BAB IV HASIL ANALISA DAN PEMBEBANAN. 1. Peraturan pembebanan untuk Tower. (EIA Standard Structural

Bab 4 Hasil Analisis dan Pembahasan

BAB IV HASIL ANALISA DAN PEMBEBANAN 4.1 Desain Menara 4.1.1 Peraturan Perencanaan Menara Didalam analisa struktur tower pemodelan mengacu pada peraturan Perencanaan struktur baja dan konstruksi tower, antara lain : 1.

Peraturan pembebanan untuk Tower. (EIA Standard Structural Standards for Steel Antenna Tower and Antenna Supporting Structure (TIA/EIA-222-F, 1991)

2.

AISC committee. 2010. Specification for Structural Steel Building, ANSI/AISC 360-10. USA : AISC

3.

Ms.Tower v.6 , user’s manual.

4.1.2 Pemodelan Strukur Menara Pada tahap ini penulisakan melakukan pemodelan struktur menaraterlebih dahulu dibantudengan program komputer yaitu program Ms-tower, dengan program inipekerjaan pemodelan dapat lebih mudah dikerjakan. Adapun permodelan struktur menara tersebut adalahsebagai berikut : 1. Dalam pemodelan ini tinggi menara awal (eksisting) 45 m diperpanjang (Extend) 3 m

4-1


Gambar 4.1Konsep Permodelan Penambahan tinggi (Extention) Menara

4-2


2. Perletakkan Menara adalah Perletakan Jepit 3. Input beban mati, berupa Berat sendiri menara dengan Berat antenna dengan distribusi beban pembagi 3 (tiga) kaki menara.

Gambar 4.2Konsep Pembebanan Beban Mati 4. Input beban angin yang diterima oleh komponen strukturakan di salurkan pada titik buhul yang ada pada tiap segmen. Sehingga beban akan terbagi-bagi menjadi beberapa segmen sesuai dengan elevasi struktur

Gambar 4.3Konsep Pembebanan Beban Angin

4-3


4.2 Data Perencanaan Perencanaan menara eksisting adalah menara model tower milik HCPTdengan ketinggian awal adalah 45 meter, data sebagai berikut: 1. Tinggi Menara

: 45.00 meter

2. Perpanjangan 3. Elevasi Tower

: 3.0 meter : 0.0 meter Above Ground Level

4. Lebar Dasar Tower (WB)

: 4.02 meter

5. Lebar Atas tower (TB)

: 1.7 meter

6. Faces

: 3 Legs

7. Face Panel

: XH1, XH3A

8. Fy Profil

: 245 MPa

9. FU Profil

: 400 Mpa

10. FU Baut

: 200 Mpa

11. Fy Baut

: 400 Mpa

12. CHS

: Profil Circle

13. L

: Profil Siku

4.3 Pembebanan Beban yang digunakan yaitu : 4.3.1 Beban Mati Beban mati adalah berat dari semua bagian struktur bersifat tetap.Beban mati meliputi berat sendiri dari struktur.berat antenna dan aksesoris tower. 4.4.1.1 Berat Tower Beban sendiri tower adalah berat yang tergantung dari jenis profil yang digunakan dalam perencanaan struktur tower tersebut. Berat ini secara otomatis akan dihitung sendiri dalam program bantu Ms. Tower V6 Berat sendiri tower dari hasil Ms. Tower adalah sebagai berikut:

4-4


Gambar 4.4Berat sendiri tower setelah adanya penambahan tinggi (extention) 4.4.1.2 Beban Atenna Beban antenna adalah berat tambahan yang dibebankan pada struktur tower. Berat dari antenna ini sendiri tergantung dari jenis dan jumlah antenna yang terpasang.

Tabel 4.1Berat antenna

4-5


4.3.3 Perhitungan Beban Angin Beban angin, terdiri dari beban angin pada struktur menara dan beban angin pada antenna. Beban angin ini dihitung berdasarkan standard TIA/EIA-222- F. 4.3.3.1 Beban Angin Pada Struktur Menara Contoh Perhitungan untuk Tower 45 M + 3M adalah ketinggian pada ketinggian 45 M yaitu pada perpanjangan tower No. Panel :2 Elevasi :3 m V

= 100 km/hour = 27.78 m/sec

Af

= luasanbersih untuk permukaan segmen satu sisi tower yang

di tinjau (m2) Luasan Segmen Tower = Lebar x panjang x jumlah 1. Horizontal ( L.50x50x5)

= 0.05 x 1.7 x 1

= 0.085

2. Bracing (L.50x50x5)

= 0.05 x 3.45 x 2

= 0.345+

Total (Af)

= 0.430

Ae

= Luasan Circle = Leg ( CHS 88.9x3.2) = 0.0889 x 3 x 2 = 0.532 m2

Kz

= (z/10)2/7 = (46.5/10)2/7 = 1.536

qz

= 0.613 x Kz x V2 = 0.613 x 1.536 x 27.782 = 727.04 Pa = 72.70 kg/m2

F = qz .GH .(Cf . Ae + Ca.Aa)--- tidak lebih ≤ Fijin= 2qz . Gh . Ag Dimana : Gh

= 0.65 + 0.60 / (h/10)1/7 4-6


= 0.65 + 0.60/(48/10)1/7 = 1.13 m Ag

= Luas Bruto untuk permukaan satu sisi tower yang ditinjau (m2) = Luas Persegi (panjang x lebar) = 3 x 1.7 = 5.1 m2

e

= rasio kepadatan (AF + Arleg/AG = (0.430+0.532/ 5.1) = 0.189

Cf

= Koefisien Gaya Struktur = 3.4e2 – 4.7e + 3.4 (Penampang Segitiga – Konfigurasi kaki menara) = (3.4 x 0.1892 ) – (4.7 x 0.189) + 3.4 = 2.634

Df

= Faktor Arah Angin untuk komponen flat pada kaki segitiga (Tabel 2 2. TIA/EIA – 222-F. Gambar 4.5 = 1.0 untuk penampang segitiga dan arah angin normal = 0.8 penampang segitiga dan arah angin 60º

Gambar 4.5 (Tabel 2 TIA/EIA-222 F), Faktor Arah Angin

4-7


Rr

= 0.51 e2 + 0.57 (faktor reduksi untuk komponen structural bundar)RR ≤ 1.0 = (0.51 x 1.1282) + 0.57 = 1.22Rr yang dipakai adalah 1.0

Ae

= luas proyeksi efektif dari komponen struktural pada satu muka (m2) dengan kecepatan angin normal = Df. Af+ Dr.Ar.Rr = ( 1 x 0.430) + (1 x 0.532 x 1) = 0.962 m2

Aa

= Luas proyeksi Linier dari perangkat tower = Jumlah Luasan x tinggi penampang = 0.4 x 3 = 1.2 m2

Ca

= Tergantung pada Aspek Rasio (Tabel.3 TIA/EIA -222-F Gambar 4.6 ) = Aspek Rasio adalah perbandingan tinggi struktur dengan diameter penampang leg = 45/5.322 = 8.455 --Aspek Rasio 725 (interpolasi), tipe tangga Flat gunakan Ca = 2.0

Gambar 4.6 (Tabel 3 TIA/EIA-222 F), Aspek Ratio

4-8


F

= qz .GH . (Cf . Ae + Ca.Aa) --- tidak lebih ≤ Fijin = 2qz . Gh . Ag

F

= 72.70 kg/m2 x 1.1.3 m x (2.634x 0.962 m2 + 2 x 1.2 m2) = 290.082 kg/m

F ijin

= 2qz . Gh . Ag = 2 x 72.44 kg/m2 x 1.13 m x 5.1 m2 = 837,684 kg/m F < F ijin ……. Oke!

4.2.4 Beban Angin Pada Beban Antenna Contoh perhitungan antenna untuk tower 45 m, adalah: Nama Antenna

: MW 2 (Cylindris)

Dimensi

: 0.6 m

A :0.2826 m2 Elevasi : + 42.5 m V :27.73 m/s Arah Angin : 30º Kz = (h/10)2/7 = 1.511(dalam m) GH = 0.65 + 0.60 / (h/10)1/7 GH = 1.388 (dalam m) Ca = 0.00398 , Cs = -0.00008 , Cm = - 0.000108 Fa = Ca x A x Kz x GH x v2 Fa = 0.00398 x 0.2826 x 1.511 x 1.388 x 27.782 Fa = 1.820 kg Fs = Cs x A x Kz x GH x v2 Fs = -0.0365 kg 4-9


M = Cm x D x A x Kz x GH x v2 M = - 0.000108 x 0.6 x 0.2826 x 1.511 x 1.388 x 27.782 M = 0.0296 kg m

4-10


Gambar 4.7Koefisien Beban Angin (Table B.1 EIA/TIA – 222 F),

4-11


Perhitungan antenna yang lain, akan disajikan dalam tabel. Tabel 4.2Perhitungan beban angin pada antenna dengan berbagai sudut angin.

4-12


4-13


Berdasarkan tabel tersebut nilai maksimum yang didapat adalah : Fa

=

6.1390 kg(wind angle 60, RF.3 – RF 5)

Fs

=

0.909 kg (wind angle 60, RF.3 – RF 5)

Momen

=

0.4167 kg.m(wind angle 300, RF.3 – RF 5).

4.4 Analisis Penambahan Tinggi Tower Existing dengan beban tambahan Antenna. Setelah semua proses dimulai dari modeling, input pembebanan yang dilakukan melalui Program Ms. Tower tahap berikutnya adalah Running Ms. Tower. Hasil yang akan didapat dari Running Ms. Tower adalah Output gayagaya batang yang bekerja dan besarnya gaya. Selanjutanya tahap berikutnya adalah pengecekan desain menara berdasarkan Peraturan pembebanan untuk Tower. (EIA Standard Structural Standards for Steel Antenna Tower and Antenna Supporting Structure (TIA/EIA-222-F, 1991) 4.4.1 Persyaratan Desain menara Pada tahap inipersyaratan desain menara ini bertujuan untuk mengecek kekuatan menara dan batang berdasarkan Peraturan pembebanan untuk Tower. (EIA Standard Structural Standards for Steel Antenna Tower and Antenna Supporting Structure (TIA/EIA-222-F, 1991) Persyaratan analisa dan desain menara berupa: 1. Puntiran (Twist)

= 0,5 °

2. Goyangan (Sway)

= 0,5 ° 4-14


3. Perpindahan (Displacement)

= H / 200(H = tinggi tower)

4. Perbandingan Tegangan (Stres Ratio) = < 1,0 4.4.1.1

Puntiran (Twist) dan Goyangan (Sway)

Gambar 4.8Nilai Puntiran dan Goyangan Menara 48 m Berdasarkan hasil perhitungan Ms. Tower didapat pada Panel 1 dengan tinggi48 m mempunyai: Puntiran (Twist), Z-Rot= 0.0290

4.4.1.2

Goyangan (Sway), Y-Rot

= 0.8351

Goyangan (Sway), X-Rot

= 1.0385

Goyangan (Sway) Untuk

perhitungan

kontrol

Goyangan

(Sway)

desain

menara

dapat

diperhitungkan berdasarkan rumus berikut: Goyangan (Sway) = ∆D/∆H < 0.5º ∆D = Selisih defleksi segmen ∆H = Selisih tinggi segmen Sebagai contoh perhitungan dapat dlihat pada perhitungan berikut untuk elevasi ± 0.00 – 5.00 m Tinggi elemen = 5.0 m

4-15


Defleksi elv. 5.00 = 0.8088 cm Defleksi elv. 10.00 = 0.8188 cm ΔD = Defleksi. elv.5.00 – Defleksi. elv. 10.00 = 0.0100 ΔH = Tinggi elv. 5.00 – tinggi elv. 10.00 = 5.00 m Tan β = ΔD/ΔH = 0.0100/(5.00 ) = 0.0020 = 0.1146°

Tabel 4.3Perhitungan Goyangan (Sway) keseluruhan Berdasarkan dari hasil perhitungan keseluruhan didapatkan: Sway maksimum sebesar :0.6417° 0.6417° < 0.5°…..(Not Ok ) 4-16


4.4.1.3

Horizontal (Displacement) Tinggi keseluruhan struktur = 48 m Standart maksimum = H/200 = 48/200 = 0.24m = 24 cm

Gambar 4.9 Nilai Displacement Menara 48 m Berdasarkan dari hasil Ms. Tower didapat nilai Displacement maksimum = 0.2542m = 25.42 cm 25.42 cm >24 cm…(Not Ok )

4-17


4.4.1.4

PerbandinganTegangan (Stress Ratio) Berdasarkan hasil dari analisa yang didapat dari Running Ms. Tower untuk rasio tegangan yang terjadi pada rangka batang 1842 tidak cukup kuat ditunjukkan dengan adanya batang yang berwarna merah. Hal ini disebabkan karena rasio tegangan batang tersebut adalah 1.115artinya melebihi nilai rasio tegangan dari yang disyaratkan AISC-LRFD yaitu 1 sehingga batang tesebut memerlukan perkuatan agar nilai rasio < dari 1.0. Hasil Output tersebut dapat dilihat pada lampiran

Gambar 4.10View Menara &Batang member 1842 berwarna merah 4-18


Hasil untuk Ratio tegangan batang 1841 > 1,0 dalam table ditunjukkan adanya tanda bintang dapat dilihat pada Output Ms. Tower sebagai berikut:

Gambar4.11Stress rasio batang 1842 Stres rasio = 1.115 > 1 Berikut ini Resume Hasil Analisa untuk Penambahan Tinggi Tower dengan Tambahan Beban antenna (Extend 3m) Batas Keterangan Desain Kecepatan Angin Operational (22.40 m/detik)

Deskripsi

Hasil

Puntiran/Twist 0.0290 < 0.50 Ok (degreee) Goyangan/Sway(degree) 0.6417 > 0.50 Not Ok Horizontal 0.2542 > 0.24 Not Ok Displacement (m) Kecepatan Angin Maksimum (27.78 m/detik) Max. Stress Ratio Leg 1.115 > 1.00 Not Ok Bracing 0.742 < 1.00 Ok Horizontal 0.297 < 1.00 Ok Redundant 0.691 < 1.00 Ok Tabel 4.4Hasil Analisa untuk Perpanjangan Tower dengan Tambahan Beban antenna (Extend 3m)

4-19


4.5 Analisis Perkuatan Tower akibat Penambahan tinggi dan beban tambahan Antenna Dalam analisa sebelumnya sudah diketahui bahwa hasil dari Perpanjangan (Extention) menara dan penambahan beban antenna menunjukan

bahwa

menara tersebut tidak cukup kuat, sehingga menara tersebut tidak dapat di implementasikan. Dengan kata lain menara tersebut memerlukan perkuatan pada batang yang mengalami tegangan. Dalam hal ini perkuatan yang dilakukan pada pemabahasan ini adalah penambahan batang pada batang-batang yang mengalami tegangan melebihi 1,0 4.5.1 Pemodelan Perkuatan Menara Tahapan untuk Perkuatan menara sama saja dengan analisa awal, hanya menambahkan batang pada batang yang mengalami rasio tegangan melebihi 1,0 Penambahan batang tersebut mngakibatkan adanya penambahan Berat pada menara tersebut Berikut hasil Ms. Tower untuk berat menara setelah adanya perkuatan

Gambar 4.12Berat sendiri tower setelah Perkuatan (strengthening)

4-20


Setelah menara diberi perkuatan dan diRunning ulang dengan menggunakan program Ms. Tower penulis akan melakukan pengecekan ulang yaitu pengecekan kembali sesuai persyaratan desain menara 4.5.2 Persyaratan Desain menara Pada tahap inipersyaratan desain menara ini bertujuan untuk mengecek kekuatan menara dan batang berdasarkan Peraturan pembebanan untuk Tower. (EIA Standard Structural Standards for Steel Antenna Tower and Antenna Supporting Structure (TIA/EIA-222-F, 1991) Persyaratan analisa dan desain menara berupa: 1.

Puntiran (Twist)

= 0,5 °

2.

Goyangan (Sway)

= 0,5 °

3.

Perpindahan (Displacement) = H / 200(H = tinggi tower)

4.

Perbandingan Tegangan (Stres Ratio) = < 1,0

4.5.2.1 Puntiran (Twist) dan Goyangan (Sway)

Gambar 4.13Nilai Puntiran dan Goyangan Menara 48 m 4-21


Berdasarkan hasil perhitungan Ms. Tower didapat pada Panel 1 dengan tinggi 48 m mempunyai: Puntiran (Twist), Z-Rot

= 0.0290

Goyangan (Sway), Y-Rot

= 0.7142

Goyangan (Sway), X-Rot

= 0.8894

4.5.2.2 Goyangan (Sway) Untuk perhitungan kontrol Goyangan (Sway) desain menara dapat diperhitungkan berdasarkan rumus berikut: Goyangan (Sway) = ∆D/∆H < 0.5º ∆D = Selisih defleksi segmen ∆H = Selisih tinggi segmen Sebagai contoh perhitungan dapat dlihat pada perhitungan berikut untuk elevasi ± 0.00 – 5.00 m Tinggi elemen = 5.0 m Defleksi elv. 5.00 = 0.7497 cm Defleksi elv. 10.00 = 0.7571 cm ΔD = Defleksi. elv.5.00 – Defleksi. elv. 10.00 = 0.0074 ΔH = Tinggi elv. 5.00 – tinggi elv. 10.00 = 5.00 m Tan β = ΔD/ΔH = 0.0100/(5.00 ) = 0.0015 = 0.0848°< 0.5° …..(Ok)

4-22


Tabel 4.5Perhitungan Goyangan (Sway) keseluruhan Berdasarkan dari hasil perhitungan keseluruhan didapatkan: Nilai Sway maksimum sebesar :0.4675° 0.4675° < 0.5°…..(Ok )

4.5.2.3 Horizontal Displacement Tinggi keseluruhan struktur = 48 m Standart maksimum = H/200 = 48/200 = 0.24 m = 24 cm

4-23


Gambar 4.14 Nilai Displacement Perkuatan Menara 48 m Berdasarkan dari hasil Ms. Tower didapat nilai Displacement maksimum = 0.2160m = 21.60 cm 21.60 cm <24 cm…(Ok )

4-24


4.5.2.4 Perbandingan Tegangan (Stress Ratio) Setelah menara diberi perkuatan dandiRunning Ms. Tower.Hasil Output tersebut dapat dilihat pada lampiran 2

Gambar 4.15Analisa Perkuatan Running Ms.Tower 4-25


Berdasarkan dari gambar di atas menunjukkan sudah tidak ada elemen berwarna merah pada menara yang telah diperkuat. Dengan kata lain untuk rasio batang tersebut lebih dari 1dan menara tersebut sudah cukup kuat.

Gambar 4.16 Tampak Perkuatan Leg pada Batang 1842 Berikut ini Resume dari Hasil Analisa dari Perkuatan Tower dengan Penambahan tinggi (Extend 3m) dan Beban antenna Batas Keterangan Desain Kecepatan Angin Operational (22.40 m/detik)

Deskripsi

Hasil

Puntiran/Twist 0.0290 < 0.50 Ok (degreee) Goyangan/Sway(degree) 0.4675 < 0.50 Ok Horizontal 0.2177 < 0.24 Ok Displacement (m) Kecepatan Angin Maksimum (27.78 m/detik) Max. Stress Ratio Leg 0.950 < 1.00 Ok Bracing Ok 0.745 < 1.00 Horizontal 0.298 < 1.00 Ok Redundant 0.695 < 1.00 Ok Tabel 4.6Hasil Analisa dari Perkuatan Tower dengan Penambahan tinggi (Extend 3m) dan Beban antenna 4-26


4.6 CEK KEKUATAN, KEKAKUAN, KESTABILAN BATANG TARIKdan TEKAN 4.6.1 Cek Kekuatan dan Kestabilan Pada Batang Tarik CHS165.2X7.1 Di dapat dari hasil Running Ms towertegangan tarik Max pada batang 2004 sebesar 426 kN. Batang yang mengalami tegangantarik maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

Gambar 4.17 View Batang Tarik Maksimum CHS 165.2x7.1 Diketahui : Baja CHS165.2x7.1 P

= 426 kN

L

= 1.314 m = 1314 mm

Ag

= 35.2 cm2 = 3520 mm2

rx

= 5.595 cm = 55.95 mm

An

= 2992 mm2

Fy

= 245

Fu

= 400

Dengan φ adalah factor tahanan, yang besarnya adalah : 4-27


φ = 0.90 Untuk kondisi leleh, dan φ = 0.75 Untuk kondisi fraktur. Hitung kekuatan batang Tarik Pada Kondisi Leleh berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-1729-2002) : φPn

= φ.Ag.Fy

φPn

= 0.90 x 3520 x 245 = 776160 N/mm2 = 776.160kN

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 426 kN ≤ 776.160 kN (OK) Hitung kekuatan batang Tarik Pada Kondisi Fraktur berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-1729-2002) : φPn

= φ.An.Fu

φPn

= 0.75 x 2992 x 400 = 897600 N/mm2 = 897.600kN

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 426 kN ≤ 776.160 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tarik 4-28


Untuk mengurangi problem yang terkait dengan lendutan besar dan vibrasi, maka komponen struktur tarik harus memenuhi syarat kelangsingan. Syarat ini berdasarkan pada rasio kelangsingan λ = L/r , Nilai λ diambil maksimum< 240 Periksa kelangsingan batang Tarik. 𝐿

1314

𝑟

55.95

λ= =

= 23.49<240 (OK)

Jadi profil CHS165.2 x 7.1tersebut Kuat. 4.6.2 Cek Kekuatan dan Kestabilan Pada Batang Tekan CHS165.2X7.1 Di dapat tegangan tekan Max pada batang CHS165.2 x7.1 melalui programMS-Tower, pada batang 2044 sebesar P = -468.715 kN. Batang yang mengalami tegangan tekan maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

Gambar 4.18 View Batang Tekan Maksimum CHS 165.2x7.1 Diketahui : Jenis Baja yang pakai adalah Baja Pipa CHS. Dimensi Baja = CHS 165.2 x 7.1 mm Nu = -468.715kN L = 1.314 m = 1314 mm 4-29


Ag =35.2 cm2 = 3520 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006) rx = 5.595 cm = 55.95 mm An = 2992 mm2 Fy = 245 Fu = 400 E = 200.000 N/mm 2 K = 1 (SNI 03-1729-2002) φ c = 0.85 Hitung kekuatan batang Tekan berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-17292002) : Daya dukung Nn struktur tekan di hitung sebagai berikut : 𝐹𝑦

Nn = φ .Ag .fcr = Ag . 𝜔

Dengan besarnya ω ditentukan oleh λc, yaitu : Untuk λc < 0,25

maka ω = 1

Untuk 0,25< λc <1,2 maka ω =

1.43 1.6−0.67𝜆𝑐

Untuk λc > 1,2 maka ω = 1,25 λc2 Dimana λc =

λc =

𝐾𝐿

𝐹𝑦

𝑟𝜋

𝐸

1 𝑥 13.14

245

5.59 𝑥 3.14

200.000

λc = 0.000917 Berdasarkan ketentuan diatas jika λc < 0,25 maka didapat ω = 1 Nn

𝐹𝑦

= φ .Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 0,85 x 3520 x 245 = 500192N/mm2

4-30


= 500.192 kN Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI 03-1729-2002 pasal 9.1 harus memenuhi : Nu < φ Νn 468.715 kN<500.192 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tekan. Komponen struktur tekan harus memenuhi syarat kelangsingan berikut : 1 𝑥 1314

λx

=

𝐾𝑥𝐿

λcx

=

𝜆𝑥

𝐹𝑦

𝜋

𝐸

=

𝑟𝑥

55.95

=

= 23.46

23.46

245

3.14

200000

0,25< λcx <1,2 -----> ωx = ωx

=

= 0.261

1.43 1.6−0.67 𝜆𝑐𝑥

1.43 1.6−(0.67 𝑥 0.261)

= 1.0034 Nn

𝐹𝑦

= Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 3520x

𝑁𝑢 𝜑.𝑁𝑛

=

245 1.0034

468.715

= 859477 N/mm2 = 859.477 kN =0.6415 < 1 (Ok)

0.85 𝑥 859.477

Jadi profil CHS165.2 x 7.1tersebut Kuat.

Hitung Defleksi (Perpanjangan atau Perpendekan) sebagai syarat Kekakuan. ∆ = Perpanjangan atau Perpendekan batang akibat beban yang diketahui. Dimana : ∆ =

S. L 𝐴 .𝐸

S = Gaya batang akibat beban yang bekerja. 4-31


L = Panjang Batang A = Luas Penampang Batang E = Modulus Elastisitas Batang Dimana : ∆ actual ≤ ∆ limit. ∆ limit = ∆

L 240

=

=

131.4 240

= 0.546 cm

468715 x 1314 3520 x 200000

= 0.0874 cm ≤ 0.546cm (Ok)

4.6.1 Cek Kekuatan dan kestabilan pada batang untuk Penambahan tinggi (Extention) Menara Untuk Panel 2 dengan Member sebagai berikut:

1. Member Leg Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang Tarik CHS88.9 x 3.2 Di dapat dari hasil Running Ms towertegangan tarik Max pada batang 102 sebesar 1.019 kN. Batang yang mengalami tegangantarik maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

4-32


Gambar 4.19 View Batang Tarik Maksimum CHS88.9 x 3.2 Diketahui : Baja CHS88.9 x 3.2 P

= 1.019 kN,

L

= 1.5 m = 1500 mm

Ag

= 8.616 cm2 = 861.6 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 3.03206 cm = 30.321 mm

An

= 732.32 mm2

Fy

= 245

Fu

= 400

Dengan φ adalah factor tahanan, yang besarnya adalah : φ = 0.90 Untuk kondisi leleh, dan φ = 0.75 Untuk kondisi fraktur. Hitung kekuatan batang Tarik Pada Kondisi Leleh berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-1729-2002) : φPn

= φ.Ag.Fy 4-33


φPn

= 0.90 x 861.55 x 245 = 189971 N/mm2 = 189.971kN

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 1.019 kN ≤ 189.971 kN (OK) Hitung kekuatan batang Tarik Pada Kondisi Fraktur berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-1729-2002) : φPn

= φ.An.Fu

φPn

= 0.75 x 732.32 x 400 = 219708 N/mm 2 = 219.708kN

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 1.019 kN ≤ 219.708 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tarik Untuk mengurangi problem yang terkait dengan lendutan besar dan vibrasi, maka komponen struktur tarik harus memenuhi syarat kelangsingan. Syarat ini berdasarkan pada rasio kelangsingan λ = L/r , Nilai λ diambil maksimum< 240 Periksa kelangsingan batang Tarik. 4-34

Bab 4 Hasil Analisis dan Pembahasan 𝐿

1500

𝑟

30.32

λ= =

= 49.47<240 (OK)

Jadi profil CHS 88.9 x 3.2 tersebut Kuat. Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang Tekan CHS88.9 x 3.2 Di dapat tegangan tekan Max pada batang CHS88.9 x 3.2 melalui program MS-Tower, pada batang 122 sebesar P = -2.409 kN. Batang yang mengalami tegangan tekan maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

Gambar 4.20 View Batang Tekan Maksimum CHS88.9 x 3.2 Diketahui : Jenis Baja yang pakai adalah Baja Pipa CHS. Dimensi Baja = CHS 88.9 x 3.2 mm Nu

= - 2.409 kN

L

= 1.5 m = 1500 mm

Ag

= 8.6155 cm2 = 861.55 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 3.03206 cm = 30.321 mm

An

= 732.32 mm2 4-35


Fy

= 245

Fu

= 400

E

= 200.000 N/mm2

K

= 1 (SNI 03-1729-2002)

φc

= 0.85

Hitung kekuatan batang Tekan berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-17292002) : Daya dukung Nn struktur tekan di hitung sebagai berikut : Nn = φ .Ag .fcr = Ag .

𝐹𝑦 𝜔


maka ω = 1


1.43 1.6−0.67𝜆𝑐


λc =

𝐾𝐿

𝐹𝑦

𝑟𝜋

𝐸

1 𝑥 15.00

245

3.032 𝑥 3.14

200000


𝐹𝑦

= φ .Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 0,85 x 861.6 x 245 = 179428N/mm2 = 179.428 kN

Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI 03-1729-2002 pasal 9.1 harus memenuhi : 4-36


Nu < φ Νn 2.409 kN<179.428 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tekan. Komponen struktur tekan harus memenuhi syarat kelangsingan berikut : λx

=

𝐾𝑥𝐿

λcx

=

𝜆𝑥

𝐹𝑦

𝜋

𝐸

𝑟𝑥

1 𝑥 1500

=

30.32

=

= 49.47

49.47

245

3.14

200000

0,25< λcx <1,2 -----> ωx = ωx

=

= 0.551

1.43 1.6−0.67 𝜆𝑐𝑥

1.43 1.6−(0.67 𝑥 0.551)

= 1.161 Nn

𝐹𝑦

= Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 861.6x


=

245 1.161

2.409

= 181819 N/mm2 = 181.819 kN = 0.0155< 1 (Ok)

0.85 𝑥 181.819

Jadi profil CHS88.9 x 3.2 tersebut Kuat.

Hitung Defleksi (Perpanjangan atau Perpendekan) sebagai syarat Kekakuan. ∆ = Perpanjangan atau Perpendekan batang akibat beban yang diketahui. Dimana : ∆ =

S. L 𝐴 .𝐸

S = Gaya batang akibat beban yang bekerja. L = Panjang Batang A = Luas Penampang Batang E = Modulus Elastisitas Batang 4-37


Dimana : ∆ actual ≤ ∆ limit. ∆ limit = ∆

L 240

=

=

150 240

= 0.625. cm

2409 x 1500 861.6 x 200000

= 0.0209 cm ≤ 0.625cm (Ok)

2. Member Horizontal Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang TarikL50x50x5 Di dapat dari hasil Running Ms towertegangan tarik Max pada batang Horizontal untuk Perpanjangan pada batang149 sebesar 0.793 kN. Batang yang mengalami tegangantarik maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

Gambar 4.21 View Batang Tarik Maksimum L50x50x5 Diketahui : Baja L50x50x5 P

= 0.793 kN,

L

= 0.85 m = 850 mm

Ag

= 4.8 cm2 = 480 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006) 4-38


r

= 6.5 mm(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 1.52 cm = 15.2 mm

An

= 408 mm2

Fy

= 245

Fu

= 400


= φ.Ag.Fy

φPn

= 0.90 x 480 x 245 = 105840 N/mm2 = 105.840kN


= φ.An.Fu

φPn

= 0.75 x 408 x 400 = 122400 N/mm2 = 122.4kN 4-39


Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 0.793 kN ≤ 122.4 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tarik Untuk mengurangi problem yang terkait dengan lendutan besar dan vibrasi, maka komponen struktur tarik harus memenuhi syarat kelangsingan. Syarat ini berdasarkan pada rasio kelangsingan λ = L/r , Nilai λ diambil maksimum< 240 Periksa kelangsingan batang Tarik. 𝐿

850

𝑟

15.2

λ= =

= 55.92<240 (OK)

Jadi profil L50x50x5 tersebut Kuat. Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang Tekan L50x50x5 Di dapat tegangan tekan Max pada batang L50x50x5 melalui program MS-Tower, pada batang 150 sebesar P = -0.741 kN. Batang yang mengalami tegangan tekan maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

4-40


Gambar 4.22 View Batang Tekan Maksimum L50x50x5 Diketahui : Jenis Baja yang pakai adalah Baja Siku. Dimensi Baja = L50x50x5 mm Baja L50x50x5 P

= 0.741kN,

L

= 0.85 m = 850 mm

Ag

= 4.8 cm2 = 480 mm2 (Tabel SNI 07-2054-2006)

r

= 6.5 mm(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 1.52 cm = 15.2 mm

Fy

= 245

Fu

= 400

E

= 200.000 N/mm2

K

= 1 (SNI 03-1729-2002)

φc

= 0.85

Hitung kekuatan batang Tekan berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-17294-41


2002) : Daya dukung Nn struktur tekan di hitung sebagai berikut : 𝐹𝑦



maka ω = 1


1.43 1.6−0.67𝜆𝑐


λc =

𝐾𝐿

𝐹𝑦

𝑟𝜋

𝐸

1 𝑥 85

245

6.5 𝑥 3.14

200000


𝐹𝑦

= φ .Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 0,85 x 480 x 245 = 99960N/mm2 = 99.960 kN

Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI 03-1729-2002 pasal 9.1 harus memenuhi : Nu < φ Νn 0.741 kN<99.960 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tekan. Komponen struktur tekan harus memenuhi syarat kelangsingan berikut : λx

=

𝐾𝑥𝐿 𝑟𝑥

=

1 𝑥 850 15.2

= 55.92 4-42


λcx

=

𝜆𝑥

𝐹𝑦

𝜋

𝐸

=

55.92

245

3.14

200000

0,25< λcx <1,2 -----> ωx = ωx

=

= 0.623

1.43 1.6−0.67 𝜆𝑐𝑥

1.43 1.6−(0.67 𝑥 0.623)

= 1.209 Nn

𝐹𝑦

= Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 480x


=

245 1.209

= 97270 N/mm2 = 97.27 kN

0.741

= 0.0089< 1 (Ok)

0.85 𝑥 97.27

Jadi profil L50x50x5 tersebut Kuat. Hitung Defleksi (Perpanjangan atau Perpendekan) sebagai syarat Kekakuan. ∆ = Perpanjangan atau Perpendekan batang akibat beban yang diketahui. Dimana : ∆ =

S. L 𝐴 .𝐸

S = Gaya batang akibat beban yang bekerja. L = Panjang Batang A = Luas Penampang Batang E = Modulus Elastisitas Batang Dimana : ∆ actual ≤ ∆ limit. ∆ limit = ∆

L 240

=

=

85 240

= 0.354. cm

741x 850 480 x 200000

= 0.0656 cm ≤ 0.625 cm (Ok)

4-43


3. Member Bracing Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang TarikL50x50x5 Di dapat dari hasil Running Ms towertegangan tarik Max pada batang Bracing untuk Perpanjangan pada batang108 sebesar 2.381

kN. Batang yang

mengalami tegangantarik maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

Gambar 4.23 View Batang Tarik Maksimum L50x50x5 Diketahui : Baja L50x50x5 P

= 2.381 kN,

L

= 1.724 m = 1724 mm

Ag

= 4.8 cm2 = 480 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006)

r

= 6.5 mm(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 1.52 cm = 15.2 mm

An

= 408 mm2

Fy

= 245

Fu

= 400

Dengan φ adalah factor tahanan, yang besarnya adalah : 4-44


φ = 0.90 Untuk kondisi leleh, dan φ = 0.75 Untuk kondisi fraktur. Hitung kekuatan batang Tarik Pada Kondisi Leleh berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-1729-2002) : φPn

= φ.Ag.Fy

φPn

= 0.90 x 480 x 245 = 105840 N/mm2 = 105.840kN


= φ.An.Fu

φPn

= 0.75 x 408 x 400 = 122400 N/mm 2 = 122.4kN

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 2.381 kN ≤ 122.4 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tarik 4-45


Untuk mengurangi problem yang terkait dengan lendutan besar dan vibrasi, maka komponen struktur tarik harus memenuhi syarat kelangsingan. Syarat ini berdasarkan pada rasio kelangsingan λ = L/r , Nilai λ diambil maksimum< 240 Periksa kelangsingan batang Tarik. 𝐿

1724

𝑟

15.2

λ= =

= 113.42<240 (OK)

Jadi profil L50x50x5 tersebut Kuat. Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang Tekan L50x50x5 Di dapat tegangan tekan Max pada batang L50x50x5 melalui program MS-Tower, pada batang 126 sebesar P = -0.754 kN. Batang yang mengalami tegangan tekan maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

Gambar 4.24 View Batang Tekan Maksimum L50x50x5 Diketahui : Jenis Baja yang pakai adalah Baja Siku. Dimensi Baja = L50x50x5 mm 4-46


Baja L50x50x5 P

= 0.754 kN,

L

= 1.724 m = 1724 mm

Ag

= 4.8 cm2 = 480 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006)

r

= 6.5 mm(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 1.52 cm = 15.2 mm

Fy

= 245

Fu

= 400

E

= 200.000 N/mm2

K

= 1 (SNI 03-1729-2002)

φc

= 0.85

Hitung kekuatan batang Tekan berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-17292002) : Daya dukung Nn struktur tekan di hitung sebagai berikut : 𝐹𝑦



maka ω = 1


1.43 1.6−0.67𝜆𝑐


λc =

𝐾𝐿

𝐹𝑦

𝑟𝜋

𝐸

1 𝑥 172.4

245

15.2 𝑥 3.14

200000

λc = 0.126 Berdasarkan ketentuan diatas jika λc < 0,25 maka didapat ω = 1 4-47


Nn

𝐹𝑦


Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI 03-1729-2002 pasal 9.1 harus memenuhi : Nu < φ Νn 0.754 kN<99.960 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tekan. Komponen struktur tekan harus memenuhi syarat kelangsingan berikut : λx

=

𝐾𝑥𝐿

λcx

=

𝜆𝑥

𝐹𝑦

𝜋

𝐸

𝑟𝑥

=

1 𝑥 1724 15.2

=

= 113.4

113.4

245

3.14

200000

= 1.26

λcx>1,2 -----> ωx = 1,25 λc2 = 1.25 x 1.262 = 1.984 Nn

𝐹𝑦

= Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 480x


=

245 1.984

0.754

= 59274 N/mm2 = 59.27 kN = 0.0149< 1 (Ok)

0.85 𝑥 59.27


S. L 𝐴 .𝐸

S = Gaya batang akibat beban yang bekerja. 4-48


L = Panjang Batang A = Luas Penampang Batang E = Modulus Elastisitas Batang Dimana : ∆ actual ≤ ∆ limit. ∆ limit = ∆

L 240

=

=

172.4 240

= 0.718 cm

741x 1724 480 x 200000

= 0.133 cm ≤ 0.718 cm (Ok)

4. Member Plane Bracing Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang TarikL40x40x4 Di dapat dari hasil Running Ms towertegangan tarik Max pada batang Plane Bracing untuk Perpanjangan pada batang155 sebesar 0.115 kN. Batang yang mengalami tegangantarik maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

Gambar 4.25 View Batang Tarik Maksimum L40x40x4

4-49


Diketahui : Baja L40x40x4 P

= 0.115 kN,

L

= 0.85 m = 850 mm

Ag

= 3.08 cm2 = 308 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006)

r

= 6.0 mm(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 1.21 cm = 12.1 mm

An

= 261.8 mm2

Fy

= 245

Fu

= 400


= φ.Ag.Fy

φPn

= 0.90 x 380 x 245 = 83790 N/mm2 = 83.79kN

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 0.115 kN ≤ 83.79 kN (OK) Hitung kekuatan batang Tarik Pada Kondisi Fraktur berdasarkan rumus 4-50


LRFD (SNI 03-1729-2002) : φPn

= φ.An.Fu

φPn

= 0.75 x 261.8 x 400 = 78540 N/mm2 = 78.54 kN

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Pu, maka harus memenuhi : Pu ≤ φ Pn 0.115 kN ≤ 78.54 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tarik Untuk mengurangi problem yang terkait dengan lendutan besar dan vibrasi, maka komponen struktur tarik harus memenuhi syarat kelangsingan. Syarat ini berdasarkan pada rasio kelangsingan λ = L/r , Nilai λ diambil maksimum< 240 Periksa kelangsingan batang Tarik. 𝐿

850

𝑟

12.1

λ= =

= 70.25<240 (OK)

Jadi profil L40x40x4 tersebut Kuat. Cek Kekuatan, Kekakuan dan Kestabilan Pada Batang Tekan L40x40x4 Di dapat tegangan tekan Max pada batang L40x40x4 melalui program Ms.Tower, pada batang 157 sebesar P = -0.056kN. Batang yang mengalami tegangan tekan maksimum dengan tanda garis lebih tebal.

4-51


Gambar 4.26 View Batang Tekan Maksimum L40x40x4

Diketahui : Jenis Baja yang pakai adalah Baja Siku. Dimensi Baja = L40x40x4 mm Baja L40x40x4 P

= 0.056 kN,

L

= 0.85 m = 850 mm

Ag

= 3.08 cm2 = 308 mm2(Tabel SNI 07-2054-2006)

r

= 6.0 mm(Tabel SNI 07-2054-2006)

rx

= 1.21 cm = 12.1 mm

Fy

= 245

Fu

= 400

E

= 200.000 N/mm2

K

= 1 (SNI 03-1729-2002)

φc

= 0.85 4-52


Hitung kekuatan batang Tekan berdasarkan rumus LRFD (SNI 03-17292002) : Daya dukung Nn struktur tekan di hitung sebagai berikut : 𝐹𝑦



maka ω = 1


1.43 1.6−0.67𝜆𝑐


λc =

𝐾𝐿

𝐹𝑦

𝑟𝜋

𝐸

1 𝑥 850

245

12.1 𝑥 3.14

200000


𝐹𝑦


Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI 03-1729-2002 pasal 9.1 harus memenuhi : Nu < φ Νn 0.056 kN<64.141 kN (OK) Hitung Kestabilan/Kelangsingan Struktur Tekan. Komponen struktur tekan harus memenuhi syarat kelangsingan berikut :

4-53


λx

=

𝐾𝑥𝐿

λcx

=

𝜆𝑥

𝐹𝑦

𝜋

𝐸

𝑟𝑥

=

1 𝑥 850 12.1

=

= 70.24

70.24

245

3.14

200000

0,25< λcx <1,2 -----> ωx = ωx

=

= 0.782

1.43 1.6−0.67 𝜆𝑐𝑥

1.43 1.6−(0.67 𝑥 0.782)

= 1.328 Nn

𝐹𝑦

= Ag .fcr = Ag . 𝜔 = 308x


=

245 1.328

= 230060 N/mm2 = 230.06 kN

0.056

= 0.00028< 1 (Ok)

0.85 𝑥 230.06


S. L 𝐴 .𝐸

S = Gaya batang akibat beban yang bekerja. L = Panjang Batang A = Luas Penampang Batang E = Modulus Elastisitas Batang Dimana : ∆ actual ≤ ∆ limit. ∆ limit = ∆

L 240

=

=

85 240

= 0.354 cm

56x 850 308 x 200000

= 0.0077 cm ≤ 0.354 cm (Ok)

4-54


Kontrol Kelangsingan Profil Panel 2

CHS 88.9x3.2

L.40x40x4

D/t ≤ 2200/fy

b/t ≤ 200/√fy

88.9/3.2 ≤ 22000/245

40/4 ≤ 200/√245

27 ≤ 89

10 ≤ 13

Oke

Oke

L.50x50x5 b/t ≤ 200/√fy 50/5 ≤ 200/√245 10 ≤ 13

Oke

4.7 SAMBUNGAN Desain sambungan member (Leg dengan Leg).

Diketahui : 1. Kuat Tekan Ultimit Maksimum Tu

= 450kN

Vx

= 17.647kN

Vy

= 30.828kN

Db (Diameter Baut) Existing = 18 mm Tebal Plat

= 19 mm 4-55


Pelat

= 220 mm

Fu Geser

= 800 Mpa

Fy Baut

= 240 Mpa

φ Geser

= 0.75

Fu Pelat

= 400 Mpa

ab (Luas bruto penampang bautpada daerah tak berulir) = ¼πD2= 379.94 mm2 Fy Pelat

= 245 Mpa

φ Leleh

= 0.90

φ Fraktur

= 0.75

2. Hitung Perencanaan Baut Geser : φ. Rn = φ.0,5. Fub.ab = 0,75(0,5).(800).(1).(1/4.π.182) = 76.302kN / baut Tumpu : φ. Rn= φ. 2,4.db.tp.FuP

= 0,75(2,4).(18).(19).(400) = 246.24kN / baut

3. Hitung Perencanaan Pelat : Ag Plate

= ¼ πD2 = ¼ x 3.14 x 2202 mm = 37994 mm2

An Plat

= Ag – n.d.t = 37994 – 6 x 18 x 19 mm = 35942 mm2

Leleh : φ. Tn = φ. Fy.Ag

= 0,90(400).(37994) = 13677kN

Fraktur : φ. Tn = φ. Fu.An = 0,75(245).(35942) = 6604kN = 6604 kN> Tu = 450 kN (OK)

4-56


4. Hitung Jumlah Baut : Σ = 450/ 76.302= 5.89 ~ diambil = 6 baut / kaki tower.

Gambar 4.26. Tampak Sambungan antar Leg

4-57

BAB IV HASIL ANALISA DAN PEMBEBANAN. 1. Peraturan pembebanan untuk Tower. (EIA Standard Structural

Recommend Documents