BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II : Tinjauan Pustaka

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Acuan Peraturan Peraturan yang digunakan sebagai acuan dalam perencanaan ini adalah : 1. SNI Gempa

Pedoman Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung (SNI-1726-2002)

2. SNI Baja

Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002)

3. Pembebanan

Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SKBI 1.3.53.1987)

II.2 Aspek Perencanaan II.2.1 Kekuatan dan Stabilitas Untuk ultimate limit state, kebutuhan utama dalam mendesain struktur bangunan adalah mampu dan mempunyai kekuatan yang cukup dan tetap stabil dari kemungkinan terburuk akibat gaya yang bekerja selama konstruksi dan masa layanan bangunan tersebut.

Ini memerlukan suatu analisa gaya dan kekuatan yang akan terjadi pada elemen sebagau hasil kombinasi beban paling kritis, mencakup pembesaran momen (P-Delta efek). Suatu cadangan kekuatan yang cukup, menggunakan faktor pembebanan yang ditentukan, harus ditampilkan. Perhatian tertentu harus memperhatikan elemen kritis yang gagal membuktikan bencana besar dalam menginisiasikan keruntuhan progresif sebagian atau keseluruhan bangunan. Tambahan tegangan disebabkan oleh terkendalinya perbedaan pergerakan akibat creep, penyusutan atau temperatur harus diamsukkan.

Perancangan Struktur Atas Bangunan Kantor dengan Konstruksi Baja Sesuai SNI

II - 1


II.2.2 Kekakuan Struktur Penetapan tentang kekakuan yang cukup, terutama sekali kekakuan lateral adalah pertimbangan utama dalam mendesain bangunan tinggi untuk berbagai alasan penting. Dalam hal ini menyangkut serviceability limit state, pertama : defleksi harus cukup terjaga pada tingkat bawah untuk mengijinkan fungsi komponen non-struktural seperti pintu dan elevator, kedua : struktur harus cukup kaku untuk mencegal pembesaran gerakan dinamis yang menyebabkan kegelisahan penghuni, sensitifitas peralatan.

Satu parameter sederhana yang mampu mengestimasi kekakuan lateral pada bangunan adalah indeks simpangan antar lantai (drift index) yang didefinisikan sebagai rasio defleksi maksimum puncak bangunan dengan tinggi total bangunan tersebut. Sebagai tambahan, nilai yang bersesuaian untuk bangunan satu tingkat, drift index memberikan suatu ukuran tentang deformasi berlebihan yang dilokalisir. Kontrol defleksi lateral sangat penting pada bangunan modern. Itu harus ditekankan bahwa sekalipun drift index dijaga dalam suatu batasan tertentu, seperti 1/500 , tidaklah perlu mengikuti bahwa kriteria kenyamanan dinamis akan memuaskan.

Pertimbangan perencanaan diperlukan ketika memilih nilai drift index dan kekakuan yang cukup harus ditampilkan untuk memastikan bahwa defleksi tidak melebihi nilai dibawah kondisi beban ekstrim. Jika berlebihan, drift index pada struktur dapat dikurangi dengan merubah konfigurasi geometris untuk merubah tahanan beban lateral, penambahan kekakuan lentur elemen horisontal, menambah kekakuan dengan pengaku dinding atau elemen corewall dan stiffer connection. Dalam keadaan ekstrim dimungkinkan menambahkan peredam aktif maupun pasif.


II - 2


Berdasarkan SNI-1726-2002, beberapa persyaratan yang harus dipenuhi struktur antara lain : 1. Perioda Bangunan Pembatasan waktu getar alami fundamental

T1  n Dimana :

 = koefisien waktu getar alami fundamental = 0.17 (wilayah gempa 4) n = jumlah tingkat 2. Kinerja Batas Layan Simpangan antar tingkat harus dihitung dari simpangan struktur gedung tersebut akibat pengaruh Gempa Nominal yang telah dibagi Faktor Skala.

FaktorSkal a 

0.8V1 1 Vt

Dimana : V1 = gaya geser dasar nominal sebagai respons dinamik ragam yang pertama saja Vt = gaya geser nominal yang didapat dari hasil analisis ragam spektrum respons yang telah dilakukan Simpangan tersebut tidak boleh melampaui

0.03 kali tinggi tingkat yang R

bersangkutan atau 30mm, bergantung yang mana nilainya yang lebih kecil. 3. Kinerja Batas Ultimate Simpangan dan simpangan antar tingkat ini harus dihitung dari simpangan struktur gedung akibat pembebanan gempa nominal, dikalikan dengan suatu faktor pengali

.

Untuk struktur gedung tidak beraturan :


II - 3




0 .7 R Faktorsaka la

Dimana R adalah faktor reduksi gempa struktur gedung tersebut. Untuk memenuhi persyaratan kinerja bata ultimate struktur gedung, dalam segala hal simpangan antar-tingkat yang dihitung dari simpangan struktur gedung tidak boleh melampaui 0.02 kali tingkat yang bersangkutan.

II.2.3 Faktor Kenyamanan Jika suatu struktur fleksibel tinggi didasarkan pada defleksi lateral atau torsional akibat fluktuasi beban angin, gerakan osilator dapat menyebabkan respon penghuni gedung, seperti kegelisahan dan kemuakan akut. Pergerakan itu mempunyai pengaruh fisiologis atau psikologis pada penghuni yang kemudian mengakibatkan suatu struktur bisa diterima atau menjadi sebaliknya, menjadi suatu yang tidak diinginkan bahkan menjadi bangunan yang sia-sia.

Hingga kini tidak ada standar internasional yang bersifat universal untuk kriteria kenyamanan, walaupun mereka sudah membahasnya dan perencana harus mendasarkan kriteria desain pada suatu data penilaian yang diterbitkan. Umumnya disepakati bahwa percepatan adalah parameter utama dalam menentukan respon manusia terhadap getaran tetapi faktor lain seperti periode, amplitudo, orientasi bentuk, akustik dan visual, dan bahkan pengalaman masa lalu dapat berpengaruh.


II - 4


II.3

Material Konstruksi

II.3.1 Baja Profil dan Plat II.3.1.1 Pengertian Penggunaan baja sebagai bahan struktur utama dimulai pada akhir abad kesembilan belas ketika metode pengolahan baja yang murah dikembangkan dengan skala yang luas. Baja merupakan bahan yang mempunyai sifat struktur yang baik. Baja mempunyai kekuatan yang tinggi dan sama kuat pada kekuatan tarik maupun tekan dan oleh karena itu baja adalah elemen struktur yang memiliki batasan sempurna yang akan menahan beban jenis tarik aksial, tekan aksial, dan lentur dengan fasilitas yang hampir sama. Berat jenis baja tinggi, tetapi perbandingan antara kekuatan terhadap beratnya juga tinggi sehingga komponen baja tersebut tidak terlalu berat jika dihubungkan dengan kapasitas muat bebannya, selama bentuk-bentuk struktur yang digunakan menjamin bahwa bahan tersebut dipergunakan secara efisien.

Pertimbangan lainnya adalah material baja banyak tersedia secara luas dan daya tahannya ( durability ) baik, khususnya bila di tambahkan proteksi terhadap karat akibat cuaca dengan cara pengecatan maupun pelapisan galvanize dan sandblasting, selain itu fabrikasi atau pekerjaan kontruksi yang sangat singkat. Sehingga total waktu kontruksi bisa berkurang yang akan berakibat pada penurunan biaya kontruksi.

Baja dihasilkan dengan menghaluskan biji besi dan logam tua bersama-sama bahan tambahan pencampuran yang sesuai, Kokas (untuk karbon), oksigen dan bahan logam lain seperti tembaga, nikel, krom, mangan, fosfor, silicon, belerang, dan lain-lain. Untuk menghasilkan kekuatan, keliatan dan karakteristik terhadap ketahanan korosi karat yang diinginkan.


II - 5


Mutu baja terbagi dalam beberapa mutu yang berbeda, yang sering dipakai diantaranya JIS G 3101 – SS 400 ( setara ASTM A36 ) JIS G 3106 – SM 490 ( setara dengan ASTM A 572 ), HPS 70 ( High Performance Steel ). Yang membedakan dari ketiga mutu baja diatas adalah material properties, yield strength dan tensile strengthnya. Untuk tujuan perencanaan, tegangan leleh tarik adalah besaran yang di gunakan oleh spesifikasi, seperti AISC, sebagai variable sifat bahan untuk menetapkan tegangan ijin terhadap berbagai macam pembebanan.

II.3.1.2 Jenis-jenis Profil Baja Konstruksi Ada banyak sekali jenis dan profil baja yang digunakan dalam konstruksi. Menurut proses pembuatannya, baja konstruksi dibuat dengan proses hot-rolling (penggilingan dengan pemanasan) dan cold-forming (pembentukan dengan pendinginan). Untuk perancangan ini digunakan baja dengan proses hot-rolling. Profil baja yang akan digunakan dalam perancangan struktur gedung ini adalah : -

Penampang profil sayap lebar (wide-flange/WF) dan H beam dalam perancangan ini akan digunakan untuk kolom, balok dan balok pengaku (bresing).

Gambar 2.1 Profil baja WF


II - 6


-

Penampang plat dalam perancangan ini akan digunakan sebagai plat penyambung antar elemen dan plat dasar.

Gambar 2.2 Profil baja plat

II.3.1.3 Sifat Mekanis Material Baja Adanya beban pada elemen struktur selalu menyebabkan terjadinya perubahan dimensional pada elemen struktur tersebut. Struktur tersebut mengalami perubahan ukuran atau bentuk atau kedua-duanya. Pada sebagian besar jenis material baja, perubahan dimensional yang terjadi dapat secara kasar di kelompokkan kedalam dua jenis, yaitu: 

Deformasi Elastis Apabila elemen struktur mula-mula di bebani, maka deformasi yang terjadi masih berada dalam daerah elastis. Dalam daerah ini elemen struktur tersebut masih dapat kembali pada keadaan semula apabila bebannya di hilangkan (seperti perilaku pegas). Deformasi dalam daerah elastis sangat tergantung pada besar taraf tegangan yang terjadi pada elemen struktur.



Deformasi Plastis Apabila bebannya bertambah terus, maka akan terjadi deformasi yang termasuk kedalam daerah plastis. Hal ini terjadi apabila tegangan pada material sedemikian besarnya, sehingga dapat menyebabkan terjadinya perubahan permanen di dalam struktur internal material. Apabila perubahan internal material ini terjadi, maka keadaan semula tidak dapat tercapai meskipun beban di hilangkan. Taraf beban atau


II - 7


tegangan yang di asosiasikan dengan daerah plastis selalu lebih besar dari pada daerah elastis.

II.3.1.4 Elastisitas Cara utama dalam menjelaskan perubahan ukuran dan bentuk adalah dengan menggunakan konsep regangan (ε) Definisi regangan:



L L

L

= Perubahan panjang akibat beban

L

= Panjang mula-mula.

Perbandingan tegangan (σ) dan regangan (ε) pada elemen struktur adalah konstan (Hukum Hooke):

 E 

E = modulus elastisitas

Hubungan antara tegangan dan regangan pada material baja dalam daerah elastis linier seperti tergambar:

σ

ε

Gambar 2.3 Grafik hubungan tegangan-regangan dalam daerah elastis linier II.3.1.5 Kekuatan Material Baja Sebutan kekuatan sering digunakan sebagai acuan dalam menentukan kapasitaspikul-beban material. Kekuatan material baja secara umum dapat digambarkan kedalam grafik hubungan tegangan-regangan.


II - 8

BAB II : Tinjauan Pustaka Batas

Proposional

σ

Kekuatan

Batas

Keruntuhan

ε σ Daerah Elastis Titik Leleh Tegangan ijin Batas Proposional

ε Gambar 2.4 Grafik hubungan tegangan-regangan baja 

Perilaku Daktil (Ductile). Material Baja adalah contoh klasik material daktil, yaitu material yang dapat mengalami deformasi plastis sampai keadaan sebelum putus. Sebaliknya apabila material tidak menunjukkan perilaku plastis apabila dibebani, tetapi dapat putus pada saat deformasi yang tidak benar, disebut material getas (brittle) contohnya: besi tuang.

σ

Baja structural (daktil)

Besi tuang Beton

Kayu

ε

Gambar 2.5 Grafik perilaku ductile beberapa material


II - 9


Beberapa sifat kontruksi yang paling penting pada baja adalah sebagai berikut : 1. Modulus elastisitas ( E ), jangkauan nilai modulus elastisitas untuk semua baja adalah 28000 – 30000 Ksi ( 193000 – 207000 Mpa ). Nilai untuk desain biasanya di ambil 29000 Ksi atau 200000 Mpa. 2. Modulus geser ( G ), modulus geser setiap bahan elastis dihitung sebagai : G = E/2 ( 1 + µ ) Dimana µ = perbandingan poisson yang diambil nilainya 0,3 untuk baja, dengan nilai tersebut maka akan didapat G = 77000 Mpa atau 11200 Ksi. 3. Tegangan leleh dan tegangan, batas ( Fy, Fult). Tegangan leleh ( yield point ) dan tegangan batas ( Ultimate strength ) dari baja berbeda – beda menurut standar yang di keluarkan suatu pabrik baja. Besar nilainya tegangan leleh di gunakan untuk menentukan tegangan ijin terhadap berbagai macam pembebanan. 4. Massa jenis baja yaitu 490 pcf atau 7,85 t/m3. Massa jenis ini berguna untuk mendapatkan berat kontruksi dari material baja. Jenis Baja

Tegangan putus Tegangan leleh Minimum,fu Minimum,fy ( MPa ) ( MPa ) BJ 34 340 210 BJ 37 370 240 BJ 41 410 250 BJ 50 500 290 BJ 55 550 410 Tabel 2.1 Sifat mekanis baja structural RSNI T – 03 – 2005

Peregangan minimum (%) 22 20 18 16 13

Sifat – sifat baja structural lainnya untuk maksud perencanaan ditetapkan sebagai berikut: Modulus Elastisitas

:

E = 200.000 MPa

Modulus Geser

:

G = 80.000 MPa

Angka Poison

:

μ = 0,3

Koefesien pemuaian

:

ά = 12 x 10-6 per 0C


II - 10


II.3.1.6 Karakteristik Sifat Mekanis Tipikal Material Baja Struktur

Gambar 2.6 Grafik hubungan tegangan-regangan berbagai jenis baja OA – Daerah Elastis: • Hubungan Tegangan vs. Regangan Linear (garis lurus) • Apabila gaya tarik dihilangkan benda uji akan kembali ke panjang awal (deformasi perpanjangan hilang) • Material bersifat elastis/elastik AB – Daerah Plastis : • Tanpa pertambahan gaya tarik akan terjadi deformasi perpanjangan sampai batas tertentu • Apabila beban tarik ditiadakan akan terjadi deformasi perpanjangan yang permanen • Material bersifat plastis BC – Daerah Penguatan Regangan (Strain Hardening) • Seolah-olah material mendapatkan penguatan sampai suatu nilai tegangan tertentu (dikenal dengan tegangan batas/ultimate) • Hubungan tegangan vs. regangan tidak linear (nonlinear) • Apabila gaya tarik ditiadakan akan terjadi deformasi permanen yang lebih besar dibandingkan pada kondisi plastis


II - 11


CD – Daerah Runtuh (Collapse) • Material kehitangan kekuatannya – deformasti tidak dapat dikontrol • Material runtuh (collapse) – benda uji putus.

II.4 Beban Perencanaan Beban-beban dan gaya yang bekerja pada struktur terdiri dari : 1. Beban Mati (D) 2. Beban Hidup (L) 3. Beban Angin (W) 4. Gaya Gempa (E) 5. Beban Atap

II.4.1 Beban Mati Beban Mati (D) ialah beban-bena yang bekerja vertical ke bawah pada struktur dan mempunyai karakteristik bangunan, seperti misalnya penutup lantai, alat mekanis, partisi yang dapat dipindahkan. Berat eksak dari elemen-elemen ini umumnya diketahui atau dapat fengan mudah ditentukan dengan derajat ketelitian yang cukup tinggi. Semua metode untuk menghitung beban mati suatu elemen adalah didasarkan atas peninjauan berat satuan material yang terlihat dan berdasarkan volume elemen tersebut. Contoh dari beban mati adalah : a. Berat sendiri struktur (pelat, balok, kolom, dll) b. Berat penutup lantai (keramik, aduk, dll) c. Langit-langit (rangka plafon dan plafonnya sendiri) d. Dinding (bata, partisi), sesuai dengan lokasinya


II - 12


e. Perlengkapan gedung yang sifatnya tetap (AC, pemipaan, dll), sesuai dengan lokasinya.

II.4.2 Beban Hidup Beban Hidup (L) ialah beban-beban yang bisa ada atau tidak ada pada struktur untuk suatu waktu yang diberikan. Meskipun dapat berpindah-pindah, beban hidup masih dapat dikatakan bekerja secara perlahan-lahan pada struktur. Beban penggunaan (occupancy loads) adalah beban hidup. Yang termasuk ke dalam beban penggunaan adalah berat manusia, perabot, barang yang disimpan, dan sebagainya. Contoh dari beban hidup antara lain : a. Berat orang b. Perabotan, c. Peralatan mesin dll

II.4.3 Beban Angin Beban angin (W) ialah semua gaya yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang disebabkan oleh angin. Struktur yang berada pada lintasan angin akan menyebabkan angin berbelok atau dapat berhenti. Sebagai akibatnya, energy kinetik angin akan berubah menjadi bentuk energy potensial yang berupa tekanan atau isapan pada struktur, Besar tekanan atau isapan yang diakibatkan oleh angin pada suatu titik akan bergantung pada kecepatan angin, rapat massa udara, lokasi yang ditinjau pada struktur, perilaku permukaan struktur, bentuk geometris, dimensi dan orientasi struktur dan kekacauan pada keseluruhan struktur.


II - 13


II.4.4 Gaya Gempa Gaya gempa (E) ialah semua gaya statik ekivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung, yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu.

II.4.5 Beban Atap Beban atap ialah beban hidup yang khusus bekerja pada atap, yakni : a. Beban peralatan tidak tetap yang diletakkan di atap dan orang yang bekerja di atap (A) b. Beban air hujan (R)

II.4.6 Kombinasi Pembebanan Ada berbagai jenis beban yang bekerja pada setiap struktur. Hal penting dalam menentukan beban disain adalah dengan pertanyaan apakah semua beban tersebut bekerja secara simultan atau tidak. Sekali lagi ditekankan b ahwa beban mati selalu terdapat pada struktur. Yang selalu berubah-ubah harganya adalah besar beban hidup dan kombinasi beban hidup. Sebagai contoh, apakah wajar ,merancang struktur untuk menahan beban maksimum yang mungkin berasal dari gempa bumi dan yang diakibatkan oleh gaya angin maksimum, serta sekaligus beban penggunaan dalam keadaan penuh bekerja? Sangat kecil kemungkinan beban-beban maksimum ini terjadi pada saat yang sama.

Struktur dapat dirancang untuk memikul semua beban maksimum yang bekerja secara simultan, tetapi struktur demikian bagaimanapun akan berkekuatan sangat berlebihan untuk kombinasi beban yang secara aktual mungkin terjadi selama umur struktur. Berkenaan dengan hal ini, banyak peraturan atau rekomendasi mengenai reduksi beban desain apabila ada kombinasi beban tertentu.


II - 14


Kombinasi pembebanan yang secara umum dipakai dalam merancang suatu struktur adalah : 1,4D 1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) 1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W) 1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H) 1,2D ± 1,0E + γ L L 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) Keterangan: D

adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap

L

adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain

La

adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak

H

adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air

W

adalah beban angin

E

adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–1989, atau penggantinya dengan, γ L = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γ L = 1 bila L≥ 5 kPa.

Kekecualian: Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebanan pada persamaan 6.23, 6.2-4, dan 6.2-5 harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dan semua daerah di mana beban hidup lebih besar daripada 5 kPa.

II.5 Metode Perancangan II.5.1 Metode Perancangan LRFD (Load and Resistance Factor Design) Perhitungan LRFD di dasarkan pada antisipasi maksimal dari beban yang ada di kalikan faktor beban untuk di dapatkan yield strength yang harus lebih rendah dari


II - 15


perhitungan kekuatan langsung. Prosedur LRFD ini menggunakan perbedaan factor beban ( Load factor ) untuk beban mati, hidup, angin dan salju serta factor daya ketahanan ( resistance factor ) dalam perhitungan kekuatan dari beam, kolom, dan sambungan. Faktor-faktor tersebut di kalikan untuk menghitung dari bermacam-macam ketidak pastian dalam memperkirakan berbagai beban dan kekuatan. Persamaan struktur dan komponen – komponennya dilakukan dengan memenuhi persyaratan kekuatan melauli persamaan :

iQi  Rn Dimana : Ф

= ‘’faktor keamanan’’ untuk sisi kekuatan atau sering disebut factor reduksi kekuatan ( resistance / strength reduction factor )

Rn

= kuat nominal komponen struktur, diambil nilai terkecil dari beberapa scenario kegagalan ( kondisi batas ) yang mungkin terjadi

γ

= ‘’faktor keamanan’’ untuk sisi beban atau sering disebut factor pengali beban ( overload factors )

Q

= berbagai jenis beban yang direncanakan untuk di pikul komponen struktur.

Catatan : 

‘’faktor keamanan’’ di berlakukan baik terhadap beban maupun kekuatan struktur.



Analisa struktur dapat di lakukan secara elastis maupun plastis.

II.5.2 Faktor Reduksi Kekuatan Faktor reduksi kekuatan, Ф diambil dari nilai – nilai yang dapat dilihat pada tabel 2.2.


II - 16


Komponen Struktur

Faktor (Ф ) Komponen Struktur yang memikul lentur : balok lentur murni, 0.90 balok berdinding penuh, perencanaan geser pada balok dan pengaku Komponen struktur yang memikul gaya tekan 0.85 Komponen struktur yangmemikul gaya tarik untuk 0.9  Kondisi batas leleh 0.75  Kondisi batas fraktur Sambungan baut : Baik yang memikul geser, tarik ataupun kombinasi geser dan tarik 0.75 Sambungan Las 0.90  Las Tumpul Penuh 0.75  Las Sudut, Las Pengisian dan Las tumpul sebagian Tabel 2.2 Faktor reduksi kekuatan untuk keadaan batas ultimit

reduksi

II.5.3 Perancangan LRFD Elemen Balok Lentur Komponen struktur baja yang memikul lentur direncanakan sedemikian rupa sehingga memenuhi :

Mu   f Mn

( 2.1 )

dimana : Mu adalah kekuatan lentur perlu, yaitu nilai momen lentur akibat beban terfaktor Mn adalah kuat lentur nominal terkecil Nilai faktor reduksi kekuatan , Фf, diberikan seragam untuk semua jenis sebesar 0,90 Kondisi batas yang diperhitungkan dalam menentukan kuat lentur nominal sebuah balok adalah : 

Kelelehan penampang ( Yielding )



Tekuk local ( local buckling )



Tekuk lateral – torsi ( lateral torsional buckling )

II.5.3.1 Kondisi Batas Tekuk Lentur Torsi Pada Balok Lentur 

Kondisi plastic sempurna ( profil I )


II - 17


Mn  Mp  1,12SxFy 

Kondisi tekuk inelastic ( profil I ) Mn  Mcr  Cb



( 2.1 )

2



 E  EIyGJ    IyIw  Mp L  L 

( 2.3 )

Kondisi tekuk elastik ( profil I )

Mn  CbMp  ( Mp  Mr (

Lb  Lp ))  Mp Lr  Lp

( 2.4 )

Mp = momen lentur plastik, yang menyebabkan seluruh penampang mengalami leleh Cb = faktor yang ditentukan oleh distribusi momen sepanjang bentang yang ditinjau Cb = Faktor modifikasi untuk momen yang tak seragam ( 1,0 ) untuk semua kasus Mr =

Sx ( Fy – Fr )

( 2.5 )

Dimana : Mp = Momen plastis ( ton m ) Mn = Momen nominal ( ton m ) Zx = Modulus Plastis ( cm3 ) Fy = Tegangan leleh ( kg/ cm2 ) Mr = Momen yang tersedia untuk beban layanan bila serat terluar

mencapai

tegangan leleh Fy. II.5.3.2 Periksa Kelangsingan Penampang Pelat sayap :

λf

=

b 2t f

λp

=

170 fy

λf < λp

penampang kompak

( 2.6 )


II - 18


Pelat badan :

h tw

λw

=

λw < λp

λp

= 1680

( 2.7 )

fy

dimana :

penampang kompak

= Tegangan leleh ( kg/cm2 )

Fy

II.5.3.3 Periksa Pengaruh Tekuk Lateral Lp

= 1,76 ry

Lr

= ry

( 2.8 )

E Fy

 X1   FL   

1  1  X 2 FL2

( 2.9 )

Dimana : FL

=

fy – fr

X1

=

G

=

E 2(1   )

( 2.12 )

J

=

Σ

1 3 bt 3

( 2.13 )

X2

=

4  Sx 2 Iw

Iw

=

Iy

h11

=

jarak antar titik berat pelat sayap

 Sx

( 2.10 )

EGJA 2

GJ

( 2.11 )

Iy

h12 1 4

( 2.14 )

( 2.15 )

Dimana : ry

=

jari – jari girasi penampang terhadap sumbu lemah =

Fr

= tegangan sisa tekan dalam flens ( kg/ cm2 )


Fy ( cm ) E

II - 19


Fy

= tegangan leleh penampang

E

= modulus elastisitas baja ( Mpa )

G

= modulus geser baja ( Mpa ) =

v

= poisson’s ratio

J

= konstanta puntir torsi

A

= luas potongan beam ( cm2 )

Lw

= momen inersia pilin ( warping )

E 2(1  v )

II.5.3.4 Kuat Lentur Rencana Balok ФMn ФMn

=

0,9 *Mn > Mu -------------Penampang kuat

Kondisi Batas Balok Lentur

Gambar 2.7

grafik desain lentur tanpa tekuk lokal


II - 20


Gambar 2.8

faktor pengali momen Cb


II - 21


II.5.4 Desain Akibat Geser Pelat yang memikul gaya geser terfaktor ( Vu ) harus memenuhi : Tegangan geser τ=

VQ Ib τ=

3V 2bd

τ =

V dt w

tf d

d

b

tw

b

Vu ≤ Фv Vn

( 2.16 )

Dimana : Фv

= Faktor reduksi kuat geser, diambil 0,9

Vn

= kuat geser nominal penampang ( kg )

Vu

= Kuat geser perlu ( kg )

II.5.4.1 Perhitungan Geser Nominal II.5.4.1.1 Leleh pada Pelat Badan

h Kn E  1,10 tw Fyw

maka ; Vn

= 0,6

Fyw Aw

( 2.17 )

Dimana : Fyw

= Tegangan leleh pelat badan

Aw

= Luas pelat badan = h . tw


II - 22


Kn

=5+

5 a / h 2

( 2.18 )

Kuat geser rencana balok ФVn Фb Vn =

0,9 * Vn > Vu --------- penampang kuat memikul Vu

II.5.4.1.2 Tekuk In-elastis Pelat Badan 1.10

Vn

KnE h < < 1,37 Fy tw = 0,6 Fy Aw

1.10

KnE Fy

1.10

KnE Fy

( 2.19 )

1

h tw

( 2.20 )

II.5.4.1.3 Tekuk Elastis Pelat Badan

h ≥ 1,37 tw

1.10

Gambar 2.9

0,9 EKnAw KnE maka : Vn = 2 Fy h tw

 

( 2.21 )

grafik desain lentur tanpa tekuk local


II - 23


II.5.5 Desain Kombinasi Lentur dan Geser 1.

Metode Distribusi 

Mu dipikul pelat sayap Mu ≤ Фb M1 M1 =

2.

AF d f fy



Vu dipikul pelat badan



Vu ≤ Фv Vn

Metode Interaksi Mu dan Vu dipikul bersama – sama oleh pelat sayap dan badan

Mu Vu  0,625  1,375 Mn Vn

( 2.22 )

II.5.6 Desain dengan Analisis Plastis Syarat kelangsingan

λ < λp Lb < Lpd

Lb

= panjang bagian pelat sayap tanpa pengekang lateral, tertentu terhadap sumbu kuat penampang.

1.

Profil I simetris tunggal ganda : Lpd

2.

= ( 25.000 + 15.000 ( M1/M2 ))

ry fy

Profil persegi pejal atau kotak simetris : Lpd

= ( 35.000 + 21.000 ( M1/M2 ))

ry fy

≥ 21.000

ry fy


II - 24


II.5.7 Desain Kekakuan : Lendutan Lendutan 

Balok memikul komponen yang tidak boleh rusak

σ ijin 

L 360

Balok memikul komponen yang dapat rusak

σ ijin 

=

=

L 240

Gunakan jenis beban tetap tidak terfaktor untuk σ

σ ≤ σ ijin

II.5.8 Desain LRFD Elemen Batang Tekan Komponen struktur yang memikul gaya tekan ( batang tekan ), direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi :

N u  cN n

( 2.23 )

Dimana :

Nu adalah kuat tekan perlu, yaitu niali gaya tekan akibat beban terfaktor, diambil nilai terbesar diantara berbagai kombinasi pembebanan.

N n adalah kuat tekan nominal, yaitu nilai gaya tekan terkecil dengan memperhitungkan berbagai kondisi batas batang tekan sebagai fungsi kondisi tekuk. Nilai faktor reduksi kekuatan

 c diberikan seragam untuk semua jenis batang tekan sebesar 0,85 kondisi batas yang diperhitungkan : 1. Kelelehan penampang ( yielding )

N n  0,90 Ag .Fy

( 2.24 )


II - 25


2. Tekuk lentur ( flexural buckling ) Tekuk lentur adalah peristiwa menekuknya batang tekan ( pada arah sumbu lemahnya ) secara tiba-tiba ketikas terjadi ketidakstabilan. Kuat tekan nominal Nn pada kondisi batas ini dirumuskan dengan formula yang telah dikenal :

N n  Ag Fcr  Ag untuk c  0.25

Fy

( 2.15 )

 maka  = 1,0

untuk 0,25  c  1,2 maka   untuk c  1,2 maka   1,25c

1,43 1,6  0,67c

2

3. Tekuk lokal ( lokal buckling ) Tekuk lokal adalah peristiwa menekuknya elemen pelat penampang ( sayap atau badan ) akibat rasio lebar terhadap tebal yang terlalu besar. Tekuk lokal mungkin terjadi sebelum batang / kolom menekuk lentur. 4. Tekuk torsi ( torsional buckling ) Tekuk torsi terjadi terhadap sumbu batang sehingga menyebabkan penampang batang tekan terputar/terpuntir. Kuat tekan nominal pada kondisi batas ini dirumuskan sebagai berikut :

N nlt  Ag .Fclt

dimana

:

aFcry. Fcrz H   Fcry  f crz    1  1   ( 2.16 ) N nlt  Ag .Fclt   Fcry  Fcrz 2   2 H   untuk penampang tempa ( WF ), tegangan kritik Fcr dapat dihitung sebagai berikut : -

Untuk c Q  1,5

Q . c 2

maka Fcr  (0,658

)QFy


II - 26


-

Untuk c Q  1,5

dalam hal ini : c 

Kl r

 0,877     2  Fy  c 

maka Fcr  

Fy E

dimana : Ag

= luas bruto / luas penampang kotor

Fcr

= tegangan kritis akibat tekuk lentur ( Mpa )

Q

= 1 untuk penampang tempa ( hot formed )

Fy

= tegangan leleh ( yield stress ) material baja ( Mpa )

E

= modulus elastis baja ( Mpa )

K

= faktor panjang tekuk, tergantung kondisi kedua ujung batang

I

= panjang batang tanpa pengaku lateral ( mm )

r

= jari-jari girasi penampang terhadap sumbu tekuk ( mm )

II.5.8.1 Penampang dengan Kombinasi Gaya Aksial dan Momen Lentur Komponen struktur yang memikul kombinasi gaya aksial dan lentur harus direncanakan untuk memenuhi hubungan sebagai berikut : Untuk

M uy  Nu 8  M ux Nu   1.0 ( 2.17 )     0,2 maka   t / c Nn 9   t M nx  f M ny   t / c Nn

Untuk

 M ux M uy  Nu Nu   1 .0    0,2 maka  t / c Nn  t / c Nn   t M nx  f M ny 

( 2.18 )

Pengaruh orde kedua diperhitungkan dalam perencanaan kolom yang memikul momen lentur dan aksial tekan dengan mengalikan besarnya momen hasil perhitungan orde pertama dengan faktor amplifikasi momen, sebagai berikut :

M u   b M nt   s Mlt


( 2.19 )

II - 27


dimana :

M nt

= momen lentur akibat gravitasi terfaktor dengan mengasumsikan tidak terjadi goyangan / perpindahan horizontal pada ujung – ujung kolom.

Mlt

= momen lentur akibat beban lateral terfaktor atau goyangan horizontal pada kolom yang bergoyang

s

= faktor amplifikasi, momen akibat kelengkungan kolom

II.5.9 Desain LRFD Elemen Batang Tarik Komponen yang memikul gaya tarik ( elemen struktur batang tarik ) harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi :

Nu  t N n

( 2.20 )

dimana : Nu adalah kuat tarik perlu, yaitu nilai gaya tarik akibat beban terfaktor , diambil nilai terbesar diantara kombinasi pembebanan yang diperhitungkan. Nn adalah kuat tarik nominal, yaitu gaya tarik pada kondisi batas yang diperhitungkan. Untuk komponen yang memikul gaya tarik, kondisi batas yang diperhitungkan adalah :

t Nilai faktor reduksi kekuatan, diberikan seragam untuk semua jenis batang tarik sebesar 0,9

1.

kelelehan penampang ( yielding ), yaitu leleh pada seluruh penampang ( bruto )

N n  0,90 Ag .Fy

( 2.21 )

dimana : Ag

= luas bruto / luas penampang kotor

Fy

= tegangan leleh ( yield stress ) material baja ( Mpa )


II - 28


t

Fy

N

h

Fy

Gambar 2.10 Kondisi Batas Leleh Umum

2.

putus / fraktur ( fracture ), yaitu retakan atau robekan pada penampang efektif

N n  0,90 Ag .Fy

( 2.22 )

dimana : Ae

= luas efektif penampang

Fu

= kekuatan ( batas ) tarik yang digunakan dalam desain

N

Gambar 2.11

Kondisi Batas Putus ( fracture )

II.5.10 Perencanaan Komponen Struktur Tarik II.5.10.1 Persyaratan Kuat Tarik dan Kuat Tarik Rencana Komponen struktur yang memikul gaya aksial terfaktor, Nu , harus memenuhi : Nu ≤ Ф Nn

( 2.23 )

Nn adalah kuat tarik nominal yang besarnya di ambil, sebagai nilai terendah di beberapa persamaan dibawah ini :


II - 29


1. kuat tarik nominal berdasarkan kelelahan pada penampang bruto Nn = A g f y

( 2.24 )

2. kuat tarik nominal berdasarkan fraktur pada penampang efektif Nn = A efu

( 2.25 )

3. kuat tarik nominal berdasarkan perencanaan ruptur pada penampang : 

Kuat geser ruptur nominal : Nn = A evfu



Kuat tarik ruptur nominal : Nn = A etfu



( 2.26 )

( 2.27 )

Kuat tarik dan geser ruptur nominal : -

untuk A etfu ≥ 0,6 A etfu Nn = 0,6 A gvfy + A etfu

-

( 2.28 )

untuk 0,6 A etfu ≥ A etfu Nn = 0,6 A evfu + A gtfy

( 2.29 )

Dimana : A g adalah luas penampang bruto ( mm 2 ) A gt adalah luas penampang bruto terhadap tarik ( mm 2 ) A gv adalah luas penampang bruto terhadap geser ( mm 2 ) A et adalah luas penampang efektip terhadap tarik ( mm 2 ) A ev adalah luas penampang efektif terhadap geser ( mm 2 ) fy adalah tegangan leleh ( Mpa ) fu adalah tegangan tarik putus ( Mpa ) Ф adalah faktor reduksi


II - 30


II.5.10.2 Penampang Efektif yang Mengalami Gaya Tarik Luas penampang efektif komponen struktur yang mengalami gaya tarik di tentukan sebagai berikut : Ae = AU Dimana : A adalah luas penampang ( mm 2 ) U adalah faktor reduksi = 1 – ( X / L ) ≤ 0,90 X adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang di sambung dengan bidang sambungan ( mm 2 )

II.5.11 Perencanaan Akibat Gaya Tekan Suatu struktur yang menerima gaya tekan konsentris akibat beban terfaktor, Nu, harus mengalami persyaratan sebagai berikut : a.

Nu ≤ Фn Nn

dimana : Ф adalah faktor reduksi Nn adalah kuat tekan nominal komponen struktur tekan yang di tentukan berdasarkan : 

Kuat tekan nominal akibat tekuk lentur Kuat tekan nominal akibat tekuk lentur, Nn, dari komponen struktur tekan dengan elemen – elemen penampangnya mempunyai rasio lebar – tebal, λc lebih kecil dari yang ditentukan pada table 4.

Nn

= ( 0,66λc ) Ag. Fy untuk λc ≤ 1,5

( 2.30 )

Nn

= ( 0,88 ) / λ2c .Ag. Fy untuk λc ≥ 1,5

( 2.31 )

λc

= Lk / rπ

( 2.32 )


II - 31


Lk

= KcL

( 2.33 )

Dimana : Ag adalah luas penampang bruto, dinyatakan dalam milimiter, ( mm ) Fy adalah tegangan leleh, dinyatakan dalam Mega Pascal, ( MPa ) λc adalah parameter kelangsingan Kc adalah faktor panjang tekuk untuk komponen struktur jembatan rangka dinyatakan dalam milimiter ( mm ) E adalah modulus elastis bahan baja, dinyatakan dalam Mega Pascal ( MPa ) b. perbandingan kelangsingan

c.



Kelangsingan elemen penampang ( lihat table 4 ) < λr



Kelangsingan komponen struktur tekan, λ = Lk / r ≤ 140

Komponen struktur elemen penampangnya mempunyai perbandingan lebar terhadap

tebal lebih besar nilai λr yang ditentukan dalam tabel 4 harus direncanakan dengan analisis rasional yang dapat diterima.

II.5.11.1 Panjang Tekuk Batang Tekan Besar panjang tekuk batang tekan sangat bergantung kepada kondisi tumpuan dikedua ujung batang tekan tersebut.

Gambar 2.12 Faktor panjang tekuk effektif c


II - 32


Panjang Tekuk LK : LK = c Lbatang c = faktor panjang tekuk efektif ( lihat gambar)

II.5.11.2 Angka Kelangsingan Angka kelangsingan batang tekan λ (PPBBI):



LK imin

( 2.34 )

dimana LK = panjang tekuk batang tekan imin = jari-jari girasi minimum , yaitu i min 

I min A

imin = momen inersia minimum penampang profil baja A

= luas penampang profil

II.5.11.3 Faktor Tekuk Dalam desain kekuatan batang tekan dalam digunakan tegangan tekuk (buckling stress), yang dipengaruhi oleh kelangsingan batang tekan λ tersebut, yaitu melalui faktor tekuk ω. Besarnya faktor tekuk ω bergantung kepada angka kelangsingan batang tekan dan mutu baja. Hubungan Faktor Tekuk ω dengan Angka Kelangsingan Batang λ untuk Baja Bj./St. 37 (Fe 360) dapat dihitung menurut PPBBI – 1984, halaman 9, sebagai berikut:

g   

E 0,7 yield

untuk λs ≤ 0,183,

dan

s 

 g

( 2.35 )

maka ω = 1,0


II - 33




untuk 0,183 < λs < 1, maka  



untuk λs ≥ 1,0,

1,41 1,593   s

maka ω = 2,381

( 2.36 )

2 s

Nilai faktor ω untuk berbagai mutu baja juga dapat dilihat pada Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4 dan Tabel 5 pada PPBBI – 1984

II.5.11.4 Desain Kekuatan Batang Tekan Desain kekuatan batang tekan dilakukan melakukan perhitungan tegangan tekuk yang terjadi, sebagai berikut :



 Stekan Abruto



( 2.37 )

dimana Stekan = gaya batang tarik Abruto = penampang kotor profil baja yang digunaksn

  tegangan izin (dasar) material baja ω

= faktor tekuk

II.5.11.5 Syarat Kekakuan Batang Tekan Persyaratan angka kelangsingan batang tarik menurut PPBBI – 1984 Syarat angka kelangsingan batang tekan λmax = 200.

II.6 Alat Sambung Sambungan dalam baja sangat menentukan kekuatan dan faktor ekonomis dari struktur. Prinsip desain dari sambungan adalah sambungan tersebut didesain agar lebih kuat dari elemen struktur sehingga dapat menyalurkan gaya-gaya dalam dan keruntuhan terjadi pada elemen struktur tidak terjadi pada sambungan. Perancangan Struktur Atas Bangunan Kantor dengan Konstruksi Baja Sesuai SNI

II - 34


Secara umum ada 2 jenis sambungan baja, yaitu sambungan baut dan sambungan las. Sambungan las pada umumnya digunakan karena lebih sederhana dalam desain, tidak membutuhkan banyak tempat dan mudah dalam pemasangannya. Sambungan las memiliki keunggulan dari sambungan baut diantaranya adalah cocok untuk menerima beban dinamik dan memiliki kekakuan yang lebih baik daripada sambungan baut, karena tidak dimungkinkan terjadinya rotasi terhadap anggotanya. Tipe sambungan las antara lain, sambungan sudut, tumpul, titik dan slot.

II.6.1 Keuntungan Sambungan Las Mengingat bahan las minimal mempunyai kekuatan yang sama dengan atau bahkan lebih besar daripada bahan profil yang akan disambungkan, maka pada dasarnya tidak ada pembatasan dalam menggunakan sambungan las pada konstruksi baja. Konstruksi baja yang menggunakan sambungan las dapat memberikan kontinuitas dalam sistem konstruksi.

Keuntungan sambungan las pada kontruksi baja, antara lain: -

Penghematan penggunaan material baja, karena tidak ada pengurangan luas penampang.

-

Adanya kontinuitas penampang profil, ukuran profil dapat diperkecil.

-

Waktu yang diperlukan untuk melakukan detailing sambungan dan fabrikasi akan berkurang, sehingga pada akhirnya dapat menghemat biaya dalam detailing konstruksi.

-

Pelat penyambung dapat ditiadakan.

-

Memungkinkan dibuatnya suatu konstruksi yang estetis.


II - 35


Faktor-faktor yang mempengaruhi biaya pengerjaan las: -

Biaya yang ekonomis akan dicapai apabila sambungan benar-benar didesain dengan perhitungan las (tidak melakukan las pada sambungan yang direncanakan dengan bout/paku keling)

-

Sambungan las hendaknya direncanakan dengan kaku dan kontinu, sehingga diperoleh sistem konstruksi yang efisien dan lebih jauh juga akan didapat efisiensi dalam ukuran balok yang diperlukan.

-

Pekerjaan las sebaiknya dikerjakan di bengkel baja dalam posisi mendatar (profil baja dan pelat sambungan)

-

Hendaknya dihindari pengerjaan las secara vertikal dan pada overhead, karena dapat menaikkan biaya pengerjaan sambungan las tersebut.

Pada prinsipnya ada dua jenis las yang biasa digunakan, yaitu las tumpul dan las sudut.

II.6.2 Las Tumpul dan Las Sudut Dalam sambungan dengan las, pada dasarnya perlu dipenuhi bahwa bahan las yang digunakan minimum sama dengan kekuatan profil baja yang akan disambung. Pada umumnya ada dua jenis sambungan las yaitu las tumpul dan las sudut

Bahan Las

Las Tumpul

Las Sudut

Gambar 2.13 Las tumpul dan las sudut


II - 36


II.6.3 Desain Kekuatan Las Tumpul Mengingat bahan las yang digunakan minimum sama dengan kekuatan profil baja yang akan disambung, maka desain kekuatan tumpul biasanya diambil sama dengan kekuatan profil yang sisambungkan. Oleh karena itu, dengan syarat bahwa pengerjaan las tumpul, maka secara praktis tidak perlu dihitung asalkan pelat penyambung telah didesain kuat.

Sebagai contoh, apabila digunakan bahan baja dengan mutu St. 37 / Bj. 37, maka

  1600 kg / cm 2 dan

  0,60  960 kg / cm 2

II.6.4 Desain Kekuatan Las Sudut Kekuatan las sudut bergantung kepada arah gaya yang bekerja pada bidang retaknya (bidang las). Kekuatan las sudut didasarkan pada tebal efektif tersebut. Bentuk las sudut dapat berbentuk cekung ataupun cembung, tetapi bentuk yang paling umum adalah berbentuk datar atau sedikit cembung dengan sudut 45 o dan sama kaki. Kekuatan suatu las sudut tergantung pada arah gaya yang bekerja pada las, yaitu dapat dibebani gaya sejajar dan tegak lurus (melintang) pada arah memanjang las. Pada kedua jenis pembebanan pada las, sambungan las akan putus karena geser, biasa juga disebut dengan las geser atau shear weld. Pada pembebanan yang sejajar dengan arah memanjang las, biasanya bidang putus membentuk sudut 45o. Sedangkan pada pembebanan melintang arah memanjang selat, bidang putus membentuk sudut 67½o.

Gambar 2.14 Tebal efektif las


II - 37


(a) Pembebanan sejajar dengan panjang las : gaya yang bekerja dipindahkan dari kaki las yang satu ke kaki las yang lainnya, sejajar dengan arah panjang las. Luas bidang las yang bekerja: Alas= tebal x panjang = t x L Apabila tegangan geser yang diizinkan dipikul oleh las adalah  , maka kekuatan las tersebut adalah P =  x A las

Gambar 2.15 Bidang geser las sejajar (b) Pembebanan tegak lurus (melintang) dengan panjang las: percobaan yang dilakukan menunjukkan bahwa putusnya las terjadi pada bidang geser yang membentuk sudut 67½ o. A las = t’ x L

P

 . Alas



Sin 67,5 o



Gambar 2.16 Bidang geser las tegak lurus


II - 38


II.7 Deskripsi Elemen Struktur II.7.1 Balok Balok merupakan elemen struktur penahan gaya lentur dan geser yang tehubung kaku dengan kolom-kolom pada ujung-ujungnya sehingga memiliki momen maksimum terdapat pada ujung-ujung balok tempat terjadinya sendi plastis saat terjadi gempa.

Desain balok pada tugas akhir ini dibedakan berdasarkan besarnya beban yang bekerja secara vertikal terutama beban sendiri struktur, pelat serta beban hidup saat masa layan. Balok teridir dari balok utama dan balok anak. Balok utama adalah balok-balok yang ujung-ujungnya bertumpu langsung kepada kolom. Sedangkan balok anak adalah balok-balok yang ujung-ujungnya bertumpu pada balok utama yang arahnya sejajar arah Y global. Balok-nalok utama yang sejajar balok anak akan memiliki dimensi penampang lebih kecil dibandingkan balok-balok utama yang tegak lurus terhadapnya. Akibatnya, momen lentur yang terjadi pada balok utama yang tegak lurus balok anak tentunya akan lebih besar dibandingkan dengan balok utama yang sejajar balok anak. Selainitu, balok utama yang berada pada bidang perimeter akan menanggung beban vertikal lebih kecil dibandingkan balok-balok utama yang bukan pada bidang perimeter karena sebagian gaya-gaya vertikalnya akan disalurkan kepada bresing.

II.7.2 Kolom Kolom merupakan elemen struktur penahan gaya aksial dan lentur yang terhubung kaku dengan balok-balok di atas dan di bawahnya. Pada saat terjadi gempa, kolom-kolom menerima sebagian beban lateral yang sebelumnya telah didistribusikan lebih besar kepada elemen bresing.


II - 39


Kolom-kolom luar direncanakan dengan sumbu kuat tegak lurus terhadap bidang bresingnya. Sedangkan untuk kolom-kolom dalam disejajarkan dalam satu arah saja agar mempermudah dalam hal analisis dan perhitungan serta mempermudah pada saat masa konstruksi.

Mula-mula kolom direncanakan sama pada tiap lantai. Lalu dengan mengambil acuan kolom paling atas dedesain hingga memenuhi strength ratio antara 0.7-1.0 berikutnya menerus hingga ke bagian kolom dibawahnya sampai paling dasar. Kolomkolom yang memiliki strength ratio dengan perbedaan yang kecil kemudian dikelompokkan menjadi satu jenis profil kolom hingga didapat beberapa jenis kolom tiaptiap beberapa lantainya. Selainitu, kolom yang terdapat pada bidang bresing (kolom luar) yakni kolom portal bresing dan kolom sudut, serta kolom dalam juga dibedakan karena direncanakan memiliki kebutuhan tahanan yang berbeda.

II.7.3 Bresing Menurut jenis rangka penahannya, secara umum struktur suatu konstruksi baja dapat dibedakan menjadi 3 yaitu : 1. Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM)/ Momen Resisting Frames 2. Sistem Rangka Bresing Konsentrik (SRBK)/ Concentrically Braced Frames 3. Sistem Rangka Bresing Eksentrik (SRBE/ Eccentrically Braced Frames

II.7.3.1 Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM)/ Momen Resisting Frames Sistem Rangka Pemikul Momen mempunyai kemampuan menyerap energi yang baik, tetapi memerlukan terjadinya simpangan antar lantai yang cukup besar supaya timbul sendi-sendi plastis pada balok yang akan berfungsi untuk menyerap energi gempa.


II - 40


Simpangan yang terjadi begitu besar akan menyebabkan struktur tidak kaku sehingga mengakibatkan kerusakan non-struktural yang besar disamping akan menambah pengaruh P-Δ efek.

II.7.3.2 Sistem Rangka Bresing Konsentrik (SRBK)/ Concentrically Braced Frames Sistem Rangka Bresing Konsentrik (SRBK) merupakan pengembangan dari portal tak berpengaku atau lebih dikenal dengan Sistem Rangka Pemikul Momen (SRPM). Sistem SRBK dikembangkan sebagai sistem penahan gaya lateral dan memiliki tingkat kekakuan yang cukup baik. Hl ini bertolak belakang dengan sistem SRPM yang hanya bisa digunakan sebagai penahan momen. Kekakuan sistem ini terjadi akibat adanya elemen pengaku yang berfungsi sebagai penahan gaya lateral yang terjadi pada struktur. Sistem ini penyerapan energinya dilakukan melalui pelelehan yang dirancang terjadi pada pelat buhul. Bentuk-bentuk sistem rangka berpengaku konsentrik ini diperlihatkan pada Gambar 2.17

Gambar 2.17 Konfigurasi Sistem Rangka Berpengaku Konsentrik


II - 41


II.7.3.3 Sistem Rangka Bresing Eksentrik (SRBE)/ Eccentrically Braced Frames Sistem Rangka Bresing Eksentrik (SRBE) ini pertama kali diperkenalkan oleh Ppov yang sekarang telah banyak digunakan untuk sistem bangunan tahan terhdap beban lateral seperti gempa. Sistem SRBE ini mempunyai nilai daktilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan SRBK yang lebih mengutamakan pada kekuatan strukturnya. Tingginya nilai daktilitas pada sistem SRBE akibat adanya elemen link yang berfungsi sebagai pendisipasi energi ketika struktur menerima beban gempa. Pendisipasian energi ini diwujudkan dalam bentuk plastifikasi pada elemen link tersebut. Bentuk-bentuk sistem portal SRBE dapat dilihat pada gambar 2.18

Gambar 2.18 Konfigurasi Sistem Rangka Berpengaku Eksentrik Tujuan penggunaan rangka bresing adalah kemampuan struktur untuk mempertahankan stabilitas akibat beban lateral dan stabilitas struktur secara keseluruhan. Rangka bresing pada umumnya dianalisa dan didesain dengan mengabaikan momen kedua pada sistem tersebut (AISC,2005).

Distribusi beban lateral pada rangka bresing, batang-batang bresing harus dipasang dengan arah gaya lateral yang sejajar dengan bidang bresing, minimal 30% tapi tidak lebih dari 70% gaya horisontal total harus dipikul oleh batang-batang bresing tarik, kecuali jika nilai nominal tekan Nn untuk setiap batang bresing lebih besar daripada beban terfaktor Nu (SNI 03-1729-2002).


II - 42


Pada Tugas Akhir ini digunakan tipe Struktur Rangka Bresing Konsentrik Khusus (SRBKK) yaitu bresing tipe X karena memiliki kekakuan yang cukup besar dibandingkan dengan tipe yang lain. Selain itu bresing tipe X ini umum digunakan pada struktur gedung dengan konstruksi baja.

II.8 Beban Gempa Statik Ekivalen Untuk gedung dengan tinggi tidak lebih dari 40 m, dapat dilakukan analisis statik ekivalen. Akibat beban gempa, struktur direncakanan untuk dapat menahan suatu beban geser dasar yang bekerja secara horizontal pada struktu sebesar :

V

Cv I Wt R

( 2.38 )

dengan beban geser dasar total tidak perlu didesain lebih dari persamaan berikut :

Vmax 

0,25C a I Wt R

( 2.39 )

dimana : V

= gaya geser dasar rencana

Cv, Ca = koefisien dasar gempa R

= faktor modifikasi respon

I

= faktor keutamaan struktur

T

= waktu getar alami struktur

Wt

= berat total struktur

Untuk keperluan analisis pendahuluan, waktu getar alami struktur dapat didekati dengan persamaan empiris : T = 0.085H¾

( 2.40 )

dimana H adalah tinggi bangunan dari taraf penjepitan dasar (baseline)


II - 43


Nilai perioda getar alami struktur mengacu kepada periode getar alami Rayleigh yang diformulasikan dalam persamaan sebagai berikut : n

W d

T  6,3

i 1 n

i

Fd i 1

i

i

i

2

( 2.41 ) 2

Nilai perioda getar alami struktur dilakukan penyesuaian secara iterative menuju nilai T yang konvergen mendekati nilai T Rayleigh. Setelah itu, dilakukan analisis beban lateral ekivalen pada tiap lantainya.

Perioda getar alami struktur mengalami batasan maksimum untuk mencegah bangunan terlalu bersifat fleksibel. Untuk bangunan rangka baja ditetapkan batasan perioda getar alami maksimum sebagai berikut : T = ξH¾

( 2.42)

Dengan ξ disesuaikan dengan wilayah gempa dan jenis struktur seperti pada tabel berikut ini :

Tabel 2.3

Koefisien ξ yang membatasi waktu getar alami struktur gedung (Sumber SNI 03-1726-2002)


II - 44


Tingkat keutamaan (I) struktur dalam kepentingannya saat masa layan disajikan dalam table berikut ini :

Tabel 2.4

Faktor keutamaan I untuk berbagai kategori dan bangunan (Sumber SNI 03-1726-2002)


II - 45


Nilai faktor modifikasi respon (R) ditentukan berdasarkan tipe struktur yang akan direncanakan. Berikut ini adalah nilai faktor modifikasi respon untuk berbagai tipe struktur tahan gempa.

Tabel 2.5

Klasifikasi sistem struktur, sistem pemikul beban gempa, faktor modifikasi respon, kuat cadang struktur (Ω0) (Sumber SNI 03-1726-2002)


II - 46


Beban geser dasar akibat gempa harus dibagikan sepanjang tinggi gedung menjadi beban-beban horisontal terpusat yang bekerja pada masing-masing tingkat lantai menurut rumusan.

F

Wi hi V Wi hi

( 2.43 )

dimana : Fi

= gaya horisontal pada lantai ke-i

Wi

= berat lantai ke-i

Hi

= ketinggian sampai tingkat ke-i diukur dari tingkat penjepitan dasar

Untuk analisis beban gempa 3 dimensi, beban gempa dikerjakan sebesar 100% pada arah yang ditinjau ditambah 30% pada arah tegak lurus arah yang ditinjau dan kebalikannya.


II - 47

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents