15013026_Billie Adhitama_Laporan Tugas Besar Baja.pdf

(1)

SEMESTER II TAHUN 2015/2016

Diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan Mata Kuliah SI-3112 Struktur Baja

Dosen :

Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra

Asisten:

Christian Tirtawardhana (15012085) Devina Dwiki Octavius (15012096)

Disusun Oleh:

Billie Adhitama (15013026)

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

(2)

Billie Adhitama /15013026 Page i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-Nya yang telah dilimpahkan kepada Penulis sehingga Penulis dapat menyelesaikan makalah Tugas Besar Struktur Baja yang merupakan salah satu tugas terstruktur mata kuliah Bangunan Air pada semester enam di Prodi Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung.

Dalam makalah ini penulis membahas mengenai perencanaan desain struktur gudang yang terbuat dari baja.

Dalam menyelesaikan makalah ini, Penulis telah banyak mendapat bantuan dan masukan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini Penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :

1. Dr. Ir. Saptahari M. Soegiri Poetra, selaku dosen pada mata kuliah Struktur Baja. 2. Christian Tirtawardhana dan Devina Dwiki Octavius, selaku asisten pada mata kuliah

Struktur Baja.

3. Pihak-pihak yang tidak dapat Penulis sebutkan satu persatu yang telah turut membantu sehingga makalah ini dapat terselesaikan dengan baik dalam waktu yang tepat.

Penulis telah berusaha untuk menyelesaikan Tugas Besar ini sebaik mungkin, namun seperti kata pepatah, “Tak ada gading yang tak retak”, maka penulis menyadari bahwa penyusunan makalah ini masih jauh dari kesempurnaan, namun demikian telah memberikan manfaat bagi Penulis. Sehingga, kritik dan saran yang bersifat menbangun akan Penulis terima dengan senang hati. Akhir kata Penulis berharap makalah ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandung, 25 April 2016 Penulis,

(3)

Billie Adhitama /15013026 Page ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i DAFTAR ISI ... ii DAFTAR GAMBAR ... iv DAFTAR TABEL ... v BAB 1 PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Tujuan ... 1 1.3 Referensi ... 2 1.4 Metodologi ... 2 1.5 Sistematika Penulisan ... 2

BAB II PEMODELAN STRUKTUR ... 3

2.1 Gambaran Awal Struktur ... 3

2..2 Pemodelan SAP 2000 V17... 3

2.2.1 Penentuan Data Grid ... 3

2.2.2 Penentuan Material Baja ... 5

2.2.3 Penentuan Profil Baja ... 6

2.2.4 Penggambaran Struktur ... 9

2.2.5 Penentuan Perletakan ... 10

2.2.6 Penentuan Profil Baja ... 11

BAB III PEMBEBANAN ... 12

3.1 Pendahuluan ... 12

3.2 Beban Mati (Dead Load) ... 12

3.3 Beban Hidup (Live Load) ... 13

3.4 Beban Angin (Wind) ... 13

3.5 Kombinasi Pembebanan ... 15

BAB IV ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR ... 16

4.1 Penampang yang Digunakan... 16

4.2 Gaya Dalam Maksimum ... 17

4.3 Desain Aksial ... 18

4.3.1 Desain Aksial Tekan ... 18

(4)

Billie Adhitama /15013026 Page iii

4.4 Desain Lentur ... 25

4.5 Desain Geser ... 29

4.6 Desain Interaksi Lentur dan Geser ... 31

BAB V SAMBUNGAN ... 33 5.1 Pendahuluan ... 33 5.2 Sambungan Kolom-Atap ... 33 5.3 Sambungan Atap-Atap ... 39 5.4 Sambungan Balok-Kolom ... 41 BAB VI ... 44 6.1 Kesimpulan ... 44 6.2 Saran ... 44 DAFTAR PUSTAKA ... vi

(5)

Billie Adhitama /15013026 Page iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Tampilan Jendela New Model ... 3

Gambar 2. 2 Pengisian Data-Data Grid ... 4

Gambar 2. 3 Tampilan Data-data Grid ... 5

Gambar 2. 4 Tampilan Grid Struktur ... 5

Gambar 2. 5 Tampilan Data Material ... 6

Gambar 2. 6 Tampilan Add Frame Section Property ... 7

Gambar 2. 7 Tampilan Penginputan Data Profil H ... 8

Gambar 2. 8 Tampilan Pendefinisian Elemen Struktur Balok ... 9

Gambar 2. 9 Bentuk 3D Struktur ... 10

Gambar 2. 10 Tampilan Konfigurasi Perletakan ... 11

Gambar 3. 1 Pembebanan SIDL ... 12

Gambar 3. 2 Pembebanan Live Load ... 13

Gambar 3. 3 Pembanan Wind 1 ... 14

(6)

Billie Adhitama /15013026 Page v

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1 Data Penampang Profil Baja untuk Kolom ... 16

Tabel 4. 2 Data Penampang Profil Baja untuk Balok ... 16

Tabel 4. 3 Data Penampang Profil Baja untuk Bracing ... 17

Tabel 4. 4 Data Penampang Profil Baja untuk Atap ... 17

Tabel 4. 5 Data Gaya Dalam Maksimum pada Kolom ... 17

Tabel 4. 6 Data Gaya Dalam Maksimum pada Bracing ... 18

Tabel 4. 7 Data Gaya Dalam Maksimum pada Atap ... 18

Tabel 4. 8 Data Gaya Dalam Maksimum pada Balok ... 18

Tabel 4. 9 Hasil Pengecekan Aksial Tekan pada Kolom ... 20

Tabel 4. 10 Hasil Pengecekan Aksial Tekan pada Balok... 21

Tabel 4. 11 Hasil Pengecekan Aksial Tekan pada Atap ... 21

Tabel 4. 12 Hasil Pengecekan Aksial Tarik pada Bracing ... 24

Tabel 4. 13 Hasil Pengecekan Aksial Tarik pada Balok ... 24

Tabel 4. 14 Hasil Pengecekan Momen pada Kolom ... 27

Tabel 4. 15 Hasil Pengecekan Momen pada Balok... 27

Tabel 4. 16 Hasil Pengecekan Momen pada Atap ... 28

Tabel 4. 17 Hasil Pengecekan Geser pada Kolom ... 30

Tabel 4. 18 Hasil Pengecekan Geser pada Balok ... 30

Tabel 4. 19 Hasil Pengecekan Geser pada Atap ... 31

Tabel 4. 22 Hasil Pengecekan Momen dan Geser pada Atap ... 32

Tabel 4. 20 Hasil Pengecekan Momen dan Geser pada Balok ... 32

Tabel 4. 21 Hasil Pengecekan Momen dan Geser pada Kolom ... 32

Tabel 5. 1 Gaya-gaya yangBekerja pada Baut Atap 33 Tabel 5. 2 Gaya-gaya yangBekerja pada Baut Kolom ... 33

Tabel 5. 3 Data Baut Atap ... 33

Tabel 5. 4 Data Baut Kolom ... 34

Tabel 5. 5 Pengecekan Geser & Aksial Baut Atap ... 36

Tabel 5. 6 Pengecekan Momen Baut Atap ... 36

Tabel 5. 7 Pengecekan Geser & Aksial Baut Kolom ... 37

Tabel 5. 8 Pengecekan Momen Baut Kolom ... 37

Tabel 5. 9 Gaya-gaya yang bekerja pada baut atap ... 39

Tabel 5. 10 Data Baut Atap ... 39

Tabel 5. 11 Pengecekan Geser & Aksial Baut Atap ... 40

Tabel 5. 12 Pengecekan Momen Baut Atap ... 40

Tabel 5. 13 Gaya-gaya yang bekerja pada Baut Kolom ... 41

Tabel 5. 14 Gaya-gaya yang Bekerja pada Baut Balok ... 41

Tabel 5. 15 Data Baut Balok ... 41

Tabel 5. 16 Data Baut Kolom ... 41

Tabel 5. 17 Pengecekan Geser & Aksial Baut Balok ... 42

Tabel 5. 18 Pengecekan Momen Baut Balok ... 42

Tabel 5. 19 Pengecekan Geser & Aksial Baut Kolom ... 43

(7)

Billie Adhitama /15013026 Page 1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perencanaan struktur bertujuan untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, mampu-layan, awet, 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. Suatu struktur disebut cukup kuat dan mampu layan bila kemungkinan terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan kemampuan layan selama masa hidup yang direncanakan adalah kecil dan dalam batas yang dapat diterima. Suatu struktur disebut awet bila struktur tersebut dapat menerima keausan dan kerusakan yang diharapkan terjadi selama umur bangunan yang direncakanan tanpa pemeliharaan yang diharapkan terjadi selama umur bangunan yang direncanakan tanpa pemeliharaan yang berlebihan. Untuk mencapai tujuan perencanaan tersebut, perencanaan struktur harus mengikuti peraturan perencanaan yang ditetapkan oleh pemerintah berupa Standar Nasional Indonesia (SNI). Perencanaan gedung dengan struktur baja harus direncanakan dengan Tata Cara Perncanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung dan perencanaan bangunan tahan gempa harus didasarkan pada Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung. Kedua peraturan perencanaan ini adalah standar perencanaan yang baru uang masih belum banyak digunakan oleh praktisi Teknik Sipil di lapangan. Perencanaan gedung struktur baja biasanya masih menggunakan standar perencanaan ini dalam pengerjaan tugas-tugas kuliah dan masih menggunakan standar perencanaan struktur baja yang lama karena mudah.

1.2 Tujuan

Tujuan dari pengerjaan tugas besar ini adalah :

1. Mendesain bangunan gudang dengan struktur portal baja dengan bantuan perangkat lunak SAP 2000 Versi 17

(8)

1.3 Referensi

Dalam pengerjaan tugas besar ini, referensi yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. SNI 03-1729-2002 (Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung) 2. RSNI 03-1729-201X (Spesifikasi untuk Bangunan Baja Struktural)

3. Profil Baja PT. Gunung Garuda 4. Diktat Kuliah Struktur Baja

1.4 Metodologi

Bangunan berupa gudang diperjelas dengan gambar denah yang mengandung letak dan posisi kolom, pelat, serta gaya-gaya yang bekerja dalam gambar 3D (tiga dimensi). Selain itu digunakan pula data berdasarkan profil baja PT. Gunung Garuda yang diinput ke dalam perangkat lunak SAP 2000. Pada perangkat lunak tersebut dilakukan perhitungan desain yang dilanjutkan dengan pengecekan kekuatan penampang baik kekuatan struktur maupun

sambungan. Dalam desain pembebanan, penulis menggunakan acuan SNI 1726:2013 mengenai pembebanan struktur gedung. Tujuan dari perancangan struktur ini adalah untuk mengoptimasi struktur terhadap pembebanan yang terjadi.

1.5 Sistematika Penulisan

Dalam pembuatan laporan tugas besar SI-3212 Struktur Baja, penulisan dibagi menjadi VI BAB. Adapun BAB 1 membahas mengenai pendahuluan dan BAB II tentang pemodelan struktur yang membahas mengenai gambaran awal struktur, penentuan grid, penentuan profil baja, penentuan material baja, penggambaran struktur dan penentuan perletakan. BAB III membahas mengenai pembebanan yang mencakup penjabaran mengenai jenis-jenis pembebanan seperti beban mati (dead load), beban hidup (live load), dan beban angin (wind load) beserta kombinasi

pembebanan yang mungkin terjadi dalam perencanaan sebuah struktur. BAB IV memuat analisis desain yang terdiri atas pembahasan mengenai respon struktur terhadap pembebanan secara aksial tarik, tekan, gaya geser, dan momen lentur serta capacity ratio dan optimasi. Pada selanjutnya, yakni BAB V dibahas pula mengenai sambungan baja pada struktur pergudangan ini. Pada BAB terakhir, BAB IV memuat kesimpulan dan saran dari pengerjaan tugas besar SI-3212 Struktur Baja.

(9)

BAB II

PEMODELAN STRUKTUR

2.1 Gambaran Awal Struktur

Struktur yang digunakan untuk desain pada tugas besar ini merupakan struktur gedung dengan rangka baja. Struktur rangka baja tersebut memiliki spesifikasi sebagai berikut :

1. Tinggi Kolom = 5.000 mm

2. Bentuk Atap = Segitiga sama kaki

3. Tinggi Atap = 5.000 mm x tan(30o) = 2886.75 mm

4. Jarak Antar Kolom = 10.000 mm 5. Jarak Antar Portal = 5.000 mm

6. Jumlah Portal = 6 portal

7. Jenis Perletakan = Jepit

2..2 Pemodelan SAP 2000 V17 2.2.1 Penentuan Data Grid

Untuk melakukan pemodelan struktur digunakan bantuan software SAP 2000 versi 17. Untuk memulai suatu project dilakukan langkah-langkah berikut:

 Pilih New Model pada menu File

 Sesuaikan satuan sesuai dengan kehendak. Kemudian pilih template : Grid Only.

(10)

 Masukkan ketentuan-ketentuan terkait dimensi grid untuk pembuatan struktur, lalu klik ok.

 Klik kanan pada layar, lalu pilih Edit Grid Data, lalu pilih modify/show system Gambar 2. 2 Pengisian Data-Data Grid

(11)

 Ubah tinggi atap Z2 menjadi 7886.75 mm.

2.2.2 Penentuan Material Baja

Untuk menginputkan material baja, dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:  Klik Define, lalu pilih material

Gambar 2. 3 Tampilan Data-data Grid

(12)

 Pilih Add New Material. Beri nama BJ37 dengan jenis Steel.

 Sesuaikan satuan menjadi kgf,m,c. Kemudian isi berat per unit volume dengan 7850  Sesuaikan satuan menjadi N,mm,C. Kemudian isi modulus elastisitas dengan 200000;

Fy=240 MPa ; Fu= 370 MPa. Lalu klik Ok.

2.2.3 Penentuan Profil Baja

Pada tugas besar ini, pemodelan struktur dilakukan dengan menggunakan profil baja I dan H. Penginputan dimensi dan spesifikasi setiap profil-profil tersebut dilakukan melalui langkah-langkah berikut.

 Pada menu define pilih Section Properties, lalu pilih Frame Section Gambar 2. 5 Tampilan Data Material

(13)

 Pilih Add New Property

 Pilih Jenis Profil Baja yang akan diinputkan. Masukkan data-data dimensi dan spesifikasi profil I dan H yang sudah ditentukan:

 Section Name : [Jenis Profil][ukuran material]

 Material : BJ 37

 Outside Height : Tinggi Profil (H)

 Top Flange Widht : Lebar Profil (B)

 Top Flange Thickness : Tebal Pelat Sayap (tf)

 Web Thickness :Tebal Pelat badan (tw)

 Bottom flange width : Lebar Profil (B)  Bottom flange thickness : Tebal Pelat Sayap (tf)

Pada Konteks ini, profil berbentuk simetris (lebar dan tebal pelat sayap atas dan bawah sama.

(14)

Setelah mendefinisikan profil-profil, perlu dilakukan pendefinisian elemen-elemen struktur yang terkait juga pada profil-profil baja tersebut. Pada pemodelan ini elemen-elemen struktur tersebut meliputi: Kolom (Profil H), Balok (Profil I), Atap (Profil I), Bracing (circle).

Penginputan tersebut dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut:  Pada Menu defin, pilih section properties, lalu pilih frame section  Pilih Add New Property

 Pilih Auto Select List

 Ketik pada kolom Auto Section Name dengan nama elemen struktur tersebut  Lalu pilih jenis profil yang sesuai, lalu klik add

 Klik Ok.

(15)

Billie Adhitama /15013026 Page 9 2.2.4 Penggambaran Struktur

Untuk melakukan penggambaran struktur dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:  Ubah tampilan 2D menjadi xz

 Pada menu draw, pilih Draw Frame/Cable/Tendon

 Pada tabel properties of object, pastikan jenis elemen pada baris section sesuai dengan elemen yang ingin digambarkan.

(16)

 Gambarkan elemen-elemen struktur sesuai dengan ketentuan.

2.2.5 Penentuan Perletakan

Pada pemodelan struktur dalam tugas besar ini, digunakan perletakan berupa jepit. Untuk melakukan konfigurasi perletakan, diperlukan langkah-langkah berikut:

 Ubah tampilan 3D menjadi tampilan xy, dan pastikan berada pada z=0  Klik semua titik yang berhubungan langsung dengan kolom.

 Pada menu assign, pilih Joint, lalu pilih restraints

 Centang semua pilihan, atau pada bar Fast Restraints pilih opsi jepit (paling kiri) Gambar 2. 9 Bentuk 3D Struktur

(17)

 Klik Ok

2.2.6 Penentuan Profil Baja

Dalam melakukan pemodelan, digunakan pemilihan beberapa profil baja yang digunakan bergantung pada masing-masing jenis elemen struktur. Adapun jenis elemen struktur yang dimaksud terdiri atas bracing, gording, kuda-kuda, dan kolom. Dalam merencanakan bracing profil yang digunakan adalah profil tulangan baja dengan pilihan diameter 16 mm, 19mm, dan 22mm.

Untuk elemen struktur atap, profil yang digunakan adalah profil IWF. Untuk elemen struktur kolom profil yang digunakan adalah profil H dengan Untuk Elemen struktur balok profil yang digunakan adalah profil IWF dengan

(18)

BAB III

PEMBEBANAN

3.1 Pendahuluan

Dalam tahap desain bangunan, penjaminan bahwa kapasitas struktur dalam menerima beban yang bekerja pada penampang mencukupi, merupakan hal yang penting dan esensial untuk dilakukan. Dengan mengidentifikasi jenis-jenis beban yang bekerja pada struktur yang kita desain, kita dapat memperkirakan dengan baik kekuatan penampang yang diperlukan sehingga dapat menghasilkan rancangan struktur yang tidak hanya kuat dan kaku tetapi juga ekonomis. Proses klarifikasi pembebanan yang dilakukan dalam pengerjaan tugas besar ini setidaknya dibagi menjadi beberapa jenis yaitu, beban mati, beban angina, dan beban hidup. Selain itu, dalam menentukan pembebanan, penulis juga melakukan identifikasi tributary area beban terhadap beban yang bekerja pada suatu area tertentu. Dalam penentuan tributary area, penulis membagi tributary area menjadi 2 buah daerah berbentuk persegi panjang dengan asumsi pelat satu arah.Adapun luas dari masing-masing daerah adalah setengah dari luas pelat.

3.2 Beban Mati (Dead Load)

Secara definisi, yang dimaksud beban mati adalah seluruh beban yang berada pada posisi sama setiap saat dan bernilai konstan. Adapun yang dikategorikan sebagai beban mati meliputi beban struktur itu sendiri serta beban lainnya yang melekat pada struktur secara permanen (seperti Mechanical Electrical dan Metal Sheet ). Dalam pengerjaannya, bebam mati dibagi menjadi Dead Load (DL) dan Super Imposed Dead Load (SIDL) yang umumnya merupakan beban arsitektural. Dalam pengerjaan tugas besar ini yang dikategorikan sebagai beban mati adalah beban struktur dengan material baja dengan γBaja = 7850 kg/m3.

(19)

3.3 Beban Hidup (Live Load)

Pada dasarnya, beban hidup adalah beban yang besar dan posisinya dapat berubah. Beban ini diimplikasikan oleh aktivitas hunian/penggunaan pada struktur, seperti mesin, furniture, dan barang-barang lainnya yang dapat berpindah atau dipindah tempatkan. Dalam pengerjaan tugas besar ini, yang dikategorikan sebagai beban hidup adalah sebagai berikut:

 Beban manusia yang terletak pada setiap ujung puncak atap dan ditengah dua bentang atap sebesar 100 kg

3.4 Beban Angin (Wind)

Beban angin didefinisikan sebagai seluruh pembebanan yang terjadi pada struktur sebagai akibat dari perbedaan tekanan udara, oleh sebab itu beban ini akan sangat bervariasi relatif terhadap kondisi topografi dan geografi lokasi struktur yang kita rancang. Dengan menyadari bahwa beban angin yang bekerja pada atap akan mengakibatkan dua jenis fenomena, yakni fenomena tiup dan fenomena hisap, maka terlebih dahulu dilakukan pendefinisian koefisien tiup dan hisap yang merupakan fungsi dari kemiringan atap bangunan, yakni masing-masing sebesar 0.2 dan 0.4. Model pembebanan dapat dilihat pada gambar dibawah:

(20)

Gambar 3. 3 Pembanan Wind 1

(21)

3.5 Kombinasi Pembebanan

Kombinasi beban terdiri dari 6 uraian utama, yakni  1,4 D  1,2 D + 1,6 L  1,2 D + 1,6 L + 0,5 Wind 1  1,2 D + L +0.5 Wind 1  0.9 D + Wind 1  1,2 D + 1,6 L + 0,5 Wind 2  1,2 D + L +0.5 Wind 2  0.9 D + Wind 2 Dimana:

D= Dead Load + SIDL L= Live Load

Wind 1= Beban angin arah sumbu X Wind 2= Beban angina arah sumbu y

(22)

BAB IV

ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR

Dalam bangunan ini akan dilakukan peninjauan terhadap elemen structural berupa gording, kuda-kuda, bracing, dan kolom. Elemen structural yang telah disebutkan sebelumnya akan mengalami gaya berupa gaya aksial, geser, dan lentur. Peninjauan dilakukan unntuk gaya-gaya ultimate yang terjadi dengan penyeragaman komponen yang digunakan pada setiap elemen.

4.1 Penampang yang Digunakan

Melalui kalkulasi yang dilakukan dengan perangkat lunak SAP, diperoleh hasil penampang maksimum yang dapat digunakan sebagai beriku:

Profil B 125 mm H 125 mm tw 6.5 mm tf 9 mm Unit Weight 23.8 kg/m A 30.31 cm2 Ix 847 cm4 Iy 293 cm4 ix 5.29 cm iy 3.11 cm Sx 136 cm3 Sy 47 cm3 G 76923.0769 Mpa J 49964.9167 mm4 Iw 9856520000 mm6 H 125 x 125 Profil B 124 mm H 248 mm tw 5 mm tf 8 mm Unit Weight 25.7 kg/m A 32.68 cm2 Ix 3540 cm4 Iy 255 cm4 ix 10.4 cm iy 2.79 cm Sx 285 cm3 Sy 41.1 cm3 G 76923.08 Mpa J 40496 mm4 Iw 3.67E+10 mm6 IWF 248 x 124

Tabel 4. 1 Data Penampang Profil Baja untuk Kolom

(23)

4.2 Gaya Dalam Maksimum

Dengan bantuan software SAP2000, didapatkan gaya-gaya dalam yang terjadi pada setiap elemen struktur baja. Berikut adalah data-data gaya dalam maksimum pada tiap-tiap elemen struktur (dengan satuan N-mm):

Profil B 149 mm H 298 mm tw 5.5 mm tf 8 mm Unit Weight 32 kg/m A 40.8 cm2 Ix 6320 cm4 Iy 442 cm4 ix 12.4 cm iy 3.29 cm Sx 424 cm3 Sy 59.3 cm3 G 76923.077 Mpa J 56707.833 mm4 Iw 9.293E+10 mm6 IWF 298 x 149 Profil Tulangan D 36 D 36 mm A 1017.876 mm2 P Min -28869.37 M2 Max -109455.51 M2 Min 91729.17 M3 Max 17974050.3 M3 Min -21462016.1 V2 Max 7887.21 V2 Min -5493.11 V3 Max 40.24 V3 Min -11.08

Tabel 4. 4 Data Penampang Profil Baja untuk Atap

Tabel 4. 3 Data Penampang Profil Baja untuk Bracing

(24)

4.3 Desain Aksial

Dengan menyadari bahwa setiap struktur akan mengalami gaya aksial baik berupa aksial tekan maupun aksial tarik, maka perancangan dan perhitungan terhadap gaya tersebut perlu dilakukan. Elemen yang mengalami aksial tarik dan tekan adalah Kolom, Atap, Balok, dan Bracing.

Kalkulasi selengkapnya adalah sebagai berikut:

4.3.1 Desain Aksial Tekan

Elemen struktur seperti Kolom, atap, balok, dan bracing. Kalkulasi terhadap kekuatan penampang dilakukan sesuai dengan prosedur sebagai berikut:

 Menentukan nilai dari buckling coefficient terhadap arah x dan y. Dalam hal ini, buckling koefisien teridentifikasi sama besar, baik dalam arah x dan y, yakni 0.7

 Melakukan pengecekan terhadap kelangsingan struktur, sesuai dengan persamaan: 𝜆 =𝐾. 𝐿

𝑟_𝑚 < 200 (𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛 𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛) Dengan :

Λ = slenderness ratio terhadap arah x dan y

P Max -1059.13 P Min -16618.54 M3 Max 29285824.69 M3 Min -21462234.1 V2 Max 17523.77 V2 Min -17523.77 V3 Max 343.13 V3 Min -343.31 P Max 342.84 P Min -6934.3 M3 Max 2792573 M3 Min -886943 V2 Max 1567.65 V2 Min -1568.01 V3 Max 323.09 V3 Min -322.01 P Max 7533.96 P Min -1054.26

Tabel 4. 8 Data Gaya Dalam Maksimum pada Balok

Tabel 4. 7 Data Gaya Dalam Maksimum pada Atap

(25)

K = buckling coefficient arah x untuk perhitungan arah x dan arah y untuk perhitungan arah y

L = Panjang komponen (meter)

rm = jari- jari girasi terhadap sumbu lemah (mengacu pada tabel profil baja)  Melakukan perhitungan non-dimensional slenderness ratio, sesuai dengan persamaan :

𝜆_𝑐 = 1 𝜋 𝐾. 𝐿 𝑟_𝑚 √ 𝑓_𝑦 𝐸 Dengan:

Λc adalah non-dimensional slenderness ratio dihitung terhadap arah x dan y Fy adalah tegangan leleh baja (MPa)

E adalah modulus elastisitas baja  Melakukan perhitungan nilai ω

Dengan batasan-batasan sebagai berikut:

𝜆𝑐 ≤ 0.25 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 = 1 0.25 ≤ 𝜆𝑐 ≤ 1.2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 =

1.43 1.6 − 0.67 𝜆𝑐 𝜆_𝑐 ≥ 1.2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 = 1.25 𝜆_𝑐2

 Menentukan nilai fcry, sesuai dengan persamaan 𝑓_𝑐𝑟𝑦 =𝑓𝑦

𝜔

 Menentukan nilai jari-jari girasi polar terhadap pusat geser ((𝑟_𝑜2_{) dengan persamaan} berikut: 𝑟₀2 = 𝐼𝑥+ 𝐼𝑦 𝐴 + 𝑥0 2_{+ 𝑦} 02 Dengan : Ix = Inersia sumbu x Iy = Inersia sumbu y

𝑥₀2 = jarak antara titik pusat geser arah x ke titik berat 𝑦₀2 = jarak antara titik berat pusat geser arah y ke titik berat  Menentukan nilai fcrz, sesuai dengan persamaan berikut:

𝑓_𝑐𝑟𝑧 = 𝐺𝐽 𝐴𝑟₀2 Dengan :

G = Konstanta geser yang juga dirumuskan dengan 𝐺 = 𝐸

2 (1+𝜈) dengan ν = 0.3 J = Inersia torsi yang dirumuskan dengan 𝐽 = ∑(𝑏𝑖𝑡𝑖3) ×1

(26)

 Menentukan nilai fclt, sesuai dengan persamaan: 𝑓𝑐𝑙𝑡 =

𝑓_𝑐𝑟𝑦+ 𝑓_𝑐𝑟𝑧

2𝐻 [1 − √1 −

4. 𝑓_𝑐𝑟𝑦. 𝑓_𝑐𝑟𝑧. 𝐻 (𝑓_𝑐𝑟𝑦 + 𝑓_𝑐𝑟𝑧)2]  Menentukan nilai Nn dan Nnlt, sesuai dengan persamaan:

𝑁𝑛 = 𝐴𝑔 × 𝑓𝑐𝑟 Dan 𝑁𝑛𝑙𝑡 = 𝐴 𝑥 𝑓𝑐𝑙𝑡

Dilakukan perbandingan antara kedua nilai tersebut dan dipilih nilai minimum sehingga

banguanan lebih konservatif. Nilai minimum antara Nn dan Nnlt selanjutnya perlu dibandingkan dengan Nultimate namun sebelumnya dilakukan perkalian terlebih dahulu terhadap faktor = 0.9, sesuai dengan persamaan :

𝑁_𝑢 ≤ 𝜙 𝑁𝑛 𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙

Dari langkah-langkah tersebut, dihasilkan hasil pengecekan kekuatan terhadap aksial tekan seperti berikut : λc 1.240933205 w 1.924894024 fcr 124.6821887 MPa Nn 377911.714 N φNn 321224.9569 N Nu 28869.37 N Cek fcry 124.6821887 MPa ro2 3761.134939 mm2 fcrz 337.1451867 MPa H 1 fclt 124.6821887 MPa Nnlt 377911.714 N φNnlt 321224.9569 N Nu 28869.37 N Cek Kesimpulan Tekuk Lentur Tekuk Torsi OKE OKE OKE

(27)

Billie Adhitama /15013026 Page 21 λc 1.383262 w 2.391769 fcr 100.3441 MPa Nn 327924.7 N φNn 278736 N Nu 6934.3 N Cek fcry 100.3441 MPa ro2 11612.61 mm2 fcrz 82.08371 MPa H 1 fclt 82.08371 MPa Nnlt 268249.6 N φNnlt 228012.1 N Nu 6934.3 N Cek Kesimpulan Tekuk Lentur OKE Tekuk Torsi OKE OKE λc 1.3545095 w 2.2933701 fcr 104.64949 MPa Nn 426969.91 N φNn 362924.42 N Nu 16618.54 N Cek fcry 104.64949 MPa ro2 16573.529 mm2 fcrz 64.509628 MPa H 1 fclt 64.509628 MPa Nnlt 263199.28 N φNnlt 223719.39 N Nu 16618.54 N Cek Kesimpulan OKE Tekuk Torsi OKE OKE Tekuk Lentur

Tabel 4. 11 Hasil Pengecekan Aksial Tekan pada Balok

(28)

Berikut adalah contoh pengecekan aksial tekan pada kolom:

 Melakukan pengecekan terhadap kelangsingan struktur, sesuai dengan persamaan: 𝜆 =𝐾. 𝐿

𝑟_𝑚 =

0.7 × 5000

2.79 = 125.44 < 200

 Melakukan perhitungan non-dimensional slenderness ratio, sesuai dengan persamaan : 𝜆_𝑐 = 1 𝜋 𝐾. 𝐿 𝑟𝑚 √𝑓𝑦 𝐸 = 1 𝜋 0.7.5000 3.11 √ 240 200000= 1.24  Melakukan perhitungan nilai ω

𝜆𝑐 ≥ 1.2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 = 1.25 𝜆2𝑐 = 1.25 × 1.242 = 1.92  Menentukan nilai fcry, sesuai dengan persamaan

𝑓_𝑐𝑟𝑦 =𝑓𝑦 𝜔 =

240

1.92= 124.68

 Menentukan nilai jari-jari girasi polar terhadap pusat geser ((𝑟𝑜2) dengan persamaan berikut: 𝑟₀2 = 𝐼𝑥+ 𝐼𝑦 𝐴 + 𝑥0 2_{+ 𝑦} 02 = (847 + 293) × 103 3031 = 3761 𝑚𝑚 2

 Menentukan nilai fcrz, sesuai dengan persamaan berikut: 𝑓𝑐𝑟𝑧 =

𝐺𝐽 𝐴𝑟₀2 =

76923.077 × 49964

3268 × 3761 = 337 𝑀𝑃𝑎

 Menentukan nilai fclt, sesuai dengan persamaan: 𝑓𝑐𝑙𝑡 = 𝑓_𝑐𝑟𝑦+ 𝑓_𝑐𝑟𝑧 2𝐻 [1 − √1 − 4. 𝑓_𝑐𝑟𝑦. 𝑓_𝑐𝑟𝑧. 𝐻 (𝑓_𝑐𝑟𝑦 + 𝑓_𝑐𝑟𝑧)2] 𝑓_𝑐𝑙𝑡 =124.68 + 337 2 [1 − √1 − 4.× 126,68 × 337 (126.68 + 337)2] = 124.68 𝑀𝑃𝑎  Menentukan nilai Nn dan Nnlt, sesuai dengan persamaan:

𝑁𝑛 = 𝐴𝑔 × 𝑓𝑐𝑟 = 3268 × 124.68 = 377911. 7 𝑁 𝑁𝑛𝑙𝑡 = 𝐴 𝑥 𝑓𝑐𝑙𝑡 = 3269 × 124.68 = 377911.7 𝑁  Pengecekan

𝑁𝑢 ≤ 0.85 𝜙 𝑁𝑛_{𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙} 28869.37 𝑁 ≤ 321224.95 𝑁 (𝑂𝐾)

(29)

Billie Adhitama /15013026 Page 23 4.3.2 Desain Aksial Tarik

Elemen struktur kolom, balok, atap, dan bracing. Kalkulasi terhadap kekuatan penampang dilakukan sesuai dengan prosedur sebagai berikut:

 Menentukan nilai dari buckling coeffient terhadap arah x dan y. Dalam hal ini, buckling coefficient teridentifikasi sama besar baik dalam arah x dan y, yakni 1.

 Melakukan pengecekan terhadap kelangsingan struktur, sesuai denga persamaan: 𝜆 =𝐾. 𝐿

𝑟_𝑚 < 200 (𝑘𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛 𝑡𝑒𝑘𝑎𝑛) Dengan :

Λ = slenderness ratio terhadap arah x dan y

K = buckling coefficient arah x untuk perhitungan arah x dan arah y untuk perhitungan arah y

L = Panjang komponen (meter)

rm = jari- jari girasi terhadap sumbu lemah (mengacu pada tabel profil baja)  Menentukan nila Nn (akibat leleh) sesuai dengan persamaan:

𝜙 𝑁𝑛 = 0.9 × 𝐴 × 𝑓𝑦

Dalam kasus penampang yang digunakan berlubang (umumnya terjadi untuk keperluan sambungan ), maka diperlukan perhitungan terhadap daya dukung struktur tarik dengan cara yang sedikit berbeda. Adapun prosedur perhitungan untuk penampang berlubang adalah sebagai berikut.

 Menentukan nilai Nn (akibat runtuh) sesuai dengan persamaan: 𝜙𝑁𝑛 = 0.75 × 𝐴𝑒 × 𝑓𝑢

Dengan Ae adalah luas penampang efektif yang diasumsiakn sebesar 85% dari Agross dan fu merupakan kekuatan batas tarik yang digunakan dalam desain. Selanjutnya dari kedua buah nilai Nn dipilih nilai minimum yang kemudian perlu dilakukan pengecekan terhadap kekuatan Nu sesuai dengan persamaan:

𝑁𝑢 ≤ 𝜙 𝑁𝑛

Dari langkah-langkah tersebut, dihasilkan hasil pengecekan kekuatan aksial tarik seperti berikut:

(30)

Contoh Pengecekan Aksial tarik pada Balok:

 Melakukan pengecekan terhadap kelangsingan struktur, sesuai denga persamaan: 𝜆 =𝐾. 𝐿

𝑟_𝑚 =

0.7 × 5000

27.9 = 125.44 < 200  Menentukan nila Nn (akibat leleh) sesuai dengan persamaan:

𝜙 𝑁𝑛 = 0.9 × 𝐴 × 𝑓𝑦 = 0.9 × 3268 × 240 = 705888 𝑁  Menentukan nilai Nn (akibat runtuh) sesuai dengan persamaan:

𝜙𝑁𝑛 = 0.75 × 𝐴𝑒 × 𝑓𝑢 = 0.75 × 3268 × 240 = 906870 𝑁  Selanjutnya dari kedua buah nilai Nn dipilih nilai minimum yang kemudian perlu

dilakukan pengecekan terhadap kekuatan Nu sesuai dengan persamaan: 𝑁𝑢 ≤ 𝜙 𝑁𝑛 342. 84 𝑁 ≤ 705888 𝑁 (𝑂𝐾) Ae 3268 mm2 Nn 1209160 N φNn 906870 N Nu 342.84 N Cek Ag 3268 mm2 Nn 784320 N φNn 705888 N Nu 342.84 N Cek Kesimpulan Oke Akibat Fracture Oke Akibat Yielding Oke Ag 1017.876 mm2 Nn 244290.2 N φNn 219861.2 N φNn cos 45 155465.4 N Nu 7533.96 N Cek OKE Kesimpulan OKE Akibat Yielding

Tabel 4. 13 Hasil Pengecekan Aksial Tarik pada Balok

(31)

4.4 Desain Lentur

Dengan menyadari bahwa elemen yang mengalami gaya momen adalah elemen kolom, balok, atap, dan bracing, maka dilakukan perhitungan kapasitas penampang sesuai dengan prosedur berikut:

 Melakukan pengecekan compatibility dimana: Suatu penampang dikatakan Kompak jika

𝑏 𝑡𝑓 ≤ 𝜆𝑝 = 170 √𝑓𝑦 𝑑𝑎𝑛 ℎ 𝑡𝑤 ≤ 1680 √𝑓𝑦 Suatu penampang dikatakan non-kompak jika

𝜆𝑝 ≤ 𝑏 𝑡𝑓 ≤ 𝜆𝑟 = 370 √𝑓𝑦 − 𝑓𝑟 ; 𝑓𝑟 = 20% 𝑓𝑦 𝑑𝑎𝑛 𝜆𝑝 ≤ ℎ 𝑡𝑤 ≤ 𝜆𝑟 = 2550 √𝑓𝑦 Suatu penampang dinyatakan slender, jika

𝑏

𝑡𝑓 > 𝜆𝑟 =

370 √𝑓𝑦 − 𝑓𝑟 Suatu penampang dinyatakan deep beam, jika

ℎ

𝑡𝑤 > 𝜆𝑟 = 2550

√𝑓𝑦

 Melakukan penentuan nilai momen nominal (Mn) sesuai dengan persamaan: 𝑀𝑟 = 𝑆_𝑥 × (𝑓𝑦 − 𝑓𝑟); 𝑓𝑟 ≈ 20% 𝑓𝑦

𝑀𝑝 = 𝑍 × 𝑓𝑦 ; 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑊𝐹 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑍 = (1.1 − 1.14)𝑆𝑥 Untuk penampang Kompak:

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 Untuk penampang non-Kompak:

𝑀𝑛 = 𝑀𝑟 + (𝑀𝑝 − 𝑀𝑟) 𝜆𝑟 − 𝜆 𝜆𝑟 − 𝜆𝑝 Untuk penampang slender:

𝑀𝑛 = (𝜆𝑟 𝜆)

2 𝑀𝑟

 Melakukan penentuan nilai Momen Nominal (Mn) sesuai dengan panjang bentang, dengan batasan-batasan berikut:

(32)

𝐿𝑝 = 1.76 × 𝑖_𝑦 × √𝐸

𝑓𝑦 , 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 o Bentang menengah, jika Lp≤ L≤Lr

𝐿𝑟 = 𝑖𝑦 [ 𝑋1 𝑓𝑙] √[1 + √1 + 𝑋2 𝑓𝑙 2_] Dengan, 𝑋1 = 𝜋 𝑆_𝑥 √𝐸𝐺𝐽𝐴 /2 𝑋2 = 4 (𝑆𝑥 𝐺𝐽) 2 _𝐼𝑤 𝐼𝑦 ; 𝐼𝑤 = ℎ 2_{× (}𝐼𝑦 4) 𝑓_𝑙 = 80% 𝑓𝑦 𝐺 = 𝐸 2(1 + 𝜈) ; 𝜈 = 0.3 Maka, 𝑀𝑛 = 𝐶1 × [𝑀𝑟 + (𝑀𝑝 − 𝑀𝑟) × 𝐿𝑟 − 𝐿 𝐿𝑟 − 𝐿𝑝] ≤ 𝑀𝑝, 𝑑𝑖𝑚𝑎𝑛𝑎 𝐶1 = 12.5 × 𝑀𝑢 2.5 × 𝑀𝑢 + 3𝑀𝑎 + 4 𝑀𝑏 + 3𝑀𝑐≤ 2 o Bentang Panjang, jika L≥Lr

Sehingga 𝑀𝑛 = 𝑀𝑐𝑟 ≤ 𝑀𝑝 Dengan 𝑀𝑐𝑟 = 𝐶1 𝜋 𝐿 √𝐸 × 𝐼𝑦 × (𝐺 × 𝐽 + 𝐼𝑤 × 𝐸 × 𝜋2 𝐿2)

Dari kedua nilai Mn yang diperoleh, digunakan nilai minimum yang selanjutnya dikalikan dengan faktor ϕ dan dibandingkan dengan Momen ultimate yang diperoleh. Hasil perhitungan yang diperoleh adalah sebagai berikut:

(33)

Tabel 4. 15 Hasil Pengecekan Momen pada Balok

Flens L 5000 mm b/tf 6.944444444 Lp 1580.092217 mm λp 10.97345281 X1 24932.4433 λr 16.13743061 X2 1.68481E-05 Web Lr 6088.981619 H/tw 19.23076923 Cek Menengah λp 108.4435337 C1 1.13 λr 164.6017922 Mcr 36949430.51 Cek Kompak Mn 32535275.48 Nmm Mp 37209600 Nmm Mr 26112000 Nmm Final Mn 32535275.48 Nmm Mn 37209600 Nmm φMn 29281747.93 Nmm Mu 21462016.1 Nmm Cek

Cek Tebal Pelat Cek Panjang Bentang

OKE

Tabel 4. 14 Hasil Pengecekan Momen pada Kolom

Flens L 5000 mm b/tf 7.75 Lp 1417.51 mm λp 10.97345 X1 11121.94 λr 16.13743 X2 0.000482 Web Lr 3732.188 H/tw 49.6 Cek Panjang λp 108.4435 C1 1.13 λr 164.6018 Mcr 39322266 Cek Kompak Mn 47439715 Nmm Mp 77976000 Nmm Mr 54720000 Nmm Final Mn 39322266 Nmm Mn 77976000 Nmm φMn 35390040 Nmm Mu 2792573 Nmm Cek

(34)

Berikut adalah contoh pengecekan momen pada kolom:  Melakukan pengecekan compatibility dimana:

Suatu penampang dikatakan Kompak jika 𝑏 𝑡𝑓 = 6.94 ≤ 𝜆𝑝 = 170 √𝑓𝑦 = 10.97 𝑑𝑎𝑛 ℎ 𝑡𝑤 = 19.23 ≤ 1680 √𝑓𝑦 = 108.44  Melakukan penentuan nilai momen nominal (Mn) sesuai dengan persamaan:

𝑀𝑟 = 𝑆_𝑥 × (𝑓𝑦 − 𝑓𝑟); 𝑓𝑟 ≈ 20% 𝑓𝑦

𝑀𝑝 = 𝑍 × 𝑓𝑦 ; 𝑢𝑛𝑡𝑢𝑘 𝑝𝑒𝑛𝑎𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔 𝑊𝐹 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑍 = (1.1 − 1.14)𝑆_𝑥 Untuk penampang Kompak:

𝑀𝑝 = 1.14 × 136 × 103_{× 240 = 37209600 𝑁𝑚𝑚} 𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 = 37209600 𝑁𝑚𝑚

 Melakukan penentuan nilai Momen Nominal (Mn) sesuai dengan panjang bentang, dengan batasan-batasan berikut:

o Bentang menengah, jika Lp≤ L≤Lr 𝐿𝑝 = 1.76 × 𝑖_𝑦 × √𝐸 𝑓𝑦= 1580.09 𝑚𝑚 𝐿𝑟 = 𝑖_𝑦 [𝑋1 𝑓𝑙] √[1 + √1 + 𝑋2 𝑓𝑙2] = 6088 𝑚𝑚 Dengan, Flens L 5773.5 mm b/tf 9.3125 Lp 1671.544 mm λp 10.973453 X1 9884.71 λr 16.137431 X2 0.000795 Web Lr 4319.555 H/tw 54.181818 Cek Panjang λp 108.44353 C1 1.13 λr 164.60179 Mcr 57420869 Cek Kompak Mn 70524472 Nmm Mp 116006400 Mr 81408000 Final Mn 57420869 Nmm Mn 116006400 φMn 51678782 Nmm Mu 29285825 Nmm Cek OKE

(35)

Billie Adhitama /15013026 Page 29 𝑋1 = 𝜋 𝑆_𝑥 √𝐸𝐺𝐽𝐴 /2 = 24932.44 𝑋2 = 4 (𝑆𝑥 𝐺𝐽) 2 _𝐼𝑤 𝐼𝑦 ; 𝐼𝑤 = ℎ 2_{× (}𝐼𝑦 4) = 1.68 × 10 −5 𝑓𝑙 = 80% 𝑓𝑦 𝐺 = 𝐸 2(1 + 𝜈) ; 𝜈 = 0.3 Maka, 𝑀𝑛 = 𝐶1 × [𝑀𝑟 + (𝑀𝑝 − 𝑀𝑟) × 𝐿𝑟 − 𝐿 𝐿𝑟 − 𝐿𝑝] = 32535275.48 𝑁𝑚𝑚  Pengecekan 𝑀𝑢 ≤ 𝜙 𝑀𝑛_{𝑡𝑒𝑟𝑘𝑒𝑐𝑖𝑙} 21462016 𝑁𝑚𝑚 ≤ 29281757 𝑁𝑚𝑚 (𝑂𝐾) 4.5 Desain Geser

Meninjau kekuatan penampang terhadap gaya geser, komponen struktur yang didesain adalah kolom, balok, atap, dan bracing. Perhitungan dilakukan dengan prosedur sebagai berikut. Menentukan perbandingan antara tinggi dan tebal pelat badan untuk menentukan gaya geser nominal. Adapun terdapat beberapa kemungkinan yang terjadi, antara lain:

 Kondisi Tekuk, jika

ℎ 𝑡𝑤 < 1.1 √ 𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 Dengan 𝐾𝑛 = 5 + 5 (𝑎_ℎ)2 𝑑𝑎𝑛 𝑎 = 3ℎ 𝑠𝑒ℎ𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎 𝑉𝑛 = 0.6 𝑓𝑦 𝐴𝑤 ; 𝐴𝑤 = ℎ. 𝑡𝑤  Kondisi tekuk inelastic, jika

1.1 √𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 ≤ ℎ 𝑡𝑤 < 1.37 √ 𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 Sehingga 𝑉𝑛 = 0.6 𝑓𝑦 𝐴𝑤 [1.1 √𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 ] × 1 ℎ 𝑡𝑤 Atau

(36)

Billie Adhitama /15013026 Page 30 𝑉𝑛 = 0.6 𝑓𝑦 𝐴𝑤 [ 𝐶𝑣 + 1 − 𝐶𝑣 1.15 × √1 + (𝑎_ℎ)2_] ; 𝐶𝑣 = [1.1 √𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 ] × 1 ℎ 𝑡𝑤  Kondisi lainnya, jika

ℎ 𝑡𝑤 ≥ 1.37 √ 𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 Maka 𝑉𝑛 = 0.9 𝐴𝑤 𝐾𝑛 𝐸 1 (_𝑡𝑤)ℎ 2 Atau 𝑉𝑛 = 0.6 𝑓𝑦 𝐴𝑤 [ 𝐶𝑣 + 1 + 𝐶𝑣 1.15 × √1 + (𝑎_ℎ)2_] ; 𝐶𝑣 = 1.5 𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 (_𝑡𝑤)ℎ 2

Nilai Vn yang diperoleh dari perhitungan tersebut dikalikan dengan factor beban, yakni ϕ = 0.9. dan nilai ini akan dibandingkan dengan nilai geser ultimate yang diperoleh dari perangkat lunak SAP. Berikut ini adalah tabel hasil perbandingan dari masing-masing komponen:

Aw 695.5 mm2 a 5000 mm kn 5.003125 H/tw 19.23076923 Vn 100152 N φVn 90136.8 N Vu 7887.21 N Cek OKE Aw 1160 mm2 a 5000 mm kn 5.012301 H/tw 49.6 Vn 167040 N φVn 150336 N Vu 1568.01 N Cek OKE

Tabel 4. 17 Hasil Pengecekan Geser pada Kolom

(37)

 Kondisi Tekuk, jika

𝐾𝑛 = 5 + 5 (𝑎_ℎ)2 = 5.003125 ℎ 𝑡𝑤 = 19.23 < 1.1 √ 𝐾𝑛 𝐸 𝑓𝑦 = 71.026 𝑉𝑛 = 0.6 𝑓𝑦 𝐴𝑤 = 0.6 × 240 × 695.5 = 100152 𝑁  Pengecekan 𝑉𝑢 ≤ 𝜙 𝑉𝑛 7887.21 𝑁 ≤ 90136.8 𝑁 (𝑂𝐾)

4.6 Desain Interaksi Lentur dan Geser

Dalam proses perancangan juga dilakukan pengecekan terhadap perpaduan antara gaya geser dan momen lentur yang terjadi pada penampang tersebut. Adapun, perhitungannya dapat dilakukan sesuai dengan persamaan berikut:

𝑀𝑢 𝜙 𝑀𝑛 +

0.625 𝑉𝑢

𝜙 𝑉𝑛 ≤ 1.375

Penampang dikatakan memadai jika syarat di atas terpenuhi dengan Mn dan Vn masing-masing adalah momen lentur nominal dan gaya geser nominal, perhitungan Mn dan Vn diperoleh besarnya melalui perangkat lunak SAP 2000. Secara jelas hasil perhitungan masing-masing komponen terlampir sebagai berikut:

Aw 1551 mm2 a 5773.5 mm kn 5.0133206 H/tw 54.181818 Vn 223344 N φVn 201009.6 N Vu 17523.77 N Cek OKE

(38)

Berikut adalah contoh pengecekan interaksi momen dan geser pada kolom: 𝑀𝑢 𝜙 𝑀𝑛 + 0.625 𝑉𝑢 𝜙 𝑉𝑛 ≤ 1.375 21462016 29281747+ 0.625 × 7887 90136.8 = 0.787 ≤ 1.375 (𝑂𝐾) φMn 29281747.93 Nmm Mu 21462016.1 Nmm φVn 90136.8 N Vu 7887.21 N Hasil 0.787637762 (Batas= 1.375) Cek OKE φMn 35390040 Nmm Mu 2792573 Nmm φVn 150336 N Vu 1568.01 N Hasil 0.085427 (Batas= 1.375) Cek OKE φMn 51678782 Nmm Mu 29285825 Nmm φVn 201009.6 N Vu 17523.77 N Hasil 0.6211763 (Batas= 1.375) Cek OKE

Tabel 4. 22 Hasil Pengecekan Momen dan Geser pada Kolom

Tabel 4. 21 Hasil Pengecekan Momen dan Geser pada Balok

(39)

BAB V

SAMBUNGAN

5.1 Pendahuluan

Sambungan adalah bagian yang perlu diperhatikan pada struktur, khususnya struktur baja. Sambungan memiliki peranan dalam menyatukan suatu profil dengan profil lainnya maupun penyatuan bagian antar elemen satu dan lainnya. Sambungan juga seringkali menjadi titik lemah pada suatu infrastruktur. Hal ini tentunya akan berimplikasi pada kapasitas penampang yang secara tidak langsung ditentukan oleh kekuatan sambungan yang ada pada struktur tersebut. Secara garis besar, sambungan baut lebih sering digunakan dan mudah ditemukan pada struktur sebab secara pelaksanaan relative lebih mudah untuk dilakukan dan tidak membutuhkan keahlian khusus. Di sisi lain, untuk melakukan sambungan secara las (welding) dalam struktur, diperlukan tenaga ahli yang telah memiliki sertifikasi terkait dengan sambungan ini. Oleh sebab itu, pada perngerjaan tugas besar ini juga digunakan sambungan baut yang terdapat hanya pada antara kolom dan bracing serta kolom dan Kuda-Kuda.

5.2 Sambungan Kolom-Atap

Sambungan pada bagian ini melibatkan komponen Kolom dan komponen Atap. Gaya-gaya yang bekerja pada kom ponen Atap harus ditahan oleh sambungan dipaparkan sebagai berikut:

Gaya-gaya tersebut akan ditahan oleh sambungan. Sambungan tersebut didesain dengan kriteria berikut dan kemudian dilakukan pengecekan kekuatan sambungan tersebut.

Aksial 343.31 N Momen 2928582.5 Nmm Geser 0 N Aksial 0 N Momen 0 Nmm Geser 17523.77 N Jenis Ukuran 16 mm fy baut 310 MPa fy pelat 240 MPa Σ baut 2 buah smin 24 mm spilih 30 mm b 30 mm h 150 mm e 90 mm Data Sambungan Sendi & Momen

Tabel 5. 1 Gaya-gaya yangBekerja pada Baut Atap

Tabel 5. 2 Gaya-gaya yangBekerja pada Baut Kolom

(40)

Karena dalam hal ini dilibatkan gaya geser dan aksial serta momen, dilakukan pengecekan kekuatan sambungan (baik baut maupun pelat) dalam menahan geser dan aksial serta dilakukan juga pengecekan dalam menahan momen. Pengecekan terhadap geser dan aksial dilakukan melalui langkah-langkah berikut:

 Pengecekan geser baut

𝑉_𝑑 = ∅_𝑓× 𝑟₁× 𝑓𝑢𝑏× 𝐴𝑏 Dengan

∅_𝑓 = 0.75

𝑟1 = diasumsikan 0.4 𝑓𝑢𝑏 = tegangan putus baut 𝐴𝑏 = luas baut

 Pengecekan geser pelat

𝑉𝑑 = 2 × ∅ × 𝑠 × 𝑡 × 𝑓𝑦 Dengan

∅ = 0.9

𝑠 = jarak lubang ke tepi 𝑡 = tebal pelat

(41)

 Pengecekan tumpu baut

𝑉𝑑 = 2.4 × ∅𝑓× 𝑑 × 𝑡𝑝 × 𝑓𝑢 Dengan

∅𝑓 = 0.75

𝑑 = diameter baut 𝑡𝑝 = tebal pelat

𝑓𝑢 = tegangan putus pelat/baut (terkecil)

 Pengecekan tarik baut

𝑇_𝑑 = 0.75 × ∅_𝑓× 𝑓𝑢𝑏_{× 𝐴𝑏} Dengan

∅_𝑓 = 0.75

𝑓𝑢𝑏 = tegangan putus baut 𝐴𝑏 = luas baut

Sedangkan pengecekan terhadap momen dilakukan melalui langkah-langkah berikut:  Penampang Ekivalen

𝑎 =𝜋 𝑑2

4 𝑠  Penentuan Garis Netral

𝑥 =(−𝑎 + √𝑎𝑏) × ℎ 𝑏 − 𝑎 𝐼 =1 3{𝑎(ℎ − 𝑥) 3_{+ 𝑏𝑥}3_} 𝜎 = 𝑀(ℎ − 𝑥) 2𝐼 𝜏 = 𝑃 𝑛 × 𝐴𝑏  Persamaan Interaksi 𝜎2 + 3𝜏2 ≤ 0.92× 𝑓𝑦2

(42)

Melalui perhitungan tersebut didapatkan hasil sebagai berikut:

∅f 0.75 ∅f 0.75 r1 0.4 d 16 mm fub 310 MPa t 5.5 mm Ab 201.06193 mm2 fu 240 MPa Vd 18698.759 N Vd 38016 N Vdtotal baut 37397.519 N ∅f 0.75 ∅ 0.9 fub 310 MPa s 30 mm Ab 201.0619 mm2 Cek s Td 35060.17 N t 5.5 mm Vdmin 35060.17 N fy 240 MPa Vu 343.31 N Vd 41342.4 N Cek Tarik Baut Geser Pelat OKE Tumpu Baut OKE Geser Baut a 6.7020643 mm x 48.143105 mm I 3476637.9 mm4 Mu 2928582.5 Nmm Pu 32539.805 N Ab 201.06193 mm2 σ 42.900113 MPa τ 80.919857 MPa σ2+3τ2 21484.489 MPa2 0,92fy2 77841 MPa2 Cek OKE

Tabel 5. 5 Pengecekan Geser & Aksial Baut Atap

(43)

Billie Adhitama /15013026 Page 37 ∅f 0.75 ∅f 0.75 r1 0.4 d 16 mm fub 310 MPa t 9 mm Ab 201.06193 mm2 fu 240 MPa Vd 18698.759 N Vd 62208 N Vdtotal baut 37397.519 N ∅f 0.75 ∅ 0.9 fub 310 MPa s 30 mm Ab 201.0619 mm2 Cek s Td 35060.17 N t 9 mm Vdmin 35060.17 N fy 240 MPa Vu 17523.77 N Vd 67651.2 N Cek

Geser Baut Tumpu Baut

Tarik Baut Geser Pelat OKE OKE a 6.7020643 mm x 48.143105 mm I 3476637.9 mm4 Mu 0 Nmm Pu 17523.77 N Ab 201.06193 mm2 σ 0 MPa τ 43.578041 MPa σ2+3τ2 5697.1369 MPa2 0,92fy2 77841 MPa2 Cek OKE

Tabel 5. 7 Pengecekan Geser & Aksial Baut Kolom

(44)

Berikut adalah contoh pengecekan geser dan aksial pada sambungan Atap:  Pengecekan geser baut

𝑉𝑑 = ∅𝑓× 𝑟1× 𝑓𝑢𝑏× 𝐴𝑏 = 0.75 × 0.4 × 310 × 201.06 = 18698.75 𝑁 𝑉_{𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = 𝑉_𝑑× 2 = 37397.52 𝑁

 Pengecekan geser pelat

𝑉_𝑑 = 2 × ∅ × 𝑠 × 𝑡 × 𝑓𝑦 = 2 × 0.9 × 30 × 5.5 × 240 = 41342.2 𝑁  Pengecekan tumpu baut

𝑉_𝑑 = 2.4 × ∅_𝑓× 𝑑 × 𝑡𝑝 × 𝑓𝑢 = 2.4 × 0.75 × 16 × 5.5 × 370 = 58608 𝑁  Pengecekan tarik baut

𝑇_𝑑 = 0.75 × ∅_𝑓× 𝑓𝑢𝑏× 𝐴𝑏 = 0.75 × 0.75 × 310 × 201.06 = 35060.17  Kesimpulan

𝑉_{𝑑 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚}≥ 𝑉_{𝑢 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑢𝑚} 35060.17 ≥ 343.31(𝑂𝐾)

Berikut adalah contoh penghitungan pengecekan terhadap momen pada baut atap:  Penampang Ekivalen 𝑎 =𝜋 𝑑2 4 𝑠 = 𝜋16 2 4 30 = 6.702 𝑚𝑚

 Penentuan Garis Netral

𝑥 =(−𝑎 + √𝑎𝑏) × ℎ 𝑏 − 𝑎 = (−6.702 + √6.702 × 30) × 150 30 − 6.702 = 48.143 𝑚𝑚 𝐼 =1 3{𝑎(ℎ − 𝑥) 3_{+ 𝑏𝑥}3_{} = 3476637.9𝑚𝑚}4 𝜎 =𝑀(ℎ−𝑥) 2𝐼 = 42.9 𝜏 = 𝑃 𝑛 × 𝐴𝑏= 80.92

(45)

 Persamaan Interaksi

𝜎2+ 3𝜏2 ≤ 0.92× 𝑓𝑦2 21484.489 ≤ 77841(𝑂𝐾)

5.3 Sambungan Atap-Atap

Sambungan pada bagian ini melibatkan Komponen Atap dan Komponen Atap. Gaya-gaya yang bekerja pada komponen Atap yang harus ditahan oleh sambungan dipaparkan sebagai berikut:

Aksial 343.31 N Momen 2928582.5 Nmm Geser 0 N Jenis Ukuran 16 mm fy baut 310 MPa fy pelat 240 MPa Σ baut 2 buah smin 24 mm spilih 30 mm b 30 mm h 150 mm e 90 mm Data Sambungan Sendi & Momen

Tabel 5. 9 Gaya-gaya yang bekerja pada baut atap

(46)

Karena dalam hal ini dilibatkan gaya geser dan aksial serta momen, dilakukan pengecekan kekuatan sambungan (baik baut maupun pelat) dalam menahan geser dan aksial serta dilakukan juga pengecekan dalam menahan momen. Pengecekan terhadap geser dan aksial serta momen dilakukan melalui langkah-langkah yang sama seperti pada pengecekan sebelumnya. Sehingga dihasilkan hasil pengecekan sebagai berikut:

∅f 0.75 ∅f 0.75 r1 0.4 d 16 mm fub 310 MPa t 5.5 mm Ab 201.06193 mm2 fu 370 MPa Vd 18698.759 N Vd 58608 N Vdtotal baut 37397.519 N ∅f 0.75 ∅ 0.9 fub 310 MPa s 30 mm Ab 201.0619 mm2 Cek s Td 35060.17 N t 5.5 mm Vdmin 35060.17 N fy 240 MPa Vu 343.31 N Vd 41342.4 N Cek OKE OKE

Tarik Baut Geser Pelat a 6.7020643 mm x 48.143105 mm I 3476637.9 mm4 Mu 2928582.5 Nmm Pu 32539.805 N Ab 201.06193 mm2 σ 42.900113 MPa τ 80.919857 MPa σ2+3τ2 21484.489 MPa2 0,92fy2 77841 MPa2 Cek OKE

Tabel 5. 11 Pengecekan Geser & Aksial Baut Atap

(47)

5.4 Sambungan Balok-Kolom

Sambungan pada bagian ini melibatkan komponen balok dan komponen kolom. Gaya-gaya yang bekerja pada komponen balok yang harus ditahan oleh sambungan dipaparkan sebagai berikut:

Aksial 342.84 N Momen 0 Nmm Geser 1568.01 N Aksial 323.09 N Momen 2792573.13 Nmm Geser 1568.01 N Jenis Ukuran 16 mm fy baut 310 MPa fy pelat 240 MPa Σ baut 2 buah smin 24 mm spilih 30 mm b 30 mm h 150 mm e 90 mm Data Sambungan Sendi & Momen

Tabel 5. 14 Gaya-gaya yang Bekerja pada Baut Balok

Tabel 5. 13 Gaya-gaya yang bekerja pada Baut Kolom

Tabel 5. 15 Data Baut Balok

(48)

Karena dalam hal ini dilibatkan gaya geser dan aksial serta momen, dilakukan pengecekan kekuatan sambungan (baik baut maupun pelat) dalam menahan geser dan aksial serta dilakukan juga pengecekan dalam menahan momen. Pengecekan terhadap geser dan aksial serta momen dilakukan melalui langkah-langkah yang sama seperti pada pengecekan sebelumnya. Sehingga dihasilkan hasil pengecekan sebagai berikut:

∅f 0.75 ∅f 0.75 r1 0.4 d 16 mm fub 310 MPa t 6.5 mm Ab 201.06193 mm2 fu 370 MPa Vd 18698.7595 N Vd 69264 N Vdtotal baut 37397.5189 N ∅f 0.75 ∅ 0.9 fub 310 MPa s 30 mm Ab 201.0619 mm2 Cek s Td 35060.17 N t 6.5 mm Vdmin 35060.17 N fy 240 MPa Vu 1568.01 N Vd 48859.2 N Cek Tumpu Baut Tarik Baut Geser Pelat OKE OKE Geser Baut a 6.70206433 mm x 48.1431054 mm I 3476637.89 mm4 Mu 0 Nmm Pu 1568.01 N Ab 201.06193 mm2 σ 0 MPa τ 3.89932097 MPa σ2+3τ2 45.6141122 MPa2 0,92fy2 77841 MPa2 Cek OKE

Tabel 5. 17 Pengecekan Geser & Aksial Baut Balok

(49)

Billie Adhitama /15013026 Page 43 ∅f 0.75 ∅f 0.75 r1 0.4 d 16 mm fub 310 MPa t 5 mm Ab 201.06193 mm2 fu 370 MPa Vd 18698.7595 N Vd 53280 N Vdtotal baut 37397.5189 N ∅f 0.75 ∅ 0.9 fub 310 MPa s 30 mm Ab 201.0619 mm2 Cek s Td 35060.17 N t 5 mm Vdmin 35060.17 N fy 240 MPa Vu 1568.01 N Vd 37584 N Cek OKE

Tarik Baut Geser Pelat OKE a 6.70206433 mm x 48.1431054 mm I 3476637.89 mm4 Mu 2792573.13 Nmm Pu 31028.5903 N Ab 201.06193 mm2 σ 40.9077442 MPa τ 77.1617739 MPa σ2+3τ2 19535.2616 MPa2 0,92fy2 77841 MPa2 Cek OKE

Tabel 5. 19 Pengecekan Geser & Aksial Baut Kolom

(50)

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan

Dari pengerjaan tugas besar SI-3212 Struktur Baja terkait perancangan dan perencanaan bangunan gudang, dapat diambil beberapa kesimpulan antara lain:

1. Digunakan kolom dengan profil H (125 x 125 x 6.5 x 9 ) untuk mengakomodasi beban-beban dalam perencaan struktur.

2. Digunakan atap dengan profil IWF (298 x 149 x 5.5 x 8 ) untuk mengakomodasi beban-beban dalam perencaan struktur.

3. Digunakan balok dengan profil IWF (248 x 124 x 5 x 8) untuk mengakomodasi beban-beban dalam perencaan struktur.

4. Digunakan bracing dengan baja tulangan (Diameter = 36 mm) untuk mengakomodasi beban-beban dalam perencaan struktur.

5. Digunakan baut mutu normal sebanyak 4 buah dengan diameter 16 mm dalam sambungan balok dan atap.

6. Digunakan baut mutu normal sebanyak 4 buah dengan diameter 16 mm dalam sambunga atap dan atap.

7. Digunakan baut mutu normal sebanyak 4 buah dengan diameter 16 mm dalam balok dan kolom.

6.2 Saran

Dari pengerjaan tugas besar SI-3212 Struktur Baja terkait perancangan dan perencanaan

bangunan gudang, terdapat beberapa hal yang dapat disarankan untuk pengembangan tugas besar selanjutnya, antara lain:

1. Dalam proses pembuatan laporan sebaiknya dilakukan asistensi rutin dengan jadwal yang tetap agar mempermudah pembuatan draft laporan serta laporan perkembangan mingguan 2. Seluruh perhitungan yang terlampir seharusnya dapat dilakukan pengecekan kembali guna menjamin hasil yang tepat dan akurat.

(51)

Billie Adhitama /15013026 Page vi

DAFTAR PUSTAKA

Salmon, C.G., Johnson, J.E., Malhas, F.A. (2009). Steel Structures : Design and Behaviour. Pearson Prentice Hall:USA.

Tirtawardhana, C., Rizky, M.I. (2015). Laporan Tugas Besar SI-3112 Struktur Baja. Bandung:ITB.