SEMINAR RANGKA ATAP BAJA RINGAN “Light Steel Innovation for Roof Truss” Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan dengan Program NROOF V.1.1 oleh Nathan Madutujuh1 Engineering Software Research Centre Bandung
Politeknik Negeri Bandung Mei 2008 1
Nathan Madutujuh adalah Direktur ESRC dan insinyur profesional yang bekerja sebagai konsultan perencana struktur di PT AMCK. Sekarang menempuh program Doktor Teknik Sipil di Pasca Sarjana UNPAR
ABSTRAK Aplikasi material baja ringan atau baja giling dingin pada rangka atap telah menjadi makin populer dewasa ini karena meningkatnya kebutuhan akan material baja yang ringan, kuat, ekonomis, tahan lama dan mudah digunakan, dan juga karena bahan baku kayu konstruksi semakin langka dan mutunya semakin tidak merata. Pada aplikasi ini diperlukan suatu sistem perencanaan yang praktis dan cepat karena untuk suatu rangka atap biasanya terdiri dari banyak rangka batang bidang, dan karena volume pekerjaan yang banyak, harus dapat didisain dalam waktu yang singkat. Selain itu penampang baja yang digunakan biasanya dibentuk dari pelat tipis dengan bahan baja mutu tinggi (Grade 550 Mpa) sehingga pengaruh tekuk pelat lokal pada badan dan flens penampang juga akan ikut menentukan kuat tekan penampang. Kesulitan lainnya adalah dalam memodelkan rangka batang bidang, tumpuan, dan dalam menghitung beban-beban yang bekerja pada setiap rangka atap. Pada tulisan ini akah dibahas penggunaan program NROOF dalam perencanaan praktis rangka atap baja ringan. Kata Kunci: Rangka atap baja ringan, baja giling dingin, baja dinding tipis, pengaku tengah, tekuk lokal, roof mesh generator
CV singkat : Nathan Madutujuh lahir di Alor, NTT pada tahun 1965. Menyelesaikan SMA di Jakarta, pendidikan S1 di FT Sipil Unpar dan S2 di Virginia Tech, USA dalam Structural Engineering. Sekarang bekerja sebagai praktisi dan konsultan struktur di PT AMCK Engineering Consultant dan pengembangan software untuk keperluan teknik di ESRC (Engineering Software Research Centre) yang telah melahirkan berbagai macam software teknik. Sekarang ini dia juga sedang mengikuti program Doktor Teknik Sipil di UNPAR.
Struktur Rangka Atap yang “Sustainable” dan “Eco-Friendly” Pemilihan Material yang sustainable adalah suatu topik yang mengundang perdebatan. “Sustainable” dapat berarti material yang digunakan adalah ramah lingkungan, hemat energi, dapat bertahan lama dan dapat dipergunakan lagi atau di re-cycle kembali. Perbandingan dari empat jenis material yang umum digunakan untuk rangka atap adalah sbb:
Tabel 1: Perbandingan sifat beberapa jenis material Parameter
Kayu
Beton
Baja Biasa
Baja Ringan
Tahan Cuaca
Perlu treatment
Ya
Ya
Ya
Tahan Rayap
Perlu treatment
Ya
Ya
Ya
Tahan Karat
Ya
Ya
Tidak, perlu cat
Perlu galvanisasi
Bobot
Sedang
Berat
Berat
Ringan
Kekuatan
Rendah-Sedang
Kuat
Sangat Kuat
Sangat Kuat
Harga
Mahal
Murah
Sedang
Sedang
Biaya energi produksi
Negatif, menghasilkan energi
Tinggi, pembakaran kapur untuk semen
Tinggi, untuk peleburan dan galvanisasi
Tinggi, untuk peleburan dan galvanisasi
Waktu produksi
Lama, minimal 10 tahun
Cepat
Cepat, peleburan besi
Cepat
Kerusakan Lingkungan akibat produksi
Besar, akibat penebangan Hutan Tropis
Sedang, akibat penggalian dan penambangan, polusi hasil pembakaran
Sedang, akibat penggalian dan penambangan, polusi karena peleburan
Sedang, akibat penggalian dan penambangan, polusi karena peleburan dan galvanisasi
Ramah Lingkungan
Ya bila diambil dari HTI, Tidak bila diambil dari Hutan Tropis
Ya
Ya, bila akan didaur ulang dalam jangka waktu lama
Ya, karena lebih tahan lama dari baja biasa
Daur ulang
Tidak, tapi dapat diproduksi secara alam
Ya, tetapi memakan energi
Ya, tetapi memakan energi
Ya, tetapi memakan energi
Kemudahan Konstruksi
Mudah
Sulit karena berat
Sulit
Sedang
Peralatan Khusus
Sedang (Bor, Pahat, Obeng, Gergaji)
Ya (Crane, mixer, bekisting, pompa beton)
Ya (Crane, bor, alat las, gerinda)
Sedang (Bor, Tang, mesin potong)
Jadi dari tabel di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa material kayu hanya bersifat ramah lingkungan bila diambil dari hutan tanaman industri (HTI), sedangkan bila tidak, maka akan merugikan lingkungan (pengrusakan hutan yang berfungsi menyerap CO2). Material kayu konstruksi yang memenuhi syarat diatas masih dalam penelitian dan belum tersedia banyak, umumnya berupa Glu-laminated Wood (Glulam) dan Engineered Bamboo. Diluar itu, material baja dapat bersifat ramah lingkungan bila tidak mudah berkarat dan dapat didaur ulang dengan murah, walaupun energi yang dibutuhkan untuk produksi awalnya tinggi.
Keuntungan dari Penggunaan Baja Ringan Sebagai salah satu material yang bisa digolongkan “ramah lingkungan” dalam kadar tertentu, maka keuntungan dari penggunaan material baja ringan ini adalah sbb:
1.
2. 3. 4. 5. 6.
Tahan lama: tahan karat, cuaca, rayap, tidak mudah terbakar (non-combustible) (Bila menggunakan AZ-150 gr/m2 atau Z-220 gr/m2, dan sekrup AS-3566, untuk daerah pantai harus menggunakan coating dan sekrup yang marine quality). Ketahanan ZincAlum adalah sekitar 3-4 x ketahanan Galvanize, terutama pada daerah pantai. Ringan dan mudah diangkut dan dipasang, mengurangi beban gempa pada struktur Kuat, daya dukung beban besar, karena menggunakan baja mutu tinggi Tidak memerlukan peralatan dan tukang khusus, cepat dan mudah pemasangannya Dapat diaplikasikan untuk rangka atap, dan rangka utama rumah 1-2 lantai Dapat di daur ulang setelah jangka pemakaian yang lama, limbah tidak merusak lingkungan
Pemodelan Rangka Atap Karena sistem sambungan dan bentuk profil yang digunakan, maka walaupun memungkinkan untuk merencanakan rangka atap secara 3D, namun rangka atap sebaiknya direncanakan sebagai rangka batang dua dimensi (2D). Dalam perencanaan praktis sehari-hari, rangka atap dimodelkan sekaligus sebagai satu kesatuan, dan kemudian dilakukan analisis dan disain untuk setiap rangka batang bidang yang menyusunnya. Rangka batang bidang ini akan memikul beban vertikal dan beban lateral yang terjadi pada arah memendek. Sedangkan beban angin pada arah memanjang akan dipikul oleh rangka bresing vertikal, bukan oleh rangka batang bidang. Untuk aplikasi rangka atap pada struktur yang tidak memiliki balok ring melintang ruangan, sebaiknya diberikan juga bresing horizontal level bawah, agar bila terjadi batang bawah tertekan, biasanya karena beban gempa, maka bresing ini masih dapat menahan. Ada beberapa faktor yang menentukan dalam perencanaan rangka atap: 1. Bentuk dan sudut Atap: Pelana, Perisai, Joglo 2. Beban material penutup atap (roof tile) 3. Jarak Gording/Reng 4. Jarak Rangka Bidang 5. Kecepatan angin rencana dan beban air hujan 6. Panjang batang tekan maksimum atau Lambda maks 7. Panjang batang tarik maksimum atau Lambda maks Sudut atap sebaiknya tidak terlalu rendah, karena akan mengurangi tinggi rangka dan mengurangi daya dukungnya. Sudut juga tergantung pada sudut minimum yang diijinkan untuk jenis penutup atap tertentu. Kisaran harga sudut atap antara 10 – 60 derajat, dengan nilai optimal biasanya antara 20-40 derajat. Pemilihan material penutup atap tergantung sifat tahan jamur, tahan cuaca, sound proof, perubahan warna, tahan sinar UV, tahan pecah, kekedapan terhadap air, bobot, harga, dsb. Jarak rangka biasanya 1.0m – 1.5m, tergantung berat penutup atap dan kecepatan angin yang digunakan. Pada daerah salju, jarak rangka dapat mencapai 0.60m. Jarak gording atau reng berkisar antara 0.25m – 1.2m, tergantung jenis penutup atap/genteng dan ukuran rengnya. Kecepatan angin rencana minimal dianjurkan 50 km per jam, atau sebaiknya 80 km per jam, mengingat keadaan cuaca dewasa ini belum dapat diperkirakan dengan baik karena efek “Global Warming”. Untuk daerah pantai sebainya 80 – 120 km/jam. Beban air hujan rencana dapat diambil ketebalam minimal 50mm atau tergantung jenis atap yang digunakan. Minimal digunakan 20 kg/m2 untuk air hujan. Karena cuaca yang tidak menentu dewasa ini, kombinasi antara angin dan hujan dengan reduksi tertentu sebaiknya tetap digunakan. Beban hidup pekerja umumnya tidak begitu menentukan karena biasanya hanya beberapa pekerja yang bekerja diatas atap, dan mereka umumnya menggunakan papan pembagi beban.
Beban konstruksi yang harus diperhatikan adalah konsentrasi penumpukan genteng sebelum dipasang. Beban hidup pekerja dapat disimulasikan sebagai beban terpusat 100 kg berjalan pada setiap titik buhul suatu rangka batang bidang atau sebagai beban terbagi merata dalam keadaan tidak ada angin dan hujan. Batasan lainnya adalah kelangsingan maksimum batang tekan yang biasanya dibatasi Ld = L/rmin <= 120 untuk batang tekan di bagian atas rangka dan untuk batang tarik di bawah rangka L/rmin <= 200. Panjang bebas yang tidak terkekang secara lateral juga dapat direduksi dengan memperhitungkan pengaruh jarak reng dan penambahan bresing lateral.
Tabel 2: Berat penutup atap Jenis Material
Berat / Satuan m2
Genteng beton
60
kg/m2
Genteng keramik
50
kg/m2
Asbes gelombang
30
kg/m2
Serat semen
30
kg/m2
Atap metal
10
kg/m2
Atap aluminium
6
kg/m2
Lembaran aspal + multipleks
30
kg/m2
Atap Single + multipleks
30
kg/m2
Atap Kayu sirap
30
kg/m2
Atap Plastik/Polycarbonat
4
kg/m2
Pemodelan Rangka Atap dengan NROOF Pada program NROOF, suatu rangka atap dapat dimodelkan dengan mudah, dengan cukup memasukkan bentuk denah atap (L x W) dan beberapa parameter utama: Jenis atap (Pelana/Perisai), Kecepatan angin rencana, jenis genteng, Jarak reng, jarang rangka, dan jenis sambungan. Parameter lainnya adalah dianggap “default” atau dapat diubah juga di halaman menu sekunder bila diperlukan, seperti : Mutu bahan, Design Code (AISI), Design type (ASD, LRFD), Mutu baut/sekrup, koefisien angin, kelangsingan maksimum, Database penampang, dsb. Bentuk Atap Jadi disini bentuk atap dimodelkan secara Parametrik, tanpa perlu menggambar. Panjang dan lebar suatu atap dapat diubah setiap waktu, dan program akan menghasilkan model yang baru dengan cepat. Untuk membuat model atap secara fleksibel, selain disediakan bentuk atap tertentu ayng sering digunakan : Persegi, L, C/U, T, H, Z, Box, disediakan juga fasilitas untuk mengedit tonjolan atap atau memasukkan void pada atap. Canopy dan Overhang juga dapat dimodelkan dengan mudah. Rangka Atap Berdasarkan data diatas, maka garis tepi overhang, balok ring, jurai dalam, jurai luar, garis bubung, gording/reng, rangka batang atap, dan rangka tambahan (jack rafter) akan dihitung dan digambar secara otomatis. Bentuk rangka atap tersedia dalam beberapa pilihan: Segitiga/Joglo1/Joglo2/Flat top, dengan alternatif bentuk diagonal/double W, atau W + batang vertikal. Batang pada rangka atap dibedakan menjadi: batang bawah, batang atas, batang vertikal, batang diagonal, batang overhang, bresing vertikal, dan bresing horizontal. Bila batang menerima beban merata atau beban lentur, maka dapat dimodelkan sebagai elemen frame.
Gambar 1: Menu utama NROOF Pemodelan Tumpuan Tumpuan secara otomatis akan ditempatkan pada pertemuan rangka batang dan balok ring. Bila diperlukan tumpuan tambahan, dapat dimodelkan juga garis dinding yang akan digunakan sebagai tumpuan. Pada saat pembuatan model suatu rangka batang atap, pada perpotongan rangka dan garis dinding dalam tersebut akan ditambahkan suatu tumpuan dan titik pada rangka batang tersebut akan digeser ke arah tumpuan tersebut. Overhang Overhang dapat di berikan jaraknya dari tepi balok ring. Program akan menggunakan sudut kemiringan atap untuk menghitung elevasi dan panjang overhang yang diperlukan. Pada overhang juga dapat diberikan pilihan apakah akan menggunakan tumpuan tambahan di ujung bila terlalu panjang. Database penampang Database penampang pada program NROOF bersifat auto-search, dimana pengguna tidak perlu memasukkan penampang yang akan digunakan, program NROOF akan mencari sendiri penampang ter-ringan yang memenuhi bentuk dan pembebanan atap yang digunakan. Penampang dalam database dibagi sesuai fungsinya: sebagai rangka saja, sebagai gording saja, dan bisa untuk keduanya, mengingat untuk bentang panjang, gording yang digunakan dapat berupa profil besar.
Gambar 2: Menu kedua NROOF Disain Terpadu menurut ASD dan LRFD Dalam program ini telah digunakan metode disain terpadu (ASD dan LRFD) dimana rumus yang digunakan untuk keduanya sama, dimana faktor reduksi kekuatan (f) yang digunakan dalam LRFD dikonversi kedalam faktor keamanan ASD (SF) sbb: SF = 1 / f
(1)
Dimana untuk disain penampang, nilai SF adalah sesuai tabel dibawah ini. SF untuk LRFD lebih kecil dari ASD karena pada LRFD dikenakan juga faktor pengali beban yang besarnya antara 1.0 s/d 1.6. Tabel 3. SF untuk disain penampang Faktor Keamanan SF Tension, yielding Tension, fracture Compression Pure Bending
ASD 1.67 2.0 1.80 1.67
LRFD 1/0.9 1/0.75 1/0.85 1/0.90
Perencanaan batang tarik: frt1 = Ptens/(Agt*Fyp/SFt) frt2 = Ptens/(0.85*Agt*Fup/SFTu) frt = max(frt1,frt2)
-> asumsi An = 0.85 Ag
Perencanaan batang tekan: Ld = kfac*Li/rmin Cc = Sqrt(2*p2*Es/Fyp) r = Ld/Cc a. Tekuk global: Qs = 1.0 kf = 64.9/81 (Box), 57.2/81 (others) fa = Pcomp/Ag Qa = 1.0 (all segments unstiffened) Q = Qs*Qa bt = b/t FyE = sqrt(Fyp/Es) EFy = 1.0/FyE if (bt > 0.45*EFy) and (bt < 0.91*EFy) : Qs = 1.34 – 0.76*bt/EFy else if (bt > 0.91*EFy) : Qs = 0.53*Es/(Fyp*bt 2) if (Ld < Cc) : Fa = Q*Fyp*(1-Q*Fyp*Ld2/(4*p2*Es))/((5.0/3) + (3.0*r/8) – (r3/8)) else: Fa = 12*p2*Es/(23*Ld2) b. Tekuk Lokal Menghitung kekuatan tekuk pelat flens dan pelat web dengan disain konservatif, mengambil tegangan tekuk terkecil dari web, flange, dan lip. 1. Penampang box (All stiffened) Fcr1 = 4.0*p2*Es*Sqr(t/d)/(12*(1-u2)) -> Web Fcr2 = 4.0*p2*Es*Sqr(t/b)/(12*(1-u2)) -> Flange Fcr = max(Fcr1,Fcr2) 2. Penampang lainnya Fcr1 = 4.0*p2*Es*Sqr(t/d)/(12*(1-u2)) -> Web Fcr2 = 4.0*p2*Es*Sqr(t/b)/(12*(1-u2)) -> Flange Fcr3 = 4.0*p2*Es*Sqr(t/a)/(12*(1-u2)) -> Lip Fcr = max(Fcr1,Fcr2,Fcr3) Rasio tegangan: frc1 = Pcomp / (Agt*Fa) frc2 = Pcomp/(Agt*Fcr/SFc), SF = 1.8 Perencanaan sebagai balok lentur: Modulus penampang dari balok dihitung berdasarkan lebar efektif flens tekan, dan
bukannya dari lebar total flens. Mencari lebar efektif flange tertekan w = b-(rc+t) wt = w/t if (a > 0) k = 4.0 else k = 0.43 Lambda = (1.052/Sqrt(k))*wt*sqrt(Fyp/Es) rho = (1-0.22/Lambda)/Lambda if (Lambda <= 0.673) beff = w else beff = rho*w b1 = w-beff // treated as negative area Age = Ag-b1*t yoe = (Ag*0 - b1*t*(d/2-t/2))/Age Ixe = Ix - Age*yoe2 Wxe = Ixe/(d/2-yoe) Seff = Wxe Tegangan maksimal ijin lentur diambil sebesar: Fltb = 0.85*Fyp Rasio tegangan lentur: frb = Mmax/(Seff*Fltb/SFb) Rasio tegangan kombinasi fr,comb = max (frt,frc) + frb Perencanaan Sambungan Tersedia dua jenis sambungan: baut dan sekrup, dimana cara perhitungannya sedikit berbeda, sesuai dengan AISI-2002. Jumlah baut dan sekrup ini juga tergantung pada diameter, mutu bahan, dan tebal pelat buhul. Jumlah baut/sekrup minimum adalah 1. Perencanaan Sambungan sekrup dilakukan sbb: Luas Sekrup Ab = (p/4) Db2 Kapasitas geser sekrup: Pv1 = 4.2 sqrt(tp3 Db) Fu / Sfv Pv2 = 2.7*Fup*Db*tp/SFv Tabel 4. SF untuk sekrup Faktor Keamanan SF ASD LRFD Tension, nett section 3.0 1/0.5 Tension, rupture 3.0 1/0.5 Bearing strength 3.0 1/0.5 Bolt shear strength 3.0 1/0.5 Block shear 3.0 1/0.5 Perhitungan Beban Kerja Beban sendiri rangka dihitung secara otomatis oleh program. Beban plafond akan dibagi rata pada batang rangka bagian bawah dan pada batang atas canopy kantilever. Beban penutup atap, angin, pekerja dan air hujan, akan diletakkan pada batang rangka bagian atas. Beban horizontal akibat angin akan diperhitungkan sebagai beban merata horizontal pada batang
atas, dengan memperhitungkan beban angin dan posisi batang (kiri atau kanan). Untuk beban titik tambahan, pengguna dapat memasukkan koordinat beban dan besar beban titik tersebut, dan program akan mencari titik buhul terdekat untuk meletakkan beban titik tersebut. Hasil Analisis dan Disain Analisis dilakukan dengan modul analisis berbasi elemen hingga (FEM) dari SANSPRO dan disain penampang dan sambungan dilakukan berdasarkan AISI-2002. Hasil analisis yang dapat ditampilkan adalah deformasi titik, gaya batang max/min dan reaksi tumpuan. Sedangkan Hasil disain dapat dilihat dengan menggunakan Visual Report, berupa nilai rasio tegangan maksimum yang telah diberikan kode warna: Rasio Tegangan < 0.4 0.4 – 0.8 0.8 – 1.0 1.0 – 1.3 > 1.3
Tabel 5: Arti Kode warna Rasio Tegangan Kode Warna Status Perencanaan Hijau OK, mungkin kebesaran, check Ld Biru muda OK, mungkin kebesaran, check Ld Biru tua OK, cukup optimal Ungu OK untuk beban sementara, NOT OK untuk beban tetap Merah NOT OK
Dengan demikian kode warna yang ditargetkan sebaiknya Biru tua, dan rasio tegangan sebaiknya dibatasi 0.85, sebagai cadangan untuk mengantisipasikan pengaruh ketidakpastian pemasangan di lapangan, dan efek momen sekunder. Laporan analisis dan disain rangka atap ini juga disediakan dalam dua versi: 1. Versi singkat 1 halaman berisi denah atap dan berat rangka total 2. Versi detail yang berisi laporan disain untuk setiap rangka atap Material Cutting Plan Hal lain yang paling penting dalam fase produksi rangka atap baja ringan adalah mempercepat proses fabrikasi, pemotongan, dan mengurangi waste yang terbuang. Untuk itu program NROOF ini juga menyediakan rencana pemotongan dengan memperhitungkan berapa kali suatu batang digunakan, dan panjang sambungan yang diperlukan. Selain cutting list, juga dihitung rekapitulasi kebutuhan bahan berdasarkan jenis profil yang digunakan, dan berat total bahan yang digunakan. Drawing Generator Gambar yang dihasilkan dapat di ekspor ke program CAD dalam format DXF. Gambar juga dapat di simpan dalam format JPG untuk keperluan laporan.
Kesimpulan 1. Dengan menggunakan program NROOF ini proses pemodelan dan perencanaan dapat dilakukan secara mudah dan dalam waktu yang singkat 2. Dengan program yang bersifat parametrik ini, studi parametrik rangka atap baja ringan dapat dilakukan dengan mudah untuk mencari disain yang optimal 3. Dengan tersedianya program NROOF ini maka diharapkan aplikasi baja ringan pada atap dapat diperluas dan dikembangkan dengan lebih cepat lagi. 4. Program NROOF ini dapat dikembangkan untuk model rangka rumah atau gedung juga
DAFTAR PUSTAKA AISI/COFS/TRUSS (2001): Standards for Cold-Formed Steel Framing- Truss Design. American Iron and Steel Institute. American Iron and Steel Institute / AISI (2003), “Cold-Formed Steel Design Manual” , 2002 Edition. American Iron and Steel Institute / AISI (2004), “Design of Cold-Formed Steel Structural Members Using the Direct Strength Method, 2004 EDITION, Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members Ballot CS02-190B Subcommittees 10, Element Behaviors Attachment A Date: January 7, 2004-Final Version. American Iron and Steel Institute / AISI , “North American Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members NAS (2001)”, American Iron and Steel Institute, Washington, D.C. AS/NZS (1996). AS/NZS 4600: 1996 Cold-Formed Steel Structures. Standards Australia and the Australian Institute of Steel Construction. Chen, W.F., Kim, S.E. (1997), LRFD Steel Design using Advanced Analysis, CRC Press, FL De Rosa, V., J. Friis and L.A. Louca (2003), Nonlinear analysis of stainless steel corrugated panels under blast loading: A numerical study, Imperial College of Science, Crown, UK Dinis, P. B., Camotim, D. (2005), “Local Plate and Distortional Post-Buckling Behavior of Cold-formed steel columns: Elastic and Elastic-Plastic FEM analysis”,Civil Engineering Department, ICIST/IST, Technical University of Lisbon, Lisbon, Portugal. Galambos, T. V., (1998). Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures. 5 th Edition, Wiley Inc., New York. Hancock, G. J., Murray, T.M. and Ellifritt, D.S.(2001). Cold-Formed Steel Structures to the AISI Specification. Marcell-Dekker, New York, New York. Hancock, G. J., Kwon, Y.B. and Bernard, E.S.(1994),“Strength Design Curve for Thin-Walled Sections Undergoing Distortional Buckling” Journal of Const. Steel Res., Elsevier, 31, 169-186. Ibrahim M. T. (1998) “Behavior of Cold-Formed C-Section Truss Member” Ph.D. Thesis, Alexandria University, Alexandria, Egypt. LaBoube, R.A. and Yu, W.W. (1998), “Recent Research and Developments in Cold-Formed Steel Framing”, Thin-Walled Structures, 32,19-39. Nuthaporn Nuttayasakul (2005), “Experimental and Analytical Studies of The Behaviour of Cold-Formed Steel Roof Truss Elements”, Dissertation, Virginia Tech. Pekoz T. and Schafer, B.W. (1998), “Computational Modeling of Cold-Formed Steel: Characterizing Geometric Imperfections and Residual Stresses” Journal of Const. Steel Res., Elsevier, 47, 193-210. Rasmussen, K.J.R, Burns, T., Bezkorovainy, P., Bambach, M.R. (2003), Local Buckling of Cold-formed Stainless Steel Sections, University of Sidney, The Steel Construction Institute, Sidney Salmon and Johnson (2000), “Steel Structures Design and Analysis” Segui, William T. (2000), “LRFD Steel Design” Schafer, B.W., S. Adany (2005), “Understanding and Classifying Local, Distortional and Global Buckling in Open Thin-walled members”, Annual Conference Structural Stability Research Council, Montreal, Canada. Schafer B.W., Hiriyur B.K.J (2004), “Yield-line analysis of cold-formed steel members”, International Journal of Steel Structures, August 2004. Schafer, B.W. and Pekoz T. (1999), “Laterally Braced Cold-Formed Steel Flexural Members with Edge Stiffened Flanges” ASCE Journal of Structural Engineering, 125(2), 118-127 Schafer, B.W. (2001). “Thin-Walled Column Design Considering Local, Distortional, and Eluer Buckling”, Proc. 2001 Structural Stability Research Council., Ft. Lauderdale, Florida. Schafer, B.W. (2002a), “Local, Distortional, and Euler Buckling of Thin-Walled Columns”, ASCE Journal of Structural Engineering, 128(3), 289-299. Schafer, B.W. (2002b), “Progress on the Direct Strength Method”, Proceeding 16 th Int’l Spec. Conf. on Cold-Formed Steel Structures, Orlando, Florida, 647-662. Specification for the Design of Cold-Formed Steel Structural Members (1996), American Iron and Steel Institute, Washington, D.C. Wei Wen Yu (2000), “Design of Cold Formed Steel Structures”, John Wiley and Sons, New York Young, B. and Yan J. (2002), “Channel Columns Undergoing Local, Distortional, and Overall Buckling” ASCE Journal of Structural Engineering, 128(6), 728-736. Zhao, X.L., Wikinson, T., Hancock, G. (2005), Cold-formed Tubular Members and Connections, Structural Behaviour and Design, Elsevier, Oxford
PREDEFINED SHAPES 1. Atap Bentuk Kotak
2. Atap Bentuk L
3. Atap Bentuk T
4. Atap Bentuk U
4. Atap Bentuk Z
5. Atap Bentuk H
6. Atap Bentuk Box
7. Atap Persegi + Void
TAMPILAN LAPORAN Visual Design Report
Detail Design Report NROOF V.1.0 - LGS Truss Design Program (C) Nathan Madutujuh, ESRC, 2008 Design Code: AISI-2002 Licensee : PT Anugrah Multi Cipta Karya 1. PROJECT DATA Project Name Location File Name Designed By Checked By Date of Report
: : : -T2.DAT : : : 5/7/2008
2. ROOF DATA ROOF TYPE = 2 ROOF ANGLE = 35.000 OVERHANG LEXT = 1.00 OVERHANG LOH = 1.20 PURLIN SPACING = 0.30 TRUSS SPACING = 1.20 TRUSS DIST. TO EDGE WALL TRUSS DIST. TO EDGE WALL JACK RAFTER SPACING = ROOF TOPWID = 0.20 ROOF LAYOUT = 1 SHIFT TEE = 0.00 BASIC LENGTH = 6.00 SPLICE LENGTH = 0.20 NROOFSHAPE = 1
deg m m m m (SHIELD) = (SADDLE) = 0.60 m m m m m
0.10 m 0.60 m
NROOFEXT NROOFCUT NROOFCANOPY NSUPLINE
= = = =
0 0 0 0
3. TRUSS MATERIAL Material Name Elastic Modulus, Poisson Ratio, Shear Modulus, Ultimate Stress, Yield Stress, Conn. Plate Thick,
E PR G Fu Fy tpc
= = = = = = =
GR550 2100000.0 kg/cm2 0.30 807692.3 kg/cm2 5000.00 kg/cm2 4000.00 kg/cm2 0.10 cm
SCREW MATERIAL PROPERTIES Label Material Name Ultimate Stress, Fu Shear Stress, Fv Gross Diameter, Db Nett. Diameter, Dbn No. of Connection Face Eccentric Connection
= = = = = = = =
M5 AS3566 5100.00 kg/cm2 2400.00 kg/cm2 0.48 cm 0.40 cm 1 (Single Face) Yes
4. BOLT/SCREW MATERIAL
5. SECTION PROPERTIES Maximum w/t ratio for flange : 60 500 Maximum w/t ratio for web : 200 260 300
(30 recommended) (for box, 250 recommended) (unreinforced) (with bearing stiffener) (with interm. stiffener)
Section = C76x35x10x0.6 Usage = 1 Weight Wgt = 0.81 Tensile Stress, Fu = 5000.0 Yield Stress, Fy = 4000.0 Flange Width, b = 3.50 Section Depth, d = 7.60 Lip Width, a = 1.00 Section Thickness, t = 0.06 Web Stiffener Radius, rsw = 0.50 Flange Stiffener Radius, rsf = 0.50 No. of Web Stiffener, nsw = 2 No. of Flange Stiffener, nsf = 0 Corner Radius, rc = 0.20 Gross Area, Ag = 1.03 Shear Area, Av = 0.46 Moment Inertia, Ix = 9.06 Moment Inertia, Iy = 1.64 Section Modulus, Wx = 2.38 Section Modulus, Wy = 0.93 Rad.of Gyration, rx = 2.965 Rad.of Gyration, ry = 1.260 Eccentricity, ex = 1.13 Eccentricity, ey = 0.00 Ratio w/t, flange = 54.00 (must Ratio w/t, web = 118.00 (must Section = C76x35x10x0.75 Usage = 1 Weight Wgt Tensile Stress, Fu Yield Stress, Fy Flange Width, b Section Depth, d Lip Width, a Section Thickness, t Web Stiffener Radius, rsw Flange Stiffener Radius, rsf No. of Web Stiffener, nsw No. of Flange Stiffener, nsf Corner Radius, rc Gross Area, Ag Shear Area, Av Moment Inertia, Ix
= 1.01 = 5000.0 = 4000.0 = 3.50 = 7.60 = 1.00 = 0.08 = 0.50 = 0.50 = 2 = 0 = 0.20 = 1.28 = 0.57 = 11.22
kg/m kg/cm2 kg/cm2 mm mm mm mm cm cm cm cm2 cm2 cm4 cm4 cm3 cm3 cm3 cm3 cm3 cm3 be < 60) be < 200..300)
kg/m kg/cm2 kg/cm2 mm mm mm mm cm cm cm cm2 cm2 cm4
Moment Inertia, Section Modulus, Section Modulus, Rad.of Gyration, Rad.of Gyration, Eccentricity, Eccentricity, Ratio w/t, flange = Ratio w/t, web =
Iy = Wx = Wy = rx = ry = ex = ey = 43.00 94.00
2.01 2.95 1.15 2.956 1.251 1.13 0.01 (must (must
cm4 cm3 cm3 cm3 cm3 cm3 cm3 be < 60) be < 200..300)
6. LOADING PARAMETER Include Outward Wind Roof Tile Type Roof Tile Weight Purlin Weight Worker Weight Ceiling Weight Rainwater Weight
= YES = Roof Tile = 60.00 kg/m2 = 4.67 kg/m2 = 10.00 kg/m2 = 18.00 kg/m2 = 25.00 kg/m2
Important Factor = 1.00 Exposure Category = 0.62 Basic Wind Speed = 80.00 Basic Wind Pressure = 19.40 Minimum Wind Load = 20.00 Wind Coefficient, inward = Wind Coefficient, outward = Wind Load, inward Wind Load, outward
= =
Km/h = kg/m2 kg/m2 0.300 0.300
50.00 Mph =
22.22 m/s
20.00 kg/m2 20.00 kg/m2
7. DESIGN PROPERTIES Design Code = AISI Design Option = ASD (Unfactored Load) Note: Increase of Fy caused by cold forming is neglected. 8. BASIC ROOF SHAPE L,W|
2|
0| 12.000|
6.000|
1.000|
8. ROOF EXTENSION 9. ROOF CUT 8. ROOF CANOPY 9. ADDITIONAL SUPPORT LINES 10. TRUSS GENERATOR OPTION Lmax,comp Lmax,tens Ldmax,comp Ldmax,tens FlagSupOvh FlagVPat FlagTopHCross FlagTopHBrace FlagBotHBrace FlagLongVBrace
= = = = = = = = = =
1.2 1.5 120 160 NO YES NO YES YES YES
11. PURLIN DATA Total Length (nett) = Total Length (gross) =
346.71 m 381.38 m
12. ROOF TRUSSES DESIGN OUTPUT TRUSS NO. 2
1.200|
1.200|
0.100|
0.600|
0.600|
0.000|
0.000| 12.000|
6.000
--------------------------------------------------------------------------------------------------No. Section Name Func L(m) Ptens Pcomp Mmax tpcon rmin Ld frt frc frb frmax conn --------------------------------------------------------------------------------------------------1 C76x35x10x1.0 Botm 1.200 23.1 6.2 347.7 0.10 1.24 97.0 0.00 0.01 0.03 0.04 1d5 2 C76x35x10x1.0 Botm 1.200 51.6 34.7 400.1 0.10 1.24 97.0 0.01 0.05 0.03 0.08 1d5 3 C76x35x10x1.0 Top 1.200 0.0 488.3 2027.8 0.10 1.24 97.0 0.00 0.66 0.17 0.84 2d5 4 C76x35x10x1.0 Top 1.200 0.0 486.0 2123.1 0.10 1.24 97.0 0.00 0.66 0.18 0.84 2d5 5 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 158.5 0.0 144.2 0.10 1.25 139.1 0.04 0.00 0.02 0.06 1d5 6 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 157.6 0.0 94.2 0.10 1.25 139.1 0.04 0.00 0.01 0.05 1d5 7 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 51.1 23.6 259.8 0.10 1.25 100.7 0.01 0.07 0.03 0.10 1d5 8 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 0.0 136.8 190.6 0.10 1.25 100.7 0.00 0.42 0.02 0.44 1d5 9 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 18.8 0.0 473.5 0.10 1.25 100.7 0.00 0.00 0.05 0.06 1d5 10 B76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 627.8 9099.2 0.10 2.08 52.8 0.00 0.38 0.38 0.76 3d5 11 C76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 544.8 1863.9 0.10 1.24 88.8 0.00 0.72 0.16 0.88 2d5 12 C76x35x10x1.0 Botm 1.800 56.5 67.8 6004.4 0.10 1.24 145.5 0.01 0.08 0.51 0.59 1d5 13 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 53.3 54.5 1124.6 0.10 1.25 87.8 0.01 0.16 0.13 0.29 1d5 14 B76x35x10x0.75 Ovrh 1.465 119.8 0.0 15103.6 0.10 2.09 70.1 0.01 0.00 0.85 0.87 1d5 15 B76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 480.1 9318.4 0.10 2.08 52.8 0.00 0.29 0.39 0.68 2d5 16 C76x35x10x1.0 Top 1.099 0.0 417.8 1993.4 0.10 1.24 88.8 0.00 0.56 0.17 0.72 2d5 17 C76x35x10x1.0 Botm 1.800 37.6 48.9 5785.2 0.10 1.24 145.5 0.01 0.06 0.49 0.55 1d5 18 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 4.2 5.4 1414.3 0.10 1.25 87.8 0.00 0.02 0.16 0.18 1d5 19 B76x35x10x0.75 Ovrh 1.465 0.0 0.0 15103.6 0.10 2.09 70.1 0.00 0.00 0.85 0.85 1d5 ---------------------------------------------------------------------------------------------------
13. CUTTING LIST TRUSS NO. 2 ---------------------------------------------------------------No. Section Name func L(m) Ltot Cutting List Plan ---------------------------------------------------------------* C76x35x10x1.0 Botm 6.000 6.000 -> 1 x 6.000 + 0.000 * C76x35x10x1.0 Top 2.400 6.000 -> 1 x 2.400 * B76x35x10x1.0 Top 1.099 6.000 -> 1 x 1.099 * C76x35x10x1.0 Top 1.099 6.000 -> 1 x 1.099 * B76x35x10x0.75 Top 1.465 6.000 -> 1 x 1.465 * B76x35x10x1.0 Top 1.099 6.000 -> 1 x 1.099 * C76x35x10x1.0 Top 1.099 6.000 -> 1 x 1.099 5 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 1.740 -> 1 x 1.740 6 C76x35x10x0.75 Diag 1.740 1.740 -> 1 x 1.740 7 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 1.260 -> 1 x 1.260 8 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 1.260 -> 1 x 1.260 9 C76x35x10x0.75 Vert 1.260 1.260 -> 1 x 1.260 13 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 1.099 -> 1 x 1.099 18 C76x35x10x0.75 Vert 1.099 1.099 -> 1 x 1.099 ---------------------------------------------------------------14. MATERIAL REQUIREMENT CUMMULATIVE FROM ALL TRUSSES ----------------------------No. Section Name L (m) ----------------------------1 C76x35x10x0.6 0.000 2 C76x35x10x0.75 42.000 3 C76x35x10x1.0 24.000 4 B76x35x10x0.6 0.000 5 B76x35x10x0.75 6.000 6 B76x35x10x1.0 12.000 7 H40x30x14x5x0.5 0.000 8 H40x30x14x5x0.6 0.000 -----------------------------
