BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN. Perencanaan struktur bagian atas Warehouse alternatif 1 menggunakan kuda-kuda

Bab IV- Analisis dan Pembahasan

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN

4.1. Pendahuluan 4.1.1. Sistem Struktur Perencanaan struktur bagian atas Warehouse alternatif 1 menggunakan kuda-kuda profil baja IWF honeycomb dan alternatif 2 menggunakan sistem rangka batang bidang tipe N-Truss. Warehouse tersebut terletak di lokasi gempa zone I (wilayah resiko gempa rendah). Tahapan perencanaan struktur kuda – kuda atap dihitung antara lain sebagai berikut : a.

Perencanaan gording

b.

Perencanaan alternatif 1 : 1. Perencanaan kuda-kuda / rafter Sistem WF honeycomb. 2. Perencanaan sambungan baut antar profil baja (menggunakan baut). 3. Perhitungan berat struktur kuda-kuda / rafter sistem WF honeycomb.

c.

Perencanaan alternatif 2 : 1. Perencanaan kuda-kuda / rafter Sistem Rangka Batang Bidang. 2. Perencanaan plat kopel 3. Perencanaan sambungan baut antar profil baja (menggunakan baut). 4. Perhitungan berat struktur kuda-kuda / rafter Sistem Rangka Batang Bidang.

d.

Simpulan perhitungan berat struktur kuda – kuda alternatif 1 dan alternatif 2. IV-1 http://digilib.mercubuana.ac.id/


Pemodelan struktur menggunakan sistem portal 2 dimensi dengan program SAP2000 v.14 yanga akan ditunjukkan seperti gambar berikut :

Gambar 4.1 Rencana pemodelan struktur kuda-kuda sistem honeycomb

Gambar 4.2 Rencana pemodelan struktur kuda-kuda sistem rangka batang bidang

4.1.2. Data Perencanaan Struktur Warehouse Geometrik struktur warehouse berdasarkan As built drawing antara lain sebagai berikut : a.

Jarak miring antar gording

: 1,3m

b.

Jarak antar kuda – kuda /portal

: 6m

c.

Sudut kemiringan

: 8° (atap lengkung)

d.

Bentang portal

: 54 m (kolom tepi ke kolom tepi)

IV - 2

http://digilib.mercubuana.ac.id/


4.1.3 Peraturan dan Standart Perencanaan Peraturan – peraturan yang digunakan sebagai acuan dalam perencanaan struktur antara lain : a.

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

b.

Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung PPPURG 1987

c.

Standar ASCE yang berbasis AISC-LRFD, LRFD (Load and Resistance Factor Design).

4.1.4 Spesifikasi Material Baja Material baja yang digunakan dalam perencanaan alternatif pada kajian ini adalah BJ37. Sifat mekanis jenis baja BJ37 antara lain : a.

Tegangan putus minimum (fy)

: 240 Mpa

b.

Tegangan leleh minimum (fu)

: 370 Mpa

c.

Peregangan minimum

: 22%

d.

Modulus elastisitas (E)

: 200.000 Mpa

e.

Modulus geser (G)

: 80.000 Mpa

f.

Nisbah Poisson (𝜇)

: 0.3

g.

Koefisien pemuaian (𝛼)

: 12 x 12 𝑥 106 /0 𝐶

4.2. Perencanaan Gording A. Data Perencanaan Gording Jenis Penutup Atap

: Zincalum (ex. FUMIRA) Type L 700, t = 0,55 mm IV - 3



Jenis Insulasi Atap

: ZELTECH TYPE ZT-05BBR

Berat Atap

: 4.86 + 0.43 = 5.87 kg/m2

Beban Hujan

: 20 kg/m2

Beban Pekerja

: 100 kg

Beban

: 25 kg/m2 (lokasi jauh dari tepi laut)

Angin

Tegangan Leleh (fy)

: 2400 kg/cm2:

240 N/mm2

Tegangan Putus (fu)

: 3700 kg/cm2:

370 N/mm2

Jarak Kuda-kuda (Lx)

: 6m

Jarak miring antar gording

: 1.3 m

Jarak horizontal antar gording : 1.28 m Jarak tumpuan Lateral (Ly)

: 2m

Kemiringan atap (𝛼)

: 8°

Sin 𝛼

: 0.99

Cos 𝛼

: 0.14

ht =

150

mm

b= a= t=

50 20 2.3

mm mm mm

A=

632

mm2

Ix =

2100000

mm4

Iy =

220000

mm4

Sx =

28000

mm3

Sy =

6300

mm3

rx =

57.7

mm

ry = cy = Xo =

18.6 15.5 38.4

mm mm mm

11150000

mm4

J=

IV - 4



W=

4.96

Kg/m

Faktor reduksi kekuatan untuk lentur,

fb = 0,90

Faktor reduksi kekuatan untuk geser,

ff = 0,90

Diameter sagrod,

d = 10 mm

Jarak (miring) antara gording,

s = 1300 mm

Panjang gording (jarak antara rafter),

L1 = 6000 mm

Jarak antara sagrod (jarak dukungan lateral gording), L2 = 2000 mm Sudut miring atap,

a = 8°

Section Property 𝐺 = 𝐸⁄ 2(1 + 𝑢) = 200000⁄2(1 + 0,3) = 76923,0769 MPa h = ht - 2t = 150 - 2.2,3 = 147,70 mm 2𝑏. 𝑡 3 (ℎ𝑡 − 2𝑡)𝑡 3 2(𝑎 − 𝑡)𝑡 3 𝐽= + + 3 3 3 =

2.50. 2,33 (150 − 2.2,3)2,33 2(20 − 2,3)2,33 + + 3 3 3

= 1138,83 𝑚𝑚4 𝐼𝑤 =

2 𝐼𝑦.ℎ2 ⁄ = 220000.147,70 ⁄ = 1,200.109 𝑚𝑚6 4 4

IV - 5



𝑋1 =

𝜋 𝐸𝐺𝐽𝐴 𝜋 200000.76923,0769.1138,83.632 √ √ = 𝑠 2 28000 2

= 83850,50 Mpa 2 𝑆 2 𝐼𝑊 28000 1,200.109 𝑋2 = 4 ( ) =( ) 𝐺𝐽 𝐼𝑌 76923,0769.1138,83 220000 2

= 0,00223 𝑚𝑚 ⁄𝑁 2 Zx = 1 / 4 htt2 + a. t(ht - a) + t(b - 2t)(ht - t) 𝑍𝑥 =2/4 150.2.32 + 20.2,3(150 - 20) + 2,3(50 - 2.2,3)(150 -2,3) = 21601 mm3 𝑍𝑦 = ℎ𝑡 . 𝑡(𝑐 − 𝑡⁄2) + 2𝑎. 𝑡(𝑏 − 𝑐 − 𝑡⁄2) + 𝑡(𝑐 − 𝑡)2 + 𝑡(𝑏 − 𝑐 − 𝑡)2 = 150.2,3 (15,4 − 2,3⁄2) + 2.20.2,3 (50 − 15,4 − 2,3⁄2) + 2,3(15,4 − 2,3)2 + 2,3(50 − 15,4 − 2,3)2 = 10804 𝑚𝑚3

B. Pembebanan Gording No

Material

Berat Satuan

1

Berat sendiri gording

49,6

2

Atap metal Zincalume

58,7 N/m2

Subtotal beban mati,

q

(m)

(N/m)

N/m

qDL

49,6 1,3

76,3

=

125,9

N/m

=

12,5

N/m

qDL

=

138,4

N/m

PLL

=

Aksesoris atap, dll (10% BS) Total beban terbagi rata akibat beban mati

Lebar

Beban hidup (live load) Beban hidup terpusat akibat beban pekerja,

1000

N

Beban hidup terbagi rata akibat beban hujan min. 20 kg/m2 qh = 200 x 1,3 = 260 N/m IV - 6



Beban hujan terpusat

Ph = qh* L = 260 * 6 = 1560 N

Beban angin (wind load) Tekanan angin minimum = 25 kg/m2

Gambar 4.3 Koefisien angin

Beban angin pada atap Koefisien angin dimana α < 65o Koefisien angin hisap kiri (Kp) ¼ busur bawah

Kpb =

-0,6

¼ busur atas

Kpa =

-0,7

¼ busur bawah

Ksb =

-0,2

¼ busur atas

Ksa =

-0,5

Koefisisien angin hisap kanan (Ks)

C. Perhitungan pembebanan

Beban mati (qDL) = 138,4 N qDx = qDL. cos a IV - 7



= 138,4. cos 8 = 0,137 N/mm qDy = qDL. sin α = 138,4. sin 8 = 0,019 N/mm

Beban hidup (PLL) = 1000N PLx = PLL. cos α = 1000. cos 8 = 990,27 N PLy = PLL. sin α = 1000. sin 8 = 139,17 N Beban hujan (Ph) = 1560N Phx = Ph. cos α = 1560. cos 8 = 1544,8 N Phy = Ph. sin α = 1560 sin 8 = 217,11 N Beban angin (qML) = 1,3. 250 = 325 N/m Angin hisap kiri : qwx = -0,7. qWL. cos a = -0,7.325. cos 8 = -0,225N/mm qwy = - 0,7. qWL. sin a = -0,7.325. sin 8 = -0,031 N/mm Angin hisap kanan : IV - 8



qwx = -0,5. qWL. cos a = -0,5. 325. cos 8 = -0,160 N/mm qwy = -0,5. qML. sin a = -0,5. 325. sin 8 = -0,022 N/mm D. Perhitungan Momen dan Gaya Geser Momen dan gaya geser masing masing beban antara : Dimana Lx = 6000 mm dan Ly = 2000mm 1. Momen dan gaya geser akibat beban mati a)

MuDx = 1⁄8qDxL2 = 1⁄8 . 0,137. 60002 = 616500 N. mm VuDx = 1⁄2qDxL = 1⁄20,137.6000 = 411 N MuDy = 1⁄8 qDyL2 = 1/8 . 0,019. 20002 = 9500 N. mm VuDy = 1⁄2 qDxL = 1⁄20,019.2000 = 19 N

b)

Momen pada ¼ bentang 𝑀

1 4𝐷𝑋

= 3⁄32 𝑞𝐷𝑋 𝐿2 = 3⁄32 0,137. 60002 = 462375 𝑁. 𝑚𝑚

2. Momen dan gaya geser akibat beban hidup : a)

Momen dan gaya geser maksimum MuLx = 1⁄4P1x L = 1⁄4 . 990,27.6000 = 1486205 N. mm VuLx = 1⁄2 P1x = 1⁄2 990,27= 495,13 N MuLy = 1⁄4P1yL = 1⁄4 . 139,17.2000 = 69585 N. mm VuLy = 1⁄2 P1y = 1⁄2 139,17 = 69.58 N

b)

Momen pada ¼ bentang M1/4Dx = 1⁄8 P1x L = 1⁄8990,27.6000 = 742702.5 N. mm IV - 9



3. Momen dan gaya geser akibat beban angin : a)

Momen dan gaya geser maksimum MuWx = 1⁄8qWx L2 = 1⁄8 -0,225. 60002 = -1012500 N. mm VuWx = 1⁄2qWxL = 1⁄2 -0,225.6000 = -675 N MuWy = 1⁄8qWxL2 = 1⁄8 -0,022. 20002 = -11000 N. mm VuWy = 1⁄2qWyL = 1⁄2 -0,022. 2000 = -22 N

b)

Momen pada ¼ bentang M1/4Dx = 3⁄32 qWxL2= 3⁄32 -0,225.60002 = -759375 N. mm Kombinasi beban antara lain Gaya Geser Maksimum Arah Arah y Arah Arah y x(N.mm) (N.mm) x(N) (N) U = 1,4D 863100 13300 575,4 26,6 U = 1,2D + 1,6L 3116448 122736 1285 134 U = 1,2D + 1,6La + 0,8W 2306448 113936 745 116 U = 1,2D + 1,3W + 0,5La 166252 31892 136 28 U = 0,9D ± 1,3W 1871100 22850 1247 45.7 Kombinasi Beban

1. 2. 3. 4. 5.

Momen Maximum

Sehingga : Mux = 3116448 N. mm Muy = 122736 N. mm Vux = 1285,4 N Vuy = 134,13 N Momen pada ¼ dan ¾ bentang sebesar : 𝑀1𝑢𝑥 =(1,2. 462375) + (1,6. 742702.5) 4

= 1743174 N. mm IV - 10



E. Tahanan momen lentur 1. Cek kapasitas momen dalam keadaan local buckling 𝜆 = 𝑏⁄𝑡 = 50⁄2,3 = 21,73 𝑚𝑚 𝜆𝑝 = 170⁄ = 170⁄ = 10,973 √240 √𝑓𝑦 𝜆𝑟 = 370⁄ = 370⁄ = 28,378 √240 − 70 √𝑓𝑦 − 𝑓𝑟 kondisi 𝜆𝑝 < 𝜆 < 𝜆𝑟 termasuk penampang non compact sehingga : 𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 𝑀𝑟 )

(𝜆 − 𝜆𝑝 ) (𝜆𝑟 − 𝜆𝑝 )

Momen penampang terhadap sumbu x : Mpx = fy. Zx = 240. 21601 = 5184290 N. mm Mrx = (fy - fr). Sx = (240 - 70). 28000 = 4760000 N. mm (𝜆−𝜆𝑝 )

Mnx = MpX - (Mpx - Mrx) (𝜆

𝑟 − 𝜆𝑝 )

(21,73 −10,973)

= 5184290- (5184290 - 4760000) (28,378−10,973) = 4921839 N. mm Momen penampang terhadap sumbu y : Mpy = fy. Zy = 240. 10804 = 2593064 N. mm Mry = (fy - fr). Sy = (240 - 70).8190 = 1071000 N. mm Mny = Mpy - (Mpy - Mry)

(𝜆−𝜆𝑝 ) (𝜆𝑟 − 𝜆𝑝 ) (21,73−10,973)

= 2593064 - (2593064 - 1071000) (28,378−10,973) = 1651567 N. mm 2. Cek kapasitas momen dalam keadaan lateral buckling IV - 11



L = 2000 mm (jarak dukungan lateral) 𝐸

200000

𝑦

240

𝐿𝑝 = 1,76𝑟𝑦 √𝑓 = 1,76.18,6√

𝐿𝑟 = 𝑟𝑦 [

= 18,6 [

= 945 mm

𝑋1 ] √1 + √1 + 𝑋2 𝑓𝐿2 𝑓𝐿

83850,50 170

] √1 + √1 + 0,00223.1702

= 2754 𝑚𝑚 kondisi Lp < L < Lr, termasuk bentang menengah sehingga: 𝐿 −𝐿

𝑀𝑛 = 𝐶𝑏 [𝑀𝑝 + (𝑀𝑝 − 𝑀𝑟 ) 𝐿 𝑟−𝐿 ]≤ 𝑀𝑝 𝑟

𝐶𝑏 =

=

𝑝

12,5𝑚𝑎𝑥 ≤ 2,3 2,5𝑀𝑚𝑎𝑥 + 3𝑀𝐴 + 4𝑀𝐵 + 3𝑀𝑐

12,5.3116448 2,5.3116448 + 3.1743174 + 4.3116448 + 3.1743174

= 1,27 Momen penampang terhadap sumbu x 𝑀𝑛𝑥 = 𝐶𝑏 [𝑀𝑝𝑥 + (𝑀𝑝𝑥 − 𝑀𝑟𝑥 )

𝐿𝑟 − 𝐿 ] 𝐿𝑟 − 𝐿𝑝

= 1,27[5184290+ (5184290- 4760000)] 2754− 2000 2754 − 945

= 8235897,624 > 7004528,640

Sehingga Mnx = 6261095 Nmm Momen penampang terhadap sumbu x 𝑀𝑛𝑦 = 𝐶𝑏 [𝑀𝑝𝑦 + (𝑀𝑝𝑦 − 𝑀𝑟𝑦 )

𝐿𝑟 − 𝐿 ] 𝐿𝑟 − 𝐿𝑝

= 1,27[2593064 + (2593064- 1071000)] IV - 12



2754− 2000 2754 − 945

= 2162617 Nmm

3. Kapasitas momen Momen nominal terhadap sumbu x (diambil yang terkecil) : Mnx = 6261095 N. mm Momen nominal terhadap sumbu y (diambil yang terkecil) : Mny = 2162617 N. mm Syarat yang harus dipenuhi : (

(

𝑀𝑢𝑦 𝑀𝑢𝑥 )+( ) ≤ 1,0 ∅𝑏 𝑀𝑝𝑥 ∅𝑏 𝑀𝑝𝑦

3116448 122736 )+( ) ≤ 1,0 0,9.6261095 0,9.2162617 0,61 ≤ 1,0 …………… OK‼

F. Tahanan gaya geser ℎ 𝑡𝑤

=

145,4 2,3

𝑘𝑛 = 5 +

1,10√

= 63,21 5 2

(𝑎⁄ℎ)

= 5+

5 2

(6000⁄145.4)

= 5,12

𝑘𝑛 𝐸 5,12.200000 = 1,10√ = 71,85 𝑓𝑦 240

ℎ 𝑘𝑛 𝐸 ≤ 1,110√ , 𝑠𝑒ℎ𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎 𝑉𝑛 = 0,6𝑓𝑦 𝐴𝑤 𝑡𝑤 𝑓𝑦 Tahanan geser terhadap sumbu x : Aw = t.ℎ = 2,3. 145,4 = 334,42 mm2 Vnx = 0,6fyAw = 0,6.240.334,42 = 48156,48 N Tahanan geser terhadap sumbu y : IV - 13



Aw = 2(t. b) = 2(2,3. 50) = 230mm2 Vny = 0,6fyAw = 0,6.240.230 = 33120 N Syarat yang harus dipenuhi : (

(

𝑉𝑢𝑦 𝑉𝑢𝑥 )+( ) ≤ 1,0 ∅𝑓 𝑉𝑛𝑥 ∅𝑓 𝑉𝑛𝑦

1285,4 134,13 )+( ) ≤ 1,0 0,9.48156,48 0,9.33120

0 ,034 ≤ 1,0 …………OK‼ G. Kontrol interaksi geser dan lentur 𝑀𝑢 ∅𝑏 𝑀𝑛

+ 0,625

𝑉𝑢 ∅𝑓 𝑉𝑛

≤ 1,375

0,61 + 0,625.0,034 ≤ 1,375 0,644 ≤ 1,375 ……OK‼ H. Kontrol lendutan ∆𝑥 =

5𝑞𝐷𝑥 𝐿4 384𝐸𝐼𝑥

𝑃

𝐿3

𝐿4

5𝑞

𝐿𝑥 𝑊𝑥 + 48𝐸𝐼 + 0,8 384𝐸𝐼 𝑥

=

𝑥

5.0,137. 2000

4

384.200000.2100000

+ 0,8

+

990,27. 20003 48.200000.2100000

5. −0,225. 2000

4

384.200000.2100000

= 0,43𝑚𝑚

5𝑞𝐷𝑦 𝐿4 𝑃𝐿𝑦 𝐿3 5𝑞𝑊𝑦 𝐿4 ∆𝑦 = + + 0,8 384𝐸𝐼𝑦 48𝐸𝐼𝑦 384𝐸𝐼𝑦 =

5.0,019. 20004 384.200000.220000

+ 0,8

+

139,17.20003 48.200000.220000

5. −0,031. 20004 384.200000.220000

= 0,46𝑚𝑚

∆𝑖𝑗𝑖𝑛 = 𝐿⁄240 = 2000⁄240 = 8,333𝑚𝑚 ∆ = √∆2𝑥 + ∆2𝑦 =√0,432 + 0,462 = 0,62𝑚𝑚 IV - 14



∆≤ ∆𝑖𝑗𝑖𝑛 , … … … … … . 𝑂𝐾‼ J. Kontrol tanahan sagrod Beban ultimate : 𝑃𝑢𝑦 = 1,2𝑞𝐷𝑦 . 𝐿 + 1,6𝑃𝐿𝑦 = 1,2.0,019.2000 + 1,6.139,17 = 268,27 𝑁 Luas penampang bruto sagrod, dimana diameter sagrod yang direncanakan menggunakan 10mm 𝐴𝑔 =

𝜋 2 𝜋 2 𝐷 = 10 = 78,54𝑚𝑚2 4 4

Ae = 0,75Ae fu = 0,75.78,54.370 = 70,69 mm2 Tahanan tarik sagrod berdasarkan luas penampang bruto : Tn = 0,9. Agfy = 0,9.78,54.240 = 16964,60 N Tahanan tarik sagrod berdasarkan luas penampang netto : Tn = 0,75. Ae fu = 0,75.70,69.370 = 19615,319 N Tahanan tarik sagrod yang digunakan (diambil terkecil): Tn = 16964,60 N ∅fTn = 0,9.16964,60 = 15268,14 ≥ Puy = 268,17 N……. OK!! Simpulan : Dalam desain / cek analisis gording atap , struktur di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar dari 1 dan lendutan rencana < lendutan ijin , sehingga didapat penampang gording yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu profil C 150x50x20x2,3.

IV - 15



4.3. Perencanaan Struktur Kuda-kuda / Rafter Sistem Honeycomb 4.3.1. Penentuan Dimensi Profil (Preliminary Design) Penentuan dimensi awal penampang profil IWF honeycomb diambil berdasarkan persamaan batas kuat lentur, Mu ≤ 𝛟 Mn Mn = 0.9 Sx.fy > Mu Sx =

𝑀𝑢 0.9 𝑓𝑦

Beban hidup atap warehouse diambil 100 kg (PPURG 1987) sedangkan beban mati diasumsikan sebesar 60% dari beban hidup, maka diperoleh nilai Sx = (1,2∗(0,125∗60∗729))+(1,6∗(0.125∗100∗729) 0.9∗2400

=

2114100 0.9∗2400

= 978,75 cm3. Pilih profil

dari table baja dengan nilai modulus penampang (Sx) lebih besar dari perhitungan teoritis. Sehingga dipilih profil WF honeycomb 525*175*7*11 dengan nilai Sx = 1212,3 > 978,75 cm3 4.3.2. Pembebanan Kuda – kuda / Rafter Jarak antara kuda – kuda / rafter

:6

Jarak antara gording

: 1,3

Sudut kemiringan atap

: 8o

m m

Beban mati (dead load)

No

Material

Berat Satuan

1


49,6

N/m

2


58,7

N/m2


qDL

Lebar (m)

q (N/m) 49,6

1,3 =

76,3 125,9

N/m IV - 16



Alat Pengikat, dll (10% BS) Total beban terbagi rata akibat beban mati

qDL

=

12,5

N/m

=

138,4

N/m

Beban mati diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : Beban mati terpusat

PDL = qDL * L = 138,4 * 6 = 830,4 N


PLL

=

1000

N

Beban hidup terbagi rata akibat beban hujan min. 20 kg/m2 qh = 200 x 1,3 = 260 N/m Beban hujan diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : Beban hujan terpusat

Ph = qh* L = 260 * 6 = 1560 N

Karena asumsi beban pekerja dan beban hujan tidak bekerja bersamaan, maka diambil beban yang paling besar, yaitu beban hujan sebesar 1560 N Beban angin (wind load) Tekanan angin minimum = 25 kg/m2

Gambar 4.3 Koefisien angin

Beban angin pada atap Koefisien angin dimana α < 65o Koefisien angin hisap kiri (Kp) ¼ busur bawah

Kpb =

-0,6

¼ busur atas

Kpa =

-0,7


IV - 17


Koefisisien angin hisap kanan (Ks) ¼ busur bawah

Ksb =

-0,2

¼ busur atas

Ksa =

-0,5

Beban hisap kiri ¼ busur bawah (qat) = (-0,6) * 250 * 1.3 = - 195 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : PatX = (-195) * 6 * cos 8o = - 1158 N PatY = (-195) * 6 * sin 8o = - 163 N ¼ busur atas (qat) = (-0,7) * 250 * 1.3 = - 228 N/m PatX = (-228) * 6 * cos 8o = - 1355 N PatY = (-228) * 6 * sin 8o = - 190 N Beban angin hisap kanan ¼ busur bawah (qah) = (-0,2) * 250 * 1.3 = - 65 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : PahX = (-65) * 6 * cos 8o = - 386 N PatY = (-65) * 6 * sin 8o = - 54 N ¼ busur atas (qah) = (-0,5) * 250 * 1.3 = -163 N/m PatX = (-163) * 6 * cos 8o = - 968 N PatY = (-163) * 6 * sin 8o = - 136 N 4.3.3. Pemodelan 2D pada SAP2000 A. Membuka File SAP2000 Buka file SAP2000 dengan klik All Programes > Computer and Structures > SAP2000. Atur satuan yang digunakan menjadi N, mm, C IV - 18



klik toolbar New Model > pilih Grid Only > OK

Gambar 4.4 Menentukan template SAP2000

Pembuatan Grid Klik kanan pada layar kemudian Edit Grid Data > Modify/Show System sehingga muncul jendela seperti pada gambar 4.5 dibawah ini.

Nama grid

Jarak antar grid

Satuan yang digunakan

Display grid

Gambar 4.5 Grid system data

Membuat grid sesuai geometrik struktur. Mengisikan jarak pada kolom Spacing. ListBox X Grid Data merupakan pembuatan grid pada arah IV - 19



horizontal (sejajar sumbu x, ListBox Y Grid Data merupakan pembuatan grid pada arah sumbu Y, dan Z Grid Data pembuatan grid pada arah vertikal (tinggi struktur). B. Mendefinisikan Material Profil Langkah-langkah mendefinisikan material antara lain : 1. Klik Define > Materials pada jendela program SAP2000 hingga muncul jendela seperti dibawah ini :

Material beton

Material baja

Gambar 4.6 Jendela define materials

2. Pilih jenis material kemudian klik command button Modify / Show Materials

Nama material Tipe material

Kuat tarik baja Kuat leleh baja

IV - 20



Gambar 4.7 Jendela property materials

Input property material dengan nilai fy, fu sesuai dengan mutu BJ 37 C. Membuat Penampang Profil Membuat penampang profil sesuai dengan penampang rencana awal (Preliminary Design). Langkah-langkah membuat penampang profil antara lain sebagai berikut : 1. Klik

Define

>

Sections

properties

>

Frame

Sections

sehingga muncul jendela seperti dibawah ini.

Gambar 4.8 Jendela frame properties

2. Klik command button add new property 3. Modifikasi Profil WF honeycomb dengan pilih material other sebagai material yang akan digunakan, kemudian klik icon Section Designer.

Gambar 4.9 Jendela frame section property

IV - 21



4. Membuat dimensi penampang profil Honeycomb yang akan digunakan, terdiri dari penampang profil WF utuh kemudian WF berlubang . Pilih Section Designer kemudian membuat profil sesuai penampang yang akan dibuat berdasarkan geometrik honeycomb sesuai tabel baja Gunung garuda.

Gambar 4.10 Property section designer WF utuh & WF Lubang

3. Membuat Profil WF honeycomb dengan pilih material add frame section property. Pilih other sebagai material yang akan digunakan, IV - 22



kemudian klik icon Nonprismatic. Mengisi section dengan urutan WF utuh – WF berlubang – WF utuh dengan jumlah sesuai dengan panjang yang dibutuhkan.

Gambar 4.11 Mengisi Property WF Honeycomb

4. Membuat dimensi penampang profil untuk elemen kolom yang akan digunakan sesuai penampang yang akan dibuat berdasarkan section properties sesuai tabel baja Gunung garuda.

IV - 23



Gambar 4.12 Mengisi Property Kolom WF

Gambar 4.13 Input rencana profil baja

D. Mendefinisikan Jenis Beban Dalam mendefinisikan jenis beban, dalam struktur ada beberapa jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, angin, dsb. Adapun langkah-langkah mendefinisikan beban antara lain : 1. Klik Define > Load Patterns 2. Membuat jenis beban rencana antara lain beban mati (Dead), beban Hidup (Live), Beban Angin (Wind). Dimana self weight multiplier untuk beban mati (Dead)=1. IV - 24



Gambar 4.14 Mendefinisikan jenis beban

E. Membuat Kombinasi Pembebanan Kombinasi pembebanan yang dimaksudkan SAP2000 adalah kombinasi pembebanan sesuai peraturan SNI 03-1729-2002 antara lain : COMB 1 : 1,4 D COMB 2 : 1,2 D +1,6 (L atau H) COMB 3 : 1,2 D +1,6 (L atau H) + 0,8 W COMB 4 : 1,2 D + 1,3 W + 0,5(L atau H) COMB 5 : 0,9D + 1,3W COMB 6 : 0,9D - 1,3W

Langkah-langkah menentukan kombinasi pembebanan antara lain : 1. Klik Define > Load combinations 2. Untuk awal mendefinisikan kombinasi pembebanan, kita klik Add New Comb, sebagai contoh kita akan membuat COMB1 sesuai SNI diantaranya 1,4 D

IV - 25



Gambar 4.15 Membuat kombinasi pembebanan

F. Membuat Pemodelan Struktur 2 Dimensi Pemodelan struktur warehouse terdiri dari elemen struktur kolom dan rafter. Langkah-langkah memodelkan struktur antara lain : 1.

Pilih tampilah XZ, (untuk memodelkan rafter dan kolom )

2.

Aktifkan toolbar

3.

Aktifkan frame (elemen struktur) yang akan dimodelkan

4.

Klik kiri pada mouse di bagian ujung grid dan kemudian tarik ke ujung grid yang lain. Dalam membuat frame diusahakan arahnya selalu sama.

Gambar 4.16 Frame properties

Membuat jenis tumpuan dengan memblok seluruh area dasar, kemudian klik Assign > Joint > Restraint, pilih tumpuan jepit. IV - 26



Gambar 4.17 Menentukan tipe tumpuan struktur

Setelah pemodelan struktur selesai, akan didapatkan model struktur 2D sesuai gambar dibawah ini.

Gambar 4.18 Pemodelan 2D struktur warehouse

4.3.4. Input Pembebanan Struktur Kuda-kuda pada SAP2000 Pemodelan semua tipe beban pada rafter diinterpretasikan sebagai beban titik sedangkan beban pada kolom diinterpretasikan sebagai beban merata sesuai dengan arah beban.

IV - 27



A. Input Beban Mati Beban mati meliputi berat penutup atap, berat gording beserta assesorisnya.

Gambar 4.19 Input beban mati (dead load) pada struktur kuda-kuda

Gambar 4.20 Pemodelan beban mati struktur kuda-kuda

B. Input Beban Hidup Beban hidup meliputi beban pekerja / beban hujan pada saat pelaksanaan atau perbaikan.

Gambar 4.21 Input beban hidup (live load) pada struktur kuda-kuda

IV - 28



Gambar 4.22 Pemodelan beban hidup pada struktur kuda-kuda

C. Input Beban Angin Beban angin yang bekerja pada rafter/kuda - kuda

Gambar 4.23 Input beban angin hisap kiri pada struktur kuda-kuda

Gambar 4.24 Pemodelan beban angin pada struktur kuda-kuda

IV - 29



4.3.5. Analisis dan Desain 2 Dimensi Struktur Kuda-kuda pada SAP2000 Acuan perencanaan mengunnakan AISC – LRFD 93 ditampilkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.25 Acuan perencanaan struktur AISC – LRFD 93

Karena struktur dianalis 2 dimensi , maka dipilih Analysis Option dengan sumbu XZ plane.

Gambar 4.26 Set Analysis Option XZ Plane

Untuk melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan dengan cara Design -Steel Frame Detail – Start Design / Check Structure. IV - 30



Gambar 4.27 Steel Design Section

Nilai rasio kekuatan (perbandingan beban terfaktor atau kuat perlu dengan beban rencana atau kuat rencana) pada setiap elemen batang dapat diketahui dengan cara Display Design Info – PM Ratio Color and Values. Nilai ratio tegangan max.untuk kuda-kuda WF honeycomb 525*175*7*11 sebesar 0,84 < 1 (kuat).

Gambar 4.28 Nilai ratio tegangan struktur kuda-kuda

Berdasarkan nilai rasio kekuatan WF honeycomb 525*175*7*11 diatas (ratio sebesar 0,84 < 1), maka untuk mendapatkan profil optimum (rasio mendekati 1) perlu dicoba profil dengan dimensi yang lebih kecil menjadi WF honeycomb 450*150*6.5*9. Hasil ratio dari kedua profil diatas ditunjukkan pada grafik dibawah ini :

IV - 31



Gambar 4.29 Nilai ratio profil optimum

Berdasarkan grafik nilai rasio kekuatan diatas, nilai rasio WF honeycomb 450*150*6.5*9 melebihi syarat batas (nilai rasio < 1), maka profil WF honeycomb 525*175*7*11 paling optimum sehingga dapat dipakai dan kuat. Analisis element struktur menggunakan program bantu SAP2000 v.14 didapat gaya-gaya dalam yang ditampilkan pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.30 Gaya dalam Momen 3-3 pada portal grid 8

IV - 32



a) Gaya dalam Shear 3-3 pada portal grid 8

b) Gaya Aksial pada portal grid 8 Gambar 4.31 Gaya dalam Shear 3-3 dan Aksial pada portal grid 8

Lendutan yang terjadi akibat beban mati dan hidup dapat diketahui dengan program bantu SAP2000 v.14 dengan cara Display – Show Deformed Shapes yang ditampilkan pada gambar dibawah ini, didapat nilai lendutan maksimum 6,7 cm < lendutan ijin 2700/240 = 11,25 cm.

Gambar 4.32 Lendutan maksimum pada SAP2000

IV - 33



Simpulan : Dalam desain / cek analisis struktur kuda-kuda / rafter menggunakan program SAP2000, struktur di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar dari 1 (tidak berwarna merah) dan lendutan rencana < lendutan ijin , sehingga didapat penampang struktur kuda-kuda yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu profil IWF Honeycomb 525x175x7x11. 4.3.6. Kontrol Properti Penampang Profil WF Honeycomb Dengan LRFD A. Data profil baja Dari hasil output program SAP2000 diperoleh : Mu = 212418387 N. mm Vu = 46562 N Kuda-kuda atap menggunakan profil original WF 350x175x7x11 yang kemudian dimodifikasi menjadi profil WF Honeycomb 525x175x7x11 produksi PT. Gunung Garuda, dimensi sesuai dengan tabel baja gunung garuda yang ditunjukkan gambar berikut :

Gambar 4.33 Section Properties WF Honeycomb

IV - 34



WF Honeycomb 525x175x7x11 dg

525 mm ix

25.1 cm

bf

175 mm iy

4.4 cm

tw

7 mm Anet.

75.39 cm2

tf

11 mm Agross

50.54 cm2

ds

354 mm Weight

dt

85.5 mm

49.6 kg/m'

B. Mencari Inersia arah x (Ix) dan Modulus plastis profil honeycomb Profil WF dengan badan tanpa lubang 1

Ixutuh = (12 * b * dg3) – (2*

1 12

*(

𝑏𝑓−𝑡𝑤 2

)) (dg - 2tf)3 = 2110253906 –

1781689378 Ixutuh = 328564528 mm4 = 32856 cm4 1

Zxutuh = ( 4 * tw * dg2) + (b-tw) * (dg-tf) * tf = 482343 + 949872 Zxutuh = 1432215 mm3 = 1432 cm3 Profil WF dengan badan berlubang 1

1

𝑏𝑓−𝑡𝑤

Ixlubang = (12 * b * dg3) – (2* 12 * (

2

1

)) (dg-2tf)3 - (12 * tw * ho3)

Ixlubang = 328564528 – 25877754 = 302686774 mm4 =30268 cm4 1

1

Zxlubang = ( 4 * bf * dg2) - (2* 4 * (

𝑏𝑓−𝑡𝑤 2

1

)) (dg-2tf)2 - ( 4 * tw * ho2)

Zxlubang = 12058593 – 10626378 – 219303 = 1212913 mm3 = 1213 cm3 C. Tahanan Momen Lentur 1. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lokal pada pelat sayap 𝜆=

𝑏𝑓 ⁄2𝑡 = 175⁄22 = 7,95 𝑓 IV - 35



𝜆𝑝 = 170⁄ = 170⁄ = 10,973 𝑓 √240 √𝑦 𝜆𝑟 = 370⁄ = 370⁄ = 28,378 𝑓 − 𝑓 √240 − 70 √𝑦 𝑟 Kondisi 𝜆 < 𝜆𝑝 , termasuk penampang kompak …… (OK) 2. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lokal pada pelat badan (ketika solid) 𝜆 = ℎ⁄𝑡 = 503⁄7 = 71,85 𝑤

𝜆𝑝 = 1680⁄ = 1680⁄ = 108,44 𝑓 √240 √𝑦 Kondisi 𝜆 < 𝜆𝑝 , termasuk penampang kompak …… (OK) Karena penampang kompak, maka : Mn = Mp Mp = fy. Zx = 240 * 1432215 = 343731780 N. mm ϕMn = 0.9 * 343731780 = 309358602 N. mm ϕMn > Mu 309358602 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK) 3. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lokal pada pelat badan (ketika berlubang) 𝜆 = 𝑑𝑡⁄𝑡 = 85,5⁄7 = 12,14 𝑤

𝜆𝑝 = 1680⁄ = 1680⁄ = 108,44 √240 √𝑓𝑦 Kondisi 𝜆 < 𝜆𝑝 , termasuk penampang kompak …… (OK)

IV - 36



Karena penampang kompak, maka : Mn = Mp Mp = fy. Zx = 240 * 1212913 = 291099060 N. mm ϕMn = 0.9 * 291099060 = 261989154 N. mm ϕMn > Mu 261989154 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK) 4. Momen lentur nominal ( berdasarkan ASCE Journal of Structure Engineering Vol. 118, No.12 page 3327 ). Karena penampang kompak, maka : ∆𝐴𝑠 = ho * tw = 354 * 7 = 2478 mm2 Mn = Mp - 𝑓𝑦 * ∆𝐴𝑠 (

ℎ𝑜 4

)

= 343731780 – 240 * 2478 (

354 4

)

= 291099060 N. mm ϕMn = 0.9 * 291099060 = 261989154 N. mm ϕMn > Mu 261989154 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK) 5. Cek kapasitas momen dalam keadaan tekuk lateral L = 1300 mm (jarak dukungan lateral) ℎ = 𝑑𝑔 − 𝑡𝑓 = 525 − 11 = 514𝑚𝑚 𝐽=

2𝑏. 𝑡𝑓 3 (𝑑𝑔 − 2𝑡𝑓 )𝑡𝑤3 + 3 3 IV - 37



=

2.175.113 3

+

(525−2.11)73 3

= 212793 mm4 𝐼𝑤 = 𝐺=

𝐸 200000 = = 76923 𝑀𝑝𝑎 2 + 0.3 2 + 0.3

𝑋1 =

=

9840000.5142 𝐼𝑦 . ℎ2 ⁄ = = 6.49. 1011 𝑚𝑚6 4 4

𝜋 EGJA √ 𝑆 2

𝜋 200000 ∗ 76923 ∗ 212793 ∗ 7371 √ 1213000 2

= 18991,6 Mpa 2 𝑆 2 𝐼𝑤 1213000 6.49. 1011 𝑥2 = 4 ( ) = 4( ) ∗ 𝐺𝐽 𝐼𝑦 76923 ∗ 212793 9840000 2 = 0,0015 mm ⁄N2

𝐿𝑝 = 1,76𝑟𝑦 √

𝐿𝑟 = 𝑟𝑦 [ = 44 [

𝐸 200000 = 1,76 ∗ 44 √ = 2235,5mm 𝑓𝑦 240

𝑋1 ] √1 + 𝑋2 𝑓𝐿2 𝐹𝐿

18991,6 ] √1 + 0,0015 ∗ 1702 170

= 32735 𝑚𝑚 Kondisi L < Lp, termasuk bentang pendek , sehingga: Mn = Mp = fy. Zx = 240 * 1432215 = 343731780 N. mm Berdasarkan analisis kapasitas momen nominal tersebut maka diambil nilai yang terkecil, yaitu : IV - 38



Mn = 261989154 N. mm ϕMn = 0.9 * 291099060 = 261989154 N. mm ϕMn > Mu 261989154 N. mm > 212418387 N. mm ………(OK) Sehingga didapatkan rasio tahanan momen lentur : Mu ϕMn

<1

0.81 < 1……..(OK) D. Tahanan Gaya Aksial Parameter kelangsingan terhadap sumbu x : 1 𝐿𝑘 𝑓𝑥 1 6836 240 √ = ∗ √ = 0.3 𝜋 𝑟 𝐸 𝜋 251 200000

𝜆𝑐𝑥 =

1,43

Untuk 0.25 < 𝜆𝑐 < 1,2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 = 1.6−0.67𝜆

𝑐

𝜔𝑥 =

1,43 1,43 = =1 1.6 − 0.67𝜆𝑐 1.6 − 0.67 ∗ 0.3

𝑓𝑐𝑟𝑥 =

𝑓𝑦 240 = = 240 𝑀𝑃𝑎 𝜔𝑥 1

Parameter kelangsingan terhadap sumbu y : 1 𝐿𝑘 𝑓𝑦 1 1300 240 √ = √ = 0.32 𝜋 𝑟 𝐸 𝜋 44 200000

𝜆𝑐𝑦 =

Untuk 0,25 < 𝜆𝑐 < 1,2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝜔 = 𝜔𝑦 =

1,43 1,6−0,67𝜆𝑐

1,43 = 1,03 1,6 − 0,67.0,32

𝑓𝑐𝑟𝑦 =

𝑓𝑦 240 = = 233 𝑀𝑃𝑎 𝜔𝑦 1,03 IV - 39



Tahanan aksial : Terhadap sumbu x : Nnx = A. fcrx = 7371*240 = 1769040 N Terhadap sumbu y : Nny = A. fcry = 7371*233 = 1717443 N Sehingga tahanan aksial sebesar (diambil yang terkecil) :’ Nn = 1717443 N E. Tahanan Gaya Geser 1. Kontrol Gaya Geser 𝑑𝑔 − 2𝑡𝑓 525 − 22 = = 71 𝑡𝑤 7 1365 1365⁄ = 88,11 ⁄√𝑓 = √240 𝑦 1100 1100⁄ = 71 ⁄√𝑓 = √240 𝑦 2. Kontrol Tekuk Badan ( berdasarkan ASCE Journal of Structure Engineering Vol. 118, No.12 page 3319 ) 𝑑𝑔 − 2𝑡𝑓 1365 ≤ 𝑡𝑤 √𝑓𝑦 71 ≤ 88,11 𝑑𝑔 − 2𝑡𝑓 1100 ≤ 𝑡𝑤 √𝑓𝑦 71 ≤ 71 Perbandingan lebar terhadap tinggi lubang ao = 293,8 mm

IV - 40



ho = 354 mm ao 293,8 = = 0,83 ≤ 3 … … . . (𝑂𝐾) ho 354 𝑉𝑝 = 𝑓𝑦 ∗ 𝑡𝑤 ∗

𝑑𝑔 √3

= 240 ∗ 7 ∗

525 √3

= 509223 𝑁

Parameter Lubang 𝑃𝑜 =

ao 6ho 293,8 6 ∗ 354 + = + = 4,88 ≤ 5,6 … … . . (𝑂𝐾) ho dg 354 525

( Nilai 5,6 adalah untuk baja non komposit ) 3. Kontrol Kuat Geser Untuk Tee Atas dan Tee Bawah 𝑉𝑝𝑡 =

𝑓𝑦 ∗ 𝑡𝑤 ∗ 𝑑𝑡 √3

=

240 ∗ 7 ∗ 85,5 √3

= 82930 𝑁

µ=0 𝑣=

ao 293,8 = = 3.43 dt 85,5

√6 + µ v + √3 𝑉𝑛𝑡 =

= 0,47 < 1 … … … . . (𝑂𝐾)

√6 + µ v + √3

𝑉𝑝𝑡

= 0,47 * 82930 = 38977 N 𝑉𝑛𝑡 < 𝑉𝑝𝑡 38977 N < 82930 N…………(OK) Vn = ∑ Vnt = 2 * 38977 = 77954 N ϕVn = ∑ Vnt = 0,9* Vn = 0,9 * 77954 = 70159 N ϕVn > Vu 70159 N > 46562 N …………(OK) Sehingga didapatkan rasio tahanan momen lentur : IV - 41



Vu ϕVn

<1

0.66 < 1……..(OK) F. Kontrol Interaksi Lentur Dan Geser 𝑀

𝑉

(𝜙𝑀𝑢 ) 3 + (𝜙𝑉𝑢 )3 < 1 𝑛

(

𝑛

212418387 0.9 ∗ 291099060

)3 + (

46562 0,9 ∗ 77954

)3 < 1

0,53 + 0,29 = 0,82 < 1…………(OK) G. Kontrol Interaksi Aksial Tekan Dan Momen Lentur 𝑁𝑢 106204 = = 0,073 < 0,2 𝜙𝑁𝑛 0,85 ∗ 1717443 𝑁

Apabila 𝜙𝑁𝑢 < 0,2 𝑚𝑎𝑘𝑎 𝑛

𝑁𝑢 2𝜙𝑁𝑛

𝑀𝑢𝑥

+ (𝜙

𝑏 𝑀𝑛𝑥

𝑀𝑢𝑦

+𝜙

𝑏 𝑀𝑛𝑦

) ≤ 1,0

𝑁𝑢 𝑀𝑢 106204 212418387 + = + 2𝜙𝑁𝑛 𝜙𝑏 𝑀𝑛 0,85 ∗ 1717443 0.9 ∗ 291099060 0,846 ≤ 1,00 ………..(OK) Simpulan : Dalam perhitungan kontrol penampang dengan metode LRFD, struktur kuda-kuda / rafter WF Honeycomb di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar dari 1 dan lendutan rencana < lendutan ijin , sehingga

memenuhi syarat batas terhadap tahanan

momen lentur, tahanan aksial, tahanan geser, kontrol interaksi geser dan momen lentur serta kontrol interaksi aksial tekan dan momen lentur, maka profil IWF Honeycomb 525x175x7x11 dapat dipakai dan kuat serta mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin. IV - 42



4.3.7. Perencanaan Sambungan Baut Rafter WF Honeycomb - Kolom

Gambar 4.34 Sambungan baut momen

Gaya geser akibat beban terfaktor,

Vu =

37304

N

Momen akibat beban terfaktor,

Mu = 140754590 Nmm

Jenis baut yang digunakan,

Tipe baut :

Tegangan tarik putus baut,

fub =

825

MPa

Diameter baut

d=

19

mm

Jarak antara baut,

a=

80

mm

Jarak baut dari tepi plat

a’ =

70

mm

Jumlah baut dalam satu baris,

nx =

2

bh

Jumlah baris baut,

ny =

7

baris

Faktor reduksi kekuatan tarik baut,

ft =

0.75

Faktor reduksi kekuatan geser baut,

ff =

0.75

Tegangan leleh plat,

fy =

240

MPa

fup =

370

MPa

Lebar plat sambung,

b=

175

mm

Tebal plat sambung,

t=

10

mm

Tegangan tarik putus plat,

A-325

IV - 43



A. Mencari letak garis netral Lebar plat penyambung exivalen sebagai pengganti baut Tarik 𝑛𝑥 ∗ 0,25 𝜋 ∗ 𝑑 2 2 ∗ 0,25 𝜋 ∗ 192 𝛿= = = 7,088 𝑚𝑚 𝑎 80 Lebar efektif plat penyambung b’ = 0,75b = 0,75*175 = 131,25 mm Tinggi plat penyambung h = ( ny - 1 ) a + 2a’ = ( 7 – 1 ) *80 + 2*70 = 620 mm

Momen statis luasan terhadap garis netral : ½ b’ ( h - x2 ) = ½ 𝛿. x2 ½ b’ ( h2 - 2hx + x2 ) = ½ 𝛿. x2 ½ b’ h2 - b’hx + ½ b’ x2 = ½ 𝛿. x2 𝑏′ − 𝛿 2 x 2

A=

- b’hx + ½ b’ x2 = 0

𝑏′ − 𝛿 2

=

131,25 −7,088 2

= 62,08

B = b’h = 131,25 * 620 = 81375 C = ½ b’h2 = ½ 131,25 * 6202 = 25226250

IV - 44



√𝑏 2 −4𝑎𝑐

X12 = −𝑏 ±

= − 70875 ±

2𝑎

√813752 −4∗62,08∗25226250 2𝑎

didapat nilai x = 454,40 mm B. Tegangan pada baut 𝜎1 =

ℎ−𝑥

= 𝜎3

𝑥

Persamaan momen : 2

2

½ ( h – x ) b’ 𝜎3. 3 ( h – x ) + ½ 𝛿. x 𝜎1. 3 𝑥 = Mu ℎ−𝑥

½ ( h – x ) b’ 𝜎1 = 𝜎1 =

𝑥

2

2

𝜎1. 3 ( h – x ) + ½ 𝛿. x 𝜎1. 3 𝑥 = Mu

3𝑚𝑢 (ℎ− 𝑥)3

/𝑥𝑏 ′ + 𝑥 2 𝛿

3∗140754590 (620− 454,40)

3

/454,40∗131,25+ 454,402 7,008

= 313,83 Mpa

Tegangan tekan pada sisi bawah plat penyambung : 𝜎3 =

ℎ−𝑥 𝑥

𝜎1 =

( 620−454,40 ) 454,40

313,83 = 72,93 𝑀𝑝𝑎

Tegangan tarik pada baut teratas : 𝜎2 =

𝑥 − 𝑎′ 𝑥

𝜎1 =

( 454,40−70 ) 454,40

313,83 = 263,69 𝑀𝑝𝑎

C. Perhitungan kuat tarik nominal baut Gaya tarik yang ditahan 1 baut teratas : 𝑇𝑢 =

𝜎2 .𝑎.𝛿 𝑛𝑥

=

( 263,69∗80∗7,008 ) 2

= 73917,58 𝑁

Tahanan nominal 1 baut : Tn = 0,75 fub Ab = 0,75 * 825 * 0,25π.192 = 175433,41 N Td = Tn = 0,75* 175433,41 = 131575,03 N > Tu ……..(OK) D. Perhitungan kuat geser nominal baut Gaya geser yang ditahan 1 baut : IV - 45



𝑉𝑠 =

𝑉𝑢 𝑛

=

37304 12

= 3108,67 𝑁

Vn = m.r1 fub Ab = 1 * 0,4 * 825*0,25π.192 = 93517,05 N Vd = Vn = 0,75* 93517,05 = 70137,78 N > Vs ……..(OK) E. Perhitungan kuat tumpu nominal baut Rs = Vs = 3108,67 N Rn = 2,4db.tp fu = 2,4 * 19 * 10*370 = 168720 N Rd = Rn = 0,75* 168720 = 126620 N > Rs ……..(OK) F. Cek terhadap kombinasi geser dan tarik Syarat yang harus dipenuhi : 𝑓𝑢𝑣 =

𝑉𝑢

= 𝑛.Ab

37304 12∗ 0,25π.192

= 10,97 𝑀𝑝𝑎

r1 ϕfub m = 0,4 * 0,75 * 825 *1 = 247,5 Mpa 𝑓𝑢𝑣 =

𝑉𝑢 𝑛.Ab

< r1 ϕfub m

10,97 Mpa < 247,5 Mpa ……. (OK) Tn = 0,75 ftb Ab = 0,75 * 619 * 0,25π.192 = 131561,48 N Tn = 0,75 ftb Ab >

𝑇𝑢 𝑛

131561,48 N > 73917,58 N ……….. (OK) f1 – r2 . fuv = 807 – 1,9*10,97 = 786,15 Mpa ft = 0,75 fub = 0,75*825 = 618,75 Mpa ft < f1 – r2 . fuv 618,75 < 786,15 Mpa ………… (OK) ft < f2 618,75 < 621 Mpa ………… (OK)

IV - 46



Simpulan : Dalam perhitungan sambungan baut tersebut digunakan baut diameter 19 mm 2 kolom x 7 baris dengan dimensi endplate 620 x175 x10 mm 4.3.8. Perhitungan Berat Struktur Kuda-kuda / Rafter Perhitungan berat sendiri struktur kuda – kuda / rafter dapat dihitung otomatis oleh program SAP2000 V.14 dengan cara Display – Show Tables – Material list seperti ditunjukan gambar berikut :

Gambar 4.34 Berat Sendiri WF Honeycomb

Berdasarkan tabel material list tersebut diperoleh berat sendiri struktur kuda-kuda IWF Honeycomb 525x175x7x11 dengan total panjang 54,67 m sebesar 2473,4 kg. 4.4. Perencanaan Struktur Kuda-kudaSistem Rangka Batang Bidang 4.4.1. Penentuan Dimensi Profil (Preliminary Design) Pedoman awal dalam menentukan tinggi awal rangka batang dengan beban relatif ringan (rangka batang atap) diambil dengan perkiraan tinggi awal sebesar 1/20 bentangan = 1400 mm, sedangkan penentuan dimensi awal penampang profil tekan dan tarik diambil berdasarkan persamaan luas penampang : 𝑃𝑢

A = 0.9 𝑓𝑦 Beban hidup atap warehouse (beban terpusat) diambil 100 kg (PPURG 1987) sedangkan beban mati diasumsikan sebesar 60% dari beban hidup, maka : IV - 47



A=

(1,2∗1620)+(1,6∗2700) 0.9∗2400

= 2,90 𝑐𝑚2.

Pilih profil dari table baja dengan nilai luas penampang (A) lebih besar dari perhitungan teoritis. Asumsi dimensi awal dipilih siku dengan nilai A > 2,90 cm2. Sehingga asumsi awal untuk batang atas & bawah (L = 130 cm) dipilih profil siku ganda 80x80x6 dengan nilai A = 13.32 > 2,90 cm2, sedangkan untuk batang vertikal (L = 140 cm) dipilih siku ganda 50x50x5 dengan nilai A = 6,7 > 2,90 cm2 dan untuk batang diagonal dipilih (L = 190 cm) siku ganda 700x70x6 dengan nilai A = 11,5 > 2,90 cm2. 4.4.2. Pembebanan Kuda – kuda / Rafter Jarak antara kuda – kuda / rafter

:6

Jarak antara gording

: 1,3

Sudut kemiringan atap

m m o

:8

Beban mati (dead load)

No

Material

Berat Satuan

1


49,6

N/m

2


58,7

N/m2


qDL

Alat Pengikat, dll (10% BS) Total beban terbagi rata akibat beban mati

qDL

Lebar (m)

q (N/m) 49,6

1,3

76,3

=

125,9

N/m

=

12,5

N/m

=

138,4

N/m

Beban mati diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : Beban mati terpusat

PDL = qDL * L = 138,4 * 6 = 830,4 N


PLL

= 1000

N IV - 48



Beban hidup terbagi rata akibat beban hujan min. 20 kg/m2 qh = 200 x 1,3 = 260 N/m Beban hujan diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : Beban hujan terpusat

Ph = qh* L = 260 * 6 = 1560 N

Karena asumsi beban pekerja dan beban hujan tidak bekerja bersamaan, maka diambil beban yang paling besar, yaitu beban hujan sebesar 1560 N Beban angin (wind load) Tekanan angin minimum = 25 kg/m2

Beban angin pada atap Koefisien angin dimana α < 65o Koefisien angin hisap (Kp) ¼ busur bawah

Kpb =

-0,6

¼ busur atas

Kpa =

-0,7

¼ busur bawah

Ksb =

-0,2

¼ busur atas

Ksa =

-0,5

Koefisisien angin hisap (Ks)

Beban angin hisap ¼ busur bawah (qat) = (-0,6) * 250 * 1.3 = - 195 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : IV - 49



PatX = (-195) * 6 * cos 8o = - 1158 N PatY = (-195) * 6 * sin 8o = - 163 N ¼ busur atas (qat) = (-0,7) * 250 * 1.3 = - 228 N/m PatX = (-228) * 6 * cos 8o = - 1355 N PatY = (-228) * 6 * sin 8o = - 190 N Beban angin hisap ¼ busur bawah (qah) = (-0,2) * 250 * 1.3 = - 65 N/m Beban angin diasumsikan sebagai beban titik (point), maka : PahX = (-65) * 6 * cos 8o = - 386 N PatY = (-65) * 6 * sin 8o = - 54 N ¼ busur atas (qah) = (-0,5) * 250 * 1.3 = -163 N/m PatX = (-163) * 6 * cos 8o = - 968 N PatY = (-163) * 6 * sin 8o = - 136 N 4.4.3

Pemodelan 2 Dimensi pada SAP2000 A. Membuka File SAP2000 Buka file SAP2000 dengan klik All Programes > Computer and Structures > SAP2000. Atur satuan yang digunakan menjadi N, mm, C klik toolbar New Model > pilih 2D truss > OK

Gambar 4.35 Menentukan template SAP2000

IV - 50



Pembuatan Grid Klik kanan pada layar kemudian Edit Grid Data > Modify/Show System sehingga muncul jendela seperti pada gambar 4.5 dibawah ini.

Nama grid

Satuan yang digunakan

Jarak antar grid

Display grid

Gambar 4.36 Grid system data

Membuat grid sesuai geometrik struktur. Mengisikan jarak pada kolom Spacing. ListBox X Grid Data merupakan pembuatan grid pada arah horizontal (sejajar sumbu x, ListBox Y Grid Data merupakan pembuatan grid pada arah sumbu Y, dan Z Grid Data pembuatan grid pada arah vertikal (tinggi struktur) B. Mendefinisikan Material Profil Struktur warehouse direncanakan menggunakan mutu sebagai berikut : a. Tegangan putus minimum (fy)

: 240 Mpa

IV - 51



b. Tegangan leleh minimum (fu)

: 370 Mpa

c. Modulus elastisitas (E)

: 200.000 Mpa

d. Modulus geser (G)

: 80.000 Mpa

e. Nisbah Poisson (𝜇)

: 0.3

f. Koefisien pemuaian (𝛼)

: 12 x 12 𝑥 106 /0 𝐶

Langkah-langkah mendefinisikan material antara lain : 3. Klik Define > Materials pada jendela program SAP2000 hingga muncul jendela seperti dibawah ini

Material beton

Material baja

Gambar 4.37 Jendela define materials

4. Pilih jenis material kemudian klik command button Modify / Show Materials Nama material Tipe material

Kuat tarik baja Kuat leleh baja Gambar 4.38 Jendela property materials

Input property material dengan nilai fy, fu sesuai dengan mutu BJ 37 IV - 52



C. Membuat Penampang Profil Membuat penampang profil sesuai dengan penampang rencana awal (Preliminary Design). Langkah-langkah membuat penampang profil antara lain sebagai berikut : 1. Klik

Define

>

Sections

properties

>

Frame

Sections

sehingga muncul jendela seperti dibawah ini.

Gambar 4.39 Jendela frame properties

2. Klik command button add new property 3. Modifikasi profil siku ganda dengan pilih material Steel sebagai material yang akan digunakan, kemudian klik icon Double Angle.

Gambar 4.40 Jendela frame section property

IV - 53



4. Membuat dimensi penampang profil untuk elemen rafter yang akan digunakan sesuai penampang yang akan dibuat berdasarkan section properties yang ada ditabel baja Gunung garuda.

Gambar 4.41 Mengisi Property profil siku ganda

Gambar 4.42 Input rencana profil baja

D. Mendefinisikan Jenis Beban Dalam mendefinisikan jenis beban, dalam struktur ada beberapa jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, angin, dsb. Adapun langkah-langkah mendefinisikan beban antara lain : 3. Klik Define > Load Patterns

IV - 54



4. Membuat jenis beban rencana antara lain beban mati (Dead), beban Hidup (Live), Beban Angin (Wind). Dimana self weight multiplier untuk beban mati (Dead)=1.

Gambar 4.43 Mendefinisikan jenis beban

E. Membuat Kombinasi Pembebanan Kombinasi pembebanan yang dimaksudkan SAP2000 adalah kombinasi pembebanan sesuai peraturan SNI 03-1729-2002 antara lain : COMB 1 : 1,4 D COMB 2 : 1,2 D +1,6 (L atau H) COMB 3 : 1,2 D +1,6 (L atau H) + 0,8 W COMB 4 : 1,2 D + 1,3 W + 0,5(L atau H) COMB 5 : 0,9D + 1,3W COMB 6 : 0,9D - 1,3W

Langkah-langkah menentukan kombinasi pembebanan antara lain : 3. Klik Define > Load combinations 4. Untuk awal mendefinisikan kombinasi pembebanan, kita klik Add New Comb, sebagai contoh kita akan membuat COMB1 sesuai SNI diantaranya 1,4 D

IV - 55



Gambar 4.44 Membuat kombinasi pembebanan

F. Membuat Pemodelan Struktur 2 Dimensi Pemodelan struktur warehouse terdiri dari elemen struktur kolom dan rafter. Langkah-langkah memodelkan struktur antara lain : 1.

Pilih tampilah XZ, (untuk memodelkan rafter dan kolom )

2.

Aktifkan toolbar

3.

Aktifkan frame (elemen struktur) yang akan dimodelkan

4.

Klik kiri pada mouse di bagian ujung grid dan kemudian tarik ke ujung grid yang lain. Dalam membuat frame diusahakan arahnya selalu sama.

Gambar 4.45 Frame properties

Membuat jenis tumpuan dengan memblok seluruh area dasar, kemudian klik Assign > Joint > Restraint, pilih tumpuan jepit.

IV - 56



Gambar 4.46 Menentukan tipe tumpuan struktur

Setelah pemodelan struktur selesai, akan didapatkan model struktur 2D sesuai gambar dibawah ini.

Gambar 4.47 Pemodelan 2D struktur portal warehouse

4.4.4 Pembebanan Model 2 Dimensi Struktur Kuda-kuda pada SAP2000 Pemodelan semua tipe beban pada rafter diinterpretasikan sebagai beban titik sedangkan beban pada kolom diinterpretasikan sebagai beban merata sesuai dengan arah beban A. Input Beban Mati Beban mati meliputi berat penutup atap, berat gording beserta assesorisnya.

IV - 57



Gambar 4.48 Input beban mati (dead load) pada struktur kuda-kuda

Gambar 4.49 Pemodelan beban mati pada struktur kuda-kuda

B. Input Beban Hidup Beban hidup meliputi beban pekerja / beban hujan pada saat pelaksanaan atau perbaikan.

Gambar 4.50 Input beban hidup (live load) pada struktur kuda-kuda

IV - 58



Gambar 4.51 Pemodelan beban hidup pada struktur kuda-kuda

C. Input Beban Angin Beban angin yang bekerja pada rafter/kuda - kuda

Gambar 4.52 Input beban angin hisap dari kiri dan kanan

Gambar 4.53 Pemodelan beban angin pada struktur kuda-kuda

Setelah semua beban dimasukkan, struktur kuda-kuda harus di Release karena tiap joint/buhul kuda-kuda adalah sambungan, maka diasumsikan adanya sendi pada tiap joint dengan cara Assign – Frame – Release – Moment 33.

IV - 59



Gambar 4.54 Assign Frame Release

Struktur kuda-kuda yang telah di Release ditunjukkan gambar berikut :

Gambar 4.55 Frame Release Struktur kuda-kuda

4.4.5. Analisis Desain 2 Dimensi Struktur Kuda-kuda pada SAP2000 Acuan perencanaan mengunakan AISC – LRFD 93 dilakukan dengan cara Design – Steel Frame Design – View/Revise Preference. Kemudian pilih AISC-LRFD93

IV - 60



Gambar 4.56 Acuan perencanaan struktur AISC – LRFD 93

Karena struktur dianalis 2 dimensi , maka dipilih Analysis Option dengan sumbu XZ plane.

Gambar 4.57 Set Analysis Option XZ Plane

Untuk melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan dengan cara Design -Steel Frame Detail – Start Design / Check Structure.

IV - 61



Gambar 4.58 Steel Design Section

Nilai rasio kekuatan (perbandingan beban terfaktor atau kuat perlu dengan beban rencana atau kuat rencana) pada setiap elemen batang dapat diketahui dengan cara Display Design Info – PM Ratio Color and Values. Nilai ratio tegangan max. elemen batang kuda-kuda sebesar 0,817 < 1 (kuat).

Gambar 4.59 Nilai ratio tegangan struktur kuda-kuda rangka batang

Analisis element struktur menggunakan program bantu SAP2000 v.14 didapat gaya-gaya dalam aksial yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini. Batang warna IV - 62



merah didefinisikan sebagai batang tekan sedangkan warna kuning sebagai batang tarik. Gaya tekan maksimum sebesar 13571 kg pada batang bawah 91 & 472 sedangkan gaya tarik maksimum sebesar 16748 kg pada batang atas 70 & 451.

Gambar 4.60 Gaya Aksial pada portal struktur kuda-kuda

Simpulan : Dalam analisis struktur kuda-kuda / rafter dengan program Sap2000 tersebut, struktur di analisis sampai mempunyai kekuatan dengan stress ratio tidak lebih besar daripada 1, sehingga didapat penampang yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu

kuda-kuda rangka batang

terdiri dari batang atas & bawah menggunakan profil siku ganda 80x80x6, batang

diagonal

profil

siku

ganda

70x70x6

dan

batang

vertikal

menggunakan profil siku ganda 50x50x5. IV - 63



4.4.6. Kontrol Properti Penampang Kuda-kuda Dengan LRFD Dari kombinasi hasil pembebanan dan output perhitungan SAP, maka didapat hasil kombinasi sebagai berikut : A. Batang Atas dan Bawah (Profil siku ganda 80x80x6) Digunakan hasil perhitungan dari COMBO - 2 (maksimum) Gaya tarik maksimum pada kuda-kuda Nu tarik (batang 70, batang atas)

= 167480 N

Panjang batang tarik terpanjang

= 1302 mm

= 16748 kg

Gaya tekan maksimum Nu tekan (batang 91, batang bawah)

= 135710 N

Panjang batang tekan terpanjang

= 1302mm

= 13571 kg

Cek Kuat Tarik -

-

Cek Kondisi Leleh Nu

≤

ϕ Nn

Nu

≤

ϕ x Ag x fy.....untuk kondisi leleh ϕ = 0.9

Nu

≤

0.9 x 13,32 x 2400

Nu

≤

28771,2 kg

16748 kg

≤

28771,2 kg........OK!

Cek Kondisi Fraktur Asumsi Baut yang akan digunakan

= ϕ1” = 25,4 mm

Jarak tepi baut (le)

= 1.5 d ~ 2 d = 1.5 ( 25,4) ~ 2 (25,4) = 33 mm ~ 44 mm dipakai 45 mm IV - 64



Diambil jarak dari tepi = 45 mm Jarak antar baut (s)

= 3d ~ 7d

≤ 14t

= 3 (25,4) ~ 7 (25,4)

≤ 14 (10)

= 66 ~ 154

≤ 140

Maka digunakan jarak antar baut

= 100 mm

Tebal plat

= 10 mm

ϕ lubang

= ϕ baut + 2mm = 25,4 mm + 2 mm = 27,4 mm

Gambar 4.61 Potongan Baut

Pola segaris

An

= Ag - (d x t) = 13,32 - (2,2 x 1) = 13,32 – 2,2 = 11,12 cm2

Periksa terhadap syarat

An

= 0.85 Ag

An

= 0.85 x 13,32

An

= 11.32 cm2

Maka yang digunakan An yang terkecil = 11.12 cm2 U

= 1 - (x / L) = 1 - (16 / 50) IV - 65



= 1 – 0,32 = 0.68

≤ 0.85 (untuk penampang selain

I,termasuk penampang bersusun, dengan alat pengencang minimal 3 buah perbaris) Ae

= U x An = 0.68 x 11,12 = 7,56 cm2

Nn

= ϕ x Ae x fu = 0.75 x 7,56 x 3700 = 20979 Kg > Nu tarik = 20979 Kg > 16748 Kg...................OK!

Keterangan : Ae

= Luas penampang effektif

An

= Luas netto penampang, mm2

U

= Koefisien reduksi = 1 - (x / L) ≤ 0.9

X

= eksentrisitas sambungan = ½ penampang siku dan pelat = (0.5 x 10) + (0.5 x 25,4) = 5 + 11 = 16 mm

Fu

= Tegangan tarik putus, Mpa = 3700 Kg/cm2

Dengan ϕ adalah faktor tahanan, yang besarnya adalah ϕ

= 0.9 untuk kondisi leleh

ϕ

= 75 untuk kondisi fraktur IV - 66



Cek Kuat Tekan -

Periksa kelangsingan 𝜆 =

𝐿 𝑖 𝐼

88,01

i = √𝐴 = √13,32 = 2,57 cm 𝜆 =

130

= 50,58 ≤ 200.......OK!

2.57

Nn

= Ag x fcr

K

= 1 (perletakan sendi - sendi)

Q

= 1 (penampang tempa)

𝜆𝑐

=

=

𝜆 𝑓𝑦 𝑥√ 𝜋 𝐸 50,58 𝜋

𝑥√

2400 2000000

= 0.55 Untuk 0.25 < 𝜆c < 1.2

maka 𝜔 =

𝜔=

1,43 1.6−0.67𝜆c 1,43 1.6−0.67 𝑥 0.55

= 1.16

𝜆𝑐 𝑥 √𝑄 < 1.5 0.55 x √1 < 1,5 maka

2

Fcr = (0.658𝑄𝑥𝜆𝑐 ) x Q x fy 2

Fcr = (0.6581𝑥0.55 ) x 1 x 2400 Fcr = 0.6580.302x 1 x 2400 Fcr = 0.881 x 1 x 2400 Fcr = 2115,02 kg/cm2 IV - 67



Nn = Ag x Fcr Nn = 13,32 x 2115,02 Nn = 28172,06 Kg > Nu = 13571 kg

........ OK!

B. Batang Diagonal (Profil siku ganda 70x70x6) Digunakan hasil perhitungan dari COMBO - 2 (maksimum) Gaya tarik maksimum pada kuda-kuda Nu tarik (batang 11)

= 40460 N


= 1640mm

= 4046 kg

Gaya tekan maksimum Nu tekan (batang 94)

= 56490 N


= 1890 mm

= 5649 kg

Cek Kuat Tarik -

-


≤

ϕ Nn

Nu

≤


Nu

≤

0.9 x 11,52 x 2400

Nu

≤

24883,2 kg

4046 kg

≤

24883,2 kg........OK!


= ϕ1” = 25,4 mm


= 1.5 d ~ 2 d = 1.5 ( 25,4) ~ 2 (25,4) = 33 mm ~ 44 mm dipakai 45 mm

Diambil jarak dari tepi = 45 mm IV - 68



Jarak antar baut (s)

= 3d ~ 7d

≤ 14t

= 3 (25,4) ~ 7 (25,4)

≤ 14 (10)

= 66 ~ 154

≤ 140


= 100 mm

Tebal plat

= 10 mm

ϕ lubang

= ϕ baut + 2mm = 25,4 mm + 2 mm = 27,4 mm


Pola segaris

An

= Ag - (d x t) = 11,32 - (2,5 x 1) = 11,32 – 2,5 = 9,12 cm2


An

= 0.85 Ag

An

= 0.85 x 11,32

An

= 9,62 cm2

Maka yang digunakan An yang terkecil = 9,12 cm2 U

= 1 - (x / L) = 1 - (16 / 50) = 1 – 0,32 = 0.68

≤ 0.85 (untuk penampang selain I,termasuk IV - 69



penampang bersusun, dengan alat pengencang

minimal

3

buah

perbaris) Ae

= U x An = 0.68 x 9,12 = 6,2 cm2

Nn


Keterangan : Ae


An


U


X

= eksentrisitas sambungan = ½ penampang siku dan pelat = (0.5 x 10) + (0.5 x 22) = 5 + 11 = 16 mm

Fu




ϕ

= 75 untuk kondisi fraktur

Cek Kuat Tekan -

Periksa kelangsingan IV - 70



=

𝜆 𝐼

𝐿 𝑖

57,68

i = √𝐴 = √11,52 = 2,23 cm 𝜆 =

189

= 84,75 ≤ 200.......OK!

2.23

Nn

= Ag x fcr

K


Q


𝜆𝑐

=

=

𝜆 𝑓𝑦 𝑥√ 𝜋 𝐸 84,75 𝜋

𝑥√

2400 2000000

= 0.93 Untuk 0.25 < 𝜆c < 1.2

maka 𝜔 =

𝜔=

1,43 1.6−0.67𝜆c 1,43

1.6−0.67 𝑥 0.93

= 1.46

𝜆𝑐 𝑥 √𝑄 < 1.5 0.93 x √1 < 1,5 maka

2


Fcr = (0.6581𝑥0.93 ) x 1 x 2400 Fcr = 0.6580.864x 1 x 2400 Fcr = 0.696 x 1 x 2400 Fcr = 1670,4 kg/cm2 Nn = Ag x Fcr Nn = 11,52 x 1670,4 IV - 71



Nn = 19243 Kg > Nu = 5649 kg

........ OK!

C. Batang Vertikal (Profil siku ganda 50x50x5) Digunakan hasil perhitungan dari COMBO - 2 (maksimum) Gaya tarik maksimum pada kuda-kuda Nu tarik (batang 95)

= 40450 N


= 4045 kg

= 1400 mm

Gaya tekan maksimum Nu tekan (batang 13)

= 34740 N


= 1400 mm

= 3474 kg

Cek Kuat Tarik -

-


≤

ϕ Nn

Nu

≤


Nu

≤

0.9 x 6,7 x 2400

Nu

≤

14472 kg

4045 kg

≤

14472 kg........OK!


= ϕ1’= 25,4 mm


= 1.5 d ~ 2 d = 1.5 ( 25,4) ~ 2 (25,4) = 33 mm ~ 44 mm dipakai 45 mm

Diambil jarak dari tepi = 45 mm Jarak antar baut (s)

= 3d ~ 7d

≤ 14t IV - 72



= 3 (25,4) ~ 7 (25,4)

≤ 14 (10)

= 66 ~ 154

≤ 140


= 100 mm

Tebal plat

= 10 mm

ϕ lubang

= ϕ baut + 2mm = 25,4 mm + 2 mm = 27,4 mm


Pola segaris

An

= Ag - (d x t) = 6,7 - (2,5 x 1) = 6,7 – 2,5 = 4,5 cm2


An

= 0.85 Ag

An

= 0.85 x 6,7

An

= 5,69 cm2

Maka yang digunakan An yang terkecil = 4,5 cm2 U

= 1 - (x / L) = 1 - (16 / 50) = 1 – 0,32 = 0.68

≤ 0.85 (untuk penampang selain I,termasuk

IV - 73



penampang bersusun, dengan alat pengencang

minimal

3

buah

perbaris) Ae

= U x An = 0.68 x 6,7 = 4,56 cm2

Nn


Keterangan : Ae


An


U


X

= eksentrisitas sambungan = ½ penampang siku dan pelat = (0.5 x 10) + (0.5 x 22) = 5 + 11 = 16 mm

Fu




ϕ

= 75 untuk kondisi fraktur

Cek Kuat Tekan -

Periksa kelangsingan IV - 74



=

𝜆 𝐼

𝐿 𝑖 16,87

i = √𝐴 = √ 𝜆 =

6,7

= 1,58 cm

140

= 88,60 ≤ 200.......OK!

1,58

Nn

= Ag x fcr

K


Q


𝜆𝑐

=

=

𝜆 𝑓𝑦 𝑥√ 𝜋 𝐸 88,60 𝜋

𝑥√

2400 2000000

= 0.96 Untuk 0.25 < 𝜆c < 1.2

maka 𝜔 =

𝜔=

1,43 1.6−0.67𝜆c

1,43 1.6−0.67 𝑥 0.96

= 1.49

𝜆𝑐 𝑥 √𝑄 < 1.5 0.96 x √1 < 1,5 maka

2


Fcr = (0.6581𝑥0.96 ) x 1 x 2400 Fcr = 0.6580.921x 1 x 2400 Fcr = 0.680 x 1 x 2400 Fcr = 1632,29 kg/cm2 Nn = Ag x Fcr Nn = 6,7 x 1632,29 IV - 75



Nn = 10936 Kg > Nu = 3474 kg

........ OK!

Simpulan : Berdasarkan perhitungan kontrol dengan metode LRFD tersebut, struktur di analisis dengan syarat kuat perlu komponen struktur (Nu) tidak lebih besar dari kuat nominal atau kuat rencana (Nn), sehingga dipakai penampang yang kuat dan mampu menerima beban hidup, beban mati & beban angin yaitu kuda-kuda rangka batang terdiri dari batang atas & bawah menggunakan profil siku ganda 80x80x6, batang diagonal profil siku ganda 70x70x6 dan batang vertikal menggunakan profil siku ganda 50x50x5.

4.4.7. Perencanaan Plat Kopel A. Perhitungan Dimensi Plat Kopel 2Siku 80.80.6

Gambar 4.62 Perencanaan pelat kopel

t

=

tebal pelat penyambung IV - 76



t

=

10 mm

ey

=

jarak titik berat profil

ey

=

26,8 mm

rx/ry =

jari-jari girasi komponen terhadap sumbu x-x/ sumbu y-y,

adalah: ix / iy =

24,6 mm

Lkx

=

panjang tekuk profil (terpanjang)

Lkx

=

1302 mm = 130,2 cm

a

=

jarak antara dua titik berat elemen

𝜆x/𝜆y = LI

kelangsingan pada arah tegak lurus sumbu x-x . sumbu y-y

=

jarak spasi plat kopel komponen tekan

𝜆iy/𝜆-w = m

= 2,46 cm

kelangsingan ideal

=

konstanta jumlah profil = 2

iI=imin=iη =

jari-jari girasi minimum, sumbu I-I = 1,58 cm 56,4 cm4

Ix = Iy

=

Ia = Iξ

=

89,6 cm4

Ib = Iη

=

23,2 cm4

=

9,23 cm2

=

2.ey + t

=

2 x 26,8 + 10

=

63,6 mm

A a

𝜆𝑥

=

2 𝑥 𝐿𝑘𝑥 𝑖𝑥

= 6,36 cm =

2 𝑥 130,2 2,46

= 105,85 cm IV - 77



iy

= √𝑖𝑦 2 + 1⁄2𝑎2

iy

= √2,462 + (0.5 𝑥 6.36)2 = √6,05 + 10,11 = √16,16 = 4.01 cm

𝜆𝑦

=

2 𝑥 𝐿𝑘𝑦

=

𝑖𝑦

2𝑥130,2 4.01

= 64.94 𝑐𝑚 𝑚

𝜆𝑤 2

= 𝜆𝑦 2 +

𝑥 𝜆𝐼2 -----------> m = 2 (dua profil)

𝜆𝑤 2

= 𝜆𝑦 2

𝜆𝑥 2

= 𝜆𝑦 2 +

𝑚

𝜆𝑥 2

= 𝜆𝑦 2 +

2

𝜆𝐼 2

= 𝜆𝑥 2 - 𝜆𝑦 2

𝜆𝐼 2

= 105,852 - 64,942

2

2

2

𝑥 𝜆𝐼2 𝑥 𝜆𝐼2

= 11204,22- 4217,2 = 6987,02 𝜆𝐼

= √6987,02 = 83,58 cm 𝐿𝐼

𝜆𝐼

=

𝐿𝐼

= 𝜆𝐼 𝑥 iη =

𝑖𝜂

---- il = imin = iη

83,58 x 1.58

= 132,05 cm IV - 78



n

= jumlah medan

n

=

𝐿 130.2 𝐿𝐼 132.05

= 0.98 medan = 3 medan (Syarat ganjil untuk

jumlah medan)

Jarak antar kopel =

LI

𝐿

= 130,2 = 43,4 𝑐𝑚 2

𝑛

Gambar 4.63 Pelat kopel

-

Periksa kelangsingan penampang 𝜆𝑌

𝜆𝜔

=

𝐿𝐼 𝑖𝜂

=

43,4 1,58

= 27,47

= √𝜆𝑦 2 + 𝜆12 = √27,472 + 83,582 = √754,6 + 6985,61 = √7740,21 = 87,98 𝑐𝑚 ≤ 𝜆𝑥 = 105,85 𝑐𝑚 … . 𝑂𝐾!

-

Periksa kekakuan 𝐼𝑝 𝑎

I1

≥ 10𝑥 =

𝐼1 𝐿1

Imin = 56,4 cm4 IV - 79



Ip

= momen inersia pelat kopel, untuk pelat kopel dimuka dan

dibelakang yang tebalnya t dan tingginya h, maka Ip

=

1/12 x t x h3

Ip

≥

10 x

a

=

2x½a

=

2 x ½ x 6.36 = 6.36 cm

Ip

≥

10 x

Ip

≥

82,65 cm4

𝑙1 𝑥 𝑎 𝐿1

56,4 𝑥 6.36 43,4

Perhitungan Ip apabila tebal pelat kopel dipakai t = 10 mm = 1 cm 1/12 x t x h3

≥

1/12 x 1 x h3

≥

h3

82,65 cm4 82,65 cm4 82,65 𝑥 12

=

1

h3

=

991,8

h

=

9,97 cm

≅

10 cm = 100 mm

Dimensi pelat kopel p

=

80 + 80 + 10

pxhxb

=

170 x 100 x 10

=

170 mm

Gambar 4.64 Dimensi pelat kopel

IV - 80



B. Periksa Kekuatan Plat Kopel

Q terbesar

=

16424,7 kg

Dengan panjang batang =

1302 mm

Jumlah pelat kopel dalam 1 batang tekan

= (1302/434) + 1

= 4 pelat

kopel V

=

2% x Numax

=

2% x 16748

=

334,96 kg

Gaya sebesar 334,96 kg dibagi untuk 4 pelat kopel, sehingga masingmasing kopel memikul 83,74 kg. Kuat geser pelat kopel : ℎ

𝜆𝑤

=

𝑘𝑛

= 5+

𝑡

=

= 5+

100 10

5

= 10

= 10

𝑎2 ℎ

5 63,6 )2 100

(

5

= 5 + 0.4 = 5 + 12,5 = 17,5 IV - 81



1.1 x √

𝑘𝑛 𝑥 𝐸 𝑓𝑦

17,5 𝑥 2000000

=

1.1 x √

=

2400

1.1 x √14583,33

= 1.1 x 120,76 = 132,84 λw = 10 Vn

<

𝑘𝑛 𝑥 𝐸

√

𝑓𝑦

= 132,84 𝑠𝑒ℎ𝑖𝑛𝑔𝑔𝑎

= 2 x 0.6x fy x Aw = 2 x 0.6 x 2400 x 10 x 1 = 288,00 kg

ϕVn

=

𝑣𝑢

=

ϕVn

0.9 x Vn 83,74 259,20

=

= 0.32

0.9 x 288,00

= 259,20 kg

< 1 …..ok

Simpulan : Dalam perhitungan tersebut maka pelat kopel yang digunakan t = 10 mm dengan ukuran 170 mm x 100 mm. 4.4.8 Perencanaan Sambungan Baut A. Data Baut Nu tarik (batang 70, batang atas)

= 164247 N


= 1302 mm

= 16424,7 kg

Mutu baut baja BJ 41 fub

=

4,100 kg/cm2

ϕ baut

=

1”

Abaut

=

¼ 𝝅 d2

=

=

25,4 mm

¼ x 𝝅 x (25,4)2 IV - 82



=

mm2 =

506,45

5,06 cm2

Tebal pelat penyambung

=

10 mm


=

1.5 d ~ 2 d

=

1.5 ( 25,4) ~ 2 (25,4)

=

38,1 mm ~ 50,8 mm

Diambil jarak dari tepi

=

45 mm

Jarak antar baut (s)

=

3d ~ 7d

=

3 (25,4) ~ 7 (25,4) ≤

=

85.71 ~ 177,8

Diambil jarak antar baut

=

≤

≤

14t 14 (10) 140

100 mm

B. Periksa Kekuatan Baut -

Kekuatan terhadap geser : Vd

=

ϕ x Vn

=

ϕ x r1 x fub x Ab

=

0.75 x 0.4 x 4100 x 5,06

=

6223,8 kg

=

Vu/Vd

Jumlah baut n

= Td

𝑇𝑢 𝑛

=

16424,7/6223,8

3

=

ϕ x Tn

=

ϕ x 0.75 x fub x Ab

=

0.75 x 0.75 x 4100 x 5,06

=

11669,63 Kg

≤

Td IV - 83



16424,7

≤

3

5474,9

-

kg ≤

11669,63 Kg ........OK!

Kekuatan terhadap tarik Fu

𝑁𝑢

=

≤

r1 x ϕf x fub x m

3 𝑥 5,06

≤

0.4 x 0.75 x 4100 x 1

1081,9

≤

𝑛 𝑥 𝐴𝑏 16424,7

= =

1,230

Ft

≤

f1 - (r2 x fuv)

≤

f2

Ft

≤

4100 - (2.54 x 1081,9)

≤

3100

Ft

≤

1351,9

≤

3100

≤

1351,9

-

Td

3100 ..........OK!

Td

=

ϕf x Tn

Td

=

ϕf x ft x Ab

Td

=

0.75 x 3100 x 5,06

Td

=

11764,5 Kg

≥

16424,7/2

11764,5 Kg"

≥

8212,3 Kg......OK!

Kekuatan terhadap kuat tumpu 1.5 d

=

1.5 x (rl+ r2)

≥

Ie

1.5 d

=

1.5 x (2.54 + 1.27)

≥

Ie

1.5 d

=

5.17 cm

≥

4,5 cm.....OK!

3d

=

3 x (r1 + r2)

≥

S IV - 84



3d

=

3 x (2.54 + 1.27)

≥

S

3d

=

11,43 cm

≥

10 cm ......OK!

Rd

=

ϕf x Rn

Rd

=

ϕf x2.4 x db x dp x fu

Rd

=

0.75 x 2.4 x 2.54 x 1.27 x 4100

Rd

=

23806,4 Kg ≤

Nu/n

Kg ≤

15,986.79/2 7,993.40 Kg

≤

Rd 23806,4 Kg 23806,4 Kg .......OK!

Simpulan : Dalam perhitungan tersebut maka dipakai baut ϕ1” ( 25,4 mm) dengan tebal pelat 10 mm. C. Perhitungan Jumlah Baut Perhitungan jumlah baut : Lampiran 3 4.4.9. Perhitungan Berat Struktur Kuda-kuda / Rafter Perhitungan berat sendiri struktur kuda – kuda / rafter dapat dihitung otomatis oleh program SAP2000 V.14 dengan cara Display – Show Tables – Material list seperti ditunjukan gambar berikut :

IV - 85



Gambar 4.65 Berat sendiri struktur rangka batang

Berdasarkan tabel material list tersebut diperoleh berat sendiri struktur kuda-kuda sistem rangka batang bidang dengan total panjang 54,67 m sebesar 2129,9 kg. 4.5. Simpulan Perbandingan Berat Struktur Berdasarkan perencanaan struktur kuda – kuda atap warehouse alternatif 1 sistem WF Honeycomb dan alternatif 2 sistem rangka batang bidang tipe N - Truss tersebut diperoleh hasil perbandingan sebagai berikut :

IV - 86



STRUKTUR KUDA – KUDA ATAP Tabel 4.1 Struktur kuda – kuda baja NO 1 2

ELEMEN

PROFIL BAJA

STRUKTUR GORDING

CNP 150x50x20x2,3

KUDA - KUDA ALTERNATIF 1

WF HC-525x175x7x11

2 DIMENSI SAP2000

MANUAL

-

OK

OK

OK

OK

OK

KETERANGAN

WF HONEYCOMB 3

KUDA - KUDA

2SIKU 80x80x6 (BATANG

ALTERNATIF 2

ATAS & BAWAH)

RANGKA

2SIKU 70x70x6 (BATANG

BATANG BIDANG

DIAGONAL) 2SIKU 50x50x5 (BATANG VERTIKAL)

BERAT STRUKTUR KUDA – KUDA BAJA Tabel 4.2 Berat Struktur kuda – kuda baja HONEYCOMB (ALTENATIF 1)

RANGKA BATANG (ALTERNATIF 2)

WF BIASA (EXISTING)

(kg)

(kg)

(kg)

2473.4

2129.9

4034.36

KETERANGAN

Rangka Batang < Honeycomb < WF biasa

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa penggunaan kuda – kuda sistem rangka batang lebih hemat berat strukturnya 13,89% dibandingkan WF honeycomb dan 47,21% dibandingkan WF biasa (Bangunan eksisting)

IV - 87


BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN. Perencanaan struktur bagian atas Warehouse alternatif 1 menggunakan kuda-kuda

Recommend Documents