PERENCANAAN KONSTRUKSI BAJA PERENCANAAN KONSTRUKSI BAJA
TIPE GABLE FRAME PADA BANGUNAN PABRIK TIPE GABLE FRAME PADA BANGUNAN PABRIK
Aif Firman Aif Firman 097011024 097011024 (aif_firman@ymail.com) (aif_firman@ymail.com)
Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Siliwan Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Siliwangigi
Jl. Siliwangi No. 24 Tasikmalaya 46115 Jl. Siliwangi No. 24 Tasikmalaya 46115
(Tasikmalaya, April 2014) (Tasikmalaya, April 2014)
ABSTRAK ABSTRAK
Dalam pembangunan Pabrik, umumnya struktur b
Dalam pembangunan Pabrik, umumnya struktur b angunan menggunakan material baja, hal angunan menggunakan material baja, hal ini karenaini karena kebutuhan jarak antar kolom yang jauh sedangkan atap biasanya merupakan atap metal yang ringan. Dengan kebutuhan jarak antar kolom yang jauh sedangkan atap biasanya merupakan atap metal yang ringan. Dengan material baja, dengan kekakuan 10x lipat dari beton didapat strutkur yang lebih kecil dan ringan.Untuk material baja, dengan kekakuan 10x lipat dari beton didapat strutkur yang lebih kecil dan ringan.Untuk bentang antar kolom yang tidak terlalu panjang (misal 10m), bisa digunakan baja profil biasa, untuk yang lebih bentang antar kolom yang tidak terlalu panjang (misal 10m), bisa digunakan baja profil biasa, untuk yang lebih panjang dapat digunakan castileted, yaitu profil baja misal baja I/WF (w
panjang dapat digunakan castileted, yaitu profil baja misal baja I/WF (wide flange).ide flange). Di dalam
Di dalam perencanaan ini perencanaan ini dibutuhkan pemahaman dibutuhkan pemahaman yang mendalam yang mendalam tentang printentang prinsip statika, sip statika, dinamika,dinamika, mekanika, karakteristik bahan dan analisis struktur, ini dimaksudkan agar didapatkan struktur yang ekonomis mekanika, karakteristik bahan dan analisis struktur, ini dimaksudkan agar didapatkan struktur yang ekonomis dan aman serta sesuai dengan tujuan pembuatannya. Banyak Software yang dipakai dalam menganalisis dan aman serta sesuai dengan tujuan pembuatannya. Banyak Software yang dipakai dalam menganalisis perhitungan suatu struktur, salah satunya adalah SAP 2000 v.14.
perhitungan suatu struktur, salah satunya adalah SAP 2000 v.14. Dari hasil
Dari hasil analisis SAP analisis SAP 2000 v. 2000 v. 14 didalam perencanaan kontruksi 14 didalam perencanaan kontruksi baja ini baja ini di dapat di dapat gaya-gaya dalamgaya-gaya dalam yang
yang bekerja bekerja sehingga sehingga bisa bisa memudahkan memudahkan dalam dalam perencanaan perencanaan dan dan mendapatkan mendapatkan hasil hasil yang yang sesuai sesuai dengandengan kebutuhan yang direncanakan.
kebutuhan yang direncanakan.
Kata Kun
Kata Kun ci : ci : Struktur Struktur bangunan pabrik, SAP 20bangunan pabrik, SAP 2000 v.00 v.1414
1. PENDAHULUAN 1. PENDAHULUAN 1.1
1.1 Latar Latar BelakangBelakang
Perkembangan teknologi pada zaman sekarang berkembang dengan pesat, berbagai industry teknologi Perkembangan teknologi pada zaman sekarang berkembang dengan pesat, berbagai industry teknologi mengalami pertumbuhan yang cukup pesat baik industri pangan, elektronik, mesin, maupun industri mengalami pertumbuhan yang cukup pesat baik industri pangan, elektronik, mesin, maupun industri lainya.Indonesia merupakan Negara yang sedang mengalami perkembangan dan merupakan Negara tujuan lainya.Indonesia merupakan Negara yang sedang mengalami perkembangan dan merupakan Negara tujuan industri dunia. Di dalam sebuah industri pasti membutuhkan suatu pabrik dimana fungsi pabrik merupakan industri dunia. Di dalam sebuah industri pasti membutuhkan suatu pabrik dimana fungsi pabrik merupakan tempat atau suatu
tempat atau suatu bangunan bangunan industri industri besar besar di di mana mana para para pekerja mengopekerja mengolahlah benda benda atau mengawasi pemrosesanatau mengawasi pemrosesan mesin
mesin dari satudari satu produk produk menjadi produk lain, sehingga mendapatkan nilai tambah.menjadi produk lain, sehingga mendapatkan nilai tambah. 1.2
1.2 Tujuan PenulisanTujuan Penulisan 1.
1. Menghitung gaya-gaya dalam yang terjadi akibat Menghitung gaya-gaya dalam yang terjadi akibat beban kerja.beban kerja. 2.
2. Melakukan analisa penampang untuk dapat menahan lentur Melakukan analisa penampang untuk dapat menahan lentur akibat gaya-gaya yang bekerja.akibat gaya-gaya yang bekerja. 3.
3. Menuangkan hasil analisa struktur kedalam gambar teknik.Menuangkan hasil analisa struktur kedalam gambar teknik. 1.3 SistematikaPenulisan
1.3 SistematikaPenulisan BAB I : PENDAHULUAN BAB I : PENDAHULUAN
Pada bab ini membahas latar belakang perencanaan, identifikasi masalah, tujuan perencanaan, batasan masalah, Pada bab ini membahas latar belakang perencanaan, identifikasi masalah, tujuan perencanaan, batasan masalah, dan sistematika penyusunan.
dan sistematika penyusunan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini diuraikan mengenai landasan teoritis dan gambaran umum perencanaan yang meliputi deskripsi Pada bab ini diuraikan mengenai landasan teoritis dan gambaran umum perencanaan yang meliputi deskripsi analisa
analisa perencanaan perencanaan struktur.struktur.
BAB III : METODE PERENCANAAN BAB III : METODE PERENCANAAN Pada bab ini berisi t
Pada bab ini berisi t entang Pemodelan Pabrik, pembebanan, data entang Pemodelan Pabrik, pembebanan, data perencanaan, cara penelitian dan alur.perencanaan, cara penelitian dan alur. BAB IV : ANALISIS PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
BAB IV : ANALISIS PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini menguraikan tentang analisa perhitungan Struktur Pabrik tipe Portal Kaku (Gable Frame) Pada bab ini menguraikan tentang analisa perhitungan Struktur Pabrik tipe Portal Kaku (Gable Frame) .. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan penutup dari Laporan Tugas Akhir yang berisi kesimpulan dan saran. Merupakan penutup dari Laporan Tugas Akhir yang berisi kesimpulan dan saran.
2.
2. TINJAUAN TINJAUAN PUSTAKAPUSTAKA 2.1.
2.1. Konstruksi Konstruksi Portal Kaku Portal Kaku (Gable F(Gable Frame)rame)
Dalam perencanaan suatu struktur gedung, faktor kekuatan mendapat perhatian utama. Penerapan faktor Dalam perencanaan suatu struktur gedung, faktor kekuatan mendapat perhatian utama. Penerapan faktor kekuatan dalam struktur bangunan bertujuan untuk mengendalikan kemungkinan terjadinya runtuh yang dapat kekuatan dalam struktur bangunan bertujuan untuk mengendalikan kemungkinan terjadinya runtuh yang dapat membahayakan bagi penghuni. Sehingga dalam penerapannya perlu ditetapkan suatu kebutuhan relatif yang membahayakan bagi penghuni. Sehingga dalam penerapannya perlu ditetapkan suatu kebutuhan relatif yang ingin dicapai, dimana nantinya gedung akan dapat menerima beban yang lebih besar dari beban yang ingin dicapai, dimana nantinya gedung akan dapat menerima beban yang lebih besar dari beban yang direncanakan. Kri
direncanakan. Kriteria dasar dari kuat rencana yaiteria dasar dari kuat rencana yaitu kekuatan yang tersedia tu kekuatan yang tersedia ≥ kekuatan yang dibutuhkan≥ kekuatan yang dibutuhkan, di, di mana “kekuatan yang tersedia“ (seperti kekuatan momen) dihitung sesuai dengan perat
mana “kekuatan yang tersedia“ (seperti kekuatan momen) dihitung sesuai dengan perat Konstruksi ini adalah Konstruksi ini adalah statis tak tentu. Diselesaikan dengan cara cross, clapeyron, slope deflection, tabel, dan sebagainya. Gaya yang statis tak tentu. Diselesaikan dengan cara cross, clapeyron, slope deflection, tabel, dan sebagainya. Gaya yang bekerja
bekerja pada pada batang-batang- batangnya batangnya N, N, D D dan dan M. M. Batang Batang menerima menerima Nu Nu dan dan Mu Mu → → perhitungan perhitungan sebagai sebagai beambeam column.
column. Suatu
Suatu Gable FrameGable Frame mempunyai berbagai macam komponen yang berperan dalam menunjang kekuatanmempunyai berbagai macam komponen yang berperan dalam menunjang kekuatan strukturnya secara keseluruhan, yaitu antara lain
strukturnya secara keseluruhan, yaitu antara lain rafter rafter , kolom,, kolom, base platebase plate,, haunchhaunch, dan, dan stiffener stiffener . Dalam. Dalam perhitungan
perhitungan atau atau pemodelan pemodelan struktur, struktur, beberapa kbeberapa komponen omponen tersebut tersebut seringkali seringkali tidak tidak diperhitungkan. diperhitungkan. DemikianDemikian juga
juga halnya denganhalnya dengan haunchhaunch (pengaku). Dalam pelaksanaan di lapangan, (pengaku). Dalam pelaksanaan di lapangan, gable f gable f ramerame biasanya diberi pengaku. biasanya diberi pengaku. Biasanya pengaku diberi untuk memuat alat penyambung baut dan mencukupi kekuatan sambungan. Sedangkan Biasanya pengaku diberi untuk memuat alat penyambung baut dan mencukupi kekuatan sambungan. Sedangkan pengaku sebagai
pengaku sebagai salah salah satu satu komponenkomponen gable gable frameframe tersebut mempunyai pengaruh terhadap kekuatan struktur tersebut mempunyai pengaruh terhadap kekuatan struktur secara keseluruhan.
secara keseluruhan. 2.2.
2.2. Sifat Sifat Mekanis Mekanis BajaBaja
Sifat mekanik tiap jenis baja dapat dilihat dalam tabel berikut, Sifat mekanik tiap jenis baja dapat dilihat dalam tabel berikut,
Jenis Baja Jenis Baja Tegangan Putus Tegangan Putus Minimum fu Minimum fu (MPa) (MPa) Tegangan Leleh Tegangan Leleh Minimum Minimumffy y
(MPa) (MPa) Peregangan Peregangan Minimum Minimum (%) (%) BJ BJ 34 34 340 340 210 210 2222 BJ BJ 37 37 370 370 240 240 2020 BJ BJ 41 41 410 410 250 250 1818 BJ BJ 50 50 500 500 290 290 1616 BJ BJ 56 56 550 550 410 410 1313
Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan (SNI 03- 1729-2002) sebagai Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan (SNI 03- 1729-2002) sebagai berikut:
berikut:
Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa Modulus geser : G =
Modulus geser : G = 80.000 MPa80.000 MPa Nisbah poisson : μ = 0,3
Nisbah poisson : μ = 0,3 Koefisien pemuaian : α = 12 x
Koefisien pemuaian : α = 12 x 1010
−−
66//
CC3.
3. METODE METODE DAN DAN LANGKAH LANGKAH PERENCANAANPERENCANAAN 3.1
3.1 Data TeknisData Teknis
Tipe Tipe Konstruksi Konstruksi : : Portal Portal kaku kaku ((Gable Frame)Gable Frame)
Bahan Bahan penutup penutup Atap Atap : : Asbes Asbes GelombangGelombang
Jarak Jarak Antar Antar Portal Portal : : 6 6 meter meter
Bentang Bentang Kuda-Kuda Kuda-Kuda (L) (L) : : 30 30 meter meter
Jarak Jarak Gording Gording : : 1,5 1,5 meter meter
Tingg Tingg Kolom Kolom (H) (H) : : 8 8 meter meter
Kemiringan Atap (Kemiringan Atap (aa) ) : : 2020oo
Beban Beban Angin Angin : : 40 40 kg/mkg/m22
Beban Beban Hidup Hidup : : 100 100 kgkg
Beban Beban Mati Mati : : Berat Berat Sendiri Sendiri ProfilProfil
Alat Alat Sambung Sambung : : Baut Baut dan dan LasLas
Baja Baja Profil Profil : : BJ BJ 4141
Mutu BetonMutu Beton : fc’ = 25 MPa: fc’ = 25 MPa
Mutu Mutu Baja Baja : : fy fy = = 250 250 MPaMPa
Tegangan Tegangan Ijin Ijin Baja Baja : : 1666 1666 kg/cmkg/cm22
YA
TIDAK
3.2. Langkah Perencanaan Struktur
Metode Perencanaan Struktur Pabrik Portal Gable ini mengacu pada SNI 03 – 1729 – 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung da n Peraturan yang berlaku dalam pengerjaan st ruktur portal baja sampai desain pondasi.
Flow Chart 3.2. Langkah perencanaan struktur pabrik
TIDAK
PERLIMINARY DESIGN
HITUNG BEBAN-BEBAN YANG BEKERJA
PROSES PROGRAM SAP 2000
OUTPUT GAYA DALAM & GAYA BATANG
YA
PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR Asumsi Data Teknis :
Fc’, fy, profil
A
B
KONTROL SYARAT BATAS
PERENCANAAN SAMBUNGAN
KONTROL SYARAT BATAS
SAMBUNGAN TERPASANG SELESAI MULAI Data : GambarRencanaStruktur Portal Gable Asumsi :
BebanAngin, BebanHidup, σ tanah, fc’, f
4. ANALISIS PERHITUNGAN 4.1. Perhitungan Struktur
4.1.1. Perhitungan Gording
Gambar 4.1. Perhitungan Balok Kuda-kuda a. Menghitung Panjang Balok
Diketahui (L) = 30 m Jarak C – D cos20
=
=
cos20
= 15 cos 20
=
Jarak D – F sin 20
=
= sin 20
.
= tan20
. 16
= sin 20
. 16 = 5,5 m Jarak gording yang direncanakan = 1,5 m
Banyaknya gording yang dibutuhkan, 16/1,5 + 1 =12 buah Jarak gording yang sebennarnya, 16/12= 1,3 m
b. Pembebanan pada Gording Berat Sendiri
Berat gording = 11,0 kg/m
Berat penutup atap (1,5 m x 11 kg/m2) = 16,5 kg/m Muatan angina
0,02. 20o−
0,4
.40.1,3 = 0 kg/m Berat alat penyambung (10% x 27,5) = 2,15 kg/m +∑q = 29,65 kg/m c. Kontrol Tegangan Karena simetris M1 = M2
1 =
2 = 1 8
2 = 1 8
29,65
6 2 = 133,4
1 =
2 = 1 4
= 1 4
100
6 = 150
1 =
2−
1 2
2
6 0C
D
F
sb x
sb y
r
x =
12L
y
q (kg/m)
P kg
q (kg/m)
P kg
1 =
29,65
6
2−
1 2 6 0
29,65
2
1 =
88,95−
14,825
2
6 0
1 = 44,48
2−
4,94
3 |06
1 = 1601,28−
1069,2 = 532,08
2
′ 1 = 1 2
6
150 = 450
2Persamaan Tiga Momen Bentang ABC
1
1
+ 2
1
1+
2
2
+
2
2
=−
6
1
1+
′ 1
1−
6
′ 2+
2
2
2 0 + 2
6
+6
+ 0 =−
6
532,08 + 450
3 6−
6
532,08 + 450
3 6 2
(12) =−
5892,48 MB = - 246 kgm M1 = M2 Bentang AB = BC = 133,4 + 150 – 123 = 160,4 kgm Gambar Diagram Momen133,4
kgm
133,4
kgm
150
kg
150
kg
246 kgm
123
kgm
123
kgm
A 160,4 kgm B C 246 kgm 160,4 kgmDitengah Bentang
Momen akibat beban (momen positif)
Ambil momen yang terbesar, M = 246 kgm
=
sin 20
= 246
sin 20
= 84,137
= 8414
=
cos20
= 246
cos20
= 231,16
= 23116
d. Perhitungan Dimensi GordingDipilih profil Light Lip Channel Profil bajaC 150.75.20.4,5 - A = 13,97 cm2 - Ix = 489 cm4 - q = 11,0 kg/m - Iy = 99,2 cm4 - ix = 5,92 - Wx = 65,2 cm3 -iy = 2,66 cm - Wy = 19,8 cm3 e. Kontrol Tegangan dan Lendutan
1) Terhadap beban tetap
=
+
<
=8414 65,2 + 23116 19,8 < 1666
/
2 1297
/
2 < 1666
/
2……….. OK 2) Terhadap beban sementara
=
+
< 1,3.
=8414 65,2 + 23116 19,8 < 2166
/
2 1297
/
2 < 2166
/
2……….. OK 3) Terhadap lendutan
= 1 250.
= 1 250. 600 = 2,4
qx = 29,65 . sin 20o = 10,14 kg/m = 0,1014 kg/cm qy = 29,65 . cos 20o = 27,86 kg/m = 0,2786 kg/cm Px = 100 .sin 20o = 34,2 kg/m Py = 100 .cos 20o = 93,97 kg/m
= 5 .
.
4 348 .
.
+ 1 .
.
3 48 .
.
= 5. (0,1014). 600 4 384
2,1. 106
99,2+ 34,2. 6003 48
2,1.106
99,2= 1,56
= 5 .
.
4 348 .
.
+ 1 .
.
3 48 .
.
= 5. (0,2786).600 4 384
2,1. 106
489+ 93,97. 6003 48
2,1. 106
489= 0,87
=
2 +
2
<
=
(1,562+ 0,872 < 2,4
= 1,79 cm < 2,4………
.
Kesimpulan: Profil C 150 x 75 x 20 x 4,5 dapat di pakai 4.1.2. Perhitungan Batang Tarik (Trackstang)Batang tarik (trackstang) berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x (miring atap) sekaligus untuk mengurangi tegangan lendutan yang timbul pada arah x. Beban-beban yang dipikul oleh trackstang yaitu beban-beban yang sejajar bidang atap (sumbu x), maka gaya yang bekerja adalah gaya tarik Gx dan Px.
Gx = berat sendiri gording + penutup atap sepanjang gording arah sumbu x Px = beban hidup arah sumbu x
P total = Gx + Px = (qx . L) + Px
qx= q . sina = 29,65 . sin 20o = 10,14 kg/m Px = P .sina = 100 . sin 20o = 34,2 kg/m
Karena batang tarik dipasang dua buah, jadi per-batang tarik adalah : P = Ptotal / 2 = (qx . L) + Px) / 2
= 47,52 kg σ =
≤
= 1666 kg/cm2, dimana diambil σ =
=
= 47,52 1666 = 0,028
2 Fbr = 125% . Fn = 1,25 . 0,028= 0,035 cm2 Fbr = ¼ .
. d2, dimana :
=
4 .
=
4 . 0,035 3,14 = 0,21≈
2,1
Maka batang tarik yang dipakai adalah Ø 6 mm4.1.3. Perhitungan Ikatan Angin
Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal (axial) tarik saja. Adapun cara kerjanya adalah apabila salah satu ikatan angin bekerja sebagai batang tarik, maka yang lainnya tidak menahan gaya apa-apa. Sebaliknya apabila arah angin berubah, maka secara bergantian batang tersebut bekerja sebagai batang tarik.
Gambar 4.2. Ikatan angin
N dicari dengan syarat keseimbangan, sedangkan P = gaya / tekanan angin Tg
= 8 6= 2,67⇒
=
2,67 = 52,43
P = (40 x 8) = 320 kg/m ∑ H = 0⇒
Nx = P⇒
N cos
= P N =
cos
= 320 cos 52,43
= 524,8
=
⇒
=
= 524,8 1666 = 0,315
2 Fbr = 125% . Fn = 1,25 . 0,315= 0,397 cm2 Fbr = ¼
d2 d =
4 .
=
4 . 0,397 3,14 = 0,7 ≈
7
digunakan ikatan angin Ø 10 mm
4.1.4. Perhitungan Dimensi Balok dan Kolom Kuda-kuda 1. Pembebanan pada Balok Gable
ikatan angin
kuda-kuda
gording
h
b
P
P
P
N
N
Ny
Nx
Gambar 4.3. Pembebanan pada balok gable
Pembebanan pada balok gable akibat beban-beban yang dipikul oleh 1 gording dengan 6 m : a. Beban Gording
Beban mati
- Berat sendiri penutup atap : 11 kg/m2x 6 m = 66 kg/m
- Berat sendiri gording : = 11 kg/m
- Berat alat penyambung : 10% x qWF(77 kg/m ) = 7,7 kg/m+
84,7 kg/m
- Beban hidup (P) = 100 kg
Gambar 4.4. Pembebanan akibar berat sendiri struktur b. Tekanan Angin pada Bidang Atap
Muatan angin q = 40 kg/m2 ; α = 20 O
- Angin desak / tekan → P = ( 0,02 α – 0,4 ) q = ( 0,02 ( 20 ) – 0,4 ) 40 = 0 kg/m2
- Angin hisap/ isap → P = (-0,4 . q ) = (-0,4 . 40 ) = - 16 kg/m2
Arah angin dari kiri/ kiri isap
- Besar angin tekan : A C D E B P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11P12 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 84,7kg/m 84,7kg/m
Joint ujung → P = ½ .6 .0 = 0 kg/m Joint tengah → P = 6 . 0 = 0 kg/m - Besar angin isap
Joint ujung → P = ½ .6 .(-16) = - 48 kg/m Joint tengah → P = 6 . (-16) = -96 kg/m
Arah angin dari kanan / kanan isap
- Besar angin tekan
Joint ujung→ P = ½ .6. 0 = 0 kg/m Joint tengah→ P = 6. 0 = 0 kg/m - Besar angin isap
Joint ujung → P = ½ .6. -16 = - 48 kg/m Joint tengah → P = 6. -16 = -96 kg/m c. Tekanan Angin pada Bidang Dinding
Koefisien angin tekan C1h = 0,9
⇔
Wt = 0,9 . 40 . 6 = 216 kg/mKoefisien angin hisap C’hs = -0,4
⇔
Wh = -0,4 . 40 . 6 = -96 kg/mUntuk kombinasi pembebanan ini beban angin dirubah menjadi vertikal : q = 48 . cos 20o = 45,11 kg/m
q’ = -96 . cos 20o = -90,21 kg/m
Gambar 4.5. Koefisien angin dalam bangunan d. Beban Portal
Berat Portal = 2476 kg
Perhitungan Beban Gempa
Perhitungan beban gempa ekivalen mengacu pada SNI – 1726 – 2002 Tabel 4.1. Berat struktur gudang yang dianalisis
Konstruksi Wi ( kg ) hi ( kg ) Wi. hi
H (W) 2476 13,5 33426
∑ W 2476 ∑ W.h 33426
Lokasi = Tasikmalaya ( wilayah gempa zona 4) Struktur di atas tanah sedang
I = 1 R = 5,5 T = 4 3
.
.
085
,
0
H = 4 35
,
13
.
085
,
0
= 0,42 Didapat, P=0kg/m P=96kg/m C 1 h = 2 1 6 k g / m C h s = 9 6 k g / mC = T
42
.
0
(untuk tanah sedang)
C =
1
42
.
0
42
.
0
V = Wt R I C.
.
=.
2476
5
,
5
1
.
1
= 450 kgPerhitungan beban gempa ekivalen untuk joint pada portal Untuk joint H( F) F = V h W H W
.
.
.
=33426
.
450
33426
=450 kg e. Kontrol balok yang direncanakan Terhadap Rafter tekanan (Wx)
Mmax = 11771,56 kgm = 1177156 kgcm Wx =
= 11771561666 = 706,6
3Profil baja I WF 300.300.7.14 dengan harga
Wx hitung = 706,6 cm3< Wx rencana = 775 …….. ok Kuda-kuda yang direncanakan menggunakan I WF 350.175. 7.11
- H = 350 mm - b = 175 mm - ts = 11 mm - tb = 7 mm - Wx = 775 cm3 - Wy = 112 cm3 - Ix = 13600 cm4 - Iy = 984 cm4 - ix =14,7 cm - iy = 3,95 cm - A = 63,1 cm2 - q = 49,6 kg/m
Gambar 4.6. Penampang Balok Rafter
Cek profil berubah bentuk atau tidak -
≤
75 35 0,7≤
75 50≤
75………
. .
-
≥
1,25.
1600 35≥
1,25.17,5 1,1 45,7≥
19,9…………
.
Penampang tidak berubah bentuk
Terhadap bahaya lipatan KIP C1 =
.
.
= 1600 . 35 17,5 . 1,1 = 2909 C2 = 0,63.
= 0,63. 2,1
106 1666 = 794,11 C1> C2maka :
=
2 1
0,7
= 794,11 2909
0,7
1666 = 318,35 kg/cm 2
≤
0,042
C1x C2 x
3 x
0,042 x2909 x 794,11 x
0,7 35
3 x 1666 318,35 kg/cm2≤
1293 kg/cm2... ok Cek Tegangan Syarat (PPBBI) N = 3742,61 (output SAP 2000 v14)
=
Dimana
=Lkx ix dimana Lkx = 16 m =1600 14,7 = 109⇒
= 2,208
=
= 2,208 . 3742,61
63,1
= 130,96 kg/cm2< 1666 kg/cm2...ok f. Kontrol terhadap tegangan lentur yang terjadi
=
≤
= 1666
/
2
= 1177156775 = 1518,9
/
21518,9
/
2≤
= 1666
/
2 …………. Ok g. Kontrol terhadap tegangan geser yang terjadiTegangan geser yang diijinkan
= 0,6.
= 0,6.1666 = 999,6
/
2
=
.
.
D = 3018,95 kgTegangan geser yang diijinkan
= 0,6.
= 0,6.1666 = 999,6
/
2
=
1.
1+
2.
2 =
17,5
1,1
12 +
0,7
16,4
8,2 = 241,136
=3018,95. 241,136 0,7.13600 = 76,5≤
999,6
/
2Jadi balok aman terhadap tegangan geser h. Kontrol terhadap lendutan
q = 184,7 kg/m = 1,847 kg/cm
= 5 384 .
.
4
.
= 5 384. 1,847.16004 2.1 . 106. 13600= 5,5
= 1 250.
= 1 250.1600 = 6,4
5,5 cm < 6,4 cm …… OKi. Kontrol kolom yang direncanakan
Dari hasil analisa SAP didapatkan Pu kolom sebesar 4957,68 kg Dimana nilai kc pada kolom dengan asumsi ujung jepit sendi : 0,7
Tinggi kolom = 8 m = 800 cm Lk = 0,7 x 800 = 560 cm r min ≥250
=560
250 = 2,24
Min Ag =
∅
.
.
∶∅
= 0,85 Nilai
berdasarkan nilai
:
= 1
= 3,141
560 2,24
2500 2,1.106 = 2,74Karena nilai
> 1,2 maka nilai
= 1,25
2 = 1,25 (2,74)2 = 9,38 Maka nilai Ag =4957,68 . (9,38)0,85 . 2500 = 21,88
2Kolom yang direncanakan menggunakan I WF 300.300.9.14
- H = 300 mm - b = 300 mm - Ts = 14 mm - tb = 9 mm - Wx = 1270 cm3 - Wy = 417 cm3 - Ix = 18800 cm4 - Iy = 6240 cm4 - ix =13,0 cm - iy = 7,51 cm - A = 110,8 cm2 - q = 87,0 kg/m
Gambar 4.7. Penampang kolom
Kontrol penampang :
1. Cek kelangsingan penampang a. Pelat sayap
<
=
=300 14 = 21,4
= 1680
= 1680
250 = 106,26 21,4 < 106,26...OK b. Pelat badan
<
=
= 300 9 = 33,3
= 1680
= 1680
250 = 106,26 33,3 < 106,26...OK 2. Kuat tekan rencana kolom, øPnøPn = 0,85 . A . Fy = 0,85 . 110,8 . 2500 = 235450 kg
øPn
≤
0,24957,68
235350 = 0,02
≤
0,2 maka digunakan persamaan :
2øPn+øbMnx
≤
1,03. Kuat lentur rencana kolom øMnx
Mnx = Fy x Wx = 2500 x 1270= 3175000 kgcm = 31750 kgm Diperoleh nilai Mmax = 22498,77 kgm
4. Rasio tegangan total
4957,68 2 .235350 +
22498,77
1,4 .31750 = 0,52
≤
1,0...OKJadi kolom I WF 300.300.9.14 kuat menerima beban dan memenuhi syarat 4.1.5. Perencanaan Base Plate
Gambar 4.8. Detail Base Plate
Data Tumpuan Beban kolom Pu = 49576,8 N Mu = 22498770 Nmm Vu = 5669,82 Eksentrisitas Beban Mu = Pu. e e =Mu Pu = 22498770 49576,8 = 453,82 mm h = ht – tf = 300 – 14 = 286 mm et = f +h 2= 7 5 + 286 2 = 218 mm ec = h 2
−
f =286 2−
75 = 93 mm Jumlah angkur total n = nt + nc= 2 + 2 = 4 buah
Tahanan tumpu beton Pt = Pu x ec et = 49576,8 x 93 218 = 21150 MPa Puc = Pu + Pt = 49576,8 + 21150 = 70727 N Y =3
(–
) 2 =3
(400–
286) 2 = 171
A1 = B x L = 400 x 400 = 160000 mm2 A2 = I x J = 450 x 450 = 202500 mm2 Mu Pu Vuf cn = 0,85. fc
′
.
A2
A1= 0,85.25.
202500
160000 = 23,906 MPaf cn = 1,7.25 = 42,500 MPa
Tegangan tumpu nominal beton yang digunakan f cn = 23,906 MPa
Tagangan tumpu beton yang diijinkan
. f cn = 0,65. 23906 = 15,539 MPaTegangan tumpu maksimum yang terjadi pada beton
= 2.
.
=2.70727 171.400 = 2,068 MPa
≤
. f cn2,068 MPa
≤
15,539 MPa……….. ok Kontrol dimensi plat tumpuan
=
0,5.
. f cn. Y= 70727
0,5.15,539.23,906.171= 53 mm Syarat yang harus dipenuhi
Bpmin
≤
B53 mm
≤
400 mm ………. Ok Panjang bagian plat tumpuan jepit besi a = (L–
0,95.ht)/2 = (400–
0,95.300)/2 = 57,5 mm f cu 1=
1−
a Y
. f cu =
1−
57,5 171
. 2,069 = 1,373 MPa Z =1 4. B . t 2 =1 4.400.20 2 = 40000 mm2
= 1 2.
.
1. a 2+1 3.
. (
−
1). a 2 =1 2. 400.1,373.57,5 2 +1 3. 400.
2,068−
1,373
.57,5 2 = 1214208 Nmm
=
.
= 250. 40000 = 10000000 Nmmθ
b. Mn = 0,90.10000000 = 9000000 Nmm 1214208 Nmm≤
9000000 Nmm………. Ok Gaya tarik pada angkur baut
1 =
=21150
2 = 10575
Luas penampang angkur baut
= 1 4.
.
=1
4. 3.14. 19
2 = 284
2Tahanan tarik angkur baut Tn = 0,75. Ab. f ub = 0,75.284.825 = 175433 N
. Tn = 0,9. 175433 = 157890
1≤
. Tn 10575≤
157890………
. .
Gaya geser pada angkur baut
1 =
=5669,82
4 = 1417
Luas penampang angkur baut
= 1 4.
.
2 =1 4. 3.14. 19 2 = 284
2Tahanan geser nominal Vn = r1. m . Ab. f ub = 0,4.1.284.825 = 93564 N
. Vn = 0,75. 93564 = 70173
1≤
. Vn 1417≤
70173………
. .
Kontrol panjang angkur baut
=
.(4.
′
) = 400.
4.
25
= 380
380
≤
500………
. .
Sambungan las plat kaki
A las =((30 x 4) + (30 x 2)) x 1 satuan = 180
2
=
.
= 5148,4 180 = 28,6
/
2
=
.
= 5669,82 180 = 31,5
/
2
=
2 + 3.
2 =
28,62+
3.31,52
61,6
/
2≤
966,28
/
2 Tebal las =
= 61,6 966,28 = 0,06
Dipakai a = 6 mm4.1.6. Sambungan
a.
Pertemuan balok dan kolom Data Sambungan Vu = 3018,95 Kg Mu = 1177156 Kgcm
Perhitungan Kelompok Baut Metode Elastis Luasan Transformasi Gaya tarik pada baut
Luas penampang baut
= 1 4.
.
2 =1 4. 3.14. 19 2 = 284 mm2≈
2,84 cm2Gaya tarik yang terjadi pada baut baris teratas
=
.
a =2,84.28 = 0,71
Mencari letak garis netral
=
=
17,5 0,71= 5
= 5.
+
=
= 57
ya = 47,5 cm yb = 9,5 cmMomen inersia dari luasan transformasi
= 1 3.
.
2+1 3.
.
2 =1 3. 0,71. 47,5 2 +1 3. 17,5. 9,5 2 = 102527,76
2Tegangan tarik max
A
A
Potongan A-A
=
.
=1177156.47,5 102527,76 = 543,36
/
2Beban tarik baut
1 =
.=543,36
2,84= 1543,38 kg
≈
15433,8 N
= 0,7.
.
= 0,7.284.825 = 164010
Syarat yang harus dipenuhi
1≤
15433,8 N
≤
164010 N………..ok Gaya geser pada baut
=
=30189,512 = 2515,8
= 0,6.
.
= 0,6.284.825 = 140580
Syarat yang harus dipenuhi
1≤
2515,8
≤
140580 N………..ok Daya Dukung Momen Baut
= 6.
= 6.16401 = 98406
Momen yang dapat ditahan oleh baut (Mb) Mb = R.e
= 98406.28,4 = 2794730 kgcm
Syarat yang harus dipenuhi
≥
2794730 kgcm
≥
1177156 Kgcm………….. ok Daya dukung baut terhadap tarik
=
+
.
2
2 =
2.
12 + 2.
22 + 2.
32
2 =
2. 22,32+ 2.14,22+ 2.5,92
2 = 2934,96
2
=3018,95 12 + 1177156.22,3 2934,96 x y= 9195,6 Kg
Syarat yang harus dipenuhi P
≤
9195,6 Kg
≤
16401
…………..okb.
Perhitungan sambungan di titik buhulGambar 4.10. Detail Sambungan Titik Buhul
Data Sambungan Vu = 1727 Kg Mu = 376359 Kgcm
Perhitungan Kelompok Baut Metode Elastis Luasan Transformasi Gaya tarik pada baut
Luas penampang baut
= 1 4.
. 16 2 =1 4. 3.14. 16 2 = 201 mm2≈
2,01 cm2Gaya tarik yang terjadi pada baut baris teratas
=
.
a =2,01.28,3 = 0,48
Mencari letak garis netral
=
=
17,5 0,48= 6
= 6.
+
=
= 48
ya = 41,4 cm yb = 6,9 cmMomen inersia dari luasan transformasi
= 1 3.
.
3+1 3.
.
3 =1 3. 0,48. 41,4 3 +1 3. 17,5. 6,9 3 = 13269,57
2Tegangan tarik max
=
.
=376359 .41,413269,57 = 1174,2
/
2
Beban tarik baut
1 =
.A
=1174,2
2,01= 2360,16 kg
≈
23601,6 N
= 0,7.
.
= 0,7.201.825= 116077,5
≈
11607,75
Syarat yang harus dipenuhi
1≤
23601,6 N
≤
116077,5
………..ok Gaya geser pada baut
=
=172710 = 172,7
≈
1727
= 0,6.
.
= 0,6.284.825 = 140580
Syarat yang harus dipenuhi
1≤
1727
≤
140580
………..ok Daya Dukung Momen Baut
= 4.
= 4.11607,75 = 46431
Momen yang dapat ditahan oleh baut (Mb) Mb = R.e
=46431.23,9 = 1109701 kgcm
Syarat yang harus dipenuhi
≥
1109701 kgcm
≥
376359 Kgcm………….. ok Daya dukung baut terhadap tarik
=
+
.
2
2 =
2.
12 + 2.
22
2 =
2. 17,42+ 2. 9,12
2 = 771,14
2
=1727 10 + 376359 .17,4 771,14 = 8664,9 KgSyarat yang harus dipenuhi P
≤
8664,9 Kg
≤
11607,75
…………..okc.
Perhitungan las pelat sambungan arah sejajar kolom Tebal las ditaksir a = 4 mm = 0,4 cmx
y
Panjang las (lbr) = 36 cm P = N balok = 3742,61 kg
Beban ditahan oleh las kiri dan las kanan, masing-masing sebesar P kiri dan P kanan, dimana : Pki = Pka = ½ . P = ½ . 3742,61 = 1871,3 kg
Ln = lbr – 3a = 36 – (3 . 0,4) = 34,8 cm
D = Pki . sin 45o = 1871,3 sin 45o = 1323,2 kg
=
=
.
= 1871,3 36 . 0,4= 129,95
/
2 <
= 999,6
/
2
=
=
.
= 1871,3 34,8 .0,4= 134,4
/
2 <
= 1666
/
2 Kontrol :
=
2 + 3
2 =
134,42+ 3 .129,952 = 262,2
/
2 <
= 1666
/
2...okKesimpulan : tebal las 0,4 cm dapat digunakan pada pelat penyambung arah sejajar kolom.
d.
Perhitungan las pelat sambungan arah sejajar balok Tebal las ditaksir a = 4 mm = 0,4 cmPanjang las (lbr) = 100 cm Mc = 376359 kgcm Ln = lbr – 3a = 100 – (3 . 0,4) = 98,8 cm e = 1/3 . h + ¼ . 0,4 .
2 = 1/3 . 63,85 + ¼ . 0,4 .
2 = 21,42 cm D =
=376359 21,42 = 17570
D = N = D sin 45o = 17570 sin 45o = 12424 kg
=
=
.
= 12424 100 . 0,4= 311
/
2 <
= 999,6
/
2
=
=
.
= 12424 98,8 .0,4= 314
/
2 <
= 1666
/
2 Kontrol :
=
2 + 3
2 =
3142+ 3 .3112 = 624
/
2 <
= 1666
/
2...okKesimpulan : tebal las 0,4 cm dapat digunakan pada pelat penyambung arah sejajar balok. 4.1.7. Perhitungan Pondasi Telapak
Data Dimensi Pondasi:
Panjang Pondasi (L) = 1,5 m Lebar Pondasi (B) = 2,2 m
Tebal pile cap = 0,4 m
Tinggi pedestal = 2 m
Tebal kolom = 0,45 x 0,45 m
Tebal tanah diatas pile cup = 1,6 m
Data tanah:
D
fh
fL
P
uM
u
Berat jenis tanah (
) = 19 kN/m3 Kohesi (c) = 50 kN/m3
Sedut geser(
) =30
Data bahan:
Mutu beton ( fc’) = 25 Mpa
Mutu Baja ( fy) = 250 Mpa
Data reaksi pembebanan:
PU = 504,8 KN Mux = 220,6 KNm Muy = 0,69 KNm
a. Perhitungan daya dukung tanah Teori targazhi:
=
. (1 + 0,3.B/L) +
+ 0,5
(1−
0,2.B/L) Untuk:
:30
;
: 37,2;
: 22,5;
: 19,7
= 50. 37,2.(1 + 0,3.2.2/1,5) + 19 .2. 22,5 + 0,5 .19. 2.2 .19,7. (1−
0,2.2.2/1,5) = 3824 kN/m2
=
=3824 3 = 1275 kN/m2 Kontrol tegangan tanah yang terjadiPu = 504,8 kN Plat beton = 2.2 × 1,5 × 0,4 × 24 = 31,68 kN Berat pedestal = 0,45× 0,45 × 2 × 24 = 9,72 kN Berat tanah = (2.2× 1,5 – 0,45 × 0,45) × 1,6 × 19 = 94,17 kN + Qu = 640,37 kN
σ
max = Pu B. L± Mu.x 1 6. L . B 2 ± Mu.y 1 6.B.L 2≤σ
tσ
max = 640,37 2,2.1,5 ± 220,6 1 6. 1,5. 2,2 2 ± 0,69 1 6. 2,2. 1,5 2 = 194 ± 182 ± 0,8σ
max = 376,8 kN/m2 376,8 kN/m2≤
1275 kN/m2... okσ
min = 11,2 kN/m2≥
0b. Kontrol tegangan geser 1 arah
= 7 5 +19 2 = 84,5≈
85
d = 400 – 85 = 315 a =
2−
2
−
= 2200 2−
450 2−
315 = 560
= 0,560
=
+−
a
. (
−
)
= 11,2 +
2,2−
0,560
. (376,8−
11,2) 2,2 = 283,7 kN/m2Gaya tekan ke atas dari tanah (
):
= a.
.
+
2=0,560.2,2.(376,8+283,7)
2
= 406,9
∅
.
=∅
.
′
6 .
.
= 0,75.
25 6 . 2200.315 = 433125
= 433,125
Jadi (
= 406,9
)≤
(∅
.
= 433,125
)……… aman c. Kontrol tegangan geser 2 arah (geser pons)Dimensi kolom, b = h = 450 mm
+
=
+
= 450 + 315 = 765
= 0,765
Gaya tekan ke atas gaya (gaya geser pons):
=
.−
+
. (
+
)
.
+
2
=
2,2.1,5−
0,765
.(0,765)
.
376,8 + 11,2) 2
= 343,38
=
=450450= 1
= 2.
+
+ (
+
)
= 2.
765 + 765
= 3060
Gaya geser yang dapat ditahan beton (∅
.
):
=
1 + 2
.
′
.
.
6 =
1 +2 1
.
25.3060.315 6 = 2409750 N = 2409,75 kN
=
2 +
.
0
.
′
.
.
12⇒
= 30 =
2 +30.315 3060
.
25. 3060.315 12 = 2043563
= 2043,56
=1 3.
′
.
.
=1 3.
25. 3060.315 = 1606500
= 1606,5
Dipilih
yang terkecil, jadi∅
.
= 0,75.1606,5 = 1204,125
Jadi(
= 343,38
)≤
(∅
.
= 1204,125
)………
. (
) d. Hitungan tulangan pondasiTulangan sejajar sisi panjang:
= 7 5 +19 2 = 84,5 ≈
85
=
−
= 400−
85 = 315
=
2−
2
=2,20 2−
0,450 2 = 0,875
=
+−
2 . (
−
) = 11,2 +
2,2−
0,875
.376,8−
11,2 2 = 253,4
/
2
=1 2.
.
2 +1 3.
−
.
2 = 1 2. 253,4. 0,875 2 +1 3.
376,8−
253,4
.0,875 2 = 128,5
=
∅
.
.
2= 128,5.10 6 0,8.1000. 3152 = 1,6
= 382,5.
1.
600 +
−
225.
1
.′
(600 +
)2 = 382,5.0,85.
600 + 250−
225.0,85
. 25 (250 + 410)2 = 7,4 MPaJadi K < Kmax (memenuhi syarat) a =
1−
1−
2.
0,85.
′
.
=
1−
1−
2.1,6 0,85.25
.315 = 24,68 mm
,
= 0,85.
′
. a . b f y =0,85. 25.24,68 .1000 250 = 2097,8
2
′
< 31,36
,
= 1,4.
.
f y = 1,4.1000.315 250 = 1764
2 Jarak tulangan:
= 1 4
.
.
2.
,
= 1 4
.
. 192. 1000 1764 = 160,6
≤
(2.
= 2.400 = 800
) ≤
450
Dipilih yang kecil, yaitu s = 160 mm Jadi dipakai tilangan D19 – 160
1771
2>
,
= 1764
2 ……… OKTulangan sejajar sisi pendek
= 75 + 19 +19 2 = 103,5 ≈
104
=
−
= 400−
104 = 296
=
2−
2
= 1,5 2−
0,450 2 = 0,525
=1 2.
.
2 =1 2. 376,8. 0,525 2 = 51,9
=
∅
.
.
2 = 52,9. 10 6 0,8.1000.2962 = 0,74
Jadi K <Kmax (memenuhi syarat) a =
1−
1−
2.
0,85.
′
.
=
1−
1−
2.0,74 0,85.25
.296 = 10,4 mm
,
= 0,85.
′
. a . b f y =0,85.25.10,4.1000 250 = 884
2
′
< 31,36
,
= 1,4.
.
f y = 1,4.1000.296 250 = 1657,6
2Untuk jalur pusat selebar L = 1,5 m
,
= 2.
.
,
+
= 2.1,5.1657,6 1,5 + 2,2 = 1506,9
2 Jarak tulangan:
= 1 4
.
.
2.
,
= 1 4
.
. 192. 1000 1506,9 = 188
≤
(2.
= 2.400 = 800
) ≤
450
Dipilih yang kecil, yaitu s = 180 mm Jadi dipakai tilangan D19 – 180
1574
2>
,
= 1506,9
2……… OK Untuk jalur tepi (diluar jalur pusat):
,
=
,
−
,
= 1657,6−
1506,9 = 150,7
2 Jarak tulangan:
= 1 4
.
.
2.
,
= 1 4
.
. 192.1000 150,7 = 1880,45
≤
(2.
= 2.400 = 800
) ≤
450
Dipilih yang kecil, yaitu s = 450 mm Jadi dipakai tulangan D19 – 450
630,064
2 >150,7
2………. ok e. Kuat dukung pondasi
=∅
. 0,85.
. 1= 0,7.0,85.25.450.450 = 3012187,5
= 3012,18
,
= 504,8
< 3012,18
……….. okBAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Dari uraian pada bab-bab sebelumnya dapat disimpulkan antara lain :
1. Baja merupakan bahan yang mempunyai sifat struktur yang sangat baik, terlebih untuk bangunan pabrik karena kebutuhan jarak antar kolom yang jauh sedangkan atap biasanya merupakan atap metal yang ringan.
2. Profil baja untuk balok/kuda-kuda yang digunakan dalam perencanaan ini adalah baja I WF 350.175.7.11.
3. Profil baja untuk Kolom yang digunakan dalam perencanaan ini adalah baja I WF 300.300.8.14. 4. Sedangkan untuk gording digunakan profil baja Light Lip Channel C 150.75.20.4,5.
5. Dengan kondisi tanah setempat yang keadaan tanahnya tidak keras dan daya dukungnya cukup baik, maka pondasi telapak atau foot plate yang digunakan. Dengan kedalaman pondasi 2 meter lebar pondasi 2,2 x 1,5 meter, tebal pondasi 0,4 meter, dan lebar kolom 0,45 x 0,45 meter.
5.2. Saran
1. Untuk merelisasikan hasil perhitungan dengan di lapangan maka diperlukan pengawasan yang benar- benar teliti.
2. Pondasi yang direncanakan harus kuat menahan beban yang bekerja padanya. Selain itu tanah tempat pondasi diletakan juga harus bisa memberikan daya dukung yang cukup kuat agar pondasi tidak
mengalami penurunan yang melebihi batas toleransi.
3. Pada keseluruhan pembangunan pabrik ini seluruh material harus benar-benar sesuai dengan hasil perhitungan.
DAFTAR PUSTAKA
Wigroho H, (2001). Analisis Perencanaan Struktur Frame Menggunakan SAP 2000 Versi 7.42, Andi, Yogyakarta.
Prabawati Arie, (2010). Analisis Struktur Bangunan dan Gedung dengan 2000 Versi 14, Andi, Yogyakarta. Asroni Ali, (2010). Kolom Pondasi dan Balok ‘T’ Beton Bertulang, Graha Ilmu, Yogyakarta.
………., (2002). Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung , Departemen Pekerjaan Umum.
………., (1984). Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI), Yayasan lembaga penyelidikan masalah bangunan.