REDESAIN STRUKTUR ATAS (UPPER STRUCTURE) GEDUNG KANTOR DPPKAD KAB. PURWOREJO MENGGUNAKAN KONSTRUKSI BAJA

Transkripsi

1 REDESAIN STRUKTUR ATAS (UPPER STRUCTURE) GEDUNG KANTOR DPPKAD KAB. PURWOREJO MENGGUNAKAN KONSTRUKSI BAJA SKRIPSI Disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Disusun oleh: MUHAMMAD SANGIDUN NIM PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOREJO 2017 i

2 ii

3 iii

4 MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO : Dan hendaklah ada diantara kamu segolongan umat yang menyeru kepada kebajikan, menyuruh kepada yang ma ruf dan mencegah dari yang munkar, merekalah orang-orang yang beruntung. (QS. Al-Imran :104) Berbekallah, sesungguhnya sebaik-baik bekal adalah takwa. (Al-Baqarah : 197) Orang yang tidak menguasai matanya, hatinya tidak akan berharga. (Ali bin Abi Talib). Sembunyikan kebaikanmu sebagaimana engkau menyembunyikan keburukanmu (Al Ghazali). Karya ini saya persembahkan kepada : PERSEMBAHAN : Ibu dan bapak yang telah banyak memotivasi, menyemangati, menasehati dan berkorban demi yang terbaik untuk anak-anaknya, semoga Allah senantiasa membalas dan melindungi ibu dan bapak. Anak-anak kontrakan Bu Gun (Egi Gondrong, Angga Sentot, Apip Dewane, Tomo Tomcat) yang selalu menghibur dikala pusing skripsi. Teman-teman angkatan 2013 (Dodo, Tomo, Bekti, Margianto, Angga, Ari, Imam, Rizki Setiawan, Isnaini, Thoha, Abdhita Riefaldi, Bela, Fajar, Maman, Sri Egi, Sri Laksono, Dovi, Ahmat Sarifudin, Egi Irfandi, Arif Syarifudin, Aditya, Risky Ade Wahyudi, Tri Subagyo, Afif, Nando, Alfu, Woro, Nurkolis). Dosen dan karyawan Program Studi Teknik Sipil yang telah banyak membagi ilmunya dengan penuh kesabaran. Seluruh teman-teman mahasiswa teknik sipil yang telah banyak memberi suport dan semangat. iv

5 v

6 PRAKATA Alhamdulillah, puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Swt. Atas limpahan rahmat, karunia, dan hidayah-nya skripsi ini dapat penulis selesaikan. Skripsi ini penulis susun untuk mengetahui perencanaan struktur baja yang sesuai dengan SNI. Keberhasilan pelaksanaan penelitian ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terimakasih dan penghargaan kepada: 1. Rektor Universitas Muhammadiyah Purworejo Drs. H. Supriyono, M.Pd. 2. Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purworejo H. Muhamad Taufik, M.T. 3. Ketua Program Studi Teknik Sipil, Agung Setiawan, M.T. yang telah memberikan perhatian dan dorongan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 4. Nurmansyah Alami, M.T. selaku pembimbing I dan Eksi Widyananto, M. Eng. selaku pembimbing II yang telah banyak membimbing, mengarahkan, memotivasi dengan penuh kesabaran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 5. Agung Nusantoro, M.T. selaku dosen Penguji. 6. Teman-teman seperjuangan angkatan vi

7 vii

8 ABSTRAK Muhammad Sangidun. Redesain Struktur Atas (Upper Structure) Gedung Kantor DPPKAD Kab. Purworejo Menggunakan Konstruksi Baja. Skripsi. Teknik Sipil. Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purworejo Perencanaan suatu struktur gedung harus memperhitungkan gaya-gaya yang terjadi, serta direncanakan sesuai standar dan ketentuan yang berlaku. Oleh karena itu, redesain struktur atas gedung kantor DPPKAD menggunakan bahan material baja harus mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726 : 2012), Beban Minimum Untuk Perencanaan Bangunan Gedung dan Struktur lain (SNI 1727:2013), Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ) dan Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015). Redesain struktur atas meliputi perencanaan kolom, balok, dan rangka kuda-kuda. Sedangkan plat lantai dianggap sebagai beban. Perencanaan struktur direncanakan menggunakan material baja IWF. Analisis perhitungan menggunakan program SAP 2000, dan penggambaran menggunakan program Tekla Structure. Profil baja yang digunakan untuk kolom (K1 W14X176; K2 W12X96; K-LF W12X120), balok menggunakan profil (B1 W14X74; B2 W12X45; B3 W8X28; B4 W8X24; B5 W6X12; B6 W8X15; RB W12X50), dan rangka kuda-kuda menggunakan profil (Kolom Kuda-kuda W12X45; Rangka Kuda-kuda W12X30). Selain itu, dilakukan perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB) untuk struktur kolom, balok, dan rangka kuda-kuda untuk mengetahui perbandingan harga antara struktur beton existing dengan struktur baja redesain. Perhitungan RAB menggunakan Analisa Harga Satuan Pekerjaan (AHSP) tahun Dari perhitungan, didapat struktur existing sebesar Rp ,- sedangkan struktur redesain menggunakan baja sebesar Rp ,-. Berat sendiri struktur existing sebesar ,75 kg, sedangkan struktur baja sebesar ,74 kg. Struktur baja dalam redesain gedung kantor DPPKAD lebih mahal daripada struktur existing, namun berat sendiri struktur lebih kecil. Hal ini dapat mengurangi beban pondasi dan beban gempa. Katakunci : redesain, struktur baja, gempa viii

9 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN... iv HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... v PRAKATA... vi ABSTRAK... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR SIMBOL... xiv DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I BAB II BAB III BAB IV PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah B. Batasan Masalah... 2 C. Rumusan Masalah... 3 D. Tujuan Penelitian... 4 E. Manfaat Penelitian... 4 KAJIAN TEORI, TINJAUAN PUSTAKA DAN HIPOTESIS A. Kajian Teori Peraturan Perencanaan Pembebanan Struktur Kombinasi Beban Data Bahan Pemodelan SAP Perencanaan Struktur B. Tinjauan Pustaka C. Hipotesis METODE PENELITIAN A. Tinjauan Umum B. Metode Perencanaan HASIL DAN PEMBAHASAN A. Tinjauan Umum B. Pemodelan Struktur Model Existing Pembebanan Respon Spektrum Pemodelan SAP ix

10 C. Perencanaan Struktur Perencanaan Portal Sambungan Perencanaan Tumpuan (Bearing) Perencanaan Penghubung Geser D. Rencana Anggaran Biaya (RAB) E. Berat Sendiri Strruktur Bangunan BAB V PENUTUP A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN x

11 DAFTAR TABEL Tabel 1. Berat sendiri bahan komponen gedung... 8 Tabel 2. Beban Hidup Pada Lantai Gedung Tabel 3. Koefisien Reduksi Beban Hidup Tabel 4. Kategori risiko bangunan gedung untuk beban gempa Tabel 5. Faktor Keutamaan Gempa (Ie) Tabel 6. Faktor koefisien modifikasi respons (R) Tabel 7. Nilai k untuk kolom dengan ujung-ujung yang ideal Tabel 8. Ukuran minimal las sudut Tabel 9. Spektra respon desain wilayah Purworejo Tabel 10. Data profil kolom Tabel 11. Data profil balok Tabel 12. Contoh hasil analysis SAP Tabel 13. Rekap perhitungan kolom Tabel 14. Rekap perhitungan balok B1, B2, B3 dan B Tabel 15. Rekap perhitungan balok B5, B6, RB dan RK Tabel 16. Rekapitulasi sambungan antar balok Tabel 17. Rekapitulasi sambungan balok dan kolom Tabel 18. Gaya pada masing-masing baut Tabel 19. Resultan gaya pada badan Tabel 20. Rekap sambungan kolom dan kolom Tabel 21. Rekapitulasi perencanaan tumpuan (bearing) Tabel 22. Rekap RAB existing konstruksi beton bertulang Tabel 23. Rekap RAB redesain menggunakan konstruksi baja Tabel 24. Rekap berat struktur existing konstruksi beton bertulang Tabel 25. Rekap berat struktur redesain konstruksi baja xi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Spektrum respon desain Gambar 2. Membuat grid struktur Gambar 3. Mendefinisikan bahan material Gambar 4. Mendefinisikan penampang struktur Gambar 5. Menggambar elemen struktur Gambar 6. Memberi tipe tumpuan Gambar 7. Input respon spektrum Gambar 8. Input skala gempa arah x Gambar 9. Input skala gempa arah y Gambar 10. Mendefinisikan tipe beban Gambar 11. Mendefinisikan kombinasi pembebanan Gambar 12. Input beban Gambar 13. Proses analisis Gambar 14. Menampilkan deformasi struktur Gambar 15. Menampilkan gaya batang Gambar 16. Contoh data SAP Gambar 17. Bagan alir penelitian Gambar 18. Bagan alir perhitungan portal Gambar 19. Bagan alir perhitungan sambungan Gambar 20. Denah kolom lantai Gambar 21. Denah kolom lantai Gambar 22. Denah kolom lantai Gambar 23. Denah balok lantai Gambar 24. Denah balok lantai Gambar 25. Denah balok talang Gambar 26. Tampak depan Gambar 27. Tampak samping Gambar 28. Mekanika gording Gambar 29. Spektrum respon desain wilayah Purworejo Gambar 30. Membuat garis bantu (grid) Gambar 31. Input material baja BJ Gambar 32. Penampang elemen struktur W14X Gambar 33. Pemodelan struktur Gambar 34. Tumpuan jepit Gambar 35. Tipe beban Gambar 36. Kombinasi pembebanan Gambar 37. Input beban mati lantai 2 dan Gambar 38. Input beban hidup lantai 2 dan Gambar 39. Input beban angin kiri sisi kiri Gambar 40. Input respon spektrum Gambar 41. Input skala gempa arah x Gambar 42. Input skala gempa arah y Gambar 43. Proses analysis struktur Gambar 44. Deformasi struktur akibat beban mati xii

13 Gambar 45. Gaya batang pada kolom Gambar 46. Profil baja Gambar 47. Profil baja Gambar 48. Sambungan balok anak ke balok induk Gambar 49. Penampang sambungan las pada balok Gambar 50. Sambungan baut pada balok Gambar 51. Sambungan Kolom K Gambar 52. Base plate dan angkur baut Gambar 53. Penampang sambungan las pada kolom dan base plate Gambar 54. Lebar plat Gambar 55. Lebar efektif balok komposit Gambar 56. Penempatan konektor stud xiii

14 DAFTAR SIMBOL α = sudut kemiringan atap, derajat ( jika α > 50 o dapat diabaikan). W ah = beban air hujan, kg/m 2 (min. W ah atau 20 kg/m 2 ) V = gaya geser seismik C S = koefisien respons seismik. W = berat seismik efektif. S DS = Parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda pendek. R = Faktor modifikasi respons. Ie = Faktor keutamaan gempa. S D1 = parameter percepatan spektrum respons desain pada perioda sebesar 1,0 detik S1 = parameter percepatan spektrum respons maksimum yang dipetakan C vx = faktor distribusi vertikal W x,w i = bagian berat seismik efektif total struktur (W) yang ditempatkan atau dikenakan pada tingkat i atau x Hx, hi = tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x, dinyatakan dalam meter (m) k V x D L L r H E γ L fu fy E G υ = koefisien = geser tingkat desain gempa = Beban mati = Beban hidup = Beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan = Beban air hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air = Beban gempa = Koefisien, γ L = 0,5 bila L < 5 kpa, γ L = 1 bila L 5 kpa, = Tegangan putus minimum = Tegangan leleh minimum = Modulus elasisitas = Modulus geser = Angka poisson A g = luas penampang kotor, mm 2 = faktor tahanan (0,9) A e = luas penampang efektif, mm 2 = faktor tahanan (0,75) U = koefisien reduksi A = luas netto penampang, mm 2 x n = eksentrisitas sambungan xiv

15 L A gv A gt A nv A nt L r N N N b f t f h t w L x u n y M p M r M n p r K G g = panjang sambungan dalam arah gaya tarik = luas kotor akibat geser = luas kotor akibat tarik = luas neto akibat geser = luas neto akibat tarik = angka kelangsingan struktur = panjang komponen struktur = jari-jari girasi = beban terfaktor = kuat tekan nominal komponen struktur = gaya aksial leleh = lebar sayap = tebal sayap = tinggi badan = tebal badan = panjang komponen struktur tekan arah x = Momen plastis = Momen batas tekuk = Momen nominal = Batas kelangsingan maksimum untuk penampang compact = Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact = faktor kelangsingan berdasarkan tebal pelat sayap = koefisien balok plat berdinding penuh S = modulus penampang f = tegangan kritis a cr r C b I J I ω w k x k y L x L y V u V n R n = perbandingan luas pelat badan terhadap pelat sayap tekan = koefisien momen untuk tekuk torsi lateral = momen inersia = konstanta puntir torsi = konstanta puntir lengkung = faktor tekuk kolom = faktor panjang tekuk efektif terhadap sumbu x = faktor panjang tekuk efektif terhadap sumbu y = panjang kolom terhadap sumbu x = panjang kolom terhadap sumbu y = gaya geser perlu = gaya geser nominal = kuat nominal baut = faktor reduksi kekuatan b f u = tegangan tarik putus baut xv

16 A b d t p b n b t w L w = luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir = diameter baut nominal baut pada daerah tak berulir = tebal pelat = jumlah baut = tebal las = panjang las xvi

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar SAP Lampiran 2. Data SAP Lampiran 3. Gambar Tekla Structure Lampiran 4. Rencana Anggaran Biaya (RAB) Lampiran 5. Berat Sendiri Struktur xvii

18 A. Latar Belakang Masalah BAB 1 PENDAHULUAN Perencanaan struktur dapat didefinisikan sebagai campuran antara seni dan ilmu pengetahuan yang dikombinasikan dengan intuisi seorang ahli struktur mengenai perilaku struktur dengan dasar-dasar pengetahuan dalam statika, dinamika, mekanika bahan, dan analisis struktur, untuk menghasilkan suatu struktur yang ekonomis dan aman, selama masa layanannya (Agus Setiawan, 2008). Seiring berjalannya waktu dan perkembangan zaman di Indonesia manusia dapat berinovasi merancang bangunan-bangunan dengan beberapa gaya bangunan yang lebih modern. Selain itu dalam merancang sebuah bangunan struktur, kita membutuhkan beberapa material yang dapat digunakan sebagai bahan pelaksanaanya. Material struktural yang dapat digunakan diantaranya kayu, bambu, beton bertulang, baja, atau pun material pendukung lainnya. Menurut Agus Setiawan (2008), material baja sebagai bahan konstruksi memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan menggunakan material konstruksi lainnya yaitu baja mempunyai kekuatan yang tinggi, sehingga dapat mungurangi ukuran struktur serta mengurangi berat sendiri dari struktur itu sendiri, dan keawetan yang tinggi, serta keuntungan lainnya kemudahan dalam penyambungan antar elemen yang satu dengan yang lain dapat menggunakan alat sambung las ataupun baut. 1

19 Pada pembangunan gedung baru Dinas Pendapatan Pengelolaan Keuangan dan Aset Daerah (DPPKAD) Tahap 1 Kabupaten Purworejo yang terletak di Jalan Proklamasi, Purworejo terdiri dari 3 lantai dengan struktur bawah (lower structure) menggunakan pondasi bore pile dan struktur atas (upper structure) menggunakan konstuksi beton bertulang. Dalam penelitian ini, penulis akan mendesain ulang struktur atas Gedung DPPKAD menggunakan struktur baja. Dalam perhitungan struktur, selain berdasarkan Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015), penulis juga menggunakan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ) dan Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726 : 2012). B. Batasan Masalah Agar penelitian ini lebih mengarah pada latar belakang dan permasalahan yang telah dirumuskan maka diperlukan batasan-batasan masalah guna membatasi ruang lingkup penulisan sebagai berikut. 1. Bangunan yang akan diredesain yaitu hanya struktur atas (upper structure) Gedung Kantor DPPKAD yang berada di jalan Proklamasi, Purworejo. 2. Struktur atas yang diredesain hanya bagian kolom, balok dan rangka kuda-kuda. Plat lantai dan tangga dianggap sebagai beban. 2

20 3. Perhitungan analisa struktur dan pembebanan menggunakan aplikasi SAP Penggambaran struktur dan sambungan menggunakan aplikasi Tekla Structure. 5. Analisis perhitungan berdasarkan Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015), Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ), dan Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726 : 2012). 6. Material baja menggunakan mutu baja BJ 37 dan mutu baut A Perhitungan RAB menggunakan Analisa Harga Satuan Pekerjaan (AHSP) Kabupaten Purworejo tahun C. Rumusan Masalah Dalam mendesain ulang struktur atas Gedung DPPKAD menggunakan struktur baja ini, terdapat beberapa permasalahan yang timbul yaitu sebagai berikut. 1. Bagaimana proses perencanaan struktur Gedung Kantor DPPKAD yang sesuai dengan spesifikasi desain struktur yang aman dan memenuhi Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015) dan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ). 3

21 2. Bagaimana perbedaan rencana anggaran biaya (RAB) pada pekerjaan Gedung Kantor DPPKAD dengan struktur atas menggunakan beton bertulang dan menggunakan baja. D. Tujuan Penelitian Tujuan dari desain ulang struktur atas Gedung DPPKAD menggunakan struktur baja ini adalah : 1. Menganalisa struktur rangka baja pada Gedung Kantor DPPKAD yang sesuai dengan spesifikasi desain struktur yang aman dan memenuhi Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015) dan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ). 2. Mengetahui perbedaan rencana anggaran biaya (RAB) pada pekerjaan Gedung Kantor DPPKAD dengan struktur atas menggunakan beton bertulang dan menggunakan baja. E. Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Digunakan sebagai pembanding untuk perencanaan struktur dalam suatu bangunan. 2. Sebagai acuan bahan bacaan atau referensi pustaka untuk melakukan penelitian yang lebih lanjut. 4

22 BAB II KAJIAN TEORI, TINJAUAN PUSTAKA DAN HIPOTESIS A. Kajian Teori Struktur dalam bangunan merupakan sarana untuk menyalurkan beban yang diakibatkan penggunaan dan atau kehadiran bangunan di atas tanah dan tujuan utama dari struktur adalah memberikan kekuatan pada suatu bangunan. Struktur bangunan dipengaruhi oleh beban mati (dead load) berupa berat sendiri, beban hidup (live load) berupa beban akibat penggunaan ruangan dan beban khusus seperti penurunan pondasi, tekanan tanah atau air, pengaruh temperatur dan beban akibat gempa. Menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ), tujuan dari perencanaan struktur adalah menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, mampu layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan kemudahan pelaksanaan. Suatu struktur disebut stabil jika tidak mudah terguling, miring, atau tergeser selama umur rencana bangunan. Resiko terhadap kegagalan struktur dan hilangnya kemampulayanan selama umur rencananya juga harus diminimalisir dalam batas-batas yang masih dapat diterima. Suatu struktur yang awet semestinya tidak memerlukan biaya perawatan yang terlalu berlebihan selama umur layannya. 5

23 Menurut Agus Setiawan (2008), perencanaan adalah sebuah proses untuk mendapatkan suatu hasil yang optimum. Suatu struktur dikatakan optimim apabila memenuhi kriteria-kriteria berikut : 1. biaya minimum, 2. berat minimum, 3. waktu konstruksi minimum, 4. tenaga kerja minimum, 5. biaya manufaktur minimum, dan, 6. manfaat maksimum pada saat masa layan. 1. Peraturan Perencanaan Peraturan yang digunakan untuk mendesain struktur atas Gedung Kantor DPPKAD menggunakan konstruksi baja yaitu sebagai berikut. 1. Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung Beban minimum untuk perencanaan bangunan gedung dan struktur lain, SNI 1727: Perencanaan struktur baja berdasarkan Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015) dan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ). 6

24 4. Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung, SNI 1726: Beban Minimum Untuk Perencanaan Bangunan Gedung dan Struktur lain, SNI 1727: Pembebanan Struktur Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Penentuan secara pasti besarnya beban yang bekerja pada suatu struktur selama umur layannya merupakan salah satu pekerjaan yang cukup sulit. Dan pada umumnya penentuan besarnya beban hanya merupakan suatu estimasi saja. Meskipun beban yang bekerja pada suatu lokasi dari struktur dapat diketahui secara pasti, namun distribusi beban dari elemen ke elemen dalam suatu struktur umumnya memerlukan asmsi dan pendekatan. Jika beban-beban yang bekerja pada struktur telah diestimasi, maka masalah berikutnya adalah menentukan kombinasikombinasi beban yang paling dominan yang mungkin bekerja pada struktur tersebut. Beberapa beban yang sering dijumpai antara lain. a. Beban Mati Beban mati adalah berat seluruh bahan konstruksi bangunan gedung yang terpasang, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, tangga, dinding partisi tetap, finishing, klading gedung dan komponen arsitektur dan struktural lainnya serta peralatan tetap yang merupakan bagian tak terpisahkan dari gedung/bangunan 7

25 tersebut. Termasuk dalam beban ini adalah berat struktur, pipa-pipa, saluran listrik, AC, lampu-lampu, penutup lantai, dan plafon (SNI 1727:2013). Berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 adalah sebagai berikut ini. Tabel 1 Berat sendiri bahan komponen gedung BAHAN BANGUNAN Baja kg/m 3 Batu Alam kg/m 3 Batu belah, batu bulat, batu gunung (berat tumpuk) kg/m 3 Batu karang (berat tumpuk) 700 kg/m 3 Batu pecah kg/m 3 Besi tuang kg/m 3 Beton ( 1 ) kg/m 3 Beton bertulang ( 2 ) kg/m 3 Kayu (Kelas I) ( 3 ) kg/m 3 Kerikil, koral (kering udara sampai lembap, tanpa diayak) kg/m 3 Pasangan bata merah kg/m 3 Pasangan batu belah, batu belat, batu gunung kg/m 3 Pasangan batu cetak kg/m 3 Pasangan batu karang kg/m 3 Pasir (kering udara sampai lembap) kg/m 3 Pasir (jenuh air) kg/m 3 Pasir kerikil, koral (kering udara sampai lembap) kg/m 3 Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai lembap) kg/m 3 8

26 Tanah, lempung dan lanau (basah) kg/m 3 Tanah hitam kg/m 3 KOMPONEN GEDUNG Adukan, per cm tebal : - dari semen 21 kg/m 2 - dari kapur, semen merah atau tras 17 kg/m 2 Aspal, termasuk bahan-bahan mineral tambahan, per cm tebal Dinding Pas. Bata 14 kg/m 2 merah : - satu batu 450 kg/m 2 - setengah batu 250 kg/m 2 Dinding pasangan batako : Berlubang : - tebal dinding 20 cm (HB 20) 200 kg/m 2 - tebal dinding 10 cm (HB 10) 120 kg/m 2 Tanpa lubang - tebal dinding 15 cm 300 kg/m 2 - tebal dinding 10 cm 200 kg/m 2 Langit-langit dan dinding (termasuk rusuk-rusuknya, tanpa penggantung langit-langit atau pengaku), terdiri dari : - semen asbes (eternit dan bahan lain sejenis), dengan tebal maksimum 4 mm 11 kg/m 2 - kaca, dengan tebal 3 4 mm 10 kg/m 2 Lantai kayu sederhana dengan balok kayu, tanpa langitlangit dengan bentang maksimum 5 40 kg/m 2 m dan untuk beban hidup maksimum 200 kg/m 2 Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang maksimum 5 m dan jarak s.k.s minimum 0,8 m Penutup atap genting dengan reng dan usuk/kaso per m 2 bidang atap Penutup atap sirap dengan reng dan usuk/kaso per m 2 bidang atap Penutup atap seng gelombang (BWG 24) tanpa gordeng 7 kg/m 2 50 kg/m 2 40 kg/m 2 10 kg/m 2 9

27 Penutup lantai dari ubin semen portland, teraso dan beton, tanpa adukan, per cm tebal 24 kg/m 2 Semen asbes gelombang (tebal 5 mm) 11 kg/m 2 Catatan : (1) Nilai ini tidak berlaku untuk beton pengisi (2) Untuk beton getar, beton kejut, beton mampat dan beton padat lain sejenis, berat sendirinya harus ditentukan sendiri. (3) Nilai ini adalah nilai rata-rata, untuk jenis kayu tertentu lihat Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia. Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 b. Beban Hidup Beban hidup adalah beban yang diakibatkan oleh pengguna dan penghuni bangunan gedung atau struktur lain yang tidak termasuk beban konstrusi dan beban lingkungan, seperti beban angin, beban hujan, beban gempa, beban banjir dan beban mati menurut SNI 1727:2013. Yang termasuk ke dalam beban hidup adalah berat manusia, perabot, barang yang disimpan. Semua beban hidup mempunyai karakteristik dapat berpindah atau bergerak. Besarnya beban hidup terbagi merata ekuivalen yang harus diperhitungkan pada struktur bangunan gedung, pada umumnya dapat ditentukan berdasarkan standar yang berlaku. 10

28 Beban hidup pada lantai gedung, sudah termasuk perlengkapan ruang sesuai dengan kegunaan dan juga dinding pemisah ringan (q 100 kg/m'). Beban berat dari lemari arsip, alat dan mesin harus ditentukan tersendiri. Beban hidup untuk bangunan gedung menurut Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 adalah sebagai berikut : Tabel 2 Beban Hidup Pada Lantai Gedung a. BEBAN HIDUP PADA LANTAI GEDUNG Lantai dan tangga rumah tinggal, kecuali yang disebut dalam b. 200 kg/m2 b. Lantai dan tangga rumah sederhana dan gudang-gudang tidak penting yang bukan 125 kg/m2 untuk toko, pabrik atau bengkel. c. Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, toko, toserba, restoran,hotel, asrama dan rumah 250 kg/m2 sakit. d. Lantai ruang olah raga 400 kg/m2 e. Lantai ruang dansa 500 kg/m2 f. Lantai dan balkon dalam dari ruang-ruang untuk pertemuan yang lain dari pada yang disebut dalam a s/d e, seperti masjid,gereja, 400 kg/m2 ruang pagelaran, ruang rapat, bioskop dan panggung penonton g. Panggung penonton dengan tempat duduk tidak tetap atau untuk penonton yang berdiri. 500 kg/m2 11

29 h. i. j. k. Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam c. Tangga, bordes tangga dan gang dari yang disebut dalam d, e, f dan g. Lantai ruang pelengkap dari yang disebut dalam c, d, e, f dan g. Lantai untuk: pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan, ruang arsip, toko buku, toko besi, ruang alat-alat dan ruang mesin, harus direncanakan terhadap beban hidup yang ditentukan tersendiri, dengan minimum 300 kg/m2 500 kg/m2 250 kg/m2 400 kg/m2 l. Lantai gedung parkir bertingkat: - untuk lantai bawah 800 kg/m2 - untuk lantai tingkat lainnya 400 kg/m2 m. Balkon-balkon yang menjorok bebas keluar harus direncanakan terhadap beban hidup dari lantai ruang yang berbatasan, dengan minimum 300 kg/m2 Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 Beban hidup pada atap gedung, yang dapat dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil minimum sebesar 100 kg/m 2 bidang datar. Atap dan/atau bagian atap yang tidak dapat dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil yang menentukan (terbesar) dari : 1) Beban terbagi rata air hujan W ah = 40-0,8 α...(1) dengan, 12

30 α = sudut kemiringan atap, derajat ( jika α > 50 o dapat diabaikan). W ah = beban air hujan, kg/m 2 (min. W ah atau 20 kg/m 2 ) 2) Beban terpusat berasal dari seorang pekerja atau seorang pemadam kebakaran dengan peralatannya sebesar minimum 100 kg. Balok tepi atau gording tepi dari atap yang tidak cukup ditunjang oleh dinding atau penunjang lainnya dan pada kantilever harus ditinjau kemungkinan adanya beban hidup terpusat sebesar minimum 200 kg. Beban Hidup Horizontal perlu ditinjau akibat gaya desak orang yang nilainya berkisar 5% s/d 10% dari beban hidup vertikal (gravitasi). Reduksi Beban Hidup pada perencanaan balok induk dan portal (beban vertikal/gravitasi), untuk memperhitungkan peluang terjadinya nilai beban hidup yang berubah-ubah, beban hidup merata tersebut dapat dikalikan dengan koefisien reduksi. 13

31 Reduksi Beban Hidup pada perencanaan balok induk dan portal (beban horisontal/gempa dan angin), dapat dikalikan dengan faktor reduksi. Tabel 3 Koefisien Reduksi Beban Hidup KOEFISIEN REDUKSI BEBAN HIDUP Penggunaan Gedung Koefisien Reduksi beban Hidup Peninjauan Beban Gravitasi Peninjauan Beban Gempa PERUMAHAN/HUNIAN Rumah tinggal, asrama, hotel, rumah sakit 0,75 0,3 PENDIDIKAN Sekolah, ruang kuliah 0,9 0,5 PERTEMUAN UMUM Masjid, gereja, bioskop, restoran, ruang dansa, ruang pagelaran 0,9 0,5 PERKANTORAN Kantor, bank 0,6 0,3 PERDAGANGAN Toko, toserba, pasar 0,8 0,8 PENYIMPANAN Gudang, perpustakaan, ruang arsip 0,8 0,8 INDUSTRI Pabrik, bengkel 1 0,9 TEMPAT KENDARAAN Garasi, gedung parkir 0,9 0,5 GANG DAN TANGGA 14

32 - perumahan/hunian 0,75 0,3 - pendidikan, kantor 0,75 0,5 - pertemuan umum, perdagangan, penyimpanan, industri, tempat kendaraan 0,90 0,5 Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 c. Beban Angin Beban angin adalah beban yang bekerja pada struktur akibat tekanan-tekanan dari gerakan angin. Beban angin sangat tergantung dari lokasi dan ketinggian struktur. Besar tekanan tiup harus diambil minimal sebesar 25 kg/m 2, kecuali untuk bangunanbangunan berikut ini. 1) Tekanan tiup di tepi laut hingga 5 km dari pantai harus diambil minimum 40 kg/m 2. 2) Untuk bangunan di daerah lain yang kemungkinan tekanan tiupnya lebih dari 40 kg/m 2, harus diambil sebesar p = V 2 /16 (kg/m 2 ), dengan V adalah kecepatan angin dalam m/s. 3) Untuk cerobong, tekanan tiup dalam kg/m 2 harus ditentukan dengan rumus (42,5 + 0,6h), dengan h adalah tinggi cerobong seluruhnya dalam meter. Nilai tekanan tiup yang diperoleh dari hitungan di atas, dapat direduksi sebesar 0,5 jika dapat dijamin gedung terlindung efektif dari suatu arah tertentu oleh gedung/bangunan lain. 15

33 Koefisien angin ditentukan dengan rumus sebagai berikut. Koefisien angin tekan, Untuk α < 65 (0,02 x α)- 0,4...(2) Untuk 65 < α ,9...(3) Koefisien angin hisap, Untuk semua α - 0,4...(4) d. Beban Gempa Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada struktur akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi, baik pergerakan tanah vertikal maupun horizontal. Namun pada umumnya percepatan tanah arah horizontal lebih besar daripada arah vertikalnya, sehingga pengaruh gempa horizontal jauh lebih menentukan daripada gempa vertikal. Menurut Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726:2012) pengaruh gempa rencana yang harus ditinjau dalam perencanaan dan evaluasi struktur bangunan gedung dan non gedung serta berbagai bagian dan peralatannya secara umum. Gempa rencana ditetapkan sebagai gempa dengan kemungkinan terlewati besarnya selama umur struktur lama bangunan 50 tahun adalah sebasar 2 %. 16

34 1) Menentukan Kategori Resiko Struktur Bangunan (I- IV) dan faktor keutamaan (Ie) Untuk berbagai kategori risiko struktur bangunan gedung dan non gedung sesuai Tabel 4 pengaruh gempa rencana terhadapnya harus dikalikan dengan suatu faktor keutamaan Ie menurut Tabel 5. Tabel 4 Kategori risiko bangunan gedung dan non gedung untuk beban gempa Jenis Pemanfaatan Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: -Fasilitas pertanian,perkebunan,perternakan, dan perikanan -Fasilitas sementara -Gudang penyimpanan -Rumah jaga dan struktur kecil lainnya Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko I, III, IV, termasuk,tapi tidak dibatasi untuk: -Perumahan -Pasar -Gedung Perkantoran Kategori Resiko I II -Gedung apartement/rumah susun -Pusat perbelanjaan/mall -Bangunan industry 17

35 -Fasilitas Manufaktur -Pabrik Gedung dan struktur lainnya yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia pada saat terjadi kegagalan, terrmasuk, tapi tidak dibatasi untuk : -Bioskop -Gedung pertemuan -Stadion -Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat -Fasilitas penitipan anak -Penjara -Bangunan untuk orang jompo III Gedung dan struktur lainnya, tidak termasuk kedalam kategori risiko IV, yang memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk: -Pusat pembangkit listrik biasa -Fasilitas penanganan air -Fasilitas penanganan limbah -Pusat telekomunikasi 18

36 Gedung dan struktur lainnya yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV, (termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan, penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak) yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran. Gedung dan struktur lainnya yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting, termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk: -Bangunan-bangunan monumental -Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan -Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah dan unit gawat darurat -Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta garasi kendaraan darurat IV -Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan tempat perlindungan darurat lainnya -Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya untuk IV tanggap darurat -Pusat pembangkit energi dan Fasilitas publik lainnya yang dibutuhkan pada saat keadaan darurat 19

37 -Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi,tangki penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik, tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran) yang disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat Gedung dan struktur lainnya yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV. Sumber : SNI 1726:2012 Tabel 5 Faktor Keutamaan Gempa (Ie) Kategori Risiko Faktor keutamaan gempa I e I atau II 1 III 1,25 IV 1,5 Sumber : SNI 1726:2012 2) Respon Spektrum Desain Nilai respon spektrum diketahui dengan menggunakan desain spektra Indonesia yang diakses melalui puskim.pu.go.id/aplikasi/desain_spektra_indonesia_2011 website Pusat Penelitian dan Penggembangan Permukiman Kementrian Pekerjaan Umum dengan alamat : 20

38 Dibawah ini merupakan contoh respon desain yang diperoleh melalui Pusat Penelitian dan Penggembangan P e r m u k i m an Kementrian Pekerjaan Umum. Gambar 1 Spektrum respon desain (Sumber:puskim.pu.go.id/Aplikasi/desain_spektra_indones ia_2011) 3) Skala Gempa Skala gempa dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut. Ie. g SF...(5) R 21

39 Keterangan : Ie : Faktor keutamaan gempa g : Gaya gravitasi (9,81 m/d 2 ) R : Koefisien modifikasi respons Tabel 6 Faktor koefisien modifikasi respons (R) untuk sistem penahan gaya gempa Sumber : SNI Kombinasi Beban Menurut SNI mengenai kombinasi pembebanan, dinyatakan bahwa dalam perencanaan suatu struktur baja haruslah diperhatikan jenis-jenis kombinasi pembebanan berikut ini. 22

40 1) 1,4D, 2) 1,2D + 1,6L + 0,5(L r atau R), 3) 1,2D + 1,6 (L r atau R) + (γ L. L atau 0,8W), 4) 1,2D + 1,3W + γ L. L + 0,5(L r atau H), 5) 1,2D ± 1,0E + γ L. L, dan 6) 0,9D ± (1,3W atau 1,0E). Dengan : D L = Beban mati = Beban hidup L r = Beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan H = Beban air hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air E = Beban gempa γ L = Koefisien, γ L = 0,5 bila L < 5 kpa, γ L = 1 bila L 5 kpa, 4. Data Bahan Dalam perencanaan struktur menggunakan material baja konvensional BJ 37 dengan data bahan sebagai berikut. a. Tegangan putus minimum (fu) = 370 Mpa b. Tegangan leleh minimum (fy) = 240 Mpa 23

41 c. Modulus elasisitas (E) = Mpa d. Modulus geser (G) = Mpa e. Angka poisson (υ) = 0,3 Dalam penyambungan menggunakan baut dengan mutu baut A325 yang terbuat dari baja carbon yang memiliki kuat leleh Mpa. 5. Pemodelan SAP 2000 Program SAP 2000 sebagai salah satu program rekayasa teknik sipil yang berbeda dengan program komputer pada umumnya. Hal ini disebabkan pengguna program ini dituntut untuk memahami latar belakang metode penyelesaian dan batasan-batasan yang dihasilkan serta bertanggung jawab penuh terhadap outputnya. Program ini digunakan untuk Analisis dan Design struktur menggunakan konsep metode elemen hingga yang didukung dengan analisis Statis, Dinamis, Linear, maupun Nonlinear. Fasilitas desain yang disediakan program ini hanya untuk struktur beton dan baja dengan menggunakan peraturan perencanaan dari Amerika, Eropa serta negara lainnya. Perencanaan dengan menggunakan peraturan Indonesia dapat dilakukan dengan cara memodifikasi beberapa faktor reduksi kekuatan. 24

42 Langkah-langkah pemodelan SAP 2000 yaitu sebagai berikut. a. Input Data 1) Membuat Grid Struktur Klik kanan mouse Edit Grid pada System pilih Global pilih Modify/Show System ketik koordinat sumbu X, Y, Z pada ordinate OK. Gambar 2 Membuat grid struktur 25

43 2) Mendefinisikan Bahan Material Klik define Materials pilih Add New Material Input data material Gambar 3 Mendefinisikan bahan material 3) Mendefinisikan Penampang Struktur Klik Define Frame Section Add New Property Pilih Frame Section Property Type Input Dimensi Penampang OK OK. 26

44 Gambar 4 Mendefinisikan penampang struktur 4) Menggambar Elemen Struktur Elemen garis Gunakan Toolbar Draw Elemen shell Gambar 5 Menggambar elemen struktur 27

45 5) Memberi Tipe Tumpuan Pilih Joint Struktur Klik Assign Pilih Joint Pilih Restraints Pilih Jenis Perletakan OK. Gambar 6 Memberi tipe tumpuan 6) Mendefinisikan Beban Gempa Klik Define Function Response Spectrum Add New Function Input data dari respon spektra yang diperoleh dari Puskim Display Graph OK. 28

46 Menentukan skala gempa Gambar 7 Input respon spektrum Klik Define Load Cases Add New of Load Cases. Pada kolom Function diganti menggunakan respon spektrum yang telah dibuat di atas, dan untuk Scale Factor diisi berdasarkan hasil dari perhitungan skala gempa. 29

47 Gambar 8 Input skala gempa arah x Gambar 9 Input skala gempa arah y 30

48 7) Mendefinisikan Tipe Beban Klik Define Load Patterns Ketik nama beban pada Load Name, Pilih Type, Pada Self Weight Multiplier ketik 1 (berat sendiri dihitung) ketik 0 (berat sendiri tidak dihitung) Klik Add New Load untuk menambah, klik Modify Load untuk Modifikasi. OK. Gambar 10 Mendefinisikan tipe beban 8) Mendefinisikan Kombinasi Pembebanan Klik Define Combinations Klik Add New Combo Ketik Nama Kombinasi pada Response Combination Name, Pilih Case Name, Ketik Scale Factor, Klik Add, dan seterusnya OK. 31

49 Gambar 11 Mendefinisikan kombinasi pembebanan 32

50 9) Mengaplikasian Pembebanan Pada Struktur Pilih elemen frame Klik Assign Pilih Frame Loads Beban Titik Beban Merata Segiempat, Segitiga, Trapesium Suhu Deformasi Type Beban & Arah Jenis Beban Satuan Menambah Mengganti Menghapus Persentase Bentang Nilai Beban Bentang (satuan panjang) Nilai Beban Gambar 12 Input beban 33

51 10) Melakukan Analysis a) Set Analysis Options Klik Analyze Pilih Set Analysis Options Pilih DOF (Degree of Freedom) dari struktur 2D or 3D OK. b) Analysis Klik Analyze Pilih Run Analysis atau tekan F5 Pilih A n a l y s i s C ase yang akan di-running Run Now. Gambar 13 Proses analisis 34

52 b. Output Data 1) Menampilkan Deformasi Struktur Klik Display Pilih Show Deformed Shape Pilih case/combo name OK. Gambar 14 Menampilkan deformasi struktur 35

53 2) Menampilkan gaya batang Klik Display Pilih Show Force/Stresses Pilih Frame/Cables Pilih case/combo name Pilih Components, Scaling, Options OK. Gambar 15 Menampilkan gaya batang 36

54 3) Data hasil analysis Klik Display Pilih Show Table pilih data yang akan di tampilkan OK. Gambar 16 Contoh data SAP Jika ingin mengeksport data ke excel, klik File Export All Table To Excel. 37

55 6. Perencanaan Struktur Tahapan perencanaan struktur pada redesain struktur atas Gedung Kantor DPPKAD menggunakan konstruksi baja adalah melakukan perancangan ulang struktur yang terdiri dari kolom, balok, plat dan atap. Acuan yang digunakan dalam perhitungan yaitu SNI Baja dan beberapa rumus yang sudah digunakan. a. Perencanaan Portal Perhitungan portal dianggap sebagai Beam-Coloum dengan langkah perhitungan sebagai berikut. 1) Tahanan momen lentur a) Momen nominal pengaruh tekuk lokal (local buckling) Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada sayap Kelangsingan penampang sayap b f...(6) 2. t f Batas kelangsingan maksimum untuk penampang compact 170 p...(7) f y Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact 38

56 370 r...(8) f y Momen plastis M f. Z...(9) p y x Momen batas tekuk M r S x.( f y f r )...(10) Momen nominal penampang untuk: 1) Penampang compact M n M p...(11) p 2) Penampang non compact p r M n M p p ( M p M r ) x... (12) r p 3) Penampang langsing r r 2 M n M r x...(13) b) Momen nominal balok plat berdinding penuh Kelangsingan penampang badan h... (14) t w 39

57 Balok plat berdinding penuh dalam hal ini adalah balok yang mempunyai ukuran : h r. Momen nominal t w komponen struktur dinyatakan dengan : M K. S. f n...(15) g cr K g 1 ar h ar tw f c...(16) Keterangan, K g = koefisien balok plat berdinding penuh S = modulus penampang f cr = tegangan kritis a = perbandingan luas pelat badan terhadap pelat sayap r tekan h = tinggi bersih balok pelat berdinding penuh 1) Untuk kelangsingan : f f...(17) G p cr y 2) Untuk kelangsingan : p G r maka, f cr G p f y 2 Cb. f y. 1...(18) r p 40

58 3) Untuk kelangsingan : r G r f cr f c....(19) G Koefisien momen untuk tekuk torsi lateral 12,5. M u C b 2,3...(20) 2,5. M 3. M 4. M 3. M u A B C Keterangan : M u = Momen maksimum akibat beban terfaktor M A = Momen pada 1/4 bentang M B = Momen pada 1/2 bentang M C = Momen pada 3/4 bentang Perbandingan luas plat badan terhadap luas plat sayap a r w h....(21) t b. t f f Momen inersia I I1 y. tw.. h2...(22)

59 Luas penampang A 1 A1. t. h...(23) w Jari-jari girasi daerah plat sayap ditambah sepertiga bagian plat badan yang mengalami tekan I 1 r1... (24) A1 a) Momen nominal berdasarkan tekuk torsi lateral Faktor kelangsingan terhadap panjang bentang L / r G 1...(25) Batas kelangsingan maksimum penampang compact E p 1,76...(26) f y Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact E r 4,40...(27) f y b) Momen nominal berdasarkan local buckling pada sayap Faktor kelangsingan penampang sayap 42

60 b f G...(28) 2. t f Batas kelangsingan maksimum penampang compact E p 0,38... (29) f y Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact E r 1,0 k e....(30) f y Dengan k c 4 h dengan 0,35 k e 0, (31) t w c) Momen nominal pengaruh lateral bukling Momen nominal komponen struktur dengan pengaruh tekuk lateral, untuk : 1) Bentang pendek L M n M p f y. Z x L p... (32) 2) Bentang sedang L L p L r ( L L) Lr Lp r M n Cb M r M p M r M p...(33) 43

61 3) Bentang panjang L L r E M nc Cb.. EI ygj. I y. I w L L 2...(34) Panjang bentang maksimum balok yang mampu menahan momen plastis E L p 1,76. ry....(35) f y Tegangan leleh dikurang tegangan sisa f L f f...(36) y r Panjang bentang minimum balok yang tahannya ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral X 1 2 L r ry X 2. f L f... (37) L X 1 EGJA...(38) S 2 X 2 S I w (39) GJ I x Keterangan, J = konstanta puntir torsi I w = konstanta puntir lengkung Koefisien momen untuk tekuk torsi lateral 44

62 12,5. M u C b 2,3...(40) 2,5. M 3. M 4. M 3. M u Momen plastis A B C M f. Z p...(41) y x Momen batas tekuk M r S. f f... (42) x y r d) Momen nominal pengaruh local bukling pada badan Kelangsingan penampang badan h...(43) t w Gaya aksial leleh N A....(44) y f y Batas kelangsingan maksimum untuk penampang compact Nu a) Untuk nilai, 0, 125. N...(45) b y Maka, ,75. N u p f y b. N y (46) N u b) Untuk nilai, 0, 125. N...(47) b y 45

63 Maka, p 500 2,33. N. f y b. N y u 665 f y...(48) Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact ,74. N u r. 1...(49) f y b. N y 2) Tahanan aksial tekan Faktor tekuk kolom dihitung dengan rumus sebagai berikut : a) Untuk nilai 0, 25maka termasuk kolom pendek c 1...(50) b) Untuk nilai 0,25 1, 20 maka termasuk kolom sedang c c 1,43...(51) 1,6 0,67. c) Untuk nilai 1, 20 maka termasuk kolom langsing c 2 1,25. c... (52) Panjang tekuk efektif terhadap sumbu x L k. L...(53) kx x x Panjang tekuk efektif terhadap sumbu y 46

64 L k. L ky...(54) y y Dengan, k x k y L x L y = faktor panjang tekuk efektif terhadap sumbu x = faktor panjang tekuk efektif terhadap sumbu y = panjang kolom terhadap sumbu x = panjang kolom terhadap sumbu y Nilai faktor panjang tekuk berdasarkan tabel berikut ini. 47

65 Tabel 7 Nilai k untuk kolom dengan ujung-ujung yang ideal Parameter kelangsingan terhadap sumbu x : 1 L f kx y cr.....(55) r E x Parameter kelangsingan terhadap sumbu y : 1 Lky f y cr.....(56) r E y Tahanan aksial tekan :...(57) n. N Tahanan aksial tekan ominal terhadap sumbu x Parameter kelangsingan terhadap sumbu x : n 48

66 N A....(58) nx f crx Parameter kelangsingan terhadap sumbu y : N A....(59) ny f cry 3) Tahanan aksial tekan dan momen lentur Tahanan aksial tekan :...(60). N n n Tahanan momen lentur :. M b n...(61) Elemen yang menahan gaya aksial tekan dan momen lentur harus memenuhi persamaan interaksi aksial tekan dan momen lentur sebagai berikut : Nu a) Untuk nilai 0, 20. N Nu 8 M u. n. N n 9 b. M n n n...(62) Nu b) Untuk nilai 0, 20...(63). N Nu M u 2. n. N n b. M n n n...(64) 4) Tahanan geser Plat badan yang memikul gaya geser perlu (V u ) harus memenuhi 49

67 V...(65) u V n Ketebalan plat badan tanpa pengaku harus memenuhi syarat, h. E 2 / t w 6,36...(66) f y Luas penampang badan, A t. h w...(67) w t Tahanan gaya geser normal, V n 0,60. f y. Aw...(68) Tahanan gaya geser, f V. n...(69) 5) Interaksi geser dan lentur Jika momen lentur dianggap dipikul oleh seluruh penampang, maka harus direncanakan untuk memikul kombinasi lentur dan geser yaitu : M. M b u n Vu 0,625. V n 1,375...(70) 2) Sambungan Menurut SNI , kuat rencana setiap komponen sambungan Rn tidak boleh kurang dari beban terfaktor R u yang dihitung. Perencanaan sambungan harus memenuhi persyaratan berikut. 50

68 1) Gaya-dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya-gaya yang bekerja pada sambungan; 2) Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan; 3) Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul gaya-gaya yang bekerja padanya. Dalam perencanaan penyambungan struktur baja ini digunakan sambungan momen jenis baut. 1) Kekuatan baut Suatu baut yang memikul gaya terfaktor, R u, harus memenuhi R... (71) u R n Keterangan, R n = kuat nominal baut = faktor reduksi kekuatan a) Baut dalam geser Kuat geser rencana dari satu baut dihitung sebagai berikut : d f. Vn f. r1 b u V. f. A...(72) b Keterangan, r 1 0,5 = untuk baut tanpa ulir pada bidang geser r 1 0,4 = untuk baut dengan ulir pada bidang geser 51

69 0,75 = faktor reduksi kekuatan untuk fraktur f b f u = tegangan tarik putus baut A b = luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir Kuat geser nominal baut yang mempunyai beberapa bidang geser (bidang geser majemuk) adalah jumlah kekuatan masing-masing yang dihitung untuk setiap bidang geser. b) Baut yang memikul gaya tarik Kuat tarik rencana suatu baut dihitung sebagai berikut : d f n b u T. T f. f. A...(73) b Keterangan, 0,75 = faktor reduksi kekuatan untuk fraktur f b f u = tegangan tarik putus baut A b = luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir c) Kuat tumpu Kuat tumpu rencana bergantung pada yang lemah dari baut atau komponen pelat yang disambung. Apabila jarak lubang tepi terdekat dengan sisi pelat dalam arah kerja gaya lebih 52

70 besar daripada 1,5 kali diameter lubang, jarak antar lubang lebih besar daripada 3 kali diameter lubang, dan ada lebih dari satu baut dalam arah kerja gaya, maka kuat rencana tumpu dapat dihitung sebagai berikut, R. R 2,4. f. d. t. f...(74) d f n b p u Kuat tumpu yang didapat dari perhitungan diatas berlaku untuk semua jenis lubang baut. Sedangkan untuk lubang baut selot panjang tegak lurus arah tegak kerja gaya berlaku persamaan berikut ini, R. R 2,0. f. d. t. f...(75) d f n b p u Keterangan, 0,75 = faktor reduksi kekuatan untuk fraktur f f u = tegangan tarik putus yang terendah dari baut atau pelat d b = diameter baut nominal baut pada daerah tak berulir t p = tebal pelat d) Menentukan jumlah baut n R u b... (76) Rn 53

71 e) Gaya lintang yang dipikul bersama oleh baut, V R u...(77) uv n Keterangan, V u = Gaya geser akibat beban terfaktor n = Jumlah baut f) Gaya normal yang dipikul bersama oleh baut, R ut N n u...(78) Keterangan, N u = Gaya tekan aksial akibat beban terfaktor n = Jumlah baut g) Gaya tarik akibat momen M. y1 T i...(79) 2 yi R R uv nv 2 R R ut nt (80) Keterangan, M = Momen maksimal akibat beban terfaktor y = Jarak baut terhadap sayap balok bawah ϕ = 0,75 2) Sambungan Las Kuat rencana las per satuan panjang, 54

72 T n =.( 0,6. fu.0,707t w. Lw )...(81) B. Tinjauan Pustaka Keterangan, f u = Tegangan putus baja t w = Tebal las L w = Panjang las ϕ = 0,75 Tebal las ditentukan berdasarkan tabel berikut ini. Tabel 8 Ukuran minimal las sudut Tebal Plat (t, mm) Paling Tebal Ukuran minimal las sudut (a, mm) t < t < t < t 6 1. Wardhani (2016), mengatakan bahwa : berdasarkan hasil analisis dan perencanaan ulang pada proyek pembangunan New Noodle Factory PT. Indofood CBP ditentukan bahwa penampang kolom menggunakan kolom (KB2 IWF , KB3 IWF ), komponen penampang balok (BB1 IWF , BB2 IWF ), dan pada rafter menggunakan (R1 IWF ). Perencanaan sambungan dilakukan perubahan desain terhadap jumlah baut pada sambungan PD2 dan sambungan KB2 dengan KB3 yaitu dengan 55

73 menambahkan jumlah baut. Karakteristik sambungan yang digunakan yaitu (PD2A 4 M 25 dengan panjang angkur 400), (PD2 6 M 25 dengan panjang angkur 400), (PD3 4 M 25 dengan panjang angkur 400), (PD3A 4 M 25 dengan panjang angkur 400). Perbedaan : yang menjadi pembeda dalam penelitian ini adalah dalam penelitian Wardani, analisis struktur menggunakan program SAP 2D. Tidak menghitung RAB, tidak menghitung berat sendiri struktur. Penggambaran menggunakan program Auto cad 2D, sedangkan penelitian ini, analisis struktur menggunakan program SAP 3D, menghitung RAB, menghitung berat sendiri struktur. Penggambaran menggunakan program Tekla Structure. 2. Fauzy (2016), mengatakan bahwa : perencanaan suatu struktur gedung harus memperhitungkan gaya gempa yang akan terjadi, serta direncanakan sesuai standar dan ketentuan yang berlaku. Oleh karena itu, dalam Perencanaan Struktur dengan meggunakan material berupa Baja pada Pembangunan Hotel NEO ini perhitungannya harus mengacu pada Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726:2012), SNI 1729:2015 Spesifikasi untuk bangunan gedung Baja Struktural, serta Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain (SNI 1727:2013). 56

74 Perencanaan meliputi perencanaan struktur atas dan struktur bawah. Perencanaan struktus atas direncanakan menggunakan material Baja profil IWF kecuali pada bagian Pelat lantai menggunakan material beton, Perencanaan perhitungan menggunakan program SAP 2000 versi 10. Perencanaan struktur bawah dihitung menggunakan program AFES versi 3.0. Struktur bawah meliputi perencanaan pondasi tiang pancang. Pembebanan yang ditinjau untuk perencanaan elemen struktur adalah beban mati, beban hidup, dan beban gempa. Selain itu, dilakukan perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB) untuk struktur atas dan bawah dengan menggunakan HSPK edisi maret Dari perhitungan, didapat harga sebesar Rp 11,627,700, Serta harga per meter perseginya didapat Rp 2,840, Perbedaan : yang menjadi pembeda dalam penelitian ini adalah penelitian Fauzy hanya merencanakan gedung dengan struktur baja, tidak membandingkan dengan konstruksi beton. Perhitungan gempa secara manual. Penggambaran struktur menggunakan program Auto cad, sedangkan dalam penelitian ini merencanakan struktur baja dan membandingkan hasil RAB dengan konstruksi beton. Perhitungan gempa dianalisis oleh SAP. Penggambaran menggunakan program Tekla Strukture. 57

75 3. Istiqomah (2015), mengatakan bahwa : perencanaan gedung dengan mendesain ulang bangunan gedung, untuk memenuhi suatu perencanaan struktur dari sebuah bangunan gedung bertingkat yang sudah ada kemudian di desain ulang dengan perencanaan sesuai dengan peraturanperaturan yang berlaku di Indonesia. Metode yang digunakan adalah dengan metode observasi untuk memperoleh data yang berhubungan dengan analisa yang dibahas, metode diskriptif didapatkan dari buku-buku yang mempelajari tentang contoh-contoh analisa yang digunakan dalam perhitungan struktur seperti analisa software SAP 2010, metode bimbingan yang dilakukan dengan dosen mengenai masalah yang dibahas untuk mendapatkan petunjuk dalam pembuatan Tugas Akhir. Pada Redesain Pembangunan Gedung Apartemen The Pinnacle Empat Lantai Jalan Pandanaran didesain sesuai dengan Dasar Dasar Perencanaan Beton Bertulang ( SKSNI T ), dan apabila data yang dibutuhkan telah diperoleh dan sudah diolah maka akan didapat hasil berupa dimensi struktur yang dipakai dalam perencanaan pembangunan gedung tersebut. Mulai dari dimensi sloof, ring balk, kolom, balok, plat lantai, tangga, pondasi hingga pada dimensi struktur atap yang akan dipakai. Perencanaan struktur atap menggunakan konstruksi baja profil siku , serta , dengan menggunakan sambungan baut. Penutup atap menggunakan atap zincalium. Pondasi menggunakan 58

76 pondasi tiang pancang, dan pada plat lantai menggunakan sistem plat dua arah dengan ketebalan 15 cm tipikal untuk seluruh tingkat. Struktur utama portal didesain dengan menggunakan beton dengan f'c = 30 MPa dan mutu baja fy = 240 MPa. Perbedaan : yang menjadi pembeda dalam penelitian ini adalah penelitian Istiqomah meredesain struktur kolom balok menggunakan konstruksi beton bertulang, hanya kuda-kuda yang menggunakan konstruksi baja. Tidak menghitung RAB. Penggambaran menggunakan program Auto cad, sedangkan penelitian ini meredesain struktur balok, kolom dan kuda-kuda menggunakan konstruksi baja. Menghitung RAB. Penggambaran menggunakan program Tekla Strukture. C. Hipotesis Berdasarkan latar belakang, rumusan masalah, tujuan, kajian teori dan tinjauan pustaka, maka hipotesis dari penelitian ini adalah redesain dalam pembangunan Gedung Kantor DPPKAD menggunakan konstruksi baja menghasilkan penampang struktur yang lebih kecil, sehingga mengurangi berat sendiri struktur, dan lebih praktis dalam pelaksanaan, namun bahan material lebih mahal. 59

77 BAB III METODE PENELITIAN A. Tinjauan Umum Metode yang digunakan dalam mengerjakan Tugas Akhir ini adalah dengan cara menganalisis secara manual berdasarkan Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015), penulis juga menggunakan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ) maupun dengan bantuan program SAP 2000 dan Tekla Structure. Data yang didapatkan pada penyusunan tugas akhir ini adalah Data primer meliputi gambar, data struktur, RAB dan Data sekunder meliputi lokasi/letak bangunan, spektra gempa daerah Purworejo, data pembebanan, mutu bahan yang digunakan, metode analisis dengan menggunakan bantuan program SAP 2000 dan Penggambaran menggunakan Tekla Structure. Langkah berikutnya yang dilakukan setelah mengetahui data-data yang diperlukan adalah menentukan metode pengumpulan datanya. Adapun metode pengumpulan data yang dilakukan adalah : 1. Metode observasi Metode pengumpulan data dengan melakukan pengamatan langsung pada lokasi sehingga informasi data yang didapatkan lebih akurat. 60

78 2. Metode Studi Literatur Metode pengumpulan data dengan cara mempelajari bahan-bahan tertulis baik dari dokumen tertulis ataupun data yang telah didapatkan lainnya. 3. Metode kepustakaan Metode pengumpulan data dengan mencari referensi lain demi menunjang kesempurnaan penulisan tugas akhir ini. Metode pengumpulan data dalam penelitian ini, penulis menggunakan metode literatur. B. Metode Perencanaan 1. Teknik pengolahan data Semua data yang telah terkumpul selanjutnya diolah. Tahapantahapan pengolahan data tersebut sebagai berikut : a. Pembuatan pemodelan struktur baja dari data denah bangunan yang ada. b. Membuat contoh pemodelan struktur dengan menggunakan Structure Analisis Programe (SAP 2000). c. Perhitungan beban Perhitungan pembebanan seperti beban hidup, beban mati, beban gempa, beban angin sesuai dengan Beban Minimum Untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur lain (SNI 1727:2013) 61

79 dan Tata cara perencanaan ketahanan gempa untuk struktur bangunan gedung dan non gedung (SNI 1726:2012). d. Memasukan data beban yang telah dihitung kemudian input ke dalam Structure Analisis Programe (SAP 2000) kemudian dianalisis. e. Perhitungan kekuatan penampang dan sambungan secara manual berdasarkan Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural (SNI 1729:2015), penulis juga menggunakan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI ) f. Penggambaran penampang dan sambungan mengunakan aplikasi Tekla Structure. g. Perhitungan Rencana Anggaran Biaya (RAB) Perencanaan ulang struktur baja dapat juga dilihat seperti pada bagan alir di bawah ini. 62

80 Mulai Pengumpulan data : 1. Gambar struktur dan arsitektur 2. Data bahan 3. Data pembebanan 4. Data profil 5. Data spektra gempa Perhitungan pembebanan Tidak Pemodelan SAP Input hasil perhitungan pembebanan ke dalam SAP Analisis SAP Data output SAP Perhitungan Portal Perhitungan Sambungan A B Hasil perencanaan Ya Hasil desain kolom, balok dan rangka kuda-kuda Penggambaran menggunakan Tekla Structure Perhitungan RAB Selesai 63 Gambar 17. Bagan alir penelitian

81 A Hasil output gaya dan momen dari SAP 1. Data profil 2. Data bahan 1. Momen nominal pengaruh local buckling 2. Momen nominal balok plat berdinding penuh a. Momen nominal berdasarkan tekuk torsi lateral b. Momen nominal berdasarkan local buckling pada sayap 3. Momen Nominal Pengaruh Lateral Buckling Tahanan tekan lentur 1,0 Ya Tidak Tahanan geser 1,0 Ya Tidak Tahanan geser lentur Tidak Ya Selesai Gambar 18. Bagan alir perhitungan portal 64

82 B Hasil output gaya dan momen dari SAP 1. Data profil 2. Data bahan 3. Data baut 4. Tebal las Perhitungan jarak baut dan plat penyambung Perhitungan sambungan las Vu Tidak Ya Perhitungan sambungan baut Tidak Ya Selesai Gambar 19. Bagan alir perhitungan sambungan 65