TUGAS AKHIR

KAJIAN DAN OPTIMASI STRUKTUR BAJA PADA

PROYEK PT. UNINDO AKIBAT PENINGGIAN BANGUNAN

DAN BEBAN CRANE

Diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata 1 (S-1)

Disusun Oleh :

SUBARI

41108110102

JURUSAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK PERENCANAAN DAN DESAIN

UNIVERSITAS MERCU BUANA

JAKARTA

2013

NAMA : SUBARI

NIM : 41108110102

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbilalamin, segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat

Allah SWT, hanya dengan limpahan rahmat, nikmat, karunia-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan penulisan laporan tugas akhir ini. Sholawat dan salam

semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga,

sahabat, dan umat yang senantiasa mengikutinya.

Penulis menyadari bahwa selesainya laporan Tugas Akhir ini tidak lepas

dari dukungan dan bantuan berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini penulis

ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua Orang tua tercinta, istri dan anak-anak tersayang, atas dukungan, do’a

serta motivasinya sehingga dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Edifrizal Darma, MT, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir , yang

telah berkenan banyak meluangkan waktunya serta memberi dukungan dan

pengarahan hingga laporan tugas akhir ini selesai.

3. Ir. Mawardi Amin, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil, Fakultas

Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana, Jakarta.

4. Ir. Zainal Abidin Shahab, MT selaku Ketua Dosen Penguji Prodi Teknik Sipil,

Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana, Jakarta.

5. Dr. Ir. Resmi Bestari, MS selaku Dosen Penguji Prodi Teknik Sipil, Fakultas

Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu Buana, Jakarta.

6. Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan selama masa

studi di Universitas Mercu Buana.

7. Segenap Staf TU, Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain, Universitas Mercu

Buana, Jakarta.

iv

8. Teman-teman mahasiswa Teknik Sipil Universitas Mercu Buana, terutama

angkatan 14 yang telah banyak berbagi pengalaman dan ilmu.

9. Semua pihak yang telah memberikan dorongan dan membantu serta

memberikan saran kepada penulis sehingga laporan ini dapat terselesaikan.

Dengan segala kerendahan hati penulis menyadari masih banyak

kekurangan dan keterbatasan yang terdapat dalam laporan Tugas Akhir ini, untuk

itu saran dan kritik yang membangun sangatlah penulis harapkan. Semoga laporan

Tugas Akhir ini bermanfaat, amin

Jakarta, 8 November 2013

Subari

iv

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

ABSTRAK

KATA PENGANTAR..…………………………………………………… i

DAFTAR ISI……………………………………………………………… iv

DAFTAR NOTASI……………………………………………………….. x

DAFTAR TABEL………………………………………………………… xiv

DAFTAR GAMBAR …………………….………………………………… xv

BAB I : PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ................................................................... ... I-1

1.2. Tujuan Penulisan ................................................................ … I-3

1.3. Pembatasan Masalah .......................................................... … I-3

1.4. Metode Penulisan ............................................................... … I-4

1.5. Sistematika Penulisan ......................................................... … I-4

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

v

2.1. Umum ................................................................................ II-1

2.2. Profil dan Bentuk bentuknya .............................................. II-4

2.3. Komponen Struktur Tarik .................................................... II-5

2.4. Komponen Struktur Tekan .................................................. II-7

2.5. Penampang Profil I/WF ....................................................... II-12

2.6. Sambungan ......................................................................... II-16

2.6.1. Sambungan Baut......................................................... II-16

2.6.2. Sambungan Las .......................................................... II-21

2.7. Pembebanan Pada Jembatan ................................................. II-26

2.7.1. Aksi Tetap .................................................................. II-27

2.7.2. Aksi Lingkungan ........................................................ II-30

2.8. Metode Konstruksi Baja ....................................................... II-31

2.8.1. Metode ASD (Allowable Stress Design) ..................... II-31

2.8.2. Metode LRFD (Load Resintance Factor Design) ........ II-31

2.9. Teori Optimasi ..................................................................... II-33

BAB III : METODOLOGI PERANCANGAN

3.1. Penyajian laporan ............................................................... III-1

3.2. Langkah langkah Penyusunan Tugas Akhir ......................... III-2

3.2.1. Pengumpulan Data & Survey ...................................... III-2

3.2.2. Studi Literature ........................................................... III-5

3.2.3. Preliminary Desain dan Pembebanan Elemen Struktur III-6

3.2.4. Analisa Struktur dengan Pemodelan Existing .............. III-9

3.2.4.1. Analisa Perhitungan Desain Gording ............... III-9

vi

3.2.4.2. Analisa Perhitungan Desain Rangka Clading... III-10

3.2.4.3. Analisa Perhitungan Balok Rafter .................. III-10

3.2.4.4. Analisa Perhitungan Balok Utama Keran ........ III-11

3.2.4.5. Analisa Perhitungan Portal (kolom)................. III-11

3.2.5. Analisa Struktur dengan Pemodelan Alternatif ............. III-12

3.2.5.1. Analisa Perencanaan Balok Rafter................... III-12

3.2.5.2. Analisa Perencanaan Balok Utama Keran........ III-13

3.2.5.3. Analisa Perencanaan Portal ............................. III-13

3.2.5.4. Analisa Sambungan ........................................ III-14

3.2.5.5. Analisa Plat kaki ............................................. III-13

3.2.6. Perbandingan Optimasi ................................................. III-16

3.2.7. Metode Pelaksanaan ..................................................... III-17

3.3. Teori Castellated Beam (open web) ..................................... III-17

BAB IV : ANALISA PEMODELAN STRUKTUR

4.1. Pendahuluan ........................................................................ IV-1

4.2. Pembebanan Struktur .......................................................... IV-1

4.3. Struktur Pemodelan Existing ............................................... IV-2

4.3.1. Analisa Gording ......................................................... IV-5

4.3.2. Analisa Rangka Clading ............................................. IV-12

4.3.3. Analisa Perhitungan Trestang ..................................... IV-17

4.3.4. Analisa Dimensi Balok Rafter (kuda-kuda) ................. IV-18

4.3.5. Analisa Dimensi Struktur Balok Keren Hoist .............. IV-23

4.3.6. Analisa Dimensi Struktur Portal (kolom atas) ............. IV-35

vii

4.3.7. Analisa Dimensi Struktur Portal (kolom bawah) ......... IV-40

4.4. Struktur Pemodelan Optimasi Desain .................................. IV-45

4.4.1. Analisa Optimasi Disain Dimensi Balok Rafter .......... IV-46

4.4.2. Analisa Optimasi Disain Dimensi Balok Keren Hoist . IV-52

4.4.3. Analisa Optimasi Disain Dimensi Portal (kolom atas) . IV-59

4.4.4. Analisa Optimasi Disain Dimensi Portal (kolom bawah) IV-65

4.4.5. Perhitungan Sambungan Baut dan Las ........................ IV-70

4.4.6. Perhitungan Sambungan Plat Kaki Kolom .................. IV-75

4.4.7. Perbandingan Hasil Optimasi ...................................... IV-79

4.3.8. Metode Kerja .............................................................. IV-80

BAB V : PENUTUP

5.1. Kesimpulan ......................................................................... . V-1

5.2. Saran dan Solusi .................................................................. . V-3

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN GAMBAR DETAIL STRUKTUR BAJA

LAMPIRAN MATERIAL PENUTUP ATAP ZINCALUMN

LAMPIRAN PROFIL LIP-KANAL & CLADING

LAMPIRAN PROFIL KOLOM DAN BALOK WF STANDAR

LAMPIRAN PROFIL BALOK CASTELLATED / HANOYCOMB

LAMPIRAN SAMBUNGAN BAUT

LEMBAR ASISTENSI

x

DAFTAR NOTASI

PERSYARATAN UMUM PERENCANAAN

DL adalah Beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi tetap atau

permanen, termasuk Dinding, Lantai, Atap, Plafon, M&E, Partisi tetap,

tangga dan peralatan layan tetap.

H adalah Beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.

LL adalah Beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung. Termasuk

kejut tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan.

La adalah Beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh

pekerja, peralatan, dan material atau selama penggunaan biasa oleh orang

dan benda bergerak.

Ru adalah Beban terfaktor atau kuat perlu.

ϕRn adalah Kuat rencana.

W adalah Beban angin (Wind Load).

ANALISA STRUKTUR

Ab adalah Luas penampang bruto, mm².

b adalah Lebar elemen penampang, mm.

fcr adalah Tegangan kritis penampang tekan, MPa.

H adalah Gaya horisontal, N.

I adalah Momen inersia, mm4.

xi

kc adalah Faktor panjang tekuk.

L adalah Tinggi tingkat atau panjang komponen struktur tekan, mm.

Lb adalah Panjang bagian pelat sayap tekan tanpa pengekang lateral, mm.

Mu adalah Momen lentur terfaktor atau momen perlu, N-mm.

Mux adalah Momen lentur terfaktor terhadap sumbu X, N-mm.

Muy adalah Momen lentur terfaktor terhadap sumbu Y, N-mm.

Mnx adalah Momen lentur nominal penampang komponen sumbu X, N-mm.

Mny adalah Momen lentur nominal penampang komponen sumbu X, N-mm.

Ncr adalah Beban kritis elastis, N.

Tn adalah Kuat aksial nominal komponen struktur, N.

Tu adalah Beban aksial terfaktor, N.

ry adalah Jari-jari girasi terhadap sumbu lemah, mm.

λc adalah Parameter kelangsingan batang tekan.

KOMPONEN STRUKTUR KOMBINASI

bf adalah Lebar sayap, mm.

d adalah Tinggi Penampang, mm.

ϕb adalah Faktor reduksi kuat lentur.

Mp adalah Momen plastis penampang ≤ 1,5fy.S, N-mm.

Nn adalah Kuat nominal aksial komponen struktur (tarik atau tekan), N.

Nu adalah Kuat perlu komponen struktur (tarik atau tekan yang bekerja), N.

xii

KOMPONEN STRUKTUR LENTUR

A adalah Luas penampang, mm².

a adalah jarak antara dua pengaku vertikal, mm.

Ae adalah Luas efektif penampang, mm².

As adalah Luas pengaku, mm².

Aw adalah Luas pelat badan / web, mm².

b adalah Lebar pelat atau penampang, mm.

bf adalah Lebar pelat sayap / Flange, mm.

Cb adalah Koefisien pengali momen tekuk torsi lateral.

d adalah Tinggi penampang, mm.

kc adalah Faktor kelangsingan pelat badan.

tf adalah Tebal Pelat Sayap (Flange), mm

tw adalah Tebal Pelat Badan (Web), mm

KOMPONEN STRUKTUR TEKAN

a adalah Jarak antara dua pusat titik berat elemen komponen struktur, mm.

A adalah Luas penampang komponen struktur tersusun, mm².

ex adalah Eksentrisitas arah x-x, mm.

Nn adalah Kuat tekan nominal komponen struktur, N.

Nu adalah Kuat tekan perlu pada gaya aksial tekan akibat beban terfaktor, N.

rx adalah Jari-jari girasi komponen struktur terhadap sumbu x-x, mm.

ry adalah Jari-jari girasi komponen struktur terhadap sumbu y-y, mm.

xiii

KOMPONEN STRUKTUR TARIK

Ag adalah Luas penampang kotor, mm².

Ae adalah Luas penampang efektif menurut butir 10.2 SNI 03-1729-02, mm².

d adalah Diameter lubang baut, mm.

n adalah Banyaknya lubang dalam garis potongan penampang.

s adalah jarak antara sumbu lubang arah sejajar sumbu komponen, mm.

U adalah Faktor reduksi.

SAMBUNGAN

Ab adalah Luas penampang bruto, mm².

d adalah Kedalaman yang dipersiapkan untuk las, mm.

db adalah Diameter baut nominal pada daerah tak berulir, mm.

m adalah Jumlah bidang geser.

n adalah Jumlah baut.

Rd adalah Kuat rencana, N.

Rn adalah Kuat nominal, N.

Ru adalah Beban terfaktor atau kuat perlu, N.

Td adalah Kuat tarik rencana, N.

Tn adalah Kuat tarik nominal, N.

t, tp adalah Tebal pelat, mm.

ϕf adalah Faktor reduksi kekuatan saat Fraktur

ϕy adalah Faktor reduksi kekuatan saat Leleh

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Bab II – TINJAUAN PUSTAKA

Tabel 2.1 Sifat-sifat Mekanis Baja Struktural………………………………...II-3

Tabel 2.2 Batas Langsing – Tidak Langsing Sesuai Mutu Baja……………...II-10

Tabel 2.3 Batas – Batas λp dan λr Profil WF ……………………………... …II-14

Tabel 2.4 Tipe – Tipe baut…………...…..……………………….. ……........II-17

Tabel 2.5 Tipe Ukuran Minimum Las Sudut …………….…..………............II-25

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Bab II – TINJAUAN PUSTAKA

Gambar 2.1 Hubungan Tegangan Regangan Tipikal…………………… II-2

Gambar 2.2 Standard Rolled Shape …………..….……………………… II-4

Gambar 2.3 Standard Cold Formed Shape………...…………………… II-4

Gambar 2.4 Eksentrisitas Untuk Mencari U…………………………...... II-6

Gambar 2.5 Tekuk Lokal di Flens………………..……………....…….. II-8

Gambar 2.6 Tekuk Lokal di Web....................................……………….. II-9

Gambar 2.7 Ketentuan Batas Langsing – Tidak Langsing…..…………. II-10

Gambar 2.8 Jenis – Jenis Tekuk Komponen Struktur…...……………… II-11

Gambar 2.9 Tata Letak Baut………………….……………………….…II-19

Gambar 2.10 Sambungan Momen…………….…….……………………. II-20

Gambar 2.11 Jenis Las………………………………………….....……… II-24

Gambar 2.12 Ukuran Las Sudut…………………………………….……. II-24

Gambar 2.13 Beban Lajur D…………………...…………………………. II-27

xvi

Bab III – METODE PERANCANGAN

Gambar 3.1 Diagram Alir proses Optimasi Struktur…………………..…. III-1

Gambar 3.2 Denah Rencanan Atap……………..…..………………….… III-3

Gambar 3.3 Potongan Melintang AS-17 Existing...……..……………… III-4

Gambar 3.4 Potongan Melintang AS-17 Existing Expansi……………… III-4

Gambar 3.5 Potongan Melintang AS-17 Existing Peninggian Atap …… III-5

Gambar 3.6 Potongan Melintang AS-17 Peninggian Atap Optimasi…… III-12

Gambar 3.7 Pemotongan Profil IWF Menjadi Kastela.…………….… III-18

Gambar 3.8 Jenis Honeycomb Dalam Bebebarapa Variasi Sudut..……… III-18

Gambar 3.9 Bidang Momen dan Geser pada Balok Honeycomb..……… III-19

Gambar 3.10 Gaya Geser V1 dan V2 dibagi Rata Pada Bagian T Section atas

dan T Sestion Bawah Balok Honeycomb……………………………III-20

Bab IV – ANALISA PEMODELAN STRUKTUR

Gambar 4.1 Model Struktur Existing Yang Akan Dianalisa……….…..… IV-4

Gambar 4.2 Desain Struktur Awal Yang Akan Dianalias……………… IV-4

Gambar 4.3 Tinjauan Akibat Beban Mati Pada Gording……………… IV-6

Gambar 4.4 Tinjauan Akibat Beban Hidup pada Gording.……………… IV-7

xvii

Gambar 4.5 Pembebanan Pada Balok Rafter Akibat Yang Dipikul Oleh

Gording Terpanjang……………………………………….. IV-18

Gambar 4.6 Penampang Baja WF……………………..………………… IV-19

Gambar 4.7 Posisi Keren Hoist dan Kapasitasnya………..……………… IV-23

Gambar 4.8 Penampang Profil WF………….…..……………………….. IV-24

Gambar 4.9 Panjang Bentang keren Hoist Kapasitas 20 ton………..…… IV-25

Gambar 4.10 Panjang bentang Balok Keren Antar kolom Posisi -1…..… IV-26

Gambar 4.11 Panjang bentang Balok Keren Antar kolom Posisi -2......… IV-28

Gambar 4.12 Panjang bentang Balok Keren Antar kolom Posisi -3..…… IV-30

Gambar 4.13 Pembebanan pada Kolom Expansi Existing (bagian atas).... IV-35

Gambar 4.14 Penampang Profil WF ……………………………...…...… IV-36

Gambar 4.15 Beban Eksentris pada Kolom Atas…………...………… IV-37

Gambar 4.16 Pembebanan pada Kolom Existing (bagian bawah).…….… IV-40

Gambar 4.17 Penampang Profil WF ………………………....…..… IV-41

Gambar 4.18 Beban Eksentris pada Kolom Bawah……………...…..… IV-42

Gambar 4.19 Potongan AS16-19 Peninggian Atap Yang di Optimasi

Disain……………………………………………………….IV-46

Gambar 4.20 Penampang Baja Castella Wide Flange (WF)....………...… IV-47

xviii

Gambar 4.21 Posisi Keren Hoist dan Kapasitas 10 ton………………..… IV-52

Gambar 4.22 Penampang Profil WF…….………………………....…..… IV-53

Gambar 4.23 Panjang Bentang Keren Hoist Kapasitas 10 ton..…...…..… IV-54

Gambar 4.24 Panjang Bentang Balok Keren Antar Kolom Beban

Maksimum..………………………………………………... IV-55

Gambar 4.25 Pembebanan Pada Kolom Optimasi Bagian Atas…....….… IV-60

Gambar 4.26 Penampang Profil WF……………………………………... IV-61

Gambar 4.27 Beban Eksentris pada kolom atas……....…………....…..… IV-62

Gambar 4.28 Pembebanan Pada Kolom Bawah………………....…..…... IV-65

Gambar 4.29 Penampang Profil WF ………..…………...……....…..…... IV-66

Gambar 4.30 Beban Eksentrisitas Pada Kolom Bawah....……....…..…... IV-67

Gambar 4.31 Detail Sambungan Kuda-Kuda dan Kolom.……....…..…... IV-70

Gambar 4.32 Detail Las Plat Kuda-Kuda……………………….………... IV-71

Gambar 4.33 Detail sambungan Kapstain…………….. ………..…..…... IV-72

Gambar 4.34 Detail Las Plat Kapstain ……………………...…...…..…... IV-73

Gambar 4.35 Site Development……………………………………...…... IV-81

Gambar 4.36 Rencana Platform Temporary diatas Atap…...……….…... IV-82

Gambar 4.37 Daya Jangkau Mobil Keren yang Akan Digunakan……...... IV-83

xix

Gambar 4.38 Kapasitas Mobil Keren Dengan jangkauan Jauh….……...... IV-84

Gambar 4.39 Penangulangan Air Hujan Pada Saat Penyambungan Kolom

Existing dan Kolom baru………………………….……...... IV-85

Gambar 4.40 Erection Pekerjaan Struktur Baja………………………...... IV-85

Gambar 4.41 Erection Pekerjaan Penutup Dinding dan Atap…..……...... IV-86