PERBANDINGAN DESAIN STRUKTUR PORTAL BAJA SEDERHANA DENGAN MENGGUNAKAN TAPPERED BEAM dan HONEYCOMB BEAM Tugas Akhir Diajukan untuk melengkapi tugas tugas dan memenuhi Syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : SINGGAR MATANIARI WIBOWO 050404040 SUB JURUSAN STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ABSTRAK Penulisan Tugas Akhir ini, merupakan perancangan suatu portal baja sederhana dengan bentang 30 meter. Penggunaan profil profil baja standard mempunya berbagai kelemahan kelemahan pada sisi efektifitas dan ekonomisnya. Sehingga banyak cara yang digunakan untuk melakukan desain suatu rangka dengan memodifikasikan profil profil baja standard tersebut. Dua cara yang paling umum digunakan adalah dengan menggunakan modifikasi elemen non prismatis (tappered beam) dan elemen prismatis (honeycomb beam/open web/castelled). Ada beberapa keuntungan maupun kelemahan dari kedua modifikasi tersebut. Pada dasarnya konsep desain yang digunakan adalah membuat penggunaan material baja sehematnya dan tentunya ringan. Pembahasan dalam tugas akhir ini, pertama melakukan pemodelan suatu struktur portal baja sederhana dengan menggunakan dua jenis modifikasi penampang tersebut. Perhitungan pembebanannya berdsarkan SNI 03-1729-2002. Setelah dilakukan perancangan, diperoleh perbandingan berat total rangka baja yang memiliki modifikasi berbeda tersebut. Berdasarkan perbandingan tersebut, diperoleh bahwa rangka yang menggunakan elemen non prismatis memiliki berat yang seimbang dengan rangka yang menggunakan modifikasi elemen prismatis.
KATA PENGANTAR Alhamdulillah. Puji syukur kepada Allah SWT, akhirnya penyusunan tugas akhir ini dapat saya selesaikan dengan baik, dimana tugas akhir ini merupakan suatu syarat yang harus dipenuhi dalam menyelesaikan program sarjana (S1) di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Sipil (USU). Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak, hingga terselesaikannya tugas akhir ini dengan judul Perbandingan Desain Struktur Portal Baja Sederhana Dengan Menggunakan Tappered Beam dan Honeycomb Beam. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang tulus kepada : 1. Bapak Prof.DR.Ing. Johannes Tarigan. Selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Sumatera Utara, dan sekaligus sebagai Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan kepada penulis. 2. Bapak Ir. Terunajaya, MSc. Selaku Sekertaris Departemen Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak/Ibu staf pengajar jurusan Teknik Sipil. 4. Ayahanda Ir.Suherman Hamid dan Ibunda Dra. Narumondang Bulan Siregar, Ak, MM. beserta saudara saya Ahmad Arief Herudiningrat, SE dan Muhammad Iqbal yang telah sangat banyak membantu dan mendukung penulis. 5. Husnul Harvika, ST, orang yang saya cintai dan telah memberikan banyak bantuan kepada penulis. 6. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuan dan kemudahan dalam penyelesaian administrasi. 7. Rekan rekan putra dan putri guntur 05: Azil, Ibe, Boni, Uphi, Emon, Mu2, Zimek (keluarga cendana ) af, KC, nisa, donny, wda, (keluarga autis ) m grace, pp yudo,
itoq enny, apara widi, ipar ida, ipar bibhy, slingkuhan lady beserta suaminya Keng2, (anak2 Studio) pieter, stuven, kobe n birong, ganda, albert, Lek Andri, rica, (anakanak Hidro) andreas, uje, abah, sakinah, edo item, rio dan ina, nandul, bdee dan mizan, iqbal aceh, tanti, henny, rini wd, ic, ibnu,... 8. Dewa dewi 02 dan Adik adik 08. 9. Seluruh rekan rekan mahasiswa mahasiswi jurusan Teknik Sipil USU. Akhir kata penulis mengharapkan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Medan, Juli 2010 SINGGAR M. WIBOWO 05 0404 040
DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... i ii iv BAB I PENDAHULUAN... 1 I.1. Umum... 1 I.2. Latar Belakang Masalah... 4 I.3. Maksud dan Tujuan... 4 I.4. Pembatasan Masalah... 4 I.5. Metodologi Penulisan... 5 BAB II TEORI DASAR... 6 II.1. Pengenalan Desain Struktur Baja... 6 A. Desain Konstruksi... 6 B. Prosedur Desain... 6 C. Keuntungan Baja Sebagai Material Konstruksi... 7 D. Kelemahan Baja Sebagai Material Konstruksi... 8 E. Sifat Sifat Mekanis Baja Struktural... 8 F. Jenis Jenis Baja Struktural yang Umum Digunakan... 9 G. Hubungan Antara Tegangan dan Regangan pada Konstruksi Baja... 10 II.2. Struktur Statis Tertentu dan Statis Tak-Tentu... 11 II.3. Kinematisme Struktur... 18 II.4. Metode Perencanaan Konstruksi Baja... 20
A. Metode ASD (Allowable Stress Design)... 20 B. Metode LRFD (Load Resistance Factor Design).. 21 II.5. Aplikasi Portal Baja dengan Menggunakan Tappered Beam dan Honeycomb Beam... 22 A. Tappered Beam... 22 B. Honeycomb Beam... 24 BAB III RANGKA KAKU (Rigid Frame)... 25 III.1. Pendahuluan... 26 III.2 Prinsip Prinsip Umum... 26 III.3 Analisis Rangka Kaku... 29 A. Metode Analisis Pendekatan... 29 B. Rangka Satu Bentang... 29 III.4. Desain Rangka Kaku... 35 A. Pemilihan Jenis Rangka... 35 B. Momen Desain... 38 C. Penentuan Bentuk Rangka... 40 III.5. Kriteria Desain dan Analisis... 43 A. Kemampuan Layanan (service ability)... 43 B. Efisiensi... 43 C. Konstruksi... 44 III.6. Hubungan Antara Panjang Bentang dan Jenis Struktural... 44 III.7. Desain Balok Profil IWF Tersusun... 46 A. Tappered Beam... 47 Aplikasi dari Tappered Beam untuk rangka atap... 49 Menentukan Tinggi (Kedalaman) Kritis dan Kemiringan
Tappered Beam... 51 Perencanaan Tappered Beam secara umum... 55 B. Honeycomb (Castelled ) Beam... 58 Geometri dari Garis Potong Honeycomb Beam... 61 Kemampuan Layanan kepada Gaya yang diberikan... 62 Tekuk Pada Badan Akibat Gaya Geser... 65 Garis Besar Umum Untuk Mendesain Balok Open Web... 67 Jumlah Lubang dan Panjang Hasil Desain Balok Honeycomb... 69 BAB IV ANALISIS DAN PEMODELAN STRUKTUR... 72 IV.1. Pembebanan Pada Struktur... 72 IV.2. Pemodelan Struktur... 72 A. Material... 72 B. Pemodelan Struktur... 73 IV.3. Analisa Struktur... 73 Perencanaan Gording... 74 Perhitungan Beban Beban yang Bekerja... 80 Beban Atap... 80 Beban Angin... 81 Berat Sendiri Rangka... 83 Output Bidang Momen, Bidang Geser dan Bidang Normal Rangka... 84 Tappered Beam... 84 Honeycomb Beam... 88 Perencanaan Penampang Rangka dan Perencanaan Sambungan... 93 A. Tappered Beam... 93 A.1. Perencanaan Rangka Tappered Beam... 93
A.1.1. Perencanaan Kolom Tappered Beam... 93 A.1.2. Perencanaan Balok Tappered Beam... 97 A.2. Perencanaan Sambungan Rangka Tappered Beam... 103 A.2.1. Titik B... 103 A.2.2. Titik C... 106 A.2.3. Sambungan Pada Badan... 109 B. Honeycomb (Castelled) Beam... 113 B.1. Perencanaan Rangka Honeycomb Beam... 113 B.1.1. Perencanaan Kolom Honeycomb Beam... 113 B.1.2. Perencanaan Balok Honeycomb Beam... 114 B.2. Perencanaan Sambungan Rangka Honeycomb Beam... 118 B.2.1. Titik B... 118 B.2.2. Titik C... 121 B.2.3. Sambungan Pada Badan... 124 C. Standard Beam... 128 B.1. Perencanaan Rangka Standard Beam... 128 B.1.1. Perencanaan Kolom Standard Beam... 128 B.1.2. Perencanaan Balok StandardBeam... 129 B.2. Perencanaan Sambungan Rangka Standard Beam... 131 B.2.1. Titik B... 131 B.2.2. Titik C... 134 B.2.3. Sambungan Pada Badan... 136 Perencanaan Balok Kantilever dan Pondasi... 141 Balok Kantilever... 141 Pondasi... 142 IV.4. Pembahasan... 143
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 146 V.1. Kesimpulan... 146 V.2. Saran... 146 DAFTAR PUSTAKA... 147