BAB III METODE DESAIN DAN PERENCANAAN RANGKA BALOK BAJA 3.1 Diagram Alir Perencanaan Kuda kuda Mulai KUDA KUDA TYPE 1 KUDA KUDA TYPE 2 KUDA KUDA TYPE 3 PRE/DESIGN GORDING PEMBEBANAN PRE/DESIGN GORDING PEMBEBANAN PRE/DESIGN GORDING PEMBEBANAN No Cek Kekuatan Predesign Kuda kuda Pembebanan kuda kuda Running SAP ( analisa struktur Predesign Kuda kuda Pembebanan kuda kuda Running SAP ( analisa struktur Predesign Kuda kuda Pembebanan kuda kuda Running SAP ( analisa struktur Cek batang tarik dan tekan Cek Kekuatan No Yes Pilih yang paling optimal dan efisiensi Sambungan baut dan cek kekuatan dan kapasitas baut Gambar Selesai III- 1
3.2 Keterangan diagram Alir Prencanaan 3.2.1 Data perencanaan Jenis Baja : BJ 34 Jenis atap : Zincallum Beban atap : 4,45 kg/m2 + Rangka kuda-kuda ( 9 kg/m 2 ) = 13,45 kg/m 2 Baban Hujan : 40 kg/m2 Beban hidup : 0,89 kn ( 90,75 Kg ) Beban Angin Tegangan (F y ) : 45 kg/m2 : 210 Mpa Jarak antar kuda-kuda : 4,5 m Sambungan Jarak antar gording : Baut : 1,5 m Bentangan Kuda-kuda : 18 m Modulus elastisitas Jenis sambungan : 200.000 Mpa : Baut Gambar tampak depan : Gambar 3.1 Rangka type 1 III- 2
Gambar 3.2 Rangka type 2 Gambar 3.3 Rangka type 3 3.2.2 Desain Gording A. Pembebanan pada gording Beban Tetap Beban Sementara Beban Mati Beban Hidup q angin ( di pihak angin 0,9 & di belakang angin -0,4) Beban Atap dan Beban Sendiri Beban Orang / Beban Hujan P angin Gambar 3.4 Aliran pembebanan gording Analisa pembebanan pada gording terdiri dari beban tetap dan beban sementara Beban tetap Beban tetap tediri dari beban hidup dan beban mati yaitu: a. Berat genteng, berat sendiri gording III- 3
b. Beban pekerja c. Beban hujan Beban sementara Untuk Koefisien angin gedung tertutup untuk bidang-bidang luar, koefisien angin ( + berarti tekan dan -, berarti hisap ) a) Dipihak angin : +0,9 b) Dibelakang angin : -0,4 B. Predesain pada Gording Untuk menentukan besar nya profil yang akan dipakai,maka sebelum nya dicek dahulu kapsitas penampang yang dibutuhkan yaitu : 1. Untuk Asd σp = M <σijin Zx Zx = M Σijin 2. Untuk LRFD Mn = Φ * Zx * fy Zx = Mu / Φ * fy C. Cek profil gording Cek kekuatan Cek terhadap tegangan lentur & geser dan tegangan ideal Cek kestabilan, cek terhadap lendutan ijin profil III- 4
3.2.3 Disain Kuda kuda A. Analisa Pembebanan pada Kuda kuda Beban Tetap Beban Sementara Berat Gording Berat sendiri Berat Atap Beban Angin Kanan Beban Angin Kiri Gambar 3.5 Pembebaban Kuda-Kuda 1. Beban tetap Beban tetap tediri dari beban hidup dan beban mati yaitu: 1. Beban atap 2. Beban gording 3. Berat sendiri kuda kuda 4. Beban pekerja 5. Beban hujan 2. Beban sementara 3. Untuk Koefisien angin gedung tertutup untuk bidang-bidang luar, koefisien angin ( + berarti tekan dan -, berarti hisap ) Dipihak angin = +0,9 Dibelakang angin = -0,4 B. Predesain profil a) metode ASD tentukan A kira kira = σijin > P x w 2 x A A (P x w) / 2 σ ijin. III- 5
b) metode LRFD hitung luas bruto yang diperlukan (Ag) Ag Pu / (Φc x Fcr) C. Desain profil Kuda kuda Perhitungan desain kuda kuda menggunakan aplikasi SAP 2000, dengan langkah langkah sebagai berikut : a. Desain/gambar rangka b. Input profil c. Cek mutu baja,frame section d. Input beban(tetap,sementara,angin) e. Kombinasi pembebanan sesuai SNI 1729-2015 Beban Mati Beban Mati + Beban Hidup Beban Mati + Beban hujan Beban Mati + Beban Hidup + Beban hujan Beban Mati + Beban Hidup + Beban hujan + Beban angin Beban Mati + Beban angin f. Running Sap g. Output data SAP 3.2.4 Cek Batang tarik dan tekan a. Cek tegangan ijin terhadap tarik dan tekan b. Periksa kestabilan, lendutan yang terjadi terhadap batang tarik dan tekan 3.2.5 Cek Sambungan Cek jumlah baut dan kapasitas baut yang digunakan berdasarkan gaya yang bekerja pada profil batang. Sambungan dihitung berdasarkan kapsitas desain dari gaya terbesar yang bekerja. III- 6
3.2.6 Desain Gording Metode ASD Mulai Prelimery profil gording Pembebanan Kombinasi Pembebanan Sesuai SNI 1729-2015 Not ok Cek Tegangan Not ok Tegangan geser τ = L. sx / b. Ix τ = τ (geser) Tegangan lentur σ = Mx / wy σ = σ ( lentur ) Tegangan ideal = σ 2 + 3τ 2 Cek lendutan < δijin = L/240 Dimensi ok Gambar 3.6 Desain Gording Metode ASD III- 7
3.2.7 Desain Gording Metode LRFD Mulai Prelimery profil gording Pembebanan Pembebanan Kombinasi Pembebanan Sesuai SNI 1729-2015 Cek Momen Ultimate Mu< ФMn Periksa kelangsingan penampang λf= b/2tf < λp, λp= 0.38 E/fy λw = h/tw < λp, λp= 3.76 E/fy Cek kuat lentur Mn = Mp = Fy.Zx Lb Lp Lp < Lb Lr Lb > Lr Cek kuat geser = Vu < øvn Vn = 0,6F y A w C v ø=0,9 Cek lendutan < δijin = L/240 Dimensi OK Gambar 3.7 Desain Gording Metode LRFD III- 8
3.2.8 Diagram alir metode ASD Desain Awal Pembebanan Sesuai SNI 1729-2015 Pakai kombinasi beban terbesar Analisa Struktur ( SAP 2000 ) Input SAP ( gaya terbesar Tekan /Taarik ) Desain batang tarik Desain Batang tekan Cek kestabilan Periksa kelangsingan Cek kekuatan Cek kestabilan Periksa kelangsingan Cek kekuatan λtarik < 240 (btg primer) λtarik < 300 (btg primer) λtarik = Nu Pn/Ωt Ωt = 1,67 σ= < σ ijin λtekan < 240 λ = λ = Nu Pn/Ωt Ωt = 1,67 σ = ω =,,, Jika λ 1,25 ω = 1,25 λ Jika λ 1,25 Dimensi Ok / aman Gambar 3.8 Diagram Alir Metode ASD III- 9
3.2.9 Diagram alir metode LRFD Desain Awal Pembebanan Sesuai SNI 1729-2015 Pakai kombinasi beban terbesar Analisa Struktur ( SAP 2000 ) Input SAP ( gaya terbesar Tekan /Taarik ) Desain Batang tarik Desain Batang tekan Cek kestabilan Cek kekuatan Cek kestabilan Cek kekuatan Periksa kelangsingan Periksa λtarik < 240 (btg primer) λtarik < 300 (btg primer) λtarik = Lk/ i min i min = I min/a Nu øpn Pn = Fy. Ag ø = 0,9 Pn = Fu. Ae ø = 0,75 λtekan < 240 λtekan= Lk/ i i min i min = I min/a øpn = Fcr. Ag a) KL 4,71 E atau Fy 2,25 r fy fe Fcr = (0,658 fy ) Fy Fe b) KL > 4,71 E atau Fy > 2,25 r fy fe Fcr = 0,877 Fe Dimensi Ok / aman Gambar 3.9 Diagram Alir Metode LRFD III- 10
3.3 Diagram Alir Secara Keseluruhan Kesimpulan dari keseluruhan diagram alir ASD dan LRFD dapat di rangkum menjadi diagram berikut : Mulai Metode ASD Metode LRFD TYPE 1 TYPE 2 TYPE 3 TYPE 1 TYPE 2 TYPE 3 Prelimery Design Prelimery Design Pembebanan gording Pembebanan gording Periksa gording Periksa gording Prelimery Design Prelimery Design Pembebanan kuda - kuda Pembebanan kuda - kuda Analisa struktur SAP 2000 Analisa struktur SAP 2000 Periksa Kuda - kuda Periksa Kuda - kuda Design sambungan Pilih design paling efektif dan efisien/ Desain optimasi Design sambungan III- 11