Analisa Penampang (XTRACT)

Transkripsi

1 . Latar Belakang Banyak inovasi yang telah dilakukan dalam bangunan struktur baja. Salah satunya adalah Bracing Anti Tekuk (Buckling Restrained Braced, BRB). Tugas Akhir ini melanjutkan studi yang telah dilakukan sebelumnya oleh Thamrin Ashari, 00 dengan judul Perbandingan Pemakaian Pengaku CBF dan BRB pada Gedung Bertingkat. Sedangkan fokus Tugas Akhir ini adalah mengambil portal tingkat dari gedung pada studi sebelumnya untuk dilakukan analisa yang lebih mendalam. Dalam hal ini bentuk penampang yang akan digunakan ada jenis yaitu penampang persegi, penampang lingkaran, dan penampang multibox yang kesemuanya mempunyai baja inti berpenampang silang (cross section).. Flowchart metode studi Mulai Perencanaan Dimensi penampang BRB Permodelan portal Pembebanan pada portal Analisa struktur SAP 000 v.4 Kontrol penampang portal (SNI 00). Rumusan Masalah. Bagaimana pengaruh pemasangan dari BRB dengan berbagai bentuk penampang terhadap simpangan dan daktilitas struktur portal akibat mendapat beban mati, hidup maupun beban gempa dari arah kiri dan kanan?. Bagaimana dengan perilaku penampang BRB itu sendiri (deformasi, kontur tegangan, tipe kegagalan struktur dan respon inelastisnya) dengan berbagai bentuk penampang terhadap gaya-gaya yang bekerja?. Berapa besar biaya yang dikeluarkan dari tiap tiap bentuk penampang BRB? Perencanaan Sambungan Analisa (XTRACT) Analisa deformasi,kontur tegangan dan tipe kegagalan struktur (ABAQUS v.6.7) Visualisasi dalam bentuk gambar Perhitungan biaya volume material penampang Penabelan hasil analisa dan biaya Selesai Gambar. Flowchart Metode Studi

2 . Data Perencanaan Bahan BRB Mutu Baja BJ 4: fy = 50 Mpa fu = 40 Mpa Mutu Beton (f c) = 0 Mpa. Perencanaan Dimensi BRB Perencanaan dimensi dari BRB antara lain :. berbentuk persegi dengan baja inti berbentuk silang (cross section). b B Gambar. Potongan melintang BRB bentuk persegi Lebar BRB (B) = 400 mm Panjang Baja Inti(b) = 50 mm Tebal steel tube (tp) = 6 mm Tebal Baja inti (tb) = 5 mm. berbentuk lingkaran dengan baja inti berbentuk silang (cross section). b tb tb tp tp Gambar. Potongan melintang BRB bentuk lingkaran Diameter (D) = 406,4mm Panjang Baja Inti (b) = 50mm Tebal steel tube (tp) = 9,5mm Tebal Baja inti (tb) = 5 mm. berbentuk multibox section schemes. lt lt b B Gambar. Potongan melintang BRB bentuk multibox section schemes Lebar BRB (B) = 85mm Panjang Baja Inti (b) = 50mm Panjang steel tube (lt ) = 80mm (lt ) = 50mm Tebal steel tube (tp ) = 6mm (tp ) = 6mm Tebal Baja inti (tb) = 5mm 4. Data Pembebanan Pembebanan Plat Atap a. Beban Mati - Beban finishing= 86 kg/m - Berat plat bondek = 0. kg/m - Berat beton=40 kg/m Beban Mati = Beban finishing + Berat plat bondek + Berat beton = 86 kg/m + 0. kg/m + 40 kg/m = 6. kg/m b. Beban Hidup - Beban Hidup = 00 kg/m Pembebanan Plat Lantai a. Beban Mati - Beban finishing= 86 kg/m - Berat plat bondek = 0. kg/m - Berat beton=40 kg/m Beban Mati = Beban finishing + Berat plat bondek + Berat beton tb tp tp

3 = 86 kg/m + 0. kg/m + 40 kg/m = 6. kg/m b. Beban Hidup - Beban Hidup = 50 kg/m c. Beban Dinding Beban dinding = 50 kg/m Beban Gempa Beban Gempa dihitung menggunakan Respons Spektrum dengan bantuan SAP 000 v.4 dengan data sebagai berikut : a). Wilayah Gempa : Zone 6 b). Jenis tanah : Tanah Lunak c). Percepatan gravitasi:9.8 m/dt d).faktor kepentingan (I):(Perkantoran) e). Faktor reduksi gempa (R) :8.5 Beban Angin Beban Angin dekat pantai = 40 kg/m Kombinasi Pembebanan Kombinasi Pembebanan yang dipakai berdasarhan SNI yaitu : COMBO :.4 D COMBO :. D +.6 L COMBO :. D L +. W COMBO 4 :.0 D +.0 L ±.0 E COMBO 5 : 0.9 D ±.0 E 5. Perencanaan Sambungan Permodelan Sambungan BRB KOLOM K800x00x4x6 Gambar5. Permodelan sambungan tampak depan Gambar 5. Detail sambungan A-A 5.. Perencanaan Baut Data dan spesifikasi baut : Type baut : Tumpu Mutu baut : BJ 50 fy = 900 kg/cm ; fu = 5000 kg/cm Diameter : Ø 4 mm =,4 cm Ø perlemahan =,4 + 0,(dibor) =,7 cm A = ¼.π.(,7) = 4.7 cm Tebal plat BAUT A-A GUSSET PLATE PLAT SAMBUNG : 0 mm = cm Baut dilubangi dengan cara POND maka : Perhitungan jumlah baut Kekuatan Baut Kuat geser ϕ.rn = ϕ x 0.5 x fu x x Ab = 0.75 x 0.5 x 5000 x x 4.7 = 079,9 kg (menentukan) BALOK INDUK WF500x00xx8 BRB A-A

4 4 Kuat tumpu ϕ.rn = ϕ x.4 x d x tp x fu = 0.75 x.4 x.7 x x 5000 = kg Baja inti pada BRB berbentuk cross terdiri dari 4 sisi, sehingga beban aksial yang bekerja pada BRB tersebut dibagi 4. - Kapasitas maksimum beban tekan Kuat minal Tekan (Nn) N n = A g. f cr = A g. fy ω f cr = fy ω untuk: λ c 0,5 ω = 0,5 < λ c <, ω =,4,6 0,67λc λ c, ω =,5 λ c λ c = 0,5 < 0,5 ω = Gambar 5. Empat sisi baja inti BRB Jumlah Baut (n) = Pu / (ϕ.rn) - Untuk portal melintang eksterior n = (9905,8/4) / 079,9 =, digunakan 4 baut - Untuk portal memanjang eksterior n = (99787,94/4) / 079,9 =, digunakan 4 baut 6. Perhitungan Kapasitas penampang dengan Analitis Manual Gambar 6. Baja inti Data penampang baja inti : Luas (A) = 6875mm = 68,75cm Momen Inersia : I xx = I yy =. 50. (50) 4. 6,5.6,5. ( 6,5 +,5). 6,5. (6,5) + N n = 68, kg/cm = 4875 kg Beban maksimum yang diijinkan (Nu) Nu = φ. Nn = 0, kg = 5859, 75 kg - Kapasitas maksimum beban tarik Kuat minal Tarik (Rn) - Kuat nominal leleh : Rn = A g. f y Rn = 68,75.500kg /cm Rn = 4875 kg Beban maksimum yang diijinkan (Ru) Nu = φ. Nn = 0, kg = 79687, 5 kg - Kuat nominal putus : Karena pada tengah batang tidak ada sambungan maka Ae =Ag Sehingga: Rn = A e. f u Rn = 68,75.400kg /cm Rn = kg = (909684,9) = ,4 mm 4

5 5 Beban maksimum yang diijinkan (Ru) Ru = φ. Rn = 0, kg = 58906, 5 kg 7. Analisa Perilaku BRB Permodelan portal Karena Ru akibat leleh Ru akibat putus, maka diambil yang paling kritis yaitu Rn akibat leleh.sehingga beban maksimum yang diijinkan akibat tarik adalah 79687,5 kg. - Kapasitas momen nominal maksimum Zx = Zy = I/y Y = ½. H = ½. 50 = 75 mm Gambar 7. Permodelan Portal Deformasi portal Zx = Zy = ,4 /75 = 584,8 mm = 5,8 cm M n = Z. fy = 5,8.500 kg/cm = 8075 kgcm. Mu = φ. Mn = 0, kgcm = 5867, 5 kgcm 6. Perhitungan dengan XTRACT Pada XTRACT yang hanya dimodelkan baja inti dari BRB saja. Setelah dimodelkan maka untuk mengetahui kapasitas beban tarik, dan momen dilakukan Run Analysis. Berikut ini adalah hasil dari XTRACT setelah di Run Analysis : Dari XTRACT Analysis Report dapat dilihat bahwa : Kuat tekan minal (Nn) = 4,9 x 0 6 N = 4,9 x 0 5 kg Maka, Nu = φ. Nn = 0,85. 4,9 x 0 5 kg = 5865 kg Kuat tarik minal (Rn) = 4,9 x 0 6 N= 4,9 x 0 5 kg Maka, Ru = φ. Rn = 0,75. 4,9 x 0 5 kg = 645 kg Gambar 7. Deformasi portal Kontur tegangan Portal Gambar 7. Kontur tegangan Kontur tegangan BRB -Kapasitas momen maksimum (Mn) = 9,8 x 0 Nm = kgcm Maka, Mu = φ. Mn = 0, kgcm= kgcm Gambar 7.4 Kontur tegangan

6 6 8. Perhitungan Biaya. berbentuk persegi dengan baja inti berbentuk silang (cross section) : - Luas Baja = 6 mm = 0,06 m - Luas Beton = 669 mm = 0,669 m Volume Baja = 0,06 m x m = 0,06 m Volume Beton = 0,669 m x m = 0,669 m. berbentuk lingkaran dengan baja inti berbentuk silang (cross section) : - Luas Baja = 868,65 mm = 0,0869 m - Luas Beton = 06848,46mm = 0,06848 m Volume Baja = 0,0869 m x m = 0,0869 m Volume Beton = 0,06848 m x m = 0,06848 m. berbentuk multibox section schemes : - Luas Baja = 4779 mm = 0,04779 m Volume Baja = 0,04779 m x m = 0,04779 m 8. Perhitungan biaya Harga Material : Harga baja kg = Rp 7.700,- Harga beton m K50 = Rp ,- Tabel 8. Harga BRB per penampang 8. Kesimpulan. Pengaruh tiap penampang BRB terhadap struktur portal: Gaya lateral ke kanan (BRB tertekan) Deformasi (mm) titik.60 titik.46 titik.897 titik.655 titik.6897 titik.889 titik titik.774 titik.8406 Tegangan (Mpa) titik E titik 6.687E titik E titik -47.6E titik 5.7E titik E titik E titik 4.475E titik E

7 7 Regangan titik.44e e-06 titik E E-06 titik.758e e-06 NO Regangan maximum minimum titik 5.87E E-06 titik E E-06 titik 8.566E E-06 titik.8e e-06 titik 6.07E E-06 titik 4.77E E-06 titik.79e e-06 titik 6.84E E-06 titik 4.54E E-06 Gaya lateral ke kiri (BRB tertarik) Deformasi (mm) titik.0887 titik.7076 titik.756. Perilaku BRB titik 8.86E E-06 titik 0.96E E-06 titik 8.75E E-06 titik 5.0E E-06 titik 8.58E E-06 titik 9.595E E-06 -Ketika BRB tertekan : titik titik Deformasi (mm) E E-0 NO titik.05 titik.88 titik.4669 titik.79 titik.9805 titik Tegangan (Mpa) maximum minimum titik titik titik titik titik titik titik E E E E-0 Tegangan (Mpa) titik 8.765E titik -.6E titik 9.49E titik E titik titik e-0 titik titik.99e titik E titik titik titik

8 8 Regangan titik E E-06 titik E E-06 Regangan titik 58.6E E-06 titik 6.99E E-06 titik 4.006E E-06 titik 64.48E E-06 titik E E-06 titik.87e e-06 titik 4.895E E-06 titik E E-06 titik E E-06 titik 09.57E E-06 -Ketika BRB tertarik : - Kontur Tegangan Berdasarkan gambar kontur Deformasi (mm) tegangan BRB pada BAB 9, titik titik titik titik titik titik 85.90E E E E E E-0 Tegangan (Mpa) titik e-0 titik E-0 tegangan terbesar terjadi pada baja inti yang dekat dengan gusset plate. Sedangkan pada daerah tengah BRB dan pada chasing, tegangan yang terjadi kecil. - Kegagalan Struktur Baja inti BRB leleh terlebih dahulu sebelum chasing. Hal ini bisa diamati pada kontur tegangannya. Tegangan yang terjadi pada baja inti lebih besar daripada pada chasing. Biaya tiap penampang: titik E-0 titik E-0 titik e-0 titik E-0