Analisis Balok Propped berdasar Variasi Jarak Balok & Portal (Julistyana T)
139
Analisis Balok Anak Konstruksi Propped pada Portal Tingkat Dua berdasarkan Variasi Jarak Balok dan Portal (Aspek Tehnis dan Biaya) Julistyana Tistogondo, ST, MT ABSTRAK: Pada bangunan gudang, konstruksi balok anak pada bangunan tingkat dua perlu kita tinjau jarak yang effektif terhadap beban-beban yang diterima sesuai dengan syarat-syarat yang ditentukan dalam peraturan perencanaan bangunan baja. Dalam perencanaan pembangunan gedung, peranan balok dalam membentuk kestabilan struktur sangat penting artinya, untuk itu analisis variasi jarak Balok Anak secara teknis perlu dilakukan sehingga didapat struktur Balok Anak yang efisien dan biaya yang efisien pula. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi terhadap jumlah penggunaan balok anak memanjang dengan konstruksi propped dengan mencoba beberapa macam variasi jumlah balok anak dan jarak portal yang berbeda sebagai bahan perbandingan untuk kemudian didapatkan suatu konstruksi yang effisien dan optimal ditinjau dari syarat-syarat yang ditentukan di dalam peraturan perencanaan bangunan baja sehingga didapatkan kontrsuksi yang efisien dalam segi teknis dan biaya. Kata Kunci : Balok anak, Proped, Segi Teknik, Biaya 1. PENDAHULUAN Dewasa ini pemakaian baja sebagai struktur utama bangunan Latar Belakang : khususnya untuk bangunan industri telah berkembang dari waktu ke waktu seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi. Perkembangan selanjutnya menimbulkan berbagai macam analisa yang ditujukan untuk mencapai alternatif bentuk bentuk-struktur yang lebih baik ditinjau dari segi estetika , stabilitas struktur dan efisiensi biaya. Khusus untuk bangunan gudang konstruksi balok anak pada bangunan tingkat dua perlu kita tinjau jarak yang effektif terhadap beban-beban yang diterima sesuai dengan syarat-syarat yang ditentukan dalam peraturan perencanaan bangunan baja. Dalam perencanaan pembanguan gedung, peranan balok dalam membentuk kestabilan struktur sangat penting artinya. Dimana pengaruh beban-beban yang bekerja perlu diperhitungkan secara teliti diantaranya beban mati, beban hidup dan untuk menjaga kemungkinan adanya gempa maka perhitungan terhadap pengaruh gempa kami tinjau di sini. Identifikasi Masalah : Dalam penelitian ini yang ditinjau adalah jarak dan biaya yang paling efisien dari penggunaan balok anak konstruksi propped (dengan penyangga) diperhitungkan terhadap beban-beban yang diterima yang artinya merencanakan bangunan gudang dengan asumsi jarak balok anak yang berbeda dalam bentang ukuran 10 m yaitu
140
NEUTRON, Vol.5, No. 2, Agustus 2005: 139-146
dengan jarak 2,5 m, 3,33 m dan 5 m diperhitungkan terhadap jarak portal 6 m, 5 m dan 4,3 m. Dari ke-9 variasi yang didapat, nantinya akan diperoleh hasil atau alternatif perhitungan yang optimal terhadap syarat-syarat yang ditentukan serta perhitungan biaya yang se-efisien mungkin 2. TINJAUAN PUSTAKA Pada bangunan gudang perhitungan dari atap hingga pondasi saling keterkaitan satu dengan yang lain, oleh karena itu di dalam perhitungannya harus dilakukan secara cermat dan teliti, hal ini untuk menghindari kesalahan perhitungan yang akan berdampak pada kestabilan struktur bangunan gudang. Dalam analisa perhitungan dari bentuk struktur bangunan gudang biasanya dipakai profil baja berbentuk WF. Didalam perhitungan struktur akan didapat gaya-gaya ekstrim yang bekerja sehingga dalam pekerjaan struktur selanjutnya harus menggunakan perhitungan gaya-gaya ekstrim yang ada. Hal ini dimaksudkan untuk factor keamanan dari struktur karena beban yang bekerja. Sifat-sifat Bahan dan Tegangan-tegangan Dasar Baja adalah suatu bahan yang banyak dipakai sebagai bahan struktur pada berbagai macam keperluan. Hal tersebut dikarenakan sifat dari baja struktur yang menguntungkan antara lain: Baja mempunyai kekuatan yang cukup tinggi dan merata, sehingga struktur yang terbuat dari bahan pada umumnya mempunyai ukuran tampang yang cukup kecil dibanding bila menggunakan bahan struktur lain. Oleh karena itu berat sendiri struktur menjadi ringan meskipun berat jenis baja cukup tinggi. Hal ini akan mengakibatkan pemakaian struktur pendukung menjadi hemat. Baja adalah produksi pabrik yang dalam proses produksinya menggunakan peralatan proPduksi dan peralatan pengendalian mutu yang canggih sehingga produk yang dihasilkan cukup bisa diandalkan mutunya. Struktur dari baja dapat dibongkar tanpa merusak bagian – bagiannya, sehingga memungkinkan pemakaian berulang. Disamping itu elemen – elemennya dapat dikemas ringkas sehingga transportasinya dilakukan dengan mudah. Baja mempunyai sifat dapat leleh yang menaikkan kapasitas dukung struktur terhadap beban. Baja mempunyai sifat elastis sehingga sampai pada batas tertentu perubahan bentuk dapat dihindari. Baja dengan kadar karbon rencah dapat berdeformasi sampai pada plastis, sehingga patah getas dapat dihindari. Meskipun demikian baja mempunyai pula kelemahan yang harus diperhitungkan, kelemahan itu adalah : Struktur dari baja memerlukan pemeliharaan terus menerus yang memerlukan biaya Kekuatan baja dipengaruhi temperatur. Pada temperatur tinggi kekuatan baja sangat berkurang, sehingga pada saat terjadi kebakaran struktur dapat runtuh meskipun tegangan yang terjadi masih rendah. Karena kekuatan baja cukup tinggi, banyak dijumpai batang – batang struktur yang langsing, oleh karena itu bahaya tekuk mudah terjadi.
Analisis Balok Propped berdasar Variasi Jarak Balok & Portal (Julistyana T)
141
Melihat kelebihan dan kelemahan baja bila dipakai sebagai bahan struktur seperti tersebut diatas, makin terasa pentingnya mengetahui perilaku baja pada berbagai keadaan dan perlakuan agar diperoleh hasil perencanaan yang sesuai dengan sasaran yang dituju. Untuk baja bangunan hendaknya dipakai konstanta-konstanta sebagai berikut : - Modulus elastisitas = E = 2,10 x 106 kg/cm2 - Modulus gelincir = G = 0,81 x 106 kg/cm2 - Angka perbandingan poisson = = 0,30 - Koefisien pemuaian linier = at = 12 x 10-6 per 0C Tegangan-tegangan Dasar Baja Untuk tegangan tegangan baja penggunaannya telah di atur pada PPBBUG 1987 pada Bab II pasal 2.2 ayat 1 sampai dengan 8. Tinjauan Terhadap Perhitungan Balok b Balok Tengah A lebar efektif H be C be 12 tb + B be L/3 Diambil be yang terkecil H Ab = be . tb
bs Pelaksanaan Proped Beban Total Plat beton = Begisting = BS. Baja = B. Hidup = B. Tegel + B. Speci = M = 1/8 q h L2 M ba =
ba sa
a b c d e qtot
bb
sb yba
n I comp
ba = bb n
M bb =
sb =
ybb
n I comp M
yb
I comp
Balok Tepi lebar efektif be (L/2 + b)
A
be
Hc = tb
Eb Es
Hs = A
142
NEUTRON, Vol.5, No. 2, Agustus 2005: 139-146
be 4 tb + b be L/6 Diambil be yang terkecil Ab = be . tb Ab n
Abeq =
A tot = As + Ab Statis Momen Terhadap Titik A
As (1/2 . hs) + Abeq (1/2 . hc)
yb = htot – ya dimana htot = hs + hc
ya =
I comp = Ix + As (yb – ½As hs)+2 +Ac Abeq (ya – ½ hc)2+ 1/12 Pelaksanaan Proped Beban Total Plat beton Begisting BS. Baja B. Hidup B. Tegel + B.Speci B. Dinding
= = = = = =
a b c d e f ba
qtot
sa
M = 1/8 q L2 ba =
M
yba
n I comp
M bb =
Dimana : be tb n Es Eb As Ix bs hs ts tb
sb =
bb
n I comp M
ba = bb n
ybb
yb
I comp
sb
= lebar efektif Ab = Luasan beton = Tebal beton Abeq =Luasan lebar efektif beton = Angka perbandingan antara ES dengan Eb = Modulus elastisitas baja = Modulus elastisitas beton = Luasan profil baja = Momen inersia sumbu x = Lebar profil baja = Tinggi profil baja = Tebal sayap = Tebal badan
Analisis Balok Propped berdasar Variasi Jarak Balok & Portal (Julistyana T)
M sa sb ba bb I com
= Momen = Gaya geser baja atas = Gaya geser baja bawah = Gaya geser beton atas = Gaya geser beton bawah = Momen inersia balok komposit
143
144
NEUTRON, Vol.5, No. 2, Agustus 2005: 139-146
DATA DAN METODE DATA : Data Gudang Type Kuda-Kuda yang Dipakai Dalam Pembebanan Ini Yaitu Tipe Batang Tunggal
= 230 4,20 m
4,30 m
10
10
10
30
1.2 Ketentuan Data Gudang Penutup atap dari seng gelombang BWG.26 = 10 kg/m2 Mutu baja yang digunakan (BJ – 37) = 1600 kg/cm2 Tinggi Gudang = 8.50 m Beban angin yang diambil (W) = 40 kg/m Gording dari profil canal Kuda-kuda, balok dan kolom dari profil WF Lebar Gudang = 30 m Panjang Gudang = 150 m 2. Variasi Bentuk Struktur Lantai Dua 2.1 Konstruksi 13 Balok Anak Memanjang Diperhitungkan Terhadap Jarak Portal 6 m, 5 m dan 4,30 m Konstruksi 13 balok anak memanjang terhadap jarak portal. 0 1
2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
2,5m
30 m
10 m
6m
150 m
Analisis Balok Propped berdasar Variasi Jarak Balok & Portal (Julistyana T)
-
145
Konstruksi 13 balok anak memanjang terhadap jarak portal 5 m 2,5m
30 m
10 m 5m
-
150 m
Konstruksi 13 balok anak memanjang terhadap jarak portal 4,30 m 2,5m
30 m
10 m
4,3m
-
150 m
Konstruksi 10 balok anak memanjang terhadap jarak portal 6 m
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 3,33m
30 m 10 m 6m
150 m
METODE : 1. Model Struktur Model struktur merupakan bangunan gudang tingkat dua yang mana dalam struktur ini mengunakan kostruksi proped (dengan penyangga) atau konstruksi yang merupakan komposit yang terdiri dari konstuksi baja dan beton. Dalam mengkaji balok baja yang dicor dalam beton terlihat bahwa balok seperti ini yang menyanggah plat beton bertulang yang dicor secara monolit memiliki interaksi
146
NEUTRON, Vol.5, No. 2, Agustus 2005: 139-146
yang baik antara balok baja dan beton. Juga didapatkan bahwa lekatan bergantung pada adanya interaksi antar abaja dan beton. Balok komposit, termasuk balok baja yang ditanam dan plat pada balok profil I, menunjukkan kekuatan cadangan yang memadai sehingga disarankan agar balok seperti ini direncanakan berdasarkan suatu penampang homogen yang diperoleh dengan mengubah luas beton menjadi luas baja ekuivalen. 2. Dimensi Dimensi strukturnya sendiri kita rencanakan atau trial and error sehinggga dapat mepermudah dalam perhitungan dan menganalisanya. 3. Pembebanan Beban - beban yang ditinjau dalam perhitungan ini terdiri dari beban hidup dan beban mati, sedangkan beban hidupnya sendiri terdiri dari : beban plat beton, beban begesting, berat sendiri baja, dan berat tegel + berat spaci. Kerangka baja yang menyanggah konstruksi plat beton bertulang yang dicor di tempat dahulu biasanya direncanakan dengan anggapan bahwa plat beton dan baja bekerja secara terpisah dalam menahan beban. Pengaruh komposit dari baja dan beton yang bekerja sama dahulu tidak diperhitungkan. Pengabaian ini didasarkan pada alasan bahwa lekatan (bond) antara lantai aatau plat beton dan puncak balok baja tidak dapat diandalkan. Namun, dengan berkembangnya tehnik pengelasan menjadi praktis untuk menahan gaya geser horisontal yang timbul ketika batang terlentur. 4. Tegangan Yang Terjadi Tegangan yang dihitung adalah tegangan geser baja dan beton yang dipakai hasilnya adalah tegangan geser baja bawah. Dimana aksi komposit timbul bila dua batang struktural pemikul beban seperti konstruksi lantai beton dan balok baja penyanggah disambung secara integral dan melendut secara satu kesatuan. Besarnya aksi komposit yang timbul bergantung pada penataan yang dibuat untuk menjamin regangan linear tunggal dari atas plat beton sampai muka bawah penampang baja. Untuk memahami konsep kelakuan komposit, pertama tinjaulah balok yang tidak komposit, jika gesekan antara plat dan balok diabaikan, balok dan plat masing – masing memikul suatu bagian beban secara terpisah. Bila plat mengalami deformasi akibat beban vertikal, permukaan bawahnya akan tertarik dan memanjang, sedang permukaan atas balok tertekan dan memendek. Jadi, diskontinuitas akan terjadi pada bidang kontak. Karena gesekan diabaikan, maka hanya gaya dalam vertikal yang bekerja antara plat dan balok. 5. Berat Total dari Berbagai Model Berat total terdiri dari berat balok tengah ditambah berat balok tepi yang didapat dari berat sendiri baja dikalikan panjang balok kemudian dikalikan jumlah balok. 6. Jumlah Harga Total dari Berbagai Model Dalam perhitungan harga kita asumsikan 1kg baja dikalikan berat total maka akan ketemu jumlah harga total biaya tersebut. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari penelitian dan keseluruhan tabel yang telah dibuat dapat diuraikan sebagai berikut :
Analisis Balok Propped berdasar Variasi Jarak Balok & Portal (Julistyana T)
147
Variasi I, jumlah 13 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 6 m, berat total 49,545 ton diperoleh harga berat total Rp 544.995.000,-, dimana tegangan balok tengah 1575,079 kg/cm2 dan balok tepi 1424,810 kg/cm2 Variasi I, jumlah 13 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 5 m, berat total 40,305 ton diperoleh harga berat total Rp 443.355.000,- , dimana tegangan balok tengah 1436 kg/cm2 dan balok tepi 1489,602 kg/cm2 Variasi I, jumlah 13 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 4,3 m, berat total 33,825 ton diperoleh harga berat total Rp 372.075.000,- , dimana tegangan balok tengah 1313,743 kg/cm2 dan balok tepi 1222,316 kg/cm2 Variasi II, jumlah 10 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 6 m, berat total 69,33 ton diperoleh harga berat total Rp 762.630.000,- , dimana tegangan balok tengah 1305,556 kg/cm2 dan balok tepi 1357,457 kg/cm2 Variasi II, jumlah 10 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 5 m, berat total 43,86 ton diperoleh harga berat total Rp 482.460.000,- , dimana tegangan balok tengah 1406,996 kg/cm2 dan balok tepi 1294,330 kg/cm2 Variasi II, jumlah 10 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 4,3 m, berat total 29,76 ton diperoleh harga berat total Rp 327.360.000,- , dimana tegangan balok tengah 1440,116 kg/cm2 dan balok tepi 1412,580 kg/cm2 Variasi III, jumlah 7 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 6 m, berat total 58,76 ton diperoleh harga berat total Rp 646.360.000,- , dimana tegangan balok tengah 1309,530 kg/cm2 dan balok tepi 11595,645 kg/cm2 Variasi III, jumlah 7 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 5 m, berat total 40,785 ton diperoleh harga berat total Rp 448.635.000,- , dimana tegangan balok tengah 1341,450 kg/cm2 dan balok tepi 1245,580 kg/cm2 Variasi III, jumlah 7 balok anak dalam satu bentang ukuran 10m dengan variasi jarak portal 4,3 m, berat total 27,63 ton diperoleh harga berat total Rp 303.930.000,- , dimana tegangan balok tengah 1425,371 kg/cm2 dan balok tepi 1554,470 kg/cm2 KESIMPULAN Semakin kecil jumlah balok anak baja yang digunakan maka variasi jarak portal-pun juga secara otomatis akan semakin kecil. Sehingga hal ini memberikan keuntungan kepada kita, karena biaya yang dikeluarkan untuk perencanaan pembuatan gudang tersebut menjadi lebih rendah daripada biaya – biaya yang harus dikeluarkan dengan jumlah balok anak yang lebih banyak. REFERENSI
148
NEUTRON, Vol.5, No. 2, Agustus 2005: 139-146
Dewan Normalisasi Indonesia, 1984, Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI), Departemen Pekerjaan Umum, Jakarta Rudy Gunawan, Ir dengan petuntuk Morisco, Ir, “Tabel Profil Konstruksi Baja” Charles G. Salmon, John E. Johnson dan Wira M.S.C, Ir, 1991, “Struktur Baja Disain dan Perilaku Jilid 2”, Erlangga, Jakarta Gunawan T, Ir dan Margaret, Ir, “Konstruksi Baja II, jilid I”, Delta Tehnik Grup Jakarta
