PERENCANAAN KONSTRUKSI BAJA TIPE GABLE FRAME PADA BANGUNAN PABRIK Aif Firman 097011024 (
[email protected]) Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Siliwangi Siliwangi Jl. Siliwangi No. 24 Tasikmalaya 46115 (Tasikmalaya, April 2014) ABSTRAK
Dalam pembangunan Pabrik, umumnya struktur b angunan menggunakan material baja, hal ini karena kebutuhan jarak antar kolom yang jauh sedangkan atap biasanya merupakan atap metal yang ringan. Dengan material baja, dengan kekakuan 10x lipat dari beton didapat strutkur yang lebih kecil dan ringan.Untuk bentang antar kolom yang tidak terlalu panjang (misal 10m), bisa digunakan baja profil biasa, untuk yang lebih panjang dapat digunakan castileted, yaitu profil baja misal baja I/WF (wide (wide flange). Di dalam perencanaan ini dibutuhkan pemahaman yang mendalam tentang prin sip statika, dinamika, mekanika, karakteristik bahan dan analisis struktur, ini dimaksudkan agar didapatkan struktur yang ekonomis dan aman serta sesuai dengan tujuan pembuatannya. Banyak Software yang dipakai dalam menganalisis perhitungan suatu struktur, salah satunya adalah SAP 2000 v.14. Dari hasil analisis SAP 2000 v. 14 didalam perencanaan kontruksi baja ini di dapat gaya-gaya dalam yang bekerja sehingga bisa memudahkan dalam perencanaan dan mendapatkan hasil yang sesuai dengan kebutuhan yang direncanakan. Kata Kun ci : Struktur bangunan pabrik, SAP 2000 2000 v.14 v.14
1.
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Perkembangan teknologi pada zaman sekarang berkembang dengan pesat, berbagai industry teknologi mengalami pertumbuhan yang cukup pesat baik industri pangan, elektronik, mesin, maupun industri lainya.Indonesia merupakan Negara yang sedang mengalami perkembangan dan merupakan Negara tujuan industri dunia. Di dalam sebuah industri pasti membutuhkan suatu pabrik dimana fungsi pabrik merupakan tempat atau suatu bangunan suatu bangunan industri besar di mana para pekerja mengo lah lah benda atau mengawasi pemrosesan mesin dari satu produk satu produk menjadi produk lain, sehingga mendapatkan nilai tambah. 1.2 Tujuan Penulisan 1. Menghitung gaya-gaya dalam yang terjadi akibat beban kerja. 2. Melakukan analisa penampang untuk dapat menahan lentur akibat gaya-gaya yang bekerja. 3. Menuangkan hasil analisa struktur kedalam gambar teknik. 1.3 SistematikaPenulisan BAB I : PENDAHULUAN Pada bab ini membahas latar belakang perencanaan, identifikasi masalah, tujuan perencanaan, batasan masalah, dan sistematika penyusunan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini diuraikan mengenai landasan teoritis dan gambaran umum perencanaan yang meliputi deskripsi analisa perencanaan struktur. BAB III : METODE PERENCANAAN Pada bab ini berisi t entang Pemodelan Pabrik, pembebanan, data perencanaan, cara penelitian dan alur. BAB IV : ANALISIS PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini menguraikan tentang analisa perhitungan Struktur Pabrik tipe Portal Kaku (Gable Frame) . BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Merupakan penutup dari Laporan Tugas Akhir yang berisi kesimpulan dan saran.
2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Konstruksi Portal Kaku (Gable Frame) Frame) Dalam perencanaan suatu struktur gedung, faktor kekuatan mendapat perhatian utama. Penerapan faktor kekuatan dalam struktur bangunan bertujuan untuk mengendalikan kemungkinan terjadinya runtuh yang dapat membahayakan bagi penghuni. Sehingga dalam penerapannya perlu ditetapkan suatu kebutuhan relatif yang ingin dicapai, dimana nantinya gedung akan dapat menerima beban yang lebih besar dari beban yang direncanakan. Kriteria Kriteria dasar dari kuat rencana yaitu yaitu kekuatan yang tersedia ≥ kekuatan yang dibutuhkan, dibutuhkan, di mana “kekuatan yang tersedia“ (seperti kekuatan momen) dihitung sesuai dengan perat Konstruksi ini adalah statis tak tentu. Diselesaikan dengan cara cross, clapeyron, slope deflection, tabel, dan sebagainya. Gaya yang bekerja pada batang- batangnya N, D dan M. Batang menerima Nu dan Mu → perhitungan sebagai beam column. Suatu Gable Frame mempunyai berbagai macam komponen yang berperan dalam menunjang kekuatan strukturnya secara keseluruhan, yaitu antara lain rafter , kolom, base plate, plate, haunch, haunch, dan stiffener . Dalam perhitungan atau pemodelan struktur, beberapa komponen k omponen tersebut seringkali tidak diperhitungkan. Demikian juga halnya dengan haunch (pengaku). haunch (pengaku). Dalam pelaksanaan di lapangan, gable f rame biasanya rame biasanya diberi pengaku. Biasanya pengaku diberi untuk memuat alat penyambung baut dan mencukupi kekuatan sambungan. Sedangkan pengaku sebagai salah satu komponen gable frame tersebut frame tersebut mempunyai pengaruh terhadap kekuatan struktur secara keseluruhan. 2.2. Sifat Mekanis Baja Sifat mekanik tiap jenis baja dapat dilihat dalam tabel berikut, Tegangan Putus Tegangan Leleh Jenis Baja Minimum fu Minimumf y (MPa) (MPa)
Peregangan Minimum (%)
BJ 34 340 210 22 BJ 37 370 240 20 BJ 41 410 250 18 BJ 50 500 290 16 BJ 56 550 410 13 Sifat-sifat mekanis lainnya baja struktural untuk maksud perencanaan ditetapkan (SNI 03- 1729-2002) sebagai berikut: Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa Modulus geser : G = 80.000 MPa Nisbah poisson : μ = 0,3 Koefisien pemuaian : α = 12 x 10 6 / C
−
3. METODE DAN LANGKAH PERENCANAAN 3.1 Data Teknis Tipe Konstruksi : Portal kaku (Gable Frame) Bahan penutup Atap : Asbes Gelombang Jarak Antar Portal : 6 meter Bentang Kuda-Kuda (L) : 30 meter Jarak Gording : 1,5 meter Tingg Kolom (H) : 8 meter o Kemiringan Atap (a ( a) : 20 2 Beban Angin : 40 kg/m Beban Hidup : 100 kg Beban Mati : Berat Sendiri Profil Alat Sambung : Baut dan Las Baja Profil : BJ 41 Mutu Beton : fc’ = 25 MPa Mutu Baja : fy = 250 MPa 2 Tegangan Ijin Baja : 1666 kg/cm Berat Penutup Atap : 11 kg/m
3.2. Langkah Perencanaan Struktur Metode Perencanaan Struktur Pabrik Portal Gable ini mengacu pada SNI 03 – 1729 – 2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung da n Peraturan yang berlaku dalam pengerjaan st ruktur portal baja sampai desain pondasi. MULAI
Data : GambarRencanaStruktur Portal Gable
Asumsi : BebanAngin, BebanHidup, σ tanah, fc’, f
PERLIMINARY DESIGN
HITUNG BEBAN-BEBAN YANG BEKERJA
PROSES PROGRAM SAP 2000
OUTPUT GAYA DALAM & GAYA BATANG Asumsi Data Teknis : Fc’, fy, profil
YA PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR
A
B
TIDAK
KONTROL SYARAT BATAS
PERENCANAAN SAMBUNGAN TIDAK
KONTROL SYARAT BATAS
YA SAMBUNGAN TERPASANG
SELESAI
Flow Chart 3.2. Langkah perencanaan struktur pabrik
4.
ANALISIS PERHITUNGAN
4.1. Perhitungan Struktur 4.1.1. Perhitungan Gording
sb y
D r
C
x = 12 L
y
F
sb x
Gambar 4.1. Perhitungan Balok Kuda-kuda a.
Menghitung Panjang Balok
Diketahui (L) = 30 m Jarak C – D
= = cos20 = cos1520 cos20
= Jarak D – F
sin 20 =
= sin 20 . = tan20 . 16 = sin 20 . 16 = 5,5 m Jarak gording yang direncanakan = 1,5 m Banyaknya gording yang dibutuhkan, 16/1,5 + 1 =12 buah Jarak gording yang sebennarnya, 16/12= 1,3 m Pembebanan pada Gording Berat Sendiri Berat gording = 11,0 kg/m 2 Berat penutup atap (1,5 m x 11 kg/m ) = 16,5 kg/m o Muatan angina 0,02. 20 = 0 kg/m 0,4 .40.1,3 Berat alat penyambung (10% x 27,5) = 2,15 kg/m + ∑q = 29,65 kg/m Kontrol Tegangan
b.
c.
−
P kg q (kg/m)
Karena simetris M1 = M2 1 2 1 = 29,65 62 = 133,4 1 = 2 = 8 8 1 1 = 100 6 = 150 1 = 2 = 4 4 6 1 2 1 = 2 2 0
−
P kg q (kg/m)
− − −− − − − − − 6
1
=
0 6
1
=
29,65 6 2
88,95
1
29,65
2
14,825
2
2
0
2 4,94 3 |60 1 = 44,48 2 1069,2 = 532,08 1 = 1601,28 1 2 ′ 1 = 6 150 = 450 2 Persamaan Tiga Momen Bentang ABC 1 1 2 2 +2 + + = 6 1 1 2 2 6 6 6 532,08 + 450 3 0+2 + +0= 6 2 (12) = 5892,48 MB = - 246 kgm
1
1+
′ 1
6
1
′ 2
+
2
2
2
6 532,08 + 450 3 6
Ditengah Bentang
133,4 kgm
133,4 kgm
Momen akibat beban (momen positif)
150 kg
150 kg
Akibat momen ujung (momen negatif) 246 kgm 123 kgm
123 kgm
M1 = M2 Bentang AB = BC = 133,4 + 150 – 123 = 160,4 kgm Gambar Diagram Momen
246 kgm
A
160,4 kgm
B
160,4 kgm
C
Ambil momen yang terbesar, M = 246 kgm = sin 20 = 246 sin 20 = 84,137 = 8414 = cos20 = 246 cos20 = 231,16 = 23116 d. Perhitungan Dimensi Gording Dipilih profil Light Lip Channel Profil baja C 150.75.20.4,5 - A = 13,97 cm2 - Ix = 489 cm4 4 - q = 11,0 kg/m - Iy = 99,2 cm 3 - ix = 5,92 - Wx = 65,2 cm iy = 2,66 cm - Wy = 19,8 cm3 e. Kontrol Tegangan dan Lendutan 1) Terhadap beban tetap
2)
3)
=
+
8414
<
23116
< 1666 / 2 65,2 19,8 1297 / 2 < 1666 / 2 ……………………….. OK Terhadap beban sementara =
=
+
+
8414
< 1,3.
23116
< 2166 / 2 65,2 19,8 1297 / 2 < 2166 / 2 ……………………….. OK =
+
Terhadap lendutan 1 1 = . = . 600 = 2,4 250 250 o qx = 29,65 . sin 20 = 10,14 kg/m = 0,1014 kg/cm o qy = 29,65 . cos 20 = 27,86 kg/m = 0,2786 kg/cm o Px = 100 .sin 20 = 34,2 kg/m Py = 100 .cos 20o = 93,97 kg/m 5. . 4 1. . 3 = + 348 . . 48 . . 5. (0,1014). 6004 34,2. 6003 = + = 1,56 384 2,1. 106 99,2 48 2,1.106 99,2 5. . 4 1. . 3 = + 348 . . 48 . . 5. (0,2786).6004 93,97. 6003 = + = 0,87 384 2,1. 106 489 48 2,1. 106 489 2 + 2 < =
……………………………
= (1,562 + 0,872 < 2,4 = 1,79 cm < 2,4 . Kesimpulan: Profil C 150 x 75 x 20 x 4,5 dapat di pakai 4.1.2. Perhitungan Batang Tarik (Trackstang) Batang tarik (trackstang) berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x (miring atap) sekaligus untuk mengurangi tegangan lendutan yang timbul pada arah x. Beban-beban yang dipikul oleh trackstang yaitu beban-beban yang sejajar bidang atap (sumbu x), maka gaya yang bekerja adalah gaya tarik Gx dan Px. Gx = berat sendiri gording + penutup atap sepanjang gording arah sumbu x Px = beban hidup arah sumbu x P total = Gx + Px = (qx . L) + Px qx= q . sina = 29,65 . sin 20o = 10,14 kg/m Px = P .sina = 100 . sin 20o = 34,2 kg/m Karena batang tarik dipasang dua buah, jadi per-batang tarik adalah : P = Ptotal / 2 = (qx . L) + Px) / 2 = {(10,14 . 6) + 34,2} / 2
= 47,52 kg σ
=
≤ 47,52
=
2
= 1666 kg/cm , dimana diambil σ =
2 = 0,028 1666 2 = 125% . Fn = 1,25 . 0,028= 0,035 cm 2 = ¼ . . d , dimana :
Fbr Fbr
=
4.
=
4 . 0,035
=
3,14
= 0,21
≈ 2,1
Maka batang tarik yang dipakai adalah Ø 6 mm 4.1.3. Perhitungan Ikatan Angin Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal (axial) tarik saja. Adapun cara kerjanya adalah apabila salah satu ikatan angin bekerja sebagai batang tarik, maka yang lainnya tidak menahan gaya apa-apa. Sebaliknya apabila arah angin berubah, maka secara bergantian batang tersebut bekerja sebagai batang tarik.
gording P
P
Nx
h kuda-kuda P
b ikatan angin
Gambar 4.2. Ikatan angin N dicari dengan syarat keseimbangan, sedangkan P = gaya / tekanan angin
Tg =
8 6
= 2,67
⇒ =
⇒ ⇒ ⇒
2,67 = 52,43
P = (40 x 8) = 320 kg/m ∑ H = 0 Nx = P N cos = P N =
=
=
cos
=
=
524,8 1666
320
= 524,8
≈
cos 52,43
= 0,315
2
2
Fbr = 125% . Fn = 1,25 . 0,315= 0,397 cm 2 Fbr = ¼ d d=
4.
=
4 . 0,397 3,14
= 0,7
7
digunakan ikatan angin Ø 10 mm 4.1.4. Perhitungan Dimensi Balok dan Kolom Kuda-kuda 1. Pembebanan pada Balok Gable
N N
Ny
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
P12 P11 P10
D
P9
P8
P7
P6
P5
P4
P3
P2
P1
C
E
B
A
Gambar 4.3. Pembebanan pada balok gable Pembebanan pada balok gable akibat beban-beban yang dipikul oleh 1 gording dengan 6 m : a. Beban Gording Beban mati 2 Berat sendiri penutup atap : 11 kg/m x 6 m = 66 kg/m Berat sendiri gording : = 11 kg/m Berat alat penyambung : 10% x q WF (77 kg/m ) = 7,7 kg/m+ 84,7 kg/m Beban hidup (P) = 100 kg
84,7 kg/m
b.
84,7 kg/m
Gambar 4.4. Pembebanan akibar berat sendiri struktur Tekanan Angin pada Bidang Atap 2 O Muatan angin q = 40 kg/m ; α = 20 - Angin desak / tekan → P = ( 0,02 α – 0,4 ) q = ( 0,02 ( 20 ) – 0,4 ) 40 = 0 kg/m2 - Angin hisap/ isap → P = (-0,4 . q ) = (-0,4 . 40 ) 2 = - 16 kg/m Arah angin dari kiri/ kiri isap - Besar angin tekan :
c.
Joint ujung → P = ½ . 6 .0 = 0 kg/m Joint tengah → P = 6 . 0 = 0 kg/m - Besar angin isap Joint ujung → P = ½ . 6 .(-16) = - 48 kg/m Joint tengah → P = 6 . (-16) = -96 kg/m Arah angin dari kanan / kanan isap - Besar angin tekan Joint ujung→ P = ½ .6. 0 = 0 kg/m Joint tengah→ P = 6. 0 = 0 kg/m - Besar angin isap Joint ujung → P = ½ .6. -16 = - 48 kg/m Joint tengah → P = 6. -16 = -96 kg/m Tekanan Angin pada Bidang Dinding Koefisien angin tekan C 1h = 0,9 Wt = 0,9 . 40 . 6 = 216 kg/m Koefisien angin hisap C’ hs = -0,4 Wh = -0,4 . 40 . 6 = -96 kg/m Untuk kombinasi pembebanan ini beban angin dirubah menjadi vertikal : q = 48 . cos 20o = 45,11 kg/m q’ = -96 . cos 20 o = -90,21 kg/m
⇔⇔
P= 0 kg/m
P= 96 kg/m
m / g k 6 1 2 = h 1 C
m / g k 6 9 = s h C
Gambar 4.5. Koefisien angin dalam bangunan d. Beban Portal Berat Portal
= 2476 kg
Perhitungan Beban Gempa Perhitungan beban gempa ekivalen mengacu pada SNI – 1726 – 2002 Tabel 4.1. Berat struktur gudang yang dianalisis Konstruksi
Wi ( kg )
H (W)
2476 2476 ∑ W Lokasi = Tasikmalaya ( wilayah gempa zona 4) Struktur di atas tanah sedang I = 1 R = 5,5
T
=
0,085.H .
3 4 3
= 0,085.13,5 4 = 0,42 Didapat,
hi ( kg )
Wi. hi
13,5
33426 33426
∑ W.h
C
=
C
=
0.42 (untuk tanah sedang)
T
0.42 1 0.42 C . I = .Wt
V
R
1.1 .2476 5,5
=
= 450 kg Perhitungan beban gempa ekivalen untuk joint pada portal Untuk joint H( F) F = e.
W . H
W .h
33426 .450 = 450 kg 33426
.V =
Kontrol balok yang direncanakan Terhadap Rafter tekanan (Wx) Mmax = 11771,56 kgm = 1177156 kgcm
Wx =
=
1177156 1666
= 706,6
3
Profil baja I WF 300.300.7.14 dengan harga 3 Wx hitung = 706,6 cm < Wx rencana = 775 …….. ok Kuda-kuda yang direncanakan menggunakan I WF 350.175. 7.11 H = 350 mm - b = 175 mm ts = 11 mm - tb = 7 mm 3 3 Wx = 775 cm - Wy = 112 cm Ix = 13600 cm 4 - Iy = 984 cm4 ix =14,7 cm - iy = 3,95 cm 2 A = 63,1 cm - q = 49,6 kg/m
Gambar 4.6. Penampang Balok Rafter Cek profil berubah bentuk atau tidak -
≤ 75 35
≤ ≥≤ ……… ≥ ≥ ………… 75
0,7 50 -
75
..
1,25.
1600 35 45,7
1,25.17,5
1,1 19,9
.
Penampang tidak berubah bentuk Terhadap bahaya lipatan KIP
= = 2909 = 0,7 = 0,7 1666 ≤ 0,042 C1 =
.
1600 . 35
.
17,5 . 1,1 2,1 106
C2 = 0,63. = 0,63.
1666
= 794,11
C1 > C2maka : 2
794,11
1
2909
= 318,35 kg/cm2
3
C1x C2 x
x
0,042 x 2909 x 794,11 x 2
≤
0,7 3 35
x 1666
2
318,35 kg/cm 1293 kg/cm ................. ok Cek Tegangan Syarat (PPBBI)
N = 3742,61 (output SAP 2000 v14)
⇒ ≤ ≤ ≤ =
=
Dimana =
1600 14,7
=
h.
dimana Lkx = 16 m
= 2,208 .
= 2,208
3742,61 63,1
= 1666
2
1177156 775
= 1518,9
2
/
/
2
= 1666 / 2 …………. Ok 1518,9 / 2 Kontrol terhadap tegangan geser yang terjadi Tegangan geser yang diijinkan = 0,6. = 0,6.1666 = 999,6 . = . D = 3018,95 kg Tegangan geser yang diijinkan = 0,6. = 0,6.1666 = 999,6 = 1. 1 + 2. 2 = 17,5 1,1 12 + 0,7 16,4 8,2 = 241,136 3018,95. 241,136 = 0,7.13600 = 76,5 999,6 / 2 Jadi balok aman terhadap t egangan geser
/
2
/
2
Kontrol terhadap lendutan q = 184,7 kg/m = 1,847 kg/cm 5 . 4 = . 384 . 5 1,847.16004 = . = 5,5 384 2.1 . 106 . 13600 1 1 = . = .1600 = 6,4 250 250 5,5 cm < 6,4 cm …… OK Kontrol kolom yang direncanakan Dari hasil analisa SAP didapatkan Pu kolom sebesar 4957,68 kg Dimana nilai kc pada kolom dengan asumsi ujung jepit sendi : 0,7 Tinggi kolom = 8 m = 800 cm Lk = 0,7 x 800 = 560 cm
i.
2
= 130,96 kg/cm < 1666 kg/cm .........ok Kontrol terhadap tegangan lentur yang terjadi
=
g.
ix
= 109
=
f.
Lkx
560
= = 2,24 250 250 Mencari luas bruto minimum :
r min ≥
Min Ag =
∅ ∶∅ = 0,85 .
Nilai
.
berdasarkan nilai :
1
=
Karena nilai
1
=
560
3,14
2,24 2,1.106
> 1,2 maka nilai
Maka nilai Ag =
4957,68 . (9,38) 0,85 . 2500
2500
= 1,25
= 21,88
2
= 2,74 = 1,25 (2,74)2 = 9,38
2
Kolom yang direncanakan menggunakan I WF 300.300.9.14 H = 300 mm - b = 300 mm Ts = 14 mm - tb = 9 mm 3 Wx = 1270 cm - Wy = 417 cm3 4 4 Ix = 18800 cm - Iy = 6240 cm ix =13,0 cm - iy = 7,51 cm 2 A = 110,8 cm - q = 87,0 kg/m
Gambar 4.7. Penampang kolom
Kontrol penampang : 1. Cek kelangsingan penampang a. Pelat sayap < 300 = = = 21,4 14 1680 1680 = = = 106,26 b.
250
21,4 < 106,26..............OK Pelat badan < 300 = = = 33,3 9 1680 1680 = = = 106,26
33,3 < 106,26
2.
..............OK Kuat tekan rencana kolom, øPn øPn = 0,85 . A . Fy = 0,85 . 110,8 . 2500 = 235450 kg
≤ ≤ ≤
øPn
0,2
4957,68 235350
3.
4.
250
= 0,02
0,2 maka digunakan persamaan :
+ 1,0 2øPn øbMnx Kuat lentur rencana kolom øMnx Mnx = Fy x Wx = 2500 x 1270= 3175000 kgcm = 31750 kgm Diperoleh nilai Mmax = 22498,77 kgm Rasio tegangan total
≤
2øPn
+
øbMnx
1,0
4957,68 2 .235350
+
22498,77
= 0,52
1,4 .31750
≤
1,0..........OK
Jadi kolom I WF 300.300.9.14 kuat menerima beban dan memenuhi syarat 4.1.5.
Perencanaan Base Plate Pu Mu Vu
Gambar 4.8. Detail Base Plate
Data Tumpuan Beban kolom Pu = 49576,8 N Mu = 22498770 Nmm Vu = 5669,82 Eksentrisitas Beban Mu = Pu. e
e=
Mu Pu
=
22498770 49576,8
= 453,82 mm
h = ht – tf = 300 – 14 = 286 mm h 286 et = f + = 7 5 + = 218 mm 2 2 h ec = f 2 286 = 75 = 93 mm 2 Jumlah angkur total n = nt + nc = 2 + 2 = 4 buah Tahanan tumpu beton ec 93 Pt = P u x = 49576,8 x et 218 = 21150 MPa Puc = P u + P t = 49576,8 + 21150 = 70727 N
− −
–
3 (
)
Y= 2 3 (400 286) = = 171 2 A1 = B x L = 400 x 400 = 160000 mm2 A2 = I x J = 450 x 450 = 202500 mm2
–
′ A2A1
f cn = 0,85. fc .
= 0,85.25. 202500 160000 = 23,906 MPa f cn = 1,7.25 = 42,500 MPa Tegangan tumpu nominal beton yang digunakan f cn = 23,906 MPa Tagangan tumpu beton yang diijinkan . f cn = 0,65. 23906 = 15,539 MPa Tegangan tumpu maksimum yang terjadi pada beton 2. = . 2.70727 = 171.400 = 2,068 MPa . f cn 2,068 MPa 15,539 MPa……….. ok Kontrol dimensi plat tumpuan
≤ ≤ ≤≤ –– − − =
=
0,5. . f cn . Y 70727
= 53 mm 0,5.15,539.23,906.171 Syarat yang harus dipenuhi Bpmin B 53 mm 400 mm ………………. Ok Panjang bagian plat tumpuan jepit besi a = (L 0,95. ht)/2 = (400 0,95.300)/2 = 57,5 mm a f cu 1 = 1 . f Y cu 57,5 = 1 . 2,069 171 = 1,373 MPa 1 Z = . B . t 2 4 1 = .400.202 = 40000 mm2 4 1 1 2 = . . 1 . a2 + . . ( 1 ). a 2 3 1 1 = . 400.1,373.57,52 + . 400. 2,068 1,373 .57,52 2 3 = 1214208 Nmm = . = 250. 40000 = 10000000 Nmm b . Mn = 0,90.10000000 = 9000000 Nmm 9000000 Nmm……………. Ok 1214208 Nmm Gaya tarik pada angkur baut
θ ≤ 1
=
− −
=
21150
= 10575 2 Luas penampang angkur baut 1 = . . 2 4
≤ ≤ …………………… 1
=
1
2 . 3.14. 192 = 284 4 Tahanan tarik angkur baut Tn = 0,75. Ab . f ub = 0,75.284.825 = 175433 N . Tn = 0,9. 175433 = 157890 . Tn 1 10575 157890 Gaya geser pada angkur baut
=
..
=
5669,82
= 1417 4 Luas penampang angkur baut 1 = . . 2 4 1 2 = . 3.14. 192 = 284 4 Tahanan geser nominal Vn = r1 . m . Ab . f ub = 0,4.1.284.825 = 93564 N . Vn = 0,75. 93564 = 70173 . Vn 1 1417 70173 Kontrol panjang angkur baut ) = .(4.
≤≤ …………………… ′ ≤ …………… ≤ ..
= 400. 4. 25 = 380 380 500 .. Sambungan las plat kaki A las =((30 x 4) + (30 x 2)) x 1 satuan 2 = 180 5148,4 = = = 28,6 / . 180 5669,82 = = = 31,5 / . 180 2 + 3. 2 = = 28,62 + 3.31,52 61,6 / 2 966,28 Tebal las =
=
Dipakai a = 6 mm
61,6
966,28
/
2
= 0,06
2
2
4.1.6.
Sambungan a. Pertemuan balok dan kolom
A
A Potongan A-A
Gambar 4.9. Detail Sambungan Balok-Kolom
Data Sambungan Vu = 3018,95 Kg Mu = 1177156 Kgcm Perhitungan Kelompok Baut Metode Elastis Luasan Transformasi Gaya tarik pada baut Luas penampang baut 1 = . . 2 4 1 = . 3.14. 192 4 = 284 mm2 2,84 cm2 Gaya tarik yang terjadi pada baut baris teratas . = a 2,84.2 = = 0,71 8 Mencari letak garis netral
≈
=
=
17,5 0,71
=5
= 5. + = = 57 ya = 47,5 cm yb = 9,5 cm Momen inersia dari luasan transformasi 1 1 = . . 2+ . . 2 3 3 1 1 = . 0,71. 47,52 + . 17,5. 9,52 = 102527,76 3 3
Tegangan tarik max
2
≈ ≤ ≤ ≤ ≤ =
.
=
1177156.47,5 102527,76
2
= 543,36 / Beban tarik baut . 1 = = 543,36 2,84 = 1543,38 kg 15433,8 N = 0,7. . = 0,7.284.825 = 164010 Syarat yang harus dipenuhi 1
15433,8 N 164010 N………..ok Gaya geser pada baut =
=
30189,5
= 2515,8 12 = 0,6. . = 0,6.284.825 = 140580 Syarat yang harus dipenuhi 1
2515,8 140580 N………..ok Daya Dukung Momen Baut y
x
= 6. = 6.16401 = 98406 Momen yang dapat ditahan oleh baut (Mb) Mb = R.e = 98406.28,4 = 2794730 kgcm Syarat yang harus dipenuhi
≥ ≥
2794730 kgcm 1177156 Kgcm………….. ok Daya dukung baut terhadap tarik . = + 2 2
= 2. 12 + 2. 22 + 2. 32
= 2. 22,32 + 2.14,22 + 2.5,92 2 = 2934,96 3018,95 1177156.22,3 = + 12 2934,96
2
2
= 9195,6 Kg Syarat yang harus dipenuhi P 9195,6 Kg 16401 …………..ok
≤ ≤
b. Perhitungan sambungan di titik buhul A
A
Potongan A-A
Gambar 4.10. Detail Sambungan Titik Buhul
Data Sambungan Vu = 1727 Kg Mu = 376359 Kgcm Perhitungan Kelompok Baut Metode Elastis Luasan Transformasi Gaya tarik pada baut Luas penampang baut 1 = . . 162 4 1 = . 3.14. 162 4 = 201 mm2 2,01 cm2 Gaya tarik yang terjadi pada baut baris teratas . = a 2,01.2 = = 0,48 8,3 Mencari letak garis netral
≈
=
=
17,5 0,48
=6
= 6. + = = 48 ya = 41,4 cm yb = 6,9 cm Momen inersia dari luasan transformasi 1 1 = . . 3+ . . 3 3 3 1 1 = . 0,48. 41,43 + . 17,5. 6,93 = 13269,57 3 3
Tegangan tarik max . =
=
376359 .41,4
13269,57 Beban tarik baut . 1 =
= 1174,2
/
2
2
≈ ≈ ≤ ≤ ≈ ≤ ≤ = 1174,2 2,01 = 2360,16 kg 23601,6 N = 0,7. . = 0,7.201.825 = 116077,5 11607,75 Syarat yang harus dipenuhi 1
23601,6 N 116077,5 Gaya geser pada baut
………..ok
=
=
1727
= 172,7 1727 10 = 0,6. . = 0,6.284.825 = 140580 Syarat yang harus dipenuhi 1
1727 140580 ………..ok Daya Dukung Momen Baut
y
x
= 4. = 4.11607,75 = 46431 Momen yang dapat ditahan oleh baut (Mb) Mb = R.e = 46431.23,9 = 1109701 kgcm Syarat yang harus dipenuhi
≥ ≥ ≤ ≤
1109701 kgcm 376359 Kgcm………….. ok Daya dukung baut terhadap tarik . = + 2 2
c.
= 2. 12 + 2. 22
2
= 2. 17,42 + 2. 9,12 2 2 = 771,14 1727 376359 .17,4 = + 10 771,14 = 8664,9 Kg Syarat yang harus dipenuhi P 8664,9 Kg 11607,75 …………..ok Perhitungan las pelat sambungan arah sejajar kolom Tebal las ditaksir a = 4 mm = 0,4 cm
Panjang las (lbr) = 36 cm P = N balok = 3742,61 kg Beban ditahan oleh las kiri dan las kanan, masing-masing sebesar P kiri dan P kanan, dimana : Pki = Pka = ½ . P = ½ . 3742,61 = 1871,3 kg Ln = lbr – 3a = 36 – (3 . 0,4) = 34,8 cm D = Pki . sin 45 o = 1871,3 sin 45 o = 1323,2 kg 1871,3 = = = = 129,95 / 2 < = 999,6 / 2 . 36 . 0,4 1871,3 = = = = 134,4 / 2 < = 1666 / 2 . 34,8 .0,4 Kontrol :
2
=
+3
2
=
134,42 + 3 .129,952
= 262,2 / 2 < = 1666 / 2........ok Kesimpulan : tebal las 0,4 cm dapat digunakan pada pelat penyambung arah sejajar kolom. d. Perhitungan las pelat sambungan arah sejajar balok Tebal las ditaksir a = 4 mm = 0,4 cm Panjang las (lbr) = 100 cm Mc = 376359 kgcm Ln = lbr – 3a = 100 – (3 . 0,4) = 98,8 cm e = 1/3 . h + ¼ . 0,4 . 2 = 1/3 . 63,85 + ¼ . 0,4 . 2 = 21,42 cm D=
=
376359 21,42
= 17570 o
o
D = N = D sin 45 = 17570 sin 45 = 12424 kg 12424 = = = = 311 . 100 . 0,4 12424 = = = = 314 . 98,8 .0,4 Kontrol :
/
2
2
= 999,6
<
= 1666
2
Pu Mu
Df
hf
<
/
/
2
2
+ 3 2 = 3142 + 3 .3112 = 624 / 2 < = 1666 / 2..............ok Kesimpulan : tebal las 0,4 cm dapat digunakan pada pelat penyambung arah sejajar balok. Perhitungan Pondasi Telapak =
4.1.7.
/
Data Dimensi Pondasi: Gambar 4.18. Panjang Pondasi (L) Lebar Pondasi (B) Tebal pile cap Tinggi pedestal Tebal kolom Tebal tanah diatas pile cup Data tanah:
L Perencanaan Pondasi Telapak = 1,5 m = 2,2 m = 0,4 m =2m = 0,45 x 0,45 m = 1,6 m
a.
3
Berat jenis tanah ( ) = 19 kN/m 3 Kohesi (c) = 50 kN/m Sedut geser ( ) = 30 Data bahan: Mutu beton ( fc’) = 25 Mpa Mutu Baja ( fy) = 250 Mpa Data reaksi pembebanan: PU = 504,8 KN Mux = 220,6 KNm Muy = 0,69 KNm Perhitungan daya dukung tanah Teori targazhi: = . (1 + 0,3.B/L) + + 0,5 (1 0,2.B/L) Untuk: : 30 ; : 37,2; : 22,5; : 19,7 = 50. 37,2.(1 + 0,3.2.2/1,5) + 19 .2. 22,5 + 0,5 .19. 2.2 .19,7. (1 = 3824 kN/m2 3824 = = = 1275 kN/m2 3 Kontrol tegangan tanah yang terjadi
−
Pu Plat beton Berat pedestal Berat tanah
σ σ σ σ
max
=
max
Pu B. L
= 2.2 × 1,5 × 0,4 × 24 = 0,45× 0,45 × 2 × 24 = (2.2× 1,5 – 0,45 × 0,45) × 1,6 × 19
±1
Mu.x
±1
Mu.y
≤σ
t
. L . B2 .B.L2 6 6 640,37 220,6 0,69 = ±1 ±1 2,2.1,5 . 1,5. 2,22 . 2,2. 1,52 6
6
= 194 ± 182 ± 0,8 = 376,8 kN/m2 max 2 376,8 kN/m2 1275 kN/m .................... ok
≤
b.
≥
= 11,2 kN/m2 0 Kontrol tegangan geser 1 arah 19 =75+ = 84,5 85 2 d = 400 – 85 = 315 min
≈
− − − − −− − − ∅ a=
2
=
2 2200
2 = 560
=
+
= 11,2 +
450
315 2 = 0,560 a .(
2,2
0,560 . (376,8
)
11,2)
2,2 = 283,7 kN/m2 Gaya tekan ke atas dari t anah ( ): a. . + = 2 0,560.2,2.(376,8+283,7) = 2
= 406,9 Gaya geser yang dapat ditahan beton ( .
):
−
0,2.2.2/1,5)
= 504,8 kN = 31,68 kN = 9,72 kN = 94,17 kN + Qu = 640,37 kN
∅ ∅ ′ ≤ ∅ − − ∅ ′ ′ ⇒ ′ ≤ ∅∅ …………… − − ≈ − − − − − − − − ∅ .
= .
. .
6
25
= 0,75.
c.
. 2200.315 6 = 433125 = 433,125 Jadi ( = 406,9 ) ( . = 433,125 )……… aman Kontrol tegangan geser 2 arah (geser pons) Dimensi kolom, b = h = 450 mm + = + = 450 + 315 = 765 = 0,765 Gaya tekan ke atas gaya (gaya geser pons): + = . + .( + ) . 2 376,8 + 11,2) = 2,2.1,5 0,765 .(0,765) . = 343,38 2 450 = = =1 450 = 2. + + ( + ) = 2. 765 + 765 = 3060 Gaya geser yang dapat ditahan beton ( . ): 2 . . = 1+ . 6 = 1+
2 1
25.3060.315
.
6
= 2409750 N = 2409,75 kN
.
= 2+
.
.
= 30 12 25. 3060.315
0
= 2+
.
30.315
. 3060 12 = 2043563 = 2043,56 1 = . . . 3 1 = . 2 5. 3060.315 = 1606500 3
d.
= 1606,5
Dipilih yang terkecil, jadi . = 0,75.1606,5 = 1204,125 Jadi ( = 343,38 ) ( . = 1204,125 ) .( Hitungan tulangan pondasi Tulangan sejajar sisi panjang: 19 =75+ = 84,5 85 2 = = 400 85 = 315
=
2
=
2,20
=
2
0,450
2
2
+
= 0,875 2
= 11,2 + 2,2
.(
0,875 .
)
376,8
2 = 253,4 / 2 1 1 = . . 2+ . . 2 2 3 1 1 = . 253,4. 0,8752 + . 376,8 2 3 = 128,5 =
. .
2
11,2
253,4 .0,8752
)
′ − −
128,5.106
=
= 1,6 0,8.1000. 3152 382,5. 1 . 600 + 225. 1 . = (600 + )2 382,5.0,85. 600 + 250 225.0,85 . 25 = (250 + 410)2 = 7,4 MPa Jadi K < Kmax (memenuhi syarat)
− − ′ − −′ a= 1
1
= 1
1
=
,
=
2.
.
0,85.
2.1,6
0,85.25
0,85.
.315 = 24,68 mm
.a.b
f y 0,85. 25.24,68 .1000
= 2097,8
2
′ ≤≤ − − ≈ − − ∅ − − ′ − −′ ′ 250
< 31,36 1,4. . 1,4.1000.315 2 = = 1764 , = f y 250 Jarak tulangan: 1 . . 2. 1 . . 192 . 1000 4 4 = = = 160,6 1764 , (2. = 2.400 = 800 ) 450 Dipilih yang kecil, yaitu s = 160 mm Jadi dipakai tilangan D19 – 160 2 2 1771 > ……… OK , = 1764 Tulangan sejajar sisi pendek 19 = 75 + 19 + = 103,5 104 2 = = 400 104 = 296 1,5 0,450 = = = 0,525 2 2 2 2 1
. . 2 2 1 = . 376,8. 0,5252 = 51,9 2 =
=
. . 2 52,9. 106
=
= 0,74 0,8.1000.2962 Jadi K < Kmax (memenuhi syarat) a= 1
1
= 1
1
,
=
0,85.
2.
0,85.
2.0,74
0,85.25
.
.296 = 10,4 mm
.a.b
f y 0,85.25.10,4.1000
2 = 884 250 < 31,36 1,4. . 1,4.1000.296 = = 1657,6 , = f y 250 Dipilih yang besar, yaitu , = 1657,6
=
2
2
Untuk jalur pusat selebar L = 1,5 m 2. . , = , + 2.1,5.1657,6 = 1,5 + 2,2 2 = 1506,9 Jarak tulangan: 1 . . 2. = 4
≤≤ − − ≤≤ ∅ ,
1
2 4 . . 19 . 1000 = 188 1506,9 (2. = 2.400 = 800 ) 450 Dipilih yang kecil, yaitu s = 180 mm Jadi dipakai tilangan D19 – 180 2 2 1574 > ……… OK = 1506,9 , Untuk jalur tepi (diluar jalur pusat): = , , , 2 = 1657,6 1506,9 = 150,7 Jarak tulangan: 1 . . 2. = 4
=
,
1
e.
. . 192 .1000 4 = = 1880,45 150,7 (2. = 2.400 = 800 ) 450 Dipilih yang kecil, yaitu s = 450 mm Jadi dipakai tulangan D19 – 450 2 2 630,064 > 150,7 ………………. ok Kuat dukung pondasi = . 0,85. . 1 = 0,7.0,85.25.450.450 = 3012187,5 = 3012,18 ……………….. ok < 3012,18 , = 504,8
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Dari uraian pada bab-bab sebelumnya dapat disimpulkan antara lain : 1. Baja merupakan bahan yang mempunyai sifat struktur yang sangat baik, terlebih untuk bangunan pabrik karena kebutuhan jarak antar kolom yang jauh sedangkan atap biasanya merupakan atap metal yang ringan. 2. Profil baja untuk balok/kuda-kuda yang digunakan dalam perencanaan ini adalah baja I WF 350.175.7.11. 3. Profil baja untuk Kolom yang digunakan dalam perencanaan ini adalah baja I WF 300.300.8.14. 4. Sedangkan untuk gording digunakan profil baja Light Lip Channel C 150.75.20.4,5. 5. Dengan kondisi tanah setempat yang keadaan tanahnya tidak keras dan daya dukungnya cukup baik, maka pondasi telapak atau foot plate yang digunakan. Dengan kedalaman pondasi 2 meter lebar pondasi 2,2 x 1,5 meter, tebal pondasi 0,4 meter, dan lebar kolom 0,45 x 0,45 meter. 5.2. Saran 1. Untuk merelisasikan hasil perhitungan dengan di lapangan maka diperlukan pengawasan yang benar- benar teliti.
2.
3.
Pondasi yang direncanakan harus kuat menahan beban yang bekerja padanya. Selain itu tanah tempat pondasi diletakan juga harus bisa memberikan daya dukung yang cukup kuat agar pondasi tidak mengalami penurunan yang melebihi batas toleransi. Pada keseluruhan pembangunan pabrik ini seluruh material harus benar-benar sesuai dengan hasil perhitungan.
DAFTAR PUSTAKA
Wigroho H, (2001). Analisis Perencanaan Struktur Frame Menggunakan SAP 2000 Versi 7.42, Andi, Yogyakarta. Prabawati Arie, (2010). Analisis Struktur Bangunan dan Gedung dengan 2000 Versi 14, Andi, Yogyakarta. Asroni Ali, (2010). Kolom Pondasi dan Balok ‘T’ Beton Bertulang, Graha Ilmu, Yogyakarta. ………., (2002). Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung , Departemen Pekerjaan Umum. ………., (1984). Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI), Yayasan lembaga penyelidikan masalah bangunan. Gunawan,Ir. Rudi, (1988). Tabel Profil Kontruksi Baja, Kanisius, Yogyakarta.
