BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR. lantai, balok, kolom dan alat penyambung antara lain sebagai berikut :

BAB IV-PERENCANAAN STRUKTUR

BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR 4.1 Pendahuluan Pada bab ini menjelaskan tentang perencanaan struktur gedung untuk penempatan mesin pabrik pengolahan padi PT. Arsari Pratama menggunakan profil baja. Pada kajian ini, hanya dikhususkan pada perencanaan ulang struktur bagian atas. Proses perencanaan struktur atas dihitung mulai dari plat lantai, balok, kolom dan alat penyambung antara lain sebagai berikut : a. Perencanaan plat lantai b. Perencanaan balok c. Perencanaan kolom d. Perencanaan sambungan antar profil baja (menggunakan baut) Dimana dasar perhitungan mengacu pada standar perencanaan struktur baja SNI 03-1729-2002 dan program bantu SAP2000 v.14. 4.1.1 Data-data Struktur Geometrik struktur antara lain sebagai berikut : a. Jarak antar portal b. Bentang portal

: 5m : 4,5m dan 7,5m

4.1.2 Dimensi Profil Perencanaan Lama (Existing) Diketahui dimensi penampang profil existing antara lain : 1. Balok B1

: WF 600x200x11x17

B1A

: WF 700x300x13x24

B2

: WF 500x200x10x16 IV - 1


B3

: WF 450x200x9x14

B4

: WF 400x200x8x13

B5

: WF 350x175x7x11

B6

: WF 300x150x6,5x9

2. Kolom K3

: WF 400x400x13x21

K4

: WF 300x300x10x16

K5

: KC 400x400x13x21

4.1.3 Pembebanan Beban rencana yang bekerja pada struktur bangunan untuk mesin antara lain : 1) Beban mati Beban mati atau beban tetap yang direncanakan bekerja meliputi berat sendiri struktur terdiri dari berat sendiri penampang profil yang digunakan. Profil struktur direncanakan menggunakan profil yang lebih kecil dibandingkan hasil perencanaan lama. 2) Beban hidup Beban hidup rencana untuk pembebanan pada struktur berdasarkan pada data pembebanan pada denah pembebanan mesin 3) Beban Gempa Berdasarkan perhitungan nilai hasil test penetrasi strandar rata-rata dengan mengkonversi nilai qc = 4NSPT (Mayerhof,1965), maka didapat klasifikasi

jenis tanah lunak dengan nilai N <15.

IV - 2


Wilayah indramayu masuk ke dalam zone gempa 3 sesuai SNI 031726-2002 4.2 Perencanaan Struktur Rangka Portal 4.2.1 Penentuan Dimensi Profil (Preliminary Design) 4.2.1.1 Penampang Profil 1. Balok B1

: WF 500x200x10x16

B1A

: WF 600x200x11x17

B2

: WF 400x200x8x13

B3

: WF 400x200x8x13

B4

: WF 350x175x7x11

B5

: WF 300x150x6,5x9

B6

: WF 250x125x6x9

B9

: WF 700x300x13x24

2. Kolom K3

: WF 300x300x10x15

K4

: WF 250x250x9x14

K5

: WF 800x300x14x26

Rencana perubahan struktur kolom dimana pada grid F awalnya menggunakan profil K5, dicoba untuk dikombinasikan menggunakan K3 dan K5

serta pada area grid 14 dan grid 15 dimana awalnya hanya

menggunakan profil B1A dicoba direduksi dan dikombinasikan dengan B1A hasil reduksi dan B9 menyesuaikan pembebanan yang direncanakan.

IV - 3


4.2.1.2 Spesifikasi Bahan Sifat mekanis jenis baja BJ37 antara lain : 1. Tegangan putus minimum (fy)

: 240 MPa

2. Tegangan leleh minimum (fu)

: 370 Mpa

3. Peregangan minimum

: 22%

4. Modulus elastisitas (E)

: 200.000 Mpa

5. Modulus geser (G)

: 80.000 Mpa

6. Nisbah poisson ()

: 0,3

7. Koefisien pemuaian ()

: 12 x 106 / 0c

4.2.2 Pemodelan 3D pada SAP2000 v.14 4.2.2.1 Membuka File SAP2000 v.14 Buka file SAP2000 v.14 dengan klik All Programes > Computer and Structures>SAP2000 v.14. Atur satuan yang digunakan menjadi N, mm, C

Gambar 4.1 Membuka program SAP2000 v.14 Referensi : Program SAP2000 v.14 klik toolbar New Model > pilih Grid Only > OK

IV - 4


Gambar 4.2 Menentukan Template Referensi : Program SAP2000 v.14 4.2.2.2 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 4.3 Grid System Data Referensi : Program SAP2000 v.14

IV - 5


Membuat grid sesuai geometrik struktur. Mengisikan jarak pada kolom Ordintate. 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) 4.2.2.3 Mendefinisikan Material Profil Langkah-langkah mendefinisikan material antara lain : 1. Klik Define

> Materials pada jendela program SAP2000 v.14

hingga muncul jendela seperti dibawah ini Material beton

Material baja

Gambar 4.4 Jendela define materials Referensi : Program SAP2000 v.14

IV - 6


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

Satuan yang aktif

Kuat tarik baja (mutu baja BJ 37) Kuat leleh baja

Gambar 4.5 Jendela property materials Referensi : Program SAP2000 v.14 4.2.2.4 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 4.6 Jendela frame properties Referensi : Program SAP2000 v.14 IV - 7


2. Klik command button add new property 3. Pilih material steel sebagai material yang akan digunakan, kemudian klik icon WF (Wide Flange)

Jenis material

Gambar 4.7 Jendela frame section property Referensi : Program SAP2000 v.14 4. Mengisi dimensi penampang profil yang akan digunakan. Mengisi text box pada frame dimensions sesuai penampang yang akan dibuat. Dimulai dengan membuat penampang profil K1 sampai semua profil didimensikan .

Gambar 4.8 mengisi property penampang WF Referensi : Program SAP2000 v.14

IV - 8


4.2.2.5 Mendefinisikan Jenis Beban Dalam mendefinisikan jenis beban, dalam struktur ada beberapa jenis beban antara lain beban mati, beban hidup, beban gempa, 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). Dimana self weight multiplier untuk beban mati (Dead)=1.

Gambar 4.9 mendefinisikan jenis beban Referensi : Program SAP2000 v.14 3. Membuat jenis pembebanan gempa dengan klik Define > function > Respon Spectrum > user > Add new function 4. Mengisi fucntion name : Quake, kemudian mendefinisikan grafik respon spektrum sesuai SNI 03-1726-2002 dengan jenis tanah lunak pada wilayah gempa 3.

IV - 9


Gambar 4.10 mendefinisikan grafik respon spektrum Referensi : Program SAP2000 v.14 5. Mendefinisikan beban gempa dengan klik Define > Load Case >Add New Load Case 6. Mendefinsikan beban gempa arah x (RS-X) dan beban gempa arah y (RS-Y). Isi dengan RS-X atau RS-Y

Pilih Respone Spectrum pada combo box load case type

Pilih Quake pada combo box function, dan U1 untuk gempa arah X (RS-X) dan U2 untuk gempa arah Y (RS-Y) pada Load Name

Gambar 4.11 membuat tipe beban gempa respon spectrum Referensi : Program SAP2000 v.14

IV - 10


=

Mengisi scale factor dengan

.

. dimana :

C

: percepatan gravitasi 9,81 m/s2

I

: faktor keutamaan gedung = 1

R

: faktor reduksi gempa untuk bangunan sistem rangka pemikul momen biasa (SPRMB) untuk struktur baja = 4,5

Wt

: berat sendiri struktur (diperhitungkan otomatis oleh SAP2000) =

∗

=

9,81 ∗ 1 = 2,18 4,5

7. Klik Modal > Modify/Show Load Case. Pilih Ritz Vectors pada frame type modes. Mendefinisikan jumlah mode = 6 dan menentukan target dinamic participation ratio sebesar 99 % untuk setiap load name UX dan UY.

Gambar 4.12 Menentukan jumlah mode Referensi : Program SAP2000 v.14

IV - 11


4.2.2.6 Membuat Kombinasi Pembebanan Kombinasi pembebanan yang dimaksudkan SAP2000 v.14 adalah kombinasi

pembebanan

sesuai

peraturan

SNI.

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

Nama kombinasi pembebanan

Kolom jenis beban

Faktor pengali beban

Gambar 4.13 Membuat kombinasi pembebanan Referensi : Program SAP2000 v.14

4.2.2.7 Membuat Pemodelan Struktur Pemodelan struktur warehouse terdiri dari elemen struktur kolom, balok, dan rafter. Langkah-langkah memodelkan struktur antara lain :

IV - 12


1. Pilih tampilah XY, XZ, YZ

(untuk memodelkan

balok pilih XY, sedangkan tampilan XZ, YZ untuk memodelkan 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 4.14 Frame properties Referensi : Program SAP2000 v.14 5. Membuat jenis tumpuan dengan memblok seluruh area dasar, kemudian klik Assign > Joint > Restraint, pilih tumpuan jepit.

Gambar 4.15 Menentukan tipe tumpuan struktur Referensi : Program SAP2000 v.14

IV - 13


Setelah pemodelan struktur selesai, akan didapatkan model struktur 3D sesuai gambar dibawah ini.

Gambar 4.16 Pemodelan 3D struktur Referensi : Program SAP2000 v.14

4.2.3 Pembebanan Model Struktur mesin pada SAP2000 v.14 Pemodelan pembenanan akibat beban mesin diasumsikan sebagai beban merata per meter persegi untuk elevasi 5m dan beban titik yang bekerja pada setiap tumpuannya untuk elevasi 9m. Perhitungan beban titik tersebut didapat dari resultan beban mesin ketika beroprasi dibagi dengan jumlah tumpuannya. 4.2.4 Analisis Model Struktur Warehouse pada SAP2000 v.14 Analisis element struktur menggunakan program bantu SAP2000 v.14 didapat gaya-gaya dalam yang ditampilkan pada gambar dibawah ini.

IV - 14


Gambar 4.17 Gaya dalam Momen 3-3 pada potongan grid 8 Referensi : Program SAP2000 v.14

/

Gambar 4.18 Gaya dalam Shear 2-2 pada potongan grid 8 Referensi : Program SAP2000 v.14

IV - 15


Gambar 4.19 Gaya aksial pada potongan grid 2 Referensi : Program SAP2000 v.14 Dalam analisis struktur tersebut, struktur mesin yang direncanakan menahan beban mesin yang selalu bergerak dimana kemungkinan gagal fatik pada baja dikarenakan gaya bolak-balik yang seharusnya tetap menjadi pertimbangan. setiap element struktur di analisis sampai mempunyai

kekuatan

dan

kemampuan

layan

optimum

dengan

mempertimbangkan stress ratio dan lendutan yang diijinkan, sehingga didapat penampang profil optimum antara lain : 1. Balok B1

: WF 500x200x10x16

B1A

: WF 600x200x11x17

B2

: WF 400x200x8x13

B3

: WF 400x200x8x13

B4

: WF 350x175x7x11

B5

: WF 300x150x6,5x9

B6

: WF 250x125x6x9

B7

: WF 200x100x5,5x8 IV - 16


B9

: WF 700x300x13x24

2. Kolom K3

: WF 300x300x10x15

K4

: WF 250x250x9x14

K5

: WF 800x300x14x26

4.2.5 Perencanaan Elemen Struktur 4.2.5.1 Balok 1. Perencanaan Balok B1 Profil :

Berat :

WF 500.200.10.16 ht =

500

mm

bf =

200

mm

tw =

10

mm

tf =

16

mm

r=

20

mm

A=

11420

mm2

Ix =

1478000000

mm4

Iy =

21400000

mm4

rx =

205

mm

ry =

43,3

mm

Sx =

1910000

mm3

Sy =

214000

mm3

w=

897

N/m

IV - 17


A. DATA BALOK Panjang elemen thd.sb. x, Panjang elemen thd.sb. y ( jarak dukungan lateral ), Momen maksimum akibat beban terfaktor,

Lx =

7500

mm

Ly =

3500

mm

Mu =

376892500

Nmm

Momen pada 1/4 bentang,

MA =

41199500

Nmm

Momen di tengah bentang,

MB =

218148500

Nmm

Momen pada 3/4 bentang,

MC =

90388700

Nmm

Gaya geser akibat beban terfaktor,

Vu =

226592

N

B. Section Property G = E 2(1 + ) = 200000 2(1 + 0,3) =76923,0769 Mpa ℎ =

+ = 16 + 20 = 36

ℎ = ℎ − 2ℎ = 500 − 72 = 428 ℎ=ℎ −

J=

=

2b. t 3

= 500 − 16 = 484

+

h − 2t t 3

(500 − 2.16)10 2.200. 16 + 3 3

= 702133,3 mm I =

=

I .h

4=

21400000. 484

4 = 1,253 . 10

mm

2

IV - 18


=

200000.76923,0769 .702133,3 .11420 2 1910000

= 12917,8 Mpa I 1910000 = I 76923,0769 .702133,3

S GJ

X =4

1,253 . 10 2140000

= 0,000293 mm N

Z = 1 4ℎ

+ b −t

h −

= 1 4 500 . 10 + (200 − 10)(500 − 16)16 = 2096360 C. Tahanan momen lentur 1. Cek kapasitas momen dalam keadaan local buckling pada sayap = 200 16 = 12,5

l= l = 170

l = 370

= 170

√240

= 370

= 10,973

√240 − 70

= 28,378

kondisi l < l < l , termasuk penampang

,

sehingga : =

−

−

l−l l −l

Momen penampang terhadap sumbu x : =

.

= 240.2096360 = 503126400 . IV - 19


=(

−

).

= (240 − 70).1910000 =

324700000 . =

−

l l

−

l

l (

= 503126400 − (503126400 − 324700000) (

, ,

, ,

) )

= 487476413 . 2. Cek kapasitas momen dalam keadaan local buckling dan lateral buckling pada plat badan

l=ℎ

= 484 10 = 48,4

l >l ,

ℎ

ℎ

ℎ

Perbandingan luas plat badan terhadap luas plat sayap :

=

=

=

ℎ

=

484.10 = 1,513 200.16

1 1 − ℎ 2 3 12

2

−

=

21400000 1 1 − 428 10 = 10688111 2 3 12

ℎ 11420 10.428 = − = 4283 3 2 3

=

=

10688111

4283 = 50

Momen nominal berdasar tekuk torsi lateral :

l = ⁄ =

3500 = 70 50

IV - 20


l = 1,76

= 1,76

l = 4,40

= 4,40

l ≥ l , maka =

=

√240

200000 = 127,017 240 l l

=

12,5 +3 +4

2,5

= 50,807

+3

12,5. 376892500 2,5.376892500 + 3.41199500 + 4. 218148500 + 3. 90388700

= 2,13 < 2,30, =

=

=

2

=1− =

2,13.240 = 255,86 > 2

l l

=1−

2,13

= 240

127,017 70 ℎ

1,200 + 300.

,

=

= 447,06

−

2,550

1,513 484 2,550 − = 1,106 1,200 + 300.1,513 10 √447,06 . .

= 1,106.1910000.447,06 = 507117272 .

Momen nominal berdasar local buckling pada sayap :

l =

⁄2

= 200⁄2.16 = 6,25

l = 0,38

= 0,38

l ≤ l , maka =1−

200000 = 10,97 240

= ℎ

1,200 + 300.

−

2,550 IV - 21


=1− =

2,550 1,513 484 − = 1,106 1,200 + 300.1,513 10 √447,06 . .

= 1,106.1910000.240 = 507117272 .

3. Cek local bucling Cek kapasitas momen dalam keadaan lateral buckling L = 3500 mm (jarak dukungan lateral)

= 1,76

=

−

= 240 − 70 = 170

=

=

200000 = 2200 240

= 1,76.43,3

1+ 1+

12917,8 170

1 + 1 + 0,000293. 170 = 6643

kondisi L < < L , termasuk bentang menengah , sehingga: =

−

−

=

−

−

(

(

− ) ≤ − )

= )

(

503126400 − (503126400 − 324700000) ( = 961428060 . =

)

>

= 503126400 .

4. Kapasitas momen Momen nominal (diambil yang terkecil) : = 503126400 ∅

.

= 0,9.503126400 = 452813760 .

>

,

! IV - 22


D. Tahanan gaya geser ℎ

=

428 = 42,8 10 5

= 5+

5

=5+

6500

ℎ

1,10

ℎ

= 1,10

≤ 1,10

,

= 5,027 484

5,027.200000 = 71,20 240

ℎ

= 0,6

Tahanan geser : =

. ℎ = 10. 484 = 4840

= 0,6

= 0,6.240.4840 = 696960

E. Kontrol interaksi geser dan lentur + 0,625

∅

∅

≤ 1,375

376892500 226592 + 0,625 ≤ 1,375 0,9.503126400 0,75.696960 0,8323 + 0,625.0,4335 = 1,10326 ≤ 1,375

‼

F. Kontrol lendutan Batas lendutan maksimum ∆=

240 =

6500

240 = 27,083

Lendutan aktual maksimum = 8,529

< ∆,

yang diperoleh dari SAP2000 v.14,

! IV - 23


4.2.5.2 Kolom 1. Perencanaan Kolom K3 Profil :

WF 300.300.10.15 ht =

300

mm

bf =

300

mm

tw =

10

mm

tf =

15

mm

r=

18

mm

A=

11980

mm2

Ix =

204000000

mm4

Iy =

67500000

mm4

rx =

131

mm

ry =

755,1

mm

Sx =

1360000

mm3

Sy =

450000

mm3

A. Data kolom Panjang elemen thd.sb. x,

Lx =

5000

mm

Panjang elemen thd.sb. y,

Ly =

5000

mm

Gaya aksial akibat beban terfaktor,

Nu =

545926

Momen akibat beban terfaktor thd.sb. x,

Mux =

59134700

Nmm

Momen akibat beban terfaktor thd.sb. y,

Muy =

49949700

Nmm

Vu =

20891


N

N

IV - 24


B. Faktor panjang tekuk efektif kolom Faktor panjang tekuk kolom terhadap sumbu X : Tumpuan bawah jepit, GB =1 =∑

Tumpuan atas,

204000000 =

=

204000000 4000 + 5000 40500000 478000000 4500 + 7500

= 1,3

Dari hasil plot terhadap monogram struktur portal bergoyang didapat kcx = 1,32 =

5000.1,32 = 50,38 < 200, 131

!

Faktor panjang tekuk kolom terhadap sumbu Y : Tumpuan bawah jepit, GB =1 =∑

Tumpuan atas,

204000000 4000 + 5000 237000000 237000000 5000 + 5000 204000000

=

=

= 0,3 Dari hasil plot terhadap monogram struktur portal bergoyang didapat kcy = 1,1

IV - 25


=

5000.1,1 = 73,236 < 200, 75,1

!

C. Tahanan momen lentur 1. Cek kapasitas momen dalam keadaan local buckling pada sayap = 300 15 = 20

l= l = 170

= 170

l = 370

√240

= 370

= 10,973

√240 − 70

= 28,378

kondisi l < l < l , termasuk penampang

,

sehingga : =

−

l−l l −l

−

Momen penampang terhadap sumbu x : Z = 1 4ℎ

+ b −t

h −

= 1 4 300 . 10 + (300 − 10)(300 − 15)15 = 1464750 = =(

.

= 240.1464750 = 351540000 . −

).

= (240 − 70).1360000

= 351540000 . =

−

−

l l l

l (

= 351540000 − (351540000 − 351540000) (

, ,

) )

= 289126821 . IV - 26


Momen penampang terhadap sumbu y: Z =1 2

+ h − 2t

4

= 1 2 300 . 15 + (300 − 2.15) 10 4 = 681750

=

.

=(

= 240.681750 = 163620000 . −

).

= (240 − 70).450000

= 76500000 . =

−

−

l l l

l (

= 163620000 − (163620000 − 76500000) (

, ,

) )

= 118436053 . 2. Cek kapasitas momen dalam keadaan local buckling dan lateral buckling pada plat badan

l=

ℎ −

= .

∅

=

= 300 − 15 10 = 28,5 = 11980. 240 = 2875200

545926 = 0,211 0,9.2875200 ⁄∅

l =

500

> 0,125, l =

2,33 −

∅

=

500

500 √240

2,33 −

2,33 −

∅

545926 0,9.2875200

= 68,391

IV - 27


l
=

.

= 240.1464750 = 351540000 .

Momen penampang terhadap sumbu y : =

=

.

= 240.681750 = 163620000 .

3. Kapasitas momen Momen nominal (diambil yang terkecil) : = 351540000 . = 163620000 . D. Tahanan gaya aksial Parameter kelangsingan terhadap sumbu x : = .

l

= 5000. 1,32 = 6600

1

=

=

1 6600 240 = 0,555 131 200000

Untuk 0,25 < l <1,2 =

=

, ,

, l

1,43 = 1,1647 1,6 − 0,67.0,555

=

=

240 = 206,063 1,1647

Parameter kelangsingan terhadap sumbu y : = .

l

=

1

= 5000. 1,1 = 5500

=

1 5500 240 = 0,8075 75,1 200000

Untuk 0,25 < l <1,2

=

, ,

, l

IV - 28


=

1,43 = 1,3504 1,6 − 0,67.0,8075

=

=

240 = 177,726 1,3504

Tahanan aksial : Terhadap sumbu x : = .

= 11980.206,063 = 2468630

Terhadap sumbu y : = .

= 11980.177,726 = 2129154

Sehingga tahanan aksial sebesar (diambil yang terkecil) :’ = 2129154 E. Tahanan gaya geser ℎ

=

ℎ − 2(

= 5+

+ )

5

=

=5+

ℎ

1,10

ℎ

300 − 2. (15 + 18) = 23,4 10

= 1,10

≤ 1,10

,

5 5000

= 5,0109 234

5,0109.200000 = 71,082 240

ℎ

= 0,6

Tahanan geser : = = 0,6

. ℎ = 10. 234 = 2340 = 0,6.240.2340 = 336960

IV - 29


F. Kontrol interaksi geser dan lentur +

∅

∅

+ 0,625

≤ 1,375

∅

59134700 49949700 20891 + + 0,625 0,75.336960 0,9.351540000 0,9.163620000 0,2273 + 0,4686 + 0,625.0,0827 = 0,7475 ≤ 1,375

‼

G. Kontrol interaksi aksial tekan dan momen lentur =

∅

545926 = 0,3017 < 0,2 0,85.2129154 <0,2 maka

Apabila ∅

2∅ =

+

∅

+

∅

+

∅

+∅

≤ 1,0

∅

545926 59134700 49949700 + + 2.0,85.2129154 0,9.351540000 0,9.163620000

= 0,9202 ≤ 1,00

‼

4.2.6 Perencanaan Sambungan 4.2.6.1 Sambungan Balok B1

IV - 30



Vu =

259082

Momen akibat beban terfaktor,

Mu =

361828600

Jenis baut yang digunakan,

Tipe baut :

Tegangan tarik putus baut,

fub

N Nmm

A-325

=

825

MPa

Diameter baut

d=

22

mm

Jarak antara baut,

a=

95

mm

Jarak baut ke tepi plat

a’=

60

mm

Jumlah baut dalam satu baris,

nx =

2

bh

Jumlah baris baut,

ny =

7

baris

fy =

240

MPa

fup =

370

MPa

Lebar plat sambung,

b=

200

mm

Tebal plat sambung,

t=

16

mm

Dicoba menggunakan plat penyambung Tegangan leleh plat, Tegangan tarik putus plat,

A. Mencari letak garis netral Lebar plat penyambung ekivalen sebagai pengganti baut tarik =

0,25 .

=

20,25 . 22 = 8,0028 95

Lebar efektif plat penyambung = 0,75 = 0,75.200 = 150 Tinggi plat penyambung

IV - 31


ℎ=

−1

= (2 − 1). 95 + 2.60 = 690

+2



 T

a /2



u

1

2

a a

x

a

h

a a a

h -x

a /2

b

b '



3

Momen statis luasan terhadap garis netral : 1 1 1

)=1 2 .

2

(ℎ −

2

(ℎ − 2ℎ +

2

ℎ −

ℎ +1 2

−

ℎ +1 2

− 2

)=1 2 . =1 2 . ℎ =0

=

− 2

=

ℎ = 150.690 = 103500

=1

2

=

ℎ = 1 2 . 150. 690 = 35707500

=− ±

= −150 ±

150 − 8,0028 = 71,00 2

√

−4 2

√103500 − 4.71.35707500 2.71 = 560,53

B. Tegangan pada baut =

(ℎ − )

∶ 1 (ℎ − ) 2

2 1 (ℎ − ) + 3 2

2 3

= IV - 32


(ℎ − )

1 (ℎ − ) 2 =

2 1 (ℎ − ) + 3 2

2 3

=

3 (ℎ − ) +

=

3.361828600 (690 − 560,53) 560,53.150 + 560,53 . 8,0028

= 350,70 Tegangan tekan pada sisi bawah plat penyambung :

=

(ℎ − )

=

(690 − 560,53) 350,70 = 81,00 560,53

Tegangan tarik pada baut teratas :

=

( − ′)

=

(560,53 − 65) 350,70 = 313,16 560,53

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

. .

=

313,16.65.8,0028 = 119042,45 2

Tahanan tarik nominal 1 baut : = 0,75 =∅

= 0,75.825.0,25. . 22 = 235207,11 = 0,75. 235207,11 = 176405,34

>

,

!

D. Perhitungan kuat geser nominal baut Gaya geser yang ditahan 1 baut : =

=

259082 = 18505,86 14 IV - 33


=

= 1.0,4.825.0,25. . 22 = 125443,79

=∅

= 0,75.125443,79 = 94082,85

>

,

!

E. Perhitungan kuat tumpu nominal baut =

= 18506

= 2,4

= 2,4.22.16.370 = 312576

=∅

= 0,75.312576 = 234432

>

,

!

F. Cek terhadap kombinasi geser dan tarik Syarat yang harus dipenuhi : =

=

∅

259082 = 48,68 14.0,25. . 22

= 0,4.0,75.825.1 = 247,5 =

≤

∅

48,68 ≤ 247,5,

!

=∅

= 0,75.807.0,25. . 22 = 230075,32

=∅

≥

230075,32 ≥ 119042 , −

= 807 − 1,9.48,68 = 714,50

= 0,75. ≤

!

= 0,75.825 = 618,75

−

618,75 ≤ 714,50 ,

!

≤ 618,75 ≤ 621,

!

IV - 34


4.3 Volume Material Tabel 4.1 Perhitungan berat material penampang existing

Tipe

Dimensi

Panjang total

Berat/m’

Berat Subtotal

m

Kg

Kg

K3

WF 400.400.13.21

270,00

172,0

46440,00

K4

WF 300.300.10.15

153,00

94,0

14382,00

K5

KC 400.400.13.21

189,00

344,0

65016,00

B1

WF 600.200.11.17

557,95

106,0

59142,70

B1A

WF 700.300.13.24

102,00

185,0

18870,00

B2/B3

WF 450.200.9.14

465,50

76,0

35378,00

B4

WF 400.200.8.13

425,00

66,0

28050,00

B5

WF 350.175.7.11

630,99

49,6

31297,10

B6

WF 300.150.6,5.9

392,44

36,7

14402,55

Berat Total (Kg)

312978,35

Tabel 4.2 Perhitungan berat material penampang optimasi desain

Tipe

Dimensi

Panjang total

Berat/m’

Berat Subtotal

m

Kg

Kg

K3

WF 300.300.10.15

270,00

94,0

25380,00

K4

WF 250.250.9.14

153,00

72,4

11077,20

K5

WF 800.300.14.26

189,00

210,0

39690,00

B1

WF 500.200.10.16

557,95

89,7

50048,12

B1A

WF600.200.11.17

96,00

106,0

10176,00

B2/B3

WF 400.200.8.13

465,50

66,0

30723,00

B4

WF 350.175.7.11

425,00

49,6

21080,00

B5

WF 300.150.6,5.9

630,99

36,7

23157,33

B6

WF 250.125.6.9

392,44

29,6

11616,22

B9

WF 700.300.13.24

6,00

185,0

1110,00

Berat Total (Kg)

224057,87

IV - 35


Selisih persentase berat total penampang antara desain awal dengan desain optimasi sebesar: =

312978,35 − 224057,87 100% = 28,41% 312978,35

4.4 Pembahasan Hasil analisis beban gempa respone spectrum sesuai SNI 03-1726-2002 pasal 5.6, nilai waktu getar alami struktur dibatasi sebesar : =V

= 0,119. 9

= 0,618

Waktu getar alami hasil analisis SAP2000 sebesar 0,467, sehingga batasan waktu getar alami fundamental masih terpenuhi. Hasil analisa simpangan (drift) struktur dibatasi sebesar : Simpangan (

) = 0.020 ℎ

Tabel 4.3 Simpangan (drif) pada masing-masing lantai Lantai

Drift x (m)

Drift y (m)

1

0.012613

<

0.100

0.016305

<

0.100

2

0.008305

<

0.080

0.002848

<

0.080

Tabel 4.4 kesimpulan hasil analisa elemen struktur sesuai SNI03-1729-2002 Frame

Shear & Moment Ratio

Axial & Moment Ratio

Lendutan 

Faktor k.L/r

K3

0.7362

<

1.375

0.9202

<

1

73.24

<

200

K4

0.5103

<

1.375

0.5353

<

1

103.34

<

200

K5

0.8557

<

1.375

0.9928

<

1

38.14

<

200

B1

1.0326

<

1.375

8.529

<

27.03

B1A

0.9388

<

1.375

6.386

<

31.25

B9

1.157

<

1.375

0.007

<

25

B2

0.6458

<

1.375

0.004

<

20.83

B3

0.6458

<

1.375

0.004

<

20.83

B4

0.426

<

1.375

0.001

<

16.67

B5

0.5737

<

1.375

0.002

<

16.67

B6

0.959

<

1.375

0.002

<

18.75

IV - 36


Pada tabel diatas, kombinasi pembebanan yang memiliki gaya-gaya dalam maksimum pada elemen struktur kolom dan balok ada pada kombinasi pembebanan 2 (1,2D + 1,6L) dan kombinasi pembebanan 3 (1,2D + 1,0L + 1,0E+ 1,0 M). Nilai ratio kombinasi gaya aksial dan momen pada elemen B2,B3, B4, dan B5 terlalu kecil, akan tetapi dimensi frame sudah optimum dikhawatirkan adanya kegagalan fatik akibat gaya bolak-balik. Apabila frame tersebut diperkecil, sehingga mengakibatkan struktur lebih langsing maka akan menghasilkan periode alami yang lebih besar dari pada periode alami struktur yang dipersyaratkan oleh SNI03-1726-2002 Dari hasil perhitungan berat elemen struktur utama pada desain awal dibandingkan dengan desain optimalisasi memiliki selisih (optimalisasi) sebesar 28,41%.

IV - 37

BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR. lantai, balok, kolom dan alat penyambung antara lain sebagai berikut :

Recommend Documents