BAB IV PERHITUNGAN STRUKTUR REDESAIN

Transkripsi

1 BAB IV PERHITUNGAN STRUKTUR REDESAIN 4.1 STRUKTUR ATAP GEDUNG Pada perhitungan struktur atap gedung dari kuda-kuda baja konvensional dalam perencanaan konstruksinya dibuat sesuai dengan Pedoman Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI), dan SK SNI untuk baja tahun 00 sedangkan untuk perhitungan struktur atap gedung dari baja ringan (smartruss) dalam perencanaan konstruksi perhitunganya menggunakan program AS (Australian/NZ limit state) PENENTUAN MATERIAL Pada struktur atap gedung ini memiliki bentang kuda kuda 18 m. Baja dipilih sebagai material struktur atap dengan beberapa pertimbangan sebagai berikut : a) Dengan bentang yang sama, jika menggunakan material kayu tidaklah efektif, dikarenakan memerlukan dimensi yang besar, sambungan untuk batang tarik dan tekannya berbeda dan cukup rumit, selain itu pula keterbatasan material kayu di pasaran yang menyebabkan harga kayu mahal, pemasangannya yang memerlukan waktu yang cukup lama. b) Dengan bentang yang sama, jika menggunakan material beton kesulitan pelaksanaan pengecoran menjadi perhatian utama. Yaitu sesuai dengan bentuk kuda kuda pengecoran miring cukup sulit dikerjakan di lapangan. Selain itu pula memerlukan perancah, pemasangan bekisting, menunggu beton kering, pembongkaran bekisting sehingga kurang efisien terhadap waktu dan biaya. c) Untuk bentang 18 m, pemilihan material baja sangatlah tepat karena sambungan untuk batang tekan dan tariknya sama sehingga memudahkan dalam pelaksanaannya.

2 d) Dengan panjang di pasaran umumnya 1 meter, dapat meminimalkan sambungan yang diperlukan. e) Pelaksanaan yang lebih mudah dan praktis, lebih efisien dalam waktu dan biaya. Pada perhitungan struktur kuda kuda baja ini, kami membandingkan perhitungan struktur menggunakan bahan baja konvensional dengan baja ringan ( smartruss). Berikut ini adalah gambar perencanaan denah atap Gedung Laboratorium dan Ruang Kuliah Universitas Semarang Jl. Sukarno Hatta Semarang. 600 A B C D F H E G KETERANGAN : A = NOK B = KUDA - KUDA UTAMA C = KUDA-KUDA 1/4 D = JURAI E = KUDA-KUDA SETENGAH F = BRACING G = GORDING H = TRACSTANG Gambar 4.1. Denah Atap Struktur atap rangka baja dalam perencanaan menggunakan metode LRFD (Load and Resistance Factor Design) atau desain beban dan faktor 17

3 resistensi, dimana cek tegangan yang terjadi tehadap tegangan leleh ( fy ), dan kombinasi beban untuk atap sebagai berikut : w = 1, D + 1,6 L w = 1, D + 0,5 L ± 1,3 W Keterangan: D = Beban mati L = Beban hidup ( akibat pekerja dan air hujan ) W = Beban angin PERENCANAAN GORDING a. Data : Kemiringan atap ( α ) : 30 o Bentang Gording : 4 m Jarak gording yang ditinjau ( Lc ) : 1,99 m Penutup atap ( genteng keramik + usuk + reng ) : 50 kg/m Plafond + penggantung ( ) : 18 kg/m Beban angin : 5 kg/m Beban hidup : 100 kg/m Berat gording Channel 00x75x0x3, : 9,7 kg/m Tegangan leleh ( fy ) : 400 kg/m Menggunakan 1 ( satu ) buah trackstang Digunakan profil Canal 00x75x0x3, dengan mutu baja BJ 37, dan karakteristik penampangnya : A = 10,34 cm w = 9,7 kg/m Ix = 71 cm 4 Iy = 87,5 cm 4 Wx = 7,1 cm 3 Wy = 16,8cm 3 X Y B C Cx A X t Cy ey Y 18

4 Pembebanan Beban mati ( qd ) Berat gording Channel 00x75x0x3, = 9,7 kg/m Berat atap = 50 kg/m x 1,99 m = 64,95 kg/m Berat trackstang ( 10% x 9,7) = 0,97 kg/m + q tot = 75,147 kg/m Beban hidup ( ql ) Pekerja di tengah bentang ( P ) = 100 kg Air hujan ( qr ) = ( 40 (0,8 x a) ) x Lc = (40 (0,8 x 30) ) x 1,99 = 0,784 kg/m Beban angin ( qa = 5 kg/m ) Koefisien angin tekan ( ct ) = ( (0,0 x a) 0,4 ) = ( (0,0 x 30) 0,4 ) = 0, Koefisien angin hisap ( ch ) = 0,4 Beban angin tekan = 0, x 5 x 1,99 = 6,495 kg/m Beban angin hisap = -0,4 x 5 x 1,99 = -1,99 kg/m b. Kombinasi Beban C , x q y Gambar 4. Arah Gaya pada Gording Profil C 00x75x0x3, Beban Mati ( qd = 75,147 kg/m ) qdx = 75,147 x sin 30 o = 37,574 kg/m qdy = 75,147 x cos 30 o = 65,079 kg/m Beban Hidup ( P = 100 kg ) Px = 100 x sin 30 o = 50 kg Py = 100 x cos 30 o = 86,60 kg 19

5 ( ql = 0,784 kg/m ) qlx = 0,784 x sin 30 o = 10,39 kg/m qly = 0,784 x cos 30 o = 17,999 kg/m Beban Angin qa = qay = 6,495 kg/m c. KOMBINASI MOMEN 1 1 Dx Lx l + 1, 6Px l 8 4 Mx = ( 1,q + 1,6q ) , = ( 1, 37, ,6 10,39) = 03,433 kgm = 0 343,3 kgcm 1 1 l Dy Ly + 1, 6Py l 8 4 My 1 = ( 1,q + 1,6q ) ,6 86, = ( 1, 65, ,6 17,999 ) = 35,3496 kgm = 35 34,96 kgcm 1 q l Ly 8 My = ( 1, q + 0,5 ) Dy + 1 0,5 Py l ,3 q l Ay = ( 1, 65, ,5 17,999 ) ,5 86, ,3 6,495 8 = 69,4194 kgm = 6 941,94 kgcm Dari kombinasi 1 & dipilih My max yaitu My1 = 35 34,96 kgcm 0

6 d. Kontrol Tegangan BJ 37 ( fy = 400 kg/cm ) f = Mx Wy + My = Wx 0 343,3 16, ,96 7,1 = 1699,606 kg/cm Syarat, f fy 1699,606 kg/cm 400 kg/cm Oke! e. Kontrol Lendutan Keterangan :Pemasangan trackkstang antar gording pada tengah bentang gording, memberikan kekakuan tambahan padanya terhadap sumbu y. 3, 450 3, 450 Gambar 4.3. Lendutan gording 1 1 δ ijin = L = 400 = 1,667 cm

7 Sumbu X 5 q Dx + qlx 4 1 Px 3 δ X = l + l 384 Es I y 48 Es I y 5 (37, ,39) = , ,5 = 1,945cm Sumbu Y δ Y = 5 qdy + qly l 4 1 Py ( ) + ( l ) 384 Es I x 48 Es I x 3 5 (65, ,999) 10 = = 0,0 cm , δ = δ x + δy = ( 1,945) + (0,0) δ = 1,946 cm δ ijin = 1,667 cm..oke! PERHITUNGAN STRUKTUR REDESAIN KUDA-KUDA Perhitungan Struktur Redesain Kuda-Kuda Utama 1. Data Perencanaan o Bentang kuda-kuda : 18,00 m o Jarak kuda-kuda / bentang gording( Lk ) : 4,00 m o Jarak gording ( Lc ) : 1,99 m o Sudut kemiringan atap ( a ) : 30 o Penutup atap ( genteng keramik + usuk + reng ) : 50 kg/m o Plafond + penggantung : 18 kg/m o Beban angin : 5 kg/m o Beban hidup : 100 kg/m

8 o Beban air hujan = (40-0,8 a) Lc : 0,784 kg/m o Berat gording profil C , : 9,7 kg/m o Tegangan leleh baja ( fy ) : 400 kg /cm S4 S5 S3 S6 S0 S1 S S54 S53 S39 S5 S38 S40 S55 S41 S7 S56 S4 S57 S8 S9 S18 S48 S17 S33 S S1 S51 S19 S37 S50 S36 S49 S35 S6 S34 S5 S4 S3 S7 S8 S9 S10 S43 S58 S44 S59 S45 S11 S1 S13 S30 S60 S46 S14 S31 S61 S47 S15 S3 S16 Gambar 4.4. No. Frame Kuda Kuda Utama Y X Z W A' V B' U C' T D' A R B S C D E F G H I J K L M N O E' P F' Q Gambar 4.5. No. Joint Kuda Kuda Utama BEBAN MATI 3

9 a). Beban Atap genteng keramik ( BA ). BA = q x Lk x Lc = 50 x 4,00 x 1,99 = 59,8 kg. Berat atap dilimpahkan ke tiap buhul bagian atas konstruksi yaitu : ba = bq = (59,8) / = 19,9 kg br = bs = bt= bu = bv = bw = bx= by = bz = ba = bb = bc = bd = b E = b F = 59,8 kg. Keterangan : b = buhul ( joint ) b). Beban Gording ( BG ). BG = q x Lk= 9,7 x 4,00 = 37,08 kg Beban gording dilimpahkan ke tiap buhul bagian atas konstruksi yaitu : ba = bs = bu = bw = by = ba = bc = be = bq = 37,08 kg c). Beban Bracing / Ikatan Angin ( BB ) Braching menggunakan baja ø18 mm Beban Bracing = A. γbaja = 1 1. π. D. γbaja =.3.14.( 0,018 ) ( γbaja = 7850 kg/m 3 ) = 1,996 kg/m Panjang Bracing = 4,0 +,598 = 4,7696 m BRACING 1,99 m 1,99 m 4,00 m Gambar Bracing Keterangan : Tinjau jarak antar kuda-kuda max = 4,00 m Beban bracing pada buhul / joint : 4

10 ba,& bq = 1/ x 4,7696 m x 1,996 kg/m = 4,76 kg. bs, bu, bw, by, ba,bc,& be = 4,7696 m x 1,996 kg/m = 9,50 kg. d). Beban Angin Beban muatan angin ( q ) = 5 kg/m Jarak antar kuda kuda ( Lk ) = 4,00 m Jarak antar gording ( Lc ) = 1,99 m Sudut kemiringan atap ( a ) = 30 Koefisien angin tekan ( Ct ) = 0, Koefisien angin hisap ( Ch ) = -0,4 Beban air hujan = (40-0,8 a) Lc = 0,784 kg/m Gaya tekan tiap buhul Pt = Ct x q x Lk x Lc = 0, x 5 kg/m x 4,00 m x 1,99 m = 5,98 kg. Ptx = Pt x Sin 30 = 1,99 kg Pty = Pt x Cos 30 =,499 kg Gaya hisap tiap buhul Ph = Ch x q x Lk x Lc = -0,4 x 5 kg/m x 4,00 m x 1,99 m = - 51,96 kg. Phx = Ph x Sin α = - 51,96 kg x Sin 30 = - 5,98 kg Phy = Ph x Cos α 5

11 = - 51,96 kg x Cos 30 = - 44,999 kg e). Beban Plafond dan Penggantung ( BP ). q plafond dan penggantung = 18 kg/m BP = q x Lk x Lc = 18 kg/m x 4,00 m x 1,99 m = 93,58 kg. Berat plafond dan penggantung dipikul oleh tiap buhul bagian bawah konstruksi, yaitu sebagai berikut : BP A, & Q = 1/ x BP = 1/ x 93,58 kg = 46,764 kg. BP B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,&P = 93,58 kg. f). Beban Hidup ( BH ). Beban orang ( P ) = 100 kg. Beban air hujan ( q ) = (40-0,8 a) Lc = 0,784 kg/m Beban hujan = q x Lk = 0,784 kg/ m x 4,00 m = 83,136 kg karena asumsi beban orang dan beban hujan tidak bersamaan, maka diambil beban yang paling besar diantaranya, yaitu beban orang sebesar 100 kg. g). Beban Kuda kuda ( BK ). Pada struktur rangka atap ini dipakai profil siku double L, dengan perincian sebagai berikut: - gording : profil C , - frame vertikal & diagonal : q = 3,77 kg/m - frame atas : L. q = 5,4 kg/m - frame bagian rangka bawah : q = 7,38 kg/m - tegangan ijin leleh baja ( fy ): 400 kg/cm Beban Kuda kuda ( BK ) = q x panjang batang q untuk profil ganda = q x Tabel 4.1. Berat Tiap Batang Kuda-kuda Utama 6

12 Batang Profil q q/double Panjang Berat (kg/m) (kg/m) (m) (kg) S1 L S L S3 L S4 L S5 L S6 L S7 L S8 L S9 L S10 L S11 L S1 L S13 L S14 L S15 L S16 L S17 L S18 L S19 L S0 L S1 L S L S3 L S4 L S5 L S6 L Tabel 4.. Berat Tiap Batang Kuda-kuda Utama 7

13 Batang Profil q q/double Panjang Berat (kg/m) (kg/m) (m) (kg) S7 L S8 L S9 L S30 L S31 L S3 L S33 L S34 L S35 L S36 L S37 L S38 L S39 L S40 L S41 L S4 L S43 L S44 L S45 L S46 L S47 L S48 L S49 L S50 L S51 L S5 L S53 L S54 L S55 L S56 L S57 L S58 L S59 L S60 L S61 L Beban kuda kuda dilimpahkan ke tiap buhul / joint : 8

14 P-A = ½ ( S1+S17 ) = ½ (16, ,081) = 15, 466 kg Tabel 4.3. Berat Profil Tiap Batang BUHUL GAYA SEPARUH JUMLAH TOTAL BERAT BATANG GAYA GAYA (Kg) A S1 S B S1 S S C S S3 S34 S D S3 S4 S35 S E S4 S5 S36 S F S5 S6 S37 S G S6 S7 S38 S H S7 S8 S39 S I S8 S9 S40 S54 S J S9 S10 S41S K S10 S11 S4 S L S11 S1 S43 S M S1 S13 S44 S N S13 S14 S45 S O S14 S15 S46 S P S15 S16 S Q S16 S R S17 S18 S33 S S S18 S19 S34 S T S19 S0 S35 S U S0 S1 S36 S V S1 S S37 SS W S S3 S38 S X S3 S4 S39 S Y S4 S5 S40 S54 S Z S5 S6 S41 S A' S6 S7 S4 S B' S7 S8 S43 S C' S8 S9 S44 S D' S9 S30 S45 S E' S30 S31 S46 S F' S31 S3 S47 S BEBAN PLAT BUHUL 9

15 Beban = 10 % x Berat per buhul ( beban ini dilimpahkan ke tiap buhul ) Tabel 4.4. Berat Plat Buhul Tiap Batang BUHUL BERAT/BUHUL (Kg) 10% PLAT BUHUL (Kg) A % B % C %.464 D %.704 E %.984 F % 3.89 G % H % 3.90 I % J % 3.90 K % L % 3.89 M %.984 N %.704 O %.464 P % Q % R %.015 S %.55 T %.535 U %.840 V % W % X % Y % Z % A' % B' % C' %.840 D' %.535 E' %.55 F' %.015 Tabel 4.5. Rekapitulasi Analisa Pembebanan (Kg) BUHUL B.ATAP B.PLAFON/ B. B. B. B.PLAT B. B. 30

16 PENGGANTUNG GORDING KUDA- BRACING BUHUL HIDUP MATI KUDA A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A' B' C' D' E' F' BEBAN ANGIN KANAN Koefisien Angin Muka = ( 0,0 x α 0,4 ) Untuk α = 45 maka Ct = ( 0,0 x 30 0,4 ) = 0, Koefisien Angin Belakang = - 0,4 dimana qw = 5 kg/m W = c x qw x Lk x Lc Beban akibat angin muka (tekan) 31

17 Buhul Q & Y W = 0, x 5 x (0,5 x 4,00) x 1,99 = 1,99 kg. Wx = 1,99 kg x sin 30 = 6,495 kg Wy = 1,99 kg x cos 45 = 11,497 kg Buhul Z, A, B, C, D, E, & F W = 0, x 5 x 4,00 x 1,99 = 5,98 kg. Wx = 5,98 kg x sin 30 = 1,99 kg. Wy = 5,98 kg x cos 30 =,499 kg. Beban akibat angin belakang (hisap) Buhul A & Y W = -0,4 x 5 x 0,5 x 4,00 x 1,99 = - 5,98 kg. Wx = - 5,98 kg x sin 30 = - 1,99 kg. Wy = - 5,98 kg x cos 30 = -,499 kg. Buhul R, S, T, U, V, W, & X W = -0,4 x 5 x 4,00 x 1,99 = -51,96 kg. Wx = -51,96 kg x sin 30 = -5,98 kg. Wy = -51,96 kg x cos 30 = - 44,999 kg BEBAN ANGIN KIRI 3

18 Koefisien Angin Muka = ( 0,0 x α 0,4 ) Untuk α = 45 maka Ct = ( 0,0 x 30 0,4 ) = 0, Koefisien Angin Belakang = - 0,4 dimana qw = 5 kg/m Beban akibat angin muka ( tekan ) Buhul A & Y W = 0, x 5 x (0,5 x 4,00) x 1,99 = 1,99 kg. Wx = 1,99 kg x sin 30 = 6,495 kg Wy = 1,99 kg x cos 45 = 11,497 kg Buhul R, S, T, U, V, W, & X W = 0, x 5 x 4,50 x 1,99 = 5,98 kg. Wx = 5,98 kg x sin 30 = 1,99 kg. Wy = 5,98 kg x cos 30 =,499 kg. Beban akibat angin belakang ( hisap ) Buhul Q & Y W = -0,4 x 5 x 0,5 x 4,00 x 1,99 = - 5,98 kg. Wx = - 5,98 kg x sin 30 = - 1,99 kg. Wy = - 5,98 kg x cos 30 = -,499 kg. Buhul Z, A, B, C, D, E, & F W = -0,4 x 5 x 4,00 x 1,99 = -51,96 kg. 33

19 Wx = -51,96 kg x sin 30 = -5,98 kg. Wy = -51,96 kg x cos 30 = - 44,999 kg. Beban-beban tersebut kemudian dimasukkan ke dalam Analisa Struktur dengan menggunakan SAP PENGECEKAN PROFIL KUDA KUDA Pemeriksaan keamanan profil berdasarkan konsep LRFD. Keadaan batas kekuatan yang berpengaruh bagi suatu batang tarik dapat berupa pelelehan penampang lintang bruto batang pada tempat yang jauh dari titik sambungan dan retakan dari luas bersih efektif (yaitu melalui lubang lubang) pada sambungan. Sedangkan pada batang tekan untuk profil ganda perlu diperiksa faktor tekuk pada sumbu bahan dan sumbu bebas bahan KONTROL DIMENSI PROFIL KUDA-KUDA UTAMA Menurut peraturan tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung standar nasional Indonesia ( SNI ) , perencanaan dimensi batang harus memenuhi syarat : 1). BATANG TARIK Nu 1 3 Nu Gambar 4.7. Gaya Aksial Nu pada Batang Tarik Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor Nu harus memenuhi: 34

20 Nu φ Nn Dengan φ Nu adalah kuat tarik rencana yang besarnya diambil sebagai nilai terendah diantara dua perhitungan menggunakan harga harga φ dan Nn di bawah ini : φ = 0,9 Nn = Ag x. fy Keterangan : dan φ = 0,75 Nn = Ae x fy Ag = luas penampang bruto, mm Ae = luas penampang efektif, mm fy = tegangan tarik leleh, MPa fu = tegangan tarik putus, MPa Luas penampang efektif komponen struktur yang mengalami gaya tarik ditentukan sebagai berikut : Keterangan Ae = A x U : A = adalah luas penampang netto tekecil antara potongan 1 3 dan 1-3 Potongan 1 3 : Anetto = Ag n d t s t Potongan 1 3 : Anetto = Ag n d t - 4 u Keterangan : Ag = luas penampang bruto, mm t = tebal penampang, mm d = diameter lubang, mm n = banyaknya lubang dalam garis potongan s = jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen struktur, mm u = jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu komponen struktur,mm 35

21 U adalah faktor reduksi = 1 ( L x ) 0,9 x adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambung, mm. ). BATANG TEKAN Perencanaan Akibat Gaya Tekan Suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris akibat beban terfaktor, Nu harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : a) Nu φ Nn Keterangan : φ = faktor reduksi kekuatan (0,85) faktor reduksi adalah suatu faktor yang dipakai untuk mengalikan kuat nominal untuk mendapatkan kuat rencana. Nn = kuat tekan nominal komponen struktur yang ditentukan sebagai berikut : Dimana: untuk penampang yang mempunyai perbandingan lebar terhadap tebalnya lebih kecil daripada λr (SNI 00 pada tabel ) daya dukung nominal komponen struktur tekan dihitung sebagai berikut : fy Nn = Ag x fcr = Ag x ω fy Fcr = ω λc = π 1 L k r f y untuk λc 0,5 maka ω= 1 E 1,43 untuk 0,5 < λc < 1, maka ω = 1,6 0,67λ c untuk λc 1, maka ω = 1,5 λc b) Perbandingan Kelangsingan * Kelangsingan elemen penampang < λr 36

22 Dimana λ r = 50 (tabel 7.5-1, hal 30 dari 183 ) untuk elemen profil siku. f y Kelangsingan komponen struktur tekan Lk λ = 00 r Lk = panjang efektif r = jari jari girasi c) Komponen struktur tekan yang elemen penampangnya mempunyai perbandingan lebar terhadap tebal lebih besar daripada nilai λ r yang ditentukana dalam tabel harus direncanakan dengan analisis rasional yang dapat diterima. Komponen struktur tersusun prismatis dengan elemen yang dihubungkan oleh pelat melintang dan memikul gaya sentris. Kelangsingan pada arah tegak lurus sumbu x-x dihitung dengan persamaan : Lkx λx = (SNI 00 hal 9 ) rx Keterangan : Lkx = panjang tekuk komponen tersusun pada arah tegak lurus sumbu x x, dengan memperhatikan pengekang lateral yang ada, dan kondisi ujun ujung komponen struktur, mm y rx = jari jari girasi komponen struktur pada arah sumbu x x l x pelat kopel l ( m= ) Gambar 4.8. Penampang Melintang Pelat Kopel Pada arah tegak lurus sumbu y y, harus dihitung kelangsingan ideal λiy dengan persamaan : 37

23 λiy = m l λ y + λ... ( 1 ) Lky λy = ( ) ry λ l = Ll r min ( 3 ) Keterangan : m = Lky = panjang tekuk komponen struktur tersusun pada arah tegal lurus sumbu y y, dengan memperhatikan pengekang lateral dan kondisi jepitan ujung ujung komponen struktur, mm Ry = jari jari girasi komponen struktur pada arah sumbu y y LI = spasi antara pelat kopel pada arah komponen struktur tekan,mm r min = jari jari girasi komponen struktur terhadap sumbu yang memberikan nilai terkecil Nu Nu Gambar 4.9. Arah Gaya Nu pada Profil Tekan 1.) CEK TARIK Perhitungan ditinjau pada batang tarik yang memiliki jumlah baut terbanyak, dicoba dengan gaya batang tarik terbesar. Cek profil fy fu = 40 MPa = 370 Mpa 38

24 Nu = 140,965 KN ( Hasil Output SAP 000) φ ( diameter baut ) = 3 mm d ( lubang baut ) = φ + 1 = 4 mm d ( lubang baut) u s s s u L Gambar Jarak Antar Baut (s) pada Profil Dengan syarat u 1,5 d s 3d... ( SNI 00 ) s = 70 mm u = 40 mm t 1 = ( x 6 ) = 1 mm ( elemen profil ) Ao =9,40 cm = 940 mm Ag = x Ao = 1880 mm e = x _ = 19,7 mm Pengecekan Kapasitas Tarik Murni Ae = An x U A = Anetto Anetto = Ag n x d x t = x 4 x 14= 1544 mm Keterangan: x 19.7 U = 1 = 1 = 0, 91 L 0 39

25 L = Jarak antar baut, mm Ae = 1544 x 0,89 = 1 408,8 mm Kuat Leleh = Φ Nn = Φ x fy x Ag = 0,9 x 40 x 1880 = N = 406,08 KN Kuat Fraktur = Φ Nn = Φ x fu x Ae = 0,75 x 370 x 1 408,8 = N = 390,95 KN Selain kekuatan tarik ini pada batang tarik juga dibutuhkan pengecekan blok ujung dimana terdapat sambungan. Pengecekan Blok Ujung d ( lubang baut) Gambar Area Hancur Blok Ujung pada Sambungan Geser Murni Av = x ( ) x 7 x bh = 740 mm Φ Nn = Φ x ( 0,6 x fu ) x Av = 0,75 x ( 0,6 x 370 ) x 740 = N = 1 35,43 KN Kombinasi Geser dan Tarik Anv = ( Sx 3,5 x d ) x t = ( 75 3,5 x 4 ) x 7 x bh = 534 mm 40

26 Agt = S x t = ( 70 19,7 ) x7 x bh = 704, mm Ant = ( S x t - d/ x t) = ( (70-19,7) 4/ ) x 7 x bh = 536, mm d ( lubang baut) Gambar 4.1. Hancur Akibat Geser dan Tarik Geser Fraktur Nn = 0,6 x fu x Anv = 0,6 x 370 x 534 = N = 56,548 KN Tarik Fraktur Nn = fu x Ant = 370 x 536, = N = 198,394 KN Karena Geser fraktur > Tarik fraktur maka terjadi kombinasi Geser fraktur + Tarik leleh sehingga : Nn = ( fy x Ant ) + ( 0,6 x fu x Anv ) = ( 40 x 536, ) + ( 0,6 x 370 x 534 ) = N = 689,304 KN Φ Nn = 0,75 x 689,304 = 516,978 KN Dari hasil-hasil tersebut didapatkan : Φ Nn = 406,08 KN ( Leleh tarik ) Φ Nn = 390,95 KN ( Fraktur tarik ) Φ Nn = 1 35,43 KN ( Geser murni, blok ujung ) Φ Nn = 516,978 KN ( Kombinasi blok ujung ) Nu dibandingkan terhadap nilai terkecil di atas, yaitu terhadap Nilai Fraktur Tarik, Φ Nn Nu (390,KN > 140,965 KN)...ok! 41

27 .) TEKAN Direncanakan menggunakan profil L diameter baut ( d ) = 3 mm tebal pelat buhul ( t ) = 10 mm A o = 6,91 cm = 691 mm Ag = x 691 = 138 mm PERENCANAAN AKIBAT GAYA TEKAN Nu Φ Nn Φ = faktor reduksi kekuatan ( 0,85 ) Nu = - 159,436 N Jenis Baja BJ 37 : fu = 370 MPa fy = 40 Mpa f y Nn = Ag x f cr = Ag x ω f cr = f y ω Batang Tekan ( Arah X ) Lkx = L = 1,99 m = 199mm rx = 1,8 cm = 18, mm e = 1,69 cm = 16,9 mm t = 10 mm a = e + ( 0,5 x t ) = 16,9 + ( 0,5 x 10 ) = 1,90 mm Ix =,8 cm 4 = mm 4 I x = x. I x + x Ao x ( a ) = x x 691 x (1,90) = mm 4 4

28 r x = Ix' Ag = = 8,453 mm 138 Perbandingan kelangsingan : A. Kelangsingan elemen penampang < λ r Dimana λ r = 50 (tabel 7.5-1, hal 30 dari 183 ) untuk elemen profil siku f y λ r = 50 = 16, Profil elemen : L b =60 mm d = 6 mm Maka kelangsingan elemen penampang adalah : b = 10 < λr d = 10 < 16, Oke! B. Kelangsingan komponen struktur tekan Lkx λ x = (SNI 00 hal 9 ) rx = 199 = 45, Oke! 8,453 Mencari nilai ω X =? 1 L f λ c = x kx y x untuk λc 0,5 maka ω= 1 π rx E 1,43 untuk 0,5 < λc < 1, maka ω = 1,6 0,67λ c untuk λc 1, maka ω = 1,5 λc λ c = x x 5 3,14 8, ,43 λ c = 0,504 maka ω X = 1,6 (0,67x0,504) ω X = 1,133 Batang Tekan ( Arah Y ) 43

29 Mencari Lky : N Lky = Lx 0,75 + 0, 5x N A B Keterangan : N = Gaya di ujung ujung batang N A = Gaya tekan pada batang ( yang lebih kecil ) N B = Gaya tekan pada batang ( yang lebih besar ) Namun pada perhitungan ini, direncanakan Lky = Lkx = L = jarak antar gording. Pada arah tegak lurus sumbu y-y, harus dihitung kelangsingan ideal ( λiy ) dengan persamaan : λiy = m l λ y + λ... ( 1 ) λy = Lky ( ) ry λl = Ll r min ( 3 ) Ll = Lk 3 Profil double L ,4 a = e + ( 0,5 x t ) r yo = 1,8 cm = 18, mm = 1,69 + ( 0,5 x 10 ) Lky = L = 1 99 mm = 1,90 mm e = 1,69 cm = 16,9 mm A o = 6,91 cm = 691 mm I Y =,8 cm 4 = mm 4 Ag = x A o = 138 mm I Y = x Iy + x A o x ( a ) = x x 691 x ( 1,90 ) = mm 4 44

30 r Y = I Y ' = Ag = 8,453 mm 138 Kelangsingan komponen struktur tekan λy = Lky 00 ry = 199 8,453 = 45, Oke! Kelangsingan ideal ( λiy ) λiy = λy = = λ l = m l λ y + λ m =... ( SNI 00 hal 57 ) Lky ry 199 = 45,654 8,453 Ll r min ( SNI 00 HAL 59 ) r min = i η = 1,17 cm = 11,7 mm Ll = spasi antar pelat kopel pada arah komponen struktur tekan, mm ( SNI 00 hal 58 ) Lk Ll = 3 Banyaknya pembagian batang minimum adalah 3... ( SNI 00 hal 59 ) λ l = 199 = 37, Oke! 11,7 jadi pembagian batang minimum adalah 3 / batang λiy = 45,654 + x 37,009 λiy = 58,770 Syarat Kestabilan Batang : λx 1, λ l 45,654 1, x 37,009 45

31 45,654 44, Oke! λiy 1, λ l 58,770 1, x 37,009 58,770 44, Oke! Mencari nilai ω iy =? λ c = π 1 L r ky Y f y untuk λc 0,5 maka ω= 1 E untuk 0,5 < λc < 1, maka ω = 1,43 1,6 0,67λ c λ c = x x 5 3,14 8, untuk λc 1, maka ω = 1,5 λc 1,43 λ c = 0,504 maka ω iy = 1,6 (0,67x0,504) ω iy = 1,133 f y Nn = Ag x f cr = Ag x. ω f y f cr = ω Nnx = Agxfy ω X Nny = Agxfy ω iy Nnx = 138x40 1,133 Nny = 138x40 1,133 = N = N = 9,841 KN = 9,841 KN Dicari nilai Nn yang terkecil, namum hasil perhitungan Nnx = Nny = 9,841 KN Nu Φ Nn (Nn = Nny = Nnx = 9,841 KN) 46

32 Φ = faktor reduksi kekuatan (0,85) Φ Nn = 48,915 KN Nu = - 159,436 KN = 159,436 KN ( Batang Tekan ) Maka Nu Φ Nn 159,436 KN < 48,915 KN...Oke Untuk pengecakan tekan dan tarik pada kuda-kuda utama disajikan dalam bentuk tabel pemeriksaan dibawah ini: 47

33 Tabel 4.6. Pemeriksaan Tegangan Pada Batang Tarik φnn φnn φnn φnn φnn No. L Profil t1 Ae Anetto U Av Anv Agt Ant φnn komb leleh fraktur Geser Geser tarik Btg mm mm mm mm KN KN mm murni mm mm mm fraktur fraktur geser&tarik Νυ KN KN Kn KN 1 1, L , L , L , L , L , L , L , L , L , L , L , L , L , L , L , L L L , L ,80.80 L ,76.00 L ,731.0 L , L , L , L ,731.0 L ,76.00 L ,80.80 L , L L L

34 Tabel 4.7. Pemeriksaan Tegangan Pada Batang Tekan No. L Profil a Ix' rx λr λx λc ωx Iy' ry λy λiy λl Ll φnny φnnx Νυ Btg mm mm mm4 mm mm4 mm mm KN KN KN 17 1,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,99 L ,118, ,118, ,155 L , , ,336 L , , ,64 L , , ,978 L , , ,366 L , , ,775 L , , ,379 L ,118, ,118, , ,379 L ,118, ,118, , ,775 L , , ,366 L , , ,978 L , , ,64 L , , ,334 L , , ,155 L , ,

35 Perhitungan Sambungan Pada perhitungan sambungan ini digunakan dengan baut hitam, dimana menurut konsep LFRD kekuatan ditinjau atas : Kekuatan Geser Baut Kekuatan Tumpu pada Lubang Baut Spesifikasi Baut : M16 ( tidak diulir penuh / tidak ada ulir pada bidang geser ) f ub = 400 kg/cm = 411,88 N/mm dn = 15,87 mm ( 5/8 ) Spesifikasi Pelat Buhul : f up = 4060 kg/cm = 398,15 N/mm t = 10 mm Kekuatan Geser Baut Kuat geser rencana dari satu baut dihitung sebagai berikut : Vd = φ f Vn = φ f r 1 u f b A b Keterangan : Vd = Kuat Geser Rencana Baut, N Vn = Kuat Geser Nominal Baut, N φ f = 0,75 - Faktor Reduksi Kekuatan Untuk Fraktur u f b = Tegangan Tarik Putus Baut A b = Luas Bruto Penampang Baut pada Daerah Tak Berulir r = 0,4 untuk Baut Ulir pada Bidang Geser maka : A b = ¼ π (dn) = ¼ x3,14 x(15,87) = 197,70 mm Karena digunakan double profil maka : x A b = 395,415 mm u f b = 411,88 N/mm 50

36 φ f = 0,75 r 1 = 0,4 u Vd =φ f r 1 f b A b = 0,75 x 0,4 x 411,88 x 395,415 = ,100 N / baut Kekuatan Tumpu Baut d Dengan syarat u s u U 1,5 d s 3d... ( SNI 00 ) Maka Kuat Tumpu pada Lubang Baut : R d = φ f R n =,0φ f d b t P f u Keterangan : R d R n φ f d b = Kuat Rencana, N = Kuat Nominal, N = 0,75 faktor reduksi kekuatan untuk fraktur = diameter baut pada daerah tak berulir = 15,87 mm t P = tebal profil / pelat yang disambung f u = tegangan tarik putus terandah dari baut atau pelat f ub = 400 kg/cm = 411,88 N/mm ( Baut ) f up = 4060 kg/cm = 398,15 N/mm ( Pelat )... terendah! Maka : Untuk profil L R d = φ f R n =,0φ f d b t P f u ( Menggunakan baut diameter 15,87 mm ) =,0 x 0,75 x 15,87 x 1,0x 398,15 = N / baut 51

37 Untuk profil L R d = φ f R n =,0φ f d b t P f u ( Menggunakan baut diameter 15,87 mm ) =,0 x 0,75 x 15,87 x 1, x 398,15 = ,53 N / baut Untuk profil L R d = φ f R n =,0φ f d b t P f u (Menggunakan baut diameter 15,87 mm) =,0 x 0,75 x 15,87 x 1,4 x 398,15 = N / baut Tabel 4.8. Jumlah Baut untuk Sambungan Profil Kuda-kuda utama Kuat Geser Kuat Tumpu No. Nu Profil Baut t/d Jumlah Baut Btg KN mm (Vd) (Rd) Nu/Vd Nu/Rd L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L n (buah) 5

38 Tabel 4.9. Jumlah Baut untuk Sambungan Profil Kuda-kuda utama No. Nu Profil Baut t/d Kuat Geser Kuat Tumpu Jumlah Baut n Btg KN mm (Vd) (Rd) Nu/Vd Nu/Rd (buah) L L L L L L L L L L L L L L L L L L L t d t d L L L L L L L L L ,68 0,68 Nu maka Baut diperhitungkan terhadap Tumpu ( ) Rd Nu maka Baut diperhitungkan terhadap Geser ( ) Vd Keterangan : t adalah tebal elemen profil d adalah diameter baut Menghitung Jarak Baut Diameter lubang Baut u s u L 53

39 Dengan syarat U 1,5 d s 3d... ( LRFD - SNI 00 ) diameter baut direncanakan = mm U = 5 mm S = L = 50 mm Perhitungan Pelat Kopel Contoh perhitungan untuk batang atas ( S -17 ) Kuda Kuda Utama Profil L N = Pu = N Lk = 1,99 m = 199 mm Lk 1,99 L1 = = = 0,433 m = 433 mm 3 3 Kekakuan Pelat Kopel I a I P l ( SNI 00 hal 59 ) Ll Keterangan : I p = Momen inersia pelat kopel, 1 3 I p = x th, mm 4 1 t = tebal pelat kopel = 10 mm h = tinggi pelat kopel = 60 mm = lebar satu profil a = Jarak antara dua pusat titik berat elemen komponen struktur I l = Momen inersia elemen komponen struktur terhadap sumbu l-l, mm 4 = 9,43 cm 4 = mm 4 ( lihat tabel baja ) L l = spasi antar pelat kopel pada arah komponen struktur, mm = 433 mm 1 3 I p = x 10x 60 1 = mm 4 54

40 a maka, = e + tebal pelat buhul = ( x 16,9 ) + 10 = 43,8 mm I P a 10 I L l l = 10 43,8 433 = 8 19,178 mm3 177,89 mm3... Oke! Gaya Lintang yang Dipikul oleh Pelat Kopel : D u = 0,0 x N u = 0,0 x = 3 188,7 N Tegangan Geser yang Terjadi ( τ ) = Keterangan : D u S I b D u = Besarnya Gaya Lintang yang Dipikul oleh Pelat Kopel b = lebar tiap satuan panjang ( 1 cm ) S y = Statis Momen Tunggal ( terhadap Sb Y ) I = I y Profil Gabungan. Sprofil = A profil x a = 691x 43,8 = 30 65,8 mm 3 I y profil gabungan = mm 4 55

41 Gambar Posisi Baut pada Sambungan Pelat Kopel dengan Profil Tegangan Geser per Satuan Panjang ( τ ) = D S 3188,7 3065,8 = = 1,164 N/mm I b Gaya Geser yang Dipikul Oleh Pelat Kopel (P) P = τ x L 1 = 1,164 x 433 = 9 164,01 N Pemeriksaan Pelat Kopel : Geser Pelat Kopel Ukuran Pelat Kopel 100 x 130 x 10 mm Luas Penampang Pelat Kopel A = 10 x 1 = 10 cm = 1000 mm τ = P 9164,01 = A 1000 = 9,164 N /mm τijin = 0,58 x fy = 0,58 x 40 = 139, N/mm Syarat Geser τ τijin 9,164 N /mm 139, N/mm...Oke! 56

42 Geser Baut pada Pelat Kopel Digunakan baut hitam M16 dengan spesifikasi : f ub = 400 kg/cm = 411,88 N/mm dn = 15,87 mm (5/8 ) Ab = ¼ x π x (dn) = ¼ x 3,14 x 1,587 = 1,978 cm Kekuatan Nominal Baut : Vd = φ x f x Vn = φ x f x r 1 x u fb A b maka : A b = ¼ x π x (dn) = ¼ x 3,14 x (15,87) = 197,708 mm u f b = 411,88 N/mm φ f = 0,75 r 1 = 0,4 u Vd = φ x fx r 1 x fb A b = 0,75 x 0,4 x 411,88 x 197,708 = 4 49,591 N / Baut. Geser Baut : 9164,01 P Vd n 449,591N 4 58,006 N 4 49,591 N... Ok! 57

43 PERHITUNGAN IKATAN ANGIN 600 A B C D F H E G KETERANGAN : A = NOK B = KUDA - KUDA UTAMA C = KUDA-KUDA 1/4 D = JURAI E = KUDA-KUDA SETENGAH F = BRACING G = GORDING H = TRACSTANG Gambar Denah Atap F4 F3 F F1 F F3 F4 Wm Gambar Tampak Atas Pemodelan Ikatan Angin 58

44 Wangin = 5 kg/cm Σ titik buhul untuk satu kuda-kuda utama = 7 titik buhul qa = Wangin x Luas penampang segitiga = 5 x { 4 x (,5x8)} = 1800 kg P tiap buhul = 1800 = 66, 67 kg 7 F4 F3 F F1 F F3 F4 Wm Gambar Pemodelan Arah Gaya dan Lendutan yang Terjadi N1 = ,0 kg λ 1 =,5 N = 3 11,3 kg λ =,5 N3 = 7 364,5 kg λ 3 =,5 N4 = ,4 kg λ 4 =,5 N = 8 l Wm = = = 0,057 m 700 Keterangan: Nn = gaya batang terbesar pada bentang ke-n N = jumlah bentang pada kuda-kuda utama Wm = lendutan ijin akibat gaya angin 59

45 Fn = kuda kuda ( Wm + Wm) N λ n x N n F 1 = F = F 3 = F 4 = 3 (0, ) 8,5 3 (0, ) 8,5 3 (0, ) 8,5 3 (0, ) 8,5 x ,0 = 9,819 kg x 3 11,3 = 1,379 kg x 7 364,5 = 14,651 kg x ,4 = 16,700 kg Beban tiap struktur ikatan angin Fn = Fn x kuda kuda ika tan angin F1 = 9,819 x 4 3 F = 1,379 x 4 3 = 7,364 kg = 9,84 kg F3 = 14,651 x 4 3 = 10,988 kg F3 = 16,700 x 4 3 = 1,55 kg Gaya Batang Total Pn = Fn + P P1 = F1 + P = 7, , 67 = 74,034 kg P = F + P = 9, , 67 = 75,954 kg P3 = F3 + P = 10, , 67 = 77,658 kg P4 = F4 + P = 1, , 67 = 79,195 kg 60

46 Hasil SAP 000 Ptekan = 1,59436 Ton Ptarik = 1,40965 Ton Ukuran ikatan angin (plastis) As = P 0,75 F ijin = 1, , = 0,8857cm = 88,57 mm Digunakan ikatan angin 1 mm (As = 113 mm ) Cek terhadap tegangan tarik maksimum Nmax = Ptarik = 1,40965 Ton F = N max 1, = A netto 3 = 147,48 kg/cm < 1600 kg/cm..ok Pendimensian Trekstang Dimensi trekstang berdasarkan tegangan ijin q x = 75,147 kg/m` P x = 50 kg Gaya yang ditahan trekstang P = q x x L + P x = 75,147 x = 350,588 kg P 350,588 F = = = 0.146m σ 400 Ijin F = ¼ x π x d d = 4xF 4x0,146 = = 0.31 cm = 3,1 mm π 3,14 Jadi dimensi trekstang diambil 10 mm Perhitungan Pelat Landasan dan Baut Angkur Perhitungan Pelat Landas dan Angkur Gaya reaksi tumpuan vertikal = 6 190,1 kg Gaya reaksi tumpuan horizontal = 143,5 kg 61

47 Tegangan tumpu base plate kolom beton ; f c = 30 Mpa = 300 kg/cm σ beton = 0,3 x f c = 90 kg/cm ( SNI 00 hal... ) tebal base plate = 10 mm Menghitung lebar base plate efektif ( B efektif ) Gambar Penampang melintang profil Plat Landasan σ beton = σ base plate Pv 90 = LxB 90 = 6190,1 Lx6,6 L = 10,4 cm digunakan 15 cm Cek: σb x L x B eff > Pv 90 x 15 x 6,6 > 6 190, kg > 6 190,1 kg...ok! t Kekuatan Geser Baut, jika 0, 68 d t Kekuatan Tumpu pada Lubang Baut, jika 0, 68 d Keterangan : t - adalah tebal elemen profil ( tebal base plate + tebal profil siku ) d - adalah diameter baut 6

48 t = 0 mm d = 16 mm ,5 0,68 Baut diperhitungkan terhadap geser! 16 Geser Baut pada Base Plate Digunakan baut dengan spesifikasi sebagai berikut: fu = 3700 kg/cm = 370 N/mm dn = 16 mm Ab = ¼ x π x d n m φ f = 0,75 r 1 = 0,4 = 415,65 mm = 1 baris Kekuatan Nominal Baut Vd = φ f x Vn = φ x f x r 1 x Maka: Vd = φ f x r 1 x u f b x m x A b u f b x m z A b = 0,75 x 0,4 x 370 x1 x 00,96 = 306,56 N /baut Geser Baut Syarat: n P Vd 143,5 kg = N , ,75 306,56... oke! Jarak baut angkur Dengan Syarat : u 1,5 d s 3 d 63

49 S = 10 mm U = 75 mm Angkur 16 Base Plate 30 x 30 x 1.0 cm Baut Pengikat 1 Gambar Posisi Angkur pada Base Plate 64