BAB I PENDAHULUAN. lainnya. Material baja pada struktur baja juga tersedia dalam berbagai jenis ukuran

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Struktur baja telah banyak digunakan di seluruh pelosok dunia untuk perencanan suatu bangunan. Struktur baja menjadi salah satu pilihan terbaik dalam sudut pandang keuntungan bagi para perencana bangunan dibandingkan dengan material lainnya. Struktur baja sering digunakan dalam perencanaan bangunan tinggi contohnya seperti bangunan menara, gudang, pabrik, gedung perkantoran dan lainnya. Material baja pada struktur baja juga tersedia dalam berbagai jenis ukuran dan mempunyai sifat - sifat yang menguntungkan dalam perencanaan struktur bangunan. Dalam perencanaan struktur baja, seorang perencana harus mampu merencanakan bangunan yang kuat dan dapat menahan beban rencana. Untuk penentuan beban rencana yang bekerja pada struktur baja atau elemen struktur secara tepat tidak selalu bisa dilakukan. Walaupun beban pada struktur diketahui, distribusi beban dari elemen ke elemen pada struktur biasanya membutuhkan anggapan dan pendekatan. Beberapa jenis beban rencana yang paling umum yaitu beban mati, beban hidup, beban gempa, dan beban angin. Semua struktur memikul beban angin tetapi umumnya hanya pada bangunan dengan tinggi lebih dari tiga atau empat tingkat dan jembatan yang panjang, peninjauan angin secara khusus diperlukan. 1

2 Pada bangunan tipikal dengan denah dan tampak segi empat, angin menimbulkan tekanan pada sisi di pihak angin (windward) dan hisapan pada sisi di belakang angin (leeward), serta tekanan ke atas atau kebawah pada atap. Dalam banyak hal, beban atap vertikal akibat angin diabaikan dengan anggapan beban salju lebih menentukan daripada beban angin. Selain itu, beban angin lateral total (pengaruh dipihak dan di belakang angin) dianggap bekerja pada permukaan bangunan yang berada di pihak angin. Berdasarkan dalil Bernoulli untuk cairan ideal yang menerpa suatu benda, kenaikan tekanan statis sama dengan penurunan tekanan dinamis, atau = (1.1) Dengan q adalah tekanan dinamis pada benda tersebut, ρ adalah kerapatan massa udara (berat jenis w = 0,07651 psf pada ketinggian permukaan laut dan suhu 15 C), dan V adalah kecepatan angin. Perencanaan struktur yang hanya berada pada suhu atmosfir jarang meninjau kelakuan pada suhu tinggi. Pengetahuan tentang kelakuan ini diperlukan dalam menentukan prosedur pengelasan dan pengaruh kebakaran. Bila suhu melampaui 200 F (93 C), kurva tegangan-regangan mulai menjadi tak linear dan secara bertahap titik leleh yang jelas menghilang. Modulus elastisitas, kekuatan leleh, dan kekuatan tarik akan menurun bila suhu naik. Pada suhu antara 800 dan 1000 F (430 dan 540 C) terjadi laju penurunan maksimum. Dan untuk baja dengan persentase karbon yang tinggi, seperti A36 dan A440, menunjukan pelapukan regangan (strain aging) pada suhu 300 sampai 700 F (150 sampai 370 C). Ini terlihat dari kenaikan relatif titik leleh dan kekuatan tarik pada daerah suhu tersebut. Bila suhu mencapai 500 sampai 600 F (260 sampai 320 C), kekuatan tarik 2

3 akan naik kira-kira sebesar 10% di atas kekuatan pada suhu kamar dan titik leleh dipulihkan kembali mendekati titik leleh pada suhu kamar. Pelapukan regangan mengakibatkan turunnya daktalitas. Penurunan modulus elastisitas tidak terlalu besar pada suhu sampai 1000 F (540 C); setelah itu, modulus elastisitas akan menurun dengan cepat. Yang lebih penting, bila suhu mencapai 500 sampai 600 F (260 sampai 320 C), deformasi pada baja akan membesar dibandingkan dengan lamanya waktu pembebanan; fenomena ini dikenal sebagai rangkak (creep). Rangkak sering dijumpai pada struktur beton; dan pengaruhnya pada baja (yang tidak terjadi pada suhu kamar) meningkat bila suhu naik. Untuk merencanakan suatu struktur bangunan, seorang perencana harus mengikuti pedoman dalam merencanakan bangunan sesuai dengan standard dan aturan yang ada. Aturan perencanaan yang paling banyak dipakai ialah aturan perencanaan dari America Institute of Steel Construction (AISC), yang dicantumkan dalam Spesification for the Design, Fabrication, and Erection of Structural Steel for Buildings, yang selanjutnya akan disebut Spesifikasi AISC. Dan perlu di pertimbangkan juga faktor keamanan yang diperlukan untuk perencanaan struktur baja hakekatnya adalah gabungan dari faktor ekonomi dan statistik. Berdasarkan latar belakang diatas, maka tugas akhir ini dimaksudkan untuk membahas pengaruh beban rencana dan suhu pada suatu struktur bangunan baja yang didasari dengan pedoman aturan perencanaan struktur baja dari spesifikasi AISC dan pertimbangan faktor keamanannya. 3

4 I.2. Perumusan Masalah Dalam tugas akhir ini model struktur baja yang akan dianalisis adalah sebuah desain struktur baja bangunan menara tungku pembakaran batu bara (furnace). Struktur baja ini didesain dengan ukuran panjang 8,32 meter, lebar 6,92 meter dan tinggi 18,15 meter menggunakan jenis profil WF, yang menopang 2 buah tungku pembakaran (furnace) seberat 2 x 1100 ton yang bertemperatur sekitar 300 C setelah diisolasi dengan fire brick. Contoh penggambaran desain struktur baja bangunan menara tungku pembakaran batu bara dapat dilihat pada gambar dibawah. TUNGKU PEMBAKARAN BATU BARA STRUKTUR RANGKA BAJA Gambar 1.1 Struktur Bangunan Menara Tungku Pembakaran Batu Bara 4

5 I.3. Maksud dan Tujuan Dalam tugas akhir ini, penulis bertujuan menganalisa perilaku kekuatan dan stabilitas desain struktur baja menara tungku pembakaran (furnace) batu bara terhadap pengaruh gempa, beban angin dan pengaruh temperatur dari tungku pembakaran batu bara terhadap desain struktur baja yang menopangnya. Dimana penulis akan memakai bantuan program SAP 2000 v.11 untuk penginputan pengaruh gempa, beban angin dan temperatur pada desain struktur baja ini. Dari analisa ini akan menghasilkan kesimpulan yang dapat membantu pengguna bukan dalam hal mendesain saja tetapi juga untuk menuntun pengguna untuk mendapatkan gambaran mengenai gaya-gaya yang terjadi pada menara tungku pembakaran batu bara. I.4. Pembatasan Masalah Sebagai pembatas permasalahan yang akan dibahas dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Struktur bangunan yang dianalisis merupakan portal baja dengan profil WF dimana rangka struktur bangunan menopang tungku pembakaran batu bara b. Beban luar yang ditinjau terhadap struktur bangunan hanya beban gempa dan beban angin c. Pengaruh temperatur dihitung dari suhu tungku pembakaran batu bara terhadap profil WF yang menopangnya d. Berat tungku pembakaran batu bara dianggap sebagai beban terbagi rata pada balok penahan tungku pembakaran yang terletak diatas rangka struktur profil WF 5

6 e. Teori dan peraturan pengaruh pembebanan yang digunakan mengacu pada SNI f. Perhitungan pengaruh gempa, angin dan temperatur terhadap struktur bangunan menggunakan program SAP 2000 v.11 I.5. Metodologi Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah dengan melakukan kajian teori dan peraturan untuk perhitungan pengaruh gempa, beban angin dan temperatur yang ada pada buku-buku dan jurnal yang berhubungan dengan pembahasan tugas akhir ini. Dan mengaplikasikan teori dan peraturan yang ada dalam program perhitungan sehingga diperoleh hasil analisa dalam bentuk tabel ataupun grafik untuk membantu pembaca tugas akhir ini. 6