BAB 1 DAN BAB 2

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, industri kreatif tengah menjadi topik utama yang digemakan dalam dunia industri.Berbagai kebijakan dan program pemerintah dicanangkan dalam rangka mewujudkan industri kreatif Indonesia yang bertujuan untuk mengurangi angka pengangguran dan untuk perkembangan ekonomi Indonesia.Industri kreatif dipandang semakin penting dalam mendukung kesejahteraan dalam perekonomian, berbagai pihak berpendapat bahwa “kreativitas manusia adalah sumber daya ekonomi utama” dan bahwa “industri abad kedua puluh satu akan tergantung pada produksi pengetahuan melalui kreativitas dan inovasi”.

Industri kimia merupakan suatu sistem organisasi usaha yang “profit oriented”, artinya, disamping bertujuan menghasilkan suatu produk yang bermanfaat bagi kemaslahatan umat, industri kimia juga mengharapkan keuntungan dibidang finansial. Suatu penelitian kimia secara laboratorium yang menghasilkan suatu produk, metoda atau cara yang baru yang lebih baik, dapat diangkat menjadi ide pendirian suatu industri kimia. Namun sebelum pendirian suatu industri kimia tersebut direalisasikan, perlu dilakukan perhitungan awal, atau yang disebut dengan prarancangan industri kimia. Hasil prarancangan ini akan digunakan sebagai pertimbangan apakah ide tersebut menarik untuk direalisasikan dan berprospek baik secara komersial atau disebut dengan layak untuk didirikan. Setelah prarancangan selesai, baru diikuti dengan penyusunan proyek perancangan industri, dan langkah terakhir berupa pembangunan fisik. Prarancangan ini meliputi beberapa tahap, yang berakhir pada evaluasi ekonomi untuk mengetahui kelayakan suatu industri untuk didirikan.

produksi; 4) Menghitung banyaknya bahan/ zat yang keluar dan masuk dari dan ke dalam suatu alat proses ( dengan menggunakan konsep neraca bahan); 5) Menghitung banyaknya panas yang keluar dan masuk dari dan ke dalam suatu alat (menggunakan konsep neraca panas); 6) Merancang alat- alat produksi ( reaktor, alat pemurnian, alat penukar kalor dll.); 7) Menghitung utilitas yang diperlukan ( meliputi: air, udara, bahan bakar, uap air); 8). Melakukan evaluasi ekonomi untuk menentukan kelayakan didirikannya industri kimia tersebut.

1.2 Tujuan dan Sasaran

Tugas besar Perencanaan Struktur Baja merupakan salah satu tugas wajib bagi mahasiswa jurusan Teknik Sipil S1 Universitas Riau. Hal ini dilakukan dengan tujuan sebagai berikut :

a. Memenuhi tugas mata kuliah Struktur Baja II , Jurusan Teknik Sipil S1 Universitas Riau.

b. Untuk merencanakan dimensi baja yang aman pada suatu konstruksi Bangunan Industri.

c. Untuk lebih memahami pemakaian metode LRFD dalam mendesain strukur yang menggunakan material baja.

d. Untuk menerapkan ilmu yang diperoleh pada mata kuliah struktur baja ke dalam suatu perencanaan (desain) suatu struktur konstruksi khususnya “Konstruksi Bangunan Industri”.

Adapun sasaran dari desain struktur baja ini adalah :

a. Tersusunnya langkah-langkah proses (dasar) perencanaan dan perancangan yang dapat dijadikan acuan atau pedoman dalam mendesain konstruksi baja di lapangan, khususnya dalam hal pembangunan bangunan industry.

1.3 Batasan Masalah

1.4 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan adalah sebagai berikut :

 BAB I : PENDAHULUAN

Berisikan tentang topic studi kasus yang dipilih sesuai tipe soal

 BAB II : STUDI PUSTAKA

Berisi teori-teori yang berhubungan langsung dengan tipe soal dan desain.

 BAB III : DESAIN PENDAHULUAN

Berisi tentang bentuk, material, dan dimensi struktur.

 BAB IV : PEMBEBANAN

Mengidentifikasikan berbagai beban yang bekerja dan menerapkan kombinasi beban sesuai standar yang digunakan.

 BAB V : ANALISIS STRUKTUR

Melakukan analisis gaya dalam dan deformasi.

 BAB VI : DESAIN STRUKTUR

Memeriksa kecukupan komponen struktur sambungan berdasarkan SNI 03-1720-2002

 BAB VII : PENUTUP

Berisikan kesimpulan dan saran yang berfungsi sebagai batasan dari pembahasan dalam desain ini.

 DAFTAR PUSTAKA

BAB II

STUDI PUSTAKA

2.1 Prinsip Perencanaan

Perencanaan adalah suatu proses untuk menghasilkan penyelesaian yang optimum. Dalam suatu perencanaan harus ditetapkan kriteria untuk menilai tercapainya tidaknya penyelesaian yang optimum.

Kriteria yang umum untuk struktur berupa :

 Harga yang minimum,

 Berat yang minimum,

 Waktu konstruksi yang minimum,

 Tenaga kerja minimum,dan

 Biaya produksi minimum bagi pemilik.

2.2 Material

Sifat material baja structural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan berikut :

Tabel 2.1 Sifat Mekanis Baja

Sumber : SNI 03-1729-2002

 Modulus elastisitas(E) = 200.000 MPa

 Modulus geser (G) = 80.000 MPa

 angka poisson (μ) = 0,3

 Koefisien pemuaian (α) =12 x 10 -6 / o _C

3 Baja Struktural

Baja struktural adalah bahan yang digunakan untuk konstruksi baja, yang dibentuk dengan pola tertentu mengikuti standar tertentu dari komposisi kimia dan kekuatan tertentu pula.Juga dapat didefinisikan sebagai produk canai panas, dengan penampang bentuk khusus seperti siku, pipa dan balok.

Ada beberapa teknik baru yang berbeda yang memungkinkan produksi dari berbagai macam struktur dan bentuk, prosedur sebagai berikut:

 Presisi tinggi stres analisis

 Komputerisasi analisis stres

 Inovatif jointing

Bagian baja struktural biasanya digunakan untuk konstruksi bangunan, menara saluran transmisi (TLT), gudang industri dan lain-lain struktur dan juga ditemukan sebagai aplikasi dalam pembuatan kendaraan otomotif, kapal dll

Beberapa persyaratan pada baja structural :

a. Laporan uji materil baja di pabrik yang disahkan oleh lembaga berwenang dapat dianggap sebagai bukti yang cukup untuk memenuhi persyaratan yang ditetapkan di Indonesia.

b. Baja yang tidak teridentifikasi boleh digunakan selama memenuhi ketentuan berikut :

 Bebas dari cacat permukaan

 Diuji sesuai ketentuan yang berlaku. Tegangan leleh (fy) untuk perencanaan tidak boleh diambil lebih dari 170 MPa sedangkan tegangan putusnya (fu) tidal boleh lebih dari 300 MPa.

2.3 Kombinasi Pembebanan

Beban adalah gaya luar yang bekerja pada struktur. Beban-beban yang dipakai dalam perencanaan harus sesuai dengan yang ditentukan dalam peraturan baja Indonesia SNI 03-1729-2002 mengenai kombinasi pembebanan. Adapun beban-beban yang harus dihitung diantaranya :

 Beban mati

 Beban hidup

 Beban angin

 Beban gempa

 Beban hujan

 Beban hidup pada atap

 Beban fluida (misalnya air kolam)

Keterangan :

L = beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidaktermasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain La = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,

peralatan, danmaterial, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak

H = beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W = beban angin

E = beban gempa,

2.4 Batang Tarik

Batang tarik banyak dijumpai pada struktur baja, seperti struktur jembatan, rangka atap, dan lainnya.Batang tarik ini sangat efektif dalam memikul beban.Batang ini dapat terdiri dari profil tunggal ataupun profil-profil tersusun.

Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tarik, angka perbandingan kelangsingan L/r dibatasi sebesar 300 untuk batang sekunder dan 240 untuk batang primer. Dalam menentukan tahanan nominal suatu batang tarik, harus diperiksa terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan, yaitu :

a. Leleh dari luas penampang kotor

b. Fraktur dari luas penampang efektif pada daerah sambungan c. Geser blok pada sambungan

Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesat Tu, harus memenuhi :

Tu ≤∅∙ Tn

Dimana gaya tarik aksial terfaktor jangan sampai melebihi tahanan nominal.∅∙Tnadalah kuat tarik rencana yang besarnya diambil sebagai nilai terendah diantara dua perhitungan menggunakan harga-harga :

Ag = luas penampang bruto , mm2 Ae = luas penampang efektif , mm2 Fy = tegangan leleh ,MPa

Fu = tegangan tarik putus , MPa

 Luas netto batang tarik (penampang) tidak boleh diambil lebih besar daripada 85 % luas brutonya.

An=0,85∙ Ag

 Angka kelangsingan struktur ( ) baja untuk konstruksi utama harus lebih kecil dari 240 dan konstruksi sekunder harus lebih kecil dari 300.

 Adanya eksentrisitas gaya yang bekerja pada baja profil harus dipertimbangkan, terutama jika eksentrisitasnya tersebut memberikan pengaruh yang cukup besar.

 Kondisi fraktur dari luas penampang efektif pada sambungan Tn=Ae ∙ fu

Ae=U ∙ An

Dimana : Ae = luas penampang efektif (mm2) An = luas penampang netto (mm2) U = koefisien reduksi

Fu = tegangan tarik putus (MPa) Adapun factor tahanan (∅)untuk :

Kondisi leleh = 0,90 Kondisi fraktur = 0,75

Kondisi geser blok pada sambungan

Geser blok merupakan sebuah elemen pelat tipis yang menerima beban tarik dan disambungkan dengan alat pengencang, dimana tahanan dari komponen tarik tersebut ditentukan oleh kondisi batas sobek.

Keruntuhan geser blok ada 2 :

1. Saat fu∙ Ant ≥0,6fu ∙ Anv yaitu geser leleh-tarik fraktur Tn=fy ∙ Ant+0,6fu∙ Anv

Tn=fu∙ Ant+0,6fy ∙ Anv

Dimana : Agv = luas kotor akibat geser Agt = luas kotor akibat tarik

Anv = luas netto akibat geser Ant = luas netto akibat tarik Fu = kuat tarik

2.5 Batang Tekan

Batang tekan merupakan elemen struktur yang dikenai harga tekan aksial, beban aksial bekerja sepanjang sumbu longitudinal melalui centroid penampang melintangnya.

Aplikasi btang tekan :

a. Rangka batang (truss) atap, jembatan dan sejenisnya. b. Strup (pengaku diagonal)

c. Bracing (CBF)

 Komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menururt SNI 03-1729-2002 , pasal 9.1 harus memenuhi :

Nu≤∅n ∙ Nn

Dimana :∅n = 0,85

Nu = beban terfaktor

Nn = kuat tekan nominl struktur

 Nn struktur tekan dapat dihitung sebagai berikut :

Nn=Ag∙ fcr=Ag ∙_Wfy

Dengan Besarnya W ditentukan oleh c, yaitu :

Untuk c<0,25 maka, W=1

 Komponen struktur tekan dapat tersusun dari dua atau lebih profil yang disatukan dengan menggunakan pelat kopel. Analisis kekuatannya harus dihitung terhadap sumbu bahan dan sumbu bahan dan sumbu bebas bahan. a. Kelangsingan pada arah sumbu bahan (sumbu x)

x=K ∙ Lx_r x

b. Kelangsingan pada arah sumbu bebas bahan (ideal)

iy=

√

y2+m₂ ∙❑₁2

Lx,Ly = panjang komponen struktur tekan arah x dan arah y K = factor panjang tekuk

Rx,ry,rmin = jari-jari girasi komponen struktur

M = konstanta yang besarnya ditentukan dalam peraturan

L1 = panjang antar pelat kopel pada arah komponen struktur tekan.

 Pelat kopel yang digunakan harus cukup kaku sehingga memenuhi persamaan :

b

2

tf ≥10∙LI

 Selain ketentuan diatas, untuk menjaga kestabilan elemen-elemen penampang komponen struktur tersusun, maka harga ❑_x,❑_iy,❑_{IHarus memenuhi :}

❑_x≥1,2 ❑_iy≥1,2 ❑_i≤50

2.6 Rangka Kuda-kuda dan Gording

langit-langit dan berat perlengkapan atap/bangunan. Beban hidup terdiri dari: manusia, hujan, dan angin. Bentuk struktur atap ditentukan oleh bentuk atap, bahan struktur, bentuk ruang (langitlangit), dan sistem struktur. Unsur-unsur struktur atap terdiri dari: reng, usuk, gording, kuda-kuda, jurai, dan unsur pengaku lainnya.

Gording membagi bentangan atap dalam jarak yang lebih kecil pada proyeksi horizontal.Gording meneruskan beban dari bagian atasnya pada titik buhuk kuda-kuda.Gording berada diatas kuda-kuda, biasanya tegak lurus dengan arah kuda-kuda.

Konstruksi kuda-kuda adalah suatu susunan rangka batang yang berfungsi untuk mendukung beban atap termasuk juga beratnya sendiri dan sekaligus dapat memeberikan penyangga utama pada struktur atap.

2.7 Pelat Lantai

Pelat lantai adalah lantai yang tidak terletak diatas tanah lapangan, jadi merupakan lantai tingkat. Plat lantai ini didukung oleh balok-balok yang bertumpu pada kolom bangunan.

Fungsi plat lantai :

a. Memisahkan ruang bawah dan ruang atas b. Sebagai tempat berpijak penghuni di lantai atas

c. Untuk menempatkan kabel listrik dan lampu ruang bawah tanah d. Meredam suara dari ruang atas maupun ruang bawah

e. Menambah kekakuan bangunan pada arah horizontal

Pelat lantai harus direncanakan kaku, kuat, lurus dan waterpass agar terasa nyaman saat berpijak. Ketebalan pelat lantai ditentukan oleh beban yang harus didukung, besar lendutan yang diizinkan,lebar bentangan dan bahan konstruksi dari pelat lantai. Pada pelat lantai hanya diperhitungkan beban tetap saja (penghuni, perabotan,berat lapis tegel,berat sendiri plat) yang bekerja secara tetap dalam waktu lama. Sedangkan beban tak terduga seperti gempa, angina, getaran tidak diperhitungkan.

Bahan untuk pelat lantai dapat dibuat dari : a. Kayu

b. Beton c. Baja

Pelat kaki atau foot plate digunakan untuk memperbesar bidang sentuhan sehingga mengurangi tegangan yang terjadi dan mengurangi resiko kerusakan yang terjadi pada struktur. Sebelum beban kolom diteruskan ke pondasi, beban pada kolom diterima terlebih dahulu oleh pelat kaki.

2.9 Sambungan

Suatu konstruksi bangunan baja adalah tersusun atas batang-batang baja yang digabung membentuk satu kesatuan bentuk konstruksi dengan menggunakan berbagai macam teknik sambungan.

Adapun fungsi / tujuan sambungan baja antara lain :

1. Untuk menggabungkan beberapa batang baja membentuk kesatuan konstruksi sesuai kebutuhan.

2. Untuk mendapatkan ukuran baja sesuai kebutuhan (panjang, lebar, tebal, dan sebagainya).

3. Untuk memudahkan dalam penyetelan konstruksi baja di lapangan.

4. Untuk memudahkan penggantian bila suatu bagian / batang konstruksi mengalami rusak.

5. Untuk memberikan kemungkinan adanya bagian / batang konstruksi yang dapat bergerak missal peristiwa muai-susut baja akibat perubahan suhu.

Berikut macam-macam alat sambungan pada konstruksi baja : 1. Paku Keling

Paku keling adalah suatu alat sambung konstruksi baja yang terbuat dari batang baja berpenampang bulat dengan bentuk sebagai berikut :

S = Jumlah tebal baja yang disambung

disyaratkan SS £ 4d , jika melebihi 4d

maka pada saat dikeling akan terjadi batang Jockey Pet ( pelengkungan batang paku keling akibat pengelingan ).

Menurut bentuk kepalanya, paku keling dibedakan 3 (tiga) macam :

a. Paku keling kepala mungkum / utuh

d = diameter paku keling ( mm ) D = 1,6 d @ 1,8 d

H = 0,6 d @ 0,8 d

b. Paku keling kepala setengah terbenam

d = diameter paku keling ( mm ) D = 1,6 d @ 1,8 d

d = diameter paku keling ( mm ) D = 1,6 d

H = 0,4 d @ 0,6 d

Paku keling untuk konstruksi baja terdapat beberapa macam ukuran diameter yaitu : ˘11 mm, ˘14 mm, ˘17 mm, ˘20 mm, ˘23 mm, ˘26 mm, ˘29 mm, dan ˘32 mm.

2. Baut

Baut adalah alat sambung dengan batang bulat dan berulir, salah satu ujungnya dibentuk kepala baut ( umumnya bentuk kepala segi enam ) dan ujung lainnya dipasang mur/pengunci. Dalam pemakaian di lapangan, baut dapat digunakan untuk membuat konstruksi sambungan tetap, sambungan bergerak, maupun sambungan sementara yang dapat dibongkar/dilepas kembali.Bentuk uliran batang baut untuk baja bangunan pada umumnya ulir segi tiga (ulir tajam) sesuai fungsinya yaitu sebagai baut pengikat. Sedangkan bentuk ulir segi empat (ulir tumpul) umumnya untuk baut-baut penggerak atau pemindah tenaga misalnya dongkrak atau alat-alat permesinan yang lain.

Baut untuk konstruksi baja bangunan dibedakan 2 jenis :

 Baut Hitam

Yaitu baut dari baja lunak ( St-34 ) banyak dipakai untuk konstruksi ringan / sedang misalnya bangunan gedung, diameter lubang dan diameter batang baut memiliki kelonggaran 1 mm.

 Baut Pass Yaitu baut dari baja mutu tinggi ( ≥St-42 ) dipakai untuk konstruksi berat atau beban bertukar seperti jembatan jalan raya, diameter lubang dan diameter batang baut relatif pass yaitu kelonggaran ≤ 0,1 mm.

∅_{5/8” ( d = 15,87 mm )} ∅_{3/4” ( d = 19,05 mm )} ∅_{7/8” ( d = 22,22 mm )} ∅_{1” ( d = 25,40 mm )} ∅_{11/8” ( d = 28,57 mm )} ∅_{11/4” ( d = 31,75 mm )}

Bentuk baut untuk baja bangunan yang umum dipakai adalah dengan bentuk kepala/mur segi enam sebagai berikut :

Keterangan : Ring pada pemasangan baut-mur berfungsi agar bila mur dikencangkan dengan keras tidak mudah dol/londot.

Prinsip- prinsip Baut dari SNI a. Jarak

Jarak antar pusat lubang pengencang tidak boleh kurang dari 3 kali diameter nominal pengencang.Jarak minimum pada pelat harus melalui perhitungan struktur seperti pada SNI.

b. Jarak tepi minimum

Jarak minimum dari pusat pengencang ke tepi pelat atau pelat saya profil harus memenuhi spesifikasi dalam tabel:

Jarak dari pusat tiap pengencang ke tepi terdekat suatu bagian yang berhubungan dengan tepi yang lain tidak boleh lebih dari 12 kali tebal pelat lapis luar tertipis dalam sambungan dan juga tidak boleh melebihi 150 mm.

Keuntungan sambungan menggunakan baut antara lain :

a. Lebih mudah dalam pemasangan/penyetelan konstruksi di lapangan.

b. Konstruksi sambungan dapat dibongkar-pasang.

c. Dapat dipakai untuk menyambung dengan jumlah tebal baja > 4d ( tidakseperti paku keling dibatasi maksimum 4d ).

d. Dengan menggunakan jenis Baut Pass maka dapat digunakan untuk konstruksi berat /jembatan.

3. Las

Menyambung baja dengan las adalah menyambung dengan cara memanaskan baja hingga mencapai suhu lumer (meleleh) dengan ataupun tanpa bahan pengisi, yang kemudian setelah dingin akan menyatu dengan baik.

Untuk menyambung baja bangunan kita mengenal 2 jenis las yaitu : 1) Las Karbid ( Las OTOGEN )

Yaitu pengelasan yang menggunakan bahan pembakar dari gas oksigen (zat asam) dan gas acetylene (gas karbid). Dalam konstruksi baja las ini hanya untuk pekerjaan-pekerjaan ringan atau konstruksi sekunder, seperti ; pagar besi, teralis dan sebagainya.

2) Las Listrik ( Las LUMER )

Dalam perdagangan elektrode / batang las terdapat berbagai ukuran diameter yaitu 21/2 mm, 31/4 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, dan 7 mm.

Tipe Sambungan Las

a. sambungan tumpu (butt joint); kedua bagian benda yang akan disambung diletakkan pada bidang datar yang sama dan disambung pada kedua ujungnya. b. sambungan sudut (corner joint); kedua bagian benda yang akan

disambungmembentuk sudut siku-siku dan disambung pada ujung sudut tersebut. c. sambungan tumpang (lap joint); bagian benda yang akan disambung saling

menumpang (overlapping) satu sama lainnya.

d. sambungan T (tee joint); satu bagian diletakkan tegak lurus pada bagian yang lain dan membentuk huruf T yang terbalik.

e. sambungan tekuk (edge joint); sisi-sisi yang ditekuk dari ke dua bagian yang akan disambung sejajar, dan sambungan dibuat pada kedua ujung bagian tekukan yang sejajar tersebut

Jenis Las Berdasarkan Geometrinya

a. Las jalur (fillet weld), digunakan untuk mengisi tepi pelat pada sambungan sudut,

sambungan tumpang, dan sambungan T dalam gambar berikut, logam pengisi digunakan untuk menyambung sisi melintang bagian yang membentuk segitiga siku-siku.

b. Las alur (groove welds), ujung bagian yang akan disambung dibuat alur dalam

sambungan, yang biasanya dilakukan dengan pengelasan busur dan pengelasan gas.

Untuk konstruksi baja yang bersifat strukturil (memikul beban konstruksi)) maka sambungan las tidak diijinkan menggunakan las Otogen, tetapi harus dikerjakan dengan las listrik dan harus dikerjakan oleh tenaga kerja ahli yang profesional.

Keuntungan Sambungan Las Listrik dibanding dengan Paku keling / Baut :

a. Pertemuan baja pada sambungan dapat melumer bersama elektrode las dan menyatu dengan lebih kokoh (lebih sempurna).

b. Konstruksi sambungan memiliki bentuk lebih rapi.

c. Konstruksi baja dengan sambungan las memiliki berat lebih ringan. Dengan las berat sambungan hanya berkisar 1 – 1,5% dari berat konstruksi, sedang dengan paku keling / baut berkisar 2,5 – 4% dari berat konstruksi.

a. Pengerjaan konstruksi relatif lebih cepat (tak perlu membuat lubanglubang pk/ baut, tak perlu memasang potongan baja siku / pelat penyambung, dan sebagainya ).

b. Luas penampang batang baja tetap utuh karena tidak dilubangi, sehingga kekuatannya utuh.

Kerugian / kelemahan sambungan las :

bahkan juga korban jiwa. Oleh karena itu untuk konstruksi bangunan berat seperti jembatan jalan raya / kereta api di Indonesia tidak diijinkan menggunakan sambungan las.