LAPORAN SPSW

Struktur Baja Daktail (RC141404) SOAL Rencanakan profil MRF, CBF, EBF, dan BRBF untuk struktur dengan dimensi sebagai berikut:

Gambar 1. Tampak Depan

Gambar 2. Tampak Atas

Diketahui : -

Beban Mati ≈ 2000 kg/m2 Beban Hidup ≈ 500 kg/m2 Lokasi gempa di Papua (Gempa Kuat)

Hitung : -

∆max berat balok+kolom+bracing

Gambar 3. Respon Spektrum Kota Genyem, Papua

1

Struktur Baja Daktail (RC141404) MOMEN RESISTING FRAME

Gambar 4. Permodelan struktur Momen Resisting Frame (MRF) di SAP2000 Direncanakan : -

-

-

Menggunakan BJ 37 (fy=2400 kg/cm2 , fu=3700 kg/cm2) Es = 200.000 Mpa Profil Balok : WF 800x300x14x22 W = 191 kg/m r = 28 mm 2 A = 243,4 cm Ix = 254.000 cm4 d = 792 mm Iy = 9930 cm4 bf = 300 mm ix = 32,3 cm tw = 14 mm iy = 6,39 cm tf = 22 mm Zx = 7040 cm3 Profil Kolom : WF 800x300x16x30 W = 241 kg/m r = 28 mm A = 307,6 cm2 Ix = 339.000 cm4 d = 808 mm Iy = 13.800 cm4 bf = 302 mm ix = 33,2 cm tw = 16 mm iy = 6,7 cm tf = 30 mm Zx = 9287 cm3

Zy

= 1027 cm3

Lp Lr

= 324,656 cm = 950,563 cm

Zy

= 1416 cm3

Lp Lr

= 340,406 cm = 1078,917 cm

Lokasi gempa di Genyem, Papua (Gempa Kuat)

2

Struktur Baja Daktail (RC141404) ➢ Kontrol Konsep Strong Column Weak Beam Berdasarkan SNI-03-1729-2002 tentang Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung Pasal 15.7.6

-

Menghitung M*pc (Kolom WF 800x300x16x30)

Zc = 9287 cm3 Fy = 2400 kg/cm2 Asumsi Nuc = 0 (diabaikan)

M *

pc

 N    Z c  f yc  uc   2  9287  2400   44.577.600 kg.cm = 445,776 t.m  Ag  

- Menghitung M*pb (Balok WF 800x300x14x22) Zb = 7040 cm3 Fy = 2400 kg/cm2 Ry = 1,5 untuk BJ 41 Nilai My = 0 (diabaikan)

M *

pb

  1,1R y f y Z  M y   1  1,1  1,5  2400  7040   27.878 .400 kg.cm = 278,784 t.m

-

Syarat Konsep Strong Column Weak Beam  M * pc  445,776  1,599 (Persyaratan Konsep Strong Column Weak Beam  M * pb 278,784

terpenuhi) 3

Struktur Baja Daktail (RC141404) ➢ Kontrol Balok

Gambar 5. Diagram Geser dan Momen di Balok (SAP2000) M max : 35198,9 kg. m, Vmax: 45.656,41 kg Profil Balok : WF 800x300x14x22 - Kontrol penampang Kontrol pelat sayap b 170 300 170   p     2t f 2  22 fy 240 6,81 ≤ 10,97→ Pelat sayap kompak Kontrol pelat badan

  p 

h 1680 792 1680    tw 14 fy 240

56,57 ≤ 108,44 → Pelat badan kompak

- Kontrol kuat momen lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal Berdasarkan kontrol penampang, didapatkan profil yang digunakan memiliki penampang kompak sehingga Mn = Zx x Fy = 7040 x 2400 = 16.896.000 kg.cm = 168.960 kg.m ϕMn = 0,9 x 168.960 kg.m = 152.064 kg.m ϕMn = 152.064 kg.m > Mu = 35.198,9 kg.m (OK) - Kontrol kuat momen lentur penampang dengan pengaruh tekuk lateral Lp = 324,656 cm Lr = 950,563 cm Direncanakan terdapat stiffener dengan Lb = 300 cm, Lb < Lp sehingga termasuk bentang pendek sehingga, Mn = Zx x Fy = 7040 x 2400 = 16.896.000 kg.cm = 168.960 kg.m ϕMn = 0,9 x 168.960 kg.m = 152.064 kg.m ϕMn = 152.064 kg.m > Mu = 35.198,9 kg.m (OK)

4

Struktur Baja Daktail (RC141404) - Kontrol Geser h 1100 792 1100    56,57   71,00 (OK) tw 14 fy 240 Vn = 0,6 x fy x Aw = 0,6 x 2400 x 79,2 x 1,4 = 159.667,2 kg ϕVn = 0,9 x 159.667,2 = 143.700,48 kg ϕVn = 143.700,48 kg > 45.656,41 kg (OK) - Kontrol Lendutan

Gambar 6. Diagram Lendutan di Balok (SAP2000)

L 600   1,667 cm 360 360 fterjadi = 1,96 mm = 0,196 cm (diambil dari analisa SAP2000 akibat kombinasi 1D+1L) fijin



➢ Kontrol Kolom

Gambar 7. Diagram Aksial di Kolom (SAP2000) Pu kolom: 139.997,64 kg Profil Kolom : WF 800x300x16x30 kL 1  400 y    59,7 ry 6,7 5

Struktur Baja Daktail (RC141404) max  200

 

fy

59,7 240  0,67 E 3,14 200000 1,43 1,43 0,25  c  1,2      1,24 1,6  0,67c 1,6  0,67(0,67) Kekuatan tekan kolom: Fy  2400  Pn  Ag  307,6   595.354,83 kg   1,24  Pn  0,85  595.354,83  506.051,61 kg > Pu = 139.997,64 kg

 max   y  59,7  c 



➢ Kontrol Drift

Gambar 8. Drift pada Struktur MRF (SAP2000) ∆E

= 0,2045 mm

∆ = Cd x ∆E (Cd = 5,5 untuk MRF, Rangka Baja Pemikul Momen Khusus) = 5,5 x 0,1854 = 1,0197 mm

Type

Load Case/Combo

MRF

Envelope Max

TABLE: Drift Story Max Max δi δallowed Drift Direction Control mm mm mm X 0,2045 1,0197 80 OK

➢ Berat Total

Berdasarkan perhitungan di SAP2000, didapatkan berat total struktur = 9012,32 kgf = 9,01 to

6

Struktur Baja Daktail (RC141404) Concentrically Braced Frames (CBF)

Gambar 9. Permodelan struktur Concentrically Braced Frame (CBF) di SAP2000 Direncanakan : -

-

-

-

Menggunakan BJ 37 (fy=2400 kg/cm2 , fu=3700 kg/cm2) Es = 200.000 Mpa Profil Balok : WF 300x200x8x12 W = 52,8 kg/m r = 18 mm A = 72,38 cm2 Ix = 11.300 cm4 d = 294 mm Iy = 1600 cm4 bf = 200 mm ix = 12,5 cm tw = 8 mm iy = 4,71 cm tf = 12 mm Zx = 823 cm3 Profil Kolom : WF 400x400x30x50 W = 415 kg/m r = 22 mm A = 528,6 cm2 Ix = 187.000 cm4 d = 458 mm Iy = 60.500 cm4 bf = 417 mm ix = 18,8 cm tw = 30 mm iy = 10,7 cm tf = 50 mm Zx = 9468 cm3 Profil Bracing : WF 175x175x7,5x11 W = 40,2 kg/m r = 12 mm 2 A = 51,21 cm Ix = 2880 cm4 d = 175 mm Iy = 984 cm4 bf = 175 mm ix = 7,5 cm tw = 7,5 mm iy = 4,38 cm tf = 11 mm Zx = 360 cm3 Lokasi gempa di Genyem, Papua (Gempa Kuat)

Zy

= 244 cm3

Lp Lr

= 239,300 cm = 775,49 cm

Zy

= 4428 cm3

Lp Lr

= 543,63 cm = 4355,950 cm

Zy

= 171 cm3

Lp Lr

= 222,534 cm = 977,547 cm

7

Struktur Baja Daktail (RC141404) ➢ Kontrol kekuatan bracing Profil Bracing : WF 175x175x7,5x11 BJ 37, fy = 240 MPa = 2400 kg/cm2 Ry = 1,5 (< BJ 41) ry = 4,38 cm Ag = 51,21 cm2 𝐿 = √4002 + 3002 = 500 𝑐𝑚 𝜆= 𝜆=

𝑘𝑐 𝐿 𝑟𝑦 1900 √𝑓𝑦

=

1 𝑥 500

=

4,38 1900 √240

= 114,16

= 122,64

OK

λmax = λy = 114,16  𝜆𝑐 =

𝜆 𝜋

𝑓𝑦

√

𝐸

=

114,16 𝜋

√

240 200.000

= 1,258

(SNI 1729-2002) 1,43

1,43

𝜔 = 1,6−0,67𝜆𝑐 = 1,6−0,67(1,258) = 1,98

Bracing tarik : Pmax = Ry . fy . Ag = 1,5 . 2400 . 51,21 = 184.356 kg 0,8 x φPmax = 0,8 x 0,9 x 184.356 = 125.362,1 kg = 125,36 ton Bracing tekan : Pmax = 1,1 Ry Ag Fcr = 1,1 x 1,5 x 51,21 x 2400/1,98 = 102.392,1 kg 0,8 x φPmax = 0,8 x 0,85 x 102.392,1 = 69.626,66 kg = 69,63 ton > 27,66 ton (OK)

Gambar 10. Diagram Aksial di Bracing (SAP2000)

8

Struktur Baja Daktail (RC141404) ➢ Kontrol kekuatan balok terhadap lentur akibat kekuatan bracing

Gambar 11. Diagram Momen di Balok (SAP2000) Mub = 12,37 tm (dari SAP) Asumsi ada lateral support sehingga Lb > Lp (bentang pendek) Profil Balok : WF 300x200x8x12 Zx = 823 cm3 Mp = Zx.fy = 823 x 2400 = 1.975.200 kgcm = 19,752 tm > Mub = 12,37 tm (OK) ➢ Kontrol kekuatan tekan kolom akibat kekuatan bracing Profil Kolom : WF 400x400x30x50 ry = 10,7 cm Ag = 528,6 cm2 L = 400 cm 𝜆=

𝑘𝑐 𝐿 𝑟𝑦

=

1 𝑥 400 10,7

= 37,38

λ max-ijin = 200

OK 𝜆

λmax = λy = 37,38  𝜆𝑐 =

𝜋

𝑓𝑦

√

𝐸

=

37,38 𝜋

240

√

200.000

= 0,41

(SNI 1729-2002) 1,43

1,43

𝜔 = 1,6−0,67𝜆𝑐 = 1,6−0,67(0,41) = 1,98 Kekuatan tekan kolom:

Gambar 12. Diagram Aksial di Kolom (SAP2000) Puc = 120,26 ton (dari SAP) 𝑃𝑛 = 𝐴𝑔

𝑓𝑦 𝜔

= 528,6 𝑥

2400 1,98

= 640.553 𝑘𝑔 = 640,55 𝑡𝑜𝑛

φPn = 0,85 x 640,55 = 544,47 ton > Puc = 120,26 ton (OK) Kolom kuat menerima beban akibat kekuatan bracing. 9

Struktur Baja Daktail (RC141404)

➢ Kontrol drift

Gambar 13. Drift pada Struktur CBF (SAP2000) ΔE Cd Δ

= 0,2199 mm = 3,25 (untuk CBF, Rangka Baja dengan Bresing Konsentris Biasa) = Cd x ΔE = 3,25 x 0,2199 = 0,715 mm TABLE: Drift Story Max

Type CBF

Load Case/Combo Envelope Max

Direction

Max Drift

δi

δallowed

X

mm 0,2199

mm 0.715

mm 80

Control OK

➢ Berat Total

Berdasarkan perhitungan di SAP2000, didapatkan berat total struktur = 12.038,59 kgf = 12,04 ton

10

Struktur Baja Daktail (RC141404) Eccentrically Braced Frames (EBF)

Gambar 14. Permodelan struktur Eccentrically Braced Frame (EBF) di SAP2000 Direncanakan : -

-

-

-

Menggunakan BJ 37 (fy=2400 kg/cm2 , fu=3700 kg/cm2) Es = 200.000 Mpa Profil Balok : WF 300x200x8x12 W = 52,8 kg/m r = 18 mm A = 72,38 cm2 Ix = 11.300 cm4 d = 294 mm Iy = 1600 cm4 bf = 200 mm ix = 12,5 cm tw = 8 mm iy = 4,71 cm tf = 12 mm Zx = 823 cm3 Profil Kolom : WF 400x400x45x70 W = 605 kg/m r = 22 mm A = 770,1 cm2 Ix = 298.000 cm4 d = 498 mm Iy = 94.400 cm4 bf = 432 mm ix = 19,7 cm tw = 45 mm iy = 11,1 cm tf = 70 mm Zx = 14.385 cm3 Profil Bracing : WF 175x175x7,5x11 W = 40,2 kg/m r = 12 mm 2 A = 51,21 cm Ix = 2880 cm4 d = 175 mm Iy = 984 cm4 bf = 175 mm ix = 7,5 cm tw = 7,5 mm iy = 4,38 cm tf = 11 mm Zx = 360 cm3 Panjang link (e)

Zy

= 244 cm3

Lp Lr

= 239,300 cm = 775,49 cm

Zy

= 6.713 cm3

Lp Lr

= 563,956 cm = 6291,188 cm

Zy

= 171 cm3

Lp Lr

= 222,534 cm = 977,547 cm

= 50 cm 11

Struktur Baja Daktail (RC141404) ➢ Tipe Link Profil Balok

: WF 300x200x8x12

Zx b

= 823 cm3

Vp

= 0.6 . Fy . (d – 2.tf) . tw = 0,6 x 240 x (294-2x12) x 8 = 311.040 N = 311,04

Mp

= Zx fy = 823 x 10^3 x 240 = 197.520.000 Nmm

kN

= 197,52 kNm e = 50 cm = 0,5 m 27,471 ton (OK) 13

Struktur Baja Daktail (RC141404)

Gambar 17. Diagram Aksial di Bracing (SAP2000) ➢ Kontrol kekuatan balok terhadap lentur akibat kekuatan bracing

Gambar 18. Diagram Momen di Balok (SAP2000) Mub = 12,37 tm (dari SAP) Asumsi ada lateral support sehingga Lb > Lp (bentang pendek) Profil Balok : WF 300x200x8x12 Zx = 823 cm3 Mp = Zx.fy = 823 x 2400 = 1.975.200 kgcm = 19,752 tm > Mub = 12,37 tm (OK) ➢ Kontrol kekuatan tekan kolom akibat kekuatan bracing Profil Kolom : WF 400x400x45x70 ry = 10,7 cm Ag = 528,6 cm2 L = 400 cm 𝜆=

𝑘𝑐 𝐿 𝑟𝑦

=

1 𝑥 400 10,7

= 37,38

λ max-ijin = 200

OK

λmax = λy = 37,38  𝜆𝑐 =

𝜆 𝜋

𝑓𝑦

√

𝐸

=

37,38 𝜋

240

√

200.000

= 0,41

(SNI 1729-2002) 1,43

1,43

𝜔 = 1,6−0,67𝜆𝑐 = 1,6−0,67(0,41) = 1,98

14

Struktur Baja Daktail (RC141404) Kekuatan tekan kolom:

Gambar 19. Diagram Aksial di Kolom (SAP2000) Puc = 121,4 ton (dari SAP) 𝑃𝑛 = 𝐴𝑔

𝑓𝑦 𝜔

= 770,1 𝑥

2400 1,08

= 1.711.333,33 𝑘𝑔 = 1711,33 𝑡𝑜𝑛

φPn = 0,85 x 640,55 = 544,47 ton > Puc = 120,26 ton (OK) Kolom kuat menerima beban akibat kekuatan bracing.

➢ Berat total struktur

Berdasarkan perhitungan di SAP2000, didapatkan berat total struktur = 16.553,57 kgf = 16,55 ton

15

Struktur Baja Daktail (RC141404) Buckling Restrained Braced Frames (BRBF)

16

Struktur Baja Daktail (RC141404)

Sumber: Seismic provisions for steel buildings, march 9, 2005, incl. Supplement No. 1 America Institude of Steel Construction, Inc.

Gambar 20. Permodelan struktur Buckling Restrained Braced Frames (BRBF) di SAP2000

17

Struktur Baja Daktail (RC141404) -

-

-

Profil Balok : WF 500x300x11x18 W = 128 kg/m r = 26 mm A = 163,5 cm2 Ix = 71.000 cm4 d = 488 mm Iy = 8110 cm4 bf = 300 mm ix = 20,8 cm tw = 11 mm iy = 7,04 cm tf = 8 mm Zx = 3100 cm3 Profil Kolom : WF 400x400x30x50 W = 415 kg/m r = 22 mm A = 528,6 cm2 Ix = 187.000 cm4 d = 458 mm Iy = 60.500 cm4 bf = 417 mm ix = 18,8 cm tw = 30 mm iy = 10,7 cm tf = 50 mm Zx = 9468 cm3 Profil Bracing : WF 175x175x7,5x11 W = 40,2 kg/m r = 12 mm 2 A = 51,21 cm Ix = 2880 cm4 d = 175 mm Iy = 984 cm4 bf = 175 mm ix = 7,5 cm tw = 7,5 mm iy = 4,38 cm tf = 11 mm Zx = 360 cm3

Zy

= 824 cm3

Lp Lr

= 357,68 cm = 1094,097 cm

Zy

= 4428 cm3

Lp Lr

= 543,63 cm = 4355,950 cm

Zy

= 171 cm3

Lp Lr

= 222,534 cm = 977,547 cm

➢ Bracing BRBF

Gambar 21. Diagram Aksial di Bracing (SAP2000) L (m)

Tpl (in)

Zona leleh Byz (in)

7,21

0,75

6,34

Lantai 3 2 1

P (N) (SAP2000)

Lyz (in) = 0.7L 185,2

HSS (in)

Properti baja inti tegangan leleh, Fy (ksi)

Tensile strength (ksi)

Asc (in2)

12x8x1/2"

43,6

63

28,53

bpl terpasang (mm)

Asc terpasang (mm2)

254 254 254

4838,7 4838,7 4838,7

A req = P/Fy (mm2)

bpl = As/tpl (mm)

462832,77 1539,645288 80,82127 930469,19 3095,27025 162,4814 1390579,7 4625,859619 242,8273

18

Struktur Baja Daktail (RC141404) ØPysc

= Ø . Fysc . Asc = 0.9 x 43,6 ksi x 4838.7 = 0.9 x 300,61 Mpa x 4838.7 = 1.309.105,446 N > 5581,83 N (OK)

➢ Kontrol kekuatan balok terhadap lentur

Gambar 22. Diagram Momen di Balok (SAP2000) -

Mub

 Asumsi

= 38,8 t.m (dari kombinasi envelope) : ada lateral support, sehingga Lb < Lp (bentang pendek) WF 500 x 300 x 11 x 18 Zx

= 3100 cm

Mp

= Zx . fy = 3100 . 2400 = 7.440.000 kg.cm = 74,4 t.m

ØMn = 0,9 . 74,4 = 66,96 t.m > Mub = 38,8 tm (OK) ➢ Kontrol kekuatan tekan kolom -

Profil kolom

: WF 400 x 400 x 30 x 50

-

BJ 37

: fy Ry

-

Ag

= 528,6 cm2

-

iy

= 10.7 cm

-

L

= 400 cm

-

y

= =

𝑘. 𝐿 𝑖𝑦 1 . 400 10.7

= 37,38

= 240 MPa = 1.5

Note :  y < max ijin  37,38 < 200 OK

19

Struktur Baja Daktail (RC141404) -

max ijin

= 200

-

max

= y = 37,38 𝜆

 c

𝑓𝑦

=𝜋 √𝐸 =

37,38

240

√

2 . 105

𝜋

= 0.412 < 1.2  0.25 < c < 1.2 1.43



= 1.6−0.67 𝜆c 1.43

= 1.6−0.67 𝑥 0.4457 = 1.08 ➢ Kekuatan tekan kolom

Gambar 23. Diagram Aksial di Kolom (SAP2000) Pn

= Ag

𝑓𝑦 𝜔 2400

= 528,6 x

1.08

= 1.174.666,67 kg

Pn

= 0.85 x 1.174.666,67 = 998.466,67 kg > Puc = 141.799,66 kg (OK)

 Kolom kuat menerima beban akibat kekuatan bracing ➢ Kontrol drift -

Drift max = 14,52 mm

-

Cd

= 5 (BRBF)

-

Δ

= Cd x ΔE Story 3 2 1

Lyz = 0.7L (mm) 5047,7718 5047,7718 5047,7718

Δbx = Pbx.Lysc / (E.Asc) (mm) 2,414154833 4,853365702 7,253320906

Δbm = Cd . Δbx (mm) (Desain story drift) 12,07077 24,26683 36,2666 20

Struktur Baja Daktail (RC141404)

TABLE: Drift Story Max Type BRBF

Load Case/Combo Envelope Max

Direction X

Max Drift

δi

δallowed

mm 14,52

mm 72,6

mm 80

Control OK

➢ Berat total struktur

Berdasarkan perhitungan di SAP2000, didapatkan berat total struktur = 127.048,98 N = 12,7 ton

21