BAB IV PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR

4.1.

Umum

Dalam bab ini akan didesain beberapa elemen struktur yang mewakili elemen yang se-tipe.

Desain elemen-elemen ini didasarkan kepada gaya-gaya dalam maksimum yang terjadi

pada link dan elemen lainnya diantara keempat sisi bangunan akibat kombinasi gaya

gempa (1.2D +

γL+ΩE). Sisi bangunan yang direncanakan mewakili perencanaan untuk

ketiga sisi lainnya.

4.1.1.

Perencanaan Link

Perencanaaan link harus memenuhi persayaratan sebagai berikut:

a.

Untuk mencegah tekuk lokal yang dapat menyebabkan penurunan kekuatan link, maka

perbandingan lebar terhadap tebal harus sesuai dengan Tabel 2.5.

b.

Link direncanakan dengan menggunakan bahan baja yang tegangan lelehnya tidak

melebihi 350 MPa. Hal ini agar link dapat bersifat daktail dan dapat menyerap energi

banyak akibat beban gempa yang terjadi.

c.

Pelat badan dari link harus berupa pelat tunggal tanpa pelat pengganda dan tanpa

penetrasi.

d.

ΦV

n

≥ V

u

, dengan

V

n

= min

2

,

p p p

M

V

V

















Φ = 0,9

V

p

= 0,6f

y

(d-2t

f

) t

w

e adalah panjang link.

e.

Pada pertemuan dengan batang bresing, pada link harus dipasang pengaku setinggi

badan link dan berada di kedua sisi pelat badan link. Pengaku tersebut harus

mempunyai lebar total tidak kurang dari (b

f

– 2t

w

) dan ketebalan tidak kurang dari

nilai terbesar dari 0,75 t

w

atau 10 mm, dengan b

f

dan t

w

adalah lebar pelat sayap dan

tebal pelat badan link.

f.

Pengaku badan antara harus direncanakan pada link dengan ketentuan sebagai berikut:

Link dengan panjang

≤

1,6M

p

/V

p

harus direncanakan memiliki pengaku antara

dengan spasi tidak melebihi harga-harga berikut: (30t

w

−

d / 5) untuk Sudut Rotasi

Link 0,08 radian, atau (52t

w

−

d / 5) untuk Sudut Rotasi Link

≤

0,02 radian.

Interpolasi linier digunakan untuk Sudut Rotasi Link diantara 0,08 radian dan 0,02

radian.

Link dengan panjang di antara 2,6M

p

/V

p

dan 5M

p

/V

p

harus direncanakan

memiliki pengaku antara berspasi 1,5b

f

darisetiap ujung Link.

Link dengan panjang di antara 1,6M

p

/V

p

dan 2,6M

p

/V

p

harus direncanakan

memiliki pengaku antara yang memenuhi ketentuan butir 1 dan butir 2 di atas.

Link dengan panjang lebih besar dari 5M

p

/V

p

tidak memerlukan pengaku antara.

Pengaku antara pada Link harus direncanakan setinggi pelat badan. Pengaku Link

dengan tinggi profil lebih kecil dari 600 mm hanya diperlukan pada salah satu sisi

pelat badan Link. Ketebalan pengaku satu sisi tersebut tidak boleh lebih kecil dari

harga terbesar di antara t

w

atau 10 mm, dan lebarnya tidak boleh lebih kecil dari

(b

f

/ 2

−

t

w

). Untuk Link dengan tinggi profil lebih besar daripada 600 mm, pengaku

antara harus direncanakan pada kedua sisi dari pelat badan Link.

4.1.2.

Perencanaan Bresing

Bresing merupakan elemen yang direncanakan tidak mengalami leleh pada saat gempa

besar terjadi sehingga bresing harus direncanakan lebih kuat dari pada link. Kuat rencana

bresing ditentukan dari perbandingan gaya-gaya dalam link dan bresing dikali 1,25 kali

kuat geser nominal dari link, yaitu sebesar:

V

Link

= 1,25R

y

V

n

V

n

adalah kuat geser rencana link.

4.1.3.

Perencanaan Balok

Sama halnya dengan bresing, balok juga merupakan elemen yang direncanakan tidak boleh

leleh. Untuk menjamin hal tersebut maka kuat rencana balok ditentukan dari perbandingan

gaya-gaya dalam link dan balok dikali 1,1 kali kuat geser nominal dari link, yaitu sebesar:

V

Link

= 1,1R

y

V

n

4.1.4.

Perencanaan Kolom

Kolom juga merupakan elemen yang tidak boleh leleh pada saat terjadinya gempa besar.

Kuat rencana kolom ditentukan dari perbandingan gaya-gaya dalam link dan kolom dikali

1,1 kali kuat geser nominal dari link, yaitu sebesar:

V

Link

= 1,1R

y

V

n

V

n

adalah kuat geser rencana link.

4.2.

Perencanaan Sistem Rangka Bresing Eksentrik

Perencanaan dilakukan pada bagian bangunan yang memikul beban terbesar dari ke 4 sisi

bangunan. Oleh karena itu, perencanaan pada ketiga sisi yang lainnya mengikuti sisi yang

kita disain tersebut. Dalam bab ini contoh perhitungan perencanaan elemen-elemen

struktur hanya dibahas untuk link geser pada lantai 1 saja sedangkan untuk link lentur

hanya akan ditampilkan perhitungan dalam bentuk tabel pada lampiran.

4.2.1.

Link

Link yang didesain adalah link yang paling besar menerima beban yang ada. Berikut ini

gaya-gaya dalam pada link untuk tampak 1 struktur.

Tabel 4. 1 Gaya-gaya dalam Maksimum Pada Link Geser Tampak 1 Bangunan

Lantai

P (kN) V (kN) M (kNm)

10

0

30.08

9.603

9

0

85.78

23.692

8

0

112

28.563

7

0

159.2

39.578

6

0

181.7

45.255

5

0

219.3

53.293

4

0

247.4

59.851

3

0

271.5

67.684

2

0

299.9

74.313

1

0

298.9

76.912

Perencanaan Link Geser B3 Lantai 1

Gambar 4. 1 Link Geser B3 Lantai 1

1)

Data profil :

h 350 mm Iy 9840000 mm4 b 175 mm

r

x 147 mm tw 7 mm

r

y 39.5 mm tf 11 mm Sx 775000 mm3 Ag 6314 mm2 Sy 112000 mm3 Ix 1.36E+08 mm4

2)

Gaya-gaya dalam yang bekerja:

Gaya-gaya dalam maksimum pada kolom ini diperoleh dari hitungan ETABS dengan

kombinasi 1.2D + 0.5L + E, yaitu:

Mu

= 76.91 kNm

Vu

= 298.9 kN

Nu

= 0

3)

Cek kelangsingan penampang

Flens

175

7.95

2

2 11

f f

b

t

λ

=

=

=

×

135

135

8.54

250

p y

f

λ

=

=

=

λ

f

< λ

p

Kompak

350.175.7.11 350.175.7.11 350.175.7.11 25 0.2 50 .9.1 4 25₀ .2₅ 0 .9 .1₄ 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1

LINK

Web

350 (2 11)

46.86

7

w w

h

t

λ

=

=

− ×

=

0

0

0.85*6314*250

u u y g y

N

N

Cek

N

A f

φ

=

φ

=

=

Maka

1365

1 1.54

1365

[

1 1.54 *0

]

86.33

250

u y y

N

p

N

f

λ

φ





=



−



=

−

=









λ

w

< λ

p

Kompak.

Sehingga penampang tidak mengalami tekuk lokal (Kompak).

4)

Kapasitas Penampang

Kapasitas Lentur

2 f f w f

(B x t )(H-t ) + t ( ½ H - t )

x

Z

=

2 3

(175 x 11)(350-11) +7( ½ 350 - 11)

840847

x

Z

=

=

mm

.

840847*250

210.21

n p x y

M

=

M

=

Z f

=

=

kNm

0.9*210.21

189.19

n

M

kNm

kNm

φ

=

=

76.91

!

n u

M

M

kNm

OK

φ

≥

=

→

76.91

Strength ratio=

0.41

189.19

u n

M

kNm

M

kNm

φ

=

=

Kapasitas Geser

0.6

_y

(

2 ) = 0.6* 250(350 2*11)7

_{f w}

344.4

Vp

=

f h

−

t t

−

=

kN

1.6

1.6*210.21

Untuk link geser <

0.98 m

344.4

p p

M

V

=

=

Diambil panjang link

= =

e

0.4

m

2

_{2* 210.21}

1051.06

0.4

p

M

kN

e

=

=

[

]

2

min

,

p

min 344.4,1051.06

344.4

n p

M

V

V

kN

e





=





=

=





0.9*344.4

309.96

n

V

kN

kN

φ

=

=

298.9

!

n u

V

V

kN

OK

φ

≥ =

→

298.9

Strength ratio=

0.96

309.96

u n

V

kN

V

kN

φ

=

=

5)

Pengaku Link

Pengaku di titik pertemuan dengan batang bresing.

Tinggi pengaku:

h = 350-2*t

f

= 350-2*11 = 328 mm pada kedua sisi

Lebar pengaku:

1 2 f

2

w

175 2*7 161 mm

b

+ ≥ −

b

b

t

=

−

=

gunakan b

1

+ b

2

= 168 mm

Tebal pengaku:

[

]

[

]

max 0.75 ,10

_w

max 0.75*7

5.25

,10

10

t

=

t

mm

=

=

mm

mm

=

mm

Pengaku antara.

Spasi pengaku:

Untuk link dengan panjang

1.6

p

p

M

V

Spasi pengaku

≤

(30t

w

– h/5) = (30*7 – 350/5) = 140 mm

Gunakan = 100 mm, sehingga jumlah yang digunakan 4 buah

Tinggi pengaku:

h = 350-2*t

f

= 350-2*11 = 328 mm

Untuk profil dengan h< 600 mm

Digunakan untuk satu sisi saja

Lebar pengaku:

1

175

7

80.5

2

2

f w

b

b

≥

− =

t

− =

mm

Gunakan lebar b

1

=164 mm

Tebal pengaku (satu sisi):

[

]

[

]

max

_w

,10

max 7

,10

10

4.2.2.

Bresing

Bresing yang didesain pada struktur ini adalah bresing yang memikul gaya kombinasi

axial-lentur terbesar. Gaya axial yang menentukan adalah axial tekan karena faktor tekuk

lebih menentukan kuat tekan batang. Desain ini juga berlaku untuk seluruh bresing dalam

satu lantai.

Perencanaan Bresing LG D2 Lantai 1

Gambar 4. 2 Bresing LG D2 Lantai 1

1)

Data profil :

h 250 mm Iy 36500000 mm4 b 250 mm

r

x 108 mm tw 9 mm

r

y 62.9 mm tf 14 mm Sx 867000 mm3 Ag 9218 mm2 Sy 292000 mm3 Ix 108000000 mm4

2)

Gaya-gaya dalam yang bekerja:

Gaya-gaya dalam maksimum pada kolom ini diperoleh dari hitungan ETABS dengan

kombinasi 1.2D + 0.5L +

Ω

E, yaitu:

350.175.7.11 350.175.7.11 350.175.7.11 25 0.2 50 .9.1 4 25₀ .2₅ 0 .9 .1₄ 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1

Bresing

Gravity Gravity (m) 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ω Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 0.00 -59.56 -41.84 -387.94 -879.98 -3.04 -2.39 16.72 33.73 2.44 -57.91 -40.19 -387.94 -878.33 1.32 1.05 -2.76 -4.90 4.88 -56.25 -38.53 -387.94 -876.67 2.84 1.66 -22.23 -46.36 59.56 879.98 3.04 46.36 879.98 46.36 2.16 Loc V (kN) M (kNm) Earthquake Earthquake

Nilai overstrength factor atau kuat cadang struktur (

Ω

) untuk bresing lantai 1 ditentukan

oleh link lantai 1 yaitu:

344.4

1.25

1.25*1.5

2.16

298.9

n y link u link

V

R

V









Ω =





=





=









maka:

Mu

= 46.36 kNm

Nu

= 879.98 kN

3)

Cek kelangsingan penampang

Flens

250

8.93

2

2 14

f f

b

t

λ

=

=

=

×

170

170

10.75

250

y

p

f

λ

=

=

=

λ

f

<

λ

p

kompak

Web

250 (2 14)

24.67

9

w w

h

t

λ

=

=

− ×

=

879.98

0.45

0.125

0.85*9218*250

u u y g y

N

N

Cek

N

A f

φ

=

φ

=

=

>

Maka

max

500

2.33

,

665

max

500

[

2.33 0.45 ,

]

665

60.26

250

250

u p y y y

N

N

f

f

λ

φ



_

_



_

_





=





−





=



−



=





















λ

w

<

λ

p

kompak

4)

Analisis komponen tekan

Dalam SNI 03-1729-2002, untuk struktur segitiga diambil panjang tekuk tidak kurang dari

1 kecuali dapat dibuktikan dengan analisis yang lebih teliti. Untuk desain bresing diambil

nilai faktor tekuk sebagai berikut:

k

cx

= k

cy

= 1

Analisis Tekuk bresing

L= 4882.62 mm f

y

= 250 MPa E =200000 MPa

Arah X bangunan:

Arah Y bangunan:

Lk

x

= 4882.62 x 1

Lk

y

= 4882.62 x 1

= 4882.62 mm

= 4882.62 mm

4882.62

45.21

200

108

x x x

Lk

i

λ

=

=

=

<

OK!

4882.62

77.62

200

62.9

y y y

Lk

i

λ

=

=

=

<

OK!

1

1

250

45.21

200000

y cx x

f

E

λ

λ

π

π

=

= ×

×

1

1

77.62

250

200000

y cy y

f

E

λ

λ

π

π

=

= ×

×

= 0.51

= 0.87

0,25 <

λ

cx

< 1,2

0,25 <

λ

cy

< 1,2

1, 43

1, 6 (0, 67

)

x cx

ω

λ

=

−

1, 43

1, 6 (0, 67

)

y cy

ω

λ

=

−

1, 43

1,14

1, 6 (0, 67 0, 51)

=

=

−

×

1, 43

1.41

1, 6 (0, 67 0.87)

=

=

−

×

250

9218

1,14

y nx g x

f

N

A

ω

=

×

=

×

9218

250

1, 41

y ny g y

f

N

A

ω

=

×

=

×

= 2029.11 kNm

= 1635.22 kNm

∴

N

n

= min ( N

nx

; N

ny

) = 1635.22 kNm

0.85*

0.85*1635.22 1389.94

n n

N

N

φ

=

=

=

> Nu = 879.98 kNm

OK!

879.98

Strength ratio =

0.63

1389.94

u n

N

kN

N

kN

φ

=

=

5)

Analisis Tahanan Lentur Nominal bresing

Pengaruh tekuk torsi - lateral:

L

b

= 4882.62 mm

200000

1.76 *

*

1.76 * 62.9 *

3131.18

250

p y y

E

L

r

f

=

=

=

mm

f

L

= f

y

– f

r

= 250 – 0.3*250 = 175 MPa

200000

76923.08

2(1

)

2(1 0.3)

E

G

MPa

v

=

=

=

+

+

3 3 4

1

(2 250 14

(250 (2 12)) 9 )

511279.33

3

J

= × ×

×

+

− ×

×

=

mm

1

2

x

EGJA

X

S

π

=

1

200000*76923.08*511279.33*9218

21817.58

867000

2

X

=

π

=

MPa

(

)

2 2 7

250 14

11 4

3.6 10

5.08 10

4

4

f f w y

h

I

≈

I

−

=

x

−

=

x

mm

2 2

4

x w y

S

I

X

GJ

I





=





×





2 ₁₁ 5 2 7

867000

5.08 10

4

2.71 10

76923.08*511279.33

3.6 10

x

X

x

x

−





=





×

=





2 1 2

1

1

r y L L

X

L

r

X f

f





=





+

+





5 2

21817.58

62.9

1

1 2.71 10 *175

12027.41

175

r L

L

=



_



_

+

+

x

−

=

mm





L

p

(3131.18 mm) < L

b

(4882.62 mm) < L

r

(12027.41 mm)

→

tekuk torsi-lateral inelastik

(bentang menengah).

Faktor pengali momen C

b

:

12.5

2.3

12.5

3

4

3

Max b Max A B C

M

C

M

M

M

M

=

≤

+

+

+

Dari analisis program ETABS, didapat:

M

Max

= -7.94 kNm

M

A

= 2.17 kNm

M

B

= -1.2 kNm

M

C

= -4.59 kNm

sehingga:

12.5* ( 7.94)

2.3

12.5 ( 7.94) 3* 2.17

4( 1.2) 3( 4.59)

b

C

=

−

≤

−

+

+ −

+ −

2.3

b

C

=

Z

x

= (b x t

f

)(h-t

f

) + t

w

( ½ h - t

f

)

2

= (250 x 14)(200 - 14) + 9(125 - 14)

2

= 936889 mm

3

M

p

= f

y

* Z

x

= 250 * 936889 = 234.22 kNm

M

r

= S

x

(f

y

– f

r

) = 867000 (250-0.3*250) = 151.72 kNm

(

)

b p n b p p r p r p

L

L

M

C

M

M

M

M

L

L





₋





=



−

−



_



_



≤

−



_

_







(

)

4882.62 3131.18

2.3 234.22

234.22 151.72

12027.41 3131.18

n p

M

=



_

−

−



_

−



_



_

≤

M

−









234.22

n

M

=

kNm

0.9*234.22

210.8

n

M

kNm

kNm

φ

=

=

46.36

!

n u

M

M

kNm

OK

φ

≥

=

→

46.36

Strength ratio =

0.22

210.8

u n

M

kNm

M

kNm

φ

=

=

6)

Persamaan interaksi aksial-momen

879.98

0.63

1389.94

u n

N

kN

N

kN

φ

=

=

(dominasi aksial)

8

1

9

u u n n

N

M

N

M

φ

φ





+





≤





46.36

0, 63

1

0,9 234.22





+



_×



≤





0.85

≤

1 OK !!!

(Profil mampu memikul beban kombinasi aksial-lentur)

4.2.3.

Balok

Balok yang didesain dikelompokkan menjadi tiga tipe, yaitu balok dekat link, balok

pinggir, dan balok tengah. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk balok dekat link.

Balok tersebut direncanakan berdasarkan gaya-gaya yang ditimbulkan oleh 1.1 kuat geser

nominal link sebesar R

y

V

n

.

Perencanaan Balok LG B4 lantai 1

Gambar 4. 3 Balok LG B4 Lantai 1

1)

Data profil :

h 300 mm Iy 5080000 mm4 b 150 mm

r

x 124 mm tw 6.5 mm

r

y 32.9 mm tf 9 mm Sx 481000 mm3 Ag 4678 mm2 Sy 67700 mm3 Ix 72100000 mm4 350.175.7.11 350.175.7.11 350.175.7.11 25 0.2 50 .9.1 4 25₀ .2₅ 0 .9 .1₄ 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1

Balok

2)

Gaya-gaya dalam yang bekerja:

Gaya-gaya dalam maksimum pada balok ini diperoleh dari hitungan ETABS dengan

kombinasi 1.2D + 0.5L +

Ω

E, yaitu:

Gravity Gravity (m) 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ω Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 0.20 -44.88 -30.15 -15.57 -59.75 -28.51 -19.34 -37.01 -89.70 0.80 -42.45 -27.72 -15.57 -27.72 -11.04 -7.76 -30.78 -66.28 1.40 -40.02 -25.29 -15.57 -25.29 5.46 2.84 -24.55 -43.84 2.00 -2.73 -4.18 -15.57 -4.18 5.46 2.84 -24.55 -43.84 2.00 0.91 -0.54 -15.57 -0.54 6.00 4.26 -15.21 -24.65 2.40 4.56 3.11 -15.57 3.11 4.36 3.49 -5.87 -7.66 2.80 8.20 6.75 -15.57 6.75 0.54 0.53 3.48 7.15 44.88 59.75 28.51 89.70 59.75 89.70 1.90 Loc V (kN) M (kNm) Earthquake Earthquake

Nilai overstrength factor (

Ω

) untuk balok lantai 1 ditentukan oleh link lantai 1 yaitu:

344.4

1.1

1.1*1.5

1.90

298.9

p y link u link

V

R

V





_

_

Ω =





=





=









maka:

Mu = 89.70 kNm

Vu

= 59.75 kN

3)

Cek kelangsingan penampang

Flens

150

8.33

2

2 9

f f

b

t

λ

=

=

=

×

170

170

10.75

250

p y

f

λ

=

=

=

λ

f

<

λ

p

kompak

Web

300 (2 9)

43.38

6.5

w w

h

t

λ

=

=

− ×

=

0

0

0.125

0.85* 4678*250

u u y g y

N

N

Cek

N

A f

φ

=

φ

=

= <

Maka

[

]

1680

1680

1 1.54

1 1.54* 0

106.25

250

u p y y

N

N

f

λ

φ





=



−



=

−

=









λ

w

<

λ

p

kompak

Sehingga penampang tidak mengalami tekuk lokal (Kompak).

4)

Kapasitas lentur penampang

karena L

b

= 0 mm (asumsi balok ditopang sepanjang bentang dengan adanya shear

connector yang menyatukan pelat lantai dengan balok), maka seluruh penampang dapat

direncanakan leleh tanpa terjadi tekuk lateral (maupun tekuk lokal) sehingga kuat nominal

balok, Mn diambil sama dengan momen plastik penampang Mp dan tidak melebihi 1.5

kali harga momen lelehnya.

Z

x

= (b x t

f

)(h-t

f

) + t

w

( ½ h - t

f

)

2

= (150 x 9)(250 - 9) + 6.5(300/2 - 9)

2

= 522076.5 mm

3

M

p

= f

y

* Z

x

= 250 * 522076.5 = 130.52 kNm

130.52

n p

M

=

M

=

kNm

0.9*130.52

117.47

n

M

kNm

kNm

φ

=

=

89.70

!

n u

M

M

kNm

OK

φ

≥

=

→

89.70

Strength ratio =

0.76

117.47

u n

M

kNm

M

kNm

φ

=

=

5)

Kapasitas geser penampang

1.1

n w yw

K E

h

t

≤

f

( )

2

₍

₎

2

5

5

5

5

5.05

2800

300

2 * 9

n

k

a

h

= +

= +

=







₋







(

300 2*9

)

5.03 200000

1,1

6.5

250

−

_≤

×

43.38

≤

69.92

Plastik sempurna

Maka

V

n

= 0,6 f

yw

. A

w

= 0,6*250* 300*6.5 = 292.5 kN

φ

V

n

= 0,9 x 292.5 = 263.25 kN > V

u

= 59.75 kN

59.75

Strength ratio =

0.23

263.25

u n

V

kNm

V

kNm

φ

=

=

6)

Kombinasi lentur dan geser

Metode kombinasi lentur dan geser ini menganggap bahwa momen lentur, Mu dan gaya

geser, Vu dipikul oleh seluruh penampang secara bersama-sama. Dengan demikian balok

harus direncanakan untuk memikul kombinasi lentur geser dengan memenuhi persamaan

interaksi :

0.625

1.375

u u n n

M

V

M

V

φ

+

φ

≤

89.70

59.75

0, 625

1, 375

117.47

+

263.25

≤

0.9 < 1,3575 OK!

maka profil kuat menahan kombinasi lentur dan geser yang terjadi.

4.2.4.

Kolom

Kolom yang didesain dikelompokkan menjadi tiga tipe, yaitu kolom dekat link atau kolom

pinggir, kolom pojok dan kolom tengah. Kolom dekat link mendapatkan beban yang besar

ketika terjadi gempa. Oleh sebab itu kolom ini harus di-overstrength agar tetap kuat ketika

terjadi gempa besar. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk kolom dekat link/ kolom

pinggir.

Berdasarkan SNI Baja Butir 15.13.8, beban terfaktor kolom harus ditentukan berdasarkan

kombinasi (6.2-5) dan (6.2-6), kecuali bahwa momen dan gaya aksial yang diteruskan ke

kolom pada sambungan link atau batang bresing tidak kurang dari gaya-gaya yang

ditimbulkan oleh 1,1 kali kuat nominal Link sebesar 1,1R

y

V

n

.

Maka, beban terfaktor kolom harus ditentukan dari kombinasi:

(6.2-5)

1,2D +

γ

L ± E, dan

(6.2-5)

0,9D ± E

kecuali M & N yang diteruskan ke kolom > 1,1R

y

V

n(link)

.

2

dengan

V

_n

min

V

_p

;

M

p

e





=









.

Selain itu, pada Butir 15.6 disebutkan:

u n

N

bila

0, 4

maka :

N

φ

>

1)

Gaya aksial tekan terfaktor, tanpa adanya pengaruh momen-momen yang bekerja,

ditetapkan berdasarkan kombinasi pembebanan

(15.3-1)

1,2D +

γ

L +

Ω

E

2)

Gaya aksial tarik terfaktor, tanpa adanya pengaruh momen-momen yang bekerja,

ditetapkan berdasarkan kombinasi pembebanan

(15.3-2)

0,9 –

Ω

E

3)

Gaya aksial terfaktor pada butir 15.6.1(1) dan 15.6.1(2), tidak perlu melampaui salah

satu dari kedua nilai berikut ini:

i.

Beban maksimum yang dipindahkan kepada kolom dengan memperhitungkan

1,1R

y

kali kuat nominal balok atau bresing pada struktur bangunan yang

merangka pada kolom tersebut.

ii.

Nilai batas yang ditentukan yang ditentukan oleh kapasitas fondasi untuk memikul

Perencanaan Kolom LG C3 Lantai 1

Gambar 4. 4 Kolom LG C3 Lantai 1 Tampak X dan Y Bangunan

Gambar 4. 5 Penempatan Kolom LG C3 Lantai 1 (Tampak Atas)

1)

Data profil :

h 400 mm Iy 2.24E+08 mm4 b 400 mm

r

x 175 mm tw 13 mm

r

y 101 mm tf 21 mm Sx 3330000 mm3 Ag 21870 mm2 Sy 1120000 mm3 Ix 666000000 mm4

2)

Gaya-gaya dalam yang bekerja:

Maka gaya-gaya dalam maksimum pada kolom ini diperoleh dari hitungan ETABS sebagai

berikut:

350.175.7.11 350.175.7.11 350.175.7.11 25 0.2 50 .9.1 4 25₀ .2₅ 0 .9 .1₄ 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1 4 0 0 .4 0 0 .1 3 .2 1

4

0

0

.4

0

0

.1

3

.2

1

300.150.6,5.9

4

0

0

.4

0

0

.1

3

.2

1

Kolom

Gravity

(m) 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L

_Ω

Ex

1.2D+0.5L+ΩEx

0.00

-1474.41

-1029.48

-1431.12

-2460.60

1.65

-1470.80

-1025.87

-1431.12

-2456.99

3.30

-1467.20

-1022.26

-1431.12

-2453.38

1474.41

2460.60

2460.60

1.00

Loc

P (kN)

Earthquake

Gravity

Gravity

1.2D+1.6L 1.2D+0.5L

Ex

1.2D+0.5L+ΩEx 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L

Ex

1.2D+0.5L+ΩEx

10.18

6.85

-53.46

-46.61

7.53

4.50

-6.56

-2.06

-5.70

-3.84

-34.10

-37.94

-2.94

-1.76

-2.85

-4.61

-21.58

-14.52

-14.74

-29.26

-13.41

-8.02

0.86

-7.16

21.58

46.61

13.41

7.16

46.61

13.41

My (kNm)

Earthquake

Mx (kNm)

Earthquake

maka:

Akibat gravitasi:

N

u

= 1474,41 kN

M

ux

= 21,58 kNm

M

uy

= 13.41 kNm

Akibat gempa (1,2D +

γ

L ± E):

N

u

= 2460.6 kN

M

ux

= 46.61 kNm

M

uy

= 7.16 kNm

Earthquake dominated untuk aksial kolom, maka gunakan:

N

u

= 2460.6 kN

M

ux

= 46.61 kNm

M

uy

= 7.16 kNm

3)

Cek kelangsingan penampang

Flens

400

9.52

2

2 21

f f

b

t

λ

=

=

=

×

170

170

10.75

250

p y

f

λ

=

=

=

λ

f

<

λ

p

kompak

Web

400 (2 21)

27.54

13

w w

h

t

λ

=

=

− ×

=

2460.6

0.6

0.125

0.85*21870*250

u u y g y

N

N

Cek

N

A f

φ

=

φ

=

=

>

Maka

[

]

500

665

500

665

max

2.33

,

max

2.33 0.6 ,

57.87

250

250

u p y y y

N

N

f

f

λ

φ



_

_



_

_





=





−





=



−



=





















λ

w

<

λ

p

kompak

Penampang kompak

4)

Analisis Tahanan Tekan Nominal Kolom

Analisis Struktur Tak Bergoyang

•

Join atas (lantai 1) arah X bangunan

Kolom

Balok

L

c1

= 3600 mm (atas)

L

b1

= 2800 mm (kiri)

L

c2

= 4000 mm (bawah)

L

b2

= 6000 mm (kanan)

I

c1

= I

xc

= 66600 x 10

4

mm

4

I

b1

= I

xb

= 13600 x 10

4

mm

4

I

c2

= I

xc

= 66600 x 10

4

mm

4

I

b2

= I

xb

= 4050 x 10

4

mm

4

( )

( )

4 4 4 4

66600 10

66600 10

3600

4000

_6.35

13600 10

4050 10

2800

6000

c Ax b

I

L

G

I

L

×

₊

×

∑

=

=

=

×

×

∑

₊

•

Join bawah (base) arah X bangunan

Gbx = 0 (perletakan jepit)

•

Join atas (lantai 1) arah Y bangunan

Kolom

Balok

L

c1

= 3600 mm (atas)

L

b1

= 6000 mm (kiri)

L

c2

= 4000 mm (bawah)

L

b2

= - (kanan)

I

c1

= I

yc

= 22400 x 10

4

mm

4

I

b1

= I

xb

= 7210 x 10

4

mm

4

I

c2

= I

yc

= 22400 x 10

4

mm

4

I

b2

= I

xb

= -

( )

( )

4 4 4

22400 10

22400 10

3600

4000

_9.84

7210 10

6000

c Ay b

I

L

G

I

L

×

₊

×

∑

=

=

=

×

∑

•

Join bawah (base) arah Y bangunan

Gbx = 0 (perletakan jepit)

k

cy

= 0.7

Analisis Tekuk kolom

L= 4000 mm f

y

= 250 MPa E =200000 MPa

Arah X bangunan

Arah Y bangunan

Lk

x

= L x k

cx

= 4000 x 0.68

Lk

y

= L x k

cy

= 4000 x 0.7

= 2720 mm

= 2800 mm

Kontrol kelangsingan kolom

2720

15.54

200

175

x x x

Lk

i

λ

=

=

=

<

OK!

2800

27.72

200

101

y y y

Lk

i

λ

=

=

=

<

OK!

1

1

250

15.54

200000

y cx x

f

E

λ

λ

π

π

=

= ×

×

1

1

27.72

250

200000

y cy y

f

E

λ

λ

π

π

=

= ×

×

= 0.17

= 0.31

λ

cx

< 0,25

0,25 <

λ

cy

< 1,2

1

x

ω

=

1.43

1.6 (0, 67

)

y cy

ω

λ

=

−

1.43

=

1.028

1.6 (0, 67 0.31)

−

×

=

250

21870

1

y nbx g x

f

N

A

ω

=

×

=

×

21870

250

1.028

y nby g y

f

N

A

ω

=

×

=

×

= 5467.5 kN

= 5318.26 kN

∴

∴

∴

∴

Nnb = min ( Nnbx; Nnby ) = 5318.26 kN

Analisis Struktur Bergoyang

•

Arah X bangunan

G

Ax

= 6.35

G

Bx

= 0

k

cx

= 1.55

•

Arah Y bangunan

G

Ay

= 9.84

G

By

= 0

k

cy

= 1.7

Analisis Tekuk kolom

L= 4000 mm f

y

= 250 MPa E =200000 MPa

Arah X bangunan

Arah Y bangunan

Lk

x

= L x k

cx

= 4000 x 1.55

Lk

y

= L x k

cy

= 4000 x 1.7

= 6200 mm

= 6800 mm

Kontrol kelangsingan kolom

6200

35.43

200

175

x x x

Lk

i

λ

=

=

=

<

OK!

6800

67.33

200

101

y y y

Lk

i

λ

=

=

=

<

OK!

1

1

250

35.43

200000

y cx x

f

E

λ

λ

π

π

=

= ×

×

1

1

67.33

250

200000

y cy y

f

E

λ

λ

π

π

=

= ×

×

= 0.4

= 0.76

0,25 <

λ

cx

< 1,2

0,25 <

λ

cy

< 1,2

1, 43

1, 6 (0, 67

)

x cx

ω

λ

=

−

1, 43

1, 6 (0, 67

)

x cy

ω

λ

=

−

1.43

=

1.073

1.6 (0, 67 0.4)

−

×

=

1.43

=

1.31

1.6 (0, 67 0.76)

−

×

=

250

21870

1.073

y nsx g x

f

N

A

ω

=

×

=

×

21870

250

1.31

y nsy g y

f

N

A

ω

=

×

=

×

= 5096.1 kN

= 4176.51 kN

Nns = min ( Nnsx; Nnsy ) = 4176.51 kN

∴

∴

∴

∴

Jadi, kuat tekan nominal, Nns = min ( Nnb; Nns ) = 4176.51 kN

u n

N

Cek

0, 4

N

φ

>

2460,6 kN

_{0, 59}

_{0, 4 maka}

4176,51 kN

=

>

Gaya aksial tekan terfaktor, tanpa adanya pengaruh momen-momen yang bekerja,

ditetapkan dengan 1,2D +

γ

L +

Ω

E dengan overstrength terhadap link lantai 1

344.4

1.1

1.1*1.5

1.90

298.9

p y link u link

V

R

V





_

_

Ω =





=





=









1.2D+0.5L

Ω

Ex

1.2D+0.5L+ΩEx

-1029.48

-1431.12

-3748.61

-1025.87

-1431.12

-3745.00

-1022.26

-1431.12

-3741.39

-3741.39

Nu (Earthquake)

3741.39

aksial maksimum

1.90

Nu diatas tidak perlu melampaui 1,1R

y

x kuat nominal bresing atau balok.

Bresing pada lantai 1 adalah IWF 250.250.9.14 dengan kuat nominal (tekan) = 1635,22 kN

1,1R

y

N

n

=1,1*1.5* 1635,22 =2698,11 kN

3741,39 kN > 2698,11 kN, maka ambil

Nu = 2698,11 kN

5)

Persamaan interaksi aksial-momen

8

1

9

uy u ux n nx ny

M

N

M

N

M

M

φ

φ

φ





+



_

+



_

≤





Cek strength ratio aksial (tanpa adanya pengaruh momen)

2698,11

0, 76

OK!

0.85 4176.51

u n

N

N

φ

=

×

=

→

Catatan:

a)

Dalam setiap perhitungan kapasitas nominal elemen struktur (bresing, balok, dan

kolom) tidak memperhitungkan faktor Ry. Hal ini dikarenakan nilai faktor Ry

tersebut belum dibuktikan dengan penelitian untuk profil yang digunakan sehingga

kita tidak dapat memprediksi nilainya dengan pasti. Walaupun sedikit boros,

dengan tidak memperhitungkan faktor Ry memberikan jaminan lebih kepada

pengguna karena desain lebih konservatif.

b)

Overstrength factor

dihitung dari perkalian 1,25Ry dengan perbandingan kapasitas

link (V

n

) terhadap kuat geser ultimit link akibat kombinasi 1,2D + 0,5L + E yaitu

(V

u

).

Untuk bresing,

1, 25

n y u link

V

R

V





Ω =









Untuk balok dan kolom,

1,1

n y u link

V

R

V





Ω =









Ry diperhitungkan untuk memastikan bahwa link benar-benar mencapai leleh

aktual (sebenarnya) ketika terjadi gempa besar. Untuk BJ-41 nilai Ry = 1,5.

Sedangkan angka 1,25 adalah peningkatan tegangan leleh karena adanya strain

hardening

kira-kira 125% dari f

y

.

Sedangkan untuk balok dan kolom diizinkan

hanya sebesar 1,1 untuk faktor strain hardening karena adanya kontribusi lantai

yang kaku (rigid diaphragm) dalam menahan gaya aksial dan momen pada balok

sehingga dengan nilai 1,1 desain balok dan kolom sudah cukup aman.

c)

Untuk menentukan kuat perlu bresing, balok, dan kolom, komponen gaya gempa E

(Earthquake) dikalikan overstrength factor karena link leleh seiring dengan

peningkatan gaya gempa E yang melebihi gempa rencana bukan karena komponen

Gravity

sehingga komponen Gravity tidak perlu dikalikan dengan overstrength

factor.

Kuat Perlu (Bresing,Balok,Kolom) = 1,2D + 0,5L +

Ω

E

Gravity Earthquake dikalikan dengan overstrength factor