EFISIENSI DAN OPTIMALISASI PEMAKAIAN BAJA SEBAGAI BAHAN KONSTRUKSI

EFISIENSI DAN OPTIMALISASI PEMAKAIAN BAJA SEBAGAI BAHAN KONSTRUKSI

TUGAS AKHIR

Dibuat untuk melengkapi tugas-tugas Dan memenuhi syarat untuk menempuh ujian SARJANA TEKNIK SIPIL

DISUSUN OLEH :

BENI BERUTU 030 424 005

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL EXTENSION UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007

Beni Berutu : Efisiensi dan Optimalisasi Pemakaian Baja Sebagai Bahan Konstruksi, 2007. USU Repository © 2009


PROPOSAL


DISUSUN OLEH :





TUGAS AKHIR


DISUSUN OLEH :


Diketahui Oleh :

Disetujui Oleh :

Dr. Ir. Bachrian Lubis, Msc Ketua Jurusan Teknik Sipil

Ir. Robert Panjaitan Dosen Pembimbing



ABSTRAK Semakin diperketatnya undang-undang Negara akan produksi kayu nasional membuat material ini semakin langka dijumpai untuk memperoleh kualitas kayu yang baik dengan harga yang cukup terjangkau. Para rekayasawan pun mulai megembangkan pemikiran-pemikiran ekonomisnya dengan membuat solusi yakni mencari material pengganti kayu dengan bahan lain yang mudah didapat, dibentuk, dirawat dan dikerjakn tanpa megabaikan bobot dan kekuatannya untuk sebuah rangkaian struktur. Maka dipilihlah material baja yang dianggap cukup layak untuk menggantikan kayu sebagai bahan struktur. Berawal dari metode ini, penulis melanjutkan pengembangan analisa ekonomis struktur dengan mengefisiensikan dan mengoptimalisasikan baja tersebut sebagai bahan bangunan. Pada tugas akhir ini dibahas mengenai jarak portal yang paling efiisen dan optimal pada sebuah portal baja bentang 13,5 meter. Variasi jarak portal dianalisa dengan metode “crossing” yang dimulai dari jarak terpendek yakni 4 meter sampai 7 meter dengan rentang variasi 0,5 meter. Perilaku struktur yang ditinjau dititiberatkan pada beban akibat gording dan atap yang memberikan respon terhadap tegangan-tegangan ijin lentur, geser dan lendutan. Nilai variabel jarak dan berat didapat dengan teknik pengumpulan secara literatur dimana apabila jarak portal semakin diperpanjang maka bobot beban struktur per-gang semakin besar pula. Namun bukan berarti semakin pendek jarak portal bangunan maka senakin efisien pula penggunaan baja pada struktur tersebut , melainkan ada satu jarak optimum yang efisien dan nilai paling ekonimis untuk contoh struktur pada tugas akhir ini. Maka, dalam proses penganalisaan disimpulakan bahwa jarak portal yang paling efisien dan optimum pada contoh struktur Tugas Akhir ini adalah pada jarak 5,5 meter.

v


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penyusun ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, atas berkat dan karunia-Nya yang senantiasa melindungi, menyertai, memimpin dan membimbing penyusun, sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Tugas Akhir yang berjudul “EFISIENSI DAN OPTIMALISASI PEMAKAIAN BAJA SEBAGAI BAHAN KONSTRUKSI” merupakan tugas yang harus diselesaikan oleh penyusun syarat untuk dapat menyelesaikan Program Pendidikan Ekstension Strata I (S-I) Jurusan Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara. Sesuai dengan judulnya, Tugas Akhir ini akan membahas mengenai Analisis Perhitungan Kap Portal Rangka Baja Gudang. Dalam penyelesaian tugas ini, penyusun telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa material, spritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh karena itu, sudah selayaknya penyusun menyampaikan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. DR.Bachrian Lbs, MSc, Ketua Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 2. Bapak Ir.Faizal Ezeddin,MSc, Koordinator PPSE Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara; 3. Bapak Ir.Robert Panjaitan, Dosen Pembimbing dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir; 4. Bapak-bapak Dosen PPSE Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan didikan selama penyusun berada di bangku kuliah; 5. Orangtua dan keluarga yang mendukung penyusun baik berupa moral maupun material; iii


6. Seluruh Personal dan Karyawan PT TOR GANDA yang telah membantu; 7. Rekan-rekan seprofesi, dan mahasiswa PPSE Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara yang turut membantu dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini. Walaupun penyusun telah berusaha semaksimal mungkin namun penyusun menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh sebab itu penyusun sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan laporan ini di masa yang akan datang. Akhir kata semoga laporan ini bermanfaat bagi siapapun yang membacanya, terutama bagi penyusun sendiri.

Medan,

Agustus 2007

Hormat Saya:

Penyusun, Beni Berutu 030 424 005

iv


DAFTAR ISI Halaman LEMBARAN JUDUL .........................................................................................

i

LEMBARAN PENGESAHAN ........................................................................... ii KATA PENGANTAR ......................................................................................... iii ABSTRAK ...........................................................................................................

v

DAFTAR ISI ....................................................................................................... vi DAFTAR TABEL................................................................................................ viii DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................ ix BAB I.

PENDAHULUAN A. Latar Belakang ...............................................................................

1

B. Topik Pembahasan .........................................................................

2

C. Tujuan ...........................................................................................

2

D. Manfaat .........................................................................................

3

E. Metode Pengumpulan Data ............................................................

3

F. Pembatasan Masalah ......................................................................

4

G. Sistematika Penulisan Laporan ......................................................

4

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Baja Sebagai Bahan Konstruksi .....................................................

6

B. Rencana Kap Portal dan Kemiringan Atap ..................................... 10 C. Gording .......................................................................................... 11 D. Beban-Beban pada Portal Kap ....................................................... 12 E. Stabilitas Balok yang Dibebani Lentur .......................................... 13

vi


BAB V. METODE KERJA PEKERJAAN KONSTRUKSI BAJA A. Bahan ............................................................................................. 20 B. Tenaga Kerja ................................................................................... 20 C. Peralatan .......................................................................................... 20 D. Metode Pelaksanaan........................................................................ 21 E. Transportasi Material ...................................................................... 22 F. Pekerjaan Pemasangan .................................................................... 22 BAB IV. ANALISIS PERHITUNGAN A. Pembebanan Struktur ..................................................................... 24 B. Menentukan Koefisien Kekakuan .................................................. 26 C. Menentukan Koefisien Distribusi .................................................. 27 D. Menentukan Momen Primer .......................................................... 28 E. Mencari Gaya Gaya Dalam............................................................ 31 F. Pemeriksaan Terhadap Tegangan .................................................. 37 G. Perhitungan Beban Optimal ........................................................... 42 BAB V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ........................................................................................152 B. Saran ..............................................................................................152 DAFTAR KEPUSTAKAAN ...............................................................................153 LAMPIRAN-LAMPIRAN

vii


DAFTAR TABEL

1. Tabel 2.1 : Tabel Tegangan Leleh dan Dasar Baja 2. Tabel 4.1 : Distribusi Momen Akibat Beban Mati 3. Tabel 4.2 : Distribusi Momen Pergoyangan Akibat Beban Mati 4. Tabel 4.3 : Momen Akhir Akibat Beban Mati 5. Tabel 4.4 : Distribusi Momen Akibat Beban Hidup (Angin) 6. Tabel 4.5 : Distribusi Momen Pergoyangan 1 Akibat Beban Hidup (Angin) 7. Tabel 4.6 : Distribusi Momen Pergoyangan 2 Akibat Beban Hidup (Angin) 8. Tabel 4.7 : Momen Akhir Akibat Beban Hidup (Angin) 9. Tabel 4.8 : Kombinasi Pembebanan

viii


DAFTAR LAMPIRAN

1. Lampiran 1. Gambar Rencana Pembuatan Konstruksi Kuda-Kuda Baja Bentang 13,5 M (Kernel Store) 2. Lampiran 2. Gambar Hasil Perhitungan Optimalisasi Pembuatan Konstruksi Kuda-Kuda Baja Bentang 13,5 M (Kernel Store) 3. Lampiran 3. Tabel Profil Konstruksi Baja Type IWF 4. Lampiran 4. Daftar Muatan / Beban

ix


BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Pertumbuhan dan perkembangan perekonomian Negara Indonesia di Era globalisasi sekarang ini menurun. Seiring dengan itu pemenuhan kebutuhan sehari-hari masyarakat semakin meningkat, membuat para investor tertarik untuk menanamkan modal dalam hal pembangunan gedung dan prasarana lainnya yang dapat menunjang pengembangan usaha. Kota Medan merupakan kota terbesar ke-3 di Indonesia yang memiliki ± 2 juta penduduk yang setiap harinya harus memenuhi kebutuhannya, Dengan melihat jumlah penduduk yang cukup besar maka tidak tertutup kemungkinan akan terus meningkat. Oleh karena itu perusahaan-perusahaan yang bergerak dibidang produksi sangat membutuhkan sarana yang mengoperasikan atau bahkan mengembangkan usahanya. Pembangunan

Konstruksi

oleh

para

Investor

yang

pembangunannya

dipercayakan kepada para Kontraktor, merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan perekonomian dan kesejahteraan masyarakat Indonesia, khususnya di kota Medan. Semakin diperketatnya undang-undang Negara akan produksi kayu nasional membuat material ini semakin langka dijumpai untuk memperoleh kualitas kayu yang baik dengan harga yang cukup terjangkau. Para rekayasawan pun mulai megembangkan pemikiran-pemikiran ekonomisnya dengan membuat solusi yakni mencari material pengganti kayu dengan bahan lain yang mudah didapat, dibentuk, dirawat dan dikerjakn tanpa megabaikan bobot dan kekuatannya untuk sebuah

1 Beni Berutu : Efisiensi dan Optimalisasi Pemakaian Baja Sebagai Bahan Konstruksi, 2007. USU Repository © 2009

2 rangkaian struktur. Maka dipilihlah material baja yang dianggap cukup layak untuk menggantikan kayu sebagai bahan struktur. Dengan keberadaan baja sebagai komponen

utama struktur pembangunan, maka penulis tertarik untuk menjadikan portal struktur baja sebagai objek perhitungan dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

B. Topik Pembahasan Pada Tugas Akhir ini penulis membahas masalah perhitungan Portal Rangka Baja yang diasumsikan sebagai Portal tunggal serta pengecekan penampang terhadap tekuk (kip) tanpa memperhitungkan akibat gaya gempa. Dan juga akan dibahas efisiensi dan optimalisasi suatu bangunan rangka baja dengan memperhitungkan jarak antar portal.

C. Tujuan Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Untuk mengetahui cara perhitungan Portal Rangka Baja dan cara perhitungan mendesain penampang yang aman; 2. Sebagai kontrol perhitungan apakah baja tersebut memenuhi syarat keamanan. 3. Untuk mengevaluasi penampang terhadap bahaya tekuk (KIP) 4. Untuk mengetahui salah satu cara dan teknis membuat efisiensi suatu bangunan portal baja. 5. Untuk memenuhi program kurikulum Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil PPE USU, sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa/i tingkat akhir sebelum mengakhiri masa perkuliahan


3

D. Manfaat. Manfaat penulisan ini diharapkan penulis adalah untuk: 1. Menambah pengetahuan dan pengalaman penulis agar mampu melaksanakan proyek yang sama nantinya setelah turun kelapangan; 2. Menjadi pedoman bagi mahasiswa lain apabila mereka mengerjakan proyek yang sama.

E. Metode pengumpulan data Adapun berbagai metode pengumpulan data yang digunakan penulis untuk mencari dan melengkapi data yang diperlukan dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini adalah: 1. Observasi Metode observasi adalah metode pengamatan langsung terhadap proses pelaksanaan kerja di proyek untuk memperoleh data pelaksanaan teknis di lapangan. 2. Wawancara Metode ini dilakukan langsung di lapangan dengan cara mewawancarai ataupun bertanya langsung ke pihak pelaksana,pembimbing lapangan, pengawas lapangan ataupun para pekerja. 3. Dokumentasi Metode ini dilakukan dengan cara pengambilan foto di lapangan untuk keperluan pengumpulan data dan melengkapi tugas akhir ini. 4. Studi kepustakaan / literatur


4 Metode ini dilakukan dengan mencari buku-buku dan sumber lain untuk digunakan sebagai acuan atau referensi penulisan tugas akhir ini.

F. Pembatasan Masalah Masalah yang akan dibahas pada penulisan tugas akhir ini adalah mengenai perhitungan struktur portal rangka baja pada salah satu bangunan. Penulis membatasi perhitungan hanya pada perhitungan dan pelaksanaan metode kerja pemasangan kap, analisis perhitungan gording, perhitungan penampang struktur, sehingga dapat disimpulkan apakah dimensi profil yang digunakan dilapangan aman atau tidak. Serta perhitungan efisiensi dan optimalisasi jarak antar portal rangka baja.

G. Sistematika Penulisan Tugas Akhir ini secara garis besar terdiri dari 5 (lima) bab, masing-masing bab mempunyai sub-sub bab, antara lain: Sistematika penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: Bab I

Pendahuluan yang meliputi latar belakang, topik pembahasan, tujuan, manfaat, metode pengumpulan data, pembatasan masalah dan sistematika penulisan.

Bab II

Tinjauan Umum Mengenai Proyek meliputi data umum, data khusus, bahan dan peralatan serta struktur organisasi proyek.

Bab III

Tinjauan Pustaka meliputi baja sebagai bahan konstruksi, rencana kap portal dan kemiringan atap, gording, beban-beban pada portal kap, stabilitas balok yang dibebani lentur (KIP), perencanan kolom-balok, metode kerja pekerjaan konstruksi baja.


Bab IV

5 Analisis Perhitungan Portal Rangka Baja pada salah satu type Bangunan meliputi pembebanan pada struktur, perhitungan akibat beban angin, pengecekan kolom dan balok terhadap kip, kontrol perhitungan dimensi balok dan kolom. Serta perhitungan efisiensi dan optimalisasi jarak perportal bangunan rangka baja.

Bab V

Penutup meliputi simpulan dan saran.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

A. Baja Sebagai Bahan Konstruksi Mulai dari tahapan perencanaan kita sudah harus dapat menentukan dan memutuskan bahan bangunan yang akan kita gunakan didalam proses pembangunan selanjutnya. Salah satu bahan yang sering digunakan adalah baja. Baja adalah paduan besi karbon yang dituang dari massa cair yang memiliki komposisi sedemikian hingga padat pada suhu tertentu, dapat ditempa dan memiliki kandungan karbon (kadar zat arang dibawah dari 2%). Baja memiliki kekuatan yang sangat besar baik terhadap tarik maupun tekan. Dengan baja yang dimaksudkan suatu bahan dengan keserba-samaan yang besar, terutama terdiri atas Ferrum (Fe) dalam bentuk hablur dan 1,7% karbon (C), zat arang itu didapat dengan jalan membersihkan bahan pada temperatur yang sangat tinggi. Bahan dasar untuk pembuatan baja ialah “ Besi mentah atau disebut juga besi kasar”, yang dihasilkan dari dapur tinggi. Besi kasar adalah hasil pertama dan merupakan hasil sementara dari pengolahan bijih-bijih besi dan belum dapat digunkan sebagai bahan konstruksi dan besi tempa karena sifatnya rapuh, disamping itu juga unsur-unsur yang bercampur didalam besi kasar, misalnya karbon, silikon, pospor masih sangat tinggi. Baja struktur adalah suatu jenis baja yang berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan, dan sifatnya cocok sebagai pemikul beban dengan beberapa keuntungan : -

Memiliki sifat elastis (dapat kembali ke posisi awal jika beban ditiadakan);

-

Dapat dibongkar pasang (dipakai berulang–ulang);

6


7 -

Memiliki kekuatan yang cukup tinggi dan merata (walau massa jenisnya besar tetapi baja memiliki berat sendiri yang rendah karena penampangnya yang kecil);

-

Dapat disambung dengan las yang tidak memilki perlemahan penampang;

-

Tahan lama jika dipelihara. Disamping itu kerugian baja adalah :

-

Memerlukan perawatan dan pemeliharaan yang teratur;

-

Kekuatannya dipengaruhi temperatur;

-

Karena batang-batang baja kebanyakan langsing, maka bahaya tekuk mudah terjadi. Jadi proses pembuatan baja adalah untuk menurunkan persentase karbon lebih

kurang 1,7%. Adapun tujuan pembuatan baja didalam dapur-dapur baja adalah: 1. Mengubah besi kasar/besi tuang menjadi baja; 2. Mengerjakan/mencairkan baja-baja rongsokan atau baja bekas. Pemakaian baja dalam Teknik Sipil diantaranya sebagai struktur utama misalnya: 1. Baja digunakan dalam Beton Prategang; 2. Baja digunakan dalam Beton Bertulang; 3. Baja digunakan dalam Konstruksi Baja. Semua jenis-jenis baja sedikit banyak dapat ditempa dan disepuh, sedangkan untuk baja lunak pada tegangan yang jauh dibawah kekuatan tarik atau batas patah σB, yaitu apa yang dinamakan batas lumer atau tegangan lumer σV, terjadi sutau keadaan yang aneh, dimana perubahan bentuk selalu berjalan terus beberapa waktu, dengan tidak memperbesar beban yang ada itu.


8 Sifat-sifat baja bergantung sekali pada kadar zat-arang, semakin bertambah kadar ini, semakin naik tegangan patah dan regang menurut persen yang terjadi pada sebuah batang percobaan yang dibebani dengan tarikan, yaitu apa yang dinamakan regang patah menjadi lebih kecil. Persentase yang sangat kecil dari unsur-unsur lainnya dapat mempengaruhi sifat-sifat baja dengan kuat sekali. Untuk membeda-bedakannya jenis-jenis baja itu diberi nomor yang sesuai dengan tegangan patah yang dijamin dan yang terendah pada percobaan tarik yang normal, tetapi untuk setiap jenis baja juga ditentukan suatu σBmaks. Kekuatan maupun tegangan yang dapat dikerahkan oleh baja tergantung dari mutu baja. Tegangan leleh dan tegangan dasar dari berbagai macam baja bangunan adalah sebagai berikut: Tabel II.1. Tabel Tegangan Leleh dan Dasar Baja Macam baja Sebutan lama St. 33

Sebutan baru

Tegangan leleh σl 2

Tegangan dasar σ 2

Bj. 33 (Fe. 310)

Kg/cm 2000

M Pa 200

Kg/cm 1333

MPa 133.3

St. 37

Bj. 37 (Fe. 360)

2400

240

1600

160

St. 44

Bj. 44 (Fe. 430)

2800

280

1867

186.7

St.52

Bj. 52 (Fe. 510)

3600

360

2400

240

1 MPa = 10 kg/cm2 MPa = mega pascal (satuan sistem internasional) Untuk elemen-elemen baja yang tebalnya lebih dari 40 mm, tetapi kurang dari 100 mm, harga-harga dalam tabel harus dikurangi 10%. Tegangan dasar baja biasanya menggunakan persamaan σ = σl / 1,5 . Tegangan normal yang diijinkan untuk pembebanan tetap, besarnya sama dengan tegangan dasar. Tegangan geser yang diijinkan untuk pembebanan tetap, besarnya sama dengan 0,58 kali tegangan dasar.


9

τ = 0,58σ Untuk elemen baja yang mengalami kombinasi tegangan normal dan geser, maka tegangan ideal yang terjadi tidak boleh melebihi tegangan dasar. σi ≤ σ

σi = σ² + 3τ² Untuk pembebanan sementara (akibat berat sendiri, beban bangunan, beban/gaya gempa dan angin, besarnya tegangan dasar baja dapat dinaikkan sebesar 30%. σsem = 1,3σ Konstanta-konstanta pada konstruksi baja adalah sebagai berikut : 1. Modulus Elastisitas (E) Modulus elastisitas untuk semua baja (yang secara relatif tidak tergantung dari kuat leleh) adalah 28000 sampai 30000 ksi atau 193000 sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya diambil sebesar 29000 ksi atau 20000 Mpa. Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI), nilai modulus elastisitas baja adalah 2,1 x 106 kg/cm2 atau 2,1 x 105 MPa. 2. Modulus Geser (G) Modulus geser setiap bahan elastis dihitung berdasarkan formula: G=

E 2(1 + μ)

dimana µ=perbandingan Poisson yang diambil sebesar 0,3 untuk baja. Dengan menggunakan µ=0,3 maka akan memberikan G=11000 ksi atau 77000 Mpa. Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI), nilai modulus geser (tergelincir) baja adalah 0,81 x 106 kg/cm2 atau 0,81 x 105 MPa.


10 3. Koefisien Ekspansi (α) Koefisien ekspansi adalah koefisien pemuaian linier. Koefisien ekspansi baja dapat diambil sebesar 12 x 10-6 perºC. 4. Tegangan leleh (σl) Tegangan leleh ditentukan berdasarkan mutu baja. 5. Sifat-sifat lain yang penting Sifat-sifat ini termasuk massa jenis baja, yang sama dengan 490 pcf atau 7,850 t/m3; atau dalam berat satuan, nilai untuk baja sama dengan 490 pcf atau 76,975 kN/m3. Berat jenis baja umumnya adalah sebesar 7,85.

B. Rencana Kap Portal dan Kemiringan Atap Sebelum membuat sebuah konstruksi Kap Portal kita harus terlebih dahulu merencanakannya. Untuk itu kita harus mengetahui terlebih dahulu bagian-bagian dari kap portal tersebut yaitu: 1. Rangka kuda-kuda Rangka kuda-kuda ialah konstruksi rangka batang rata yang merupakan pemikul utama konstruksi atap. 2. Gading-gading kap Gading-gading kap ialah konstruksi rangka batang ruang yang dibentuk oleh rangka kuda-kuda, ikatan-ikatan angin dan gording untuk memikul atap. 3. Konstruksi atap Konstruksi atap ialah konstruksi gading-gading kap termasuk penutup atap misalnya genteng, seng dan lain-lain. Adapun langkah-langkah merencanakan kap portal adalah: 1. Rencana bentuk rangka kuda-kuda dan kemiringan atap


11 Dasar-dasar pertimbangannya : a) Jenis atap yang akan digunakan; b) Fungsi bangunan; c) Keadaan lokasi bangunan. 2. Rencana jarak portal rangka kuda-kuda Merencanakan : a) Dimensi gording; b) Penyambung gording; c) Rencana ikatan angin. 3. Rencana diagonal rangka kuda-kuda

C. Gording Gording merupakan gelagar yang sejajar dengan sumbu konstruksi kap, yang berfungsi untuk mendukung bidang atap. Untuk merencanakan gording diperlukan langkah-langkah sebagai berikut: 1. Menentukan jarak gording; 2. Menentukan jarak portal; 3. Mengetahui jumlah lapangan;

Jlhlap =

panjanglapangan cos α × jarakgording

4. Menghitung berat beban-beban yaitu berat sendiri, berat pekerja, beban angin dan berat lainya; 5. Kontrol lendutan.


12

D. Beban-Beban pada Portal Kap Dalam menentukan bentuk dan ukuran-ukuran bagian-bagian suatu konstruksi baja, kita harus menurut ketentuan-ketentuan yang berlaku di Indonesia dan ketentuanketentuan yang memberi perintah, antara lain mengenai pengerjaan bahan, beban-beban yang diambil dan tegangan-tegangan yang diijinkan. Beban suatu konstruksi bangunan dapat dibedakan dalam: 1. Beban Mati/tetap Beban mati/tetap adalah semua beban yang berasal dari berat bangunan atau unsur bangunan termasuk segala unsur tambahan yang merupakan satu kesatuan dengannya. Dalam perencanaan kuda-kuda type “castellated beam” ini, beban mati yang diperhitungkan antara lain: -

berat kuda-kuda sendiri

-

berat gording

-

berat trackstang / sagrod

-

berat bracing / ikatan angin

-

berat atap, dan

-

berat penyambung seperti plat sambungan, baut, mur dan lain-lain

2. Beban hidup/berguna/bergerak/tidak tetap Beban hidup/berguna/bergerak/tidak tetap adalah semua muatan tidak tetap, kecuali muatan angin, gempa dan pengaruh-pengaruh khusus yang misalnya selisih suhu, susut dan lain-lain. 3. Beban angin Beban angin ditentukan dengan anggapan adanya tekanan positif dan tekanan negatif (isap) yang bekerja tegak lurus bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan ini diperoleh dengan mengalikan koefisien angin dengan tekanan tiup dari angin.


13 Tekanan tiup angin minimum 25 kg/m2. Tekanan tiup untuk lokasi di laut atau tepi laut (sampai jauh 5 km dari pantai) minimum 40 kg/m2. Untuk daerah-daerah dekat laut dan daerah lain dimana kecepatan-kecepatan angin mungkin menghasilkan tekanan tiup yang lebih besar daripada yang ditentukan maka tekanan tiup harus ditentukan dengan menggunakan rumus: P=

V2 (kg/cm2) , dimana V adalah kecepatan angin 16

Beban angin dibedakan atas 2 jenis yaitu beban angin dating (positif) dan beban angin hisap (negatif). Beban angin datang adalah beban angin yang searah dengan gravitasi bumi sedangkan angin hisap adalah beban angin yang berlawanan dengan gravitasi bumi. Beban angin menjadi hisap berdasarkan sudut yang dibentuk antara kolom dan kuda-kuda bangunan (sisi atap). Apabila sudut yang dibentuk lebih besar dari 200 maka beban angin adalah datang, sedangkan sudut yang dibentuk lebih kecil dari 20 maka beban angin yang terjadi adalah hisap. Karena rumusan koefisien beban angin yang diberikan pada struktur kuda-kuda adalah 0.02α - 04. Selain itu untuk beban angin hisap sudah mendapatkan faktor reduksi seperti rumusan yang di atas.

E. Stabilitas Balok yang Dibebani Lentur (KIP)

1. Balok-balok yang Penampangnya Tidak Berubah Bentuk Yang dimaksud dengan balok-balok yang penampangnya tidak berubah bentuk adalah balok-balok yang memenuhi syarat-syarat: h/tb ≤ 75 dan L/h ≥ 1,25 b/ts dimana: h = tinggi balok b = lebar sayap tb = tebal badan


14 ts = tebal sayap L = jarak antara dua titik dimana tepi tertekan dari balok itu ditahan terhadap kemungkinan terjadinya lendutan kesamping. 2. Balok-Balok yang Penampangnya Berubah Bentuk a) Pada balok-balok yang tidak memenuhi syarat tersebut pada poin 1 (satu) diatas tegangan tekan terbesar pada sayap harus memenuhi : ωσtekanmaks ≤ σ

ω adalah angka tekuk menurut tabel 2, 3, 4, dan 5 dalam PPBBI 1984 yang harus dicari dengan cara mengambil tekuk sama panjang dengan bentang sayap tertekan yang tidak ditahan terhadap goyangan pada arah tegak lurus badan, dimana harga jari-jari kelembaman = iytepi. iytepi adalah jari-jari kelembaman tepi tertekan terhadap sumbu y-y; b) Yang dimaksud tepi tertekan adalah sayap dan 1/3 tinggi badan yang tertekan (untuk penampang simetris menjadi 1/6 tinggi badan).

1 A ' = Asayap + Abadan 6 F. Balok Kolom

Pada dasarnya setiap batang dalam suatu struktur mengalami momen lentur dengan gaya aksial, baik itu berupa tarik aksial maupun tekan aksial. Namun demikian apabila salah satu dari momen lentur atau gaya aksial itu relatif kecil dibandingkan dengan yang lainnya, maka dalam perhitungannya sering diabaikan. Sehingga struktur tersebut dianggap sebagai balok atau sebagai batang tekan atau tarik. Untuk keadaan yang tidak memungkinkan mengabaikan baik momen lentur maupun gaya aksial, maka dalam perencanaan haruslah diperhitungkan. Suatu batang yang menderita beban tekan aksial dan momen lentur bersamaan inilah yang dinamakan balok kolom. Akibat


15 momen lentur batang tersebut akan berperilaku sebagai balok. Dilain pihak dengan adanya desak aksial menjadikan batang tersebut berperilaku sebagai kolom. Sesuai dengan peraturan yang ada di Indonesia, maka perencanaan balok kolom berdasarkan pada PPBBI 1984. Adapun cara yang digunakan dalam perencanaan ini adalah berdasarkan persamaan iteraksi terhadap tegangan ijin. Salmon et al (1981) dalam bukunya mengelompokkan kemungkinan rusaknya batang yang menderita kombinasi beban aksial dan momen lentur menjadi : 1. Akibat beban tarik aksial dan momen lentur akan rusak pada keadaan luluh; 2. Akibat beban desak aksial dan momen lentur satu arah akan rusak karena tekuk pada arah bidang momen, tanpa puntiran; 3. Akibat beban desak aksial dan momen lentur arah sumbu kuat akan rusak karena tekuk torsi-lateral; 4. Akibat beban desak aksial dan momen lentur dua arah pada batang bertampang puntir kaku, misalnya tampang WF akan rusak karena tekuk pada salah satu arah prinsipnya (principal direction); 5. Akibat beban desak aksial dan momen lentur dua arah pada tampang dinding tipis terbuka akan rusak karena kombinasi momen lenturan dan puntiran pada tampang puntir lemah; 6. Akibat beban desak aksial, momen lentur dua arah, dan puntir (torsi) akan rusak karena kombinasi puntiran dan momen lentur apabila pusat geser tidak pada bidang momen. Melihat pada banyaknya kemungkinan rusaknya batang akibat kombinasi beban aksial dan momen lentur tampaknya tidak mudah untuk menentukan suatu cara perencanaan yang dapat mencakup seluruh kemungkinan tersebut. Pada umumnya suatu perencanaan didasarkan pada salah satu dari:


16 1. Pembatasan pada tegangan kombinasi; 2. Menggunakan rumus iteraksi berdasarkan tegangan ijin; 3. Menggunakan rumus iteraksi berdasarkan tegangan batas. Pembatasan pada tegangan kombinasi biasanya memerlukan stabilitas dan faktor keamanan yang tinggi, sehingga cara iteraksi banyak disukai karena hal ini lebih dapat mendekati kenyataan. Sesuai dengan peraturan yang ada di Indonesia, maka perencanaan balok-kolom berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia Untuk Gedung 1987 (PPBBG 1987), adapun caranya yang digunakan oleh peraturan lain tidak dibahas. Perencanaan yang digunakan berdasarkan persamaan iteraksi terhadap tegangan ijinnya. 1. Balok-Kolom Melentur searah, Tanpa Gaya Lintang Pada keadaan tidak ada gaya lintang, suatu balok-kolom hanya akan menerima gaya aksial dan momen lentur. Untuk menjamin kekuatan balok-kolom tersebut perlu dipilih sedemikian sehingga arah lenturan searah dengan sumbu kuat balokkolom tersebut. Pada umumnya sumbu kuat tersebut ditunjukkan oleh sumbu x, sedangkan sumbu lemah ditunjukkan oleh

sumbu y.

Sesuai dengan PPBBG, persyaratan iteraksi balok-kolom secara umum harus memenuhi: ω

N n M +β ≤σ A n −1 W

dengan

ω = Faktor tekuk searah sumbu tekuk N = beban aksial A = luas tampang balok-kolom M = momen kolom searah sumbu yang ditinjau W = tahanan momen searah momen yang ditinjau β = 0,6 + 0,4 M1/M2


17 β harus ≥ 0,4 bila panjang tekuk diperhitungkan terhadap jarak antar dukungan β harus ≥ 0,6 bila panjang tekuk sebenarnya yang digunakan dalam perhitungan M1/M2 positif, bila menyebabkan suatu pelengkungan, dan negatif bila menyebabkan dua pelengkungan. n = P*/N P* = π2 EI / L2 = π2 EA / (Lk / i)2 = π2 EA / (λ)2 Adapun n merupakan faktor perbandingan antara gaya aksial dengan gaya tekuk Euler yang akan memperbesar momen skunder balok-kolom. Sedangkan pada ujung-ujung kolom beban yang bekerja harus memenuhi persamaan: N/A+M/W≤σ Untuk arah sumbu lemah yang tidak dipengaruhi momen lentur harus memenuhi persyaratan kolom biasa yaitu: ωN/A≤σ 2. Balok-Kolom Melentur Dua Arah, Tanpa Beban Lintang Pada dasarnya perhitungan untuk kolom-balok yang melentur dua arah adalah sama dengan keaadan melentur searah. Dengan menganggap bahwa keadaan bahan masih elastis, maka berlaku superposisi tegangan. Secara umum persamaan iteraksinya adalah: K1 N / A + K2 Mx / Wx + K3 My / Wy ≤ σ dengan

K1 = ωmax, faktor tekuk terbesar K2 = βx Θ nx / nx – 1 K3 = βy Θ ny / ny – 1

Θ=

5σ ≥1 σkip(8 − 3Mx1 / Mx 2)


18 Tegangan kip, σkip dihitung bedsarkan pada perhitungan balok yang menderita lentur, sehingga terjadi tekuk puntir-lateral (lateral torsional buckling). Pada ujung-ujung kolom akibat pembebanan harus memenuhi persamaan diatas dengan mengambil K1 = 1, K2 = Θ, dan K3 = 1 3. Balok-Kolom Melentur dan Dibebani Gaya Lintang Balok-kolom yang selain dibebani gaya normal dan momen lentur juga dibebani oleh gaya-gaya melintang harus memenuhi syarat: ω maks

n y β y M y 2 + M Dy n β x 2 M Dx N +Θ x + ≤σ A n x − 1 Wx n y −1 Wy

Untuk ujung-ujung balok-kolom harus memenuhi syarat: M + M Dx M y 2 + M Dy N + Θ x2 + ≤σ A Wx Wy dimana: MDx adalah momen lapangan terbesar pada kolom akibat beban melintang yang tegak lurus sumbu x, dengan anggapan kedua ujung kolom berupa sendi. Apabila MDx berlawanan tanda dengan Mx2 dan MDx ≤ 2Mx2, pada persamaan di atas MDx tidak diperhitungkan. MDy seperti MDx, akibat beban melintang yang tegak lurus sumbu y. 4. Balok-Kolom Bergoyang Penyangga Stabilitas Konstruksi Kolom dapat bergoyang apabila portal yang didukungnya bergoyang, sehingga balok pada portal tersebut akan menyalurkan momen tambahan akibat goyangan ke kolom peyangga (pen-stabil) konstruksi. Balok-kolom selain dibebani oleh gaya normal dan momen lentur juga mengalami goyangan harus memenuhi syarat-syarat: ωx

ny My n Mx n x (Vx − N)e x * N + + 0,85Θ x + 0,85 ≤σ n y − 1 Wx n y − 1 Wy A n x −1 Wx


19 dan ωy

ny My n x (Vy − N)e y * n Mx N + + 0,85Θ x + 0,85 ≤σ A n x −1 Wx n y − 1 Wx n y − 1 Wy

pada ujung kolom harus memenuhi syarat: My M N +Θ x + ≤σ A Wx Wy


BAB III METODE KERJA PEKERJAAN KONSTRUKSI BAJA

A. Bahan a. Bahan Baja (kolom beam, bracing kolom, rafter/spand, bracing rafter/spand, gording atap, gording cladding, baut joint) digunakan sesuai spesifikasi; b. Kawat las digunakan sesuai spesifikasi; c. Pasir untuk sand blast jika diperlukan pada spesifikasi; d. Rambu-rambu safety K3; e. Chemical test. B. Tenaga Kerja Syarat: a. Tukang yang ahli dalam pekerjaan baja dan las; b. Dapat membaca gambar; c. Mengerti safety K3 C. Peralatan a. Alat Ukur: - Theodolite - Waterpass; b. Travo Las; c. Crane sesuai kebutuhan dan kapasitas; d. Blender potong;

20


21 e. Grenda; f.

Tali, katrol;

g. Safety belt; h. Kunci-kunci kerja; i.

Racun api;

j.

Bor;

k. Compressor; l. D.

Truk jika diperlukan sesuai kondisi lapangan. Metode Pelaksanaan

a. Pekerjaan Persiapan: - Gambar kerja/shop drawing - Cutting schedule material - Menyiapkan lahan - Menyiapkan alat kerja - Menyiapkan bahan - Menyiapkan tenaga kerja secukupnya - Menyediakan bantalan kayu untuk dudukan baja sehingga material tidak langsung duduk di atas tanah; b. Pekerjaan Pabrikasi Material Baja: - Plate joint sesuai dimensi spesifikasi atau gambar kerja - Plate joint dibuat lobang untuk baut joint sesuai dimensi spesifikasi - Material baja untuk kolom, beam, span rafter dan gording dipotong sesuai gambar kerja, cutting schedule dan kebutuhan - Baja di joint dan las diperiksa pengelasannya dengan bahan Chemical Test;


22 c. Sand Blasting - Material baja yang telah di pabrikasi diletakkan pada suatu tempat untuk selanjutnya di sand blast jika diperlukan pada spesifikasi - Material baja yang telah di pabrikasi dapat diberus jika tidak di sand blast; d. Pengecatan Material Baja - Material baja dipakai sesuai spesifikasi dan kode warna sesuai persetujuan owner - Pengecatan dilakukan setelah pabrikasi selesai dilaksanakan - Material baja yang akan dicat terlebih dahulu dibersihkan - Pengecatan dapat dilakukan dengan manual atau dengan alat bantu compressor sesuai spesifikasi atau persetujuan owner; E. Transportasi Material Dari Lokasi Pabrikasi ke Lokasi Proyek a. Transportasi material dari lokasi pabrikasi ke lokasi proyek dipergunakan alat transport sesuai kebutuhan; b. Material pabrikasi yang akan dimobilisasi ke lokasi proyek terlebih dahulu diperiksa pengawas dengan memberi kode material berdasarkan petunjuk gambar; c. Pemindahan material ke lokasi proyek harus hati-hati dan diletakkan berdasarkan kode material yang diurut dari pemasangan awal sampai akhir; d. Material yang akan diletakkan di lokasi proyek tidak boleh diletakkan langsung di atas tanah atau harus diganjal dengan kayu yang tersedia terlebih dahulu; F. Pekerjaan Pemasangan/Erection Konstruksi Baja a. Sebelum pelaksanaan pemasangan/erection terlebih dahulu diperhatikan - Pengecekan pondasi kolom , harus sudah cukup umur beton - Pengecekan angker bolt, jumlah dan elevasi top beton - Material sudah terlebih dahulu dicat dasar dan ditambah finishing satu kali


23 - Pengecekan material di lokasi pemasangan seperti kolom, beam, bracing kolom, rafter/spand, bracing rafter/spand, gording, tie rod, dan baut joint sesuai kebutuhan; b. Urutan Pemasangan - Pemasangan kolom dilakukan axis demi axis - Pemasangan beam penahan kolom - Pemasangan bracing kolom - Pemasangan rafter/spand pertama harus dibracing karena berdiri sendiri sebelum dipasang gording - Pemasangan rafter/spand kedua dan setelah pas lalu dipasang gording untuk menyatukan rafter/spand, lalu gording, tie rod bracing, rafter/spand - Begitu seterusnya dipasang secara berurutan sesuai dengan urutan axis - System penyambungan dengan menggunakan baut yang dikencangkan dengan kunci yang memenuhi standar.


BAB IV PEMBAHASAN A. Pembebanan Struktur Material untuk tiang/kolom dan kuda-kuda rangka baja terbuat dari profil IWF 250 x 125 x 6x 9 dengan data-data profil sebagai berikut: A = Luas penampang

= 37,66 cm2

q = Berat profil

= 29,6 kg/m

Ix = Momen inersia penampang sb.x

= 4.050 cm4

Iy = Momen inersia penampang sb.y

= 294 cm4

Wx = Momen tahanan sb.x

= 324 cm3

Wy = Momen tahanan sb.y

= 47 cm3

Dan material untuk gording terbuat dari profil baja C 125 x 50 x 20 x 2.3 dengan data-data sebagai berikut : A = Luas penampang

= 5.747 cm2

q = Berat profil

= 4,51 kg/m

Ix = Momen inersia penampang sb.x

= 137 cm4

Iy = Momen inersia penampang sb.y

= 20,6 cm4

Wx = Momen tahanan sb.x

= 21,9 cm3

Wy = Momen tahanan sb.y

= 6,22 cm3

A.1. Beban-beban yang bekerja Beban Mati (Berat Sendiri) a. Beban Gelagar / Span Berat sendiri gelalagar

= 2 x 7,11m x 29,6 kg/m

= 421,21 kg

Berat gording

= 14 x 6m x 4.51 kg

= 378,84 kg

Berat atap seng

= 5 m x 14,23 m x 6 kg/m2

= 426,90 kg

24


25 Berat sagrod ø 12 mm

= 11 x 15 kg/m

=

165 kg

Berat bracing (ikatan angin) ø 16 mm = 28 x 16 kg/m’

=

448 kg

Total berat gelagar (Tot 1)

= 1.839,9 kg

Diperhitungkan berat penyambung = 25% = 0.25 x 1.839,9 = 460 kg Total berat keseluruhan untuk gelagar adalah = 1.839,9 kg + 460 kg = 2.299,9 kg Maka beban merata pada gelalagar adalah (qbs1) = Berat total keseluruhan Bentang gelagar =

2299.9 Kg = 170,4 kg/m’ 13.5m'

Beban merata tegak lurus bidang atap = 170,4 cos 18.4350 = 161,63 kg/m’

161,63 kg/m'

C

EIb

161,63 kg/m'

EIb

18,435

D

B

EIk A

EIk

1350

550

E

Gambar 4.1 Pembebanan akibat berat sendiri struktur

Beban Angin Diperhitungkan lokasi penempatan rangka baja sejauh ± 5 km dari tepi laut, maka muatan angin yang diperhitungkan sebesar 30 kg/m2.


26

- 0.4

0.02 a + 0.4

- 0.4

+ 0.9

1350 Gambar 4.2 Koefisien angin dalam bangunan

a. Beban Angin q1 = k x q angin x L = + 0.9 x 30 kg/cm2 x 5,5 m

= 149 kg (tekan)

q2 = k x q angin x L = (0.02 x 18,435 – 0.4) x 30 kg/cm2 x 5,5m

= -5,16 kg (hisap)

q3 = k x q angin x L = – 0.4 x 30 kg/cm2 x 5,5 m

= - 66 kg/m’ (hisap)

q4 = k x q angin x L = – 0.4 x 30 kg/cm2 x 5,5 m

= - 66 kg/m’ (hisap)

B. Menentukan Koefisien Kekakuan (K)

C

18.435

D

B

550

A

1350

Gambar 4.3. Penentuan titik – titik koefisien


E

27

Dalam kasus ini tiang kolom terbuat dari besi yang sama dengan kuda-kuda yakni IWF 250 x 125 x 6 x 9 mm Koefisien kekauan kolom: KBA = KDE =

3EI 3xEI = 0.545 EI = 550 L

Koefisien kekakuan span : KBC = KCB = KCD = KDC =

4 EI 4xEI = 0.562 EI = 711 L

C. Menentukan Koefisien Distribusi

Koefisien distribusi pada titik D : φBA =

K BA 0.545EI = = 0,492 K BA + K BC 0.545EI + 0.562 EI

φBC =

K BC 0.562 EI = = 0,508 K BA + K BC 0.545EI + 0.562 EI

Kontrol titik kumpul = φBA + φBC = 1 = 0,492+ 0,508 + 0 = 1……………….Ok Koefisien distribusi pada titik D : φDC = φBA = 0,508 φDE = φBA = 0,492 Kontrol titik kumpul = φDC + φDE = 1 = 0,508 + 0,492 = 1……………….Ok Koefisien distribusi pada titik C : φCB =

K CB 0.562 EI = = 0.5 K CB + K CD 0.562 EI + 0.562 EI

φCD =

K CD 0.562 EI = = 0.5 K CB + K CD 0.562 EI + 0.562 EI


28 Kontrol titik kumpul = φED + φEF = 1 = 0.5+ 0.5 = 1……………….Ok D. Menentukan Momen Primer

a. Momen primer akibat berat sendiri MBC = - MCB

= 1/12 x qbs1 x L2 = 1/12 x 161.63 kg/m’ x (7,11)2 = 681,835 kgm

MDC = - MCD

= 1/12 x qbs1 x L2 = 1/12 x 161.63 kg/m’ x (7,11)2 = 681,835 kgm

b. Momen primer pergoyangan 1 akibat beban mati C'

C

C'

MDC

MBC B'

B

D

D'

C''

MCB

MBA

MCD

MDE E

A

Gambar 4.4 Momen goyangan akibat beban pada DEF

Pergeseran tiang kolom sebesar ∆, sedangkan pergeseran pada titik E adalah : E’E” = ∆ / sin α ,maka momen-momen primer akibat pergoyangan adalah : MDE =

3EIΔ 3 x 4.050 xExΔ = 0,040 E∆ = h2 5502

MBA = - MDE MBC =

6 EIΔ / sin α 6 x7.792 xExΔ / sin 18.435 = 0.152 E∆ = 2 h 7112

Misalkan :

MBA = - 100x

Maka :

MBC = 377.958x


29

c. Momen primer akibat beban angin

q3 = 5,16 kg/m'

q3 = 66 kg/m'

C

B q1= 148,5 kg/m'

D

A

q4 = 66 kg/m'

E Gambar 4.5 Pembebanan akibat beban angin

Maka : MBA = - 1/8 x q1 x L2 = - 0.125 x 148,5 kg/m’ x (5,5)2 = -562 kgm MBC = 1/12 x q1 x L2 = 1/12 x - 5,16 kg/m’ x (7,11)2 = -21,8 kgm MCB = 21,8 kgm MCD = 1/12 x q3 x L2 = 1/12 x - 66 kg/m’ x (7.11)2 = - 278 kgm MD C = 278 kg MDE = - 1/8 x q1 x L2 = - 0.125 x -66 kg/m’ x (5,5)2 = -250 kgm

d. Momen primer pergoyang beban angin kiri 1 akibat beban di EF C"

MCB C'

B'

B

C

MCD C'

MBC

MBA

A


MDC

D'

D

MDE

E

30 Gambar 4.6 Pergoyangan 1 beban angin kiri akibat beban di EF Maka : MBA =

3EIΔ 3 x 4.050 xExΔ = 0,040 E∆ = h2 5502

MDE = - MBA - MBC =

6 EIΔ / sin α 6 x7.792 xExΔ / sin 18.435 = - 0.152 E∆ = 2 h 7112

Misalkan :

MBA = -100x

Maka :

MBC = - 377.958x

e. Momen primer pergoyangan 2 beban angin kiri akibat beban di kolom

C

D

B

MDE

MBA

E

A

Gambar 4.7 Pergoyangan 2 beban angin kiri akibat beban di Kolom Maka : MBA = MDE =

3EIΔ 3 x 4.050 xExΔ = 0,040 E∆ = h2 5502

Misalkan :

MBA = 100x

Maka :

MDE = 100x


31 E. Mencari Gaya – Gaya Dalam Dengan Metode Cross

a. Distribusi Momen Akibat Beban Mati (Berat Sendiri) Tabel 4.1.Distribusi momen akibat beban mati (berat sendiri) C

Titik BA

BC

D

CB

CD

DC

DE

Distribusi

0.492

0.508

0.500

0.500

0.508

0.492

M.Primer

0.000

681.835

-681.835

681.835

-681.835

0.000

0.00

0.00

0.00

0.00

-335.77

-346.07

-173.03

173.03

346.07

335.77

-335.77

335.77

-854.87

854.87

-335.77

335.77

M.Akhir

Tabel 4.2. Distribusi momen pergoyangan 1 akibat beban mati (berat sendiri) Titik

C BA

Distribusi M.Primer

M.Akhir Kontrol

BC

CB

D CD

DC

DE

0.492 -100.00

0.508 377.96

0.500 377.96

0.500 -377.96

0.508 -377.96

0.492 100.00

-136.88

-141.08

-70.54

70.54

141.08

136.88

-236.88 0.00

236.88

307.42 0.00

-236.88 0.00

236.88

-307.42

Dalam notasi x

Freebody gaya-gaya dalam 307,42x

307,42x C

335,77 + 236,88x

584,87

335,77 + 236,88x D

B

335,77 + 236,88x

335,77 + 236,88x

A


E

32 B

HB

550

335,77 + 236,88x

HA A

Mencari koefisien ”x”

HA = (335,77 + 236,88x) / 5.5 HA = 0,61 + 0.43x.................(1)

307,42x 161,63 kg/m'

C

775

854,87

B

HA A VA

VA = VB = 0.5 x 2.299,93,5 kg = 1.149,97 ΣMC = 0 1.149,97 x 6,75 – 1/2 x 161,63 x 7.112 – HA x 7.75 + 854,47 HA = 584,018 – 39,67x...........................(2) Subsitusikan prsamaan 1 dengan persamaan 2 0,61 + 0,43x = 584,018 - 39,67x


33 Maka didapat : x = 14,55 Tabel 4.3. Momen Akhir Akibat Beban Mati (Berat Sendiri) Batang

DA

M.Berat Sendiri

-335.77

335.77

-854.87

854.87

-335.77

335.77

M.Pergoyangan

-3,449.10

3,449.10

4,476.20

-4,476.20

-3,449.10

3,449.10

-3,784.9

3,784.9

3,621.3

-3,621.3

-3,784.9

3,784.9

M.Akhir

DE

ED

EF

FE

FB

Dalam kilogram meter

b. Distribusi Momen Akibat Beban Angin Tabel 4.4. Distribusi momen akibat beban angin

A

Titik BA Distribusi M.Primer

BC

0.492 -561.52 255.42 30.71 3.90 0.50 0.06 0.01

M.Akhir Kontrol

C

-290.62 0.00

CB

D CD

DC

DE

0.508 -21.79

0.500 21.79

0.500 -278.43

0.508 -278.43

64.16

128.32

128.32

64.16

263.72

131.86

117.81

235.63

-62.42

-124.84

-124.84

-62.42

31.71

15.85

15.85

31.71

-7.93

-15.85

-15.85

-7.93

4.03

2.01

2.01

4.03

-1.01

-2.01

-2.01

-1.01

0.51

0.26

0.26

0.51

-0.13

-0.26

-0.26

-0.13

0.06

0.03

0.03

0.06

-0.02

-0.03

-0.03

-0.02

0.01

0.00

0.00

0.01

290.62

227.79 0.00

-227.79


280.12 0.00

0.492 -249.56 228.20 30.71 3.90 0.50 0.06 0.01 -280.12

34 Tabel 4.5. Distribusi momen pergoyangan 1 akibat beban angin A

Titik BA Distribusi M.Primer

M.Akhir Kontrol

C BC

CB

D CD

DC

DE

0.492 100.00

0.508 -377.96

0.500 -377.96

0.500 377.96

0.508 377.96

0.492 -100.00

136.88

141.08

70.54

-70.54

-141.08

-136.88

236.88 0.00

-236.88

-307.42 0.00

307.42

236.88 0.00

-236.88

Dalam notasi x

Tabel 4.6. Distribusi momen pergoyangan 2 akibat beban angin Titik

A BA

Distribusi M.Primer

0.492 -561.52 255.42 30.71 3.90 0.50 0.06 0.01

M.Akhir Kontrol

C BC

-290.62 0.00

CB

D CD

DC

DE

0.508 -21.79

0.500 21.79

0.500 -278.43

0.508 -278.43

64.16

128.32

128.32

64.16

263.72

131.86

117.81

235.63

-62.42

-124.84

-124.84

-62.42

31.71

15.85

15.85

31.71

-7.93

-15.85

-15.85

-7.93

4.03

2.01

2.01

4.03

-1.01

-2.01

-2.01

-1.01

0.51

0.26

0.26

0.51

-0.13

-0.26

-0.26

-0.13

0.06

0.03

0.03

0.06

-0.02

-0.03

-0.03

-0.02

0.01

0.00

0.00

0.01

290.62

227.79 0.00

-227.79

Dalam notasi y


280.12 0.00

0.492 -249.56 228.20 30.71 3.90 0.50 0.06 0.01 -280.12

35 B

HB

290,62 550

236,88 y + 43,6 z

148,5 kg/m '

HA A

Mencari VA akibat beban angin dan pergoyangan ΣMB = 0 -2.246 – 209,64 y – 43,6 z – 290,62 + HA x 5,5 = 0 HA = 355,535 + 38,12 y + 7,50 z …………………………………………..(3) Mencari VA akibat beban angin ΣMB = 0 (VA x 13,5) + (148,5 x 5,5 x 2,75) + (66 x 5,5 x 2,75) + (5,16 x 7,11x cos 18,435 x 10,125) – 5(,16 x 7,11 x sin 18,435 x 6,125) + (66 x 7,11 x co 18,435 x 3,375) + (66 x 7,11x sin 18,435 x 6,125) = 0 VA = - 439,94 kg (ke bawah) Dan VE = - 40,42 kg 1.959,18 kgm E

1145,96

146,92x

D

C

216 kg HA A VA

ΣMC = 0

-VA x 6,75 - (148,5 x 5.5 x 5) + HA x 7,25 – 227,79 + 307,42 y + (0.5 x 5.16 x 7.112) = 0 HA = 409,596 + 563,28 + 31,42 – 42,4 y – 130,72 HA = 837,57 – 42,4 y..........................................................(4)


36 F

HF

2.136,84+ 131,4x 600

42,56y

96 kg/m'

HB B

ΣMD = 0

(HE x 5,5) - (66 x 5,5 x 2,75) + 280,12 + 236,88 y - 43,6 z = 0 HB = 130,57 – 43,07 y + 7,93 z......................................................(5) ΣH = 0

HA + HB = 0 816,75 + 363 – 11,6 + 148,48 = HA + HB HA + HB = 1.316,62 HB = 1.316,621 – HA ....................................................................(6) Subsitusikan persamaan 5 dan 6 355,535 + 38,12 + 7,50 z = 873,57 – 42,4 y 80,5 y + 7,50 z = 518,03............................................................(7) Subsitusikan persamaan 7 dan 8 130,568 – 43,09 y + 7,93 z = 1.316,62 – HA HA = 43,07 y – 7,93 z + 1.186,05..............................................(8) Subsitusikan persamaan 4 dan 8 873,569 + 42,4 y = 43,1 y – 7,93 z + 1.186,05 0.67 y – 7,93 z = -312,48..............................................................(9) Eliminasikan persamaan 7 dan 9 80,5 y + 7,50 z = 518,03 0,67 y - 7,93 z = - 312,48 Maka didapat nilai y = 2,74


37 Dan nilai

z = 39,65

Tabel 4.7. Momen Akhir Akibat Beban Angin Batang

BA

M.Beban angin

-290.62

290.62

227.79

-227.79

280.13

-280.13

M.Pergoyangan1

648.70

-648.70

-841.90

841.90

648.70

-648.70

M.Pergoyangan2

1,728.70

-1,728.70

0.00

0.00

-1,728.70

1,728.70

2,086.8

-2,086.8

-614.1

614.1

-799.9

799.9

M.Akhir

BC

CB

CD

DC

DE

Dalam kilogram meter

Tabel 4.8. Kombinasi Pembebanan Batang

BebanMati

BebanAngin

Kombinasi Gaya Dalam

Momen

Lintang

Normal

Momen

Lintang

Normal

Momen

Lintang

Normal

BA

-3,785

-688

442

2,087

788

378

-1,698

100

820

BC

3,785

-466

-653

-2,087

-398

747

1,698

-864

95

CB

3,621

1,616

-653

-614

361

747

3,007

1,977

95

CD

-3,621

-466

-653

614

-261

-310

-3,007

-727

-963

DC

-3,785

1,616

-653

-800

-209

-310

-4,585

1,407

-963

DE

3,785

-688

-1,533

800

-327

198

4,585

-1,015

-1,335

Dalam kilogram dan meter F. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Yang Terjadi

Dari perhitungan statika dengan metode “Cross” didapat besaran gaya-gaya dalam yang berpengaruh pada kuda-kuda/gelagar IWF 250 adalah: Untuk momen maximum = Mx

= 3.007

kgm

Untuk lintang maximum = Dx

= 1.977

kg

Untuk normal maximum = Nx

= 963 kg

Mutu Baja yang digunakan adalah BJ 36 dengan tegangan dasar = 1600 kg/cm2 dan tegangan leleh = 2400 kg/cm2


38 Dari perhitungan statika dengan metode “Cross” didapat besaran gaya-gaya dalam yang berpengaruh pada kolom IWF 250 adalah: Untuk momen maximum = Mx

= 4.585

kgm

Untuk lintang maximum = Dx

= 1.015

kg

Untuk normal maximum = Nx

= 1.335

kg

Mutu Baja yang digunakan adalah BJ 36 dengan tegangan dasar = 1600 kg/cm2 dan tegangan leleh = 2400 kg/cm2

F.1 Cek Gelagar/ Span Terhadap Tegangan Geser Rumus yang digunakan adalah :

τ≥

D max× S t × Ix

τijin = 0.58 x σ dasar τijin = 0.58 x 1.600 kg/cm2 = 928 kg/cm2 Statis Momen = (7.5 x 12.2) + (10.71 x 5.95) = 155,225 cm3 Maka besarnya tegangan geser yang terjadi adalah:

τ=

D max× S 1977 × 155,225 = = 126,30 kg/cm2 < 928 kg/cm2………….Aman sekali 0,6 × 4.050 tb × Ix

F.2 Kontrol Terhadap Kips (Lentur) a. Cek penampang (berubah bentuk atau tidak) syarat : h / tw ≤ 75 dan l / h ≥ 1.25 b / tf

(PPBBI ’84 pasal 5.1 ayat 1) (PPBBI ’84 pasal 5.1 ayat 1)

jika kedua persyaratan di atas terpenuhi maka penampang termasuk yang tidak berubah bentuk dan sebaliknya apabila salah satu dari persyaratan tidak terpenuhi. h / tw

= 250/6 = 41,67 ≤ 75…..…….……………………….memenuhi


39 1.25 b / tf = (1.25 x 125) / 9 = 17,36 l/h

= 200/250 = 8 < 17,36…………………..…..tidak memenuhi

Maka penampang profil termasuk penampang yang berubah bentuk. A’ = A sayap + 1/6 A badan A’ = 11.25 + 2.32 = 13.57 cm2 iy2 = 0.5 Iy / A’ iy = 10,833 λ = L / iy = 711,5 / 10,833 = 65,681 ω = 1,403 σkip ijin = σijin / ω σkip ijin = 1600 / 1,403 = 1.140, 3 kg/cm2

Tegangan kip yang terjadi adalah : σkip terjadi = Mmax / Wx σkip terjadi = 300.719,3 / 324 = 928,1 kg/cm2

F.3. Cek Tegangan Yang Terjadi Pada Kolom a. Cek penampang (berubah bentuk atau tidak) syarat : h / tw ≤ 75 dan l / h ≥ 1.25 b / tf

(PPBBI ’84 pasal 5.1 ayat 1) (PPBBI ’84 pasal 5.1 ayat 1)

jika kedua persyaratan di atas terpenuhi maka penampang termasuk yang tidak berubah bentuk dan sebaliknya apabila salah satu dari persyaratan tidak terpenuhi. h / tw

= 250/6 = 41,67 ≤ 75…..…….……………………….memenuhi

1.25 b / tf = (1.25 x 125) / 9 = 17.,36 l/h

= 711,5/250 = 28,46 ≥ 17,36…………………..…..memenuhi

Maka penampang profil termasuk penampang yang tidak berubah bentuk.


40 b. Reduksi tegangan dasar Besarnya nilai reduksi tegangan dasar ditetapkan berdasarkan syarat-syarat di bawah ini, yakni: C1 ≤ 250

maka tidak akan terjadi reduksi

C1 > 250

maka tegangan kip/lentur yang terjadi menggunakan rumus:

C1 < C2

σr = σdasar (1 – 0.3

C1 ≥ C2

maka tegangan kip/lentur yang terjadi menggunakan rumus:

σr =

C1 − 250 )…………PPBBI pasal 5.1 (3) C 2 − 250

C2 x 0.7 x σdasar…………………PPBBI pasal 5.1 (3) C1

Dimana : C1 =

l × h 1550 × 25 = 1.222,22 = b × ts 12,5 × 0,9

C2 = 0.63 x

E

σ

= 0.63 x

dan

2.1 × 10 6 = 826,875 1600

Dari nilai C1 dan C2 yang didapat disimpulkan bahwa C1 > C2 Maka rumus tegangan kip/lentur ijin yang digunakan adalah : σr =

C2 x 0.7 x σdasar C1

σr =

826,875 x 0.7 x 1.600 = 757,72 kg/cm2 1.222,22

maka 757,72 kg/cm2 sebagai tegangan kip Tegangan yang terjadi menggunakan rumus : Panjang tekuk kolom arah ┴ sb.x Titik A :

G = 10 (sendi)

Titik B : G =

1580 / 550 Ic / Lc = 2,587 = Ib / Lb 1580 /(711,5 × 2)

Untuk Portal bergoyang nilai k dari Nomogram


41 k = 2,25 λx =

Lkx = 52,88 ix

ω = 1.264 Untuk Portal bergoyang nilai β = 0,85 nx =

π2×E× A π 2 × 2,1 × 106 × 37,66 = = 139,22 1,5 × N × λx 2 1,5 × 1.335 × 52,882

θ = 5 × σ /( σ kip (8 – 3(Mx1/Mx2))) = 5 × 1600/(757,72 (8 ─ 3×(0/4.585))) = 1,320 ωx × θ ×

N nx Mx ≤ 1,3 σ + βx × × A nx − 1 Wx

1,264 × 1,320 ×

139,22 458500 1.335 + 0,85 × × ≤ 2080 kg/cm2 139,22 − 1 324 37,88

1.270,61 ≤ 2080 kg/cm2 ………………………(aman)

N Mx +θ ≤ 1,3σ A Wx 458500 1.335 + 1,320 ≤ 1,3 × 1600 324 36,77 1.904,26 < 2080 kg/cm2 ……………………(aman)


42


43


44


45


46


47


48


49


50


51


52


53


54


55


56


57


58


59


60


61


62


63


64


65


66


67


68


69


70


71


72


73


74


75


76


77


78


79


80


81


82


83


84


85


86


87


88


89


90


91


92


93


94


95


96


97


98


99


100


101


102


103


104


105


106


107


108


109


110


111


112


113


114


115


116


117


BAB V SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan 1. Dimensi gording yang didapat dari hasil pengecekan terhadap tegangan maupun lendutannya adalah: 1143,06 kg/m2 < σ = 1600 kg/m2

(cek

terhadap

tegangan)

3,74 cm < δijin = 3,89 cm (cek terhadap lendutan) maka dapat disimpulkan bahwa gording aman untuk digunakan. 2. Jarak Portal yang Paling Efisien dan Ekonomis adalah pada jarak 7 m, dengan desain profil sbb : - Profil gording CNP 125 x 50 x 20 x 3,2 - Profil span WF 200 x 150 x 6 x 9 - Proil kolom WF 200 x 150 x 6 x 9 3. Efisiensi yang terjadi pada portal yang paling efisien dan ekonomis untuk : - Tegangan pada gording

= 28,56 %

- Tegangan pada span

= 9,37 %

- Tegangan pada kolom

= 20,66 %

- Lendutan pada gording

= 3.75 %

B. Saran 1. Penyusun menyarankan agar mahasiswa yang lain dapat memahami dengan benar mengenai pemakaian baja di lapangan dan mampu mengefisiensikan pemakaian baja di lapangan. 2. Mahasiswa harus dapat mengantisipasi apabila menjumpai perhitungan portal rangka banyak dengan memahami dan menguasai cara-cara penyelesaian perhitungan portal tersebut.

152


DAFTAR KEPUSTAKAAN

Bowles, Joseph E. 1985. Disain Baja Konstruksi (Structural Steel Design). Jakarta: Erlangga. Gunawan, Ir.Rudy, dengan petunjuk Ir.Morisco. 1997. Tabel Profil Konstruksi Baja. Yogyakarta: Kanisius. Sunggono kh, Ir. V.1995. Buku Teknik Sipil. Bandung: Nova. Potma, Ir.A.P, De Vries, Ir.J.E. 1991.Teori Perhitungan dan Pelaksanaan Konstruksi Baja.Jakarta: PT. Pradnya Paramita. Patar, M Pasaribu. 1996. Perencanaan Gading-Gading Kap. Medan: Univ. HKBP Nomensen. Departemen Pekerjaan Umum. 1984. Peratruran Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI). Bandung: Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan. PT Nusa Raya Cipta. 1994. Metode Kerja Pekerjaan Konstruksi Baja. Departemen Pekerjaan Umum. 1970. Peraturan Muatan Indonesia (PMI). Bandung: Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.

153 Beni Berutu : Efisiensi dan Optimalisasi Pemakaian Baja Sebagai Bahan Konstruksi, 2007. USU Repository © 2009

EFISIENSI DAN OPTIMALISASI PEMAKAIAN BAJA SEBAGAI BAHAN KONSTRUKSI

Recommend Documents