tugas besar perancangan struktur baja 1

BAB 1

KONSEP PERANCANGAN STRUKTUR

1.1. Dasar Perancangan

SNI – 03 – 1729 – 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk

Bangunan Gedung.

SKBI-1.3.53.1987, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan

Gedung.

AISC Steel Construction Manual 13th Edition.

1.2. Kriteria Desain

1.2.1.Gambaran Umum

Bangunan yang akan didesain adalah bangunan hanggar pesawat

pribadi 1 lantai dimana material yang digunakan adalah baja. Bangunan

hanggar pesawat ini berdimensi 18x36 m dengan luas 648 m2 dan

memiliki tinggi 10 meter.

1.2.2.Pembebanan dan Material

1.2.2.1. Pembebanan

Pembebanan yang akan dianalisis pada perancangan ini meliputi

pembebanan mati, hidup, angin, dan hujan.

1.2.2.2. Material

Material yang digunakan adalah sepenuhnya profil baja dimulai

untuk kolom, balok, atap, dan sambungannya.

1.3. Sistem Struktur

1.3.1.Struktur Rangka

Struktur kerangka atau skeleton terdiri atas komposisi kolom-kolom

dan balok-balok. Kolom sebagai unsur vertikal berfungsi sebagai

penyalur beban dan gaya menuju tanah, sedangkan balok adalah unsur

horisontal yang berfungsi sebagai pemegang dan media pembagian

beban dan gaya ke kolom. Kedua unsur ini harus tahan terhadap tekuk

dan lentur.

1.4. Modelisasi

Perancangan dilakukan dengan menggunakan 2 metode yaitu manual dan

dengan menggunakan komputer. Dalam analisis perhitungan secara

manualnya berpedoman pada SNI 03-1729-2002 dan AISC Steel

Construction Manual 13th Edition. Struktur dimodelkan pada program SAP

2000 dengan analisa 2 dimensi pada perhitungan kuda-kuda. Konsep

perhitungan menggunakan LRFD (Load Factored Resistence Design).

1.5. Analisa Pembebanan

1.5.1.Beban Mati

Berat sendiri elemen struktur terdiri dari berat sendiri dari elemen

struktur kolom, balok, dan atap.

1.5.2.Beban Hidup

1.5.3.Kombinasi pembebanan

Berdasarkan beban-beban tersebut di atas maka struktur baja harus

mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini:

1,4D

1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H)

1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W)

1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H)

Keterangan:

D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen,

termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan

peralatan layan tetap.

L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung,

termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin,

hujan, dan lain-lain.

La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh

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

orang dan benda bergerak.

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

W adalah beban angin.

1.6. Pengecekan Parameter Struktur

1.6.1.Batas Kemampuan Layan

Menurut SNI 03-1729-2002 tentang tata cara perencanaan struktur baja

untuk bangunan gedung, sistem struktur dan komponen struktur harus

direncanakan untuk keadaan kemampuan-layan batas. Lendutan akibat

beban dalam keadaan kemampuan-layan batas harus ditentukan

berdasarkan metode analisis elastis pada Butir 7.4 dengan semua faktor

amplifikasi diambil sama dengan satu. Lendutan harus memenuhi Butir

6.4.3;

1.6.2.Batas Kelangsingan

Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka

perbandingan kelangsingan λ=Lk/r dibatasi sebesar 200. Untuk batang-

batang yang direncanakan terhadap tarik, angka perbandingan

kelangsingan L/r dibatasi sebesar 300 untuk batang sekunder dan 240

untuk batang primer.

1.7. Desain Struktur

Setelah bangunan dimodelkan dan dianalisis hasil serta dilakukan pengecekan

parameter struktur dan hasilnya memenuhi, selanjutnya dilakukan desain

sambungan.

BAB 2

MODELISASI STRUKTUR

BAB 3

PERENCANAAN GORDING

Perhitungan atap dibagi menjadi beberapa klasifikasi perencanaan

yaituperencanaan gording, perencanaan kuda-kuda, dan perencanaan

sambungan. Secara umum, material yang digunakan untuk penutup atap adalah

baja dengan kualitas A-36. Kualitas material diseragamkan dalam penggunaan

gording, kuda-kuda, dan sambungan.

3.1. Gambar Desain Rencana Gording

Gambar . Desain Kuda-Kuda

Desain kuda-kuda (seperti pada gambar di atas) yang akan direncanakan yaitu

merupakan tipe Modified Fan (triple fans) yang pada umumnya memiliki

bentang 44 – 60 ft atau sekitar 13 – 18 meter. Desain kuda-kuda ini dirancang

sebagai rangka penutup pada bangunan hanggar pesawat pribadi yang

memiliki dimensi 18 x 36 m, yang desain denahnya dapat dilihat pada gambar

di bawah ini.

Gambar . Desain Rencana Bangunan Hanggar Pesawat Pribadi

3.2. Spesifikasi Umum Perencanaan

Baja

Mutu Baja : A-36

Modulus Elastisitas ( E ) : 200 GPa

Modulus Geser ( G ) : 79,3 GPa

Poisson Ratio ( μ ) : 0,26

Koefisien Pemuaian ( α ) : 12 x 10-6/oC

Tegangan Leleh ( σy ) : 250 Mpa

Tegangan Dasar ( σ ) : 152 Mpa

Tegangan Putus ( fu ) : 400 – 550 MPa

Tegangan Geser ( τ ) : 92.8 Mpa

Gording

Jenis Profil : Profil Kanal C 6 x 13

Acuan : AISC Steel Construction Manual,13th

Edition

Jarak Antar Gording : 1,64 m

H (web channal) 15,240 cm

bf (flange channal) 5,486 cm

t1 (web thickness) 1,11 cm

t2 (flange thickness) 0,871 cm

Section area (A) 24,581 cm2

Mass per metre (W) 19,296 kg/m

Moment of inertia Ix 720,080 cm4 Iy 43,704 cm4

Radius of gyration rx 5,410 cm ry 1,331 cm

Plastic modulus Zx 119,462 cm3 Zy 22,123 cm3

Elastic modulus Sx 94,717 cm3 Sy 10,455 cm3

Torsional constant J 9,865 cm4

Warping constant Cw 1930,773 cm6

Kuda-Kuda

Jarak Antar Kuda-Kuda : 4 m

Atap

Penutup Atap : Atap Zincalcume Lysaght Spandek AZ-150

Berat Penutup Atap : 4,55 kg/m2

Kemiringan Atap : 24o

3.3. Pembebanan Gording

Beban Mati/Dead Load (DL)

Berat Sendiri Gording =19,296kg/m

Berat Penutup Atap

1,64m (Jarak Gording) x 4,55 kg/m2 = 7,462kg/m

Total Beban Mati Gording (qDL) = 26,758kg/m

Beban Pekerja (La)

Berat 2 Orang Pekerja = 200 kg

Beban Angin (W)

+

P, Wind Pressure (Psf) = 0,00256 x v2 (V= wind speed in Mph)

P = 0,00256 x ( 62,137)2 psf = 48,27kg/m2

Koefisien Angin Tekan = 0.02α – 0.4

= 0,02(24°) - 0,4

= 0,08

Angin Tekan= koefisien angin tekan x tekanan tiup angin x jarak gording

= 0,08 x 48,27 kg/m2 x1,64 m

= 6,333 kg/m

Koefisien Angin Hisap = - 0,4

Angin Hisap= koefisien angin hisap x tekanan tiup angin x jarak gording

= -0,4 x 48,27 kg/m2 x 1,64 m

= –31,665 kg/m

Beban Hujan (Ha)

Berat hujan dihitung dengan rumus = (40 – 0.8α) kg/m2

Berat hujan = 40 – 0,8 x 24

= 20,8 kg/m2

Beban Hujan (Ha)

Berat Hujan x Jarak Gording = 20,8 x 1,64

= 34,112 kg/m

3.4. Mekanisme Pembebanan Gording

Beban Mati/Dead Load (DL)

qDL = 26,758 kg/m

Gambar 3. Skema Pembebanan akibat Dead Load (DL)

qx = qDL x sin 24 ° = 26,758 kg/m x sin 24° = 10,88 kg/m

qy = qDL x cos24 ° = 26,758 kg/m x cos 24° = 24,44kg/m

Mx = 1/8 x qy x L2 = 1/8 x 24,44 x 42 = 48,89 kg.m

My = 1/8 x qx x L2 = 1/8 x 10,88 x 42 = 21,77 kg.m

Vx = 1/2 x qxx L = 1/2 x 10,88 x 4 = 21,77 kg.m

Vy = 1/2 x qyx L = 1/2 x 24,44 x 4 = 48,89 kg.m

Beban Pekerja (La)

Pa = 200 kg

Gambar 4. Skema Pembebanan akibat Beban Pekerja (La)

Pax = Pa x sin 24 ° = 200 kg x sin 24° = 81,35kg/m

Pay = Pa x cos 24° = 200 kg x cos 24° = 182,71kg/m

Max = 1/4 x Pay x L = 1/4 x 182,71 x 4 = 182,71kg.m

May = 1/4 x Pax x L = 1/4 x 81,35 x 4 = 81,35kg.m

Vx = 1/2 x Pax = 1/2 x 81,35 = 91,35kg.m

Vy = 1/2 x Pay = 1/2 x 182,71 = 40,67kg.m

Beban Angin (W)

Karena beban angin bekerja tegak lurus sumbu x maka hanya ada Mx.

Gambar 5. Skema Pembebanan akibat Beban Angin (DL)

Angin Tekan (W = 6,33 kg/m)

Mx = 1/8 x qyx L2 = 1/8 x 6,33 x 42 = 12,67kg.m

Vy = ½ x qy x L = ½ x 6,33 x 4 = 12,66 kg

Angin Hisap tidak diperhitungkan karena mengurangi beban

struktur.

Beban Hujan (H)

H = 34,112 kg/m

Gambar 6. Skema Pembebanan akibat Beban Hujan (H)

qx = qhujan x sin 24 ° = 34,112 kg/m x sin 24° = 13,87kg/m

qy = qhujan x cos 24 ° = 34,112 kg/m x cos 24° = 31,16kg/m

Mx = 1/8 x qy x L2 = 1/8 x 31,16 x 42 = 62,33kg.m

My = 1/8 x qx x L2 = 1/8 x 13,87 x 42 = 27,75kg.m

Vx = 1/2 x qxx L = 1/2 x 13,87 x 4 = 27,75kg.m

Vy = 1/2 x qyx L = 1/2 x 31,166 x 4 = 62,33kg.m

3.5. Kombinasi Beban

Berdasarkan hasil perhitungan momen lentur didapatkan hasil sebagai

berikut:

Tabel . Hasil perhitungan momen akibat Pembebanan

Beban Mx My

Beban mati (D) 48,89 21,77

Beban pekerja (La) 182,71 81,35

Beban angin (W) 12,67 0

Beban hujan (H) 62,33 27,75

Tabel . Kombinasi Pembebanan

Sehingga didapat nilai momen ultimate :

Mux = 351,00 kg.m

Muy = 166,41 kg.m

Syarat: Mu ≤ ф .Mn (dimana ф = 0.9 dan Mn = Kuat lentur nominal

penampang)

Mux ≤ ф .Mnx

351,00 x 104 N.mm ≤ 0.9 x Mnx

Mnx ≥ 390,00 x 104 N.mm

Muy ≤ ф .Mny

166,41 x 104 N.mm ≤ 0.9 x Mny

Mny ≥ 184,9 x 104 N.mm

Jika Mn = Mp, Mp = σy.Z (σy A-36 = 250 MPa)

Mpx = σy.Zx

390,00 x 104 N.mm = 250 N/mm2 . Zx

Zx = 15.600 mm3 = 15,60 cm3 Zxbeban< Zxprofil → profil sesuai!

Mpy = σy.Zy

Kombinasi Momen Mux (kg.m) Muy (kg.m)

1.4D 68,44 30,47

1.2D + 1.6L + 0.5La 150,02 66,79

1.2D + 1.6L + 0.5H 89,83 39,99

1.2D + 1.6La + 0.8W 351,00 166,41

1.2D + 1.6H + 0.8W 158,39 80,65

1.2D + 1.3W + 0.5La 150,02 83,26

1.2D + 1.3W + 0.5H 89,83 56,46

312,63 x 104 N.mm = 250 N/mm2 . Zy

Zy = 7.396 mm3 = 7,40 cm3 Zybeban< Zyprofil → profil sesuai!

3.6. Perencanaan Profil untuk Gording

Dari profil yang dipilih, dilakukan pengecekan apakah profil tersebut

memiliki kategori compact, non-compact, ataupun slender. Pengecekan

dilakukan baik pada sumbu kuat ataupun sumbu lemah. Berikut adalah tabel

dari rasio kelangsingan (slenderness ratio) untuk jenis profil kanal C.

Tabel . Slenderness Ratio

Element λ λp Λr

Flangebf

t f

0,38.√ E/ f y 0.38 .√E / f y

Webhtw

3,76.√E / f y 5,70.√E / f y

Flange (sayap)

¿bf

t f

= 5,4862 x0,871

=6,30

❑p=0,38.√ E/ f y=0,38.√800=10,75

λ ≤ λp (compact shape)

Web (badan)

¿ htw

=15,241,11

=13,73

❑p=3,76.√E / f y=3,76.√800=106,35

λ ≤ λp (compact shape)

Jika ditinjau dari sumbu kuatnya, profil yang dipilih termasuk profil

compact.

Kontrol terhadap Lateral Torsional Buckling

Lb = 4000 mm

Lp=1.76 ∙ r y ∙√ Ef y

=1.76 ∙1,331∙√800=662,56mm

karena Lp< Lb maka kondisi plastis tidak tercapai sehingga Mn akan

mengalami reduksi.

X1=( πS x ) ∙(√ E ∙G ∙ J ∙ A

2 ) ¿( π

94,717 x 103 ) ∙(√ ( 2x 105 )∙ (7,93 x104 ) ∙ ( 9,865 x104 )∙ 2458,12 )

¿46011,89 MPa

X2=4 ∙( Sx

G ∙J )2

∙(Cw

I y)

¿4 ∙( 94,717 x103

( 7,93 x 104 ) ∙ (9,865 x104 ) )2

∙( 193077300043,704 x104 )

¿2,5907 x10−6 MPa

Lr=r y ∙( X1

f L)∙√1+√1+ X2 ∙ f L

2

di mana:

fL = fy – fr

fr = tegangan tekan residual = 70 Mpa

fL = (250–70) Mpa

= 180 Mpa

sehingga :

Lr=(13,31 ) ∙( 47312,74180 ) ∙√1+√1+(2,5455 x10−6 ) ∙ (180 )2

¿4860,68 mm

karena Lp< Lb< Lrinelastic lateral torsional buckling (zona II)

Perhitungan untuk Cb

Berdasarkan SNI Baja Pasal 8.3.1, Cb dihitung dengan rumus

Cb=12,5 M max

2,5 M max+3 M A+4 M B+3 M C

≤2,3

Dengan

MA = momen sejarak seperempat bentang

MB = momen di tengah bentang

MC = momen sejarak tiga per empat bentang

Nilai Cb tidak lebih dari 2,3

Untuk itu, diperlukan perhitungan MA, MB dan MC akibat kombinasi

pembebanan

1.2D + 1.6La + 0.8W. Perhitungan nilai Cb akibat beban terbagi merata

dan beban terpusat disajikan sebagai berikut

Gambar . Analisis nilai Cb akibat beban terbagi merata

Gambar 8. Analisis nilai Cb akibat beban terpusat

Sehingga, didapatkan nilai momennya

Beban Mati (D)

Momen terhadap sumbu x

qy = 24,44 kg/m

MA = MC = (3/32) x (24,44) x 42 = 36,67 kg.m

MB= (1/8) x (24,44) x 42 = 48,887 kg.m

Momen terhadap sumbu y

qx = 10,88kg/m

MA = MC = (3/32) x (10,88) x 42 = 16,33 kg.m

MB= (1/8) x (10,88) x 42 = 21,77 kg.m

Beban Pekerja (La)


Py= 182,71kg

MA = MC = (1/8) x (182,71) x 4 = 91,35 kg.m

MB= (1/4) x (182,71) x 4 = 182,71 kg.m


Px = 81,35 kg

MA = MC = (1/8) x (81,35) x 4 = 40,67kg.m

MB= (1/4) x (81,35) x 4 = 81,35 kg.m

Beban Angin (W)


qy = 6,33kg/m

MA = MC = (3/32) x (6,33) x 42= 9,49 kg.m

MB= (1/8) x (6,33) x 42 = 12,6 kg.m


q = 0

MA = MC = 0 kg.m

MB= 0 kg.m

Sehingga, dengan kombinasi pembebanan yang ada didapat nilai MA, MB

dan MC

MAx = MCx = 1.2D + 1.6La + 0.8W

= 1.2(36,67) + 1.6(91,35) + 0.8(9,49)

= 197,77 kg.m

MAy = MCy = 1.2D + 1.6La + 0.8W

= 1.2(16,33) + 1.6(40,67) + 0.8(0)

= 84,87 kg.m

Mmax x = MBx = 361,134 kg.m

Mmax y = MBy = 156,27kg.m

Maka, dapat diperoleh nilai Cb

Cbx=12,5 M max

2,5 M max+3 M A+4 M B+3 M C

¿12,5 (361,134 )

2,5 (361,134 )+3 (197,77 )+4 (361,134 )+3 (197,77 )=1,277

Cby=12,5 M max

2,5 M max+3 M A+4 M B+3 M C

¿12,5 (156,27 )

2,5 (156,27 )+3 (84,87 )+4 (156,27 )+3 (84,87 )=1,282

Dari nilai Cb, dapat dicari kuat nominal terhadap lenturnya, yaitu

M n=Cb[M r+( M p−M r )( Lr−Lb

L r−Lp)]≤ M p

M rx=(f y−f r )∗Sx= (250−70 )∗94717=172385400 N . mm

M px=f y∗Z x=250∗119462=301043500 N . mm

M ry=( f y−f r )∗S y=(250−70 )∗10455=1902800 N . mm

M py=f y∗Z y=250∗22123=5574879 N . mm

M nx=Cbx[M rx+( M px−M rx ) (Lb−Lp

Lr−Lp)]=22.143 .100 N .mm

M ny=Mpy = 6.181 .658 N .mm

Maka kuat nominal tereduksinya

фMnx = 0.9 x 22.143 .100 = 19.928.790N.mm

фMny = 0.9 x 6.181 .658 = 5.563.493 N.mm

sedangkan

Mux = 3.510.012 N.mm

Muy = 1.664.084 N.mm

Karena фMnx > Mux dan фMny > Muy, maka profil ini kuat

terhadap lateral torsional buckling.

Kontrol akhir momen (yang disebabkan momen tidak simetris)

Mux∅ . Mnx

+ Muy∅ . Mny

<1 0,478< 1, maka profil ini aman!

Kontrol Terhadap Geser

Tabel 3. Hasil perhitungan gaya geser akibat Pembebanan

Beban Vx Vy

Beban mati (D) 10,88336 24,44444

Beban pekerja (La) 81,34733 182,7091

Beban angin (W) 0 6,333024

Beban hujan (H) 13,8746 31,16286

Lintang maksimum

Vux = 172,2873 kg

Vuy = 168,5206 kg

Perhitungan ini didasarkan pada SNI baja Pasal 8.8.2

λ = h

tw=

15,241,11

= 13,73

k n=5

1.1√ k n . Efy

=1.1√ 5 ×210000250

=69,57

Kombinasi V Vux (kg) Vuy (kg)

1.4D 30,47342 68,44442

1.2D + 1.6L + 0.5La 71,79735 79,00348

1.2D + 1.6L + 0.5H 39,99468 89,82951

1.2D + 1.6La + 0.8W 172,2873 133,8774

1.2D + 1.6H + 0.8W 80,65163 168,5206

1.2D + 1.3W + 0.5La 88,26321 95,46934

1.2D + 1.3W + 0.5H 56,46054 106,2954

Maximum 172,2873 168,5206

Karena htw

≤1.1√ kn . Efy

maa digunakan rumus kuat geser pada pasal 8.8.3

фVnx = ф x 0.6 x fy x Aw

= 0.9 x 0.6 x 250 x 1498,28

= 202267,8 N

Karena фVnx> Vux dan фVny> Vuy, profil yang digunakan aman

terhadap kuat geser

фVny = ф x 0.6 x fy x Af

= 0.9 x 0.6 x 250 x 955,66

= 129014,1 N

Kontrol terhadap Lendutan Ijin

Lendutan Izin

δx= Lby240

=16,67 mm

δy= Lbx240

=16,67 mm

Sehingga Lendutan Izin

δ=(√δx2+δy2 )=23,57 mm

Lendutan total

δx= 5384

×∑ qx× L4

E × Iy+ 1

48×

Px × L3

E × Iy

¿ 5384

×0,24758 ×40004

200000 × 437040+ 1

48×

0,8135 × 40003

200000 × 437040=10,17366 mm

δy= 5384

×∑ qy× L4

E × Ix+ 1

48×

Py × L3

E × Ix

¿ 5384

×0,619403 × 40004

200000 × 7200800+ 1

48×

1,827 × 40003

200000 ×7200800=10,32375 mm

δ=(√δx2+δy2 )=14,49 mm

δ <¿ δijin (memenuhi)

BAB 4

PERENCANAAN KUDA-KUDA

4.1. Gambar Desain Rencana Kuda-Kuda

Proses desain diawali dengan menentukan desain struktur dan material yang

akan digunakan sebagai material kuda-kuda. Bentang kuda-kuda dan tinggi

kuda-kuda disesuaikan dengan bentang melintang bangunan.

Gambar. Desain perencanaan kuda-kuda

4.2. Spesifikasi Profil Rangka Kuda-Kuda

Sebagai struktur utama kuda-kuda digunakan profil baja siku ganda 2L

2x2x1/8 inch dan 2L 2x2x3/16 inch. Berikut spesifikasi dari profil yang

dipilih secara mendetail beserta sambungan dan pelat penyambung,

Gambar. Profil kuda-kuda yang digunakan

Tabel . Data profil baja rangka kuda-kuda

Profil yang digunakan

Double-angle 2L 2 x 2 x 1/8 inch

Double-angle 2L 2 x 2 x 3/16 inch

W 4,973 kg/m 7,293 kg/mAg 633,547 mm2 929,03 mm2

b 50,8 mm 50,8 mmd 50,8 mm 50,8 mmt 3,175 mm 4,763 mm

Ix 157335,479 mm4 225181,201 mm4

rx 15,748 mm 15,545 mmry 20,777 mm 21,107 mmFy 250 MPa 250 MPax 13,564 mm 14,249 mm

Fu 400-550 MPa 400-550 MPaTebal Gusset 0,635 cm 0,635 cm

Bolt A307Diasumsikan perkuatan 3 baut dalam 1 baris

D bolt 12,7 mm 12,7 mmD hole 15,875 mm 15,875 mmA bolt 126,613 mm2 126,613 mm2

Spacing 40 mm 40 mm

4.3. Pembebanan Kuda-kuda

Simulasi pembebanan dikelompokkan menjadi beban mati, beban hidup,

beban hujan, dan beban angin. Beban mati pada atap dikelompokkan menjadi

dua, yaitu beban mati atas dan beban mati bawah. Beban mati atas terdiri dari

berat penutup atap (gording dan penutup atap). Beban mati bawah terdiri dari

berat sendiri kuda-kudadan berat penggantung plafond (tidak menggunakan

plafond.

Tabel 5. Spesifikasi penutup atap

SpesifikasiJenis Penutup Atap Zincalcume Lysaght Spandek AZ-150Berat Penutup Atap 4,55 kg/m2

Jarak Gording 1,64 mBerat Penggantung Langit-Langit 7 kg/m2

Jarak Antar Kuda-Kuda 4 mKemiringan atap α 24 Derajat

Beban Mati (DL)

Beban Mati Atas

Beban-beban mati yang berada di atas kuda-kuda akan ditransfer menjadi

beban titik. Adapun distribusi beban mati atas ialah sebagai berikut:

Gambar 10. Distribusi pembebanan penutup atap dan gording

PDLatas=Pgording+Ppenutupatap

PDLatas=Q gording+W atap× jarakgording × jarakkuda−kuda

Tengah : P=19,296 × 4+4,55 ×1,64 ×4

P=107,032 kg=108 kg=1,08 kN

Ujung : P=19,296 × 4+(4,55 ×1,64 × 4 )

2

P=92,108 kg=93 kg=0,93 kN

Beban Mati Bawah

Beban mati bawah terdiri dari berat kuda-kuda sendiri, berat

penggantung plafond (tidak memakai langit-langit). Profil kuda-kuda

yang dipakai adalah profil double-angle : 2L (2 x 2 x 1/8) inch dan 2L (2

x 2 x 3/16). Setiap batang kuda-kuda mempunyai panjang yang berbeda-

beda, maka diperlukan perhitungan khusus. Setiap titik kumpul

menanggung beban setengah bagian rangka bagian kanan dan kirinya.

Beban yang didistribusikan ke masing-masing titik merupakan berat dari

batang di sekitarnya, berikut adalah contoh distribusinya:

- Titik A merupakan pusat distribusi beban dari berat setengah batang

1 dan 9.

- Titik B merupakan pusat distribusi beban dari berat setengah batang

1, 2, 9, 10, 28, dan berat penuh dari batang 21.

- Titik C merupakan pusat distribusi beban dari berat setengah batang

2, 3, 10, 11, 28, 29, dan berat penuh dari batang 22.

Gambar . Rangka batang kuda-kuda

Berat dari masing-masing batang diperoleh dari berat batang per meter

dikalikan dengan panjang batang sendiri. Adapun distribusi penggunaan

profil baja terdapat pada gambar berikut ini.

Gambar . Pemilihan profil baja untuk rangka kuda-kuda

Batang atas : 2L 2x2x3/16 inch

Batang bawah : 2L 2x2x1/8 inch

Batang tegak : 2L 2x2x1/8 inch

Batang diagonal : 2L 2x2x3/16 inch

Adapun panjang dari masing-masing batang adalah sebagai berikut.

Tabel 6. Panjang Masing-Masing Batang

PA=Pplafond+Pkuda−kuda A

Pplafond=( Ppenggantung )× Lgording × Lkuda−kuda

Tengah : Pplafon=(7 )×3× 4

Pplafon=84 kg=0,84 kN

Ujung : Pplafon=7 x1,5 x 4

2

Pplafon=21 kg=0,21 kN

Pkuda−kuda A=W kuda−kuda x12(L 1+L 9)

Pkuda−kudaA=4,973 x12

x (1,5 )+7,293 x12

x (1,64)=9,71 kg 9,8 kg=0,098 kN

Batang Panjang (m)1 1,52 1,53 34 35 36 37 1,58 1,59 1,6410 1,6411 1,6412 1,6413 1,6414 1,6415 1,6416 1,6417 1,6418 1,6419 1,64

Batang Panjang (m)20 1,6421 0,6722 1,3323 2,6724 425 2,6726 1,3327 0,6728 1,6429 2,530 2,531 3,6532 3,6533 3,6534 3,6535 2,536 2,537 1,64

PA=0,21kN+0 , 098kN=0,31kN

Tabel . Beban Mati Bawah Tiap Titik

TITIKBERAT PLAFOND

(kN)BERAT KUDA-

KUDA (kN)TOTAL BEBAN

BAWAHA 0,21 0,0971 0.31B 0,42 0,2873 0.71C 0,63 0,4486 1.08D 0,84 0,6258 1.47E 0,84 0,7339 1.57F 0,84 0,6258 1.47G 0,63 0,4486 1.08H 0,42 0,2873 0.71I 0,21 0,0971 0.31

Sehingga pembebanan struktur kuda-kuda akibat Dead Load menjadi

seperti berikut ini:

Gambar . Skema pembebanan kuda-kuda akibat Dead Load (DL)

Beban Pekerja (La)

Untuk beban pekerja digunakan berat 2 orang ditambah berat peralatan

dengan total berat 200 kg. Pembebanan yang terjadi pada kuda-kuda

akibat beban pekerja (La) ditampilkan sebagai berikut.

Gambar . Skema pembebanan kuda-kuda akibat Beban Pekerja (La)

Beban Angin (W)

Beban angin terdiri dari 2 jenis, yaitu beban angin tekan (yang datang

menuju atap) dan beban angin hisap (yang menjauhi atap dan bersifat

menghisap/mengangkat atap).Tekanan tiup angin = 48,27 kg/m2

Angin Muka

W anginmuka=koefisienangin×tekanantiupangin

W anginmuka=(0.02 α−0.4 ) × 48,27

W anginmuka=(0.02× 24−0.4 )× 48,27

W anginmuka=3,86 kg /m2

Angin Belakang

W anginbelakang=−0.4 × 48,27

W anginbelakang=−19,31 kg /m2

Setelah mengetahui besarnya beban angin untuk setiap luasan, maka

apabila beban-beban tersebut ditransfer menuju rangka kuda-kuda,

terdapat dua proyeksi beban anginnya, yaitu proyeksi vertikal dan

proyeksi horizontal. Berikut perhitungannya.

o Proyeksi Vertikal Beban Angin

Angin Muka

AnginMuka=W anginmuka × Lkuda−kuda× Lgording × cosα

AnginMuka=3,86 × 4 ×1,64 × cos24 °

AnginMuka=23,13 kg 24 kg=0,24 kN

Angin Belakang

AnginBelakang=W belakang × Lkuda−kuda× Lgording ×cosα

AnginBelakang=−19,31 × 4 ×1,64 × cos24 °

AnginBelakang=−115,72kg −116 kg=−1,16 kN

o Proyeksi Horizontal Beban Angin

Angin Muka

AnginMuka=W anginmuka × Lkuda−kuda× Lgording × sin α

AnginMuka=3,86 × 4 ×1,64 × sin 24 °

AnginMuka=10,29 kg 11kg=0,11 kN

Angin Belakang

AnginBelakang=W belakang × Lkuda−kuda× Lgording ×sin α

AnginBelakang=−19,31 × 4 ×1,64 × sin 24 °

AnginBelakang=−51,52 kg −52 kg=−0,52 kN

Gambar . Skema pembebanan kuda-kuda akibat Beban Angin (W)

Beban Hujan (H)

Beban hujan yang jatuh di atas atap akan membebani kuda-kuda yang

penyaluran bebannya tergantung dari kemiringan atap. Berat hujan

dihitung dengan rumus (40 – 0,8α) kg/m2. Berikut penentuan beban atap

akibat hujan.

W hujan=(40−0,8x 24 °)

W hujan=20,8 kg /m2

Phujan=W hujan× jarakgording × jarakkuda−kuda

Tengah : P=20,8 × 1,64× 4

P=136,45 kg=137 kg=1,37 kN

Ujung : P=(20,8 ×1,64 × 4 )

2

P=68,224 kg=69 kg=0,69 kN

Gambar . Skema pembebanan kuda-kuda akibat Beban Hujan (H)

4.4. Gaya Dalam Aksial Tiap Batang

Berdasarkan pembebanan pada sub-bab sebelumnya, dapat digambarkan

diagram gaya dalam aksial sehingga diperoleh nilai gaya-gaya dalam batang

dan sifatnya (tarik-tekan). Berikut gambar maupun ringkasan gaya-gaya

dalam tiap batang.

Akibat Dead Load (DL)

Gambar . Gaya dalam aksial kuda-kuda akibat Dead Load (DL)

Akibat Beban Pekerja (La)

Gambar . Gaya dalam aksial kuda-kuda akibat Beban Pekerja (La)

Akibat Beban Angin (W)

Gambar . Gaya dalam aksial kuda-kuda akibat Beban Angin (W)

Akibat Beban Hujan (H)

Gambar . Gaya dalam aksial kuda-kuda akibat Beban Hujan (H)

Tabel . Gaya dalam aksial batang akibat pembebanan

Lokasi Batang Panjang (m)

Gaya Dalam Aksial Batang (kN)

DL (Dead Load)

La (Pekerja) W (Angin) H (Hujan)

Bat

ang

Baw

ah

1 1,5 22.47 24.75 0.72 16.96

2 1,5 22.47 24.75 0.72 16.96

3 3 18.16 20.25 0.07 13.87

4 3 14.21 15.75 -0.58 10.79

5 3 14.21 15.75 -2.47 10.79

6 3 18.16 20.25 -5.6 13.87

7 1,5 22.47 24.75 -8.73 16.96

8 1,5 22.47 24.75 -8.73 16.96

Bat

ang

Ata

s (

Kir

i) 9 1,64 -24.59 -27.09 3.47 -18.55

10 1,64 -22.38 -24.62 3.7 -16.87

11 1,64 -22.38 -24.62 3.58 -16.87

12 1,64 -17.96 -19.7 4.17 -13.49

13 1,64 -17.96 -19.7 4.05 -13.49

14 1,64 -13.5 -14.77 4.65 -10.12

Bat

ang

Ata

s (k

anan

)

15 1,64 -13.5 -14.77 4.4 -10.12

16 1,64 -17.96 -19.7 7.26 -13.49

17 1,64 -17.96 -19.7 6.69 -13.49

18 1,64 -22.38 -24.62 9.55 -16.87

19 1,64 -22.38 -24.62 8.98 -16.87

20 1,64 -24.59 -27.09 10.12 -18.55

Bat

ang

Teg

ak

21 0,67 0.71 0 0 0

22 1,33 -1.08 -2 -0.29 -1.37

23 2,67 -1.08 -2 -0.29 -1.37

24 4 9.89 10 -2.76 6.85

25 2,67 -1.08 -2 1.39 -1.37

26 1,33 -1.08 -2 1.39 -1.37

27 0,67 0.71 0 0 0

Bat

ang

Mir

ing

(Kir

i)

28 1,64 -2.21 -2.46 -0.36 -1.69

29 2,5 3.82 3.75 0.54 2.57

30 2,5 -2.92 -3.75 -0.54 -2.57

31 3,65 5.36 5.48 0.79 3.76

32 3,65 -4.56 -5.48 -0.79 -3.76

Bat

ang

Mir

ing

(Kan

an) 33 3,65 -4.56 -5.48 3.81 -3.76

34 3,65 -1.08 5.48 -3.81 3.76

35 2,5 -2.92 -3.75 2.61 -2.57

36 2,5 3.82 3.75 -2.61 2.57

37 1,64 -2.21 -2.46 1.71 -1.69

Tabel . Gaya dalam aksial batang setelah dilakukan kombinasi pembebanan

Lokasi BatangPanjang

(m)

Kombinasi Pembebanan

1,4 D1,2 D+1,6L+

0,5La

1,2 D+1,6L+

0,5Ha

1,2D+1,6La+

0,8W

1,2D+1,6H+

0,8W

1,2D+1,3W+

0,5La

1,2D+1,3W+

0,5H

Bat

ang

Baw

ah

1 1.5 31.458 39.339 27.464 67.14 54.676 40.275 36.38

2 1.5 31.458 39.339 27.464 67.14 54.676 40.275 36.38

3 3 25.424 31.917 22.292 54.248 44.04 32.008 28.818

4 3 19.894 24.927 17.552 41.788 33.852 24.173 21.693

5 3 19.894 24.927 17.552 40.276 32.34 21.716 19.236

6 3 25.424 31.917 22.292 49.712 39.504 24.637 21.447

7 1.5 31.458 39.339 27.464 59.58 47.116 27.99 24.095

8 1.5 31.458 39.339 27.464 59.58 47.116 27.99 24.095

Bat

ang

Ata

s (

Kir

i)

9 1.64 -34.426 -43.053 -29.008 -70.076 -56.412 -38.542 -34.272

10 1.64 -31.332 -39.166 -26.356 -63.288 -50.888 -34.356 -30.481

11 1.64 -31.332 -39.166 -26.356 -63.384 -50.984 -34.512 -30.637

12 1.64 -25.144 -31.402 -21.052 -49.736 -39.8 -25.981 -22.876

13 1.64 -25.144 -31.402 -21.052 -49.832 -39.896 -26.137 -23.032

14 1.64 -18.9 -23.585 -15.7 -36.112 -28.672 -17.54 -15.215

Bat

ang

Ata

s (k

anan

)

15 1.64 -18.9 -23.585 -15.7 -36.312 -28.872 -17.865 -15.54

16 1.64 -25.144 -31.402 -21.052 -47.264 -37.328 -21.964 -18.859

17 1.64 -25.144 -31.402 -21.052 -47.72 -37.784 -22.705 -19.6

18 1.64 -31.332 -39.166 -26.356 -58.608 -46.208 -26.751 -22.876

19 1.64 -31.332 -39.166 -26.356 -59.064 -46.664 -27.492 -23.617

20 1.64 -34.426 -43.053 -29.008 -64.756 -51.092 -29.897 -25.627

Bat

ang

Teg

ak

21 0.67 0.994 0.852 1.352 0.852 0.852 0.852 0.852

22 1.33 -1.512 -2.296 -0.796 -4.728 -3.72 -2.673 -2.358

23 2.67 -1.512 -2.296 -0.796 -4.728 -3.72 -2.673 -2.358

24 4 13.846 16.868 12.368 25.66 20.62 13.28 11.705

25 2.67 -1.512 -2.296 -0.796 -3.384 -2.376 -0.489 -0.174

26 1.33 -1.512 -2.296 -0.796 -3.384 -2.376 -0.489 -0.174

27 0.67 0.994 0.852 1.352 0.852 0.852 0.852 0.852

Bat

ang

Mir

ing

(Kir

i)

28 1.64 -3.094 -3.882 -2.152 -6.876 -5.644 -4.35 -3.965

29 2.5 5.348 6.459 5.084 11.016 9.128 7.161 6.571

30 2.5 -4.088 -5.379 -3.004 -9.936 -8.048 -6.081 -5.491

31 3.65 7.504 9.172 6.932 15.832 13.08 10.199 9.339

32 3.65 -6.384 -8.212 -4.972 -14.872 -12.12 -9.239 -8.379

Bat

ang

Mir

ing

(Kan

an)

33 3.65 -6.384 -8.212 -4.972 -11.192 -8.44 -3.259 -2.399

34 3.65 -1.512 1.444 -0.796 4.424 1.672 -3.509 -4.369

35 2.5 -4.088 -5.379 -3.004 -7.416 -5.528 -1.986 -1.396

36 2.5 5.348 6.459 5.084 8.496 6.608 3.066 2.476

37 1.64 -3.094 -3.882 -2.152 -5.22 -3.988 -1.659 -1.274

4.5. Pemeriksaan Batang

Pemeriksaan batang dilakukan terhadap beban terbesar pada batang-batang

bawah, atas, tegak dan melintang, dari tabel kita dapatkan beban terbesar :

Batang Bawah = 67,14 kN (tarik)

Batang Atas = 70,076 kN (tekan)

Batang Tegak = 25,66 kN (tarik)

Batang Diagonal = 15,832 kN (tarik)

1. Batang Bawah (Cek terhadap Tarik)

a. Cek kekakuan batang tarik

Pada batang bawah, panjang batang terbesar (L) adalah = 3000 mm.

Syarat kekakuan batang tarik adalah < 240 (untuk batang primer)

❑x=Lr x

= 300015,748

=190,500

❑y=Lr y

= 300020,777

=144,389

❑x∧❑y<240 jadi batang memenuhi persyaratan kekakuan.

b. Yielding Strength

Yielding Strength yang dihitung merupakan kekuatan dari profil dua

siku.

Pn=(0.9 × F y × Ag )

¿ (0.9 ×250× 633,547 )

¿142,548 kNc. Fracture Strength

An=( A g−Aholes )=583,144 mm2 U =1−( x

L )=1−( 6,78240 )=0.915

Ae=An× U=583,144 ∙ 0.915=533,709 mm2 Pn=( 0 ,75 × Fu × Ae) ¿ (0 ,75 ×450 × 533,709 ) ¿180,127 kN

d. Block Shear Strength

Jenis Kegagalan Block Shear dapat terjadi pada member yang

memiliki ketebalan kurang dari member lain pada sambungan. Jika

disambung menggunakan gusset plate, maka perlu dilakukan

pengecekan ketebalan. Karena 2 tmember ≥ tgusset plate, maka diasumsikan

block shear akan terjadi pada gusset plate.

A¿=25,4 × 6,35=161,29 mm2

Ant=161,29−2× (0 ,5 ×15 ,875 × 6,35 )=60,484 mm2

Agv=11×6,35 ×100=698,5 mm2

Anv=698,5−(2 , 5× 15 , 875× 6,35 )=446,484 mm2

Fu∙ Ant=450 ×60,4841000

=27,218 kN

0.6 ∙ Fu ∙ Anv=0.6 × 450 ×446,484=120,551 kN

Fu∙ Ant<0.6∙ Fu∙ Anv

maka yang terjadi adalah shear fracture, tension yield

Rn=[0.6 ∙Fu ∙ Anv+F y ∙ A¿ ]¿0.75 [0.6 ∙ 450 ∙ 446,484+ (250∙ 161,29 ) ]¿120,655 kN

upper limit

Rn=[0.6 ∙Fu ∙ Anv+Fu ∙ Ant ] ¿0.75 [0.6 ∙ 450 ∙ 446,484+ (450 ∙ 60,484 ) ] ¿110,826kN

jadi block shear strength = 110,826 kN

Karena Pn>Pu110,826 kN>67,14 kN ,batang dapat menahan

beban aksial ultimate.

2. Batang Atas (Cek terhadap Tekan)

a. Cek kekakuan batang tekan

Pada batang atas, panjang batang terbesar (L) adalah = 1640 mm

Syarat kekakuan batang tekan adalah < 240

❑x=KLr x

= 164015,545

=105,50

❑y=KLr y

= 164021,107

=77,69

❑x∧❑y<240(batangmemenuhipersyaratankekakuan)

b. Mencari nilai c

❑c=K ∙ Lx

π ∙ rx √ F y

E= 1640

π ∙ 15,545 √ 2502 x 105 =1,188

Karena 0.25 <c < 1.2 , maka:

ω= 1.431.6−(0.67 ∙c)

= 1.431.6−(0.67 ∙1,188 )

=1.778

c. Mencari f cr

ƒcr=F y

ω= 250

1.778=140,576 N /mm2

e. Design Strength

Pn= [0.85× ƒcr × Ag ]=[ 0.85× 140,576 ×929,030 ]=111,01kN Karena, Pn>Pu yaitu 111,01 kN>70,076 kN ,batang dapat

menahan beban aksial ultimate.

3. Batang Vertikal (Cek terhadap Tarik)


Pada batang vertikal, panjang batang terbesar (L) adalah = 4000 mm.

Syarat kekakuan batang tarik adalah < 240 (untuk batang primer)

❑x=KLr x

= 400015,748

=254,00

❑y=KLr y

= 400020,777

=192,519

❑x>240∧❑y<240 Batang tidak memenuhi persyaratan, oleh karena itu pada sumbu x diberikan lateral support pada jarak 2 m, sehingga menjadi❑x=

KLr x

= 200015,748

=127,00

Batang memenuhi persyaratan.



siku.

Pn=(0.9 × F y × Ag )

¿ (0.9 ×250× 633,547 )

¿142,548 kN

c. Fracture Strength

An=( A g−Aholes )=532,741 mm2

U =1−( xL )=1−( 6,782

40 )=0 , 915

Ae=An× U=532,741 ∙ 0 , 915=487,579 mm2

Pn=( 0.75× Fu × Ae)

¿ (0.75 × 450 ×487,579 )

¿164,558 kN







A¿=25,4 × 6,35=161,29 mm2

Ant=161,29−2× (0,5× 15,875 ×6,35 )=60,484 mm2

Agv=11×6,35 ×100=698,5 mm2

Anv=698,5−(2,5 ×15,875 ×6,35 )=446,484 mm2

Fu∙ Ant=450 ×60,4841000

=27,218 kN

0.6 ∙ Fu ∙ Anv=0.6 × 450 ×446,484=120,551 kN



Rn=[0.6 ∙Fu ∙ Anv+F y ∙ A¿ ]¿0.75 [0.6 ∙ 450 ∙ 446,484+ (250∙ 161,29 ) ]¿120,655 kN

upper limit

Rn=[0.6 ∙Fu ∙ Anv+Fu ∙ Ant ] ¿0.75 [0.6 ∙ 450 ∙ 446,484+ (450 ∙ 60,484 ) ] ¿110,826kN


Karena Pn>Pu110,826 kN>25,66 kN , batang dapat menahan


4. Batang Diagonal (Cek terhadap Tarik)


Pada batang diagonal, panjang batang terbesar (L) adalah = 3650

mm. Syarat kekakuan batang tarik adalah < 240 (untuk batang

primer)

❑x=Lr x

= 365015,545

=234,805

❑y=Lr y

= 365021,107

=172,925

❑x∧❑y<240 jadi batang memenuhi persyaratan kekakuan.



siku.

Pn=(0.9 × F y × Ag )¿ (0.9 ×250× 929,03 )

¿209,032 kN

c. Fracture Strength

An=( A g−Aholes )=853,425 mm2

U=1−( xL )=1−( 7,125

40 )=0.91 1

Ae=An× U=853,425 ∙ 0.91 1=7 77,421 mm2

Pn=( 0.75× Fu × Ae)

¿ (0.75 × 450 ×781,078 )

¿26 2,379 kN







A¿=25,4 × 6,35=161,29 mm2

Ant=161,29−2× (0,5× 15,875 ×6,35 )=60,484 mm2

Agv=11×6,35 ×100=698,5 mm2

Anv=698,5−(2,5 ×15,875 ×6,35 )=446,484 mm2

Fu∙ Ant=450 ×60,4841000

=27,218 kN

0.6 ∙ Fu ∙ Anv=0.6 × 450 ×446,484=120,551 kN



Rn=[0.6 ∙Fu ∙ Anv+F y ∙ A¿ ]¿0.75 [0.6 ∙ 450 ∙ 446,484+ (250∙ 161,29 ) ]¿120,655 kN

upper limit

Rn=[0.6 ∙Fu ∙ Anv+Fu ∙ Ant ] ¿0.75 [0.6 ∙ 450 ∙ 446,484+ (450 ∙ 60,484 ) ] ¿110,826kN


Karena Pn>Pu110,826 kN>15,832 kN ,batang dapat menahan


4.6. Pemeriksaan Baut

Baut diasumsikan diperbolehkan untuk terjadi slip dan sama pada setiap

batang, sehingga pemeriksaan baut menggunakan batang dengan beban

terbesar sebesar 67,14 kN. Baut diasumsikan bermutu A-307 dan banyaknya

baut adalah 3 baut dalam 1 baris.

Pemeriksaan baut :

1. Shear Strength

Single Shear Strength

∅ Rn= (0 ,75 ∙ Fv ∙ Abolt )∙ banyakbaut

¿ (0 ,75 ∙168 , 7 ∙1 , 266 ) ∙ 3

¿48,069 kN

Double Shear Strength

∅ Rn=2∙ (0.75 ∙Fv ∙ Abolt ) ∙ banyakbaut

¿2 ∙ (0.75 ∙168 ,7 ∙ 1 , 266 ) ∙3

¿96,118 kN

2. Bearing Strength

Profil 2x2x1/8

Member (1 siku) – tmember = 0.64 cm

Ujung member

Lc=3−(dh/2 )

¿3− (1, 5875/2 )

¿2 ,20625 cm=22 ,0625 mm

∅ Rn= ∙ (1 , 2× Lc × tmember × Fu ) ≤∙ (2 , 4× db ×tmember × Fu )

¿0 ,75 ∙ (1 , 2× 22 ,0625 × 2× 3,175× 450 ) /1000 ≤ 0 ,75∙ (2 , 4 × 12, 7 ×2 ×3,175 × 450 ) /1000

¿5 6,739 kN ≤ 65,322 kN

yang digunakan=¿56,739 kN

Tengah member

Lc=4−dh

¿4−1 , 5875

¿2 ,4125 cm=24 ,125 mm

∅ Rn= ∙ (1 , 2∙ Lc ∙ tmember ∙ Fu ) ≤∙ (2 , 4 ∙ db ∙tmember ∙Fu )¿0 ,75 ∙ (1 , 2× 24 ,125 ×2×3,1 75× 450 )≤ 0 , 75∙ (2 ,4 × 12,7 ×2×3,1 75 × 450 )

¿62,043 kN ≤ 65,322 kN


Total Bearing Strength

∅ Rn=1∙ ujung+2∙ tengah

¿1 ∙56,739+2 ∙ 62,043

¿180,826 kN (dua siku)

Profil 2x2x3/16

Member (1 siku) – tmember = 0.64 cm

Ujung member

Lc=3−(dh/2 )

¿3− (1.5875/2 )

¿2 ,20625 cm=22 ,0625 mm

∅ Rn= ∙ (1 , 2× Lc × tmember × Fu ) ≤∙ (2 , 4× db ×tmember × Fu )

¿0 ,75 ∙ (1 , 2× 22 ,0625 × 2× 4,763 × 450 )/1000 ≤0 ,75 ∙ (2, 4×12 , 7×2×4,763 × 450 )/1000

¿85,118 kN ≤ 97,994 kN

yangdigunakan=¿85,118 kN

Tengah member

Lc=4−dh

¿4−1 , 5875

¿2 ,4125 cm=24 ,125 mm

∅ Rn= ∙ (1 , 2∙ Lc ∙ tmember ∙ Fu ) ≤∙ (2 , 4 ∙ db ∙tmember ∙Fu )

¿0 ,75 ∙ (1 , 2× 24 ,125 ×2× 4,763× 450 )≤ 0.75 ∙ (2 , 4 × 12 ,7 × 2× 4,763 × 450 )

¿93,075 kN ≤ 97,994 kN

yangdigunakan=¿93,075 kN



¿1 ∙85,118+2 ∙93,075

¿271,268 kN (dua siku)

3. Bearing Strength gusset plate

Member (1 siku) – tmember = 0,64 cm

Ujung gusset

Lc=3−(dh/2 )¿3− (1.5875/2 )

¿2 ,20625 cm=22 ,0625 mm

∅ Rn= ∙ (1 , 2× Lc × t gusset × Fu )≤ ∙ (2 , 4 ∙ db ∙t gusset . Fu )

¿0 ,75 ∙ (1 , 2× 22 ,0625 × 6,35× 450 )/1000 ≤ 0 , 75 ∙ (2 ,4 × 12 ,7 × 6,35× 450 ) /1000

¿56,739 kN ≤ 65,322 kN


Tengah member

Lc=4−dh

¿4−1.5875

¿2 ,4125 cm=24 ,125 mm

∅ Rn= ∙ (1,2 × Lc ×t gusset × Fu ) ≤ ∙ (2,4 ∙db ∙ t gusset . Fu )¿0,75 ∙ (1,2× 24,125× 6,35×450 ) /1000≤ 0,75 ∙ (2,4 ×12,7 × 6,35× 450 ) /1000

¿62,043 ≤ 65,322 kN




¿1 ∙56,739+2 ∙ 62,043

¿180,826 kN

Jadi, kekuatan sambungan dari struktur kuda-kuda adalah sebesar 96,118 kN,

sementara gaya batang tarik terbesar pada struktur adalah sebesar 67,14 kN.

Karena itu, profil baut cukup kuat untuk dijadikan sambungan dari struktur

kuda-kuda.

4.7. Pemeriksaan Lendutan

Besar lendutan di tengah bentang kuda-kuda dicari dengan metode virtual

work yaitu:

1 ×∆=∑ N × n × LA × E

(Hibbler, Structural Analysis, p.303)

dimana :

1 = beban 1 satuan (virtual) yang diletakkan pada titik yang

akan dicari besar lendutannya (kg)

Δ = besar lendutan yang terjadi pada suatu titik (m)

N = gaya dalam batang akibat gaya luar (kg)

n = gaya dalam batang akibat beban 1 satuan (kg)

L = panjang batang (m)

A = luas permukaan profil batang (cm2)

E = modulus elastic profil batang (kg/cm2)

Gaya dalam batang akibat gaya luar yang digunakan adalah gaya dalam yang

diambil dari penjumlahan beban mati dan beban hidup, karena 2 beban

tersebut diasumsikan yang paling memberikan beban terbesar dan beban yang

selalu ada. Sedangkan gaya dalam akibat gaya 1 satuan diletakkan pada

tengah bentang bawah kuda-kuda. Untuk mempermudah perhitungan,

digunakan tabulasi dari nilai-nilai diatas sehingga diperoleh total dari masing-

masing nilai. Berikut adalah perhitungan dari lendutan,

Gambar . Gaya dalam akibat beban 1 satuan pada tengah bentang

Tabel . Pemeriksaan Lendutan

Batang N (kN) n (kN) L N x n x L A x E (kN)(N x n x L)/(A x

E)

1 78.64 1.13 1.5 133.2948 1406448.8 0.095

2 78.64 1.13 1.5 133.2948 1406448.8 0.095

3 63.41 1.13 3 214.9599 1406448.8 0.153

4 49.99 1.13 3 169.4661 1406448.8 0.120

5 49.99 1.13 3 169.4661 1406448.8 0.120

6 63.41 1.13 3 214.9599 1406448.8 0.153

7 78.64 1.13 1.5 133.2948 1406448.8 0.095

8 78.64 1.13 1.5 133.2948 1406448.8 0.095

9 -86.06 -1.23 1.64173.60023

21406448.8 0.123

10 -78.59 -1.23 1.64158.53174

81406448.8 0.113

11 -78.59 -1.23 1.64158.53174

81406448.8 0.113

12 -62.89 -1.23 1.64126.86170

81406448.8 0.090

13 -62.76 -1.23 1.64126.59947

21406448.8 0.090

14 -48.07 -1.23 1.64 96.966804 1406448.8 0.069

15 -48.07 -1.23 1.64 96.966804 1406448.8 0.0689

16 -62.76 -1.23 1.64126.59947

21406448.8 0.090

17 -62.89 -1.23 1.64126.86170

81406448.8 0.090

18 -78.59 -1.23 1.64158.53174

81406448.8 0.113

19 -78.59 -1.23 1.64158.53174

81406448.8 0.113

20 -86.06 -1.23 1.64173.60023

21406448.8 0.123

21 2.98 0 0.67 0 1406448.8 0

22 -3.08 0 1.33 0 1406448.8 0

23 -3.02 0 2.67 0 1406448.8 0

24 35.97 0 4 0 1406448.8 0

25 -3.02 0 2.67 0 1406448.8 0

26 -3.08 0 1.33 0 1406448.8 0

27 2.98 0 0.67 0 1406448.8 0

28 -7.46 0 1.64 0 1406448.8 0

29 14.02 0 2.5 0 1406448.8 0

30 -9.89 0 2.5 0 20320 0

31 17.93 0 3.65 0 20320 0

32 -14.76 0 3.65 0 3810 0

33 -14.76 0 3.65 0 1265343534 0

34 17.93 0 3.65 018287963.4

20

35 -9.89 0 2.5 0 5994.4 0

36 14.02 0 2.5 0 32774128 0

37 -7.46 0 1.64 0 10312.4 0

Maka, defleksinya adalah :

∆ = 14,122 mm

Menurut SNI 03-1729-2002, lendutan ijin untuk balok biasa adalah L/240, dengan

nilai L adalah panjang bentang terbesar rangka batang yaitu 18 m.

∆ijin = L

240=1800

240=75 mm

Karena ∆ < ∆ijin, maka lendutan yang terjadi pada rangka batang memenuhi

persyaratan.

BAB 5

PERENCANAAN STRUKTUR UTAMA (KOLOM DAN BALOK)

5.1. Perencanaan Kolom

Berdasarkan perhitungan reaksi perletakan pada kuda-kuda, didapatkan nilai

gaya aksial ultimate dan gaya geser ultimate sebagai berikut:

Pu = -33,51 kN = -3351 kg

Vu = 3,20 kN = 320 kg

5.1.1.Properti Kolom Rencana

Direncanakan Hanggar Pesawat ini dibangun dengan menggunakan

kolom baja dengan profil WF 150 x 150 x 7 x 10

WF 150 x 150 x 7 x 10d 150 mmbf 150 mmtw 7 mmtf 10 mmr 11 mm

H2 108 mmA 40,1 cm2

w 31,51 kg/mIx 1640 cm4

Iy 563 cm4

rx 6,39 cmry 3,75 cmSx 219 cm3

Sy 75 cm3

Zx 240 cm3

Zy 114 cm3

bf/2tf 7,5h/tw 15,43

Mutu Baja = A36

Fu = 450 MPa

Fy = 240 Mpa

Fr = 70 Mpa

5.1.2.Kontrol Kelangsingan Penampang Kolom

Untuk melakukan kontrol terhadap kekuatan kolom, terlebih dahulu

dilakukan pengontrolan terhadap elemen dari profil WF yang terjadi

pada flange dan web untuk menentukan apakah penampang kompak

atau tidak.

Pada Flange

b2tf

<0,56 .√ Ef y

7,5<0,56 √ 200000250

7,5<15,839 OKE!

Pada Web

htw

<1,49 .√ Ef y

15,43<1,49 .√ 200000250

15,43<42,143 OKE!

5.1.3.Kontrol Terhadap Tekuk

Kontrol tekuk dilakukan untuk melihat apakah gaya aksial ultimate

yang berasal dari kuda-kuda dapat menyebabkan tekuk pada kolom

rencana atau tidak. Adapun pengontrolan terhadap tekuk dilakukan

pada dua sumbu, yaitu sumbu kuat (sumbu-x) dan sumbu lemah

(sumbu-y) pada penampang kolom ini.

Sumbu Kuat (Sumbu-x)

λx=K . Lr x

(K diasumsikan 1,0 untuk perletakan sendi-sendi)

λx=1,0 .10000

63,9

λx=156,495

λc x=λx

π √ f y

E

λc x=156,495

π √ 250200000

λc x=1,760

Untuk λc x > 1,2 digunakan rumus ωx = 1,25 λc x2

ωx=1,25 .1,7602

ωx=3,874

Pn=Ag . f cr=Ag .f y

ωx

Pn=4010 .250

3,874

Pn=258,771 kN

Pu

φPn

= 33,510,9.258,771

=0,144 < 1 OKE!

Sumbu Lemah (Sumbu-y)

λ y=K . Lr y


λ y=1,0. 10000

37,5

λ y=266,667

Karena rasio kelangsingan >200, maka diharuskan adanya lateral

support pada kolom, sehingga desain rencana kolomnya yaitu

dengan bentang bersih 5 m, sehingga menjadi

λ y=1,0. 5000

37,5

λ y=133,333

λcy=λy

π √ f y

E

λcy=133,333

π √ 250200000

λcy=1,50

Untuk λcy > 1,2 digunakan rumus ωy = 1,25 λcy2

ω y=1,25 . 1,52

ω y=2,812


ω y

Pn=4010 .250

2,812

Pn=356,481 kN

Pu

φPn

= 33,510,9 .356,481

=0 , 104 < 1 OKE!

5.1.4.Kontrol Terhadap Kuat Geser

Kontrol terhadap kuat geser dilakukan untuk melihat apakah profil

mengalami keruntuhan akibat gaya geser atau tidak. Adapun

perhitungannya direncanakan sebagai berikut.

htw

< 1100

√ fy

htw

< 1100

√250

15,43<69,570 Penampang berada pada zona 1

Vn = 0,6 Fy Aw

= 0,6 x 250 x (108 x 7) = 113,4 kN

Vu < ØVn

3,20 < 0,9 x 113,4

3,2 kN < 102,06 kN OKE!

5.2. Perencanaan Balok (Ringbalk)

Ringbalk berfungsi sebagai balok pengikat kolom pada sistem portal,

sehingga beban yang dipikul hanya beban geser dari perletakan pada ujung

kolom (menjadi beban aksial pada balok).

5.2.1.Properti Ringbalk Rencana

Ringbalk yang digunakan pada struktur ini menggunakan baja profil

WF 100 x 100 x 6 x 8

Mutu Baja = A36

Fu = 450 MPa

Fy = 240 Mpa

WF 100 x 100 x 6 x 8

d 100 mmbf 100 mmtw 6 mmtf 8 mmr 10 mm

H2 64 mmA 21,9 cm2

w 17,19 kg/mIx 383 cm4

Iy 134 cm4

rx 4,18 cmry 2,47 cmSx 77 cm3

Sy 27 cm3

Zx 84 cm3

Zy 41 cm3

bf/2tf 6,25h/tw 10,67

Fr = 70 Mpa

5.2.2.Kontrol Kelangsingan Penampang Ringbalk

Untuk melakukan kontrol terhadap kekuatan ringbalk, terlebih dahulu

dilakukan pengontrolan terhadap elemen dari profil WF yang terjadi

pada flange dan web untuk menentukan apakah penampang kompak

atau tidak.

Pada Flange

b2tf

<0,56 .√ Ef y

6,25<0,56√ 200000250

6,25<15,839 OKE!

Pada Web

htw

<1,49 .√ Ef y

10,67<1,49 .√ 200000250

10,67<42,143 OKE!

5.2.3.Kontrol Terhadap Tekuk

Kontrol tekuk dilakukan untuk melihat apakah gaya aksial ultimate

dapat menyebabkan tekuk pada ringbalk rencana atau tidak. Adapun

pengontrolan terhadap tekuk dilakukan pada sumbu kuat (sumbu-x)

saja.

Sumbu Kuat (Sumbu-x)

λx=K . Lr x


λx=1,0 . 4 000

41,8

λx=95,694

λc x=λx

π √ f y

E

λc x=95,694

π √ 250200000

λc x=1,449

Untuk λc x > 1,2 digunakan rumus ωx = 1,25 λc x2

ωx=1,25 .1,4492

ωx=1,449


ωx

Pn=2190 .250

1,449

Pn=377,960 kN

Pu

φPn

= 3,20,9 .377,960

=0 ,0 094 < 1 OKE!

5.2.4.Kontrol Terhadap Geser

htw

< 1100

√ fy

htw

< 1100

√250

10,67<69,570 Penampang berada pada zona 1

Vn = 0,6 Fy Aw

= 0,6 x 250 x (84 x 6) = 75,6 kN

Vu < ØVn

33,166 kN < 0,9 x 75,6

33,166 kN < 68,04 kN OKE!

5.2.5.Kontrol Terhadap Lendutan

Kontrol terhadap lendutan dilakukan untuk melihat apakah lendutan

yang terjadi pada balok melebihi lendutan izin atau tidak.

Δizin = L

360=4000

360=11,111mm

Δ = 5 L2

48 EIMmax =

5 x 42 x0,343848 x200 000 x 3830000

= 0,748 mm

Δ = 11,111 mm < Δizin = 0,748 mm OKE!

BAB 6

PERENCANAAN PONDASI SAMBUNGAN

tugas besar perancangan struktur baja 1

Documents