BAB IV PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR

BAB IV PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR

4.1. Umum Dalam bab ini akan didesain beberapa elemen struktur yang mewakili elemen yang se-tipe. Desain elemen-elemen ini didasarkan kepada gaya-gaya dalam maksimum yang terjadi pada link dan elemen lainnya diantara keempat sisi bangunan akibat kombinasi gaya gempa (1.2D + γL+ΩE). Sisi bangunan yang direncanakan mewakili perencanaan untuk ketiga sisi lainnya.

4.1.1. Perencanaan Link Perencanaaan link harus memenuhi persayaratan sebagai berikut: a.

Untuk mencegah tekuk lokal yang dapat menyebabkan penurunan kekuatan link, maka perbandingan lebar terhadap tebal harus sesuai dengan Tabel 2.5.

b.

Link direncanakan dengan menggunakan bahan baja yang tegangan lelehnya tidak melebihi 350 MPa. Hal ini agar link dapat bersifat daktail dan dapat menyerap energi banyak akibat beban gempa yang terjadi.

c.

Pelat badan dari link harus berupa pelat tunggal tanpa pelat pengganda dan tanpa penetrasi.

d.

ΦVn ≥ Vu, dengan  2M p Vn = min  V p ,  Vp 

  

Φ = 0,9

Vp = 0,6fy (d-2tf) tw e.

e adalah panjang link.

Pada pertemuan dengan batang bresing, pada link harus dipasang pengaku setinggi badan link dan berada di kedua sisi pelat badan link. Pengaku tersebut harus mempunyai lebar total tidak kurang dari (bf – 2tw) dan ketebalan tidak kurang dari nilai terbesar dari 0,75 tw atau 10 mm, dengan bf dan tw adalah lebar pelat sayap dan tebal pelat badan link.

f.

Pengaku badan antara harus direncanakan pada link dengan ketentuan sebagai berikut: Link dengan panjang ≤ 1,6M

p

/Vp harus direncanakan memiliki pengaku antara

dengan spasi tidak melebihi harga-harga berikut: (30tw − d / 5) untuk Sudut Rotasi

IV - 1

Perencanaan Struktur Rangka Baja Berpengaku Eksentrik Menggunakan Link Geser dan Link Lentur Bab IV Perencanaan Elemen Struktur

Link 0,08 radian, atau (52tw − d / 5) untuk Sudut Rotasi Link ≤ 0,02 radian. Interpolasi linier digunakan untuk Sudut Rotasi Link diantara 0,08 radian dan 0,02 radian. Link dengan panjang di antara 2,6M

p

/Vp dan 5M

p

/Vp harus direncanakan

memiliki pengaku antara berspasi 1,5b f darisetiap ujung Link. Link dengan panjang di antara 1,6M

p

/Vpdan 2,6M

p

/Vp harus direncanakan

memiliki pengaku antara yang memenuhi ketentuan butir 1 dan butir 2 di atas. Link dengan panjang lebih besar dari 5M p /Vp tidak memerlukan pengaku antara. Pengaku antara pada Link harus direncanakan setinggi pelat badan. Pengaku Link dengan tinggi profil lebih kecil dari 600 mm hanya diperlukan pada salah satu sisi pelat badan Link. Ketebalan pengaku satu sisi tersebut tidak boleh lebih kecil dari harga terbesar di antara tw atau 10 mm, dan lebarnya tidak boleh lebih kecil dari (bf / 2−tw). Untuk Link dengan tinggi profil lebih besar daripada 600 mm, pengaku antara harus direncanakan pada kedua sisi dari pelat badan Link.

4.1.2. Perencanaan Bresing Bresing merupakan elemen yang direncanakan tidak mengalami leleh pada saat gempa besar terjadi sehingga bresing harus direncanakan lebih kuat dari pada link. Kuat rencana bresing ditentukan dari perbandingan gaya-gaya dalam link dan bresing dikali 1,25 kali kuat geser nominal dari link, yaitu sebesar: VLink = 1,25RyVn Vn adalah kuat geser rencana link.

4.1.3. Perencanaan Balok Sama halnya dengan bresing, balok juga merupakan elemen yang direncanakan tidak boleh leleh. Untuk menjamin hal tersebut maka kuat rencana balok ditentukan dari perbandingan gaya-gaya dalam link dan balok dikali 1,1 kali kuat geser nominal dari link, yaitu sebesar: VLink = 1,1RyVn Vn adalah kuat geser rencana link.

Yudhistira W.P (15004106) Rengga Geni A.A (15004110)

IV-2


4.1.4. Perencanaan Kolom Kolom juga merupakan elemen yang tidak boleh leleh pada saat terjadinya gempa besar. Kuat rencana kolom ditentukan dari perbandingan gaya-gaya dalam link dan kolom dikali 1,1 kali kuat geser nominal dari link, yaitu sebesar: VLink = 1,1RyVn Vn adalah kuat geser rencana link.

4.2.

Perencanaan Sistem Rangka Bresing Eksentrik

Perencanaan dilakukan pada bagian bangunan yang memikul beban terbesar dari ke 4 sisi bangunan. Oleh karena itu, perencanaan pada ketiga sisi yang lainnya mengikuti sisi yang kita disain tersebut. Dalam bab ini contoh perhitungan perencanaan elemen-elemen struktur hanya dibahas untuk link geser pada lantai 1 saja sedangkan untuk link lentur hanya akan ditampilkan perhitungan dalam bentuk tabel pada lampiran.

4.2.1. Link Link yang didesain adalah link yang paling besar menerima beban yang ada. Berikut ini gaya-gaya dalam pada link untuk tampak 1 struktur. Tabel 4. 1 Gaya-gaya dalam Maksimum Pada Link Geser Tampak 1 Bangunan

Lantai P (kN) V (kN) M (kNm) 10 0 30.08 9.603 9 0 85.78 23.692 8 0 112 28.563 7 0 159.2 39.578 6 0 181.7 45.255 5 0 219.3 53.293 4 0 247.4 59.851 3 0 271.5 67.684 2 0 299.9 74.313 1 0 298.9 76.912


IV-3


Perencanaan Link Geser B3 Lantai 1

LINK

350.175.7.11

400.400.13.21

25 0.2 50 .9. 14

350.175.7.11

14 .9. 50 0.2 25

400.400.13.21

350.175.7.11

Gambar 4. 1 Link Geser B3 Lantai 1

1) Data profil : 4

h

350

mm

Iy

9840000

mm

b

175

mm

147

mm

tw

7

mm

rx ry

39.5

mm

tf

11

mm

Sx

775000

mm

3

Ag

6314

mm

2

Sy

112000

mm

3

Ix

1.36E+08

mm

4

2) Gaya-gaya dalam yang bekerja: Gaya-gaya dalam maksimum pada kolom ini diperoleh dari hitungan ETABS dengan kombinasi 1.2D + 0.5L + E, yaitu: Mu

= 76.91 kNm

Vu

= 298.9 kN

Nu

=0

3) Cek kelangsingan penampang Flens

λf =

b 175 = = 7.95 2t f 2 ×11

λp =

135 135 = = 8.54 fy 250

λf < λp Kompak Yudhistira W.P (15004106) Rengga Geni A.A (15004110)

IV-4


Web

λw = Cek

h 350 − (2 ×11) = = 46.86 tw 7

Nu Nu 0 = = =0 φ N y φ Ag f y 0.85*6314*250

Maka λ p =

Nu  1365 1365  [1 − 1.54*0] = 86.33 1 − 1.54 = φ N y  f y  250

λw < λp Kompak. Sehingga penampang tidak mengalami tekuk lokal (Kompak).

4) Kapasitas Penampang Kapasitas Lentur

Z x = (B x t f )(H-t f ) + t w ( ½ H - t f )2 Z x = (175 x 11)(350-11) +7( ½ 350 - 11)2 = 840847 mm3 M n = M p = Z x . f y = 840847*250 = 210.21kNm

φ M n = 0.9*210.21kNm = 189.19 kNm φ M n ≥ Mu = 76.91 kNm → OK ! Strength ratio=

Mu 76.91 kNm = = 0.41 φ M n 189.19kNm

Kapasitas Geser

Vp = 0.6 f y (h − 2t f )tw = 0.6*250(350 − 2*11)7 = 344.4 kN Untuk link geser <

1.6 M p Vp

=

1.6*210.21 = 0.98 m 344.4

Diambil panjang link = e = 0.4 m

2M p e

=

2*210.21 = 1051.06kN 0.4

 2M p  Vn = min V p , = min [344.4,1051.06] = 344.4kN e  


IV-5


φVn = 0.9*344.4kN = 309.96kN φVn ≥ Vu = 298.9 kN → OK ! Strength ratio=

Vu 298.9 kN = = 0.96 φVn 309.96kN

5) Pengaku Link Pengaku di titik pertemuan dengan batang bresing. Tinggi pengaku: h = 350-2*tf = 350-2*11 = 328 mm pada kedua sisi Lebar pengaku:

b1 + b2 ≥ b f − 2tw = 175 − 2*7 = 161 mm gunakan b1+ b2 = 168 mm Tebal pengaku:

t = max [ 0.75tw ,10 mm] = max [ 0.75*7 = 5.25mm,10 mm] = 10 mm

Pengaku antara. Spasi pengaku: Untuk link dengan panjang

1.6M p Vp

Spasi pengaku ≤ (30tw – h/5) = (30*7 – 350/5) = 140 mm Gunakan = 100 mm, sehingga jumlah yang digunakan 4 buah Tinggi pengaku: h = 350-2*tf = 350-2*11 = 328 mm Untuk profil dengan h< 600 mm Digunakan untuk satu sisi saja Lebar pengaku:

b1 ≥

bf 2

− tw =

175 − 7 = 80.5mm 2

Gunakan lebar b1=164 mm Tebal pengaku (satu sisi):

t = max [tw ,10 mm] = max [ 7mm,10 mm] = 10 mm


IV-6


4.2.2. Bresing Bresing yang didesain pada struktur ini adalah bresing yang memikul gaya kombinasi axial-lentur terbesar. Gaya axial yang menentukan adalah axial tekan karena faktor tekuk lebih menentukan kuat tekan batang. Desain ini juga berlaku untuk seluruh bresing dalam satu lantai.

Perencanaan Bresing LG D2 Lantai 1 350.175.7.11

25 0.2 50 .9. 14

400.400.13.21

350.175.7.11

14 .9. 50 0.2 25

400.400.13.21

350.175.7.11

Bresing

Gambar 4. 2 Bresing LG D2 Lantai 1

1) Data profil : 4

h

250

mm

Iy

36500000

mm

b

250

mm

108

mm

tw

9

mm

rx ry

62.9

mm

tf

14

mm

Sx

867000

mm

3

Ag

9218

mm

2

Sy

292000

mm

3

Ix

108000000

mm

4

2) Gaya-gaya dalam yang bekerja: Gaya-gaya dalam maksimum pada kolom ini diperoleh dari hitungan ETABS dengan kombinasi 1.2D + 0.5L + ΩE, yaitu:


IV-7


Loc

Gravity 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L -59.56 -41.84 -57.91 -40.19 -56.25 -38.53 59.56

(m) 0.00 2.44 4.88

V (kN) M (kNm) Earthquake Gravity Earthquake Ω Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ex 1.2D+0.5L+ΩEx -387.94 -879.98 -3.04 -2.39 16.72 33.73 -387.94 -878.33 1.32 1.05 -2.76 -4.90 2.16 -387.94 -876.67 2.84 1.66 -22.23 -46.36 879.98 3.04 46.36 879.98 46.36

Nilai overstrength factor atau kuat cadang struktur (Ω) untuk bresing lantai 1 ditentukan oleh link lantai 1 yaitu:

V   344.4  Ω = 1.25 Ry  n  = 1.25*1.5   = 2.16  298.9 link  Vu link maka: Mu

= 46.36 kNm

Nu

= 879.98 kN


λf =

b 250 = = 8.93 2t f 2 ×14

λp=

170 170 = = 10.75 fy 250

λf < λp kompak Web

λw = Cek

h 250 − (2 ×14) = = 24.67 9 tw

Nu Nu 879.98 = = = 0.45 > 0.125 φ N y φ Ag f y 0.85*9218*250

N u  665  665   500  500  Maka λ p = max  [ 2.33 − 0.45] ,  2.33 − ,  = max   = 60.26 φ N y  f y  250 250    f y   λw < λp kompak Sehingga penampang tidak mengalami tekuk lokal (Kompak).


IV-8


4) Analisis komponen tekan Dalam SNI 03-1729-2002, untuk struktur segitiga diambil panjang tekuk tidak kurang dari 1 kecuali dapat dibuktikan dengan analisis yang lebih teliti. Untuk desain bresing diambil nilai faktor tekuk sebagai berikut: kcx = kcy = 1

Analisis Tekuk bresing L= 4882.62 mm

fy = 250 MPa

E =200000 MPa

Arah X bangunan:

Arah Y bangunan:

Lkx = 4882.62 x 1

Lky = 4882.62 x 1

= 4882.62 mm

= 4882.62 mm

λx =

Lk x 4882.62 = = 45.21 < 200 OK! ix 108

λcx =

1

π

fy

λx

=

E

1

π

× 45.21×

250 200000

λy =

Lk y

λcy =

1

iy

π

=

4882.62 = 77.62 < 200 OK! 62.9

fy

λy

=

E

= 0.51

= 0.87

0,25 < λcx < 1,2

0,25 < λcy < 1,2

ωx =

1, 43 1, 6 − (0, 67λcx )

=

ωy =

1, 43 = 1,14 1,6 − (0, 67 × 0,51)

N nx = Ag ×

fy

ωx

= 9218 ×

250 1,14

= 2029.11 kNm

1

π

× 77.62 ×

250 200000

1, 43 1,6 − (0,67λcy )

=

1, 43 = 1.41 1,6 − (0, 67 × 0.87)

N ny = Ag ×

fy

ωy

= 9218 ×

250 1, 41

= 1635.22 kNm

∴Nn = min ( Nnx; Nny ) = 1635.22 kNm

φ Nn = 0.85* Nn = 0.85*1635.22 = 1389.94 > Nu = 879.98 kNm OK! Strength ratio =

Nu 879.98 kN = = 0.63 φ N n 1389.94 kN


IV-9


5) Analisis Tahanan Lentur Nominal bresing Pengaruh tekuk torsi - lateral: Lb = 4882.62 mm Lp = 1.76 * ry *

E 200000 = 1.76*62.9* = 3131.18 mm fy 250

fL = fy – fr = 250 – 0.3*250 = 175 MPa

G=

E 200000 = = 76923.08 MPa 2(1 + v) 2(1 + 0.3)

1 J = × (2 × 250 ×143 + (250 − (2 ×12)) × 93 ) = 511279.33 mm4 3 X1 =

X1 =

π

EGJA 2

Sx

π

200000*76923.08*511279.33*9218 = 21817.58 MPa 867000 2

Iw ≈ I y

hf − f 2 4

= 3.6 x10

7

( 250 − 14 ) 4

2

= 5.08 x1011 mm4

2

S  I X2 = 4 x  × w  GJ  I y 2

11 867000   5.08 x10 X2 = 4 × = 2.71x10 −5  7 3.6 x10  76923.08*511279.33 

X  Lr = ry  1  1 + 1 + X 2 f L 2  fL 

 21817.58  −5 2 Lr = 62.9   1 + 1 + 2.71x10 *175L = 12027.41 mm 175  

Lp (3131.18 mm) < Lb (4882.62 mm) < Lr (12027.41 mm) → tekuk torsi-lateral inelastik (bentang menengah). Faktor pengali momen Cb : Cb =

12.5 M Max ≤ 2.3 12.5 M Max + 3M A + 4 M B + 3M C


IV-10


Dari analisis program ETABS, didapat: MMax = -7.94 kNm MA

= 2.17 kNm

MB

= -1.2 kNm

MC

= -4.59 kNm

sehingga: Cb =

12.5* ( −7.94) ≤ 2.3 12.5 (−7.94) + 3* 2.17 + 4( −1.2) + 3( −4.59)

Cb = 2.3 Zx = (b x tf)(h-tf) + tw( ½ h - tf)2 = (250 x 14)(200 - 14) + 9(125 - 14)2 = 936889 mm3 Mp = fy * Zx = 250 * 936889 = 234.22 kNm Mr = Sx(fy – fr) = 867000 (250-0.3*250) = 151.72 kNm

  Lb − Lp   M n = Cb  M p − ( M p − M r )   ≤ Mp  Lr − Lp        4882.62 − 3131.18  M n = 2.3 234.22 − ( 234.22 − 151.72 )   ≤ M p  12027.41 − 3131.18  

Mn = 234.22 kNm

φ Mn = 0.9*234.22 kNm = 210.8 kNm φ Mn ≥ Mu = 46.36 kNm → OK ! Strength ratio =

Mu 46.36 kNm = = 0.22 φ M n 210.8 kNm

6) Persamaan interaksi aksial-momen Nu 879.98 kN = = 0.63 (dominasi aksial) φ N n 1389.94 kN

Nu 8  M u +  φ Nn 9  φ M n

  ≤1 


IV-11


 46.36  0, 63 +   ≤1  0,9 × 234.22  0.85 ≤ 1 OK !!! (Profil mampu memikul beban kombinasi aksial-lentur)

4.2.3. Balok Balok yang didesain dikelompokkan menjadi tiga tipe, yaitu balok dekat link, balok pinggir, dan balok tengah. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk balok dekat link. Balok tersebut direncanakan berdasarkan gaya-gaya yang ditimbulkan oleh 1.1 kuat geser nominal link sebesar RyVn. Perencanaan Balok LG B4 lantai 1

350.175.7.11

Balok

400.400.13.21

25 0.2 50 .9. 14

350.175.7.11

14 .9. 50 0.2 25

400.400.13.21

350.175.7.11

Gambar 4. 3 Balok LG B4 Lantai 1

1) Data profil : 4

h

300

mm

Iy

5080000

mm

b

150

mm

124

mm

tw

6.5

mm

rx ry

32.9

mm

tf

9

mm

Sx

481000

mm

3

Ag

4678

mm

2

Sy

67700

mm

3

Ix

72100000

mm

4


IV-12


2) Gaya-gaya dalam yang bekerja: Gaya-gaya dalam maksimum pada balok ini diperoleh dari hitungan ETABS dengan kombinasi 1.2D + 0.5L + ΩE, yaitu: Loc

Gravity 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L -44.88 -30.15 -42.45 -27.72 -40.02 -25.29 -2.73 -4.18 0.91 -0.54 4.56 3.11 8.20 6.75 44.88

(m) 0.20 0.80 1.40 2.00 2.00 2.40 2.80

V (kN) M (kNm) Earthquake Gravity Earthquake Ω Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ex 1.2D+0.5L+ΩEx -15.57 -59.75 -28.51 -19.34 -37.01 -89.70 -15.57 -27.72 -11.04 -7.76 -30.78 -66.28 -15.57 -25.29 5.46 2.84 -24.55 -43.84 1.90 -15.57 -4.18 5.46 2.84 -24.55 -43.84 -15.57 -0.54 6.00 4.26 -15.21 -24.65 -15.57 3.11 4.36 3.49 -5.87 -7.66 -15.57 6.75 0.54 0.53 3.48 7.15 59.75 28.51 89.70 59.75 89.70

Nilai overstrength factor (Ω) untuk balok lantai 1 ditentukan oleh link lantai 1 yaitu:  Vp   344.4  Ω = 1.1Ry   = 1.1*1.5   = 1.90  298.9 link  Vu link maka: Mu

= 89.70 kNm

Vu

= 59.75 kN


λf =

b 150 = = 8.33 2t f 2 × 9

λp =

170 170 = = 10.75 fy 250

λf < λp kompak Web

λw = Cek

h 300 − (2 × 9) = = 43.38 tw 6.5

Nu Nu 0 = = = 0 < 0.125 φ N y φ Ag f y 0.85*4678*250


IV-13


Maka

λp =

Nu  1680 1680  [1 − 1.54*0] = 106.25 1 − 1.54 = φ N y  f y  250

λw < λp kompak Sehingga penampang tidak mengalami tekuk lokal (Kompak).

4) Kapasitas lentur penampang karena Lb = 0 mm (asumsi balok ditopang sepanjang bentang dengan adanya shear connector yang menyatukan pelat lantai dengan balok), maka seluruh penampang dapat direncanakan leleh tanpa terjadi tekuk lateral (maupun tekuk lokal) sehingga kuat nominal balok, Mn diambil sama dengan momen plastik penampang Mp dan tidak melebihi 1.5 kali harga momen lelehnya. Zx = (b x tf)(h-tf) + tw( ½ h - tf)2 = (150 x 9)(250 - 9) + 6.5(300/2 - 9)2 = 522076.5 mm3 Mp = fy * Zx = 250 * 522076.5 = 130.52 kNm

M n = M p = 130.52 kNm

φ Mn = 0.9*130.52 kNm = 117.47 kNm φ Mn ≥ Mu = 89.70 kNm → OK ! Strength ratio =

Mu 89.70 kNm = = 0.76 φ M n 117.47 kNm

5) Kapasitas geser penampang K E h ≤ 1.1 n tw f yw kn = 5 +

5

( h) a

2

= 5+

( 300 − 2*9) ≤ 1,1 6.5

5  2800    300 − 2 *9 ( )  

2

= 5.05

5.03 × 200000 250

43.38 ≤ 69.92 Plastik sempurna Yudhistira W.P (15004106) Rengga Geni A.A (15004110)

IV-14


Maka Vn = 0,6 fyw. Aw = 0,6*250* 300*6.5 = 292.5 kN φ Vn = 0,9 x 292.5 = 263.25 kN > Vu = 59.75 kN Strength ratio =

Vu 59.75 kNm = = 0.23 φVn 263.25 kNm

6) Kombinasi lentur dan geser Metode kombinasi lentur dan geser ini menganggap bahwa momen lentur, Mu dan gaya geser, Vu dipikul oleh seluruh penampang secara bersama-sama. Dengan demikian balok harus direncanakan untuk memikul kombinasi lentur geser dengan memenuhi persamaan interaksi : Mu V + 0.625 u ≤ 1.375 φMn φVn 89.70 59.75 + 0, 625 ≤ 1, 375 117.47 263.25 0.9 < 1,3575 OK! maka profil kuat menahan kombinasi lentur dan geser yang terjadi.

4.2.4. Kolom Kolom yang didesain dikelompokkan menjadi tiga tipe, yaitu kolom dekat link atau kolom pinggir, kolom pojok dan kolom tengah. Kolom dekat link mendapatkan beban yang besar ketika terjadi gempa. Oleh sebab itu kolom ini harus di-overstrength agar tetap kuat ketika terjadi gempa besar. Berikut ini adalah contoh perhitungan untuk kolom dekat link/ kolom pinggir. Berdasarkan SNI Baja Butir 15.13.8, beban terfaktor kolom harus ditentukan berdasarkan kombinasi (6.2-5) dan (6.2-6), kecuali bahwa momen dan gaya aksial yang diteruskan ke kolom pada sambungan link atau batang bresing tidak kurang dari gaya-gaya yang ditimbulkan oleh 1,1 kali kuat nominal Link sebesar 1,1RyVn. Maka, beban terfaktor kolom harus ditentukan dari kombinasi: (6.2-5)

1,2D + γL ± E, dan


IV-15


(6.2-5)

0,9D ± E

kecuali M & N yang diteruskan ke kolom > 1,1RyVn(link).

2M p  dengan Vn = min  V p ; e 

 . 

Selain itu, pada Butir 15.6 disebutkan: Nu

bila

φ N n > 0, 4 maka :

1) Gaya aksial tekan terfaktor, tanpa adanya pengaruh momen-momen yang bekerja, ditetapkan berdasarkan kombinasi pembebanan 1,2D +γL + ΩE

(15.3-1)

2) Gaya aksial tarik terfaktor, tanpa adanya pengaruh momen-momen yang bekerja, ditetapkan berdasarkan kombinasi pembebanan 0,9 – ΩE

(15.3-2)

3) Gaya aksial terfaktor pada butir 15.6.1(1) dan 15.6.1(2), tidak perlu melampaui salah satu dari kedua nilai berikut ini: i.

Beban maksimum yang dipindahkan kepada kolom dengan memperhitungkan 1,1Ry

kali kuat nominal balok atau bresing pada struktur bangunan yang

merangka pada kolom tersebut. ii.

Nilai batas yang ditentukan yang ditentukan oleh kapasitas fondasi untuk memikul gaya angkat akibat momen guling.


IV-16


350.175.7.11

300.150.6,5.9

400.400.13.21

25 0.2 50 .9. 14

400.400.13.21

350.175.7.11

14 .9. 50 0.2 25

400.400.13.21

350.175.7.11

400.400.13.21

Perencanaan Kolom LG C3 Lantai 1

Kolom

Gambar 4. 4 Kolom LG C3 Lantai 1 Tampak X dan Y Bangunan

Gambar 4. 5 Penempatan Kolom LG C3 Lantai 1 (Tampak Atas)

1) Data profil : 4

h

400

mm

Iy

2.24E+08

mm

b

400

mm

175

mm

tw

13

mm

rx ry

101

mm

tf

21

mm

Sx

3330000

mm

3

Ag

21870

mm

2

Sy

1120000

mm

3

Ix

666000000

mm

4

2) Gaya-gaya dalam yang bekerja: Maka gaya-gaya dalam maksimum pada kolom ini diperoleh dari hitungan ETABS sebagai berikut:


IV-17


Loc (m) 0.00 1.65 3.30

Gravity 1.2D+1.6L -1474.41 -1470.80 -1467.20 1474.41

1.2D+0.5L -1029.48 -1025.87 -1022.26

P (kN) Earthquake Ω Ex 1.2D+0.5L+ΩEx -1431.12 -2460.60 1.00 -1431.12 -2456.99 -1431.12 -2453.38 2460.60 2460.60

Mx (kNm) My (kNm) Gravity Earthquake Gravity Earthquake 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 1.2D+1.6L 1.2D+0.5L Ex 1.2D+0.5L+ΩEx 10.18 6.85 -53.46 -46.61 7.53 4.50 -6.56 -2.06 -5.70 -3.84 -34.10 -37.94 -2.94 -1.76 -2.85 -4.61 -21.58 -14.52 -14.74 -29.26 -13.41 -8.02 0.86 -7.16 21.58 46.61 13.41 7.16 46.61 13.41

maka: Akibat gravitasi:

Akibat gempa (1,2D + γL ± E):

Nu

= 1474,41 kN

Nu

= 2460.6 kN

Mux

= 21,58 kNm

Mux

= 46.61 kNm

Muy

= 13.41 kNm

Muy

= 7.16 kNm

Earthquake dominated untuk aksial kolom, maka gunakan: Nu

= 2460.6 kN

Mux

= 46.61 kNm

Muy

= 7.16 kNm


λf =

b 400 = = 9.52 2t f 2 × 21

λp =

170 170 = = 10.75 fy 250

λf < λp


kompak

IV-18


Web

λw =

h 400 − (2 × 21) = = 27.54 tw 13

Cek

Nu Nu 2460.6 = = = 0.6 > 0.125 φ N y φ Ag f y 0.85*21870*250

Maka

λ p = max 

 500  f y

 N u  665  665   500 2.33 − [ 2.33 − 0.6] ,  ,  = max   = 57.87 φ N y  f y  250 250    

λw < λp

kompak

Penampang kompak 4) Analisis Tahanan Tekan Nominal Kolom Analisis Struktur Tak Bergoyang •

Join atas (lantai 1) arah X bangunan Kolom

Balok

Lc1 = 3600 mm (atas)

Lb1 = 2800 mm (kiri)

Lc2 = 4000 mm (bawah)

Lb2 = 6000 mm (kanan)

Ic1 = Ixc = 66600 x 104 mm4

Ib1 = Ixb = 13600 x 104 mm4

Ic2 = Ixc = 66600 x 104 mm4

Ib2 = Ixb = 4050 x 104 mm4

G Ax =

( L) ∑(I ) L ∑ I

c

b

•

66600 × 10 4 66600 × 10 4 + 3600 4000 = = 6.35 13600 × 10 4 4050 × 10 4 + 2800 6000

Join bawah (base) arah X bangunan Gbx = 0 (perletakan jepit)

kcx = 0.68


IV-19


•

Join atas (lantai 1) arah Y bangunan Kolom

Balok

Lc1 = 3600 mm (atas)

Lb1 = 6000 mm (kiri)

Lc2 = 4000 mm (bawah)

Lb2 = - (kanan)

4

Ic1 = Iyc = 22400 x 10 mm

4

Ib1 = Ixb = 7210 x 104 mm4

Ic2 = Iyc = 22400 x 104 mm4 G Ay =

( L) ∑( I ) L ∑ I

c

b

•

Ib2 = Ixb = -

22400 × 10 4 22400 × 10 4 + 3600 4000 = = 9.84 7210 × 10 4 6000

Join bawah (base) arah Y bangunan Gbx = 0 (perletakan jepit)

kcy = 0.7

Analisis Tekuk kolom fy = 250 MPa

L= 4000 mm

E =200000 MPa

Arah X bangunan

Arah Y bangunan

Lkx = L x kcx = 4000 x 0.68

Lky = L x kcy = 4000 x 0.7

= 2720 mm

= 2800 mm

Kontrol kelangsingan kolom

λx =

Lk x 2720 = = 15.54 < 200 OK! ix 175

λcx =

1

π

λx

fy E

=

1

π

×15.54 ×

= 0.17

250 200000

λy =

Lk y

λcy =

1

iy

π

=

λy

2800 = 27.72 < 200 101 fy E

1

π

× 27.72 ×

250 200000

= 0.31

λcx < 0,25

0,25 < λcy < 1,2

ωx = 1

ωy = =


=

OK!

1.43 1.6 − (0,67λcy ) 1.43 = 1.028 1.6 − (0,67 × 0.31)

IV-20


N nbx = Ag ×

fy

ωx

= 21870 ×

250 1

N nby = Ag ×

= 5467.5 kN

fy

ωy

= 21870 ×

250 1.028

= 5318.26 kN

∴Nnb = min ( Nnbx; Nnby ) = 5318.26 kN

Analisis Struktur Bergoyang •

Arah X bangunan GAx = 6.35 GBx = 0

kcx = 1.55 •

Arah Y bangunan GAy = 9.84 GBy = 0

kcy = 1.7 Analisis Tekuk kolom L= 4000 mm

fy = 250 MPa

E =200000 MPa

Arah X bangunan

Arah Y bangunan

Lkx = L x kcx = 4000 x 1.55

Lky = L x kcy = 4000 x 1.7

= 6200 mm

= 6800 mm

Kontrol kelangsingan kolom

λx =

Lk x 6200 = = 35.43 < 200 OK! ix 175

λcx =

1

π

λx

fy E

=

1

π

× 35.43 ×

= 0.4 0,25 < λcx < 1,2

ωx = =

1, 43 1, 6 − (0, 67λcx )

1.43 = 1.073 1.6 − (0,67 × 0.4)


250 200000

λy =

Lk y

λcy =

1

iy

π

=

λy

6800 = 67.33 < 200 101 fy E

=

1

π

× 67.33 ×

OK!

250 200000

= 0.76 0,25 < λcy < 1,2

ωx = =

1, 43 1,6 − (0, 67λcy )

1.43 = 1.31 1.6 − (0,67 × 0.76)

IV-21


N nsx = Ag ×

fy

ωx

= 21870 ×

250 1.073

= 5096.1 kN

N nsy = Ag ×

fy

ωy

= 21870 ×

250 1.31

= 4176.51 kN

Nns = min ( Nnsx; Nnsy ) = 4176.51 kN ∴Jadi, kuat tekan nominal, Nns = min ( Nnb; Nns ) = 4176.51 kN Cek

Nu

φ N n > 0, 4

2460,6 kN 4176,51 kN

= 0,59 > 0, 4 maka

Gaya aksial tekan terfaktor, tanpa adanya pengaruh momen-momen yang bekerja, ditetapkan dengan 1,2D +γL + ΩE dengan overstrength terhadap link lantai 1  Vp   344.4  Ω = 1.1Ry   = 1.1*1.5   = 1.90  298.9 link  Vu link Nu (Earthquake) Ω 1.2D+0.5L Ex 1.2D+0.5L+ΩEx -1029.48 -1431.12 -3748.61 1.90 -1025.87 -1431.12 -3745.00 -1022.26 -1431.12 -3741.39 -3741.39 aksial maksimum 3741.39

Nu diatas tidak perlu melampaui 1,1Ry x kuat nominal bresing atau balok. Bresing pada lantai 1 adalah IWF 250.250.9.14 dengan kuat nominal (tekan) = 1635,22 kN 1,1Ry Nn =1,1*1.5* 1635,22 =2698,11 kN 3741,39 kN > 2698,11 kN, maka ambil Nu = 2698,11 kN

5) Persamaan interaksi aksial-momen M uy N u 8  M ux +  + φ N n 9  φ M nx φ M ny

  ≤ 1 

Cek strength ratio aksial (tanpa adanya pengaruh momen) Nu 2698,11 = = 0, 76 → OK! φ N n 0.85 × 4176.51


IV-22


Catatan: a) Dalam setiap perhitungan kapasitas nominal elemen struktur (bresing, balok, dan kolom) tidak memperhitungkan faktor Ry. Hal ini dikarenakan nilai faktor Ry tersebut belum dibuktikan dengan penelitian untuk profil yang digunakan sehingga kita tidak dapat memprediksi nilainya dengan pasti. Walaupun sedikit boros, dengan tidak memperhitungkan faktor Ry memberikan jaminan lebih kepada pengguna karena desain lebih konservatif. b) Overstrength factor dihitung dari perkalian 1,25Ry dengan perbandingan kapasitas link (Vn) terhadap kuat geser ultimit link akibat kombinasi 1,2D + 0,5L + E yaitu (Vu). Untuk bresing,

V  Ω = 1, 25 Ry  n   Vu link

Untuk balok dan kolom,

V  Ω = 1,1Ry  n   Vu link

Ry diperhitungkan untuk memastikan bahwa link benar-benar mencapai leleh aktual (sebenarnya) ketika terjadi gempa besar. Untuk BJ-41 nilai Ry = 1,5. Sedangkan angka 1,25 adalah peningkatan tegangan leleh karena adanya strain hardening kira-kira 125% dari fy. Sedangkan untuk balok dan kolom diizinkan

hanya sebesar 1,1 untuk faktor strain hardening karena adanya kontribusi lantai yang kaku (rigid diaphragm) dalam menahan gaya aksial dan momen pada balok sehingga dengan nilai 1,1 desain balok dan kolom sudah cukup aman. c) Untuk menentukan kuat perlu bresing, balok, dan kolom, komponen gaya gempa E (Earthquake) dikalikan overstrength factor karena link leleh seiring dengan peningkatan gaya gempa E yang melebihi gempa rencana bukan karena komponen Gravity sehingga komponen Gravity tidak perlu dikalikan dengan overstrength factor.

Kuat Perlu (Bresing,Balok,Kolom) = 1,2D + 0,5L + ΩE Gravity


Earthquake dikalikan dengan overstrength factor

IV-23

BAB IV PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR

Recommend Documents