Tugas Besar Perancangan Struktur

PERANCANGAN STRUKTUR

PRABHU HENDRIAWAN

BAB I KONSEP DASAR PERENCANAAN STRUKTUR

1.1

1.2

Pendahuluan Nama proyek

: Pembangunan Rumah Tinggal

Penggunaan Bangunan

: Tempat Tinggal

Luas Lahan

: 152 m2

Luas Bangunan

: 224 m2.

Jumlah lapis bangunan

: 2 lapis

Tinggi Total Bangunan

: 8,46 m.

Tinggi Lantai 1

: 3,5

m.

Tinggi Lantai 2

: 3,5

m.

Tinggi Atap

: 1,46 m.

Penjelasan System Struktur dan Cara Analisis yang Digunakan 1.2.1 Analisa Struktur - Struktur Atap Struktur atap dari rumah tempat tinggal menggunakan struktur rangka baja dengan kuda – kuda pelana. Dengan menggunakan sudut kemiringan 20O, penutup yang akan digunakan adalah genteng zincolum. - Struktur Balok, Kolom dan Pelat Untuk struktur balok dan kolom akan digunakan adalah beton bertulang. Begitu juga untuk pelat pada lantai 1 dan tangga yang menghubungkan lantai 1 dan lantai 2 akan menggunakan beton bertulang. Dimana tangga yang digunakan pada struktur ini menggunakan tangga balik arah. Untuk sisi bangunan akan ditutup dengan menggunakan pasangan dinding setengah bata. - Struktur Pondasi Sistem Pondasi yang digunakan adalah sistem pondasi dangkal. Direncanakan dengan bentuk pondasi tapak.

1


PRABHU HENDRIAWAN

1.2.2 Dasar Perancangan Perancangan dilakukan dengan menggunakan 2 metode yaitu manual dan dengan menggunakan komputer. Dalam analisis perhitungan secara manualnya berpedoman pada SNI Beton 2004 dan untuk perancangan baja dilakukan menggunakan metode analisis LRFD (Load Resistance Factor Design) dengan berpedoman pada SNI Baja 2002, sedangkan analis secara komputer menggunakan software SAP 2000 versi 14 (Structure Analysis Program). 1.2.3 Analisis Gempa Untuk analisa gempa akan digunakan metode Statik Ekivalen.

1.3 Dasar –Dasar Perancangan 1.3.1 Peraturan-peraturan yang digunakan: 1. SNI – 03 – 2847 – 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Beton untuk Bangunan Gedung 2. SNI – 03 – 1729 – 2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung 3. SKBI-1.3.53.1987, Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. 4. Tabel profil konstruksi baja

1.3.2 Spesifikasi Bahan a. Mutu Baja BJ – 37 

Modulus Elastisitas ( E )

: 2,1 x 106 kg/cm2



Modulus Geser ( G )

: 8 x 105 kg/cm2



Poisson Ratio ( μ )

: 0,3



Koefisien pemuaian ( α )

: 12 x 10-6/oC



Tegangan Leleh ( σy )

: 2400 kg/cm2



Tegangan Dasar ( σ )

: 1600 kg/cm2

Tegangan putus ( fu )

: 3700 kg/ cm2

Tegangan Geser ( τ )

: 928 kg/cm2





2


PRABHU HENDRIAWAN

b. Beton 

Kekuatan tekan ( fc ' )

: 19 MPa



Modulus Elastisitas ( E c )

: 4700



Berat Jenis beton (  beton )

: 2400 kg/m3

fc' = 20487 MPa

c. Baja Tulangan 

Kekuatan tarik ( fy )

: 390 MPa



Modulus Elastisitas ( Es )

: 2 x 105 MPa

1.3.3 Pembebanan Yang Digunakan I.3.3.1. Bentuk Pembebanan Yang Terjadi a.

beban langsung

b.

beban tidak langsung

c.

beban terdistribusi merata 

beban lantai



beban angin

d.

beban terdistribusi linear

e.

beban terpusat

I.3.3.2. Tipe Pembebanan a. beban mati / dead load (D) Beban mati adalah berat seluruh bagian dari struktur gedung yang bersifat tetap, termasuk tambahan, penyelesaian (finishing), mesinmesin, serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung tersebut.

b. beban hidup / live load (L) Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung dan termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, peralatan dan mesinmesin yang bukan merupakan bagian tak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa penggunaan dari gedung tersebut, sehingga 3


PRABHU HENDRIAWAN

mengakibatkan perubahaan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut. Khusus untuk atap yang termasuk beban hidup dapat berasal dari air hujan yang baik akibat genangan maupun akibat tekanan jatuh (energi kinetik) butiran air. Beban angin, dan beban khusus tidak termasuk ke dalam beban hidup.

c. beban angin (W) Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada bangunan atau bagian dari bangunan yang disebabkan oleh selisih tekanan udara.

I.3.3.3. Faktor Reduksi Beban Hidup a. Peluang untuk tercapainya suatu persentase tertentu dari beban hidup yang membebani struktur pemikul suatu gedung selama umur gedung tersebut, bergantung pada bagian atau unsur struktur yang ditinjau dan bergantung pula pada penggunaan gedung itu dan untuk apa beban hidup tersebut ditinjau. Berhubung peluang untuk terjadinya beban hidup penuh yang membebani semua gedung dan semua unsur struktur pemikul secara serempak selama umur gedung tersebut adalah sangat kecil maka dapat dikalikan dengan suatu koefisien reduksi.

b. Pada perencanaan balok-balok induk dan portal-portal dari sistem struktur

pemikul

beban

dari

suatu

gedung

maka

untuk

memperhitungkan peluang terjadinya nilai-nilai beban hidup yang berubah-ubah, dapat dikalikan dengan suatu koefisien reduksi yang nilainya bergantung pada penggunaan gedung.

c. Pada perencanaan sistem struktur penahan beban horizontal dari suatu gedung, beban hidup pada gedung itu ikut menentukan besarnya beban gempa yang harus dipikul oleh sistem struktur tersebut. Dalam hal ini untuk memperhitungkan peluang terjadinya beban hidup yang berubahubah, maka dapat dikalikan dengan koefisien reduksi.

4


PRABHU HENDRIAWAN

d. Pada perencanaan unsur-unsur struktur vertikal seperti kolom-kolom dan dinding-dinding serta pondasinya yang memikul beberapa lantai tingkat, beban hidup yang bekerja pada masing-masing lantai tingkat tersebut mempunyai peranan penting dalam menentukan kekuatan. Dalam hal ini untuk memperhitungkan peluang terjadinya beban hidup yang berubah-ubah, maka untuk perhitungan gaya normal (aksial) di dalam unsur-unsur struktur vertikal, dapat dikalikan dengan koefisien reduksi

e. Pada perencanaan pondasi pengaruh beban hidup pada lantai yang menumpu di atas tanah harus ditinjau. Dalam hal ini, beban hidup pada lantai tersebut tetap diambil penuh tanpa dikalikan dengan suatu koefisien reduksi.

f. koefisien reduksi beban hidup kumulatif untuk 2 lantai adalah 1.0.

Tabel Koefisien Reduksi Beban Hidup Koefisien Reduksi Beban Hidup Penggunaan Gedung

untuk perencanaan

untuk peninjauan

balok induk dan portal

gempa

pabrik, bengkel

1.00

0.90

gang dan tangga

0.90

0.50

I.3.3.1. Beban Angin Beban angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negatif (isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang-bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan positif dan tekanan negatif ini dinyatakan dalam kg/m2, ditentukan dengan mengalikan tekanan tiup dan koefisien-koefisien angin.

5

PERANCANGAN STRUKTUR a. tekanan tiup angin

PRABHU HENDRIAWAN

: 25 kg/m2

b. dinding vertikal  pada dinding vertikal sisi muka angin

:+0.9

 pada dinding sisi belakang angin

: -0.4

 pada dinding sejajar arah angin

: -0.4

c. atap segitiga dengan sudut kemiringan α:  sisi muka angin (α < 65o)

: 0.02(α) – 0.4

 sisi belakang angin, untuk semua α

: -0.4

I.1. SISTEM STRUKTUR I.4.1. Properties Asumsi profil yang digunakan yaitu:  kuda-kuda

: kayu 

 gording

double L 40 x 40 x 4 mm

: C-Channels 150 x 19,3

 Kaki kuda-kuda - ukuran 8/12 cm  Pengerat - ukuran 8/12 cm  Ander - ukuran 8/12 cm  Skoor - ukuran 8/12 cm  Nok - ukuran 8/12 cm  Pengapit - ukuran 2 x 6/12 cm  Gording - ukuran 8/12 cm  Konsol - ukuran 8/12 cm  Usuk - ukuran 5/7 cm  Reng - ukuran 3/4 cm / 2/3 cm tergantung jenis genteng yang dipakai  Listplank kayu - ukuran 3/30 cm / 2/20 cm

I.4.2. Analisa Struktur Akibat Beban Vertikal Analisa struktur akibat beban vertikal dapat dilihat pada tiap-tiap elemen struktur.

6


PRABHU HENDRIAWAN

I.2. PENDIMENSIAN ELEMEN-ELEMEN STRUKTUR DAN SAMBUNGAN I.5.1. Kombinasi Pembebanan Yang Digunakan Tipe-tipe kombinasi pembebanan menurut SNI-03-1729-2002: a. 1.4 D b. 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (La atau H) c. 1.2 D + 1.6 (La atau H) + (L. L atau 0.8 W) d. 1.2 D + 1.3 W + 0.5 (La atau H) + L. L e. 1.2 D  1 E + L. L f. 0.9 D  (1.3 W atau 1.0 E)

Keterangan: D

= beban mati

L

= beban hidup

La

= beban hidup di atap

H

= beban hujan, tidak termasuk genangan air

W

= beban angin

E

= beban gempa

I.5.2. Koefisien Reduksi Kekuatan Kekuatan material dikalikan dengan faktor reduksi Φ, dimana nilai Φ sangat terkait dari jenis pemeriksaan kekuatan material. Dalam hal ini, kekuatan material desain menjadi Φ Rn. Jenis pemeriksaan dari nilai reduksi (Φ): a. untuk baja  lentur pada balok

: 0.9

 geser pada balok

: 0.9

 gaya aksial tekan pada elemen

: 0.85

 gaya aksial tarik pada elemen;  saat leleh

: 0.9

 saat failure

: 0.75

 sambungan baut

: 0.75

 sambungan las baut

: 0.75

b. untuk beton 7

PERANCANGAN STRUKTUR  lentur tanpa beban aksial

: 0.8

 beban aksial tarik dengan lentur

: 0.8

 beban aksial tekan dengan lentur

: 0.7

 geser dan torsi

: 0.75

 tumpuan pada beton

: 0.65

 derah pengangkuran pasca tarik

: 0.85

PRABHU HENDRIAWAN

I.3. SISTEM PONDASI BANGUNAN I.6.1. Sistem Pondasi Yang Digunakan Sistem pondasi yang digunakan pada struktur ini adalah pondasi dangkal yang terbuat dari beton bertulang. Adapun dalam perhitungan juga dimasukkan balok tie beam sebagai pengaku antara satu pondasi dengan pondasi yang lainnya.

I.6.2. Daya Dukung Pondasi Daya dukung yang akan diterima oleh pondasi adalah daya dukung yang menahan beban dari portal atap, balok dan kolom ditambah berat tanah timbunan pondasi. Beban tetap pada pondasi adalah beban dari reaksi struktur pada portal. Sedangkan beban sementara pada pondasi adalah beban hidup, beban angin dari reaksi portal struktur serta beban akibat gempa. Daya dukung pondasi harus mampu menahan semua beban reaksi dari struktur dengan faktor keamanan tertentu yang kemudian diteruskan ke dalam tanah.

Tabel Daya Dukung Tanah Pondasi

Jenis Tanah Pondasi

Pembebanan Tetap Daya

Pembebanan Sementara

Dukung Yang Diizinkan

Kenaikkan Daya Dukung Yang

(kg/cm2)

Diizinkan (%) 50

Keras Sedang

2–5

30

Lunak

0.5 – 2

0 – 30

amat lunak

0 – 0.5

0

8


PRABHU HENDRIAWAN

BAB II PERENCANAAN ATAP II.1. Perhitungan Gording

II.1.1. Spesifikasi Umum 

Mutu Baja

: BJ – 37

Modulus Elastisitas (E)

: 2 x 106 kg/cm2

Modulus Geser (G)

: 8 x 105 kg/cm2

Poisson Ratio (µ)

: 0.3

Koefisien Pemuaian

: 12 x 10-6 /°C

Tegangan Leleh (σy)

: 2400 kg/cm2

Tegangan Putus (σu)

: 3700 kg/cm2

Tegangan Geser (τ)

: 928 kg/cm2



Jarak antar gording

: 1,065 m



Jarak antar kuda-kuda

: 4,6 m



Atap  Penutup Atap

: Genteng Zincolum

 Berat Penutup Atap

: 10 kg/m2

 Kemiringan Atap

: 20°

II.1.2. Spesifikasi Gording 

Jenis Profil yang digunakan

: Channel



Ukuran

: C150x19,3



Spesifikasi Baja Gording  Web Channal (h)

: 15,240 cm

9


PRABHU HENDRIAWAN

 Flange channal (bf)

: 5,486 cm

 Web thickness (tw)

: 1,11 cm

 Flange thickness (tf)

: 0,871 cm

 Section Area (A)

: 24,581cm2

 Weight

: 19,347 kg/m

 Moment of Inertia

: Ix= 720,08 cm4; Iy= 43,704 cm4

 Radius of Gyration

: rx= 5,41 cm; ry= 1,331 cm

 Section of Modulus

: Zx= 119,462 cm3; Zy= 22,123 cm3

 Plastic Modulus

: Sx= 94,717 cm3; Sy=10,455 cm3

 Torsion Constant

: J = 9,865 cm4

 Warping Constant

: Cw = 1930,773 cm6

II.1.3. Pembebanan 

Beban Mati / Dead Load (DL)  Berat sendiri gording

: 19,347 kg/m

 Berat Penutup Atap

: 10 kg/m2 x 1,065 m (jarak gording) = 10,65 kg/m

Maka Total Beban Mati (DL) 

: 19,347 + 10,65 = 29,997 kg/m

Beban Pekerja (La) Beban Pekerja (La)



: 100 kg

Beban Angin (W) : 25 kg/m2

Tekanan Tiup Angin  Angin Muka Angin muka (qw)

= (0.02α-0.4) x tekanan tiup angin x jarak gording = ((0.02x20)-0.4) x 25 x 1,065 = 0 kg/m

 Angin Belakang Angin belakang (qw) = -0.4 x tekanan tiup angin x jarak gording = -0.4 x 25 x 1,28 = -10,65 kg/m

10

PERANCANGAN STRUKTUR 

PRABHU HENDRIAWAN

Beban Hujan (Ha) = (40-0.8α) = (40-0.8(20)) = 24 kg/m2

(namun karena lebih dari 20, maka yang

dipakai 20) Beban Hujan (Ha) = 20 kg/m2 x 1,065 m (jarak gording) = 21,3 kg/m II.1.4. Perhitungan Momen Lentur Balok di atas dua perletakan 

Akibat beban mati (qDL = 29,997 kg/m)

20°

qx = qDL x sin 20 = 29,997 x sin 20 = 10,26 kg/m qy = qDL x cos 20 = 29,997 x cos 20 = 28,19 kg/m Mx = 1/8 x qy x L2 = 1/8 x 28,19 x 4,62 = 74,56255 kg.m My = 1/8 x qx x L2 = 1/8 x 10,26 x 4,62 = 27,1377 kg.m Vx = ½ x qy x L = ½ x 28,19 x 4,6 = 64,837 kg Vy = ½ x qx x L = ½ x 10,26 x 4,6 = 23,598 kg 

Akibat beban pekerja (La = 100 kg)

Px = PLa x sin 20 = 100 x sin 20 = 34,202 kg Py = PLa x cos 20 = 100 x cos 20 = 93,97 kg Mx = ¼ x Py x L = ¼ x 93,97 x 4,6 = 108,066 kg.m My = ¼ x Px x L = ¼ x 34,202 x 4,6 = 39,3323 kg.m Vx = ½ x Py = ½ x 93,97 = 46,985 kg Vy = ½ x Px = ½ x 34,202 = 17,101 kg

11


PRABHU HENDRIAWAN

Akibat beban angin Angin muka qw = 0 kg/m

Angin belakang tidak diperhitungkan karena hanya akan mengurangi beban struktur. 

Akibat beban hujan (qH = 21,3 kg/m) qx = qH x sin 20 = 21,3 x sin 20 = 7,285 kg/m qy = qH x cos 20 = 21,3 x cos 20 = 20,015 kg/m Mx = 1/8 x qy x L2 = 1/8 x 20,015 x 4,62 = 52,94 kg.m My = 1/8 x qx x L2 = 1/8 x 7,285 x 4,62 = 19,269 kg.m Vx = ½ x qy x L = ½ x 20,015 x 4,6 = 46,0345 kg Vy = ½ x qx x L = ½ x 7,285 x 4,6 = 16,7555 kg

II.1.5. Kombinasi Pembebanan dan Perhitungan Momen Lentur

Kombinasi Momen

Mux (kg.m) 104,380

Muy (kg.m) 37,991

1.2D + 1.6L + 0.5La

143,501

52,230

1.2D + 1.6L + 0.5H

115,939

42,198

1.2D + 1.6La + 0.8W

262,372

95,496

1.2D + 1.6H + 0.8W

178,240

63,394

1.2D + 1.3W + 0.5La

143,501

52,230

1.2D + 1.3W + 0.5H

115,939

42,198

1.4D

12


PRABHU HENDRIAWAN

Sehingga didapat nilai momen ultimate : Mux = 262,372 kg.m

Muy = 95,496 kg.m

Syarat: Mu ≤ ф .Mn (dimana ф = 0.9 dan Mn = Kuat lentur nominal penampang)  Mux ≤ ф .Mnx 262,372 x 104 N.mm ≤ 0.9 x Mnx Mnx ≥ 291,525 x 104 N.mm Muy ≤ ф .Mny 95,496 x 104 N.mm ≤ 0.9 x Mny Mny ≥ 106,107 x 104 N.mm  Jika Mn = Mp, Mp = σy.Z (σy BJ-37 = 240 MPa) Mpx = σy.Zx 291,525 x 104 N.mm = 240 N/mm2 . Zx Zx = 12146,875 mm3 = 12,147 cm3

Zxbeban < Zxprofil → profil sesuai!

Mpy = σy.Zy 95,496 x 104 N.mm = 240 N/mm2 . Zy Zy = 2979 mm3 = 3,979 cm3

Zybeban < Zyprofil → profil sesuai!

II.1.6. Pemeriksaan Local Buckling  Flange (sayap) λ=

=

λp = λ ≤ λp

= 6.298 √

= →

√

= 10,97 Sesuai

13


PRABHU HENDRIAWAN

 Web (badan) λ=

=

λp =

= 13,73 √

λ ≤ λp

=

√

→

=

√

= 108,54

Sesuai

Maka profil dinyatakan “compact”, dan hanya mengalami Lateral Torsional Buckling. II.1.7. Kontrol terhadap Lateral Torsional Buckling Lb = 4,6 m = 4600 mm (jarak kuda-kuda) √

√

Lp =

fL = fy-fr = (240 – 70) = 170 N/mm2 X1 = . / (√

X2 = .

)

/ .

/

. / (√

.

.

/ (√

)

.

√

/ (√

/ .

(

√

)

(

/

)

)

)

Karena Lp < Lb < Lr, maka termasuk bentang menengah sehingga kita menggunakan pasal 8.3.4 untuk perhitungan Mn.

14


PRABHU HENDRIAWAN

II.1.8. Perhitungan untuk Cb Berdasarkan SNI Baja Pasal 8.3.1, Cb dihitung dengan rumus

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 Untuk perhitungan momen akibat beban terbagi ratanya ditunjukkan sebagai berikut,

15


PRABHU HENDRIAWAN

Sedangkan, untuk beban terpusat

Sehingga, kita dapatkan nilai momennya 

Beban Mati (D) Momen terhadap sumbu x q = 28,19 kg/m MA = MC = (3/32) x (28,19) x 4,62 = 55,92 kg.m Momen terhadap sumbu y q = 10,26 kg/m MA = MC = (3/32) x (10,26) x 4,62 = 20,35 kg.m



Beban Pekerja (La) Momen terhadap sumbu x P = 93,97 kg MA = MC = (1/8) x (93,97) x 4,6 = 54,033 kg.m Momen terhadap sumbu y P = 34,202 kg MA = MC = (1/8) x (34,202) x 4,6 = 19,67 kg.m



Beban Angin (W) Momen terhadap sumbu x q = 0 kg/m MA = MC = 0 kg.m 16


PRABHU HENDRIAWAN

Momen terhadap sumbu y q=0 MA = MC = 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(55,92) + 1.6(54,033) + 0.8(0) = 153,5568 kg.m

MAy = MCy

= 1.2D + 1.6La + 0.8W = 1.2(20,35) + 1.6(19,67) + 0.8(0) = 55,892 kg.m

Mmax x = MBx = 262,372 kg.m Mmax y = MBy = 95,496 kg.m Maka, dapat diperoleh nilai Cb

( (

)

(

) )

(

)

( (

)

(

(

)

) )

(

)

(

)

Dari nilai Cb, dapat dicari kuat nominal terhadap lenturnya, yaitu 17

PERANCANGAN STRUKTUR [

(

)(

)]

(

)

(

)

(

)

(

)

[

(

)(

)] (

0

PRABHU HENDRIAWAN

).

/1

Maka kuat nominal tereduksinya фMnx = 0.9 x фMny = 0.9 x

= 30458180,26 N.mm = 4778568 N.mm

sedangkan Mux

= 2623720 N.mm

Muy

= 954960 N.mm

Karena фMnx > Mux dan фMny > Muy, maka profil ini kuat terhadap lateral torsional buckling.

18


PRABHU HENDRIAWAN

Kontrol akhir momen (yang disebabkan momen tidak simetris)

0,26 < 1, maka profil ini aman!

II.1.9. Pemeriksaan Terhadap Geser Dead Load Vx = ½ x qy x L = ½ x 28,188 x 4,6 = 64,832 kg Vy = ½ x qx x L = ½ x 10,26 x 4,6 = 23,598 kg Pekerja Vx = ½ x Py = ½ x 93,969 = 46,985 kg Vy = ½ x Px = ½ x 34,202 = 17,101 kg Angin 

Angin muka

Vx = ½ x qy x L = ½ x 0 x 4,6 = 0 kg Vy = ½ x qx x L = ½ x 0 x 4,6 = 0 kg

Hujan Vx = ½ x qy x L = ½ x 20,015 x 4,6 = 46,036 kg Vy = ½ x qx x L = ½ x 7,285 x 4,6 = 16,756 kg

19


Kombinasi V

Vux (kg)

1.4D

PRABHU HENDRIAWAN

Vuy (kg)

90,765

33,036

1.2D + 1.6L + 0.5La

101,291

36,867

1.2D + 1.6L + 0.5H

100,817

36,694

1.2D + 1.6La + 0.8W

157,040

55,678

1.2D + 1.6H + 0.8W

155,521

55,125

1.2D + 1.3W + 0.5La

101,291

36,867

1.2D + 1.3W + 0.5H

100,817

36,694

Lintang maksimum Vux = 157,040 kg Vuy = 55,678 kg

Perhitungan ini didasarkan pada SNI baja Pasal 8.8.2 λ=

=

= 13,73

√

√

√

Karena

maka digunakan rumus kuat geser pada pasal 8.8.3

фVnx = ф x 0.6 x fy x Aw = 0.9 x 0.6 x 240 x 1695,8 = 219775,7 kg фVny = ф x 0.6 x fy x (Ag-Aw) = 0.9 x 0.6 x 240 x (2458,1-1695,8) = 98794,08 kg Maka karena фVn > Vux dan фVn > Vuy, profil yang digunakan aman terhadap kuat geser 20


PRABHU HENDRIAWAN

II.1.10. Kontrol terhadap Lendutan Ijin Lendutan ijin (δijin) = Lendutan akibat Dead Load ∑

6,54 mm

∑

1,14 mm

Lendutan akibat beban pekerja 7,53 mm = 1,32 mm Lendutan akibat beban angin tidak di perhitungkan karena hanya akan mengurangi nilai total lendutan Lendutan akibat beban hujan ∑

4,56 mm

∑

Kombinasi D

0,81 mm

x

(mm)

y

(mm)

(mm)

6,54

1,14

6,64

D + L + La

14,07

2,46

14,28

D+L+H

11,1

1,95

11,27

D + La + W

14,07

2,46

14,28

D+H+W

11,1

1,95

11,27

D + H + La

18,63

3,27

18,91

Kombinasi lendutan terbesar = 18,91 mm δ < δijin Ok!!

21


PRABHU HENDRIAWAN

II.1.11. Kesimpulan Gording desain dengan ukuran C150x19,3 telah cukup kuat untuk menahan semua jenis beban yang akan terjadi.

II.1.

PERENCANAAN KUDA-KUDA GAMBAR RENCANA KUDA-KUDA

PEMBEBANAN Pada pembebanan kuda-kuda terdapat dua jenis pembebanan : 1. Beban Atas : beban yang bekerja pada titik kumpul kuda-kuda bagian atas

22


PRABHU HENDRIAWAN

2. Beban Bawah : beban yang bekerja pada titik kumpul kuda-kuda bagian bawah

Perencanaan pembebanan rangka batang kami dibagi menjadi 2 area : a. Area 1 : panjang area = ½ x 1,065 m = 0,5325 m b. Area 2 : panjang area = ½ x 1,065 m + ½ x 1,065 m = 1,065 m

23


PRABHU HENDRIAWAN

DISTRIBUSI PEMBEBANAN PENUTUP ATAP DAN GORDING

a. Beban Mati (DL)  Beban Mati Atas Jenis penutup atap menggunakan Genteng Zincolum dengan berat atap = 10 kg/m2 (sudah termasuk reng dan kaso)  Area 1 qpenutupatap

= berat atap x panjang area 1

= 10 kg/m2 x 0.5325 m = 5,325 kg/m  Area 2 qpenutupatap

= berat atap x panjang area 2

= 10 kg/m2 x 1,065 m = 10,65 kg/m Berat satuan gording = 19,347 kg/m

24


PRABHU HENDRIAWAN

Jadi beban mati atas adalah : Panjang Titik

Berat Satuan

antar

Beban

Kuda-Kuda Titik A dan I Berat Atap

5,325 kg/m

4,6 m

24,495 kg

Berat Gording

19,347 kg/m

4,6 m

88,9962 kg 113,4912 kg

Titik J s/d P Berat Atap

10,65 kg/m

4,6 m

48,99 kg

BeratGording

19,347 kg/m

4,6 m

88,9962 kg 137,9862 kg

 Beban Mati Bawah Berdasarkan Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung (SKBI – 1.3.53.1987), penutup langit-langit menggunakan sistem plafon rangka metal merk Jayaboard tipe CS18 Standard-Direct Fixing, dengan menggunakan 1 lapis papan gypsum Jayaboard Standard ukuran 12 mm dengan berat sistem sebesar 9 kg/m.  Titik A dan I Berat Plafond

= berat jenis total x panjang area x jarak kudakuda

= 9 kg/m2 x (½ x 1 m) x 4,6 m = 20,72 kg  Titik B s/d H Berat Plafond

= berat jenis total x panjang area x jarak kudakuda

= 9 kg/m2 x (½ x 1 m + ½ x 1 m) x 4,6 m = 41,44 kg

25


PRABHU HENDRIAWAN

Jadi beban mati bawah adalah :

Titik

BebanMatiBawah

A dan I

20,72 kg

B s/d H

41,44 kg

BebanSendiriKuda-kuda Profil kuda-kuda yang kami pakai adalah profil siku ganda : (2∟40 x 40 x 4) qkuda-kuda = 2 x 2,39 kg/m = 4,78 kg/m

Tiap member batang kuda-kuda mempunyai panjang yang berbeda-beda, maka diperlukan perhitungan khusus. Setiap titik kumpul menanggung beban setengah bagian rangka bagian kanan dan kirinya.

Untuk perhitungan beban yang di tanggung oleh titik kumpul, dapat dicontohkan seperti berikut :  Titik A = menanggung berat setengah batang 1 dan 22  Titik B = menanggung setengah batang 1, 2, dan 21.  Dst

26


PRABHU HENDRIAWAN

Jadi beban total tiap titik adalah :

A

Beban Atas (KN) 1,135

Beban Bawah (KN) 0,207

Beban Kuda-Kuda (KN) 0,049

Beban Total (KN) 1,391

B

-

0,414

0,057

0,471

C

-

0,414

0,091

0,505

D

-

0,414

0,104

0,518

E

-

0,414

0,153

0,567

F

-

0,414

0,104

0,518

G

-

0,414

0,091

0,505

H

-

0,414

0,057

0,471

I

1,135

0,207

0,049

1,391

J

1,38

-

0,085

1,465

K

1,38

-

0,098

1,478

L

1,38

-

0,112

1,492

M

1,38

-

0,086

1,466

N

1,38

-

0,112

1,492

O

1,38

-

0,098

1,478

P

1,38

-

0,085

1,465

Titik

27


PRABHU HENDRIAWAN

b. Beban Hidup (La) Berat seorang pekerja atau seorang pemadam kebakaran dengan peralatan dengan total berat 100 kg. Beban hidup kami asumsikan ada 3 orang seperti terlihat pada gambar :

c. Beban Hujan (H) Berathujandihitungdenganrumus : (40 – 0.8α) kg/m2 Berathujan = 40 – 0,8 x 20⁰ = 24 kg/m2  Titik A dan I Beban Hujan = berat hujan x panjang area 1x panjang kuda-kuda = 24 kg/m2 x 0.5325 m x 4,6 m = 58,788 kg  Titik J s/d P Beban Hujan = berat hujan x panjang area 2 x panjang kuda-kuda = 24 kg/m2 x 1,065 m x 4,6 m = 117,576 kg

28


PRABHU HENDRIAWAN

d. Beban Angin (W) Tekanan tiup angin = 25 kg/m2  Angin Muka qanginmuka

= koefisien angin muka x tekanan tiup angin = (0.02α – 0.4) x 25 kg/m2 = 0 kg/m2

Angin muka tidak memberi beban pada kuda-kuda.  Angin Belakang qanginbelakang

= koefisien angin belakang x tekanan tiup angin = -0.4 x 25 kg/m2 = -10 kg/m2

 Titik I Beban Angin = qanginbelakang x panjang area 1x panjang kuda-kuda = -10kg/m2 x 0,5325 m x 4,6 m = -24,495 kg Sb x

= Beban angin x sin 20⁰ = 8,378 kg

Sb y

= Beban angin x cos 20⁰ = -23,018 kg

 Titik M s/d P Beban Angin = qanginbelakang x panjang area 2x panjang kuda-kuda = -10kg/m2 x 1,065 m x 4,6 m = -48,99 kg Sb x

= Beban angin x sin 20⁰ = 16,755 kg

Sb y

= Beban angin x cos 20⁰ = -46,035 kg

29


PRABHU HENDRIAWAN

GAYA-GAYA TIAP BATANG Dengan menggunakan software SAP 2000 v14, didapatkan gaya-gaya tiap batang sebagai berikut : Akibat Beban Mati

Akibat Beban Pekerja

Akibat Beban Hujan

Akibat Beban Angin

(KN)

(KN)

(KN)

(KN)

1

19.08

4.12

11.31

-1.04

2

19.08

4.12

11.31

-1.04

3

16.42

4.12

9.69

-1.04

4

13.72

3.21

8.08

-1.04

5

13.72

3.21

8.08

-1.75

6

16.42

4.12

9.69

-2.47

7

19.08

4.12

11.31

-3.18

8

19.08

4.12

11.31

-3.18

9

0.47

0

0

0

10

-2.83

0

-1.72

0.76

11

1.47

0

0.59

-0.26

12

-3.34

-1.13

-2

0.89

13

2.49

0.67

1.18

-0.52

Batang

30


PRABHU HENDRIAWAN

14

-4.04

-0.68

-2.39

1.06

15

6.53

1

3.53

-0.78

16

-4.04

-0.68

-2.39

0

17

2.49

0.67

1.18

0

18

-3.34

-1.13

-2

0

19

1.47

0

0.59

0

20

-2.83

0

-1.72

0

21

0.47

0

0

0

22

-20.31

-4.39

-12.03

1.91

23

-17.48

-4.39

-10.31

1.91

24

-14.6

-3.41

-8.59

1.91

25

-11.69

-2.92

-6.87

1.91

26

-11.69

-2.92

-6.87

1.73

27

-14.6

-3.41

-8.59

2.31

28

-17.48

-4.39

-10.31

2.89

29

-20.31

-4.39

-12.03

3.48

KOMBINASI BEBAN TIAP BATANG Beban-beban / Gaya-gaya di atas lalu dikombinasikan untuk mendapatkan beban terbesar dengan kombinasi sebagai berikut :  kombinasi 1 = 1.4 D  kombinasi 2 = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 La  kombinasi 3 = 1.2 D + 1.6 L + 0.5 H  kombinasi 4 = 1.2 D + 1.6 La + 0.8 W  kombinasi 5 = 1.2 D + 1.6 H + 0.8 W  kombinasi 6 = 1.2 D + 1.3 W + 0.5 La  kombinasi 7 = 1.2 D + 1.3 W + 0.5 H

31


PRABHU HENDRIAWAN

maka di dapatkan kombinasi tiap batang sebagai berikut :

Batang

1.4D

1

26.712

1.2D + 1.6L + 0.5La 24.956

2

26.712

24.956

28.551

28.656

40.16

23.604

27.199

3

22.988

21.764

24.549

25.464

34.376

20.412

23.197

4

19.208

18.069

20.504

20.768

28.56

16.717

19.152

5

19.208

18.069

20.504

20.2

27.992

15.794

18.229

6

22.988

21.764

24.549

24.32

33.232

18.553

21.338

7

26.712

24.956

28.551

26.944

38.448

20.822

24.417

8

26.712

24.956

28.551

26.944

38.448

20.822

24.417

9

0.658

0.564

0.564

0.564

0.564

0.564

0.564

10

-3.962

-3.396

-4.256

-2.788

-5.54

-2.408

-3.268

11

2.058

1.764

2.059

1.556

2.5

1.426

1.721

12

-4.676

-4.573

-5.008

-5.104

-6.496

-3.416

-3.851

13

3.486

3.323

3.578

3.644

4.46

2.647

2.902

14

-5.656

-5.188

-6.043

-5.088

-7.824

-3.81

-4.665

15

9.142

8.336

9.601

8.812

12.86

7.322

8.587

16

-5.656

-5.188

-6.043

-5.936

-8.672

-5.188

-6.043

17

3.486

3.323

3.578

4.06

4.876

3.323

3.578

18

-4.676

-4.573

-5.008

-5.816

-7.208

-4.573

-5.008

19

2.058

1.764

2.059

1.764

2.708

1.764

2.059

20

-3.962

-3.396

-4.256

-3.396

-6.148

-3.396

-4.256

21

0.658

0.564

0.564

0.564

0.564

0.564

0.564

22

1.2D + 1.6L + 0.5Ha 28.551

1.2D + 1.2D + 1.2D + 1.2D + 1.6La 1.6Ha 1.3W + 1.3W + + 0.8W + 0.8W 0.5La 0.5Ha 28.656 40.16 23.604 27.199

-28.434 -26.567 -30.387 -29.868 -42.092 -24.084 -27.904

32


PRABHU HENDRIAWAN

23

-24.472 -23.171 -26.131 -26.472 -35.944 -20.688 -23.648

24

-20.44

25

-16.366 -15.488 -17.463 -17.172 -23.492 -13.005

26

-16.366 -15.488 -17.463 -17.316 -23.636 -13.239 -15.214

27

-20.44

28

-24.472 -23.171 -26.131 -25.688

29

-28.434 -26.567 -30.387 -28.612 -40.836 -22.043 -25.863

-19.225 -21.815 -21.448 -29.736 -16.742 -19.332 -14.98

-19.225 -21.815 -21.128 -29.416 -16.222 -18.812 -35.16

-19.414 -22.374

Dari kombinasi diatas di dapatkan : 

Batang Atas : Pu = - 42,09 KN



Batang Bawah : Pu = 40,16 KN



Batang Tegak : Pu = 12,86 KN



Batang Melintang : Pu = - 8,67 KN

PENENTUAN PROFIL  Profil Rangka Profil rangka batang menggunakan profil  2∟40 x 40 x 4. Berikut adalah karakteristik dari profil 2∟40 x 40 x 4 : 1. Mass / metre

(w)

: 4,78 kg/m

2. Area of section

(Ag)

: 6,11 cm2

3. Moment of Inertia

(Ix)

: 8,96 cm4

4. Moment of Inertia

(Iy)

: 41,36 cm4

5. Radius of Gyration (rx)

: 1,22 cm

6. Radius of Gyration (ry)

: 1,85 cm

7. Center of Section

(Xp)

: 1,12 cm

8. Center of Section

(Yp)

: 1,12 cm

SAMBUNGAN LAS Mutu baja BJ-37, dengan fy = 240 Mpa kami menggunakan elektroda E70XX (untuk fy < 60 ksi) dengan fuw = 490 Mpa, fu = 370 Mpa

33


PRABHU HENDRIAWAN

Ukuran Minimum Las Sudut (mm) 3 4 5 6

Tebal Pelat (mm) Paling tebal t≤7 7 < t ≤ 10 10 < t ≤ 15 15 < t Ukuran minimum las = 3 mm

Ukuran maksimum las = 4 mm (diambil setebal plat dikarenakan tebal plat < 6,4 mm)

Pemeriksaan Las :

Memakai ukuran las = 3 mm

Kekuatan dari las :

(

)(

)(

)

Kekuatan dari bahan dasar :

( )(

)(

)

Diambil yang terkecil =

Pu = 42,09 KN (diambil yang terbesar)

Maka ukuran las:

= 45 mm

34


PRABHU HENDRIAWAN

PEMERIKSAAN BATANG Pemeriksaan batang dilakukan terhadap beban terbesar pada batang-batang bawah, atas, tegak dan melintang, dari tabel kita dapatkan beban terbesar : o Batang Atas : Pu = - 42,09 KN o Batang Bawah : Pu = 40,16 KN o Batang Tegak : Pu = 12,86 KN o Batang Melintang : Pu = - 8,67 KN  Batang Bawah  Cek terhadap Tarik 1. Cek kekakuan batang tarik Pada batang bawah, panjang batang terbesar (L) adalah = 1 m = 100 cm. Syarat kekakuan batang tarik adalah < 240  

 

(

)

2. Yielding Strength ( (

) )

3. Fracture Strength 35

PERANCANGAN STRUKTUR (

)

7,53 cm2

(

)

(

(

PRABHU HENDRIAWAN

)

)

(

) Keterangan :

Maka

*Xp

= titik berat profil

*L

= jarak las terjauh (45mm)

OK > 40,16 KN

 Batang Atas  Cek terhadap Tekan 1. Cek kekakuan batang tekan Pada batang atas, panjang batang terbesar (L) adalah = 1,065 m = 106,5 cm. Syarat kekakuan batang tekan adalah < 200  

 

(

)

2. Mencari nilai c (

(

)

kg/cm²

)

3. Karena Fe ≥ 0,44Fy, maka mengalami ineastic buckling 4. Mencari fcr (

)

4. Design Strength [ ,

] -

36

PERANCANGAN STRUKTUR Maka

PRABHU HENDRIAWAN

OK

 Batang Tegak  Cek terhadap Tarik 1. Cek kekakuan batang tarik Pada batang tegak, panjang batang terbesar (L) adalah = 1,456 m = 145,6 cm. Syarat kekakuan batang tarik adalah < 240 

 



(

)

2. Yielding Strength (

)

(

)

3. Fracture Strength (

)

7,53 cm2

(

)

(

( )

(

Maka

)

)

OK > 12,86 KN

 Batang Melintang  Cek terhadap Tekan 1. Cek kekakuan batang tekan

37


PRABHU HENDRIAWAN

Pada batang melintang, panjang batang terbesar (L) adalah = 1.48 m = 148 cm. Syarat kekakuan batang tekan adalah < 200 







(

)

2. Mencari nilai Fe (

(

)

kg/cm²

)

3. Karena Fe ≥ 0,44Fy. maka mengalami ineastic buckling 4. Mencari fcr (

)

5. Design Strength [

]

,

Maka

-

OK > 8,67 KN

GUSSET PLATE

Digunakan gusset plate dengan mutu yang sama dengan plat BJ-37. Dengan lebar gusset diasumsikan sama dengan lebar plat = 40 mm. Pu = 42,09 KN (Diambil yang terbesar) Maka

(

)

Penentuan tebal gusset plate :

1. Yielding Strength (

) (

(

)) 38


PRABHU HENDRIAWAN

2. Fracture Strength (

)

(

) (

(

Maka tebal gusset plate (diambil

)

)

terbesar) = 5,8 mm = 6 mm

PENGECEKAN LENDUTAN Besar lendutan di tengah bentang kuda-kuda dicari dengan metode virtual work yaitu: ∑ (Hibbler, Structural Analysis, p.303)

dimana : 1

=

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

dicari besar lendutannya (KN) Δ

=

besar lendutan yang terjadi pada suatu titik (m)

N

=

gaya dalam batang akibat gaya luar (KN)

n

=

gaya dalam batang akibat beban 1 satuan (KN)

L

=

panjang batang (m)

A

=

luas permukaan profil batang (m2)

E

=

modulus elastic profil batang (KN/m2)

Gaya dalam batang akibat gaya luar yang digunakan adalah gaya dalam yang diambil dari penjumlahan semua jenis beban yang terjadi, dimana kondisi tersebut merupakan kondisi terburuk yang mungkin terjadi. Sedangkan gayadalam akibat gaya 1 satuan diletakkan pada titik yang akan menyebabkan lendutan terbesar, jika di gambarkan :

39


Batang

NxnxL AxE 45.8539 158130

PRABHU HENDRIAWAN

1

N (KN) 33.47

n (KN) 1.37

L (m) 1

(N x n x L)/(A x E) 0.00029

2

33.47

1.37

1

45.8539

158130

0.00029

3

29.19

1.37

1

39.9903

158130

0.000253

4

23.97

1.37

1

32.8389

158130

0.000208

5

23.26

1.37

1

31.8662

158130

0.000202

6

27.76

1.37

1

38.0312

158130

0.000241

7

31.33

1.37

1

42.9221

158130

0.000271

8

31.33

1.37

1

42.9221

158130

0.000271

9

0.47

0

0.364252

0

158130

0

10

-3.79

0

1.065

0

158130

0

11

1.8

0

0.728503

0

158130

0

12

-5.58

0

1.237846

0

158130

0

13

3.82

0

1.092755

0

158130

0

14

-6.05

0

1.481775

0

158130

0

15

10.28

1

1.457

14.978

158130

9.47E-05

16

-7.11

0

1.481775

0

158130

0

17

4.34

0

1.092755

0

158130

0

18

-6.47

0

1.237846

0

158130

0 40


PRABHU HENDRIAWAN

19

2.06

0

0.728503

0

158130

0

20

-4.55

0

1.065

0

158130

0

21

0.47

0

0.364252

0

158130

0

22

-34.82

-1.46

1.065

54.1416

158130

0.000342

23

-30.27

-1.46

1.065

47.0668

158130

0.000298

24

-24.69

-1.46

1.065

38.3905

158130

0.000243

25

-19.57

-1.46

1.065

30.4294

158130

0.000192

26

-19.75

-1.46

1.065

30.7093

158130

0.000194

27

-24.29

-1.46

1.065

37.7685

158130

0.000239

28

-29.29

-1.46

1.065

45.543

158130

0.000288

29

-33.25

-1.46

1.065

51.7004

158130

0.000327 0.004243383

TOTAL LENDUTAN

Maka, defleksinya adalah :

∆=

(

)⁄ ∆ijin = ⁄

⁄

karena ∆ < ∆ijin , maka lendutan yang terjadi pada rangka batang memenuhi persyaratan.

41


PRABHU HENDRIAWAN

BAB III PERANCANGAN PELAT

42


PRABHU HENDRIAWAN

Tebal pelat minimum adalah: (

)

Dengan: t

: Tebal pelat minimum, mm

ln

: Panjang bentang bersih dalam arah memanjang dari konstruksi 2 arah, diukur dari muka ke muka tumpuan pada pelat tanpa balok dan muka ke muka balok atau tumpuan lain pada kasus lainnya, mm

β

: Rasio bentang bersih dalam arah memanjang terhadap arah memendek dari pelat 2 arah

Tulangan suhu dan susut (untuk pelat) harus memenuhi syarat ρ = 0,0018. Tulangan pelat menggunakan tulangan baja ulir  10 mm (fy = 390 MPa).

Batasan spasi antar tulangan : Minimum

: 25 mm atau db

Maksimum

: 3.t atau 500 mm

Tebal selimut beton minimum :

RSNI beton 2002 hal 39 & 40

RSNI beton 2002 hal 41

Beton yang dicor langsung di atas tanah dan selalu berhubungan dengan tanah

75 mm

Beton yang tidak langsung berhubungan dengan cuaca atau tanah: Pelat, dinding, pelat berusuk: Batang D-44 dan D-56

40 mm

Batang D-36 dan yang lebih kecil

20 mm

Asumi penampang balok: L max

= 4200 mm

h

= L/12 = 4200/12 = 350 mm

b

= 200 mm

Sehingga asumsi dimensi balok adalah 350 mm × 200 mm.

43

PERANCANGAN STRUKTUR Maka dapat diasumsikan ln

PRABHU HENDRIAWAN

= Ly – b = Ly – 200 mm

Pembebanan Pelat Beban Mati (SKBI – 1.3.53.1987 hal. 4) berat pelat

= 0.1 m × 2400 kg/m3

=

240

kg/m2

berat mortar semen

= 1 × 21 kg/m2

=

21

kg/m2

penutup lantai

= 1 × 24 kg/m2

=

24

kg/m2

=

285

kg/m2

lantai untuk sekolah

=

200

kg/m2

Total LL

=

200

kg/m2

Total DL

Beban Hidup Beban Hidup (SKBI – 1.3.53.1987 hal. 7)

Wu

= (1,2 × DL) + (1,6 × LL) = (1,2 × 285) + (1,6 × 200) = 662 kg/m2

Penurunan Rumus

44

PERANCANGAN STRUKTUR h

= tebal balok

b

= lebar balok

d

= jarak serat paling atas dengan titik berat penampang tulangan

As

= luas tulangan tarik

C

= gaya tekan pada balok

PRABHU HENDRIAWAN

= 0,85 × fc’× a × b T

= gaya tarik pada tulangan = As × Fy

a

= β1 × c

β1

= 0,85, jika fc’ ≤ 30 Mpa

β1

= 0,85 – 0,05 ((fc’-30)/7), jika fc’ > 30 Mpa

β1

≥ 0,65

C=T 0,85 × fc’× a × b = As × Fy a = (As × Fy)/( 0,85 × fc’× b)

C dan T besarnya sama, tetapi berlawanan arah, sehingga menimbulkan moment, moment dirumuskan dengan gaya dikali dengan panjang lengan, dimana panjang lengan adalah jarang antara C dan T.

. – / ( –.

/)

Pada kondisi regangan berimbang

45


. .

PRABHU HENDRIAWAN

/ /

Pelat Type 1 Lx

= 2150 mm

Ly

= 2650 mm

β

= Ly/Lx = 2650/2150 = 1,23  pelat 2 arah

46


PRABHU HENDRIAWAN

= ly – 200

ln

= 2650 – 200 = 2450 mm

(

)

. (

/ )

Diambil t setebal 100 mm.

t

= 100 mm

Selimut beton = 20 mm  tulangan

= 10 mm

dx

= t – selimut beton – (0,5 ×  tulangan) = 100 – 20 – (0,5 × 10) = 75 mm = dx –  tulangan

dy

= 75 – 10 = 65 mm Momen: Mlx

= 0,001 × Wu × lx2 × x = 0,001 × 822,8 × 2,152 × 41 = 125,463895 kg m

Mly

= 0,001 × Wu × lx2 × x = 0,001 × 822,8 × 2,152 × 27 = 82,622565 kg m

Mtx

= -0,001 × Wu × lx2 × x = -0,001 × 822,8 × 2,152 × 84 = -257,04798 kg m

Mty

= -0,001 × Wu × lx2 × x = -0,001 × 822,8 × 2,152 × 74 = -226,44703 kg m

Mtix

= 0,5 × Mlx = 62,7319475 kg m

Mtiy

= 0,5 × Mly = 41,3112825 kg m

47


PRABHU HENDRIAWAN

Tulangan lapangan arah X Mlx

= 125,463895 kg m = 125,463895 × 104 N mm

Mnlx = Mlx/0,8 = 1568298,688 N mm

.

/ .

[ 0

( .

/

)] /1

Ternyata ρ kurang dari ρmin, sehingga ρ diambil sebesar 0,0018, maka:

Jumlah tulangan: ⁄ ⁄

48


PRABHU HENDRIAWAN

Spasi antar tulangan:

Batasan spasi antar tulangan maksimum 3 × t atau 500 mm (RSNI beton 2004 hal 39 & 40) smax = 3 × t smax = 3 × 100 smax = 300 mm

Maka s diambil 300 mm.

Tulangan lapangan arah Y Mly

= 82,622565 kg m = 82,622565 × 104 N mm

Mnly = Mly/0,8 = 1032782,063 N mm

.

/ .

[

(

/

)]

49

PERANCANGAN STRUKTUR 0

.

PRABHU HENDRIAWAN

/1






Tulangan tumpuan arah X Mtx

= 257,04798 kg m = 257,04798 × 104 N mm

50


PRABHU HENDRIAWAN

Mntx = Mlx/0,8 = 3213099,75 N mm

.

/ .

[ 0

( .

/

)] /1




51


PRABHU HENDRIAWAN



Tulangan tumpuan arah Y Mty

= 226,44703 kg m = 226,44703 × 104 N mm

Mnty = Mly/0,8 = 2830587,875 N mm

.

/ .

[ 0

( .

/

)] /1

52


PRABHU HENDRIAWAN






Pelat Tipe 9

53


Lx

= 1000 mm

Ly

= 3550 mm

β

= Ly/Lx

PRABHU HENDRIAWAN

= 3550/1000 = 3,55  pelat 1 arah

t

= 100 mm

Selimut beton = 20 mm  tulangan

= 10 mm

dx

= t – selimut beton – (0,5 ×  tulangan) = 100 – 20 – (0,5 × 10) = 75 mm

dy

= dx –  tulangan = 75 – 10 = 65 mm

54


PRABHU HENDRIAWAN

Digunakan koefisien pada baris pertama:

55


PRABHU HENDRIAWAN

Tulangan Lapangan arah X .

/ .

[ 0

/

( .

)] /1



56


PRABHU HENDRIAWAN




Tulangan Tumpuan arah X .

/ .

[ 0

/

( .

)] /1

57


PRABHU HENDRIAWAN






Tulangan Tumpuan dan Lapangan arah Y Digunakan ρmin (tulangan susut dan suhu) untuk tulangan arah Y pelat satu arah

58


PRABHU HENDRIAWAN





Tipe

Lx (mm)

Ly (mm)

Ly/Lx

Jenis

1(III)

2150

2650

1,23255814

Dua arah

2(IX)

1150

2150

1,869565217

Dua arah

3 (III)

2150

3000

1,395348837

Dua arah

4(VIII)

1000

2450

2,45

Dua arah

5(II)

1650

2450

1,484848485

Dua arah

6(II)

1150

2450

2,130434783

Dua arah

7(IX)

950

2000

2,105263158

Dua arah

8(IX)

1500

2000

1,333333333

Dua arah

9

1000

3550

3,55

Satu arah

10

1050

2800

2,666666667

Satu arah

11(IX)

2500

2800

1,12

Dua arah

12(VIII)

1050

2000

1,904761905

Dua arah

13(VI)

2200

3550

1,613636364

Dua arah

14(VIII)

1000

1350

1,35

Dua arah

15(IX)

1350

2800

2,074074074

Dua arah

16(III)

2250

3800

1,688888889

Dua arah

17(V)

2000

2250

1,125

Dua arah

18(III)

2200

3600

1,636363636

Dua arah

59


PRABHU HENDRIAWAN

Tipe

Mlx/Φ (N mm)

Mly/Φ (N mm)

Mtx/Φ (N mm)

Mty/Φ (N mm)

Mtix/Φ (N mm)

Mtiy/Φ (N mm)

1(III)

1568298,69

1032782,06

3213099,75

2830587,88

784149,34

516391,03

2(IX)

612846,50

186042,69

902854,22

580015,44

-

93021,34

1989061,75

879777,31

3710365,19

2945341,44

994530,88

439888,66

653725,00

132400,00

1001275,00

604075,00

326862,50

-

5(II)

1025055,28

371723,34

1689651,56

1225560,60

-

-

6(II)

634733,88

164155,31

897382,38

580015,44

-

-

7(IX)

433154,88

126959,19

619859,56

395813,94

-

63479,59

8(IX)

763368,75

372375,00

1359168,75

1024031,25

-

186187,50

9

591250

-

918750

-

517500

-

10

651250

-

1012500

-

570000

-

1680859,38

1189531,25

3361718,75

2818671,88

-

594765,63

611253,56

159655,78

1012673,81

693362,25

305626,78

-

2843621,00

1201530,00

-

4445661,00

1421810,50

600765,00

388925,00

190325,00

728200,00

612350,00

194462,50

-

874708,88

256380,19

1251738,56

769140,56

-

128190,09

2681100,00

879735,94

4587194,53

3225698,44

1340550,00

439867,97

1324000,00

662000,00

2515600,00

-

-

331000,00

2563264,00

841071,00

4385584,50

3083927,00

1281632,00

420535,50

3 (III) 4(VIII )

11(IX ) 12(VI II) 13(VI ) 14(VI II) 15(IX ) 16(III ) 17(V) 18(III ) Tipe

Aslx

Asly

Astx

Asty

ρlx

ρly

ρtx

ρty

1(III)

54,09

41,05

111,86

114,08

0,00054

0,00041

0,00112

0,00114

2(IX)

21,02

7,35

31,02

22,98

0,00021

0,00007

0,00031

0,00023

3 (III)

68,76

34,93

129,55

118,81

0,00069

0,00035

0,00130

0,00119

4(VIII)

22,43

5,23

34,42

23,94

0,00022

0,00005

0,00034

0,00024

5(II)

35,24

14,70

58,31

48,79

0,00035

0,00015

0,00058

0,00049

6(II)

21,78

6,48

30,83

22,98

0,00022

0,00006

0,00031

0,00023

7(IX)

14,84

5,01

21,26

15,66

0,00015

0,00005

0,00021

0,00016

8(IX)

26,21

14,73

46,82

40,70

0,00026

0,00015

0,00047

0,00041

9

20

-

32

-

0,0002

-

0,00032

-

10

22

-

35

-

0,00022

-

0,00035

-

11(IX)

58,01

47,34

117,14

113,59

0,00058

0,00047

0,00117

0,00114

12(VIII)

20,97

6,31

34,82

27,49

0,00021

0,00006

0,00035

0,00027

13(VI)

98,79

47,82

-

181,49

0,00099

0,00048

-

0,00181

14(VIII)

13,33

7,52

25,00

24,27

0,00013

0,00008

0,00025

0,00024

15(IX)

30,05

10,13

43,09

30,51

0,00030

0,00010

0,00043

0,00031

16(III)

93,06

34,93

161,00

130,41

0,00093

0,00035

0,00161

0,00130

17(V)

45,60

26,24

87,23

-

0,00046

0,00026

0,00087

-

18(III)

88,91

33,39

153,74

124,53

0,00089

0,00033

0,00154

0,00125

60


PRABHU HENDRIAWAN

Dari tabel di atas dapat terlihat bahwa seluruh ρ lebih kecil dari ρ minimum, sehingga diambil ρ minimum sebesar 0,0018 sebagai tulangan susut dan suhu. Dengan ρ = 0,0018 didapatkan spasi antar tulangan sebesar 500 mm, tetapi jarak maximum antar tulangan adalah 3t atau 500 mm, diambil spasi sebesar 3t (300 mm) karena batas maximum 3t lebih kecil dari batas maximum 500 mm.

Pada kolom tipe slab tabel di atas, terdapat keterangan jenis slab, berikut penjelasan dari jenis slab.

Slab Jenis II

: Slab dengan keempat sisi menerus.

Slab Jenis III : Slab dengan satu sisi panjang menerus, satu sisi panjang tidak menerus, satu sisi pendek menerus, dan satu sisi pendek tidak menerus Slab Jenis V : Slab dengan dua sisi panjang menerus dan dua sisi pendek tidak menerus. Slab Jenis VI : Slab dengan satu sisi pendek menerus dan ketiga sisi lainnya tidak menerus. Slab Jenis VIII: Slab dengan satu sisi panjang tidak menerus dan ketiga sisi lainnya menerus. Slab Jenis IX : Slab dengan satu sisi pendek tidak menerus dan ketiga sisi lainnya menerus.

61


PRABHU HENDRIAWAN

BAB IV PERANCANGAN TANGGA

Spesifikasi Tangga 

Jenis tangga

= tangga balik



Sudut tangga

= 28⁰



Tebal pelat tangga

= 100 mm



Tebal pelat bordes

= 100 mm



Lebar tangga

=1m



Lebar bordes

= 0.6 m



Elevasi lantai

= 3,5 m



Tinggi anak tangga

= 135 mm



Lebar anak tangga

= 250 mm



Jumlah anak tangga

= 24 buah



Jumlah bordes

= 1 buah

62


PRABHU HENDRIAWAN

Spesifikasi Beton K-225 

Berat jenis beton bertulang

= 2400 kg/m3



Kuat tekan beton (fc’)

= 19 MPa



Kuat tarik baja (fy)

= 390 Mpa



β1

= 0.85



Tulangan besi

= D13

Pembebanan Tangga Berat handrail

= 30 kg/m

Berat adukan semen (S)

= 21 kg/m2

Penutup lantai dari ubin (L)

= 24 kg/m2

Beban hidup untuk tangga atau bordes pada rumah tinggal = 200 kg/m2

Berat pelat tangga

= tebal pelat tangga × lebar pelat tangga × berat jenis beton bertulang = 0,1 × 1 × 2400 = 240 kg/m

Berat anak tangga

= (volum anak tangga × jumlah × berat jenis beton bertulang) / panjang miring tangga = (0,016875 × 12 × 2400) / (1,65 / sin 28⁰) = 138,3 kg/m

Berat adukan semen + keramik

= (luas selimut tangga × banyak tangga × (S + L)) / panjang miring tangga = (0,385 × 12 × 45) / (1,65 / sin 28⁰) = 59,1 kg/m

Berat handrail

= 30 kg/m

Total DL tangga

= 467,4 kg/m

Total LL tangga

= 200 kg/m

63

PERANCANGAN STRUKTUR Kombinasi pembebanan tangga

PRABHU HENDRIAWAN

= (1,2 × DL) + (1,6 × LL) = (1,2 × 467,4) + (1,6 × 200) = 880,88 kg/m = 8808,8 N/m

Pembebanan Bordes Berat bordes

= (volum bordes × berat jenis beton bertulang) / lebar bordes = (0,12 × 2400) / 0,6 = 480 kg/m

Adukan semen + keramik

= (luas selimut bordes × (S + L)) / lebar bordes = (0,85 × 45) / 0,6 = 63,75 kg/m

Total DL bordes

= 543,75 kg/m

Total LL bordes

= 200 kg/m

Kombinasi pembebanan bordes

= (1,2 × DL) + (1,6 × LL) = (1,2 × 543,75) + (1,6 × 200) = 972,5 kg/m = 9725 N/m

64


PRABHU HENDRIAWAN

Analisa Struktur dengan SAP2000 versi 14.0.0

Loading tangga

65


PRABHU HENDRIAWAN

Gaya dalam momen tangga 66


PRABHU HENDRIAWAN

Frame results This section provides frame force results. Table 17: Element Forces - Frames, Part 1 of 2 Table 17: Element Forces - Frames, Part 1 of 2 Frame

Station

OutputCa se

CaseTyp e

m

P

V2

V3

T

M2

N

N

N

N-m

N-m

-12613,56

0,19

2,190E-16

9,800E-17

3

0,00000

DEAD

LinStatic

-51773,44

3

1,73656

DEAD

LinStatic

-44065,74

599,64

0,19

2,190E-16

-0,33

3

3,47311

DEAD

LinStatic

-36358,04

13812,84

0,19

2,190E-16

-0,66

4

0,00000

DEAD

LinStatic

-38365,20

-6388,52

0,19

-0,33

-0,57

4

0,60000

DEAD

LinStatic

-38365,20

-553,52

0,19

-0,33

-0,69

5

0,00000

DEAD

LinStatic

0,00

-4862,50

-1,38

7,840E-15

-0,69

5

0,50000

DEAD

LinStatic

0,00

-9,877E13

-1,38

7,840E-15

-3,920E16

5

1,00000

DEAD

LinStatic

0,00

4862,50

-1,38

7,840E-15

0,69

6

0,00000

DEAD

LinStatic

38365,20

553,52

0,19

0,33

0,69

6

0,60000

DEAD

LinStatic

38365,20

6388,52

0,19

0,33

0,57

7

0,00000

DEAD

LinStatic

36358,04

-13812,84

0,19

-1,072E16

0,66

7

1,73656

DEAD

LinStatic

44065,74

-599,64

0,19

-1,072E16

0,33

7

3,47311

DEAD

LinStatic

51773,44

12613,56

0,19

-1,072E16

9,800E-17

Table 17: Element Forces - Frames, Part 2 of 2 Table 17: Element Forces - Frames, Part 2 of 2 Frame

Station

OutputCa se

m

M3

FrameEle m

N-m

ElemStat ion m

3

0,00000

DEAD

1,606E-12

3-1

0,00000

3

1,73656

DEAD

10431,42

3-1

1,73656

3

3,47311

DEAD

-2082,61

3-1

3,47311

4

0,00000

DEAD

-2082,61

4-1

0,00000

4

0,60000

DEAD

8,028E-13

4-1

0,60000

5

0,00000

DEAD

-0,33

5-1

0,00000

5

0,50000

DEAD

1215,29

5-1

0,50000

5

1,00000

DEAD

-0,33

5-1

1,00000

6

0,00000

DEAD

-3,211E12

6-1

0,00000

6

0,60000

DEAD

-2082,61

6-1

0,60000

7

0,00000

DEAD

-2082,61

7-1

0,00000

7

1,73656

DEAD

10431,42

7-1

1,73656

7

3,47311

DEAD

8,028E-12

7-1

3,47311

67


PRABHU HENDRIAWAN

Dari hasil analisa dengan SAP2000, didapatkan: Mu lapangan tangga = 10431,42 N m

= 10431420 N mm

Mu tumpuan tangga = -2082,61 N m

= -2082610 N mm

Mu bordes

= -2082610 N mm

= -2082,61 N m

Penulangan Lapangan Tangga

d

= t – selimut beton – (0,5 ×  tulangan) = 100 – 20 – (0,5 × 13) = 73,5 mm

Mu

= 10431420 N mm

Mn

= Mu/0,8 = 13039275 N mm

.

/ .

[ 0

/

( .

)] /1

68


PRABHU HENDRIAWAN

Ternyata ρ berada di antara ρmin dan ρmax, sehingga ρ tetap diambil 0,004952.





Penulangan Tumpuan Tangga

d


Mu

= 2082610 N mm

Mn

= Mu/0,8 = 2603262,5 N mm

69


.

/ .

[ 0

PRABHU HENDRIAWAN

/

( .

)] /1




70


PRABHU HENDRIAWAN



Penulangan Bordes

d


Mu

= 2082610 N mm

Mn

= Mu/0,8 = 2603262,5 N mm

.

/ .

/

71

PERANCANGAN STRUKTUR [ 0

( .

PRABHU HENDRIAWAN

)] /1






72


PRABHU HENDRIAWAN

Tulangan Susut dan Suhu untuk Tangga dan Bordes Digunakan ρmin untuk tulangan tulangan susut dan suhu





73


PRABHU HENDRIAWAN

BAB V PERENCANAAN STUKTURAL PORTAL

5.1. Skema Portal Pada perhitungan struktur portal ini, kami memakai metode perhitungan secara 3 dimensi, yang kemudian akan diambil data momen dan lintang yang paling besar untuk kemudian dipakai sebagai acuan menghitung tulangan balok dan kolom struktur tersebut. Berikut ini adalah pemodelan struktur portalnya:

GAMBAR 5.1. P EMODELAN STRUKTUR PORTAL 74


PRABHU HENDRIAWAN

Pada perhitungan struktur portal ini, akan digunakan dimensi- dimensi berikut:  balok induk

= 400 x 300 mm

 kolom

= 300 x 450 mm

5.2. Skema Balok Anak Sebelum menghitung struktur portal utama, kami menghitung balok anak terlebih dahulu. Hal ini di lakukan untuk mengetahui beban yang di transfer oleh masing-masing balok anak, serta untuk mendesain balok anak itu sendiri.

Berikut pemodelan struktur balok anak :

Pembebanan balok anak itu sendiri terdiri dari : 1. Beban mati 

Berat balok anak (275 x 175 mm)

= 115,5 kg/m



Berat dinding (200 kg/m²)

= 700 kg/m



Berat pelat (mengacu pada bab III)

= 285 kg/m²

2. Beban hidup 

Berat pelat (mengacu pada bab III)

= 200 kg/m²

Berikut adalah contoh distribusi gaya dari pelat ke balok : 75


PRABHU HENDRIAWAN

Berikut adalah gambar gaya dalam momen dan lintang akibat pembebanan tersebut : Akibat Dead Loads

Gaya Dalam Momen

Gaya Dalam Lintang

Akibat Live Loads 76


PRABHU HENDRIAWAN

Gaya Dalam Momen

Gaya Dalam Lintang

5.3. Pembebanan Portal Pembebanan terhadap portal dibagi menjadi dua bagian, yaitu beban mati, beban hidup dan beban gempa : a. Beban Mati : Beban mati didapat dari beban sendiri balok maupun kolom pada portal, beban dari balok yang melintang pada portal, beban mati pada pelat lantai yang berupa beban frame yang berbentuk segitiga ataupun trapesium serta beban terpusat yang disalurkan balok anak, beban dinding, serta beban dari atap yang diteruskan ke kolom. b. Beban Hidup : Beban hidup didapatkan dari beban hidup pelat lantai (200 kg/m2) yang disalurkan pada balok dengan beban segitiga atau beban trapesium tergantung dari bentuk dan ukuran pelat lantai.

77


PRABHU HENDRIAWAN

Berikut ini adalah pembebanan yang dilakukan: Beban terfaktor (ultimate):  beban atap titik A, vertikal horizontal titik I, vertikal

= (12,39 x 1,2 + 1,5 x 1,6)

=

17,27 KN (↓)

= (0,75 x 1,2)

=

0,9

= (11,62 x 1,2 + 1,5 x 1,6)

=

16,34 KN (↓)

=

0,662 KN/m2 ()

=

0,864 KN/m ()

=

3,456 KN/m ()

=

8,4

 beban pelat

KN (←)

 beban ring balk (200 x 150 mm) = (0,72 x 1,2)  beban balok induk (300 x 400 mm) = (2,88 x 1,2)  beban dinding pasangan bata merah = (3,5 x 2 x 1,2)

KN /m ()

 beban terpusat dari balok anak (reaksi dari permodelan balok anak akan menjadi beban terpusat di balok induk)

78


PRABHU HENDRIAWAN

Berikut adalah gambar pembebanannya: 

akibat kuda-kuda



akibat dinding

79


akibat balok anak



akibat balok induk

PRABHU HENDRIAWAN

80


akibat ring balk



akibat pelat

PRABHU HENDRIAWAN

81


PRABHU HENDRIAWAN

Dari pembebanan tersebut, di dapat gaya dalam momen, lintang dan normal sebagai berikut : 

Gaya dalam Momen



Gaya dalam Lintang

82




PRABHU HENDRIAWAN

Gaya dalam Normal

83


PRABHU HENDRIAWAN

5.4. Perencanaan Tulangan Balok Anak  dimensi balok 175 x 275 mm  fc’ = 19 MPa dan fy = 390 MPa  ø tulangan

= ø 12 mm

 ø tulangan geser

= ø 8 mm

 ø sengkang

= ø 8 mm

 selimut beton

=

40 mm

 d = 275 – 40 – 10 – (½ x 12)  d’ = H – d

= 219 mm =

56 mm

 As’ = 0,5 As Cek Kelelehan Baja (

(

)

)

karena fs < fy, maka dipakai nilai fs = 346,85 MPa Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu  Mu (lapangan)

= 5,36 x 1,2 + 2,82 x 1,6 = 10,9 KN.m

 Mu (tumpuan)

= 7,2 x 1,2 + 3,71 x 1,6

 Vu

= 10,47 x 1,2 + 5,38 x 1,6

= 14,57

KN.m

= 21,2 KN

5.4.1. Perhitungan Tulangan Lapangan Mu (lapangan) = 10,9 KN.m

)

{(

( )

{( *

)} (

( +

*

(

{ )

)}

)} *

(

)+

+

As = 152,07 mm2

84


PRABHU HENDRIAWAN

Cek Daktilitas √

(

)  diambil

=

{

}

{

}

karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ < ρmax maka As dapat digunakan Banyak Tulangan:

⁄

⁄

5.4.2. Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (tumpuan) = 14,57 KN.m

)

{( )

{( *

(

)} (

( +

*

(

{ )

)}

)} *

(

)+

+

As = 274,8mm2 Cek Daktilitas

85

PERANCANGAN STRUKTUR √

(

PRABHU HENDRIAWAN

)  diambil

=

{

}

{

}

karena memenuhi syarat daktilitas, ρmin < ρ < ρmax maka As dapat digunakan Banyak Tulangan: ⁄

⁄

5.4.3. Perhitungan Tulangan Geser Vu = 21,2 KN

√

√

karena ½ Vc < Vu < Vc  perlu tulangan geser minimum Jarak antar sengkang √

√

Jarak sengkang maksimum

Digunakan jarak antar sengkang 100 mm.

86


PRABHU HENDRIAWAN

Sketsa penulangan :

87


PRABHU HENDRIAWAN

5.5. Perencanaan Tulangan Balok Induk  dimensi balok 300 x 400 mm  fc’ = 19 MPa dan fy = 390 MPa  ø tulangan

= ø 16 mm


= ø 10 mm

 ø sengkang

= ø 10 mm

 selimut beton

=

 d = 400 – 40 – 10 – (½ x 16)  d’ = H – d

40 mm = 342 mm

=

58 mm

 As’ = 0,5 As Cek Kelelehan Baja (

)

(

)

karena fs > fy, maka dipakai nilai fy = 390 MPa Dari pembebanan portal, didapat gaya dalam momen dan lintang pada balok yang terbesar, yaitu  Mu (lapangan)

= 24,99

KN.m

 Mu (tumpuan)

= 28,96

KN.m

 Vu

= 43,46

KN

5.5.1. Perhitungan Tulangan Lapangan Mu (Lapangan) = 24,99 KN.m

{(

)

(

{(

)

*

( *

)}

(

(

(

{

)

)}

)}

)+ +

*

+ 88


PRABHU HENDRIAWAN

As = 249,5mm2 Cek Daktilitas √

(

)  diambil

=

{

}

{

}

karena ρ < ρmin maka digunakan As minimum.

Banyak Tulangan:

⁄

⁄

5.5.2. Perhitungan Tulangan Tumpuan Mu (lapangan) = 28,96 KN.m

)

{(

( )

{( *

)} (

( +

*

(

{ )

)}

)} *

(

)+

+

89


PRABHU HENDRIAWAN

As = 287,39 mm2 Cek Daktilitas √

(

)  diambil

=

{

}

{

}

karena ρ < ρmin maka digunakan As minimum.

Banyak Tulangan:

⁄

⁄

5.5.3. Perhitungan Tulangan Geser Vu = 43,46 KN

√

√

karena ½ Vc < Vu < Vc  perlu tulangan geser minimum 90


PRABHU HENDRIAWAN

Jarak antar sengkang √

√

Jarak sengkang maksimum

Digunakan jarak antar sengkang 170 mm. Sketsa penulangan :

91


PRABHU HENDRIAWAN

5.6. Perencanaan Tulangan Kolom  dimensi balok 300 x 450 mm  fc’ = 19 MPa dan fy = 390 MPa  ø tulangan

= ø 19 mm


= ø 10 mm

Perhitungan didasarkan pada sumbu XZ Pada lantai bawah, gaya- gaya terbesarnya:

(

(

)

)

(

)

(

)

(

(

)

)

(

(

)

)

√ (

√

) (

)

⁄

(

√

⁄

)

⁄

√

(

)

⁄

92


PRABHU HENDRIAWAN

Dari nomogram (Faktor panjang efektif, k, RSNI 2002 hal 78) diketahui k = 0,85 Cek Rasio Kelangsingan (

)

a. Tulangan Longitudinal

asumsi

Diagram interaksi

93

PERANCANGAN STRUKTUR Dengan menggunakan diagram interaksi, di dapat nilai menggunakan

(

PRABHU HENDRIAWAN

sangat kecil, sehingga kami

terkecil yang ada dalam diagram yaitu 0,01

)

b. Tulangan Geser Spesifikasi diameter sengkang

= 10 mm

selimut beton

= 40 mm

tinggi efektif

= (450 – 40 – 10 – ½.19) = 390,5 mm

Geser akibat pengaruh aksial tekan (

) √

(

) √

Namun, untuk keamanan kami menggunakan tulangan geser dengan spasi minimum.

S yang digunakan = 190 mm Sketsa penulangan :

94


PRABHU HENDRIAWAN

95


PRABHU HENDRIAWAN

BAB VI PERANCANGAN PONDASI

Spesifikasi Umum Tipe

= Pondasi Setempat

Beban Ultimate Vertikal (Puv)

= 158,87 kN = 15887 kg

Beban Ultimate Horizontal (Puh)

= 3,45 kN = 345 kg

Tegangan izin tanah

= 1 kg/cm2 = 10000 kg/m2

Kedalaman pondasi

=1m

Berat jenis tanah

= 1700 kg/m3

Berat jenis beton

= 2400 kg/m3

Tebal pondasi (h)

= 20 cm = 200 mm

Fc’

= 19 Mpa

Fy

= 390 Mpa

Φ

= 0,75

Penentuan Luas dan Ukuran Pondasi Berat tanah di atas pondasi

= 1700 × 1 = 1700 kg/m2

Berat pelat pondasi

= 2400 × 0,2 = 480 kg/m2

Tegangan izin tanah netto (σnet)

= 10000 – (1700 + 480) = 7820 kg/m2

Luas pondasi (A)

= Pu/σnet = 15887/7820 = 2 m2

Digunakan pondasi dengan bentuk persegi, sehingga: s

= √2 = 1,4 m

Diambil panjang sisi sebesar 1,5 m.

96


PRABHU HENDRIAWAN

Penentuan Tebal Pelat Pondasi Tegangan tanah berfaktor (qu)

= Pu/A = 15887/(1,5 × 1,5) = 7061 kg/m2

Tebal selimut beton

= 75 mm

Diameter tulangan ()

= 19 mm

Tebal efektif (d)

= h – tebal selimut – (/2) = 200 – 75 – 9,5 = 115,5 mm

Cek geser satu arah ϕ Vc

= 0,75 × (1/6) × √Fc’ × bw × d = 0,75 × (1/6) × √19 × 1,5 × 0,1155 = 0,09439 MN = 9439 kg

97


PRABHU HENDRIAWAN

Ukuran kolom 300 × 450 mm, maka jarak antara tepi kolom dengan tepi pondasi terjauh (f) adalah 600 mm.

Vu

= qu × bw × (f – d) = 7061 × 1,5 × (0,6 – 0,1155) = 5132 kg

Ternyata Vu < ϕ Vc, maka beton kuat menahan geser satu arah, ketebalan 0,2 m dapat digunakan.

Cek geser dua arah βc

= 1,5

αs

= 20

Perimeter kolom (bo) = ((0,45+d) + (0,3+d)) × 2 = ((0,45+0,1155) + (0,3+0,1155)) × 2 = 1,962 m ϕ Vc

= 0,75 × (1/6) × (1 + (2/βc)) × √Fc’ × bo × d = 0,75 × (1/6) × (1 + (2/1,5)) × √19 × 1,962 × 0,1155 = 0,28809 MN = 28809 kg

ϕ Vc

= 0,75 × ((αs×d)/bo)+2) × (1/12) × √Fc’ × bo × d = 0,75 × ((20×0,1155)/1,962)+2) × (1/12) × √19 × 1,962 × 0,1155 = 0,19616 MN = 19616 kg

ϕ Vc

= 0,75 × 0,33 × √Fc’ × bo × d = 0,75 × 0,33 × √19 × 1,962 × 0,1155 = 0,24447 MN = 24447 kg

98


PRABHU HENDRIAWAN

= qu × (A – ((0,3+d)×(0,45+d)))

Vu

= 7061 × (2,25 – ((0,3+0,1155)×(0,45+0,1155))) = 15735 kg Ternyata Vu < ϕ Vc, maka beton kuat menahan geser dua arah, ketebalan 0,2 m dapat digunakan.

Perancangan Tulangan Lentur Mu

= (qu/2) × b × (f-d)2 = (7061/2) × 1,5 × (0,6-0,1155)2 = 1243 kg m = 12430000 N mm

Mn

= 12430000/0,8 = 15537500 N mm

.

/ .

[ 0

/

( .

)] /1

99


PRABHU HENDRIAWAN






100


PRABHU HENDRIAWAN

Pengecekan tahanan lateral tanah Muka air tanah diasumsikan jauh di bawah level pondasi. γ

= 17 kN/m3

ϕ

= 30°

Kp

= tan2 (45° + (ϕ/2)) = tan2 (45° + (30°/2)) =3

σ’v

= γ × kedalaman pondasi = 17 × 1 = 17 kN/m2

σ’h

= σ’v × Kp = 17 × 3 = 51 kN/m2

101


PRABHU HENDRIAWAN

Karena diagram tegangan berbentuk segitiga dengan level paling atas sebesar 0 kN/m 2, dan level paling bawah sebesar 51 kN/m2, maka dapat diambil tegangan lateral rata-rata adalah 25,5 kN/m2. Luas lateral pondasi = 0,55 m2 Flateral

= 25,2 × 0,55 = 13,86 kN

Ternyata Flateral > Puh, maka pondasi kuat menahan gaya lateral.

102


PRABHU HENDRIAWAN

BAB VII PERANCANGAN KANOPI

Spesifikasi Umum Kayu Kayu Kelas 2 (E-16) Modulus Elastisistas (Ew)

: 15000 Mpa

Pembebanan Jarak antar gording 0,5 m, panjang gording 3 m, kemiringan kanopi 30°, akan dihitung pembebanan pada gording tengah dan gording tepi, pada gording tepi terdapat beban terpusat tambahan sebesar 200 kg.

Untuk gording tengah: Dead load Penutup atap (alumunium sheet) = 10 kg/m2 × 0,5 m

= 5 kg/m

Berat sendiri kayu = 1000 kg/m3 × 0,01 m2

= 10 kg/m

Total dead load

= 15 kg/m

Live load Beban hidup = 100 kg/m2 × 0,5 m

= 50 kg/m

Total live load

= 50 kg/m

Wind load α

= 30°

W

= ((0,02 × α) – 0,4) × 25 × 0,5 = ((0,02 × 30°) – 0,4) × 25 × 0,5 = 2,5 kg/m

Total wind load

= 2,5 kg/m

103


PRABHU HENDRIAWAN

Untuk gording tepi: Dead load Penutup atap (alumunium sheet) = 10 kg/m2 × 0,5 m

= 5 kg/m

Berat sendiri kayu = 1000 kg/m3 × 0,01 m2

= 10 kg/m

Total dead load

= 15 kg/m

Live load Beban hidup = 100 kg/m2 × 0,5 m

= 50 kg/m

Total live load

= 50 kg/m

Wind load α

= 30°

W

= ((0,02 × α) – 0,4) × 25 × 0,5 = ((0,02 × 30°) – 0,4) × 25 × 0,5 = 2,5 kg/m

Total wind load

= 2,5 kg/m

Beban terpusat

= 200 kg

Gaya Dalam Moment Untuk gording tengah: akibat beban mati (qDL = 15 kg/m) qx = q × sin α = 15 × sin 30o

= 7,5 kg/m

qy = q × cos α = 15 × cos 30o

= 13 kg/m

Mx = ⅛ × qy × Lx2 = ⅛ × 7,5 × 32

= 8,4375 kg m

My = ⅛ × qx × Ly2 = ⅛ × 13 × 32

= 14,625 kg m

akibat beban hidup (50 kg/m) qx = q × sin α = 50 × sin 30o

= 25 kg/m

qy = q × cos α = 50 × cos 30o

= 43,3 kg/m

Mx = ⅛ × qy × Lx2 = ⅛ × 25 × 32

= 28,125 kg m

My = ⅛ × qx × Ly2 = ⅛ × 43,3 × 32

= 48,7125 kg m 104


PRABHU HENDRIAWAN

akibat beban angin qx = 0 kg/m qy = 2,5 kg/m Mx = ⅛ × qy × Lx2 = ⅛ × 2,5 × 32

= 2,8125 kg m

My

= 0 kg m

Untuk gording tepi: akibat beban mati (15 kg/m) qx = q × sin α = 15 × sin 30o

= 7,5 kg/m

qy = q × cos α = 15 × cos 30o

= 13 kg/m

Mx = ⅛ × qy × Lx2 = ⅛ × 7,5 × 32

= 8,4375 kg m

Ly2

= 14,625 kg m

My = ⅛ × qx ×

= ⅛ × 13 × 3

2

akibat beban hidup (50 kg/m) qx = q × sin α = 50 × sin 30o

= 25 kg/m

qy = q × cos α = 50 × cos 30o

= 43,3 kg/m

Mx = ⅛ × qy × Lx2 = ⅛ × 25 × 32 My = ⅛ × qx ×

Ly2

= ⅛ × 43,3 × 3

= 28,125 kg m 2

= 48,7125 kg m

akibat beban angin qx = 0 kg/m qy = 2,5 kg/m Mx = ⅛ × qy × Lx2 = ⅛ × 2,5 × 32

= 2,8125 kg m

My

= 0 kg m

akibat beban terpusat 200 kg Px = P × sin α = 200 × sin 30o

= 100 kg

Py = P × cos α = 200 × cos 30o

= 173,2 kg

Mx = ¼ × Py × Lx = ¼ × 173,2 × 3

= 129,9 kg m

My = ¼ × Px × Ly = ¼ × 100 × 3

= 75 kg m

105


PRABHU HENDRIAWAN

Dapat terlihat bahwa moment yang dihasilkan oleh beban terpusat lebih besar dibandingkan dengan moment yang dihasilkan beban terbagi merata LL, sehingga yang digunakan dalam design adalah moment akibat beban terpusat. Kombinasi Beban Dilakukan kombinasi beban sehingga didapatkan gaya dalam moment paling maksimum.

Kombinasi 1 : Mu = 1.4 MDL Kombinasi 2 : Mu = 1.2 MDL + 1.6 MLL + 0.5 ( MLa atau MH ) Kombinasi 3 : Mu = 1.2 MDL + 1.6 ( MLa atau MH ) + (γLMLL atau 0.8 MW) Kombinasi 4 : Mu = 1.2 MDL + 1.3 MW + γLMLl + 0.5 ( MLa atau MH )

Keterangan : D

= beban mati

L

= beban hidup

La

= beban hidup di atap yang ditimbulkan akibat perawatan oleh pekerja perakitan dan

material atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak H


W

= beban angin

Untuk gording tengah:

Kombinasi Momen

Mux (kg.m) Muy (kg.m)

1.4D

11,8125

20,475

1.2D + 1.6L + 0.5La/H

55,125

95,49

1.2D + 1.6La/H + 0.8W

12,375

17,55

1.2D + 1.3W + 0.5La/H

13,78125

17,55

106


PRABHU HENDRIAWAN

Untuk gording tepi:

Kombinasi Momen

Mux (kg.m) Muy (kg.m)

1.4D

11,8125

20,475

1.2D + 1.6L + 0.5La/H

217,965

137,55

1.2D + 1.6La/H + 0.8W

12,375

17,55

1.2D + 1.3W + 0.5La/H

13,78125

17,55

Diambil nilai moment yang paling besar Mux = 217,965 kg m = 21796,5 kg cm Muy = 137,55 kg m = 13755 kg cm

Pengecekan dimensi gording terkait beban lentur Asumsi penampang kayu 8 × 12 cm

Cm

= 1 untuk kayu terlindung

Ct

= 1 untuk suhu di daerah tropis tidak terlalu panas

λ

= 0,8

ϕb

= 0,85

Arah Sumbu X Ew

= 15000 MPa =150000 kg/cm2

Asumsi kayu mutu A, maka Ew dikalikan dengan faktor ketahanan yaitu = 0.8 x 150000= 120000 kg/cm2

Dari tabel akan diperoleh nilai fb untuk Ew’ = 12000 MPa yaitu 27 MPa.

107


PRABHU HENDRIAWAN

Syarat yang harus dipenuhi adalah

Ternyata

, syarat terpenuhi.

Arah Sumbu Y Ew = 15000 MPa = 15000 kg/cm2 Asumsi kayu mutu A, maka Ew dikalikan dengan faktor ketahanan yaitu = 0.8 x 150000= 120000 kg/cm2

Cm = 1 untuk kayu terlindung Ct = 1 untuk suhu di daerah tropis tidak terlalu panas Dari tabel akan diperoleh nilai fb untuk Ew’ = 12000 MPa yaitu 27 MPa.


108


Ternyata

PRABHU HENDRIAWAN

, syarat terpenuhi.

Jadi balok ukuran 8 x 12 cm dapat digunakan sebagai gording kanopi berdasarkan analisa moment.

Pengecekan dimensi gording terkait beban geser Asumsi penampang kayu 8 × 12 cm Akibat Beban Mati, qx = 7,5 kg/m dan qy = 13 kg/m

Akibat beban hidup, qx = 25 kg/m dan qy= 43,3 kg/m

beban terpusat, qx = 100 kg dan qy = 173,2 kg

Beban Angin (W), qx = 0 kg/m dan qy = 2,5 kg/m

109


Kombinasi Beban

PRABHU HENDRIAWAN

Vx (kg) Vy (kg)

1.4D

15,75

27,3

1.2D + 1.6L + 0.5La/H

93,5

161,96

1.2D + 1.6La/H + 0.8W

13,5

26,4

1.2D + 1.3W + 0.5La/H

13,5

28,275

Diambil nilai lintang yang paling besar Vux = 93,5 kg Vuy = 161,96 kg Ew

= 15000 MPa =150000 kg/cm2

Asumsi kayu mutu A, maka Ew dikalikan dengan faktor ketahanan yaitu = 0.8 x 150000= 120000 kg/cm2

Dari tabel akan diperoleh nilai fv untuk Ew’ = 12000 MPa yaitu 4,8 MPa.


Ternyata

, syarat terpenuhi.

110


PRABHU HENDRIAWAN

Jadi balok ukuran 8 x 12 cm dapat digunakan sebagai gording kanopi berdasarkan analisa geser. Perancangan Kuda-kuda Digunakan kuda-kuda dengan profil 8 × 12 cm, jarak antar kuda-kuda 3 m.

Dead load Penutup atap (alumunium sheet) = 10 kg/m2 × 0,5 m × 1,5 m

= 7,5 kg

Berat sendiri gording = 1000 kg/m3 × 0,12 m × 0,08 m × 1,5 m

= 14,4 kg

Berat sendiri kuda-kuda = 1000 kg/m3 × 0,12 m × 0,08 m

= 9,6 kg/m

Live load Beban hidup = 100 kg/m2 × 0,5 m × 1,5 m

= 75 kg

Beban hidup terpusat

= 200 kg

Wind load α

= 30°

111

PERANCANGAN STRUKTUR W

PRABHU HENDRIAWAN

= ((0,02 × α) – 0,4) × 25 kg/m2 × 0,5 m × 1,5 m = ((0,02 × 30°) – 0,4) × 25 kg/m2 × 0,5 m × 1,5 m = 3,75 kg

Setiap beban di atas bekerja pada titik simpul pertemuan gording dengan kuda-kuda, kecuali beban hidup terpusat yang hanya pada gording tepi, dan berat sendiri kuda-kuda yang merupakan beban terbagi merata yang bekerja di sepanjang batang kuda-kuda.

Analisa gaya dalam menggunakan SAP 2000.

Pembebanan dilakukan masing- masing untuk DL, LL, LL terpusat, WL, setelah didapatkan gaya dalam aksial untuk masing-masing pembebanan, gaya dalam tersebutlah yang dikombinasikan.

Tabel Gaya Dalam Aksial Batang DL (kg) LL (kg) LL terpusat (kg) WL (kg) 1 0 0 0 0 2 -40,46 -76,65 -187,13 -3,83 3 73,06 189,19 324,8 4,95 4 -28,22 -101,08 -110 -5,05 5 37,95 99 252,19 9,46 Dari tabel tersebut terlihat bahwa LL terpusat menimbulkan gaya dalam yang lebih besar jika dibandingkan dengan gaya dalam LL, sehingga dipakai gaya dalam LL terpusat yang lebih besar itu.

Kombinasi Pembebanan Dilakukan kombinasi beban sehingga didapatkan gaya dalam moment paling maksimum.

Kombinasi 1 : Mu = 1.4 MDL Kombinasi 2 : Mu = 1.2 MDL + 1.6 MLL + 0.5 ( MLa atau MH ) Kombinasi 3 : Mu = 1.2 MDL + 1.6 ( MLa atau MH ) + (γLMLL atau 0.8 MW) Kombinasi 4 : Mu = 1.2 MDL + 1.3 MW + γLMLl + 0.5 ( MLa atau MH )

112


PRABHU HENDRIAWAN

Keterangan : D

= beban mati

L

= beban hidup

La

= beban hidup di atap yang ditimbulkan akibat perawatan oleh pekerja perakitan dan

material atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak H


W

= beban angin

Bata ng 1 2 3 4 5

DL (kg) 0 -40,46 73,06 -28,22 37,95

LL terpusat (kg) 0 -187,13 324,8 -110 252,19

WL (kg) 0 -3,83 4,95 -5,05 9,46

Kombina si I 0 -56,644 102,284 -39,508 53,13

Kombinas i II 0 -347,96 607,352 -209,864 449,044

Kombinasi III 0 -51,616 91,632 -37,904 53,108

Kombinasi IV 0 -53,531 94,107 -40,429 57,838

Diambil gaya dalam yang paling tinggi, yaitu dari kombinasi II Pu tension = 607 kg Pu compression = 348 kg

Perancangan Batang Tarik E16, kelas A E’

= 0,8 × 15000 × Cm × Ct = 12000 MPa

Ft

= 25 MPa

Digunakan kayu dengan profil 8 × 12 cm. An

= (0,12 × 0,08) × 0,8 = 0,00768 m2

λ

= 0,8

ϕ

= 0,8

Cm

=1

Ct

=1

Cf

=1 113

PERANCANGAN STRUKTUR Ft’

PRABHU HENDRIAWAN

= Ft × Cm × Ct × Cf = 25 × 1 × 1 × 1 = 25 Mpa

T’

= Ft’ × An = 25 × 0,00768 = 0,192 MN = 192 kN

Syaratnya adalah Tu ≤ λ × ϕ × T’ λ × ϕ × T’

= 0,8 × 0,8 × 192 = 12,288 kN = 1228,8 kg

Ternyata Tu ≤ λ × ϕ × T’, syarat terpenuhi.

Jadi balok ukuran 8 x 12 cm dapat digunakan sebagai kuda-kuda berdasarkan analisa batang tarik.

Perancangan Batang Tekan E16, kelas A E’

= 0,8 × 15000 × Cm × Ct = 12000 MPa

Fc

= 28 MPa

Digunakan kayu dengan profil 8 × 12 cm. A

= 0,12 × 0,08 = 0,0096 m2

λ

= 0,8

ϕ

= 0,9

Cm

= 0,8 114

PERANCANGAN STRUKTUR Ct

=1

Cf

=1

Fc*

= Fc × Cm × Ct × Cf

PRABHU HENDRIAWAN

= 28 × 0,8 × 1 × 1 = 22,4 MPa P0’

= A × Fc* = 0,0096 × 22,4 = 0,215 MN

Ix

= (1/12) × b × h3

= (1/12) × 0,08 × 0,123 = 0,00001152 m4 Iy

= (1/12) × b3 × h

= (1/12) × 0,083 × 0,12 = 0,00000512 m4 Diambil nilai inersia yang lebih kecil, yaitu inersia y, karena batang akan tertekuk pada arah yang ditahan oleh inersia yang kecil.

r

= √(Iy/A) = √(0,00000512/0,0096) = 0,023 m

Asumsi perletakan sendi-sendi, k = 1 l = 0,866 m

Pe

= (π2 × E × A) / (k × l / r)2

= (3,142 × 12000 × 0,0096) / (1 × 0,866 / 0,023)2 = 0,801 MN ϕc

= 0,9

ϕs

= 0,85 115

PERANCANGAN STRUKTUR αc

PRABHU HENDRIAWAN

= (ϕs × Pe) / (λ × ϕc × P0’) = (0,85 × 0,801) / (0,8 × 0,9 × 0,215) = 4,4

c

P’

= 0,8

√.

/

. /

√.

/

. /

= Cp × P0’ = 0,95 × 0,215 = 0,20425 MN = 20425 kg

Syaratnya adalah Pu ≤ λ × ϕ × P’ λ × ϕ × P’

= 0,8 × 0,9 × 20425 = 14706 kg

Ternyata Pu ≤ λ × ϕ × P’, syarat terpenuhi.

Jadi balok ukuran 8 x 12 cm dapat digunakan sebagai kuda-kuda berdasarkan analisa batang tekan.

116

Tugas Besar Perancangan Struktur

Recommend Documents