadap geser

Vn = 0,6 Fy Aw Cv = 285120 kg

ØVn > Vu

(0,9) . 285120 kg > 23056,12 kg

256608 kg > 23056,12 kg

(36)

 Kontrol terhadap lendutan

∆ � > ∆ �

> . .

. . + �.

. .

60 mm > 59,66 mm

Nilai ∆ � lebih besar daripada ∆ � maka memenuhi syarat

 Berat bridge beam pada desain ini adalah sebesar 21760,2 kg

4.5.2. Perencanaan Balok Box-Girder Built-Up

 Data profil BOX-GIRDER built-up adalah sebagai berikut:

B1 = 450 mm

B = 500 mm

H = 1028 mm

Hw= 1000 mm

tw = 12 mm

tf = 14 mm

A = . . + . . = 38000 mm2

q = . γbaja = 298,3 kg/m

Ix = { [ . . ] + [ . . − ] } + { . [ . ]} = 5,59 .109 mm4

(37)

Sx =

, . = 1,09 .10

7_mm3

Sy =

, . = 4,16 .10

6_mm3

Zx = [ . . − ] + . . = 1,31 .107 mm3

Zy =[ . . − ] + . . = 7,15 .106 mm3

J = . . + . . = 6,2 .106 mm4

(38)

Momen ultimit :

= , . . . = 40270.5 kg.m

= , . . �. = 75000 kg.m

Mu = MDL + MLL = 115270,5 kg.m = 1152,705 KN.m

VDL = 1,2 (qu . L) = 10738,8 kg

VLL = 1,6 ( P/2 ) = 10000 kg

Vu = VDL + VLL = 20738,8 kg

b / t = 32,14286

λp = 32,33162

λr = 40,41452

ini adalah jenis penampang kompak

2. Penampang badan

b / t = 83,333333

λp = 69,85938

λr = 164,5448

(39)

Mn = Mp = Zx. Fy = 3143,52 KN.m

Dikarenakan pada pelat badan adalah penampang Non-kompak

maka:

= − ( − � . ). , . ℎ . √ − , = 3068,125 KN.m

Dengan syarat :

≤ �

yaitu 3068,125 KN.m .

ØMn > Mu

(0,9) . 3068,125 KN.m > 1237,485 KN.m

2761,312323 KN.m > 1237,485 KN.m

(40)

ØVn > Vu

(0,9) . 345600 kg > 22999,6 kg

311040 kg > 22999,6 kg

Nilai ØVn lebih besar daripada Vu maka memenuhi syarat

∆ � > ∆ �

> . .

. . + �.

. .

60 mm > 59.492 mm

 Berat bridge beam pada desain ini adalah sebesar 17898 kg

4.5.3. Perencanaan Balok Rangka Baja Bentang 30 meter 4.5.3.1. Pemodelan SAP

Pada desain balok rangka baja terdapat 4 jenis batang yang perlu ditinjau,

yakni: atas, diagonal, tengah, dan bawah yang dapat dilihat pada gambar 4.2.

(41)

4.5.3.2. Penomoran Frame

Penomoran frame pada model rangka baja akan secara langsung ditampilkan

pada program Sap 2000.

4.5.3.3. Model Pembebanan Crane pada Balok

Gambar 4.2 jenis batang yang digunakan

(42)

Gambar 4.4 pembebanan crane-2 pada tengah bentang

(43)

4.5.3.4. Hasil Analisa Struktur

Hasil analisa struktur dapat dilihat atau ditinjau melalui bantuan program

SAP 2000.

4.5.3.5. Perencanaan Batang Atas

Gaya – gaya ultimit yang bekerja pada batang atas terletak pada frame 45 dengan kombinasi pembebanan 1,2 D + 1,6 L(3) sebesar Pu = 174953,35 kg (tekan)

Digunakan baja tee 200x200x13x8 ditambah pelat penyambung 8

mm dengan data sebagai berikut :

Hw= 187 mm

H= 208 mm

B= 200 mm

tf= 21 mm

tw= 8 mm

y= 170.185 mm

a= 16.8146 mm

A = . . + . . = 11392 mm2

q = . γbaja = 89,427 kg/m

Ix = [ . . + ( . . )] + [ . . � + ( . �. )] +

[ . . . ( ) + ( . . . + � )] = 3,28 .107 mm4

Iy = [ . . + ( . . )] + . . . = 1,42 . 108 mm4

Zx = { [ . . ] + [�. . ] + [ . . � + ] } = 4,63 . 105 mm3

Zy = . = 2,27. 106 mm3

(44)

Sy =

, . = 7,09 . 10

5_mm3

rx = = 53,73 mm

ry = = 111,621 mm

Cek kelangsingan:

= 18,611 _{, √ =} _,

Dikarenakan ≤ , √ maka nilai tegangan kritis, � adalah

� = � �

= 266,876 MPa _{� = [ ,} _{] . � =} _, _MPa

Kuat tekan nominal:

Pn = Fcr .A = 266630,2149 kg

Cek terhadap persyaratan strength limit state :

ØPn > Pu

(0,9) . 266630.2149 kg > 174953,35 kg

239967.1934 kg > 174953,35 kg

Nilai ØPn lebih besar daripada Pu maka memenuhi syarat

4.5.3.6. Perencanaan Batang Diagonal

Gaya – gaya ultimit yang bekerja pada batang atas terletak pada frame 61 dengan kombinasi pembebanan 1,2 D + 1,6 L(1) sebesar Pu = 32820,606 kg

(tekan).

(45)

H= 200 mm

B= 80 mm

tw= 7.5 mm

tf= 11 mm

q = 24,6 kg/m

Ix = 1950 cm4

Iy = 177 cm4

rx = 7,89 cm

ry = 2,38 cm

Sx = 195 cm3

Sy = 30,8cm3

A =31,33 cm2

Cek kelangsingan:

= 59,42 _{, √ =} _,

� = � �

= 145,13 MPa _{� = [ ,} _{] . � =} _{, MPa}

Kuat tekan nominal:

Pn = Fcr .A = 39875,75 kg

(46)

ØPn > Pu

(0,9) . 39875,75 kg > 32820,606 kg

35888,17 kg > 32820,606 kg

4.5.3.7. Perencanaan Batang Tengah (MIDDLE)

Gaya – gaya ultimit yang bekerja pada batang atas terletak pada frame 23 dengan kombinasi pembebanan 1,2 D + 1,6 L(1) sebesar Pu = 20122,37 kg (tarik)

Digunakan pelat penyambung 8 mm dengan data sebagai berikut :

H= 1000 mm

B= 200 mm

t= 8 mm

q = 12,56 kg/m

Ix = 533,333 cm4

Iy = 0,8533 cm4

rx = 5,77 cm

ry = 0,231 cm

Sx = 53,333 cm3

Sy = 2,133 cm3

A =16 cm2

Kuat tarik nominal:

ØPn = 0,9 . Fy . Ag = 34560 kg

(47)

ØPn > Pu

34560 kg > 20122,37 kg

4.5.3.8. Perencanaan Batang Bawah

Digunakan baja tee 200x200x13x8 ditambah pelat penyambung 8 mm

dengan data sebagai berikut :

Hw= 187 mm

H= 208 mm

B= 200 mm

tf= 21 mm

tw= 8 mm

y= 170.185 mm

a= 16.8146 mm

A = . . + . . = 11392 mm2

q = . γbaja = 89,427 kg/m

Ix = [ . . + ( . . )] + [ . . � + ( . �. )]

+ [ . . . ( ) + ( . . . + � )] = 3,28 .107 mm4

Iy = [ . . + ( . . )] + . . . = 1,42 . 108 mm4

Zx = { [ . . ] + [�. . ] + [ . . � + ] } = 4,63 . 105 mm3

Zy = . = 2,27. 106 mm3

(48)

Sy =

, . = 7,09 . 10

5_mm3

rx = = 53,73 mm

ry = = 111,621 mm

Kuat tarik nominal:

ØPn = 0,9 . Fy . Ag = 246067,2 kg

ØPn > Pu

246067,2 kg > 81767,679 kg

4.5.3.9. KONTROL TERHADAP LENDUTAN

∆ � > ∆ �

> 55,7 mm ( data dari sap 2000)

60 mm > 55,7 mm

Total beban pada perencanaan ini adalah 6607,255 kg.

(49)

 Data profil IWF built-up adalah sebagai berikut:

B = 500 mm

H = 986 mm

Hw= 950 mm

tw = 14 mm

tf = 18 mm

A = . . + . = 31300 mm2

q = . γbaja = 245,705 kg/m

Ix = { [ . . ] + [ . . − ] } + { . } = 3,11 .109 mm4

Iy = [( . . ) + . ] = 3,75 . 108 mm4

Sx =

, . = 6,31 . 10

6_mm3

Sy =

, . = 1,50 . 10

6_mm3

Zx = [ . . − ] + . . = 1,18 . 107 mm3

Zy = , . = 2,25 . 106 mm3

(50)

Beban crane desain : P = 5 Ton . 1,25 = 6,25 Ton

Momen ultimit :

= , . . . = 14742,3 kg.m

= , . . �. = 50000 kg.m

Mu = MDL + MLL = 64742,3 kg.m = 647,423 KN.m

VDL = 1,2 (qu . L) = 5896,92 kg

VLL = 1,6 ( P/2 ) = 10000 kg

(51)

b / t = 27,77778

λp =0,38 . (E.Fy)^0,5 10,96966

λr =1,00 . (E.Fy)^0,5 28,86751

ini adalah jenis penampang Non-kompak

2. Penampang badan

 Parameter tekuk lateral (LTB) 1. Mencari nilai Lp

Nilai Lp

= √ = 109,4887 mm

= , . . √ = 5562,772 mm

b / t = 67,85714

λp =3,76 . (E.Fy)^0,5 108,5419

λr =5,70 . (E.Fy)^0,5 164,5448

(52)

2. Mencari nilai Lr

Mn = Mp = Zx. Fy = 2848,98 KN.m

2. Kuat nominal komponen struktur terhadap momen lentur

(53)

Dikarenakan pada pelat sayap adalah penampang Non-kompak

maka:

= . [ − -0,7.� . . (λ −λ�

λ�−λ�)] = 994,97 KN.m

yaitu 731,3373 KN.m .

ØMn > Mu

(0,9) . 731,3373 KN.m > 647,423 KN.m

658,20354 KN.m > 647,423 KN.m

Vn = 0,6 Fy Aw Cv = 191520 kg

ØVn > Vu

(0,9) . 191520 kg > 15896,92 kg

172368 kg > 15896,92 kg

(54)

4.6.2. Perencanaan Balok Box-Girder Built-Up

 Data profil BOX-GIRDER built-up adalah sebagai berikut:

B1 = 300 mm

(55)

Sy =

, . = 1,76 .10

6_mm3

Zx = [ . . − ] + . . = 5,74 .106 mm3

Zy =[ . . − ] + . . =2,91 .106 mm3

J = . . + . . = 2,43 .106 _mm4

(56)

Momen ultimit :

= , . . . = 10691,7 kg.m

= , . . �. = 50000 kg.m

Mu = MDL + MLL = 60691,7 kg.m = 606,917 KN.m

VDL = 1,2 (qu . L) = 4276,68 kg

VLL = 1,6 ( P/2 ) = 10000 kg

Vu = VDL + VLL = 14276,68 kg

b / t = 27,27273

λp = 32,33162

λr = 40,41452

ini adalah jenis penampang Kompak

2. Penampang badan

b / t = 75

λp = 69,85938

λr = 164,5448

(57)

 Mencari nilai momen nominal 1. Kondisi pelelehan

Mn = Mp = Zx. Fy = 1378,164 KN.m

Dikarenakan pada pelat badan adalah penampang Non-kompak

maka:

Vn = 0,6 Fy Aw Cv = 216000 kg

ØVn > Vu

(58)

194400 kg > 14276,68 kg

Nilai ØVn lebih besar daripada Vu maka memenuhi syarat

∆ � > ∆ �

> . .

. . + �.

. .

40 mm > 38.8586 mm

4.6.3. Perencanaan Balok Rangka Baja Bentag 20 meter 4.6.3.1. Pemodelan SAP

Pada desain balok rangka baja terdapat 4 jenis batang yang perlu ditinjau,

yakni: atas, diagonal, tengah, dan bawah.

(59)

4.6.3.2. Penomoran Frame

Penomoran frame pada model rangka baja ini dapat dilihat pada lampiran 3.

4.6.3.3. Model Pembebanan Crane pada Balok

Gambar 4.7 jenis batang yang digunakan

(60)

Gambar 4.9 pembebanan crane-2 pada tengah bentang

(61)

4.6.3.4. Hasil Analisa Struktur

Hasil analisa struktur dapat dilihat atau ditinjau melalui bantuan program

SAP 2000.

4.6.3.5. Perencanaan Batang Atas

(tekan)

Hw= 164 mm

H= 183 mm

B= 175 mm

tf= 19 mm

tw= 7 mm

y= 150,0164 mm

a= 13,98357 mm

A = . . + . . = 8946 mm2

q = . γbaja = 70,226 kg/m

Ix = [ . . + ( . . )] + [ . . � + ( . �. )] +

[ . . . ( ) + ( . . . + � )] = 1,96 .107_mm4

Iy = [ . . + ( . . )] + . . . = 8,54 . 107 mm4

Zx = { [ . . ] + [�. . ] + [ . . � + ] } = 3,15 . 105 mm3

(62)

Sx =

ØPn > Pu

(0,9) . 144704,2 kg > 110947,152 kg

130233,8 kg > 110947,152 kg

4.6.3.6. Perencanaan Batang Diagonal

(63)

Digunakan baja UNP 150x75x9x12,5 dengan data sebagai berikut :

H= 150 mm

B= 75 mm

tw= 9 mm

tf= 12.5 mm

q = 24,00 kg/m

Ix = 1051 cm4

Iy = 147 cm4

rx = 5,86 cm

ry = 2,19 cm

Sx = 140 cm3

Sy = 28,3 cm3

A = 30,59 cm2

Cek kelangsingan:

= 64,5759 _{, √ =} _,

� = � �

= 135,958 Mpa _{� = [ ,} _{] . � =} _, _MPa

Kuat tekan nominal:

(64)

ØPn > Pu

(0,9) . 35068,28 kg > 29763,305 kg

31561,45 kg > 29763,305 kg

4.6.3.7. Perencanaan Batang Tengah (MIDDLE)

Digunakan pelat penyambung 8 mm dengan data sebagai berikut :

H= 1000 mm

B= 200 mm

t= 8 mm

q = 12,56 kg/m

Ix = 533,333 cm4

Iy = 0,8533 cm4

rx = 5,77 cm

ry = 0,231 cm

Sx = 53,333 cm3

Sy = 2,133 cm3

A =16 cm2

Kuat tarik nominal:

(65)

ØPn > Pu

34560 kg > 20095,564 kg

4.6.3.8. Perencanaan Batang Bawah

Hw= 164 mm

H= 183 mm

B= 175 mm

tf= 19 mm

tw= 7 mm

y= 150,0164 mm

a= 13,98357 mm

A = . . + . . = 8946 mm2

q = . γbaja = 70,226 kg/m

Ix = [ . . + ( . . )] + [ . . � + ( . �. )] +

[ . . . ( ) + ( . . . + � )] = 1,96 .107_mm4

Iy = [ . . + ( . . )] + . . . = 8,54 . 107 mm4

Zx = { [ . . ] + [�. . ] + [ . . � + ] } = 3,15 . 105 mm3

(66)

Sx =

, . = 1,30 . 10

5_mm3

Sy =

, . = 4,88 . 10

5_mm3

rx = = 46,849 mm

ry = = 97,746 mm

Kuat tarik nominal:

ØPn = 0,9 . Fy . Ag = 193233,6 kg

ØPn > Pu

193233,6 kg > 45274,859 kg

4.5.3.9. Kontrol Terhadap Lendutan

∆ � > ∆ �

> 28,3 mm ( data dari sap 2000)

40 mm > 28,3 mm

(67)

4.6 Hasil dan Pembahasan

Berikut adalah hasil bobot perencanaan diatas yang dapat kita bandingkan

1)Bentang 30 meter

DESAIN Jenis profil baja Ukuran profil baja (mm)

BOBO

T (kg)

Jumlah

gelagar Total bobot (kg)

Rangka baja memiliki

(68)

2)Bentang 20 meter

DESAIN Jenis profil baja Ukuran profil baja (mm)

BOBOT

(kg)

Jumlah

gelagar Total bobot (kg)

Rangka baja

(69)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil evaluasi menggunakan 3 macam desain bridge beam yaitu profil

IWF, Box-girder, dan rangka baja, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Pada bentang 30 meter rangka baja lebih ringan 69,636% dari desain profil IWF

dan lebih ringan 63,083% dari desain profil box-girder.

2. Pada bentang 20 meter rangka baja lebih ringan 75,59% dari desain profil IWF

dan lebih ringan 66,34% dari desain profil box-girder.

3. Pada bentang 30 meter nilai tahanan momen profil box-girder lebih besar

49,26% dari nilai momen tahanan profil IWF.

4. Pada bentang 20 meter nilai tahanan momen profil box-girder lebih besar

53,59% dari nilai momen tahanan profil IWF.

5. Dikarenakan jarak penambat pada rangka baja cukup kecil maka pengaruh

momen terhadap rangka baja cukup kecil sehingga dapat diabaikan pada

perencanaan.

6. Profil IWF dan profil Box-girder pada bentang 20 meter dan 30 meter harus di

built-up (dirancang khusus) dikarenakan tidak ada profil yang cukup besar

untuk perencanaan

5.2. Saran

Beberapa saran dapat disampaikan untuk melahirkan penelitian yang lebih baik

pada masa yang akan datang yaitu sebagai berikut:

1. Analisis dapat diteliti lebih jauh dengan bentang yang lebih bervariasi.

2. Analisis terhadap sambungan profil agar dapat diketahui bobot yang lebih

terperici untuk meningkatkan detail perencanaan.

3. Analisis dapat ditinjau lebih banyak dengan berbagai beban kran yang lebih

(70)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tinjauan Pustaka

Setiap struktur baja merupakan gabungan dari batang-batang yang

dihubungkan dengan sambungan. Penyambungan struktur baja dapat dilakukan

dengan alat penyambung, antara lain dengan paku keling, dengan baut atau dengan

las (Charles G. Salmon dan John E. Johnson, 1991)..

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan

beberapa elemen lainnya, termasuk karbon. Kandungan unsur karbon dalam baja

berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu

ada dalam baja: karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen,

nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk

membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan, nikel,

krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium (Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas).

Besi dan baja paling banyak dipakai sebagai bahan industri yang

merupakan sumber yang sangat besar, dimana sebagian ditentukan oleh nilai

ekonominya, tetapi yang paling penting karena sifat-sifatnya yang bervariasi. Yaitu

bahwa bahan tersebut mempunyai berbagai sifat dari yang paling lunak dan mudah

dibuat sampai yang paling keras dan tajam untuk pisau pemotong dapat dibuat,

atau apa saja dengan bentuk apapun dapat dibuat dengan pengecoran. Dari unsur

besi dari berbagi bentuk struktur logam dapat dibuat, itulah sebabnya mengapa besi

dan baja disebut bahan yang kaya dengan sifat sifat.

2.1.1. Perencanaan Konstruksi

Perencanaan (desain) konstruksi dapat didefenisikan sebagai perpaduan

antara seni (artistik / keindahan) dan ilmu pengetahuan (science) untuk

(71)

tertentu dan persamaanyaratan estetika. Untuk mencapai tujuan ini, seorang

perencana harus mempunyai pengetahuan yang baik tentang sifat – sifat fisis

material; sifat – sifat mekanis material; analisa struktur dan hubungan antara fungsi

rancangan dan fungsi struktur.

Perencanaan (desain) konstruksi harus memiliki kekuatan dan ketahanan

yang cukup, sehingga dapat berfungsi selama umur layanan. Desain harus

menyediakan cadangan kekuatan untuk menanggung beban layanan, terutama

terhadap kemungkinan kelebihan beban. Kelebihan beban dapat terjadi akibat

perubahan fungsi struktur ataupun rendahnya taksiran atas efek-efek beban karena

penyerderhanaan yang berlebih dalam analisis structural. Perencanaan sebuah

profil baja mungkin saja memiliki tegangan leleh dibawah nilai minimum yang

dispesifikasikan, namun masih dalam batas batas statistik yang masih dapat

diterima.

Dengan kata lain, Tujuan dari perencanaan struktur adalah untuk

menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, awet, stabil, dan memenuhi

tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan kemudahan pelaksanaan. Suatu struktur

disebut stabil bila ia tidak mudah terguling, miring, atau tergeser, selama umur

bangunan yang direncanakan.

2.1.2. Prosedur Perencanaan

Prosedur perencanaan terdiri atas 2 bagian, yaitu bagian perencanaan

fungsional dan perencanaan kerangka struktural.

Perencanaan fungsional adalah perenvcanaan untuk mencapai tujuan yang

dikehendaki seperti:

1. Menyediakan ruang dan jarak yang memadai

2. Menyediakan ventilasi

3. Menyediakan penyejuk ruangan

(72)

5. Menyediakan fasilitas transportasi, seperti tangga, keran, elevator dan

lain-lain

6. Menyajikan bentuk arsitektur yang menarik

Perencanaan kerangka struktur adalah pemilihan tata letak dan ukuran

elemen struktur sehingga beban yang bekerja pada struktur dapat dipikul dengan

baik dan aman. Berikut adalah langkah prosedur perencanaan / desain konstruksi

yang secara umum digunakan, yaitu :

1. Pemilihan tipe dan rancangan struktur.

2. Penentuan besarnya beban – beban yang bekerja pada struktur.

3. Menentukan gaya – gaya dalam dan momen yang terjadi pada struktur.

4. Pemilihan komponen – komponen struktur beserta sambungan sambungan

yang harus memenuhi kriteria kekuatan, kekakuan dan ekonomis.

5. Pemeriksaan ketahanan struktur akibat beban mati dan beban hidup yang

bekerja pada struktur tersebut.

6. Perbaikan akhir

2.1.3. Sifat Baja Sebagai Material Konstruksi

Penggunaan baja sebagai bahan struktur utama dimulai pada akhir abad

kesembilan belas ketika metode pengolahan baja yang murah dikembangkan

dengan skala yang luas.Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa

jenis logam lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karbon yang

relatif mudah berkarat dan getas bila kadar karbonnya tinggi.

Baja merupakan bahan yang mempunyai sifat struktur yang baik. Baja

mempunyai kekuatan yang tinggi dan sama kuat pada kekuatan tarik maupun tekan

dan oleh karena itu baja adalah elemen struktur yang memiliki batasan sempurna

yang akan menahan beban jenis tarik aksial, tekan aksial, dan lentur dengan

(73)

Sifat yang dimiliki baja yaitu kekakuannya dalam berbagai macam keadaan

pembebanan atau muatan, terutama tergantung pada:

 Cara peleburannya

 Jenis dan banyaknya logam campuran

 Proses yang digunakan dalam pembuatan

2.1.3.1. Kekuatan Tinggi

Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyai konsekuensi

bahwa beban mati akan kecil. Hal ini sangat penting untuk jembatan bentang

panjang, bangunan tinggi, dan bangunan dengan kondisi tanah yang buruk.

Kekuatan baja per volume adalah paling tinggi jika dibandingkan dengan

material lain baik dari segi tarik, tekan maupun lentur. Baja struktural umumnya

mempunyai tegangan putus minimum (fu) antara 340 s/d 550 Mpa dan tegangan

leleh minimum (fy) antara 210 s/d 410 Mpa. Oleh karena itu baja dapat menahan

berbagai tegangan seperti tegangan lentur.

Baja adalah material yang sangat ulet sehingga dapat memikul beban yang

berulang – ulang. Komponen struktur baja yang dibebani sampai mengalami

deformasi besar, masih mampu menahan gaya – gaya yang cukup besar tanpa

mengalami fraktur. Keuletan ini dibutuhkan jika terjadi konsentrasi tegangan

walaupun tegangan yang masih dibawah batas yang diizinkan. Pada bahan yang

tidak memiliki keuletan yang tinggi, keruntuhan dapat terjadi pada tegangan yang

rendah dan akan bersifat getas ( keruntuhan secara langsung ).

2.1.3.2. Permanen

Sifat-sifat baja baik sebagai bahan bangunan maupun dalam bentuk struktur

dapat terkendali dengan baik sekali dikarenakan sifat – sifat baja tidak berubah

terhadap waktu dan hampir seluruh bagian baja memiliki sifat - sifat yang sama

(74)

Para ahli dapat mengharapkan elemen elemen dari konstruksi baja ini akan

berperilaku sesuai dengan yang diperkirakan dalam perencanaan. Dengan

demikian bisa dihindari terdapatnya proses pemborosan yang biasanya terjadi

dalam perencanaan akibat adanya berbagai ketidakpastian.

2.1.3.3. Elastisitas

Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali kebentuk semula

setelah pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan

indikator dari sifatelastis. Adanya penambahan logam pada baja akan

meningkatkan kemampuan elastisitasnya dengan nilai modulus elastisitas yang

lebih besar dari sebelumnya.

Kemampuan atau kesanggupan untuk dalam batas–batas pembebanan

tertentu sesudahnya pembebanan ditiadakan kembali kepada bentuk semula.

Elastisitas baja mendekati perilaku seperti asumsi yang direncanakan oleh

perencana, karena mengikuti hukum Hooke, walaupun telah mencapai tegangan

yang cukup tinggi. Modulus elastisitasnya sama untuk tarik dan tekan.

2.1.3.4. Daktalitas

Daktalitas adalah kemampuan struktur atau komponennya untuk

melakukan deformasi inelastik bolak – balik berulang diluar batas titik leleh

pertama, sambil mempertahankan sejumlah besar kemampuan daya dukung

bebannya.

Manfaat daktalitas bagi kinerja struktural adalah pada saat baja mengalami

pembebanan yang melebihi kekuatannya, baja tidak langsung hancur tetapi akan

meregang sampai batas daktalitas. Demikian juga pada beban siklik, daktalitas

(75)

2.1.3.5. Keseragaman

Keseragaman adalah kondisi dimana semuanya sama. Dikarenakan bahan

konstruksi baja adalah bahan yang diproduksi oleh pabrik sehingga sifat baja lebih

homogen dan konsisten. Bentuk dan kualitas lebih terkendali sehingga bangunan

dari material baja akan lebih sesuai dengan perencanaan.

2.1.4. Kelebihan dan Kelemahan Baja Sebagai Material Konstruksi

Dibandingkan dengan konstruksi lain seperti beton atau kayu pemakaian

baja sebagai bahan konstruksi mempunyai keuntungan dan kerugian, yaitu:

a) Keuntungan :

 Baja lebih mudah untuk dibongkar atau dipindahkan

 Konstruksi baja dapat dipergunakan lagi

 Bila dibandingkan dengan beton baja lebih ringan

 Pemasangannya relatif mudah

 Baja sudah mempunyai ukuran dan mutu tertentu dari pabrik

b) Kekurangan:

 Baja dapat terkena karat sehingga membutuhkan perawatan

 Memerlukan biaya yang cukup besar dalam pengangkutan

 Dalam pengerjaannya diperlukan tenaga ahli dalam hal konstruksi baja

(76)

2.1.5. Diagram Tegangan-Regangan

Dalam peraturan AISC 2005, perhitungan rumus kekuatan nominal (Pn)

menggunakan tegangan leleh (Fy) maupun tegangan ultimate (Fu), pemilihan

tegangan baik itu Fy maupun Fu didasarkan atas kemampuan struktur

mempertahankan stabilitasnya setelah beban maksimum diberikan.

Apabila terdapat sebatang baja yang memiliki penampang konstan

sepanjang bentangnya kemudia diberikan beban sebesar P. maka akan

mendapatkan sebuah gambar tegangan-regangan sebagai berikut:

Dengan asumsi bahwa beban yang bekerja konsentris, maka regangan

pada titik yang trjadi di titik manapun pada potongan penampang menjadi ∈=

ᵟ/L dan tegangan yang terjadi di titik manapun pada potongan penampang

menjadi f = P / A. gambar dibawah merupakan gambar hubungan tegangan –

regangan secara umum.

Gambar 2.1 batang yang diberikan beban aksial dan grafik hubungan antara beban yang diberikan dengan perpendekan yang terjadi

(77)

2.1.6. Sifat – Sifat Mekanis Baja Struktural

Baja merupakan logam yang berunsurkan Fe dan C, yang umumnya

digunakan dalam bentuk plat, lembaran, pipa, dan batang. Sifat mekanik adalah

salah satu sifat penting, karena sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan

(termasuk juga komponen yang terbuat dari bahan tersebut) untuk menerima beban

/ gaya / energi tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan/komponen tersebut.

Pencampuran dari baja dan beberapa jenis logam lainnya dengan tujuan

untuk memperbaiki sifat baja karbon yang relatif mudah berkarat dan getas bila

kadar karbonnya tinggi. Selain itu, penambahan unsur paduan juga bertujuan untuk

memperbaiki sifat mekanik diantaranya.

(78)

Sifat-sifat mekanik bahan merefleksikan hubungan antara pembebanan

yang diterima suatu bahan dengan reaksi yang diberikan atau deformasi yang akan

terjadi . Sifat-sifat ini didapat dengan melakukan uji laboratorium yang didesain

secara teliti yang dapat merepresentasikan sedekat mungkin kondisi nyatanya.

2.1.6.1. Tegangan Putus ( Ultimate Stress )

Tegangan putus (ultimate stress) adalah nilai tegangan yang terjadi disaat

baja telah mencapai kekuatan maksimum (ambang batas) yang bisa mengakibatkan

baja terputus. Tegangan putus untuk perencanaan (Fu) tidak boleh diambil

melebihi nilai yang ditetapkan oleh tabel 2.1

2.1.6.2. Tegangan Leleh ( Yielding Stress )

Tegangan leleh (yield stress) adalah nilai tegangan yang terjadi saat

melampaui tegangan dasar atau masuk ke daerah inelastis (gambar 2.2), maka

material akan meregang dengan sangat cepat. Tegangan Leleh untuk perencanaan

(Fy) tidak boleh diambil melebihi nilai yang ditetapkan oleh tabel 2.1

Jenis Baja Tegangan putus

minimum, fu

Tabel 2.1 Sifat Mekanis Baja Struktural

(79)

2.1.6.3. Sifat – Sifat Mekanis Lainnya

Sifat – sifat mekanis lain baja struktural untuk maksud perencanaan

ditetapkan oleh bapak M.Vable dari buku Mechanic of material sebagai berikut :

 Modulus Elastisitas : E = 200.000 Mpa

Pada umumnya bahan struktural berperilaku elastis dan linear saat

mulai dibebani sampai titik tertentu maka akan berubah kurvanya seperti

pada gambar 2.3.

Sehingga nilai modulus elastisitas didapat dari kemirinagn kurva

tegangan regangan dengan bantuan hukum hooke. Dengan � adalah

tegangan aksial, � adalah regangan aksial, dan E adalah modulus

elastisitas.

� = . � …..persamaan (2.1)

(80)

 Modulus Geser : G = 80.000 Mpa

Jika pada modulus elastisitas adalah berhubungan dengan

tegangan maka modulus geser memiliki hubungan dengan torsi. Dengan

bantuan hokum hooke maka didapatkan persamaanamaan berikut

dimana, � adalah tegangan geser, � adalah regangan geser, dan G adalah

modulus geser.

� = . � …..persamaan (2.2)

Khusus untuk kasus tarik pada modulus elastisitas dapat

dihubungkan dengan kasus geser dengan persamaanamaa berikut:

= ₊ …..persamaan (2.3)

Dimana adalah poisson ratio. Dikarenakan poisson ratio pada

bahan biasa bernilai antara nol dan setengah, maka dapat disimpulkan

bahwa nilai modulus geser memiliki nilai hampir sepertiga atau setengah

dari nilai modulus elastisitas.

 Poisson Ratio : = 0.25 – 0.35

Poisson ratio adalah perbandingan antara perpanjangan arah

lateral dengan arah longitudinal. Dengan kata lai dapat dismpulkan

persamaanamaaan poisson ratio adalah

= _� � _� _� …..persamaan(2.4)

Dengan ketentuan saat mengalami tarik regangan bernilai

positif dan sebaliknya. Untuk bahan isotropic utuk bahan seperti meral

memiliki nilai poisson ratio antara 0,25 sampai 0,35. Untuk bahan

seperti gabus maka memiliki nilai poisson sebesar 0. Pada beton

(81)

nilai limit atau batas sebesar 0,5 salah satu bahan yang kita kenal

memiliki nilai poisson tersebut adalah karet.

 Koefisien Pemuaian : α = 12 x 10 ^ -6 / ºC

Pemuaian adalah perubahan suatu benda yang bisa menjadi

bertambah panjang, lebar, luas, atau berubah volumenya karena terkena

panas (kalor). Singkat cerita pemuaian adalah perubahan ukuran benda

jika terkena suhu.

Koefisien pemuaian adalah bilangan yang menyatakan

pertambahan panjang tiap satuan panjang zat per tingkatan suhu o C.

tabel koefisien muai panjang adalah sebagai berikut:

No Jenis Zat : koefisien muai panjang/ o C

1 Alumunium 0,000026

2 Tembaga 0,000017

3 Besi 0,000012

4 Baja 0,000011

5 Platina 0,000009

Tabel 2.2. nilai koefisien muai logam Struktural

(82)

2.1.7. Baja Struktural yang Umum Digunakan

Fungsi struktur merupakan faktor utama dalam menentukan konfigurasi

struktur. Berdasarkan konfigurasi struktur dan beban rencana, setiap elemen atau

komponen dipilih untuk menyanggah dan menyalurkan beban pada keseluruhan

struktur dengan baik. Secara umum baja yang dapat kita jumpai sehari hari dapat

dilihat pada gambar 2.4.

Adapun jenis – jenis baja struktural yang umum digunakan adalah profil

baja giling / canai panas (rolled steel shape) dan profil baja yang dibentuk dalam

keadaan dingin (cold formed steel shapes).

Pemakaian baja canai dingin berbeda dibanding baja canai panas.

Meskipun ringan, tetapi perilaku bahan dan keruntuhannya relative kompleks,

sehingga risiko gagal lebih tinggi apalagi jika dipakai untuk konfigurasi struktur

yang tidak biasa. Tentang hal itu, sudah banyak Negara yang memahami sehingga

dibuat peraturan perencanaan yang berbeda.

(83)

2.1.7.1 Profil Baja Wide Flange (WF)

Profil WF (Wide Flange) adalah salah satu profil baja struktural yang paling populer digunakan untuk konstruksi baja. Namun, profil ini ternyata punya

banyak nama. Ada yang menyebutnya dengan profil H, HWF, H-BEAM, IWF, dan

I. ``Profil WF terutama digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom.

Semakin tinggi profil ini, maka semakin ekonomis. Untuk banyak aplikasi profil

M mempunyai penampang melintang yang pada dasarnya sama dengan profil W,

dan juga memiliki aplikasi yang sama. Berikut adalah contoh gambar baja IWF

(gambar2.5)

2.1.7.2. Profil Baja berbentuk persamaanegi atau persamaanegi panjang (Box Girder)

Profil box girder adalah suatu profil baja berongga persamaanegi atau berbentuk kotak, simetri ganda, yang dibebani pada salah sau sumbunya.

Klasifikasi pelat badan tertentu, yaitu kategori kompak atau non kompak,

sedangkan klasifikasi pelat sayap terdapat semua kategori, yaitu kompak, non

kompak maupun langsing.