MERENCANA KONSTRUKSI BAJA
Karyoto
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2011
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
i
Kata Pengantar Buku pegangan ini dibuat dengan maksud dapat dijadikan panduan bagi mahasiswa yang memprogram mata kuliah Merencana Konstruksi Baja. Buku ini berisi tentang penerapan PPBBI-83 dalam merencana bangunan konstruksi baja dengan menggunakan metode tegangan ijin (Analysis strenght design). Mudah-mudahan buku pegangan ini dapat memberikan kemudahan pada mahasiswa dan pembelajaran menjadi suasana yang menyenangkan.
Surabaya, 16 Desember 2011
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
ii
Daftar Isi Kata pengantar
...............................................
i
Daftar isi
.................................................
ii
I.
Perencanaan Gudang terbuka
.................................................
1
II.
Perencanaan Gudang tertutup
.................................................
17
III.
Bangunan dengan keran (Crane) .................................................
15
IV.
Balok
.................................................
37
Balok-kolom
.................................................
67
Komposit
.................................................
76
Sambungan
.................................................
89
V. VI. VII.
Daftar Pustaka.
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
iii
I.
PERENCANAAN GUDANG TERBUKA Data perencanaan: Bentang kuda-kuda Panjang gudang Tinggi kolom Jarak kolom Tipe kuda-kuda Penutup atap Mutu baja Peraturan muatan Peraturan baja Metode
= 16,000 m = 40,000 m = 9,000 m = 5,000 m : Polenceau : Seng gelombang : BJ.37 tegangan dasar ( ) = 1600 kg/cm2 : PMI tahun 1983 : PPBBI-1983 : Analisis elastis (ASD)
Bagian-bagian perencanaan :
Gambar 1.1 : Bagian-bagian perancanaan
Gambar 1.2 : Type kuda-kuda, sudut atap 17 0
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
1
A. Perhitungan Gording Panjang lereng atap = 8: 0,9563 = 8,366 m Jumlah lapangan gording = 8,366 : (1,80-0,20) = 5,235 m Jarak gording = 8,366 : 5 = 1,674 m Direncanakan gording C.120.60.20.2,5 A = 6,525 cm2 g = 5,122 kg/m Ix = 148,24 cm4 4 3 Iy = 32,96 cm Wx = 24,706 cm Wy = 8,429 cm3 Penggantung gording dipasang 3 (tiga) lapangan pada sumbu y. Pembebanan : 1. Akibat beban mati : Beban atap seng = 10 x 1,674 x 1 = Beban sendiri gording = Jumlah = Besi-besi kecil 10% = Jumlah = Bibulatkan =
16,74 5,122 21,862 2,186 24,048 25,000
kg/m kg/m kg/m kg/m kg/m kg/m
y x q.sin
q
q.cos Gambar 1.3 : Uraian pembebanan pada gording
Sudut atap 17 Mx = 1/8.(25.0,9563). 52 = 74,711 kgm 2 My = 1/8.(25.0,2924).(5/3) = 7,615 kgm (dipasang trekstang 2 bh) 0
2. Akibat pembebanan angin -1,2
-0,4
Keadaan I
+0,8
Keadaan II
Gambar 1.4 : Koefisien angin (c) pada bangunan terbuka Yang menentukan q = 0,8x40x1,674 = 53,57 kg/m dibulatkan = 54 kg/m Mx = 1/8x 54x 52=168,75 kgm My = 0 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
2
3. Akibat beban P = 100 kg Mx = 1/4x(100x0,9563)x 5 = 119,54 kgm My = 1/4x(100x0,2924)x(5/3) = 12,18 kgm 4. Kontrol tegangan : a. Kombinasi beban 1 + 2 :
(7471,1 16875) (761,5 0) 24,706 8,429
= 985,5 + 90,4 = 1075,9 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 b. Kombinasi beban 1 + 3 :
(7471,1 11954) (761,5 1278) = 24,706 8,429
= 786,3 + 234,9 = 1021,2 kg2 < 1600 kg/cm2 5. Kontrol lenturan a. Kombinasi 1 + 2 :
5 x(0,2391 0,54) x500 4 384 x 2,1x10 6 x148,24 5 x(0,073 0) x(500 / 3) 4 fy = 384 x 2,1x10 6 x32,96 fx =
= 2,04 cm = 0,011 cm
f = (2,04) 2 (0,11) 2 = 2,05 cm b. Kombinasi 1 + 3 :
5 x0,2391x500 4 96,53x500 3 384 x2,1x10 6 x148,24 48 x 2,1x10 6 x148,24 5 x0,073x(500 / 3) 4 29,24 x(500 / 3) 2 fy = 384 x 2,1x10 6 x32,96 48 x2,1x10 6 x32,96 fx =
= 1,43 cm = 0,052 cm
f = (1,43) 2 (0,052) 2 =1,44 cm c. Lenturan maksimal = 2,05 cm < f ijin = 1/180 x 500 = 2,75 cm ---- OK
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
3
B. Perhitungan Penggantung Gording T/sin
T
T
T/sin T
5,000m Gambar 1.5 : Penggantung gording dan uraian gaya T = 6x(7,615x5/3+29,24) = 252 kg T/sin =
252 1,674 : (5 / 3) 2 (1,679) 2
= 319 kg diterima batang tarik
Luas bt.tarik = 319/1600 = 0,228 cm2 ,digunakan 10 dengan A=0,79 cm2
C. Perhitungan Regel (Pengaku) 0,500m 8,500m
5,000m Gambar 1.6 : Pemasangan Regel (pengaku) Beban sendiri ( C.120.60.20.2,5) = 10,244 kg/m Perangkai = 10,244 kg/m Jumlah (q) = 20,288 kg/m ,dibulatkan = 21 kg/m Ix = (2x32,96)+(6,525x502)= 16378 cm4 ; S = 5,122x25 = cm3 Mx = 1/8x21x52 = 65,625 kgm = (6562,5 x25):16378 = 9,5 kg/cm2< 1600 kg/cm2 Tinjauan perangkai diagonal (baja 10) = D.S/b.I = 0,5 kg/cm2 Gaya pada batang = (0,5x5,122)xcos.45=1,82 kg = 1,82 :(1/4x3,14x12) = 2,32 kg/cm2< 1200 kg/cm2 Penghubung menggunakan las (a=3mm) Panjang las min.=(10x0,3)+(3x0,3)= 4 cm UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
4
Diagram Cremona (Perhitungan gaya batang)
Gambar 1.7 : Pembebanan pada konstruksi kuda-kuda
Gambar 1.8 : Diagram cremona akibat beban P
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
5
Gambar 1.9 : Diagram Cremona akibat beban angin dari kiri
Gambar 1. 10 : Diagram Cremona akibat beban angin dari kanan
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
6
Tabel 1.1 : Gaya-gaya batang
Nomor Batang 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Beban mati (kg) 2 +231 +231 -1705 -2142 -2730 -2730 -420 -420 +1701 +2058 +2058 +1470 -210 -210 +3360 -525 +50 -50 -567 +820 +567 -651 +1533 +459 -432 -651 +945
Beban angin (kg) Angin Angin kiri kanan 3 4 +270 +270 +189 +189 -1512 -1620 -1755 -1890 -2430 -2484 -2430 -2457 -2376 -243 -270 -324 +2349 +1269 +1971 +1512 +1836 +1377 +932 +589 -284 -297 -1782 -1890 +162 +189 -270 -324 -162 -162 +216 +189 -810 -729 +1215 +999 +675 +648 -810 -729 +2079 +1890 +459 +378 -459 -405 -675 -594 +594 +486
Beban gabungan (kg) 2+3 5 +501 +420 -3297 -3897 -5160 -5106 -690 -517 +4050 +4029 +3894 +2402 -494 -3987 +3522 -795 -112 +166 -1377 +2038 +1242 -1461 +3612 +918 -891 -1326 +1539
2+4 6 +501 +420 -3405 -4032 -5214 -5187 -663 -544 +2970 +3570 +3435 +2059 -507 -4095 +3549 -849 -112 +106 -162 +1819 +1215 -1380 +3423 +837 -837 -1245 +1431
Panjang batang 7 1,063 1,673 1,673 1,673 1,673 1,673 1,673 1,000 1,600 1,600 1,600 3,200 0,500 1,870 0,968 2,150 1,436 2,486 1,903 2,175 1,673 1,004 2,175 1,046 1,000 1,000 1,673
Profil 8 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 40.40.5 40.40.5 40.40.5 40.40.5 40.40.5
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
7
D. Perhitungan Rangka Batang Kuda-kuda 1. Beban yang bekerja a. Beban mati (P) Beban atap : 18,81x5x10 = 940,5 kg Beban gording : 14x5x6,31 = 441,7 kg Beban rangka : 112 x 2 x 3,77 = 844,5 kg (ditafsir 50.50.5, g=3,77 kg/m) Jumlah = 2226,7 kg Besi-besi kecil 20% = 445,34 kg Jumlah = 2672,04 kg Beban mati (P) = 2672,04 : 13 = 205,55 kg, dibulatkan = 210 kg b. Beban angin (W), coef.angin = +0,8 W = 1,674x40x0,8x5 = 267,84 kg, dibulatkan = 270 kg 2. Perhitungan gaya-gaya batang menggunakan Diagram Cremona yang dimasukkan kedalam tabel.
hasilnya
3. Perhitungan ukuran batang-batang: a. Batang tekan 5 F6 = - 5214 kg Lx =Ly=1,673 m o Pendekatan menurut EULER: Ix =1,690xAxL2 (untuk = 1400 kg/cm2) o Pendekatan menurut BUSTRAAN: A =
P +2,5.L2 ( untuk profil
)
o Syarat : i min = Lk : 200 Pendekatan : EULER : Ix =1,69x5,214x1,6732 = 24,67 cm4 BUSTRAAN: A =5,216/1,6+2,5x1,6732 = 10,26 cm2 i min = 167,3 : 200 = 0,84 cm Dicoba profil 50.50.6 x = 167,3:1,5 = 122 x =
Ix=25,6cm4, A=11,38 cm2, ix=iy=1,5 cm x =2,421
2,421x5214 = 1110 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 11,38
y e = 5+14,5 =19,5mm
Tinjauan sumbu bebas bahan (y-y): Iy = 2 x (Iy + A.e2) = 2 x (12,88 + 5,69. 1,952) = 68,87 cm2 iy =
68,87 = 2,46 cm 2 x5,69
y = 167,3 : 2,46 = 68 , y = 1,438 y = 1,438 x 5214 : 11,38 = 659 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 OK !
... OK
x
x 60 60
10 60 y Gb.1.11: Penampang profil
Pemasangan pelat kopel pada bentangan Ly: iy = 1,5 cm, jarak kopel = 60 x 1,5 = 90 cm Jumlah lapangan ganjil, n =3 maka Lky = 167,3 : 3 = 55,77 cm <90 cm ... OK UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
8
b. Batang tarik 9. F9 = +4050 kg Lx =Ly = 1,600 m An = F : (0,75x) = 4050 : (0,75x1600) = 3,375 cm2 i min = (Lk/240) = 1600 : 240 = 0,667 cm Dipakai profil 40.40.5 A = 2x3,24 = 6,48 cm2 ,iy = 1,20 cm 4. Perhitungan Sambungan a. Apabila menggunakan baut 10 mm P ijin geser = (1/4 x 3,14 x 12 )x 2 x (0,6 x 1600) = 1507 kg P ijin tumpu = 1 x 1 x (1,2 x 1600) = 1920 kg b. Apabila menggunakan paku keling 11 mm P ijin geser = (1/4 x 3,14 x 1,12) x 2 x (0,8x1600) = 2431 kg P ijin tumpu = 1,1x (1,6x1600) = 2816 kg c. Apabila menggunkan las, tebal las (a) = 0,7x0,5 = 3,5mm Pijin las = 2 x 0,35 x (0,58x1600) = 649,6 kg tiap 1 cm Contoh: Batang 6, F6=5214 kg a. Apabila menggunakan baut 10 mm, n = 5214:1507 = 4 buah b. Apabila menggunakan paku keling 11 mm, n = 5214:2431 = 3 buah c. Apabila menggunakan las, l netto = 5214 : (5214x4) = 2,25 cm (4 sisi) l bruto = 2,25 +(3x0,35) = 3,3 cm
F. Perhitungan Kolom 1. Beban vertikal (V) Beban mati Beban angin Beban kolom (ditafsir) Jumlah Besi-besi kecil Jumlah (V) Beban horisontal (H) = 540 kg
= 7x210 = 4,7x270 = 9x45 = 20%
V H
Mx1 0,5m 9m
= 1470 kg = 1269 kg = 405 kg = 3144 kg = 629 kg = 3773 kg V = 3773 kg H = 540 kg Mx1 = 0 Mx2 =540 x 9 = 4860 kgm Lkx = 2.9 = 18 m Lky = 8,50 m
Mx2 Gambar 1.12 : Pembebanan pada kolom
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
9
a. Direncanakan profil tunggal Pendekatan : Ix = 1,69 x 3,773 x 92 = 517 cm ix = (2x900) : 200 = 9 cm iy = 850 : 200 = 4,25 cm Dicoba profil WF.300.200.8.12 A = 73,38 cm2 ; b = 200 mm; h = 294 mm; tb =8 mm ; ts =12mm; ix = 12,5 cm; iy= 4,71 cm; Wx = 771 cm3; Wy = 160 cm3 ; Ix = 11300 cm4 ; Iy =1600 cm4 b. Faktor KIP ( ) Lky =850 cm h/tb = 29,4:0,8 = 36,75 < 75 L/h = 850: 147 = 57 >1,25x b/ts = 20,8 Katagori: penampang tidak berubah bentuk
0,63xE 0,63x 2,1x10 6 Lxh 850 x 29,4 1041 ; C2 = 827 < 1041 1600 bxts 20 x1,2 827 kip x0,7 x1600 889 kg/cm2 1041 5 x1600 1,19 0 889.(8 3x ) 4860
C1 =
c. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap: r = 3267 kg/cm2
d
3773 486000 52 631 = 683 kg/cm2 72,38 771
bs/ts = 10/1,2=8,4 < 10
3267 21,8 OK 683
Kontrol lipat pada badan:
pl 1,266.10 6.(
0,8 2 ) 93 kg/cm2 29,4
1 =52+631=683 kg/cm2 ; 2 =52-631=-579 kg/cm2
579 0,85 683
;
kr = 19,1x93=1776 kg/cm2 > 1600 kg/cm2 kr = 5,35x93=497 kg/cm2 < 928 kg/cm2 = 540:(0,8x29,4)=23 kg/cm2 Rumus kontrol :
683 2 23 2 ( ) ( ) = 0,44 < 1 1600 497 d. Faktor pembesaran momen (
--- OK
nx ) nx 1
= (2x900):12,5 = 144 < 200, ex = 1000 kg/cm2 nx =Ax ex/V = 72,28x1000/3773 = 19 ; nx/(nx-1) = 19/18 = 1,06 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
10
e. Faktor tekuk (max) Lky = 850 cm ; y = 850: 4,71 = 181 >x yang menentukan mak = 6,323 f. Kontrol interaksi
6,323x3773 486000 = 994 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 0,85 x1,19 x1,04 x 72,38 771 3773 486000 2. = 804 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 1,19 x 72,8 771 1.
Profil WF.300.200 dapat dipakai.
G. Perencanaan Kaki Kolom V=3773 kg
M=4860 kgm H=540 Kg 340 mm T
L T 50
300 50 53
294
53
Gambar 1.13 : Penampang kaki kolom Pemeriksaan tegangan : a. Tinjauan las (tebal las 5mm) Ix las= 2x(1/12x0,5x273 )+ 2x(0,5x19,2x13,52)+2x(0,5x20x14,72) = 9461 cm 4 M = 4860 kgm ; b= (486000x14,7)/9461 = 756 kg/cm2 V = 3773 kg ; d= 3773 : 66,2 = 56 kg/cm2 H = 540 kg ; = 540 : 27 = 20 kg/cm2
i (756 56) 2 3.(20) 2 = 813 kg/cm2 < 0,58x1600 = 928 kg/cm2 b. Pemeriksaan angker T = 486000/34 + 3773/2 =16181 kg UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
11
Luas angker = 16181 : 1600 = 10,12 cm2 Dipasang 3 22, A=11,39 cm2 >10,12cm2 akibat M, = 16181 : 11,39 = 1420 kg/cm2 akibat H, = 540 : 22,78 = 24 kg/cm2
i 1420 2 3.(24) 2 = 1421 kg/cm2
---OK
< 1600 kg/cm2
Panjang angker: lekat = 15 kg/cm2
;
L=
16181 15 x 2 x(3,14 x 2,2)
= 79 cm
c. Pemeriksaan pelat kaki Dicoba ukuran 300x400 mm beton = 60 kg/cm2 terjadi =
3773 486000 = 23,4 kg/cm2 < 60 kg/cm2 OK 30 x 40 1 2 x 40 x60 6
Tebal pelat kaki : M = 1/12x23,4x272 = 1422 kgcm
t
1422 = 2,31 cm 1600 x1 / 6 x1
H. Perhitungan Pondasi V=3773kg M=4860 kgm H=540 Kg 50
Kolom pondasi 40x60
50
Balok pondasi 40x60
100
Pelat pondasi ht=15 cm
200
200 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
12
Beban pondasi: Beban V : = 3772 kg Kolom 40/60 : 0,4.0,6.2..2400 = 1152 kg Balok 40/60 : 0,4.0,6.2.2400 = 1152 kg Pelat (15 Cm): 0,15.2..2..2400 = 1480 kg Tanah sirtu : 2..2..1,5.1850 = 11000 kg Total = 18557 kg M pada pondasi = 4860 + (540.2) = 5940 kgm
18557 594000 0,96 kg / cm 2 ijin 200.200 1 / 6.200.200 2
OK !
Perhitungan dimensi beton bertulang: Beban balok = 3773 +1152 = 4925 kg Beban pelat = 3773 + 1152 + 1152 = 6077 kg
4927 5940 6687 kg / m 2 2 2.2 1 / 6.2.2 6077 5940 5975 kg / m 2 2 2.2 1 / 6.2.2
qbalok q pelat
a. Kolom pondasi 40/60 cm M = 5940 kgm V = 3773 + 1152 = 4925 kg L=2m Penulangan :........... b. Pelat pondasi (ht=15 cm) M = ½. . 5975. 12 = 2987,5 kgm D = ½. . 5075. 1 = 2987,5 kg Penulangan :........... c. Balok pondasi 40/60 cm M = ½. .(2.5687). 12= 6687 kgm D = ½. . (2.5687).1 = 13374 kg Penulangan :...........
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
13
I.
Perhitungan Ikatan Angin 3,348m 5,022m
S1 5,000m
H1
5,022m
H2
3,348m
H3
Gambar 1.14 : Pembebanan pada ikatan angin Pada bangunan terbuka pembebanan seluas 30% Tekanan angin = 0,9x40 = 36 kg/m2 H1 = A1x36x0,3=2,1x36x0,3 = 23 kg H2 =A2x36x0,3= 7,6x36x0,3 = 83 kg H3 =A3x36x0,3=11.55x36x0,3 = 125 kg R = 23+83+0,5x125 = 168,5 kg S1= (168,5):(5/7,09) = 239 kg A = 239:1600 = 0,15 cm2 digunakan baja 12, A=1,13 cm2 > 0,15 cm2 Tinjauan terhadap bentangan (PPBBI-1983): Gudang terdiri dari 9 buah kuda-kuda, bentang kuda-kuda di antara dua buah ikatan angin (n) = 6 bentang. Q = (2672,04 : 5) : 6 = 34 kg/cm2 dk = 5 m (jarak kuda-kuda) dg = 1,674 m (jarak gording) h = 5m (jarak kuda-kuda ikatan angin) L = 8,37x2=16,74 m (miring atap) A tepi 50.50.5 = 11,38 cm2 Q = n.q.dk.L = 17074,8 kg N/L= 0.298
0,25 x17074,8 = 0,02 OK 2,1x10 6 x11,38
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
14
I. Perhitungan penurunan di titik D
Gambar 1.15: Pembebanan 1 satuan di puncak
Gambar 1.16 : Diagram Cremona akibat beban 1 satuan
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
15
Tabel 1.2 : Perhitungan penurunan kuda-kuda No. batang 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Beban(P) (kg) 2 +231 +231 -1785 -2142 -2730 -2730 -420 -220 +1701 +2058 +2058 +1470 -210 -2205 +3360 -525 +50 -50 -567 +820 +567 +651 +533 +459 -432 -651 +945
Panjang(L) (cm) 3 104,6 167,3 167,3 167,3 167,3 167,3 167,3 100 160 160 160 320 50 187 96,8 215 143,6 248,6 190,3 217,3 167,3 100,4 217,5 104,6 100 100 167,3
Luas(A) ( cm 2 ) 4 7,51 7,51 11,38 11,38 11,38 11,38 11,38 11,38 7,51 7,51 7,51 7,51 11,38 11,38 7,51 11,38 7,51 11,38 11,38 7,51 7,51 11,38 7,51 7,51 11,38 11,38 7,51
=PL/E .A(cm) 5 +0,002 +0,003 -0,013 -0,015 -0,019 -0,019 -0,003 -0,002 +0,017 +0,011 +0,021 +0,030 -0,001 -0,018 +0,021 -0,005 +0,001 -0,001 -0,005 +0,012 +0,006 +0,003 +0,022 +0,003 -0,002 -0,003 +0,010
Penurunan di titik D = 2x0,476 = 0,953 cm Penurunan yang diijinkan = 1/1000x 1600 = 1,6 cm
Beban 1 satuan 6 0 0 -0,9 -1,2 -2,1 -2,1 -1,6 0 +0,9 +1,1 +1,3 +0,8 0 +1 +0,3 -0,4 +0,2 -0,2 -0,5 +0,8 +0,8 -1 +1,7 0 0 -1 +1,6 Jumlah
u=5x6 (cm) 7 0 0 +0,012 +0,018 +0,040 +0,040 +0,005 0 +0,016 +0,024 +0,028 +0,024 0 +0,018 +0,007 +0,002 +0,001 +0,001 +0,003 +0,010 +0,005 +0,003 +0,038 0 0 +0,003 +0,016 +0,476
OK
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
16
II. PERENCANAAN GUDANG TERTUTUP Bentang kuda-kuda : 16,000 m Panjang gudang : 40,000 m Tinggi kolom : 9,000 m Jarak kolom : 5,000 m Penutup atap : Seng gelombang Dinding : Pasangan batu bata Mutu baja : BJ.37 Tegangan dasar ( ) = 1600 kg/cm2 Peraturan muatan : PMI-1983 Peraturan perencanaan : PPBBI-1983 Tipe kuda-kuda : Portal gewel Metode : Analisis elastis Bagian-bagian perencanaan: Ikatan angin atap
Peggantung gording (Trek stang) 3,344 Gording 3,344 1,672
Kolom antara Penerangan
Regel Pintu
Ikatan angin dinding Ikatan angin diding Gambar 2.1 : Bagian-bagian konstruksi +0,4 -0,9 +0,9
(0,02.-0,4) +0,9 +0,4 Gambar 2.2 : Koefisien angin
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
17
A. Perhitungan Ikatan Angin 3,344 3,344 1,672 2,45m 3,00m 3,00m 3,00m 1,6 3,2
3,2
8,00 m
R s1
s2
s3
5m
1,672 3,344 3,344
H1
H2
H3
H4
Gambar 2.3 : Pemasangan regel dan kolom antara (a) Kerangka Ikatan Angin pada atap (b) Beban angin = 0,9x40 = 36 kg/m2 H1 =(9+9,24)x(1/2x0,8)x36x1/2 =132 kg H2 =(9,24+9,98)x(1/2x3,2)x36x1/2 =554 kg H3 =(9,98+10,96)x(1/2x3,2)x36x1/2 =604 kg H4 =(10,96+11,45)x(1/2x0,6)x36x1/2=609 kg R =132+554+604+304,5 =1594,5 kg S1 =(1594,5-132):(5/5,272) =1543 kg Dipakai baja 12, A=1,13 cm2 = 1543:1,13= 1366 kg/cm2 <1600 kg/cm2
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
18
B. Ikatan Angin Pada Dinding Melintang H1
3,00m 3,00m s1
s2
s3
H2
3,00m Rh
1,6m Rav
D
S1 S2
S3
405
910 A 2278
MC=0 -S3x1,6+2278x1,6-405x3=0 S3=1520 kg (tarik) MB=0 S1x1,6+2278x1,6=0 S3=-2278 kg (tarik)
Rbv
C
H1=H2=36x4,5x2,5= 405 kg Rav=Rbv=405,9:1,6=2278 kg Rbh=H1+H2=810 kg
B
V=0 S9=(405x32):1,6=810 kg A=1520:1600=0,95 cm2 Digunakan baja 12 A=1,13 cm2
2278
Gambar 2.4 : Diagram gaya
C. Ikatan Angin Pada Dinding Memanjang H1 3,00m 3,00m s1
s2
H2 A
s3 Rh B
5,00m Rav
Rbv D
C S1
S2
1596 A 2873
S3
3,00m
H1=H2=1595 kg Rav=Rbv=1595x9:5=2873 kg Rh=H1+H2=3190 kg MD=0 S1=1920 kg (tarik) MA=0 S3=-2813 kg (tarik) V=0 S2=1865 kg A=1865:1600=1,17 cm2 Digunakan baja 16, A=2,03 cm2
3190 B 2873
Gambar 2.5 : Diagram gaya
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
19
D. Perhitungan Kolom O-C Beban angin pada dinding (qx) = 0,9x40x3,2 =115,2 kg/m2 Mx =1/8x115,2x11,452 =1887,9 kgm V =50x11,45 = 572,5 kg i min = 1145:200 = 5,725 cm Dicoba profil WF.200.100.5,5.8 x = 1145 : 8,24 = 139 ; =3,729 x = = 79 + 1027 = 1106 kg/cm2 < 1600 kg/cm2
E. Perhitungan Regel 1. Regel tidak menahan beban vertikal Beban angin = 36 x 3 = 108 M = 1/8 x 108 x 52 = 837,5 kgm W = 33750 : 1600 = 21,1 cm3 Dipakai profil WF.125.60.6.8 , Wx=66,1 cm3 2. Regel Yang Menahan Beban Vertikal (di bawah regel ada jendela) Beban anginn (qy) = 36 x 1,5 = 54 kg/m Beban dinding (qx) = (0,15x1700x1,5)+31,5= 414 kg/m Mx = 1/8x414x52 = 1294 kgm, diperlukan Wx = 87 cm3 My = 1/8x54x52 = 169 kgm, diperlukan Wy = 10,6 cm3 Dipakai profil WF.150.150.7.10 ; Wx=219 cm ; Wy= 75,1 cm Kontrol lenturan: fx = = 0,98 cm fy = = 0,38 cm f total = = 1,05 cm f ijin = 1/250x500 = 2 cm > 1,05 cm
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
20
F. Perhitungan Portal Gewel 1. Analisis statika a. Akibat beban mati q= 190 kg/m C EI
EI
2,45m
170 B
D EI
EI
A
16,00 m
9,00m
E
Gambar 2.6 : Pembebanan pada portal gewel Beban atap : 18,81 x 5 x 10 = 940,5 kg Beban gording : 14 x 5 x 5,12 = 358,4 kg Beban kuda-kuda : 18,81 x 65 = 1222,65 kg Jumlah = 2521,55 kg Besi-besi kecil 20% = 504,31 kg Beban total = 3025,86 kg Beban merata (q) = 3025,86 : 16 = 190 kg/m Perhitungan momen menggunakan metode Moment distribution (Chu-Kia Wang: Statically Indeterminate Structure) : q= 190 kg/m
Perhitungan :
C 2,45m B
EI
EI
EI
D EI
A
9m
1) Distribution factor (DF). Titik B dan D : Kba:Kbc = 3EI/9 : 4EI/8,36 = 25,08 : 36 DFba = Dfde = 0,411 Dfbc = Dfdc = 0,589
E 16 m Gambar 2.7 : Pembebanan dan EI
Titik C : Kcb:Kcd = 4EI/8,36 : 4EI/8,36 = 1:1 DFcb = Dfcd = 0,500
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
21
1) Distribusi momen tahap I (titik B dan D dipasang pendel) -FEMbc=+FEMcb = -FEMcd = +FEMdc = 1/12.190.82 = 1014 kgm Joint Member DF FEM
MI
B BA 0,411
C
+416
BC 0,589 -1014 +598
+416
-416
CB 0,500 +1014 +299 0 +1313
D CE 0,500 -1014 -299 0 -1313
DC 0,589 +1014 -598
DE 0,411
+416
-416
-416
2) Distribusi momen tahap II (pendel di titik B dan D dilepas) C” C’
B
C
D
C CC” = /sin = 3,41. FEMba : FEMbc =
A
E
Gambar 2.8 : Pergoyangan titik B,C,D
Joint Member DF FEM
MI
3.EI . 6.EI . : 92 8,3 2
= 209,67 : 1657,26 pergeseran sebesar diumpamakan: FEMba = -FEMde = 1000 kgm pada pergeseran sebesar CC” : -FEMbc = -FEMcb = +FEMcd =+FEMdc = (1657,26/209,67).1000 = 7905 kgm
B
C
BA 0,411 +1000 +2838
BC 0,589 -7905 +4067
+3838
-3838
CB 0,500 -7905 -2034 0 +5871
CE 0,500 +7905 -2034 0 -5871
D DC 0,589 +7905 -4067
DE 0,411 -1000 -2838
+3838
-3838
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
22
Gaya dorong : 190 kg/m 1520 kg Mbc B
C Mcb
2,45m
HB’ Vb = 1520 kg HB
B Mba
9m A 8m Gambar 2.9 : Freeboby dan gaya luar Kerjakan Mbc dan Mcb dengan tanda positip (+) Balok A-B : MA = 0 +Hb.9 + Mba = 0 Hb = - (Mba/9) Balok B-C : MC = 0 -HB’.2,45+1250.8 – 1520.4 + Mbc +Mcb = 0 HB’ = (Mbc + Mcb + 6080)/2,45 Keseimbangan : Hb + Hb’ = 0 -(Mba/9) + (Mbc+Mcb+6080)/2,45 = 0 Diperoleh persamaan keseimbangan : -2,45 (Mba) +9(Mbc+Mcb) = -54720 Bilangan penghapus (x) : Substitusikan hasil distribusi momen tahap I dan II pada pers. di atas. -1019 – 9403.x + 8073 – 87381.x = - 54720 -96784.x = -62774 x = 0,638 3) Momen disain : Joint Member MI MII.X M disain
B BA +416 +2449 +2865
C BC -416 -2449 -2865
CB +1313 -3746 +2433
D CE -1313 +3746 -2433
DC +416 +2449 +2865
DE -416 -2449 -2865
4) Reaksi-reaksi : VB = VD = 1520 +0 = 1520 kg HA = + 2865/9 = 319 kg
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
23
b. Beban Angin : TahapI: q1
q2 C
2,45 m
EI
EI
B
D EI
EI
9m
q3
q4
A
16 m
E
Tahap II: C
C”
B
D
D’
C’ A
E
Tahap III:
C’ C B
C”
B’
A
D
E
Gambar 2.10 : Pembebanan tahap I, II dan III q1 = (0,02 x 17 - 0,4) x 40 x 5 = -12kg/m q2 = q4 = -0,4 x 40 x 5 = -80 kg/m q3 = +0,9 x 40 x 5 = 180kg/m Perhitungan : 1) DF : sama seperti di atas 2) Momen primer : a) Tahap I (titik B dan D dipasang pendel) FEM : FEMba=1/8.180.92 = 1828 kgm FEMbc=-FEMcb=1/12.12.8,362 = 70 kgm FEMcd=-FEMdc=1/12.80.8,362 = 466 kgm FEMde=1/8.80.9 = 540 kgm UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
24
b) Tahap II (pendel di titik D dilepas) terjadi pergeseran pada batang ED dan CC’= 1/2. /sin = 1,71. pada batang BC dan CD 1/2. C
C”
C’ Gambar 2.11 : Pergeseran titik C FEMde =
3.EI . = -1000kgm (dimisalkan) 92
FEMdc =FEMcd=-FEMcb=-FEMbc= 6EI.1,71./8,362= 3964 kgm c) Tahap III (pendel di B dilepas)
3.EI . = -1000kgm (dimisalkan) 92 3.EI .1,71. FEMbc = FEMcb = -FEMcd = -FEMdc = = 3964 kgm 8,35 2 FEMba =
3) Distribusi momen : Tahap I. Joint Member DF FEM 1
BA 0,411 +1828 -780
2
-19
3
-3 +1026
MI Tahap II. Joint Member DF FEM 1
MI
B
C BC 0,589 +70 -1118 +47 -28 +7 -4 -1026
CB 0,500 -70 -559 +92,5 -14 +14
BA 0,411 +1629
2
+30
3
+4
4
+0,5 +1664
CD 0,500 +446 -22 +92,5 -14 +14
-537
B
D
+537
DC 0,589 -466 -44 +47 -28 +7 -4 -488
C BC 0,589 -3964 +2335 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 -1664
DE 0,411 +540 -30 -19 -3 +488
D
CB 0,500 -3964 +1168 -147,5 +22 -22 +4 -4
CD 0,500 +3964 -873 -147,5 +22 -22 +4 -4
-2944
+2944
DC 0,589 +3964 -1746 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 +2184
DE 0,411 -1000 -1218 +30 +4 +05 -2184
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
25
Tahap III. Joint Member DF FEM 1
B BA 0,411 -1000 -1218
2
+30
3
+4
4
+05 -2184
MI
C BC 0,589 +3964 -1746 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 +2184
D
CB 0,500 +3964 -873 -147,5 +22 -22 +4 -4
CD 0,500 -3964 +1168 -147,5 +22 -22 +4 -4
+2944
-2944
DC 0,589 -3964 +2335 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 -1664
DE 0,411 +1629 +30 +4 +0,5 +1664
4) Gaya dorong : 96 kg Mbc 30kg
Mcb C Hc
B 1620 kg
Vc Mba
C Mcd Hc’ Vc’
560 kg 171kg Mdc D Mde
2,45 m
720 kg 9m
A
Ha 8m
He
E
Gambar 2.12 : Free body dan gaya luar Kerjakan Mbc,Mcb,Mcd,Mdc dengan tanda positip (+) Balok A- B : MB = 0 Ha.= 810-(Mba/9) Balok A-B-C : H = 0 Hc = 1620 – 30 – Ha = 780 + (Mba/9) Balok D-E : MD = 0 He = 360 –(Mde/9) Balok C-D-E : H = 0 Hc’ = -171-720+He = -531 – (Mde/9) Keseimbangan : Hc = Hc’ 780 + (Mba/9) = -531 – (Mde/9) Mba +Mde = -11799 ( Persamaan I ) Balok A-B-C : MA = 0 -Vc.8-Hc.11,45-30.10,225-96.4+1620.4,5+Mcb = 0 Vc = -0,16.Mba+0,125.Mcb-292 Balok C-D-E : ME =0 -Vc’.8+Hc.11,45+171.10,225+560.4+720.4,5+Mcd=0 Vc’ = -0,16.Mde+0,125.Mcd+149
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
26
Keseimbangan : Vc = Vc’ -0,16.Mba+0,125.Mcb-292 = -0,16.Mde+0,125.Mcd+149 0,125.(Mcb-Mcd) - 0,16 ( Mba-Mde ) = 436 ( Persamaan II ) Faktor penghapus : Pers. I : 1514 – 520.x – 520.y = - 11799 atau Pers. II : 134,25 – 736.x +736.y -86 – 616.x +616.y = 436 -1352.x + 1352.y = 388 atau diperoleh harga: x = 9,7459 ; y = 10,0329 5) Momen disain : Batang MI MII.x MIII.y Mdisain
BA +1026 +16217 -21912 -4669
BC -1026 -16217 +21912 +4669
CB -537 -28692 +29537 -308
- x - y = - 19,7788 –x + y = - 0,2870
CD +537 +28692 -29537 +308
DC -488 +21285 -16695 +4102
DE +488 -21285 +16695 -4102
6) Reaksi-reaksi: Balok A-B-C : MB = 0 Va.18 + 2340.4,5 + 141.10,225 + 96.12 + 560.4 = 0 Va = -853 kg V = 0 Vb = -656 +853 = 197 kg Ha = 810 – (-200) = 1010 kg He = 360 – (-773) = 1133 kg 7) Momen disain gabungan: Beban Mati Angin Jumlah
BA +2865 -4669 -1804
BC -2865 +4669 +1804
CB -2433 -308 -2741
CD +2433 -308 +2741
DC +2865 +4102 +6957
DE -2865 -4102 -6957
8) Reaksi-reaksi gabungan: VA = 1520 - 853 = 667 kg VD = 1520 + 197 = 1717 kg HA = 319 + 1010 = 1329 kg HE = 319 + 1133 = 1452 kg
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
27
C 2741kgm 2,45m 1804kgm
B
D
6957kgm 9,00m
A
1329kg 16,00m
E
667kg
1452kg 1717kg
Gambar 2.13 : Diagram M dan reaksi-reaksi
G. Analisis Dimensi Kuda-kuda (Balok CD) 1. Pembebanan 364kg
2741kgm
1452kg 6957kgm 1189 kg 1452kg 1645kg 502kg 1717kg Gambar 2.14 : Pembebanan pada kuda-kuda Gaya aksial (F) = 1189+502 =1691 kg Gaya lintang (D) = 1645+364 = 2009 kg Panjang (L) = 8,36 m a. Direncanakan profil tunggal Pendekatan : i min = 836 : 200 = 4,18 cm Dicoba : WF.350.175.7.11 A =63,14 cm ; b =175 mm ; h =350 mm; tb =7 mm; ts =11mm Iy =984 cm4 ; Wx=775 cm3 ; ix =14,7 cm; iy=3,95 cm; g =49,6kg/m b. Faktor KIP ( ) Lky =167 cm (jarak gording) h/tb = 350:7 = 50 < 75 L/h = 167 : 35 = 4,8 < 1,25x 175/11 = 19,88 Katagori: penampang dapat berubah bentuk A’=A1+Ab/6 = 17,7x1,1+(351-2,2x0,7)/6= 73,7 cm2 iA’= =2,58 cm Lk =167 cm =167/2,58=65 , A’=1,399 M x1 =6957 kgm ; M x 2 =5848 kgm (pada jarak gording terdekat) UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
28
kip 1600 x1,399 1144 kg/cm2
5 x1600 1,21 5848 1144.(8 3x ) 6957
c. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap: r = 3267 kg/cm2
d
1691 695700 1052 kg/cm2 63,14 775
bs/ts = 8,75/1,1=7,95 < 10
3267 =17,6 --- OK 1052
Kontrol lipat pada badan:
pl 1,266.10 6.(
0,7 2 ) 580 kg/cm2 32,8
1 =27+1025=1052 kg/cm2 2 =27-1025=-998 kg/cm2
998 0,95 < -0,5 ; 1052
kr = 13,5x580 =7830 kg/cm2 > 1600 kg/cm2 kr = 5,35x580 =3103 kg/cm2 > 928 kg/cm2 = 2009 :(0,7x32,8) =87,5 kg/cm2 Rumus kontrol :
1052 2 87,5 2 ( ) ( ) = 0,67 < 1 1600 928
--- OK
d. Pada portal bergoyang x 0,85 e. Faktor pembesaran momen (
nx ) nx 1
= (2x836):14,7 = 144 <200 ; ex = 1000 kg/cm2 nx =Ax ex/V = 63,14x1000/1691 = 59 ; nx/(nx-1) = 59/58 = 1,02 f.
Faktor tekuk (max) Lky = 167 cm ; y = 167 : 3,95 = 43 >x yang menentukan mak= 2,508
g. Kontrol interaksi
2,508 x1691 695700 = 956 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 0,85 x1,21x1,02 x 63,14 775 1691 695700 2) = 1025 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 1,21x 63,14 775 1)
Profil WF.350.175 dapat digunakan UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
29
H. Analisis Dimensi Kolom AB/DE 1. Pembebanan 1717kg 6957kgm 1210kg
Mx2 Mx1
1,5m 1,5m 6m
Gambar 2.15 : Pembebanan pada kolom a. Direncanakan profil tunggal Lkx = 9 m, Lky = 6 m Pendekatan : i min = 900 : 200 = 4,50 cm Dicoba : WF.350.175.7.11 A= 63,14 cm ; b= 175 mm ; h= 350 mm; tb= 7 mm; ts=11mm Iy= 984 cm4 ; Wx= 775 cm3 ; ix= 14,7 cm; iy= 3,95 cm; g=49,6 kg/m b. Faktor KIP ( ) Lky =150 cm (jarak lateral braching) h/tb = 350:7 = 50 < 75 L/h = 150 : 35 = 3,57 < 1,25x 175/11 = 19,88 Katagori: penampang dapat berubah bentuk A’=A1+Ab/6 = 17,7x1,1+(351-2,2x0,7)/6 = 73,7 cm2 iA’=
0,5.Iy =2,58 cm A'
Lk =150 cm =150/2,58 = 59 , ’=1,328 M x1 = 7,5/9 . 6957 = 6615 kgm ; M x 2 = 6957 kgm
kip 1600 x1,328 1204 kg/cm2
5 x1600 1,21 6615 1208.(8 3x ) 6957
c. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap: r = 3267 kg/cm2
d
1717 695700 1052 kg/cm2 63,14 775
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
30
bs/ts = 8,75/1,1=7,95 < 10
3267 17,6 --- OK 1052
Kontrol lipat pada badan:
pl 1,266.10 6.(
0,7 2 ) 580 kg/cm2 32,8
1 =27+1025 = 1052 kg/cm2 2 =27-1025 = -998 kg/cm2
998 0,95 < -0,5 ; 1052
kr = 13,5.580 =7830 kg/cm2 > 1600 kg/cm2 kr = 5,35.580 =3103 kg/cm2 > 928 kg/cm2 = 1234 :(0,7x32,8) =54 kg/cm2 Rumus kontrol :
1052 2 54 2 ( ) ( ) = 0,67 < 1 1600 928
--- OK
d. Pada portal bergoyang x 0,85 e. Faktor pembesaran momen (
nx ) nx 1
Gb= 10 (sendi) Ga= (Ic/h):(Ib/L) = (1/9):(1/1672)=1,86 Diperoleh harga k (koefisien tekuk) = 2 Lkx=2x9=18 m x =Lkx/ix=1800:14,7=123 < 200 ex =1370 kg/cm2 nx =A x ex/F = 63,14x(1370/1720) = 50,32 nx/(nx-1)=50,32:49,32=1,02 f.
Faktor tekuk (maksimum) Lky = 150 cm y = 150 : 3,95 = 76 < x yang menentukan mak= 2,92
g. Kontrol interaksi
2,92 x1717 695700 0,85 x1,21x1,02 x = 1155 kg/cm2 <1600kg/cm2 63,14 775 1717 695700 1,21x 2. = 1268 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 63,14 775 1.
Profil WF.350.175 dapat digunakan
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
31
I. Analisis Sambungan 1. Sambungan baut 20
100 V M
120
H 120 100 100 pengaku Gambar 2.16 : Detail sambungan M=6957 kgm V=1717 kg e 2 =(102+202+322+422+522)=6500 cm
695700 x 49 =2968 kg 2 x6500 2968 = 964 kg/cm2 < t 0,7 x1600 1120 kg/cm2 t 1 / 4 x3,14 x 2 2 1717 = 55 kg/cm2 10 x1 / 4 x3,14 x 2 2
N=
i (964) 2 3.(55) 2 = 1066 kg/cm2 < 1600 kg/cm2
----- OK
2. Kontrol pengaku: y x
12 7x12
H=6957/0,586 =14687 kg Ix=1/12.1,2.12,73 =204 cm4 ix=3,65 cm =1 =(0,7x35):3,65=6,7 =725 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 --- OK
60 7 60 Gambar 2.17 : Pelat pengaku 3. Perhitungan sambungan las
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
32
10 11 10
y1
1717kg 336
324
193 173
10 11 10 y2
169
1452kg 6957kgm
250 10 11 10
10
84 7 84 10
Gambar 2.18 : Penampang sambungan las
(17,5 x1) x0,5 (16,8 x7) x2,6 (324 x7) x19,36 (16,8 x1) x38,1 (21,6 x1) x47,05 17,5 16,8 64,8 16,8 16,8 33,8 16,8 17,5 (16,8x1)x56+(17,5x1)x58,1 y1
y1
8,75 43,68 7250,64 4604,8 604,8 640,8 1590,29 940,8 1016,75 17,5 16,8 64,8 16,8 16,8 33,8 16,8 17,5
y1 = 33,6 cm = 336 mm y2 = 250 mm
Ix (17,5x33,12 ) (16,8x34 2 ) 2( 121 x1x32,43 64,8x14,32 ) (16,8x1,4 2 ) (16,8x3,5 2 )
2( 121 x1x16,93 33,8x13,45 2 ) (16,8x22,4 2 ) (17,5x24,5 2 ) Ix = 102970 cm 4 M = 695700+1452x173=815304 kgm
t
815304x33,6 = 266 kg/cm2 102970
d = 1452 : 200,8 = 6,2 kg/cm2 = 17,5 kg/cm2
i (266 6,2 2 ) (3x17,5 2 ) = 270 kg/cm2 < 896 kg/cm2 --- OK Tebal las (a) = 270/896 = 0,4 mm
J. Perhitungan tumpuan sendi Gaya H=1452 kg ditahan oleh 2 baut Ø 22 mm
1452 250 kg / cm 2 2 2. .3,14.2,2 1 4
928 kg / cm 2
OK !
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
33
H=1452 kg Baut Ø 22 mm
Gambar 2.19 : Baut penahan gaya geser Perhitungan lainnnya dapat dilihat pada contoh Bangunan terbuka.
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
34
III. BANGUNAN DENGAN KERAN (CRANE) A. Pendahuluan Balok keran banyak digunakan pada bangunan industri. Pada pembebanan yang kecil, balok keran dapat direncanakan dengan profil tunggal (contoh : WF). Sedangkan pada pembebanan yang besar digunakan balok gabungan dari beberapa profil (contoh : profil kanal + WF).
(a)
(b)
1
(c)
2
3
(d)
Gambar 2.20 : (a,b,c)Bangunan industri, (d)Profil balok keran 1. Balok WF digunakan untuk bentang pendek dan beban ringan 2. Balok diperkuat dengan dengan pelat 3. Balok diperkuat dengan profil kanal, untuk kapasitas besar
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
35
1. Data Teknis Balok Keran c
d
cabin a f
e a. Potongan melintang bangunan b
b. Tampak atas konstruksi keran Gambar 2.21 : Data teknis balok keran 2. Pembebanan a. Beban sendiri keran Dimensi dan beban 5 Untuk semua bentang d(mm) e(mm) f(mm) Untuk bentang 12 m a(mm) c(mm) b(mm) Berat sendiri :keran +takel (ton) Berat takel (ton) Berat roda maksimum (ton) Untuk bentang 18 m a(mm) c(mm) b(mm) Berat sendiri :keran +takel (ton) Berat takel (ton) Berat roda maksimum (ton) Untuk bentang 24 m a(mm) c(mm) b(mm) Berat sendiri :keran +takel (ton) Berat takel (ton) Berat roda maksimum (ton)
Kapasitas keran (ton) 10 20 30
50
1300 860 680
1680 1070 840
2190 1140 970
2900 1370 990
3360 1520 1220
200 1800 3000 10 2 5,5
200 2200 3000 12 4 9
250 2300 3800 18 7 16
275 2400 4000 23 10 22
300 2500 4700 32 17 34
225 1900 3600 14 2 7
225 2200 3600 17 4 10
250 2300 3800 23 7 11
275 2400 4000 29 10 24
300 2600 4800 40 17 37
225 2000 4000 20 2 9
250 2250 4100 24 4 13
275 2300 4100 31 7 20
300 2400 4300 38 10 27
300 2600 5000 50 17 40
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
36
b. Beban hidup keran Beban sendiri keran + muatan hidup yang harus diangkat, dalam posisi keran induk dan keran angkat (crab=takel) yang maksimum bagi struktur yang ditinjau adalah : 1. Sebagai beban rencana diambil sama dengan beban keran dikalikan koofisien kejut. koofisien kejut = (1+ k1.k2.v) 1,15 v = kecepatan angkat maksimum (m/detik) pada pengangkatan maksimum tidak perlu diambil lebih dari 1 m/detik k1 = koefisien yang bergantung pada kekakuan struktur keran induk, dimana untuk keran induk berupa struktur rangka, harga k1 = 0,6 k2 = koefisien yang tergantung pada sifat-sifat mesin angkat dari keran angkatnya, dan diambil sebagai berikut: - pada mesin listrik biasa atau mesin-mesin lain dengan sifat sejenis k2=1 - pada mesin dengan pembatas percepatan otomatis (rem) dengan alat cengkeran : k2 = 0,75 dengan alat kait : k2 = 0,50 Hz= 1/7 Rmak
Hz
Hx
Hx
Hx
Hx Hx=1/30.berat keran+bebannya Alat penyambung ini menahan gaya rem memanjang (Hz) Hx= gaya rem melintang Hz= haya rem memanjang Gambar 2.22 : Pembebanan pada konstruksi keran
2. Gaya rem memanjang keran induk Gaya rem memanjang keran induk adalah gaya yang bekerja horisontal memanjang di atas lintasan di tempat masing-masing roda keran yang di rem, besarnya = 1/7 reaksi maksimum yang terjadi pada masing-masing roda. 3. Gaya rem melintang keran angkat Gaya rem melintang keran angkat adalah gaya yang bekerja horisontal melintang di atas keran induk. Gaya rem ini dibagikan pada roda-roda keran induk pada masing-masing lintasannya. Besarnya gaya rem melintang = 1/15 berat keran angkat + beban kerja, untuk masing-masing lintasannya. UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
37
B. Merencanakan Bangunan dengan keran (Crane) 1. Data Perencanaan Bentang kuda-kuda : 16,000 m Panjang gudang : 40,000 m Tinggi kolom : 9,000 m Jarak kolom : 5,000 m Penutup atap : Seng gelombang Dinding : Pasangan batu bata Mutu baja : BJ.37 Tegangan dasar ( ) = 1600 kg/cm2 Peraturan muatan : PMI-1983 Peraturan perencanaan : PPBBI-1983 Tipe kuda-kuda : Portal gewel Data keran : Kapasitas keran : 20 t Berat takel :7t Berat sendiri keran : 16 t Berat sendiri rel (ditafsir) : 30 kg/m Jarak roda keran : 3,8 m 2. Bagian Konstruksi Keran 2,45m 3m 6m 50
50
1500
100
50
Gambar 2.23 : Bangunan konstruksi keran 3. Pembebanan Pada Balok Keran 1m
P=27t Q=16t
A
B
Ra
15 m
Rb
Gambar 2.24 : Pembebanan pada balok keran Ra =
16 14 27 x = 33,2 t 2 15
; Rb = 9,8 t
Ra dipikul 2 roda keran masing-masing = 16,6 t Rb masing-masing = 4,9 t UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
38
4. Perhitungan Balok Keran a. Perhitungan momen 1) Beban mati 0,95 0,95
1,90
16,6t A
16,6t C D
E
F
B
R Ra
3m
3m
Rb
Gambar 2.25 : Pembeban roda keran pada balok keran Ra = 16,6 .(3,95+0,15)/6 = 11,34 t Rb = 16,6.(4,85+2,05)/6 = 21,86 t Mc = 11,34 . 2,05 = 23,247 tm Md = 11,34 . 3 – 16,6 . 0,95 = 18,25 tm Me = 11,34 . 3,95 – 16,6 . 1,9 = 12,42 tm Mf = 21,86 . 0,15 = 3,279 tm Koefisien kejut = 1,15 ; M maksimal = 1,15 x 23,247 = 26,735 tm 2) Beban mati Beban mati ditafsir = 150 kg/m Beban rel = 30 kg/m Jumlah = 180 kg/m M = 1/8 x 180 x 62 = 135 kgm = 0,135 tm 3) Beban hidup +mati M beban hidup+mati = 26,735 + 0,135 = 23,382 tm b. Reaksi (Gaya lintang) 1) Beban hidup 16,6t
16,6t
A Ra
B 3,8m
2,2m
Rb
Gambar 2.26 : Pembebanan roda keran pada gaya lintang maksimum Koefsisien kejut = 1,15 Ra = 1,15 ( 16,6 + 16,6.2,2/6) = 26,105 t 2) Beban mati Ra = ½ . 0,18 . 6 = 0,54 t 3) Gabungan 1)+2) : Ra = 26,105 + 0,54 = 26,645 t 4) Pada balok keran sebelah kanan: R = (4,9/16,6) (26,105)+0,54 = 8,25 t
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
39
c. Beban gaya rem melintang 16,6t
16,6 t 0,9t
0,9t N=2,371t y
Gambar 2.27 : Kombinasi pembebanan pada balok keran Beban = 1/15.(Beban kapasitas keran+ tekel) = 1/15.(20+7) = 1,8 t ; untuk satu roda = ½ .1,8 = 0,9 t M =
0,9 .(23,247) = 1,261 tm 16,6
D = 0,9 +0,9.2,2/6 = 1,23 t d. Beban gaya rem memanjang Beban = 1/7 x Reaksi maksimum pada roda keran = 1/7 x 16,6 = 2,371 t M = 2,371 x (20 + 7,5 ) = 65,203 tcm = 0,652 tm e. Analisis profil balok keran
Gambar 2.28 : Profil balok keran
L=6m Beban yang bekerja adalah : Mx = 26,735 +0,652 = 27,387 tm My = 1,261 tm Dx = 26,645 t ; Dy = 1,23 t N = 2,371 t
1) Direncanakan profil WF. 450.300.11.18 A = 157,4 cm2; b =300 mm; h =440 mm; tb =11 mm; ts =18mm Wx =2550 cm4 ; Wy =541 cm3 ; ix =18,9 cm; iy =7,18 cm ; g =124kg/m 2) Faktor KIP ( )
440 40 75 11 6000 1,25.300 L/h 13,64 21 440 18
h / tb
-- Penampang tidak dapat berubah bentuk
600.440 489 300.11 0,63.10 6 C2 827 1600 827 kip 489 .0,7.1600 1894 kg / cm 2 C1
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
40
5 x1600 0 1894. (8 3. ) 2738700
0,53 1
3) Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap: r = 3267 kg/cm2
d
2371 2738700 15 1074 = 1089 kg/cm2 157,4 2550
bs/ts = 150/1,8 = 8,9 < 10
3267 17,3 --- OK 1089
Kontrol lipat pada badan:
pl 1,266.10 6.(
11 2 ) 791 kg/cm2 440
1 = 15 + 1074 = 1089 kg/cm2 2 = 15 – 1074 = - 1058 kg/cm2
1058 0,97 < - 0,5 ; 1089
kr = 23,8 . 791 = 18892 kg/cm2 > 1600 kg/cm2 kr = 5,35 . 791 = 4232 kg/cm2 > 928 kg/cm2 = 26635 : (1,1 . 41,8) = 580 kg/cm2 Rumus kontrol :
1089 2 580 2 ( ) ( ) = 0,93 < 1 --- OK 1600 928 4) Pada portal bergoyang x 0,85 ny nx ) 5) Faktor pembesaran momen ( ) dan ( ny 1 nx 1 Lkx = 600 cm x = Lkx/ix = 600 : 18,9 = 32
x 1,081
nx = A . ex/F = 157,4. 20240/2371 = 1344 nx/(nx-1) = 1,0007 Lky = 600 cm y = Lky/iy = 600 : 7,18 = 84
y 1,687
ny = A x ey/F = 157,4. 2937/2371 = 195 ny/(ny-1) = 1,005 6) Kontrol interaksi
1,687.2371 2738700 126100 0,85 x1x1,0007 x 0,85 x1,005 x 157,4 2550 541
= 25 + 914 + 199 = 1138 kg/cm2 < 1600kg/cm2
2371 2738700 126100 1x 157,4 2550 541 2
2371 26645 3. 157,4 1,1.41,8
= 1323 kg/cm2 < 1600kg/cm2
2
= 1005 kg/cm2 < 1600kg/cm2
--- OK
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
41
5. Analisis Balok Konsol a. Beban pada balok konsol Salah satu roda keran tepat pada perletakan Beban hidup = 26,645 t Beban konsol = 0,15 t Total P = 26,645 + 0,15 = 26,8 t Konsol sebelah kanan = 8,25+0,15 = 8,4 t b. Analisis profil balok konsol M = 26,8 x 0,5 = 13,4 tm D = 26,8 t P=26,8 t
25
25
Gambar 2.29 : Pembebanan dan rencana profil konsol c. Cara lain adalah dengan memasang kolom ganda
Gambar 2.30 : Perencanaan kolom ganda
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
42
C. Perhitungan Portal menggunakan SAP 1. Pembebanan
a. Beban mati
b. Beban angin
c. Beban keran 2. Hasil analisis
a. Hasil kombinasi Beban mati+Angin+Keran
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
43
b. Hasil kombinasi Beban mati+ Keran
3. Analisis Dimensi Kolom a. Pembebanan V= 27810+80.9=28530 kg 2740 kg + 5850 kgm +10340 kgm
B 3m C
+16460 kgm 6m A
2740 kg
Gambar 2.35 : Pembebanan pada kolom b. Kolom direncanakan WF.500.200.11.19 Pendekatan : i min = 900 : 200 = 4.5 cm A=131,3 cm2; b=210 mm; h=506 mm; tb=11 mm; ts=19mm Ix=56500 cm4 ; Wx=2230 cm3 ; ix=20,7 cm; iy=4,33 cm ; g=80kg/m c. Faktor KIP ( ) Lky =300 cm (jarak lateral braching) h/tb = 506:11 = 46 < 75 L/h = 300 : 50,6 = 5,92 < 1,25. 201/19 = 13,2 Katagori: penampang dapat berubah bentuk A’=A1+Ab/6 = 21,.1.1,9+(50,6-2,2).0,7/6= 47,06 cm2
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
44
0,5.Iy =5,2 cm A'
iA’=
=300/5,2 = 58 , ’=1,317 kip 1600 : 1,317 1214 kg/cm2
5 x1600 0,90 15138 1214.(8 3x ) 16015
---- = 1
d. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap: r = 3267 kg/cm2
d
28530 1646000 218+739= 957 kg/cm2 131,3 2230 3267 17,4 --- OK 1077
bs/ts = 10,5/1,1= 9,54 < 10 Kontrol lipat pada badan:
pl 1,266.10 6.(
1,1 2 ) 598 kg/cm2 50,6
1 =218 +739 = 957 kg/cm2 2 =218 – 718 = - 490 kg/cm2
490 0,5 < -0,5 ; 957
kr = 13,5 . 598 = 8073 kg/cm2 > 1600 kg/cm2 kr = 5,35 . 598 = 3199 kg/cm2 > 928 kg/cm2 = 2740 : (1,1. 50,6) = 66 kg/cm2 Rumus kontrol :
957 2 66 2 ( ) ( ) = 0, 7 < 1 1600 928
--- OK
e. Pada portal bergoyang x 0,85 f.
Faktor pembesaran momen (
nx ) nx 1
Gb= 10 (sendi) Ga= (Ic/h) : (Ib/L) = (1/9) : (0,5/16,72) = 3,72 Diperoleh harga k (koefisien tekuk) = 1,7 Lkx=1,7 . 9 = 15,3 m x=Lkx/ix=1530 : 20,7 = 74 ly = Lkly/iy = 300 : 4,43 = 68 x total = 74 2 68 2 101 < 200 ex = 2032 kg/cm2 (tabel) nx = A . ex/F= 131,2. 2032/35656 = 7,49 nx/(nx-1) = 7,49/6,49 = 1,16 g. Faktor tekuk (maksimum) Lky = 300 cm y = 300 : 4,43 = 68 < x =74 yang menentukan mak= 1,507 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
45
h. Kontrol interaksi
1,507 . 28530 1646000 = 1457 kg/cm2 < 1600kg/cm2 0,85 x1x1,16 x 131,3 1690 28530 1646000 = 1200 kg/cm2 < 1600kg/cm2 --- OK 131,3 1690
Profil dapat digunakan
Daftar Pustaka Anonim, 1983, Peraturan Pembebanan Untuk Gedung , Bandung: Yayasan DPMB --------, 1983, Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia 1983, Bandung: Yayasan DPMB Bowles, Joseph.E, 1985, Structural Steel Design, Terjemahan: Pantur Silaban, Jakarta: Erlangga Burhan, Hanis, Konstruksi Baja, Bandung: ITB Burhan, Hanis, Las Dalam Konstruksi Baja, Bandung: ITB CRS & DO , 1972, Steel Design Manual, London: Crosby Lockwood Staples Kurniawan, C.Iscak & Wiryani, Perencanaan Bangunan Baja, Surabaya: Universitas Petra Salmon, C.G dan J.E.Johnson, 1986, Steel Structures Design and Behavior, Terjemahan: Wira.M, Jakarta: Erlangga
UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja
46