Baja Komposit LRFD pada Gedung Lima Lant

I. JUDUL : PERENCANAAN STRUKTUR BAJA KOMPOSIT DENGAN MENGGUNAKAN METODE LRFD PADA BANGUNAN LIMA LANTAI PASAR SUMEDANG, KEPANJEN KABUPATEN MALANG II. PENDAHULUAN

II.1 Latar Belakang

Perkembangan dan kemajuan teknologi saat ini telah terjadi dengan sangat pesat, tidak terkecuali dengan Indonesia. Hal ini terbukti dengan semakin banyaknya gedung-gedung yang menjulang tinggi. Para perencana bangunan pun dituntut untuk merencanakan struktur yang stabil, cukup kuat, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomis dan kemudahan pelaksanaan.

Salah satu tahapan penting dalam perencanaan suatu struktur bangunan adalah pemilihan jenis material yang akan digunakan. Jenis-jenis material yang selama ini dikenal dalam dunia konstruksi antara lain adalah baja, beton bertulang, serta kayu. Material baja sebagai bahan konstruksi telah digunakan sejak lama mengingat beberapa keunggulannya dibandingkan material yang lain. Beberapa keunggulan baja antara lain mempunyai kekuatan yang tinggi, keseragaman dan keawetan, daktilitas baja cukup tinggi, serta kemudahan penyambungan antarelemen yang satu dengan lainnya menggunakan alat sambung las atau baut. Selain keuntungan-keuntungan tersebut, material baja juga memiliki kelemahan terutama dari sisi pemeliharaan. Kelemahan lain dari dari struktur baja adalah masalah tekuk yang merupakan fungsi dari kelangsingan suatu penampang.

komposit mengasumsi bahwa baja dan beton bekerja sama dalam memikul beban yang bekerja, sehingga akan menghasilkan desain profil/elemen yang lebih ekonomis. Di samping itu struktur komposit juga mempunyai beberapa kelebihan di antaranya adalah lebih kuat (stronger) dan lebih kaku (striffer) dari pada struktur non komposit.

Pada perencanaan Proyek Pasar Sumedang, Kepanjen, Kabupaten Malang ini akan direncanakan menggunakan struktur baja komposit dengan metode LRFD (Load Resistance and Factor Design) yang mengacu pada SNI Tata Cara Perencanaan Stuktur Baja Untuk Bangunan Gedung 2002. LRFD (Load Resistance and Factor Design) merupakan metode yang didasarkan pada ilmu probabilitas, sehingga dapat mengantisipasi segala ketidakpastian dari material maupun beban.

2.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang ada dalam perencanaan Pasar Sumedang, Kepanjen, Kabupaten Malang dengan menggunakan struktur komposit baja beton adalah sebagai berikut:

1. Berapakah profil baja yang digunakan pada kolom dan balok? 2. Berapakah dimensi dek baja yang akan digunakan?

3. Berapakah kebutuhan penghubung geser pada masing-masing balok? 4. Berapa ukuran baut yang digunakan pada perencanaan sambungan antar

elemen baja?

2.3 Tujuan

Adapun yang menjadi tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

2. Mengetahui dimensi dek baja yang akan digunakan?

3. Mengetahui kebutuhan penghubung geser pada masing-masing balok? 4. Mengetahui ukuran baut yang digunakan pada perencanaan sambungan

antar elemen baja?

2.4 Batasan Masalah

Pembahasan pembatasan masalah ini bertujuan agar pembahasan terarah dan tidak menyimpang dari lingkup pembahasan yang ditentukan. Adapun batasan-batasan dalam ruang lingkup permasalahan adalah sebagai berikut :

1. Aspek-aspek yang ditinjau hanya perencanaan struktur atas yang meliputi kolom, balok, dan plat.

2. Perencanaan kolom dan balok menggunakan struktur komposit baja-beton,sedangkan untuk plat lantai menggunakan dek baja gelombang. 3. Perencanaan sambungan antar elemen baja menggunakan baut.

4. Perhitungan Struktur Baja Bertingkat menggunakan Load and Resistance Factor Design (LRFD) yang tertuang dalam SNI 03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Bertingkat.

5. Menggunakan SNI 1726:2012 sebagai acuan terhadap perencanaan ketahanan gempa.

2.5 Manfaat Studi

III. TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Pendahuluan

Dalam perencanaan struktur baja dikenal dua macam filosofi desain yang sering digunakan, yaitu desain tegangan kerja (oleh AISC diacu sebagai Allowable Stress Design, ASD) dan desain keadaan batas (oleh AISC diacu sebagai LRFD). LRFD merupakan suatu perbaikan terhadap perencanaan sebelumnya, yang memperhitungkan secara jelas keadaan batas, aneka ragam faktor beban dan faktor resistensi, atau dengan kata lain LRFD menggunankan konsep memfaktorkan, baik beban maupun resistensi.

memenuhi persyaratan keamanan (kekauatan yang cukup) bagi struktur tersebut.

Dalam perkembangan selanjutnya, pada tahun 1986 di Amerika Serikat diperkenalkanlah suatu filososfi desain yang baru, yaitu desain keadaan batas yang disebut LRFD. Metode ini diperkenalkan oleh Amrican Institute of Steel Construction (AISC), dengan diterbitkannya dua buku “Load and Resistance Factor Design Spesification for Structural Steel Buildings” (yang dikenal sebagai LRFD spesification) dan Load and Resistance Factor Design of Steel Construction (LRFD manual) yang menjadi acuan utama perencanaan struktur baja dengan LRFD.

LRFD adalah suatu metode perencanaan struktur baja yang mendasarkan perencaannya dengan membandingkan kekuatan struktur yang

telah diberi suatu faktor resistensi () terhadap kombinasi beban terfaktor

yang direncanakan bekerja pada struktur tersebut (iQi). Faktor resistensi diperlukan untuk menjaga kemungkinan kurangnya kekuatan struktur, sedangkan faktor beban digunakan untuk mengantisipasi kemungkinan adanya kelebihan beban.

3.2 Pembebanan

Besar beban yang bekerja pada suatu struktur diatur oleh peraturan pembebanan yang berlaku, sedangkan masalah kombinasi dari beban-beban yang bekerja telah diatur dalam SNI 03-1729-2002 pasal 6.2.2 yang akan dibahas kemudian. Beberapa jenis beban yang sering dijumpai antara lain: a. Beban Mati, adalah berat dari semua bagian suatu gedung/bangunan yang

bersifat tetap selama masa layan struktur, termasuk unsur-unsur tambahan, finishing, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian tak terpisahkan dari gedung/bangunan tersebut.

b. Beban Hidup, adalah beban gravitasi yang bekerja pada struktur dalam masa layannya, dan timbul akibat penggunaan suatu gedung. Termasuk beban ini adalah berat manusia, perabotan yang dapat dipindah-pindah, kendaraan, dan barang-barang lain.

c. Beban Angin, adalah beban yang bekerja pada struktur akibat tekanan-tekanan dari gerakan angin. Beban angin sangat tergantung dari lokasi dan ketinggian dari struktur.

d. Beban Gempa, adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada struktur akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi, baik pergerakan arah vertikal maupun horizontal.

3.3 Struktur Komposit

Perencanaan komposit mengasumsi bahwa baja dan beton bekerja sama dalam memikul beban yang bekerja, sehingga akan menghasilkan desain profil/elemen yang lebih ekonomis.

Keuntungan utama dari perencanaan komposit ialah: 1. Penghematan berat baja.

2. Penampang balok baja dapat lebih rendah. 3. Kekakuan lantai meningkat.

4. Panjang bentang untuk batang tertentu dapat lebih besar. 5. Kapasitas pemikul beban meningkat.

Penghematan berat baja sebesar 20 sampai 30% seringkali dapat diperoleh dengan memanfaatkan semua keuntungan dari sistem komposit. Pengurangan berat pada balok baja ini biasanya memungkinkan pemakaian penampang yang lebih rendah dan juga lebih ringan. Keuntungan ini bisa banyak mengurangi tinggi bangunan bertingkat banyak sehingga diperoleh penghematan bahan bangunan yang lain seperti dinding luar dan tangga.

3.3.1 Balok Komposit

Sebuah balok komposit (composite beam) adalah sebuah balok yang kekuatannya bergantung pada interaksi mekanis diantara dua atau lebih bahan (Bowles, 1980).

Gambar 3.1 Lebar Efektif Balok Komposit 1. Untuk balok-balok interior

b_E≤L 4 b_E≤b_o

2. Untuk balok-balok eksterior

b_E≤L

8 + (jarak pusat balok ke tepi pelat)

b_E≤1

2bo + (jarak pusat balok ke tepi pelat)

3.3.2 Alat Penyambung Geser (Shear Connector)

3.3.3 Dek Baja Gelombang

Perkembangan struktur komposit dimulai dengan digunakannya dek baja gelombang, yang selain berfungsi sebagai bekisting saat pelat beton dicetak, juga berfungsi sebagai tulangan positif bagi pelat beton. Penggunaan dek baja juga dapat dipertimbangkan sebagai dukungan dalam arah lateral dari balok sebelum beton mulai mengeras.

3.3.4 Kolom Komposit

Kolom komposit adalah elemen vertikal dari struktur portal atau frame atau struktur rangka yang umumnya dominan mendukung gaya aksial. Kolom komposit yang dimaksud adalah struktur kolom yang terdiri dari gabungan antara bahan baja struktur dan beton (bertulang).

Kolom komposit dibuat dari baja profil yang terbungkus beton seluruhnya, atau dengan mengisi pipa baja dengan beton. Kolom komposit akan dapat menahan beban yang lebih besar dibandingkan dengan kolom beton bertulang biasa dengan ukuran yang sama.

Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI

03-1729-2002, pasal 9,1 harus memenuhi :

Nu

<

ϕ

c .

Nn

ϕ

c = 0,85

Nu

= beban terfaktor

Nn

= kuat tekan komponen struktur =

Ag . fcr

3.3.5 Sambungan Baut

Setiap struktur baja merupakan gabungan dari beberapa komponen batang yang disatukan dengan alat pengencang. Salah satu alat pengencang yang cukup popular adalah baut terutama baut mutu tinggi. Beberapa kelebihan yang dimiliki baut mempercepat proses pekerjaan sehingga tidak memerlukan jumlah tenaga kerja yang banyak, kemampuan menerima gaya yang lebih besar, serta dapat menghemat biaya konstruksi.

a. Tahanan Nominal Baut

Suatu baut yang memikul beban terfaktor Ru, sesuai persyaratan LRFD harus memenuhi:

Ru ≤ ɸ.Rn

Dengan Rn adalah tahanan nominal baut sedangkan ɸ adalah faktor redukti yang diambil sebesar 0.75. besarnya Rn berbeda-beda untuk masing- masing tipe sambungan.

b. Tahanan Geser Baut

Rn=m.r₁.f_ubA_b

dengan :

r1 = 0.50 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser

r1 = 0.40 untuk baut dengan ulir pada bidang geser

f_ub _{= kuat tarik baut (Mpa)}

Ab = luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir

m = Jumlah bidang geser

c. Tahanan Tarik Baut

Baut yang memikul gaya tarik tahanan nominalnya dihitung menurut:

Rn=0.75f_ubA_b

dengan : fub _{= kuat tarik baut (Mpa)}

Ab = luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir

d. Tahanan Tumpu Baut

Tahanan tumpu nominal tergantung kondisi yang terlemah dari baut atau komponen plat yang disambung. Besarnya ditentukan sebagai berikut:

dengan: db = diameter baut pada daerah tak berulir

tp = tebal plat

fu = kuat tarik putus terendah dari baut atau plat

Persamaan berlaku untuk semua baut, sedangkan untuk lubang baut selot panjang tegak lurus arah gaya berlaku:

Rn

=

2,0.

d

_b

.

t

_p

.

f

_u

IV. METODE PERENCANAAN

IV.1 Lokasi & Data Struktur Bangunan Data perencanaan dalam studi ini meliputi :

 Nama gedung : PASAR SEMI MODERN SUMEDANG  Lokasi :Kelurahan Cepokmulyo, Kecamatan

Kepanjen, Kabupaten Malang

 Jumlah lantai : 5 lantai  Tinggi Tiap Lantai :

4.2 Diagram Alir Perencanaan

Mulai

Data Perencanaan

Preliminary Design

Perhitungan Pembebanan

14 NO

Cek Stabilitas

YES

Dimensi Penampang

A

A

Penampang Baja Penampang Komposit

Desain Sambungan kolom-kolom

kolom-balok balok-pelat

shear connector

Cek Stabilitas

DAFTAR PUSTAKA

 AISC, Load And Resistance Factor Design Specification (For structural steel building). Desember 28, 1999. AISC.

 Anonim 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan

Gedung, SNI 03-1729-2002. Bandung

 Khafis, Muhammad. “Perencanaan Struktur Baja Pada Bangunan Tujuh Lantai Sebagai Hotel”. 25 Mei 2015.