jadi satu

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Di masa sekarang ini, kita harus bisa lebih lagi menerapkan ilmu pengetahuan dan

teknologi dan lebih peka dalam mendengar informasi khususnya dalam hal bangunan,

misalnya bangunan gedung perkantoran, pabrik, rumah sakit, sekolah, dll.

Secara umum bangunan tersebut terbuat dari material baja dan beton.

Untukmenghemat biaya pembangunan biasanya pemerintah atau masyarakat umum

menggunakan suatu konstruksi yang kuat misalnya konstruksi baja. Semua

pelaksanaan yang menyangkut struktur tidak luput dari material baja.

Kebanyakan orang memilih baja sebagai bahan konstruksi bangunan yaitu karena

baja memiliki keunggulan dibandingkan material yang lainnya :

1. Konstruksi baja memiliki berat sendiri yang relatif ringan dibandingkan dengan

beton.

2. Pekerjaan konstruksi dapat dikerjakan di bengkel dan dilapangan, dapat dipasang,

dibongkar dan dipindah-pindahkan.

3. Baja konstruksi memiliki regang dan tegangan yang tinggi

4. Harga pengerjaan konstruksinya lebih murah daripada beton bertulang.

Disamping memiliki keuntungan baja bangunan memiliki berbagai keburukan atau

kerugiannya sebagai konstruksi yaitu :

1. Baja konstruksi kurang kuat dari pengaruh karat, seperti terhadap udara,uap,air,air

embun,air laut serta pengaruh zat kimia lainnya.

2. Baja konstruksi harus senantiasa dipelihara dalam kurun waktu yang ditentukan

misalnya setiap lima dan sepuluh tahun sekali untuk menjamin kekuatan yan tetap.

3. Pemeliharaan yang dilakukan harus dicat, tetapi lapisan yang terkena karat harus

dihilangkan dahulu dengan cara disikat dengan sikat baja atau dengan

menggunakan pasir atau debu baja dengan menggunakan pesawat tiup, atau dengan

cara kimiawi sehingga memerlukan biaya yang mahal.

4. Baja konstruksi tidak tahan terhadap kebakaran dan panas, sehingga bagian bajanya

harus dibungkus misalnya dengan beton yang tahan panas.

Berdasarkan kelebihan dan kekurangan material baja di atas, maka kami melakukan

perencanaan gable dengan menggunakan struktur baja. Gedung yang menjadi objek

perencanaan adalah Gedung Pabrik Biskuit tidak bertingkat berstruktur utama baja dan

berlokasi di daerah pesisir Makassar.

B. Lokasi Bangunan

Adapun lokasi bagunan pabrik yang direncanakan terletak di Makassar ( pesisir )

Gambar 1.1 Lokasi Bangunan

BAB II

TEORI UMUM DAN METODOLOGI PERANCANGAN

A. Teori Umum

Struktur Gable Frame merupakan salah satu bentuk kontruksi baja yang sering

digunakan pada bangunan-bangunan teknik sipil dan salah satu prinsip yang digunakan

dalam perencanaan struktur di bidang teknik sipil bahwa struktur bangunan aman dan

ekonomis dalam pelaksanaannya. Mengingat beberapa keuntungan dan kelebihan baja

sebagai bahan bangunan dibandingkan dengan bahan yang lain. Maka konstruksi baja

banyak ditemukan pada pembangunan gedung. Misalnya, penggunaan gable frame

untuk industri/pabrik, gudang, serta masih banyak bangunan-bangunan yang lainnya.

Gable adalah suatu bangunan bertingkat satu, yang dibangun dengan atap pelana dengan

rangka struktur yang non-rectangular. Struktur rangka gable terdiri dari rafter, kolom,

haunch, pengaku ( stiffener ), perletakan ( base plate ).

Gambar 2.1 Gable Frame

B. Pembebanan

Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Penentuan secara pasti

besarnya beban yang bekerja pada suatu struktur selama umur layannya merupakan

salah satu pekerjaan yang cukup sulit. Dan pada umumnya, penentuan besarnya beban

hanya merupakan suatu estimasi saja. Meskipun beban yang bekerja pada suatu lokasi

dari struktur dapat diketahui secara pasti, namun distribusi beban dari elemen ke

elemen, dalam suatu struktur umumnya memerlukan asumsi dan pendekatan. Jika

beban-beban yang bekerja pada suatu struktur telah di estimasi, maka masalah

berikutnya adalah menentukan kombinasi-kombinasi beban yang paling dominan yang

mungkin bekerja pada struktur tersebut.

Besar beban yang bekerja pada suatu struktur diatur oleh peraturan pembebanan

yang berlaku, sedangkan masalah kombinasi dari beban-beban yang bekerja telah diatur

dalam SNI 03-1729-2002 pasal 6.2.2. beberapa jenis beban tersebut adalah:

a. Beban mati ( Dead Loads)

Beban mati adalah beban kerja akibat gravitasi yang tetap pada posisinya.

Berat struktur dipandang sebagai beban mati. berat dari semua bagian suatu

gedung/bangunan yang bersifat tetap selama masa layan struktur, termasuk

unsur-unsur tambahan, finishing, mesin-mesin serta peralatan tetap yang

merupakan bagian tak terpisahakan dari bangunan atau gedung tersebut. Beban

mati umumnya diketahui secara tepat seletah perencanaan selesai.

b. Beban Hidup ( Live Loads)

Beban gravitasi pada struktur, yang besar dan lokasinya bervariasi, disebut

beban hidup. Contoh contoh dari beban hidup ialah manusia, mebel, peralatan

yang dapat bergerak, kendaraan, dan barang-barang dalam gudang. Beberapa

beban hidup secara praktis bisa permanen, sedangkan lainnya hanya bekerja

sementara. Karena berat, lokasi dan kepadatan beban hidup sifatnya tidak

diketahui, maka besar yang sesungguhnya dan posisi dari beban ini sangat sukar

ditentukan. Oleh karena beban hidup yang digunakan sebagai beban kerja dalam

perencanaan biasanya ditetapkan oleh peraturan bangunan dari Badan

Pemerintah.

c. Beban Gempa ( Earthquake Loads)

Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada struktur

akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi, baik pergerakan arah vertikal

maupun horisontal. Namun pada umumnya, percepatan tanah arah horisontal

lebih besar dari arah vertikalnya, sehingga pengaruh gempa horisontal jauh lebih

menentukan dari pada gempa vertikal.

d. Beban Angin ( Wind Loads )

Beban angin diperhitungkan dengan menganggap adanya tekanan positif

(tiup) dan tekanan negatif (hisap), yang bekerja tegak lurus pada bidang atap.

Menurut PPPURG 1987, tekanan tiup harus diambil minimal 25 kg/m2, kecuali

untuk bangunan – bangunan berikut:

1. Tekanan tiup ditepi laut hingga 5 km dari pantai harus diambil minimum 40

kg/m2.

2. Untuk bangunan didaerah lain yang kemungkinan tekanan tiupnya lebih dari

40 kg/m2, harus diambil sebesar p = V2/16 ( kg/m2), dengan V adalah

kecepatan angin dalam m/s.

3. Untuk cerobong tekanan tiup dalam kg/m2harus ditentukan dengan rumus

( 42,5 + 0,6 h ), dengan h adalah tinggi cerobong seluruhnya dalam meter.

Nilai tekanan tiup yang diperoleh dari hitungan diatas, harus dikalikan

dengan suatu koefisen angin untuk mendapatkan gaya resultan yang bekerja

pada bidang kontak tersebut.

C. Balok

Balok umumnya dipandang sebagai batang yang terutama memikul beban gravitasi

transversal, termasuk momen ujung balok pada struktur disebut juga sebagai gelagar

( biasanya balok terpenting dengan jarak antara yang lebar ); balok anak ( biasanya

balok yang kurang penting dengan jarak antara yang rapat dan sering berbentuk seperti

rangka batang ). Balok adalah gabungan dari elemen tarik dan elemen tekan.

Gambar 2.2 Penampang Balok

D. Kolom

Kolom merupakan elemen utama pada struktur bangunan karena umumnya

meneruskan beban dari balok atau lantai ke sistem pondasi dibawahnya. Kolom

didefinisikan sebagai suatu komponen struktur bangunan yang tugas utamanya

menyangga beban aksial tekan vertikal dengan bagian tinggi yang tidak ditopang paling

tidak tiga kali dimensi lateral kecil. Sedangkan komponen struktur yang menahan beban

aksial vertikal dengan rasio bagian tinggi dengan dimensi lateral terkecil kurang dari

tiga dinamakan padestal.

E. Atap

Atap adalah bagian dari suatu bangunan yang berfungsi sebagai penutup seluruh

ruangan yang ada di bawahnya terhadap pengaruh panas, debu, hujan, angin atau untuk

keperluan perlindungan. Bentuk atap berpengaruh terhadap keindahan suatu bangunan

dan pemilihan atap hendaknya disesuaikan dengan iklim setempat, tampak yang

dikehendaki oleh arsitek, biaya yang tersedia, dan material yang mudah didapat.

Konstruksi rangka atap yang digunakan adalah rangka atap rafter.rangka atap atau

rafter adalah suatu susunan rangka batang yang berfungsi untuk mendukung beban atap

termasuk juga berat sendiri dan sekaligus memberikan bentuk pada atap. Pada dasarnya

konstruksi rafter akan berbeda satu sama lain. Setiap susunan rangka batang haruslah

merupakan satu kesatuan bentuk kokoh yang nantinya mampu memikul beban yang

bekerja padanya tanpa mengalami perubahan.

F. Dinding

Dinding adalah bagian dari bangunan yang berfungsi sebagai pemisah antara

ruangan luar dengan ruangan dalam, dan sebagai pembatas ruangan satu dengan

ruangan lainnya. Selain itu dinding berfungsi pula sebagai penahan cahaya panas dari

matahari, menahan tiupan angin dari luar, dan untuk menghindari gangguan binatang

atau templas.

Fungsi dinding secara umum :

1. Sebagai pemikul beban diatasnya, dinding harus dapat bertahan terhadap berat

sendiri dan beban dari atas ( beban vertikal ). Selain itu dinding harus dapat bertahan

terhadap beban dan desakan dari samping ( beban horizontal ).

2. Sebagai pembatas ruang yang harus mempunyai sifat :

a. Privasi

b. Indah dan bagus dalam skala, warna, tekstur.

c. Dapat dibuat transparan.

d. Sebagai peredam terhadap bunyi baik dari dalam maupun luar.

3. Pelindung terhadap ganguan dari luar.

o Meredam sinar matahari sehingga dapat menahan atau mengurangi efek

radiasinya,

o Mengurangi atau menambah kehangatan udara dari luar/dalam.

o Isolasi terhadap suhu, baik dari luar maupun dalam ruangan.

o Menahan air hujan dan kelembapan sehingga harus dilapisi dengan lapisan yang

tahan air hujan dan kedap air.

o Menahan hembusan angin.

o Menghalangi datangnya gangguan dari luar.

G. Pelat Lantai

Pelat lantai yang dimaksud adalah plat yang terbuat dari beton bertulang, dapat

difungsikan sebagai lantai atau atap.Untuk pelat beton yang difungsikan sebagai lantai,

tebal minimum adalah 12 cm, dengan tulang (besi beton) 2 lapis, yaitu menggunakan

besi beton diameter 10 mm berjarak 10 cm pada lokasi momen maksimum, dan

diameter 10 mm berjarak 20 cm pada lokasi momen minimum. Penyeragaman diameter

besi beton agar memudahkan pengerjaan dilapangan. Berikut gambar plat lantai:

Gambar 2.3 Pelat Lantai

H. Sambungan Pada Perencanaan

Suatu konstruksi bangunan baja tersusun atas batang-batang baja yang digabung

membentuk satu kesatuan bentuk konstruksi dengan menggunakan berbagai macam teknik

sambungan. Adapun fungsi / tujuan sambungan baja antara lain :

1. Untuk menggabungkan beberapa batang baja membentuk kesatuan konstruksi sesuai

kebutuhan.

2. Untuk mendapatkan ukuran baja sesuai kebutuhan (panjang, lebar, tebal, dan

sebagainya).

3. Untuk memudahkan dalam penyetelan konstruksi baja di lapangan.

4. Untuk memudahkan penggantian bila suatu bagian / batang konstruksi mengalami

rusak.

5. Untuk memberikan kemungkinan adanya bagian / batang konstruksi yang dapat

bergerak missal peristiwa muai-susut baja akibat perubahan suhu.

Macam – macam Sambungan :

1. Sambungan Keling

Paku keling adalah salah satu metode penyambungan yang sederhana. sambungan keling umumnya diterapkan pada jembatan, bangunan, ketel, tangki, kapal Dan pesawat terbang. Penggunaan metode penyambungan dengan paku keling ini juga sangat baik digunakan untuk penyambungan pelat-pelat alumnium. Pengembangan Penggunaan rivet dewasa ini umumnya digunakan untuk pelat-pelat yang sukar dilas dan dipatri dengan ukuran yang relatif kecil. Setiap bentuk kepala rivet ini mempunyai kegunaan tersendiri, masing masing jenis mempunyai kekhususan dalam penggunaannya.

Sambungan dengan paku keling ini umumnya bersifat permanent dan sulit untuk melepaskannya karena pada bagian ujung pangkalnya lebih besar daripada batang paku kelingnya. Gambar dibawah adalag berikut cara pemasangan pada paku keling.

2. Baut

Baut yang digunakan pada sambungan struktural, baik baut A325 maupun baut

A490 merupakan baut berkepala segi enam yang tebal. Keduanya memiliki mur segi

enam tebal yang diberi standar dan simbol pabrik pada salah satu mukanya, bagian

berulir baut dengan kepala segi enam lebih pendek dari pada baut standar yang lain,

keadaan ini memperkecil kemungkinanadanya ulir pada tangkai baut yang memerlukan

kekuatan maksimumnya

3. Sambungan Las

Pengelasan adalah penggabungan logam dengan cara fusi. Logam leleh yang

sangat panas dari batang las ditempelkan pada pelat yang disambung. Dengan demikian,

titik hubung yang diperoleh akan homogen dan menerus. Sangat banyak jenis titik

hubung las, tetapi sebagian besar merupakan variasi dari 2 jenis dasar, yaitu las tumpul

dan las sudut.

Gambar las tumpul dan las sudut

4. Tahanan Nominal Baut

o Suatu baut yang memikul beban terfaktor, Rn sesuai persyaratan LRFD harus

memenuhi:

Ru ≤ ΦRn

Dimana:

Rn = Tahanan nominal baut.

Φ = Faktor reduksi yang diambil sebesar 0,75.

*Rn berbeda-beda untuk masing-masing tipe sambungan.

Ru ≤ ΦRn

http://3.bp.blogspot.com/-lP6f9C6zVE4/TYoLTvg4cYI/AAAAAAAAAE8/daQF_s_7zG0/s1600/2.JPG

o Tahanan geser suatu baut yang memikul gaya geser memenuhi persamaan:

dimana

ri = 0,50 ( baut tanpa ulir pada bidang geser )

fu^b = Kuat tarik baja,

Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir

M = Jumlah bidang geser.

o Baut yang memikul gaya tarik tahanan nominalnya dihitung menurut:

Rn = 0,75 fu^b Ab

5. Tahanan Nominal Sambungan Las

o Dari LRFD persyaratan keamanan suatu struktur terpenuhi:

Φ.Rnw ≥ Ru,

Dimana :

Φ = Faktor tahanan.

Rnw = Tahanan nominal per satuan panjang las.

Ru = Beban terfaktor persatuan panjang las

o Kuat las tumpul penetrasi penuh diterapkan bila gaya tarik atau gaya tekan aksial

terhadap luas efektif dirumuskan dengan:

Φ. Rnw = 0,90 te. fy

o Apabila sambungan dibebani dengan gaya geser terhadap luas efektif dirumuskan

dengan:

Φ Rnw = 0,90 te ( 0,60 fy ).

o Kuat rencana per satuan panjang las sudut ditentukan sebagai berikut:

Φ Rnw = 0,75 te ( 0,60 fy ).

Rn = m.ri. fu^b. Ab,

Rn = 0,75 fu^b Ab

Φ.Rnw ≥ Ru,

Φ. Rnw = 0,90

te. fy

Φ Rnw = 0,90 te ( 0,60

fy ).

Φ Rnw = 0,75 te ( 0,60

fy ).

I. Metodologi Perancangan

Mulai

Analisa pembebanan

Permodelan dengan SAP 2000 v.12 ( Mu)

Design Struktur ( Mn )

Mu ≤ ΦMn

Gambar Finishing

Ya

Tidak

Pengumpulan data dan literatur : - Internet - SNI Baja

Selesai

BAB III

PEMBAHASAN

A. Asumsi Awal ( Preliminary Design )

Beberapa asumsi awal yang digunakan dalam perencanaan Gable Frame pada

daerah Makassar ( pesisir ) antara lain sebagai berikut :

1. Elemen Struktur

Asumsi awal jenis dan dimensi elemen – elemen struktur adalah jenis dan dimensi

struktur yang berdasarkan PPPURG, SNI BAJA

2. Mutu Bahan

Secara umum mutu bahan yang digunakan ialah sebagai berikut :

BAJA

BJ-41 Fy : 250 Mpa ( tegangan leleh baja )

Fu : 410 Mpa ( tegangan total baja )

E : 200000 Mpa ( modulus elastisitas baja )

BJ : 7850 Kg/m3 (berat jenis baja )

3. Data Tanah

Jenis Tanah : Sedang

4. Tipe Struktur Gedung

Tipe Struktur : Gable Frame

Wilayah Gempa : Wilayah 2

Kategori Gedung : Pabrik ( satu lantai )

B. Permodelan Struktur

Struktur gedung dimodelkan secara 3 dimensi dengan menggunakan program SAP

2000 V.12 . Asumsi tumpuan dasar portal adalah Jepit, dengan langkah – langkah

permodelan dan pembebanan terlampir dan gambar hasil permodelan adalah sebagai

berikut :

C. Analisa Beban Yang Bekerja

1. Pola Pembebanan

Beban – beban yang diperhitungkan pada struktur atap adalah, beban mati,

beban hidup, beban hujan, beban angin dengan pola pembagian pembebanan

sebagai berikut :

( belum )

2. Data Analisa Beban Struktur

Penutup Atap :

Jenis : Seng

Berat : 10 kg / m2

Ketentuan Umum :

Kuda – kuda type GABLE

Bentang kuda – kuda : 16 m

Tinggi Kolom : 8,5 m

Jumlah kolom antar memanjang : 9 buah

Jarak antar gording maksimum : 2,5 m

Sudut atap : 30°

Jenis Profil :

Gording menggunakan profil type Canal ( C )

Struktur kolom dan balok menggunkan profil IWF ( I )

Kuda – kuda :

Jarak antar kuda – kuda :

NO LAMBANG JARAK ( m )1 K1 8.52 K2 73 K3 8.54 K4 7.55 K5 7.56 K6 8.57 K7 78 K8 8.5

Jarak antar Gording :

NO LAMBANG JARAK 1 G1 2.3

2 G2 2.3

3 G3 2.3

4 G4 2.3

5 G5 2.3

6 G6 2.3

7 G7 2.3

8 G8 2.3

Profil Baja :

Kolom : WF 250x250x14x14 ( tabel profil baja )

Rafter : WF 250 x 125 x 6 x 9 ( tabel profil baja )

Balok : WF 175x175x7,5x11 ( tabel profil baja )

Gording : C 100x50x20x3 ( tabel profil baja )

Atap : Seng ( asumsi )

D. Perhitungan Beban Struktur

1. Beban Mati

Cara perhitungan dicontohkan untuk gording 1

Gording 1

Berat total, W = Berat penutup atap ( Seng )

= 10 kg/m2

Berat mati, D = Berat total x Jarak antar Gording

= 10 x 2,3

= 23 kg/m2

2. Beban Hujan

Gording 1

Beban hujan, H = 20 kg/m2

Beban hujan, H = Beban hujan x Jarak antar Gording

= 20 x 2,3

= 46 kg/m2

3. Beban Orang ( La )

La di tengah atap = 100 kg/m2

La di tepi atap = 200 kg/m2

Beban orang x La ( x ) = La x sin α

= 200 x 0,5

= 100 kg/m

Beban orang x La ( y ) = La x cos α

= 200 x 0,866

= 173,21 kg/m

4. Beban Angin

Beban angin diperhitungkan terhadap :

a. Akibat angin kanan ( hisap dan

tekan )

b. Akibat angin kiri ( hisap dan

tekan )

Akibat angin Kiri

Tekanan tiup minimum = 40 kg/m2

Beban angin W = Tek. Tiup min x koef. Angin x s

Beban angin x Wx = W x sin α

Beban angin y Wy = W x cos α

Angin Hisap

Gording 1 :

Beban angin W = 40 x -0,6 x 1,15 = -27,6 kg/m

Beban angin x Wx = -27,6 x 0,5 = -13,8 kg/m

Beban angin y Wy = 27,6 x 0,866 = 23,9 kg/m

Angin Tekan

Gording 1 :

Beban angin W = 40 x 0,9 x 1,15 = 41,4 kg/m

Beban angin x Wx = 41,4 x 0,5 = 20,7 kg/m

Beban angin y Wy = 41,4 x 0,866 = 35,85 kg/m

Untuk pembebanan yang terjadi akibat Angin kanan sama dengan Angin kiri

5. Perhitungan Beban Struktur Rafter

a. Analisa Beban Mati ( D )

Berat penutup atap = 10 kg/m2

Berat total atap = Berat penutup atap

= 10 kg/m2

Berat mati = Berat total atap x 14

jarak antar kuda – kuda

= 10 x 14

( 8,5 )

= 21,25 kg/m2

Berat Kuda – kuda = L kuda – kuda x Berat Penampang

= 18,48 x 29,6

= 547,01 kg

Berat Total Kuda2 = Banyak kuda – kuda x Berat rafter

= 9 x 547,01

= 4923,07 kg

Berat mati tambahan = 5 % xberat total kuda−kuda

Jumlah joint pada kuda−kuda

= 5 % x 4923,07

9

= 27,35 kg

No kuda – kudaBeban Mati (D) kg/m

( w x ¼ L)

Beban Mati Tambahan

(Dt) kg per joint

1 ke 2 21,25

27,35

2 ke 3 17,5

3 ke 4 21,25

4 ke 5 18,75

5 ke 6 18,75

6 ke 7 17,5

7 ke 8 17,5

8 ke 9 21,25

b. Analisa beban hujan ( H )

Berat air hujan W = 20 kg/m2

Berat air hujan, H = Berat air hujan x ¼ jarak antar rafter

= 20 x ¼ (8,5)

= 42,5 kg/m

No kuda – kudaBeban Hujan (H) kg/m

( w x ¼ L)

1 ke 2 42,5

2 ke 3 35

3 ke 4 42,5

4 ke 5 37,5

5 ke 6 37,5

6 ke 7 42,5

7 ke 8 35

8 ke 9 42,5

c. Analisa Beban orang

GAMBAR SENDIRI

Tepi rafter ( P ) = 200 kg/m2

Tengah rafter ( P )= 100 kg/m2

d. Beban Gempa pada perancangan

Arah Utara – selatan

T = 0,0488 H3/4

T u-s = 0,0488 ( 8,5 )3/4

= 0,24

Faktor spektrum gempa = 0,38 ( wilayah 2, tanah sedang )

Arah Barat – Timur

T = 0,0731 H3/4

T u-s = 0,0731 ( 8,5 )3/4

= 0,36

Faktor spektrum gempa = 0,38 ( wilayah 2, tanah sedang )

Berat rafter = Jumlah rafter x panjang x berat profil

= 9 x 18,48 x 29,6

= 4923,07 kg

Berat kolom = Jumlah kolom x berat profil x tinggi kolom

= 18 x 82,2 x 8,5

= 12576,6 kg

Berat balok = Jumlah balok x berat profil x panjang balok

= 2 x 82,2 x 63

= 10357,2 kg

Berat gording = Jumlah gording x berat profil x panjang gording

= 10 x 24 x 64,5

= 15480 kg

Berat Total = 4923,07 + 12576,6 + 10357,2 + 15480

= 43336,87 kg

V = C . I . W

R

= 0,38 x1,0 x 43336,87

4,5

= 3659,56 kg

Gaya lateral per joint = 3659,56

9

= 406,62 kg

6. Kombinasi Pembebanan

Kombinasi – kombinasi pembebanan yang dipakai pada analisis struktur

perancangan gable frame dengan :

Combo 1 1,4D

Combo 2 1,2D + 1,6L + 0,5La

Combo 3 1,2D + 1,6L + 0,5H

Combo 4 1,2D + 1,6La + 0,5L

Combo 5 1,2D + 1,6H + 0,8W

Combo 6 1,2D + 1,6W + 0,5L + 0,5La

Combo 7 1,2D + 1,6W + 0,5L + 0,5H

Combo 8 1,2D + 1,0E + 0,5L

Combo 9 1,2D - 1,0E + 0,5L

Combo 10 0,9D + 1,6W

Combo 11 0,9D - 1,6W

Combo 12 0,9D + 1,0 E

Combo 13 0,9D – 1,0 E

A. Desain Struktur Gording

Direncanakan gording menggunakan profil C.100.50 dengan data properties

sebagai berikut :

Bf = 50 mm Sx = 202 mm3 rx = 39,1 mm

H = 100 mm Sy = 74 mm3 ry = 18,8 mm

C = 20 mm Ix = 1010 mm4 A = 66,1 mm2

T = 3 mm Iy = 230 mm4 r (Cy) = 18,6 mm

Desain rasio lebar terhadap tebal profil gording :

Sayap : λ = Bf

2t =

502 x 3

=8,33

λp = 0,38 √Efy

=0.38 √200000240

=10,97

Badan : λ=Htw

=H −2t f −2 r

tw

=56,83

=18,93

λ p=3,76√ Ef y

=3,76√ 200000240

=108,54

1. Desain kuat lentur nominal dan kontrol kapasitas lentur gording

M u=7513773 Nmm

Kondisi leleh

Modulus plastis penampang :

Zx=Bf 2 C ( H−C )+ 14

tw ( H −2C )2

Zx=50 x2 (3 ) x (100−3 )+ 14

x3 x ( 100−2 x (3))2=35727 mm2

Kuat lentur nominal :

M n=M p=F y x Zx=240 x35727=8574480 Nmm

Kondisi tekuk lateral

Lp=1,76 r y√ EF y

=1,76 x18,8√ 200000240

=955,168mm

Lp=L=¿6450 mm >Lp ( terjadi tekuk torsi lateral )

Maka,

M n=M p=F y x Zx=240 x35727=8574480 Nmm

Kontrol kapasitas lentur gording :

ϕb M n=0,9 x 8574480=7717032 Nmm¿ M u=7513773 Nmm

2. Desain kuat geser nominal dan kontrol kapasitas geser gording

didapat hasil analisis menngunakan program SAP v.12 adalah :

V u=5482,31 Nmm

Kuat geser nominal gording :

2,24 √ EF y

=2,24 √ 200000240

=64,67> htw

=18,93

Karena htw

<√ EF y

, maka nilai C v=1, dan kuat geser nominal gording adalah :

V n=0,6 F y Aw C v=0,6 x240 x (100 x 3 ) x1=43200

Kontrol kapasitas geser gording :

ϕb V n=1 x 43200=43200 N>¿ V u=5482,31 N

3. Lendutan Gording

∆ terjadi=5 q L4

384 E I+ P L3

48 E I

Beban merata tidak terfaktor (q) :

Akibat beban mati, q = 10 kg/m = 0,10 N/mm

Akibat beban hujan, q = 46 = 0,46

Akibat beban angin, q = 40 = 0,4

Total = 0,96

Beban terpusat tidak terfaktor ( P ) :

Akibat beban orang, P = 100 = 1,0

Maka, lendutan yang terjadi adalah :

¿ 5 0,96 64504

384 200000 10100000+ 1 64503

48200000 10100000=10,71 mm

∆ terjadi=5 q L4

384 E I+ P L3

48 E I

Lendutan izin :

∆ izin=L

240=6450

240=26,875 mm

B. Desain struktur balok

Diambil contoh perhitungan balok, dengan panjang bentang (L) = 6300 mm

Direncanakan balok menggunakan WF. 175 x 175 x 7,5 x 11 dengan berat sendiri

profil 40,2 kg/m, dan properties profil adalah sebagai berikut :

Bf = 175 mm Sx = 330000 mm3 rx = 75 mm

H = 175 mm Sy = 112000 mm3 ry = 43,8 mm

t f = 11 mm Ix = 2880 0 mm4 A = 5121 mm2

tw = 7,5 mm Iy = 9840000 mm4 r = 12 mm

Berdasarkan analisa struktur menggunakan SAP, didapat momen dan gaya geser

maksimum yang bekerja pada balok, yaitu :

M ux=2391786 Nmm

V ux=1518,85 Nmm

Kondisi leleh

Modulus plastis penampang

Zx=Bf 2 t f ( H−t f )+ 14

tw ( H−2t f )2

Zx=175 x (2 x11 ) x (100 – 11 )+ 14

x 7,5 x (100−2 (3 ))2=359217,5 N

Kontrol rasio lebar terhadap tebal penampang balok :

Sayap : λ=B f

2t f

= 1752.11

=7,95<λ p=0,38√ Ef y

=0,38√ 200000240

=10,96

Badan : λ= htw

=H−2 t f−2r

tw

=175−2.11−2.757,5

=20,03

λ p=3,76√ Ef y

= 3,76√ 200000240

=108,54>λ

Dari hasil kontrol rasio lebar terhadap tebal sayap dan badan penampang

diatas, dapat disimpulkan bahwa profil balok IWF 175.175.7,5.11 termasuk

penampang “kompak”.

Kontrol kapasitas lentur balok :

Nilai M n yang menentukan adalah yang terendah :

M n=F y x Z x=240 x359217,5 N=86212200 N .mm

Ωb M n=0,9 x 86212200=77590980 Nmm>M u=2391786 Nmm

Maka nilai kapasitas lentur balok dipastikan aman.

Analisa geser balok

Berdasarkan hasil analisa struktur dengan program SAP didapat nilai

gaya geser terfaktor maksimum :

V ux=1518,85 Nmm

Kuat geser nominal balok :

2,24 √ EF y

=2,24 √ 200000240

=64,66> htw

=23,34

Karena htw

<√ EF y

, maka nilai C v=28,86, dan kuat geser nominal balok adalah :

V n=0,6 F y Aw C v=4155,84

Kontrol kapasitas geser balok :

ϕb V n=3740,256 N>V u=1518,85 N

C. Desain Struktur kolom

Diambil contoh perhitungan kolom,dengan panjang kolom L = 8500 mm.

Direncanakan kolom dengan profil H. 250, dengan data profil sebagai berikut:

d = H = 250 mm Ix = 115000000 mm4

Bf = 250 mm Iy = 388000000 mm4

tw = 14 mm Sx = 919000 mm3

tf = 14 mm Sy = 304000 mm3

r = 16 mm rx = 105 mm

A = 10470 mm2 ry = 60.9 mm

Berdasarkan analisis pada program SAP v.12 didapat data yang dibutuhkan untuk

penampang kolom sebagai berikut :

pu=53439,8 N

V ux=18548,8 N

1. Panjang efektif kolom ,KL

Karena, kolom merupakan bagian struktur portal kaku bergoyang, maka panjang

efektif kolom dihitung berdasarkan grafik nomogram yang terlampir.

Data balok yang berhubungan dengan kolom :

Gambar. Hubungan antara kolom dan balok tinjau

Balok BD (sumbu x sebelah kanan kolom) WF 250.250

I x=28800 mm4

L=63000 mm

Panjang efektif kolom AB arah x :

Ga , x=1

(karena join A adalah dasar kolom dengan tumpuan jepit)

Ga , x

∑ IcLc

(untukkolom)

∑ IbLb

(untukbalok )=

3880000008500

2880063000

=9,98

Dari nomogram portal bergoyang diperoleh nilai K,x = 0,85 , maka panjang efektif

kolom K,xL = 0,85 . 8500 = 7225 mm

2. Kelangsingan Kolom

Arah sumbu x :

KxLrx

=7225105

=68,80<200 Aman.

3. Klasifikasi kekompakan penampang

Badan penampang :

λ=h

tw=

H−2. tf −2. rtw

=250−(2.14 )−(2.16)

14=13,6

λp=3,76√ EFy

=3,76√ 200000250

=108,54>λ penampang kompak.

sayap penampang :

λ= Bf2tf

= 2502.14

=8,93

λp=0,38√ EFy

=0,38√ 200000250

=10,97> λ penampang kompak.

4. Cek tekuk lentur torsi batang

J=∑ 13

b . t3=13¿

Cw=Iy . ho ²

4=

Iy . (h−tf ) ²4

=38800000 (250−14 ) ²

4=5,402 x 1011

I p=I x=115000000=115000000

rt=√ Cw

I p

+ 0,04 J . L2

I p

=√ 5,402 x1011

115000000+ 0,04 .1066501,33.63000²

50300000

¿195,85 mm

5. Kuat tekan kolom berdasarkan tekuk lentur

Tegangan tekuk kritis elastis Fe :

F e=π ² E

(KLr ) ²

= π ² .200000

( 1 x8500105 )

2=301,211

Tegangan tekuk lentur , Fcr :

4,71√ EF y

=4,71√ 200000240

=135,966> KLr

=68,80

F cr=0,658F y

Fe

F y=0,658 .240

301,211. 240=125,828

Kuat tekan nominal kolom, Pn :

Pn=Ag . Fcr=10470 .125,828=1317420,97 N

Kontrol kapasitas kuat tekan kolom :

ϕ Pn=0,9 x1317420,97 N=1185678,87 N>Pu=53439,8 N

6. Kuat Geser kolom

Ditinjau kolom dengan letak yang sama dengan letak kolom pada analisa tekan diatas

dengan profil H.250

Aw=d .tw=250 x 14=3500 mm2

htw

=25014

=17,85

htw

=17,85<2,24√ EF y

=64,66

maka nilai C v=1

Kuat geser nominal kolom :

V n=0,6 x F y x Aw xC v=0,6 x 250 x 3500 x1=504000 N

Kontrol kapasitas kuat geser kolom :

F v . V n=0,9 .504000=453600 N<V u=18548,8 N

Berdasarkan hasil perhitungan analisa kapasitas geser kolom diatas dapat

disimpulkan bahwa kolom ditinjau dengan profil H.250.250 mampu menahan gaya

geser yang bekerja.

D. Sambungan Antara Balok dan Kolom

Berdasarkan hasil analisa struktur dengan menggunakan program SAP,

didapat gaya – gaya maksimum yang bekerja pada ujung balok dan pada posisi

sambungan rencana yaitu :

LRFD

M u=1481192,36 Nmm

V u=1122,32 Nmm

Direncanakan sambungan menggunakan baut A-325 dan pelat sambung antara

balok dan kolom dengan propertis sebagai berikut :

Baut Pelat

Fub=825 Mpa Fub=370 Mpa

A, b=283,53 mm2 F yp=240 MPa

db=19 mm b p=225 mm

s=112mm t p=9 mm

Jumlah baut dalam satu baris, nx=2

Jumlah baris baut, n y=7

1. Kontrol jarak antar baut

Rencanakan jarak antar baut s dan jarak baut tepi Lev dan Leh :

s=112mm

L ev=56,25 mm

L eh=56,25 mm

Kontrol jarak antar baut rencana terhadap syarat jarak antar baut :

Smin=3 x db=3 x19=57 mm<112mm

Smax=14 x t p=14 x9=126mm>112 mm

Syarat jarak minimum dan maksimum tepi baut :

smin = 1,5. db = 1,5 . 19 = 28,5 mm < 56,25 mm

smax = 12. Tp = 12 . 9 = 108 mm > 56,25 mm

2. Menghitung Letak garis netral

Lebar ekivalen pelat sambung ( sebagai pengganti baut yang tertarik ) :

be=nx . A ,b

s=2. 283,53

112=5,063 mm

Lebar efektif pelat sambung yang tertekan :

b '=0,75 .b p=0,75 . 225=168,75 mm

Letak garis netral dari sisi pelat sambung :

12

. b' .(hp – x )2=12

.be . x2

( b'−be

2 )x2 – b ' . hp . x+b' .h p

2

2=0

Dengan menggunakan persamaan abc, didapat nilai x :

( b'−be

2 )=168,75−5,0632

=82...................................... ( 1 )

(b ' . hp)=(168,75 . 784)=132300 ……... ( 2 )

b' .h p

2=168,75 . 784²

2=51861600 ……….........…….... ( 3 )

x1,2=b ±√b ²−4. a . c

2 a¿ 132300±√132300²−4 . 82 .51861600

2 . 82

x1= 942,05 x2 = 668,25

Jadi letak garis netral dari sisi atas pelat adalah, x = 668,25 mm

GAMBAR TEGANGAN GESER LENTUR

3. Tegangan yang terjadi pada baut

Berdasarkan grafik tegangan pelat sambung diatas didapat persamaan Mu

yaitu :

M u=12(hp – x) . b ’ . σ 3 .

23(hp – x)+ 1

2. x . be . σ 1 .

23

x

Dan didapat nilai σ1

σ 1=3 . Mu

(hp−x )3

(x .b'+x

2. be)

σ 1=3 .1481192,36

(784−668,25 )3

(668,25 .168,75+668,252 . 5,063)

=6,801 Mpa

Dengan menggunakan persamaan segitiga, didapat nilai σ2 dan σ3

σ 2=(x− s

2 )x

x σ1=(668,25−112

2 )668,25

x6,801=6,231 Mpa

σ 2<Fub=370 Mpa Aman.

σ 3=( hp−x )

xx σ1=

(784−668,25 )668,25

x271,91=47,098 Mpa


4. Gaya Tarik pada baut

Gaya tarik satu buah baut :

T u=σ 2 x s x be=6,231 x112 x 5,063=3533,329 N


T u ,1 baut=Tu

nx=3533,329

2=1766,663 N

Kuat nominal tarik baut :

T n=0,75 . Ab .Fub=0,75 .283,53 . 825=175433 N

Kontrol kapasitas tarik satu baut :

Φ. T n=0,75 . 175433=131574,75 N>78162,594 N

5. Gaya geser pada baut

Gaya geser yang ditahan oleh satu baut :

V s , 1baut=Vun

=1122,3214

=80,166 N

Kuat nominal geser satu baut :

V n=m. r1 . Ab. Fub=1.0,4 .283,53 . 825=93564 N

Kontrol kapasitas geser satu baut :

Φ. Vn=0,75 . 93564=70173 N>80,166 N

6. Gaya tumpu pada baut

Gaya tumpu yang ditahan satu baut :

R s ,1 baut=V s , 1 baut=80,166 N

Kuat tumpu nominal satu baut :

Rn=2,4 . db . tp . Fup=2,4 . 19 . 9 .370=151848 N

Kontrol kapasitas tumpu satu baut :

Φ. Rn=0,75 .151848=113886 N>80,166 N

7. Kombinasi gaya geser dan tarik baut

Tegangan geser yang terjadi :

f uv=V u

nbaut . Ab

= 1122,3214 . 283,53

=0,283 Mpa

Kontrol kapasitas tegangan geser :

Φ. r . m. f ub=0,75 .0,4 .1.825=247,5 Mpa>0,283 Mpa

Gaya tarik 1 baut yang terjadi :

T u=1766,663 N

Konstanta tegangan untuk baut A – 325 , f 1 = 807 Mpa

f 2= 621 Mpa

Kontrol tahanan tarik baut :

Φ. T u=f 1 . Ab

Ω=807 . 283,53

2.=114404 N>78162,594 N

Nilai tegangan kombinasi :

f t=807 –1,9 . f uv=807 – 1,9 .0,283=806,462

Kontrol tegangan kombinasi geser dan tarik :

Φ. f t . Ab=0,75 . 797,306 . 283,53=169545,128

Φ. f t . Ab=169545,128>T u=1766,663 N

Desain Struktur Fondasi

1. Data perencanaan Fondasi

direncanakan fondasi telapak seperti gambar dibawah ini :

Gambar. dimensi dan bentuk fondasi rencana

Data Tanah :

Tebal tanah, ht = 0,475 m friction angle = 0o

Berat volume tanah,γt = 18 kN/m3 sudut gesek dalam, F = 0o

Kohesi, c = 80 kpa

Data Fondasi Rencana :

lebar foot plat, B = 1,5 m lebar pedestal,bp = 0,5 m

panjang foot plat, L = 1,5 m panjang pedestal,Lp = 0,5 m

tebal foot plat, hf = 1,5 m tinggi pedestal, hp = 1 m

berat beton bertulang, γc = 0,6 kN/m3 tulangan foot plat, D = 16 m

kuat tekan beton, fc’ = 30 Mpa tulangan pedestal, D = 16 m

kuat leleh baja, fy = 250 Mpa sengkang, Ø = 8 m

selimut beton :

foot plat, ds = 75 mm

padestal, ds = 30 mm

2. Analisa gaya – gaya yang bekerja

Hasil analisa struktur balok padestal pada program SAP 2000

Jenis StrukturMomen (kNm) Gaya Aksial (kN)

Pu

Jenis

ComboMu,x Mu,y

Balok padestal 50,633 0,707 47,068

3. Daya dukung tanah ijin

Dari data tanah siatas maka didapat Nc, Nq, Ny dari tabel nilai – nilai faktor

kapasitas daya dukung Terzaqhi sebesar :

Nc Nq Ny

5,7 1 1

Q = berat fondasi + berat tanah

= hf . yc + ht . yt

= 0,6 . 24 + 0,475 . 18 = 22,95 kN/m2

St = cNc. (1 + 0,3. B/L) + q.Nq + 0,5. Yt . B. Ny.(1 – 0,2. B/L)

= 80.5,7(1+0,3.1,5/1,5) + 22,95x1+0,5x18x1,5x1(1-0,2x1,5/1,5)

= 626,55 kN/m2

4. Kontrol Tegangan tanah yang terjadi

Tegangan tanah maksimal, dan minimal yang terjadi pada tanah adalah sebesar :

Smax=PukB . L

+ Mu, x16

. B. L ²+ Mu , y

16

.B . L ²+q

¿ 47,0681,5 x 1,5

+ 50,63316

x 1,5 x1 ,5²+ 0,707

16

x1,5 x 1, 5²+22,95=135,139 kN /m2

Smin=PukB . L

− Mu, x16

. B . L²− Mu , y

16

. B . L ²+q

¿ 47,0681,5 x 1,5

− 50,63316

x1,5 x1 , 5²− 0,707

16

x1,5 x1 , 5²+22,95=47,401 kN /m2

5. Kontrol kuat geser satu arah

Tinggi efektif tekan beton bidang kritis satu arah :

d = hf – ds – D/2

= 0,6 – 0,075 – 0,016/2 = 0,517 m

Lebar bidang kritis yang menerima tekanan keatas :

a = L/2 – Lp/2 – d

= 1,5/2 – 0,5/2 – 0,517 = 0,017 m

Tegangan tanah pada bidang kritis yang menerima tekanan keatas :

sa = smin + ( L−a )(σ maks – σ min)

L

= 47,401+ (1,5−0,017) .(135,139−47,401)

1,5

= 134,144 kN/m2

Gaya geser akibat tekanan tanah keatas :

Vu = a . B (σmaks+σa)

2 = 0,017 x 1,5 x

(135,139+134,144)2

= 3,43 kN

Kontrol kapasitas gaya geser beton :

F.Vc = F. √ fc '6

B.d = 0,75 x √ 306

x (1,5 x 1000) x (0,517 x 1000)

=530948,5 N = 530,948 kN > Vu = 3,43 kN

Gambar Tegangan geser satu arah

6. Kontrol kuat geser dua arah

Gaya geser akibat tekanan tanah keatas :

Vu = ( B.L – (bk + d). (hk + d)). (σmaks+σmin)

2

= ( 1,5 x 1,5 – (0,5 + 0,517) x (0,5 + 0,517) x (135,139+47,401)

2

= 29,034 kN

Rasio sisi panjang dan pendek padestal :

βc = hk / bk = 0,5/0,5 = 1

keliling bidang kritis fondasi :

bo = 2.((bk + d)+ (hk + d))

= 2.((0,5 + 0,517) + (0,5 + 0,517))= 4,068m

kontrol kapasitas gaya geser beton :

Vc,1 = (1+ 2β c ) . √ fc ' bo . d

6

= (1+ 21 ) .

√30 ' (4,068 x1000 ) .(0,517 x1000)6

= 5759729 N = 5759,729 kN

Vc,2 = (2+ as .dbo ). √ fc ' bo . d

12

= (2+ 20 x0,5174,068 x 1000 )√30 ' (4,068 x1000 ) .(0,517 x1000)

12

= 1919979,37 N = 1919,97 kN

Vc,2 = 13

x √30 x (4,068 x 1000) x (0,517 x 1000)

= 3839819,9 N = 3839,81 kN

Dipilih Vc yang paling kecil Vc = 1919,97 kN

.Vc=0,75 1919,97=1439,97 kN >Vu =29,034 kN

6. Desain Tulangan Fondasi

Tinggi efektif tekan beton bidang kritis satu arah :

D = hf – ds – D/2 = 0,6 – 0,075 – 0,016/2 = 0,517 m

Jarak tepi padestal terhadap sisi luar foot plat :

X = L/2 – hp/2 = 1,5/2 – 0,5/2 = 0,5 m

Tegangan tanah pada tepi kolom :

σx = σmin+ ( L−X ) .(σmaks−σmin)

L

=47,401 + (1,5−0,5 ) x ((135,139−47,401 ))

1,5

= 105,893 kN/m

Momen yang terjadi pada fondasi :

Mu = 12

. σx . x2 + 13

(σmaks – σx) . x2

= 12

.105,893 .0,52+13

(135,139−¿105,893 )x0,52 = 15,68 kNm.

Faktor momen pikul :

K = Mu

F . b . d ² =

15,680,8 x1 x0 , 517²

= 73,33 kN/m2 = 0,073 N/mm2

Kmaks = 8,893

m = Fy

0,85. fc ' =

2500,85.30

= 8,77

Rasio tulangan perlu :

ρ = 1m (1−√1−2 . m. K

Fy ) = 18,77 (1−√1−2 .8,77 .0,073

250 ) = 0,0016

Rasio tulangan balance :

ρb = 0,85 . f c ' . b1Fy

= 0,85 x30 x0,85

250 = 0,09

Rasio tulangan maksimum :

ρmaks = 0,75 . ρb = 0,75 x 0,09 = 0,07

Rasio tulangan Minimum :

ρmin = 1,4/fy = 1,4/240 = 0,006

Kontrol rasio tulangan :

ρmin > ρ 0,006 > 0,0016 (diambil nilai ρ = 0,0016)

luas tulangan perlu :

As = ρ . b . d = 0,0016 x 1000 x (0,517 x 1000) = 827,2 mm2

Luas tulangan untuk 1 tulangan :

As = ¼ p. Ø² = ¼ .p.162 = 201, 062 mm2

Jumlah (n) dan jarak tulangan perlu (s) per-meter :

n = Asperlu/ As 1 tulangan = 827,2 mm2 / 201,062 mm2 = 4,12 ≈ 5 tulangan

Aspakai = As 1tulangan x n = 201,062 mm2 x 5 = 1005,31 mm2

s = As 1 tulanganxb

Aspakai =

78,5 x 10001005,31

= 200 mm/m ≈ 200 mm/m

b. Tulangan Padestal

Tulangan Pokok (vertikal)

d = hk – ds – D/2 = 0,5 – 0,03 – 0,016/2 = 0,462 m

faktor momen pikul :

K = Mu

F . b . d ² =

15,680,8 x0,45 x 0 , 462²

= 24,06 kN/m2 = 0,024 N/mm2

Kmaks = 8,893

Tinggi blok tekan beton :

a = (1−√1− 2 . K0,85 . fc ' ). d = (1−√1−2 .0,018

0,85 .30 ) (0,462 x 1000) = 0,33 mm

Luas tulangan perlu :

As,ul = 0,85 xf c' xaxbfy

= 0,85 x30 x0,33 x 500

240= 17,53 mm2

As,u2 = 1,4 xbxd

fy=

1,4 x500 x (0,462 x1000)240

= 1347,5 mm2

Dipilih yang besar As,u = 1347,5 mm2

Jumlah (n) dan jarak tulangan perlu (s) per-meter :

n = As,u / As 1 tulangan =1347,5 mm2/201,062 mm2 = 6,702 ≈ 7 tulangan

Aspakai = As 1 tulangan x n = 201,062 mm2 x 7 = 1407,434 mm2 > As,u Oke!!

Tulangan sengkang

Kontrol kapasitas geser balok :

F.Vc = F.16. b. d = 0,75 x 16 x 500 x 462 x √ fc '

=15182869 N > Vu = 600 N Aman!

Dipakai tulangan sengkang Ø8

Jarak tulangan sengkang s = d/2 = 462/2 = 231 mm ≈ 250 mm.

Gambar detail Pondasi Telapak

E. Desain Struktur Pelat Dasar Kolom

Direncanakan pelat dasar kolom dengan tinjauan kolom yang mengalami gaya

aksial paling maksimal, seperti gambar berikut :

Data yang dibutuhkan dalam mendesain struktur pelat dasar kolom sesuai

dengan analisis pada program SAP v.12 adalah :

M u=82006413 N .mm

Pu=53439,8 N

Data kolom dan pedestal tinjau adalah :

Kolom Pedestal

d = 250 mm f’c = 25 MPa

bf = 250 mm bp = 500 mm

tw =14 mm hp = 500 mm

tf = 14 mm A2 = 250000

fy = 240 Mpa fu = 370 MPa

Direncanakan pelat dasar kolom dengan tinjauan gaya aksial dan momen yang

bekerja, sesuai dengan asumsi tumPuan dasar kolom adalah jepit.

1. Asumsi dimensi pelat dasar kolom

Direncanakan menggunakan pelat dasar kolom dengan dimensi :

N = 500 mm

B = 500 mm

Luas pelat dasar kolom rencana, A1 ¿250000

Rasio luas pedestal terhadap luas baseplate ¿A2

A1

=25000025000 0

=1

2. Tegangan ijin maksimum

F p maks=ϕc . 0.85 . f ’c .√ A 2/ A 1=0,65 . 0,85 .25 .√1=13,81 N

3. Tekanan tumpu :

qmaks=F p maks . B=13,81 . 500=6905 N /mm

4. Menentukan jenis momen yang bekerja :

ecrit = N2

- Pu2. q maks

= 500

2 - 53439,8

2 .6905 = 246,13

e = MuPu

= MuPu

= 8200641353439,8

= 1534,56 < 248,8 (Momen Kecil )

5. Panjang daerah tumpu, Y

Asumsi jarak tepi angkur = 25 mm

Jarak dari pusat kolom ke angkur, f = 500/2 – 25 = 225 mm

( f +N /2 )2 = (225+500 /2 )2 = 225625

2 Pu(e+ f )qmaks

= 2. 53439,8(10,002+225)

6905

= 3637,49 < 225625 (Dimensi pelat OK)

Dari persamaan diatas maka nilai panjang daerah tumuan untuk metode LRFD

adalah :

Y = ( f +N /2 ) ± √( f + N2 )

2

−2 Pue+ f

qmaks

= (225+500 /2 ) ± √225625−3637,49 = 946,06mm ; 3,84 mm

6. Menghitung gaya tarik angkur

Tu = qmaks. Y - Pu = 6905 (946,06+3,84

2) – 53439,8 = 3226089,95 N

7. Menghitung tebal pelat dasar kolom yang dibutuhkan

Daerah tumpuan (at bearing interface) :

m = ½ (N – 0,95d) = ½ (500 – 0,95 . 400) = 60

karena Y = 420 > m = 60, maka tebal pelat dasar yang dibutuhkan adalah :

tp, (req) = 1,5m √ fp(maks)Fy

= 1,5 . 60 √ 13,81240

= 21,59 mm

Daerah tarik (at tension interface) :

x = N/2 – d/2 – 25 = 500/2 – 400/2 – 25 = 25

tebal pelat dasar kolom yang dibutuhkan dengan metode ASD adalah :

tp, (req) = 2,11 √ Tu xBFy

= 2,11 √ 3226089,95 . 25450 .240

= 27,33

diambil tebal pelat paling maksimum yaitu tp = 80 mm

8. Desain angkur pelat dasar kolom

Direncanakan menggunakan angkur D22 dengan Fu, angkur = 825 MPa

Kuat tarik nominal 1 buah angkur :

Tn = 0,75 . Aangkur . Fu,angkur = 0,75 . 379,94 . 825 = 235087,88N

Kapasitas 1 buah angkur :

Φ.Tn = 0,75 . 235087,88N = 176315,91 N

Jumlah angkur yang dibutuhkan :

n = Tu

ϕ.Tn = 3226089,95176 315,91 = 18,29 ≈ 18 buah angkur

Panjang angkur yang dibutuhkan :

Lmin = Fy

4 .√ f ' c . D =

240

4 .√25 22 = 264 mm

Dipakai panjang angkur 300 mm.

F. Desain Struktur Rafter

Direncanakan rafter menggunakan jenis profil IWF 250 x 125 x 6 x 9

seperti gambar di bawah ini :

Bf = 125 mm Sx = 324000mm3 A = 3766 mm2

H = 250 mm Sy = 47000 mm3 r = 12 mm

T f = 9 mm rx = 27,9 mm

T w = 6 mm ry = 104 mm

Contoh Perhitungan

Berdasarkan analisa struktur menggunakan SAP, didapat momen dan gaya geser

maksimum yang bekerja pada rafter, yaitu :

M ux=¿60446801N.mm

V ux=¿ 13234 N

Kontrol rasio lebar terhadap tebal penampang rafter :

Sayap :

λ=B f

2t f

=1252.9

=6,94<λp=0,38√ Ef y

=0,38√ 200000240

=10,96

Badan :

λ= htw

=H−2 t f−2r

tw

=125−2.9−2.126

=13,83

λ p=3,76√ Ef y

= 3,76√ 200000240

=108,54>λ

Dari hasil kontrol rasio lebar terhadap tebal sayap dan badan penampang

diatas, dapat disimpulkan bahwa profil rafter IWF 250 x 125 x 6 x 9 termasuk

penampang “kompak”.

Analisa geser rafter

Berdasarkan hasil analisa struktur dengan program SAP didapat nilai

gaya geser terfaktor maksimum :

Vu = 21286,77 N

M ux=60446801

Kuat geser nominal rafter :

2,24 √ EF y

=2,24 √ 200000240

=64,66> htw

=23,34

Karena htw

< √ EF y

, maka nilai C v=1, dan kuat geser nominal balok adalah :

V n=0,6 F y Aw C v=0,6 x250 x 1248 x 1=187200 N

Kontrol kapasitas geser rafter :

ϕb V n=187200 N>V u=21286,77 N Penampang aman.

Analisa lendutan rafter

Kendutan balok yang terjadi :

∆ terjadi=5 x q x L4

384. EI+ P x L3

48 . EI

Beban merata tidak terfaktor :

Akibat, Beban mati ( q ) = 23 kg /m = 0,23 N /mm

Beban hujan ( q ) = 46 kg /m = 0,46 N /mm

Beban angin ( q ) = 40 kg /m = 0,40 N /mm +

Total = 1,09 N /mm

Beban Terpusat tidak Terfaktor ( P ) :

Akibat, Beban orang, P = 100 kg /m = 1,00 N /mm

Lendutan yang terjadi :

∆ terjadi=5 x q x L4

384. EI+ P x L3

48 . EI

∆ terjadi=5 x1,09 x 9237

384.200000 .1340000+ 1 x92373

48 .200000 .1340000=0,061 mm

∆ ijin=L

240=9237

240=38,488 mm>0,061

Cek interaksi tekan lentur

Nuϕ Nn

≤ 0,2

37,158856,408

=0,043 ≤ 0,2

M ux

2 x ϕ N n

+( M ux

ϕb. M nx

+M uy

ϕb. M ny)<1,0

132342 x 0,9 x60446801

+( 592165200,9 . 59216520

+ 465816,390,9 . 465816,39 )<1,0

0,0027<1,0

Maka, aman.

Pelat Tekuk Rafter

Luas dari penampang plat pada rafter pengaku vertikal harus memenuhi :

Bf = 125 mm Sx = 324000mm3 A = 3766 mm2

H = 250 mm Sy = 47000 mm3 r = 12 mm

T f = 9 mm rx = 27,9 mm I x =405.105 cm4

T w = 6 mm ry = 104 mm I y =294.104 cm4

A s≥ 0,5 x D x Aw x ¿

Diketahui :

T f = 9 mm

H s = H s−2t f = 250 – ( 2 x 9 ) = 232 mm

Aw = 232 x 9 = 2088 mm2

D = 1

C v=1,5 x K n xEf y

x1

( htw

)2 =1,5 x(5+

5

( 2300232 )

2 )¿4,223

Maka,

A s≥ 0,5 x D x Aw x (( 1+C v ) x (ah−( a

h )2

√(1+( ah )

2) ))3766 ≥ 0,5 x1 x2088 x ((1+4,223 ) x (

2300

232−(2300232 )

2

√(1+( 2300232 )

2)))3766 ≥ 9412,925 Aman.

I s ≥0,75 x h x tw3 untuk

ah

≥√2

405. 105 ≥ 0,75 x 232 x216

405. 105 ≥ 37584 Aman.

G. Sambungan Antara Kolom dan Rafter

Berdasarkan hasil analisa struktur dengan menggunakan program SAP,

didapat gaya – gaya maksimum yang bekerja pada ujung rafter dan pada posisi


M u=59216536 Nmm

V u=20253,61 Nmm

Direncanakan sambungan menggunakan baut A-325 dan pelat sambung antara

rafter dan kolom dengan propertis sebagai berikut :

Baut Pelat


A, b=283,53 mm2 F yp=240 MPa

db=19 mm b p=225 mm

s=112mm t p=9 mm

Jumlah baut dalam satu baris, nx=2

Jumlah baris baut, n y=7

1. Kontrol jarak antar baut

Rencanakan jarak antar baut s dan jarak baut tepi Lev dan Leh :

s=112mm

L ev=56,25 mm

L eh=56,25 mm

Kontrol jarak antar baut rencana terhadap syarat jarak antar baut :

Smin=3 x db=3 x19=57 mm<112mm

Smax=14 x t p=14 x9=126mm>112 mm

Syarat jarak minimum dan maksimum tepi baut :

smin = 1,5. db = 1,5 . 19 = 28,5 mm < 56,25 mm

smax = 12. Tp = 12 . 9 = 108 mm > 56,25 mm



be=nx . A ,b

s=2. 283,53

112=5,063 mm


b '=0,75 .b p=0,75 . 225=168,75 mm


12

. b' .(hp – x )2=12

.be . x2

( b'−be

2 )x2 – b ' . hp . x+b' .h p

2

2=0


( b'−be

2 )=168,75−5,0632

=82...................................... ( 1 )

(b ' . hp)=(168,75 . 784)=132300 ……... ( 2 )

b' .h p

2=168,75 . 784²

2=51861600 ……….........…….... ( 3 )

x1,2=b ±√b ²−4. a . c

2 a¿ 132300±√132300²−4 . 82 .51861600

2 . 82

x1= 942,05 x2 = 668,25





yaitu :

M u=12(hp – x) . b ’ . σ 3 .

23(hp – x)+ 1

2. x . be . σ 1 .

23

x


σ 1=3 . Mu

(hp−x )3

(x .b'+x

2. be)

σ 1=3 .59216536

(784−668,25 )3

(668,25 .168,75+668,252 . 5,063)

=271,91 Mpa


σ 2=(x− s

2 )x

x σ1=(668,25−112

2 )668,25

x271,91=249,124 Mpa


σ 3=( hp−x )

xx σ1=

(784−668,25 )668,25

x271,91=47,098 Mpa




T u=σ 2 x s x be=249,124 x 112 x5,063=156325,188 N


T u ,1 baut=Tu

nx=156325,188

2=78162,594 N


T n=0,75 . Ab .Fub=0,75 .283,53 . 825=175433 N


Φ. T n=0,75 . 175433=131574,75 N>78162,594 N



V s , 1baut=Vun

=20253,6114

=1446,686 N


V n=m. r1 . Ab. Fub=1.0,4 .283,53 . 825=93564 N


Φ. Vn=0,75 . 93564=70173 N>1446,686 N



R s ,1 baut=V s , 1 baut=78162,594 N


Rn=2,4 . db . tp . Fup=2,4 . 19 . 9 .370=151848 N


Φ. Rn=0,75 .151848=113886 N>78162,594 N



f uv=V u

nbaut . Ab

= 20253,6114 . 283,53

=5,102 Mpa


Φ. r . m. f ub=0,75 .0,4 .1.825=247,5 Mpa>5,102 Mpa


T u=78162,594 N


f 2= 621 Mpa


Φ. T u=f 1 . Ab

Ω=807 . 283,53

2.=114404 N>78162,594 N


f t=807 –1,9 . f uv=807 – 1,9 .5,102=797,306


Φ. f t . Ab=0,75 . 797,306 . 283,53=169545,128

Φ. f t . Ab=169545,128>T u=78162,594 N

H. Sambungan Antar Rafter

Berdasarkan hasil analisa struktur dengan menggunakan program SAP, didapat

gaya – gaya maksimum yang bekerja pada ujung rafter dan pada posisi


M u=21243422,22 Nmm

V u=3230,73 Nmm

Pu=13516,03 Nmm

Baut ulir ( bor ) diameter ϕ = 80 mm

Tipe Baut A-325 dengan properties sebagai berikut :

Baut Pelat


A, b=283,53 mm2 F yp=240 MPa

db=19 mm b p=225 mm

s=112mm t p=9 mm

1. Kontrol Kekuatan Baut

Perhitungan gaya aksial yang diterima setiap baut :

Ruv=Pu

n=13516,03

6=2252,667

Perhitungan kuat geser baut :

Φ Rnv=0,9 x 0,5 x Fu x Ab x m

¿0,9 x0,5 x 410 x283,53 x 1=52311,285 N

Perhitungan kuar tumpu baut

Φ R n=2,4 x d x t p x F u x0,75

¿2,4 x 80 x9 x 410 x0,75=531360 N

Perhitungan kuat tarik baut

Φ R nt=0,75 x 0,75x F u x Ab

¿0,75 x 0,75 x 410 x283,53=65389.106 N

Rumus interaksi geser dan kuat tarik baut

( Ruv

ϕ Rnv)

2

+( Rut

Rn t)

2

≤1( 2252,66752311,285 )

2

+(R ut531360 )

2

≤1

R ut=T=530868,26 N



be=nx . A ,b

s=2. 283,53

112=5,063 mm


b '=0,75 .b p=0,75 . 225=168,75 mm


12

. b' .(hp – x )2=12

.be . x2

( b'−be

2 )x2 – b ' . hp . x+b' .h p

2

2=0


( b'−be

2 )=168,75−5,0632

=82...................................... ( 1 )

(b ' . hp)=(168,75 . 784)=132300 ……... ( 2 )

b' .h p

2=168,75 . 784²

2=51861600 ……….........…….... ( 3 )

x1,2=b ±√b ²−4. a . c

2 a¿ 132300±√132300²−4 . 82 .51861600

2 . 82

x1= 942,05 x2 = 668,25





yaitu :

M u=12(hp – x) . b ’ . σ 3 .

23(hp – x)+ 1

2. x . be . σ 1 .

23

x


σ 1=3 . Mu

(hp−x )3

(x .b'+x

2. be)

σ 1=3 . 21243422,22

(784−668,25 )3

(668,25 .168,75+668,252 . 5,063)

=92,911 Mpa


σ 2=(x− s

2 )x

x σ1=(668,25−112

2 )668,25

x92,911=85,125 Mpa


σ 3=( hp−x )

xx σ1=

(784−668,25 )668,25

x92,911=16,093 Mpa




T u=σ 2 x s x be=85,125 x112 x 5,063=48270,642 N


T u ,1 baut=Tu

nx= 48270,642

2=24135,321 N


T n=0,75 . Ab .Fub=0,75 .283,53 . 825=175433 N


Φ. T n=0,75 . 175433=131574,75 N>24135,321 N



V s , 1baut=Vun

=3230,736

=538,455 N


V n=m. r1 . Ab. Fub=1.0,4 .283,53 . 825=93564 N


Φ. Vn=0,75 . 93564=70173 N>538,455 N



R s ,1 baut=V s , 1 baut=538,455 N


Rn=2,4 . db .t p .Fup=2,4 . 19 . 9.370=151848 N


Φ. Rn=0,75 .151848=113886 N>538,455 N



f uv=V u

nbaut . Ab

= 3230,736 . 283,53

=1,889 Mpa


Φ. r . m. f ub=0,75 .0,4 .1.825=247,5 Mpa>1,889 Mpa


T u=538,455 N


f 2= 621 Mpa


Φ. T u=f 1 . Ab

Ω=807 . 283,53

2.=114404 N>538,455 N


f t=807 –1,9 . f uv=807 – 1,9 .1,889=803,411


Φ. f t . Ab=0,75 . 803,411 . 283,53=170843,319

Φ. f t . Ab=170843,319>T u=538,455 N

jadi satu

Documents