ANALISIS PERBANDINGAN PERHITUNGAN STRUKTUR YANG BERBETUK CYLINDRICAL SURFACE PADA STRUKTUR BETON DAN BAJA Sri Wahyuni Sebayang1, Johannes Tarigan2 1 Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :
[email protected] 2 Staff Pengajar Departemen Teknik Sipil, Universitas Sumatera Utara, Jl. Perpustakaan No. 1 Kampus USU Medan Email :
[email protected]
ABSTRAK Perkembangan perencanaan konstruksi bangunan beberapa tahun belakangan ini cukup berkembang pesat, terutama dalam hal estetika. Hal ini membuktikan bahwa manusia sebagai pelaku utama tidak hanya berusaha mendapatkan konsep perencanaan lebih aman, nyaman, praktis, dan ekonomis melainkan juga dari segi artistik. Salah satu konstruksi bangunan yang cukup artistik adalah struktur lengkung/cylindrical surface. Selain itu struktur yang berbentuk lengkung atau cylindrical surface juga cukup fleksibel untuk dibentuk dan dapat digunakan pada bentang yang lebar. Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai perbandingan desain struktur dengan cylindrical surface dengan menggunakan material beton dan baja dimana perhitungan gaya-gaya dalam dan tegangan yang terjadi dilakukan dengan bantuan program SAP2000. Kemudian akan dibandingkan material yang lebih ekonomis yang digunakan pada struktur berbentuk cylindrical surface. Berdasarkan tegangan-tegangan dan gaya-gaya dalam yang telah diperoleh dengan bantuan SAP2000, dan perencanaan desain struktur bangunan terbuat dari beton dan baja, diperoleh kesimpulan bahwa material yang lebih sulit pengerjaannya adalah material baja dan material yang lebih ekonomis adalah material baja. Kata kunci: cangkang, cylindrical surface, setengah lingkaran, ellips, teori selaput tipis, gaya-gaya dalam. ABSTRACT The building construction planning in recent years is developing rapidly, especially in terms of aesthetics . This proves that the human is not just trying to get the concept safer, comfortable, practical, and economical on building planning, but also from an artistic point. One of the considerable artistic construction is curved structure/cylindrical surface. Curved structures or cylindrical curved surface is also flexible enough to be molded and can be used to wide span. In this thesis there will be discussed on a comparison between the cylindrical surface structural using concrete material and steel material in which the calculation of the forces and stress that occurs is done with the help of the SAP2000 program. And then it will be compare the economical material between concrete and steel that used in the cylindrical surface structural. Based on the stress and forces that have been obtained with the help of SAP2000 program, and the design of building structures made by concrete and steel , it is concluded that the more difficult material in its workmanship steel material and the more economical material is steel material . Keywords: shell, cylindrical surface, semi-circular, elliptical, film theory, the forces
1. PENDAHULUAN Perkembangan perencanaan konstruksi bangunan beberapa tahun belakangan ini cukup berkembang pesat, terutama dalam hal estetika. Hal ini membuktikan bahwa manusia sebagai pelaku utama tidak hanya berusaha mendapatkan konsep perencanaan lebih aman, nyaman, praktis, dan ekonomis melainkan juga dari segi artistik. Salah satu konstruksi bangunan yang cukup artistik adalah struktur shell. Selain itu struktur shell juga cukup fleksibel untuk dibentuk dan dapat digunakan pada bentang yang lebar. Salah satu bentuk struktur permukaan lengkung yang sering ditemukan adalah atap. Ada banyak alasan yang orang-orang untuk atap memilih melengkung. Alasan yang paling jelas adalah untuk estetika. Penggunaan atap lengkung memungkinkan untuk desain struktur yang ruangan dalam bangunan yang lebih luas dikarenakan tidak adanya kolom dan balok di bagian dalam bangunan. Struktur berpermukaan silindris banyak digunakan seperti pada bangunan pabrik, gudang-gudang, pembangkit listrik, garasi, stasiun kereta api, dan stadion. Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai perbandingan desain struktur berbentuk cylindrical surface dengan menggunakan material beton dan baja dimana perhitungan gaya-gaya dalam dan tegangan yang terjadi dilakukan dengan bantuan program SAP2000. Struktur beton bertulang direncanakan sebagai struktur shell (cangkang) sedangkan untuk struktur baja direncanakan dengan menggunakan rangka batang. Kemudian kedua material tersebut akan dibandingkang terhadap biaya untuk pembuatan sebuah struktur yang menggunakan atap dengan bentuk cylindrical surface untuk menentukan penggunaan material yang lebih ekonomis. 1.2. PERUMUSAN MASALAH Bangunan yang berbentuk cylindrical surface dewasa ini semakin diperhatikan dalam hal estetika. Struktur berbentuk cylindrical surface tersebut dapat terbuat dari material beton maupun baja. Pada tugas akhir ini akan dibahas mengenai perbandingan desain struktur berbentuk cylindrical surface dengan menggunakan material beton dan baja dimana perhitungan gaya-gaya dalam dan tegangan yang terjadi dilakukan dengan bantuan program SAP2000. Struktur beton bertulang direncanakan sebagai struktur shell (cangkang) sedangkan untuk struktur baja direncanakan dengan menggunakan rangka batang. Kemudian kedua material tersebut akan dibandingkang terhadap biaya untuk pembuatan sebuah struktur yang menggunakan atap dengan bentuk cylindrical surface untuk menentukan penggunaan material yang lebih ekonomis. 1.3. TUJUAN PEMBAHASAN Adapun maksud dan tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui perbandingan perhitungan dan perencanaan untuk struktur yang berpermukaan cylindrical surface dengan menggunakan material beton dan baja. Dan memperoleh material yang lebih ekonomis terhadap biaya di antara beton dan baja untuk pembuatan bangunan dengan atap yang berbentuk cylindrical surface. 1.4. PEMBATASAN MASALAH Adapun pembatasan masalah yang diambil untuk mempermudah penyelesaian adalah : a. Lokasi pembangunan di kota Medan. b. Struktur yang digunakan adalah struktur shell untuk material beton dan struktur rangka untuk material baja. c. Radian (f) yang digunakan adalah 5 m. d. Lebar bentang bangunan adalah 30 m dengan panjang 60 m. e. Jarak antara portal 6 m. f. Tinggi bangunan direncanakan 7 meter. g. Pondasi tidak dihitung.
1.5.
MANFAAT PENELITIAN Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut: 1. Bagi penulis: Sebagai studi mahasiswa tentang mata kuliah yang berkaitan dengan struktur bangunan, yang telah didapat dalam proses Belajar-Mengajar di lingkungan kampus dengan mengaplikasikannya di lapangan. Salah satunya yaitu mahasisa mampu menganalisa dan mendesain struktur bangunan berbentuk cylindrical surface dengan menggunakan material beton maupun baja. 2. Bagi akademik: Sebagai mutu pembelajaran dan dijadikan referensi bagi pihak-pihak yang membutuhkan penelitian ini. 3. Bagi masyarakat: Sebagai masukan yang dapat digunakan oleh masyarakat khususnya yang ingin membangun struktur yang memerlukan ruang bagian dalam yang lebih luas sehingga struktur dengan cylindrical surface dapat dipilih maupun material yang digunakan baik material beton ataupun baja. 2. METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Merupakan langkah-langkah atau teknik yang dilakukan dalam pengumpulan data perencanaan, yaitu: Studi literatur Kegiatan ini adalah perencanaan data dengan mempelajari literatur atau referensi yang berhubungan dengan perencanaan struktur beton bertulang dan baja khususnya untuk struktur berbentuk cylindrical surface dari berbagai sumber seperti berupa literatur buku, jurnal, artikel, maupun data dari internet. Prosedur penelitian Menghitung gaya-gaya dalam yang terjadi pada struktur beton maupun baja dengan menggunakan program SAP Merencanakan dimensi struktur beton maupun baja berdasarkan hasil perhitungan dengan program SAP Menghitung dan membandingkan rencana anggaran biaya terhadap struktur material beton dan baja. 3. TINJAUAN PUSTAKA Menurut Schodeck (1998), shell atau cangkang adalah bentuk struktural tiga dimensional yang kaku dan tipis yang mempunyai permukaan lengkung. Sesuai dengan terjadinya bentuk shell, maka shell digolongkan dalam tiga macam: 1. Rotational surface Adalah bidang yang diperoleh bilamana suatu garis lengkung yang datar diputar terhadap suatu sumbu. Shell dengan permukaan rotasional dapat dibagi tiga yaitu : spherical surface, eliptical surface, dan parabolic surface. 2. Translational surface Adalah bidang yang diperoleh bilamana ujung-ujung suatu garis lurus digeser pada dua bidang sejajar. Shell dengan permukaan translational dibagi dua yaitu: cylindrical surface dan eliptic paraboloid. 3. Ruled surface Adalah bidang yang diperoleh jika suatu garis lengkung yang datar digeser sejajar diri sendiri terhadap garis lengkung yang datar lainnya. Shell dengan permukaan ruled ada dua macam yaitu: hyperbolic paraboloid dan conoid. Berdasarkan arah lengkungannya shell dibagi menjadi : 1. Single Curved Shell Yaitu arah lengkungannya satu arah serta permukaannya tidak diputar/digeser, dan dibentuk oleh konus yang sama. Contoh : lengkung barrel dan silinder.. 2. Double Curved Shell Yaitu arah lengkungannya dalam dua arah. Terdiri dari 2 macam :
a. Double Curved Shell yang arah lengkungnya ke satu arah (Synclastic shell) Contoh: - Spherical dome shell - Tension membran shell b. Double Curved Shell yang arah lengkungnya kearah yang berbeda (Anticlastic) Contoh :- Conoid - Hiperbolic Paraboloid Menurut Timoshenko (1992), Pada banyak persoalan deformasi cangkang, tegangan lentur dapat diabaikan, dan hanya tegangan yang disebabkan oleh regangan pada permukaan tengah cangkang saja yang diperhitungkan. Sebagai contoh, diambil suatu wadah berbentuk bola yang mengalami pengaruh tekanan dalam yang terbagi secara merata dan tegak lurus pada permukaan cangkang. Jika kondisi cangkang sedemikian rupa sehingga lenturan dapat diabaikan, permasalahan analisis tegangan dapat dibuat menjadi sangat sederhana, karena momen resultan dan serta resultan gaya geser hilang. Jadi, yang belum diketahui adalah tiga buah besaran Nx, Ny, dan Nxy=Nyx, yang dapat ditetapkan dari kondisi keseimbangan suatu elemen. Oleh karena itu, permasalahannya menjadi statis tertentu bila semua gaya yang bekerja pada cangkang telah diketahui. Gaya-gaya Nx, Ny, dan Nxy yang diperoleh dengan cara ini acapkali disebut gaya selaput tipis, dan teori cangkang yang berdasarkan pada pengabaian tegangan lentur disebut teori selaput tipis. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Perencanaan Struktur Beton 3.1.1. Analisis Struktur 1. Beban Mati Beban Mati pada struktur bangunan gedung ditentukan dan digunakan acuan “Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SNI 17261989F, Dept. PU 1987)”, seperti berikut : Beton Bertulang : 2400 kg/m3 = 24 KN/m2 2. Beban Hidup Beban hidup pada atap dan/atau bagian atap yang tidak dapt dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil yang paling menentukan diantara dua macam beban berikut: a) Beban terbagi rata per m2 bidang datar berasal dari beban air hujan sebesar (40 – 0,8α) kg/m2 Dimana α adalah kemiringan atap. Karena f = 5 m, dan L = 50 m α = 22,62 Maka beban hidup terbagi rata = 40 – (0,8*22,62) = 21,904 kg/m2 b) Beban terpusat berasal dari seorang pekerja atau seorang pemadam kebakaran dengan peralatan sebesar minimum 100 kg. Maka beban hidup yang paling menentukan adalah beban terpusat sebesar 100 kg. 3. Beban Angin, Tekanan tiup angin harus diambil minimum 25 kg/m2 Koefisien arah angin, atap lengkung dengan sudut pangkal β: Dikarenakan α = 22,62, maka beban angin yang bekerja yaitu: o Pada seperempat busur pertama – 0,5 = - 0,5 x 25 = - 12,5 kg/m2 o Pada seperempat busur kedua – 0,6 = - 0,6 x 25 = - 15 kg/m2 Untuk bidang lengkung di belakang angin o Pada seperempat busur pertama – 0,4 = - 0,4 x 25 = - 10 kg/m2 o Pada seperempat busur kedua – 0,2 = - 0,2 x 25 = - 5 kg/m2 o Angin sebelah kiri + 0,8 = (+ 0,8 x 25) = 20 kg/m2
o Angin sebelah kanan – 0,6 = (-0,6 x 25) = -15 kg/m2 4. Beban Gempa 1. Beban Mati Pelat atap = 0,5(3,14x(5+15) x 60) 0,1. 24 = 4521,6 kN Balok = 2 (60x0,4x0,6) 24 = 691,2 kN Kolom = 22 (1,1x1,1) 24 = 638,88 kN Spesi = (60x30) x 0,02 x 21 = 756 kN Dinding Bata = 4 ((60+30) (0,15) (3,5) (17) = 3213 kN WD total = 9820,68 kN 2. Beban Hidup WL atap = 100 kg/m2 = 1 kN/m2 Koefisien reduksi beban hidup = 0,5 (Peraturan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung 1987, untuk gedung dengan penggunaan sebagai pertemuan umum seperti mesjid, gereja, bioskop, restauran, ruang dansa, ruang pagelaran) WL = 1 x 0,5 x 60 x 3,14 x (5+15) x 0,5 = 942 kN 3. Berat total bangunan = 10762,68 kN 4. Faktor keutamaan struktur (I) Dari Tabel Faktor Keutamaan Bangunan (SNI 03-1726-2002, besarnya faktor keutamaan struktur (I) untuk gedung umum seperti untuk penghunian atau pertemuan diambil sebesar 1. 5. Pembatasan waktu getar alami fundamental Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi, bergantung pada koefisien ζ untuk Wilayah Gempa tempat struktur gedung berada dan jumlah tingkatnya n menurut persamaan T1 < ζ n di mana koefisien ζ ditetapkan menurut Tabel Jumlah tingkat = 1, maka T1 < 0,18(1) = T1 < 0,18 6. Faktor Reduksi Gempa Dari tabel Faktor Reduksi Gempa (SNI 03-1726-2002) Struktur Gedung ini termasuk dalam kategori struktur Sistem rangka gedung (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing) untuk beton bertulang dengan rangka bresing biasa. Besarnya nilai faktor reduksi gempa R = 5,6. 7. Penentuan Jenis Tanah Diasumsikan jenis tanah adalah tanah sedang (terlebih dahulu harus dilakukan pengujian kekuatan tanah, pengujian dapat dilakukan dengan uji sondir ataupun SPT/Standart Proctor Test). 8. Penentuan Zona Wilayah Gempa Berdasarkan Peta Wilayah Gempa Indonesia (SNI 03-1726-2002), Gedung diasumsikan berlokasi di Medan yang mana berada pada wilayah gempa 3 dari zona gempa Indonesia. 9. Faktor Respon Gempa gempa dasar Berdasarkan grafik respon spektrum gempa rencana (SNI 2002) untuk wilayah Medan terdapat pada wilayah gempa 3, dengan nilai waktu getar alami (T1) = 0,18 diperoleh nilai faktor respon gempa C = 0,548. Jadi gaya gempa yang bekerja adalah sebesar 95,74 kN.
3.1.2. Kombinasi Pembebanan 1,2 D + 1,6 LL 1,2 D + 1,0 LL ± 1,6 W 0,9 D ± 1,6 W 1,2 D + 1,0 L ± 1,0 E 0,9 D ± 1,0 E 3.1.3. Penulangan Pada Pelat Cangkang Tegangan izin = 0,87 x fy = 0,87x350 = 304,5 Mpa Luas tulangan per meter panjang = a. Penulangan pelat arah y-y akibat pengaruh gaya normal Dari SAP2000v14 Tegangan axial maksimum pada arah y = 435359,3 N Gunakan tulangan minimum diameter 10 mm
Jadi gunakan tulangan minimum 10- 55 mm b. Penulangan pelat arah y-y akibat pengaruh momen Untuk perencanaan tulangan tekan digunakan tulangan 10 mm Desain untuk Momen maksimum arah y, Mmax = 23120,6 Nm Tinggi efektif pelat = tp – selimut beton -/2 = 100 – 20 -10/2 = 75 mm Lengan momen = 0,87(75) = 65,25 mm
Gunakan tulangan 10 – 50 mm c. Jarak/spasi tulangan: Berdasarkan tabel penulangan pelat pada lampiran digunakan: Tulangan arah x-x menggunakan 10 – 180 mm. Tulangan arah y-y menggunakan 10 – 50 mm. d. Kontrol terhadap Lendutan Dari program SAP2000 diperoleh lendutan maksimum yang terjadi, Lendutan izin Lendutan max < Lendutan izin →5,14 cm < 6,25 cm
→ (Aman)
3.1.4. Perencanaan Tulangan Geser pada Pelat Secara teoritis, diagonal harus dirancang untuk tegangan utama. Sebagai suatu perkiraan. Dimana, gaya geser = tegangan Dimana geser terletak pada sudut 90 (dari bagian tekan sebagai tulangan diagonal untuk geser pada balok) Gaya geser maksimum pada pelat = 7277,58 N Kita asumsikan tegangan geser = gaya tekan
Direncanakan dengan tulangan 10 mm Dikarenakan gaya tekan yang terjadi adalah kecil maka digunakan tulangan geser minimum. Digunakan tulangan 10 – 150 mm. 3.1.5. Penulangan Pada Balok Penulangan Lentur Balok Bagian Tumpuan Tulangan tekan direncanakan telah luluh Dari perhitungan mekanika struktur menggunakan SAPv14 diperoleh Mmax = 105714,4 Nm = 105714400 Nmm β1 = 0,85 –0,008(f’c–30) = 0,85 – 0,008(40-30) = 0,77 b = 400 mm d` = 60 mm d = h – d` = 600 – 60 = 540 mm direncanakan ρ’ = 0,5 ρ maka:
{(
h = 600 mm
)(
)
}
{
} {
}
Diperoleh ρ = 0,00342 (
)
maka digunakan ρmin = 0,004 Tulangan rangkap Digunakan 4D20, As = 1257 mm2 2D20, As’ = 628 mm2 Untuk desain balok tulangan lapangan minimal setengah dari tulangan tumpuan, sehingga desain penulangan lapangan diambil 2D20. 3.1.6. Penulangan Kolom Dari hasil SAP Pu = 1803040 N My=Mz = 374301,7 Nm Mx= 9195342 Nm (
) (
D tulangan = 39 mm tebal selimut beton, ts = 40 mm
)
(
)
Hitung A bruto Hitung d`/h dan et d` = ts + sengkang + ½ Dtulangan = 40 + 12 + ½ (39) = 65,5 mm
Hitung nilai sumbu x dan sumbu y
Hitung nilai r dan β (dari grafik dan tabel perhitungan beton, CUR 4) Untuk f`c = 40 Mpa diperoleh: fy = 350 Mpa β = 1,33 d’/h = 0,136 r = 0,044 → Maka dipakai 60D39 (As = 71639,1 mm2) 3.2. Perencanaan Struktur Baja Atap bangunan, struktur balok dan kolom direncanakan disusun oleh rangka baja. Struktur ditumpu oleh sendi-sendi. Struktur atap terdiri dari struktur lengkung rangka baja menggunakan profil pipa dengan sambungan las. Pembebanan atap dianalisis dengan menggunakan program SAP2000. Penutup atap direncanakan dari zincalume. 3.1.1. Perencanaan Gording Direncanakan: Mutu Baja : BJ 41 Fu = 410 MPa = 4100 kg/cm2 Fy = 250 MPa = 2500 kg/cm2 E = 2.1 x 106 kg/cm3 Berat atap = 4,72 kg/m2 Jarak kuda-kuda = 600 cm Jarak gording yang digunakan = 1,5 m (untuk atap dengan ketebalan 0,6 mm) Panjang kuda-kuda kiri = panjang kuda-kuda kanan
Banyak gording yang dibutuhkan (kiri/kanan):
Jumlah gording total = 22 buah - Dimensi profil: q = 11,9 kg/m D = 101,6 mm A = 15,17 cm2 t = 5,0 mm I = 177 cm4 r = 3,42 cm Z = 34,9 cm3 a. Beban Mati Berat sendiri gording (profil CHS) = 11,9 kg/m Berat atap = berat atap x jarak gording = 4,72 x 1,5 = 7,08 kg/m Beban mati total = 18,98 kg/m
⁄ ⁄
Lendutan yang terjadi:
b. Beban Hidup Beban terpusat (P = 100 kg)
Lendutan yang terjadi:
Momen akibat beban terpusat > Momen akibat beban terbagi rata, maka tegangan yang timbul ditentukan oleh beban terpusat. c. Beban Angin 1. Angin tekan α < 65, maka koefisien angin tekan 0,02 α – 0,4 = 0,02 (36,87) – 0,4 = 0,337 qx = koefisien angin tekan x tekanan angin x jarak gording = 0,337 x 25 x 1,5= 12,64 kg/m qy = 0 Mx = 1/8 . qx . L2 = 1/8 (12,64)(6,0)2 = 56,88 kgm My = 0 Dx = 1.2 qx . L = ½ . 12,64 . 6 = 37,92 kg Dy = 0 Lendutan yang terjadi:
2. Angin hisap Koefisien angin hisap = -0,4 qx = koefisien angin hisap x tekanan angin x jarak gording = -0,4 x 25 x 1,5
= 15 kg/m qy = 0 Mx = 1/8 . qx . L2 = 1/8 (-15)(6,0)2 = -67,5 kgm My = 0 Dx = 1.2 qx . L = ½ . -15 . 6 = -45 kg Dy = 0 Lendutan yang terjadi:
Tabel 3.1. Momen dan bidang geser akibat variasi dan kombinasi beban Momen Beban Beban Beban angin Kombinasi beban dan mati hidup Angin Angin Primer Sekunder Bidang tekan hisap Geser (1) (2) (3) (4) (5) (2)+(3) (2)+(3)+(4) Mx 68,31 119,98 56,88 -67,2 188,29 245,17 My 51,26 90 0 0 141,26 141,26 Dx 45,54 39,99 37,92 -45 85,53 123,45 Dy 34,17 30 0 0 64,17 64,17 3.1.2. Kontrol Kekuatan Gording Direncanakan menggunakan gording CHS q = 11,9 kg/m D = 101,6 mm A = 15,17 cm2 t = 5,0 mm I = 177 cm4 r = 3,42 cm Z = 34,9 cm3 a. Kontrol Kekuatan gording terhadap tegangan Kontrol tegangan dilakukan terhadap dua jenis kombinasi pembebanan, yaitu kombinasi pembebanan primer dan kombinasi pembebanan sekunder. Kombinasi Pembebanan Primer ̅ Mx = 188,29 kgm = 18829 kgcm My = 141,26 kgm = 14126 kgcm
(Aman) Kombinasi Pembebanan Sekunder ̅
Mx = 245,17 kgm = 24517 kgcm My = 141,26 kgm = 14126 kgcm
(Aman) b. Kontrol Lendutan
√ OK! Maka gording dengan profil CHS (D = 101,6 mm) dapat digunakan. 3.1.3. Perencanaan beban gempa 1. Berat bangunan a. Beban mati Beban atap = 4,72 x 1884 = 8892,48 kg Berat gording = 22 x 60 x 11,9 = 15708 kg Beban mati total = 24600,48 kg b. Beban hidup WL atap = 100 kg/m2 Koefisien reduksi = 0,5 WL atap = 1 x 0,5 x 60 x 3,14 x (5+15) x 0,5 = 942 KN = 94200 kg c. Berat Total = 118.800 kg 2. Faktor Reduksi Gempa Dari tabel Faktor Reduksi Gempa (SNI 03-1726-2002) Struktur Gedung ini termasuk dalam kategori struktur Sistem rangka gedung (Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap. Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka bresing) untuk beton bertulang dengan rangka bresing biasa. Besarnya nilai faktor reduksi gempa R = 5,6. 3. Faktor Respon Gempa gempa dasar Berdasarkan grafik respon spektrum gempa rencana (SNI 2002) untuk wilayah Medan terdapat pada wilayah gempa 3, dengan nilai waktu getar alami (T) = 0,18 diperoleh nilai faktor respon gempa C = 0,548
3.1.4.
Gaya gempa yang bekerja adalah sebesar 1056,86 kg . Perencanaan Profil Rangka Batang a. Batang tarik Kontrol pada batang frame 1280 dengan menggunakan profil CHS Dari hasil analisa dengan program SAP didapat: Pu = 82057,44 N D = -18142 N L = 235cm Hitung Ag minimum yang diperlukan
Dicoba dengan menggunakan profil dimensi: D = 48,6 mm A = 456 mm2 q = 3,68 kg/m t = 3,2 mm I = 11,8 cm4 r = 1,61 cm Z = 4,86 cm3 Fu = 410 MPa = 5000 kg/cm2 Fy = 250 MPa = 2900 kg/cm2 E = 2 x 106 kg/cm2 = 2 x 105 N/mm2 Kc=1 Kontrol Aksial Kontrol Kelangsingan elemen penampang
Kontrol Kelangsingan Komponen Struktur Tarik Batas kelangsingan batang tarik berdasarkan SNI 03-1726-2002 Pasal 17.4.5.1
Batas Leleh: berdasarkan SNI 03-1726-2002 Pasal 10.1 OK! Batas Putus Ae = 0,75 Ag OK! Jadi profil CHS D 48,6 mm dapat dipakai sebagai batang bawah pada kuda-kuda space truss. a. Batang tekan Kontrol pada batang frame 1138 dengan menggunakan profil CHS Dari hasil analisa dengan program SAP didapat: Pu = -55682,8 N D = 2316,09 N L = 236 cm Hitung Ag minimum yang diperlukan
Dicoba dengan menggunakan profil dimensi: D = 60,5 mm A = 576 mm2 t = 3,2 mm I = 23,7 cm4 r = 2,03 cm Z = 7,84 cm3 Fu = 410 MPa = 5000 kg/cm2 Fy = 250 MPa = 2900 kg/cm2 E = 2 x 106 kg/cm2 = 2 x 105 N/mm2 Kc=1 Kontrol Aksial Kontrol Kelangsingan elemen penampang
q = 4,52 kg/m
Kontrol Kelangsingan Komponen Struktur Tekan Berdasarkan SNI 03-17292002 Pasal 7.6.4
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 Pasal 7.6.1, untuk menetapkan parameter kelangsingan: √
√
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 Pasal 7.6.2, untuk menetapkan daya dukung nominal komponen struktur:
untuk
maka
Jadi profil CHS D 60,5 mm dapat dipakai sebagai batang tekan pada kuda-kuda space truss. 3.1.5. Perencanaan Kolom Baja Pmaks = -262647 N L = 700 cm Hitung Ag minimum yang diperlukan
Direncanakan menggunakan profil pipa dengan dimensi sbb: D = 508 mm A = 15600 mm2 q = 123 kg/m t = 10 mm I = 48500 cm4 r = 17,6 cm Z = 2480 cm3 Kc=0,7 (perletakan jepit-sendi) Kontrol Aksial Kontrol Kelangsingan elemen penampang
Kontrol Kelangsingan Komponen Struktur Tekan Berdasarkan SNI 03-17292002 Pasal 7.6.4
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 Pasal 7.6.1, untuk menetapkan parameter kelangsingan: √
√
Berdasarkan SNI 03-1729-2002 Pasal 7.6.2, untuk menetapkan daya dukung nominal komponen struktur: untuk maka
Jadi profil CHS D 318,5 mm dapat dipakai sebagai kolom struktur. 3.2. Perencanaan Sambungan Sambungan antar batang pada kuda-kuda space truss mengunakan sambungan type las. Maka setiap elemen lengkung dan rangka utama harus disambung dengan las penetrasi penuh agar sambungan tidak mengurangi kapasitas profil.
3.3. Gambar Rencana Berdasarkan hasil analisa struktur didesain dimensi struktur bangunan hall dengan material beton dan baja tersebut, maka selanjutnya akan dibuat gambar rencana suatu struktur bangunan dari material beton dan material baja. Beton Baja
3.4. Rencana Anggaran Biaya (RAB) Setelah didapat gambar kerja sebuah struktur hall dengan material beton dan material baja tersebut, maka selanjutnya akan dibuat rencana anggaran biaya (RAB) pada bangunan tersebut.
1. Struktur beton (Struktur shell) NO 1 2 3
URAIAN PEKERJAAN Kolom 110x110 Balok 40 x 60 Plat t = 10 cm
VOLUME
SAT
186,34
M3
28,80 1884
M3 M2
H. SATUAN (Rp) 4.000.000
JUMLAH (Rp) 745.360.000
877.000 3.500.000 Total
25.257.600 6.594.000.000 7.364.617.600
2. Struktur rangka baja NO
1 2
URAIAN PEKERJAAN Pemasangan Struktur baja Pemasangan Atap zincalume
VOLUM E
SA T
H. SATUAN (Rp)
JUMLAH (Rp)
45.826,8
kg
23.500
1.076.930.270
1932
M 2
185.000,00
357.420.000
Total
1.434.350.270
4. KESIMPULAN DAN SARAN 4.1. Kesimpulan Berdasarkan hasil analisis perhitungan pada bab sebelumnya maka kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut : 1. Untuk rencana anggaran biaya (RAB) didapat bahwa struktur lengkung material baja lebih ekonomis daripada material beton. 2. Nilai anggaran biaya untuk material baja 0,195 x nilai anggaran biaya material beon, oleh karena itu nilai anggaran biaya material baja 80,5 % lebih ekonomis dibandingkan dengan material beton. 4.2. Saran Dalam penelitian ini, perencanaan struktur dilakukan dengan menggunakan material beton dan baja. Khusus untuk material baja profil yang digunakan adalah profil pipa. Bagi pembaca yang berniat untuk menulis skripsi mengenai struktur yang berbentuk cylindrical surface dapat menganalisis bagaimana perencanaan struktur lengkung baja dengan menggunakan profil baja bentuk lain seperti profil WF. Atau dapat juga menganalisis perencanaan struktur berbentuk cylindrical surface dengan menggunakan beton prategang DAFTAR PUSTAKA Departemen Pekerjaan Umum, 2002. SNI (Standar Nasional Indonesia) Tata Cara Perhitungan Struktur Beton. Bandung. SNI Departemen Pekerjaan Umum, 2002. SNI (Standar Nasional Indonesia) Tata Cara Perencanaan Struktur BajaUntuk Bangunan Gedung. Bandung. SNI Departemen Permukiman Dan Prasarana Wilayah, 2002. Standar Perencanaan Ketahanan GempaUntuk Struktur Bangunan Gedung (SNI – 1726 – 2002). Bandung. SNI Peraturan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung 1987. Schodek, Daniel dan Bambang Suryoatmo. 1998. Struktur. Bandung. PT. Refika Aditama Sebayang, S Wahyuni, 2014. Analisis Perbandingan Perhitungan Struktut yang Berbentuk Cylindrical Surface pada Struktur Beton dan Baja. Medan. Universitas Sumatera Utara. Timoshenko, S dan S Woinowsky-Krieger, 1992. Teori Pelat dan Cangkang. Jakarta, Penerbit Erlangga.
