BAB III METODOLOGI PERENCANAAN 3.1 Diagram Alir Mulai Data Eksisting Struktur Atas As Built Drawing Studi Literatur Penentuan Beban Rencana Perencanaan Gording Preliminary Desain & Penentuan Pembebanan Analisa Struktur dengan program bantu SAP2000 Penggunaan Rafter Sistem Honeycomb Penggunaan Rafter Sistem Rangka batang Pemodelan pada SAP2000 Pemodelan pada SAP2000 Input Pembebanan pada SAP2000 Input Pembebanan pada SAP2000 Analisa Elemen struktur pada SAP2000 Analisa Elemen struktur pada SAP2000 Kontrol Desain Metode LRFD : Ya ( Mu Mn )3 + ( Vu Vn )3 < 1, L L/240 Tidak Perbesar Profil Ya A III-1
A Perencanaan Sambungan Penggambaran Hasil Perencanaan Perhitungan Berat Baja Desain Eksisting Desain Alternatif 1 Penggunaan Rafter Sistem Honeycomb Desain Alternatif 2 Penggunaan Rafter Rangka Batang Simpulan : Perbandingan Berat Material Baja Selesai Gambar 3.1. Diagram Alir Desain Alternatif Warehouse 3.2 Data Struktur Eksisting 3.2.1 Data Geometrik Struktur Berdasarkan As built drawing geometrik struktur adalah sebagai berikut : a. Jarak miring antar gording : 1,3m b. Jarak antar portal : 6m c. Type atap : Atap Pelana type lengkung d. Bentang portal : 54m dengan perletakan kolom tengah e. Tinggi kolom tepi : 12,74m f. Tinggi kolom tengah : 13,57m III-2
Gambar 3.2 Denah Warehouse Gambar 3.3 Tampak depan Gambar 3.4 Tampak samping III-3
3.2.2 Dimensi Profil Eksisting Berdasarkan As built drawing profil eksisting adalah sebagai berikut : Gording : Rafter : C150x65x20x2.3 WF 450x200x9x14 Kolom SC1 (kolom tepi) SC2 (kolom tengah atas) SC3 (kolom tengah bawah) : WF 450x200x9x14 : WF 400x200x8x13 : TS 340x300x8 Gambar 3.5 Portal struktur warehouse eksisting 3.3 Studi Literatur Melakukan studi pustaka berupa : buku pustaka, jurnal konstruksi baja, penelitian terdahulu, serta peraturan-peraturan mengenai perencanaan struktur baja bangunan warehouse menggunakan portal baja, antara lain : 1. SNI03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung 2. SKBI-1.3.5.3-1987 tentang Pedoman Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. III-4
3. Standar ASCE yang berbasis AISC-LRFD, LRFD (Load and Resistance Factor Design). 4. Jurnal Penelitian mengenai struktur konstruksi baja khususnya struktur portal gable menggunakan system honeycomb dan system rangka batang 2D 3.4 Spesifikasi Material Desain Alternatif struktur warehouse menggunakan material baja Wide Flange pada kolom. Rafter alternatif 1 menggunakan profil Honeycomb, sedangkan alternatif 2 menggunakan rangka batang dengan profil siku ganda digunakan untuk batang atas dan bawah, diagonal dan vertikal, sedangkan gording atap menggunakan profil Light Channel. 3.4.1 Material Baja Material baja yang digunakan dalam perencanaan alternative pada kajian ini adalah BJ37. Sifat mekanis jenis baja BJ37 antara lain : 1. Tegangan putus minimum (fy) : 240 Mpa 2. Tegangan leleh minimum (fu) : 370 Mpa 3. Peregangan minimum : 22% 4. Modulus elastisitas (E) : 200.000 Mpa 5. Modulus geser (G) : 80.000 Mpa 6. Nisbah Poisson (μ) : 0.3 7. Koefisien pemuaian (α) : 12 x 12 x 10 6 / 0 C III-5
Gambar 3.6 Kuda-kuda sistem honeycomb (alternatif 1) Gambar 3.7 Kuda-kuda sistem rangka batang bidang (alternatif 2) 3.5 Beban Rencana Struktur warehouse didesain untuk mampu memikul beban rencana yang bekerja berupa beban mati (berat sendiri struktur beserta aksesoris pendukungnya), beban hidup, beban angin. Beban mati yang bekerja pada perencanaan antara lain : 1. Berat sendiri struktur beserta aksesoris pendukungnya. 2. Berat gording (sesuai profil yang digunakan). 3. Beban penutup atap metal zincalum : 5,67 kg/m2 Beban hidup pekerja Beban hujan Beban angin : 100 kg : 20 kg/m2 : 25 kg/m2 III-6
Gambar 3.8 Koefisien angin untuk gedung tertutup (Sumber program PPURG v.3) 3.6 Perencanaan Gording 3.6.1 Penentuan Dimensi Gording Penentuan penampang awal dimensi gording diambil dengan memilih penampang sama dengan profil eksisting. 3.6.2 Perhitungan Beban Rencana Gording Perhitungan rencana pembebanan antara lain : Berat gording (sesuai dengan profil yang digunakan). 1. Beban penutup atap metal zincalum : 5,67 kg/m2 2. Beban hidup atap : 100 kg/m2 3. Beban angin : 25 kg/m2 3.6.3 Penentuan Kombinasi Pembebanan Gording Kombinasi pembebanan yang direncanakan dalam perencanaan gording antara lain : III-7
1,4 D 1,2 D +1,6 (La atau H) + (0,8 W) 1,2 D + 1,3 W + 0,5(La atau H) 0,9D - (1,3W ) 0,9D + (1,3W ) Keterangan : D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat kontruki permanen, termasuk dinding, plafon, lantai, atap, partisi tetap, tangga dan peralatan layan tetap. La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatanoleh pekerja, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak. H adalah beban hujan, tidak termasuk yang disebabkan oleh genangan air. W adalah beban angin. 3.6.4 Analisa Gaya Dalam Gording Tahap selanjutnya setelah ditentukan kombinasi pembebanan, kemudian dilanjutkan dengan perhitungan gaya dalam elemen struktur gording. Analisa gaya dalam struktur gording dilakukan secara manual. Elemen struktur gording diklasifikasikan ke dalam balok dimana gaya yang bekerja di dominasi oleh momen dan gaya geser. Pemeriksaan profil antara lain : 1. Pemeriksaan terhadap tekuk lokal pada sayap (flange local buckling). 2. Pemeriksaan terhadap tekuk lateral (long torsional buckling). 3. Pemeriksaan terhadap geser. III-8
4. Pemeriksaan terhadap interaksi geser dan lentur. 5. Pemeriksaan terhadap batas lendutan maksimum. 6. Kontrol tahanan sagrod. 3.7 Perhitungan Pembebanan Struktur Warehouse Perhitungan pembebanan yang bekerja pada struktur warehouse dengan jarak antar portal 6m. Beban yang bekerja antara lain : 1. Beban mati Beban mati terdiri dari berat struktur (diperhitungkan otomatis oleh SAP2000), beban gording, beban atap beserta aksesorisnya. Beban mati diinterpretasikan sebagai beban point yang bekerja pada rafter. 2. Beban hidup Beban hidup yang direncanakan bekerja pada struktur warehouse sesuai dengan beban rencana. Beban hidup diinterpretasikan sebagai beban point yang bekerja pada rafter. 3. Beban angin Beban angin yang direncanakan bekerja pada struktur antara lain beban angin hisap dan beban angin tekan dengan kemiringan atap 9 o. 3.8 Penentuan Dimensi Awal ( Preliminary Design ) Penentuan dimensi awal penampang profil IWF honeycomb diambil berdasarkan persamaan batas kuat lentur, Mu φ Mn (3.1) Mn = 0.9 Sx.fy > Mu (3.2) III-9
Sx = Mu 0.9 fy (3.3) Pilih profil dari tabel dengan nilai Modulus Penampang ( Sx )lebih besar dari perhitungan teoritis. Pedoman awal dalam menentukan tinggi awal rangka batang dengan beban relatif ringan (rangka batang atap) diambil dengan perkiraan tinggi awal sebesar 1/20 bentangan (Schodek, 1998). Sedangkan Penentuan dimensi awal penampang profil tekan dan tarik diambil berdasarkan persamaan luas penampang : A = Pu 0.9 fy (3.4) Profil siku ganda digunakan untuk batang atas dan bawah, batang diagonal dan vertikal, jarak batang vertikal sesuai jarak gording atap. 3.9 Pemodelan Struktur Pada SAP2000 Dan Analisis Gaya Dalam Elemen Struktur Pemodelan struktur dengan bantuan program bantu SAP2000 v14 memiliki beberapa tahapan-tahapan antara lain : 1. Pembuatan grid sesuai dengan grid struktur. 2. Mendefinisikan dimensi profil yang akan digunakan dalam analisa struktur. 3. Mendefinisikan jenis beban rencana yang akan bekerja. Beban rencana tersebut antara lain beban mati, beban hidup, beban angina, dan beban gempa. 4. Menentukan kombinasi pembebanan yang direncanakan antara lain : a. 1,4 D b. 1,2 D +1,6 (La atau H) + (atau 0,8 W) III-10
c. 1,2 D + 1,3 W + 0,5(La atau H) d. 0,9D + (1,3W ) e. 0,9D - (1,3W ) 5. Input beban rencana yang bekerja sesuai dengan hasil perhitungan pembebanan struktur warehouse. 6. Menganalisa struktur 3.10 Kontrol Desain Setelah proses analisa struktur selesai kemudian menampilkan gaya-gaya batang maksimum pada tiap tipe profil untuk selanjutnya dilakukan pengecekan / kontrol elemen struktur sesuai SNI 03-1729-2002. 1. Rafter Honeycomb Elemen struktur diklasifikasikan ke dalam balok apabila gaya yang bekerja didominasi oleh momen dan gaya geser. Pemeriksaan profil antara lain : a) Pemeriksaan terhadap tekuk lokal pada sayap (flange local buckling) dan tekuk lokal pada badan (web local buckling). b) Pemeriksaan terhadap tekuk lateral (long torsional buckling). c) Pemeriksaan terhadap geser. d) Pemeriksaan terhadap interaksi geser dan lentur. e) Pemeriksaan terhadap batas lendutan maksimum. 2. Batang Tarik Sistem rangka batang merupakan system struktur yang terdiri dari batang tekan dan batang tarik. Pemeriksaan profil batang tarik antara lain : a) Pemeriksaan tahanan nominal. b) Pemeriksaan luas netto. III-11
c) Pemeriksaan geser blok d) Pemeriksaan kelangsingan struktur tarik. 3. Batang Tekan Sistem rangka batang merupakan system struktur yang terdiri dari batang tekan dan batang tarik. Pemeriksaan profil batang tarik antara lain : a) Pemeriksaan tahanan nominal. b) Pemeriksaan kelangsingan penampang. Apabila pemeriksaan profil tersebut terpenuhi / aman, maka dapat dilanjutkan ke proses berikutnya. Tetapi, apabila pemeriksaan profil tersebut tidak terpenuhi / tidak aman, maka harus diulang dengan penentuan dimensi profil rencana yang baru. 3.11 Perencanaan sambungan Sambungan yang digunakan dalam perencanaan tersebut menggunakan sambungan baut. Perencanaan sambungan baut antara lain : 1. Pemeriksaan kuat geser nominal baut 2. Pemeriksaan kuat tarik nominal baut 3. Pemeriksaan kuat tumpu nominal baut 4. Pemeriksaan interaksi geser dan tarik 3.12 Pembuatan Gambar Detail Struktur Pembuatan gambar rencana secara lengkap beserta detail sambungan antara elemen struktur dengan program AUTOCAD 2012. III-12
3.13 Perhitungan Berat Material Baja Perencanaan elemen struktur yang sudah selesai akan dilanjutkan perhitungan berat profil secara keseluruhan. Perhitungan berat profil desain alternatif memanfaatkan fitur yang ada pada SAP2000 v.14, sedangkan berat profil desain awal / eksisting dihitung manual berdasarkan As built drawing. 3.14 Perbandingan Berat Profil baja Setelah proses perhitungan berat profil selesai kemudian dilakukan perbandingan berat profil desain eksisting dengan desain alternatif sistem honeycomb dan system rangka batang. III-13