Modul Pelatihan SAP.pdf

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

PERENCANAAN KUDA-KUDA A. Pemodelan Struktur Analisis struktur rangka kuda-kuda dilakukan dengan menggunakan program bantu SAP v14.2.2. Desain kuda-kuda dimodelkan sebagai berikut :

Gambar 1. Pemodelan struktur kuda-kuda pada SAP

B. Peraturan dan Standar Perencanaan 1. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, SNI 031729-2002 2. Pedoman Perencanaan Pembebanan Untuk Rumah dan Gedung, PPPURG 1987 3. Tabel Profil Baja

C. Data Teknis Bentang kuda-kuda

: 12 m

Jarak antar kuda-kuda

:6m

Profil kuda-kuda

: - 2L 50.50.5 - L 40.40.5

Modul Pelatihan SAP 2000

1

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Mutu baja

: BJ 37

Alat sambung

: baut

Tegangan leleh minimum (fy)

: 240 MPa

Tegangan putus minimum (fu)

: 370 MPa

Profil gording

: C 125.50.20.3,2

Berat profil gording

: 6,13 kg/m

Sudut kemiringan

: 17

Penutup atap

: metal deck

Berat penutup atap

: 12 kg/m²

D. Kombinasi Pembebanan 1,4 D 1,2 D + 1,6 L 1,2 D + 0,5 L + 0,8 Angin Kanan 1,2 D + 0,5 L – 0,8 Angin Kanan 1,2 D + 0,5 L + 0,8 Angin Kiri 1,2 D + 0,5 L – 0,8 Angin Kiri

Kombinasi Pembebanan yang diinputkan ke SAP seperti pada gambar berikut :

Gambar. 2 Kombinasi Pembebanan yang digunakan dalam Analisis

Modul Pelatihan SAP 2000

2

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

E. Perhitungan Beban 1. Beban Mati (Dead Load) a. Berat Sendiri Struktur Berat sendiri struktur tidak dihitung manual, namun secara otomatis dihitung oleh SAP.

b. Beban Mati Tambahan (SDL) Beban penutup atap genteng  12 kg/m² * 6 m * 1,25 m = 90

kg

Beban gording C 125.50.20.3,2  6,13 kg/m * 6 m

= 36,78

kg

Beban Utilitas  20 kg/m² * 6 m * 1,25 m

= 150

kg

Beban Mati Tambahan (SDL) total

= 276,78 kg

Beban mati tambahan (SDL) yang bekerja pada struktur kuda-kuda dimodelkan sebagai beban titik yang terpusat pada tiap joint. Input beban dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force – SDL, dengan arah FZ (-). Maksud tanda negatif menunjukkan arah gaya dari atas kebawah. Input beban mati tambahan pada kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 3 Input Beban Mati Tambahan (SDL) pada struktur kuda-kuda

Modul Pelatihan SAP 2000

3

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Beban Mati Tambahan (SDL) yang bekerja pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 4 Beban Mati Tambahan (SDL) yang bekerja pada struktur kuda-kuda

2. Beban Hidup Berat Pekerja disetiap joint

= 100

kg

Berat air hujan = 40 – 0,8  40 – 0,8(17)

= 26,4 kg

Beban Hidup Total

= 126,4 kg

Beban Hidup (Live Load) yang bekerja pada struktur kuda-kuda dimodelkan sebagai beban titik yang terpusat pada tiap joint. Input beban dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force – Live, dengan arah FZ (-). Maksud tanda negatif menunjukkan arah gaya dari atas kebawah. Input beban mati tambahan pada kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Modul Pelatihan SAP 2000

4

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Gambar. 5 Input Beban Hidup (Live Load) pada struktur kuda-kuda

Beban Hidup (Live Load) yang bekerja pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 6 Beban Hidup (Live Load) pada struktur kuda-kuda

3. Beban Angin Berdasarkan PPPRUG 1987, koefisien angin untuk gedung tertutup adalah sebagai berikut : Modul Pelatihan SAP 2000

5

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Tekanan angin diluar daerah pantai (qw)

= 25 kg/m²

Sudut kemiringan kuda-kuda

= 17

Koefisien angin tekan = 0,02 - 0,4 = 0,02(17) – 0,4 = 0,06 Koefisien angin hisap

a. Angin Tekan

= -0,4

(QT)

= L antar gording * L antar kuda-kuda * koeftekan * qw = 1,25 * 6 * 0,06 * 25 = 11,25 kg

Beban angin vertikal (VT) = QT * cos  = 11,25 * cos 17 = 10,76 kg Beban angin horisontal (HT) = QT * sin  = 11,25 * sin 17 = 3,29 kg

b. Angin Hisap

(QH)

= L antar gording * L antar kuda-kuda * koeftekan * qw = 1,25 * 6 * 0,4 * 25 = 75 kg

Beban angin vertikal (VT) = QT * cos  = 75 * cos 17 = 71,72 kg Beban angin horisontal (HT) = QT * sin  = 75 * sin 17 = 21,93 kg

Modul Pelatihan SAP 2000

6

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Input beban angin (dari arah kanan) pada struktur kuda-kuda dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force, dengan arah beban sumbu X dan Z seperti pada gambar berikut.

a.

Angin Tekan

b. Angin Hisap

Gambar. 7 Input Beban Angin dari arah kanan

Beban angin (Wind Load) dari arah kanan pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 8 Beban Angin (Wind Load) dari arah kanan pada struktur kuda-kuda

Input beban angin (dari arah kiri) pada struktur kuda-kuda dilakukan dengan cara Assign – Joint Loads – Force, dengan arah beban sumbu X dan Z seperti pada gambar berikut. Modul Pelatihan SAP 2000

7

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

a.

Angin Tekan

b. Angin Hisap

Gambar. 9 Input Beban Angin dari arah kiri

Beban angin (Wind Load) dari arah kiri pada struktur kuda-kuda ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 10 Beban Angin (Wind Load) dari arah kiri pada struktur kuda-kuda

Setelah semua beban dimasukkan, struktur kuda-kuda harus di Release karena tiap joint kuda-kuda adalah sambungan, maka diasumsikan ada sendi pada tiap joint dengan cara Assign – Frame – Release – Moment 33.

Modul Pelatihan SAP 2000

8

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Gambar. 11 Assign – Frame – Release, untuk Mengasumsikan Sendi pada Tiap Joint

Struktur kuda-kuda yng telah di release ditunjukkan pada gambar berikut :

Gambar. 12 Frame yang telah di release pada struktur kuda-kuda

Modul Pelatihan SAP 2000

9

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

F. Analisis Struktur Acuan perencanaan yang akan digunakan pada analisis dengan SAP adalah AISC-LRFD 99. Untuk menentukan acuan perencanaan pada SAP dilakukan dengan cara Design – Steel – Frame Design – View/ Revise Preferences. Kemuadian pilih AISC-LRFD 99.

Gambar. 13 Steel Frame Design Berdasarkan AISC-LRFD 99.

Memilih kombinasi pembebanan yang bekerja pada struktur dengan cara Define – Steel Frame Design – Select Design Combos, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ;

Modul Pelatihan SAP 2000

10

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Gambar. 14 Design Load Combination Selection

Karena struktur dianalisis secara 2 dimensi, maka pilih analysis options dengan sumbu XZ plane.

Gambar. 15 Set Analysis Option XZ Plane.

Modul Pelatihan SAP 2000

11

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Untuk mengetahui dan melihat kemampuan struktur dalam menerima beban dapat dilakukan dengan cara Design – Steel Frame Design – Start / check of structures.

Gambar. 16 rasio kapasitas struktur kuda-kuda.

Sedangkan untuk mengetahui nilai rasio kapasitas (perbandingan tegangan yang terjadi dengan tegangan yang direncanakan) dapat diketahui dengan cara Design – Steel Frame Design –Display Design Info – PM Ratio Colour and Values.

Gambar. 17 nili rasio kapasitas struktur kuda-kuda.

Modul Pelatihan SAP 2000

12

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Untuk menampilkan gaya yang bekerja (gaya tekan dan gaya tarik) pada struktur dapat dilakukan dengan cara Display – Show Table – Analysis Result – Elemenet Output – Frame Output – Element Forces.

Gambar. 16 Tabel Output analisis struktur kuda-kuda.

G. Kontrol Hitungan Dari outout SAP diperoleh : Gaya tarik maksimum

= 81671,78 N

Gaya tekan maksimum

= 85402,23 N

Profil baja yang dianalisis adalah 2L 50.50.5 dengan spesifikasi sebagai berikut :

Gambar 17. Section Properties Modul Pelatihan SAP 2000

13

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Mutu Baja yang digunakan adalah BJ 37 Tegangan leleh minimum (fy)

= 240

MPa

Tegangan putus minimum (fu)

= 370

MPa

Modulus Elastisitas (Es)

= 200000

MPa

Luas Penampang (A)

= 960

mm2

Tinggi penampang

= 50

mm

Tebal

=5

mm

Lebar penampang

= 105

mm

Tebal pelat simpul

=5

mm

1. Analisis Batang Tarik a. Cek kekuatan Batang Tarik (strength) Tegangan tarik yang terjadi,

= 85,07 N/mm²

Tegangan tarik rencana, r =  * fy r = 0,9 * 240 = 216 N/mm²

Rasio tegangan, stress ratio =

 

= 0,394 < 1  OK,,, Syarat,  < r 85,07 N/mm² < 216 N/mm²  OK

Modul Pelatihan SAP 2000

14

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

b. Cek kekakuan Batang Tarik (stiffeness) Momen Inersia penampang, I = 110000 mm4 Jari-jari girasi, i=√ =√

= 15,14 mm

Panjang batang,

Lk = 1200 mm

Nilai kelangsingan,  = =

= 79,26

syarat kelangsingan batang tarik,  < 300 79,26 < 300  OK

2. Analisis Batang Tekan a. Cek kekuatan Batang Tekan (strength) Panjang batang, L

= 1254,83

mm

Faktor panjang efektif, k = 1 (ujung batang dimodelkan sendi) Panjang tekuk batang, Lk = k * L = 1 * 1254,83 = 1254,83 mm Jari-jari girasi, i=√ =√

= 15,14 mm

Kelangsingan batang tekan,

c =

√ =

√

0,25 < c < 1,2   = =

-

= 0,91



-

= 1,44

Modul Pelatihan SAP 2000

15

Perencanaan Struktur Kuda-kuda Susanto Firdaus (085224603822) [email protected]

Tegangan tekan yang terjadi,  = = 88,96 N/mm2

=

Tegangan tekan rencana, r =  = 0,85 *

= 141,67 N/mm2

Rasio tegangan, stress ratio



=