BAB III METODOLOGI PERANCANGAN 3.1. Umum Permasalahan utama yang dihadapi dalam perencanaan gedung bertingkat tinggi adalah masalah kekakuan dari struktur. Pada prinsipnya desain bangunan gedung bertingkat tinggi direncanakan agar kolom lebih kuat dari balok. Semakin kaku balok maka semakin besar kemampuannya dalam mengekang ujung rotasi dari kolom, sehingga akan menambah kekakuan kolom. Pada gedung baja kekakuan struktur terhadap pengaruh gaya lateral lebih kecil bila dibandingkan beton, semakin langsing struktur maka semakin kecil juga kemampuan struktur untuk menahan beban lateral. 3.2. Analisa Stuktur Dalam perencanaan tugas akhir ini analisa struktur dilakukan dalam bentuk struktur tiga dimensi. Langkah-langkah yang harus diambil dalam perencaaan struktur gedung ini adalah sebagai berikut : a. Desain awal (premilinary design) Beban beban yang kerja pada struktur diperhitungkan akibat beban gravitasi kombinasi beban mati (DL) dan beban hidup (LL), ditambah pengaruh dari beban angin (W) dan beban gempa (E). b. Analisa Struktur Analisa struktur dimodelkan menggunakan ETABS dengan kombinasi pembebanan yang ditetapkan LRFD sebagai berikut: Kombinasi 1 = 1,2 DL + 1,6 LL Kombinasi 2 = 1,2 DL + 0,5 LL + 1,3 W III - 1
Kombinasi 3 = 1,2 DL + 0,5 LL + 1,5 E Kombinasi 4 = 0,9 DL - 1,3 W Kombinasi 5 = 0,9 DL - 1,5 E Dikarenakan besar dan lokasi beban hidup yang senantiasa berubah ubah, maka perlu datambah kombinasi dalam kondisi penuh, setengah penuh dan tidak beraturan. c. Gaya dalam rencana Dalam analisa struktur 3 dimensi dengan menggunakan ETABS menghasilkan gayagaya dalam rencana yaitu : gaya normal (Nu), momen (Mu), dan gaya lintang (Vu). Gaya dalam tersebut diambil yang menghasilkan gaya paling kritis untuk digunakan dalam perhitungan detail desain. d. Cek terhadap analisa dinamis. Struktur gedung yang mempunyai ketinggian lebih 40 meter atau lebih dari 10 lantai maka analisa gempa dinamis mempengaruhi struktur. Karena gedung mempunyai lebih dari 10 lantai maka analisa gempa dinamis perlu untuk diperhitungkan. Struktur yang telah dianalisa melalui analisa statik ekuivalen dicek dengan analisa gempa dinamis. Gaya dalam analisa gempa dinamis harus lebih kecil dari hasil gaya dalam analisa statik ekuivalen. Bila hasil perhitungan gaya dalam analisa dinamis lebih besar maka perhitungan diulang kembali dalam proses analisa statik ekuivalen (GSE). e. Detail Desain Struktur Dengan menggunakan gaya rencana yang paling kritis maka dilakukan perhitungan detail desain struktur (elemen struktur) yang meliputi : Perhitungan kolom Perhitungan balok, III - 2
Perhitungan bresing Proses perhitungan analisa struktur rangka portal 3 dimensi dapat dilihat pada flowchart (gambar3.1) dibawah ini. Mulai Desain awal Perhitungan Pembebanan Pemilihan Profil Rencana Analisis struktur Dengan ETABS Gaya Dalam : Gaya normal Gaya momen Gaya lintang Cek terhadap Analisa gempa dinamis TIDAK ya Perhitungan detail desain struktur Desain balok Desain kolom Desain bresing selesai Gambar 3.1 Flow chart perhitungan struktur III - 3
3.3. Data data umum struktur gedung Ukuran gedung = 24 m x 40 m Jumah lantai = 18 lantai Tinggi tiap lantai = 3 m III - 4
` III - 5
III - 6 BAB III Metodologi Perencanaan
3.4. Desain awal 3.4.1Desain awal balok Dalam perencanaan tugas akhir ini balok terdiri dari balok anak dan balok induk yang berfungsi untuk menahan momen lentur yang berasal dari beban pelat lantai dan beban hidup yang berada diatasnya. Bangunan berbentuk tipikal, maka dalam perencanaan awal beban yang bekerja pada lantai 1 s/d lantai 18 dianggap sama. III - 7
3.4.2 Desain awal balok arah Y Pembebanan balok Baban mati Berat sendiri = 0,2 x 2400 = 480 kg/m 2 Bondek = 10 = 10 kg/m 2 490 kg/m 2 Q = 4 x 490 = 1960 kg/m 1 Berat balok = 200 kg/m 1 DL = 2160 kg/m 1 Beban hidup plat q = 400 kg/m 2 - Beban hidup q (LL) = 4 x 400 = 1600 kg/m 1 Kombinasi pembebanan Wu = 1,2 DL + 1,6 LL = 1,2 x 2160 + 1,6 x 1600 = 5152 kg/m 1 Mu = q L2 = 5152 (8)2 = 41216 kg m = 4121600 kg cm Profil diasumsikan penampang kompak,maka diasumsikan kekuatan desainnnya adalah Mn = Mp maka : ø Mn = ø Mp = ø Z fy Z yang dibutuhkan = =, = 1908,15 cm3 Dicoba profil 350.350.12.19 Zx = 2300 cm 3 Ix = 40300 cm 4 tw = 12 mm tf = 19 mm III - 8
b = 350 mm h = 350 mm cek penamp ang kompak λ < λp λ = = = 9,21 < λp = = = 10,973 OK λ = = = 29,16 < λp = = = 108,44 OK hitung momen nominal terfaktor Mn = Mp = Zx. fy = 2300 x 2400 = 5520000 kg cm Ø Mn = 0,9 x 5520000 = 4968000 kg cm > Mu = 4121600 kg cm Cek terhadap defleksi Δ izin = = = 3,33 ² Δ maks = = ², = 3,24 < Δ izin = 3,33 3.4.3 Balok arah X Pembebanan dari balok anak Beban mati = 2160 x 2 = 4320 kg Beban hidup = 1600 x 2 = 3200 kg Kombinasi pembebanan balok anak P = 1,2 D + 1,6 L = 1,2 x 4320 + 1,6 x 3200 = 10304 kg Balok anak bekerja pada pertengahan bentang Pu = ¼ P L = ¼ 10304 x 8 = 41216 kg m Pembebanan balok induk Beban mati III - 9
berat balok = 200 DL = 200 kg/m Beban hidup plat Q = 400 kg/cm2 Kombinasi pembebanan balok induk Wu = 1,2 DL + 1,6 LL = 1,2 x 200 + 1,6 x 400 = 880 kg/m Momen layan terfaktor M = 1/8 Wu L 2 = 1/8 x 880 x 8 2 = 7040 kgm Momen yang bekerja pada balok induk Mu = Pu + M = 41216 + 7040 = 48256 kgm = 4825600 kgcm Profil diasumsikan penampang kompak,maka diasumsikan kekuatan desainnnya adalah Mn = Mp maka : ø Mn = ø Mp = ø Z fy Z yang dibutuhkan = = 4825600 0,9 2400 = 2234,1 Dicoba profil 350.350.14.22 Zx = 2670 Ix = 47600 B = 352 h = 356 Tw = 14 tf = 22 cek penamp ang kompa k λ < λp λ = = = 8 < λp = = = 10,973 OK λ = = = 25,4 < λp = = = 108,44 OK hitung momen nominal terfaktor III - 10
Mn = Mp = Zx. fy = 2670 x 2400 = 6408000 kg cm Ø Mn = 0,9 x 6408000 = 5767200 kg cm > Mu = 4825600 kg cm Cek terhadap defleksi Δ izin = = = 3,33 Δ maks = ² = ², = 3,2 < Δ izin = 3,33 3.4.4Perencanaan kolom Pembebanan lantai 1 s/d lt 18 Beban mati Berat sendiri pla t lantai = 0,2 x 8 x 8 x 2400 = 30720 Berat bondek = 10 x 8 x 8 = 640 Berat balok induk X = 8 x 159 = 1272 Berat balok induk Y = 8 x 136 Berat balok anak = 4 x 2x 136 o DL = = = 1088 1088 34808 Beban hidup plat LL = 8 x 8 x 400 = 25600 Kombinasi pembebanan kolom III - 11
Untuk perhitungan desain kolom ambil pembebanan yang terbesar Nu = 1430163 kg L = 3 m = 300 cm Nu < Ag x fy Ag > = = 595,90 Dicoba profil 400.400.45.70 Ag = 770.1 cm2 Zx = 12000 Ix = 298000 B = 432 h = 498 Tw = 45 tf = 70 ix = 19,7 iy = 11.1 III - 12
cek penampang kompak λ < λp λ = = = 3,09 < λp = = = 16 OK λ = = = 11,06 < λp = = = 42,9 OK Menentukan nilai tegangan kritis λc = π E = 1 x 300 11,1 x 3,14 240 200000 = 0,29 Untuk λc > 0,25 maka ω =,,, = 1,021 Nn = Ag x fc = Ag x = 770,1 x, = 1809761 kg Ø Nn = 0,85 x 1809761 = 1538296,641 > Nu = 1430163 Ok III - 13