33
Universitas Kristen Petra
BAB 3
PROSEDUR PERENCANAAN
3.1 Umum
Bab ini menjelaskan prosedur perencanaan Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Rangka Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK) yang didesain sesuai SNI 1729-2015 dengan beban gempa sesuai SNI 1726-2012. Pembebanan gempa dilakukan dengan respon spektrum. Selain itu juga dijelaskan mengenai analisis nonlinear time history menggunakan program ETABS v15.2.2.
3.2 Informasi Perencanaan
Dalam penelitian ini ditinjau 6 bangunan yang terbuat dari struktur baja yang direncanakan sebagai SRPMK dan SRBKK. Tinggi bangunan adalah 12 dan 20 lantai berada di kota Jayapura. Bangunan-bangunan tersebut memiliki denah yang simetris. Asumsi-asumsi yang digunakan dalam perencanaan ini adalah:
Model struktur yang digunakan dalam studi ini adalah bangunan tiga dimensi struktur rangka baja. (Gambar 3.1 dan 3.2).
Seluruh profil menggunakan mutu baja fy = 240 MPa, kecuali kolom menggunakan fy = 345 Mpa.
Balok anak yang terpasang saling tegak lurus.
Bangunan berdiri di atas tanah lunak di wilayah gempa Jayapura pada peta gempa Indonesia menurut SNI 03-1726-2012.
Kolom yang digunakan adalah tipe H-beam dan WF.
34
Universitas Kristen Petra
Gambar 3.1. Denah Bangunan 31J12
Data struktur yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Data Struktur yang Ditinjau
Data 31J12
Luas 18 x 18 m2
Tinggi Bangunan 48 m
Tinggi per Lantai 4 m Mutu Baja 240, 345 MPa
35
Universitas Kristen Petra
Gambar 3.2. Denah Bangunan 52J12 dan 52J20
Data struktur yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Data Struktur yang Ditinjau
Data 52J12 52J20
Luas 30 x 30 m2
Tinggi Bangunan 48 m 80 m Tinggi per Lantai 4 m
Mutu Baja 240, 345 MPa
36
Universitas Kristen Petra
Peraturan-peraturan yang digunakan dalam desain struktur adalah:
1. Peraturan Pembebanan SNI 1727:2013.
2. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Rumah dan Gedung, SNI 1726-2012 (Badan Standarisasi Nasional, 2012).
3. Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, SNI 1729- 2015 (Badan Standarisasi Nasional, 2015).
3.3 Prosedur Perencanaan Desain
Langkah-langkah yang dilakukan di dalam mendesain komponen struktur bangunan adalah sebagai berikut:
Profil balok dan kolom diasumsikan terlebih dahulu dengan mempertimbangkan syarat kapasitas penampang kolom yang dikorelasikan dengan persyaratan strong column weak beam. Setelah menentukan profil yang akan dipakai, dilakukan pemodelan struktur menggunakan program ETABS v15.2.2.
Beban-beban yang dimasukkan meliputi beban hidup, beban mati serta beban gempa. Beban gempa yang digunakan untuk mendesain adalah respon spektrum.
Selanjutnya dilakukan analisis dan pemeriksaan kinerja batas layan dan batas ultimit terhadap komposisi balok dan kolom yang telah ditentukan. Apabila komposisi balok dan kolom telah memenuhi persyaratan yang telah disebutkan di atas, maka proses capacity design dapat dilakukan. Jika ada salah satu persyaratan yang tidak dipenuhi, maka proses desain diulang dengan menentukan profil yang baru agar semua persyaratan dapat terpenuhi.
37
Universitas Kristen Petra
3.3.1 Analisis Beban Respon Spektrum
Data-data yang diperlukan dalam mencari gaya geser dasar (V) adalah sebagai berikut:
Respons spektrum yang digunakan adalah respons spektrum wilayah Jayapura, Indonesia dengan jenis tanah lunak. Sedangkan waktu getar alami bangunan (T) diperoleh dari hasil analisis program ETABS v15.2.2.
Untuk faktor keutamaan bangunan (I) diambil menurut kategori gedung perkantoran, yaitu sebesar 1.
Faktor reduksi gempa maksimum yang mampu dikerahkan oleh sistem ganda berupa Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus (SRPMK) dan Sistem Rangka Bresing Konsentris Khusus (SRBKK) berdasarkan Tabel 9 SNI 03- 1726-2012 adalah sebesar 7.
Beban mati adalah berat seluruh bahan konstruksi bangunan gedung yang terpasang, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, tangga, dinding partisi tetap, finishing, klading gedung dan komponen arsitektural dan struktural lainnya serta peralatan layan terpasang lain termasuk berat keran.
Beban hidup adalah beban yang diakibatkan oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau struktur lain yang tidak termasuk beban konstruksi dan beban lingkungan, seperti beban angin, beban hujan, beban gempa, beban banjir, atau beban mati. Beban hidup atap diakibatkan :
- pelaksanaan pemeliharaan oleh pekerja, peralatan, dan material
- selama masa layan struktur yang diakibatkan oleh benda bergerak, seperti tanaman atau benda dekorasi kecil yang tidak berhubungan dengan penghunian.
38
Universitas Kristen Petra
Berikut dijelaskan mengenai contoh perhitungan perencanaan respon spektrum untuk bangunan 12 lantai pada wilayah Jayapura (31J12-S1):
Untuk kota Jayapura, nilai parameter SS = 1.5g dan S1 = 0.6g
Penentuan Koefisien Situs pada perioda 0.2 detik dan 1.0 detik, Fa dan Fv
didapatkan dari Tabel 4 dan 5, ps. 6.2 SNI 1726:2012 berdasarkan nilai Klasifikasi Situs SE. Untuk nilai SS = 1.5g dan S1 = 0.6g didapatkan nilai Fa = 0.9 dan Fv = 2.4
Parameter spektrum respons percepatan pada perioda pendek dan 1 detik, SMS
dan SM1 diperoleh melalui pers.(5) dan (6) SNI 1726:2012:
𝑆𝑀𝑆 = 𝐹𝑎𝑆𝑆 = 0.9 x 1.5 = 1.35 𝑆𝑀1= 𝐹𝑣𝑆1 = 2.4 x 0.6 = 1.44
Parameter spektral percepatan desain untuk perioda pendek dan 1 detik, SDS
dan SD1 ditentukan berdasarkan pers.(7) dan (8) SNI 1726:2012:
𝑆𝐷𝑆 = 2
3𝑆𝑀𝑆 =2
3 x 1.35 = 0.9 𝑆𝐷1= 2
3𝑆𝑀1=2
3 x 1.44 = 0.96
Nilai To dan TS ditentukan sesuai ps.6.4 SNI 1726:2012:
𝑇𝑜= 0.2𝑆𝐷1
𝑆𝐷𝑆 = 0.2 x 0.96
0.9 = 0.213 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑇𝑆 =𝑆𝐷1
𝑆𝐷𝑆 = 0.96
0.9 = 1.067 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
Spektrum Respons Desain yang menunjukkan perioda struktur dan percepatan, T–Sa dapat dibuat sesuai ps.6.4 SNI 1726:2012 dengan ketentuan sebagai berikut:
o Untuk T < To 𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆(0.4 + 0.6𝑇
𝑇𝑜) o Untuk To T TS 𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆
o Untuk T > TS 𝑆𝑎 =𝑆𝐷1
𝑇
39
Universitas Kristen Petra
Gaya geser yang diakibatkan oleh respon spektrum harus minimal lebih besar dari 85% gaya yang terjadi melalui statik ekivalen. Melalui ETABS v15.2.2 diperoleh berat per lantai sebagai berikut.
Berat lantai 12 240012,38 kg Berat lantai 11 299370,52 kg Berat lantai 10 299370,52 kg Berat lantai 9 299370,52 kg Berat lantai 8 299370,52 kg Berat lantai 7 299370,52 kg Berat lantai 6 307651,98 kg Berat lantai 5 315364,14 kg Berat lantai 4 315364,14 kg Berat lantai 3 315364,14 kg Berat lantai 2 315364,14 kg Berat lantai 1 315364,14 kg Berat Total 3621337,66 kg
Perhitungan gaya geser statik Fi (kN) baik pada arah-x maupun arah-y
Koefisien respons seismik ditentukan menurut pers.(22) ps 7.8.1.1 SNI 1726:2012 𝐶𝑠 = 𝑆𝐷𝑠
(𝑅
𝐼𝑒)
𝐶𝑠 = 0.9 (7
1) = 0.129
Gaya geser dasar seismik ditentukan menurut pers.(21) ps.7.8.1 SNI 1726:2012:
𝑉 = 𝐶𝑠𝑊 Keterangan:
Cs = koefisien respons seismik W = berat struktur
40
Universitas Kristen Petra
𝑉 = 𝐶𝑠𝑊 = 0.11 x 3621337,66/100 = 3986,24 kN
Gaya geser dasar seismik akibat respon spektrum sebesar 3986,24 kN untuk arah x dan 3986,24 kN untuk arah y.
3.3.2 Pemeriksaan Kinerja Batas Layan dan Kinerja Batas Ultimit Struktur
SNI 1726:2012 memberikan batasan simpangan antar lantai (story drift) hanya berdasarkan pada kondisi kinerja batas ultimit saja. Hasil story drift maksimum yang diperoleh dari ETABS v15.2.2 ditunjukkan pada Tabel 3.2 di bawah ini.
Tabel 3.3. Story Drift bangunan 31J12 – S1
Contoh perhitungan displacement ultimit pada lantai-3 (h3 = 4 meter) :
Drift yang terjadi didapat dari perhitungan ETABS v15.2.2. Hasil drift yang didapat harus di kalikan dengan faktor pembesar, Cd yang didapat dari Tabel 9 SNI 1726:2012 sehingga drift yang ditinjau menjadi 0.00162 x 5.5 = 0.0089.
Dari tabel 3.2 di atas dapat dilihat bahwa tidak ada simpangan lantai yang melampaui syarat simpangan maksimum. Pemeriksaan drift dan syarat 85% gaya statik ekivalen untuk bangunan lainnya dapat dilihat pada Lampiran 1.
∆ijin = ∆a / P
drift X max drift Y max drift X * Cd drift Y * Cd drift max check x check y 12 0,001305 0,001305 0,0071775 0,0071775 0,015384615 ok ok 11 0,001528 0,001528 0,008404 0,008404 0,015384615 ok ok 10 0,001705 0,001705 0,0093775 0,0093775 0,015384615 ok ok 9 0,001834 0,001834 0,010087 0,010087 0,015384615 ok ok 8 0,001904 0,001904 0,010472 0,010472 0,015384615 ok ok 7 0,001912 0,001912 0,010516 0,010516 0,015384615 ok ok 6 0,001852 0,001852 0,010186 0,010186 0,015384615 ok ok 5 0,00183 0,00183 0,010065 0,010065 0,015384615 ok ok 4 0,001752 0,001752 0,009636 0,009636 0,015384615 ok ok 3 0,001617 0,001617 0,0088935 0,0088935 0,015384615 ok ok 2 0,001391 0,001391 0,0076505 0,0076505 0,015384615 ok ok 1 0,000814 0,000814 0,004477 0,004477 0,015384615 ok ok
Story drift se drift se * Cd/Ie drift < drift ijin ?
41
Universitas Kristen Petra
3.4 Persentase SRPMK
Setelah mendesain bangunan, persentase gaya yang diterima oleh SRPMK dihitung dengan persamaan 3.1.
%SRPMK = base reactions SRPMK
base reactions Total . × 100 (3.1) Faktor = 25
% SRPMK. (3.2)
Perhitungan persentase gaya SRPMK pada bangunan 31J12-S2 arah-X :
Gambar 3.3 Kolom SRPMK dan Kolom SRBKK SRBKK
SRPMK
42
Universitas Kristen Petra
Tabel 3.4 Base Reactions tiap kolom akibat gempa arah-X Joint
Label
Load Case
FX FY FZ MX MY MZ
1 Ex Max 91,5382 0,3871 512,7563 0,9541 368,0901 0 3 Ex Max 554,0588 2,274 4495,155 3,0582 381,0918 1,44E-05 5 Ex Max 553,584 2,2932 4509,729 3,0485 380,6052 1,44E-05 7 Ex Max 42,5399 0,9458 491,0558 2,5123 139,0275 0 15 Ex Max 45,7756 3,7838 551,9142 2,85 143,6276 0,0035 17 Ex Max 112,5899 2,1198 181,1315 2,8936 393,4163 0 19 Ex Max 61,9638 2,5824 214,3609 3,7519 164,987 0 21 Ex Max 44,7267 3,9034 539,1435 2,7743 142,261 0,0035 41 Ex Max 44,7268 3,9034 539,1434 2,7743 142,261 0,0035 43 Ex Max 61,9638 2,5824 214,3609 3,7519 164,987 0 45 Ex Max 112,59 2,1198 181,1316 2,8936 393,4163 0 47 Ex Max 45,7756 3,7838 551,914 2,85 143,6276 0,0035 55 Ex Max 42,5399 0,9458 491,0557 2,5123 139,0275 0 57 Ex Max 553,5839 2,2932 4509,729 3,0485 380,6052 1,44E-05 59 Ex Max 554,0588 2,274 4495,155 3,0582 381,0918 1,44E-05 61 Ex Max 91,5382 0,3871 512,7563 0,9541 368,0901 0
Total 3013,554 36,579
Gaya yang diambil adalah Fx akibat gempa arah-x
%SRPMK = F15+F17+F19+F21+F41+F43+F45+F47
ΣF × 100
= 45,77 + 112,5899 + 61,9638+44,7267+ 44,7267+ 61,9638+ 112,59+ 45,77
3013,554 ×100
= 17.59 % Faktor = 25
17.59
= 1.42
Faktor yang diperoleh menjadi faktor pembesar (Scale Factor) gaya gempa arah-X pada bangunan yang didesain dengan skenario 2. Cara yang sama dilakukan untuk mendapatkan faktor pembesar gempa arah-Y. Perhitungan persentasi SRPMK untuk bangunan lainnya dapat dilihat pada Lampiran 2.
Untuk Skenario 1 (25% terhadap kekakuan), % SRPMK harus ≥25%
dengan cara profil SRPMK diperbesar, sedangkan profil SRBKK diperkecil agar SRPMK lebih kaku, sehingga gaya yang diterima SRPMK lebih besar.
43
Universitas Kristen Petra
3.5 Perencanaan Desain Kapasitas
Sebagai contoh perhitungan, berikut dijelaskan mengenai perencanaan desain kapasitas dari bangunan 31J12-S1. Adapun profil balok, kolom, dan bresing yang digunakan pada bangunan tersebut adalah sebagai berikut.
Tabel 3.5. Profil Terpakai pada Bangunan 31J12
3.5.1 Perencanaan Bresing
Pada penelitian ini, bresing yang digunakan merupakan bresing yang hanya dapat menerima beban axial saja, atau dapat dikatakan hanya menerima gaya tarik dan tekan saja. Sebagai contoh perhitungan akan ditampilkan
perhitungan untuk bresing pada lantai 1 bangunan 31J12-S1. Adapun spesifikasi profil bresing terpakai dapat dilihat pada Tabel 3.6.
31-J-12 (S1)
WF - 294.200.8.12 Eksterior 1-6 WF - 450.200.9.14 Eksterior 7-12 WF - 400.200.8.13
Interior 1-6 Interior 7-12
H - 250.250.9.14 Eksterior 1-6 H - 498.432.45.70 Eksterior 7-12 H - 428.407.20.35
Interior 1-6
Interior 7-12 WF - 1032.408.29,5.52 WF - 500.200.10.16
Elemen Struktur
Balok Anak
Balok Induk
Brace
Kolom
44
Universitas Kristen Petra
Gambar 3.4. Bresing yang digunakan sebagai contoh perhitungan
Tabel 3.6. Spesifikasi Profil H 250.250.9.14
d (mm) 250 ix (mm) 108
b (mm) 250 iy (mm) 62.9
tw (mm) 9 Sx (mm3) 867 x 103 tf (mm) 14 Sy (mm3) 292 x 103
r (mm) 16 Zx (mm3) 961.282 x 103 A (mm2) 9218 Zy (mm3) 437.5 x 103 Ix (mm4) 108000000 J (mm4) 51.12793 x 104 Iy (mm4) 36500000 Fy (Mpa) 240
b
d
45
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Tekan (Aksial) ….. (SNI 1729:2015, ps. E)
Cek Kelangsingan Profil yang menahan aksial ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 = 0.5 ×250
14 = 8.93
𝜆𝑝 = 0.56 × √𝐸
𝑓𝑦 = 0.56 × √200000
240 = 16.17
𝜆 < 𝜆𝑝 Sayap Kompak
Badan : 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 =250−2×(14+16)
9 = 21.11
𝜆𝑝 = 1.49 × √𝐸
𝑓𝑦 = 1.49 × √200000
240 = 43.01
𝜆 < 𝜆𝑝 Badan Kompak
Badan & Sayap Kompak
Peninjauan Terhadap Sumbu Kuat (Sumbu-X)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾𝑥 𝐿𝑖𝑥 )2
=
𝜋2 × 200000 (1 × 5000
108 )2
=
920.95 MPaTerhadap Kegagalan Tekuk Torsi&Tekuk Torsi Lentur ….. (SNI 1729:2015, pers.E4-4)
Cw = 𝐼𝑦 × ℎ𝑜
2
4 = 3650 × 104× (250−14)2
4 = 5.08 x 1011 mm6 G = 77200 MPa ; Fe2 = (𝜋(𝐾𝑧 𝐿2 𝐸 𝐶𝑤)2
+ 𝐺𝐽
) 1𝐼𝑥+𝐼𝑦= 550.86 MPa
Diambil Fe minimum: Fe = 550.86 MPa
46
Universitas Kristen Petra
Menentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 = 1 ×5000
108 = 46.3 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
240 = 135.97
𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 < 4.71
√
𝐸𝑓𝑦
Fcr= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcrx =
[0.658
550.86240]
240=
199.99 MPaPeninjauan Terhadap Sumbu Lemah (Sumbu-Y)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 )2
=
𝜋2 × 200000 (1 × 5000
62.9 )2
=
312.39 MPaMenentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 = 1 ×5000
62.9 = 79.5 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
240 = 135.97
𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 < 4.71
√
𝑓𝑦𝐸
Fcr= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcry
= [0.658
312.39240]
240= 174 MPaPerhitungan Kapasitas Aksial
Diambil Fcr minimum: Fcr = Fcry = 98.67 MPa
Pn = Fcr x Ag = 174 x 9218 = 1603.96 kN ... (SNI 1729:2015, pers. E3-1) фPn = 0.9 x Pn = 1443.57 kN
…..
(SNI 1729:2015, ps. E1)47
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Lentur ….. (SNI 1729:2015, ps. F)
Cek Kelangsingan Profil yang Menahan Lentur ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1b)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 = 0.5 ×250
14 = 8.93
𝜆𝑝 = 0.38 × √𝑓𝑦𝐸 = 0.38 × √200000
240 = 10.97 𝜆 < 𝜆𝑝 Sayap Kompak
Badan : 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 =250−2×(14+16)
9 = 21.11
𝜆𝑝 = 3.76 × √𝐸
𝑓𝑦 = 3.76 × √200000
240 = 108.54
𝜆 < 𝜆𝑝 Badan Kompak
Badan & Sayap Kompak
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Kuat (Mnx) Terhadap Pelelehan ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.1) Mpx = fy x Zx = 240 x 961.282 x 103 = 230.71 kN.m
Terhadap Tekuk Torsi Lateral ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.2) Lp = 1.76 𝑖𝑦√𝑓𝑦𝐸 ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-5)
= 1.76 × 62.9√200000
240 = 3195.75 mm
rts = √(√𝐼𝑦 𝐶𝑤
𝑆𝑥 )= √(√3650×104× 5.08 × 1011
867×103 ) = 70.48 …. (SNI 1729:2015, pers.
F2-7)
48
Universitas Kristen Petra
Lr = 1.95 𝑟𝑡𝑠 𝐸 0.7 𝑓𝑦√ 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜+ √( 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜)2+ 6.76(0.7 𝑓𝑦
𝐸 )2…. (SNI 1729:2015, pers. F2-6)
=1.95 × 70.48 2 ×105
0.7×240√ 51.12793 × 104
867× 103×(250−14) + √( 51.12793 × 104
867× 103×(250−14) )2+ 6.76(0.7 ×240
2 ×105)2
= 12479.59 mm
Lp < Lb < Lr (Bentang Menengah) ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-2) Cb = 1.136 (untuk memudahkan perhitungan)
Mnx = 𝐶𝑏 [𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 0.7 𝐹𝑦 𝑆𝑥)(𝐿𝑏−𝐿𝑝
𝐿𝑟−𝐿𝑝)]
=1.136 [230× 106− (230× 106− 0.7 × 240 × 867× 103)(5000−3195
12479−3195)]
= 243.31 kN.m
фMnx = 0.9 x Mnx = 218.98 kNm
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Lemah (Mny)
Mny = Mpy = Zy x fy = 437.5 x 103 x 240 = 105 kNm….. (SNI 1729:2015, pers. F6-1)
фMny = 0.9 x Mny = 94.5 kNm
Kapasitas Geser ….. (SNI 1729:2015, ps. G)
Cek Komponen Badan ….. (SNI 1729:2015, ps. G.2.1) 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 =250−2×(14+16)
9 = 21.11
2.24 × √𝐸
𝑓𝑦 = 2.24 × √200000
240 = 64.66
49
Universitas Kristen Petra
𝜆 𝑏𝑎𝑑𝑎𝑛 < 2.24 × √𝑓𝑦𝐸 фv = 1 & Cv = 1 ... (SNI 1729:2015, pers. G2-2)
Perhitungan Kekuatan Geser ….. (SNI 1729:2015, pers. G2-1) Aw = d x tw = 250 x 9 = 2250 mm2
Vn = 0.6 x Aw x fy x Cv = 0.6 x 2250 x 240 x 1 = 324 kN фVn = 1 x Vn = 324 kN
Beban yang Terjadi pada Struktur
Pu = 998.59 kN Vu = 1.47 kN Mux = 1.82 kNm Muy = 0 kNm Interaksi Beban
Pu ≤ øPn
998.59 kN ≤ 1443.57 kN (OK) Vu ≤ øVn
1.47 kN ≤ 324 kN (OK) Mux ≤ øMnx
1,82 kNm ≤ 218.98 kNm (OK) Muy ≤ øMny
0 kNm ≤ 94.5 kNm (OK)
50
Universitas Kristen Petra
Berdasarkan AISC pasal F2 untuk SRBK, kekuatan bresing tarik yang diharapkan adalah RyFyAg. Kekuatan bresing tekan yang diharapkan boleh diambil lebih kecil dari RyFyAg dan 1.14FcreAg.
Bresing yang dijadikan contoh perhitungan adalah bracing pada lantai 1 gedung 31J12-S1 yang menggunakan profil H 250.250.9.14 di mana :
Ag = 9218 mm2
øPn = 1443.57 kN Kapasitas
RyFyAg = 1.5 x 240 x 9218 = 3318.48 kN
1.14FcreAg = 1.14 x 174 x 9218 = 1828.52 kN kekuatan yang diharapkan mampu dipikul oleh connection
Namun pembahasan ini tidak akan dibahas lebih lanjut karena berhubungan mengenai connection dan berada di luar ruang lingkup penelitian.
51
Universitas Kristen Petra
3.5.2 Perencanaan Balok Induk
Sebagai contoh perhitungan digunakan balok induk eksterior lantai 7 pada bangunan 31J12-S1.
Gambar 3.5. Balok Induk yang digunakan sebagai contoh perhitungan
Profil balok induk terpakai adalah WF 400.200.8.13. Spesifikasi profil dapat dilihat pada Tabel 3.7.
Tabel 3.7. Spesifikasi Profil WF 400.200.8.13
d (mm) 400 ix (mm) 168
b (mm) 200 iy (mm) 45.4
tw (mm) 8 Sx (mm3) 1190000 tf (mm) 13 Sy (mm3) 174000
r (mm) 16 Zx (mm3) 1326355
A (mm2) 8412 Zy (mm3) 265984 Ix (mm4) 237000000 J (mm4) 356.762,667 Iy (mm4) 17400000 fy (MPa) 240
b
d
52
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Tekan (Aksial) ….. (SNI 1729:2015, ps. E)
Cek Kelangsingan Profil yang menahan aksial ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 =0.5 ×200
13 = 7.69
𝜆𝑝 = 0.56 × √𝑓𝑦𝐸 = 0.56 × √200000
240 = 16.17 𝜆 < 𝜆𝑝 Sayap Kompak
Badan: 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 400−2×(13+16)
8 = 42.75
𝜆𝑝 = 1.49 × √𝑓𝑦𝐸 = 1.49 × √200000
240 = 43.01 𝜆 < 𝜆𝑝 Badan Kompak
Badan & Sayap Kompak
Peninjauan Terhadap Sumbu Kuat (Sumbu-X)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 )2
=
𝜋2 × 200000 (1 × 3000
168 )2
=
6190.22 MPaTerhadap Kegagalan Tekuk Torsi&Tekuk Torsi Lentur ….. (SNI 1729:2015, pers.E4-4)
Cw = 𝐼𝑦 × ℎ𝑜
2
4 = 1740 × 104× (400−13)2
4 = 6.51 x 1011 mm6 G = 77200 MPa
Fe2 = (𝜋2 𝐸 𝐶𝑤
(𝐾𝑧 𝐿)2
+ 𝐺𝐽
) 1𝐼𝑥+𝐼𝑦 = 669.93 MPa
Diambil Fe minimum: Fe = 669.93 MPa
53
Universitas Kristen Petra
Menentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 = 1 ×3000
168 = 17.86 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
240 = 135.97
𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 < 4.71
√
𝐸𝑓𝑦
Fcr
= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcrx =
[0.658
669.93240]
240=
206.58 MPaPeninjauan Terhadap Sumbu Lemah (Sumbu-Y)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 )2
=
𝜋2 × 200000 (1 × 3000
45.4 )2
=
452.06 MPaMenentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 = 1 ×3000
45.4 = 66.08 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
240 = 135.97
𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 < 4.71
√
𝑓𝑦𝐸Fcr
= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcry =
[0.658
452.06240]
240= 192.18 MPaPerhitungan Kapasitas Aksial
Diambil Fcr minimum: Fcr = Fcry = 192.18 MPa
Pn = Fcr x Ag = 192.18 x 8412 = 1616.62 kN
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-1) фPn = 0.9 x Pn = 1454.95 kN…..
(SNI 1729:2015, ps. E1)54
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Lentur ….. (SNI 1729:2015, ps. F)
Cek Kelangsingan Profil yang Menahan Lentur ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1b)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 =0.5 ×200
13 = 7.69
𝜆𝑝 = 0.38 × √𝑓𝑦𝐸 = 0.38 × √200000
240 = 10.97 𝜆 < 𝜆𝑝 Sayap Kompak
Badan: 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 400−2×(13+16)
8 = 42.75
𝜆𝑝 = 3.76 × √𝑓𝑦𝐸 = 3.76 × √200000
240 = 108.54 𝜆 < 𝜆𝑝 Badan Kompak
Badan & Sayap Kompak
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Kuat (Mnx) Terhadap Pelelehan ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.1) Mpx = fy x Zx = 240 x 1327.05 x 103 = 318.49 kN.m
Terhadap Tekuk Torsi Lateral ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.2) Lp = 1.76 𝑖𝑦√𝑓𝑦𝐸 ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-5)
= 1.76 × 45.4√200000
240 = 2306.63 mm
rts = √(√𝐼𝑦 𝐶𝑤
𝑆𝑥 )= √(√1740×104× 6.52 × 1011
1190×103 ) = 53.19 …. (SNI 1729:2015, pers.
F2-7)
55
Universitas Kristen Petra
Lr = 1.95 𝑟𝑡𝑠 𝐸 0.7 𝑓𝑦√ 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜+ √( 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜)2+ 6.76(0.7 𝑓𝑦
𝐸 )2…. (SNI 1729:2015, pers. F2-6)
=1.95 × 53.19 2 ×105
0.7×240√ 35.68 × 104
1190× 103×(400−13) + √( 35.68 × 104
1190× 103×(400−13) )2+ 6.76(0.7 ×240
2 ×105)2
= 6866.2 mm
Lp < Lb < Lr (Bentang Menengah) ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-2) Cb = 1.136 (untuk memudahkan perhitungan)
Mnx = 𝐶𝑏 [𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 0.7 𝐹𝑦 𝑆𝑥)(𝐿𝑏−𝐿𝑝
𝐿𝑟−𝐿𝑝)]
=1.136 [318× 106− (318× 106− 0.7 × 240 × 1190× 103)(3000−2306
6866−2306)]
= 341.32 kN.m
фMnx = 0.9 x Mnx = 307.19 kNm
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Lemah (Mny)
Mny = Mpy = Zy x fy = 260 x 103 x 240 = 62.4 kNm….. (SNI 1729:2015, pers. F6-1)
фMny = 0.9 x Mny = 56.16 kNm
Kapasitas Geser ….. (SNI 1729:2015, ps. G)
Cek Komponen Badan ….. (SNI 1729:2015, ps. G.2.1) 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 400−2×(13+16)
8 = 42.75
2.24 × √𝐸
𝑓𝑦 = 2.24 × √200000
240 = 64.66
56
Universitas Kristen Petra
𝜆 𝑏𝑎𝑑𝑎𝑛 < 2.24 × √𝑓𝑦𝐸 фv = 1 & Cv = 1…. (SNI 1729:2015, pers. G2-2)
Perhitungan Kekuatan Geser ….. (SNI 1729:2015, pers. G2-1)
Aw = d x tw = 400 x 8 = 3200 mm2
Vn = 0.6 x Aw x fy x Cv = 0.6 x 3200 x 240 x 1 = 460.8 kN фVn = 1 x Vn = 460.8 kN
Beban yang Terjadi pada Struktur Pu = 0 kN
Vu = 135.8 kN Mux = 238.34 kNm Muy = 0 kNm
Interaksi Beban Pu ≤ øPn
0 kN ≤ 1454.95 kN (OK) Vu ≤ øVn
135.8 kN ≤ 460.8 kN (OK)
Mux ≤ øMnx
238.34 kNm ≤ 307.19 kNm (OK) Muy ≤ øMny
0 kNm ≤ 56.16 kNm (OK)
57
Universitas Kristen Petra
3.5.3 Perencanaan Kolom
Untuk contoh perhitungan digunakan kolom eksterior pada lantai 1 bangunan 31J12-S1. Spesifikasi profil kolom terpakai dapat dilihat pada Tabel 3.8.
Gambar 3.6. Kolom yang digunakan sebagai contoh perhitungan
Tabel 3.8. Spesifikasi Profil H 498.432.45.70
d (mm) 498 iy (mm) 111
b (mm) 432 Sx (mm3) 12000000 tw (mm) 45 Sy (mm3) 4370000 tf (mm) 70 Zx (mm3) 14458.9 ×103 r (mm) 22 Zy (mm3) 6531.84 ×103 A (mm2) 77010 Mpx (kNm) 4988,3205 Ix (mm4) 2.98×109 Mpy (kNm) 2253,4848 Iy (mm4) 9.44×108 J (mm4) 1.1 x 108
ix (mm) 197 fy (MPa) 345
b
d
58
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Tekan (Aksial) ….. (SNI 1729:2015, ps. E)
Cek Kelangsingan Profil yang menahan aksial ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 =0.5 ×432
70 = 3.09
𝜆𝑟 = 0.56 × √𝑓𝑦𝐸 = 0.56 × √200000
345 = 13.48 𝜆 < 𝜆𝑟 Sayap tidak langsing
Badan: 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 498−2×(70+22)
45 = 11.07 𝜆𝑟 = 1.49 × √𝑓𝑦𝐸 = 1.49 × √200000
345 = 35.87 𝜆 < 𝜆𝑟 Badan tidak langsing
Badan & Sayap tidak langsing
Kolom yang menerima beban ultimit adalah kolom C3. Mencari Ga, Gb, Kx, Ky kolom dilakukan sebagai berikut.
Mencari Kx (2 kolom H - 498.432.45.70 & 2 balok WF - 450.200.9.14) GA = 1 (jepit)
GB =
298000𝑥10^4 4000
⁄ + 298000𝑥10^4 4000⁄ 33500𝑥10^4
⁄6000 + 33500𝑥10^4 6000⁄ = 13.34
Melalui diagram kc untuk portal bergoyang, diperoleh kx = 1,986431
59
Universitas Kristen Petra
Mencari Ky (2 kolom H - 498.432.45.70 & 1 balok WF - 500.200.10.16) GA = 1 (jepit)
GB =
94400𝑥10^4 4000
⁄ + 94400𝑥10^4 4000⁄ 47800𝑥10^4
⁄6000 = 5.92
Melalui diagram kc untuk portal bergoyang, diperoleh ky = 1,762065
Peninjauan Terhadap Sumbu Kuat (Sumbu-X)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾 𝐿𝑖𝑥)2
=
𝜋2 × 200000 (1.99 × 4000
197 )2
=
1213.38 MPaTerhadap Kegagalan Tekuk Torsi&Tekuk Torsi Lentur ….. (SNI 1729:2015, pers.E4-4)
Cw = 𝐼𝑦 × ℎ𝑜
2
4 = 9.44 × 108× (498−70)2
4 = 4.32 x 1013 mm6 G = 77200 MPa
Fe2 = (𝜋(2𝐾 𝐿 𝐸 𝐶𝑤)2
+ 𝐺𝐽
) 1𝐼𝑥+𝐼𝑦 = 2841.63 MPa
Diambil Fe minimum: Fe = 1213.38 MPa
Menentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾 𝐿
𝑖𝑥 = 1.99 ×4000
197 = 40.33 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
345 = 113.4
60
Universitas Kristen Petra 𝐾 𝐿
𝑖𝑥 < 4.71
√
𝑓𝑦𝐸Fcr
= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcrx =
[0.658
1213.38345]
345=
306.29 MPaPeninjauan Terhadap Sumbu Lemah (Sumbu-Y)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾 𝐿
𝑖𝑦)2
=
𝜋2 × 200000 (1.76 × 4000
111 )2
=
489.57 MPaTerhadap Kegagalan Tekuk Torsi&Tekuk Torsi Lentur ….. (SNI 1729:2015, pers.E4-4)
Fe2 = (𝜋2 𝐸 𝐶𝑤
(𝐾𝑧 𝐿)2
+ 𝐺𝐽
) 1𝐼𝑥+𝐼𝑦 = 2928.76 MPa
Diambil Fe minimum: Fe = 489.57 MPa
Menentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾 𝐿
𝑖𝑦 = 1.76 ×4000
111 = 63.5 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
345 = 113.4
𝐾 𝐿
𝑖𝑦 < 4.71
√
𝑓𝑦𝐸Fcr
= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcry =
[0.658
489.57345]
345=
256.88 MPa61
Universitas Kristen Petra
Perhitungan Kapasitas Aksial
Diambil Fcr minimum: Fcr = Fcry = 256.88 MPa
Pn = Fcr x Ag = 256.88 x 77010 / 1000 = 19781,95 kN
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-1)фPn = 0.9 x Pn = 17803,76 kN
…..
(SNI 1729:2015, ps. E1)Kapasitas Lentur ….. (SNI 1729:2015, ps. F)
Cek Kelangsingan Profil yang Menahan Lentur ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1b)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 =0.5 ×432
70 = 3.09
𝜆𝑝 = 0.38 × √𝑓𝑦𝐸 = 0.38 × √200000
345 = 9.15 𝜆 < 𝜆𝑝 Sayap Kompak
Badan: 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 498−2×(70+22)
45 = 6.98 𝜆𝑝 = 3.76 × √𝑓𝑦𝐸 = 3.76 × √200000
345 = 90.53 𝜆 < 𝜆𝑝 Badan Kompak
Badan & Sayap Kompak
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Kuat (Mnx) Terhadap Pelelehan ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.1) Mpx = fy x Zx = 345 x 14458.9 x 103 = 4988,32 kN.m
62
Universitas Kristen Petra
Terhadap Tekuk Torsi Lateral ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.2) Lp = 1.76 𝑖𝑦√𝑓𝑦𝐸 ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-5)
= 1.76 × 111√200000
345 = 4703,72 mm
rts = √(√𝐼𝑦 𝐶𝑤
𝑆𝑥 )= √(√9.44×108× 5,85 × 1013
12000×103 ) = 129.75…(SNI 1729:2015, pers. F2-7)
Lr = 1.95 𝑟𝑡𝑠 𝐸 0.7 𝑓𝑦√ 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜+ √( 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜)2+ 6.76(0.7 𝑓𝑦
𝐸 )2…. (SNI 1729:2015, pers. F2-6)
=1.95 × 129.75 2 ×105
0.7×345√ 1.1 × 108
12× 106×(498−70) + √( 1.1 × 108
12× 106×(498−70) )2+ 6.76(0.7 ×345
2 ×105)2
= 43414,75 mm
Lb < Lp (Bentang Pendek) ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-2)
Mnx = Mpx = 4988,32 kN.m фMnx = 0.9 x Mnx = 4489,49 kNm
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Lemah (Mny)
Mny = Mpy = Zy x fy = 6532 x 103 x 345 = 2253,48 kNm…(SNI 1729:2015, pers. F6-1)
фMny = 0.9 x Mny = 2028,14 kNm
63
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Geser ….. (SNI 1729:2015, ps. G)
Cek Komponen Badan ….. (SNI 1729:2015, ps. G.2.1) 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 498−2×(70+22)
45 = 6.98
2.24 × √𝐸
𝑓𝑦 = 2.24 × √200000
345 = 53.93
𝜆 𝑏𝑎𝑑𝑎𝑛 < 2.24 × √𝑓𝑦𝐸 фv = 1 & Cv = 1... (SNI 1729:2015, pers. G2-2)
Perhitungan Kekuatan Geser ….. (SNI 1729:2015, pers. G2-1) Aw = d x tw = 498 x 45 = 22410 mm2
Vn = 0.6 x Aw x fy x Cv = 0.6 x 22410 x 345 x 1 = 4638,87 kN фVn = 1 x Vn = 4638,87 kN
Beban yang Terjadi pada Struktur
Pu = 8445.48 kN Vu = 134.57 kN
Mux = 0 kNm, karena syarat overstrength AISC 341-10 section D1.4a poin 2 Muy = 0 kNm, karena syarat overstrength AISC 341-10 section D1.4a poin 2
64
Universitas Kristen Petra
Interaksi Beban Vu ≤ фVn
134.57 kN ≤ 4638,87 kN
Pu
Pc = 8445.48
17803,76 = 0.47
Karena Pu
Pc ≥ 0.2 maka Pu
Pc + 8
9
(
𝑀𝑢𝑥Mcx
+
𝑀𝑢𝑦Mcy
)
≤ 10.47 + 8
9
(
03123.13
+
01410.88
)
≤ 1 0.47 ≤ 1 (OK)Pemeriksaan kapasitas kolom terhadap syarat strong column weak beam Kolom yang digunakan sebagai contoh perhitungan adalah kolom eksterior arah x C3 lantai 1 pada bangunan 31J12-S1 yaitu berupa profil WF 498×432×45×70.
Balok yang merangkai ialah WF 450×200×9×14 di bagian kiri dan kanan kolom.
Gaya aksial terjadir pada kolom adalah:
Kolom lantai 1 = 8445480,1 N Kolom lantai 2 = 7252262,8 N ΣM*pc = Σ Zc (fyc -
g uc
A N )
= 14458900 × (345 -
77010 8445480,1
) + 14458900 × (345 -
77010 7252262,8
)
= 3402651727+ 3626682497
= 7029334224 Nmm
65
Universitas Kristen Petra
Mpr balok = 1,1 × 1,5 × fy × Zx
= 1,1 × 1,5 × 240 × 1680170 = 665347320 Nmm
Vpr = 2 × Mpr balok / Lnetto
= 2 × 665347320 / (6000 – 2x249) = 241856,5322 N
Mv = [(Vpr1-Vkiri)+(Vpr2-Vkanan)] × s
= [(241856,5322-69080,1)+( 241856,5322-121157,5)] × 249 = 73075390,62 Nmm
ΣM*pb = Σ (Ry fy Z )+ Mv
ΣM*pb = (1,1 × 1,5 × 240 × 1680170) + (1,1 × 1,5 × 240 ×1680170) + 73075390,62
= 1403770031 Nmm
b p
*
*pc
M M =
1403770031 7029334224
= 5,01 > 1 (OK)
66
Universitas Kristen Petra
3.5.4 Perencanaan Balok Anak
Sebagai contoh dijelaskan mengenai perhitungan balok anak lantai-1 pada bangunan 31J12-S1. Profil yang digunakan adalah WF 294x200x8x12.
Spesifikasi profil dapat dilihat pada Tabel 3.9.
Gambar 3.7. Balok anak yang digunakan sebagai contoh perhitungan
Tabel 3.9. Spesifikasi Profil WF 294.200.8.12
d (mm) 294 iy (mm) 47.1
b (mm) 200 Sx (mm3) 771000 tw (mm) 8 Sy (mm3) 160000 tf (mm) 12 Zx (mm3) 860147 r (mm) 18 Zy (mm3) 240000 A (mm2) 7238 Mpx (kNm) 206,44 Ix (mm4) 113000000 Mpy (kNm) 57,6 Iy (mm4) 16000000 J (mm4) 276480
ix (mm) 125 fy (MPa) 240
b
d
67
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Tekan (Aksial) ….. (SNI 1729:2015, ps. E)
Cek Kelangsingan Profil yang menahan aksial ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 =0.5 ×200
12 = 8.33
𝜆𝑝 = 0.56 × √𝑓𝑦𝐸 = 0.56 × √200000
240 = 16.17 𝜆 < 𝜆𝑝 Sayap Kompak
Badan: 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 290−2×(12+18)
8 = 29.25
𝜆𝑝 = 1.49 × √𝑓𝑦𝐸 = 1.49 × √200000
240 = 43.01 𝜆 < 𝜆𝑝 Badan Kompak
Badan & Sayap Kompak
Peninjauan Terhadap Sumbu Kuat (Sumbu-X)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 )2
=
𝜋2 × 200000 (1 × 6000
125 )2
=
856.74 MPaTerhadap Kegagalan Tekuk Torsi&Tekuk Torsi Lentur ….. (SNI 1729:2015, pers.E4-4)
Cw = 𝐼𝑦 × ℎ𝑜
2
4 = 1600 × 104× (294−12)2
4 = 3.18 x 1011 mm6 G = 77200 MPa
Fe2 = (𝜋2 𝐸 𝐶𝑤
(𝐾𝑧 𝐿)2
+ 𝐺𝐽
) 1𝐼𝑥+𝐼𝑦 = 300.67 MPa
Diambil Fe minimum: Fe = 300.67 MPa
68
Universitas Kristen Petra
Menentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 = 1 ×6000
125 = 48 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
240 = 135.97
𝐾𝑥 𝐿
𝑖𝑥 < 4.71
√
𝐸𝑓𝑦
Fcr
= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcrx =
[0.658
300.67240]
240=
171.84 MPaPeninjauan Terhadap Sumbu Lemah (Sumbu-Y)
Terhadap Kegagalan Tekuk Lentur
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-4) Fe1 = 𝜋2𝐸 (𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 )2
=
𝜋2 × 200000 (1 × 6000
47.1 )2
=
121.64 MPaMenentukan Besarnya Tegangan Kritis
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-2)𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 = 1 ×6000
47.1 = 127.39 < 4.71 × √𝑓𝑦𝐸 = 4.71 × √200000
240 = 135.97
𝐾𝑦 𝐿
𝑖𝑦 < 4.71
√
𝑓𝑦𝐸Fcr
= [0.658
𝑓𝑦𝑓𝑒]
fyFcry =
[0.658
121.64240]
240= 105.09 MPaPerhitungan Kapasitas Aksial
Diambil Fcr minimum: Fcr = Fcry = 105.09 MPa
Pn = Fcr x Ag = 105.09 x 7238 / 1000 = 760.64 kN
…..
(SNI 1729:2015, pers. E3-1)фPn = 0.9 x Pn = 684.57 kN
…..
(SNI 1729:2015, ps. E1)69
Universitas Kristen Petra
Kapasitas Lentur ….. (SNI 1729:2015, ps. F)
Cek Kelangsingan Profil yang Menahan Lentur ….. (SNI 1729:2015, tabel B4.1b)
Sayap : 𝜆 =𝑏𝑓
𝑡𝑓 =0.5 ×200
12 = 8.33
𝜆𝑝 = 0.38 × √𝑓𝑦𝐸 = 0.38 × √200000
240 = 10.97 𝜆 < 𝜆𝑝 Sayap Kompak
Badan: 𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 294−2×(12+18)
8 = 29.25
𝜆𝑝 = 3.76 × √𝑓𝑦𝐸 = 3.76 × √200000
240 = 108.54 𝜆 < 𝜆𝑝 Badan Kompak
Badan & Sayap Kompak
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Kuat (Mnx) Terhadap Pelelehan ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.1) Mpx = fy x Zx = 240 x 860.147 x 103 = 206.44 kN.m
Terhadap Tekuk Torsi Lateral ….. (SNI 1729:2015, ps. F.2.2) Lp = 1.76 𝑖𝑦√𝑓𝑦𝐸 ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-5)
= 1.76 × 47.1√200000
240 = 2393 mm
rts = √(√𝐼𝑦 𝐶𝑤
𝑆𝑥 )= √(√1740×104× 6.52 × 1011
1190×103 ) = 54.09 …. (SNI 1729:2015, pers.
F2-7)
70
Universitas Kristen Petra
Lr = 1.95 𝑟𝑡𝑠 𝐸 0.7 𝑓𝑦√ 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜+ √( 𝐽 𝑐
𝑆𝑥 ℎ𝑜)2+ 6.76(0.7 𝑓𝑦
𝐸 )2…. (SNI 1729:2015, pers. F2-6)
=1.95 × 54.09 2 ×105
0.7×240√ 27.648 × 104
771× 103×(294−12) + √( 27.648 × 104
771× 103×(294−12) )2+ 6.76(0.7 ×240
2 ×105)2
= 7739.7 mm
Lp < Lb < Lr (Bentang Menengah) ….. (SNI 1729:2015, pers. F2-2) Cb = 1.136 (untuk memudahkan perhitungan)
Mnx = 𝐶𝑏 [𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 0.7 𝐹𝑦 𝑆𝑥)(𝐿𝑏−𝐿𝑝
𝐿𝑟−𝐿𝑝)]
=1.136 [206 x 106− (206 x 106− 0.7 × 240 x 771 x 103)(6000−2393
7739−2393)]
= 175.57 kN.m
фMnx = 0.9 x Mnx = 158.02 kNm
Kapasitas Momen terhadap Sumbu Lemah (Mny)
Mny = Mpy = Zy x fy = 240 x 103 x 240 = 57.6 kNm….. (SNI 1729:2015, pers. F6-1)
фMny = 0.9 x Mny = 51.84 kNm
Kapasitas Geser ….. (SNI 1729:2015, ps. G)
Cek Komponen Badan ….. (SNI 1729:2015, ps. G.2.1)
𝜆 =𝑑−2×(𝑡𝑓+𝑟)
𝑡𝑤 = 294−2×(12+18)
8 = 29.25
2.24 × √𝐸
𝑓𝑦 = 2.24 × √200000
240 = 64.66
71
Universitas Kristen Petra
𝜆 𝑏𝑎𝑑𝑎𝑛 < 2.24 × √𝑓𝑦𝐸 фv = 1 & Cv = 1... (SNI 1729:2015, pers. G2-2)
Perhitungan Kekuatan Geser ….. (SNI 1729:2015, pers. G2-1)
Aw = d x tw = 294 x 8 = 2352 mm2
Vn = 0.6 x Aw x fy x Cv = 0.6 x 2352 x 240 x 1 = 338.69 kN фVn = 1 x Vn = 338.69 kN
Beban yang Terjadi pada Struktur Pu = 0 kN
Vu = 44.67 kN Mux = 69.18 kNm Muy = 0 kNm
Interaksi Beban Pu ≤ øPn
0 kN ≤ 684.57 kN (OK) Vu ≤ øVn
44.67 kN ≤ 338.69 kN (OK) Mux ≤ øMnx
69.18 kNm ≤ 158.02 kNm (OK) Muy ≤ øMny
0 kNm ≤ 51.84 kNm (OK)
Perhitungan desain kapasitas profil untuk semua bangunan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 3.
72
Universitas Kristen Petra
3.6 Analisa Time History 3.6.1 Model Struktur
Berikut ditampilkan pemodelan struktur 3 dimensi pada program ETABS v15.2.2. Pemodelan struktur 31J12 dapat dilihat pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8. Model 3D bangunan 31J12 pada Program ETABS v15.2.2
73
Universitas Kristen Petra
3.6.2 Input Program
3.6.2.1 Pendefinisian “Non-linear Hinge Properties” Balok
Data hinge properties di-input-kan pada penampang balok, yaitu di lokasi di mana sendi plastis diharapkan terjadi. Hinge properties ini dimasukkan hanya untuk M3 saja karena pada struktur balok yang menentukan adalah kegagalan lentur pada arah sumbu kuat. Hinge assignment pada balok bisa dilihat pada gambar 3.9.
Gambar 3.9. Input Hinge Properties untuk Profil Balok