STUDI PENGGUNAAN BAJA RINGAN SEBAGAI KOLOM PADA RUMAH SEDERHANA TAHAN GEMPA PRAYOGA NUGRAHA NRP 3105 100 080 Dosen Pembimbing : Endah Wahyuni, ST.MSc.PhD Ir. Isdarmanu MSc JURUSAN TEKNIK SIPIL Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009
BAB I
PENDAHULUAN
BAB II TINJAUAN PUSTAKA BAB III METODOLOGI BAB IV PEMBEBANAN STRUKTUR BAB V KONTROL PROFIL KOLOM BAB VI PERENCANAAN SAMBUNGAN BAB VIIPELAKSANAAN PENGGUNAAN KOLOM BAJA RINGAN BAB VIIIKESIMPULAN DAN SARAN
PENDAHULUAN
I.1 LATAR BELAKANG • Indonesia terletak di daerah gempa. Dengan situasi demikian mendorong adanya kebutuhan masyarakat akan rumah yang ramah bencana khususnya gempa. • Material baja ringan masih sangat jarang digunakan pada rumah sederhana tahan gempa. Terutama sebagai komponen struktur kolom. • Baja ringan memiliki banyak keunggulan
PENDAHULUAN I.2 PERMASALAHAN • Bagaimana respon yang dihasilkan baja ringan sebagai kolom saat dikenai beban mati,beban hidup,beban angin dan beban gempa. • Apa saja yang perlu dilakukan agar kolom dari baja ringan aman digunakan pada rumah sederhana tahan gempa. • Bagaimana mendapatkan sambungan yang kokoh pada kolom dengan elemen struktural yang lain • Bagaimana pelaksanaan penggunaan kolom dari baja ringan di lapangan I.3 BATASAN MASALAH • Penelitian hanya terbatas pada tahap uji numerikal. • Tipe profil yang digunakan dalam pengujian hanyalah profil plain channels. • Peraturan yang dipakai adalah BS 5950-5:1998, BS 5950-7:1992, SNI-17262002, SNI :03-1729-2002 serta PPIUG 1971. • Analisa pembebanan struktur menggunakan program ETABS V9.6. • Tidak meninjau sisi ekonomis.
PENDAHULUAN I.4 TUJUAN dan MANFAAT • Mengetahui respon yang dihasilkan baja ringan saat dikenai beban-beban. • Hal-hal yang perlu dilakukan agar kolom dari baja ringan aman digunakan pada rumah sederhana tahan gempa. • Mengetahui sambungan yang sesuai dengan kebutuhan kolom • Mengetahui pelaksanaan penggunaan kolom dari baja ringan dilapangan. • Dapat memberikan manfaat dalam bidang teknik sipil, terutama dalam menambah pengetahuan tentang penggunaan baja ringan sebagai kolom pada rumah sederhana tahan gempa.
II.1. RUMAH SEDERHANA TAHAN GEMPA II.1.1 RUMAH SEDERHANA Rumah sederhana bangunan rumah layak huni yang bagian huniannya berada langsung di atas permukaan tanah, berupa rumah tunggal, rumah kopel dan rumah deret. Harganya terjangkau oleh masyarakat berpenghasilan rendah dan sedang. Luas lantai bangunan tidak lebih dari 70 m2, yang dibangun di atas tanah dengan luas kaveling 54 m2 sampai dengan 200 m2. II.1.2 GEDUNG TAHAN GEMPA Menurut SNI-1726-2002 bangunan tahan gempa harus dapat memenuhi beberapa persyaratan saat dikenai beban gempa, antara lain: • menghindari terjadinya korban jiwa manusia • membatasi kerusakan gedung • mempertahankan setiap saat layanan vital dari fungsi gedung
II.1.4 RUMAH SEDERHANA TAHAN GEMPA Rumah sederhana tahan gempa merupakan bangunan dengan konstruksi sederhana layak huni dengan luasan tidak lebih dari 70 m2. Dimana saat dikenai beban gempa besar bangunan tersebut tidak runtuh seketika, sehingga dapat menghindari adanya korban jiwa.
II.2 BAJA COLD FORMED (BAJA RINGAN) Menurut Wei wen yu (2000) baja ringan dapat di bagi menjadi 2 kelompok 1. Hot Rolled Shapes (baja canai panas), yaitu profil baja yang dibentuk dengan cara blok-blok baja yang panas diproses melalui rol-rol dalam pabrik 2. Cold Formed Steel ( baja ringan ), yaitu profil baja yang dibentuk dari lembaran yang sudah jadi, menjadi profil baja dalam keadaan dingin
II.3 KOLOM Kolom adalah batang tekan vertikal dari rangka (frame) struktur yang memikul beban dari balok. Kolom meneruskan beban-beban dari elevasi atas ke elevasi yang lebih bawah hingga akhirnya sampai ke tanah melalui fondasi.
III. METODOLOGI
Tampak depan
Tampak samping
Denah pembalokan
TIPE-TIPE PROFIL YANG DIGUNAKAN DALAM STUDI Tipe-tipe profil yang digunakan dalam studi merupakan produk dari perusahaan Bluescope Steel. Antara lain : 1. LC15230 (back to back) sebagai kolom 2. LC12730 (back to back) sebagai balok induk 3. LC10330 (back to back) sebagai balok anak 4. LC06425 sebagai kuda-kuda
IV. PEMBEBANAN STRUKTUR IV.1 PEMBEBANAN ATAP Beban Mati Berat seng (5 kg/m2 x 2,5 m) Berat profil gording Berat seng+gording (qd) Alat pengikat dll. (10 % qd) qD total
= 12,5 kg/m = 2,15kg/m + = 14,65 kg/m = 1,465kg/m + =16,115kg/m
Beban Hidup Beban hidup terbagi rata (air hujan) qa = 40-0.8α (sudut elevasi atap) qa = 40-0.8 (30) =16 kg/m2 Berat air hujan (qah) = qa x 1 (jarak antar gording =1 m) = 16 x 1 = 16 kg/m
Beban Angin Beban angin (wa) = 40 kg/m2 (asumsi gedung berada dekat pantai) C = 0.02α – 0.4 =0.2 Perhitungan angin tekan : Wa1 (angin tekan) = c x w Wa1 (angin tekan) = 0.2 x 40 = 8 kg/m (sesuai dengan jarak antar gording) Perhitungan angin hisap : C = -0.4 Wa2 (angin hisap) = c x w Wa2 (angin hisap) = -0.4 x 40 = -16 kg/m (sesuai dengan jarak antar gording)
IV.2 PEMBEBANAN DINDING Beban Angin Perhitungan angin tiup dinding C = 0.9 Wa1 (angin tiup) = c x w Wa1 (angin tiup) = 0.9 x 40 = 36 kg/m (sesuai dengan jarak antar gording) Perhitungan angin hisap dinding : C = -0.4 Wa2 (angin hisap) = c x w Wa2 (angin hisap) = -0.4 x 40 = -16 kg/m (sesuai dengan jarak antar gording) Beban Mati Dinding menggunakan gypsum board ( 30 % berat pas. batu bata) = 75 kg/m2
IV. 3 PEMBEBANAN PLAT LANTAI Beban Mati Beban mati terdiri dari berat sendiri plat kayu cemara dengan berat jenis 600 kg/m3 dan tebal 1.5 cm Beban Hidup qL = 125 kg/m2 (PPIUG tabel 3.1)
IV.4. PEMBEBANAN GEMPA Analisa perhitungan beban gempa yang bekerja pada struktur diambil dari SNI 1726 – 2002 Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung adalah menggunakan analisa pembebanan gempa Statik Ekivalen. Hal ini didasarkan pada pasal SNI 1726 : 2002 ps.4.2.1
Perhitungan Beban Geser Dasar Nominal arah X dan Evaluasi beban gempa arah x : T = Ct(hn)3/4 Ct = 0.0853 untuk stell moment resisting frame Ct = 0.0731 untuk reinforced concrete momen resisting frame and eccentrically braced frame Ct = 0.0488 untuk gedung lainnya Perhitungan Pembatasan Waktu getar alami fundamental Arah X : Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi, bergantung pada koefisien ς untuk Wilayah tempat struktur gedung berada dan jumlah tingkatnya n menurut persamaan : T1< ς n T1 : Waktu getar alami fundamental ς : koefisien yang membatasi waktu getar alamifundamental struktur gedung n : jumlah lantai bangunan
T1empiris
= 0.085(hn)3/4 = 0.085(6,5)3/4 = 0.346 detik → C1 = 0,95 (Gbr. 2 SNI – 03 – 1726 – 2002)
T1empiris < ς n ς = 0,15 (tabel 5.1 dari tabel 8 SNI– 03 – 1726 – 2002) T1 = 0.15(2) = 0.3 detik T1 > T1empiris 0.3 detik < 0.346 detik ...NOT OK Sehingga T diambil 0,346 detik, maka dari grafik Respon pektrum WG 6 untuk tanah lunak didapat C = 0,95
Perhitungan Beban Geser Dasar Nominal Cara Statik :
C = adalah nilai faktor respon Gempa yang didapat dari spektrum Respon Gempa Rencana di SNI gambar 2 I = Faktor Keutamaan I didapat dari tabel 6.2 R = diambil dari Tabel 3 SNI 1726 sesuai sistem struktur yang akan dipakai Wt = Total beban Gravitasi (D+L) Perhitungan Berat Total Bangunan Dengan menggunakan program ETABS kita langsung dapat mengetahui berat total bangunan. Adapun didapat Berat total akibat beban mati Σƒd = 13400 kg Sedangkan berat total akibat beban mati adalah Σƒl = 8750 kg Wtotal = Σƒd + (0,3 x Σƒl) =7859,58 kg + ( 0,3 x 4407 kg) =9181.68 kg
• Gaya Geser Gempa Statik Arah X :
Disertai gaya gempa arah Y yaitu sebesar 30 % tegak lurus arah gaya gempa statik X. Gaya Geser Gempa Statik Arah Y :
Disertai gaya gempa arah X yaitu sebesar 30 % tegak lurus arah gaya gempa statik Y.
VII.1 MATERIAL • Bahan baja ringan fy tidak diijinkan > 84 % fu • Bahan pengelasan haruslah memiliki kuat tarik minimun yang kurang dari material dasar yang akan dilas
tidak
VII.2 PROSES PENGERJAAN Dalam proses pengerjaan haruslah dipilih metode yang dapat meminimalisasi kerusakan yang dapat ditimbulkan selama pengerjaan. Adapun beberapa hal yang perlu diperhatikan antara lain : • Dalam memotong material haruslah menggunakan alat yang telah ditentukan dan tidak merusak material baja. Jika terdapat lobang ataupun hal-hal yang sekiranya dapat mempengaruhi kekuatan material yang akan digunakan, hendaknya di hilangkan terlebih dahulu dengan cara memotongnya. • Dalam proses pembuatan lubang pada baja ringan hendaknya dengan cara di bor ataupun dengan cara ditekan dengan menggunakan alat yang telah disetujui.
•
•
• •
•
Saat akan digunakan hendaknya material baja tersebut dapat dengan mudah dikenali dengan cara memberi tanda. Tapi perlu diingat pemberian tanda tersebut tidak boleh merusak material. Semua baut, mur ataupun paku keling yang digunakan haruslah terlindungi dari korosi. Dalam penggunaannya semua baut, mur ataupun paku keling haruslah terpasang sesuai dengan rekomendasi pabrik. Daerah yang akan dilas hendaknya terbebas dari cairan,minyak, cat atapun benda yang dapat mempengaruhi kualitas las. Pada saat pengerjaan elemen konstruksi sementara hendaknya mampu menahan beban yang ada. Dan pada saat dipindahkan tidak mempengaruhi kekuatan utama struktur. Selama proses pengerjaan material baja haruslah disimpan ditempat yang aman dan terlindungi dari hal-hal yang dapat merusak material baja.
VII.3 TOLERANSI • • • • •
Panjang dari profil baja yang digunakan tidak boleh menyimpang sebesar ± 3 mm dari yang telah ditentukan. Sudut dari elemen yang berdekatan tidak boleh menyimpang ± 1o dari yang telah ditentukan. Kelurusan profil tidak boleh menyimpang sejauh ± 3 mm atau L/500 dari yang telah ditentukan. Posisi pada dasar kolom baja terhadap pondasi rigan tidak boleh menyimpang lebih dari 10 mm dari yang telah ditentukan Deviasi pada ujung-ujung kolom baja ringan terhadap kolom dibawahnya tidak boleh menyimpang lebih dari 5 mm atau L/600 dari yang telah ditentukan
VIII.1 KESIMPULAN Setelah dilakukan uji numerikal dapat diketahui bahwa material baja ringan dapat digunakan sebagai kolom pada rumah sederhana tahan gempa. Tidak menutup kemungkinan dapat digunakan juga untuk elemen struktur lainnya pada rumah sederhana tahan gempa. VIII.2 SARAN Apa yang disampaikan dalam Tugas Besar ini barulah sebatas uji numerikal saja. Oleh karena itu untuk lebih menjamin kehandalan dari material baja ringan perlu diadakan uji laboratorium sehingga didapat hasil yang lebih akurat. Selain itu penyusun berharap agar studi-studi penggunaan material baru, lebih ditingkatkan terutama penggunaan material baja ringan.
SEKIAN DAN TERIMA KASIH
