BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Bagan Alir Mulai PENGUMPULAN DATA
STUDI LITERATUR
Tahap Desain Data:
Perhitungan Beban Mati Perhitungan Beban Hidup Perhitungan Beban Angin Perhitungan Beban Gempa
Pengolahan Data: Pradimensi Analisa Strruktur dengan: - Direct Analysis Method - Effective Length Method
Hasil dan Pembahasan : Dimensi Struktur Capacity Ratio
Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian
Kesimpulan dan Saran
Selesai
3.2 Pengumpulan Data Pengumpulan data data yang di gunakan dalam perencanaan struktur baja seperti profil yang di gunakan , dan dimensi gedung yang direncanakan.
59
Universitas Sumatera Utara
3..3 Studi Literatur Studi literatur bermula dari pengumpulan teori-teori yang berhubungan dengan disain baja dan system rangka baja pemikul momen khusus. Selain itu, dikumpulkan juga data-data yang berhubungan dengan tugas akhir ini, seperti data pembebanan gedung yang diambil dari peraturan pembebanan untuk gedung 1983 dan rumus-rumus yang akan digunakan dalam perhitungan berdasarkan metode Load and Resistance Factor Design (LRFD). Untuk Perhitungan analisa struktur gedung terhadap gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung ( SNI 03-1726-2012) Teori-teori dan rumus-rumus yang berkaitan dengan perencanaan stabilitas struktur baja menggunakan SNI 1729 2015 tentang Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural yang mengacu pada AISC 2010. 3.4 Tahap Desain Data Pada tahap desain data, hal pertama yang dikerjakan adalah menghitung pembebanan pada struktur. Perhitungan pembebanan berdasarkan PPURG 1983 untuk beban mati, beban hidup, dan beban angin. Perhitungan beban gempa statis berdasarkan SNI 03-1726-2012. Setelah perhitungan pembebanan selesai, tahap selanjutnya adalah melakukan pradimensi pradimensi profil. Struktur primer yang sudah di pradimensi akan di analisa dengan menggunakan kombinasi kombinasi beban mati beban hidup, beban angin dan beban gempa dengan bantuan software SAP2000 ver14. Kemudian, hasil pradimensi akan dikontrol, apakah dimensi yang di asumsikan sudah memenuhi syarat atau belum sesuai dengan besarnya gaya-gaya dalam yang bekerja tersebut . Selanjutkan output dari SAP2000 berupa momen lentur, gaya lintang dan gaya normal pada masing masing balok dan kolom akan di kontrol secara manual dengan metode LRFD yang mengacu kepada SNI 1729 2015 (AISC 2010).
60
Universitas Sumatera Utara
3.5 Pengolahan Data
Analisa Struktur Manual Dengan Metode LRFD Pada tahap analisa struktur manual dengan metode LRFD, bagian yang
akan dianalisa adalah mengontrol gaya aksial, momen lentur , dan gaya geser yang terjadi pada balok . Pada kolom di kontrol kombinasi gaya tekan dan lentur dua arah, serta gaya geser. Lalu selanjutnya adalah melakukan kontrol terhadap pradimensi apakah sudah memenuhi syarat atau belum.
3.6 Hasil dan Pembahasan Dimensi struktur sekunder dan dimensi struktur primer yang memenuhi syarat keamanan dan kenyamanan. Rekapitulasi kuat perlu, momen ultimate dan capacity ratio pada balok dan kolom yang ada di struktur. Capacity ratio sendiri adalah perbandingan gaya atau momen ultimate pada penampang yang terjadi (beban terfaktor: Pu atau Mu) yang tentunya telah memasukkan factor reduksi. Apabila capacity ratio lebih besar dari satu (1) maka struktur dinyatakan tidak memenuhi syarat keamanan . 3.2.7 Kesimpulan dan Saran Dari hasil perhitungan dan analisa struktur, penulis akan memberikan kesimpulan dari penelitian yang dilakukan . Dan juga dicantumkan sran-saran yang berguna agar penelitian di kemudian hari dapat dilakukan dengan sempurna dan diaplikasikan dengan baik di dunia kerja professional.
61
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Gedung 4.1.1 Dimensi Gedung Bangunan yang akan dianalisis adalah bangunan 10 lantai (Gambar 4.1) dengan perincian data sebagai berikut : 6
6
6
6
6
2 4 4 4
2
(a) 6
6
(b) 6
6
2
6
4
4
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
3,5
(d)
3,5
3,5
©
2 3,5
3,5
(c)
4
(d)
Gambar 4.1. Model Kontruksi Baja 10 Lantai. (a) Model 3D (b) Denah. (c) Tampak Depan. (d) Tampak Samping
62
Universitas Sumatera Utara
4.1.2. Spesifikasi Material Mutu Baja = BJ41 - Tegangan Leleh (fy)
= 250 Mpa
- Tegangan Putus (Pu)
= 410 MPa
- Modulus Elastisitas (E) = 2x105 MPa - Modulus Geser
=80.000 MPa
- Poisson Ratio (µ)
= 0,3
- Koefisien Pemuaian (α) = 12x10-6/0C Gedung direncanakan menggunakan HWF dan IWF baja kontruksi , yakni : - HWF 350x350x12x19
- IWF 300x150x6,5x9
- HWF 300x300x10x15 - IWF 250x125x6x9 - IWF 350x175x7x11 4.2. Beban-beban yang Bekerja 4.2.1 Beban Gravitasi a. Beban Mati Tambahan pada Pelat Lantai Berat pelat
: 0,12 x 1 x 2400
= 288 kN/m2
Berat spesi
: 0,02 x 1 x 2100
= 42
kN/m2
Berat keramik
: 0,01 x 1 x 2400
= 24
kN/m2
Plafond & Penggantung
= 0,2
kN/m2
Instalasi ME
= 0.25 kN/m2 + qdl
= 1,57 kN/m2
(Beban Instalasi ME ,Sumber= Adhitiyo Eka Mahendra, PrasetyaDita Perana, Himawan Indarto, Bambang Pradoy, Bambang Pardoyo, PERENCANAAN STRUKTUR GEDUNG HOTEL PERSONA JAKARTA, Jurnal Karya Teknik Sipil, VOLUME 4, Nomor 4, Tahun 2015, Universitas Diponegoro, Semarang )
b. Beban Mati Tambahan pada Pelat Atap Waterproofing Aspal(2cm): 0,02 x 14
= 0,28 kN/m2
Plafond & Penggantung
= 0,2
Instalasi ME
= 0.25 kN/m2 + qdl
kN/m2
= 0,73 kN/m2
63
Universitas Sumatera Utara
adapun berat sendiri profil dihitung dengan software SAP2000 b. Beban Hidup (life load) Berdasarkan PPURG 1987 Beban hidup rencana untuk : - lantai apartemen = 2 kN/m2 - atap apartemen = 1 kN/m2 Koefisien reduksi untuk perencanaan portal
= 0,75
Koefisien reduksi untuk peninjauan terhadap masa gempa
= 0,3
4.2.2. Beban Angin Gedung direncanakan di Wilayah Medan Tekanan tiup minimum : 25 kg/m2 Tekanan tiup minimum : 40 kg/m2 ( di laut dan di tepi laut sampai 5 km dari pantai) Digunakan tekanan angina : 40 kg/m2 Di pihak angin
= + 0,9 x 40 = + 36 kg/m2 = 0.36 kN/m2
Di belakang angin
= - 0,4 x 40 = - 16 kg/m2 = 0.16 kN/m2
4.2.3. Beban Gempa Perhitungan analisa struktur gedung terhadap gempa mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung ( SNI 03-1726-2012) Jenis pemamfaatan bangunan
= Apartemen (kategori risiko II, tabel 2.8)
Faktor keutamaan gempa Ie
= 1 (tabel 2.9)
Ss
= 0,5g
S1
= 0,3g
Jenis tanah
= Keras (kelas C)
Fa
= 1,2 ( tabel 2.12 dengan input Ss = 0,5 )
Fv
= 1,5 ( tabel 2.13 dengan input S1 = 0,4 )
64
Universitas Sumatera Utara
SDS
= Fa . Ss
=
1,2 . 0,5 = 0,40
SD1
= FV . S1
=
1,4 . 0,4 = 0,30
Waktu getar alami : ( didapat dari modal analysis SAP2000) Tcx = 0,777 Tcy = 0,707 Berdasarkan SDS gedung berada di kategori risiko
: C ( tabel 2.14 )
Berdasarkan SD1 gedung berada di kategori risiko
: D ( tabel 2.15 )
Sehingga bangunan akan direncanakan dengan kategori risiko D, yaitu sistem rangka baja pemikul momen khusus. Adapun nilai koefisien modifikasi respons (R), faktor kuat lebih (Ω) dan faktor pembesaran defleksi (cd) adalah Koefisien modifikasi respons (R)
= 8
Faktor kuat lebih (Ω)
= 3
Faktor pembesaran defleksi (cd)
= 5,5
Jumlah tingkat (N)
= 10
Gaya gempa statik ekivalen -
Menentukan T
-
Ta
= Ct
Ketinggian gedung 10 tingkat dengan tinggi antar tingkat 3,5m , maka dapat menggunakan rumus : Ta = 0,1*10 = 0,1 Tmax
= Cu Ta
-> Cu = 1,4 ( tabel 2.17 )
= 1,4 . 1,0 = 1,4 detik Kontrol batasan waktu getar : Tcx< Tmaks 0,777 < 1,4
65
Universitas Sumatera Utara
Tcy< Tmaks 0,707 < 1,4 -
Menentukan nilai C Cmin
= 0,044 . SDS . I > 0,01 = 0,044 . 0,40 . 1 > 0,01 = 0,0176
Csmax = Csmax x = Csmax y =
-
( ) ( ) ( )
= =
,
, ,
,
= 0,064
( ) ( )
= 0,053
Menentukan berat struktur Beban mati Tabel 4.1 Berat Gedung Tiap Lantai
Lantai Lantai 1 Lantai 2 Lantai 3 Lantai 4 Lantai 5 Lantai 6 Lantai 7 Lantai 8 Lantai 9 Lantai 10/Atap Total
Beban Mati Tamba han (kN) 753.6 753.6 753.6 753.6 753.6 753.6 753.6 753.6 753.6 350.4 7132.8
Beban Hidup Tereduksi (kN)
Berat Sendiri (kN)
Beban Total (kN)
288 288 288 288 288 288 288 288 288 144 2736
282.306 282.306 282.306 282.306 282.306 230.477 230.477 230.477 230.477 230.477 2563.915
1323.906 1323.906 1323.906 1323.906 1323.906 1272.077 1272.077 1272.077 1272.077 724.877 12432.72
Adapun beban hidup total permeter luas adalah
66
Universitas Sumatera Utara
- lantai = 0,75 x 200 = 150 kN/m2 - atap -
-
= 0,75 x 100 = 75 kN/m2
Menentukan gaya geser dasar Vx
= Csx * W= 0,064 * 12432.72= 800,046 kN
Vx
= Csy * W = 0,053 * 12432.72= 600,378 kN
Menghitung Distribusi Beban Gempa =
=∑
T = 1,0 detik, maka nilai k = 1,3 Tabel 4.2 Distribusi Beban Gempa Tiap Lantai Lantai
Beban Total(kN)
Lantai 1 1323.906 Lantai 2 1323.906 Lantai 3 1323.906 Lantai 4 1323.906 Lantai 5 1323.906 Lantai 6 1272.077 Lantai 7 1272.077 Lantai 8 1272.077 Lantai 9 1272.077 Lantai 10/Atap 724.877 Total 12432.715
h(m) 3.5 7 10.5 14 17.5 21 24.5 28 31.5 35
w*h^k
Fx (kN)
Fy (kN)
Px (Fx/Nx) (kN)
Py (Fx/Ny) (kN)
6747.54218 16614.39772 28145.12872 40909.44586 54677.24373 66588.38525 81363.4415 96787.40391 112802.0832 73714.47515 578349.5472
9.334051 22.98313 38.93389 56.5911 75.63646 92.11345 112.5522 133.8885 156.0421 101.9712
7.704558 18.97085 32.137 46.71171 62.43222 76.03274 92.90337 110.5149 128.801 84.16953
1.555675 3.830522 6.488982 9.431851 12.60608 15.35224 18.7587 22.31476 26.00701 16.99519
1.284093 3.161808 5.356167 7.785285 10.40537 12.67212 15.48389 18.41916 21.46683 14.02826
Dimana = Nx= Ny = Jumlah portal Arah x / Arah y = 6
67
Universitas Sumatera Utara
- Nilai Simpangan Struktur yang diperoleh : Tabel 4.3 Simpangan Antar Lantai akibat Beban Gempa Statik X δse
Story h(mm) (mm) 3.6 1 3500 10.1 2 3500 3 3500 17.3 4 3500 24.4 31 5 3500 6 3500 37.8 7 3500 43.5 48 8 3500 51 9 3500 10 3500 52.5
δx (mm)
3.6 6.5 7.2 7.1 6.6 6.8 5.7 4.5 3 1.5
∆x m(m)
19.8 35.75 39.6 39.05 36.3 37.4 31.35 24.75 16.5 8.25
∆izin(mm) 67.307692 67.307692 67.307692 67.307692 67.307692 67.307692 67.307692 67.307692 67.307692 67.307692
Keterangan) OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
Tabel 4.4 Simpangan Antar Lantai akibat Beban Gempa Statik Y δse
Story h(mm) (mm) 5.5 1 3500 14.5 2 3500 24 3 3500 4 3500 33.2 5 3500 41.9 6 3500 51.6 7 3500 60.1 8 3500 66.8 9 3500 71.5 10 3500 74.1
δx (mm)
5.5 9 9.5 9.2 8.7 9.7 8.5 6.7 4.7 2.6
∆x m(m)
30.25 49.5 52.25 50.6 47.85 53.35 46.75 36.85 25.85 14.3
∆izin(mm) 67.30769231 67.30769231 67.30769231 67.30769231 67.30769231 67.30769231 67.30769231 67.30769231 67.30769231 67.30769231
Keterangan) OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK
4.3.Beban Notional Untuk struktur yang menahan beban gravitasi terutama melalui kolom, dinding atau portal vertikal nominal, diijinkan menggunakan beban notional untuk mewakili efek ketidaksempurnaan awal. Beban notional harus digunakan sebagai beban lateral pada semua level.beban national di hitung otomatis dari program SAP2000 ver14 dengan nominal 0,002 α Yi untuk mewakili ketidaksempurnaan
awal dan 0,001 α Yi untuk kekakuan lentur, sehingga Ni
= 0,003 α Yi
68
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2. Beban notional pada SAP2000 ver 14 Beban tersebut di distribusikan arah orthogonal baik untuk beban grafitasi beban hidup maupun beban grafitasi akibat beban mati . 4.4. Kombinasi Pembebanan komponen-elemen struktur dan elemen-elemen fondasi menurut SNI 1726:2012
harus dirancang sedemikian hingga kuat rencananya sama atau
melebihi pengaruh beban-beban terfaktor dengan kombinasi-kombinasi sebagai berikut: 1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L 3. 1,2D + 1,0 W + L 4. 1,2D + 1,0 E + L 5. 0,9D + 1,0 W 6. 0,9D + 1,0 E
69
Universitas Sumatera Utara
4.5 Kontrol Profil 4.5.1. Kolom 350 x 350 x 12 x 19 , ( A = 173,9 cm2 ) Ix
= 40300 cm4
Zx
= 2493,1 cm3
Iy
= 13600 cm4
Zy
= 1174,9 cm3
Sx
= 2300 cm3
Lp
= 44.402 m
Sy
= 776 cm3
Lr
= 16.517 m
rx
= 15,2 cm
Mp
ry
= 8,84 cm
J
= 179,1089 cm4
Panjang tidak terkekang lateral
= 3,5 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
=623.295 KNm
Mr
= 402.5 KN m
Cw
= 3725074 cm6
a. Reduksi Kekakuan =1
Maka, ∗
= 0,8
3624,648 = 0,834 ≥ 0,5 4347,5
=4
= 4(0,834)[1 − (0,834)] = 0,555
1−
= 0,8 0,555 200000 = 88718,84
b. Klasifikasi Penampang Sayap =
=
Badan =
=
,
= 9,2105 < 0,56 = 26 < 1,49
= 15,8 → Tidak Langsing
= 42,144 → Tidak Langsing
c. Kapasitas kolom terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk - Lentur λ
=
.
<
4,71
70
Universitas Sumatera Utara
=
<
4,71
<
133,219
.
= 1257,934 MPa
,
= 39.593
fe
=
,
0,199 fcr
,
=
,
<
2,25
<
2,25
<
2,25
= 0,658 . fy = 0,658
,
x 250
= 230,046 MPa - Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
)
1 +
+
Kolom Jepit-Jepit, Maka KzL = KL
fcr
= 1368,11
= 0,658
. fy = 231,592 MPa
Fcr tekuk-puntir > fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk lentur ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 230,046 x 17390 = 3600,45 KN
Pu = 617,258 kN < ϕPn = 3600,45 kN
(OK)
71
Universitas Sumatera Utara
d. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu x Lb
= 3,5 m
Lp
= 4,402 m
Lr
= 16,517 m
didapat Lp > Lb, sehingga momen ultimate adalah Mn
= F y x Zx = 623,295 KN m
ϕ Mn = 0,9 . 623,295 = 560,966 KN m e. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 . 1174,9 . 250 = 264,371 KN m
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A1. Dari Tabel A1, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,3276 < 1 (OK) No. 1 2 3 4 g.
Profil Capacity Ratio 350 x 350 x 12 x 19 0,328 350 x 350 x 12 x 19 0,306 350 x 350 x 12 x 19 0,326 350 x 350 x 12 x 19 0,348 Kapasitas kolom terhadap geser
Status OK OK OK OK
72
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.5 Resume gaya geser Kolom 350 x 350 x 12 x 19
Vmax Vmin
V2, kN 24,072
V3, kN 15,67
-0.086
-0,241
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 3744 . 250 = 505,44 KN > 24,072 kN ( OK)
4.5.2. Kolom 300 x 300 x 10 x 15 , ( A = 119,8 cm2 ) Ix
= 20400 cm4
Zx
= 1464,7 cm3
Iy
= 6750 cm4
Zy
= 681,7 cm3
Sx
= 1360 cm3
Lp
= 3,737 m
Sy
= 450 cm3
Lr
= 13,262 m
rx
= 13,1 cm
Mp =366,1875 KN m
ry
= 7,51 cm
Mr
J
= 77 cm4
Cw
= 1370672 cm6
Panjang tidak terkekang lateral
= 3,5 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
= 238 KN m
a. Reduksi Kekakuan =1
Maka, ∗
= 0,8
2402,068 = 0,802 ≥ 0,5 2995
=4
1−
= 4(0,802)[1 − (0,802)] = 0,635
= 0,8 0,555 200000 = 101619,4
73
Universitas Sumatera Utara
b. Klasifikasi Penampang Sayap =
=
Badan =
,
= 10 < 0,56
0
= 27 < 1,
= 15,84 → Tidak Langsing
= 42,144 → Tidak Langsing
c. Kapasitas kolom terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur λ
fe
=
.
<
4,71
=
.
<
4,71
= 46,66
<
133,219
.
= 907,89 MPa
,
=
,
0,275 fcr
,
=
,
<
2,25
<
2,25
<
2,25
= 0,658 = 0,658
. fy ,
. 250
= 222,785 MPa - Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
)
+
1 +
Kolom Jepit-Jepit, Maka KzL = KL
fcr
= 664,967
= 0,658
. fy = 213,6 MPa
Fcr tekuk-puntir < fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk puntir
74
Universitas Sumatera Utara
ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 213,6 x 11980 = 2303,03 KN
Pu = 293,112 kN < ϕPn = 2303,03 kN
(OK)
d. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu x Lb
= 3,5 m
Lp
= 3,737 m
Lr
= 13,262 m
didapat Lp > Lb, sehingga Mn
= Cb [Mp – ( Mp- Mr) .
]
= 1 . [ 366,1875 - (366,1875 – 238) . = 366,188 KN m
,
,
,
,
]
ϕ Mn = 0,9 . 366,188 = 329,569 KN m e. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 . 681,75 . 250 = 153,394 KN m
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A2.
75
Universitas Sumatera Utara
Dari Tabel A2, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,296 < 1 (OK) No. 1 2 3 4
Profil 300 x 300 x 10 x 15 300 x 300 x 10 x 15 300 x 300 x 10 x 15 300 x 300 x 10 x 15
Capacity Ratio 0,296 0,258 0,270 0,309
Status OK OK OK OK
g. Kapasitas kolom terhadap geser Tabel 4.6 Resume gaya geser Kolom 300 x 300 x 10 x 15 Vmax
V2, kN 19.093
V3, kN 9.055
Vmin
-0.039
-0.836
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 2700 . 250 = 364,5 KN > 19,093
OK
4.5.3. Balok 350 x 175 x 11 x 17 , ( A = 63,14 cm2 ) Ix
= 13600 cm4
Zx
= 840,85 cm3
Iy
= 984 cm4
Zy
= 172,46 cm3
Sx
= 775 cm3
Lp
= 1,965 m
Sy
= 112 cm3
Lr
= 5,774 m
rx
= 14,68 cm
Mp =366,1875 KN m
ry
= 3,95 cm
Mr
J
= 19,404 cm4
Cw
= 282705,7 cm
Panjang tidak terkekang lateral
=6 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
rts
= 238 KN m = 46,3
mm
6
76
Universitas Sumatera Utara
a. Reduksi Kekakuan =1
Maka, ∗
= 0,8
983,2598 = 0,6229 ≥ 0,5 1578,5
=4
1−
= 4(0,6229)[1 − (0,6229)] = 0,9396
= 0,8 0,9396 200000 = 150332
b. Klasifikasi Penampang 1/2bf /tf = 7,95
< λpf = 0,38(E/Fy)1/2 = 10,748
h/tw = 50
< λpw = 3,76 (E/Fy)1/2 = 106,349
( Sayap kompak) ( Badan kompak)
Maka, Profil 300x175x17x11 termasuk klasifikasi kompak c. Kapasitas balok terhadap momen sumbu x Lb
=6 m
Lp
= 1,965 m
Lr
= 5,774 m
didapat Lb > Lr, sehingga Mn
=
1 + 0,0078
= 164,703 kNm
ϕ Mn = 0,9 x 164,703 = 148,23 KN m Mux = 0,1629 kNm < ϕ Mn = 148,23 kNm
(OK)
d. Kapasitas balok terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 x 172,46 x. 250 = 38,8035 KNm
Muy = 29,098 kNm < ϕ Mn = 38,8035 kNm
(OK)
e. Kapasitas balok terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur
77
Universitas Sumatera Utara
λ
fe
=
.
<
4,71
=
.
>
4,71
= 151,9
>
133,219
,
=
=
,
2,925 fcr
,
.
= 85,464 MPa
,
<
2,25
>
2,25
> = 0,877 = 0,877
2,25 85,464
= 74,9515 MPa
- Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
1 +
+
)
balok Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 284,344 ,
fcr
0,879
<
2,25
<
2,25
<
= 0,658
2,25 . fy = 173,03 MPa
Fcr tekuk-puntir > fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk lentur ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 74,95 x 6314 = 425,92 KN
78
Universitas Sumatera Utara
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A3. Dari Tabel A3, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,751< 1 (OK) No.
Profil
1 2
350 x 175 x 11 x 17 350 x 175 x 11 x 17
Capacity Ratio 0,751 0,433
Status OK OK
g. Kuat Geser Nominal Tabel 4.7 Resume gaya geser Balok 300 x 175 x 11 x 17 Vmax
V2, kN 26,497
V3, kN 0,179
Vmin
-28,449
-0,181
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 2926 . 250 = 309,96 KN > 28,449
( OK )
79
Universitas Sumatera Utara
4.5.4. Balok 300 x 150 x 6,5 x 9 , ( A = 46,18 cm2 ) Ix
= 7210 cm4
Zx
= 522,08 cm3
Iy
= 508 cm4
Zy
= 104,23 cm3
Sx
= 481 cm3
Lp
= 1,64 m
Sy
= 67,7cm3
Lr
= 4,862 m
rx
= 12,41 cm
Mp = 130,52 KN m
ry
= 3,3 cm
Mr= 374,95 KN m
J
= 9,953 cm4
Cw
= 107544,9 cm6
Panjang tidak terkekang lateral
=4 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
rts
= 39,2
mm
a. Reduksi Kekakuan =1
Maka, ∗
= 0,8
724,541 = 0,6195 ≥ 0,5 1169,5
=4
1−
= 4(0,6195)[1 − (0,6195)] = 0,94285
= 0,8 0,94285 200000 = 150855,9
b. Klasifikasi Penampang 1/2bf /tf = 8,33
< λpf = 0,38(E/Fy)1/2 = 10,748
h/tw = 46,15
( Sayap kompak)
< λpw = 3,76 (E/Fy)1/2 = 106,349 ( Badan kompak)
Maka, Profil 300x150x6,5x9 termasuk klasifikasi kompak c. Kapasitas balok terhadap momen sumbu x Lb
=4 m
Lp
= 1,64 m
Lr
= 4,862 m
didapat Lb < Lp < Lr, sehingga
80
Universitas Sumatera Utara
Mn
[
=
−(
)]
−
= 236,31 kNm
ϕ Mn = 0,9 x 236,31 = 212,679 KN m Mux = 0,1149 kNm < ϕ Mn = 212,679 kNm
(OK)
d. Kapasitas balok terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 x 104,23 x. 250 = 23,4518 KNm
Muy = 18,2887 kNm < ϕ Mn = 23,4518 kNm
(OK)
e. Kapasitas balok terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur λ
=
.
=
.
,
= 121,2
fe
=
,
1,863 fcr
=
,
<
4,71
<
4,71
<
133,219
.
,
<
2,25
<
2,25
< = 0,658
= 134,214 MPa
2,25 . fy
= 114,644 MPa
81
Universitas Sumatera Utara
- Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
1 +
+
)
balok Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 280,205 ,
0,892
fcr
<
2,25
<
2,25
<
= 0,658
2,25 . fy = 172,092 MPa
Fcr tekuk-puntir > fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk lentur ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 114,644 x 4678 = 482,672 KN
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A4. Dari Tabel A4, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,795 < 1 (OK) No.
Profil
1 2
300 x 150 x 6,5 x 9 300 x 150 x 6,5 x 9
Capacity Ratio 0,795 0,376
Status OK OK
82
Universitas Sumatera Utara
g. Kuat Geser Nominal Tabel 4.8 Resume gaya geser Balok 300 x 150 x 6,5 x 9 Vmax
V2, kN 16.624
V3, kN 0.064
Vmin
-12.658
0.00913
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 1833 . 250 = 247,455 KN > 16,624
( OK )
4.5.5. Balok 250 x 125 x 6 x 9 , ( A = 37,66 cm2 ) Ix
= 4050 cm4
Zx
= 351,86 cm3
Iy
= 294 cm4
Zy
= 72,4 cm3
Sx
= 324 cm3
Lp
= 1,391 m
Sy
= 47cm3
Lr
= 4,351 m
rx
= 10,37 cm
Mp = 87,965 KN m
ry
= 2,8 cm
Mr= 208,8 KN m
J
= 7,81 cm4
Cw
= 42689,5 cm6
Panjang tidak terkekang lateral
=2 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
rts
= 33,1
mm
a. Reduksi Kekakuan =1
Maka, ∗
= 0,8
645,1197 = 0,685 ≥ 0,5 941,5
=4
1−
= 4(0,685)[1 − (0,685)] = 0,863
= 0,8 0,863 200000 = 150855,9
83
Universitas Sumatera Utara
b. Klasifikasi Penampang 1/2bf /tf = 6,94
< λpf = 0,38(E/Fy)1/2 = 10,748
h/tw = 41,67
< λpw = 3,76 (E/Fy)1/2 = 106,349 ( Badan kompak)
( Sayap kompak)
Maka, Profil 250x125x6x9 termasuk klasifikasi kompak c. Kapasitas balok terhadap momen sumbu x Lb
=2 m
Lp
= 1,391 m
Lr
= 4,351 m
didapat Lb < Lp < Lr, sehingga Mn
[
=
−(
= 112,826 kNm
)]
−
ϕ Mn = 0,9 x 112,826 = 101,543 KN m Mux = 0,0294 kNm < ϕ Mn = 101,543 kNm
(OK)
d. Kapasitas balok terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 x 72,4 x. 250 = 16,29 KNm
Muy = 3,3702 kNm < ϕ Mn = 16,29 kNm
(OK)
e. Kapasitas balok terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur λ
=
.
=
.
,
= 71,68
fe
=
=
,
<
4,71
<
4,71
<
133,219
.
= 383,741 MPa
,
84
Universitas Sumatera Utara
,
<
2,25
<
2,25
<
0,651 fcr
2,25 . fy
= 0,658
= 190,334 MPa - Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
1 +
+
)
balok Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 294,659 ,
0,848
fcr
<
2,25
<
2,25
<
= 0,658
2,25 . fy = 175,273 MPa
Fcr tekuk-puntir < fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk puntir ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 175,273 x 3766 = 594,071 KN
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1 85
Universitas Sumatera Utara
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A5. Dari Tabel A5, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,262 < 1 (OK) No.
Profil
1 2
250 x 125 x 6 x 9 250 x 125 x 6 x 9
Capacity Ratio 0,262 0,293
Status OK OK
g. Kuat Geser Nominal Tabel 4.9 Resume gaya geser Balok 250 x 125 x 6 x 9 Vmax
V2, kN 3,264
V3, kN 0.147
Vmin
-5,694
0.01
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 1392 . 250 = 187,92 KN > 5,694
( OK )
86
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.10 Hasil Capacity Ratio untuk Direct Analysis Method N0
Profil
Capacity Ratio
Status
1
350 x 350 x 12 x 19
0,328
OK
2
350 x 350 x 12 x 19
0,306
OK
3
350 x 350 x 12 x 19
0,326
OK
4
350 x 350 x 12 x 19
0,348
OK
300 x 300 x 10 x 15
0,296
OK
6
300 x 300 x 10 x 15
0,258
OK
7
300 x 300 x 10 x 15
0,270
OK
8
300 x 300 x 10 x 15
0,309
OK
9
350 x 175 x 11 x 17
0,751
OK
10
350 x 175 x 11 x 17
0,433
OK
300 x 150 x 6,5 x 9
0,795
OK
300 x 150 x 6,5 x 9
0,376
OK
13
250 x 125 x 6 x 9
0,262
OK
14
250 x 125 x 6 x 9
0,293
OK
5
11 12
Kolom
Balok
87
Universitas Sumatera Utara
4.6. Kontrol Profil dengan cara lama, Effective Length Method 4.6.1. Kolom 350 x 350 x 12 x 19 , ( A = 173,9 cm2 ) Ix
= 40300 cm4
Zx
= 2493,1 cm3
Iy
= 13600 cm4
Zy
= 1174,9 cm3
Sx
= 2300 cm3
Lp
= 44.402 m
Sy
= 776 cm3
Lr
= 16.517 m
rx
= 15,2 cm
Mp
ry
= 8,84 cm
J
= 179,1089 cm4
Panjang tidak terkekang lateral
= 3,5 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
=623.295 KNm
Mr
= 402.5 KN m
Cw
= 3725074 cm6
a. Menghitung Nilai K - Dengan Rumus 1,6
= G
=
∗
= 3,511 G
=
Maka,
+ 4( + ) + 7,5 + + 7.5 +
+
+
=
=
+
, ( ,
∗
∗
∗
∗
∗
+
+
∗
∗
∗
, ∗
= 1 ,0 (Tumpuan jepit) )( ) ,
( ,
.
)
,
= 1,611 88
Universitas Sumatera Utara
b. Mencari faktor B2 untuk pengaruh P-Δ pada struktur =
1
1−
=
=
∝
∗ 200000 ∗ 403 ∗ 10 = 25003,64 (1,611 ∗ 3500)
=
∗
→ Pnt = gaya aksial setiap kombinasi pembebanan
,
c. Klasifikasi Penampang Sayap =
,
=
Badan =
= 9,2105 < 0,56
=
= 26 < 4,71
= 15,8 → Tidak Langsing
= 42,144 → Tidak Langsing
d. Kapasitas kolom terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk - Lentur λ
.
= =
,
,
= 63,77
fe
=
,
0,516 < fcr
,
=
<
4,71
<
4,71
<
133,219
.
= 484,845 MPa
,
<
2,25
<
2,25
2,25
= 0,658 . fy = 0,658
,
x 250
= 201,471 MPa
89
Universitas Sumatera Utara
- Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
)
1 +
+
Kolom Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 1,611L
fcr
= 684,404
= 0,658
. fy = 214,556 MPa
Fcr tekuk-puntir > fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk lentur ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 201,471 x 17390 = 3153,22 KN
Pu = 630,445 kN < ϕPn = 3153,22 kN
(OK)
e. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu x Lb
= 3,5 m
Lp
= 4,402 m
Lr
= 16,517 m
didapat Lp > Lb, sehingga momen ultimate adalah Mn
= F y x Zx = 623,295 KN m
ϕ Mn = 0,9 . 23,295 = 560,966 KN m f. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 . 1174,9 . 250 = 264,371 KN m
90
Universitas Sumatera Utara
g. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A6. Dari Tabel A6, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,437 < 1 (OK) No. 1 2 3 4
Profil 350 x 350 x 12 x 19 350 x 350 x 12 x 19 350 x 350 x 12 x 19 350 x 350 x 12 x 19
Capacity Ratio 0,437 0,3996 0,447 0,453
Status OK OK OK OK
h. Kapasitas kolom terhadap geser Tabel 4.11 Resume gaya geser Kolom 350 x 350 x 12 x 19 Vmax Vmin
V2, kN 14,979
V3, kN 0,000173
-0.252
-6,7E-05
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 3744 . 250 = 505,44 KN > 14,979 kN ( OK)
91
Universitas Sumatera Utara
4.6.2. Kolom 300 x 300 x 10 x 15 , ( A = 119,8 cm2 ) Ix
= 20400 cm4
Zx
= 1464,7 cm3
Iy
= 6750 cm4
Zy
= 681,7 cm3
Sx
= 1360 cm3
Lp
= 3,737 m
Sy
= 450 cm3
Lr
= 13,262 m
rx
= 13,1 cm
Mp =366,1875 KN m
ry
= 7,51 cm
Mr
J
= 77 cm4
Cw
= 1370672 cm6
Panjang tidak terkekang lateral
= 3,5 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
= 238 KN m
a. Menghitung Nilai K - Dengan Rumus 1,6
= G
=
∗
= 1,777 G
= =2,644
Maka,
=
+ 4( + ) + 7,5 + + 7.5 +
=
+
+
=
+
, ( ,
)( , ,
∗
∗
∗
)
,
( ,
∗
.
∗
∗
∗
∗
,
∗
+
∗
∗
+ ∗
+
∗
∗
+
)
,
∗
, ∗
∗
, ∗
= 1,656
b. Mencari faktor B2 untuk pengaruh P-Δ pada struktur
92
Universitas Sumatera Utara
=
1
1−
=
=
∝
∗ 200000 ∗ 204 ∗ 10 = 19825,72 (1,656 ∗ 3500)
=
∗
→ Pnt = gaya aksial setiap kombinasi pembebanan
19825,72
c. Klasifikasi Penampang Sayap =
,
=
Badan =
= 10 < 0,56
0
= 27 < 4,71
= 15,84 → Tidak Langsing
= 42,144 → Tidak Langsing
d. Kapasitas kolom terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur λ
<
4,71
∗.
<
4,71
= 77,19
<
133,219
.
= 330,921 MPa
=
fe
=
,
0,755 fcr
.
= ,
,
,
=
,
<
2,25
<
2,25
<
2,25
= 0,658 = 0,658
. fy ,
. 250
= 182,228 MPa
93
Universitas Sumatera Utara
- Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
)
1 +
+
Kolom Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 1,656L
fcr
= 408,821
= 0,658
. fy = 193,056 MPa
Fcr tekuk-puntir > fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk lentur ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 182,228 x 11980 = 1964,78 KN
Pu = 296,369 kN < ϕPn = 1964,78 kN
(OK)
e. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu x Lb
= 3,5 m
Lp
= 3,737 m
Lr
= 13,262 m
didapat Lp > Lb, sehingga Mn
= Cb [Mp – ( Mp- Mr) .
]
= 1 . [ 366,1875 - (366,1875 – 238) . = 366,188 KN m
,
,
,
,
]
ϕ Mn = 0,9 . 366,188 = 329,569 KN m f. Kapasitas kolom terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 . 681,75 . 250 = 153,394 KN m
94
Universitas Sumatera Utara
g. Menghitung Capacity Ratio - Jika +
ϕPn
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny < 0,2
+
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A7. Dari Tabel A7, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,363 < 1 (OK) No. 1 2 3 4
Profil 300 x 300 x 10 x 15 300 x 300 x 10 x 15 300 x 300 x 10 x 15 300 x 300 x 10 x 15
Capacity Ratio 0,363 0,314 0,341 0,391
Status OK OK OK OK
h. Kapasitas kolom terhadap geser Tabel 4.12 Resume gaya geser Vmax
V2, kN 8,525
V3, kN 2,85E-05
Vmin
-0.79
-1,1E-05
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 2700 . 250 = 364,5 KN > 8,525
OK
95
Universitas Sumatera Utara
4.6.3. Balok 350 x 175 x 11 x 17 , ( A = 63,14 cm2 ) Ix
= 13600 cm4
Zx
= 840,85 cm3
Iy
= 984 cm4
Zy
= 172,46 cm3
Sx
= 775 cm3
Lp
= 1,965 m
Sy
= 112 cm3
Lr
= 5,774 m
rx
= 14,68 cm
Mp =366,1875 KN m
ry
= 3,95 cm
Mr
J
= 19,404 cm4
Cw
= 282705,7 cm6
Panjang tidak terkekang lateral
=6 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
= 238 KN m
rts
= 46,3
mm
a. Mencari faktor B2 untuk pengaruh P-Δ pada struktur =
1
1−
=
=
∝
∗
= ,
∗ 200000 ∗ 136 ∗ 10 = 7449,47 (1 ∗ 6000)
→ Pnt = gaya aksial setiap kombinasi pembebanan
b. Klasifikasi Penampang 1/2bf /tf = 7,95
< λpf = 0,38(E/Fy)1/2 = 10,748
h/tw = 50
< λpw = 3,76 (E/Fy)1/2 = 106,349
( Sayap kompak) ( Badan kompak)
Maka, Profil 300x175x17x11 termasuk klasifikasi kompak c. Kapasitas balok terhadap momen sumbu x Lb
=6 m
Lp
= 1,965 m
Lr
= 5,774 m
didapat Lb > Lr, sehingga
96
Universitas Sumatera Utara
Mn
1 + 0,0078
=
= 164,703 kNm
ϕ Mn = 0,9 x 164,703 = 148,23 KN m Mux = 0,154 kNm < ϕ Mn = 148,23 kNm
(OK)
d. Kapasitas balok terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 x 172,46 x. 250 = 38,8035 KNm
Muy = 29,249 kNm < ϕ Mn = 38,8035 kNm
(OK)
e. Kapasitas balok terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur λ
fe
=
.
<
4,71
=
.
>
4,71
= 151,9
>
133,219
,
=
=
,
2,925 fcr
,
.
= 85,464 MPa
,
<
2,25
>
2,25
> = 0,877 = 0,877
2,25 85,464
= 74,9515 MPa
- Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
)
+
1 + 97
Universitas Sumatera Utara
balok Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 284,344 ,
0,879
fcr
<
2,25
<
2,25
<
= 0,658
2,25 . fy = 173,03 MPa
Fcr tekuk-puntir > fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk Lentur ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 74,9515 x 6314 = 425,92 KN
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A8. Dari Tabel A8, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,806 < 1 (OK) No.
Profil
1 2
350 x 175 x 11 x 17 350 x 175 x 11 x 17
Capacity Ratio 0,806 0,462
Status OK OK
98
Universitas Sumatera Utara
g. Kuat Geser Nominal Tabel 4.13 Resume gaya geser Balok 300 x 175 x 11 x 17 Vmax
V2, kN 0,182
V3, kN 1,2E-17
Vmin
-0,178
-9,8E-06
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 2926 . 250 = 309,96 KN > 0,182
( OK )
4.6.4. Balok 300 x 150 x 6,5 x 9 , ( A = 46,18 cm2 ) Ix
= 7210 cm4
Zx
= 522,08 cm3
Iy
= 508 cm4
Zy
= 104,23 cm3
Sx
= 481 cm3
Lp
= 1,64 m
Sy
= 67,7cm
3
Lr
= 4,862 m
rx
= 12,41 cm
Mp = 130,52 KN m
ry
= 3,3 cm
Mr= 374,95 KN m
J
= 9,953 cm4
Cw
= 107544,9 cm6
Panjang tidak terkekang lateral
=4 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
rts
= 39,2
mm
a. Mencari faktor B2 untuk pengaruh P-Δ pada struktur =
1
1−
∝
99
Universitas Sumatera Utara
=
∗ 200000 ∗ 72,1 ∗ 10 = 8885,97 (1 ∗ 4000)
=
=
∗
→ Pnt = gaya aksial setiap kombinasi pembebanan
,
b. Klasifikasi Penampang 1/2bf /tf = 8,33
< λpf = 0,38(E/Fy)1/2 = 10,748
h/tw = 46,15
< λpw = 3,76 (E/Fy)1/2 = 106,349
( Sayap kompak) ( Badan kompak)
Maka, Profil 300x150x6,5x9 termasuk klasifikasi kompak c. Kapasitas balok terhadap momen sumbu x Lb
=4 m
Lp
= 1,64 m
Lr
= 4,862 m
didapat Lb < Lp < Lr, sehingga
Mn
=
[
−(
= 236,31 kNm
−
)]
ϕ Mn = 0,9 x 236,31 = 212,679 KN m Mux = 0,049 kNm < ϕ Mn = 212,679 kNm
(OK)
d. Kapasitas balok terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 x 104,23 x. 250 = 23,4518 KNm
Muy = 17,821 kNm < ϕ Mn = 23,4518 kNm
(OK)
100
Universitas Sumatera Utara
e. Kapasitas balok terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur λ
=
.
=
.
,
= 121,2
fe
=
=
,
1,863 fcr
,
<
4,71
<
4,71
<
133,219
.
= 134,214 MPa
,
<
2,25
<
2,25
<
2,25 . fy
= 0,658
= 114,644 MPa - Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
1 +
+
)
balok Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 280,205 ,
fcr
0,892
<
2,25
<
2,25
<
= 0,658
2,25 . fy = 172,092 MPa
Fcr tekuk-puntir > fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk lentur ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 114,644 x 4678 = 482,672 KN
101
Universitas Sumatera Utara
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny < 0,2
+
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A9. Dari Tabel A9, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,779 < 1 (OK) No. 1 2
Profil
300 x 150 x 6,5 x 9 300 x 150 x 6,5 x 9 g. Kuat Geser Nominal
Capacity Ratio 0,788 0,396
Status OK OK
Tabel 4.14 Resume gaya geser Vmax
V2, kN 0,024
V3, kN 1,74E-06
Vmin
-6E-16
-6,8E-08
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 1833 . 250 = 247,455 KN > 0,024
( OK )
102
Universitas Sumatera Utara
4.6.5. Balok 250 x 125 x 6 x 9 , ( A = 37,66 cm2 ) Ix
= 4050 cm4
Zx
= 351,86 cm3
Iy
= 294 cm4
Zy
= 72,4 cm3
Sx
= 324 cm3
Lp
= 1,391 m
Sy
= 47cm3
Lr
= 4,351 m
rx
= 10,37 cm
Mp = 87,965 KN m
ry
= 2,8 cm
Mr= 208,8 KN m
J
= 7,81 cm4
Cw
= 42689,5 cm6
Panjang tidak terkekang lateral
=2 m
Elastisitas bahan
= 200000 MPa
Tegangan leleh bahan
= 250 MPa
rts
= 33,1
mm
a. Mencari faktor B2 untuk pengaruh P-Δ pada struktur =
1
1−
=
=
∝
∗
∗ 200000 ∗ 40,5 ∗ 10 = 19965,69 (1 ∗ 2000)
=
→ Pnt = gaya aksial setiap kombinasi pembebanan
,
b. Klasifikasi Penampang 1/2bf /tf = 6,94
< λpf = 0,38(E/Fy)1/2 = 10,748
h/tw = 41,67
< λpw = 3,76 (E/Fy)1/2 = 106,349 ( Badan kompak)
( Sayap kompak)
Maka, Profil 250x125x6x9 termasuk klasifikasi kompak c. Kapasitas balok terhadap momen sumbu x Lb
=2 m
Lp
= 1,391 m
Lr
= 4,351 m
103
Universitas Sumatera Utara
didapat Lb < Lp < Lr, sehingga Mn
[
=
−(
)]
−
= 112,826 kNm ϕ Mn = 0,9 x 112,826 = 101,543 KN m
Mux = 0,0503 kNm < ϕ Mn = 101,543 kNm
(OK)
d. Kapasitas balok terhadap momen sumbu y ϕ Mn
= 0,9 . Zy . fy = 0,9 x 72,4 x. 250 = 16,29 KNm
Muy = 3,752 kNm < ϕ Mn = 16,29 kNm
(OK)
e. Kapasitas balok terhadap tekan - Tegangan Kritis Tekuk Lentur λ
=
.
=
.
,
= 71,68 fe
=
=
,
0,651 fcr
,
<
4,71
<
4,71
<
133,219
.
= 383,741 MPa
,
<
2,25
<
2,25
<
2,25 . fy
= 0,658
= 190,334 MPa - Tegangan Kritis Tekuk - Puntir =
(
)
+
1 + 104
Universitas Sumatera Utara
balok Jepit-Jepit, Maka KzL = KL = 294,659 ,
0,848
fcr
<
2,25
<
2,25
<
2,25 . fy = 175,273 MPa
= 0,658
Fcr tekuk-puntir < fcr tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi tekuk puntir ϕPn
= 0,9 x fcr x A = 0,9 x 175,273 x 3766 = 594,071 KN
f. Menghitung Capacity Ratio - Jika ϕPn
+
- Jika
2ϕPn
≥ 0,2
8 + ≤1 9 ϕMnx ϕMny
+
< 0,2
ϕMnx
+
ϕMny
≤1
Tabel nilai capacity ratio yang diperoleh dapat dilihat di Lampiran A – Tabel A10. Dari Tabel A10, diperoleh Capacity ratio maximum adalah 0,2297 < 1 (OK) No.
Profil
1 2
250 x 125 x 6 x 9 250 x 125 x 6 x 9
Capacity Ratio 0,2297 0,1531
Status OK OK
105
Universitas Sumatera Utara
g. Kuat Geser Nominal Tabel 4.15 Resume gaya geser Balok 250 x 125 x 6 x 9 Vmax
V2, kN 0,048
V3, kN 6,73E-07
Vmin
-1,1E-13
-2,5E-16
Kontrol terhadap geser ϕVn
= 0,9 . 0,6 . Aw . fy = 0,9 . 0,6 . 1392 . 250 = 247,455 KN > 0,048
( OK )
106
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.16 Hasil Capacity Ratio untuk Effective Length Method N0
Profil
Capacity Ratio
Status
1
350 x 350 x 12 x 19
0,437
OK
2
350 x 350 x 12 x 19
0,3996
OK
3
350 x 350 x 12 x 19
0,447
OK
4
350 x 350 x 12 x 19
0,453
OK
300 x 300 x 10 x 15
0,362
OK
6
300 x 300 x 10 x 15
0,314
OK
7
300 x 300 x 10 x 15
0,341
OK
8
300 x 300 x 10 x 15
0,391
OK
9
350 x 175 x 11 x 17
0,806
OK
10
350 x 175 x 11 x 17
0,462
OK
300 x 150 x 6,5 x 9
0,788
OK
300 x 150 x 6,5 x 9
0,396
OK
13
250 x 125 x 6 x 9
0,2297
OK
14
250 x 125 x 6 x 9
0,153
OK
5
11 12
Kolom
Balok
107
Universitas Sumatera Utara
4.7. Perbandingan Direct Analysis Method dengan Effective Length Method Hasil Capacity ratio dari kedua metode baik Direct Analysis Method (DAM) maupun Effective Length Method (ELM) dari table 4.15 dan tabel 4.26 akan diperbandingkan pada tabel 4.27 berikut ini: Tabel 4.17 Perbandingan Capacity Ratio DAM dengan ELM
350 x 350 x 12 x 19
DAM Capacity Ratio 0.328
ELM Capacity Ratio 0.4369
2
350 x 350 x 12 x 19
0.306
0.3996
23.41
3
350 x 350 x 12 x 19
0.326
0.4466
26.97
350 x 350 x 12 x 19
0.348
0.4533
23.28
300 x 300 x 10 x 15
0.296
0.3629
18.47
6
300 x 300 x 10 x 15
0.258
0.3136
17.84
7 8
300 x 300 x 10 x 15 300 x 300 x 10 x 15
0.270 0.309
0.3406 0.3907
20.61 20.95
9
350 x 175 x 11 x 17
0.751
0.8056
6.77
10
350 x 175 x 11 x 17
0.433
0.4618
6.20
300 x 150 x 6,5 x 9
0.795
0.7885
1,45
300 x 150 x 6,5 x 9 250 x 125 x 6 x 9 250 x 125 x 6 x 9
0.376 0.262 0.293
0.3964 0.2297 0.1531
5,42 14.16 47,73
No
Profil
1
4 5
11 12 13 14
Kolom
Balok
% Selisih 25.03
Dari tabel 4.17 dapat dilihat bahwa rata-rata capacity ratio metode Direct Analysis Method lebih kecil dibandingkan dengan capacity ratio Effective Length Method , Hanya elemen no. 11,13,dan 14 dimana capacity ratio DAM lebih kecil daripada Effective
Length
Method
dimana
elemen
tersebut
merupakan
balok
300x150x6,5x9 dan balok 250x125x6 x9. % Selisih terkecil terdapat pada balok 11 (balok 300x150 6,5x9) yaitu 1,45 %dan % selisih terbesar terdapat pada balok 14 ( balok 250x125x6x9 ) yaitu 47,73 % . Penulis juga mendapatkan suatu kesimpulan, bahwa Direct Analysis Method merupakan metode yang lebih ekonomis dari segi ukuran prodil jika dibandingkan dengan Effective Length Method . Hal ini dikarenakan nilai capacity ratio Direct
108
Universitas Sumatera Utara
Analysis Method lebih kecil daripada Effective Length Method.
Hal ini juga
sesuai dengan hipotesa dan referensi-referensi penulis terutama dari karya tulis Bapak Wiryanto Dewobroto yang menyatakan bahwa Direct Analysis Method lebih hemat karena kapasitas profil yang lebih tinggi. Selain itu, Direct Analysis Method memperhitungkan efek orde kedua dengan bantuan perangkat lunak, yakni SAP2000. Sedangkan Effective Length Method memperhitungkan efek orde kedua dengan menggunakan cara pendekatan saja yaitu faktor B1 dan B2. Perhitungan nilai factor panjang efektif pada Direct Analysis Method tidak perlu dilakukan lagi, sedangkan untuk Effective Length Method harus dilakukan perhitungan panjang efektif kolom, seperti menggunakan nomogram atau rumus Vinnakota 2006. Direct Analysis Method merupakan metode perencanaan stabilitas struktur yang lebih sederhana dibandingkan dengan Effective Length Method.
109
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Dari hasil perhitungn dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Grafik Perbandingan Capacity Ratio Direct Analysis Method (DAM) dengan Effective Length Method (ELM)
Capacity Ratio 0.800 Capacity Ratio
0.700 0.600 0.500 0.400
DAM
0.300
ELM
0.200 0.100
K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 B1 B2 B3 B4 B5 B6 Profil
Gambar 5.1. Grafik Perbandingan Capacity Ratio DAM dengan ELM 2. Dari Gambar 5.1 diperoleh Hasil Capacity Ratio menggunakan Direct Analysis Method nilainya lebih kecil jika dibandingkan dengan cara lama, Effective Length Method dan Variasi % selisih antara Direct Analysis Method dengan Effective Length Method adalah 1,45 % - 47,73 %.
110
Universitas Sumatera Utara
5.2 . Saran Berdasarkan penulisan Tugas Akhir ini, beberapa saran yang dapat penulis berikan adalah sebagai berikut : 1. Melakukan input yang akurat pada perangkat lunak(SAP2000) yang digunakan. 2. Perlu dilakukan analisa geoteknik untuk menentukan titik jepit sesungguhnya agar mendapatkan hasil perilaku yang sebenarnya.
111
Universitas Sumatera Utara