LAPORAN PERHITUNGAN STRUKTUR GUDANG DENGAN MATERIAL BAJA MENGGUNAKAN PROGRAM SAP2000 V19
Dosen: Irpan Hidayat D2940
Disusun oleh: Hans Putra Mahardika 1801421472 Wirawan TryKusuma 1801430786
TEKNIK SIPIL CIVL6057 – PROJECT – LA43 LA43 BINA NUSANTARA UNIVERSITY 2017
PERENCANAAN STRUKTUR GUDANG DENGAN PROFIL BAJA PIPA
1. PEMODELAN STRUKTUR
Analisis struktur rangka kuda-kuda lengkung dilakukan dengan Program SAP2000 v19 (Structure Analysis Program). Desain kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 1. Tampak Depan Struktur Baja
Gambar 3. Desain Kuda-kuda Lengkung dengan Curved Frame Geometry dari SAP Pemodelan struktur kuda-kuda dengan SAP ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 3. Pemodelan Struktur kuda-kuda secara 2D dengan SAP
Gambar 4. Pemodelan Struktur kuda-kuda secara 3D dengan SAP
2. PERATURAN DAN STANDAR PERENCANAAN
a) Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002. b) Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung, PPPURG 1987. c) Tabel Profil Baja.
3. DATA TEKNIS
Bentang kuda-kuda
= 37 meter
Jarak antar kuda-kuda
= 6 meter
Profil kuda-kuda
= Pipa 2”
Mutu Baja
= BJ 37
Alat Sambung
= Las
Tegangan putus minimum (fu)
= 370 MPa
Tegangan leleh minimum (fy)
= 240 MPa
Profil Gording
= CNP 125.50.20.3,2
Berat profil gording
= 6,76 kg/m
Sudut Kemiringan (α)
= 15,7°
Penutup Atap
= galvalume
Tebal Penutup Atap
= 0,3 mm
Profil Kolom Struktur
= IWF 250.250.9.14
Profil Pipa Baja
= 2”
Diameter luar
= 60.5 mm
Tebal
= 3.8 mm
Gambar 5. Profil Gording CNP 125.50.20.3,2
Gambar 6. Profil Kolom IWF 250.250.9.14
Gambar 7. Profil Baja Pipa 2”
Tampilan Extrude profil yang digunakan pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 8. Tampilan Extrude Profil Pipa 2” yang Digunakan dalam Kuda-kuda
4. PEMBEBANAN
Pembebanan yang bekerja pada struktur Kuda-kuda diinput dengan program SAP2000 v14 dengan cara mengisi jenis beban apa saja yang bekerja dengan cara Define – Load Pattern, seperti ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 9. Jenis Beban yang Bekerja pada Struktur Kuda-kuda
Kombinasi pembebanannya dapat diinput dengan cara Define – Load Combinations. Kombinasi pembebanan dijabarkan sebagai berikut: 1) 1,4D 2) 1,2D + 1,6L 3) 1,2D + 0,5L + 0,8 Angin Kanan 4) 1,2D + 0,5L – 0,8 Angin Kanan 5) 1,2D + 0,5L + 0,8 Angin Kiri 6) 1,2D + 0,5L – 0,8 Angin Kiri Kombinasi pembebanan yang diinput dengan SAP ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 10. Kombinasi Pembebanan yang Digunakan dalm Analisis
5. PERHITUNGAN BEBAN a) Beban Mati
Beban instalasi ME ( Mechanical Electrical )
= 25 kg
Beban mati (dead load ) yang bekerja pada struktur kuda-kuda telah dihitung secara otomatis oleh SAP dari Material Set.. Input beban mati (dead load ) dapat dilakukan terhadap pelat struktur dengan cara Assign – Area Loads – Uniform (Shell) – Dead, dengan arah beban FZ (-1) dari atas ke bawah. Input beban mati pada kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 11. Input data gravitasi dalam kondisi dead load
Gambar 12. Input data dead load pada struktur pelat
Beban mati (dead load ) yang bekerja pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 13. Beban Mati (dead load) yang bekerja pada struktur kuda-kuda
b) Beban Hidup
Berat pekerja
= 100 kg
Berat air hujan
= 40 – (0,8 × α) = 40 – (0,8 × 15,7°) = 27,44 kg
Berat hidup total
= 100 + 27,44 = 127,44 kg
Beban hidup (live load ) yang bekerja pada struktur kuda-kuda diinput terhadap pelat galvalume. Input beban hidup (live load ) dapat dilakukan dengan cara Assign – Area Loads – Uniform (Shell) – Live. dengan arah beban FZ (-1) dari atas ke bawah. Input beban hidup pada kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut.
Gambar 14. Input data gravitasi dalam kondisi dead load
Gambar 15. Input data live load pada struktur pelat
Gambar 16. Beban Hidup (live load) yang bekerja pada struktur kuda-kuda
c) Beban Angin
Berdasarkan PPPURG 1987, koefisien angin untuk gedung tertutup adalah s ebagai berikut:
Tekanan angin di luar derah pantai (q w) = 25 kg/m 2 Sudut kemiringan kuda-kuda
= 15,7°
Koefisien angin tekan
= (0,02 α) – 0,4 = (0,02 × 15,7) – 0,4 = 0,086
Koefisien angin hisap
= -0,4
i.
= L jrk. antar gording × Bantar kk × Koef tekan×qw
Angin Tekan (QT)
= 1 × 6 × 0,086 × 25 = 12,9 kg Beban angin Vertikal (V T)
= QT × cos α = 12,9 × cos 15,7° = 12,42 kg
Beban angin Horizontal (H T)
= QT × sin α = 12,9 × sin 15,7° = 3,49 kg
ii.
Angin Hisap (QH)
= L jrk. antar gording × Bantar kk × Koef hisap×qw = 1 × 6 × 0,4 × 25 = 60 kg
Beban angin Vertikal (V H)
= QH × cos α = 60 × cos 15,7° = 57,76 kg
Beban angin Horizontal (H H)
= QH × sin α = 60 × sin 15,7° = 15,63 kg
Input beban angin dari arah kanan pada struktur joint kuda-kuda dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force, dengan arah beban sumbu X dan Z. Begitu pula dengan beban angin dari arah kiri. Setelah semua beban dimasukkan, struktur kuda-kuda harus di release karena tiap joint kuda-kuda adalah sambungan, maka diasumsikan adanya sendi pada tiap joint dengan cara Assign – Frame – Release – Moment 33.
Gambar 17. Assign Frame Release, untuk Mengasumsikan sendi pada tiap joint
6. ANALISIS STRUKTUR
Acuan perencanaan yang akan digunakan dilakukan dengan cara Design – Steel – Frame Design – View/Revise Preferences. Kemudian pilih AISC-LRFD 93
Gambar 18. Steel Frame Design Berdasarkan AISC-LRFD 93 7. PENGECEKAN STRUKTUR
Mengecek struktur dengan Analyze – Run Analysis – Run.
Untuk melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan dengan cara Design – Steel Frame Design – Start Design/Check of Structures.
Gambar 19. Steel Frame Design
Nilai rasio tegangan (perbandingan tegangan yang terjadi dengan tegangan yang direncanakan, σ/ σr ) pada setiap elemen batang dapat diketahui dengan cara Design – Steel Frame Design – Display Design Info – PM Ratio Color and Values.
Untuk menampilkan gaya-gaya yang bekerja (tekan dan tarik) pada struktur dapat dilakukan dengan cara Display – Show Table – Analysis Result – Element Output
– Frame Output – Element Forces seperti berikut:
Gambar 20. Tabel Element Forces Frame
8. KONTROL HITUNGAN
Dari output SAP diperoleh: Gaya tarik maksimum
= 9830,98 kg
Gaya tekan minimum
= 51,47 kg
Profil baja yang dianalisis adalah pipa 2” dengan spesifikasi sebagai berikut:
Baja 37 o
Tegangan Putus minimum (fu)
= 370 MPa
o
Tegangan leleh minimum (fy)
= 240 MPa
o
Modulus Elastisitas (E)
= 200000 MPa
o
Diameter luar (dluar )
= 6,05 cm
o
Diameter dalam (ddalam)
= 5,29 cm
o
Tebal Profil (t w)
= 0,38 cm
o
Luas Penampang (A n)
= (0,25.π.d2luar ) - (0,25.π.d2dalam) = (0,25.π.6,05) - (0,25.π.5,29) = 6,76 cm 2
Profil harus direncanakan agar memenuhi persyaratan kekuatan (strength) dan syarat kekakuan (stiffness) A. Analisis Batang Tarik
Cek Kekuatan Batang Tarik (Strenght)
Tegangan Tarik yang terjadi, σ = = Tegangan tarik rencana, σr
Pu An 9830,98 6,76
= 1454,29 kg/cm 2
= Ø × fy = 0,9 × 2400 = 2160 kg/cm 2
Rasio tegangan, stress ratio
=
=
σ σr 1454,29 2160
= 0.673 < 1 (OK)
Syarat. σ < σr 1454,29 < 2160 (OK) Profil mempunyai kekuatan cukup.
Cek Kekakuan Batang ( Stiffness) Momen inersia penampang, I = 1/64 × π × d 4luar – d4dalam) = 1/64 × 3,14 × (6,05 4 – 5,294) = 27,31 cm4 Jari-jari inersia batang, i
=
√
=
√
I
A
27,31 6,76
=2 Panjang batang, Lk
= 100 cm
Nilai Kelangsingan
= Lk/i = 100/2 = 50
syarat, λ < λmax 50 < 300 (OK) mempunyai kekakuan cukup
B. Analisis Batang Tekan
Cek Kekuatan Batang Tekan ( strength)
Panjang Batang, L
= 120 cm
Faktor p. efektif batamg, k
= 1 (ujung batang merupakan sendi)
Panjang tekuk batang, Lk
=k×L = 1 × 120 = 120 cm
Jari-jari inersia batang, i
=
=
√ √
I
A 27,31 6,76
=2 Kelangsingan Batang tekan
1
Lk
π
1
= ×
=
1 3,14
×
= 2,09
√
×
120 2
fy E
×
√
2400
200000
Karena λ c ≥ 1,2 Maka faktor tekuk, ω
= 1,25 × λ 2c = 1,25 × 2,09 2 = 5,46
Tegangan tekan yg terjadi, σ = =
Pu An 51,47 6,76
= 7,61 kg/cm2
Tegangan tekan rencana, σr = Ø ×
fy ω
= 0,85 ×
2400 5,46
= 373,63 kg/cm 2 Rasio tegangan, stress ratio
=
=
σ σr 7,61 373,63
= 0,02 < 1 (OK) Syarat, σ < σr 7,61 < 373,63 (OK) Profil mempunyai kekuatan cukup.
Cek Kekakuan Batang Tekan (Stiffness)
Panjang Batang, Lk
= 120 cm
Jari-jari inersia batang, i
=
√ √ I
A
=
27,31 6,76
=2 Kelangsingan Batang
= L/i = 120/2 = 60
Syarat kelangsingan batang tekan, λ < 200 60 < 200 (OK) Profil mempunyai kekakuan cukup
9. CEK LENDUTAN MAKSIMUM YANG TERJADI
Lendutan yang terjadi akibat beban mati dan hidup dapat diketahui dengan program SAP dengan cara, Display – Show Deformed Shapes seperti ditunjukkan gambar berikut.
Gambar 21. Deformasi Struktur Akibat Beban Mati dan Hidup
Kontrol lendutan: Nilai Lendutan yang terjadi < Lendutan yang diizinkan 0,0068 mm < 1/300 × L 0,0068 mm < 1/300 × 1000 mm 0,0068 mm < 3,33 mm (OK) Lendutan terkontrol
10. OUTPUT PROGRAM Gaya dalam momen Dimunculkan output gaya dalam momen 3-3 Display – Show Forces/Stresses – Moment 3-3
Gambar 22. Gaya Dalam Momen
Gaya dalam geser Dimunculkan output gaya dalam geser Display – Show Forces/Stresses – Shear 3-3
Gambar 23. Gaya Dalam Geser
Gaya dalam Aksial/Normal Dimunculkan output gaya dalam aksial/normal Display – Show Forces/Stresses – Axial
Gambar 24. Gaya Dalam Aksial/Normal 11. KESIMPULAN
1. Perencanaan struktur kuda-kuda lengkung menggunakan profil baja pipa, untuk menghindari adanya tekuk lateral karena profil pipa mempunyai kekakuan yang sama ke segala arah, tidak ada sumbu lemah dan sumbu kuat; 2. Dari hasil analisis yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa struktur kuda-kuda aman dan mampu menerima berbagai macam kombinasi pembebanan yang meliputi: beban mati, beban hidup, dan beban angin.
