TUGAS AKHIR DESAIN ALTERNATIF PENGGUNAAN HONEYCOMB DAN SISTEM RANGKA BATANG PADA STRUKTUR BAJA BENTANG PANJANG PROYEK WAREHOUSE Diajukan sebagai syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknik Strata 1 (S-1) Disusun oleh : NAMA : ADRIANSYAH NIM : 41110120040 PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2016
Kata Pengantar KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Warahmatullah Wabarakatuh Syukur Alhamdulillah segala puji penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Desain Alternatif Penggunaan Honeycomb dan Sistem Rangka Batang Pada Struktur Baja Bentang Panjang Proyek Warehouse ini dengan lancar dan tepat waktu. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini tidak mungkin selesai tanpa peran dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada : 1. Orang tua dan Keluarga tercinta khususnya calon istriku Yuli Nidya Puspita yang selalu mendukung dan memotivasi dalam penulisan tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Mawardi Amin, MT selaku Ketua Program Studi Teknik Sipil. 3. Bapak Ir. Edifrizal Darma, MT selaku Dosen Pembimbing. 4. Seluruh Dosen dan Staff Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana Jakarta. 5. Rekan-rekan kerja khususnya divisi engineering di PT. Total Bangun Persada Proyek Kedutaan Besar Australia. 6. Ibu Eka Tasrikawati yang telah membantu menyediakan data data proyek yang dibutuhkan untuk penulisan tugas akhir ini. 7. Teman-teman senasib dan seperjuangan yang bersama sama menempuh Tugas Akhir dan seluruh Mahasiswa Program Studi Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Mercu Buana Jakarta Angkatan XVI. iv
Kata Pengantar 8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah berperan dalam proses penulisan Tugas Akhir ini. Penulis sangat menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih sangat jauh dari sempurna. Untuk itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi sempurnanya Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap, semoga Tugas Akhir ini akan selamanya bermanfaat khususnya bagi kalangan mahasiswa dan mahasiswi Teknik Sipil serta bagi semua kalangan yang berkepentingan. Wassalamu alaikum Warahmatullah Wabarakatuh. Jakarta, 12 Februari 2016 Penulis v
Daftar Isi DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAH... LEMBAR PERNYATAAN... ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR LAMPIRAN... i ii iii iv vi xi xv xvi BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.2.1. Perumusan Masalah Utama... I-2 1.2.2. Perumusan Masalah Detail... I-2 1.3 Maksud dan Tujuan... I-3 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah... I-3 1.5 Manfaat Penelitian... I-5 1.5.1. Manfaat Teoritis... I-5 1.5.2. Manfaat Praktis... I-5 1.6 Sistematika Penulisan... I-6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Umum... II-1 vi
Daftar Isi 2.2 Sistim Balok Honeycomb... II-3 2.3 Sistem Rangka Batang Bidang 2 Dimensi... II-10 2.4 Material Baja... II-12 2.5 Pedoman Perencanaan Struktur... II-17 2.6 Beban... II-17 2.7 Desain LRFD Struktur Baja... II-18 2.7.1. Faktor Beban dan Kombinasi Beban... II-19 2.7.2. Faktor Tahanan... II-20 2.8 Rafter / Balok Lentur... II-21 2.8.1 Kuat Nominal Lentur Profil Honeycomb... II-21 2.8.2 Kuat Nominal Geser Profil Honeycomb... II-24 2.8.3 Batas Lendutan... II-24 2.9 Batang Tarik... II-25 2.91 Tahanan Nominal... II-26 2.9.2 Luas Netto... II-28 2.9.3 Geser Blok (Block Shear)... II-29 2.9.4 Kelangsingan Struktur Tarik... II-30 2.10 Batang Tekan... II-30 2.11 Hubungan Balok kolom... II-32 2.11.1Interaksi Geser Lentur... II-32 2.11.2Interaksi Aksial-Momen... II-32 2.12. Sambungan... II-33 BAB III METODOLOGI PERENCANAAN... III-1 3.1. Diagram Alir Desain Alternatif... III-1 3.2 Data Struktur Eksisting... III-2 vii
Daftar Isi 3.2.1 Data Geometrik Struktur... III-2 3.2.2 Dimensi Profil Eksisting... III-4 3.3 Studi Literatur... III-4 3.4 Spesifikasi material... III-5 3.4.1 Material Baja... III-5 3.5 Beban Rencana... III-6 3.6 Perencanaan Gording... III-7 3.6.1 Penentuan Dimensi Gording... III-7 3.6.2 Perhitungan Beban Rencana Gording... III-7 3.6.3 Penentuan Kombinasi Pembebanan Gording... III-7 3.6.4 Analisa Gaya Dalam Gording... III-8 3.7 Perhitungan Pembebanan Struktur Warehouse... III-9 3.8 Penentuan Dimensi Awal... III-9 3.9 Pemodelan Struktur Pada SAP2000 Dan Analisis Gaya Dalam Elemen Struktur... III-10 3.10 Kontrol Desain... III-11 3.11 Perencanaan sambungan... III-12 3.12 Pembuatan Gambar Detail Struktur... III-12 3.13 Perhitungan Berat Profil Baja... III-13 3.14 Perbandingan Berat Profil baja... III-13 BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN... IV-1 4.1. Pendahuluan... IV-1 4.1.1 Sistem Struktur... IV-1 4.1.2 Data Perencanaan StrukturWarehouse... IV-2 4.1.3 Peraturan dan Standar Perencanaan... IV-3 viii
Daftar Isi 4.1.4 Spesifikasi Material Baja... IV-3 4.2. Perencanaan Gording... IV-3 4.3. Perencanaan Kuda-kuda/Rafter Sistem Honeycomb... IV-17 4.3.1 Penentuan Dimensi Profil (Preliminary Design)... IV-16 4.3.2 Pembebanan Kuda-kuda... IV-16 4.3.3 Pemodelan 2D pada SAP2000... IV-18 4.3.4 Input Pembebanan Kuda-kuda pada SAP2000... IV-27 4.3.5 Analisis dan Desain Kuda-kuda pada SAP2000... IV-30 4.3.6 Kontrol Properti Penampang dengan LRFD... IV-34 4.3.7 Perencanaan Sambungan Baut... IV-43 4.3.8 Perhitungan Berat Struktur Kuda-kuda... IV-47 4.4. Perencanaan Kuda-kuda Sistem Rangka Batang Bidang... IV-47 4.4.1 Penentuan Dimensi Profil (Preliminary Design)... IV-47 4.4.2 Pembebanan Kuda-kuda... IV-48 4.4.3 Pemodelan 2D pada SAP2000... IV-50 4.4.4 Input Pembebanan Kuda-kuda pada SAP2000... IV-57 4.4.5 Analisis dan Desain Kuda-kuda pada SAP2000... IV-60 4.4.6 Kontrol Properti Penampang dengan LRFD... IV-64 4.4.7 Perencanaan Plat Kopel... IV-76 4.4.8 Perencanaan Sambungan Baut... IV-82 4.4.9 Perhitungan Berat Struktur Kuda-kuda... IV-85 4.5. Simpulan Perbandingan Berat Struktur... IV-86 BAB V SIMPULAN DAN SARAN... V-1 5.1. Simpulan... V-1 5.2. Saran... V-2 ix
Daftar Isi DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN LEMBAR ASISTENSI x
Daftar Gambar DAFTAR GAMBAR Gambar 1. 1 Portal existing... I-4 Gambar 1. 2 Portal Alternatif 1 - penggunaan honeycomb... I-4 Gambar 1. 3 Portal Alternatif 2 penggunaan sistem rangka batang 2D... I-5 Gambar 2. 1 Bangunan gudang dengan baja profil IWF biasa... Gambar 2. 2 Alternatif tipe rafter pada portal gable... Gambar 2. 3 Pembuatan balok honeycomb... Gambar 2. 4 Konsep desain balok honeycomb... Gambar 2. 5 Modulus penampang profil IWF... Gambar 2. 6 Bagian-bagian hexagonal balok honeycomb... Gambar 2. 7 Proses pembuatan Balok Honeycomb... II-1 II-2 II-4 II-5 II-6 II-8 II-9 Gambar 2.8 Rangka Batang dan Prinsip-prinsip Dasar Triangulasi... II-10 Gambar 2.9 Bentuk rangka batang bidang bangunan industri... II-11 Gambar 2.10 Kurva tegangan-regangan... II-14 Gambar 2.11 Dimensi geometri balok honeycomb... II-22 Gambar 2.12 Tipe penampang batang tarik... II-26 Gambar 2.13 Distribusi tegangan akibat adanya lubang pada penampang... II-28 Gambar 2.14 Keruntuhan Geser Blok... II-29 Gambar 2.15 Sambungan pada portal gable... II-35 Gambar 2.16 Sambungan pada rangka batang bidang 2D... II-35 Gambar 3. 1 Diagram Alir Desain Alternatif Warehouse... III-2 Gambar 3. 2 Denah atap warehouse existing... III-3 Gambar 3. 3 Tampak depan warehouse existing... III-3 xi
Daftar Gambar Gambar 3. 4 Tampak samping warehouse existing... III-3 Gambar 3. 5 Portal existing... III-4 Gambar 3. 6 Portal Alternatif 1 (Honeycomb)... III-6 Gambar 3. 7 Portal Alternatif 2 (Rangka Batang Bidang 2D)... III-6 Gambar 3. 8 Koefisien angin untuk gedung tertutup... III-7 Gambar 4. 1 Rencana pemodelan kuda-kuda sistem honeycomb... IV-2 Gambar 4. 2 Rencana pemodelan kuda-kuda sistem rangka batang... IV-2 Gambar 4. 3 Koefisien angin... IV-7 Gambar 4. 4 Menentukan template SAP2000... IV-19 Gambar 4. 5 Grid system data... IV-19 Gambar 4. 6 Jendela define materials... IV-20 Gambar 4. 7 Jendela property materials... IV-20 Gambar 4. 8 Jendela frame properties... IV-21 Gambar 4. 9 Jendela frame section property... IV-21 Gambar 4. 10 Property section designer WF utuh dan lubang... IV-22 Gambar 4. 11 Mengisi Property WF Honeycomb... IV-23 Gambar 4. 12 Mengisi Property Kolom WF... IV-24 Gambar 4. 13 Input rencana profil baja... IV-24 Gambar 4. 14 Mendefinisikan jenis beban... IV-25 Gambar 4. 15 Membuat kombinasi pembebanan... IV-26 Gambar 4. 16 Frame properties... IV-26 Gambar 4. 17 Menentukan tipe tumpuan struktur... IV-27 Gambar 4. 18 Pemodelan 2D struktur warehouse... IV-27 Gambar 4. 19 Input beban mati (dead load) pada struktur kuda-kuda... IV-28 Gambar 4. 20 Pemodelan beban mati struktur kuda-kuda... IV-28 xii
Daftar Gambar Gambar 4. 21 Input beban hidup (live load) pada struktur kuda-kuda... IV-28 Gambar 4. 22 Pemodelan beban hidup pada struktur kuda-kuda... IV-29 Gambar 4. 23 Input beban angin hisap kiri pada struktur kuda-kuda... IV-29 Gambar 4. 24 Pemodelan beban angin pada struktur kuda-kuda... IV-29 Gambar 4. 25 Acuan perencanaan struktur AISC LRFD 93... IV-30 Gambar 4. 26 Set Analysis Option XZ Plane... IV-30 Gambar 4. 27 Steel Design Section... IV-31 Gambar 4. 28 Nilai ratio tegangan struktur kuda-kuda... IV-31 Gambar 4. 29 Nilai ratio profil optimum... IV-32 Gambar 4. 30 Gaya dalam Momen 3-3 pada portal grid 8... IV-32 Gambar 4. 31 Gaya dalam Shear 3-3 dan aksial pada portal grid 8... IV-33 Gambar 4. 32 Lendutan maksimum pada SAP2000... IV-33 Gambar 4. 33 Section Properties WF Honeycomb... IV-34 Gambar 4. 34 Sambungan baut momen... IV-43 Gambar 4. 35 Menentukan template SAP2000... IV-50 Gambar 4. 36 Grid system data... IV-51 Gambar 4. 37 Jendela define materials... IV-52 Gambar 4. 38 Jendela property materials... IV-52 Gambar 4. 39 Jendela frame properties... IV-53 Gambar 4. 40 Jendela frame section property... IV-53 Gambar 4. 41 Mengisi Property Siku Ganda... IV-54 Gambar 4. 42 Input rencana profil baja... IV-54 Gambar 4. 43 Mendefinisikan jenis beban... IV-55 Gambar 4. 44 Membuat kombinasi pembebanan... IV-56 Gambar 4. 45 Frame properties... IV-56 xiii
Daftar Gambar Gambar 4. 46 Menentukan tipe tumpuan struktur... IV-57 Gambar 4. 47 Pemodelan 2D struktur warehouse... IV-57 Gambar 4. 48 Input beban mati (dead load) pada struktur kuda-kuda... IV-58 Gambar 4. 49 Pemodelan beban mati struktur kuda-kuda... IV-58 Gambar 4. 50 Input beban hidup (live load) pada struktur kuda-kuda... IV-58 Gambar 4. 51 Pemodelan beban hidup pada struktur kuda-kuda... IV-59 Gambar 4. 52 Input beban angin hisap kiri pada struktur kuda-kuda... IV-59 Gambar 4. 53 Pemodelan beban angin pada struktur kuda-kuda... IV-59 Gambar 4. 54 Assign Frame Release... IV-60 Gambar 4. 55 Frame Release Struktur kuda-kuda... IV-60 Gambar 4. 56 Acuan perencanaan struktur AISC LRFD 93... IV-61 Gambar 4. 57 Set Analysis Option XZ Plane... IV-61 Gambar 4. 58 Steel Design Section... IV-62 Gambar 4. 59 Nilai ratio tegangan struktur kuda-kuda a... IV-62 Gambar 4. 60 Gaya aksial pada struktur kuda-kuda... IV-63 Gambar 4. 61 Potongan baut... IV-73 Gambar 4. 62 Perencanaan pelat kopel... IV-76 Gambar 4. 63 Pelat kopel... IV-79 Gambar 4. 64 Dimensi pelat kopel... IV-80 xiv
Daftar Tabel DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Penentuan tinggi optimum rangka batang bidang... II-12 Tabel 2. 2 Sifat mekanis baja struktur... II-16 Tabel 2. 3 Faktor reduksi( φ) untuk keadaan kekuatan batas... II-20 Tabel 2. 4 Batas lendutan maksimum... II-25 Tabel 4. 1 Struktur kuda kuda baja... IV-87 Tabel 4. 2 Berat Struktur kuda kuda baja... IV-87 xv
Daftar Lampiran DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5 Lampiran 6 Lampiran 7 Lampiran 8 OUTPUT GAYA DALAM SAP2000 KUDA-KUDA WF HONEYCOMB OUTPUT GAYA DALAM SAP2000 KUDA-KUDA RANGKA BATANG PERHITUNGAN JUMLAH BAUT SAMBUNGAN PADA TITIK BUHUL KUDA-KUDA RANGKA BATANG TABEL BAJA GG SPESIFIKASI PENUTUP ATAP DAFTAR NOTASI SNI AS BUILT DRAWING WAREHOUSE GAMBAR PERENCANAAN KUDA-KUDA xvi