LAPORAN TUGAS BESAR SI-3212 STRUKTUR BAJA Dosen : Asisten

TUGAS BESAR SI-3212 STRUKTUR BAJA

TUGAS BESAR SI-3212 STRUKTUR BAJATUGAS BESAR SI-3212 STRUKTUR BAJA
Bernadete ryninta (15013051)
Jonathan putera (15013054)
iii


Bernadete ryninta (15013051)
Jonathan putera (15013054)
20

Spektrum Respon Design

Peride T (detik)

Percepata Respon Spektral Sa (g)

[Document title]
LAPORAN TUGAS BESAR
SI-3212 STRUKTUR BAJA
Diajukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan mata kuliah SI-3212 Struktur Baja Semester II Tahun Ajaran 2015/2016
Berdasarkan SNI 1729-2915 tentang Persyaratan Baja Struktural untuk Bangunan Gedung
Dosen :
PROF. Ir. ADANG SURAHMAN, M.Sc., Ph.D
Asisten :
Fajar Royani (1513095)
M. Fachreza Abi Rafdi (15012088)

Disusun oleh
Bernadete Ryninta Dwi Kinanti Rahayu (15013051)
Jonathan Putera (15013054)

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
BANDUNG
2016

LEMBAR PENGESAHAN
LAPORAN TUGAS BESAR SI-3212 STRUKTUR BAJA
Diajukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan mata kuliah SI-3212 Struktur Baja Semester II Tahun Ajaran 2015/2016

Disusun oleh:
Bernadete Ryninta Dwi Kinanti Rahayu (15013051)
Jonathan Putera (15013054)

Telah diperiksa dan disetujui serta memenuhi kriteria layak untuk dinilai sebagai syarat kelulusan mata kuliah SI-3212 Struktur Baja semester II tahun ajaran 2015/2016
Bandung, Mei 2016

Asisten Asisten

Fajar Royani M. Fachreza Abi Rafdi
(15013095) (15012088)
Mengetahui dan Menyetujui,
Dosen

PROF. Ir. Adang Surahman, M.Sc., Ph.D

PRAKATA

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat segala rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyusun dan menyelesaikan laporan ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam laporan ini, kami membahas mengenai perencanaan jalan rel beserta saluran drainasenya.
Laporan ini dibuat untuk melengkapi syarat kelulusan mata kuliah SI-3212 Struktur Baja untuk mahasiswa S1 Teknik Sipil Institut Teknologi Bandung. Laporan ini dibuat dengan bantuan bimbingan dan arahan dari berbagai pihak terutama dosen mata kuliah SI-3212 Struktur Baja Bapak PROF. Ir. Adang Surahman, M.Sc., Ph.D
juga para asisten dosen yaitu Fajar Royani dan M. Fachreza Abi Rafdi serta pihak-pihak lainnya yang terlibat baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pembuatan laporan ini. Oleh karena itu, kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan laporan ini.
Pembuatan Laporan Tugas Besar SI-3212 Struktur Baja ini tidak luput dari kesalahan dan kekurangan, oleh karena itu kami memohon maaf dan mengundang para pembaca untuk memberikan kritik dan saran yang membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Bandung, 16 Mei 2016

Tim Penulis

DAFTAR ISI

PRAKATA iii
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR viii
BAB I 9
PENDAHULUAN 9
1.1. Latar Belakang 9
1.2. Tujuan 10
1.3. Referensi 10
1.4. Metodologi 10
1.5. Sistematika Penulisan 11
BAB II 13
PEMODELAN STRUKTUR 13
2.1. Model Struktur 13
2.2. Material Baja 16
2.3. Section Properties 18
BAB III 31
PEMBEBANAN 31
3.1. Beban Mati (Dead Load) 31
3.2. Beban Hidup (Live Load) 32
3.3. Beban Angin (Wind) 32
3.4. Beban Hujan (Rain) 35
3.5. Beban Mati Tambahan (Super Imposed Dead Load) 36
3.6. Beban Gempa (Earthquake) 36
BAB IV 44
ANALISIS DESAIN STRUKTUR 44
4.1 Gaya Dalam Ultimate Elemen 44
4.1.1 Profil dan Penampang Tiap Jenis Batang 44
4.1.2 Gaya Dalam Ultimate 46
4.2 Pengecekan Kapasitas Penampang 47
4.2.1. Kapasitas Penampang Kuda –Kuda 47
4.2.2. Kapasitas Penampang Bracing 53
4.2.3. Kapasitas Penampang Gording 54
4.2.4. Kapasitas Penampang Kolom 57
4.3 Optimasi Penampang Elemen Struktur 59
BAB V 62
SAMBUNGAN 62
5.1. Sambungan 62
5.2. Penggunaan Sambungan 62
5.2.1. Sambungan Bracing dengan Kuda – Kuda 62
5.2.2. Sambungan Antar Kuda – Kuda 67
5.2.3. Sambungan Gording dengan Kuda – Kuda 68
5.2.4. Base Plate 68
BAB VI 72
KESIMPULAN DAN SARAN 72
6.1. Kesimpulan 72
6.2. Saran 74
DAFTAR PUSTAKA 75

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Dimensi Struktur Bangunan 14
Tabel 2. 2 Parameter Material Baja 16
Tabel 2. 3 Tabel Data Profil Equal Angle 18
Tabel 2. 4 Tabel Data Profil Unequal Angle 18
Tabel 2. 5 Tabel Data Profil Wide Flange 18
Tabel 2. 6 Tabel Data Profil H-Beam 19
Tabel 2. 7 Tabel Data Profil Channel 19
Tabel 3. 1 Data Dimensi Bagian Gudang 31
Tabel 3. 2 Keterangan Warna dari Skema Pembebanan Angin pada Atap 33
Tabel 3. 3 Tabel Perhitungan Beban Angin pada Struktur Gudang 34
Tabel 3. 4 Hasil Perhitungan Beban Hujan 36
Tabel 3. 5 Hasil Perhitungan Beban Mati Tambahan 36
Tabel 3. 6 Faktor Keutamaan Gempa 37
Tabel 3. 7 Tabel Kelas Situs berdasarkan Sifat Tanah 38
Tabel 3. 8 Nilai Faktor Fa Untuk Kelas Situs Gempa 39
Tabel 3. 9 Nilai Koefisien Fv Untuk Kelas Situs Gempa 39
Tabel 3. 10 Perhitungan Periode 42
Tabel 4. 1 Profil dan Spesifikasi Penampang Bracing 44
Tabel 4. 2 Profil dan Spesifikasi Penampang Gording 45
Tabel 4. 3 Profil dan Spesifikasi Penampang Kuda - Kuda 45
Tabel 4. 4 Profil dan Spesifikasi Penampang Kolom 46
Tabel 4. 5 Gaya Dalam pada Bracing 46
Tabel 4. 6 Gaya Dalam pada Gording 46
Tabel 4. 7 Gaya Dalam pada Kuda - Kuda 47
Tabel 4. 8 Gaya Dalam pada Kolom 47
Tabel 4. 9 Pengecekan Tarik Kuda-Kuda 51
Tabel 4. 10 Pengecekan Tekan Kuda-Kuda 51
Tabel 4. 11 Pengecekan Momen Kuda-Kuda 52
Tabel 4. 12 Pengecekan Geser Kuda-Kuda 53
Tabel 4. 13 Pengecekan Tarik Bracing 53
Tabel 4. 14 Pengecekan Tekan Bracing 54
Tabel 4. 15 Pengecekan Tarik Gording 54
Tabel 4. 16 Pengecekan Tekan Gording 55
Tabel 4. 17 Pengecekan Momen Gording 56
Tabel 4. 18 Pengecekan Geser Gording 56
Tabel 4. 19 Pengecekan Tekan Kolom 57
Tabel 4. 20 Pengecekan Momen Kolom 58
Tabel 4. 21 Pengecekan Geser Kolom 58
Tabel 4. 22 Profil dan Spesifikasi Penampang Bracing Hasil Optimasi 60
Tabel 4. 24 Profil dan Spesifikasi Penampang Gording Hasil Optimasi 60
Tabel 4. 25 Profil dan Spesifikasi Penampang Kuda – Kuda Hasil Optimasi 61
Tabel 4. 26 Profil dan Spesifikasi Penampang Kolom Hasil Optimasi 61
Tabel 5. 1 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Bracing 1 63
Tabel 5. 2 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Bracing 2 63
Tabel 5. 3 Kriteria Sambungan Baut Bracing dan Kuda - Kuda 64
Tabel 5. 4 Pengecekan Geser dan Aksial pada Sambungan Bracing 1 65
Tabel 5. 5 Pengecekan Geser dan Aksial pada Sambungan Bracing 2 66
Tabel 5. 6 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Kuda – Kuda 67
Tabel 5. 7 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Sambungan Gording – Kuda – Kuda 68

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Jendela Awal Program SAP 2000 v.15.0 13
Gambar 2. 2 Jendela New Model 14
Gambar 2. 3 Grid Baru 14
Gambar 2. 4 Input Data Dimensi Struktur 15
Gambar 2. 5 Hasil Grid Setelah Modifikasi 16
Gambar 2. 6 Add New Materials 17
Gambar 2. 7 Input Material Struktur 17
Gambar 2. 8 Gambar Penampang Profil Channel 19
Gambar 2. 9 Add New Properties 21
Gambar 2. 10 Input Profil Baja IWF 22
Gambar 2. 11 Autoselect Bracing 23
Gambar 2. 12 Autoselect Gording 23
Gambar 2. 13 Autoselect Kuda - Kuda 24
Gambar 2. 14 Autoselect Kolom 24
Gambar 2. 15 Draw Kolom 25
Gambar 2. 16 Gambar Kolom dan Kuda - Kuda 25
Gambar 2. 17 Divide Frames 26
Gambar 2. 18 Gambar Struktur dengan Bracing 26
Gambar 2. 19 Replicate 27
Gambar 2. 20 Gambar Struktur setelah Replicate 27
Gambar 2. 21 Gambar Struktur dengan Pengikat 28
Gambar 2. 22 Gambar Struktur dengan Gording 29
Gambar 2. 23 Joint Restraints 30
Gambar 2. 24 Gambar Struktur Akhir 30
Gambar 5. 1 Letak Sambungan Bracing dan Kuda – Kuda 63
Gambar 5. 2 Letak Sambungan antar Kuda – Kuda 67
Gambar 5. 3 Letak Sambungan Gording dan Kuda – Kuda 68
Gambar 5. 4 Syarat Case B 69
Gambar 5. 5 Small Moment Without Uplift 69
Gambar 5. 6 Pengecekan Gaya aksial Case B 70
Gambar 5. 7 Pemilihan tp Case B 70

BAB I
PENDAHULUAN

Latar Belakang
Material pembentuk struktur merupakan salah satu komponen yang harus diperhatikan dalam perancangan suatu struktur. Material pembentuk struktur dapat berupa beton, baja, ataupun kayu. Material pembentuk struktur tentunya harus disesuaikan dengan fungsi struktur tersebut, seperti rumah sakit, sekolah, maupun perumahan.
Material baja merupakan material yang umum digunakan sebagai bahan konstruksi karena memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan material konstruksi yang lain. Keunggulan baja yang paling utama adalah daktilitas yang tinggi. Dengan daktilitas yang tinggi, baja akan mudah dibentuk dan ditempa dalam proses pembuatannya. Baja juga tidak mudah retak dalam proses pembebanan, namun baja akan meregang hingga batas daktilitasnya sebelum bangunan runtuh apabila tegangan yang dialami melebihi tegangan leleh. Selain itu baja juga memiliki kekuatan yang sama dalam menahan tarik maupun tekan. Keunggulan baja ini menjadikan baja menjadi material yang diandalkan dalam pembangunan struktur di daerah rawan gempa, seperti di Indonesia.
Saat ini penggunaan baja sebagai material struktural sudah sangat meluas terutama di daerah maju. Dalam dunia konstruksi, baja sering digunakan sebagai bahan bangunan yang berukuran besar, seperti gudang. Salah satu fungsi gudang adalah untuk menyimpan barang-barang produksi dalam jumlah besar. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu konstruksi yang kuat dan tahan lama. Desain gudang dari rangka baja memiliki beberapa kelebihan, seperti kemudahan pemasangan, relatif ringan, lebih kuat, lebih ringan, dan lebih praktis daripada kayu. Selain itu, baja juga tahan terhadap berbagai cuaca, udara panas dan dingin, serta tidak mudah berkarat, sehingga sangat cocok digunakan sebagai kerangka konstruksi bangunan.

Tujuan
Tujuan dari pembuatan tugas besar ini adalah agar mahasiswa mampu menentukan, merancang, dan mendesain struktur bangunan dengan material baja. Perancangan dan pendesainan ini meliputi material, profil baja elemen struktural dan sambungan antar elemen untuk merancang suatu bangunan gudang dengan spesifikasi yang telah ditentukan.

Referensi
Dalam perancangan desain struktur bangunan dengan material baja ini, digunakan beberapa referesi sebagai berikut :
SNI 1729-2015 tentang Persyaratan Baja Struktural untuk Bangunan Gedung
SNI 1726-2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung
PPI 1983 tentang Pembebanan untuk Gedung
Profil Baja PT. Gunung Garuda.

Metodologi
Metodologi yang digunakan dalam pengerjaan tugas besar ini adalah sebagai berikut :
Menentukan jenis material dan struktur gudang
Studi yang dilakukan didasarkan pada konsep – konsep Struktur Baja yang merupakan mata kuliah Jurusan Teknik Sipil. Struktur baja tersebut didesain menggunakan software SAP2000 versi15. Pertama, dilakukan pemilihan jenis material dan struktur gudang yang akan dibuat dalam SAP2000 versi15. Kemudian jenis baja yang akan digunakan ditentukan berdasarkan Tabel Profil Baja PT. Gunung Garuda.
Menghitung dan menetapkan beban sesuai dengan aturan SNI
Nilai beban yang dimasukkan ke dalam software disesuaikan terlebih dahulu dengan ketentuan yang ada pada SNI. Beban dihitung berdasarkan besar gaya dalam yang dapat ditahan oleh gudang tersebut.
Menganalisis dan menentukan profil baja
Dari beban yang sudah ditetapkan pada struktur, dilakukan analisis terhadap kemampuan struktural struktur gudang. Kemudian dari analisis tersebut, dapat ditentukan profil baja yang akan digunakan.
Melakukan pengecekan terhadap struktur gudang
Pengecekan struktur gudang dilakukan pada kekuatan struktur dan kekuatan sambungan terhadap profil baja yang digunakan. Pengecekan struktur dapat dinyatakan selesai jika kekuatan yang dihasilkan struktur dapat menahan beban yang diterima. Namun jika kapasitas struktur belum bisa menahan beban yang ada, maka dilakukan peninjauan ulang terhadap profil baja yang digunakan.

Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Gambaran umum dari perancangan desain struktur bangunan yang didesain, yang berisi latar belakang, tujuan, referensi, metodologi dan sistematika penulisan dari tugas besar struktur baja.
BAB II PEMODELAN STRUKTUR
Pemodelan struktur, pendefinisian material baja, dan profil baja yang digunakan dalam desain struktur berdasarkan Profil Baja PT. Gunung Garuda dengan software SAP2000 versi 15.0
BAB III PEMBEBANAN
Berisi tentang beban yang digunakan dalam desain, yang terdiri atas beban mati, beban hidup, beban angin, beban hujan, beban mati tambahan, beban gempa, dan kombinasi dari beban yang ada.
BAB IV ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR
Berisi tentang analisis dan desain struktur baja yang meliputi gaya dalam dan pengecekan kekuatan struktur baja terhadap beban yang bekerja untuk bagian kuda-kuda, bracing, gording dan kolom.
BAB V SAMBUNGAN
Berisi tentang desain, penggunaan, dan pengecekan kekuatan sambungan untuk melawan gaya geser, tarik, dan momen pada sambungan kuda-kuda dengan gording, kuda-kuda dengan bracing, antar kuda-kuda dan juga memperhitungkan base plate
BAB VI KESIMPULAN
Berisi tentang simpulan dan saran dari penyusunan tugas besar ini

BAB II
PEMODELAN STRUKTUR

Model Struktur
Tahap pertama dari proses design adalah pemodelan struktur. Dalam tugas besar ini, struktur yang dimodelkan adalah struktur gudang dengan rangka baja. Pemodelan dilakukan dengan program SAP 2000 v15.0. Jendela awal program tersebut adalah sebagai berikut :

Gambar 2. 1 Jendela Awal Program SAP 2000 v.15.0

Pemodelan struktur meliputi beberapa langkah sebagai berikut :
Pertama, buat model baru dengan memilih Menu File New Model hingga muncul gambar seperti di bawah.

Gambar 2. 2 Jendela New Model

Sesuaikan standar satuan menjadi N, mm, C. Kemudian pilih pilihan Grid Only. Opsi ini akan memberikan hasil berupa grid. Grid ini kemudian akan diubah sesuai dengan dimensi struktur yang ditentukan.

Gambar 2. 3 Grid Baru

Ubah data grid dengan klik kanan pada jendela Grid kemudian klik Edit Grid Data. Isikan data dimensi struktur bangunan sebagai berikut :
Tabel 2. 1 Dimensi Struktur Bangunan
Dimensi
Ukuran (mm)
Arah X
2 x 10000
Arah Y
4 x 5000
Tinggi Lantai 1
7500
Tinggi Daerah Atap
3000

Hasil inputan data dimensi struktur tersebut dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 2. 4 Input Data Dimensi Struktur
Setelah data berhasil diinput, klik OK. Hasil grid sesuai dengan dimensi struktur yang sebelumnya telah diinput adalah sebagai berikut

Gambar 2. 5 Hasil Grid Setelah Modifikasi

Material Baja
Material baja yang digunakan dalam pengerjaan tugas besar ini adalah BJ37. Material Parameter material struktur didefinisikan dengan ketentuan sebagai berikut:
Tabel 2. 2 Parameter Material Baja
Parameter
Nilai
Kuat Leleh/fy (MPa)
240
Kuat Ultimit/fu (MPa)
370
Modulus Elastisitas/E (MPa)
200000
Berat Jenis (kgf/m3)
7850
Poisson's Ratio
0,3

Berdasarkan parameter material di atas, dilakukan tahap – tahap pendefinisian material baja dengan langkah – langkah sebagai berikut :
Input data material tersebut dengan mengklik Define New Material Add New Materials .

Gambar 2. 6 Add New Materials

Pada General Data, ubah Material Name and Display Color sesuai dengan nama dan warna yang diinginkan. Dalam hal ini, nama yang digunakan adalah BJ37.
Isi parameter material sesuai dengan tabel di atas. Ganti unit sesuai dengan parameter yang diinput (N, m, mm, C, kgf). Inputan parameter material tersebut ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2. 7 Input Material Struktur

Section Properties
Setelah material struktur didefinisikan, maka langkah selanjutnya adalah menginput penampang yang diinginkan. Penampang baja yang diinput adalah jenis IWF, H-Beam, Angle, dan Channel. Tabel penampang baja IWF, H-Beam, dan Angle memakai tabel dari P.T Gunung Garuda. Untuk Tabel penampang baja Channel dipakai tabel dari sumber lain. Tabel-tabel yang digunakan adalah sebagai berikut :
Tabel 2. 3 Tabel Data Profil Equal Angle

Tabel 2. 4 Tabel Data Profil Unequal Angle

Tabel 2. 5 Tabel Data Profil Wide Flange

Tabel 2. 6 Tabel Data Profil H-Beam

Gambar 2. 8 Gambar Penampang Profil Channel
Tabel 2. 7 Tabel Data Profil Channel
Sectional Dimension

d
x
bf
tw
tf
r1
r2
H1
H2

mm

mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
[
50
x
38
5,0
7,0
7,0
3,5
14,9
20,3
[
65
x
42
5,5
7,5
7,5
4,0
16,0
33,1
[
75
x
40
5,0
7,0
8,0
4,0
15,9
43,3
[
80
x
45
6,0
8,0
8,0
4,0
17,0
45,9
[
100
x
50
5,0
7,5
8,0
4,0
16,8
66,4

50
6,0
8,5
8,5
4,5
18,2
63,6
[
120
x
55
7,0
9,0
9,0
45
19,3
81,3
[
125
x
65
6,0
8,0
8,0
4,0
17,9
89,2
[
140
x
60
7,0
10,0
10,0
5,0
21,5
97,0
[
150
x
75
6,5
10,0
10,0
5,0
22,2
105,7

75
9,0
12,5
15,0
7,5
29,1
91,7
[
160
x
65
7,5
10,5
10,5
55,0
22,6
114,7
[
180
x
75
7,0
10,5
11,0
5,5
23,6
132,9
[
200
x
80
7,5
11,0
12,0
6,0
25,2
149,7

90
8,0
13,5
14,0
7,0
29,9
140,2
[
220
x
80
9,0
9,0
12,5
6,5
27,1
165,9
[
240
x
85
9,5
13,0
13,0
6,5
28,2
183,6
[
250
x
90
9,0
13,0
14,0
7,0
29,4
191,3

90
11,0
14,5
17,0
8,5
33,5
182,9
[
260
x
90
10,0
14,0
14,0
7,0
30,3
199,3
[
280
x
95
10,0
15,0
15,0
7,5
32,5
215,1
[
300
x
90
9,0
13,0
14,0
7,0
29,4
241,3

90
10,0
15,5
19,0
9,5
36,4
227,2

90
12,0
16,0
19,0
9,5
36,8
226,4

100
10,0
16,0
16,0
8,0
34,6
230,8
[
380
x
100
10,5
15,0
18,0
9,0
36,4
307,2

100
13,0
16,5
18,0
9,0
36,8
306,4

100
13,0
20,0
24,0
12,0
45,8
288,4
[
400
x
110
14,0
18,0
18,0
9,0
38,7
322,6

Langkah – langkah pemodelan struktur gudang adalah sebagai berikut :
Input data dimensi dari seluruh profil baja tersebut dengan mengklik Define > Section Properties > Frame Sections > Add New Properties. Akan muncul jendela berikut.

Gambar 2. 9 Add New Properties
Pilih profil yang sesuai dengan profil baja yang akan diinput. Profil IWF dan H-Beam diinput dengan pilihan I-Beam. Profil Angle diinput dengan pilihan Angle. Profil Channel diinput dengan pilihan Channel. Pada gambar di bawah ditunjukkan contoh inputan dari profil IWF.

Gambar 2. 10 Input Profil Baja IWF

Lakukan langkah yang sama untuk semua profil baja sesuai dengan tabel baja PT Gunung Garuda.
Kelompokkan profil baja di atas sesuai dengan bagian strukturnya masing-masing. Bagian-bagian struktur beserta dengan profil baja yang digunakan adalah sebagai berikut.
Kolom : H-Beam
Kuda-Kuda : IWF
Bracing : Angle
Gording : Channel
Kelompokkan profil baja di atas dengan menggunakan Auto Selection Sections pada jendela Frame Sections. Pada jendela yang muncul, buat kategori baru sesuai untuk elemen struktur di atas dengan anggota profil baja yang akan digunakan untuk elemen struktur tersebut. Contoh hasil input elemen tersebut adalah sebagai berikut.

Gambar 2. 11 Autoselect Bracing

Gambar 2. 12 Autoselect Gording

Gambar 2. 13 Autoselect Kuda - Kuda

Gambar 2. 14 Autoselect Kolom

Lakukan langkah yang serupa untuk bagian – bagian struktur yang lain.
Penggambaran struktur dilakukan dengan menggunakan fasilitas Draw Lines. Akan muncul jendela berikut.

Gambar 2. 15 Draw Kolom
Pada bagian Section, pilih nama elemen struktur yang akan digambar. Pertama-tama gambar struktur kolom dan kuda-kuda terlebih dahulu seperti berikut.

Gambar 2. 16 Gambar Kolom dan Kuda - Kuda
Bagi batang yang ditunjukkan menjadi tujuh bagian dengan memblok bagian tersebut dan mengklik Edit Edit Lines Divide Frames. Inputan untuk salah satu elemen batang ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2. 17 Divide Frames
Setelah batang-batang di atas dibagi, maka bracing dapat digambar pada struktur kuda-kuda. Segmen struktur yang sudah lengkap dengan Bracing ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar 2. 18 Gambar Struktur dengan Bracing

Buat struktur tersebut menjadi struktur 3 dimensi dengan memblok seluruh bagian struktur tersebut lalu mengklik Edit > Replicate. Segmen struktur tersebut diduplikasi ke arah Y dengan jumlah 4 buah. Inputan untuk struktur tersebut adalah sebagai berikut.

Gambar 2. 19 Replicate

Hasil gambar dari prosedur di atas adalah sebagai berikut :

Gambar 2. 20 Gambar Struktur setelah Replicate
Langkah selanjutnya adalah membuat struktur pengikat untuk semua struktur tersebut. Struktur pengikat tersebut difungsikan oleh kuda-kuda ke arah Y dan gording. Kuda-kuda arah Y dibuat pada pinggir dan puncak struktur kuda-kuda. Struktur hasil prosedur tersebut adalah sebagai berikut.

Gambar 2. 21 Gambar Struktur dengan Pengikat

Kemudian gambar gording pada struktur. Gording digambar dengan arah Y pada atap. Struktur yang sudah lengkap dengan gording ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 2. 22 Gambar Struktur dengan Gording

Beri perletakan pada struktur. Perletakan diberikan dengan memblok titik-titik yang akan diberi perletakan kemudian mengakses menu Assign Joints Restraints. Akan muncul jendela seperti di bawah. Perletakan yang diberikan pada struktur ini adalah perletakan jepit sehingga restraint diberikan terhadap gerak translasi dan rotasi di semua arah.

Gambar 2. 23 Joint Restraints
Hasil akhir dari pemodelan struktur adalah struktur bangunan seperti gambar di bawah ini.

Gambar 2. 24 Gambar Struktur Akhir

BAB III
PEMBEBANAN

Langkah yang selanjutnya dilakukan dalam pengerjaan tugas besar ini adalah pembebanan terhadap struktur gudang yang akan didesain. Diperlukan gambaran yang jelas mengenai perilaku dan besar beban yang bekerja pada struktur dalam melakukan analisis desain suatu struktur bangunan. Pertama, beban – beban yang akan ditetapkan pada struktur, didefinisikan sesuai dengan jenis beban. Kemudian, beban – beban tersebut dicari besarnya dan dikalikan dengan tributary area kemudian dibagi dengan panjang komponen struktur tersebut. Untuk beban angin, beban diaplikasikan pada atap dan dinding. Sedangkan beban – beban lainnya hanya diaplikasikan pada atap saja. Tributary area untuk atap adalah area yang dibatasi oleh gording atau kuda-kuda berbentuk trapesium dan segitiga. Untuk dinding, tributary area berbentuk persegi panjang untuk kolom-kolom. Berikut merupakan data dimensi – dimensi yang dibutuhkan dalam pembebanan :
Tabel 3. 1 Data Dimensi Bagian Gudang
Bagian Gudang
Nilai
Satuan
Tinggi Atap
3
m
Panjang Atap
10
m
Sisi Miring
10,44030651
m
alpha
16,69924423

Beban Mati (Dead Load)
Beban mati adalah semua beban yang berasal dari berat bangunan dan segala unsur tambahan yang bersifat tetap seperti finishing, mesin-mesin, dan peralatan yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung tersebut. Beban mati pada struktur dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu Dead Load (DL) dan Super Imposed Dead Load (SIDL). Dead Load merupakan beban mati yang berasal dari berat struktur bangunan itu sendiri.
Beban mati struktur dihitung secara otomatis oleh program SAP 2000 v 15. Perhitungan beban DL akan tergantung pada profil baja yang dipakai untuk komponen-komponen struktur dan berat jenis material baja yang digunakan. Material baja yang digunakan adalah BJ37 dengan berat jenis sebesar 7850 kg/m3.
Beban Hidup (Live Load)
Beban hidup merupakan semua beban tidak tetap yang terjadi akibat penggunaan struktur termasuk di dalamnya, beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin, dan peralatan yang tidak merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan pembebanan lantai dan atap tersebut. Perhitungan beban hidup didasarkan pada perhitungan matematis dan peraturan yang berlaku pada pelaksanaan konstruksi di Indonesia.
Fluktuasi beban hidup akan sangat bervariasi dan bergantung pada bebagai faktor. Karena sulitnya menentukan nilai pasti dari beban hidup, faktor pengali dari beban hidup menjadi lebih besar dari faktor pengali beban mati. Beban hidup adalah beban yang berasal di luar elemen struktur. Dalam hal ini, diasumsikan bahwa beban manusia yang naik ke atap, misalnya teknisi yang ingin melakukan maintenance. Beban ini di-assign pada joint-joint pada kuda-kuda atap sebesar 100 kg.
Beban Angin (Wind)
Untuk memudahkan dalam memasukkan beban di aplikasi SAP, maka dilakukan konfigurasi berikut:

Gambar 3. 1 Skema Pembebanan Angin pada Atap
Dengan keterangan warna sebagai berikut :
Tabel 3. 2 Keterangan Warna dari Skema Pembebanan Angin pada Atap
Q angin arah horizontal pihak angin

Q angin tepi arah x

Q angin interior arah x

Q angin tepi arah y

Q angin interior arah y
Q angin arah horizontal belakang angin

Q angin tepi arah x


Q angin tepi arah y

Q angin arah vertikal pihak angin

Q angin tepi arah x


Q angin tepi arah y

Q angin arah vertikal belakang angin

Q angin tepi arah x


Q angin tepi arah y

Q angin pada dinding

Kolom Tepi

Kolom Interior
Q angin pada kuda kuda

Horizontal

Vertikal

Beban angin adalah salah satu jenis beban lateral. Beban angin diaplikasikan pada atap dan dinding. Beban angin yang meniup suatu struktur akan menimbulkan tiup pada satu sisi dan hisap pada sisi lainnya. Dalam SNI 1727-1989, beban angin diatur sebagai berikut :
Pw minimum diambil sebesar 25 kg/m2. Untuk daerah yang berjarak 5 km dari laut, Pw harus diambil minimum 40 kg/m2. Pada struktur ini, Pw diambil sebesar 25 kg/m2.
Besar beban angin untuk perencanaan dihitung sebagai berikut :
Pangin=koef. angin×Pw
Koefisien pengali tersebut ditentukan sebagai berikut :
Untuk atap di pihak angin, koefisien dihitung sebagai berikut :
koef. angin=0,02α-0,4
Untuk atap di belakang angin, koefisien diambil sebesar 0,4.
Untuk dinding bagian tiup, koefisien diambil sebesar 0,9.
Untuk dinding bagian hisap, koefisien diambil sebesar 0,4.
Pangin dari prosedur di atas kemudian dikalikan kemMataram dengan tributary area seperti sebelumnya lalu dibagi dengan panjang komponen struktur. Hasil perhitungan beban angin untuk struktur gudang adalah sebagai berikut:
Tabel 3. 3 Tabel Perhitungan Beban Angin pada Struktur Gudang
Beban Angin
Pw
25
kg/m2
Koefisien Angin Atap Di Pihak Angin
0,066015115

Koefisien Angin Atap Di Belakang Angin
0,4

Koefisien Angin Dinding di Pihak Angin
0,9

Koefisien Angin Dinding di Belakang Angin
0,4

Pw di Atap Di Pihak Angin
1,650377883
kg/m2
Pw di Atap Di Belakang Angin
10
kg/m2
Pw Dinding di Pihak Angin
22,5
kg/m2
Pw Dinding di Belakang Angin
10
kg/m2
Q angin arah horizontal pihak angin
Pwh
0,474232595
kg/m2
Q angin tepi arah x
0,176826202
kg/m
0,353652404
kg/m
Q angin tepi arah y
0,575439111
kg/m
1,150878222
kg/m
Q angin arah horizontal belakang angin
Pwh
2,873478856
kg/m2
Q angin tepi arah x
1,071428571
kg/m
2,142857143
kg/m
Q angin tepi arah y
3,486711237
kg/m
6,973422473
kg/m
Q angin arah vertikal pihak angin
Pwv
-1,58077532
kg/m2
Q angin tepi arah x
-0,58942067
kg/m
-1,17884135
kg/m
Q angin tepi arah y
-1,91813037
kg/m
-3,83626074
kg/m
Q angin arah vertikal belakang angin
Pwv
2,873478856
kg/m2
Q angin tepi arah x
1,071428571
kg/m
2,142857143
kg/m
Q angin tepi arah y
3,486711237
kg/m
6,973422473
kg/m
Q angin dinding di pihak angin
Pw
22,5
kg/m2
Kolom Tepi
67,5
kg/m
Kolom Interior
135
kg/m
Q angin dinding di belakang angin
Pw
10
kg/m2
Kolom Tepi
30
kg/m
Kolom Interior
60
kg/m
Q angin kuda-kuda tengah
Horizontal
4,062150347
kg/m
Vertikal
1,568580867
kg/m

Beban Hujan (Rain)
Pada atap bangunan, beban hujan yang bekerja baik dalam bentuk butiran air hujan maupun genangan air akan bekerja sebagai beban hidup. Hal ini disebabkan beban hujan merupakan beban yang tidak tetap dan megakibatkan perubahan pembebanan atap dari struktur bangunan.
Beban hujan diambil dari SNI 1727-1989. Beban hujan bekerja searah dengan gravitasi. Dalam SNI 1727-1989, beban hujan untuk struktur diambil sebesar berikut:
WH=(40-0,8α)kgm2
Dimana α adalah sudut atap dalam satuan derajat. Besar WH tidak boleh diambil kurang dari 20 kg/m2.
Kemudian WH dikalikan kemMataram dengan tributary area seperti pada beban mati untuk masing-masing komponen struktur. Hasil perhitungan beban hujan pada struktur ditunjukkan sebagai berikut :

Tabel 3. 4 Hasil Perhitungan Beban Hujan
Beban Hujan
Q hujan tepi arah x
9,933431
kg/m
Q hujan interior arah x
19,86686
kg/m
Q hujan tepi arah y
32,32601
kg/m
Q hujan interior arah y
64,65201
kg/m

Beban Mati Tambahan (Super Imposed Dead Load)
Superimposed Dead Load (SIDL) merupakan beban mati yang merupakan bagian dari struktur dan akan berada pada struktur selama masa layannya. Beban ini dapat dihitung dengan menjumlahkan seluruh beban elemen-elemen non-struktural (beban arsitektural) pada struktur tersebut. Untuk proses desain berikut, beban SIDL didefinisikan sebesar 10 kg/m2. Beban tersebut dikalikan dengan tributary area masing-masing komponen lalu dibagi dengan panjang komponen. Hasil perhitungan beban SIDL untuk struktur tersebut adalah sebagai berikut :
Tabel 3. 5 Hasil Perhitungan Beban Mati Tambahan
Beban SIDL
Q hujan tepi arah x
3,728680896
kg/m
Q hujan interior arah x
7,457361792
kg/m
Q hujan tepi arah y
12,13411134
kg/m
Q hujan interior arah y
24,26822268
kg/m

Beban Gempa (Earthquake)
Beban gempa adalah semua beban statis ekuivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dan gerakan tanah akibat gempa itu. Gempa terhadap suatu struktur menimbulkan adanya beban yang terjadi. Beban gempa didefinisikan sebagai beban percepatan tanah yang berupa rekaman percepatan tanah, sehingga untuk setiap waktu tertentu akan mempunyai harga percepatan tanah tertentu. akibat adanya interaksi tanah dengan struktur dan karakteristik respon struktur.
Beban rencana ditentukan berdasarkan beberapa faktor berikut :
Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa
Penentuan kategori risiko ditentukan berdasarkan jenis pemanfaatan bangunan. Pada tugas besar ini, struktur bangunan yang akan didesain adalah gudang. Menurut SNI-03-1726-2012, gudang termasuk dalam kategori gedung yang memiliki risko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan. Berdasarkan jenis pemanfaatan tersebut, kategori risiko untuk gudang adalah I.
Faktor keutamaan gempa
Faktor keutamaan gempa ditentukan berdasarkan kategori risiko bangunan. Berikut ini merupakan faktor keutamaan gempa menurut SNI-03-1726-2012:
Tabel 3. 6 Faktor Keutamaan Gempa
Kategori Risiko
Faktor Keutamaan Gempa
I atau II
1
III
1,25
IV
1,5

Berdasarkan tabel di atas, untuk gedung berkategori risiko I, faktor keutamaan gempa adalah 1.
Wilayah gempa dan respon spektral
Parameter percepatan gempa
Parameter percepatan terpetakan
Percepatan terpetakan terdiri dari 2 parameter yaitu parameter Ss dan parameter S1. Ss adalah percepatan batuan dasar pada periode pendek. S1 adalah percepatan batuan dasar pada periode 1 detik. Menurut SNI-03-1726-2012, Ss dan S1 ditentukan berdasarkan gambar berikut ini :

Gambar 3. 2 Ss-Gempa Maksimum yang dipertimbangkan Risiko-Tertarget (MCER)
Struktur bangunan yang akan dibangun berada di Mataram. Berdasarkan gambar di atas, nilai Ss untuk Mataram adalah 0.9 – 1.0 g, sehingga diambil nilai Ss = 1.0 g.

Gambar 3. 3 S1-Gempa Maksimum yang DIpertimbangkan Risiko-Tertarget (MCER)
Berdasarkan gambar di atas, nilai S1 untuk Mataram adalah 0.3 – 0.4 g, sehingga diambil nilai S1 = 0.4 g.
Kelas Situs
Kelas situs ditentukan berdasarkan sifat-sifat tanah. Berikut merupakan klasifikasi dan data dari kelas situs menurut SNI-03-1726-2012.
Tabel 3. 7 Tabel Kelas Situs berdasarkan Sifat Tanah

Dalam tugas besar ini, sifat-sifat tanah merupakan tanah sedang, sehingga data dari kelas situs SD dapat digunakan.
Koefisien-koefisien situs dan parameter-parameter respon spektral pecepatan gempa maksimum yang dipertimbangkan risiko-tertarget (MCER)
Untuk menentukan respons spectral percepatan gempa MCER di permukaan tanah, diperlukan suatu faktor amplifikasi seismik pada periode 0.2 detik dan 1 detik. Faktor amplifikasi terdiri dari faktor amplifikasi getaran terkait percepatan pada getaran periode pendek (Fa) dan faktor amplifikasi terkait percepatan yang mewakili getaran peride 1 detik (Fv).
Faktor amplifikasi tersebut ditentukan berdasarkan tabel di bawah ini:
Tabel 3. 8 Nilai Faktor Fa Untuk Kelas Situs Gempa

Tabel 3. 9 Nilai Koefisien Fv Untuk Kelas Situs Gempa

Berdasarkan tabel di atas, didapat nilai Fa = 1,1 dan Fv = 1,6. Setelah menentukan nilai Fa dan Fv kemudian nilai SMS dan SM1 dapat ditentukan. Parameter spektrum respons percepatan pada periode pendek (SMS) dan periode 1 detik (SM1) disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs dan ditentukan dengan perhitungan berikut ini :
SMS=FaSs
SMS=1,1

SM1=FvS1
SM1=1,6 ×0,4=0,64

Parameter percepatan spektal desain
Parameter percepatan spektral desain untuk periode pendek (SDS) dan pada periode 1 detik (SD1) ditentukan berdasarkan rumus berikut ini :
SDS=23SMS
SD1=23SM1
Dari perhitungan sebelumnya, dimasukkan nilai SMS dan SM1 ke dalam perhitungan sebagai berikut
SDS=23SMS
SDS=23×1,1=0,733
SD1=23SM1
SD1=23×0,64=0,427
Kurva spektrum respons desain ditentukan berdasarkan acuan berikut ini :
Untuk periode yang lebih kecil dari T0, spektrum respons percepatan desain (Sa) harus diambil dari persamaan :
Sa=SDS0.4+0.6TT0
Untuk periode lebih besar dari atau sama dengan T0 dan lebih kecil dari atau sama dengan Ts, spektrum respons percepatan desain (Sa) sama dengan SDS.
Untuk periode lebih besar dati Ts, spektrum respons percepatan desain (Sa), diambil berdasarkan persamaan :
Sa=SD1T
Keterangan :
SDS = Parameter respons spektral percepatan desain pada periode
pendek
SD1 = Parameter respons spektrak percepatan desain pada periode 1
Detik
T = Periode getar fundamental struktur
T0 = 0.2SD1SDs=0,2 ×0,7330,427=0,116
Ts = SD1SDs=0,7330,427=0,582

Periode T (detik)
Percepatan Respon Spektral Sa (g)
0
0,293333333
0,1
0,671458333
0,2
0,733333333
0,3
0,733333333
0,4
0,733333333
0,5
0,733333333
0,6
0,711111111
0,7
0,60952381
0,8
0,533333333
0,9
0,474074074
1
0,426666667
1,1
0,387878788
1,2
0,355555556
1,3
0,328205128
1,4
0,304761905
1,5
0,284444444
1,6
0,266666667
1,7
0,250980392
1,8
0,237037037
1,9
0,224561404
2
0,213333333
2,1
0,203174603
2,2
0,193939394
2,3
0,185507246
2,4
0,177777778
2,5
0,170666667
2,6
0,164102564
2,7
0,158024691
2,8
0,152380952
2,9
0,147126437
3
0,142222222
Tabel 3. 10 Perhitungan Periode

Gambar 3. 4 Respons Spektrum Design Untuk Daerah Gempa Mataram

BAB IV
ANALISIS DESAIN STRUKTUR

Gaya Dalam Ultimate Elemen
Pada struktur gudang ini akan dilakukan peninjauan terhadap elemen struktural berupa kuda - kuda, bracing, gording, dan kolom. Elemen struktural yang telah disebutkan sebelumnya akan mengalami gaya berupa gaya aksial, geser, dan lentur. Peninjauan dilakukan untuk gaya-gaya ultimate yang terjadi dengan penyeragaman komponen yang digunakan pada setiap elemen.
Batang kuda – kuda, kuda - kuda, bracing, gording, dan kolom memiliki profil dan penampang yang didesain sesuai dengan beban yang diterimanya. Dalam desain digunakan program SAP2000 V15 yang membantu dalam menentukan jenis profil dan penampang yang sesuai untuk tiap jenis batang. Profil dan penampang ini akan diterapkan secara seragam untuk tiap jenis batang.
Profil dan Penampang Tiap Jenis Batang
Berdasarkan beban – beban yang diterima oleh tiap elemen, dipeorleh profil dan penampang yang dapat menahan beban – beban pada tiap elemen sebagai berikut :
Tabel 4. 1 Profil dan Spesifikasi Penampang Bracing
SPESIFIKASI PROFIL BAJA YANG DIPILIH
PROFIL
EA 150 X150 (3)
B
150
mm
H
150
mm
t
19
mm
A
53,38
cm2
Berat
41,9
kg/m
e
4,4
cm
Ix = Iy
1090
cm4
ix = iy
4,52
cm
Sx = Sy
103
cm3
G
76923,07692
MPa
J
685900
mm4
Iw
61312500000
mm6
rx
14
mm
ry
10
mm

Tabel 4. 2 Profil dan Spesifikasi Penampang Gording
PROFIL
C 125x65
B
65
mm
H
125
mm
tw
6
mm
tf
8
mm
A
17,11
cm2
Berat
13,43
kg/m
c
1,9
cm
Ix
424
cm4
Iy
61,8
cm4
ix
4,98
cm
iy
1,9
cm
Sx
67,84
cm3
Sy
13,43
cm3
G
76923,07692
MPa
J
31186,66667
mm4
Iw
16562500000
mm6

Tabel 4. 3 Profil dan Spesifikasi Penampang Kuda - Kuda
PROFIL
IWF 600x300
B
300
mm
H
588
mm
tw
12
mm
tf
20
mm
A
192,5
cm2
Berat
151
kg/m
Ix
181
cm4
Iy
9,02
cm4
ix
24,8
cm
iy
6,85
cm
Sx
4,02
cm3
Sy
601
cm3
G
76923,07692
MPa
J
1938688
mm4
Iw
1,56449E+11
mm6

Tabel 4. 4 Profil dan Spesifikasi Penampang Kolom
PROFIL
H 175X175
B
175
mm
H
175
mm
tw
7,5
mm
tf
11
mm
A
40,14
cm2
Berat
31,5
kg/m
Ix
1,64
cm4
Iy
563
cm4
ix
6,39
cm
iy
3,75
cm
Sx
219
cm3
Sy
75,1
cm3
G
76923,07692
MPa
J
179892,7083
mm4
Iw
125562500
mm6

Gaya Dalam Ultimate
Dengan bantuan software SAP2000, didapatkan gaya-gaya dalam yang terjadi pada setiap elemen struktur baja. Berikut adalah data-data gaya dalam maksimum pada tiap-tiap elemen struktur (dengan satuan dalam N-mm) :
Tabel 4. 5 Gaya Dalam pada Bracing
Tarik max
41632,49
Tekan max
-19975,58
Vmax
410,96
Mmax
302219,49

Tabel 4. 6 Gaya Dalam pada Gording
Tarik max
3352,04
Tekan max
-3018,17
Vmax
5391,13
Mmax
4975623,27

Tabel 4. 7 Gaya Dalam pada Kuda - Kuda
Tarik max
163591,53
Tekan max
-170701,15
Vmax
20250,8
Mmax
27403615,5

Tabel 4. 8 Gaya Dalam pada Kolom
Tarik max
NONE
Tekan max
-82273,33
Vmax
7145,13
Mx max
3662391,33
My max
18859679,46

Pengecekan Kapasitas Penampang
Pada profil dan penampang tiap elemen yang didapat melalui bantuan program SAP2000 akan dilakukan pengecekan kapasitas untuk tiap penampangnya melalui perhitungan. Kapasitas penampang tiap elemen dicek terhadap gaya – gaya yang bekerja pada penampang profil tersebut yaitu terhadap tarik, tekan, lentur, dan geser.
Kapasitas Penampang Kuda –Kuda
Terhadap Tarik
Kegagalan leleh
Nn=Ag×fy
Nn=19250×240=462×104N
ϕNn Nu
0,9×462×104N 170701,2 N
4158000 170701,2 (Memenuhi!)

Kegagalan Putus
Nn=Ae×fu
Nn=19250×410=7892500 N
ϕNn Nu
0,75×7892500 170701,2
5919375 170701,2 (Memenuhi!)

Terhadap Tekan
Batas Kelangsingan
λ=KLr 200
0,5×1491,9768,5 200
10,88 200 (Memenuhi!)
Pengecekan tekan rencana
4,71×Efy=135,966
Karena
KLr 4,71×Efy
Maka
fcr=0,658fyfe×fy
Dimana
fe=π2×EKLr2
fe=π2×2000000,5×1491,9768,52=16654 MPa
fcr=0,65824016654×250=238,56 MPa
Nn=Ag×fcr
Nn=19250×238,56=4592218 N
ϕNn Nu
0,9×4592218 170701,2
4132996 170701,2 (Memenuhi!)
Tekan rencana untuk batang tekuk lentur torsi
fclt=fcry+fcrz2H1-1-4fcryfcrzHfcry+fcrz2
Dan
fcrz=GJAro2
ro2=Ix+IyA+xo2+yo2
ro2=181+9,02192,5=98,711 mm2
H=1
fcrz=76923×1938688192500×98,711=78481 MPa
fclt=238,556+7848121-1-4×238,556×78481238,556+784812=238,556 MPa
Nnlt=Ag×fclt=19250×238,556=4592218 N
ϕNnlt Nu
0,9×4592218 170701 (Memenuhi!)

Terhadap Momen
Cek ketebalan pelat
λ=bt=15020=7,5
λp=0,38×Efy=0,38×200000240=10,97
Karena λ < λp maka penampang kompak
Cek panjang bentang
Lp=1,76ryEfy
Lp=1,76×68,5200000240=3480,26 m
Karena L < Lp, maka panjang bentang termasuk pendek
Karena penampang kompak dan bentang pendek, maka
Mn=Mp
Mp=1,12×fy×Sy
Mp=1,12×240×601×103=161548800 Nmm
ϕMn Mu
0,9×161548800 27403615,5 Nmm

Terhadap Geser
htw=58812=49
Kn=5+5ah2
Kn=5+517645882=5,56
Perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel harus memenuhi syarat
htw 1,10Kn×Efy
Atau
1,10Kn×Efy htw 1,37Kn×Efy
Atau
htw 1,37Kn×Efy
1,105,56×200000250=74,8455
Maka h/tw penampang ini memenuhi syarat batas yang pertama
Vn=0,6×fy×Aw
Vn=0,6×240×7056=1016064 N
ϕVn Vu
0,9×1016064 5391,13
914457 5391,13 (Memenuhi!)
Cek interaksi geser lentur
MuϕMn+0,625×VuϕVn 1,375
27403616145393920+0,625×5391,13914457=0,19 1,375 (Memenuhi!)

Rangkuman hasil perhitungan terdapat pada tabel berikut
Tabel 4. 9 Pengecekan Tarik Kuda-Kuda
PENGECEKAN TARIK
Kegagalan Leleh
φ
0.9
Ag
19250
mm2
Nn
4620000
N
φNn
4158000
N
Nu
170701.2
N
Cek
MEMENUHI
Kegagalan Tarik
φ
0.75
U
1
Ae
19250
mm2
Nn
7892500
N
φNn
5919375
N
Nu
170701.2
N
Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 10 Pengecekan Tekan Kuda-Kuda
PENGECEKAN TEKAN
Cek Kelangsingan
k
0.5
L
1491.47
mm
101
r
68.5
mm

kL/r
10.88664234
<
200
Pengecekan batang tekan
kL/r
10.88664234
<
135.966
fe
16654.89239
Mpa

fcr
238.5568239
Mpa

Ag
19250
mm2

Nn
4592218.861
N

φ
0.9

φNn
4132996.975
N

Nu
170701.15
N

Cek
MEMENUHI

Tekuk Lentur - Torsi
ro2
98.71168831
mm2

fcrz
78481.13154
Mpa

H
1

fclt
238.5568239
Mpa

Nnlt
4592218.861
N

Nu
170701.15
N

Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 11 Pengecekan Momen Kuda-Kuda
PENGECEKAN MOMEN
Cek Tebal Pelat
b
150
mm
t
20
mm
λ
7.5
λp
10.96965511
λr
28.86751346
Penampang
KOMPAK
Mp
161548800
Nmm
Mr
675360
Nmm
Mn
161548800
Nmm
Cek Panjang Bentang
L
1491.47
mm
Lp
3480.267423
mm
X1
1324102091
mm
X2
5.04138E-15
mm
Lr
82224727.42
mm
Bentang
Pendek
C1
2.58
Mcr
391685077.1
Nmm
Mn
416805943.5
Nmm

161548800
Nmm
Mn terpilih
161548800
Nmm
φMn
145393920
Nmm
Mu
27403615.5
Nmm
Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 12 Pengecekan Geser Kuda-Kuda
PENGECEKAN GESER
h/tw
49
mm
a
1764
mm
kn
5.5555556
mm
Aw
7056
mm2
Batas 1
74.84552

Batas 2
93.216693

Vn1
1016064
N
Vn2
1551996.7
N
Vn3
2938775.5
N
Vn final
1016064
N
Vn
914457.6
N
Vu
5391.13
N
Cek
MEMENUHI
Interaksi Geser Lentur
Mn
145393920
Nmm
Mu
27403616
Nmm
Vn
914457.6
N
Vu
5391.13
N
Hasil
0.192163064
Cek
MEMENUHI

Kapasitas Penampang Bracing
Tabel 4. 13 Pengecekan Tarik Bracing
PENGECEKAN TARIK
Kegagalan Leleh
φ
0.9
Ag
5338
mm2
Nn
1281120
N
φNn
1153008
N
Nu
41632.49
N
Cek
MEMENUHI
Kegagalan Tarik
φ
0.75
U
1
Ae
5338
mm2
Nn
2188580
N
φNn
1641435
N
Nu
41632.49
N
Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 14 Pengecekan Tekan Bracing
PENGECEKAN TEKAN
Cek Kelangsingan
k
0.5
L
2575.3938
mm
101
r
45.2
mm

kL/r
28.48886947
<
200
kL/r
28.48886947
<
135.966
fe
2432.088142
Mpa

fcr
230.2892459
Mpa

Ag
5338
mm2

Nn
1229283.995
N

φ
0.9
φNn
1106355.595
N

Nu
19975.58
N

Cek
MEMENUHI
ro2
7955.926564
mm2

fcrz
1242.361874
Mpa

H
0.513318786

fclt
209.588952
Mpa

Nnlt
1118785.826
N

Nu
19975.58
N

Cek
MEMENUHI

Kapasitas Penampang Gording
Tabel 4. 15 Pengecekan Tarik Gording
PENGECEKAN TARIK
Kegagalan Leleh
φ
0.9
Ag
1711
mm2
Nn
410640
N
φNn
369576
N
Nu
41632.49
N
Cek
MEMENUHI
Kegagalan Tarik
φ
0.75
U
1
Ae
1711
mm2
Nn
701510
N
φNn
526132.5
N
Nu
41632.49
N
Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 16 Pengecekan Tekan Gording
PENGECEKAN TEKAN
Cek Kelangsingan
k
0.5
L
4000
mm
101
r
19
mm

kL/r
105.2632
<
200
kL/r
105.2632
<
135.966
fe
178.1464
Mpa

fcr
136.5601
Mpa

Ag
1711
mm2

Nn
233654.4
N

φ
0.9

φNn
210288.9
N

Nu
19975.58
N

Cek
MEMENUHI

ro2
3561.275
mm2

fcrz
393.7042
Mpa

H
0.797264

fclt
124.8143
Mpa

Nnlt
213557.2
N

Nu
19975.58
N

Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 17 Pengecekan Momen Gording
PENGECEKAN MOMEN
Cek Tebal Pelat
b
32.5
mm
t
8
mm
λ
4.0625
λp
10.96965511
λr
28.86751346
Penampang
KOMPAK
Mp
18235392
Nmm
Mr
11397120
Nmm
Mn
18235392
Nmm
Cek Panjang Bentang
L
4000
mm
Lp
2530.17982
mm
X1
2966892.71
mm
X2
8.5727E-11
mm
Lr
51102.9481
mm
Bentang
Menengah
C1
2.58
Mcr
47481269.2
Nmm
Mn
46513439
Nmm

18235392
Nmm
Mn terpilih
18235392
Nmm
φMn
16411852.8
Nmm
Mu
4975623.27
Nmm
Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 18 Pengecekan Geser Gording
PENGECEKAN GESER
h/tw
20.83333
mm
a
375
mm
kn
5.555556
mm
Aw
750
mm2
Batas 1
74.84552

Batas 2
93.21669

Vn1
108000
N
Vn2
387999.2
N
Vn3
1728000
N
Vn final
108000
N
Vn
97200
N
Vu
5391.13
N
Cek
MEMENUHI
Mn
16411853
Nmm
Mu
4975623
Nmm
Vn
97200
N
Vu
5391.13
N
Hasil
0.337837738
Cek
MEMENUHI

Kapasitas Penampang Kolom
Tabel 4. 19 Pengecekan Tekan Kolom
PENGECEKAN TEKAN
Cek Kelangsingan
k
0.5
L
7500
mm
101
r
37.5
mm

kL/r
100
<
200
kL/r
100
<
135.966
fe
197.3921
Mpa

fcr
173.1129
Mpa

Ag
4014
mm2

Nn
694875
N

φ
0.9

φNn
625387.5
N

Nu
82273.33
N

Cek
MEMENUHI

ro2
6896.137
mm2

fcrz
499.9044
Mpa

H
1

fclt
173.1129
Mpa

Nnlt
694875
N

Nu
82273.33
N

Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 20 Pengecekan Momen Kolom
PENGECEKAN MOMEN
Cek Tebal Pelat
b
87.5
mm
t
11
mm
λ
7.954545455
λp
10.96965511
λr
28.86751346
Penampang
KOMPAK
Mp
58867200
Nmm
Mr
36792000
Nmm
Mn
58867200
Nmm
Cek Panjang Bentang
L
7500
mm
Lp
1905.255888
mm
X1
3380878.362
mm
X2
2.23439E-14
mm
Lr
742620.8574
mm
Bentang
Menengah
C1
2.58
Mcr
134921682.1

Mn
151447193.2
Nmm

151447193.2
Nmm
Mn terpilih
58867200
Nmm
φMn
52980480
Nmm
Mu
3662391.33
Nmm
Cek
MEMENUHI

Tabel 4. 21 Pengecekan Geser Kolom
PENGECEKAN GESER
h/tw
23.33333
mm
a
525
mm
kn
5.555556
mm
Aw
1312.5
mm2
Batas 1
74.84552

Batas 2
93.21669

Vn1
189000
N
Vn2
606248.7
N
Vn3
2410714
N
Vn final
189000
N
Vn
170100
N
Vu
7145.13
N
Cek
MEMENUHI
Mn
52980480
Nmm
Mu
3662391
Nmm
Vn
170100
N
Vu
7145.13
N
Hasil
0.0953806
Cek
MEMENUHI

Optimasi Penampang Elemen Struktur
Setelah dilakukan pengecekan kapasitas untuk tiap penampang elemen struktur, dilakukan optimasi penampang untuk tiap elemen struktur. Hal ini dilakukan dengan tujuan memperoleh profil dan penampang yang lebih ekonomis namun tetap memenuhi kapasitas penampang yang sudah dihitung sebelumnya.
Optimasi dilakukan pada tiap elemen struktur dengan mencoba profil dan penampang yang lebih kecil dari profil yang diperoleh melalui bantuan program SAP2000. Parameter – parameter profil penampang yang lebih kecil ini dimasukkan ke dalam perhitungan kapasitas hingga profil penampang yang baru adalah profil penampang yang paling ekonomis dan memenuhi kapasitas yang telah dihitung.
Perhitungan yang dilakukan dalam optimasi sama dengan perhitungan yang dilakukan pada pengecekan kapasitas untuk penampang bracing, gording, kuda – kuda, dan kolom. Dengan langkah perhitungan yang serupa, didapatkan profil penampang baru yang lebih ekonomis dan sesuai dengan kapasitas sebagai berikut :

Tabel 4. 22 Profil dan Spesifikasi Penampang Bracing Hasil Optimasi
PROFIL
EA 40 x 40
B
40
mm
H
40
mm
t
4
mm
A
2,336
cm2
Berat
1,83
kg/m
e
1,09
cm
Ix = Iy
3,53
cm4
ix = iy
1,23
cm
Sx = Sy
1,21
cm3
G
76923,07692
MPa
J
1706,666667
mm4
Iw
14120000
mm6
rx
4,5
mm
ry
2
mm
Tabel 4. 23 Profil dan Spesifikasi Penampang Gording Hasil Optimasi

PROFIL
C 80x45
B
45
mm
H
80
mm
tw
6
mm
tf
8
mm
A
11
cm2
Berat
8,63
kg/m
c
1,45
cm
Ix
106
cm4
Iy
19,4
cm4
ix
3,1
cm
iy
1,33
cm
Sx
26,5
cm3
Sy
6,36
cm3
G
76923,07692
MPa
J
21120
mm4
Iw
1696000000
mm6

Tabel 4. 24 Profil dan Spesifikasi Penampang Kuda – Kuda Hasil Optimasi
PROFIL
IWF 300x150 (2)
B
150
mm
H
300
mm
tw
6,5
mm
tf
9
mm
A
46,78
cm2
Berat
36,7
kg/m
Ix
7,21
cm4
Iy
508
cm4
ix
12,4
cm
iy
3,29
cm
Sx
481
cm3
Sy
677
cm3
G
76923,07692
MPa
J
100362,5
mm4
Iw
1622250000
mm6

Tabel 4. 25 Profil dan Spesifikasi Penampang Kolom Hasil Optimasi
PROFIL
H 100x100
B
100
mm
H
100
mm
tw
6
mm
tf
8
mm
A
21,9
cm2
Berat
17,2
kg/m
Ix
383
cm4
Iy
134
cm4
ix
4,18
cm
iy
2,47
cm
Sx
76,5
cm3
Sy
26,7
cm3
G
76923,07692
MPa
J
41333,33333
mm4
Iw
9575000000
mm6
BAB V
SAMBUNGAN

Sambungan
Sambungan adalah bagian yang perlu diperhatikan pada struktur, khususnya struktur baja. Sambungan memiliki peranan dalam menyatukan suatu profil dengan profil lainnya maupun penyatuan bagian antar elemen satu dan lainnya. Sambungan juga seringkali menjadi titik lemah pada suatu infrastruktur. Hal ini tentunya akan berimplikasi pada kapasitas penampang yang secara tidak langsung ditentukan oleh kekuatan sambungan yang ada pada struktur tersebut.
Secara garis besar, sambungan pada struktur baja dibagi menjadi sambungan baut dan sambungan las. Umumnya, sambungan baut lebih sering digunakan dan mudah ditemukan pada struktur sebab secara pelaksanaan relatif lebih mudah untuk dilakukan dan tidak membutuhkan keahlian khusus. Di sisi lain, untuk melakukan sambungan secara las (welding) dalam struktur, diperlukan tenaga ahli yang telah memiliki sertifikasi terkait dengan sambungan ini. Oleh sebab itu, pada pengerjaan tugas besar ini, digunakan sambungan baut yang terdapat hanya pada antara kuda - kuda dan bracing, kuda - kuda dan gording, serta kuda - kuda dan kuda-kuda. Selain hal itu, perlu diketahui pula bahwa setiap bangunan baja memiliki sambungan dari kolom menuju fondasi yang disebut sebagai base plate. Pada tugas besar ini akan ditentukan pula panjang, lebar, dan tebal dari base plate dan diameter angkur yang digunakan.
Penggunaan Sambungan
Sambungan Bracing dengan Kuda – Kuda
Pada bagian ini, sambungan melibatkan 1 komponen kuda – kuda dan 1 komponen bracing. Akan digunakan sambungan baut untuk menyambung kedua bagian ini.

Gambar 5. 1 Letak Sambungan Bracing dan Kuda – Kuda

Gaya-gaya yang bekerja pada komponen bracing harus ditahan oleh sambungan dipaparkan sebagai berikut:
Tabel 5. 1 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Bracing 1
Aksial
170701,2
Geser
0
Momen
0
Tabel 5. 2 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Bracing 2
Aksial
170701,15
Geser
5391,13
Momen
0

Gaya-gaya tersebut akan ditahan oleh sambungan. Sambungan tersebut didesain dengan kriteria berikut dan kemudian dilakukan pengecekan kekuatan sambungan tersebut.

Tabel 5. 3 Kriteria Sambungan Baut Bracing dan Kuda - Kuda
Data Sambungan
Jenis Sambungan
Jepit
Ukuran
19
mm
fy baut
735
MPa
fy pelat
240
MPa
Σ baut
4
buah
smin
28,5
mm
spilih
30
mm

Karena hanya melibatkan gaya geser dan aksial saja, hanya perlu dilakukan pengecekan kekuatan sambungan (baik baut maupun pelat) dalam menahan geser dan aksial saja. Pengecekan terhadap geser dan aksial dilakukan melalui langkah-langkah berikut:
Pengecekan geser baut
Vd= f×r1×fub×Ab
Dengan
f = 0.75
r1 = diasumsikan 0.4
fub = tegangan putus baut
Ab = luas baut
Pengecekan geser pelat
Vd=2× ×s×t×fy
Dengan
= 0.9
s = jarak lubang ke tepi
t = tebal pelat
Pengecekan tumpu baut
Vd=2.4× f×d×tp×fu
Dengan
f = 0.75
d = diameter baut
tp = tebal pelat
fu = tegangan putus pelat/baut (terkecil)
Pengecekan tarik baut
Td=0.75× f×fub×Ab
Dengan
f = 0.75
fub = tegangan putus baut
Ab = luas baut
Melalui perhitungan tersebut didapatkan hasil sebagai berikut:
Tabel 5. 4 Pengecekan Geser dan Aksial pada Sambungan Bracing 1
Pengecekan Geser dan Aksial
Geser Baut
Tumpu Baut
f
0,75
f
0,75
r1
0,4
ulir
d
19
mm
fub
735
MPa
t
30
mm
Ab
283,5287
mm2
fu
240
MPa
Vd
62518,09
N
Vd
246240
N
Vdtotal baut
250072,3
N
Tarik Baut
Geser Pelat
f
0,75

0,9

fub
735
MPa
s
30
mm
Ab
283,5287
mm2
Cek s
OKE
Td
468885,6
N
t
30
mm
Vdmin
225504
N
fy
139,2
MPa
Vu
170701,2
N
Vd
225504
N
Cek
OKE

Tabel 5. 5 Pengecekan Geser dan Aksial pada Sambungan Bracing 2
Pengecekan Geser dan Aksial
Geser Baut
Tumpu Baut
f
0,75
f
0,75
r1
0,4
ulir
d
19
mm
fub
735
MPa
t
30
mm
Ab
283,5287
mm2
fu
240
MPa
Vd
62518,09
N
Vd
246240
N
Vdtotal baut
250072,3
N
Tarik Baut
Geser Pelat
f
0,75

0,9

fub
735
MPa
s
30
mm
Ab
283,5287
mm2
Cek s
OKE
Td
468885,6
N
t
30
mm
Vdmin
225504
N
fy
139,2
MPa
Vu
170701,2
N
Vd
225504
N
Cek
OKE

Berikut adalah contoh pengecekan geser dan aksial pada sambungan Bracing 1:
Pengecekan geser baut
Vd= f×r1×fub×Ab
Vd=0.75×0,4×735×283,5287
Vd=62518,09 N

Vd total=62518,09×4=250072,346 N

Pengecekan geser pelat
Vd=2× ×s×t×fy
Vd=2×0.9×30×30×139,2
Vd=225504 N
Pengecekan tumpu baut
Vd=2.4× f×d×tp×fu
Vd=2.4×0.75×19×30×240
Vd=246240 N
Pengecekan tarik baut
Td=0.75× f×fub×Ab
Td=0.75×0.75×735×283,5287
Td=468885,6 N
Kesimpulan
Vd minimum Vu minimum
225504 170701,2 (OK)
Sambungan Antar Kuda – Kuda
Pada bagian ini, sambungan melibatkan 2 komponen kuda – kuda. Juga akan digunakan sambungan baut untuk menyambung kedua bagian ini.

Gambar 5. 2 Letak Sambungan antar Kuda – Kuda
Gaya-gaya yang bekerja pada komponen kuda-kuda yang harus ditahan oleh sambungan dipaparkan sebagai berikut:
Tabel 5. 6 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Kuda – Kuda
Aksial
170701,15
Geser
5391,13
Momen
27403615,5

Sambungan Gording dengan Kuda – Kuda
Pada bagian ini, sambungan melibatkan 1 komponen kuda – kuda dan 1 komponen gording. Juga akan digunakan sambungan baut untuk menyambung kedua bagian ini.

Gambar 5. 3 Letak Sambungan Gording dan Kuda – Kuda

Gaya-gaya yang bekerja pada komponen gording yang harus ditahan oleh sambungan dipaparkan sebagai berikut:
Tabel 5. 7 Gaya – Gaya yang Bekerja pada Sambungan Gording – Kuda – Kuda
Aksial
170701,15
Geser
5391,13
Momen
27403615,5

Base Plate
Sambungan base plate merupakan sambungan antara kolom dengan dengan tanah. Dalam kasus ini, sambungan merupakan interface antara dua material yang berbeda yaitu baja dan beton.
Dalam pendesainan base plate, pertama perlu diasumsikan terlebih dahulu B dan N baseplate. Setelah mengasumsikan B dan N, maka dapat ditentukan base plate merupakan case ke berapa.

Gambar 5. 4 Syarat Case B

Gambar 5. 5 Small Moment Without Uplift
Dalam kasus ini, base plate yang akan dihitung termasuk ke dalam case B atau Small Moment Without Uplift. Untuk kasus case B, maka dapat dilakukan pengecekan terhadap gaya dengan persamaan sebagai berikut

Gambar 5. 6 Pengecekan Gaya aksial Case B

Gambar 5. 7 Pemilihan tp Case B
Hasil perhitungan base plate terdapat dalam tabel berikut
Mu
3662391
Nmm
Pu
82273.33
N
b kolom
175
mm
B baseplate
190
mm
d kolom
175
mm
N baseplate
190
mm
e
44.51493
mm
m
11.875

n
25

cek syarat CASE B
e < N/6
YA
Base Plate adalah CASE B
Small Moment without uplift
Y
100.9701
mm
sqrt (A2/A1)
1

fc'
30
MPa
Batas
293520.2

Syarat
YA

n'
43.75

c
43.75

fp
4.28857
N/mm2
tp(req)
8.713948

tp
10

BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan
Dari perhitungan – perhitungan yang telah dilakukan pada subbab – subbab sebelumnya, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
Digunakan Bracing dengan profil Equal Angle 40 x 40 untuk menahan beban – beban yang digunakan dalam perencanaan struktur
Digunakan Gording dengan profil Kanal 80 x 45 untuk menahan beban – beban yang digunakan dalam perencanaan struktur
Digunakan Kuda – Kuda dengan profil IWF 300 x 150 (2) untuk menahan beban – beban yang digunakan dalam perencanaan struktur
Digunakan Kolom dengan profil H 100 x 100 untuk menahan beban – beban yang digunakan dalam perencanaan struktur
Didesain sambungan baut untuk kuda – kuda dengan kuda – kuda seperti pada gambar berikut

Gambar 6. 1 Sambungan Baut antar Kuda – Kuda

Didesain sambungan baut untuk bracing dengan kuda – kuda seperti pada gambar berikut

Gambar 6. 2 Sambungan Baut untuk Bracing dengan Kuda – Kuda

Didesain sambungan baut untuk gording dengan kuda – kuda seperti pada gambar berikut

Gambar 6. 3 Sambungan Baut untuk Gording dengan Kuda - Kuda

Diperlukan base plate dengan panjang 190 mm, lebar 190 mm, serta tebal 10 mm.

Saran
Berdasarkan pengerjaan Tugas Besar SI-3212 Struktur Baja mengenai desain bangunan gudang, saran untuk pengerjaan tugas besar ini adalah :
Diperlukan pengecekan yang lebih teliti terutama pada bagian perhitungan untuk setiap progress
Diperlukan penjelasan yang lebih dalam melalui asistensi terutama mengenai sambungan baut maupun las.
Waktu pengerjaan tugas besar sebaiknya dimulai di awal perkuliahan agar dapat memberikan pemahaman yang lebih mendalam untuk mahasiswa.

DAFTAR PUSTAKA

Surahman, Adang. 2016. SI 3212 STRUKTUR BAJA. Bandung
SNI 1729-2015 tentang Persyaratan Baja Struktural untuk Bangunan Gedung
SNI 1726-2012 tentang Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non-gedung
PPI 1983 tentang Pembebanan untuk Gedung
Profil Baja PT. Gunung Garuda.

LAPORAN TUGAS BESAR SI-3212 STRUKTUR BAJA Dosen : Asisten

Recommend Documents