Perhitungan Base Plate Kolom Baja Pada Patung Kalimantan

(1)

PERENCANAAN STRUKTUR (PADA MONUMEN PATUNG)

1 DATA STRUKTUR

Tinggi strktur rangka patung : 25 m (@1m) Mutu Baja ST-37

fu : 3700 kg/cm2 fy : 2400 kg/cm2

Dalam kontruksi patung tersebut ada 3 kolom baja

2 PEMBEBANAN

1.2.1

Berat sendiri struktur diinput SELFWEIGHT pada Softwere Staad Pro

Berat total patung fiber dan aksesoris = 25 Ton

= 25000 kg

1.2.2

Menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983, hal 13. Beban terpusat berasal dari seorang pekerja dengan peralatan.

= 100 kg

1.2.3

Beban angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif (isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang yang di tinjau. Besarnya

tekanan positif dan tekanan negatif dinyatakan dalam kg/m².

(Diambil dari Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983; hal, 23) Tekanan angin minimum diambil sebesar 25 kg/m².

Untuk dinding berdiri bebas +0.4 + 0.9 = +1.3

Angin tekan = 1.3 25

= 32.5 kg/m²

1.2.5 Kombinasi Pembebanan

Adapun spesifikasi LRFD menggunakan enam kombinasi beban terfaktor

1) 1,4 D

2) 1,2 D + 1, 6 L 3) 1,2 D + 1,6 L + 0,8 W 4) 1,2 D + 1,3 W + 0,5 L Dimana :

D = Beban Mati (beban gaya berat dari elemen-elemen struktural)

L = Beban Hidup (Beban yang dapat bergerak)

W = Beban angin

Beban Mati (D)

Beban Hidup (L)

Beban (P)

Beban Angin (W)

yang diberikan dalam persamaan berikut : x

(2)

R = Beban air hujan atau Beban es

(Struktur Baja“ Desain dan perilaku : C.G Salmon, John E Johnson hal 29-30)

3 PEMODELAN PERHITUNGAN STRUKTUR DENGAN STAAD PRO

Gambar 1. Geometeri struktur tiang utama Gambar 2. Tampak 3D struktur tiang utama

4 PERENCANAAN BASE PLATE MASING-MASING KOLOM PIPA BAJA A Perencanaan Base Plate tipe 1 (diameter pipa hitam diameter 10")

D (gaya lintang) 642 kg (didapat dari perhitungan Staad Pro) N (gaya normal aksial) 21748 kg (didapat dari perhitungan Staad Pro)

Direncanakan dengan plat :

Diemeter 50 cm

Tebal 2 cm

Tegangan yang terjadi pada baseplate

σ baseplate = N ≤ σ ijin baseplate =

Aplat

σ baseplate = 11.08 ≤ 2400 kg/cm2

Angker Baut

960 kg/cm2 Jumlah angker baut rencana 10 buah

Beban yang dipikul tiap baut : D = 64.20

(3)

10

Diameter angker baut d = 2.5 cm

2.5 cm Fgs = 4.1/4.π.d2 = 49.0625 cm2

Kontrol tegangan yang terjadi pada baut

1.31 kg/cm2 <

B Perencanaan Base Plate tipe 2 (diameter pipa hitam diameter 8")

Diameter 40 cm

Tebal 2 cm

σ baseplate = N ≤ σ ijin baseplate =

Aplat

Angker Baut

10

2.5 cm Fgs = 4.1/4.π.d2 = 49.0625 cm2

1.31 kg/cm2 <

C Perencanaan Base Plate tipe 3 (diameter pipa hitam diameter 8")

Diameter 40 cm

Tebal 1.9 cm

√(D/(1/4).π.τ Digunakan 10 baut Ø 25 mm =

τ = D/10/Fgs =

Tegangan geser ijin = 0,6.σ =

(4)

σ baseplate = N ≤ σ ijin baseplate = Aplat

Angker Baut

10

2.5 cm Fgs = 10.1/4.π.d2 = 49.0625 cm2

3.27 kg/cm2 <

Tegangan geser ijin = 0,6.σ =

(5)

LAMPIRAN

(6)

Gambar 4. Hasil Diagram GAYA AKSIAL Hasil Perhitungan dengan Softwere Staad pro

(7)

Gambar 6. Hasil Diagram MOMEN Hasil Perhitungan dengan Softwere Staad pro

Tabel 1. Hasil Perhitungan GAYA AKSIAL dengan Softwere Staad pro

(8)

(9)

PERENCANAAN STRUKTUR (PADA MONUMEN PATUNG)

Beban angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan

Adapun spesifikasi LRFD menggunakan enam kombinasi beban terfaktor

(10)

(Struktur Baja“ Desain dan perilaku : C.G Salmon, John E Johnson hal 29-30)

Gambar 2. Tampak 3D struktur tiang utama

(didapat dari perhitungan Staad Pro) (didapat dari perhitungan Staad Pro)

2400 kg/cm2

OK!!

(11)

2400 kg/cm2 OK!!

2400 kg/cm2

OK!!

kg

2400 kg/cm2 OK!!

(12)

2400 kg/cm2

OK!!

kg

(13)

LAMPIRAN

(14)

Gambar 4. Hasil Diagram GAYA AKSIAL Hasil Perhitungan dengan Softwere Staad pro

(15)

Gambar 6. Hasil Diagram MOMEN Hasil Perhitungan dengan Softwere Staad pro

Tabel 1. Hasil Perhitungan GAYA AKSIAL dengan Softwere Staad pro

(16)

(17)

CHEK KEKUATAN BAUT ANGKUR

= 25 mm

Mutu baut (fy) = 240 MPa

= 150 mm

Mutu beton (f'c = 22.5 MPa

= 21748 kg = 217480 N

= 642 kg = 6420 N

1 Spesifikasi angkur baut

Dia. Baut (da) = 25 mm = 1 inch

= 0.785 = 8 ulir/in = 0.606 = 391 = 1.163 = 750.37 (bentuk hexagonal) = 980 Mpa jmlh angkur = 10 bh

2 Kuat baut angkur terhadap tarik

Detail perhitungan masih sama seperti sebelumnya, tidak ada pengaruh meskipun posisi lebih ke pinggir, dimana :

= Ø

= 0.75 x 391 x 980

= 287378.532 N

= 287.38 kN => untuk angkur tunggal

Untuk angkur tunggal = 2874 kN

3 Kuat jebol (breakout) beton terhadap tarik

Posisi angkur di pinggir, = 500 mm < 1.5

maka pengaruh jebol beton perlu dievaluasi.

= 9 x hef 2 = 9 x 225 2 = 455625 mm 2 = 2 x x + + = 2 x 225 x 90 500 + 90 + = 440100 mm 2 = 0.9659 Dia. Baut (d_a) h _eff N_ua V_ua A_g in² n_t A _se,N in² mm² A _brg in² mm² f_uta Ø N_sa A _se,N f_uta c_a1 h_ef A_NCO A_NC 1.5 h_ef s₂ c_a1 s₁ A_NC A_NCO

(18)

< 1.5 hef , maka = 0.7 + 0.3 = 0.7 + 0.3 500 225 = 1.3667 (D-10 ACI) = 1 (beton retak)

= 1 (angkur cor di tempat)

= 10 (baut angkur tipe cor di tempat)

= λ = 1 (baut normal angkur cor di tempat)

= 3.7 f'c = 3.7 1 22.5 150 = 74.445 kN (D-7 ACI) = x x x x = 0.9659 x 1.3667 x 1 x 1 x 74.445 = 98.275 kN

= 1 (gaya tarik di pusat berat kelompok angkur)

= x = 1 x 74.445 = 74.445 kN Ø = 0.7 (tanpa tulangan) = 0.7 x 74.445 = 52.112 kN (angkur kelompok)

4 Kuat cabut (pull out) baut angkur dari beton

= 8 x x f'c = 8 x 750.37 x 22.5 = 135066.168 N = 135.07 kN = 0.7 x = 0.7 x 135.07

= 94.546 kN (untuk angkur tunggal)

= 10 x 94.546 Untuk c_{a, min} ψ _ed,N c_a,min 1.5h_ef ψ _c,N ψ _cP,N k_C λ_a N_b λ_a h_ef 5/3 5/3 N_Cb A_NC ψ _ed,N ψ _c,N ψ _cP,N N_b A_NCO ψ _ec,N N_cbg ψ _ec,N N_b Ø N_cbg N _Pn A _brg Ø N_Pn N _Pn

(19)

= 945.46 kN (untuk angkur kelompok) 5 Kuat ambrol muka tepi (sideface blowout) beton dari tarik.

Posisi angkur di pinggir, = 150 mm < 2.5

maka pengaruh ambrol muka tepi beton tidak perlu dievaluasi 6 Rangkuman kuat batas baut angkur terhadap tarik.

a Kuat tarik baut angkur = 2874 kN

b Kuat jebol beton = 52.112 kN => MENENTUKAN

c Kuat cabut beton = 945.46 kN

d Kuat ambrol muka tepi beton = tidak menentukan

7 Kuat baut angkur kelompok terahadap geser

= 0.6 x x

= 0.6 x 391 x 980

= 229.9 kN

= 0.65 x

= 0.65 x 229.9

= 149.44 kN (untuk angkur tunggal)

= 10 x 149.44

= 1494 kN (untuk angkur kelompok)

8 Kuat jebol (breakout) terhadap geser = = 500 mm = 2 x 1.5 + = 2 x 1.5 500 + 90 1.5 x 500 = 1192500 = 4.5 x = 4.5 x 250000 = 1125000 = 1192500 = 1.06 1125000 = 1.5 , maka = 1 (D-37 ACI)

= 1 (beton diprediksi telah retak)

h _ef c_a1 V _sa A _se,V f_uta Ø V_sa V _sa C _a1,1 C _a1 A_vc C _a1,1 s₂ 1.5C _a1,1 mm² A_vco C _a1² mm² A_vc A_vco Untuk C _a2 C _a1 ψ _ed,V ψ _c,V

(20)

= 0.6 0.2 0.5 f'c 0.5

> 8 x , maka = 8 x 25

(panjang tumpu angkur)

= λ = 1 (beton normal angkur cor di tempat)

= 0.6 0.2 0.5 f'c 0.5

= 0.6 200 0.2 25 1 0.5 22.5 0.5 500

25

= 241.15 kN (D-33 ACI)

= 1 (gaya geser di pusat berat kelompok angkur)

= 1 = x x x x = 1.06 x 1 x 1 x 1 x 1 = 255.62 kN Ø = 0.7 (tanpa tulangan) = 0.7 x 255.62 = 178.93 kN (angkur kelompok)

9 Kuat rompal (pryout) beton terhadap geser

= 2 = x = = 98.275 kN Ø = 0.7 (tanpa tulangan) = 0.7 x 2 x 98.275 = 137.59 kN (angkur kelompok)

10 Rangkuman kuat batas baut angkur terhadap geser

a Kuat geser baut angkur = 1494

b Kuat jebol beton = 178.93

c Kuat rompal = 137.59 => MENENTUKAN

V_b I_e d_a λ_a C _a1 d_a h _ef d_a I_e λ_a V_b I_e d_a λ_a C _a1 d_a ψ _ec,V

ψ _h,V (h_a > 1.5 _{C a1} tidak dibatasi oleh ketebalan pondasi)

V _cbg A_vc ψ _ec,V ψ _ed,V ψ _c,V ψ _h,V A_vco Ø V_cp k _cp V _cp k _cp N _cp N _cp N _cb Ø V_cp

(21)

11 Interaksi gaya tarik dan gaya geser yang terjadi bersamaan Interaksi perlu di check karena rasionya lebih dari 20%

(22)

Rasio gaya tarik

= 217.48 = 4.1733 >> 0.2 52.112

Rasio gaya geser

= 6.42 = 0.0467 << 0.2 137.59

Check ketentuan sesuai ketentuan D-7 (AIC 2011)

+ = 217.48 + 6.42

52.112 137.59

= 4.1733 + 0.0467

= 4.22 >> 1.2 =>TIDAK AMAN

12 Solusi :

a Kedalaman angkur di perpanjang b Bagian base plate dicor beton.

N_ua Ø N_n V_ua Ø V_n N_ua V_ua Ø N_n Ø V_n

(23)

CHEK KEKUATAN BAUT ANGKUR

= 225 mm

225 1.5h_ef

(24)

(25)

= 1250

(26)

1.5 (D-33 ACI)

= 200 mm

(panjang tumpu angkur)

1.5

x

x 241.15

(27)

(28)

(29)

PERENCANAAN TRUSS (RANGKA ATAS) Data struktur :

Tinggi strktur : 15 m (@1m) Lebar struktur : 4 m (@1m) Profil L siku 40.40.3 (SNI) Mutu Baja ST-37

fu : 3700 kg/cm2 fy : 2400 kg/cm2

Pembebanan : Beban Mati

Berat sendiri keseluruhan pada tiap joint : 287.93

Berat vertikal garden : 15.00

Total : 302.93

untuk joint tepi beban berlaku hanya setengah beban tersebut.

Beban Hidup : 100 kg

Beban Angin

Direncanakan sebesar 25 kg/m2

koef angin (PPIUG 1983 Pasal 4.3 Ayat 6b)

Rangka pertama di pihak angin : 1,6 x 25 kg/m2 x 1 m2 = Rangka Kedua di belakang angin : 1,2 x 25 kg/m2 x 1m 2 = Beban Kombinasi

1,4 Beban mati + 1,6 Beban hidup + 0,8 Beban angin Rangka pertama = 616.102 kg

Rangka kedua = 608.102 kg

Catatan : titik buhul tepi menerima beban setengah dari beban tersebut. Perhitungan Statika

Perhitungan menggunakan software staadpro v8i Hasil reaksi

Ra = 9101.89 kg

Rb = 9389.92 kg

Hasil gaya batang (axial) :

Batang tarik terbesar (batang 6) : Batang tekan terbesar (batang 11) :

(30)

Perencanaan Batang Tekan

Profil batang tekan L siku 40.40.3 (SNI)

Luas (A) : 2.336 cm2

r : 1.230 cm

Lebar : 40 mm

Tinggi : 40 mm

Tebal : 3 mm

Gaya batang (Nu) : 2161.8 kg

Panjang batang (L) : 100 cm

Cek Kelangsingan (λ)

FLENS b < 200

2t √fy

6.667 < 12.91 Penampang Kompak!!

WEB Tidak ada syarat untuk profil siku Kontrol Batang Tekan

Arah sumbu x = sumbu y karena rx = ry

= kL = 1 x 100 = 81.3 r 1.23 = = 0.89646 0,25 < λcx < 1,2 ω = 1.43 = 1.4309 1.6-0.67 λc Nn = Ag x fcr = Ag x fy/ω = 3918.094 kg Nu = 0.649 < 1 OK!!

Jadi Profil L siku 40.40.3 dapat digunakan untuk batang tekan λx λc Nn x Фc / λ�� √(��/�)

(31)

Perencanaan Batang Tarik

Kondisi Leleh, tahanan nominal dari batang tarik

Tn = Ag x fy Ф =

ФTn = Ф x Ag x fy

= 5045.76 kg

Kondisi fraktur, tahanan nominal dari batang tarik Tn = Ae x fu

ФTn = Ф x Ae x fu

Ae = U x Ag

Ф = 0.75

U = 0.75 (Semua penampang dengan byk baut 2 buah per baris) U = 1 (untuk sambungan las dengan l > 2w)

= 4861.8 kg (untuk sambungan baut) 6482.4 kg (untuk sambungan las) ФTn = 6482,4 kg > Tu = 684,527 kg

Jadi Profil L siku 40.40.3 dapat digunakan untuk batang tarik

PERENCANAAN KOLOM BAJA Data Struktur : Tinggi Kolom : 6 m Baja ST 37 Fu : 3700 kg/cm2 Fy : 2400 kg/cm2 Pembebanan ФTn ФTn

(32)

Beban Mati

Berat Sendiri kolom = 412.2 kg Beban Hidup

Beban dari reaksi truss yang disalurkan ke kolom

Beban dari 2 rangka kiri kanan sehingga menimbulkan beban eksentris (beban sentris dan momen)

Rangka Kiri = M = 930.378

Rangka Kanan = M = 890.000

karena arah momen berlawanan, maka beban menjadi : Mkiri - M kanan = 40.378 kgm Jadi beban kolom :

Beban terpusat akibat reaksi dan beban sendiri =

Momen ujung = 40.378 kgm

Perhitungan Statika

Perhitungan menggunakan software staadpro v8i Hasil reaksi R = 9514.09 M = -124.378 N = 28 Perencanaan Kolom diameter luar = 318.5 mm tebal = 9 mm r = 10.9 cm

(33)

Cek Kelangsingan kolom D < 22,000 t fy 40 < 91.667 Penampang kompak!! Kontrol kolom : = kL = 2 x 300 = 55.0459 r 10.9 = = 0.60697 0,25 < λcx < 1,2 ω = 1.43 = 1.1983 1.6-0.67 λc Nn = Ag x fcr = Ag x fy/ω = 175268.3 kg Nu = 0.06247 < 1 OK!! λx λc Nn x Фc

Jadi profil Circular Hollow Sections Ø 318,5 mm (SNI), dapat digunakan. /

λ�� √(��/�)

(34)

PERENCANAAN TRUSS (RANGKA ATAS) kg kg kg 40 kg 30 kg 684.527 kg 2161.800 kg

(35)

(36)

0.9

(Semua penampang dengan byk baut 2 buah per baris)

(37)

Beban dari 2 rangka kiri kanan sehingga menimbulkan beban eksentris (beban sentris dan momen) kgm kgm

9514.09 kg

Perhitungan menggunakan software staadpro v8i