BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN. Perencanaan struktur bagian atas Warehouse alternatif 1 menggunakan kuda-kuda

(1)

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1. Pendahuluan 4.1.1. Sistem Struktur

Perencanaan struktur bagian atas Warehouse alternatif 1 menggunakan kuda-kuda profil baja IWF honeycomb dan alternatif 2 menggunakan sistem rangka batang bidang tipe N-Truss. Warehouse tersebut terletak di lokasi gempa zone I (wilayah resiko gempa rendah). Tahapan perencanaan struktur kuda – kuda atap dihitung antara lain sebagai berikut :

a. Perencanaan gording b. Perencanaan alternatif 1 :

1. Perencanaan kuda-kuda / rafter Sistem WF honeycomb.

2. Perencanaan sambungan baut antar profil baja (menggunakan baut). 3. Perhitungan berat struktur kuda-kuda / rafter sistem WF honeycomb. c. Perencanaan alternatif 2 :

1. Perencanaan kuda-kuda / rafter Sistem Rangka Batang Bidang. 2. Perencanaan plat kopel

3. Perencanaan sambungan baut antar profil baja (menggunakan baut). 4. Perhitungan berat struktur kuda-kuda / rafter Sistem Rangka Batang

Bidang.

d. Simpulan perhitungan berat struktur kuda – kuda alternatif 1 dan alternatif 2.

(2)

Pemodelan struktur menggunakan sistem portal 2 dimensi dengan program

SAP2000 v.14 yanga akan ditunjukkan seperti gambar berikut :

Gambar 4.1 Rencana pemodelan struktur kuda-kuda sistem honeycomb

Gambar 4.2 Rencana pemodelan struktur kuda-kuda sistem rangka batang bidang

4.1.2. Data Perencanaan Struktur Warehouse

Geometrik struktur warehouse berdasarkan As built drawing antara lain sebagai berikut :

a. Jarak miring antar gording : 1,3m b. Jarak antar kuda – kuda /portal : 6m

c. Sudut kemiringan : 8° (atap lengkung)

(3)

4.1.3 Peraturan dan Standart Perencanaan

Peraturan – peraturan yang digunakan sebagai acuan dalam perencanaan struktur antara lain :

a. SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung

b. Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987

c. Standar ASCE yang berbasis AISC-LRFD, LRFD (Load and Resistance Factor Design).

4.1.4 Spesifikasi Material Baja

Material baja yang digunakan dalam perencanaan alternatif pada kajian ini adalah BJ37. Sifat mekanis jenis baja BJ37 antara lain :

a. Tegangan putus minimum (fy) : 240 Mpa b. Tegangan leleh minimum (fu) : 370 Mpa c. Peregangan minimum : 22%

d. Modulus elastisitas (E) : 200.000 Mpa e. Modulus geser (G) : 80.000 Mpa f. Nisbah Poisson (𝜇) : 0.3

g. Koefisien pemuaian (𝛼) : 12 x 12 𝑥 106_/0_𝐶

4.2. Perencanaan Gording

A. Data Perencanaan Gording

(4)

Jenis Insulasi Atap : ZELTECH TYPE ZT-05BBR Berat Atap : 4.86 + 0.43 = 5.87 kg/m2

Beban Hujan : 20 kg/m2 Beban Pekerja : 100 kg

Beban Angin : 25 kg/m2 (lokasi jauh dari tepi laut) Tegangan Leleh (fy) : 2400 kg/cm2_: _{240 N/mm}2 Tegangan Putus (fu) : 3700 kg/cm2_: _{370 N/mm}2 Jarak Kuda-kuda (Lx) : 6 m

Jarak miring antar gording : 1.3 m Jarak horizontal antar gording : 1.28 m Jarak tumpuan Lateral (Ly) : 2 m Kemiringan atap (𝛼) : 8 ° Sin 𝛼 : 0.99 Cos 𝛼 : 0.14 ht = 150 mm b = 50 mm a = 20 mm t = 2.3 mm A = 632 mm2 Ix = 2100000 mm4 Iy = 220000 mm4 Sx = 28000 mm3 Sy = 6300 mm3 rx = 57.7 mm ry = 18.6 mm cy = 15.5 mm Xo = 38.4 mm J = 11150000 mm4

(5)

W = 4.96 Kg/m

Faktor reduksi kekuatan untuk lentur, fb = 0,90 Faktor reduksi kekuatan untuk geser, ff = 0,90

Diameter sagrod, d = 10 mm

Jarak (miring) antara gording, s = 1300 mm Panjang gording (jarak antara rafter), L1 = 6000 mm Jarak antara sagrod (jarak dukungan lateral gording), L2 = 2000 mm

Sudut miring atap, a = 8°

Section Property 𝐺 = 𝐸 2(1 + 𝑢) = 200000 2(1 + 0,3) = 76923,0769 MPa⁄ ⁄ h = ht - 2t = 150 - 2.2,3 = 147,70 mm 𝐽 =2𝑏. 𝑡 3 3 + (ℎ_𝑡− 2𝑡)𝑡3 3 + 2(𝑎 − 𝑡)𝑡3 3 =2.50. 2,3 3 3 + (150 − 2.2,3)2,33 3 + 2(20 − 2,3)2,33 3 = 1138,83 𝑚𝑚4 𝐼𝑤 = 𝐼_𝑦.ℎ2 4 ⁄ = 220000.147,702⁄ = 1,200.10₄ 9_𝑚𝑚6

(6)

𝑋₁ = 𝜋 𝑠√ 𝐸𝐺𝐽𝐴 2 = 𝜋 28000√ 200000.76923,0769.1138,83.632 2 = 83850,50 Mpa 𝑋₂ = 4 (𝑆 𝐺𝐽) 2_𝐼 𝑊 𝐼_𝑌 = ( 28000 76923,0769.1138,83) 2_1,200.109 220000 = 0,00223 𝑚𝑚2⁄_𝑁2 Zx = 1 / 4 htt2_{+ a. t(ht - a) + t(b - 2t)(ht - t)} 𝑍𝑥=2/4 150.2.32 + 20.2,3(150 - 20) + 2,3(50 - 2.2,3)(150 -2,3) = 21601 mm3 𝑍𝑦 = ℎ𝑡. 𝑡(𝑐 − 𝑡 2⁄ ) + 2𝑎. 𝑡(𝑏 − 𝑐 − 𝑡 2⁄ ) + 𝑡(𝑐 − 𝑡)2+ 𝑡(𝑏 − 𝑐 − 𝑡)2 = 150.2,3 (15,4 − 2,3 2⁄ ) + 2.20.2,3 (50 − 15,4 − 2,3 2⁄ ) + 2,3(15,4 − 2,3)2_{+ 2,3(50 − 15,4 − 2,3)}2 _{= 10804 𝑚𝑚}3 B. Pembebanan Gording

No Material Berat Satuan Lebar

(m)

q (N/m)

1 Berat sendiri gording 49,6 N/m 49,6

2 Atap metal Zincalume 58,7 N/m2 _1,3 _76,3 Subtotal beban mati, qDL = 125,9 N/m

Aksesoris atap, dll (10% BS) = 12,5 N/m Total beban terbagi rata akibat beban mati qDL = 138,4 N/m

Beban hidup (live load)

Beban hidup terpusat akibat beban pekerja, PLL = 1000 N

Beban hidup terbagi rata akibat beban hujan min. 20 kg/m2 qh = 200 x 1,3 = 260 N/m

(7)

Beban hujan terpusat Ph = qh* L = 260 * 6 = 1560 N

Beban angin (wind load)

Tekanan angin minimum = 25 kg/m2

Gambar 4.3 Koefisien angin Beban angin pada atap

Koefisien angin dimana α < 65o

Koefisien angin hisap kiri (Kp)

¼ busur bawah Kpb = -0,6

¼ busur atas Kpa = -0,7

Koefisisien angin hisap kanan (Ks)

¼ busur bawah Ksb = -0,2

¼ busur atas Ksa = -0,5

C. Perhitungan pembebanan

Beban mati (qDL) = 138,4 N

(8)

= 138,4. cos 8 = 0,137 N/mm qDy = qDL. sin α = 138,4. sin 8 = 0,019 N/mm Beban hidup (PLL) = 1000N PLx = PLL. cos α = 1000. cos 8 = 990,27 N PLy = PLL. sin α = 1000. sin 8 = 139,17 N Beban hujan (Ph) = 1560N Phx = Ph. cos α = 1560. cos 8 = 1544,8 N Phy = Ph. sin α = 1560 sin 8 = 217,11 N Beban angin (qML) = 1,3. 250 = 325 N/m Angin hisap kiri :

qwx = -0,7. qWL. cos a

= -0,7.325. cos 8 = -0,225N/mm qwy = - 0,7. qWL. sin a = -0,7.325. sin 8 = -0,031 N/mm Angin hisap kanan :

(9)

qwx = -0,5. qWL. cos a

= -0,5. 325. cos 8 = -0,160 N/mm qwy = -0,5. qML. sin a

= -0,5. 325. sin 8 = -0,022 N/mm

D. Perhitungan Momen dan Gaya Geser

Momen dan gaya geser masing masing beban antara : Dimana Lx = 6000 mm dan Ly = 2000mm

1. Momen dan gaya geser akibat beban mati a) MuDx = 1 8 ⁄ qDxL2 = 1⁄₈ . 0,137. 60002 = 616500 N. mm VuDx = 1 2 ⁄ qDxL = 1⁄₂0,137.6000 = 411 N MuDy = 1 8 ⁄ qDyL2 = 1/8 . 0,019. 20002 = 9500 N. mm VuDy = 1 2 ⁄ qDxL = 1⁄₂0,019.2000 = 19 N b) Momen pada ¼ bentang

𝑀 1

4𝐷𝑋 = 3 32 ⁄ 𝑞_𝐷𝑋𝐿2

= 3 32⁄ 0,137. 60002 _{= 462375 𝑁. 𝑚𝑚} 2. Momen dan gaya geser akibat beban hidup :

a) Momen dan gaya geser maksimum

MuLx = 1 4⁄ P1x L = 1 4⁄ . 990,27.6000 = 1486205 N. mm VuLx_{= 1 2}⁄ P1x = 1 2⁄ 990,27= 495,13 N

MuLy_{= 1 4}⁄ P1yL = 1 4⁄ . 139,17.2000 = 69585 N. mm VuLy_{= 1 2}⁄ P1y = 1 2⁄ 139,17 = 69.58 N

b) Momen pada ¼ bentang

(10)

3. Momen dan gaya geser akibat beban angin : a) Momen dan gaya geser maksimum

MuWx_{= 1 8}⁄ qWx L2 = 1 8⁄ -0,225. 60002 = -1012500 N. mm VuWx_{= 1 2}⁄ qWxL = 1 2⁄ -0,225.6000 = -675 N MuWy_{= 1 8}⁄ qWxL2 = 1 8⁄ -0,022. 20002 = -11000 N. mm VuWy_{= 1 2}⁄ qWyL = 1 2⁄ -0,022. 2000 = -22 N

b) Momen pada ¼ bentang

M1/4Dx_{= 3 32}⁄ qWxL2= 3 32⁄ -0,225.60002 = -759375 N. mm Kombinasi beban antara lain

Kombinasi Beban Momen Maximum Gaya Geser _Maksimum Arah

x(N.mm) (N.mm) Arah y Arah x(N) Arah y (N)

1. U = 1,4D 863100 13300 575,4 26,6 2. U = 1,2D + 1,6L 3116448 122736 1285 134 3. U = 1,2D + 1,6La + 0,8W 2306448 113936 745 116 4. U = 1,2D + 1,3W + 0,5La 166252 31892 136 28 5. U = 0,9D ± 1,3W 1871100 22850 1247 45.7 Sehingga : Mux = 3116448 N. mm Muy = 122736 N. mm Vux = 1285,4 N Vuy = 134,13 N

Momen pada ¼ dan ¾ bentang sebesar : 𝑀1

4𝑢𝑥

=(1,2. 462375) + (1,6. 742702.5) = 1743174 N. mm

(11)

E. Tahanan momen lentur

1. Cek kapasitas momen dalam keadaan local buckling

𝜆 = 𝑏 𝑡⁄ = 50 2,3⁄ = 21,73 𝑚𝑚 𝜆𝑝 = 170 √𝑓𝑦 ⁄ = 170⁄_√240= 10,973 𝜆𝑟 = 370 √𝑓𝑦− 𝑓𝑟 ⁄ = 370⁄_{√240 − 70}= 28,378

kondisi 𝜆𝑝 < 𝜆 < 𝜆𝑟 termasuk penampang non compact sehingga :

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝− (𝑀𝑝− 𝑀𝑟)

(𝜆 − 𝜆𝑝) (𝜆_𝑟− 𝜆_𝑝) Momen penampang terhadap sumbu x : Mpx = fy. Zx = 240. 21601 = 5184290 N. mm

Mrx = (fy - fr). Sx = (240 - 70).28000 = 4760000 N. mm Mnx = MpX - (Mpx - Mrx) _{(𝜆𝑟− 𝜆𝑝)}(𝜆−𝜆𝑝)

= 5184290- (5184290 - 4760000) _{(28,378−10,973)}(21,73 −10,973) = 4921839 N. mm

Momen penampang terhadap sumbu y : Mpy = fy. Zy = 240. 10804 = 2593064 N. mm

Mry = (fy - fr). Sy = (240 - 70).8190 = 1071000 N. mm Mny = Mpy - (Mpy - Mry) _{(𝜆𝑟− 𝜆𝑝)}(𝜆−𝜆𝑝)

= 2593064 - (2593064 - 1071000) _{(28,378−10,973)}(21,73−10,973) = 1651567 N. mm

(12)

L = 2000 mm (jarak dukungan lateral) 𝐿𝑝 = 1,76𝑟𝑦√ 𝐸 𝑓𝑦 = 1,76.18,6√ 200000 240 = 945 mm 𝐿_𝑟 = 𝑟_𝑦[𝑋1 𝑓_𝐿] √1 + √1 + 𝑋2𝑓𝐿 2 = 18,6 [83850,50 170 ] √1 + √1 + 0,00223.170 2 = 2754 𝑚𝑚

kondisi Lp < L < Lr, termasuk bentang menengah sehingga: 𝑀_𝑛 = 𝐶_𝑏[𝑀_𝑝+ (𝑀_𝑝− 𝑀_𝑟) 𝐿𝑟−𝐿 𝐿𝑟−𝐿𝑝]≤ 𝑀𝑝 𝐶_𝑏 = 12,5𝑚𝑎𝑥 2,5𝑀_𝑚𝑎𝑥 + 3𝑀_𝐴 + 4𝑀_𝐵+ 3𝑀_𝑐 ≤ 2,3 = 12,5.3116448 2,5.3116448 + 3.1743174 + 4.3116448 + 3.1743174 = 1,27

Momen penampang terhadap sumbu x

𝑀𝑛𝑥 = 𝐶𝑏[𝑀𝑝𝑥+ (𝑀𝑝𝑥− 𝑀𝑟𝑥) 𝐿_𝑟− 𝐿 𝐿𝑟− 𝐿𝑝] = 1,27[5184290+ (5184290- 4760000)] 2754− 2000 2754 − 945 = 8235897,624 > 7004528,640 Sehingga Mnx = 6261095 Nmm

Momen penampang terhadap sumbu x

𝑀_𝑛𝑦 = 𝐶_𝑏[𝑀_𝑝𝑦+ (𝑀_𝑝𝑦− 𝑀_𝑟𝑦) 𝐿𝑟− 𝐿 𝐿_𝑟 − 𝐿_𝑝] = 1,27[2593064 + (2593064- 1071000)]

(13)

2754− 2000

2754 − 945 = 2162617 Nmm 3. Kapasitas momen

Momen nominal terhadap sumbu x (diambil yang terkecil) : Mnx = 6261095 N. mm

Momen nominal terhadap sumbu y (diambil yang terkecil) : Mny = 2162617 N. mm

Syarat yang harus dipenuhi :

( 𝑀𝑢𝑥 ∅_𝑏𝑀_𝑝𝑥) + ( 𝑀_𝑢𝑦 ∅_𝑏𝑀_𝑝𝑦) ≤ 1,0 ( 3116448 0,9.6261095) + ( 122736 0,9.2162617) ≤ 1,0 0,61 ≤ 1,0 ……… OK‼

F. Tahanan gaya geser

ℎ 𝑡𝑤 = 145,4 2,3 = 63,21 𝑘𝑛 = 5 + 5 (𝑎 ℎ⁄ )2 = 5 + 5 (6000 145.4⁄ )2 = 5,12 1,10√𝑘𝑛𝐸 𝑓_𝑦 = 1,10√ 5,12.200000 240 = 71,85 ℎ 𝑡_𝑤 ≤ 1,110√ 𝑘_𝑛𝐸 𝑓_𝑦 , 𝑠𝑒ℎ𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎 𝑉𝑛 = 0,6𝑓𝑦𝐴𝑤 Tahanan geser terhadap sumbu x :

Aw = t.ℎ = 2,3. 145,4 = 334,42 mm2

Vnx = 0,6fyAw = 0,6.240.334,42 = 48156,48 N Tahanan geser terhadap sumbu y :

(14)

Aw = 2(t. b) = 2(2,3. 50) = 230mm2 Vny = 0,6fyAw = 0,6.240.230 = 33120 N Syarat yang harus dipenuhi :

( 𝑉𝑢𝑥 ∅_𝑓𝑉_𝑛𝑥) + ( 𝑉_𝑢𝑦 ∅_𝑓𝑉_𝑛𝑦) ≤ 1,0 ( 1285,4 0,9.48156,48) + ( 134,13 0,9.33120) ≤ 1,0 0 ,034 ≤ 1,0 …………OK‼

G. Kontrol interaksi geser dan lentur

𝑀𝑢 ∅𝑏𝑀𝑛+ 0,625 𝑉𝑢 ∅𝑓𝑉𝑛 ≤ 1,375 0,61 + 0,625.0,034 ≤ 1,375 0,644 ≤ 1,375 ……OK‼ H. Kontrol lendutan ∆𝑥=5𝑞𝐷𝑥𝐿4 384𝐸𝐼𝑥+ 𝑃𝐿𝑥𝐿3 48𝐸𝐼𝑥+ 0,8 5𝑞𝑊𝑥𝐿4 384𝐸𝐼𝑥 = 5.0,137. 2000 4 384.200000.2100000+ 990,27. 20003 48.200000.2100000 + 0,8 5.−0,225. 2000 4 384.200000.2100000 = 0,43𝑚𝑚 ∆_𝑦= 5𝑞𝐷𝑦𝐿 4 384𝐸𝐼𝑦 + 𝑃𝐿𝑦𝐿 3 48𝐸𝐼𝑦 + 0,85𝑞𝑊𝑦𝐿 4 384𝐸𝐼𝑦 = 5.0,019. 2000 4 384.200000.220000+ 139,17.20003 48.200000.220000 + 0,8 5.−0,031. 2000 4 384.200000.220000 = 0,46𝑚𝑚 ∆𝑖𝑗𝑖𝑛= 𝐿 240⁄ = 2000 240⁄ = 8,333𝑚𝑚 ∆ = √∆2 _{+ ∆}2=√0,432_{+ 0,46}2_{= 0,62𝑚𝑚}

(15)

∆≤ ∆_{𝑖𝑗𝑖𝑛}, … … … . 𝑂𝐾‼

J. Kontrol tanahan sagrod

Beban ultimate :

𝑃_𝑢𝑦 = 1,2𝑞_𝐷𝑦. 𝐿 + 1,6𝑃𝐿𝑦

= 1,2.0,019.2000 + 1,6.139,17= 268,27 𝑁

Luas penampang bruto sagrod, dimana diameter sagrod yang direncanakan menggunakan 10mm 𝐴𝑔 = 𝜋 4𝐷 2 ₌ 𝜋 410 2 _{= 78,54𝑚𝑚}2 Ae = 0,75Ae fu = 0,75.78,54.370 = 70,69 mm2

Tahanan tarik sagrod berdasarkan luas penampang bruto : Tn = 0,9. Agfy = 0,9.78,54.240 = 16964,60 N

Tahanan tarik sagrod berdasarkan luas penampang netto : Tn = 0,75. Ae fu = 0,75.70,69.370 = 19615,319 N

Tahanan tarik sagrod yang digunakan (diambil terkecil): Tn = 16964,60 N

∅fTn = 0,9.16964,60 = 15268,14 ≥ Puy = 268,17 N……. OK!!

Simpulan :

Dalam desain / cek analisis gording atap , struktur di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar dari 1 dan lendutan rencana < lendutan ijin , sehingga didapat penampang gording yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu profil C

(16)

4.3. Perencanaan Struktur Kuda-kuda / Rafter Sistem Honeycomb 4.3.1. Penentuan Dimensi Profil (Preliminary Design)

Penentuan dimensi awal penampang profil IWF honeycomb diambil berdasarkan persamaan batas kuat lentur,

Mu ≤ 𝛟 Mn

Mn = 0.9 Sx.fy > Mu Sx = _{0.9 𝑓𝑦}𝑀𝑢

Beban hidup atap warehouse diambil 100 kg (PPURG 1987) sedangkan beban mati diasumsikan sebesar 60% dari beban hidup, maka diperoleh nilai Sx = (1,2∗(0,125∗60∗729))+(1,6∗(0.125∗100∗729)

0.9∗2400

=

2114100

0.9∗2400

= 978,75 cm

3_{. Pilih profil} dari table baja dengan nilai modulus penampang (Sx) lebih besar dari perhitungan teoritis. Sehingga dipilih profil WF honeycomb 525*175*7*11 dengan nilai Sx =

1212,3 > 978,75 cm3

4.3.2. Pembebanan Kuda – kuda / Rafter

Jarak antara kuda – kuda / rafter : 6 m Jarak antara gording : 1,3 m Sudut kemiringan atap : 8o Beban mati (dead load)

No Material Berat Satuan Lebar_(m) _(N/m)q

2 Atap metal Zincalume 58,7 N/m2 _1,3 _76,3 Subtotal beban mati, q = 125,9 N/m

(17)

Alat Pengikat, dll (10% BS) = 12,5 N/m Total beban terbagi rata akibat beban mati qDL = 138,4 N/m

Beban mati diasumsikan sebagai beban titik (point), maka :

Beban mati terpusat PDL = qDL * L = 138,4 * 6 = 830,4 N

Beban hidup terpusat akibat beban pekerja, PLL = 1000 N

Beban hujan diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : Beban hujan terpusat Ph = qh* L = 260 * 6 = 1560 N

Karena asumsi beban pekerja dan beban hujan tidak bekerja bersamaan, maka diambil beban yang paling besar, yaitu beban hujan sebesar 1560 N

Gambar 4.3 Koefisien angin Beban angin pada atap

Koefisien angin hisap kiri (Kp)

(18)

Koefisisien angin hisap kanan (Ks)

Beban hisap kiri

¼ busur bawah (qat) = (-0,6) * 250 * 1.3 = - 195 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : PatX = (-195) * 6 * cos 8o_{= - 1158 N}

PatY = (-195) * 6 * sin 8o_{= - 163 N}

¼ busur atas (qat) = (-0,7) * 250 * 1.3 = - 228 N/m PatX = (-228) * 6 * cos 8o_{= - 1355 N}

PatY = (-228) * 6 * sin 8o_{= - 190 N} Beban angin hisap kanan

¼ busur bawah (qah) = (-0,2) * 250 * 1.3 = - 65 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : PahX = (-65) * 6 * cos 8o_{= - 386 N}

PatY = (-65) * 6 * sin 8o_{= - 54 N}

¼ busur atas (qah) = (-0,5) * 250 * 1.3 = -163 N/m PatX = (-163) * 6 * cos 8o_{= - 968 N}

PatY = (-163) * 6 * sin 8o_{= - 136 N}

4.3.3. Pemodelan 2D pada SAP2000 A. Membuka File SAP2000

Buka file SAP2000 dengan klik All Programes > Computer and Structures > SAP2000. Atur satuan yang digunakan menjadi N, mm, C

(19)

Nama grid Jarak antar grid Satuan yang digunakan

Display grid klik toolbar New Model > pilih Grid Only > OK

Gambar 4.4 Menentukan template SAP2000 Pembuatan Grid

Klik kanan pada layar kemudian Edit Grid Data > Modify/Show

System sehingga muncul jendela seperti pada gambar 4.5 dibawah ini.

Gambar 4.5 Grid system data

Membuat grid sesuai geometrik struktur. Mengisikan jarak pada kolom

(20)

Nama material Tipe material

Kuat tarik baja Kuat leleh baja horizontal (sejajar sumbu x, ListBox Y Grid Data merupakan pembuatan grid pada arah sumbu Y, dan Z Grid Data pembuatan grid pada arah vertikal (tinggi struktur).

B. Mendefinisikan Material Profil

Langkah-langkah mendefinisikan material antara lain :

1. Klik Define > Materials pada jendela program SAP2000 hingga muncul jendela seperti dibawah ini :

Gambar 4.6 Jendela define materials

2. Pilih jenis material kemudian klik command button Modify / Show

Materials

Material beton

(21)

Gambar 4.7 Jendela property materials

Input property material dengan nilai fy, fu sesuai dengan mutu BJ 37 C. Membuat Penampang Profil

Membuat penampang profil sesuai dengan penampang rencana awal (Preliminary Design). Langkah-langkah membuat penampang profil antara lain sebagai berikut :

1. Klik Define > Sections properties > Frame Sections sehingga muncul jendela seperti dibawah ini.

Gambar 4.8 Jendela frame properties

2. Klik command button add new property

3. Modifikasi Profil WF honeycomb dengan pilih material other sebagai material yang akan digunakan, kemudian klik icon Section

Designer.

(22)

4. Membuat dimensi penampang profil Honeycomb yang akan digunakan, terdiri dari penampang profil WF utuh kemudian WF berlubang . Pilih Section Designer kemudian membuat profil sesuai penampang yang akan dibuat berdasarkan geometrik honeycomb sesuai tabel baja Gunung garuda.

Gambar 4.10 Property section designer WF utuh & WF Lubang

3. Membuat Profil WF honeycomb dengan pilih material add frame

(23)

kemudian klik icon Nonprismatic. Mengisi section dengan urutan WF utuh – WF berlubang – WF utuh dengan jumlah sesuai dengan panjang yang dibutuhkan.

Gambar 4.11 Mengisi Property WF Honeycomb

4. Membuat dimensi penampang profil untuk elemen kolom yang akan digunakan sesuai penampang yang akan dibuat berdasarkan section

(24)

Gambar 4.12 Mengisi Property Kolom WF

Gambar 4.13 Input rencana profil baja D. Mendefinisikan Jenis Beban

Dalam mendefinisikan jenis beban, dalam struktur ada beberapa jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, angin, dsb.

Adapun langkah-langkah mendefinisikan beban antara lain : 1. Klik Define > Load Patterns

2. Membuat jenis beban rencana antara lain beban mati (Dead), beban Hidup (Live), Beban Angin (Wind). Dimana self weight multiplier untuk beban mati (Dead)=1.

(25)

Gambar 4.14 Mendefinisikan jenis beban E. Membuat Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan yang dimaksudkan SAP2000 adalah kombinasi pembebanan sesuai peraturan SNI 03-1729-2002 antara lain :

COMB 1 : 1,4 D COMB 2 : 1,2 D +1,6 (L atau H) COMB 3 : 1,2 D +1,6 (L atau H) + 0,8 W COMB 4 : 1,2 D + 1,3 W + 0,5(L atau H) COMB 5 : 0,9D + 1,3W COMB 6 : 0,9D - 1,3W

Langkah-langkah menentukan kombinasi pembebanan antara lain : 1. Klik Define > Load combinations

2. Untuk awal mendefinisikan kombinasi pembebanan, kita klik Add

New Comb, sebagai contoh kita akan membuat COMB1 sesuai SNI

(26)

Gambar 4.15 Membuat kombinasi pembebanan F. Membuat Pemodelan Struktur 2 Dimensi

Pemodelan struktur warehouse terdiri dari elemen struktur kolom dan rafter. Langkah-langkah memodelkan struktur antara lain :

1. Pilih tampilah XZ, (untuk memodelkan rafter dan kolom ) 2. Aktifkan toolbar

3. Aktifkan frame (elemen struktur) yang akan dimodelkan

4. Klik kiri pada mouse di bagian ujung grid dan kemudian tarik ke ujung grid yang lain. Dalam membuat frame diusahakan arahnya selalu sama.

Gambar 4.16 Frame properties

Membuat jenis tumpuan dengan memblok seluruh area dasar, kemudian klik Assign > Joint > Restraint, pilih tumpuan jepit.

(27)

Gambar 4.17 Menentukan tipe tumpuan struktur

Setelah pemodelan struktur selesai, akan didapatkan model struktur 2D sesuai gambar dibawah ini.

Gambar 4.18 Pemodelan 2D struktur warehouse

4.3.4. Input Pembebanan Struktur Kuda-kuda pada SAP2000

Pemodelan semua tipe beban pada rafter diinterpretasikan sebagai beban titik sedangkan beban pada kolom diinterpretasikan sebagai beban merata sesuai dengan arah beban.

(28)

A. Input Beban Mati

Beban mati meliputi berat penutup atap, berat gording beserta assesorisnya.

Gambar 4.19 Input beban mati (dead load) pada struktur kuda-kuda

Gambar 4.20 Pemodelan beban mati struktur kuda-kuda B. Input Beban Hidup

Beban hidup meliputi beban pekerja / beban hujan pada saat pelaksanaan atau perbaikan.

(29)

Gambar 4.22 Pemodelan beban hidup pada struktur kuda-kuda C. Input Beban Angin

Beban angin yang bekerja pada rafter/kuda - kuda

Gambar 4.23 Input beban angin hisap kiri pada struktur kuda-kuda

(30)

4.3.5. Analisis dan Desain 2 Dimensi Struktur Kuda-kuda pada SAP2000

Acuan perencanaan mengunnakan AISC – LRFD 93 ditampilkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.25 Acuan perencanaan struktur AISC – LRFD 93

Karena struktur dianalis 2 dimensi , maka dipilih Analysis Option dengan sumbu XZ plane.

Gambar 4.26 Set Analysis Option XZ Plane

Untuk melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan dengan cara Design -Steel Frame Detail – Start Design / Check Structure.

(31)

Gambar 4.27 Steel Design Section

Nilai rasio kekuatan (perbandingan beban terfaktor atau kuat perlu dengan beban rencana atau kuat rencana) pada setiap elemen batang dapat diketahui dengan cara

Display Design Info – PM Ratio Color and Values. Nilai ratio tegangan

max.untuk kuda-kuda WF honeycomb 525*175*7*11 sebesar 0,84 < 1 (kuat).

Gambar 4.28 Nilai ratio tegangan struktur kuda-kuda

Berdasarkan nilai rasio kekuatan WF honeycomb 525*175*7*11 diatas (ratio sebesar 0,84 < 1), maka untuk mendapatkan profil optimum (rasio mendekati 1) perlu dicoba profil dengan dimensi yang lebih kecil menjadi WF honeycomb 450*150*6.5*9. Hasil ratio dari kedua profil diatas ditunjukkan pada grafik dibawah ini :

(32)

Gambar 4.29 Nilai ratio profil optimum

Berdasarkan grafik nilai rasio kekuatan diatas, nilai rasio WF honeycomb 450*150*6.5*9 melebihi syarat batas (nilai rasio < 1), maka profil WF honeycomb 525*175*7*11 paling optimum sehingga dapat dipakai dan kuat. Analisis element struktur menggunakan program bantu SAP2000 v.14 didapat gaya-gaya dalam yang ditampilkan pada gambar dibawah ini.

(33)

a) Gaya dalam Shear 3-3 pada portal grid 8

b) Gaya Aksial pada portal grid 8

Gambar 4.31 Gaya dalam Shear 3-3 dan Aksial pada portal grid 8

Lendutan yang terjadi akibat beban mati dan hidup dapat diketahui dengan program bantu SAP2000 v.14 dengan cara Display – Show Deformed Shapes yang ditampilkan pada gambar dibawah ini, didapat nilai lendutan maksimum 6,7 cm < lendutan ijin 2700/240 = 11,25 cm.

(34)

Simpulan :

Dalam desain / cek analisis struktur kuda-kuda / rafter menggunakan program SAP2000, struktur di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar dari 1 (tidak berwarna merah) dan lendutan rencana < lendutan ijin , sehingga didapat penampang struktur kuda-kuda yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu profil IWF Honeycomb

525x175x7x11.

4.3.6. Kontrol Properti Penampang Profil WF Honeycomb Dengan LRFD A. Data profil baja

Dari hasil output program SAP2000 diperoleh : Mu = 212418387 N. mm

Vu = 46562 N

Kuda-kuda atap menggunakan profil original WF 350x175x7x11 yang kemudian dimodifikasi menjadi profil WF Honeycomb 525x175x7x11 produksi PT. Gunung Garuda, dimensi sesuai dengan tabel baja gunung garuda yang ditunjukkan gambar berikut :

(35)

WF Honeycomb 525x175x7x11 dg 525 mm ix 25.1 cm bf 175 mm iy 4.4 cm tw 7 mm Anet. 75.39 cm2 tf 11 mm Agross 50.54 cm2 ds 354 mm Weight 49.6 kg/m' dt 85.5 mm

B. Mencari Inersia arah x (Ix) dan Modulus plastis profil honeycomb Profil WF dengan badan tanpa lubang

Ixutuh = (₁₂1 * b * dg3_{) – (2*}1 12 * ( 𝑏𝑓−𝑡𝑤 2 )) (dg - 2tf) 3_{= 2110253906 –} 1781689378 Ixutuh = 328564528 mm4_{= 32856 cm}4 Zxutuh = ( 1₄ * tw * dg2_{) + (b-tw) * (dg-tf) * tf = 482343 + 949872} Zxutuh = 1432215 mm3_{= 1432 cm}3

Profil WF dengan badan berlubang

Ixlubang = (₁₂1 * b * dg3_{) – (2*}1 12 * ( 𝑏𝑓−𝑡𝑤 2 )) (dg-2tf) 3_{- (}1 12 * tw * ho 3₎ Ixlubang = 328564528 – 25877754 = 302686774 mm4_{=30268 cm}4 Zxlubang = ( 1 4 * bf * dg 2_{) - (2*}1 4 * ( 𝑏𝑓−𝑡𝑤 2 )) (dg-2tf) 2_{- (}1 4 * tw * ho 2₎ Zxlubang = 12058593 – 10626378 – 219303 = 1212913 mm3_{= 1213} cm3

C. Tahanan Momen Lentur

1. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lokal pada pelat sayap

𝜆 = 𝑏𝑓 _2𝑡 𝑓

(36)

𝜆𝑝 = 170 √𝑓𝑦 ⁄ = 170⁄_√240= 10,973 𝜆𝑟 = 370 √𝑓𝑦− 𝑓𝑟 ⁄ = 370⁄_{√240 − 70}= 28,378

Kondisi 𝜆 < 𝜆𝑝, termasuk penampang kompak …… (OK)

2. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lokal pada pelat badan (ketika solid)

𝜆 = ℎ 𝑡⁄ 𝑤 = 503 7⁄ = 71,85 𝜆𝑝 = 1680

√𝑓𝑦

⁄ = 1680⁄_√240= 108,44

Kondisi 𝜆 < 𝜆𝑝, termasuk penampang kompak …… (OK) Karena penampang kompak, maka : Mn = Mp

Mp = fy. Zx = 240 * 1432215 = 343731780 N. mm ϕMn = 0.9 * 343731780 = 309358602 N. mm ϕMn > Mu 309358602 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK)

3. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lokal pada pelat badan (ketika berlubang)

𝜆 = 𝑑𝑡 𝑡⁄𝑤 = 85,5 7⁄ = 12,14 𝜆𝑝 = 1680

√𝑓𝑦

⁄ = 1680⁄_√240= 108,44

(37)

Karena penampang kompak, maka : Mn = Mp Mp = fy. Zx = 240 * 1212913 = 291099060 N. mm ϕMn = 0.9 * 291099060 = 261989154 N. mm ϕMn > Mu 261989154 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK)

4. Momen lentur nominal ( berdasarkan ASCE Journal of Structure Engineering Vol. 118, No.12 page 3327 ).

Karena penampang kompak, maka : ∆𝐴𝑠 = ho * tw = 354 * 7 = 2478 mm2 Mn = Mp - 𝑓𝑦 * ∆𝐴𝑠 ( ℎ𝑜 4 ) = 343731780 – 240 * 2478 ( 354₄ ) = 291099060 N. mm ϕMn = 0.9 * 291099060 = 261989154 N. mm ϕMn > Mu 261989154 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK)

5. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lateral

L = 1300 mm (jarak dukungan lateral) ℎ = 𝑑𝑔 − 𝑡_𝑓 = 525 − 11 = 514𝑚𝑚 𝐽 =2𝑏. 𝑡𝑓 3 3 + (𝑑𝑔 − 2𝑡_𝑓)𝑡_𝑤 3 3

(38)

= 2.175.113 3 + (525−2.11)73 3 = 212793 mm4 𝐼_𝑤 =𝐼𝑦. ℎ 2 4 ⁄ =9840000.5142 4 = 6.49. 10 11_𝑚𝑚6 𝐺 = 𝐸 2 + 0.3 = 200000 2 + 0.3 = 76923 𝑀𝑝𝑎 𝑋₁ =𝜋 𝑆√ EGJA 2 = 𝜋 1213000√ 200000 ∗ 76923 ∗ 212793 ∗ 7371 2 = 18991,6 Mpa 𝑥2 = 4 ( 𝑆 𝐺𝐽) 2_𝐼 𝑤 𝐼_𝑦 = 4 ( 1213000 76923 ∗ 212793) 2 ∗ 6.49. 10 11 9840000 = 0,0015 mm2⁄_N2 𝐿𝑝 = 1,76𝑟𝑦√ 𝐸 𝑓_𝑦 = 1,76 ∗ 44 √ 200000 240 = 2235,5mm 𝐿_𝑟 = 𝑟_𝑦[𝑋1 𝐹_𝐿] √1 + 𝑋2𝑓𝐿 2 = 44 [18991,6 170 ] √1 + 0,0015 ∗ 170 2 = 32735 𝑚𝑚

Kondisi L < Lp, termasuk bentang pendek , sehingga: Mn = Mp = fy. Zx = 240 * 1432215 = 343731780 N. mm

Berdasarkan analisis kapasitas momen nominal tersebut maka diambil nilai yang terkecil, yaitu :

(39)

Mn = 261989154 N. mm ϕMn = 0.9 * 291099060 = 261989154 N. mm ϕMn > Mu

261989154 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK) Sehingga didapatkan rasio tahanan momen lentur :

Mu ϕMn< 1

0.81 < 1……..(OK)

D. Tahanan Gaya Aksial

Parameter kelangsingan terhadap sumbu x :

𝜆_𝑐𝑥 = 1 𝜋 𝐿𝑘 𝑟 √ 𝑓𝑥 𝐸 = 1 𝜋∗ 6836 251 √ 240 200000= 0.3 Untuk 0.25 < 𝜆𝑐 < 1,2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 = 1,43 1.6−0.67𝜆𝑐 𝜔_𝑥= 1,43 1.6 − 0.67𝜆_𝑐 = 1,43 1.6 − 0.67 ∗ 0.3= 1 𝑓_𝑐𝑟𝑥 = 𝑓𝑦 𝜔𝑥 =240 1 = 240 𝑀𝑃𝑎

Parameter kelangsingan terhadap sumbu y :

𝜆_𝑐𝑦= 1 𝜋 𝐿_𝑘 𝑟 √ 𝑓𝑦 𝐸 = 1 𝜋 1300 44 √ 240 200000 = 0.32 Untuk 0,25 < 𝜆𝑐 < 1,2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 = 1,43 1,6−0,67𝜆𝑐 𝜔𝑦 = 1,43 1,6 − 0,67.0,32= 1,03 𝑓_𝑐𝑟𝑦 = 𝑓𝑦 𝜔 = 240 1,03= 233 𝑀𝑃𝑎

(40)

Tahanan aksial : Terhadap sumbu x :

Nnx = A. fcrx = 7371*240 = 1769040 N Terhadap sumbu y :

Nny = A. fcry = 7371*233 = 1717443 N

Sehingga tahanan aksial sebesar (diambil yang terkecil) :’ Nn = 1717443 N

E. Tahanan Gaya Geser 1. Kontrol Gaya Geser

𝑑𝑔 − 2𝑡𝑓 𝑡𝑤 = 525 − 22 7 = 71 1365 √𝑓𝑦 ⁄ = 1365⁄_√240 = 88,11 1100 √𝑓𝑦 ⁄ = 1100⁄_√240 = 71

2. Kontrol Tekuk Badan ( berdasarkan ASCE Journal of Structure Engineering Vol. 118, No.12 page 3319 )

𝑑𝑔 − 2𝑡𝑓 𝑡𝑤 ≤ 1365 √𝑓𝑦 71 ≤ 88,11 𝑑𝑔 − 2𝑡𝑓 𝑡𝑤 ≤ 1100 √𝑓𝑦 71 ≤ 71

Perbandingan lebar terhadap tinggi lubang ao = 293,8 mm

(41)

ho = 354 mm ao ho = 293,8 354 = 0,83 ≤ 3 … … . . (𝑂𝐾) 𝑉𝑝 = 𝑓_𝑦∗ 𝑡𝑤 ∗𝑑𝑔 √3= 240 ∗ 7 ∗ 525 √3 = 509223 𝑁 Parameter Lubang 𝑃𝑜 = ao ho+ 6ho dg = 293,8 354 + 6 ∗ 354 525 = 4,88 ≤ 5,6 … … . . (𝑂𝐾) ( Nilai 5,6 adalah untuk baja non komposit )

3. Kontrol Kuat Geser Untuk Tee Atas dan Tee Bawah

𝑉𝑝𝑡 = 𝑓𝑦∗ 𝑡𝑤 ∗ 𝑑𝑡 √3 = 240 ∗ 7 ∗ 85,5 √3 = 82930 𝑁 µ = 0 𝑣 = ao dt = 293,8 85,5 = 3.43 √6 + µ v + √3 = 0,47 < 1 … … … . . (𝑂𝐾) 𝑉𝑛𝑡 = √6 + µ v + √3 𝑉𝑝𝑡 = 0,47 * 82930 = 38977 N 𝑉𝑛𝑡 < 𝑉𝑝𝑡 38977 N < 82930 N…………(OK) Vn = ∑ Vnt = 2 * 38977 = 77954 N ϕVn = ∑ Vnt = 0,9* Vn = 0,9 * 77954 = 70159 N ϕVn > Vu 70159 N > 46562 N …………(OK)

(42)

Vu ϕVn< 1

0.66 < 1……..(OK)

F. Kontrol Interaksi Lentur Dan Geser

(𝑀𝑢 𝜙𝑀𝑛) 3_{+ (}𝑉𝑢 𝜙𝑉𝑛) 3_{< 1}

(

_{0.9 ∗ 291099060} 212418387

)

3

_{+ (}

46562 0,9 ∗ 77954

)

3_{< 1} 0,53 + 0,29 = 0,82 < 1…………(OK)

G. Kontrol Interaksi Aksial Tekan Dan Momen Lentur

𝑁𝑢 𝜙𝑁_𝑛 = 106204 0,85 ∗ 1717443= 0,073 < 0,2 Apabila _𝜙𝑁𝑛𝑁𝑢 < 0,2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑁𝑢 2𝜙𝑁𝑛+ ( 𝑀𝑢𝑥 𝜙𝑏𝑀𝑛𝑥+ 𝑀𝑢𝑦 𝜙𝑏𝑀𝑛𝑦) ≤ 1,0 𝑁_𝑢 2𝜙𝑁_𝑛+ 𝑀_𝑢 𝜙_𝑏𝑀_𝑛 = 106204 0,85 ∗ 1717443+ 212418387 0.9 ∗ 291099060 0,846 ≤ 1,00 ………..(OK) Simpulan :

Dalam perhitungan kontrol penampang dengan metode LRFD, struktur kuda-kuda / rafter WF Honeycomb di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar dari 1 dan lendutan rencana < lendutan ijin , sehingga memenuhi syarat batas terhadap tahanan momen lentur, tahanan aksial, tahanan geser, kontrol interaksi geser dan momen lentur serta kontrol interaksi aksial tekan dan momen lentur, maka profil IWF Honeycomb 525x175x7x11 dapat dipakai dan kuat serta mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin.

(43)

4.3.7. Perencanaan Sambungan Baut Rafter WF Honeycomb - Kolom

Gambar 4.34 Sambungan baut momen

Gaya geser akibat beban terfaktor, Vu = 37304 N Momen akibat beban terfaktor,

Mu = 140754590 Nmm

Jenis baut yang digunakan, Tipe baut : A-325

Tegangan tarik putus baut, fub₌ ₈₂₅ _MPa

Diameter baut

d = 19 mm

Jarak antara baut,

a = 80 mm

Jarak baut dari tepi plat

a’ = 70 mm

Jumlah baut dalam satu baris, nx = 2 bh

Jumlah baris baut, ny = 7 baris

Faktor reduksi kekuatan tarik baut, ft = 0.75 Faktor reduksi kekuatan geser baut, ff = 0.75

Tegangan leleh plat, fy = 240 MPa

Tegangan tarik putus plat, fup₌ ₃₇₀ _MPa

Lebar plat sambung, b = 175 mm

(44)

A. Mencari letak garis netral

Lebar plat penyambung exivalen sebagai pengganti baut Tarik

𝛿 = 𝑛𝑥 ∗ 0,25 𝜋 ∗ 𝑑 2

𝑎 =

2 ∗ 0,25 𝜋 ∗ 192

80 = 7,088 𝑚𝑚 Lebar efektif plat penyambung

b’ = 0,75b = 0,75*175 = 131,25 mm Tinggi plat penyambung

h = ( ny - 1 ) a + 2a’ = ( 7 – 1 ) *80 + 2*70 = 620 mm

Momen statis luasan terhadap garis netral : ½ b’ ( h - x2 _{) = ½ 𝛿. x}2 ½ b’ ( h2_{- 2hx + x}2 _{) = ½ 𝛿. x}2 ½ b’ h2_{- b’hx + ½ b’ x}2 _{= ½ 𝛿. x}2 𝑏′− 𝛿 2 x 2_{- b’hx + ½ b’ x}2 _{= 0} A = 𝑏′₂− 𝛿= 131,25 −7,088 2 = 62,08 B = b’h = 131,25 * 620 = 81375 C = ½ b’h2_{= ½ 131,25 * 620}2_{= 25226250}

(45)

X12 = −𝑏 ± √𝑏2−4𝑎𝑐

2𝑎 = − 70875 ±

√813752_{−4∗62,08∗25226250} 2𝑎

didapat nilai x = 454,40 mm

B. Tegangan pada baut

𝜎1

=

ℎ − 𝑥 𝑥

= 𝜎3

Persamaan momen : ½ ( h – x ) b’ 𝜎3.2₃( h – x ) + ½ 𝛿. x 𝜎1.2₃𝑥 = Mu ½ ( h – x ) b’ℎ − 𝑥_𝑥 𝜎1.2₃( h – x ) + ½ 𝛿. x 𝜎1.2₃𝑥 = Mu 𝜎1 = 3𝑚𝑢 (ℎ− 𝑥)3_/𝑥𝑏′_{+ 𝑥}2_𝛿 𝜎1

=

3∗140754590 (620− 454,40)3 /454,40∗131,25+ 454,4027,008

= 313,83 Mpa

Tegangan tekan pada sisi bawah plat penyambung :

𝜎3 = ℎ − 𝑥

𝑥 𝜎1 =

( 620−454,40 )

454,40 313,83 = 72,93 𝑀𝑝𝑎 Tegangan tarik pada baut teratas :

𝜎2 = 𝑥 − 𝑎′

𝑥 𝜎1 =

( 454,40−70 )

454,40 313,83 = 263,69 𝑀𝑝𝑎

C. Perhitungan kuat tarik nominal baut

Gaya tarik yang ditahan 1 baut teratas : 𝑇𝑢 = 𝜎2 .𝑎.𝛿

𝑛𝑥 =

( 263,69∗80∗7,008 )

2 = 73917,58 𝑁 Tahanan nominal 1 baut :

Tn = 0,75 fub_{Ab = 0,75 * 825 * 0,25π.19}2_{= 175433,41 N} Td = Tn = 0,75* 175433,41 = 131575,03 N > Tu ……..(OK)

D. Perhitungan kuat geser nominal baut

(46)

𝑉𝑠 = 𝑉𝑢 𝑛 = 37304 12 = 3108,67 𝑁 Vn = m.r1 fub_{Ab = 1 * 0,4 * 825*0,25π.19}2_{= 93517,05 N} Vd = Vn = 0,75* 93517,05 = 70137,78 N > Vs ……..(OK)

E. Perhitungan kuat tumpu nominal baut

Rs = Vs = 3108,67 N

Rn = 2,4db.tp fu = 2,4 * 19 * 10*370 = 168720 N Rd = Rn = 0,75* 168720 = 126620 N > Rs ……..(OK)

F. Cek terhadap kombinasi geser dan tarik

Syarat yang harus dipenuhi : 𝑓𝑢𝑣 = 𝑉𝑢 𝑛.Ab= 37304 12∗ 0,25π.192 = 10,97 𝑀𝑝𝑎 r1 ϕfub_{m = 0,4 * 0,75 * 825 *1 = 247,5 Mpa} 𝑓𝑢𝑣 = 𝑉𝑢 𝑛.Ab < r1 ϕfu b_m

10,97 Mpa < 247,5 Mpa ……. (OK)

Tn = 0,75 ftb_{Ab = 0,75 * 619 * 0,25π.19}2_{= 131561,48 N} Tn = 0,75 ftb_{Ab >}𝑇𝑢 𝑛 131561,48 N > 73917,58 N ……….. (OK) f1 – r2 . fuv = 807 – 1,9*10,97 = 786,15 Mpa ft = 0,75 fub = 0,75*825 = 618,75 Mpa ft < f1 – r2 . fuv 618,75 < 786,15 Mpa ………… (OK) ft < f2 618,75 < 621 Mpa ………… (OK)

(47)

Simpulan :

Dalam perhitungan sambungan baut tersebut digunakan baut diameter 19 mm 2 kolom x 7 baris dengan dimensi endplate 620 x175 x10 mm

4.3.8. Perhitungan Berat Struktur Kuda-kuda / Rafter

Perhitungan berat sendiri struktur kuda – kuda / rafter dapat dihitung otomatis oleh program SAP2000 V.14 dengan cara Display – Show Tables – Material list seperti ditunjukan gambar berikut :

Gambar 4.34 Berat Sendiri WF Honeycomb

Berdasarkan tabel material list tersebut diperoleh berat sendiri struktur kuda-kuda IWF Honeycomb 525x175x7x11 dengan total panjang 54,67 m sebesar 2473,4 kg.

4.4. Perencanaan Struktur Kuda-kudaSistem Rangka Batang Bidang 4.4.1. Penentuan Dimensi Profil (Preliminary Design)

Pedoman awal dalam menentukan tinggi awal rangka batang dengan beban relatif ringan (rangka batang atap) diambil dengan perkiraan tinggi awal sebesar 1/20 bentangan = 1400 mm, sedangkan penentuan dimensi awal penampang profil tekan dan tarik diambil berdasarkan persamaan luas penampang :

A = 𝑃𝑢 0.9 𝑓𝑦

(48)

A = (1,2∗1620)+(1,6∗2700)_0.9∗2400 = 2,90 𝑐𝑚2.

Pilih profil dari table baja dengan nilai luas penampang (A) lebih besar dari perhitungan teoritis. Asumsi dimensi awal dipilih siku dengan nilai A > 2,90 cm2_. Sehingga asumsi awal untuk batang atas & bawah (L = 130 cm) dipilih profil siku ganda 80x80x6 dengan nilai A = 13.32 > 2,90 cm2_{, sedangkan untuk batang} vertikal (L = 140 cm) dipilih siku ganda 50x50x5 dengan nilai A = 6,7 > 2,90 cm2_{dan untuk batang diagonal dipilih (L = 190 cm) siku ganda 700x70x6 dengan} nilai A = 11,5 > 2,90 cm2_.

4.4.2. Pembebanan Kuda – kuda / Rafter

Jarak antara kuda – kuda / rafter : 6 m Jarak antara gording : 1,3 m

Sudut kemiringan atap : 8 o

Beban mati (dead load)

No Material Berat Satuan Lebar_(m) _(N/m)q

2 Atap metal Zincalume 58,7 N/m2 _1,3 _76,3 Subtotal beban mati, qDL = 125,9 N/m

Alat Pengikat, dll (10% BS) = 12,5 N/m Total beban terbagi rata akibat beban mati qDL = 138,4 N/m

Beban mati diasumsikan sebagai beban titik (point), maka :

Beban mati terpusat PDL = qDL * L = 138,4 * 6 = 830,4 N

(49)

Beban hujan diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : Beban hujan terpusat Ph = qh* L = 260 * 6 = 1560 N

Karena asumsi beban pekerja dan beban hujan tidak bekerja bersamaan, maka diambil beban yang paling besar, yaitu beban hujan sebesar 1560 N

Beban angin pada atap

Koefisien angin hisap (Kp)

¼ busur bawah Kpb = -0,6

¼ busur atas Kpa = -0,7

Koefisisien angin hisap (Ks)

Beban angin hisap

¼ busur bawah (qat) = (-0,6) * 250 * 1.3 = - 195 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka :

(50)

PatX = (-195) * 6 * cos 8o_{= - 1158 N} PatY = (-195) * 6 * sin 8o_{= - 163 N}

¼ busur atas (qat) = (-0,7) * 250 * 1.3 = - 228 N/m PatX = (-228) * 6 * cos 8o_{= - 1355 N}

PatY = (-228) * 6 * sin 8o_{= - 190 N} Beban angin hisap

¼ busur bawah (qah) = (-0,2) * 250 * 1.3 = - 65 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : PahX = (-65) * 6 * cos 8o_{= - 386 N}

PatY = (-65) * 6 * sin 8o_{= - 54 N}

¼ busur atas (qah) = (-0,5) * 250 * 1.3 = -163 N/m PatX = (-163) * 6 * cos 8o_{= - 968 N}

PatY = (-163) * 6 * sin 8o_{= - 136 N}

4.4.3 Pemodelan 2 Dimensi pada SAP2000 A. Membuka File SAP2000

Buka file SAP2000 dengan klik All Programes > Computer and Structures > SAP2000. Atur satuan yang digunakan menjadi N, mm, C

(51)

Nama grid Jarak antar grid Satuan yang digunakan

Display grid Pembuatan Grid

Klik kanan pada layar kemudian Edit Grid Data > Modify/Show System sehingga muncul jendela seperti pada gambar 4.5 dibawah ini.

Gambar 4.36 Grid system data

Membuat grid sesuai geometrik struktur. Mengisikan jarak pada kolom

Spacing. ListBox X Grid Data merupakan pembuatan grid pada arah

horizontal (sejajar sumbu x, ListBox Y Grid Data merupakan pembuatan grid pada arah sumbu Y, dan Z Grid Data pembuatan grid pada arah vertikal (tinggi struktur)

B. Mendefinisikan Material Profil

Struktur warehouse direncanakan menggunakan mutu sebagai berikut : a. Tegangan putus minimum (fy) : 240 Mpa

(52)

Nama material Tipe material

Kuat tarik baja Kuat leleh baja b. Tegangan leleh minimum (fu) : 370 Mpa

c. Modulus elastisitas (E) : 200.000 Mpa d. Modulus geser (G) : 80.000 Mpa e. Nisbah Poisson (𝜇) : 0.3

f. Koefisien pemuaian (𝛼) : 12 x 12 𝑥 106_/0_𝐶 Langkah-langkah mendefinisikan material antara lain :

3. Klik Define > Materials pada jendela program SAP2000 hingga muncul jendela seperti dibawah ini

Gambar 4.37 Jendela define materials

4. Pilih jenis material kemudian klik command button Modify / Show

Materials

Gambar 4.38 Jendela property materials

Input property material dengan nilai fy, fu sesuai dengan mutu BJ 37

Material beton

(53)

C. Membuat Penampang Profil

Membuat penampang profil sesuai dengan penampang rencana awal (Preliminary Design). Langkah-langkah membuat penampang profil antara lain sebagai berikut :

1. Klik Define > Sections properties > Frame Sections sehingga muncul jendela seperti dibawah ini.

Gambar 4.39 Jendela frame properties

2. Klik command button add new property

3. Modifikasi profil siku ganda dengan pilih material Steel sebagai material yang akan digunakan, kemudian klik icon Double Angle.

(54)

4. Membuat dimensi penampang profil untuk elemen rafter yang akan digunakan sesuai penampang yang akan dibuat berdasarkan section

properties yang ada ditabel baja Gunung garuda.

Gambar 4.41 Mengisi Property profil siku ganda

Gambar 4.42 Input rencana profil baja D. Mendefinisikan Jenis Beban

Dalam mendefinisikan jenis beban, dalam struktur ada beberapa jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, angin, dsb.

Adapun langkah-langkah mendefinisikan beban antara lain : 3. Klik Define > Load Patterns

(55)

4. Membuat jenis beban rencana antara lain beban mati (Dead), beban Hidup (Live), Beban Angin (Wind). Dimana self weight multiplier untuk beban mati (Dead)=1.

Gambar 4.43 Mendefinisikan jenis beban E. Membuat Kombinasi Pembebanan

Kombinasi pembebanan yang dimaksudkan SAP2000 adalah kombinasi pembebanan sesuai peraturan SNI 03-1729-2002 antara lain :

COMB 1 : 1,4 D COMB 2 : 1,2 D +1,6 (L atau H) COMB 3 : 1,2 D +1,6 (L atau H) + 0,8 W COMB 4 : 1,2 D + 1,3 W + 0,5(L atau H) COMB 5 : 0,9D + 1,3W COMB 6 : 0,9D - 1,3W

Langkah-langkah menentukan kombinasi pembebanan antara lain : 3. Klik Define > Load combinations

4. Untuk awal mendefinisikan kombinasi pembebanan, kita klik Add

New Comb, sebagai contoh kita akan membuat COMB1 sesuai SNI

(56)

Gambar 4.44 Membuat kombinasi pembebanan F. Membuat Pemodelan Struktur 2 Dimensi

Pemodelan struktur warehouse terdiri dari elemen struktur kolom dan rafter. Langkah-langkah memodelkan struktur antara lain :

1. Pilih tampilah XZ, (untuk memodelkan rafter dan kolom ) 2. Aktifkan toolbar

3. Aktifkan frame (elemen struktur) yang akan dimodelkan

4. Klik kiri pada mouse di bagian ujung grid dan kemudian tarik ke ujung grid yang lain. Dalam membuat frame diusahakan arahnya selalu sama.

Gambar 4.45 Frame properties

Membuat jenis tumpuan dengan memblok seluruh area dasar, kemudian klik Assign > Joint > Restraint, pilih tumpuan jepit.

(57)

Gambar 4.46 Menentukan tipe tumpuan struktur

Setelah pemodelan struktur selesai, akan didapatkan model struktur 2D sesuai gambar dibawah ini.

Gambar 4.47 Pemodelan 2D struktur portal warehouse

4.4.4 Pembebanan Model 2 Dimensi Struktur Kuda-kuda pada SAP2000

Pemodelan semua tipe beban pada rafter diinterpretasikan sebagai beban titik sedangkan beban pada kolom diinterpretasikan sebagai beban merata sesuai dengan arah beban

A. Input Beban Mati

(58)

Gambar 4.48 Input beban mati (dead load) pada struktur kuda-kuda

Gambar 4.49 Pemodelan beban mati pada struktur kuda-kuda B. Input Beban Hidup

Beban hidup meliputi beban pekerja / beban hujan pada saat pelaksanaan atau perbaikan.

(59)

Gambar 4.51 Pemodelan beban hidup pada struktur kuda-kuda C. Input Beban Angin

Beban angin yang bekerja pada rafter/kuda - kuda

Gambar 4.52 Input beban angin hisap dari kiri dan kanan

Gambar 4.53 Pemodelan beban angin pada struktur kuda-kuda

Setelah semua beban dimasukkan, struktur kuda-kuda harus di Release karena tiap joint/buhul kuda-kuda adalah sambungan, maka diasumsikan adanya sendi pada tiap joint dengan cara Assign – Frame – Release – Moment 33.

(60)

Gambar 4.54 Assign Frame Release

Struktur kuda-kuda yang telah di Release ditunjukkan gambar berikut :

Gambar 4.55 Frame Release Struktur kuda-kuda

4.4.5. Analisis Desain 2 Dimensi Struktur Kuda-kuda pada SAP2000

Acuan perencanaan mengunakan AISC – LRFD 93 dilakukan dengan cara Design

(61)

Gambar 4.56 Acuan perencanaan struktur AISC – LRFD 93

Karena struktur dianalis 2 dimensi , maka dipilih Analysis Option dengan sumbu XZ plane.

Gambar 4.57 Set Analysis Option XZ Plane

Untuk melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan dengan cara Design -Steel Frame Detail – Start Design / Check Structure.

(62)

Gambar 4.58 Steel Design Section

Nilai rasio kekuatan (perbandingan beban terfaktor atau kuat perlu dengan beban rencana atau kuat rencana) pada setiap elemen batang dapat diketahui dengan cara

Display Design Info – PM Ratio Color and Values. Nilai ratio tegangan max.

elemen batang kuda-kuda sebesar 0,817 < 1 (kuat).

Gambar 4.59 Nilai ratio tegangan struktur kuda-kuda rangka batang

(63)

merah didefinisikan sebagai batang tekan sedangkan warna kuning sebagai batang tarik. Gaya tekan maksimum sebesar 13571 kg pada batang bawah 91 & 472 sedangkan gaya tarik maksimum sebesar 16748 kg pada batang atas 70 & 451.

Gambar 4.60 Gaya Aksial pada portal struktur kuda-kuda Simpulan :

Dalam analisis struktur kuda-kuda / rafter dengan program Sap2000 tersebut, struktur di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar daripada 1, sehingga didapat penampang yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu kuda-kuda rangka batang

terdiri dari batang atas & bawah menggunakan profil siku ganda 80x80x6, batang diagonal profil siku ganda 70x70x6 dan batang vertikal menggunakan profil siku ganda 50x50x5.

(64)

4.4.6. Kontrol Properti Penampang Kuda-kuda Dengan LRFD

Dari kombinasi hasil pembebanan dan output perhitungan SAP, maka didapat hasil kombinasi sebagai berikut :

A. Batang Atas dan Bawah (Profil siku ganda 80x80x6)

Digunakan hasil perhitungan dari COMBO - 2 (maksimum) Gaya tarik maksimum pada kuda-kuda

Nu tarik (batang 70, batang atas) = 167480 N = 16748 kg Panjang batang tarik terpanjang = 1302 mm

Gaya tekan maksimum

Nu tekan (batang 91, batang bawah) = 135710 N = 13571 kg Panjang batang tekan terpanjang = 1302mm

Cek Kuat Tarik

- Cek Kondisi Leleh

Nu ≤ ϕ Nn

Nu ≤ ϕ x Ag x fy...untuk kondisi leleh ϕ = 0.9 Nu ≤ 0.9 x 13,32 x 2400

Nu ≤ 28771,2 kg

16748 kg ≤ 28771,2 kg...OK! - Cek Kondisi Fraktur

Asumsi

Baut yang akan digunakan = ϕ1” = 25,4 mm

Jarak tepi baut (le) = 1.5 d ~ 2 d = 1.5 ( 25,4) ~ 2 (25,4) = 33 mm ~ 44 mm dipakai 45 mm

(65)

Diambil jarak dari tepi = 45 mm

Jarak antar baut (s) = 3d ~ 7d ≤ 14t = 3 (25,4) ~ 7 (25,4) ≤ 14 (10) = 66 ~ 154 ≤ 140 Maka digunakan jarak antar baut = 100 mm

Tebal plat = 10 mm

ϕ lubang = ϕ baut + 2mm

= 25,4 mm + 2 mm = 27,4 mm

Gambar 4.61 Potongan Baut

Pola segaris An = Ag - (d x t) = 13,32 - (2,2 x 1) = 13,32 – 2,2 = 11,12 cm2 Periksa terhadap syarat An = 0.85 Ag

An = 0.85 x 13,32 An = 11.32 cm2 Maka yang digunakan An yang terkecil = 11.12 cm2 U = 1 - (x / L)

(66)

= 1 – 0,32 = 0.68 ≤ 0.85 (untuk penampang selain

I,termasuk

penampang bersusun, dengan alat pengencang minimal 3 buah perbaris) Ae = U x An = 0.68 x 11,12 = 7,56 cm2 Nn = ϕ x Ae x fu = 0.75 x 7,56 x 3700 = 20979 Kg > Nu tarik = 20979 Kg > 16748 Kg...OK! Keterangan :

Ae = Luas penampang effektif An = Luas netto penampang, mm2 U = Koefisien reduksi

= 1 - (x / L) ≤ 0.9

X = eksentrisitas sambungan = ½ penampang siku dan pelat = (0.5 x 10) + (0.5 x 25,4) = 5 + 11 = 16

mm

Fu = Tegangan tarik putus, Mpa = 3700 Kg/cm2 Dengan ϕ adalah faktor tahanan, yang besarnya adalah ϕ = 0.9 untuk kondisi leleh

(67)

Cek Kuat Tekan - Periksa kelangsingan 𝜆 = 𝐿 _𝑖 i = √_𝐴𝐼 = √88,01_13,32 = 2,57 cm 𝜆 = 130 2.57

=

50,58 ≤ 200...OK! Nn = Ag x fcr

K = 1 (perletakan sendi - sendi) Q = 1 (penampang tempa) 𝜆𝑐 = 𝜆 𝜋 𝑥 √ 𝑓𝑦 𝐸

=

50,58 𝜋

𝑥 √

2400 2000000

= 0.55 Untuk 0.25 < 𝜆c < 1.2 maka 𝜔 = _{1.6−0.67𝜆c}1,43 𝜔 = _{1.6−0.67 𝑥 0.55}1,43

= 1.16

𝜆𝑐 𝑥 √𝑄 < 1.5 0.55 x √1 < 1,5 maka Fcr = (0.658𝑄𝑥𝜆𝑐2₎_{x Q x fy} Fcr = (0.6581𝑥0.552_{) x 1 x 2400} Fcr = 0.6580.302_{x 1 x 2400} Fcr = 0.881 x 1 x 2400 Fcr = 2115,02 kg/cm2

(68)

Nn = Ag x Fcr

Nn = 13,32 x 2115,02

Nn = 28172,06 Kg > Nu = 13571 kg ... OK!

B. Batang Diagonal (Profil siku ganda 70x70x6)

Nu tarik (batang 11) = 40460 N = 4046 kg Panjang batang tekan terpanjang = 1640mm

Gaya tekan maksimum

Nu tekan (batang 94) = 56490 N = 5649 kg Panjang batang tarik terpanjang = 1890 mm

Cek Kuat Tarik

- Cek Kondisi Leleh

Nu ≤ ϕ Nn

Nu ≤ 24883,2 kg

4046 kg ≤ 24883,2 kg...OK! - Cek Kondisi Fraktur

Asumsi

Baut yang akan digunakan = ϕ1” = 25,4 mm

Jarak tepi baut (le) = 1.5 d ~ 2 d = 1.5 ( 25,4) ~ 2 (25,4) = 33 mm ~ 44 mm dipakai 45 mm Diambil jarak dari tepi = 45 mm

(69)

Jarak antar baut (s) = 3d ~ 7d ≤ 14t = 3 (25,4) ~ 7 (25,4) ≤ 14 (10) = 66 ~ 154 ≤ 140 Maka digunakan jarak antar baut = 100 mm

Tebal plat = 10 mm

= 25,4 mm + 2 mm = 27,4 mm

An = 0.85 x 11,32 An = 9,62 cm2 Maka yang digunakan An yang terkecil = 9,12 cm2 U = 1 - (x / L)

= 1 - (16 / 50)

(70)

= 1 - (x / L) ≤ 0.9

X = eksentrisitas sambungan = ½ penampang siku dan pelat = (0.5 x 10) + (0.5 x 22) = 5 + 11 = 16

mm

ϕ = 75 untuk kondisi fraktur

Cek Kuat Tekan

(71)

𝜆 = 𝐿 𝑖 i = √𝐼 𝐴 = √ 57,68 11,52 = 2,23 cm 𝜆 = 189 2.23

=

84,75 ≤ 200...OK! Nn = Ag x fcr

K = 1 (perletakan sendi - sendi) Q = 1 (penampang tempa) 𝜆𝑐 = 𝜆 𝜋 𝑥 √ 𝑓𝑦 𝐸 = 84,75_𝜋

𝑥 √

2400 2000000

= 0.93 Untuk 0.25 < 𝜆c < 1.2 maka 𝜔 = _{1.6−0.67𝜆c}1,43 𝜔 = _{1.6−0.67 𝑥 0.93}1,43

= 1.46

𝜆𝑐 𝑥 √𝑄 < 1.5 0.93 x √1 < 1,5 maka Fcr = (0.658𝑄𝑥𝜆𝑐2₎_{x Q x fy} Fcr = (0.6581𝑥0.932₎_{x 1 x 2400} Fcr = 0.6580.864_{x 1 x 2400} Fcr = 0.696 x 1 x 2400 Fcr = 1670,4 kg/cm2 Nn = Ag x Fcr Nn = 11,52 x 1670,4

(72)

Nn = 19243 Kg > Nu = 5649 kg ... OK!

C. Batang Vertikal (Profil siku ganda 50x50x5)

Nu tarik (batang 95) = 40450 N = 4045 kg Panjang batang tarik terpanjang = 1400 mm

Gaya tekan maksimum

Nu tekan (batang 13) = 34740 N = 3474 kg Panjang batang tekan terpanjang = 1400 mm

Cek Kuat Tarik

- Cek Kondisi Leleh

Nu ≤ ϕ Nn

Nu ≤ 14472 kg

4045 kg ≤ 14472 kg...OK! - Cek Kondisi Fraktur

Asumsi

Baut yang akan digunakan = ϕ1’= 25,4 mm

Jarak tepi baut (le) = 1.5 d ~ 2 d = 1.5 ( 25,4) ~ 2 (25,4) = 33 mm ~ 44 mm dipakai 45 mm Diambil jarak dari tepi = 45 mm

(73)

= 3 (25,4) ~ 7 (25,4) ≤ 14 (10) = 66 ~ 154 ≤ 140 Maka digunakan jarak antar baut = 100 mm

Tebal plat = 10 mm

= 25,4 mm + 2 mm = 27,4 mm

An = 0.85 x 6,7 An = 5,69 cm2 Maka yang digunakan An yang terkecil = 4,5 cm2 U = 1 - (x / L)

= 1 - (16 / 50)

(74)

= 1 - (x / L) ≤ 0.9

X = eksentrisitas sambungan = ½ penampang siku dan pelat = (0.5 x 10) + (0.5 x 22) = 5 + 11 = 16

mm

ϕ = 75 untuk kondisi fraktur

Cek Kuat Tekan

(75)

𝜆 = 𝐿 _𝑖 i = √𝐼 𝐴 = √ 16,87 6,7 = 1,58 cm 𝜆 = 140 1,58

=

88,60 ≤ 200...OK! Nn = Ag x fcr

K = 1 (perletakan sendi - sendi) Q = 1 (penampang tempa) 𝜆𝑐 = 𝜆 𝜋 𝑥 √ 𝑓𝑦 𝐸 = 88,60_𝜋

𝑥 √

2400 2000000

= 0.96 Untuk 0.25 < 𝜆c < 1.2 maka 𝜔 = _{1.6−0.67𝜆c}1,43

𝜔 =

1,43 1.6−0.67 𝑥 0.96

= 1.49

𝜆𝑐 𝑥 √𝑄 < 1.5 0.96 x √1 < 1,5 maka Fcr = (0.658𝑄𝑥𝜆𝑐2_{) x Q x fy} Fcr = (0.6581𝑥0.962₎_{x 1 x 2400} Fcr = 0.6580.921_{x 1 x 2400} Fcr = 0.680 x 1 x 2400 Fcr = 1632,29 kg/cm2 Nn = Ag x Fcr Nn = 6,7 x 1632,29

(76)

Nn = 10936 Kg > Nu = 3474 kg ... OK!

Simpulan :

Berdasarkan perhitungan kontrol dengan metode LRFD tersebut, struktur di analisis dengan syarat kuat perlu komponen struktur (Nu) tidak lebih besar dari kuat nominal atau kuat rencana (Nn), sehingga dipakai penampang yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu kuda-kuda rangka batang terdiri dari batang atas

& bawah menggunakan profil siku ganda 80x80x6, batang diagonal profil siku ganda 70x70x6 dan batang vertikal menggunakan profil siku ganda 50x50x5.

4.4.7. Perencanaan Plat Kopel

A. Perhitungan Dimensi Plat Kopel

2Siku 80.80.6

Gambar 4.62 Perencanaan pelat kopel

(77)

t = 10 mm

ey = jarak titik berat profil ey = 26,8 mm

rx/ry = jari-jari girasi komponen terhadap sumbu x-x/ sumbu y-y, adalah:

ix / iy = 24,6 mm = 2,46 cm

Lkx = panjang tekuk profil (terpanjang) Lkx = 1302 mm = 130,2 cm

a = jarak antara dua titik berat elemen

𝜆x/𝜆y = kelangsingan pada arah tegak lurus sumbu x-x . sumbu y-y LI = jarak spasi plat kopel komponen tekan

𝜆iy/𝜆-w = kelangsingan ideal

m = konstanta jumlah profil = 2

iI=imin=iη = jari-jari girasi minimum, sumbu I-I = 1,58 cm Ix = Iy = 56,4 cm4 Ia = Iξ = 89,6 cm4 Ib = Iη = 23,2 cm4 A = 9,23 cm2 a = 2.ey + t = 2 x 26,8 + 10 = 63,6 mm = 6,36 cm 𝜆𝑥 = 2 𝑥 𝐿𝑘𝑥_𝑖𝑥 = 2 𝑥 130,2_2,46 = 105,85 cm

(78)

iy = √𝑖𝑦2 + 1 2𝑎⁄ 2 iy = √2,462_{+ (0.5 𝑥 6.36)}2 = √6,05 + 10,11 = √16,16 = 4.01 cm 𝜆𝑦 = 2 𝑥 𝐿𝑘𝑦 𝑖𝑦

=

2𝑥130,2 4.01

= 64.94 𝑐𝑚 𝜆𝑤2 = 𝜆𝑦2 + 𝑚 2

𝑥 𝜆𝐼

2_{---> m = 2 (dua profil)} 𝜆𝑤2 = 𝜆𝑦2 𝜆𝑥2 = 𝜆𝑦2 + 𝑚 2

𝑥 𝜆𝐼

2 𝜆𝑥2 = 𝜆𝑦2 + 2 2

𝑥 𝜆𝐼

2 𝜆𝐼2_{= 𝜆𝑥}2_{- 𝜆𝑦}2 𝜆𝐼2 = 105,852- 64,942 = 11204,22- 4217,2 = 6987,02 𝜆𝐼 = √6987,02 = 83,58 cm 𝜆𝐼 = 𝐿𝐼 𝑖𝜂 ---- il = imin = iη 𝐿𝐼 = 𝜆𝐼 𝑥 iη = 83,58 x 1.58 = 132,05 cm

(79)

n = jumlah medan n = 𝐿

𝐿𝐼

130.2

132.05

=

0.98 medan = 3 medan (Syarat ganjil untuk jumlah medan)

Jarak antar kopel

LI = 𝐿 𝑛

=

130,2

2 = 43,4 𝑐𝑚

Gambar 4.63 Pelat kopel

- Periksa kelangsingan penampang

𝜆𝑌 = 𝐿𝐼 𝑖𝜂

=

43,4 1,58

= 27,47

𝜆𝜔 = √𝜆𝑦2_{+ 𝜆1}2 = √27,472_{+ 83,58}2 = √754,6 + 6985,61 = √7740,21 = 87,98 𝑐𝑚 ≤ 𝜆𝑥 = 105,85 𝑐𝑚 … . 𝑂𝐾! - Periksa kekakuan 𝐼𝑝 𝑎

≥ 10𝑥

𝐼1 𝐿1

I1 = Imin = 56,4 cm4

(80)

Ip = momen inersia pelat kopel, untuk pelat kopel dimuka dan dibelakang yang tebalnya t dan tingginya h, maka

Ip = 1/12 x t x h3 Ip ≥ 10 x 𝑙1 𝑥 𝑎 𝐿1 a = 2 x ½ a = 2 x ½ x 6.36 = 6.36 cm Ip ≥ 10 x 56,4 𝑥 6.36 43,4 Ip ≥ 82,65 cm4

Perhitungan Ip apabila tebal pelat kopel dipakai t = 10 mm = 1 cm 1/12 x t x h3_{≥ 82,65 cm}4 1/12 x 1 x h3_{≥ 82,65 cm}4 h3 ₌ 82,65 𝑥 12 1 h3_{= 991,8} h = 9,97 cm ≅ 10 cm = 100 mm Dimensi pelat kopel

p = 80 + 80 + 10 = 170 mm p x h x b = 170 x 100 x 10

(81)

B. Periksa Kekuatan Plat Kopel

Q terbesar = 16424,7 kg Dengan panjang batang = 1302 mm

Jumlah pelat kopel dalam 1 batang tekan = (1302/434) + 1 = 4 pelat kopel

V = 2% x Numax = 2% x 16748 = 334,96 kg

Gaya sebesar 334,96 kg dibagi untuk 4 pelat kopel, sehingga masing-masing kopel memikul 83,74 kg.

Kuat geser pelat kopel :

𝜆𝑤 =ℎ 𝑡

=

100 10

= 10

𝑘𝑛 =

5 +

_𝑎25 ℎ

= 10

= 5 + 5 (63,6₁₀₀ )2 = 5 + 5 = 5 + 12,5 = 17,5

(82)

1.1 x √𝑘𝑛 𝑥 𝐸 𝑓𝑦 = 1.1 x √ 17,5 𝑥 2000000 2400 = 1.1 x √14583,33 = 1.1 x 120,76 = 132,84 λw = 10 < √𝑘𝑛 𝑥 𝐸 𝑓𝑦 = 132,84 𝑠𝑒ℎ𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎 Vn = 2 x 0.6x fy x Aw = 2 x 0.6 x 2400 x 10 x 1 = 288,00 kg ϕVn = 0.9 x Vn = 0.9 x 288,00 = 259,20 kg 𝑣𝑢 ϕVn = 83,74 259,20