Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai BAB IV PERHITUNGAN FLOOR DECK
2 cm 2 cm 15 cm
30 cm
Gambar 4.1 Rencana floor deck
4.1 Data Perencanaan - Berat sendiri beton - Berat urugan pasir - Berat Plafond + penggantung - Berat spesi per cm tebal - Berat tegel - Berat Pipa + duckting (Data diambil dari PPIUG 1983) - Berat sendiri floor deck (Data diambil dari brosur)
= 2400 kg/m3 = 1600 kg/m3 = 18 kg/m2 = 21 kg/m2 = 24 kg/m2 = 10 kg/m2 = 10,15 kg/m2
4.2 Analisa Pembebanan a. Beban Mati (Qd) - Berat sendiri beton - Berat sendiri floor deck - Berat Pipa ducting Perhitungan Floor Deck
= 2400 x 0,15 = 360 kg/m2 = 10,1 = 10,1 kg/m2 = 10 = 10 kg/m2 30
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai -
Berat plafond+penggantung Berat spesi per cm tebal Berat urugan pasir Berat tegel
= 18 = 21 x 2 = 1600 x 0,03 = 24 Qd
b. Beban Hidup (Ql) - Beban hidup lantai (Kantor )
= 18 kg/m2 = 42 kg/m2 = 48 kg/m2 = 24 kg/m2 + = 512,1 kg/m2
= 240 kg/m2 Ql
+
= 240 kg/m2
(data diambil dari SNI 1727-2013 Tabel 4-1 Hal 25) c. Beban maksimum yang digunakan Beban berguna yang dipakai dalam tabel floor deck adalah jumlah beban hidup dan beban-beban finishing lainya = 240 kg/m2 + 42 kg/m2 + 24 kg/m2 + 10 kg/m2 + 48 kg/m2 + 18 kg/m2 = 382 kg/m2 dipakai beban berguna 400 kg/m2 Gambar 4.2 Brosur spesifikasi floordeck
4.3 Perhitungan Tebal Plat dan Tulangan Negatif a. Data Perhitungan -
Berat berguna floordeck (Ql)
-
Jarak antar balok rencana
-
= 400 kg/m2
Tipe B1 (arah y)
= 500 cm
Tipe B1 (arah x)
= 400 cm
Jarak antar kuda-kuda Data floor deck dari brosur Tebal floor deck L
= 425 cm
Perhitungan Floor Deck
= 0,75 mm = 500 cm 31
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai = 400 kg/m2 = 15 cm = 10,1 kg/m2 = 6,06 kg/m
Q maks T (pelat beton) Berat per luas Berat per panjang
wr
tb
Hr
Gambar 4.2 Profil floor deck a) Perhitungan Tulangan Positif Perhitungan tulangan positif diabaikan karena floordeck dapat menggantikan tulangan positif pada plat komposit b) Perhitungan Tulangan Negative - Bentang menerus tulangan negative (A) = 6,58 cm2/m = 658 mm2/m - Tulangan rencana ф = 10 mm 1 - As = πd2 4 = 78,5 mm2 A - Banyaknya tulangan tiap 1 meter = As 658 = = 8,38 10 buah 78,5 1000 - Jarak tulangan tarik = = 100 mm 10 Maka dipakai tulangan = ф 10 - 100 mm 4.4 Perhitungan Shear Connector (Stud Connector) T H
a. Data Shear Connector (stud) yg dipakai - d
= 20 mm
Perhitungan Floor Deck
32
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai - H
= Tebal plat + Tinggi balok WF = 15 + 30 = 45 cm
- Asc
= ¼ x x d2 = 314,16 mm2
- Fu
= 550 MPa (N/mm2)
- Fy
= 410 MPa (N/mm2)
- Ly
= 5000 mm
- Lx
= 4000 mm
- hr
= 53 mm (Brosur Floordeck)
- wr
= 32 mm (Brosur Floordeck)
- Hs
= hr + selimut beton = 53 + 40 mm = 93 mm
- tb
= tebal plat – Hr = 150 – 53 = 97 mm
b. Data beton - F’c
= 27,5 MPa (N/mm2)
- Fy (Tulangan)
= 250 MPa (N/mm2)
- Bj beton
= 2400 kg/m3
- Ec
= 4700
√ fc (SNI = 4700 √ 27,5 = 24647,01 MPa (N/mm2)
c. Data profil Balok WF Digunakan Profil 300 x 200 x 9 x 14 W = 65,4 kg/m
Ix
= 13300 cm4
b
= 200 mm
Iy
= 1900 cm4
h
= 300 mm
ix
= 12,6 cm
tw = 9 mm
iy
= 4,77 cm
tf
= 14 mm
Zx
= 893 cm3
A
= 83,36 cm2
Zy
= 189 cm3
Perhitungan Floor Deck
33
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai
d. Kekuatan geser nominal shear connector stud (1 stud) SNI 1729-2015 Pasal 2a Hal 104 - Qnc
= 0, 5 x Asc x
√ fc ’ x Ec = 0.5 x 314, 26 x √ 27,5 x 24647,01 = 129362,23 N
- Qns
= Rg . Rp . Asc . Fu
Rg Rp
= 1,0 (SNI 1729-2015 Pasal 2a Hal 104) = 0,75 (SNI 1729-2015 Pasal 2a Hal 104)
Qns
= 1,0 x 0,75 x 314,26 x 550 = 129525 N
Maka, Qnc Qns 129362,23 N 129525 N Nilai kuat nominal beton harus lebih kecil dari kuat nominal baja sehingga plat mempunyai sifat daktail dan mengetahui tingkat kekompositan material.
e. Gaya Geser Horizontal SNI 1729-2015 Pasal 2d Hal 97 a) Kehancuran Beton V’ = 0,85 x fc’ x Ac Ac = tb x befektif befektif = L/8 (SNI 1729-2015 Pasal 1a Hal 94) = 5000/8 = 625 mm Ac = tb x befektif = 67 x 625 = 60625 mm2 V’1 = 0,85 x fc’ x Ac = 0,85 x 25 x 60625 = 1417109,37 N b) Leleh tarik dari penampang baja V’2 = fy x Ag = 250 x 8336 = 2084000 N Menurut SNI 1729-2015 Pasal 2d Hal 97 digunakan nilai terkecil karena jika salah satu material rusak maka sudah tidak bersifat komposit V’1 < V’2 Perhitungan Floor Deck
34
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai Sehingga digunakan V’1 = 1417109,37 N
f. Menentukan Banyaknya Stud (N) N=
V '1 Qn
=
1417109,37 129525
= 10,94
Jadi, jumlah shear connector = 2 x N = 2 x 10,94 = 22 buah dengan jarak bentang menerus = L/ (n/2) = 500 cm / (22 buah /2) = 45,5 cm
500 cm
Gambar 4.3 Perletakan Stud Connector
11 cm
Gambar 4.4 Detail pemasangan Stud Connector g. Kontrol las - Baja BJTD 50 Fy = 290 MPa (N/mm2) = 2900 kg/cm2 Fu = 500 MPa (N/mm2) = 5000 kg/cm2 - Fu las E70xx = 70 Ksi = 70 x 70,3 kg/cm3 - Akibat Pu, maka Pu fvp = 2 x d x 0,25 x te Perhitungan Floor Deck
35
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai 3994,27 3,14 x 4 x 0,25 x 1 3994,27 = 3,14 = 1271,41 kg/cm2
=
Fu = x 0,6 x F70xx = 0,75 x 0,6 x 70 x 70,3 = 2214,45 kg/cm2 fvp fu
Te =
1271,41 2214,5
=
= 1 cm a
=
te 0,707
=
0,57 0,707
= 1 cm h. Kontrol balok komposit a) Kontrol kelangsingan profil Berdasarkan SNI 1729 – 2015 Pasal F3.2 hal 53 digunakan: λ
=
hc tw
=
300 9
= 33,3 λp
= 3,76 x = 3,76 x
√ √
E fy 200000 250
= 106,35 Karena λ < λp maka badan kompak
Perhitungan Floor Deck
36
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai b) Perhitungan resultan gaya kopel maksimum Vc
= 0,85 x fc’ x Ac = 0,85 x 27,5 x 60625 = 1417109,37 N
Vs
= fy x Ag = 250 x 8336 = 2084000 N
Karena Vs > Vc maka garis netral plastis pada pelat baja. y
=
Vs−Vc bf . Fy
=
2084000−1417109,37 200 . 250
= 13,34 mm Karena y < tf maka garis netral plastis pada pelat baja bagian sayap. c) Hitung momen lentur positif balok komposit Yc
= 150 mm ( tebal plat beton)
Y2
= Yc – ½.a
a
=
Fy . Ag 0,85. Fc . be
=
250.8336 0,85. 27,5. 625
( tinggi blok tegangan tekan pada pelat beton)
= 142,65 mm < 150 mm Y2
= Yc – ½.a = 150 – (0,5 . 142,65) = 78,675 mm
Mn
= Vc(Y2 + ½ .d) + Csm (d-y)½
Csm = 2. Fy . y = 2 . 250 .13,34 = 6670 N Mn
= Vc(Y2 + ½ .h) + Csm (h-y)½ = 1417109,37 (78,675 + ½ .300) + 6670 (300-13,34)½ =325013496 N.mm = 325,01 kN.m
Perhitungan Floor Deck
37
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai Mu
= ɸ . Mn = 0,9 . 325,01 = 292,5 kN.m
d) Kapasitas neto balok komposit terhadap beban hidup. Pelat beton dan berat sendiri baja dihitung sebagai beban mati sehingga Qu
= (bjc x be x t + Wbj + Wfloordeck) x 1,2 = (24 x 0,625 x 0,15 + 0,654 + 0,101) x 1,2 = 3,581 kN
Mu.pelat
= 1/8 . Qu . L2 = 0,125 . 3,581 . 52 = 11,19 kN.m
Kapasitas neto balok tanpa beban mati adalah Mu
= ɸMn – Mu.pelat = 292,5 - 11,19 = 281,31 kN.m
e) Menghitung Pu maksimum di tengah bentang Mu = 281,625 kN.m Mu
= ¼ . Pu . L
281,31
= 0,25 . Pu . 5
281,625
= 1,25 Pu
Pu
= 225,04 kN
f) Menghitung kuat geser balok : (dihitung seperti balok biasa) Pelat badan profil gilas λ
=
hc tw
=
300 9
= 33,3 λb
= 2,24 x = 2,24 x
√ √
E fy 200000 250
= 63,36 Perhitungan Floor Deck
38
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai Karena λ < λb maka ɸVn = ɸv . 0,6 Fy . Aw . Cv ɸv
=1
Cv
=1
ɸVn = 1 . 0,6 . 250 . 200 . 9 . 1 = 270000 N ≈ 270 kN
Vu
= ½ . Pu = 0,5 . 225,04 = 112,52 kN
Beban titik maksimum Pu ditentukan oleh momen plastis balok komposit, yang terjadi di kondisi yang jauh dikapasitas gesernya. Geser tidak menentukan. g) Perhitungan penampang elastis transformasi n
= =
Es Ec
(Perbandingan Modulus Elastisitas)
200000 24647,01
= 8,11 be n
= 77,06 mm
Materia l Beton
Ai. yi b 77,0
h
6
150
yi
Io
Ai(yo – yi)2
21673125
102722901,49
133 x 106 154673125
142465015,05 245187916,54
866925
Baja WF 300 x 200 ∑ yo
Ai 11559 8336 19895
=
∑ Ai . yi ∑ Ai ( yo− yi)²
=
3367725 19895
Perhitungan Floor Deck
75 30
2500800
0 3367725
39
Perancangan Struktur Baja Kantor 4 Lantai = 169,27 mm yi
= garis netral yang ditinjau dari sisi atas
Itr
= ∑Io + ∑ Ai(yo – yi)2 = 154673125 + 245187916,54 = 399861041,54 mm4
Comentarry I3.2 (AISC 2010) dijelaskan bahwa tidak praktis membuat analisis kekakuan balok komposit. Pengukuran lendutan jangka pendek memperlihatkan bahwa momen inersia efektif Ieff adalah sekitar 15-30% lebih rendah dari teori elastis, Iequiv atau sama nilainya dengan Itr . oleh sebab itu agar hasilnya realistik maka Ieff = 0,75 Iequiv Ieff
= 0,75 x 399861041,54 = 299895781,55 mm4
h) Perhitungan lendutan dan tahapan konstruksi (jangka pendek dan sebelum terjadi komposit) Beban pada kondisi kerja tanpa faktor beban, Qd adalah beban merata akibat berat sendiri profil baja, berat floordeck dan berat beton segar. Qd
= Wbaja + Wfloordeck + Wbeton = 0,654 + 0,101 + 24 = 24,705 kN
∆d
=
5 384
Perhitungan Floor Deck
Qd .❑❑ 384
40
