BAB IV ANALISA STRUKTUR GEDUNG. Berat sendiri pelat = 156 kg/m 2. Berat plafond = 18 kg/m 2. Berat genangan = 0.05 x 1000 = 50 kg/m 2

Transkripsi

1 BAB IV ANALISA STRUKTUR GEDUNG. Pembebanan a. Beban ati (DL) Beba mati pelat atap : Berat sendiri pelat = 56 kg/m Berat plaond = 8 kg/m Berat genangan = = 50 kg/m DL = kg/m Beban mati untuk lantai tipikal (lantai -) : Berat sendiri pelat = 56 kg/m Berat spesi + tegel + plaond = = 6 kg/m LL = 9kg/m Beban mati tangga Berat sendiri pelat = 8,76 0,7 00 kg/m = 79,96 kg/m Berat per m = 79,96 kg/m /(8,76 ) = 80 kg/m Berat spesi + tegel = 5 kg/m DL tangga = 55 kg/m Setiap balok menahan beban tangga = 55kg/m = 75 kg/m b. Beban Hidup (LL) Berat beban hidup untuk bangunan perkantoran = 50 kg/m IV-

2 . Perencanaan Awal (Preliminary Design) Proil Balok dan Kolom.. Proil balok Pembebanan yang bekerja pada struktur diasumsikan sebagai berikut : Beban ati (DL) = kg/m Beban Hidup (LL) = 50 kg/m Kombinasi pembebanan =. DL +.6 LL =. () +.6 (50) = kg/m = 0.67 t/m Dari pembebanan tersebut diperoleh harga Gaya dalam dan omen maksimum sebagai berikut : Gaya lintang, V u = ½ W u l = ½ =.0 ton omen, u = /8 W u l = / =.05 ton Tegangan lentur W l ijin l W l = 0500 W 88, cm ijin Dicoba proil W0 5, dengan W = 80,7 cm ; Wy = 8 cm Data proil adalah sebagai berikut: IV-

3 t =5.7 mm H=57 mm tw=8.89 mm h=00. mm r=.7 mm b=0 mm Gambar. Detail Proil W0 5 Data proil W0 5 yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: Tinggi proil, H = 5,7 cm; Lebar proil, b = 0, cm Tebal lens, t =,57 cm; Tebal web, tw = 0,889 cm Tinggi web, h = 5,-(,57)+(,7) = 0,0 cm Luas proil, A = 85, cm; Jari-jari proil, r =,7 cm omen Inersia, I = 050 cm; Iy = 5 cm omen tahanan, W = 80,7 cm; Wy = 8 cm Jari-jari inersia, r =,00 cm; ry = 5,08 cm Desain terhadap momen lentur ) Periksa Pengaruh Tekuk Lokal enentukan kuat lentur nominal penampang Z odulus penampang plastis ditentukan sebagai berikut : b t H t t H t H t w 0,,575,7,57 0,889 5,7,57 5,7,57 885,95cm aka momen lentur plastis dapat ditentukan sebagai berikut: IV-

4 p Z y p = 885,95 00 p = 680 kgcm =,6 ton Periksa kelangsingan penampang Pelat sayap b t 0. 6,96,57 p 70 y ,97 λ < λ p Penampang kompak Pelat badan w h t w 0,0 0,889,59 p 680 y , λ w < λ p Penampang kompak Karena λ < λ p maka n = p, maka n =,6 ton Dengan demikian cek momen lentur penampang dapat ditentukan sebagai berikut u n,05 0,9,6,05,08 tm Penampang kuat ) Periksa Pengaruh Tekuk Lateral enentukan batas bentang pengekang lateral : L b = 6000 mm IV-

5 5 E 0 Lp,76 ry,7650,8 580, 96mm 0 y L r X ry L X L Dimana, F L = y r = 0 - (0,0) = 68 pa E G 769, 08pa u 0, J J bt 56676,mm 05,7 0 5,7 8,89 X X W EGJA 808,5 80, , , 850 I w I y h t 0 5,7 6 50,960 mm X X W I GJ I, w y 80, , ,, Dengan demikian L r dapat ditentukan sebagai berikut : L r X ry L X L L r 808,5 50,8 68, L r 0575, 6mm Diperoleh nilai L p < L b < L r, maka IV-5

6 n Cb r L r Lb p r p L L r b C b,5,05,5,05,6,05,6,,7 00 0, 00, tm r W y r n n,,58,6,58 0,60tm,6 p 0, ,575,580 Karena n < p, maka n diambil 0,60 tm Dengan demikian cek momen lentur penampang dapat ditentukan sebagai berikut: u n,05 0,9 0,6,05 tm 8, tm Penampang kuat Desain Terhadap Kuat Geser V u =,0 ton. Cek Kelangsingan penampang w h t w 00, 8,89,59 k n , 5 a h 5,0 IV-6

7 kne 5, ,0,0 7,7 0 y,59 7,7 OK. enentukan kuat geser nominal pelat badan Karena, maka 0, 0,889 65,6kg 6, ton V n 0, Ceck kuat geser pelat badan,0 0,9 6,5,0,50 Penampang Kuat Jadi dari perhitungan yang dilakukan seperti diatas, maka Balok W05 dapat digunakan.. Proil Kolom Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan dibatasi: L k r r r r min min min min 00 Lk Dicoba WF Data proil yang digunakan sebagai berikut : IV-7

8 t =9.7 mm tw=.89 mm H=0 mm h=9. mm r=5. mm b=00 mm Gambar. Detail Proil W Data proil W yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: Tinggi proil, H = 0, cm; Lebar proil, b = 0,0 cm Tebal lens, t =,97 cm; Tebal web, t w =,89 cm Tinggi web, h = 0,-((,97)+(,5)) = 9, cm Luas proil, A = 00.5 cm ; Jari-jari proil, r =,5 cm omen Inersia, I = 00 cm; I y = 80 cm omen tahanan, W = 5559,5 cm; W y = cm Jari-jari inersia, r = 6,66 cm; r y = 0, cm Check kelangsingan penampang kolom: L k r min , , OK! Jadi dari perhitungan yang dilakukan seperti diatas, maka Proil W dapat digunakan sebagai kolom.. Untuk Balok menggunakan Proil WF0 9 IV-8

9 . Untuk kolom enggunakan Proil WF. Untuk Brasing menggunakan Proil WF8 8 Selanjutnya, Geometri struktur, Spesiikasi material dan hasil perhitungan pembebanan tersebut diatas dimasukan ke dalam program ETABS sehingga akan diperoleh hasil analisa struktur sesuai dengan aturan perancangan yang ditetapkan... Beban gempa static Ekuivalen (E) ) enghitung Berat Bangunan Total (Wt) Perhitungan beban pada atap: Beban ati: Pelat Hebel = 56 kg/m = 578 kg Plaond = 8 kg/m = 8 kg Balok = ( 8)+( 5) 66,97 kg/m = 65,9 kg Kolom = 0,6 kg/m = 0096 kg Waterprooing = 5 kg/m = 50 kg Dinding ½ bata = [( )+( )].6 50 = 5800 kg WDatap =8959,9 kg Beban hidup: Beban hidup pada atap adalah 00 kg/m (beban minimum atap) WLatap = 00 kg/m = kg Jadi, berat total lantai atap = WDatap + WLatap = 8959,9 kg kg = 9079,9 kg IV-9

10 Perhitungan beban pada lantai tipikal (-): Beban ati: Pelat Hebel = 56 kg/m = 578 kg Plaond = 8 kg/m = 8 kg Spesi = kg/m = 68 kg Tegel = kg/m = 9 kg Balok = ( 8)+( 5) 66,97 kg/m = 65,9 kg Kolom = 0, kg/m = 0096 kg Dinding ½ bata = [( )+( )], 50 = kg WDlt.-lt. =7569,9 kg Beban hidup: Beban hidup pada untuk bangunan perkantoran adalah 50 kg/m Faktor reduksi beban hidup untuk bangunan perkantoran adalah 0, aka, WLlt.-lt. = 50 kg/m 0. = kg Jadi, berat total tipikal (lantai -) = WDlt.-lt. + WLlt.-lt. = 7569,9 kg kg = 8569,9 kg Dengan demikian maka berat total bangunan = Watap + Wlt-lt = 9079,9 kg + (8569,9 kg) = , kg ) enghitung waktu getar alami bangunan (T) H = 8 m (5 lantai) = 0,7 detik IV-0

11 ) enentukan koeisien Gempa Dasar (C) Lokasi bangunan terletak pada wilayah gempa berdasarkan SNI , dengan waktu getar alami (T) sebesar 0,7 detik dan kondisi tanah sedang maka, untuk nilai aktor respon gempa (C) menurut gambar Respon Spektrum Gempa Rencana adalah sebesar 0,89. ) enentukan Faktor Keutamaan (I) Faktor keutamaan struktur berdasarkan SNI dihitung menurut persamaan I = I I, nilai I dan I menurut Tabel Faktor keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan adalah I =,0 dan I =,0, sehingga nilai aktor keutamaan Gedung (I) =,0,0 =,0. 5) enentukan Faktor Reduksi Gempa (R) Nilai Faktor Reduksi Gempa untuk bangunan dengan sistem rangka bresing konsentrik biasa (SRBKB) menurut table, SNI adalah 5,6. Dengan demikian, nilai gaya geser dasar (V) adalah : V 0,89, , 06066,68 kg 060,6 ton 5,6 Sehingga dapat dihitung beban lateral total yang didistribusi pada tiap lantai untuk arah- (F i ) : F i n W Z i i i i W Z i V Dan distribusi beban lateral total untuk arah-y (F iy ) adalah : F iy n W Z i i i i W Z i V IV-

12 Untuk mempermudah perhitungan nilai-nilai F diatas dapat ditabelkan seperti berikut : Lantai Zi Wi Wi Zi Fi,y Untuk tiap portal (m') (ton) (ton m') (ton) /5 Fi /8 Fiy Atap Total Tabel. Distribusi Gaya Geser Dasar Lateral Total dalam Arah-X dan Arah-Y untuk tiap Portal IV-

13 Cek nilai T<0% T Nilai T diambil dari hasil analisa struktur dari program ETABS 000, dan untuk mempermudah perhitungan maka dibuatkan table sebagai berikut : Lantai Di Wi F Wi di Fi di (m) (ton) (ton) (ton m ) (ton m) Atap Total Tabel. Nilai T IV-

14 .5 T 6,,9 9,8 7,50 T < 0% T 0,7<0,8 Karena nilai waktu getar T empiris masih memenuhi syarat sesuai dengan ketentuan yang ada dalam Tata Cara Perencanaan Gempa Untuk Bangunan Gedung, SNI yaitu masih lebih kecil dari 0% waktu getar alami undamental, maka dalam perhitungan gaya geser gempa tetap dipakai Waktu Getar Empiris. Kombinasi pembebanan yang digunakan dalam perencanaan ini adalah : - Kombinasi pembebanan =. DL +.6 LL - Kombinasi pembebanan =. DL +.0 E LL - Kombinasi pembebanan =. DL.0 E LL. Analisa Struktur Gedung.. Pemodelan struktur odel struktur merupakan portal (tiga) dimensi yang digambarkan dalam arah (X, Y, Z) dengan penggambaran elemen-elemen balok, kolom dan bracing serta dengan menggunakan perletakan jepit (gambar 5.). IV-

15 Gambar. odel struktur dimensi KOLO SUDUT KOLO TENGAH KOLO TENGAH BALOK SUDUT BALOK TENGAH Z X Gambar. odel struktur X-Y plane IV-5

16 KOLO SUDUT BALOK TENGAH 6000 KOLO TENGAH 6000 BALOK TENGAH KOLO TENGAH Gambaar.5 Denah Struktur.. Pembebanan Struktur Kombinasi pembebanan yang dipakai dalam analisa pembebanan struktur ini berdasarkan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI )....a Beban ati (DL) dan Beban Hidup (LL) Karena bentang arah dan arah y adalah sama, maka pola pembebanan untuk beban mati dan beban hidup yang bekerja pada balok merupakan beban merata dengan pola pembebanan segitiga. Besar beban yang diperhitungkan seperti yang telah dihitung pada Bab IV yaitu : Untuk beban mati (DL) : Beban mati pada atap, DL = kg/m = 0. t/m Beban mati pada lantai tipikal, DL = 9 kg/m = 0.9 t/m IV-6

17 Untuk beban hidup (LL) besar beban pada lantai atap ataupun lantai tipikal diperhitungkan sebesar = 50 kg/m = 0.5 t/m Pola pembebanan plat satu arah pada balok berbentuk segi empat dapat dilihat pada gambar.6: 5 Y X A B C D E F G H 000 Gambar.6 Denah Pola pembebanan yang bekera pada balok Tinjau salah satu potongan balok arah-y pada gambar diatas, didapat gambar potongan pola pembebanan balok sebagai berikut: Gambar.7 Pola pembebanan balok arah-y Dalam program ETABS 000, besar beban equivalen yang bekerja pada tiap balok dalam struktur gedung telah dihitung secara otomatis pada saat proses memasukan beban pada tiap portal. Contoh perhitungan beban mati equivalen yang bekerja pada balok lantai atap dan balok lantai adalah sebagai berikut : IV-7

18 Beban equivalen pada lantai atap: Pola segi empat: W eq W l 0. 6,688 t/m u Beban equivalen pada lantai: Pola segi empat: W eq W l 0.9 6,68 t/m u Berikut adalah gambar pola pembebanan portal arah- dan arah-y: Gambar.8a Pola pembebanan pada arah-x IV-8

19 Gambar.8b Pola pembebanan pada arah-y..b Beban Gempa Statis Perhitungan Gempa statis yang dipakai dalam model struktur ini berdasarkan tata cara perhitungan gempa untuk bangunan gedung yang berlaku di Indonesia, dan besaran gaya yang terjadi sesuai awal perhitungan pada Bab IV. Pola pembebanannya dapat digambar seperti berikut: IV-9

20 Gambar.9a Pola pembebanan Gempa arah-x Gambar.9b Pola pembebanan Gempa arah-y IV-0

21 .. Gaya-Gaya Dalam Akibat Kombinasi Pembebanan Gaya-gaya dalam yang ditinjau dari kombinasi pembebanan ini adalah Gaya Aksial, Gaya Geser dan omen serta Reaksi pada perletakan. Portal yang ditinjau adalah portal yang mengalami gaya dalam dan momen terbesar yaitu pada portal H arah-y. Diagram Gaya Aksial pada Portal H arah-y kombinasi pembebanan : Gambar.0a Gaya aksial aksimum akibat Kombinasi Pembebanan Besar nilai Gaya Aksial dari diagram diatas dapat dilihat pada tabel. berikut: IV-

22 Lantai Kolom Sudut Kolom tengah Gaya Aksial (ton) Kolom tengah Balok Sudut Balok tengah Tabel. Gaya aksial akibat kombinasi Diagram Gaya Geser pada portal H arah-y akibat kombinasi pembebanan Gambar.0b Gaya Geser akibat Kombinasi Pembebanan Besar nilai Gaya Geser dari diagram diatas dapat dilihat pada tabel. berikut ini: IV-

23 Lantai Kolom Sudut Kolom tengah Gaya Geser (ton) Kolom tengah Balok Sudut Balok tengah Tabel. Gaya Geser akibat kombinasipembebanan Diagram dari omen pada portal H arah-y akibat kombinasi pembebanan Gambar.0c omen akibat Kombinasi Pembebanan Besar nilai omen dari diagram diatas dapat dilihat pada tabel.5 berikut ini: IV-

24 Lantai Kolom Sudut Kolom tengah omen (ton meter) Kolom tengah Balok Sudut Balok tengah Tabel.5 omen akibat kombinasi Pembebanan.. Deormasi pada struktur akibat Beban Gempa Statis Deormasi yang ditinjau adalah pada portal H arah-y yaitu pada kolom sudut, kolom tengah, kolom tengah, kolom tengah. Berikut ini adalah diagram dari deormasi yang terjadi: IV-

25 Gambar. Deormasi akibat Kombinasi Pembebanan Besar nilai Deormasi dari diagram diatas dapat dilihat pada tabel.6 berikut ini: Lantai Kolom Sudut Deormasi (meter) Kolom tengah Kolom tengah Tabel.6 Deormasi akibat kombinasi Pembebanan IV-5

26 . Pengecekan stabilitas kolom terhadap tekuk Euler Tinggi Pkritis Lantai Proil kolom kc E Iy P (l) mm kgmm mm (kg) P cr EI l k WF.,00 0,000 8,00, ,0.00,06,65.0 WF.,00 0,000 8,00, ,970.00,06,65.0 WF.,00 0,000 8,00, ,590.00,06,65.0 WF.,00 0,000 8,00,000.00,50.00,06, WF.,00 0,000 8,00, ,970.00,06, WF.,00 0,000 8,00, ,70.00,06, WF.,00 0,000 8,00, ,670.00,06, WF.,00 0,000 8,00, ,60.00,06, WF.,00 0,000 8,00, ,970.00,06, WF.,00 0,000 8,00, ,00.00,06,65.0 WF.,00 0,000 8,00, ,870.00,06,65.0 WF.,00 0,000 8,00, ,90.00,06,65.0 WF.,00 0,000 8,00,000.00,80.00,06,65.0 WF.,00 0,000 8,00,000.00,90.00,06, WF.,00 0,000 8,00, ,06,65.0 Tabel.7 Perhitungan Stabilitas kolom GRAFIK STABLITAS KOLO,500,000.00,000, Gaya Aksi,500,000.00,000, P kritis Gaya aksial kolom perlantai 500, Lantai Tingkat Ke- Gambar. Graik Stabilitas Kolom IV-6

27 .5 Cek Desain Elemen Struktur Gedung dari analisa Program ETABS 000 Setelah dilakukan perhitungan analisa dan desain struktur dengan menggunakan Program ETABS 000, diperoleh hasilanalisa dan desain dengan proil yang cukup aman digunakan. Berikut ini dilakukan contoh perhitungan desain elemen struktur dengan menggunakan data hasil analisa program ETABS Proil balok Dari hasil analisa dengan menggunakan program ETABS 000, dengan meninjau balok tengah pada lantai ke- portal H arah-y, diperoleh harga gaya dalam dan momen maksimum sebagai berikut: Gaya lintang, Vu = 5,05 ton omen, u =,687 ton meter Data proil W0 5 yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: t =5.7 mm H=57 mm tw=8.89 mm h=00. mm r=.7 mm b=0 mm Data proil W0 5 yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: Tinggi proil, H = 5,7 cm; Lebar proil, b = 0, cm Tebal lens, t =,57 cm; Tebal web, tw = 0,889 cm Tinggi web, h = 5,-(,57)+(,7) = 0,0 cm Luas proil, A = 85, cm; Jari-jari proil, r =,7 cm IV-7

28 omen Inersia, I = 050 cm; Iy = 5 cm omen tahanan, W = 80,7 cm; Wy = 8 cm Jari-jari inersia, r =,00 cm; ry = 5,08 cm Desain terhadap momen lentur ) Periksa Pengaruh Tekuk Lokal enentukan kuat lentur nominal penampang Z odulus penampang plastis ditentukan sebagai berikut : b t H t t H t H t w 0,,575,7,57 0,889 5,7,57 5,7,57 885,95cm aka momen lentur plastis dapat ditentukan sebagai berikut: p Z y p = 885,95 00 p = 680 kgcm =,6 ton Periksa kelangsingan penampang Pelat sayap b t 0. 6,96,57 p 70 y ,97 λ < λ p Penampang kompak Pelat badan w h t w 0,0 0,889,59 IV-8

29 p 680 y , λ w < λ p Penampang kompak Karena λ < λ p maka n = p, maka n =,6 ton Dengan demikian cek momen lentur penampang dapat ditentukan sebagai berikut u n,687 0,9,6 9,680,08 tm Penampang kuat ) Periksa Pengaruh Tekuk Lateral enentukan batas bentang pengekang lateral : L b = 6000 mm 5 E 0 Lp,76 ry,7650,8 580, 96mm 0 y L r X ry L X L Dimana, F L = y r = 0 - (0,0) = 68 pa E G 769, 08pa u 0, J J bt 56676,mm 05,7 0 5,7 8,89 X X W EGJA 808,5 80, , , 850 IV-9

30 I w I y h t 0 5,7 6 50,960 mm X X W I GJ I, w y 80, , ,, Dengan demikian L r dapat ditentukan sebagai berikut : L r X ry L X L L r 808,5 50,8 68, L r 0575, 6mm Diperoleh nilai L p < L b < L r, maka n Cb r L r Lb p r p L L r b C b,5,05,5,05,6,05,6,,7 00 0, 00, tm r W y r n n,,58,6,58 0,60tm,6 p 0, ,575,580 Karena n < p, maka n diambil 0,60 tm Dengan demikian cek momen lentur penampang dapat ditentukan sebagai berikut: u n,687 0,9 0,6 IV-0

31 9,68 tm 8, tm Penampang kuat Desain Terhadap Kuat Geser V u = 5,05 ton. Cek Kelangsingan penampang w k n h t w 00, 8,89 5, , 5 a h 5,0 kne 5, ,0,0 7,7 0 y,59 7,7 OK. enentukan kuat geser nominal pelat badan Karena, maka 0, 0,889 65,6kg 6, ton V n 0, Ceck kuat geser pelat badan 5,05 0,9 6,5 5,05,50 Penampang Kuat IV-

32 Periksa Lendutan q l 8 EI tot ijin (0 ) 050 8, (0 ) ,cm cm...lendutan emenuhi syarat kekuatan Kesimpulan dari hasil desain balok terhadap momen lentur dan kuat geser Cek terhadap momen lentur didapat: u n Cek terhadap momen lentur didapat: Jadi dari perhitungan yang dilakukan diatas diperoleh hasil besar momen lentur dan kuat geser yang terjadi akibat beban teraktor yang ditinjau menghasilkan nilai yang jauh lebih kecil dari pada momen lentur nominal dan kuat geser nominal dari kondisi batas yang diperhitungkan, sehhingga untuk cek momen lentur dan kuat geser elemen struktur balok ini memenuhi persyaratan keamanan..5. Proil Kolom Hasil analisa dengan menggunakan program ETABS 000 pada kombinasi pembebanan pada kolom sudut lantai pada portal arah-, dengan nilai gaya aksial adalah sebagai berikut: Gaya aksial, Nu = 68, ton Data proil yang digunakan sebagai berikut : IV-

33 t =9.7 mm tw=.89 mm H=0 mm h=9. mm r=5. mm b=00 mm Data proil W yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: Tinggi proil, H = 0, cm; Lebar proil, b = 0,0 cm Tebal lens, t =,97 cm; Tebal web, t w =,89 cm Tinggi web, h = 0,-((,97)+(,5)) = 9, cm Luas proil, A = 00.5 cm ; Jari-jari proil, r =,5 cm omen Inersia, I = 00 cm; I y = 80 cm omen tahanan, W = 5559,5 cm; W y = cm Jari-jari inersia, r = 6,66 cm; r y = 0, cm Faktor panjang tekuk untuk kedua ujung batang dengan tumpuan jepit Berdasarkan SNI gambar 7.6-, Nilai k c = 0,5 sehingga l k = k c L l k = 0,5 00 = 600 mm = 60 cm. Periksa kelangsingan penampang Kelangsingan elemen penampang b t p 70 y 0,0 5,07, ,97 0 IV-

34 p Kelangsingan komponen tekan l 60 k 05,6 < 00 r,5. enentukan nilai tegangan kritis l k r 60 9,60 6,66 y l k ry 60 5,7 0, l c r c k y 60 0, y E ,7 0,5 maka = c cr y 00 00kg / cm. enentukan nilai Kuat tekan Nominal N n Ag Fcr 00, kg 96, ton Ceck kolom terhadap kuat lentur: N u N n 68, 0,9 96, 68, 865,08ton Penampang Kuat. Periksa Deormasi Dari hasil analisa ETABS 000 pada kolom sudut lantai pada portal H arahy didapat nilai Deormasi ( ) = 0,006 m tidak lebih besar dari deormasi yang diijinkan,6 cm, jadi deormasinya masih memenuhi syarat kekakuan. IV-

35 Jadi dari perhitungan yang dilakukan seperti diatas, maka Proil W dapat digunakan sebagai kolom..6 Cek Desain Elemen Struktur Gedung dengan cara manual Dari hasil analisa dan desain struktur serta pengecekan yang dilakukan dengan menggunakan program ETABS 000 diperoleh hasil analisa dan desain dengan proil yang cukup aman untuk digunakan. Untuk mengetahui perbandingan antara desain dengan program ETABS 000 dengan cara manual, untuk itu dilakkan analisa struktur dan desain elemen struktur dengan cara manual:.6. Proil Balok Dengan mengambil satu contoh sederhana dari salah satu elemen balok, maka dapat dilakukan perhitungan analisa dari struktur balok dari gedung. Beban Equivalent (W eq ) = 0,896 t/m Wu=0,896 t/m' Gambar. Skema pembebanan balok sederhana enentukan Gaya Dalam dan omen Analisa struktur dilakukan dengan menggunakan metode Clapeyron Berikut gambar bidang momen akibat beban merata pada balok diatas: IV-5

36 Wu=0,896 t/m' V 6000 V V t= 8 Wu L² = 8 0,896 6² =,0 t A A a a = 0 L = 6m ; I = I a = m Gambar. Bidang omen R = / a t = /,0 = 8,06 =? L = 6m ; I = I = 0 A = m R = / a t = /,0 = 8,06 l l l l 6 R a 6 R a I I I I l I l I ,06 68, I I I I 6 I 6I 5,5 5,5 I 6I 6I,0,06tm' IV-6

37 Analisa Freebody : Freebody - Di tinjau potongan balok -: Wu=0,896 t/m' =,06 tm' V R=5,76 t L=6000 Vki Gambar.5 Analisa Freebody balok - = 0 V 6 0 R ki 5,76 V 6,06 0 V ki, 0t V = 0 V R V 0 Freebody - ki V 5,76,0 0 V, 5t Di tinjau potongan balok -: =,06 tm' ki Wu=0,896 t/m' Vka R=5,76 t L=6000 V Gambar.6 Analisa Freebody balok - IV-7

38 = 0 V 6 0 R ka 5,76 V 6,06 0 V ka, 0t V = 0 V R V 0 ka ka V 5,76,0 0 V, 5t V = V ki + V ka =,0 +,0 = 6,08 t aka Reaksi perletakan pada balok: Wu=0,896 t/m' I I L=6000 L=6000 V=,5 t V=6,08 t V=,5 t Gambar.7 Reaksi perletakan pada balok Cek reaksi perletakan: V = 0 V V V R 0,5 6,08,5 0,75 0 0,75 0,75 0..Oke! = 0 V V R ,08 6,5 0, ,5 6,5 0..Oke! IV-8

39 enghitung Gaya Dalam dan omen Untuk menghitung Gaya Dalam dan omen, maka ditinjau gambar diatas: Pada 0 < < 6m, = 0 V R 0,5 0, ,8, 5 D = 0 V R D 0,5 0,896 0 D D 0,896,5 Dengan demikian, besar Gaya Dalam dan omen pada setiap nilai dapat ditabelkan sebagai berikut: (t m') D (t ) Tabel.8 Nilai Gaya Dalam dan omen pada 0 < < 6 Balok Pada 6m < < m, = 0 V R V ( 5) 0,5 0,896 6,08 ( 6) 0,5 0,8 6,08 6,88 0 0,8 8,00 6,88 D = 0 V R V D 0,5 0,896 6,08 0 D IV-9

40 D 0,896 8,00 Dengan demikian, besar Gaya Dalam dan omen pada setiap nilai dapat ditabelkan sebagai berikut: (t m') D (t ) Tabel.9 Nilai Gaya Dalam dan omen pada 6 < < Balok Berikut adalah gambar Diagram Gaya Dalam dan omen dari perhitungan diatas Wu=0,896 t/m' L=6000 L=6000 -,5-0,6, ,0-0,6 +,5, ,0,0 Gambar.8 Diagram Gaya Dalam dan omen Dari hasil Analisa diatas diperoleh nilai Gaya Dalam dan omen maksimum adalah sebagai berikut: Gaya Lintang, Vu =,0 ton omen, u =,0 ton meter Cek dengan Proil W0 5 yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: IV-0

41 t =5.7 mm H=57 mm tw=8.89 mm h=00. mm r=.7 mm b=0 mm Data proil W0 5 yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: Tinggi proil, H = 5,7 cm; Lebar proil, b = 0, cm Tebal lens, t =,57 cm; Tebal web, tw = 0,889 cm Tinggi web, h = 5,-(,57)+(,7) = 0,0 cm Luas proil, A = 85, cm; Jari-jari proil, r =,7 cm omen Inersia, I = 050 cm; Iy = 5 cm omen tahanan, W = 80,7 cm; Wy = 8 cm Jari-jari inersia, r =,00 cm; ry = 5,08 cm Desain terhadap momen lentur ) Periksa Pengaruh Tekuk Lokal enentukan kuat lentur nominal penampang Z odulus penampang plastis ditentukan sebagai berikut : b t H t t H t H t w 0,,575,7,57 0,889 5,7,57 5,7,57 885,95cm aka momen lentur plastis dapat ditentukan sebagai berikut: IV-

42 p Z y p = 885,95 00 p = 680 kgcm =,6 ton Periksa kelangsingan penampang Pelat sayap b t 0. 6,96,57 p 70 y ,97 λ < λ p Penampang kompak Pelat badan w h t w 0,0 0,889,59 p 680 y , λ w < λ p Penampang kompak Karena λ < λ p maka n = p, maka n =,6 ton Dengan demikian cek momen lentur penampang dapat ditentukan sebagai berikut u n,0 0,9,6,0 9, tm Penampang kuat ) Periksa Pengaruh Tekuk Lateral enentukan batas bentang pengekang lateral : L b = 6000 mm IV-

43 5 E 0 Lp,76 ry,7650,8 580, 96mm 0 y L r X ry L X L Dimana, F L = y r = 0 - (0,0) = 68 pa E G 769, 08pa u 0, J J bt 56676,mm 05,7 0 5,7 8,89 X X W EGJA 808,5 80, , , 850 I w I y h t 0 5,7 6 50,960 mm X X W I GJ I, w y 80, , ,, Dengan demikian L r dapat ditentukan sebagai berikut : L r X ry L X L L r 808,5 50,8 68, L r 0575, 6mm Diperoleh nilai L p < L b < L r, maka IV-

44 n Cb r L r Lb p r p L L r b C b,5,05,5,05,6,05,6,,7 00 0, 00, tm r W y r n n,,58,6,58 0,60tm,6 p 0, ,575,580 Karena n < p, maka n diambil 0,60 tm Dengan demikian cek momen lentur penampang dapat ditentukan sebagai berikut: u n,0 0,9 0,6,0 tm 8, tm Penampang kuat Desain Terhadap Kuat Geser V u =,0 ton. Cek Kelangsingan penampang w k n h t w 00, 8,89 5, , 5 a h 5,0 kne 5, ,0,0 7,7 0 y IV-

45 ,59 7,7 OK. enentukan kuat geser nominal pelat badan Karena, maka 0, 0,889 65,6kg 6, ton V n 0, Ceck kuat geser pelat badan,6 0,9 6,5,0,50 Penampang Kuat Periksa Lendutan q l 8 EI tot ijin (0 ) 050 8, (0 ) ,cm cm...lendutan emenuhi syarat kekuatan Periksa Tegangan Lentur l W ,8 600kg / cm...ok!! 80,7 IV-5

46 Kesimpulan dari hasil desain balok terhadap momen lentur dan kuat geser Cek terhadap momen lentur didapat: u n Cek terhadap momen lentur didapat: Jadi dari perhitungan yang dilakukan diatas diperoleh hasil besar momen lentur dan kuat geser yang terjadi akibat beban teraktor yang ditinjau menghasilkan nilai yang jauh lebih kecil dari pada momen lentur nominal dan kuat geser nominal dari kondisi batas yang diperhitungkan, sehhingga untuk cek momen lentur dan kuat geser elemen struktur balok ini memenuhi persyaratan keamanan..6. Proil Kolom Tinjau salah satu elemen portal pada gedung, pada portal berlaku pembebanan seperti sebagai berikut: Beban Equivalent (W eq ) = 0,896 t/m Wu=0,896 t/m'.0 m 6.00 m Gambar.9 Skema Portal Sederhana IV-6

47 enentukan Gaya Dalam dan omen Dalam analisa struktur menggunakan metode Clapeyron, berikut gambar bentuk deleksi yang terjadi pada portal: d d Tinjau tiap elemen pada portal Gambar.0 Deleksi pada portal Wu=0,896 t/m'?? 6000 t= 8 Wu L² = 8 0,896 6² =,0 t R.0 m.0 m Gambar. Elemen kolom dan balok pada portal omen Primer dan W l 0,896 6 u,688tm' 0,688tm' IV-7

48 omen Goyang g g 6( EI), g g g 0 g 6( EI), 6 0, 6 0, EI EI Persamaan omen Ujung batang total 0 g EI ( ) l 6 EI 0 EI ( ) 0,, 6 EI 0 EI ( ) 0,, EI,688 0 ( ) 6 EI,688 0 ( ) 6 6 EI 0 EI ( ) 0,, 6 EI 0 EI ( ) 0,, Persamaan Deormasi: Perletakan : = 0 (jepit) Perletakan : = 0 (jepit) Titik kumpul (TK ) : Titik kumpul (TK ) : IV-8

49 Tinjau TK : = 0 + = 0 6 0, EI 0, EI,688 0 EI EI =0, 6 6,5EI EI 5,609,8EI 6, EI =0 9,,5EI 6,8EI 6,EI = 5, 609 (pers.) Tinjau TK : = 0 + = 0 6 0,,, =0 6 6 EI EI EI +,688 EI EI 9,,5EI EI EI0 + 5,609,8EI 6, EI =0,5EI 6,8EI + 6,EI =- 5, 609 (pers.) 6000 H H V V H H H.0 m H H V V = 0 + (H,) = 0 Gambar. Freebody Portal H = H = IV-9

50 H = 0 H H = EI EI EI EI + 0,, 0,, 6 6 EI EI) EI EI =0 0,, 0,, 6 6 EI EI EI EI =0 0,, 0,, EI EI EI =0 0,,8,8 EI 9,EI 9,EI Persamaan,, dan diselesaikan dengan cara matriks: EI EI EI X 0,96 0.(pers.) 6,8 6, 9, 6, 6,8 9,,5 EI 5,609,5 EI = 5,609 EI 0 Diperoleh nilai: EI =,687 EI = -,687 EI = 0 Dengan demikian, maka besarnya momen dapat diketahui yaitu: ,687, 05 tm 0,,, IV-50

51 6 0 0,687, 08tm 0,,,688 (,687) (,687), 6tm 6 6,688 (,687) (,687), 6tm (,687) EI0, 08tm 0,,, (,687), 05tm 0,, Analisa Freebody: Freebody Wu=0,896 t/m' H V 6000 R=5,76 t V H Gambar. Freebody - Portal = 0 + (V 6)- -(R )= 0,6 + 6V,6 (5,76 ) = 0 V =,688 t V = 0 V + V -R= 0,688 + V -5,76 = 0 V =,688 t IV-5

52 Freebody V H.0 m H V Gambar. Freebody - Portal H 79,05,08 0, t H = 0 H H = 0 H = 0,79 t V = 0 V V = 0 V =,688 t Freebody V H.0 m H V Gambar.5 Freebody - Portal IV-5

53 H 79,08,05 0, t H = 0 H H = 0 H = -0,59 t V = 0 V V = 0 V =,688 t Wu=0,896 t/m' R=5,76 t.0 m H=0,79 H=0,79 =,05 tm =-,05 V=,688 t V=,688 t 6000 Gambar.6 Reaksi Perletakan Portal Cek Reaksi perletakan: H = 0 H H = 0 0,79-0,79 = 0...Ok!! V = 0 V + V - R= 0,688 +,688 5,76 = 0...Ok!! = 0 +(R )- (V 6)= 0 0 +(5,76 )- 0 (,688 6)= 0 6,8 6,8 = 0...Ok!!! IV-5

54 enghitung gaya dalam dan momen: Untuk menghitung Gaya Dalam dan omen, maka tinjau elemen portal bagian perbagian: Freebody -: V H D Gambar.7 Gaya Dalam dan omen pada reebody - Portal D H =0,79,05 H =0,79,05 = - 0,6 t N V =,688 t Dengan demikian, besar gaya dalam dan momen pada setiap nilai dapat ditabelkan seperti berikut ini: (m) (t m') D (t) N (t) Tabel.0 Nilai Gaya Dalam dan omen pada reebody - Portal Freebody : H R V V Gambar.8 Gaya Dalam dan omen pada reebody - Portal IV-5

55 R H, V 0,896 0,79,,05, 688 0,8,688,77 D R V H D D N 0,896,688,05 0,79 0,896,95 H 0,79 t Nilai-nilai Gaya dalam dan momen pada setiap nilai dapat ditabelkan seperti berikut: (m) (t m') D (t) N (t) Tabel. Nilai Gaya Dalam dan omen pada reebody - Portal Freebody : H R V Gambar.9 Gaya Dalam dan omen pada reebody - Portal R H, V 6 5,76 0,79,,05,688 6,77 0, 79 IV-55

56 D R V H D D N 5,76,688,05 0,79,5 V,688 t Nilai-nilai Gaya dalam dan momen pada setiap nilai dapat ditabelkan seperti berikut: (m) (t m') D (t) N (t) Tabel. Nilai Gaya Dalam dan omen pada reebody - Portal Berikut diagram Gaya Dalam dan omen dari nilai-nilai diatas: Diagram omen,77,77, ,77 0,,555 0, -,05,05 - Gambar.0 Diagram omen Diagram Lintang - 0,6 +,5, ,97.5 Gambar. Diagram Lintang IV-56

57 Diagram Normal - 0,79 - -,688,688 Gambar. Diagram Normal Dari hasil analisa struktur diatas, diperoleh nilai Gaya Dalam dan omen sebagai berikut: Gaya Normal, N u =,688 ton Gaya Lintang, V u =,5 ton omen, u =,0 ton Data Proil yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: t =9.7 mm tw=.89 mm H=0 mm h=9. mm r=5. mm b=00 mm Data proil W yang digunakan dalam desain, sebagai berikut: Tinggi proil, H = 0, cm; Lebar proil, b = 0,0 cm Tebal lens, t =,97 cm; Tebal web, t w =,89 cm Tinggi web, h = 0,-((,97)+(,5)) = 9, cm Luas proil, A = 00.5 cm ; Jari-jari proil, r =,5 cm IV-57

58 omen Inersia, I = 00 cm; I y = 80 cm omen tahanan, W = 5559,5 cm; W y = cm Jari-jari inersia, r = 6,66 cm; r y = 0, cm Faktor panjang tekuk untuk kedua ujung batang dengan tumpuan jepit Berdasarkan SNI gambar 7.6-, Nilai k c = 0,5 sehingga l k = k c L l k = 0,5 00 = 600 mm = 60 cm 5. Periksa kelangsingan penampang p Kelangsingan elemen penampang b t 70 y 0,0 5,07, ,97 0 p Kelangsingan komponen tekan l 60 k 05,6 < 00 r,5 6. enentukan nilai tegangan kritis l k r 60 9,60 6,66 y l k ry 60 5,7 0, lk c r c y 60 0, y E ,7 IV-58

59 0,5 maka = c cr y 00 00kg / cm 7. enentukan nilai Kuat tekan Nominal N n Ag Fcr 00, kg 96, ton Ceck kolom terhadap kuat lentur: N u N n,688 0,9 96,, ,08ton Penampang Kuat Jadi dari perhitungan yang dilakukan seperti diatas, maka Proil W dapat digunakan sebagai kolom..7 Perencanaan Sambungan A C B Gambar. Joint Sambungan IV-59

60 Data baut: Jenis baut = BJ 7 Diameter baut ( d ) = inch =,5 cm Jarak baut ke tepi ( s ) = 0 mm Proo Stress = 585 pa Kuat tarik = 85 pa Data pelat ujung balok: Tegangan leleh ( y ) = 0 Pa Tebal pelat ( t ) = 5 mm Digunakan sambungan baut dengan diameter 0 mm BJ Hitungan Kekuatan Satu Baut Berdasarkan Geser Vd =. r. u b. Ab =. 0,75. 0, (. π. 0 ) = ,6 kg..6. Hitungan Kekuatan Satu Baut Berdasarkan Kuat tumpu rd =,.. t p. db. u b =,. 0, = kg..6. Hitungan asing-masing titik buhul IV-60

61 Joint sambungan A kgmm kgmm C- D B kgmm C- D kgmm ,0 kgmm Gambar. Joint Sambungan A,7 Batang C- = ,6 =,6 buah Batang C- = , Batang D = ,6 8980,0 Batang D = ,6 579 Batang B = ,6 =,7 buah =, buah =,00 buah = 0,57 buah Joint sambungan B -76.5, kgmm ,97 kgmm D C kgmm B D C kgmm kgmm Gambar.5 Joint Sambungan B IV-6

62 6608 Batang C6- = =,99 buah ,6 5050,97 Batang C6- = ,6 =, buah 69 Batang D = ,6 765, Batang D = ,6 579 Batang B = ,6 = 0,87 buah = 0,7 buah = 0,98 buah.6 Perencanaan Angkur Data berdasarkan pada perancangan plat dasar Kolom omen ma ( u ) = 6,9 Ton m = 690 Kgm Gaya geser (V u ) = 5780 kg Gaya aksial (N u ) = 6976 kg Tegangan leleh baja (y) = 0 pa Tegangan putus (u) = 70 pa Dimensi plat : Lebar (b) = 0 mm Panjang (p) = 0 mm Tebal plat (tp) = 5 mm Data rencana angkur baut : Diameter angkur (db) = 5, mm Luas baut (Ab) = 506,5 mm Jumlah baut tarik (nt) = buah Jumlah baut tekan (nc) = buah Tegangan putus baut (u b ) = 85 pa Digunakan u = 70 pa IV-6

63 . enentukan letak garis netral Jarak vertikal baut (g) = 00 mm δ =./...d g =./.,.5,,5 =, mm b = 0,75.b = 0,75.00 = 00 mm δ. = b(h-) (h-),. = 00.(0 ).(0 ) 8, = 0 diperoleh : =,6 mm h = 0,6 = 87, mm. enentukan tegangan lentur yang terjadi σ =.(h ).(0,6) =,6 IV-6

64 = 0,8 σ σ. δ. + σ.b(h ) (h ) = u 768,5σ ,7σ = σ = ,87 = 6, σ = 0,8 σ σ = = = 0,8. 6, =,5.. s 6,.,6 0,6 = 5,09 enentukan gaya-gaya yang terjadi u b u p A b = u u = 70 Pa = 70 Pa d = 506,5 mm = u b, jika u b < u p = u p, jika u p < u b Karena u p = u b, maka digunakan u = 70 Pa Gaya tarik maksimum yang terjadi pada baut: Jadi gaya yang dipikul baris baut teratas yang paling besar: T u = δ g σ = 577,9 kg Gaya yang dipikul satu baut pada baris teratas: T u = Tu = 768,95 kg Kuat tarik rencana satu baut adalah: IV-6

65 T d = Ø T n = Ø. 0,75 u b A b = 0509, kg Syarat T u Ø T n Jadi 768,95 kg < 0509, Aman a. Gaya yang terjadi pada angkur - Gaya tarik pada angkur Put = 6976 kg - Gaya tarik masing-masing angkur Put = Put n = 6976 = 759 kg b. Gaya geser pada masing-masing angkur Vut = = Vu nt nc 5780 = 5 kg Vd = ø. r. u b. Ab. m Ø.Vn = 0,75. 0, ,5. = 56,75 kg Syarat : Vut < Ø.Vn 5 kg < 56,75.. ok!!! c. Gaya tumpu yang terjadi Vu = Vu n = 5780 = 5 kg Rd =,. ø. db. u p. tp IV-65

66 Ø.Rn =,. 0,75. 5, Syarat : = 5760 kg. Vu < Ø.Rn 5 kg < 5760 kg. Ok!!! c. Kombinasi gaya geser dan tarik uv = Vu n. Ab < r. Ø. u b. m = ,5 < 0,. 0, =,85 kg < 75 kg.. ok!!! t = 0,75. u b = 0, = 687,5 kg = 807 pa, = 6 pa t < r. uv < 687,5 < 8070,5. 8,8 < 60 Digunakan t = 687,5 pa Td = Ø. t. Ab Ø.Tn = 0, ,5. 506,5 = 50,5 kg Tu n = 577,9 = 89,7 kg Tu Syarat : n < Td 89,7 kg < 50,5 kg.. ok!!! IV-66