1 ikhsan 2

Analisa Dimensi dan Struktur Atap Menggunakan Metode Daktilitas Terbatas 1

-

ANALISA DIMENSI DAN STRUKTUR ATAP MENGGUNAKAN METODE DAKTILITAS TERBATAS

M. Ikhsan Setiawan

ABSTRAKSttruktur gedung Akademi Keperawatan Universitas Muhammadiyah Surabaya direncanakan ulang dengan menggunakan metode Daktilitas Terbatas. Dimana gedung tersebut direncanakan sedemikian rupa dengan pendetailan khusus sehingga mampu berperilaku inelastis terhadap beban siklis gempa tanpa mengalami keruntuhan getas. Dalam hal ini beban gempa rencana harus diperhitungkan dengan menggunakan faktor jenis struktur, K=2. Data umum dalam perencanaan penelitian ini sebagai berikut: Analisa struktur ini meliputi perencanaan struktur atap baja dan plat beton, perencanaan struktur primer balok dan kolom, serta perencanaan struktur sekunder plat lantai dan tangga. Untuk perencanaan struktur bangunan bawah meliputi pondasi tiang pancang, poer, dan sloof. Beban gempa pada struktur dihitung dengan metode beban statis ekivalen (BSE), sedangkan untuk analisa struktur menggunakan progran SAP 2000 versi 7.42. Output yang dihasilkan Analisa dengan Metode SAP 2000 ini diwujudkan dalam bentuk laporan perhitungan struktur dan gambar-gambar detail baik arsitektur maupun struktur yang dapat dijadikan acuan dalam pelaksanaan pembangunan.Kata Kunci: atap, dimensi, daktilitas terbatas, SAP 2000

PENDAHULUANLatar Belakang

Dalam penelitian ini dilakukan analisa perencanaan pembangunan Gedung Universitas Muhammadiyah Surabaya yang berstruktur beton precast dengan daktilitas dua atau terbatas. Perhitungan struktur dengan daktilitas dua dirancang agar bangunan dapat berperilaku inelastis terhadap beban siklis gempa tanpa mengalami keruntuhan getas, beban geser dasar akibat gempa untuk perancangan dengan daktilitas dua harus ditentukan menurut “Standar Tatacara Perhitungan struktur beton Untuk Bangunan Gedung 1991” dengan ketentuan, bahwa nilainya harus dihitung berdasarkan nilai faktor jenis struktur sekurang-kurangnya K ≥ 2.Perumusan Masalah1. Berapa dimensi gording, ikatan angin, kuda-kuda dan analisa sambungan kuda-

kuda?2. Berapa kebutuhan tulangan lentur, geser dan torsi yang diperlukan sebagai penguat

struktur?Batasan MasalahPerencanaan untuk struktur bangunan atas dan bawah dengan tingkat daktilitas 2. Beban gempa dihitung dengan Beban Statik Ekivalen dan analisa struktur dengan SAP 2000.1. Perencanaan dan Perhitungan Bangunan Atas, meliputi :

a. Struktur Atap : Rangka Baja dan Pelat Beton2. Analisa Struktur

a. Menggunakan metode daktilitas 2

2 NEUTRON, VOL.10, NO.2, AGUSTUS 2010: 1- 18

b. Perhitungan mekanika struktur (kecuali struktur pelat lantai) untuk mendapatkan gaya-gaya dalam bidang (bidang M, D, N) menggunakan Program Bantu SAP 2000 Non Linear.

METODE PENELITIAN

Gambar 3 Diagram Alir PerencanaanData umum bangunan : Data umum bangunan:

Nama Gedung : Gedung Akademi Keperawatan UNMUHLokasi : Jl. Sutorejo 59 Mulyosari SurabayaLuas Bangunan : 1818 m2

Tinggi Bangunan : 12 m Data Bahan :

Mutu Beton (fc’) : 25 MPaMutu Baja (fy) : 390 MPa (BJ 37) untuk tulangan utama

240 MPa (BJ 37) untuk tulangan geser Data Tanah

Data tanah yang digunakan adalah data tanah dari laboraturium seperti yang terlampir.

PERHITUNGAN DIMENSIData-Data Perhitungan

Bahan kuda-kuda : Baja Wide Flange (WF) ShapeBahan gording : Baja Light Lip Chanels


-

Mutu baja : BJ 37 (σ = 1600 kg/cm2)Jenis bangunan : Konstruksi tertutupBahan penutup atap : GentingBentang kuda-kuda : 18 mJarak kuda-kuda : 8 mJenis atap : PelanaJarak antar gording : 1.04 mSudut kemiringan (α) : 30˚Penggantung gording : 2 buah

Gambar 4. Rencana Struktur AtapPerhitungan GordingKontrol usuk

Pembebanan

Q atap + rangka : = 0,25 kg/m

Perhitungan momen

Gambar 5 Peninjauan Momen

M = .q.l2 + .p.l= .0,25.1042 + .100.104= 2938 kg cm

Kontrol tegangan kayu usuk 5/7 (σ = 150 kg/m2 , untuk kayu mutu A kelas I) harus memenuhi persyaratan control tegengan sebagai berikut

σ˚ ≤ σ


σ˚ = = ≤ σ

σ˚ = = 71,96 kg/cm2 < 150 kg/cm2 (ok)

Kontrol lendutanδ˚ = 0,02 + 0,13 = 0,15 cm < δ = 0,42 cm (ok)dimana : E = Modulus kayu kelas I (125000 kg/cm2) pada PPKI

I =Momen Inersia Kayu ( .b.h3)

Jadi dengan jarak gording 104 cm kayu usuk 5/7 bisa digunakan karena memenuhi syarat tegangan dan lendutan ijin untuk dipakai.Perencanaan GordingDirencanakan pakai gording Light Lip Channels C 150 x 75 x 20 x 4,5

Gambar 6: Profil GordingBerat sendiri (q) = 7,5 kg/mMomen Inersia (Ix) = 489 kg/m4

Momen Inersia (Iy) = 99,2 kg/m4

Section modulus (Wx) = 72,1 cm3

Section Modulus (Wy) = 16,8 cm3

Perhitungan Pembebanan

Gambar 7. Peninjauan Beban

1. Beban MatiBerat Total (qd total) = 89,89 kg/mqdx = 89,89 (sin 30˚) = 44,95 kg/mqdy = 89,89 (cos 30˚) = 77,85 kg/m

2. Beban Hidupa. Beban Terpusat

Px = 100 (cos 30˚) = 86,6 kg

b. Beban Air Hujan


-

q = W x jarak gording = 16 x 1,04 = 16,64 kg/m

qlx = 16,64 (sin 30˚) = 8,32 kgqlx = 16,64 (cos 30˚) = 14,41 kg

3. Beban Anginqw = 40 {(0,02 x 30) – 0,4} x 1,04 = 8,32 kg/m

Kombinasi Pembebanan 1 + 2 Mx = 359,6 + 100 = 459,6 kgm

My = 69,2 + 157,73 = 126,93 kgm 1 + 3 + 4 Mx = 359,6 + 0 + 66,56 = 426,16 kgm

My = 69,2 + 7,4 + 12,81 = 76,6 kgmDari kombinasi momen di atas yang menentukan adalah ;

Mx = 459,6 kgmMy = 126,93 kgm

Perencanaan Penggantung Gording Pembebanan Gording

Beban MatiBerat Total (qd total) = 89,89 kg/m

Beban HidupBeban Pekerja = 100 kg/m2

Perhitungan Penggantung Gording

Gambar 8: Penggantung Gording

β = arc tg

β = 21,280

Px = 50 kgqx = 44,95 kg/ma = qx.L

= 44,95.1,04 = 46,75 kgΣQx = a + Px

= 46,75 + 50 = 96,75 kgn = 12


A =

= = 1,98 cm2

Ø = = = 1,58 cm

Maka dipakai penggantung gording Ø 16 mm.Perhitungan Ikatan Angin

Kontrol batang tarik berdasarkan PPBBI ’89 Ps. 3.4.

dimana : l = panjang ikatan angin

dmin =

jadi dipakai diameter ikatan angin 19 mmPerhitungan Kuda – KudaPada perencanaan atap baja ini menggunakan profil baja WF 350.175.7.11 yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

L kuda-kuda = 1039,23 cmQ = 49,6 kg/mA = 63,14 cm2

Ix = 13600 cm4

Iy = 984 cm4

Wx = 775 cm3Wy = 112 cm3ts = 11 mmtb = 7 mmix = 14,7 cmiy = 3,95 cmDari analisa struktur didapatkan data-data sebagai berikut :Momen perletakan kiri = 2028,11 Kg-mMomen perletakan kanan = 1607,17 Kg-mMomen perletakan tengah = 1590,86 Kg-mGaya aksial (N) = 3052 Kg

Kontrol Tegangan Maksimum

λ = …………… ω = 1,478

σmax = kg/cm2

σmax = 276,71 kg/cm2 < σ = 1600 kg/cm2

Maka profil WF 350.175.7.11 dapat dipakai sebagai kuda – kuda.Perhitungan Setengah Kuda – KudaPada perencanaan setengah kuda - kuda ini menggunakan profil baja WF 100.100.6.8 yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut :


-

L kuda-kuda = 206 cmQ = 17,2 kg/mA = 21,9 cm2Ix = 383 cm4Iy = 134 cm4Wx = 76,5 cm3Wy = 26,7 cm3ts = 8 mmtb = 6 mmix = 4,18 cmiy = 2,47 cm

Dari analisa struktur didapatkan data-data sebagai berikut :M = 626,54 Kg-mN = 204,83 KgD = 354,76 Kg


λ = …………… ω = 1,169

σmax = kg/cm2

σmax = 829,94 kg/cm2 < σ = 1600 kg/cm2

Maka profil WF 100.100.6.8 dapat dipakai sebagai setengah kuda – kuda.Perhitungan Kolom Pendek Kuda – KudaPada perencanaan kolom pendek ini menggunakan profil baja WF 350.175.7.11 yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

L kuda-kuda = 120 cmQ = 49,6 kg/mA = 63,14 cm2

Ix = 13600 cm4

Iy = 984 cm4

Wx = 775 cm3Wy = 112 cm3ts = 11 mmtb = 7 mmix = 14,7 cmiy = 3,95 cm

Dari analisa struktur didapatkan data-data sebagai berikut :M = 1817,77 Kg-mN = 3133,26 KgD = 2456,28 Kg


λ = …………… ω = 1,000

σmax = kg/cm2


σmax = 284,17 kg/cm2 < σ = 1600 kg/cm2

Maka profil WF 350.175.7.11 dapat dipakai sebagai kolom pendek kuda – kuda.

Perhitungan SambunganSambungan Kuda – Kuda dan Kolom Pendek

Gambar 13. Detail Sambungan Kuda – Kuda Dan Kolom PendekDari analisa struktur didapat data – data sebagai berikut :

M = 140157 kgcmD = 2456,28 kgN = 3086,29 kg

Kontrol tegangan :

Sambungan BautDirencanakan Ø baut = 19 mm

A = ¼.π.Ø2 = 2,84 cm2

Σd2 = = 12,52 + 222 + 312 + 40,52 = 3241,5 cm dmak = 40,5 cm

Tegangan ideal :

= 348,02 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 …………………………… OK!

Sambungan LasA = 2 ( b + d1 ) + 2 ( b + d2 ) = 2 ( 17,5 + 40,42 ) + 2 ( 17,5 + 12,09 ) = 175,02 cm2

W =

=

= 1467,55 cm3

Kontrol tegangan Akibat Momen

Akibat Geser


-

Gambar 14: Detail Las

τ = 0,6×1600 = 960 kg/cm2

tc = diambil 0,5 cm

Kaki alas

a =

Tebal plat penyambung tmax = amax + 0,1

= 0,71 + 0,1= 0,81 cm

ladi diambil tebal plat penyambung minimal 1 cmKontrol :Tc ≤ 1/2.t.√20,5 ≤ ½×1×√20,5 ≤ 0,71 ……………………………………………….. OK!

Sambungan Overstek dan Kolom Pendek


Gambar 15: Detail Sambungan Overstek dan Kolom

Dari analisa struktur didapat data – data sebagai berikut :M = 62654 kgcmD = 354,76 kgN = 204,83 kg

Kontrol tegangan :


Tegangan ideal :

= 1093,07 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 ……………………… OK!Sambungan Las

A = 2 ( b + d1 ) + 2 ( b + d2 ) = 2 ( 10 + 10,05 ) + 2 ( 10 + 11,55 ) = 83,2 cm2

W =

=

= 297,22 cm3

Kontrol tegangan Akibat Momen

Akibat Geser


-

Gambar 16. Detail Las

τ = 0,6×1600 = 960 kg/cm2

tc = diambil 0,5 cm

Kaki alas

a =

Tebal plat penyambungtmax = amax + 0,1

= 0,71 + 0,1= 0,81 cm

ladi diambil tebal plat penyambung minimal 1 cmKontrol :Tc ≤ 1/2.t.√20,5 ≤ ½×1×√20,5 ≤ 1,06 ……………………………………………….. OK!

Sambungan Kapstain

Gambar 17: Detail Sambungan Kapstain

Dari analisa struktur didapat data – data sebagai berikut :M = 160717 kgcmD = 1271,1 kgN = 1862,51 kg

Kontrol tegangan :



A = ¼.π.Ø2 = 2,84 cm2

Σd2 = = 12,52 + 222 + 312 + 40,52 = 3241,5 cm dmak = 40,5 cm Tegangan ideal :

= 364,65 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 …………………… OK!Sambungan Las

A = 2 ( b + d1 ) + 2 ( b + d2 ) = 2 ( 17,5 + 40,42 ) + 2 ( 17,5 + 12,09 ) = 175 cm2

W =

=

= 1467,55 cm3

Kontrol tegangan:

Gambar 18. Detail Las

τ = 0,6×1600 = 960 kg/cm2

tc = diambil 0,5 cm

Kaki alas

a =

Tebal plat penyambungtmax = amax + 0,1

= 0,71 + 0,1= 0,81 cm

jadi diambil tebal plat penyambung minimal 1 cmKontrol :Tc ≤ 1/2.t.√20,5 ≤ ½×1×√20,5 ≤ 1,06 ……………………………………………….. OK!


-

Perencanaan Plat Landasan fc’ = 25 Mpa

plat (Bj 37) = 160 Mpa = 1600 kg/cm2

ta angker (Bj 37) = 160 Mpa = 1600 kg/cm2

= 160 Mpa = 1600 kg/cm2

tb angker (Bj 37) = 0,3 x fc’ = 7,5 Mpa = 75 kg/cm2

Profil kolom WF 200.200.12.12

Dari out put SAP 2000M = 1817,77 kg.mN = 2456,28 kgD = 3133,26 kgTegangan yang terjadi :

σ1,2 =

=

σ1 = 2,73 + 40,395 = 43,125 kg/cm2 σ2 = 2,73 - 40,395 = - 37,665 kg/cm2

Gambar 19: Detail Perletakan Kolom Pendek

Syarat dimensi plat :

Dimensi landasan :B = 30 cm dan H = 30 cm

a =

b =

Momen pada plat :M1 = 1/6 × a × b2 × σ1

= 1/6 × 6,25 × 6,252 × 43,125 = 1754,76 kg.cm M2 = 1/6 × B × a2 × σ2

= 1/6 × 17,52 6,25 43,125 = 4913,33 kg.cmM1 < M2 jadi yang menentukan adalah M2

Perencanaan tebal plat :

σo = ≤ = 1600 kg/cm2

= ≤ = 1600 kg/cm2


t =

=

= 0,78 cm → dipakai plat dengan t = 1 cm

Perhitungan Plat LandasDari out put SAP 2000M = 1817,77 kg.mN = 2456,28 kgD = 3133,26 kgDirencanakan e = 3,125 cm

x1 = 14 cmx2 = 30 – 14 = 16cmf = x2 – e

= 16 – 3,125 = 13,875 cmM = 0Cc’.a – M – N.f = 0Cc’.23,75 – 181777 – 2456,28.12,875 = 0Cc’ = 8985,33 kgV = 0Cc’ – N – T = 0T = 8985,33 – 2456,28 = 6529,05 kg

Direncanakan pakai 4 baut per sisinya

T =


-

Gambar 20. Perhitungan Baut

=

A =

D = = = 1,14 cm

Dipakai D16 mm untuk tiap sisinya, A = 2,011 cm2

Kontrol akibat geser

k =

τ = ≤ τ.0,5.σ = 928 kg/cm2 (Ok)

Beban maksimum baut :τmaks = 6529,05 kg

σt =

Tegangan ideal :σi =

== 817,85 kg/cm2 < = 1600 kg/cm2 …… ok

Perhitungan Panjang angker (SKSNI T-15-1991-03 ps.3.5.2)

Ldb =

=

= 193,02 mmtidak boleh kurang dari :0,06 x db x fy = 0,06 x 16 x 240

= 230,4 mmDipakai panjang penyaluran 250 mm

Perhitungan Sambungan Kolom dengan Plat landasanDari out put SAP 2000M = 1817,77 kg.mN = 2456,28 kgD = 3133,26 kgL1 = 2 × 30 = 60 cm


L1 = 4 × 6,25 = 25 cmL1 = 2 × 15,7 = 35 cmL1 = 2 × 8.375= 33,5 cmL1 = 2 × 15,3 = 30,6 cm +

L tot = 184,1 cm

Gambar 21: Detail Plat Landasan

Direncanakan tebal las 0,6 cm, jadi tebal efektif = 0,6× = 0,424

Luasan las = 0,424 × 184,1 = 78,06 cm2

Titik berat las :

x =

y =

Perhitungan Inersia Las :

Ix = {2 × [( ×30 × 0,4243) + (30 × 0,424 × 9,752)]} + {4× [( × 0,424 ×

17,53) + ( 0,424 × 17,5 × 0)]} + {4 × [( ×0,424 × 8,3753) + (0,424 ×

8,375 × 4,1875)]} + {2 × [( × 0,424 × 15,33) + (0,424 × 15,3 × 0)]}

= 4200,27 cm4

Iy = {2 × [( × 0,424 × 303) + ( 0,424 × 30 × 0)]} + {4 ×[( × 0,424 ×

6,243) + (0,424 × 6,25 × 11,8752)]} + {2 × [( × 17,5 × 0,4243) + ( 17,5

× 0,424 × 8,752)]} + {4 × [( × 8,375 × 0,4243) + (8,375 × 0,424 ×

7,652)]} + {2 × [( × 15,3 × 0,4243) + (15,3 × 0,424 × 0)]}

= 5405,34 cm4

Ip = Ix + Iy= 4200,27 + 5405,34= 9605,61 cm4

Kontrol tegangan


-

Akibat Momen

Akibat geser

τv =

τTot = == 264,08 kg/cm2 < 960 kg/cm2…………(OK)

τijin = 0,6 x = 0,6 x 1600 kg/m2

= 960 kg/cm2

tcperlu = cm (dipakai 0,5 cm)

kaki las = a = cm

a = 0,707 cm ≤ (1 cm – 0,1 cm = 0,9 cm)…………..Ok

Kesimpulan1. Dimensi yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

kayu usuk 5/7 (σ = 150 kg/m2 , untuk kayu mutu A kelas I) profil Light Lip Channels 150 x75x20x4,5 penggantung gording Ø 16 mm. Kuda-kuda profil baja WF 350.175.7.11 Ssetengah kuda-kuda menggunakan profil baja WF 100.100.6.8

5. Pada perencanaan kolom pendek ini menggunakan profil baja WF 350.175.7.11 yang mempunyai spesifikasi sebagai berikut :

L kuda-kuda = 120 cmQ = 49,6 kg/mA = 63,14 cm2

Ix = 13600 cm4

Iy = 984 cm4

Wx = 775 cm3Wy = 112 cm3ts = 11 mmtb = 7 mmix = 14,7 cmiy = 3,95 cm

Dari analisa struktur didapatkan data-data sebagai berikut:M = 1817,77 Kg-mN = 3133,26 Kg

D = 2456,28 Kg Maka profil WF 350.175.7.11 dapat dipakai sebagai kolom pendek kuda – kuda.


Daftar PustakaDepartemen Pekerjaan Umum (1983), Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk

Bangunan Gedung (PPIUG 1983), Bandung: Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.

Departemen Pekerjaan Umum (1971), Pedoman Beton 1971, Badan dan Pengembangan Departemen Pekerjaan Umum.

Departemen Pekerjaan Umum (1989), Pedoman Beton 1989, Badan dan pengembangan Depertemen Pekerjaan Umum.

Departemen Pekerjaan Umum (1991), Tata Cara Perhitungan Struktur Beton Untuk Bangunan Gedung (SKSNI T-15-1991-03), Bandung: Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan.

Departemen pekerjaan Umum (1987), Peraturan Perencanaan Ketehanan Gempa Untuk Rumah dan Gedung (SKBI-1.3.531987), Jakarta : Yayasan Badan Penerbit PU.

Kusuma, Gideon dan W.C. Vis (1997), Perencanaan Struktur Pada Daerah Rawan Gempa (CUR 3) Edisi 6, Penerbit Erlangga.

L. Wahyudi dan Syahril A. Rahim (1999), Struktur Beton Bertulang, Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama

Sardjono HS (1987), Pondasi Tiang Pancang, Surabaya: Penerbit Sinar Wijaya.Wang, C.K, dan Charles G. Salmon (1990), Disain Beton Bertulang Edisi ke 4, Jakarta:

Penerbit Erlangga.

1 ikhsan 2

Documents