Laporan Perancangan Struktur Baja

LAPORAN PERANCANGAN STRUKTUR BAJA (TSP-306)

Dikerjakan oleh :

I Gusti Ayu Sindhuwidiasih Indrawati Pidada

2013091014

Kevin Anthony

2013091007

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS PEMBANGUNAN JAYA TANGERANG SELATAN MEI 2016

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI...................................................................................................................... i BAB I

PENJELASAN UMUM ................................................................................... 1

BAB II

PERHITUNGAN BEBAN ............................................................................... 2 2.1

Beban Gording .......................................................................................... 2 2.1.1 Perhitungan Beban........................................................................... 3

2.2

Beban Kuda – kuda ................................................................................... 7

BAB III PERHITUNGAN DIMENSI STRUKTUR .................................................... 11 3.1

Model Struktur dengan Menggunakan Program SAP2000 ...................... 11

3.2

Kombinasi Beban ...................................................................................... 13

3.3

Perhitungan Dimensi Batang Tarik ........................................................... 14 3.3.1 Perhitungan Batang Bawah (2L 75.75.6) ...................................... 16 3.3.2 Perhitungan Batang Vertikal (L 75.75.6) ...................................... 18 3.3.3 Perhitungan Batang Vertikal (2L 75.75.6) .................................... 20

3.4

Perhitungan Dimensi Batang Tekan ......................................................... 22 3.4.1 Perhitungan Batang Atas (2L 75.75.6) dan Batang Diagonal (2L 75.75.6)................................................................................... 23 3.4.2 Perhitungan Batang Diagonal (L 75.75.6) .................................... 28

3.5

Perhitungan Dimensi Gording .................................................................. 30

3.6

Perhitungan Dimensi Sagrod .................................................................... 36

BAB IV PERHITUNGAN SAMBUNGAN ................................................................... 37 4.1

Perhitungan Sambungan Baut ................................................................... 37

4.2

Perhitungan Angkur dan Base Plate ......................................................... 40

i Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya

BAB I PENJELASAN UMUM

BAB I PENJELASAN UMUM

1. Nama proyek

: Museum HiTech PT. Future Shop

2. Lokasi

: Gading Serpong, Banten.

3. Tipe struktur

: Struktur Baja Perhitungan Struktur Baja Mengacu pada Peraturan SNI-1727-2013 dan SNI-1729-2015.

4. Fungsi Bangunan

: Rangka Atap

5. Material

:





Baja (ASTM 36)

: Fy

= 250 MPa (kuat leleh minimum)

Fu

= 450 MPa (kuat putus minimum)

E

= 200.000 MPa (Modulus elastisitas)

Baut

Sambungan structural (elemen struktur)

Baut HTB ASTM A325 (kuat putus fub = 120 ksi = 825 MPa)

Anchor Bolt 

Rebar (besi beton)

ASTM A-36 (kuat leleh) min. 240 MPa : Fy = 400

MPa for D ≥ 10 mm

Fy = 240

MPa for D ≥ 8 mm

6. Peraturan / standard : a. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung, SNI-1727-2013 b. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, SNI-1729-2015 7. Software / Perangkat Lunak : SAP 2000 dan Autocad

1 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya

BAB II PERHITUNGAN GORDING

BAB II PERHITUNGAN BEBAN

Pada bab ini akan dipaparkan data dan perhitungan untuk pembebanan pada gording struktur atap. 2.1

Beban Gording

Gambar 2.1. Denah rangka atap.

Gambar 2.2. Struktur rangka atap baja.



Panjang Kuda-Kuda

: 15 meter



Jarak Antar Gording (L1)

: 1,21 meter



Jarak Antar Kuda-Kuda

: 5 meter



Jenis Penutup Atap

: Seng (5 mm) 2

Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya




Berat Penutup Atap

: 10 Kg/m2



Kemiringan Atap

: 28,07o



Tekanan Tiup Angin

: 40 Kg/m2



Total panjang L (S1)

: 37,89106 m



Total panjang 2L (S2)

: 50,02282 m

Struktur gording rangka atap ini menggunakan profil baja channel dengan dimensi 200.75.20.2,8 dan data sebagai berikut:

Ix

: 950000 mm4

Iy

: 220000 mm4

Zx

: 19100 mm3

Zy

: 7100 mm3

Gambar 2.3. Profil channel 200.75.20.2,8.

2.1.1 

Perhitungan Beban

Beban Mati Berat Sendiri Gording Berat Penutup Atap

Berat Sagrod

( (

) )

Beban Mati



Beban Hidup



Beban Pekerja 

Beban Hujan Berdasarkan pasal 8,3 SNI-1727-2013, Beban Hujan



(

)

(

)

Beban Angin V (kecepatan angin) Berdasarkan SNI-1727-2013, Kd (faktor arah angin)

(pasal 26.6, Sistem Penahan Angin Utama)

Kz (kategori eksposur)

(pasal 26.7, tinggi bangunan 12,2 m)

Kzt (faktor topografi)

(pasal 26.8, dibangun pada dataran rata)

qz (tekanan velositas)

(pasal 27.3.2) (

)( ) (

)(

)

Maka, P

(

G

(pasal 26.9)

GCPi (Koe. tekanan Internal)

)

(Pasal 26.11-1)

Sebelum menentukan beban angin ketika datang dan pergi, terlebih dahulu tentukan nilai cp (koefisien tekanan atap). Sesuai pada SNI-1727-2013 pasal 27.4.1 cp angin datang dan angin pergi ditentukan dari 2 (dua) komponen, yakni : sudut (θ) dan h/L.

Gambar 2.4. Tabel dalam menentukan nilai cp


4


Proyek ini memiliki sudut (θ) sebesar 28,07o dan h/L sebesar 0,813 m. Untuk menentukan cp di sisi angin datang diperlukan interpolasi sehingga di dapatkan : 0 24 -0.2

26 28 30 y = 0.02x - 0.8

32

CP 0.5 CP >1

y = 0.04x - 1.5 -0.4

Linear (CP 0.5)

-0.6

Gambar 2.5. Grafik interpolasi h/L terhadap sudut untuk cp atas.

0 0

0.5

1

1.5

tetha 28.07

-0.2

Linear (tetha 28.07)

y = -0.2772x - 0.1 -0.4

Gambar 2.6. Grafik interpolasi h/L terhadap tetha 28,07 o untuk cp atas.

0.4 y = 0.04x - 1

0.2

cp >1 Linear (cp >1)

0 24

26

28

30

32

Gambar 2.7. Grafik interpolasi h/L terhadap cp lebih dari 1 untuk cp bawah.

0.4 y = -0.1544x + 0.2772

Tetha 28.07

0.2 0 0

0.5

1

1.5

Linear (Tetha 28.07)

Gambar 2.8. Grafik interpolasi h/L terhadap cp lebih dari 1 untuk cp Bawah.


BAB II PERHITUNGAN GORDING ANGIN DATANG Tetha

ATAS

cp

25

30

28.07

0.5

-0.3

-0.2

-0.2386

1

-0.5

-0.3

-0.3772

0.813333

-0.32546

Tetha

BAWAH

cp

25

30

28.07

0.5

0.2

0.2

0.2

1

0

0.2

0.1228

0.813333

0.151621

Gambar 2.9. Hasil interpolasi nilai cp untuk sisi angin datang

Sehingga didapatkan untuk cp sisi angin datang, bagian atas didapat sebesar -0,32646 sedangkan bagian bawah didapat 0,151621. Untuk cp sisi angin pergi didapat -0,6. Dengan demikian untuk menentukan sisi angin datang (windward), (

P1 (

) )(

(

P2 (

)

(

)(

)

(

)(

)

)

)(

)

Nilai P untuk angin datang merupakan nilai terbesar antara P1 dan P2 sehingga didapat nilai P sebesar 3,836 N/m2. Untuk sisi angin pergi (Leeward) : P1

(

)

(

)(

(

P2 (

)(

)

(

)(

)

(

)(

)

) )

Nilai P untuk angin pergi merupakan nilai terkecil antara P1 dan P2 sehingga didapat nilai P sebesar -8,57 N/m2. Tetapi, menurut SNI 1729:2013 terdapat minimum beban angin sebesar 380 N/m2 untuk windward dan leeward. 6 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


2.2

Beban Kuda-Kuda

Gambar 2.10. Gambar posisi pendistribusian beban.

1.

Pembebanan Akibat Beban Hidup (La) Beban yang diasumsikan akibat beban hidup adalah terpusat yang besarnya 100 kg. Pembebanan ditaruh di setiap titik bagian atas atap. Berikut adalah ilustrasi pembebanan akibat beban hidup. Beban La

N

Gambar 2.11. Gambar beban hidup.

2.

Pembebanan Akibat Hujan (R) P1

P2



P3

Gambar 2.12. Gambar beban hujan.

3.

Pembebanan Akibat Angin (W) Beban angin tekan dan hisap

N/m2

P1

P2

P3

Gambar 2.13. Gambar beban angin.



4.

Pembebanan Akibat Beban Mati (D) a) Beban akibat gording

kg/m

P1

P2

P3

b) Beban akibat penutup atap seng 5 mm

kg/m2

P1

P2

P3

c) Beban akibat sagrod

(

P1

)

(

)

(

P2

)

(

)

(

P3

(

) )

d) Beban akibat berat batang kuda-kuda (rafter) 

L 100.100.10 9



P1



(

)

(

)

(

)

2L 100.100.10

P1

(

)

Sehingga,

P1 P1 P2 P1 P3 P1

Gambar 2.14 Gambar beban mati.

Namun ada perubahan yang terjadi setelah melewati beberapa uji dikarenakan profil gording dan kuda – kuda yang digunakan tidak memenuhi berbagai persyaratan. Dengan demikian, profil gording yang semula menggunakan Lipped Channel 100.50.20.2,8 menjadi menggunakan Lipped Channel 200.75.20.2,8 dan profil kuda – kuda yang sebelumnya Equal Angle 100.100.10 menjadi Equal Angle 75.75.6.


BAB III PERHITUNGAN DIMENSI STRUKTUR


3.1

Model Struktur dengan Menggunakan Program SAP2000

Gambar 3.1 Gambar awal model dengan SAP2000.

Gambar 3.2 Gambar permodelan pembebanan beban mati.

Gambar 3.3 Gambar permodelan pembebanan beban hidup.



Gambar 3.4 Gambar permodelan pembebanan beban hujan.

Gambar 3.5 Gambar permodelan pembebanan beban angin.

Gambar 3.6 Gambar permodelan lendutan setelah pembebanan.



3.2

Kombinasi Beban Output gaya batang yang diperoleh di kombinasikan dengan kombinasi pembebanan DFBK. Tabel 3.1 Rumus Kombinasi Pembebanan

No.

Kombinasi Beban DFBK

1

1,4 D

2

1,2 D + 0,5 R

3

1,2 D + 1,6 R + 0,5 W

4

1,2 D + 1,6 R - 0,5 W

5

1,2 D + 1,0 W + 0,5 R

6

1,2 D - 1,0 W + 0,5 R

7

0,9 D + 1,0 W

8

0,9 D - 1,0 W

Berikut adalah output gaya kombinasi pembebanan (Beban terfaktor) menggunakan SAP2000 : Tabel 3.2 Kombinasi Beban Pada Batang Bawah Bagian

No. Batang

P (kN) D

LR

R

W

Cb1

Cb2

Cb3

Cb4

Cb5

Cb6

Cb7

Cb8

Bawah

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

27.80577 27.80577 25.68581 23.56585 21.44588 19.32592 17.20596 17.20596 19.32592 21.44588 23.56585 25.68581 27.80577 27.80577

11.95185 11.95185 11.03248 10.11311 9.193735 8.274361 7.354988 7.354988 8.274361 9.193735 10.11311 11.03248 11.95185 11.95185

36.2452 36.2452 33.4571 30.66901 27.88092 25.09283 22.30474 22.30474 25.09283 27.88092 30.66901 33.4571 36.2452 36.2452

21.07433 21.07433 18.62386 16.17338 13.7229 11.27242 8.821945 3.92099 1.470512 -0.97997 -3.43044 -5.88092 -8.3314 -8.3314

38.92808 38.92808 35.96013 32.99219 30.02424 27.05629 24.08834 24.08834 27.05629 30.02424 32.99219 35.96013 38.92808 38.92808

51.48953 51.48953 47.55152 43.61352 39.67552 35.73752 31.79952 31.79952 35.73752 39.67552 43.61352 47.55152 51.48953 51.48953

101.8964 101.8964 93.66627 85.43612 77.20598 68.97584 60.7457 58.29522 64.07489 69.85455 75.63421 81.41388 87.19354 87.19354

80.82207 80.82207 75.04241 69.26275 63.48308 57.70342 51.92375 54.37423 62.60437 70.83452 79.06466 87.2948 95.52494 95.52494

72.56386 72.56386 66.17538 59.7869 53.39842 47.00994 40.62146 35.72051 37.20803 38.69556 40.18308 41.6706 43.15813 43.15813

30.41519 30.41519 28.92767 27.44014 25.95262 24.4651 22.97757 27.87853 34.26701 40.65549 47.04397 53.43245 59.82092 59.82092

46.09953 46.09953 41.74109 37.38264 33.0242 28.66575 24.30731 19.40635 18.86384 18.32133 17.77882 17.23631 16.6938 16.6938

3.950862 3.950862 4.493373 5.035884 5.578395 6.120906 6.663417 11.56437 15.92282 20.28126 24.63971 28.99815 33.3566 33.3566

101.8964 3.950862 101.8964 3.950862 93.66627 4.493373 85.43612 5.035884 77.20598 5.578395 68.97584 6.120906 60.7457 6.663417 101.8964 58.29522 3.92099 64.07489 1.470512 70.83452 -0.97997 79.06466 -3.43044 87.2948 -5.88092 95.52494 -8.3314 95.52494 -8.3314

Max

MAX

Min

Min

Atas

24 23 22 21 20 19 18 31 30 29 28 27 26 25

-31.5132 -29.1106 -26.708 -24.3053 -21.9027 -19.5001 -17.0975 -17.0975 -19.5001 -21.9027 -24.3053 -26.708 -29.1106 -31.5132

-13.5454 -12.5035 -11.4615 -10.4196 -9.37761 -8.33565 -7.2937 -7.2937 -8.33565 -9.37761 -10.4196 -11.4615 -12.5035 -13.5454

-41.0779 -37.9181 -34.7582 -31.5984 -28.4385 -25.2787 -22.1189 -22.1189 -25.2787 -28.4385 -31.5984 -34.7582 -37.9181 -41.0779

-20.4669 -19.8518 -19.2367 -18.6216 -18.0065 -17.3914 -16.7763 -16.1613 -19.871 -23.5806 -27.2902 -30.9999 -34.7095 -38.4191

-7.895 -107.488 -6.34773 -98.7754 -4.80046 -90.0629 -3.2532 -81.3504 -1.70593 -72.6379 -0.15867 -63.9254 1.388599 -56.6014 10.05722 -108.569 0.773628 -56.2939 2.320894 -65.0065 3.86816 -73.719 5.415426 -82.4315 6.962691 -91.144 8.509957 -99.8566 10.05722 -108.569

-8.3314

Tabel 3.3 Kombinasi Beban Pada Batang Atas -7.895 -6.34773 -4.80046 -3.2532 -1.70593 -0.15867 1.388599 0.773628 2.320894 3.86816 5.415426 6.962691 8.509957 10.05722

-44.1185 -40.7548 -37.3911 -34.0275 -30.6638 -27.3001 -23.9364 -23.9364 -27.3001 -30.6638 -34.0275 -37.3911 -40.7548 -44.1185

-58.3548 -53.8917 -49.4287 -44.9656 -40.5025 -36.0395 -31.5764 -31.5764 -36.0395 -40.5025 -44.9656 -49.4287 -53.8917 -58.3548

-107.488 -98.7754 -90.0629 -81.3504 -72.6379 -63.9254 -55.2128 -55.5203 -62.6856 -69.8508 -77.0161 -84.1813 -91.3466 -98.5119

-99.593 -92.4277 -85.2625 -78.0972 -70.9319 -63.7667 -56.6014 -56.2939 -65.0065 -73.719 -82.4315 -91.144 -99.8566 -108.569

-66.2498 -60.2395 -54.2291 -48.2188 -42.2085 -36.1981 -30.1878 -30.8028 -33.7186 -36.6344 -39.5502 -42.466 -45.3818 -48.2976

-50.4598 -47.544 -44.6282 -41.7124 -38.7966 -35.8808 -32.965 -32.35 -38.3603 -44.3707 -50.381 -56.3914 -62.4017 -68.412

-36.2569 -32.5473 -28.8376 -25.128 -21.4184 -17.7087 -13.9991 -14.6141 -15.2292 -15.8443 -16.4594 -17.0745 -17.6896 -18.3047


BAB III PERHITUNGAN DIMENSI STRUKTUR Tabel 3.4 Kombinasi Beban Pada Batang Vertikal

Vertical

32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

0 1.130647 2.261294 3.391941 4.522588 5.653235 13.56776 5.653235 4.522588 3.391941 2.261294 1.130647 0

0 0.490333 0.980665 1.470998 1.96133 2.451663 5.88399 2.451663 1.96133 1.470997 0.980665 0.490333 0

0 1.486982 2.973965 4.460947 5.94793 7.434912 17.84379 7.434912 5.947929 4.460947 2.973965 1.486982 0

0 1.306921 2.613843 3.920764 5.227686 6.534607 6.54E-09 -6.53461 -5.22769 -3.92076 -2.61384 -1.30692 0

0 1.582906 3.165811 4.748717 6.331623 7.914529 18.99487 7.914529 6.331623 4.748717 3.165811 1.582906 0

0 2.100268 4.200535 6.300803 8.40107 10.50134 25.20321 10.50134 8.40107 6.300802 4.200535 2.100268 0

0 4.389409 8.778818 13.16823 17.55764 21.94704 44.83138 15.41244 12.32995 9.247462 6.164975 3.082487 0

0 3.082487 6.164975 9.247462 12.32995 15.41244 44.83138 21.94704 17.55764 13.16823 8.778818 4.389409 0

0 3.407189 6.814378 10.22157 13.62876 17.03595 25.20321 3.96673 3.173384 2.380038 1.586692 0.793346 0

0 0.793346 1.586692 2.380038 3.173384 3.96673 25.20321 17.03594 13.62876 10.22157 6.814378 3.407189 0

0 2.324504 4.649007 6.973511 9.298015 11.62252 12.21099 -1.4467 -1.15736 -0.86802 -0.57868 -0.28934 0

0 -0.28934 -0.57868 -0.86802 -1.15736 -1.4467 12.21099 11.62252 9.298015 6.973511 4.649007 2.324504 0

0 0 4.389409 -0.28934 8.778818 -0.57868 13.16823 -0.86802 17.55764 -1.15736 21.94704 -1.4467 44.83138 44.83138 6.54E-09 -6.53461 21.94704 -6.53461 17.55764 -5.22769 13.16823 -3.92076 8.778818 -2.61384 4.389409 -1.30692 0 0

0.614846 0.793213 1.023608 1.278199 1.545072 1.818828 -14.6122 -12.4129 -10.2688 -8.2235 -6.37254 -4.93957

0.614846 -9.32749 0.793213 -12.0334 1.023608 -15.5286 1.278199 -19.3909 1.545072 -23.4395 1.818828 -27.5925 8.215499 -27.5925 8.215499 -27.5925 6.978964 -23.4395 5.773521 -19.3909 4.623552 -15.5286 3.582878 -12.0334 2.777208 -9.32749

Tabel 3.5 Kombinasi Beban Pada Batang Diagonal

Diagonal

3.3

33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55

-2.40262 -3.09963 -3.99994 -4.9948 -6.03766 -7.10741 -7.10741 -6.03766 -4.9948 -3.99994 -3.09963 -2.40262

-1.04196 -1.34423 -1.73467 -2.16612 -2.61838 -3.0823 -3.0823 -2.61838 -2.16612 -1.73467 -1.34423 -1.04196

-3.15984 -4.07651 -5.26056 -6.56897 -7.94049 -9.34739 -9.34739 -7.94049 -6.56897 -5.26056 -4.07651 -3.15984

-2.77721 -3.58288 -4.62355 -5.77352 -6.97896 -8.2155 8.215499 6.978964 5.773521 4.623552 3.582878 2.777208

-3.36367 -4.33948 -5.59991 -6.99272 -8.45272 -9.95038 -9.95038 -8.45272 -6.99272 -5.59991 -4.33948 -3.36367

-4.46307 -5.75781 -7.43021 -9.27825 -11.2154 -13.2026 -13.2026 -11.2154 -9.27825 -7.43021 -5.75781 -4.46307

-9.32749 -12.0334 -15.5286 -19.3909 -23.4395 -27.5925 -19.377 -16.4605 -13.6173 -10.905 -8.45053 -6.55029

-6.55029 -8.45053 -10.905 -13.6173 -16.4605 -19.377 -27.5925 -23.4395 -19.3909 -15.5286 -12.0334 -9.32749

-7.24028 -9.34069 -12.0538 -15.0518 -18.1944 -21.4181 -4.98709 -4.23647 -3.50472 -2.80665 -2.17493 -1.68586

-1.68586 -2.17493 -2.80665 -3.50472 -4.23647 -4.98709 -21.4181 -18.1944 -15.0518 -12.0538 -9.34069 -7.24028

-4.93957 -6.37254 -8.2235 -10.2688 -12.4129 -14.6122 1.818829 1.545072 1.278199 1.023608 0.793213 0.614846

Perhitungan Dimensi Batang Tarik Berdasarkan hasil pemodelan dengan menggunakan program SAP2000, didapatkan gaya terfaktor maksimum tarik. Berikut adalah gaya aksial batang pada rangka kudakuda atap.

Batang

Nomor Batang

P (kN)

Bawah

4&5

+ 101.8964

Vertikal

44

+ 44.83138

Berikut adalah spesifikasi mutu baja yang digunakan serta data yang digunakan untuk perhitungan pemodelan ketahanan nominal masing-masing batang: 

Mutu Baja fy

= 250 Mpa

fu

= 450 Mpa

E

= 200.000 Mpa



Faktor ketahanan terhadap leleh, Ø = 0,9



Faktor ketahanan terhadap fraktur, Ø = 0,75



Faktor ketahanan terhadap tekan, Ø = 0,85



Profil yang digunakan Batang bawah

2L 75.75.6

Batang vertikal

L 75.75.6 dan 2L 75.75.6


BAB III PERHITUNGAN DIMENSI STRUKTUR Tabel 3.6 Data Profil Baja Untuk Batang Tarik

Data Profil Rafter L 75.75.6 H

75 mm

B

75 mm

T

6 mm

Ag

872,7 mm2

Rmin

23 mm

x-bar

20,6 mm

Fy

250 MPa

Fu

450 MPa

Pu Bawah

101,8964 kN

Pu Atas

44,83138 kN

Jarak sisi terluar ke as

120 mm

baut terakhir Jarak sisi terluar ke as

40 mm

baut pertama

Gambar 3.7 Detail baja profil siku.

Gambar 3.8 Asumsi sambungan baut.



3.3.1

Perhitungan Batang Bawah (2L 75.75.6) No. Batang 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, dan 17. a)

Pemeriksaan leleh tarik pada penampang bruto bawah

Sehingga,

.

Profil

yang

digunakan cukup menahan kondisi leleh. b)

Pemeriksaan keruntuhan tarik pada penampang bruto Terlebih dahulu tentukan kasus awal untuk menentukan besar U (faktor shear lag) pada tabel 3.2 SNI-1729-2015. Sehingga dapat ditentukan : Kasus Awal ̅

( )

Kasus 2

(

)

Kasus 8 Sehingga, U yang dipilih merupakan U maksimum dari kasus – kasus di atas, yakni U = 0,8. Kemudian hitung nilai An dengan menggunakan persyaratan SNI 1729:2015 pasal B4.3,

mm2 Nilai An yang digunakan adalah yang terkecil, maka An = 1483,59 mm2.

mm2 16 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


Sehingga,

.

Profil

yang

digunakan cukup menahan keruntuhan tarik. c)

Pemeriksaan keruntuhan geser blok

Gambar 3.9 Contoh gambar desain sambungan pada titik B (Batang 4&5).

Pemeriksaan ini didasari SNI 1729:2015 pasal J4.3, L = jarak sisi terluar ke as baut terakhir = 120 mm H = jarak sisi terluar ke as pertama = 40 mm (

) mm2

{

[

]}

{ { {

[

mm2

]}

[

]} [

]}

mm2

N (

) N

Sehingga,

.

Profil

yang

digunakan cukup menahan keruntuhan geser blok. 17 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


Dengan terpenuhinya kondisi leleh, fraktur, dan geser blok seperti yang dibuktikan pada perhitungan di atas, maka profil yang digunakan yaitu 2L 75.75.6 memenuhi persyaratan pembebanan untuk profil batang bawah dan komponen struktur tarik di atas ditentukan oleh kekuatan geser blok. Kekuatan tarik desain menurut DFBK yakni sebesar 210,6 kN.

3.3.2

Perhitungan Batang Vertikal (L 75.75.6) No. Batang 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, dan 56. a)

Pemeriksaan leleh tarik pada penampang bruto bawah

Sehingga,

. Profil yang


Pemeriksaan keruntuhan tarik pada penampang bruto Terlebih dahulu tentukan kasus awal untuk menentukan besar U (faktor shear lag) pada tabel 3.2 SNI-1729-2015. Sehingga dapat ditentukan : Kasus Awal Kasus 2

̅

( ) (

)

Kasus 8 Sehingga, U yang dipilih merupakan U maksimum dari kasus – kasus di atas, yakni U = 0,8. Kemudian hitung nilai An dengan menggunakan persyaratan SNI 1729:2015 pasal B4.3,




mm2

Sehingga,

.

Profil

yang



Gambar 3.10 Contoh gambar desain sambungan pada titik B (Batang 32).


) mm2

{

[

]}

{ { {

[ [

]}

mm2

]} [

]}

mm2



N (

) (

)

Sehingga,

N

.

Profil

yang

digunakan cukup menahan keruntuhan geser blok.

Dengan terpenuhinya kondisi leleh, fraktur, dan geser blok seperti yang dibuktikan pada perhitungan di atas, maka profil yang digunakan yaitu L 75.75.6 memenuhi persyaratan pembebanan untuk profil batang vertikal dan komponen struktur tarik di atas ditentukan oleh kekuatan geser blok. Kekuatan tarik desain menurut DFBK yakni sebesar 105,3 kN. 3.3.3

Perhitungan Batang Vertikal (2L 75.75.6) No. Batang 44. a)

Pemeriksaan leleh tarik pada penampang bruto bawah 44

Sehingga,

. Profil yang


Pemeriksaan keruntuhan tarik pada penampang bruto Terlebih dahulu tentukan kasus awal untuk menentukan besar U (faktor shear lag) pada tabel 3.2 SNI-1729-2015. Sehingga dapat ditentukan : Kasus Awal Kasus 2

̅

( ) (

)

Kasus 8 Sehingga, U yang dipilih merupakan U maksimum dari kasus – kasus di atas, yakni U = 0,8. 20 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


Kemudian hitung nilai An dengan menggunakan persyaratan SNI 1729:2015 pasal B4.3,


mm2

Sehingga,

.

Profil

yang



Gambar 3.11 Contoh gambar desain sambungan pada titik B (Batang 32.


) 21



mm2 {

[

]}

{ {

[ [

{

mm2

]} ]}

[

mm2

]}

N (

) N [

]

Sehingga, digunakan

. cukup

menahan

keruntuhan

geser

Profil blok.

yang Dengan

terpenuhinya kondisi leleh, fraktur, dan geser blok seperti yang dibuktikan pada perhitungan di atas, maka profil yang digunakan yaitu 2L 75.75.6 memenuhi persyaratan pembebanan untuk profil batang vertikal dan komponen struktur tarik di atas ditentukan oleh kekuatan geser blok. Kekuatan tarik desain menurut DFBK yakni sebesar 210,6 kN. 3.4

Perhitungan Dimensi Batang Tekan Berdasarkan hasil pemodelan dengan menggunakan program SAP2000, didapatkan gaya terfaktor maksimum tekan. Berikut adalah gaya aksial batang pada rangka kudakuda atap. Batang

Nomor Batang

P (kN)

Atas

25

- 108,569

Diagonal (2L)

43 & 45

- 27,5925

Diagonal

41 & 47

- 23,4395

Berikut adalah spesifikasi mutu baja yang digunakan serta data yang digunakan untuk perhitungan pemodelan ketahanan nominal masing-masing batang: 

Mutu Baja Fy

= 240 Mpa

Fu

= 370 Mpa

E

= 210.000 Mpa





Faktor ketahanan terhadap leleh, Ø



Faktor ketahanan terhadap fraktur, Ø = 0,75



Faktor ketahanan terhadap tekan, Ø = 0,85



Profil yang digunakan

= 0,9

Batang atas

2L 75.75.6

Batang diagonal

2L 75.75.6 & L 75.75.6

Tabel 3.7 Data Profil Baja Untuk Batang Tekan

Data Profil Rafter L 75.75.6 H

75 mm

B

75 mm

T

6 mm

Ag

872,7 mm2

Rmin

23 mm

x-bar

20,6 mm

Fy

250 MPa

Fu

450 MPa

Jarak sisi terluar ke

120 mm

as baut terakhir Jarak sisi terluar ke

40 mm

as baut pertama

Gambar 3.12 Detail baja profil siku.

3.4.1

Perhitungan Batang Atas (2L 75.75.6) No. Batang 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, dan 31 & Perhitungan Batang Diagonal (2L 75.75.6) No. Batang 43 dan 45. a)

Akibat Tekuk Lentur



Terlebih dahulu periksa terhadap batasan lamda r sesuai dengan SNI 1729:2015 tabel B4.1a mengenai rasio tebal terhadap lebar elemen tekan komponen struktur yang menahan tekan aksial dan didapatkan untuk kasus ini sesuai dengan kasus 3.

Gambar 3.13 Kasus 3 SNI 1729:2015 tabel B4.1a.

Syarat :

√ √

, sehingga profil yang digunakan

masih aman terhadap tekuk lokal. b)

Menentukan rasio kelangsingan (KL/r) , sendi - sendi mm4 mm4

mm2 {

[

{

]} [

]}

mm4 , ,

*

( *

) +(

) +-

mm4 √

√ mm 24 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


√

√ mm

MPa

MPa KL/r (rasio kelangsingan efektif) diatas sudah memenuhi syarat SNI 1729:2015 pasal E2 mengenai panjang efetif yang menyatakan bahwa KL/r < 200. c)

Menghitung tegangan tekuk Euler, Fe (

)

MPa d)

Menghitung tegangan kritis, Fcr √

√

MPa

√

√ Sehingga, *

+



[

] MPa

e)

Menghitung tekuk torsi

Gambar 3.14 Potongan SNI 1729:2015 pasal E6.

Berdasarkan SNI 1729:2015 pasal E6 ditentukan, mm , diasumsikan memiliki 2 konektor.

mm (OK) mm < 40 mm Maka, ( )

( )

( )

MPa <

√

Sehingga,

(

)



MPa *

+

[

] MPa

mm ̅ ̅ mm2

̅ (

)

̅

(

)

∑ (

)

(

)

mm4 ̅

MPa Dengan demikian dapat ditentukan,



(

)

√ [

(

)[

(

)

]

√

]

MPa Kemudian tentukan nilai Fcr terendah dari tekuk lentur dan tekuk lentur torsi, sehingga didapatkan Fcr = 197,1672 MPa

Sehingga,

. Profil yang digunakan

cukup menahan tekan.Dengan terpenuhinya kondisi tekuk lentur dan tekuk torsi seperti yang dibuktikan pada perhitungan di atas, maka profil yang digunakan yaitu 2L 75.75.6 memenuhi persyaratan pembebanan untuk profil batang atas & diagonal. 3.4.2

Perhitungan Batang Diagonal (L 75.75.6) No. Batang 33, 35, 37, 39, 41, 47, 49, 51, 53, dan 55. a) Akibat Tekuk Lentur Terlebih dahulu periksa terhadap batasan lamda r sesuai dengan SNI 1729:2015 tabel B4.1a mengenai rasio tebal terhadap lebar elemen tekan komponen struktur yang menahan tekan aksial dan didapatkan untuk kasus ini sesuai dengan kasus 3.

Gambar 3.15 Kasus 3 SNI 1729:2015 tabel B4.1a.

Syarat :

√ √

, sehingga profil yang digunakan

masih aman terhadap tekuk lokal. Dan dikarenakan single siku, bila b/t < 20 maka hanya perlu memperhitungkan dari aspek tekuk lentur saja. 28 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


b)

Menentukan rasio kelangsingan (KL/r) , sendi - sendi mm Sesuaikan dengan SNI 1729:2015 pasal E5.1, sehingga :

(ok) Maka, rasio kelangsingan yang digunakan sebesar 197,815. c)

Menghitung tegangan tekuk Euler, Fe (

)

MPa d)

Menghitung tegangan kritis, Fcr √

√

MPa

√

√ Sehingga,

MPa

kN



Sehingga,

. Profil yang digunakan cukup

menahan tekan. Dengan terpenuhinya kondisi tekuk lentur dan tekuk torsi seperti yang dibuktikan pada perhitungan di atas, maka profil yang digunakan yaitu L 75.75.6 memenuhi persyaratan pembebanan untuk profil batang diagonal.

3.5

Perhitungan Dimensi Gording

Gambar 3.16 Profil gording 200.75.20.2,8.

Data Profil Gording Lipped Channel 200.75.20.2,8 mm (

) (

)

mm3

[ ( [

) (

( )

)

(

) ] ]

mm3 mm3 mm3


BAB III PERHITUNGAN DIMENSI STRUKTUR Tabel 3.8 Pembebanan Pada Gording BEBAN MATI Berat Gording Sagrod+wind breaser Berat Atap

8.17 kg/m 2.027 kg/m 12.1 kg/m q 22.297 kg/m

BEBAN HIDUP p BEBAN ANGIN Leeward Windward

100 kg

38.776 kg/m 38.776 kg/m

BEBAN HUJAN 49.949 kg/m

Lx

= 5 meter

Ly

= ½ x jarak kuda – kuda = 2,5 m (dipasang 1 trekstang pada tengah bentang).



Akibat beban mati





q

=

qx

=

qy

=

Mx

=

My

=

Akibat beban hidup p

=

px

=

py

=

Mx

=

My

=

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



qx

=

Mx

=

Akibat beban hujan q

=

qx

= 31





qy

=



Mx

=



My

=

Tabel 3.9 Beban dan Momen yang Terdistribusi Pada Gording Beban Terdistribusi (q) Momen Jenis Beban q qx (kg/m) qy (kg/m) Mx (kg.m)

My (kg.m)

Mati

22.30

19.67

10.49

61.48

8.20

Hujan

49.95

44.07

23.50

137.73

18.36

Windward

38.78

38.78

0.00

121.17

0.00

Leeward

38.78

38.78

0.00

121.17

0.00

Jenis Beban

P

Hidup

100

Point (P) Px (kg)

Py (kg)

88.24

Momen Mx (kg.m) My (kg.m)

47.05

110.30

29.41

Tabel 3.10 Kombinasi Beban No 1 2

3

4

5

Kombinasi Beban U = 1,4D U = 1,2D + 0,5Lr U = 1,2D + 0,5R U = 1,2D + 1,6R + 0,5 W U = 1,2D + 1,6R - 0,5 W U = 1,2D + 1,6Lr + 0,5 W

Mux (Kg.m) Muy (Kg.m) 86.075 11.475 128.927 24.541 142.644 19.017 354.734 39.216 233.560 39.216 310.840 56.891

U = 1,2D + 1,6Lr - 0,5 W

189.666

56.891

U = 1,2D + 1,0W + 0,5R

263.817

19.017

U = 1,2D - 1,0W + 0,5R U = 1,2D + 1,0W + 0,5Lr U = 1,2D - 1,0W + 0,5Lr

21.470 250.100 7.753

19.017 24.541 24.541

U = 0,9D + 1,0W U = 0,9D - 1,0W

176.507 -65.840 354.734

7.377 7.377 56.891

MAX

Nilai Mux dan Muy diambil yang terbesar dari keseluruhan kombinasi beban. Kemudian, cek klasifikasi penampang sesuai dengan SNI 1729:2015 Tabel B4.1b. Pada kasus ini yang sesuai adalah kasus 10 dan 15.



Gambar 3.17 Potongan SNI 1729:2015 tabel B4.1b kasus 10 & 15.

Kasus 10, uji terhadap sayap 26,786 mm √ mm √ mm Kasus 10 menyatakan bahwa penampang sayap tak kompak (λp < λ < λr). Kasus 15, uji terhadap web 26,786 mm √ mm √ mm Kasus 10 menyatakan bahwa penampang web kompak (λ < λp). Dengan demikian dapat ditentukan kekuatan lentur nominal (Mn) sesuai SNI 1729:2015 pasal F3 mengenai tekuk lokal sayap tekan untuk penampang dengan sayap nonkompak.



(

)

,[(

)

](

)-

{[

(

)

,[(

)

](

](

)}

](

)}

)-

{[

Cek kekuatan gording terhadap persyaratan cek lentur dua arah

Sehingga, Cek Kekuatan Gording (kg.m) Mnx

1190

>

354,734

Mux

Mny

276,16

>

56,891

Muy

Cek Lentur 2 Arah 0.43

<

1 (Aman)

Lakukan pengecekan lendutan dengan beban yang ditinjau merupakan beban hidup,

mm

mm √ √

mm



mm Dengan demikian lendutan yang terjadi aman (∆<∆ijin) Selanjutnya pengecekan terhadap tahanan geser berdasarkan SNI 1729:2015 pasal G2, mm2 26,786 mm < 260 mm, sehigga kv = 5 √

√

mm, h/tw < 69,5701 mm maka Cv =1 N N

Beban terhadap sumbu x, Tabel 3.11 Beban Terdistribusi

Beban

Vux (kg) Vux (N)

beban mati beban hidup beban hujan beban angin

49.1857 44.11867 110.1842 96.94

482.512 432.804 1080.91 950.969

Tabel 3.12 Kombinasi Beban No 1 2

3

4

5

Kombinasi Beban U = 1,4D U = 1,2D + 0,5Lr U = 1,2D + 0,5R U = 1,2D + 1,6R + 0,5 W

Vux (N) 675.516 795.416 1119.468 2783.951

U = 1,2D + 1,6R - 0,5 W

1832.981

U = 1,2D + 1,6Lr + 0,5 W U = 1,2D + 1,6Lr - 0,5 W U = 1,2D + 1,0W + 0,5R U = 1,2D - 1,0W + 0,5R U = 1,2D + 1,0W + 0,5Lr U = 1,2D - 1,0W + 0,5Lr U = 0,9D + 1,0W U = 0,9D - 1,0W MAX

1746.985 796.016 2070.437 168.498 1746.385 -155.553 1385.230 -516.709 2783.951

Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa tahanan geser dalam batasan aman ( Vn = 75600 N < Vu = 2783,951 N). Dari perhitungan diatas menyatakan bahwa desain penampang gording Lipped Channel 200.75.20.2,8 telah lulus uji kekuatan gording, lentur dua arah, lendutan, serta tahanan geser. Sehingga, aman untuk digunakan. 35 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


3.6

Perhitungan Dimensi Sagrod

kg

kg

mm2 √

√

mm

Perhitungan ini menyatakan bahwa ukuran sagrod pada kasus ini hanya dengan berdiameter 2,6118 mm sudah aman. Tetapi yang ada di pasaran berdiameter 12 mm dengan demikin digunakan sagrod berukuran 12 mm. Untuk tipenya ditinjau dari panjang gording maka digunakan tipe SR-01-03.

Gambar 3.18 Klasifikasi sagrod Gunung Garuda.


BAB IV PERHITUNGAN SAMBUNGAN

BAB IV PERHITUNGAN SAMBUNGAN

4.1

Perhitungan Sambungan Baut Profil baut yang digunakan untuk struktur atap ini adalah baut tanpa ulir. Berikut adalah spesifikasi baut yang digunakan: Tabel 4.1 Data Baut

Data Baut Diameter Baut

16 mm

Diameter Lubang

18 mm

Mutu

A325

fy

250 MPa

fup

450 MPa

fub

825 MPa

r1

a.

0,4

Tahanan Geser Baut (tanpa ulir) Single Siku (ASTM A325) Bidang Geser = 1



Geser

(



)

Tumpu

Tahanan yang digunakan untuk baut yang dipasang pada profil batang single siku sebesar 49,7376 kN.



b. Tahanan Geser Baut (tanpa ulir) Double Siku (ASTM A325) Bidang Geser = 2 

Geser

(



)

Tumpu

Tahanan yang digunakan untuk baut yang dipasang pada profil batang single siku sebesar 77,76 kN.

Cek kebutuhan baut setiap batang dengan syarat minimal baut di setiap batang adalah 2. Tabel 4.2. Kebutuhan Baut Batang Bawah Bagian

No. Batang

Bawah

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

P (kN) Max

MAX

Min

101.8964 3.950862 101.8964 3.950862 93.66627 4.493373 85.43612 5.035884 77.20598 5.578395 68.97584 6.120906 60.7457 6.663417 101.8964 58.29522 3.92099 64.07489 1.470512 70.83452 -0.97997 79.06466 -3.43044 87.2948 -5.88092 95.52494 -8.3314 95.52494 -8.3314

Min

-8.3314

DOMINAN

TARIK

φRn

77.76

BAUT HASIL

1.310396 1.310396 1.204556 1.098716 0.992875 0.887035 0.781195 0.749681 0.824008 0.910938 1.016778 1.122618 1.228459 1.228459

BULAT 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2


BAB III PERHITUNGAN DIMENSI STRUKTUR Tabel 4.3. Kebutuhan Baut Batang Atas

Atas

24 23 22 21 20 19 18 31 30 29 28 27 26 25

-7.895 -107.488 -6.34773 -98.7754 -4.80046 -90.0629 -3.2532 -81.3504 -1.70593 -72.6379 -0.15867 -63.9254 1.388599 -56.6014 10.05722 -108.569 0.773628 -56.2939 2.320894 -65.0065 3.86816 -73.719 5.415426 -82.4315 6.962691 -91.144 8.509957 -99.8566 10.05722 -108.569

TEKAN

77.76

-1.3823 -1.27026 -1.15822 -1.04617 -0.93413 -0.82209 -0.7279 -0.72394 -0.83599 -0.94803 -1.06008 -1.17212 -1.28416 -1.39621

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

0 0.088251 0.176503 0.264754 0.353005 0.441257 0.576535 0.441257 0.353005 0.264754 0.176503 0.088251 0

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

-0.18753 -0.24194 -0.31221 -0.38986 -0.47126 -0.55476 -0.55476 -0.47126 -0.38986 -0.31221 -0.24194 -0.18753

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Tabel 4.4. Kebutuhan Baut Batang Vertikal

Vertical

32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56

0 0 4.389409 -0.28934 8.778818 -0.57868 13.16823 -0.86802 17.55764 -1.15736 21.94704 -1.4467 44.83138 44.83138 6.54E-09 -6.53461 21.94704 -6.53461 17.55764 -5.22769 13.16823 -3.92076 8.778818 -2.61384 4.389409 -1.30692 0 0

49.7376

TARIK

77.76

49.7376

Tabel 4.5. Kebutuhan Baut Batang Diagonal

Diagonal

33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55

0.614846 -9.32749 0.793213 -12.0334 1.023608 -15.5286 1.278199 -19.3909 1.545072 -23.4395 1.818828 -27.5925 8.215499 -27.5925 8.215499 -27.5925 6.978964 -23.4395 5.773521 -19.3909 4.623552 -15.5286 3.582878 -12.0334 2.777208 -9.32749

TEKAN

49.7376



Gambar 4.1 Contoh gambar desain sambungan baut pada titik P.

4.2

Perhitungan Angkur dan Base Plate Berikut adalah data reaksi tumpuan dan displacement yang didapatkan dari model struktur dengan menggunakan program SAP2000. Tabel 4.6 Reaksi Tumpuan Dan Kombinasi Gaya Pada Tumpuan Kombinasi Gaya (N) 4 5 6 7 8 Nilai Max 7596.68 -15193.4 15193.36 -15193.4 15193.36 15193.36

Ruv

1 2 3 -2.44044E-05 -3.22596E-05 -7596.68

Ruh

23468.99559 30525.15853 56299.83 50549.54 36275.45 24774.87

20837.5 9336.919 56299.83

N N Penentuan ukuran base plate dengan mengecek syarat dibawah ini : Pu ≤ øcPp Dengan: 

øc

= 0,6



Pp

= 0,85 fc

A1 √

= 0,85 25 B N 2 Maka, øc×Pp

= Pu

0,6 0,85 25 B N 2

= Pu

(B N) perlu =

=

= 2207,837 mm2

Diperoleh ukuran base plate perlu sebesar 2207,837 mm2, maka ukuran base plate pakai harus memenuhi syarat bahwa > (B N) perlu, seperti di bawah ini: 40 Laporan Perancangan Struktur Baja Universitas Pembangunan Jaya


B

= 300 mm

N

= 300 mm

B x N = 300 x 300 = 90000 mm2 Dengan menggunakan ukuran base plate (300 mm 300 mm) = 90.000 mm2 > 2207,837 mm2, sehingga desain base plate sudah aman.

Kemudian dalam menentukan jumlah angkur, terlebih dahulu lakukan pengecekan bahwa Vu <ø ×fv×Ab × n. Dengan: Ø

= 0,75

fv

= 0,6 x 250 = 150 Mpa dengan menggunakan angkur A307 dengan diameter 16 mm

n

= jumlah angkur

Maka, Vu < ø ×fv×Ab ×n 15193,36 N = 0,75× 166 MPa × ( × ×162) × n n=

= 0,671694 unit

Minimal penggunaan angkur dalam struktur adalah 2 unit, sehingga dipasang 2 unit angkur A307 dengan diameter 16 mm.

Gambar 4.2 Tampak atas base plate.

Menentukan ukuran base plate yaitu dengan langkah di bawah ini : Syaratnya yaitu t perlu> 1,49 × c ×√

dengan:



C = 150 (dipilih maksimum jarak tepi penampang siku ganda ke tepi baseplate)



Pu = 56299,85171 N



Fy = 250 Mpa 41





B = 300 mm



N = 300 mm

Maka: tperlu> 1,49 × c ×√ tperlu = 1,49 × 100×√ tperlu = 11,82 mm, sehingga dipilih t pakai sebesar 15 mm.


Laporan Perancangan Struktur Baja

Recommend Documents