LAPORAN PERANCANGAN STRUKTUR GEDUNG 6 LA

i

LAPORAN PRAKTIKUM PERANCANGAN STRUKTUR

Disusun Oleh :

Rohmat Nurcahyo 20140110202 Budi Suryo Wibowo 20140110207 Syakur Adhi Tyasmoro 20140110225 Iqbal Abdurrahman Rasyid 20140110226

Novrizal 20140110228

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

ii

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM PERANCANGAN STRUKTUR

Disusun Oleh :

Rohmat Nurcahyo 20140110202 Budi Suryo Wibowo 20140110207 Syakur Adhi Tyasmoro 20140110225 Iqbal Abdurrahman Rasyid 20140110226

Novrizal 20140110228

Telah diperiksa dan disetujui oleh : Mengetahui :

Yogyakarta, Desember 2016 Yogyakarta, Desember 2016 Dosen Praktikum Asisten Dosen

iii

iv

KATA PENGANTAR

Assalammu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT. Akhirnya Laporan Praktikum Perancangan Struktur ini bisa terselesaikan walaupun jauh dari kesempurnaan.

Laporan ini disusun sebagai salah satu persyaratan dalam menempuh Pendidikan Strata 1 (S1), di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.

Dalam penyusunan laporan ini kami mendapatkan bimbingan dari berbagai pihak, untuk itu kami mengucapkan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua, yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materiil.

2. Edi Hartono, S.T., M.T. selaku dosen praktikum Perancangan Struktur.

3. Saudara Rahadian Surya Baskara selaku Assisten Praktikum Perancangan Struktur.

4. Semua pihak yang telah membantu sehingga Laporan ini dapat terselesaikan. Sangat kami sadari keterbatasan dalam penyusunan laporan ini, untuk itu kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Kami berharap semoga Laporan Praktikum ini berguna bagi kita semua para pembaca. Aamiin. Wassalammu’alaikum Wr. Wb.

Yogyakarta, Desember 2016

v DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL i

LEMBAR PENGESAHAN ii

LEMBAR ASISTENSI iii

KATA PENGANTAR iv

DAFTAR ISI v

BAB I PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG 1

B. TUJUAN PERENCANAAN 2

C. LOKASI PEMBANGUNAN 2

D. DATA PERENCANAAN 3

E. APLIKASI/SOFTWARE 3

F. PERATURAN DALAM PERENCANAAN 5

BAB II PEMBEBANAN

A. TEORI UMUM 7

B. JENIS-JENIS PEMBEBANAN 7

C. ANALISIS HITUNGAN 11

BAB III PEMODELAN STRUKTUR

A. TEORI UMUM 25

B. PEMODELAN STRUKTUR ATAP DENGAN PROGRAM

SAP2000 V14 26

C. PEMODELAN STRUKTUR PORTAL DENGAN PROGRAM

SAP2000 V14 48

BAB IV PERHITUNGAN STRUKTUR

A. TEORI UMUM 65

B. PERHITUNGAN ELEMEN STRUKTUR KUDA-KUDA 69

C. PERHITUNGAN ELEMEN STRUKTUR PORTAL 86

D. PERHITUNGAN FONDASI 130

BAB V GAMBAR PERENCANAAN

vi

B. PERANGKAT LUNAK 149

BAB VI RENCANA ANGGARAN BIAYA (RAB)

A. TEORI UMUM 151

B. PERHITUNGAN RAB 152

C. HASIL RENCANA ANGGARAN BIAYA 173

PENUTUP vii

DAFTAR PUSTAKA viii

1 BAB I PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Praktikum perancangan struktur merupakan salah satu praktikum wajib di Program Studi Strata-1 Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dalam praktikum ini kelompok kami mendapatkan pelajaran untuk mendesain dan merancang sebuah struktur gedung kampus.

Secara umum kampus memiliki fungsi, yaitu:

1. pusat belajar mahasiswa, gedung kampus memiliki fungsi sebagian besar adalah sebagai tempat belajar mahasiswa untuk mendapatkan ilmu, 2. tempat operasional, gedung kampus juga banyak memiliki kegunaan

sebagai tempat menjalankannya oprasional kegiatan kampus itu sendiri, 3. pusat penelitian, dalam gedung kampus juga sering disediakan

laboraturium yang berguna sebagai tempat penelitian atau pun sebagai tempat praktikum bagi para mahasiswa,

4. tempat bersosialisasi, banyaknya mahasiswa yang berasal dari daerah-daerah tertentu terkadang menimbulkan terjadinya sosialisasi antar mahasiswa.

Bangunan yang dibuat bernama Gedung Surya Baskara. Fungsi gedung tersebut adalah gedung untuk perkuliahan program studi teknik sipil di Institut Teknologi Baskara (ITB). Bangunan tersbut terdiri dari enam lantai dengan struktur atap ringan dengan tipe atap pelana dengan sudut atap (α) 30 ̊, jenis genteng beton, dan panjang tritisan 1 m. Kuda-kuda menggunakan sistem truss baja IWF dengan gording dari baja dengan mutu baja BJ 37.

2

mendesain atap dan struktur portal maka dapat ditentukan jenis pondasi yang tepat, apakah menggunakan pondasi tiang pancang atau menggunakan pondasi bore pile.

B. TUJUAN PERENCANAAN

Tujuan perencanaan dibuatnya gedung kampus tersebut tidak lepas dari fungsi kampus itu sendiri. Tujuan pokok didirikannya sebuah gedung kampus adalah:

1. menyediakan sarana atau tempat untuk menimba ilmu sebanyak mungkin, 2. sebagai tempat bersosialisasi antar mahasiswa,

3. pusat penemuan karya baru dari pemikiran mahasiswa melalui percobaan atau penelitian yang dilakukan.

C. LOKASI BANGUNAN

Gambar 1.1 Denah lokasi gedung kampus

3

D. DATA PERENCANAAN

Data perencanaan pembangunan gedung kampus ini adalah sebagai berikut:

e. Penutup Atap : Genteng beton

f. Tipe Rangka Kuda-kuda : Pelana

g. Pondasi : Bore pile

2. Spesifikasi Bahan

a. Mutu Baja Profil : BJ - 37

b. Mutu Beton : 30 Mpa

c. Mutu Baja Tulangan : 240 Mpa

E. APLIKASI / SOFTWARE

Dalam perancangan ini kami menggunakan 3 aplikasi/software diantaranya:

1. Program SAP2000

4

berskala tinggi dalam file format text (*.txt). Selain beberapa analisa desain di atas, SAP2000 juga menyediakan beberapa modul – modul tambahan seperti Brigde Modeler, Stage Construction, dan OffShore Analysis. Modul-modul tersebut dapat diaktifkan dengan membayar biaya pengaktifan kepada CSI.

2. AutoCAD

AutoCAD adalah sebuah perangkat lunak CAD yang berfungsi untuk menggambar/ mendesain sebuah objek 2 dimensi maupun 3 dimensi dengan sistem CAD. AutoCAD adalah software desain yang paling populer di dunia karena keunggulannya dalam mengembangkan produk-produknya. AutoCAD dikembangkan oleh Autodesk yang memiliki banyak versi mulai dari versi pertama yang dikeluarkannya adalah 1.0 (tahun 1982) sampai dengan versi yang sekarang. AutoCAD terus berinovasi dengan mengeluarkan versi-versi terbarunya dan fitur-fitur yang lebih menarik tentunya.

3. Microsoft Excel atau Microsoft Office Excel

Microsoft Excel atau Microsoft Office Excel adalah sebuah program aplikasi lembar kerja spreadsheet yang dibuat dan didistribusikan oleh Microsoft Corporation yang dapat dijalankan pada Microsoft Windows dan Mac OS. Aplikasi ini memiliki fitur kalkulasi dan

pembuatan grafik yang, dengan menggunakan

5

F. PERATURAN DALAM PERANCANAAN

Dalam Perancanaan ini SNI yang digunakan adalah :

1. SNI-03-1727-2013 tentang beban minimum untukperancangan gedung, 2. SNI-03-1726-2012 tentang tata cara perancanaan ketahanan gempa untuk

gedung dan non gedung,

3. SNI-03-1729-2015 tentang spesifikasi untuk bangunan gedung baja struktural,

6

G. TAHAP PERENCANAAN BANGUNAN START

Pengumpulan Data :  Karakteristik Lokasi  Fungsi Bangunan  Beton

 Baja

 dll (denah,dll)

Analisis beban dan perkiraan Dimensi

Pemodelan struktur (SAP 2000)

Analisis Struktur (Run)  Gaya Dalam

 Deformasi

 Periode dan Frekuensi

Cek Kapasitas Mn, Pn, Vn

DED & RAB

7 BAB II PEMBEBANAN

A. TEORI UMUM

Analisis pembebanan yang dihitung adalah analisis pembebanan struktur atap dan struktur portal. Atap merupakan benda yang digunakan untuk menutup bagian atau suatu bangunan. Struktur portal merupakan struktur rangka kaku yang terdiri dari balok untuk bagian horizontal dan kolom untuk bagian vertikal.

Pada pembuatan bangunan Gedung Surya Baskara digunakan baja struktur untuk rangka atapnya. Baja struktur adalah suatu jenis baja yang berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan dan sifatnya cocok untuk pemikul beban. Perencanaan struktur baja memperhatikan persyaratan sebagai berikut : 1. Cukup kuat dan kaku.

2. Tidak mengganggu fungsi struktur.

3. Biaya pembuatan dan pemeliharaan harus murah.

4. Siap untuk disesuaikan dengan pengembangan dimasa akan datang. Sedangkan untuk pembuatan struktur portal menggunakan beton bertulang. Menurut SNI 03-2847-2002 pasal 3.13 mendefinisikan beton bertulang adalah beton yang ditulangi dengan luas dan jumlah tulangan yang tidak kurang dari nilai minimum yang disyaratkan dengan atau tanpa prategang, dan direncanakan berdasarkan asumsi bahwa kedua bahan tersebut bekerja sama dalam memikul gaya-gaya. Beton bertulang terbuat dari gabungan antara beton dan tulangan baja. Oleh karena itu, beton bertulang memiliki sifat yang sama seperti bahan-bahan penyusunnya yaitu sangat kuat terhadap beban tekan dan beban tarik.

B. JENIS-JENIS PEMBEBANAN

8

dipakai dalam perencanaan gedung ini sesuai dengan SNI 03-1727-2013 tentang Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung, antara lain sebagai berikut:

1. Beban Mati (D)

Beban mati adalah berat dari semua bagian pada suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala bahan, finishing, mesin mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung, sebagai contoh berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung adalah:

a. beton bertulang,

b. muatan dinding batu bata,

c. beban tegel keramik per cm tebal, d. beban plafon dan penggantung, e. beban adukan semen per cm tebal,

f. penutup atap genting dengan reng dan usuk per luas dalam meter. 2. Beban Hidup (L)

Beban hidup adalah semua beban akibat pemakaian atau penghunian suatu gedung, termasuk beban-beban pada lantai yangberasal dari barang-barang yang dapat berpindah, dan atau beban akibat air hujan pada atap. Beban-beban yang termasuk beban hidup adalah:

a. beban hidup orang pada lantai, b. beban hidup orang pada tangga, c. beban pada tangga dan bordes,

d. beban akibat air hujan (r), rumus (40-0.8α) kg/m2 α = sudut kemiringan atap e. beban atap yang dapat dibebani orang,

f. beban terpusat pekerja dan peralatannya. 3. Beban Angin (W)

9

negatif (hisap), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan positif dan tekanan negatif ini dinyatakan dalam kg/m², ditentukan dengan mengalikan tekanan tiup yang telah ditentukan dengan koefisien-koefisien angin yang telah ditentukan dalam peraturan ini. Tekanan tiup diambil 25 kg/m2_{, sedang untuk koefisien angin diambil} untuk koefisien angin untuk gedung tertutup dan sudut kemiringan atap (a) kurang dari 65º. Beban angin adalah beban yang bekerja pada struktur akibat tekanan-tekanan dari gerakan angin.

a. tekanan tiup di laut dan di tepi laut sampai sejauh 5 km dari pantai harus diambil minimum 40 kg/m2,

b. untuk daerah-daerah di dekat laut dan daerah-daerah lain tertentu, di mana terdapat kecepatan-kecepatan angin yang mungkin menghasilkan tekanan tiup yang lebih besar daripada yang ditentukan dalam ayat 1 dan 2, tekanan tiup (p) harus dihitung dengan rumus :

p = 2 (kg/m2)

dimana v adalah kecepatan angin dalam m/det, yang harus ditentukan oleh instansi yang berwenang,

c. pada cerobong, tekanan tiup dalam kg/m2 harus ditentukan dengan rumus (42,5 + 0,6h), di mana h adalah tinggi cerobong seluruhnya dalam meter, diukur dari lapangan yang berbatasan.

4. Beban Gempa (E)

Semua beban statik ekwivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa (Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, 1987). Analisis beban gempa yang dipakai dalam pembuatan gedung ini adalah dengan metode respon spektrum.

5. Beban Khusus

10

hidup seperti gaya sentrifugal dan gaya dinamis yang berasal dari mesin-mesin, serta pengaruh-pengaruh khusus lainnya.

Berdasarkan SNI 03-1727-2013, kombinasi beban dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. 1,4D

2. 1,2D + 1,6 L + 0,5(Lr atau S atau R)

3. 1,2D + 1,6(Lr atau S atau R) + (L atau 0,5W) 4. 1,2D + 1,0W + L + 0,5(Lr atau S atau R) 5. 1,2D + 1,0E + L + 0,2S

6. 0,9D + 1,0W 7. 0,9D + 1,0E Keterangan: D = beban mati L = beban hidup

Lr = beban hidup atap tereduksi R = beban hujan

11

C. ANALISIS HITUNGAN 1. Analisis hitungan pada atap

a. Dimensi Atap

12

b. Beban Mati Tambahan

1) Beban Genting Beton, Usuk, Reng (Beban= 50 kg/m2)

D1 = [1,155+ (½.1,386)] x 50 kg/m2

Gambar 2.4 Beban mati tambahan

Gambar 2.5 Beban plafon

13

P2 = 18 x [(½x 2,4)+(½ x 2,4)]x (½ x 3) = 54 kg/m

P3 = 18 x (½ x 2,4) x [(½ x 3) + (½ x 2,5)] = 59,4 kg/m

P4 = 18 x [(½ x 2,4)+ (½ x 2,4)] x [(½ x 3) + (½ x 2,5)] = 118,8kg/m

P5 = 18 x (½ x 2,4)x [(½ x 2,5) + (½ x 2,5)] = 54 kg/m

P6 = 18 x [(½ x 2,4)+ (½ x 2,4)] x [(½ x 2,5) + (½ x 2,5)] = 108 kg/m

P7 = 18 x (½ x 2,4) x [(½ x 2,5) + (½ x 2)] = 48,6 kg/m

P8 = 18 x [(½ x 2,4)+ (½ x 2,4)]x [(½ x 2,5) + (½ x 2)] = 97,2 kg/m

c. Beban Hidup

1) Beban pekerja= 100 kg 2) Beban air hujan

Beban = 40 - (0,8 x α) = 40 – (0,8 x 30o) = 16 kg/m2

R1 = 16 x (1,155 + ½ x 1,155) = 27,72 kg/m

R2 = 16 x (½ x1,155 + ½ x 1,155) =18,48 kg/m

14

d. Beban Angin

V = 15

P =�² = ² = 14,062 1) Desak

Koefisien tekan = 0,02 (α) – 0,4 = 0,02 (30) – 0,4 = 0,2

Wt1 = 0,2 x [(½.1,386 + 1,155)] x 14,062 = 5,197 kg/m

a) H = 5,197 x cos30° = 4,501 kg/m b) V = 5,197 x sin 30° = 2,599 kg/m Wt2 = 0,2 x [(½.1,386) + (½.1,386)] x 14,062

= 3,898 kg/m

a) H = 3,898 x cos30° = 3,376 kg/m b) V = 3,898 x sin 30° = 1,949 kg/m Wt3 = 0,2 x (½.1,386) x 14,062

= 1,949 kg/m

a) H = 1,949 x cos30° = 1,688 kg/m b) V = 1,949 x sin 30° = 0,975 kg/m 2) Hisap

Koefisien hisap = - 0,4

Wh1 = -0,4 x [(½.1,386 + 1,155)] x 14,062 = -10,395 kg/m

15

2. Analisis hitungan pada portal a. Perencanaan Dimensi Portal

Ukuran Kolom : 60 cm × 60 cm

Dinding yang digunakan merupakan dinding pasangan bata merah (setengah bata) 250 kg/m2.

1) Balok lantai dasar (sloof) ke lantai 1 h’ = 4 – 0,5 = 3,5 m

beban dinding = 250 x 3,5 = 875 kg/m2

2) Balok lantai 1 ke lantai 2 dan seterusnya h’ = 3 – 0,5 = 2,5 m

beban dinding = 250 x 2,5 = 625 kg/m2

3) Balok lantai dasar (sloof) ke bawah bordes h’ = 2 – (0,5x0,5+0,5x.0,3) = 1,6 m

16

Beban hidup pada lantai bangunan 250 kg/m2

(Gedung Kampus, PPURG 1987) d. Beban Plat Bordes

1) Beban Mati

Keramik = 24 kg/m2 Spesi = 21 x 2 = 42 kg/m2 Total beban = 66 kg/m2

2) Beban Hidup

Beban hidup plat bordes 300 kg/m2

17

2) Sisi Depan

Jumlah titik = 24 Luas sisi (A) = 192 m2 Tekanan Angin = 14,062 kg/m2 Sisi samping = A x Te a a A a) Tangga lantai dasar

18

Panjang Antrede = 27,5 cm Tinggi Uptrede =18 cm La = √ . +

19

Panjang Antrede = 30 cm Tinggi Uptrede =15 cm

La = √ +

20

2) Beban Mati pada Tangga

Beban beton bertulang 2400 kg/m3

Beban penutup lantai dari keramik 24 kg/m2 Adukan per cm tebal spesi dari semen 21 kg/m2 a) Berat total untuk tangga di lantai dasar

Beban total = beban anak tangga+keramik+(2xSpesi) = 109,814 + 24 + (2 x 21)

= 175,814 kg/m2

b) Berat total untuk tangga di lantai 1, 2, 3, 4, dan 5

Beban total = beban anak tangga+keramik+(2xSpesi) = 107.387 + 24 + (2 x 21)

= 173,387 kg/m2

3) Beban Hidup pada Tangga

Tangga pada bangunan 300 kg/m2 _{(Kampus, PPURG 1987)}

g. Beban Gempa Diketahui:

Fungsi bangunan = Gedung Kampus

Wilayah = Yogyakarta

Jenis tanah = Keras

Ss = 1,212

(peta Gambar 9. pada SNI 1726- 2012)

S1 = 0,444

22

Tabel 2.1 Nilai spektrum respon desain Sa untuk perioda yang lebih kecil dari To (0 ≤ T < To)

23

c) Untuk periode lebih besar dari Ts (To ≥ Ts ) Sa = �

= ,

= 0,401376

24

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0 1 2 3 4 5

S

A

T (detik)

Respon Spektrum Daerah Yogyakarta

Tanah Keras (SC) 0 < T < T0

Tanah Keras (SC) T0 < T < Ts

Tanah Keras (SC) T0 > Ts

25 BAB III

PEMODELAN STRUKTUR

A. TEORI UMUM

Dalam pemodelan struktur bangunan, kita perlu memahami beberapa hal yang cukup penting oleh seorang desainer bangunan yaitu desain dan fungsi. Dalam mendesain sebuah bangunan tentunya harus diperhatikan dari segi fungsi bangunan tersebut, misalnya desain bangunan gedung kampus tentunya berbeda dengan desain bangunan lainnya. Selain itu, yang harus kita ketahui bersama adalah semakin rumit konstruksi yang akan di desain maka semakin dekat bangunan tersebut dengan bahaya. Perhatikan desain-desain gedung modern yang membuat mata terpukau ketika melihatnya, padalah dibalik kemewahan tersimpan bahaya yang sangat besar, jika saja terjadi kesalahan manusia, baik pada proses analisis struktur ataupun pembangunannya.

Kegiatan menghitung struktur bangunan membutuhkan kesabaran, ketelitian, serta pengetahuan struktur bangunan yang baik sehingga dapat menghasilkan sebuah produk desain struktur bangunan yang kuat namun dengan harga semurah mungkin. Perhitungan struktur dapat dilakukan secara manual atau dapat pula dilakukan dengan menggunakan Program SAP2000.

Manfaat Program SAP2000 di dunia konstruksi sangat besar, dengan adanya Software penunjang ini, perhitungan yang sangat rumit bisa menjadi mudah, akan tetapi kita tidak boleh lepas dari konsep - konsep Engineering, karena Program SAP2000 hanya program yang butuh pengendalian dari pemakaiannya. Banyak konstruksi bangunan yang tinggi dan rumit di hitung dengan menggunakan Program SAP2000 dengan tepat, dan tetap oleh Engineer.

26

B. PEMODELAN STRUKTUR ATAP DENGAN PROGRAM SAP2000 V14 1. Kriteria Perencanaan Struktur Atap

a. Spesifikasi Atap

1) Jenis Material : Material Baja 2) Bentuk Atap : Pelana

3) Penutup Atap : Genteng Beton 4) Jenis Rangka Kuda-kuda : Tipe II (Fink) b. Spesifikasi Bahan

1) Berat Jenis Baja : 7850 kg/m3

2) Mutu Baja Profil : BJ-37 dengan Fu sebesar 370 MPa Fy sebesar 240 MPa 3) Modulus Elastisitas Baja : 200.000 MPa

4) Poisson Ratio : 0.02

5) Profil Baja :

2. Penginputan Data Dalam Program SAP 2000 Versi 14 a. Menginput Ukuran Struktur Atap

Atap yang direncanakan mempunyai lebar sebesar 12 m dan tinggi sebesar 3.464 m, kemudian masukan data ukuran lebar dan tinggi atap tersebut dengan cara klik Define pada menu bar  Coordinate System / Grid System  Modify / Show System. Kemudian akan ditampilkan Define Grid System Data. Pada sumbu X di input ukuran lebar atap dan pada sumbu Z di input ukuran tinggi atap.

27

Gambar 3.1 Tampilan untuk menginput ukuran lebar dan tinggi atap b. Membuat Material

Jenis material yang diberikan pada struktur atap yaitu

menggunakan jenis material baja dengan jenis baja yaitu BJ-37. Cara penginputannya yaitu klik Define pada menu bar  Materials  Add New Material  kemudin akan ditampilkan Material Property Data.

1) Pada Material Name and Display Color, di isi dengan nama dari jenis baja yaitu BJ-37 dan untuk warnanya bisa berikan sesuai dengan warna yang di inginkan.

2) Pada Material Type atau jenis material menggunakan Steel (Baja) 3) Pada Weight per Unit Volume diinput berat jenis material baja

yaitu sebesar 7.850 kg/m3_{(SKBI.1.3.53.1987 PPPURG).}

4) Pada kolom Units atau satuan, menggunakan satuan Kg, m, C. 5) Pada Modulus of Elasticity, E diinput Modulus Elastisitas pada

baja sebesar 200.000 MPa

28

7) Pada Minimum Yield Stress, Fy dan Effective Yield Stress, Fye diinput nilai Fy dari jenis baja BJ-37 sebesar 240 MPa

8) Pada Minimum Tensile Streee, Fu dan Effective Tensile Stress, Fue diinput nilai Fu dari jenis baja BJ-37 sebesar 370 MPa

Gambar 3.2 Tampilan membuat material c. Membuat Penampang Baja (Profil)

Profil yang akan digunakan pada pemodelan kuda-kuda atap dan gording yaitu Profil IWF 100.150.5.7, Profil 2L.40.40.5 dan Profil C.75.40.5.7. Cara membuat penampang baja yaitu klik Define pada menu bar  Section P roperty  Frame Sections  Add New Property. Setelah itu kita dapat memilih bentuk profil yang akan kita buat yaitu dengan cara :

29

Gambar 3.3 Tampilan untuk membuat penampang profil baja 2) Setelah itu, input data-data setiap profil yang telah ditentukan.

Dalam hal ini, kami menginput data-data setiap profil yang telah ditentukan sesuai dengan data-data profil yang berada di buku Tabel Profil Konstrusi Baja oleh Ir. Rudy Gunawan.

30

Gambar 3.5 Tampilan untuk membuat Profil 2L.40.40.5

Gambar 3.6 Tampilan untuk membuat Profil C.75.40.5.7 d. Menginput Jenis-Jenis Beban

31 1) Pada Define Load Patterns diinput jenis-jenis beban yang akan bekerja pada atap yaitu beban mati (DEAD), beban mati tambahan (ADL), beban hidup (L), beban angin (W) dan beban hujan (R).

Gambar 3.7 Tampilan untuk menginput jenis-jenis beban yang bekerja pada atap

2) Jenis-jenis beban yang sebelumnya kita input terdapat dua beban mati yaitu beban mati (DEAD) dan beban mati tambahan (ADL). Untuk menggambungkan kedua jenis beban mati ini menjadi beban mati gabungan (D), dilakukan dengan cara klik Define pada menu bar  Load Cases  Add New Load Case. Pada Load Case Name diisi nama dari beban mati gabungan (D), kemudian pada Load Name, di Add beban mati (DEAD) dan beban mati tambahan (ADL).

Gambar 3.8 Tampilan untuk menggambungkan beban mati (DEAD) dan beban mati tambahan (ADL)

e. Menginput Kombinasi Pembebanan

32

kombinasi pembebanan terdapat pada SNI 03-1727-2013, yaitu sebagai berikut:

1) 1,4 D

2) 1,2 D + 1,6 L + 0,5 R 3) 1,2 D + 1,6 R + 0,5 W 4) 1,2 D + 1,0 W + L + 0,5 R 5) 1,2 D + L

6) 0,9 D + 1,0 W 7) 0,9 D

Keterangan: D = Beban Mati L = Beban Hidup R = Beban Hujan W = Beban Angin

Cara menginput kombinasi pembebanan diatas kedalam program SAP2000 versi 14, yaitu dengan cara klik Define  Load Combinations  Add New Combos, kemudian akan ditampilkan Load Combination Data. Setelah itu, diinput satu persatu kombinasi pembebanan diatas.

33

Gambar 3.10 Tampilan untuk menginput kombinasi pembebanan kedua

34

Gambar 3.12 Tampilan untuk menginput kombinasi pembebanan keempat

35

Gambar 3.14 Tampilan untuk menginput kombinasi pembebanan keenam

Gambar 3.15 Tampilan untuk menginput kombinasi pembebanan ketujuh

f. Menginput Beban Mati Tambahan

36

1) Beban mati pada genteng

Beban mati pada genteng diasumsikan sebagai beban merata, cara penginputannya yaitu Select semua garis Frame Section pada gording, klik Assign pada menu bar  Frame Loads  Distributed, kemudian akan ditampilkan Frame Distributed Loads. Setelah itu diinput beban mati pada genteng, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih ADL karena merupakan beban mati tambahan.

b) Pada Options, pilih Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban.

c) Kemudian pada Uniform Load, diinput nilai beban mati pada genteng sesuai dengan perhitungan pembebanan pada BAB II.

Gambar 3.16 Tampilan untuk menginput beban mati pada genteng

2) Beban mati pada plafon

37 Joint Forces. Setelah itu diinput beban mati pada plafon, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih ADL karena merupakan beban mati tambahan.

b) Pada Options, klik pada Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban.

c) Pada Force Global Z, diinput nilai beban mati pada plafon sesuai dengan perhitungan pembebanan pada BAB II dan tambahkan min pada nilainya agar bebannya ke arah bawah.

Gambar 3.17 Tampilan untuk menginput beban mati pada plafon

g. Menginput Beban Hidup

Beban hidup pada struktur atap bangunan ini adalah beban pekerja sebesar 100 kg dan beban hujan. Cara menginput beban gidup pada struktur atap bangunan ini adalah sebagai berikut:

1) Beban Pekerja

38

Point, kemudian akan ditampilkan Frame Point Loads. Setelah itu diinput beban mati pada genteng, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih LL karena merupakan beban hidup,

b) Pada Options, pilih Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban,

c) Pada Trapezoidal Loads diklik pada Relative Distance from End-I,

d) Karena beban titik akan dimasukkan pada jarak setengah bentang frame, maka masukkan nilai 0.5 pada Distance dan masukkan nilai bebannya pada Load.

39 2) Beban Hujan

Beban hujan diasumsikan sebagai beban merata, cara penginputannya yaitu Select semua garis Frame Section pada gording, klik Assign pada menu bar  Frame Loads  Distributed, kemudian akan ditampilkan Frame Distributed Loads. Setelah itu diinput beban mati pada genteng, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih RL karena merupakan beban hujan,

b) Pada Options, pilih Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban.

c) Kemudian pada Uniform Load, diinput nilai beban mati pada genteng sesuai dengan perhitungan pembebanan pada BAB II.

40

h. Menginput Beban Angin

Beban angin diasumsikan sebagai beban merata. Beban angin dibagi menjadi dua bagian yaitu beban angin tekan dan beban angin hisap, beban angin tersebut arahnya tegak lurus gording sehingga pada saat input beban terdapat dua arah yaitu arah Vertikal (Z) dana rah Horizontal (X). Cara penginputannya yaitu pilih garis Frame Section pada gording di salah satu sisi atap untuk input beban angin tekan, klik Assign pada menu bar  Frame Loads  Distributed, kemudian akan ditampilkan Frame Distributed Loads. Setelah itu diinput beban mati pada genteng, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih WL karena merupakan beban angin,

b) Pada Options, pilih Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban.

c) Kemudian pada Uniform Load, diinput nilai beban mati pada genteng sesuai dengan perhitungan pembebanan pada BAB II. Ulangi langkah diatas namun pilih garis Frame Section pada gording di sisi sebaliknya untuk input beban angin hisap.

41

Gambar 3.20 Tampilan untuk menginput beban angin tekan arah Horizontal

42

Gambar 3.22 Tampilan untuk menginput beban angin hisap arah Horizontal

3. Analisis Pembebanan

Sebelum melakukan analisis pembebanan, terdapat langah-langkah sebagai berikut:

a. Memasukkan kombinasi pembebanan yang sudah dibuat.

Kombinasi pembebanan yang telah dibuat sebelumnya harus dimasukkan sebelum analisis pembebanan. Langkah-langkahnya sebagai berikut:

1) Klik Design pada menu bar  Steel Frame Design  Select Design Combos…, kemudian akan ditampilkan Design Load Combinations Selection,

43

Gambar 3.23 Tampilan untuk memasukkan kombinasi pembebanan

3) Klik OK

b. Atur Persyaratan Pembebanan

Persyaratan pembebanan pada tiap analisis berbeda-beda tergantung kebutuhan. Pada analisis ini kami menggunakan persyaratan pembebanan IBC 2016. Langkah-langkahnya sebagai berikut:

44

2) Pada pilihan Design Code, pilih AISC360-05/IBC2006,

Gambar 3.24 Tampilan untuk mengatur persyaratan pembebanan

3) Klik OK

c. Running Pembebanan

1) Klik perintah di toolbar, atau klik menu Analyze > Run Analysis atau klik F5 pada keyboard.

2) Akan muncul jendela Set Load Case to Run.

3) Matikan case MODAL,karena modal untuk analisis dinamis, sehingga hanya akan memperlambat kinerja komputer dengan cara, klik case MODAL, kemudian klik Run/Do Not Run Case, 4) Kemudian Klik Run Now, tunggu sampai proses selesai. Apabila

45

Gambar 3.25 Tampilan untuk me-running pemodelan d. Cek Keamanan Profil Baja

Dalam SAP2000 terdapat beberapa indikator warna yang menunjukkan keamanan penggunaan profil. Jika warna batang profil baja tersebut merah, maka tidak aman digunakan. Jika berwarna biru maka sangat aman digunakan namun boros dalam segi ekonomi. Usahakan agar profil yang digunakan berada direntang warna kuning samai orange agar aman digunakan namun tetap ekonomis.

46

1) Setelah dianalisis pembebanannya, klik Design pada menu bar  Steel Frame Design  Start Design/Check of Structure,

2) kemudian akan ditampilkan beberapa rentang warna dan cek profil yang sudah dibuat. Jika masih biru, ganti profil yang lebih kecil. Jika merah, ganti profil yang lebih besar.

e. Hasil Analisis Pembebanan

Hasil analisis pembebanan dinyatakan dalam tabel yang ditampilkan dengan cara sebagai berikut:

1) Klik Display pada menu bar  Show Tables… atau tekan SHIFT+F12 pada keyboard,

2) Setelah muncul kotak dialog, pilih Joint Output pada ANALYSIS RESULTS,

Gambar 3.27 Tampilan untuk mengetahui hasil analisis pembebanan

3) Pada Load Patterns, pilih semua beban,

4) Pada Load Cases, pilih beban DEAD, ADL, L, R, W, 5) Klik OK.

47

Gambar 3.28 Tampilan tabel hasil analisis pembebanan pada SAP2000

7) Ekspor tabel tersebut ke aplikasi Microsoft Excel agar memudahkan mengolah data angka pada tabel. Klik File pada menu di tabel  Export Current Table  To Excel.

48

C. PEMODELAN STRUKTUR PORTAL DENGAN PROGRAM SAP2000 V14

1. Kriteria Perencanaan Struktur Portal a. Spesifikasi Portal

1) Jenis Material : Beton Bertulang 2) Dimensi Portal

2) Mutu Baja Tulangan

Diameter < 12 mm : Fy sebesar 240 MPa Fu sebesar 370 MPa Diameter > 12 mm : Fy sebesar 390 MPa

Fu sebesar 500 MPa 2. Penginputan Data Dalam Program SAP 2000 Versi 14

a. Menginput Ukuran Struktur Portal

49

Gambar 3.30 Tampilan untuk menginput grid/garis bantu membuat dimensi portal

b. Membuat Material

Jenis material yang diberikan pada struktur Portal yaitu menggunakan jenis material beton bertulang dengan mutu beton 30 MPa. Cara penginputannya yaitu klik Define pada menu bar  Materials  Add New Material  kemudin akan ditampilkan Material Property Data.

1) Material Beton

a) Pada Material Name and Display Color, di isi dengan nama dari jenis baja yaitu BETON dan untuk warnanya bisa berikan sesuai dengan warna yang di inginkan.

50

c) Pada kolom Units atau satuan, menggunakan satuan Kg, m, C.

d) Pada Modulus of Elasticity, E diinput Modulus Elastisitas pada beton dengan menekan SHIFT+ENTER untuk memasukkan rumus, rumusnya adalah 4700*SQR(mutu beton).

e) Pada Poisson’s Ratio, U yaitu Poisson Ratio baja sebesar 0,02

Gambar 3.31 Tampilan membuat material BETON 2) Material Baja Tulangan

a) Pada Material Name and Display Color, di isi dengan nama dari jenis baja yaitu Besi < 12 mm yang digunakan untuk begel dan Besi > 12 mm untuk tulangan utama, untuk warnanya bisa berikan sesuai dengan warna yang di inginkan.

51

c) Pada Weight per Unit Volume diinput berat jenis material baja yaitu sebesar 7.850 kg/m3 _{(SKBI.1.3.53.1987}

PPPURG).

d) Pada kolom Units atau satuan, menggunakan satuan Kg, m, C.

e) Pada Modulus of Elasticity, E diinput Modulus Elastisitas pada baja sebesar 200.000 MPa

f) Pada Poisson’s Ratio, U yaitu Poisson Ratio baja sebesar 0,02

g) Pada Minimum Yield Stress, Fy dan Effective Yield Stress, Fye diinput nilai Fy dari jenis baja tulangannya sebesar 240 MPa untuk tulangan < 12 mm dan 390 MPa untuk tulangan > 12 mm

h) Pada Minimum Tensile Streee, Fu dan Effective Tensile Stress, Fue diinput nilai Fu dari jenis baja tulangannya sebesar 370 MPa untuk tulangan < 12 mm dan 500 MPa untuk tulangan > 12 mm

52

c. Membuat Penampang Beton Bertulang

Penampang yang akan digunakan pada pemodelan Portal yaitu BALOK INDUK, BALOK RING, BALOK SLOOF, BALOK TANGGA dan KOLOM. Cara membuat penampang baja yaitu klik Define pada menu bar  Section Property  Frame Sections  Add New Property. Setelah itu kita dapat memilih bentuk profil yang akan kita buat yaitu dengan cara :

1) Pada Add Frame Section Properties, pilih Concrete pada Frame Section Properties Type, pilih Rectangular untuk membuat Balok dan Kolom.

Gambar 3.32 Tampilan untuk membuat penampang profil balok

53

3) Untuk membuat balok, pilih Beam pada Design Type. Pilih Besi > 12 mm pada Longitudinal Bars dan Pilih Besi < 12 mm pada Confinement Bars.

Gambar 3.33 Tampilan untuk megatur tulangan dalam profil balok

4) Untuk membuat kolom, pilih Column pada Design Type. Pilih Besi > 12 mm pada Longitudinal Bars dan Pilih Besi < 12 mm pada Confinement Bars. Pilih 12d pada Longitudinal Bars Size dan Pilih 10d pada Confinement Bars Size.

54

d. Menginput Jenis-Jenis Beban

Menginput jenis-jenis beban portal sama seperti pembebanan pada atap tetapi ditambah dengan beban gempa dari respon spektrum, yaitu dengan cara klik Define pada menu bar  Functions  Response Spectrume. Setelah itu kita dapat menginput jenis-jenis pembebanan yaitu dengan cara:

1) Pilih From File pada Choose Function Type to Add jika sudah mempunyai data respon spektrum yang diinput ke notepad terlebih dahulu (usahakan untuk menyimpan file notepadnya dalam satu folder yang sama dengan file SAP2000). Klik Add New Function

Gambar 3.35 Tampilan untuk menginput beban gempa yang bekerja pada Portal

55

Gambar 3.36Tampilan untuk menginput beban gempa yang bekerja pada portal dengan respon spektrum

e. Menginput Kombinasi Pembebanan

Pada struktur Portal bangunan yang direncanakan, akan dibebani oleh beban mati, beban hidup, beban hujan dan beban angin dan beban gempa. Untuk kombinasi pembebanan terdapat pada SNI 03-1727-2013, yaitu sebagai berikut:

1) 1,4 D

2) 1,2 D + 1,6 L + 0,5 R 3) 1,2 D + 1,6 R + 0,5 WX

1,2 D + 1,6 R + 0,5 WY 4) 1,2 D + 1,0 WX + L + 0,5 R

1,2 D + 1,0 WY + L + 0,5 R 5) 1,2 D + 1,0 EX + L + 0.3 EY

1,2 D + 1,0 EY + L + 0.3 EX 6) 0,9 D + 1,0 WX

0,9 D + 1,0 WY 7) 0,9 D + 1,0 EX

56

Keterangan: D = Beban Mati L = Beban Hidup R = Beban Hujan W = Beban Angin E = Beban Gempa

Cara menginput kombinasi pembebanan diatas ke dalam program SAP2000 versi 14 sama dengan pembebanan pada atap.

f. Menginput Beban Mati Tambahan

Beban mati tambahan pada struktur Portal bangunan ini adalah beban mati dinding setengah bata pada balok, beban mati pada plat, dan beban lift. Cara menginput beban mati tambahan pada struktur Portal bangunan ini adalah sebagai berikut:

1) Beban mati dinding setengah bata pada balok

Beban mati dinding setengah bata pada balok diasumsikan sebagai beban merata, cara penginputannya yaitu Select penampang yang akan diberi beban, klik Assign pada menu bar  Frame Loads  Distributed, kemudian akan ditampilkan Frame Distributed Loads. Setelah itu diinput beban mati dinding setengah bata pada balok, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih ADL karena merupakan beban mati tambahan.

57

c) Kemudian pada Uniform Load, diinput nilai beban mati pada genteng sesuai dengan perhitungan pembebanan pada BAB II.

Gambar 3.37 Tampilan untuk menginput beban mati dinding setengah bata pada balok

2) Beban mati pada plat lantai dan plat tangga (bordes)

Beban mati pada plat lantai dan plat tangga (bordes) diasumsikan sebagai beban merata, cara penginputannya yaitu klik plat yang akan diberikan beban, klik Assign pada menu bar  Area Loads  Uniform to Frame (Shell), kemudian akan ditampilkan Area Uniform Loads to Frames . Setelah itu diinput beban mati pada plat, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih ADL karena merupakan beban mati tambahan.

b) Pada Options, klik pada Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban.

58

Gambar 3.38 Tampilan untuk menginput beban mati pada plat

3) Beban mati dari atap

Beban mati dari atap diambil dari analisis pembebanan pada pemodelan atap sebelumnya dan diasumsikan sebagai beban titik. Cara input bebannya adalah dengan klik joint sebagai pertemuan antar join pada kuda-kuda dan balok ring dari portal.

4) Beban mati untuk lift

Beban mati untuk lift merupakan beban titik, terlebih dahulu dibuat plat lantai di bagian void pada lantai 5 sebagai liftnya, kemudian beri beban titik pada tengah bentang platnya sebesar 5 ton (asumsi).

g. Menginput Beban Hidup

Beban hidup pada struktur Portal bangunan ini adalah beban Beban pada plat lantai sebesar 250 kg/m3 _{dan plat tangga (bordes)} sebesar 300 kg/m3_{. Beban hidup tersebut diasumsikan sebagai beban} area pada plat, cara penginputannya yaitu klik plat yang akan diberi beban, klik Assign pada menu bar  Area Loads  Uniform to Frame (Shell), kemudian akan ditampilkan Area Uniform Loads to Frames . Setelah itu diinput beban mati pada plat, yaitu dengan cara: 1) Pada Load Pattern Name, dipilih L karena merupakan beban mati

59

2) Pada Options, klik pada Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban.

3) Pada Force Global Z, diinput nilai beban mati pada plafon sesuai dengan perhitungan pembebanan pada BAB II dan tambahkan min pada nilainya agar bebannya ke arah bawah.

Gambar 3.39 Tampilan untuk menginput beban hidup h. Menginput Beban Angin

Beban angin diasumsikan sebagai beban titik di setiap titik perpotongan kolom dan balok induk bagian luar bangunan. Cara penginputannya yaitu titik/joint di sisi samping portal untuk input beban angin, klik Assign pada menu bar  Joint Loads  Force, kemudian akan ditampilkan Joint Force Loads. Setelah itu diinput beban mati pada genteng, yaitu dengan cara:

a) Pada Load Pattern Name, dipilih W karena merupakan beban angin,

b) Pada Options, pilih Add to Existing Loads yang berfungsi untuk menambahkan beban.

60

Gambar 3.40 Tampilan untuk menginput beban angin 3. Analisis Pembebanan

Sebelum melakukan analisis pembebanan, terdapat langah-langkah sebagai berikut:

a. Memasukkan kombinasi pembebanan yang sudah dibuat.

Kombinasi pembebanan yang telah dibuat sebelumnya harus dimasukkan sebelum analisis pembebanan. Langkah-langkahnya sebagai berikut:

1) Klik Design pada menu bar  Concrete Frame Design  Select Design Combos…, kemudian akan ditampilkan Design Load Combinations Selection,

2) Blok semua kombinasi pembebanan pada List of Load Combinations, kemudian klik Add.

61

3) Klik OK

b. Atur Persyaratan Pembebanan

Persyaratan pembebanan pada tiap analisis berbeda-beda tergantung kebutuhan. Pada analisis ini kami menggunakan persyaratan pembebanan IBC 2013. Langkah-langkahnya sebagai berikut:

1) Klik Design pada menu bar  Concrete Frame Design  View/Revisee Preferences, kemudian akan ditampilkan Concrete Frame Design Preference,

2) Pada pilihan Design Code, pilih AISC360-05/IBC2003,

Gambar 3.42 Tampilan untuk mengatur persyaratan pembebanan

3) Klik OK

c. Running Pembebanan

1) Klik perintah di toolbar, atau klik menu Analyze > Run Analysis atau klik F5 pada keyboard.

62

3) Matikan case MODAL,karena modal untuk analisis dinamis, sehingga hanya akan memperlambat kinerja komputer dengan cara, klik case MODAL, kemudian klik Run/Do Not Run Case, 4) Kemudian Klik Run Now, tunggu sampai proses selesai. Apabila

proses analysis telah berhasil, maka akan muncul deformasi dari pemodelan struktur tersebut.

Gambar 3.43 Tampilan untuk me-running pemodelan d. Cek Keamanan Profil Beton Bertulang

Cara cek keamanan profil sama dengan pemodelan atap sebelumnya. Jika warna batang profil baja tersebut merah, maka tidak aman digunakan. Jika berwarna biru maka sangat aman digunakan namun boros dalam segi ekonomi. Usahakan agar profil yang digunakan berada direntang warna kuning samai orange agar aman digunakan namun tetap ekonomis.

e. Hasil Analisis Pembebanan

Hasil analisis pembebanan dinyatakan dalam tabel yang ditampilkan dengan cara sebagai berikut:

63

2) Setelah muncul kotak dialog, pilih Joint Output, Element Output, Structure Output pada ANALYSIS RESULTS,

Gambar 3.27 Tampilan untuk mengetahui hasil analisis pembebanan

3) Pada Load Patterns, pilih semua beban,

4) Pada Load Cases, pilih beban DEAD, ADL, L, R, W, 5) Klik OK.

6) Muncul tabel analisis pembebanan.

64

7) Ekspor tabel tersebut ke aplikasi Microsoft Excel agar memudahkan mengolah data angka pada tabel. Klik File pada menu di tabel  Export Current Table  To Excel.

65 BAB IV

PERHITUNGAN SRUKTUR

A. TEORI UMUM

Secara umum elemen penyusun struktur baja dapat dikelompokkan atas tiga kategori, yaitu: batang tarik, batang tekan dan elmen lentur. Masing-masing elemen memiliki sifat dan fungsi khusus dalarn struktur baja. Suatu struktur baja dibentuk oleh kombinasi elmen-elmen tersebut dan disambungkan satu dengan yang lain menggunakan sambungan baut atau sambungan las sehingga terbentuklah satu struktur utuh.

Batang tarik adalah elemen struktur baja yang hanya memikul/ mentransfer gaya aksial tarik antara dua titik pada struktur. Batang tarik didesain untuk mencegah beberapa mode keruntuhan yang mungkin akibat gaya yang bekerja pada batang dalam kondisi normal, keruntuhan tersebut diantaranya, leleh di seluruh luasan penampang, fraktur di luasan efektif penampang, blok geser, retak akibat geser sepanjang sambungan. Tetapi pada kondisi sebenarnya, kekuatan batang tarik harus direduksi dengan adanya lobang pada sambungan dan tidak sentrisnya gaya tarik bekerja. Sehingga kekuatan batang tarik ditentukan oleh seberapa luas suatu penampang secara efektif ikut serta memikul gaya aksial tarik tersebut.

Batang tekan juga hanya memikul/ mentransfer gaya aksial antara dua titik pada struktur. Akan tetapi sifat gaya aksial yang diterima adalah gaya aksial tekan. Sehingga pengaruh tekuk (buckling) atau lenturan tiba-tiba akibat ketidak stabilan merupakan persoalan yang mendapat perhatian lebih pada batang tekan. Sehingga kekuatan batang tekan tidak hanya dipengaruhi kekuatan bahannya akan tetapi turut dipengaruhi bentuk geometris penampang (jari-jari girasi penampang). Model keruntuhan yang mungkin terjadi pada elemen batang tekan diantaranya: leleh (tekuk plastik) , tekuk inelastik dan tekuk elastik.

66 sesuai dengan perilaku struktur yang direncanakan. Kendala sebuah struktur baja untuk bekerja dengan mekanisme yang direncanakan sangat tergantung oleh keandala sambungan. Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las).

Pelat adalah elemen horisontal utama yang menyalurkan beban hidup maupun beban mati ke kerangka pendukung vertikal dan suatu sistem struktur. Elemen-elemen tersebut dapat dibuat sehingga bekerja dalam satu arah atau bekerja dalam dua arah (Nawy, 1990).

Pelat menerima beban yang bekera tegak lurus terhadap permukaan pelat. Berdasarkan kemampuannya untuk menyalurkan gaya akibat beban, pelat lantai dibedakan menjadi pelat satu arah dan dua arah. Pelat satu arah adalah pelat yang ditumpu hanya pada kedua sisi yang berlawanan, sedangkan pelat dua arah adalah pelat yang ditumpu keempat sisinya sehingga terdapat aksi dan pelat dua arah (Winter dan Nilson, 1993).

Balok adalah komponen struktur yang bertugas menerusakn beban yang disangga sendiri maupun dari plat kepada kolom penyangga. Balok menahan gaya-gaya yang bekerja dalam arah transversal terhadap sumbunya yang mengakibatkan terjadinya lenturan (Dipohusodo, 1994).

Menurut Nawy (1990), berdasarkan jenis keruntuhan yang dialami apakah akan terjadi leleh tulangan tank ataukah hancurnya beton balok dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok.

1. Penampang Balanced : Tulangan tank mulai leleh tepat pada saat beton mencapai regangan batasnya dan akan hancur karena tekan. Pada saat awal terjadinya keruntuhan, regangan tekan yang diijinkan pada saat serat tepi yang tertekan adalah 0,03 sedangkan regangan baja sarna dengan regangan lelehnya yaitu εy = fy / Ec. Distribusi regangan pada kondisi balanced ditunjukan garis A-c-1.

67 baja fs juga lebih kecil dari pada tegangan lelehnya fy. Kondisi ini terjadi apabila tulangan yang digunakan lebih banyak dari pada yang diperlukan dalam keadaan balanced. Distribusi regangan pada kondisi over-reinforced ditunjukan garis A-b-2.

3. Penampang under-reinforced. Keruntuhan ditandai dengan terjadinya leleh pada tulangan baja. Kondisi penampang yang demikian dapat terjadi apabila tulangan tarik yang dipakai pada balok kurang dari yang diperlukan untuk kondisi balanced. Distribusi regangan pada kondisi under-reinforced dituniukan garis A-a-3.

Kolom adalah komponen struktur bangunan yang tugas utamanya adalah menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling tidak tiga kali dimensi lateral kecil. Apabila terjadi kegagalan pada kolom maka dapat berakibat keruntuhan komponen struktur yang lain yang berhubungan dengannya atau bahkan terjadi keruntuhan total pada keseluruhan struktur bangunan (Dipohusodo, 1994).

Menurut Nawy (1990), Kolom dievaluasi berdasarkan prinsip-prinsip dasar sebagai berikut:

1. Distribusi tegangan linier diseluruh tebal kolom.

2. Tidak ada gelincir antara beton dengan tulangan baja (ini berarti regangan pada baja sama dengan regangan pada beton yang mengelilinginya). 3. Regangan beton maksimum yang diizinkan pada keadaan gagal (untuk

perhitungan kekuatan) adalah 0,003, dan Kekuatan tarik beton diabaikan dan tidak digunakan dalam perhitungan.

68 seperti tekanan angin, gempa bumi dan lain-lain. Di samping itu tidak boleh terjadi penurunnan melebihi batas yang diijinkan.

Berdasarkan struktur beton bertulang, pondasi berfungsi untuk:

1. Mendistribusikan dan memindahkan beban-beban yang bekerja pada struktur bangunan diatasnya kelapisan tanah dasar yang mendukung struktur tersebut.

2. Mengatasi penurunan yang berlebihan dan penurunan tidak sama pada struktur.

3. Memberi kestabilan pada struktur dalam memikul beban horizontal akibat angin. gempa dan lain-lain.

Pondasi bangunan biasanya dibedakan atas dua bagian yaitu pondasi dangkal (shallow foundation) dan pondasi dalam (deep foundation). tergantung dan letak tanah kerasnya dan perbandingan kedalaman dengan lebar pondasi. Pondasi dangka kedalamanya kurang atau sama dengan lebar ( D ≤ B) dan dapat digunakan jika lapisan tanah kerasnya terlekat dekat dengan permukaan tanah. Sedangkan pondasi dalam digunakan jika lapisan tanah keras berada jauh dari permukaan tanah.

69 B. PERHITUNGAN ELEMEN STRUKTUR KUDA-KUDA

1. Perhitungan Batang Tekan dan Tarik a. Profil IWF 175.175.7,5.11

70 = √ = .

� = √ = . � 2) Batang Tekan

a) Cek Stabilitas Elemen

 Sayap, = = , = 7,9545 ≤ 0,56 √ = 16,17 (kompak)

 Badan, = ℎ =

, = 20,4 ≤ 1,49 √ = 43,01

(kompak)

b) Cek Stabilitas Momen

. � � =

. ,

, = 158,05 ˂ 200 (OK)

c) Menentukan Nilai Tegangan Tekuk Elastis (fe)  Flexural Buckling (FB)

fe = �2..

� � 2

= �2.

, ² = 78,94 MPa

 Torsion Buckling (TB) fe = �2. . _{. ²} + . .

d) Menentukan Tegangan Kritis (Fcr)

.

� � = 158,05 > 4,71 √ = 135,97

Maka, fcr = 0,877 . fe  Flexural Buckling (FB)

fcr = 0,877 . _� = 0,877 . 78,94 = 69,23 MPa  Torsion Buckling (TB)

71 Nilai fcr dipilih yang terkecil,

maka dipilih nilai fcr = 69,23 MPa

e) Cek Kapasitas Batang Tekan ∅ Pn = ∅ . .

= 0,9 . 69,23 . 5121

= 319069,771 N > Pu ¯ = 54212,61 N (OK) 3) Batang Tarik

a) Cek Kapasitas Batang Tarik  Kondisi leleh Tarik

∅ Pn = ∅ . � .

= 0,9 . 240 . 5121 = 1106136 N  Kondisi runtuh Tarik

� = 0,85 (factor shear log)

Dipilih nilai ∅ Pn terkecil yaitu 1106136 N, maka

∅ Pn = 1106136 N > Pu ⁺ = 6956.369 N (OK) b) Cek Kelangsingan

72

a) Cek Stabilitas Elemen

= = 10 < 0,45 √ = 12,7 (kompak) b) Cek Stabilitas Momen

73

. � � =

.

, = 115,0753 ˂ 200 (OK)

c) Faktor Panjang Tekuk  Sumbu x, .

d) Menentukan tegangan kritis (Fcr)  Sumbu x (kuat tekan tekuk lentur)

Fe = �2..

Nilai Fcr yang terkecil dipilih = 122,2488 MPa  Sumbu y (kuat tekan tekuktorsi dan tkuk torsi lentur)

74 e) Cek Kapasitas Batang Tekan

∅ Pn = ∅ . .

= 0,9 . 122,2488 . 1880

= 206844,9 N > Pu ¯ = 11701,56 N (OK) 3) Batang Tarik

a) Cek kapasitas batang tekan  Kondisi leleh Tarik

∅ Pn = ∅ . � .

= 0,9 . 240 . 1880 = 406080 N  Kondisi runtuh Tarik

75 2. Perhitungan Sambungan

a. Profil IWF 175.175.7,5.11 1) Data Bahan

a) Pembebanan

Pu = 54212,61 N b) Material Baut

Baut mutu tinggi Grup A

 � = ⁄ � ℎ = 12,7 mm  BJ-37, fu = 370 MPa

fy = 240 MPa 2) Perhitungan Sambungan

a) Kondisi batas slip ∅ = 0,85

b) Kondisi batas runtuh baut ∅ = 0,75

76

Baut mutu tinggi Grup A

 � = ⁄ � ℎ = 12,7 mm  BJ-37, fu = 370 MPa

fy = 240 MPa 2) Perhitungan Sambungan

a) Kondisi batas slip ∅ = 0,85 U = 0,3 Du = 1,13 hf = 1

77 ns = 1

∅Rn = ∅ . . � . ℎ . .

= 0,85 . 0,3 . 1,13 . 53378,66 . 1 = 15381,06 N

b) Kondisi batas runtuh baut

∅ = 0,75

78 3. Perhitungan Gording

a. Data Bahan 1) Material Baja

fy = 240 MPa fu = 370 MPa fr = 70 MPa E = 200000 MPa u = 0.2

2) Profil Baja

Profil C 75.40.5.7

ht = 75 mm b = 40 mm a = 0 mm t1 = 5 mm t2 = 7 mm A = 881.8 mm2 Ix = 759000 mm4

65

ø = 0.75

Diameter sagrod = 10 mm Jarak antar gording = 1155 mm Panjang gording (L1) = 6000 mm Jarak antara sagrod (L2) = 0 mm

a = 30°

3) Section Property a) Modulus Geser

=_{[ + ]}= _{+ ,} = , � b) Konstanta Puntir Torsi

= . . + ℎ − . + − .

= . . + − . . + − .

=

c) Tinggi Bersih Badan

ℎ = ℎ − = − = d) Konstanta Putir Lengkung

= �. ℎ²= . ²=

e) Modulus Penampang Plastis Terhadap Sumbu X = ℎ . + . ℎ − + − ℎ −

= . + . − + − . −

=

f) Modulus Penampang Plastis Terhadap Sumbu Y � = ℎ . ( − ) + . ( − − ) + −

66 � = . ( , − ) + . . ( − , − )

+ , − + − − , ² � =

g) Koefisien Momen Tekuk Torsi Lateral � = � √[ . . . ]

� = � √[ . , . . , ]

� = , �

h) Koefisien Momen Tekuk Torsi Lateral � = [ . ] .

� = [ _{, .} ] . +

b. Perhitungan Gording

1) Momen dan Gaya Geser Akibat Beban Terfaktor a) Panjang bentang gording terhadap sumbu x

= =

b) Panjang bentang gording terhadap sumbu y = =

c) Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x =

 Momen pada 1/4 bentang

= = . =

 Momen pada tengah bentang =

 Momen pada 3/4 bentang

67 d) Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y

=

e) Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x � =

f) Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y � =

2) Momen Nominal Pengaruh Local Buckling (Pengaruh Tekuk Lokal)

a) Batas kelangsingan maksimum untuk penampang compact

� =

√ = √ = ,

b) Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non-compact

 =

√ − � =√ − = ,

c) Kelangsingan penampang sayap

= = =

< p  termasuk penampang compact d) Momen plastis terhadap sumbu x

= . = . = e) Momen plastis terhadap sumbu y

= . = . =

f) Momen batas tekuk terhadap sumbu x

� = . ( − �) = . = 34340000 Nmm

g) Momen batas tekuk terhadap sumbu y

� = . ( − �) = . = 77180000 Nmm

h) Momen nominal terhadap sumbu x : Penampang compact : = =

68 Penampang compact : = =

Momen nominal terhadap sumbu y : =

3) Momen Nominal Pengaruh Lateral Buckling

a) Panjang bentang maksimum balok yang mampu menahan momen plastis ( )

= , . . √ = , . , √ =

b) Panjang bentang minimum balok yang tahanannya ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral _�)

= − � = − = �

� = .� . √[ + √ + � . ²]

� = , . , . √[ + √ + , . ²]

� =

c) Koefisien momen tekuk tori lateral ( )

= , ��

, ��+ + +

= , _{{ , + + + }}

= ,

d) Momen plastis terhadap sumbu x

= . = . =

e) Momen plastis terhadap sumbu y = . = . =

f) Momen batas tekuk terhadap sumbu x

� = . ( − �) = . = 34340000 Nmm

g) Momen batas tekuk terhadap sumbu y

� = . ( − �) = . = 77180000 Nmm

69 = =

< < �  termasuk kategori bentang pendek

i) Momen nominal terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut:

= =

j) Untuk penampang batang pendek, momen nominal terhadap sumbu x yang digunakan yaitu 2632500 Nmm

k) Momen nominal terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut:

= =

l) Untuk penampang batang pendek, momen nominal terhadap sumbu y yang digunakan yaitu 1585896 Nmm

4) Tahanan Momen Lentur

a) Momen nominal terhadap sumbu x : Berdasarkan pengaruh local buckling

=

b) Berdasarkan pengaruh lateral buckling,

=

c) Momen nominal terhadap sumbu x (terkecil) yg menentukan,

=

70 ∅ . = , . =

e) Momen nominal terhadap sumbu y : Berdasarkan pengaruh local buckling,

=

f) Berdasarkan pengaruh lateral buckling, =

g) Momen nominal terhadap sumbu x (terkecil) yg menentukan,

=

h) Tahanan momen lentur terhadap sumbu x, ∅ . = , . =

i) Syarat yg harus dipenuhi : ∅ . +(∅ . )≤ ,

+ ≤ ,

, ≤ ,  Aman (OK)

5) Tahanan Geser

a) Ketebalan plat badan tanpa pengaku harus memenuhi syarat: ℎ

≤ , √

≤ , √

, ≤ ,  memenuhi syarat (OK) b) Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x,

� =

c) Luas penampang badan, = . ℎ = . =

71 e) Tahanan gaya geser terhadap sumbu x

∅ . � = , . =

f) Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y, � =

g) Luas penampang sayap, = . . = . . =

h) Tahanan gaya geser nominal terhadap sumbu x � = , . . = , . . =

i) Tahanan gaya geser terhadap sumbu x ∅ . � = , . =

j) Syarat yang harus dipenuhi : �

6) Kontrol Interaksi Geser dan Lentur

72 C. PERHITUNGAN ELEMEN STRUKTUR PORTAL

1. Perhitungan Plat a. Plat Lantai

1) Data bahan struktur Fc’ = 30 MPa Fy = 240 MPa 2) Data Plat Lantai

Lx = 4,50 m Ly = 5 m

H = 200 mm

Koefisien momen plat �

�� = . = . →

�

��< ℎ

∅ tulangan = 12 mm

ts = 20 mm

3) Beban plat lantai

a) Beban mati (QD) = . /�

b) Rasio tulangan pada kondisi balance = � − , . ′ . ₊

= � − , . . ₊ = ,

c) Faktor tahanan maksimum

73 = , . , . − . , . , . _{, .}

= ,

d) Faktor reduksi kekuatan lentur � = ,

e) Jarak tulangan terhadap sisi luar beton � = +� = + = �� f) Tebal plat edektif

= ℎ − � = − = ��

g) Ditinjau plat lantai selebar 1 meter = ��

h) Momen nominal rencana

= _� = ._, = . /� i) Faktor tahanan momen

= _. . ₂ = . _. . = . j) Rasio tulangan yang diperlukan

= , . ′ . [ − √ − _{, . ′} . ]

= , . . [ − √ − _{, . ′} . ] = , � = √ ′ _. = √ _. = ,

� = , = , = , Rasio tulangan yang dipakai 0,0025 k) Luas tulangan yang dipakai

�� = . . = , . . = �� l) Jarak tulangan yang diperlukan

74 � � = ℎ = ��

Jarak sengkang yang digunakan S = 200 mm m) Digunakan tulangan

∅ − ��² n) Luas tulangan terpakai

�� = . � . _� = . . = ��² 5) Kontrol lendutan plat

a) Modulus elastis beton

= √ ′_{= √ =}

b) Modulus elastisitas baja tulangan

� =

c) Batas lendutan maksimum

�� ₌ . _{= ��}

d) Momen inersia brutto

� = . . ℎ

= . . ℎ = ��

e) Modulus keruntuhan lentur beton

= , √ ′ = , √ = ,

f) Nilai perbandingan modulus elastisitas

= � = = .

g) Jarak garis netral terhadap sisi atas beton

= ��= . = . ��

h) Momen inersia penampang retak yang ditransformasikan ke beton

� = . . + . �� −

= . . . + . . − .

= ��

75 i) Momen retak

= � = , . = ��

j) Momen maksimum akibat beban (tanpa factor beban) = . .

= . . . ²

= ��

k) Inersia efektif untuk perhitungan lendutan � = _� . � + [ − _� ] . �

= _� . � + [ − _� ]. �

= ��

l) Lendutan elastis ketika beban mati dan beban hidup � = . � . �� _{. �}

= . , . _{. �} = , ��

m) Rasio tulangan slab lantai = �� _. = _. = ,

n) Faktor ketergantungan waktu untuk beban mati (jangka waktu > 5 tahun)

ç =

 = _{+ .}ç = _{+ . ,} = ,

o) Lendutan jangka panjang akibat rangka dan susut = . . � . �� _.�

= , . . , . _.� = , ��

p) Lendutan total

76 Syarat  < ��  5,524 < 18,750 (Aman)

b. Plat Bordes

1) Data bahan struktur Fc’ = 30 MPa Fy = 240 MPa 2) Data Plat Lantai

Lx = 1.5 m Ly = 3,00 m

H = 200 mm

Koefisien momen plat �

�� =

3) Beban plat lantai

a) Beban mati (QD) = , /�

b) Rasio tulangan pada kondisi balance = � − , . ′ . ₊

= � − , . . ₊ = ,

c) Faktor tahanan maksimum

� = , . . . ( − , . . _{, . ′} )

77

= ,

d) Faktor reduksi kekuatan lentur � = ,

e) Jarak tulangan terhadap sisi luar beton � = +� = + = �� f) Tebal plat edektif

= ℎ − � = − = ��

g) Ditinjau plat lantai selebar 1 meter = ��

h) Momen nominal rencana

= _� = ,_, = . /� i) Faktor tahanan momen

= _. . ₂ = , < � (OK) j) Rasio tulangan yang diperlukan

= , . ′ . [ − √ − _{, . ′} . ]

= , . . [ − √ − . ,_{, . ′}] = , � = √ ′ _. = √ _. = ,

� = , = , = ,

k) Rasio tulangan yang dipakai 0,0025 mm²

l) Luas tulangan yang dipakai

�� = . . = , . . = �� m) Jarak tulangan yang diperlukan

� = . � . _�� = . , . = ��

� � = ℎ = ��

78 Digunakan tulangan

∅ − ��²

o) Luas tulangan terpakai

�� = . � . _� = . . = ��² 5) Kontrol lendutan plat

a) Modulus elastis beton

= √ ′_{= √ =}

b) Modulus elastisitas baja tulangan

� =

c) Batas lendutan maksimum

��

= = , ��

d) Momen inersia brutto � = . . ℎ

= ��

e) Modulus keruntuhan lentur beton

= , √ ′ = , √ = ,

f) Nilai perbandingan modulus elastisitas

= � = = .

g) Jarak garis netral terhadap sisi atas beton

= ��= . = , ��

79

= �_� = , . = ��

j) Momen maksimum akibat beban (tanpa factor beban) = . .

= . , . ²

= ��

k) Inersia efektif untuk perhitungan lendutan � = _� . � + [ − _� ] . �

= ��

l) Lendutan elastis ketika beban mati dan beban hidup � = . � . �� _{. �}

= . , . _{. �}

= ��

m) Rasio tulangan slab lantai = �� _. = _. = ,

n) Faktor ketergantungan waktu untuk beban mati (jangka waktu > 5 tahun)

ç =

 = _{+ .}ç = _{+ . ,} = ,

80 2. Perhitungan Balok

a. Data Material Balok

Kuat tekan beton, fc' = 30 MPa

Tegangan leleh baja, fy = 390 MPa (deform) untuk tulangan lentur, Tegangan leleh baja, fy = 240 MPa (polos) untuk tulangan geser, b. Balok Induk

1) Dimensi Balok

Lebar balok, b = 400 mm Tinggi balok, h = 550 mm

Diameter tulangan, D = 19 mm (deform) Diameter sengkang, P = 10 mm (polos) Tebal bersih selimut beton, ts = 50 mm 2) Momen Dan Gaya Geser Rencana

a) Momen rencana positif akibat beban terfaktor, Mu+ = 38958000 Nmm

b) Momen rencana negatif akibat beban terfaktor, Mu- = 76935000 Nmm

c) Gaya geser rencana akibat beban terfaktor, Vu = 1201380 N

3) Perhitungan Tulangan

a) Perhitungn faktor-faktor penulangan

 Faktor bentuk distribusi tegangan beton, Untuk fc’ ≤ 28 MPa, � = .

Untuk fc’ > 28 MPa, � = . − . × ′− karena fc’ = 30 MPa, maka � = . – . × − karena fc’ = 30 MPa, maka � = .

 Rasio tulangan pada kondisi balance,

=� × . × ’× ₊