4. Bab IV - Perhitungan Floor Deck 5 (Ok)

15 cm 2 cm 2 cm BAB IV

PERHITUNGAN FLOOR DECK

Gambar 4.1 Rencana floor deck

4.1 Data Perencanaan

- Berat sendiri beton = 2400 kg/m3 - Berat urugan pasir = 1600 kg/m3 - Berat Plafond + penggantung = 18 kg/m2 - Berat spesi per cm tebal = 21 kg/m2

- Berat tegel = 24 kg/m2

- Berat Pipa + duckting = 10 kg/m2

(Data diambil dari PPIUG 1983)

- Berat sendiri floor deck = 10,15 kg/m2

(Data diambil dari brosur)

4.2 Analisa Pembebanan a. Beban Mati (Qd)

- Berat sendiri beton = 2400 x 0,15 = 360 kg/m2 - Berat sendiri floor deck = 10,1 = 10,1 kg/m2 - Berat Pipa ducting = 10 = 10 kg/m2

- Berat plafond+penggantung = 18 = 18 kg/m2 - Berat spesi per cm tebal = 21 x 2 = 42 kg/m2 - Berat urugan pasir = 1600 x 0,03 = 48 kg/m2 - Berat tegel = 24 = 24 kg/m2 ₊

Qd = 512,1 kg/m2

b. Beban Hidup (Ql)

- Beban hidup lantai (Kantor ) = 240 kg/m2 ₊ Ql = 240 kg/m2

(data diambil dari SNI 1727-2013 Tabel 4-1 Hal 25)

c. Beban maksimum yang digunakan

Beban berguna yang dipakai dalam tabel floor deck adalah jumlah beban hidup dan beban-beban finishing lainya = 240 kg/m2 _{+ 42 kg/m}2 _{+ 24 kg/m}2 _{+ 10} kg/m2 _{+ 48 kg/m}2 _{+ 18 kg/m}2 _{= 382 kg/m}2 _{ dipakai beban berguna 400 kg/m}2

Gambar 4.2 Brosur spesifikasi floordeck

4.3 Perhitungan Tebal Plat dan Tulangan Negatif a. Data Perhitungan

- Berat berguna floordeck (Ql) = 400 kg/m2 - Jarak antar balok rencana

Tipe B1 (arah y) = 500 cm

Tipe B1 (arah x) = 400 cm

- Jarak antar kuda-kuda = 425 cm

- Data floor deck dari brosur

Tebal floor deck = 0,75 mm

Q maks = 400 kg/m2

T (pelat beton) = 15 cm

Berat per luas = 10,1 kg/m2

Berat per panjang = 6,06 kg/m

Gambar 4.2 Profil floor deck a) Perhitungan Tulangan Positif

Perhitungan tulangan positif diabaikan karena floordeck dapat menggantikan tulangan positif pada plat komposit

b) Perhitungan Tulangan Negative

- Bentang menerus tulangan negative (A) = 6,58 cm2_{/m = 658 mm}2_/m

- Tulangan rencana ф = 10 mm

- As = 1

4 πd2 = 78,5 mm2 - Banyaknya tulangan tiap 1 meter = A

As

= _78,5658 = 8,38  10 buah

- Jarak tulangan tarik = 1000

10 = 100 mm

Maka dipakai tulangan = ф 10 - 100 mm 4.4 Perhitungan Shear Connector (Stud Connector)

a. Data Shear Connector (stud) yg dipakai

- d = 20 mm tb wr Hr T H

- H = Tebal plat + Tinggi balok WF = 15 + 30 = 45 cm - Asc = ¼ x  x d2 _{= 314,16 mm}2 - Fu = 550 MPa (N/mm2₎ - Fy = 410 MPa (N/mm2₎ - Ly = 5000 mm - Lx = 4000 mm - hr = 53 mm (Brosur Floordeck) - wr = 32 mm (Brosur Floordeck) - Hs = hr + selimut beton = 53 + 40 mm = 93 mm - tb = tebal plat – Hr = 150 – 53 = 97 mm b. Data beton - F’c = 27,5 MPa (N/mm2₎ - Fy (Tulangan) = 250 MPa (N/mm2₎ - Bj beton = 2400 kg/m3 - Ec = 4700

_√

fc (SNI = 4700

√

27,5 = 24647,01 MPa (N/mm2₎ c. Data profil Balok WF

Digunakan Profil 300 x 200 x 9 x 14 W = 65,4 kg/m Ix = 13300 cm4 b = 200 mm Iy = 1900 cm4 h = 300 mm ix = 12,6 cm tw = 9 mm iy = 4,77 cm tf = 14 mm Zx = 893 cm3 A = 83,36 cm2 _{Zy = 189 cm}3

d. Kekuatan geser nominal shear connector stud (1 stud) SNI 1729-2015 Pasal 2a Hal 104

- Qnc = 0, 5 x Asc x

√

fc ’ x Ec

= 0.5 x 314, 26 x

√

27,5 x 24647,01 = 129362,23 N

- Qns = Rg . Rp . Asc . Fu

Rg = 1,0 (SNI 1729-2015 Pasal 2a Hal 104) Rp = 0,75 (SNI 1729-2015 Pasal 2a Hal 104) Qns = 1,0 x 0,75 x 314,26 x 550

= 129525 N

Maka, Qnc  Qns

129362,23 N  129525 N

Nilai kuat nominal beton harus lebih kecil dari kuat nominal baja sehingga plat mempunyai sifat daktail dan mengetahui tingkat kekompositan material.

e. Gaya Geser Horizontal

SNI 1729-2015 Pasal 2d Hal 97 a) Kehancuran Beton

V’ = 0,85 x fc’ x Ac Ac = tb x befektif

befektif = L/8 (SNI 1729-2015 Pasal 1a Hal 94) = 5000/8 = 625 mm Ac = tb x befektif = 67 x 625 = 60625 mm2 V’1 = 0,85 x fc’ x Ac = 0,85 x 25 x 60625 = 1417109,37 N

b) Leleh tarik dari penampang baja V’2 = fy x Ag

= 250 x 8336 = 2084000 N

Menurut SNI 1729-2015 Pasal 2d Hal 97 digunakan nilai terkecil karena jika salah satu material rusak maka sudah tidak bersifat komposit

Sehingga digunakan V’1

= 1417109,37 N

f. Menentukan Banyaknya Stud (N) N = V ' 1

Qn

=

1417109,37

129525 = 10,94

Jadi, jumlah shear connector = 2 x N = 2 x 10,94 = 22 buah dengan jarak bentang menerus = L/ (n/2)

= 500 cm / (22 buah /2) = 45,5 cm

Gambar 4.3 Perletakan Stud Connector

Gambar 4.4 Detail pemasangan Stud Connector g. Kontrol las

- Baja BJTD 50  Fy = 290 MPa (N/mm2_{) = 2900 kg/cm}2 Fu = 500 MPa (N/mm2_{) = 5000 kg/cm}2 - Fu las E70xx = 70 Ksi = 70 x 70,3 kg/cm3

- Akibat Pu, maka

fvp = Pu

x d2x 0,25 x te

500 cm

=

_{3,14 x 4 x 0,25 x 1}3994,27 = 3994,27 3,14 = 1271,41 kg/cm2 Fu =  x 0,6 x F70xx = 0,75 x 0,6 x 70 x 70,3 = 2214,45 kg/cm2 Te = fvp fu =

1271,41_2214,5 = 1 cm a = _0,707te =

_0,7070,57 = 1 cm

h. Kontrol balok komposit

a) Kontrol kelangsingan profil

Berdasarkan SNI 1729 – 2015 Pasal F3.2 hal 53 digunakan: λ = hc tw = 300₉ = 33,3 λp = 3,76 x

√

E fy = 3,76 x

√

200000 250 = 106,35

b) Perhitungan resultan gaya kopel maksimum Vc = 0,85 x fc’ x Ac = 0,85 x 27,5 x 60625 = 1417109,37 N Vs = fy x Ag = 250 x 8336 = 2084000 N

Karena Vs > Vc maka garis netral plastis pada pelat baja.

y = Vs−Vc_{bf . Fy}

= 2084000−1417109,37_{200 . 250} = 13,34 mm

Karena y < tf maka garis netral plastis pada pelat baja bagian sayap.

c) Hitung momen lentur positif balok komposit Yc = 150 mm ( tebal plat beton)

Y2 = Yc – ½.a

a = Fy . Ag

0,85. Fc . be

( tinggi blok tegangan tekan pada pelat beton)

= 250.8336 0,85. 27,5. 625 = 142,65 mm < 150 mm Y2 = Yc – ½.a = 150 – (0,5 . 142,65) = 78,675 mm Mn = Vc(Y2 + ½ .d) + Csm (d-y)½ Csm = 2. Fy . y = 2 . 250 .13,34 = 6670 N Mn = Vc(Y2 + ½ .h) + Csm (h-y)½ = 1417109,37 (78,675 + ½ .300) + 6670 (300-13,34)½ =325013496 N.mm = 325,01 kN.m

Mu = ɸ . Mn = 0,9 . 325,01 = 292,5 kN.m

d) Kapasitas neto balok komposit terhadap beban hidup.

Pelat beton dan berat sendiri baja dihitung sebagai beban mati sehingga Qu = (bjc x be x t + Wbj + Wfloordeck) x 1,2 = (24 x 0,625 x 0,15 + 0,654 + 0,101) x 1,2 = 3,581 kN Mu.pelat = 1/8 . Qu . L2 = 0,125 . 3,581 . 52 = 11,19 kN.m

Kapasitas neto balok tanpa beban mati adalah Mu = ɸMn – Mu.pelat

= 292,5 - 11,19 = 281,31 kN.m

e) Menghitung Pu maksimum di tengah bentang Mu = 281,625 kN.m Mu = ¼ . Pu . L

281,31 = 0,25 . Pu . 5 281,625 = 1,25 Pu Pu = 225,04 kN

f) Menghitung kuat geser balok : (dihitung seperti balok biasa) Pelat badan profil gilas

λ = hc tw = 300₉ = 33,3 λb = 2,24 x

√

E fy = 2,24 x

√

200000 250 = 63,36

Karena λ < λb maka ɸVn = ɸv . 0,6 Fy . Aw . Cv ɸv = 1 Cv = 1 ɸVn = 1 . 0,6 . 250 . 200 . 9 . 1 = 270000 N ≈ 270 kN Vu = ½ . Pu = 0,5 . 225,04 = 112,52 kN

Beban titik maksimum Pu ditentukan oleh momen plastis balok komposit, yang terjadi di kondisi yang jauh dikapasitas gesernya. Geser tidak

menentukan.

g) Perhitungan penampang elastis transformasi n = Es

Ec

(Perbandingan Modulus Elastisitas)

= 200000 24647,01 = 8,11 be n = 77,06 mm Materia l b h Ai yi Ai. yi Io Ai(yo – yi)2 Beton 77,0 6 150 11559 75 866925 21673125 102722901,49 Baja WF 300 x 200 8336 30 0 2500800 133 x 106 _142465015,05 ∑ 19895 3367725 154673125 245187916,54 yo = ∑ Ai . yi ∑ Ai ( yo− yi)² = 3367725 19895

= 169,27 mm

yi = garis netral yang ditinjau dari sisi atas Itr = ∑Io + ∑ Ai(yo – yi)2

= 154673125 + 245187916,54 = 399861041,54 mm4

Comentarry I3.2 (AISC 2010) dijelaskan bahwa tidak praktis membuat analisis kekakuan balok komposit. Pengukuran lendutan jangka pendek memperlihatkan bahwa momen inersia efektif Ieff adalah sekitar 15-30% lebih rendah dari teori elastis, Iequiv atau sama nilainya dengan Itr . oleh sebab itu agar hasilnya realistik maka Ieff = 0,75 Iequiv

Ieff = 0,75 x 399861041,54 = 299895781,55 mm4

h) Perhitungan lendutan dan tahapan konstruksi (jangka pendek dan sebelum terjadi komposit)

Beban pada kondisi kerja tanpa faktor beban, Qd adalah beban merata akibat berat sendiri profil baja, berat floordeck dan berat beton segar.

Qd = Wbaja + Wfloordeck + Wbeton = 0,654 + 0,101 + 24 = 24,705 kN

∆d = ₃₈₄5 Qd .❑

❑ 384