studi perilaku kolom akibat gaya aksial dan … · memikul beban merata saja, namun juga harus...
TRANSCRIPT
1
STUDI PERILAKU KOLOM AKIBAT GAYA AKSIAL DAN LENTUR (BEAM-COLUMNS) DENGAN MENGGUNAKAN ABAQUS 6.7 PADA DAERAH RAWAN
GEMPA
Nama Mahasiswa : Muhammad Amitabh Pattisia NRP : 3109106045 Jurusan : Teknik Sipil, FTSP – ITS Dosen Pembimbing : 1) Budi Suswanto, ST, MT, Ph.D : 2) Ir. R Soewardojo, MSc
Abstrak Suatu elemen struktur kolom biasanya harus memikul beban aksial (tarik atau tekan)
dan momen lentur secara bersama-sama maka elemen tersebut dapat dikatakan balok kolom (beam-columns). Apabila besarnya gaya aksial yang bekerja cukup kecil dibandingkan momen lentur yang bekerja, maka efek dari gaya aksial tersebut diabaikan dan komponen tersebut dapat didesain sebagai komponen struktur lentur. Sedangkan gaya aksial yang bekerja lebih dominan daripada momen lentur, maka komponen struktur tersebut harus didesain sebagai komponen struktur tarik (jika yang bekerja gaya aksial tarik) atau didesain sebagai komponen struktur tekan (jika yang bekerja gaya aksial tekan).
Secara umum dalam penelitian ini akan direncanakan sebuah bangunan gedung yang
typical dengan dimensi bangunan 20 m x 30 m ( jarak bentang 5 m) dan 5 lantai dengan tinggi bangunan 20 m (tinggi tiap lantai 4m). Untuk analisa struktur khususnya pada kolom yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan (beam-columns) dengan menggunakan program bantu SAP 2000 versi 14, untuk mengetahui perilaku elemen struktur menggunakan software Abaqus 6.7 dan untuk analisa penampang dengan menggunakan software Xtract 2.6.2.
Pada akhirnya penyusunan dari tugas akhir ini penulis mengharapkan dapat
merencanakan suatu struktur kolom yang efisien tanpa mengabaikan faktor keselamatan dan fungsi bangunan tersebut. Tujuan dari Tugas akhir ini adalah menghasilkan perencanaan struktur kolom yang menerima gaya Aksial dan Lentur secara bersamaan dengan memenuhi persyaratan keamanan struktur berdasarkan SNI 03-1729-2002, RSNI 03-1726-201x, dan PPIUG 1983. Kata Kunci : beam-columns, bangunan gedung, kolom, Xtract versi 2.6.2, Abaqus 6.7 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Suatu bangunan baja gedung terdiri dari beberapa elemen yaitu balok dan kolom. Suatu elemen struktur kolom biasanya harus memikul beban aksial (tarik atau tekan) dan momen lentur secara bersama-sama maka elemen tersebut dapat dikatakan balok kolom (beam-column). Apabila besarnya gaya aksial yang bekerja cukup kecil dibandingkan momen lentur yang bekerja, maka efek dari gaya aksial tersebut diabaikan dan komponen tersebut dapat didesain sebagai komponen struktur lentur. Sedangkan gaya aksial yang bekerja lebih dominan daripada momen lentur, maka komponen struktur tersebut harus didesain sebagai komponen struktur tarik
(jika yang bekerja gaya aksial tarik) atau didesain sebagai komponen struktur tekan (jika yang bekerja gaya aksial tekan).
Dalam konstruksi bangunan baja suatu elemen struktur pada suatu bangunan gedung harus mempunyai syarat-syarat perencanaan yang harus dipenuhi. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam mencapai keamanan struktur yaitu kekuatan, stabilitas, ekonomis dan berdayaguna selama umur layan yang dipengaruhi oleh pengaruh lingkungan (korosi), rangkak (creep), susut dan pemuaian, dan akibat beban-beban berulang serta beban-beban khusus lainnya.
Secara umum dalam penelitian ini akan direncanakan sebuah bangunan gedung yang typical dengan dimensi
2
bangunan 20 m x 30 m ( jarak bentang 5 m) dan 10 lantai dengan tinggi bangunan 40 m (tinggi tiap lantai 4m). Untuk analisa struktur khususnya pada kolom yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan (beam-columns) dengan menggunakan program bantu SAP 2000 versi 14, untuk mengetahui perilaku seperti tegangan, regangan dan defleksi pada elemen struktur menggunakan software Abaqus 6.7 dan untuk analisa penampang dengan menggunakan software Xtract 2.6.2.
Proposal Tugas Akhir ini akan difokuskan untuk mempelajari perilaku struktur baja khususnya elemen kolom yang mengalami beban aksial dan lentur secara bersamaan karena dalam perencanaan struktur elemen kolom, terjadinya momen akan lebih besar sebab adanya faktor pembesaran momen dan untuk defleksi juga akan lebih besar. Untuk desain profil menggunakan profil King Cross karena pada struktur bangunan baja untuk desain profil King Cross lebih banyak digunakan dibandingkan dengan profil yang lain.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah yang ingin dibahas yaitu
1. Bagaimana menganalisa struktur kolom baja dengan menggunakan program SAP 2000 versi 14?
2. Bagaimana menganalisa struktur kolom baja yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan (beam-column) dengan menggunakan rumus empiris dengan menghitung momen akibat pembesaran momen?
3. Bagaimana mengetahui perilaku struktur kolom yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan seperti regangan, tegangan dan defleksi yang terjadi dengan mengunakan software Abaqus 6.7?
4. Bagaimana mengetahui kekuatan penampang yang terjadi pada struktur kolom yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan dengan mengunakan software Xtract 2.6.2?
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian yang ingin dicapai adalah
1. Dapat menganalisa struktur kolom baja dengan menggunakan program SAP 2000 versi 14.
2. Dapat menganalisa struktur kolom baja yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan (beam-column) dengan menggunakan rumus empiris dengan menghitung momen akibat pembesaran momen.
3. Dapat mengetahui perilaku struktur kolom yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan seperti regangan, tegangan dan defleksi yang terjadi dengan mengunakan software Abaqus 6.7.
4. Dapat mengetahui kekuatan penampang yang terjadi pada struktur kolom yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan dengan mengunakan software Xtract 2.6.2.
1.4 Batasan Masalah Penelitian
Permasalahan dalam penelitian ini sebenarnya cukup banyak yang harus diperhatikan, namum mengingat akan keterbatasan waktu, penelitian ini mengambil batasan:
1. Hanya mempelajari perilaku kolom yang menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan
2. Tidak meninjau dari segi analisa biaya, arsitektural dan manajemen konstruksi
3. Tidak membahas struktur bagian bawah
4. Tidak membahas metode pelaksanaan di lapangan
5. Analisa struktur memakai alat bantu software seperti SAP 2000 versi 14, Xtract 2.6.2 dan Abaqus 6.7.
1.5 Manfaat Manfaat yang bisa didapatkan dari
penelitian ini adalah Untuk dunia konstruksi
1. Sebagai bahan masukan bagi dunia konstruksi khususnya elemen struktur kolom yang menerima beban aksial dan momen lentur secara bersamaan.
2. Sebagai bahan pertimbangan bahwa struktur kolom tidak hanya didesain terhadap gaya aksial tetapi lentur juga harus diperhitungkan.
Untuk penulis
3
1. Dapat memberikan pengetahuan khususnya ketika suatu elemen struktur kolom menerima beban aksial dan lentur secara bersamaan
2. Dapat mengetahui dalam perencanaan hal-hal yang harus diperhatikan dalam merencanakan suatu struktur tidak hanya menghitung kekuatannya saja tetapi kestabilan suatu bangunan juga harus dipertimbangkan.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum
Bagian struktur dari suatu bangunan banyak yang menerima beban kombinasi momen dan beban normal. Yang paling mudah dikenali yaitu kolom dari suatu portal. Kolom tersebut disamping menerima gaya normal tekan, juga menerima momen lentur akibat sambungan kaku pada balok kolom. Oleh sebab itu kombinasi dari gaya aksial dan momen lentur harus dipertimbangkan dalam proses desain komponen struktur tersebut. Komponen struktur tersebut sering disebut sebagai elemen balok-kolom (beam-columns) (Agus Setiawan 2008). Bila lentur digabungkan dengan tarikan aksial, kemungkinan ketidakstabilannya menjadi berkurang dan kelelehan biasanya membatasi perencanaan. Untuk gabungan lentur dengan tekanan aksial, kemungkinan ketidakstabilannya menjadi meningkat (Salmon dan Johson 1994).
Pada struktur-struktur statis tak tentu umumnya sering dijumpai elemen balok-kolom ini. Berikut gambar portal statis tak tentu pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Struktur portal statis tak tentu
Akibat kondisi pembebanan yang
bekerja, maka batang AB tidak hanya memikul beban merata saja, namun juga harus memikul beban lateral P1. Dalam efek ini efek lentur dan efek gaya tekan P1 yang bekerja pada batang AB harus dipertimbangkan dalam proses desain penampang batang AB, atau dengan kata lain batang AB harus didesain sebagai suatau elemen balok-kolom.
Berbeda dengan batang CD yang hanya didominasi oleh efek lentur saja, gaya lateral P2 sudah dipikul oleh pengaku-pengaku (bracing) bentuk X, sehingga batang CD dapat didesain sebagai suatu elemen balok tanpa pengaruh gaya aksial. Batang CF dan DE hanya akan memikul gaya aksial tarik maupun tekan saja, melihat kondisi pembebanan pada Gambar 2.1. maka batang DE akan memikul gaya aksial tarik, sedangkan batang CF akan sedikit kendur (Segui 1994).
Selain batang AB yang didesain sebagai elemen balok-kolom, batang – batang AC,BD,CE,DF juga harus didesain sebagai suatu elemen balok-kolom, karena selain memikul gaya aksial akibat reaksi dari balok-balok AB dan CD, batang-batang ini juga harus menerima transfer momen yang diberikan oleh batang AB dan BC, sehingga efek lentur dan efek gaya aksial yang bekerja tidak boleh diabaikan salah satunya.
Kombinasi momen dengan gaya tarik tidak terlalu menimbulkan masalah, karena gaya tarik akan mengurangi besarnya lendutan akibat beban momen. Sedangkan pada kombinasi gaya tekan dengan momen, gaya tekan akan menambah besarnya lendutan yang akan menambah besarnya momen. Ini akan menambah besarnya lendutan dan seterusnya. Diharapkan batang cukup kaku sehingga tidak terjadi defleksi yang berlebihan. Kegagalan suatu beam column terjadi pada saat tekuk lentur, tekuk lokal terjadi pada bentang pendek dan tekuk torsi terjadi pada bentang menengah dan panjang (Hassam dan Rasmussen 2002).
Beberapa prosedur desain yang dapat digunakan untuk suatu elemen balok-kolom antara lain (1) pembatasan tegangan kombinasi, (2) pemakaian rumus interaksi semi empiris berdasarkan tegangan kerja (metode ASD), serta (3) pemakaian rumus
A
F E
q
P1
P2
B
C D
q
4
interaksi semi empiris berdasarkan kekuatan penampang (Load and Resistance Factor Design (LRFD)) (Chen 1991).
2.2 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 sangat sulit. Dan pada umumnya penentuan besarnya beban hanya merupakan suatu estimasi saja. Jika beban – beban yang bekerja pada suatu struktur telah diestimasi, 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 (PPIUG 83) sedangkan masalah kombinasi dari beban – beban yang bekerja telah diatur dalam SNI 03-1729-2002 Pasal 6.2.2. beberapa jenis beban yang ada yaitu
1. Beban Mati Adalah berat dari semua bagian suatu
gedung atau bangunan yang bersifat tetap selama masa layan struktur, termasuk unsur – unsur tambahan, finishing, mesin – mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian tak terpisahkan dari gedung / bangunan tersebut.
2. Beban Hidup Adalah beban gravitasi yang bekerja
pada struktur dalam masa layannyua dan timbul akibat penggunaannya suatu gedung. Termasuk beban ini adalah berat manusia, perabotan yang dapat dipindah – pindah, kendaraan dan barang – barang lain. Karena besar dan lokasi beban yang senatiasa berubah – ubah, maka penentuan beban hidup secara pasti adalah merupakan suatu hal yang cukup suli. Untuk nilai reduksi beban hidup pada persamaan 1.
𝐿𝐿 = 𝐿𝐿𝑜𝑜 �0,25 + 4,57 �𝐾𝐾𝐿𝐿𝐿𝐿 𝐴𝐴𝑇𝑇
�
Dimana : L = Beban hidup desain tereduksi yang
ditumpu oleh komponen struktur.
Lo = Beban hidup desain belum direduksi yang ditumpu oleh komponen struktur (Tabel 2.1)
KLL= Faktor elemen beban hidup (Tabel 2.2).
AT = Luas tributary (m2) Tabel 2.1 Beban Hidup Merata Maksimum. Lo, dan Beban Hidup Terpusat Minimum
Fungsi Bangunan Kantor
Merata ( Kg/m2)
Beban terpusat ( Kg )
Ruangan arsip dan komputer harus didesain berdasarkan beban yang lebih berat dari beban pemakaian yang diantisipasi. 1. Lobi dan koridor
lantai dasar. 2. Kantor. 3. Koridor diataas
lantai dasar.
244,65 245 390,4
907,24 907,24 907,24
Tabel 2.2 Faktor Elemen Beban Hidup, KLL
Elemen KLL Kolom –kolom dalam Kolom-kolom luar tapa pelat kantilever
4 4
Kolom-kolom tepi dengan pelat pelat kantilever.
3
Kolom-kolom sudut dengan pelat kantilever, Balok-balok tepi tanpa pelat kantilever, Balok dalam.
2
Semua komponen struktur yang tidak tercantum diatas : Balok-balok tepi dengan pelat kantilever, Balok-balok kantilever, Pelat-pelat satu arah, Pelat-pelat dua arah, Komponen struktut tanpa ketentuan ketentuan untuk penyaluran geser menerus tegak lurus terhadap bentangnya.
1
3. Beban Angin Beban angin adalah beban yang
bekerja pada struktur akibat Beban angin adalah beban yang bekerja pada struktur akibat tekanan-tekanan dari gerakan angin. Beban angin sangat tergantung dari lokasi ketinggian dari struktur.
4. Beban Gempa Adalah semua beban statik ekuivalen
yang bekerja pada struktur akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi, baik pergerakan arah vertikal maupun horisontal.
5
Namun pada umumnya percepatan tanah arah horisontal lebih besar dari pada arah vertikalnya, sehingga pengaruh gempa horisontal jauh lebih besar menentukan daripada gempa vertikal.
Berdasarkan SNI 03-1726-2010, peluang dilampauinya beban dalam kurun waktu umur bangunan 50 tahun adalah 2% dan gempa yang menyebabkannya disebut Gempa Rencana (dengan periode ulang 2500 tahun). Nilai faktor modifikasi respon struktur dapat ditetapkan sesuai dengan kebutuhan.
Koefisien respon seismic, Cs harus ditentukan sesuai dengan :
Cs = SDS
�RIe�
Dimana: SDS = parameter percepatan spektrum
respons disain dalam rentang periode pendek seperti ditentukan dari RSNI2 03-1726-201x pasal 6.3
R = faktor modifikasi respon RSNI2 03-1726-201x Tabel 9
Ie = faktor keutamaan hunian yang ditentukan sesuai dengan RSNI2 03-1726-201x
Nilai Cs yang dihitung sesuai dengan RSNI2 03-1726-201x tidak perlu melebihi berikut ini: Cs = SD 1
T× RIe
Cs harus tidak kurang dari: Cs = 0,044 × SDS × Ie ≥ 0,01
Periode struktur fundamental, T, dalam arah yang ditinjau harus diperoleh menggunakan properti struktur dan karateristik deformasi elemen penahan dalam analisis yang teruji. Sebagai alternative pada pelaksanaan analisis untuk menentukan periode fundamental, T, diijinkan secara langsung menggunakan periode bangunan pendekatan, (Ta) dalam detik, yang ditentukan dari persamaan berikut:
𝑇𝑇𝑎𝑎 = 𝐶𝐶𝑡𝑡 × h𝑛𝑛𝑥𝑥 Gaya gempa lateral (Fx) (KN) yang timbul di semua tingkat harus ditentukan dari persamaan berikut:
𝐹𝐹𝑥𝑥 = 𝐶𝐶𝑣𝑣𝑥𝑥 × 𝑉𝑉 dimana:
𝐶𝐶𝑣𝑣𝑥𝑥 =𝑊𝑊𝑥𝑥 × h𝑛𝑛𝑘𝑘
∑ 𝑊𝑊𝑖𝑖 × h𝑖𝑖𝑘𝑘𝑛𝑛𝑖𝑖=1
𝑉𝑉𝑠𝑠 = 𝐶𝐶𝑠𝑠 × 𝑊𝑊𝑇𝑇
Cvx = faktor distribusi vertical V = gaya lateral disain total atau geser
didasar struktur(kN) Wi dan wx = bagian berat seismik efektif
total struktur (W) yang ditempatkan atau dikenakan padatingkat i atau x
hi dan hx = tinggi (m) dari dasar sampai tingkat padatingkat i atau x
k = eksponen yang terkait dengan periode struktur sbagai berikut:
− untuk struktur yang mempunyai periode sebesar 0,5 detik atau kurang, k = 1
− untuk struktur yang mempunyai periode sebesar 2,5 detik atau lebih, k = 2
− untuk struktur yang mempunyai periode antara 0,5 dan 2,5 detik, k = 2 atau harus ditentukan dengan interpolasi linier antara 1 dan 2.
2.3 Aksi Kolom Suatu komponen struktur yang
mengalami gaya tekan konsentris, akibat beban terfaktor Nu, menurut SNI 03-1729-2002, Pasal 9.1 harus memenuhi:
𝑁𝑁𝑢𝑢 < φ𝑐𝑐
× 𝑁𝑁𝑛𝑛 dimana:
φ𝑐𝑐 = 0,85
𝑁𝑁𝑢𝑢 = beban terfaktor 𝑁𝑁𝑛𝑛 = kuat tekan nominal komponen struktur = 𝐴𝐴𝐴𝐴 × 𝑓𝑓𝑦𝑦
2.4 Aksi Balok Tahanan balok dalam desain LRFD
(Load and Resistance Factor Design) harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
φ𝑏𝑏
× 𝑀𝑀𝑛𝑛 > 𝑀𝑀𝑢𝑢 dimana: φ𝑏𝑏
= 0,9 𝑀𝑀𝑛𝑛 = Tahanan momen nominal; 𝑀𝑀𝑢𝑢 = Momen lentur akibat beban
terfaktor
2.5 Kombinasi beban Aksial dan Lentur (Beam-Columns)
• Bila balok kolom memikul momen lentur sepanjang bagian tanpa pengekang lateral, akan melendut pada bidang momen lenturnya. Ini
6
akan menghasilkan momen sekunder (menambah besarnya momen) sebesar gaya tekan dikalikan lendutannya (eksentrisitasnya). (Pada gambar 2.5.a, tambahan momen ini sebesar Pu × δ). Tambahan momen ini akan menambah lendutan, seterusnya akan menambah momen begitu seterusnya sampai mencapai keseimbangan.
• Bila portal mengalami pergoyangan, dimana ujung-ujung kolom akan mengalami perpindahan lateral satu dengan yang lain. Hal ini akan menimbulkan juga tambahan momen (Pada gambar 2.5.b, tambahan momen ini sebesar Pu×Δ) (Marwan dan Isdarmanu 2006) Untuk menghitung momen-momen
tambahan akibat δ dan Δ ini menurut peraturan LRFD dapat dihitung memakai analisa order pertama, dan mengalikan momen yang diperoleh dengan factor pembesaran momen (amplification factor), δb dan δs dan dengan cara beam-columns dengan memakai Momen Akhir.
1. Pembesaran Momen a. Elemen tidak bergoyang Untuk suatu komponen struktur tak bergoyang, maka besarnya momen lentur terfaktor dihitung sebagai berikut: Mu = δb Mntu
Dimana nilai
δb =Cm
1 − NuNcrb
> 1
Ncrb =Ag × fy
λc2 =
π2 × Eλ2 × Ag
b. Elemen tidak bergoyang Untuk komponen struktur
bergoyang, maka besarnya momen lentur terfaktor, harus diperhitungkan sebagai berikut:
Mu = δb Mntu + δs Mlt
Mlt adalah momen lentur terfaktor pada analisa order pertama yang diakibatkan beban yang menimbulkan pergoyangan,
sedangkan δs adalah faktor amplifikasi, untuk memasukkan
pengaruh P-Δ dengan rumusnya sebagai berikut:
𝛿𝛿𝑠𝑠 =𝐶𝐶𝑚𝑚
1 − � ∑𝑁𝑁𝑢𝑢∑𝑁𝑁𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠
�> 1
𝑁𝑁𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠 =𝐴𝐴𝐴𝐴 × 𝑓𝑓𝑦𝑦
λ𝑐𝑐2 =
𝜋𝜋2 × 𝐸𝐸λ2 × 𝐴𝐴𝐴𝐴
dengan: ∑Nu → jumlah gaya tekan berfaktor seluruh kolom dalam satu tingkat yang ditinjau. ∑Ncrs → jumlah gaya kritis Euler untuk element bergoyang, (K-bergoyang) dalam satu tingkat yang ditinjau.
2. Kontrol kestabilan struktur tekan dan
momen lentur Persamaan Interaksi antara gaya
normal tekan dengan momen lentur sama seperti pada kombinasi gaya tarik dan momen lentur.
𝑃𝑃𝑢𝑢
φ𝑐𝑐
×𝑃𝑃𝑛𝑛≥ 0,2 → 𝑃𝑃𝑢𝑢
φ𝑐𝑐
×𝑃𝑃𝑛𝑛+ 8
9� 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑥𝑥
φ𝑏𝑏
×𝑀𝑀𝑛𝑛𝑥𝑥+
𝑀𝑀𝑢𝑢𝑦𝑦
φ𝑏𝑏
×𝑀𝑀𝑛𝑛𝑦𝑦� ≤ 1
𝑃𝑃𝑢𝑢
φ𝑐𝑐
×𝑃𝑃𝑛𝑛< 0,2 → 𝑃𝑃𝑢𝑢
2φ𝑐𝑐
×𝑃𝑃𝑛𝑛+ � 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑥𝑥
φ𝑏𝑏
×𝑀𝑀𝑛𝑛𝑥𝑥+
𝑀𝑀𝑢𝑢𝑦𝑦
φ𝑏𝑏
×𝑀𝑀𝑛𝑛𝑦𝑦� ≤ 1
3. METODOLOGI 3.1 Preliminary elemen struktur
Pertama – pertama direncanakan lebih dahulu sebuah bangunan gedung typical dengan dimensi bangunan 30 x 20 m (jarak bentang 5 m) dan 10 lantai dengan tinggi bangunan sebesar 20 m (tinggi antar lantai 4m), untuk kemudian dianalisa perilaku dan kapasitas penampang kolom. Untuk melihat gambar bangunannya dapat dilihat pada Gambar 3.2 – 3.4. Dan untuk preliminary struktur sekunder terdiri dari pelat lantai dan balok anak. Untuk preliminary struktur primer terdiri dari balok dan kolom.
Data Bahan : • Kolom= Baja Profil King Cross • Balok = Baja Profil Wide Flange • Mutu Baja = BJ 41 Data Tanah
7
• Dalam kurun waktu umur bangunan 50 tahun adalah 2% dan gempa yang menyebabkannya disebut gempa rencana dengan periode ulang 2500 tahun dengan klasifikasi tanah lunak
Gambar 3.1 Gambar tampak atas bangunan
Gambar 3.2 Gambar tampak melintang bangunan
3.2 Analisa Struktur dengan menggunakan SAP 2000 v.14
Pada tahap ini dilakukan pemodelan dan analisa linier struktur dengan mengunakan program bantu SAP 2000 v.14 berdasarkan preliminary dan pembebanan yang telah direncanakan. Semua pembebanan harus dimasukkan untuk menghasilkan gaya yang terbesar sehingga akan menghasilkan gaya-gaya dalam yang terbesar 3.3 Kontrol Dimensi Penampang
Pada tahap ini dilakukan kontrol dimensi baik struktur sekuder maupun primer, dimensi yang direncanakan berdasarkan gaya dalam yang terjadi dari hasil permodelan dan penganalisa yang dilakukan dengan bantuan program bantu SAP 2000 v.14 berdasarkan preeliminary dan pembebanan yang telah direncanakan. Pada tahap pengontrolan ini dilakukan supaya dimensi yang telah kita rencanakan atau asumsi sudah sesuai dengan peraturan SNI 03 – 1729 – 2002. Bila telah memenuhi persyaratan, maka dapat dteruskan ke tahap pendetailan dan apabila tidak memenuhi persyaratan maka harus dilakukan re-design. 3.4 Analisa Struktur dengan Minor Analysis.
1. Analisa Penampang kolom dengan menggunakan Xtract 2.6.2
+24,00
+32,00
+28,00
+36,00
+40,00
+20,00
+12,00
+16,00
+8,00
+4,00
+0,00-
+40,00
+32,00
+36,00
+28,00
+24,00
-+0,00
+4,00
+8,00
+16,00
+12,00
+20,00
Balok Anak
Balok Memanjang
Balok Melintang
8
Analisa penampang struktur dengan program Extract adalah untuk mengetahui interaksi dari gaya aksial dan momen yang bekerja pada suatu kolom profil WF.
2. Analisa Perilaku Kolom dengan menggunakan Abaqus 6.7
Tahap ini merupakan lanjutan dari analisa struktur dengan menggunakan SAP 2000 v.14. Analisa penampang struktur dengan program Abaqus 6.7 adalah program analisa elemen hingga untuk mengetahui perilaku seperti tegangan, regangan dan deformasi yang bekerja pada suatu profil kolom King Cross.
4. PERENCANAAN STRUKTUR SEKUNDER.
6.1 Umum Struktur gedung biasanya terbagi
menjadi dua yaitu struktur primer (dibahas pada bab berikutnya) dan struktur sekunder. Struktur sekunder merupakan bagian dari struktur gedung yang tidak menahan kekuatan secara keseluruhan, tetapi tetap mengalami tegangan, tegangan akibat pembebanan yang bekerja pada bagian tersebut secara langsung ataupun tegangan akibat perubahan bentuk dan struktur primer. Biasanya bagian dari struktur sekunder meliputi pelat lantai dan balok anak 6.2 Data Perencanaan
Data – data perencanaan yang digunakan adalah sebagai berikut: Panjang bangunan = 30 m Lebar bangunan = 20 m Jarak bentang = 5 m Tinggi bangunan = 40 m Jumlah lantai = 10 lantai Tinggi antar lantai = 4 m Mutu beton (f’c) = 30 Mpa Mutu baja tulangan (fy) = 240 MPa Mutu baja profil (fy) = 250 MPa (BJ 41) Fungsi bangunan = Perkantoran Zona gempa = 2% dalam 50
tahun Jenis tanah = Tanah lunak Letak bangunan = Jauh dari pantai
6.3 Data Pembebanan
1. Pembebanan Pelat Dipakai pelat bondek dengan tebal 0,75 mm a. Lantai Atap - Beban Berguna Aspal t = 1 cm = 1 x 14 kg/m2 = 14 kg/m2
Spesi t = 1 cm = 1 ×21 kg/m2 = 21 kg/m2
Rangka & Plafond = 18 kg/m2
Ducting dan plumbing 93kg/m2
= 40 kg/m2+
Pelat bondek = 10,1 kg/m2 Beban mati
Beban finishing = 93 kg/m2 Pelat beton 0,09mx2400 = =319,1 kg/m2
216 kg/m2 +
Beban Hidupb. Lantai 1-9
= 91,107 kg/m2
- Beban Berguna Keramik t = 1 cm = 1 x 24 = 24 kg/m2
Spesi t = 2 cm = 2 ×21 = 42 kg/m2
Rangka & Plafond = 18 kg/m2
Ducting dan plumbing 128 kg/m2
= 40 kg/m2+
Pelat bondek = 10,1 kg/m2 Beban mati
Beban finishing = 128 kg/m2 Pelat beton 0,09mx2400 = =350,1 kg/m2
216 kg/m2 +
Beban Hidup2. Perencanaan Balok Anak
=172,966 kg/m2
Balok anak berfungsi membagi luasan lantai agar tidak terlalu lebar, sehingga mempunyai kekakuan yang cukup. Balok anak menumpu diatas dua tumpuan sederhana. Pada perencanaan ini, balok anak direncanakan menggunakan profil WF 250x175x7x11 dengan L balok anak (span) L = 5 m = 5000 mm. A = 56,24 cm2 ix = 10,4 cm Zx = 535 cm3
w = 44,1 kg/m iy = 4,18 cm Zy = 171 cm3
Ix = 6120 cm4 Sx = 502 cm3 bf = 175 mm Iy = 984 cm4 Sy = 113 cm3 d = 244 mm tf = 11 mm tw = 7 mm r = 16 mm
9
h = d – 2(tf + r) = 244 – 2(11 + 16) = 190 mm BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2
fu = 4100 kg/cm2
Beton : fc’ = 30 Mpa = 300 kg/cm2
Gambar 4.1 Gambar pembebanan balok
anak 5. PERENCANAAN STRUKTUR
PRIMER DAN ANALISA BEBAN GEMPA
5.1 Umum Struktur gedung biasanya terbagi
menjadi dua yaitu struktur primer (dibahas pada bab berikutnya) dan struktur sekunder. Struktur primer merupakan bagian dari struktur gedung yang menahan kekuatan secara keseluruhan, Biasanya bagian dari struktur sekunder meliputi kolom dan balok induk.
5.2 Dimensi Struktur Utama
Dimensi balok induk lantai 1-4 = Balok Induk Melintang
WF 600x200x12x20 Dimensi balok induk lantai 5-7 = WF 600x200x11x17 Dimensi balok induk lantai 8-10 = WF 450x200x8x12
Dimensi balok induk lantai 1-4 = Balok Induk Memanjang
WF 600x200x10x15 Dimensi balok induk lantai 5-7 = WF 500x200x9x14 Dimensi balok induk lantai 8-10 = WF 400x200x8x13
Dimensi kolom lantai 1-4= 800x300x14x26 Kolom King Cross
Dimensi kolom lantai 5-7= 588x300x12x20 Dimensi kolom lantai 8-10= 600x200x11x17
5.3 Perhitungan kontrol Struktur 1. Balok Induk 600x200x12x20 Fungsi dari balok utama adalah meneruskan beban yang terjadi pada pelat lantai dan balok anak ke kolom. Balok utama melintang direncanakan dengan profil WF 600x200x12x20 Panjang balok induk (L) = 5000 mm. Adapun data – data profil adalah sebagai berikut : A = 152,5 cm2 ix = 24,3 cm r = 22 mm W= 120 kg/m tw =12 mm Zx = 3317 cm3 d = 606 mm tf = 20 mm Zy = 424 cm3 b = 201 mm Ix = 90400 cm4
Sx = 2980 cm3 iy = 4.22 cm Iy = 2720 cm4 Sy = 271 cm3 h = d – 2(tf + r ) = 606 – 2(20+22) = 522 mm L = 5 m Kontrol interaksi balok 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑥𝑥
φ𝑏𝑏×𝑀𝑀𝑛𝑛𝑥𝑥+ 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑦𝑦
φ𝑏𝑏×𝑀𝑀𝑛𝑛𝑦𝑦= 60274 ,36
0,9×82925= 0,8076 <
1 → 𝑜𝑜𝑘𝑘 2. Kolom KC 800x300x14x26 Adapun data – data profil adalah sebagai berikut : A = 534,8 cm2 ix = 24,3 cm r = 22 mm W= 419,8 kg/m tw =14 mm Zx = 9203,39 cm3 d = 800 mm tf = 26 mm Zy = 9385,31 cm3 b = 300 mm Ix = 303700 cm4
Sx = 7595,2 cm3 iy = 4.22 cm Iy = 315027 cm4 Sy = 271 cm3 h = d – 2(tf + r ) = 800 – 2(26+22) = 704 mm Kontrol Aksi kolom
∅𝑃𝑃𝑛𝑛 = ∅𝑓𝑓𝑦𝑦𝐴𝐴𝐴𝐴𝜔𝜔
= 0,85×2500×534,81,05176
=
∅𝑃𝑃𝑛𝑛 = 1080519.175 𝑘𝑘𝐴𝐴 𝑃𝑃𝑢𝑢∅𝑃𝑃𝑛𝑛
=304920,874
1080519,175= 0,282 > 0,2
→ Rumus Interaksi 1 Pembesaran Momen
𝑀𝑀𝑢𝑢𝑥𝑥 = 𝛿𝛿𝑏𝑏𝑥𝑥 ×𝑀𝑀𝑛𝑛𝑥𝑥 + 𝛿𝛿𝑠𝑠𝑥𝑥 × 𝑀𝑀𝑙𝑙𝑥𝑥 = 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑥𝑥 = 1 × 555,792 + 1,013889 × 137244,03 = 139706 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑚𝑚 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑦𝑦 = 𝛿𝛿𝑏𝑏𝑦𝑦 × 𝑀𝑀𝑛𝑛𝑦𝑦 + 𝛿𝛿𝑠𝑠𝑦𝑦 × 𝑀𝑀𝑙𝑙𝑦𝑦 = 𝑀𝑀𝑢𝑢𝑦𝑦 = 1 × 618,362 + 1,023804 × 18689,55 = 19752,8 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑚𝑚
10
Kontrol Kombinasi tekan dan lentur 𝑃𝑃𝑢𝑢∅𝑃𝑃𝑛𝑛
+89�
𝑀𝑀𝑢𝑢𝑥𝑥
∅ × 𝑀𝑀𝑛𝑛𝑥𝑥+
𝑀𝑀𝑢𝑢𝑦𝑦
∅ × 𝑀𝑀𝑛𝑛𝑦𝑦� < 1
304920,8741080519.175
+89�
1397060,9 × 230084,75
+19752,8
0,9 × 234632,65�
= 0,965043 < 1,00 → penampang cukup kuat
6. PERENCANAAN SAMBUNGAN 6.1 Sambungan Balok Anak dengan
Balok Induk Sambungan antara balok anak dan
balok induk direncanakan dengan baut tidak memikul momen, karena disesuaikan dengan anggapan dalam analisa sendi.
Profil Balok Anak : WF 250.175.7.11 Profil Balok Induk : WF 600.200.12.20 Pelat penyambung siku 60.60.6 Pelat penyambung : tp= 7 mm qD= 670,29 kg/m ; qL = 611,62 kg/m 𝑞𝑞𝑢𝑢 = 1,2𝑞𝑞𝑑𝑑+1,6𝑞𝑞𝑙𝑙 = 1,2 × 670,29 + 1,6 × 611,62 = 1782,84 𝑘𝑘𝐴𝐴/𝑚𝑚
𝑉𝑉𝑢𝑢 =12𝑞𝑞𝑢𝑢𝐿𝐿 =
12
× 1782,94 × 5 = 4457,35 𝑘𝑘𝐴𝐴
Gambar 6.1 Detail sambungan balok anak
dengan balok Induk
Gambar 6.2 Detail sambungan balok induk
dengan balok Anak
6.2 Sambungan Balok Induk dengan Kolom
Balok Induk : WF 600x200x12x20 Kolom Kingcross : KC800x300x14x26 BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2
fu = 4100 kg/cm2
Momen ultimate pada balok : 𝑀𝑀𝑝𝑝 = 𝑍𝑍𝑥𝑥 × 𝑓𝑓𝑦𝑦 = 3317 × 2500
= 8292500 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑐𝑐𝑚𝑚 𝑀𝑀𝑢𝑢 = 1,1 × 1,5 ×𝑀𝑀𝑝𝑝 = 1,1 × 1,5 × 8292500 = 13682625 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑐𝑐𝑚𝑚
Gambar 6.3 Sambungan Balok dengan
Kolom
6.3 Sambungan kolom dengan Kolom Sambungan kolom - kolom
direncanakan pada lantai 2. Berdasarkan SNI 1729 pasal 15.5.2 gaya – gaya yang bekerja pada kolom frame 582 adalah sebagai berikut : Pu = 273419,41 kg Vu = 20385,59 kg Mux = 1,5.fy.Zx = 1,5.2500. 9203,39
WF 250X175X7X11
L 60X60X6
∅ 16 mm
Tulangan negatif φ 10-250
25.00
WF 600x200x12x20
9.00
4.00
8.00
4.00
Tulangan negatif φ 10-250
9.00
WF 600x200x12x20
WF 250X175X7X11
4.00
8.00
4.00
L 60X60X6
∅ 16 mm
∅ 22 ∅ 28
L.100x100x10
∅ 22
∅ 32
WF.600x200x12x20
KC
800
x300
x14x
26 ∅ 28
∅ 32
∅ 28
POTONGANWF.600x200x12x20
T.600x300x14x23
L.100x100x10
∅ 28
11
= 34512712,5 Kgcm Muy = 1,5.fy.Zy = 1,5.2500. 9385,306 = 35194897,5 Kgcm
Gambar 6.4 Sambungan Kolom dengan
Kolom
Gambar 6.5 Potongan A – A sambungan
kolom ke kolom.
6.4 Sambungan kolom lantai 4 dengan Kolom lantai 5 Sambungan kolom - kolom
direncanakan pada lantai 2. Berdasarkan SNI 1729 pasal 15.5.2 gaya – gaya yang bekerja pada kolom frame 582 adalah sebagai berikut : Pu = 109874,62 kg Vu = 25832,82 kg Mux = 1,5.fy.Zx = 1,5.2500. 5229,36 = 19610100 Kgcm Muy = 1,5.fy.Zy = 1,5.2500. 5340,528
= 20026980 Kgcm Kolom : KC588 x 300 x12 x 20 BJ-41 : fy = 2500 kg/cm2 fu = 4100 kg/cm2
Gambar 6.6 Sambungan kolom lantai 4 ke kolom lantai 5
Gambar 6.7 Potongan A – A Sambungan kolom lantai 4 ke kolom
lantai 5
7. ANALISA KAPASITAS PENAMPANG
7.1 Umum Dalam analisa kapasitas penampang
ini digunakan 2 cara yaitu: 1. Analisa secara manual 2. Analisa dengan menggunakan program
XTRACT
7.2 Analisa kapasitas penampang balok
1. Analisa secara manual
KC.800x300x14x26
12∅ 32 20∅ 32
Pelat 12mm
Pelat 12mm AA
∅ 32
∅ 32
Pelat 12mm
Pelat 12mm
∅ 32
KC.800x300x14x26
KC.588x300x12x20
∅ 28 ∅ 28
Pelat 80mm
Pelat 13mm
AA
Pelat 12mm
∅ 28 Pelat 12mm
∅ 28
Pelat 12mm
∅ 28
∅ 28
Pelat 12mmPelat 12mm
∅ 28 Pelat 12mm
Pelat 106mm ∅ 28
KC.800x300x14x26
KC.588x300x12x20
12
𝑀𝑀𝑛𝑛 = 𝑍𝑍𝑥𝑥 × 𝑓𝑓𝑦𝑦 = 3316,788 × 2500= 8291970 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑐𝑐𝑚𝑚
𝑀𝑀𝑢𝑢 = ∅ ×𝑀𝑀𝑛𝑛 = 0,9 × 8291970 = 7462773 kgcm
2. Analisa dengan Xtract 2.6.2
Gambar 7.1 Analysis Report penampang
balok pada Xtract Dari hasil Analysis Report dapat dilihat bahwa : Kuat momen nominal (Mn) = 866 × 103 𝑁𝑁𝑚𝑚 =86600 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑚𝑚 Maka, 𝑀𝑀𝑢𝑢 = ∅ × 𝑀𝑀𝑛𝑛 = 0,9 × 8827726,8 =7794000 kgcm
7.3 Analisa kapasitas penampang
kolom 1. Analisa secara manual - Kapasitas maksimum beban tekan
𝑁𝑁𝑢𝑢 ≤ ∅𝑁𝑁𝑛𝑛 = 0,85 × 1300184,09 kg= 1105156,482 kg
Jadi beban maksimum yang diijinkan akibat tekan adalah 1105156,480 kg
- Kapasitas maksimum beban tarik
𝑅𝑅𝑢𝑢 ≤ ∅𝑅𝑅𝑛𝑛 = 0,75 × 1303600 kg = 977700 kg Jadi beban maksimum yang
diijinkan akibat tekan adalah 977700 kg
- Kapasitas maksimum momen
nominal Untuk penampang balok yang
ditinjau merupakan bentang pendek
karena balok WF dikekang pada kedua ujungnya. Modulus plastis penampang kolom : 𝑀𝑀𝑛𝑛 = 𝑍𝑍𝑥𝑥 × 𝑓𝑓𝑦𝑦 = 9203,39 × 2500
= 230088475 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑐𝑐𝑚𝑚 𝑀𝑀𝑢𝑢 = ∅× 𝑀𝑀𝑛𝑛 = 0,9 × 230088475
= 20707627,5 kgcm
2. Analisa dengan Xtract 2.6.2
Gambar 7.2 Analysis Report penampang kolom pada Xtract
Dari hasil Analysis Report dapat dilihat bahwa : • Kuat tekan nominal (Pn) = 1,3036 × 107 𝑁𝑁 =
1303600 𝑘𝑘𝐴𝐴 Maka, 𝑃𝑃𝑢𝑢 = ∅ × 𝑃𝑃𝑛𝑛 = 0,85 × 1303600 =1108060 kg
• Kuat tarik nominal (Pn) = −1,3036 ×107 𝑁𝑁 = 1303600 𝑘𝑘𝐴𝐴 Maka, 𝑃𝑃𝑢𝑢 = ∅ × 𝑃𝑃𝑛𝑛 = 0,75 × − 1303600 =977000 kg
• Kuat momen nominal (Mn) = 2292 ×103 𝑁𝑁𝑚𝑚 = 2292000 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑚𝑚 Maka, 𝑀𝑀𝑢𝑢 = ∅ × 𝑀𝑀𝑛𝑛 = 0,9 × 2292000 =2062800 kgcm
7.4 Analisa kapasitas penampang
kolom Hasil perhitungan manual dan dengan
menggunakan program Xtract yaitu sebagai berikut :
13
Tabel 7.1 Perbandingan hasil analisa Kapasitas
Penampang Manual XtractBalok Momen,Mn (kgm) 82919.7 86600
Tekan,Nn (kg) 1300184.1 1303600Tarik,Rn (kg) 1303600 1303600
Momen,Mn (kgm) 2300884.75 2292000Kolom
ElemenAnalisa
Dari table diatas dapat disimpulkan
bahwa pada penampang balok momen nominal hasil Xtract jauh lebih besar dibandingkan hasil perhitungan manual, sedangkan pada penampang kolom, momen nominal hasil perhitungan sedikit lebih besar dibandingkan hasil Xtract dan untuk kuat tekan perhitungan manual lebih kecil dibandingkan hasil analisa Xtract sedangkan untuk tarik nominal sebaliknya.
8. ANALISA PERILAKU KOLOM
KING CROSS DENGAN ABAQUS 6.7
8.1 Hasil analisa Abaqus Untuk membandingkan penampang kolom yang diberi beban asli dan beban setelah dilakukan tambahan beban yang menjadi tolak ukur untuk menentukan efektifitas dan pengaruh terhadap struktur portal dan penampang king cross itu sendiri adalah deformasi, tegangan dan regangan yang terjadi.
Gambar 8.1 Hasil Deformasi akibat beban
asli
Gambar 8.2 Hasil Deformasi akibat beban gempa tambahan 25 ton
Gambar 8.3 Hasil Deformasi akibat beban gempa tambahan 35 ton
Gambar 8.4 Hasil Deformasi akibat beban gempa tambahan 45 ton
Gambar 8.5 Hasil Deformasi akibat beban gempa tambahan 55 ton
Gambar 8.6 Hasil Deformasi akibat beban gempa tambahan 65 ton
Warna pada struktur portal
menunjukkan tegangan yang terjadi pada elemen tersebut. Semakin warna merah maka menunjukkan bahwa deformasi, regangan dan tegangan yang terjadi semakin besar. Dari hasil Gambar 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5 dan 8.6 akan ditinjau untuk tiap titik pada suatu elemen dapat dilihat pada Gambar 8.7.
14
Gambar 8.7 Titik yang akan ditinjau pada
analisa Abaqus 6.7 1. Displacement Dari gambar 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5 dan
8.6 diperoleh titik – titik yang akan ditinjau berdasarkan nilai deformasi yang terbesar pada elemen tersebut yang akan ditinjau seperti kolom pada KC2 pada titik 1 (node 1558), titik 2 (node 1348), dan titik 3 (node 31) yang dapat dilihat pada Tabel 8.1. Dari hasil Tabel 8.1 dapat dilihat pada Gambar 8.8 sampai 8.10 dimana nilai displacement maksimum terletak pada arah Z atau U3 karena yang dominan beban disebabkan oleh beban lateral. Untuk displacement arah Magnitude hasil ini diperoleh dari resultan dari 3 gaya yaitu arah X, Y dan Z. Dari hasil Tabel 8.1 dapat dilihat bahwa semakin ditambahkan bebannya, displacement yang terjadi menjadi lebih besar dari beban awal yang diberikan. Tetapi untuk arah Y semakin ditambahkan bebannya maka hasilnya semakin kecil dan hasilnya yang tadinya negatif akan menjadi positif. Hal ini terjadi pada node 1348 dengan beban 45 ton.
Tabel 8.1 Displacement pada Portal bagian Kolom KC2
Bebanton Magnitude Arah X Arah Y Arah Z
23.12399 2.3976 0.001451 -0.6318 -2.312925 2.5848 0.001555 -0.6161 -2.510335 3.6019 0.002107 -0.5325 -3.562345 4.6361 0.002659 -0.4490 -4.614355 5.6781 0.003211 -0.3654 -5.666465 6.7262 0.003799 -0.2825 -6.7203
23.12399 1.0121 -0.002453 -0.1375 -1.002725 1.0882 -0.002607 -0.1170 -1.081935 1.5037 -0.003432 -0.0080 -1.503745 1.9282 -0.004258 0.1010 -1.925555 2.3567 -0.005083 0.2101 -2.347365 2.7877 -0.005902 0.3192 -2.7694
23.12399 2.3243E-33 1.383E-34 2.157E-33 -8.559E-3425 4.0015E-33 1.887E-34 3.604E-33 -1.728E-3335 1.3002E-32 4.574E-34 1.132E-32 -6.375E-3345 2.2012E-32 7.262E-34 1.904E-32 -1.102E-3255 3.1024E-32 9.949E-34 2.676E-32 -1.567E-3265 3.6240E-32 -7.239E-33 2.958E-32 -1.965E-32
Node Displacement (mm)
1558
1348
31
Gambar 8.8 Gambar displacement pada
kolom KC2 node 1558
Gambar 8.9 Gambar displacement pada
kolom KC2 node 1348
Gambar 8.10 Gambar displacement pada kolom KC2 node 31
2. Regangan Dari gambar 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5
dan 8.6 diperoleh titik – titik yang akan ditinjau berdasarkan nilai regangan yang terbesar pada elemen tersebut yang akan ditinjau seperti pada kolom KC2 pada titik 1 pada node 1558, titik 2 pada node 1348, dan titik 3 pada node 31 yang dapat dilihat pada Tabel 8.2. Dari hasil Tabel 8.2 dapat dilihat pada Gambar 8.11 (titik acuan 1 node 1558) didapatkan hasil bahwa semakin besar beban lateral yang diberikan maka regangan yang terjadi cenderung meningkat pada arah E11, E22, E33, E12, E13 dan E23. Dari semua regangan ada yang melebihi regangan maksimumnya sebesar ε = fy / E = 250/200000 = 0,00125 yaitu E33 (regangan arah sumbu 3-3) sebesar 0,0013355 dengan beban 65 ton.
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
0 10 20 30 40 50 60 70
Magnitude
Arah X
Arah Y
Arah Z
Kolom Node 1558
Def
leks
i (m
m)
Beban (Ton)
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
0 10 20 30 40 50 60 70
Magnitude
Arah X
Arah Y
Arah Z
Kolom Node 1348
Def
leks
i (m
m)
Beban (Ton)
-3E-32
0 10 20 30 40 50 60 70
Magnitude
Arah X
Arah Y
Arah Z
Kolom Node 31
Def
leks
i (m
m)
Beban (Ton)
1
2
3
1
2
3
15
Pada Gambar 8.12 (titik acuan 2 node 1348) didapatkan hasil bahwa semakin besar beban lateral yang diberikan maka regangan yang terjadi cenderung meningkat pada arah E12 dan E23 sedangkan pada arah E11,E22, E33 dan E13 cenderung menurun. Dari semua regangan tidak ada yang melebihi regangan maksimumnya yaitu 0,00125
Pada Gambar 8.13 (titik acuan 3 node 31) didapatkan hasil bahwa semakin besar beban lateral yang diberikan maka regangan yang terjadi cenderung meningkat pada arah E11, E22, E33, E12, E13 dan E23. Dari semua regangan tidak ada yang melebihi regangan maksimumnya yaitu 0,00125.
Tabel 8.2 Regangan pada Portal bagian Kolom KC2
Bebanton E.E11 E.E22 E.E33 E.E12 E.E13 E.E23
23.12399 -7.83E-05 -0.000292 0.0005656 -5.587E-06 -9.971E-07 0.00020225 -8.76E-05 -0.000298 0.0005989 -6.282E-06 -1.114E-06 0.00021535 -1.37E-04 -0.000331 0.0007763 -9.985E-06 -1.735E-06 0.00028845 -1.87E-04 -0.000363 0.0009538 -1.369E-05 -2.357E-06 0.00036255 -2.36E-04 -0.000396 0.0011313 -1.739E-05 -2.978E-06 0.00043565 -3.04E-04 -0.000439 0.0013355 -2.352E-05 -2.728E-06 0.000513
23.12399 4.788E-05 -0.000160 4.800E-05 -1.826E-05 3.035E-09 -8.726E-0625 4.655E-05 -0.000155 4.668E-05 -1.95E-05 2.821E-09 -9.317E-0635 3.947E-05 -0.000132 3.965E-05 -2.609E-05 1.680E-09 -1.247E-0545 3.238E-05 -0.000108 3.261E-05 -3.268E-05 5.389E-10 -1.562E-0555 2.529E-05 -0.000085 2.558E-05 -3.927E-05 -6.021E-10 -1.877E-0565 1.818E-05 -0.000061 1.853E-05 -4.586E-05 -1.837E-09 -0.000021921
23.12399 -6.2411E-14 8.66E-06 -8.897E-13 1.61E-07 -5.635E-15 -5.118E-0525 -1.1515E-13 2.33E-05 -1.251E-12 5.98E-07 -2.709E-14 -6.213E-0535 -9.3546E-13 1.01E-04 -3.064E-12 2.93E-06 -2.331E-13 -1.205E-0445 -1.0454E-12 1.80E-04 -4.096E-12 5.26E-06 -3.288E-13 -1.788E-0455 -2.0279E-12 2.58E-04 -7.095E-12 7.59E-06 -5.607E-13 -2.371E-0465 -1.6713E-12 3.36E-04 -9.405E-12 9.92E-06 -3.283E-13 -2.954E-04
Node Regangan
1558
1348
31
Gambar 8.11 Gambar regangan pada kolom KC2 node 1558
Gambar 8.12 Gambar regangan pada kolom KC2 node 1348
Gambar 8.13 Gambar regangan pada kolom
KC2 node 31
3. Tegangan Dari gambar 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5
dan 8.6 diperoleh titik – titik yang akan ditinjau berdasarkan nilai tegangan yang terbesar pada elemen tersebut yang akan ditinjau seperti pada kolom KC2 pada titik 1 pada node 1558, titik 2 pada node 1348, dan titik 3 pada node 31 yang dapat dilihat pada Tabel 8.3. Dari hasil Tabel 8.3 dapat dilihat pada Gambar 8.12 (titik acuan 1 node 1558) didapatkan hasil bahwa semakin besar beban lateral yang diberikan maka regangan yang terjadi cenderung meningkat pada arah S11, S22, S33, S12, S13 dan S23. Dari semua tegangan ada yang melebihi fy berarti pada titik 1 atau node 1558 terjadi kelelehan karena tegangan maksimum yang terjadi yaitu sebesar 262,635 Mpa pada tegangan arah sumbu Z atau E33 dengan beban 65 ton.
Pada Gambar 8.13 (titik acuan 2 node 1348) didapatkan hasil bahwa semakin besar beban lateral yang diberikan maka regangan yang terjadi cenderung meningkat pada arah S11, S33, S12 dan E23 sedangkan pada arah S22 dan S13 cenderung menurun. Dari semua tegangan tidak ada yang melebihi fy berarti semua penampang belum leleh karena tegangan maksimum yang terjadi yaitu sebesar -31,951 Mpa pada tegangan arah sumbu Y atau E22 dengan beban asli sebesar 23,124 ton.
Pada Gambar 8.14 (titik acuan 3 node 31) didapatkan hasil bahwa semakin besar beban lateral yang diberikan maka regangan yang terjadi cenderung meningkat pada arah S11, S22, S33, S12, S13 dan S23. Dari semua tegangan tidak ada yang melebihi fy berarti semua penampang belum leleh karena tegangan maksimum yang terjadi yaitu sebesar 90,406 Mpa pada
-0.0006
-0.0004
-0.0002
0
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.001
0.0012
0.0014
0.0016
0 10 20 30 40 50 60 70
E.E11
E.E22
E.E33
E.E12
E.E13
E.E23
Kolom Node 1558
Reg
anga
n
Beban (Ton)
-0.0002
-0.00015
-0.0001
-0.00005
0
0.00005
0.0001
0 10 20 30 40 50 60 70
E.E11
E.E22
E.E33
E.E12
E.E13
E.E23
Kolom Node 1348
Reg
anga
n
Beban (Ton)
-0.0004
-0.0003
-0.0002
-0.0001
0
0.0001
0.0002
0.0003
0.0004
0 10 20 30 40 50 60 70
E.E11
E.E22
E.E33
E.E12
E.E13
E.E23
Kolom Node 31
Reg
anga
n
Beban (Ton)
16
tegangan arah sumbu Y atau E22 dengan beban 65 ton.
Gambar 8.13 Gambar tegangan pada kolom
KC2 node 1558
Gambar 8.14 Gambar tegangan pada kolom
KC2 node 1348
Gambar 8.15 Gambar tegangan pada kolom KC2 node 31
9. PENUTUP 9.1 Kesimpulan
Dari hasil perhitungan dan analisis yang telah dilakukan pada struktur bangunan gedung, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1) Dari hasil perhitungan dan analisis
SAP 2000 v14 yang telah dilakukan pada struktur bangunan gedung, perencanaan dimensi profil pada balok anak, balok induk dan kolom King cross sudah memenuhi kriteria ketentuan kekuatan profil terhadap beban yang diterima oleh struktur seperti kontrol tekuk lokal, tekuk
lateral, persamaan interaksi, lendutan dan geser.
2) Dari hasil perhitungan kolom pada KC 800x300x14x26 dengan menambahkan pembesaran momen sudah memenuhi kriteria kekuatan seperti kontrol tekuk lokal, tekuk lateral dan masuk terhadap kontrol kombinasi tekan dan lentur masuk kriteria yaitu 0,96438 lebih kecil dari 1,0. Sedangkan pada kolom KC 588x300x12x20 untuk kontrol kombinasi tekan dan lentur masuk kriteria yaitu 0,6759 lebih kecil dari 1,0.
3) Dari hasil analisa perilaku menggunakan software Abaqus 6.7 kolom mengalami displacement maksimum pada arah Z (U3) sebesar 2,3129 mm yang ditinjau di atas penampang kolom di titik 1 (Node 1558) dengan beban lateral awal yaitu 23,124 ton (15,294 N/mm2). Displacement tersebut akan semakin meningkat saat beban lateral yang diberikan juga bertambah. Untuk nilai tegangan yang terjadi pada kolom akibat pemberian beban lateral yang semakin bertambah didapatkan hasil tegangan maksimum berada di titik 1 (Node 1558) dengan beban sebesar 65 ton mengalami tegangan sebesar 262,635 Mpa pada arah Z (S33). Hasil ini menunjukkan bahwa pada titik tersebut sudah mengalami kelelehan sebab fy bernilai 250 Mpa. Untuk nilai regangan didapatkan pada kolom KC2 yang mengalami regangan maksimum pada arah Z (E33) sebesar 0,0013355. Hasil ini menunjukkan sudah melebihi regangan maksimum sebesar 0,00125.
4) Dari hasil perhitungan manual dan menggunakan program Xctract 2.6.2 dapat disimpulkan bahwa pada penampang balok momen nominal perhitungan manual pada balok WF 600x200x12x20 lebih kecil dari perhitungan Xtract 2.6.2 selisihnya sebesar 4,25 %, sedangkan pada penampang kolom KC 800x300x14x26 nilai momen nominal hasil perhitungan sedikit lebih besar dibandingkan hasil Xtract selisihnya sebesar 0,386% dan untuk kuat tekan perhitungan manual lebih kecil dibandingkan hasil analisa Xtract
-50
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50 60 70
S.S11
S.S22
S.S33
S.S12
S.S13
S.S23
Kolom Node 1558Te
gang
an(M
pa)
Beban (Ton)
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
0 10 20 30 40 50 60 70 S.S11
S.S22
S.S33
S.S12
S.S13
S.S23
Kolom Node 1348
Tega
ngan
(Mpa
)
Beban (Ton)
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0 10 20 30 40 50 60 70
S.S11
S.S22
S.S33
S.S12
S.S13
S.S23
Kolom Node 31
Tega
ngan
(Mpa
)
Beban (Ton)
17
selisihnya sebesar 0,262%, sedangkan untuk tarik nominal pada perhitungan manual sama dengan perhitungan dengan Xtract.
9.2 Saran 1) Perlu ditambahkan stiffner pada
sambungan balok kolom karena jika tidak ditambahkan akan menyebabkan beam column joint mengalami sendi plastis. Diusahakan terjadi sendi plastis terletak pada muka balok.
2) Perlu ditambahkan yield stress dan plastic strain hingga mencapai kondisi putusnya yaitu sebesar fu pada saat memasukkan material pada plasticity. Jika tidak ditambahkan perilaku pada strukturnya jika diberi beban tambahan akan linier.
3) Perlu pembelajaran program ABAQUS secara advance untuk melakukan percobaan bahan dengan teknologi computer.
DAFTAR PUSTAKA
Chen, W.F. dan Lui, E.M. 1988. Structural Stability Theory and Implementation. Taiwan : ELSEVIER. Badan Standardisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1726-2002). Badan Standardisasi Nasional. 2002. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Departemen Pekerjaan Umum. 1983. Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (PPIUG) 1983. Salmon dan Johnson. 1994. Struktur Baja Desain dan Perilaku Jilid 2 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh Ir. Wira M.S.CE. Jakarta : Erlangga. Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Sesuai SNI 03 – 1729-2002). Semarang : PT. Gelora Aksara Pratama.
Marwan dan Isdarmanu. 2006. Buku Ajar: Struktur Baja I. Surabaya : Jurusan Teknik Sipil FTSP – ITS. Segui, William T. 1994. LRFD Steel Design. Massachusetts : PWS Publishing Company. Galambos, Theodore V. dan Surovek Andrea E. 2008. Structural Stability Of Steel: Concepts and Applications For Structural Engineers. New Jersey : John Wiley & Sons, Inc. Chen, W.F. 1991. Design of Beam-Columns in Steel Frames in the United States. Department of Structural Engineering, School of Civil Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907. Hasham, Anthony S., Rasmussen, K.J.R. 2002. Interaction curves for locally buckled I-section beam columns. Journal of Constructional Steel Research 58 (2002) No.213–241. ELSEVIER.