BAB 4 STUDI KASUS Struktur rangka baja ringan yang akan dianalisis berupa model standard yang biasa digunakan oleh perusahaan konstruksi rangka baja ringan. Model tersebut dianggap memiliki performa yang cukup memuaskan dalam mengakomodasi beban gravitasi, namun belum teruji bila dibebani gaya lateral khususnya beban gempa. Gaya lateral di Indonesia didominasi oleh beban gempa. Oleh karena itu, model tersebut akan dibebani gaya gempa yang bersifat statis. Perhitungan besarnya beban gempa dilakukan menurut metode statis ekivalen sesuai dengan SNI 03-1726-2003. Beban untuk menguji ketahanan struktur baja ringan seharusnya berupa beban siklik. Penyederhanaan ini dilakukan agar proses analisis tidak terlalu kompleks. Pengujian dilakukan secara teoretis terhadap kapasitas elemen dan sambungan yang didesain sesuai dengan ketentuan dalam AS 4600. Perlu ditekankan kembali bahwa prosedur desain dalam standard Australia dan New Zealand ini tidak memasukkan beban gempa dalam kombinasi beban yang dipakai. Dalam Tugas Akhir ini, struktur rangka baja ringan yang didesain menurut ketentuan AS 4600 akan dibebani gaya gempa. Struktur diasumsikan berada pada zona gempa 4. Berikut adalah diagram alir pengerjaan tugas akhir Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-1
Gambar 4.1 Garis Besar Pengerjaan Tugas Akhir 4.1 PEMODELAN STRUKTUR RANGKA ATAP DUA DIMENSI 4.1.1 Pemodelan 2D Dalam SNI 03-1726-2003 disebutkan bahwa analisis statik ekivalen dilakukan pada model struktur berupa portal dua dimensi. Pemodelan dilakukan dengan bantuan software SAP versi 9.03. Model tersebut ditampilkan pada gambar 4.2 Z X Gambar 4.2 Model dasar portal 2D Model yang digunakan adalah kuda-kuda segitiga penuh yang tertumpu pada dua buah kolom beton di kedua ujungnya. Koneksi antara kolom dengan kedua ujung kuda-kuda tersebut berupa perletakan sendi. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-2
Kolom tersebut didesain sesuai dengan prosedur yang berlaku di Indonesia. Dalam tugas akhir ini hanya membahas struktur rangka baja ringan sehingga proses desain kolom tidak dibahas. Kolom tersebut dimasukkan ke dalam pemodelan struktur karena diperlukan dalam proses analisis statik ekivalen. Semua batang dalam didesain berupa batang miring agar semua batang menahan gaya aksial. Batang tarik dibagi menjadi 17 bentang dan batang tekan dibagi menjadi 18 bentang. Dimensi bentang masing-masing batang ditampilkan pada bagian lampiran Struktur kuda-kuda rangka atap tersusun atas batang-batang yang dibatasi oleh setiap titik pertemuan antar batang. Setiap batang dimodelkan sebagai pendel. Hubungan antar batang yang digunakan adalah hubungan joint sendi. Profil yang digunakan adalah profil Z dan double-z untuk batang batang utama. Profil C dan double-c digunakan untuk batang-batang web. (a) (b) (c) Gambar 4.3 Pemodelan untuk profil rangka batang ringan (a) Profil C; (b) Profil Z; (c) Profil double-c (Ref: AS 4600 1996) Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-3
Gambar 4.4 Profil B (Ref: AS 4600 1996) Profil yang merupakan hasil desain struktur rangka batang ringan menurut ketentuan AS 4600 ditampilkan sebagai berikut: KUDA-KUDA L L Frame Section (m) Frame Section (m) A1 2-74x33Z10 1.278 A10 2-74x33Z10 1.596 A2 2-74x33Z10 1.278 A11 2-74x33Z10 1.596 A3 2-74x33Z10 1.278 A12 2-74x33Z10 1.596 A4 2-74x33Z10 1.278 A13 2-74x33Z10 1.596 A5 2-74x33Z10 1.278 A14 2-74x33Z10 1.278 A6 2-74x33Z10 1.596 A15 2-74x33Z10 1.278 A7 2-74x33Z10 1.596 A16 2-74x33Z10 1.278 A8 2-74x33Z10 1.596 A17 2-74x33Z10 1.278 A9 2-74x33Z10 1.596 A18 2-74x33Z10 1.278 Batang Tekan A B1 2-74x33Z10 1.28 B10 74x33Z10 1.6 B2 2-74x33Z10 1.28 B11 74x33Z10 1.6 B3 2-74x33Z10 1.28 B12 74x33Z10 1.6 B4 2-74x33Z10 1.28 B13 74x33Z10 1.28 B5 74x33Z10 1.28 B14 2-74x33Z10 1.28 B6 74x33Z10 1.6 B15 2-74x33Z10 1.28 B7 74x33Z10 1.6 B16 2-74x33Z10 1.28 B8 74x33Z10 1.6 B17 2-74x33Z10 1.28 B9 74x33Z10 1.6 - - - Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-4
KUDA-KUDA L L Frame Section (m) Frame Section (m) C2 65x26C08 1.418 C18 2B-79x26C10 2.216 C3 65x26C08 0.885 C19 65x26C08 2.239 C4 65x26C08 1.673 C20 2B-65x26C10 2.216 C5 65x26C08 1.332 C21 65x26C08 2.281 C6 65x26C08 1.996 C22 2B-65x26C08 2.216 C7 79x26C12 1.779 C23 79x26C08 2.351 C8 65x26C08 2.351 C24 2B-65x26C08 2.216 C9 2B-65x26C08 2.216 C25 65x26C08 2.351 C10 79x26C08 2.351 C26 79x26C12 1.779 C11 2B-65x26C08 2.216 C27 65x26C08 1.996 C12 65x26C08 2.281 C28 65x26C08 1.332 C13 2B-65x26C10 2.216 C29 65x26C08 1.673 C14 65x26C08 2.239 C30 65x26C08 0.885 C15 2B-79x26C10 2.216 C31 65x26C08 1.418 C16 65x26C08 2.216 C32 65x26C08 0.447 Batang Web C D1 65x26C08 1.28 D9 65x26C08 0.8 D2 65x26C08 0.32 D10 65x26C08 0.69 D3 65x26C08 1.07 D11 65x26C08 0.91 D4 65x26C08 0.53 D12 65x26C08 0.53 D5 65x26C08 0.91 D13 65x26C08 1.07 D6 65x26C08 0.69 D14 65x26C08 0.32 D7 65x26C08 0.8 D15 65x26C08 1.28 D8 65x26C08 0.8 - - - Batang Web D Tabel 4.1 Daftar profil hasil desain menurut ketentuan AS 4600 Gambar struktur rangka baja ringan beserta profil tiap elemennya ditampilkan dalam bagian lampiran. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-5
4.2 PEMBEBANAN DALAM PEMODELAN SAP Beban yang diperhitungkan dalam tugas akhir ini adalah beban mati (D), beban hidup (L), beban angin (W), beban hujan (R), dan beban gempa (E). Kombinasi beban yang dipakai sesuai dengan SNI 1987 Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. Beban gempa (E) ditambahkan setelah proses desain penampang elemen struktur selesai. Hal ini dimaksudkan untuk mengerjakan analisis khusus mengenai pengaruh beban gempa terhadap kapasitas elemen dan sambungan struktur rangka baja ringan. Perhitungan beban gempa akan dibahas secara khusus dalam sub bab 4. Pembebanan terhadap struktur rangka baja ringan dalam SAP dimodelkan sedemikian rupa sehingga model tersebut cukup mewakili kondisi riil di lapangan. Meski terdapat beberapa penyederhanaan, pembebanan pada model struktur yang akan dianalisis tidak melanggar peraturan pembebanan yang berlaku di Indonesia. Pembebanan pada model struktur ini, beban merata pada batang tekan disalurkan ke struktur kuda-kuda melalui reng yang jaraknya berdekatan, sehingga dapat diasumsikan bahwa semua batang tekan menerima beban merata. Untuk beban merata dari plafon, beban tersebut langsung disalurkan ke batang tarik pada struktur kuda-kuda (plafon langsung dibaut ke batang tarik), sehingga struktur kuda-kuda dapat diasumsikan menerima beban merata. 4.2.1 Beban Mati Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur rangka baja ringan ini terdiri dari : 1. Beban struktur rangka atap Struktur rangka atap terdiri dari kuda-kuda, diagonal bracing, reng, dan lateral bracing. Pada rangka atap baja ringan tidak digunakan kasau. Berat jenis elemen rangka baja ringan yang dipakai sebesar 8300 kg/m 3. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-6
2. Beban genteng Genteng yang dipakai terbuat dari metal dengan berat 10 kg/m 2. 3. Beban plafon Plafon yang digunakan terbuat dari material semen asbes setebal 4 mm. Berat plafon ditentukan sebesar 11 kg/m 2. 4. Beban hanger Hanger pada langit-langit yang digunakan terbuat dari kayu dengan bentang 5 m dan jarak s.k.s. 0,8 m. Berat elemen tersebut diperhitungkan sebesar 7 kg/m 2. 5. Beban M / E Beban mechanical dan electrical yang diperhitungkan pada rangka atap ini diambil sebesar 10 kg/m 2. Jarak antar kuda-kuda sebesar 1,2 m, beban ini didistibusikan secara merata pada masingmasing kuda-kuda. Gambar 4.5 menampilkan beban merata pada atap yang didistribusikan secara merata pada setiap portal. Arah pembebanan ke kuda-kuda terdekat a m a m 1,2 m 1,2 m 1,2 m Gambar 4.5 Arah pembebanan pada kuda-kuda Dengan cara pembebanan ini, maka portal (kuda-kuda) yang berada di tengah sistem rangka atap yang akan ditinjau karena portal tersebut menerima beban yang lebih besar daripada portal bagian tepi Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-7
Perhitungan beban mati struktur rangka baja ringan dilakukan sebagai berikut: 1. Beban struktur rangka atap dihitung sebagai berat sendiri struktur sebesar volume struktur dikalikan dengan berat jenis struktur tersebut. Berat ini akan dihitung oleh fungsi hitung self-weight dalam SAP dengan self weight multiplier ditentukan sebesar satu. 2. Beban plafon + hanger + M/E = (11 + 7 + 10) kg/m 2 x 1,2 m = 33,6 kg/m yang diletakkan sepanjang batang tarik menurut sumbu global (arah gravitasi). 3. Beban genteng = 10 kg/m 2 x 1,2 m = 12 kg/m yang diletakkan sepanjang batang tekan menurut sumbu global (arah gravitasi). 4. Beban reng = 0.8 x 1.2 = 0,96 kg/m yang diletakkan tiap 0.9 m pada bagian atap yang miring (bagian batang tekan) Beban mati tambahan pada struktur rangka baja ringan ditampilkan pada gambar berikut: Gambar 4.6 Beban mati pada rangka atap baja ringan Beban tersebut akan dikonversi menjadi beban titik pada joint dalam pemodelan struktur. 4.2.2. Beban Hidup Menurut peraturan pembebanan untuk rumah dan gedung, beban hidup untuk rangka atap diambil dari beban terbesar yaitu beban orang selama masa konstruksi beserta peralatannya. Beban hidup ditetapkan sebesar 100 kg berupa beban titik pada joint-joint top chord. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-8
Pada pemodelan rangka atap, beban hidup tersebut diletakkan seperti pada gambar berikut: Gambar 4.7 Beban hidup pada rangka atap baja ringan 4.2.3. Beban Angin Beban angin sebenarnya juga memberikan efek dinamis seperti beban gempa dengan arah lateral. Namun, pada tugas akhir ini beban angin dianggap sebagai beban statis dan dihitung sesuai dengan peraturan pembebanan rumah dan gedung di Indonesia. Beban angin dihitung sebesar W = 25 kg/m 2 x 1,2 m = 30 kg/m. Beban tersebut dihitung sebagai angin hisap dan angin tekan. Rangka atap yang akan dianalisis memiliki sudut kemiringan sebesar α = 20 0. Perhitungannya adalah sebagai berikut: 1. Angin tekan = (0,02 α 0,04) W = [(0,02. 20) 0,4] 30 = 0 kg/m 2. Angin hisap = -0,4 W = (-0,4 x 30) = -12 kg/m Arah beban angin ini tegak lurus terhadap permukaan atap (batang tekan). Beban ini akan diuraikan dalam arah x dan z dalam pemodelan dengan SAP. Model pembebanan tersebut ditampilkan dalam gambar 4.8 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-9
Gambar 4.8 Beban angin pada rangka atap baja ringan Karena bentuk model struktur rangka atap tersebut simetris, maka model beban angin untuk arah sebaliknya identik dengan model pembebanan pada gambar 4.7 namun dibebankan pada sisi lainnya. 4.2.4. Beban Hujan Beban hujan dianggap sebagai beban merata searah dengan beban gravitasi. Beban hujan (H) dihitung sebagai berikut: H = 20 kg/m 2 x 1,2 m = 24 kg/m Beban hujan ini diletakkan sepanjang batang tekan dengan arah searah sumbu z pada SAP. Agar sesuai dengan arah pembebanan (hujan) seperti peraturan pembebanan rumah dan gedung, maka perhitungan beban angin dikonversi menjadi : W = 24 cos 20 W = 22,55 kg/m Beban hujan akan dikonversi menjadi beban titik pada pemodelan struktur. Pemodelan beban hujan ditampilkan dalam gambar 4.9. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-10
Gambar 4.9 Beban hujan pada rangka atap baja ringan 4.2.5. Beban Gempa Statik Ekivalen Beban gempa diperoleh dari analisis statik ekuivalen dua dimensi. Khusus untuk perhitungan beban gempa, kolom 350x350 ditambahkan agar sistem yang akan dianalisis berupa portal dua dimensi yang mewakili kondisi sebenarnya dilapangan. Gambar 4.10 merupakan sistem rangka atap 3D yang cukup banyak dipakai. Y Z X Gambar 4.10 Model 3D rangka baja ringan Portal yang akan dianalisis merupakan portal yang ditumpu oleh kolom beton di bagian tengah sistem rangka atap. Kedua ujung kuda-kuda baja ringan menumpu pada kolom beton dengan jenis perletakan sendi untuk kedua ujung kuda-kuda. Kedua kolom beton menumpu pada struktur bawah dengan perletakan jepit. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-11
Beban gempa dari perhitungan statik ekivalen dibebankan pada joint semua ttitk Joint pada satu sisi rangka batang. Model portal 2D yang akan dianalisis ditampilkan sebagai berikut: Gambar 4.11 Beban gempa pada portal 2D 4.2.6 Beban Mati Total Struktur Massa yang akan dimasukkan ke dalam analisis statik ekivalen adalah massa seluruh rangka batang, seluruh sekrup pada sistem sambungan, dan kolom beton 350x350. Perhitungan massa portal 2D 1. Rangka baja ringan Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-12
Tabel 4.2 Massa batang tekan Tabel 4.3 Massa batang tarik Frame Section L Weight A1 2-74x33Z10 1.278 3.43 A2 2-74x33Z10 1.278 3.43 A3 2-74x33Z10 1.278 3.43 A4 2-74x33Z10 1.278 3.43 A5 2-74x33Z10 1.278 3.43 A6 2-74x33Z10 1.596 4.28 A7 2-74x33Z10 1.596 4.28 A8 2-74x33Z10 1.596 4.28 A9 2-74x33Z08 1.596 4.28 A10 2-74x33Z08 1.596 4.28 A11 2-74x33Z10 1.596 4.28 A12 2-74x33Z10 1.596 4.28 A13 2-74x33Z10 1.596 4.28 A14 2-74x33Z10 1.278 3.43 A15 2-74x33Z10 1.278 3.43 A16 2-74x33Z10 1.278 3.43 A17 2-74x33Z10 1.278 3.43 A18 2-74x33Z10 1.278 3.43 Sub total (kg) 68.57 Frame Section L Weight B1 2-74x33Z08 1.28 2.43 B2 74x33Z08 1.28 1.21 B3 74x33Z08 1.28 1.21 B4 74x33Z08 1.28 1.21 B5 74x33Z08 1.28 1.21 B6 74x33Z08 1.6 1.52 B7 74x33Z08 1.6 1.52 B8 74x33Z08 1.6 1.52 B9 74x33Z08 1.6 1.52 B10 74x33Z08 1.6 1.52 B11 74x33Z08 1.6 1.52 B12 74x33Z08 1.6 1.52 B13 74x33Z08 1.28 1.21 B14 74x33Z08 1.28 1.21 B15 74x33Z08 1.28 1.21 B16 74x33Z08 1.28 1.21 B17 2-74x33Z08 1.28 2.43 Sub total (kg) 25.18 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-13
Tabel 4.4 Massa batang dalam Frame Section L Weight Frame Section L Weight C1 65x26C08 0.447 0.34 C17 65x26C08 2.216 1.67 C2 65x26C08 1.418 1.07 C18 2B-79x26C10 2.216 4.66 C3 65x26C08 0.885 0.67 C19 65x26C08 2.239 1.69 C4 65x26C08 1.673 1.26 C20 2B-65x26C10 2.216 4.17 C5 65x26C08 1.332 1.00 C21 65x26C08 2.281 1.72 C6 65x26C08 1.996 1.50 C22 2B-65x26C08 2.216 3.34 C7 65x26C10 1.779 1.68 C23 65x26C08 2.351 1.77 C8 65x26C08 2.351 1.77 C24 2B-65x26C08 2.216 3.34 C9 2B-65x26C08 2.216 3.34 C25 65x26C08 2.351 1.77 C10 65x26C08 2.351 1.77 C26 65x26C10 1.779 1.68 C11 2B-65x26C08 2.216 3.34 C27 65x26C08 1.996 1.50 C12 65x26C08 2.281 1.72 C28 65x26C08 1.332 1.00 C13 2B-65x26C10 2.216 4.17 C29 65x26C08 1.673 1.26 C14 65x26C08 2.239 1.69 C30 65x26C08 0.885 0.67 C15 2B-79x26C10 2.216 4.66 C31 65x26C08 1.418 1.07 C16 65x26C08 2.216 1.67 C32 65x26C08 0.447 0.34 Subtotal (kg) 63.33 2. Kolom beton 350x350 Berat kolom = 2 x b x d x h x 2400 kg/m 3 = 0,35 x 0,35 x 4 x 2400 = 2352 kg. Beban kolom yang akan berkontribusi dalam pembebanan gempa pada heel joint hanya separuh dari total massa kolom, yaitu 0,5 x 1176 = 1176 kg 3. Beban mati dari genteng, plafon, hanger, dan M/E Beban mati dihitung sebagai beban merata yang diterima portal 2D sesuai tributary area portal tersebut. Beban Mati = Beban genteng + beban plafon + beban hanger + beban M/E = (10 + 11 +7 +10) Kg/m 2. 24 m.1,2 m = 1094.4 Kg Jadi beban mati total struktur adalah Beban Mati total = Beban rangka batang + Beban Kolom + Beban Sambungan + Beban Mati Tambahan = 3789.54 kg Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-14
4.2.7 Perhitungan Gaya Gempa 4.2.7.1 Perhitungan Periode Alami Fundamental Waktu getar alami fundamental dihitung menurut persamaan T < ζh 3/4 Dengan ζ = 0.119 (zona 4) = 0.111 (zona 5 dan 6) H = 8.37 m Untuk zona 4 T = 0.119 *8.37 3/4 = 0.586 s Untuk zona 5 dan 6 T = 0.111 * 8.37 3/4 = 0.546 s 4.2.7.2 Perhitungan Faktor Respon Gempa ( C ) Struktur diasumsikan berada pada tanah sedang. Berdasarkan SNI03-1726-2003 nilai C diperoleh dari Grafik Respons Spektrum Gempa Rencana Zona 4 dengan T = 0.586 s C = 0.7 Zona 5 dengan T = 0.546 s C = 0.83 Zona 6 dengan T = 0.546 s C = 0.90 4.2.7.3 Faktor Keutamaan Bangunan ( I ) dan Faktor Tahanan Gempa (R) Struktur yang akan dianalisis diasumsikan termasuk dalam kategori gedung umum seperti untuk penghunian, perniagaan, permukiman sehingga diambil Nilai I = 1. Struktur merupakan rangka bresing biasa. Sesuai dalam Tabel 2. SNI 03-1726-2003, faktor tahanan gempa struktur (R) adalah 5,6. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-15
4.2.7.4 Gaya Geser Total Gaya geser total dihitung menurut persamaan Zona 4 C I = R V 1 W t Zona 5 0.7 *1 V =. 3789.54 Kg 5,6 V = 473,692 kg 0.83*1 V =. 3789.54 Kg 5,6 V = 561,664 kg Zona 6 0.9*1 V =. 3789.54Kg 5,6 V = 609,033 kg 4.2.7.5 Gaya Geser Akibat Gempa Gaya geser pada Heel Joint dihitung berdasarkan persamaan F i = W z n i= 1 i i W z i i V dengan z = 4 m Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-16
Zona 4 F i = (Wt - W 0.5 kolom ) * 4 W. z + W 1 1 01. z 0 i V F i = 2613.54 * 4 (2613.54).4 + (1176 * 0). 473.962 = 473,692 kg Dengan cara yang sama diperoleh gaya geser gempa pada zona 5 dan 6, yaitu: F zona 5 = 561,664 kg F zona 6 = 609,033 kg 4.3 KOMBINASI PEMBEBANAN Sebelum menganalisis suatu struktur, perlu digunakan nilai kombinasi pembebanan menurut SNI. Adapun beberapa kombinasi pembebanan yang disyaratkan oleh SNI : 1. 1,4 D 2. 1,2 D + 0,5 L 3. 1,2 D + 0,5 R 4. 1,2 D + 1,6 L + 0,8 W 1 5. 1,2 D + 1,6 L + 0,8 W 2 6. 1,2 D + 1,6 L - 0,8 W 1 7. 1,2 D + 1,6 L - 0,8 W 2 8. 1,2 D + 1,6 R + 0,8 W 1 9. 1,2 D + 1,6 R + 0,8 W 2 10. 1,2 D + 1,6 R - 0,8 W 1 11. 1,2 D + 1,6 R - 0,8 W 2 12. 1,2 D + 1,3 W 1 + 0,5 L 13. 1,2 D + 1,3 W 1 + 0,5 R 14. 1,2 D + 1,3 W 2 + 0,5 L 15. 1,2 D + 1,3 W 2 + 0,5 R 16. 1,2 D - 1,3 W 1 + 0,5 L 17. 1,2 D - 1,3 W 1 + 0,5 R 18. 1,2 D - 1,3 W 2 + 0,5 L Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-17
19. 1,2 D - 1,3 W 2 + 0,5 R 20. 1,2 D 21. 0,9 D + 1,3 W 1 22. 0,9 D + 1,3 W 2 23. 0,9 D - 1,3 W 1 24. 0,9 D - 1,3 W 2 25. 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E 1 26. 1,2 D + 1,0 L + 1,0 E 2 27. 0,9 D + 1,0 E 1 28. 0,9 D - 1,0 E 2 Keterangan : D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap L adalah beban hidup yang ditumbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain L a adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak R adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan oleh genangan air W adalah beban angin E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2003 Dalam pengerjaan tugas akhir ini, seperti yang sudah dijelaskan di atas, beban yang bekerja pada struktur rangka atap ini adalah beban mati D, beban hidup L a, beban angin W, dan beban hujan R. Sedangkan nilai beban beban gempa E diberikan setelah prosedur desain terhadap beban gravitasi selesai. Dari ketentuan-ketentuan tersebut, digunakan 28 kombinasi pembebanan dalam pemodelan struktur rangka atap ini. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-18
4.4 SAMBUNGAN STRUKTUR RANGKA ATAP BAJA RINGAN Sambungan yang akan dianalisis merupakan sambungan rangka baja ringan dengan menggunakan self-drilling screw yang didesain menurut ketentuan AS 4600. Beberapa asumsi yang diambil dalam menganalisis kapasitas sambungan dari struktur rangka baja ringan antara lain: 1. Sambungan memenuhi persyaratan geometri dalam hal konfigurasi sekrup tiap sambungan 2. Sambungan diasumsikan cukup kuat menahan gaya-gaya dalam rangka baja ringan yang menahan kombinasi beban gravitasi dan beban angin,beban hujan atau beban gempa. Ada lima tipe sambungan yang akan dianalisis pada bab berikutnya. Sambungansambungan tersebut adalah sebagai berikut: 1. bagian heel (elemen A1 dan B1) 2. bagian ridge (elemen A9-A10 dan C16-C17) 3. joint antara - batang dalam (C8-C9) - top chord (A5-A6) - batang horizontal (D1) 4. joint antara - batang dalam (C31-C32) - bottom chord (B16-B17) 5. joint antara - batang dalam (C15) - batang horizontal (D14-D15) Sambungan Perencanaan sambungan yang akan dilakukan dalam subbab ini meliputi perencanaan geometri dan kekuatannya terhadap tahanan tarik dan geser. 5 joint pada struktur kuda-kuda rangka atap baja ringan yang diperkirakan membutuhkan karakteristik tahanan terbesar dalam bentuk sambungan yang sama. Pada struktur kuda-kuda rangka atap baja ringan, direncanakan sambungan pada 5 joint, yaitu joint 1, joint 2, joint 3, joint 4, dan titik 5. Adapun lokasi joint-joint tersebut dijelaskan pada gambar di bawah ini. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-19
2 3 5 1 4 Gambar 4.12 Lokasi lima joint sambungan baja ringan yang dianalisis 4.4.1 Sambungan Pada Joint 1 Pada joint 1, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A1 dengan batang tarik B1. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut : Gambar 4.13 Sambungan pada joint 1 4.4.2 Sambungan Pada Joint 2 Pada joint 2, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A9, batang tekan A10, batang web C16, dan batang web C17. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut : Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-20
Gambar 4.14 Sambungan pada joint 2 4.4.3 Sambungan Pada Joint 3 Pada joint 3, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A5, batang tekan A6, batang web C8, batang web C9, dan batang horizontal D1. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut : Gambar 4.15 Sambungan pada joint 3 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-21
4.4.4 Sambungan Pada Joint 4 Pada joint 4, terdapat hubungan sambungan antara batang tarik B16, batang tarik B17, batang web C31, dan batang web C32. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut : Gambar 4.16 Sambungan pada joint 4 4.4.5 Sambungan Pada titik 5 Pada titik 5, terdapat hubungan sambungan antara batang web C23, batang horizontal D14, dan batang horizontal D15. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut : Gambar 4.17 Sambungan pada titik 5 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-22
Pada sambungan ini, sambungan hanya berfungsi sebagai pengikat. Untuk itu digunakan jumlah sekrup minimum. Jumlah sekrup yang direncanakan pada sambungan 5 adalah 3 buah, dengan lokasi pemasangan sekrup diilustrasikan dalam gambar berikut : Gambar 4.22 Lokasi pemasangan sekrup pada titik 5 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-23
4.5 GAYA DALAM MAKSIMUM Setelah analisis dikerjakan, diperoleh gaya dalam maksimum struktur rangka baja ringan. Tabel 4.6 tabel 4.8 menampilkan gaya dalam pada top chord (A), bottom chord (B), batang dalam (C), dan batang horizontal (D). Gaya dalam maksimum pada struktur rangka baja ringan tanpa dibebani gaya geser gempa ditampilkan sebagai P1 dan gaya dalam maksimum setelah dibebani gaya geser gempa sebagai P2 Tabel 4.6 Gaya dalam pada top chord Tabel 4.7 Gaya dalam pada bottom chord Elemen Pu Elemen Pu (N) (N) A1-49041 A10-28803.4 A2-48098.4 A11-32092.7 A3-54666.8 A12-34993.5 A4-52476.9 A13-37144.9 A5-49743.4 A14-49615.4 A6-37255.1 A15-52333.2 A7-35080.3 A16-54509.9 A8-32154.4 A17-47960 A9-28841.2 A18-48859.4 Elemen Pu (N) Elemen Pu (N) B1 30809.68 B10 23298.25 B2 36999.97 B11 26154.49 B3 35455.63 B12 28660.72 B4 33142.25 B13 30526.39 B5 30417.69 B14 33273.69 B6 28579.78 B15 35612.21 B7 26100.26 B16 37184.97 B8 23271.58 B17 30997.99 B9 20220.75 Tabel 4.8 Gaya dalam pada batang horizontal Elemen Pu (N) Elemen Pu (N) D1-9345.48 D10-9111.88 D2-9220.6 D11-9114.19 D3-9173.17 D12-9139.83 D4-9138.78 D13-9174.27 D5-9113.25 D14-9221.77 D6-9111.15 D15-9346.45 D7-9118.64 D8-9143.63 D9-9119.1 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-24
Tabel 4.9 Gaya dalam pada batang web Elemen Pu Elemen Pu Elemen Pu Elemen Pu (N) (N) (N) (N) C1 1716.84 C10 3739.91 C19 7280.84 C28 2958.49 C2 7531.16 C11 4841 C20 6544.68 C29 2410.45 C3 477.7 C12 5692.28 C21 6544.68 C30 439.31 C4 2443.24 C13 6613 C22 4773.34 C31 7465.4 C5 2978.3 C14 7351.82 C23 3650.45 C32 1702.34 C6 3785.93 C15 8213.5 C24 2755.38 C7 4395.93 C16 9061.9 C25 5257.77 C8 5274.4 C17 9024.3 C26 4379.4 C9 2839.58 C18 8163.24 C27 3760.61 Berdasarkan analisis tersebut diketahui bahwa elemen struktur rangka baja ringan pada umumnya cukup kuat menahan beban gempa (zona 4). Setelah beban gempa dimasukkan dalam kombinasi pembebanan, bottom chord dan top chord memiliki kapasitas yang cukup bahkan gaya dalam yang terjadi lebih kecil daripada sebelum beban gempa ikut diperhitungkan. Tugas akhir ini akan fokus pada analisis sambungan sehingga kajian mengenai kapasitas elemen tidak akan dilanjutkan pada bab berikutnya. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 4-25