Isi Struktur Baja II

Struktur Baja II BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam era globalisasi dan modernisasi seperti sekarang ini kalau tidak ditunjang oleh ilmu pengetahuan dan teknologi tentu akan tertinggal oleh kemajuan zaman, dan tentunya bangsa kita akan kalah bersaing dengan bangsa lainnya di dunia. Untuk itu kita harus dapat memanfaatkan arus informasi dan komunikasi dengan Negara lain yang dalam teknologinya berada diatas negara kita. Kita harus senantiasa mencari ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat dibutuhkan misalkan pengetahuan tentang teknologi bangunan bangunan secara umum seperti seperti bangunan gedung gedung dan perkantoran, perkantoran, rumah sakit, sakit, pabrik, sekolah, menara, menara, dan lain-lain. Pada umumnya bangunan umum tersebut terbuat dari material kayu, baja dan beton. Untuk menghemat biaya pembangunan biasanya pemerintah atau masyarakat umum menggunakan suatu konstruksi yang kuat misalnya konstruksi baja. baja. Semua pelaksanaan pelaksanaan yang yang menyangkut menyangkut struktur tidak tidak luput dari material baja. Bentuk-bentuk baja yang berada diperdagangan bebas yaitu dalam bentuk batang-batang yang biasa , bilah-bilah, serta beraneka macam profil. Bentuk baja profil umumnya terbanyak dipakai dalam konstruksi baja. Ukuran-ukuran penampang profil dari berbagai negara asalnya kadangkadang berselisih sedikit. Pada laporan ini akan dibahas mengenai dasar- dasar perhitungan dan perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.

DANI SENDI A_1005302_PEND.TEKNIK A_1005302_PEND.TEKNIK BANGUNAN

Page 1

Struktur Baja II 1.2 Rumusan Masalah

Dalam penulisan masalah ini penyusun ingin membahas masalah yang telah dirumuskan di atas yaitu mengenai dasar- dasar perhitungan dan perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penyusunan penyusunan laporan ini adalah adalah sebgai berikut :



Mengetahui

tata

cara

perhitungan

dalam

proses

perhitungan

perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.



Untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Struktur Baja II.

1.4 Manfaat Penulisan

Dengan penyusunan laporan ini terdapat manfaat yang sangat besar untuk mahasiswa, khususnya khususnya mahasisiwa mahasisiwa sipil yaitu dapat menjelaskan menjelaskan dan mengetahui proses perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan. .

1.5 Metode Penulisan

Data yang diperlukan didukung dari studi literature atau studi kepustakaan, yaitu data yang dihimpun dari hasil membaca dan mempelajari buku-buku sumber yang ada hubungannya dengan masalah yang dibahas, ditambah dengan data empiris yang penulis dapatkan selama ini.


Page 2

Struktur Baja II 1.2 Rumusan Masalah

Dalam penulisan masalah ini penyusun ingin membahas masalah yang telah dirumuskan di atas yaitu mengenai dasar- dasar perhitungan dan perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan penyusunan penyusunan laporan ini adalah adalah sebgai berikut :



Mengetahui

tata

cara

perhitungan

dalam

proses

perhitungan

perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.



Untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Struktur Baja II.

1.4 Manfaat Penulisan

Dengan penyusunan laporan ini terdapat manfaat yang sangat besar untuk mahasiswa, khususnya khususnya mahasisiwa mahasisiwa sipil yaitu dapat menjelaskan menjelaskan dan mengetahui proses perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan. .

1.5 Metode Penulisan

Data yang diperlukan didukung dari studi literature atau studi kepustakaan, yaitu data yang dihimpun dari hasil membaca dan mempelajari buku-buku sumber yang ada hubungannya dengan masalah yang dibahas, ditambah dengan data empiris yang penulis dapatkan selama ini.


Page 2

Struktur Baja II 1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan sebagai berikut : KATA PENGANTAR DAFTAR ISI BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

1.2

Rumusan Masalah

1.3

Tujuan Penulisan

1.4

Manfaat Penulisan

1.5

Metode Penulisan

1.6

Sistematika Penulisan

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1

Dasar Perencanaan

2.2

Mutu Bahan

2.3

Analisis Pembebanan Pembebanan

2.4

Kekuatan Struktur

2.5

Analisis Perencanaan Perencanaan Struktur

BAB III DASAR PERHITUNGAN

3.1

Analisis Atap

3.2

Balok

3.3

Analisis Struktur Portal

3.4

Kolom

3.5

Sambungan

3.6

Pondasi

BAB IV PERHITUNGAN

KONSTRUKSI

PORTAL

BAJA

GABLE

4.1

Data Perhitungan

4.2

Perhitungan Gording

4.3

Perhitungan Batang Tarik (Trakstang)

4.4

Perhitungan Ikatan Angin

4.5

Perhitungan Pembebanan pada Portal Gable


Page 3

Struktur Baja II 4.6

Perhitungan Gaya – Gaya Dalam

4.7

Perhitungan Perhitu ngan Balok yang Direncanakan Direncanak an

4.8

Perhitungan Kolom

4.9

Perhitungan Balok Crane

4.10

Perhitungan Base Flate

4.11

Perhitungan Sambungan

4.12

Perhitungan Pondasi

BAB V

5.1

PENUTUP

Kesimpulan

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


Page 4

Struktur Baja II BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Dasar Perencanaan

Baja adalah bahan komoditas tinggi terdiri dari Fe dalam bentuk kristal dan karbon. Besarnya unsur karbon adalah 1,6%. Pembuatan baja dilakukan dengan pembersihan dalam temperatur tinggi. Baja berasal dari biji-biji besi yang telah melalui proses pengolahan di tempa untuk berbaga keperluan. Besi murni adalah suatu logam putih kebiruan, selunak timah hitam dan dapat dipotong dengan pisau. Baja juga mengandung zat arang (C), silikon (Si), mangan (Mn), pospor (P), dan belerang (S). Sifat baja adalah memiliki ketangguhan ketangguhan yang besar dan sebagian besar tergantung pada cara pengolahan pe ngolahan dan campurannya. Titik lelehnya sekitar 1460ºC-1520ºC, berat jenisnya sekitar 7,85 dan angka pengembangannya tiap 1 oC. Baja berasal dari bijih besi yang telah melalui proses pemanasan dan tempaan. Bijih – Bijih ini mengan terdiri dari unsur – unsur sebagai berikut : Karbon (c) adalah komponen utama dari baja yang sangat menentukan sifat baja. Mangan (mn) adalah unsur baja yang menaikan kekuatan dan kekerasan baja. Silicon (si) merupakan unsur baja yang meningklatkan tegangan leleh, namun bisa menyebabkan kegetasan jika kadarnya terlalu t inggi. Pospor (P) dan Sulfur (S) adalah unsur yang bisa menaikan kegetasan sesuai dengan peningkatan kadarnya. Baja yang sering dipakai untuk bahan struktur konstruksi adalah baja karbon (carbon steel) dengan kuat tarik sekitar 400 MPa, dan high strength steel yang mempunyai kakuatan tarik antara 500 MPa sampai dengan 1000 MPa. Untuk baja yang berkekuatan 500 – 600 MPa dibuat dengan menambahkan secara cermat alloy kedalam baja, sedang untu yang


Page 5

Struktur Baja II berkekuatan > 600 MPa selain ditambahkan alloy secara tepat juga diperlakuakn dengan perlakuan panas (heat treatment). Baja bangunan dikerjakan menurut cara-cara kerja sebagai berikut :



proses-konvertor asam (Bessemer);



proses-konvertor basa (Thomas);



proses-Siemens-Martin asam ;



proses-Siemens-Martin basa; Baja tidak sebegitu mudah pengerjaannya dari kayu, dikarenakan baja

memiliki sifat keliatan yang besar dan struktur yang serbasama maka pengerjaan baja sangat dengan menggunakan mesin. Karena keadaan seperti itu maka pengerjaan baja sebanyak-banyaknya harus dilakukan dibengkel konstruksi.

Pekerjaan-pekerjaan

ditempat

bangunan

harus

terdiri

pemasangan alat-alat konstruksi yang telah disiapkan dipabrik. Karena disesuaikan dengan kebutuhan dilapangan maka profil batang dan pelatpelat harus mengalami pengerjaan.

2.2 Mutu Bahan

Untuk balok yang menggunakan bahan baja, maka pemilihan profil baja yang pada umumnya menggunakan profil baja berbadan lebar, profil baja IWF (‘wide flange’ ) dilakukan dengan rumus:

 

di mana

M W x

atau

W x 

M maksimum

 a

: Wx adalah momen tahanan profil baja (lihat Tabel Profil)  a

adalah tegangan ijin baja

DANI SENDI A_1005302_PEND.TEKNIK BANGUNAN

Page 6

Struktur Baja II Mutu Baja Profil Jenis Baja

Tegangan Leleh Baja 2

Tegangan Ijin Baja 2

 l (kg/cm )

 a (kg/cm )

Bj. 33

2000

1333

Bj. 34

2100

1400

Bj. 37

2400

1600

Bj. 41

2500

1666

Bj. 44

2800

1867

Bj. 50

2900

1933

Bj. 52

3600

2400

Bj. Umum

---

 l

1,5

Mutu profil baja yang digunakan kolom pada bagian bawah bangunan lebih tinggi dibandingkan dengan yang digunakan pada kolom bangunan bagian atas. Profil kolom baja (khususnya untuk kolom dengan bentuk pipa atau tabung segi empat) pada bagian bawah bangunan lebih tebal dibandingkan dengan yang digunakan kolom bangunan bagian atas.

2.3 Analisis Pembebanan

Pembebanan yang diperhitungkan dalam desain bangunan meliputi beban mati, beban hidup dan beban sementara seperti angin, gempa , tekanan tanah, beban dinamis ( beban hidup, beban sementara). Beban mati adalah beban yang berkaitan dengan berat sendiri dari elemen-elemen konstruksi bangunan seperti lantai, balok , gelegar, dinding,atap, kolom, partisi dan bagian-bagian bangunan lainnya yang diperkirakan mempengaruhi kekuatan struktur. Beban hidup, adalah beban bergerak yang harus dipikul oleh elemen struktur sesuai dengan kebutuhan, seperti beban orang pada waktu pelaksanaan pemasangan konstruksi, beban orang yang diperhitungkan pada lantai pada bangunan bertingkat, movable partitions ruangan, peralatan dan mesin produksi yang perlu dipindahkan, furniture dan lain-lainnya. Seperti DANI SENDI A_1005302_PEND.TEKNIK BANGUNAN

Page 7

Struktur Baja II disebutkan dalam American National Standard Institut (ANSI), beban hidup untuk ruang kelas sekolah, apartemen adalah sebesar 40 lb/ft2 atau 1600 M/Pa, beban hidup untuk perkantoran sebesar 50 lb/ft2 atau 2400 MPa. Beban angin, sesuai dengan teori Bernoulli, dihitung sebesar q=1/2pV2

2.4 Kekuatan Struktur

Berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan, dan sifat baja, pemakaian baja sebagai bahan struktur sering dijumpai pada berbagai bangunan seperti gedung bertingkat, bangunan air, dan bangunan jembatan. Keuntungan yang diperoleh dari baja sebagai bahan struktur adalah: 

Baja mempunyai kekuatan cukup tinggi dan merata. Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan struktur yang terbuat dari baja, umumnya mempunyai ukuran tampang relatif kecil, sehingga struktur cukup ringan sekalipun berat jenis baja tinggi.



Baja adalah hasil produksi pabrik dengan peralatan mesin-mesin yang cukup canggih dengan jumlah tenaga manusia relatif sedikit, sehingga pengawasan mudah dilaksanakan dengan seksama dan mutu dapat dipertanggungjawabkan.



Struktur baja mudah dibongkar pasang, sehingga elemen struktur baja dapat dipakai berulang-ulang dalam berbagai bentuk struktur.



Struktur dari baja dapat bertahan cukup lama.

2.5 Analisis Perencanaan Struktur

Rangka baja bangunan gedung terdiri dari beberapa kolom yang biasanya dipilih dari profil Wide Flange, INP atau sejenisnya, rangka kudakuda yang elemen-elemennya dipilih dari profil siku-siku, beberapa ikatan horisontal, ikatan vetikal, gelagar-gelagar yang mengikat kolom-kolom pada sisi memanjang bangunan. Disamping itu ada penutup atap yang diikat oleh gording-gording, dimana gording-gording tersebut dipilih dari profil ringan seperti profil C atau sejenisnya. Penutup atap yang sering dipakai adalah


Page 8

Struktur Baja II genting, asbetos gelombang, seng gelombang, sirap dan lain-lain macam penutup atap.


Page 9

Struktur Baja II BAB III DASAR PERHITUNGAN

3.1 Analisis Atap

1. Dimensi Gording Gording diletakan diatas beberapa kuda-kuda yang fungsinya menahan beban atap dan perkayuannya, dan kemudian beban tersebut disalurkan pada kuda-kuda. Pembebanan pada gording berat sendiri gording dan penutup atap Dimana : a = jarak gording L = jarak kuda-kuda

1 2

1  2 

G =  a  a  x L (meter) x berat per m² penutup atap per m² gording = a x berat penutup atap per m² catatan: Berat penutup atap tergantung dari jenis penutup atap Berat jenis gording diperoleh dengan menaksirkan dimensi gording, biasanya gording menggunakan profil I, C (tabel profil) dan di dapat berat per-m gording. Berat sendiri gording

= g2 kg/m

Berat mati

= b.s penutup atap + b.s gording = (g1 + g2) kg/m

Gording di letakkan tegak lurus bidang penutup atap, beban mati (g) bekerja vertikal. gx

= g cos 

gy

= g sin  Gording diletakkan diatas

beberapa kuda-kuda, jadi merupakan balik

penerus diatas beberapa


Page 10

Struktur Baja II balok tumpuan (continuous bean). Untuk memudahkan perhitungan dapat dianggap sebagai balok diatas dua tumpuan statis tertentu dengan mereduksi momen lentur. akibat gx



Mgl = 0,80 (1/8 gx l 2) = 0,80 (1/8 sin  l2)

akibat gy



Myl = 0,8 (1/8 gy l 2) = 0,80 (1/8 g cos  l2)



Beban Berguna

Beban berguna P = 100 kg bekerja di tengah-tengah gording Mmax = 80 % ( ¼ PL) Akibat Px  Mx2

= 0,80 ( ¼ PxL ) = 0,80 ( ¼ P sin  L )

Akibat Py  My2

= 0,80 ( ¼ P y L ) = 0,80 ( ¼ P cos  L )



Beban Angin (W) Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal/aksial tarik saja.

Cara kerjanya, apabila yang satu bekerja sebagai batang tarik maka yang lainnya tidak menahan apa-apa dan sebaliknya. Beban angin dianggap bekerja tegak lurus bidang atap Beban angin yang di tahan gording W

= a . x tekanan angin per meter (kg/m 2)

Mmax = 80 % ( 1/8 WL 2 ) = 0,80 ( 1/8 WL2 ) Akibat Wx  Mx3 = 0


Page 11

Struktur Baja II = 0,80 ( 1/8 W yL2 ) = 0,80 ( 1/8 W L2 )

Akibat Wy  My3 

Kombinasi Pembebanan

I

Mx total = Mx1 + Mx2 My total = My1 + My2

II Beban mati + Beban berguna + Beban angin Mx total = Mx1 + Mx2 My total = My1 + My2 + My3 

Kontrol tegangan Kombinasi I





Mxtotal



Mytotal

Wy

Wx

catatan : jika

   1600kg / cm2



  , maka

dimensi gording diperbesar

Kombinasi II

 

Mxtotal Wy



Mytotal Wx

catatan : jika   1,25 ,

    1, 25

maka dimensi gording di perbesar





Kontol lendutan Akibat beban mati: F xl 



5q x L4 384 EI y

cm

F 

5q y L4 384 EI x

cm

Akibat beban berguna 3

F x 2 

P x L

48 EI x

cm

F y 2 

5W y L3 48 EI y

cm


Page 12

Struktur Baja II 

Akibat beban angin F y 3 

F x 3  0 cm

Fx total

= (Fx1+Fx2)  F

Fy total

= (Fy1+Fy2+Fy3)  F

F 1 

5W y L4 384 EI x

cm

f x2  f y2  f

catatan : jika F > F maka dimensi gording di perbesar

2. Dimensi Batang Tarik (Trackstang) Batang tarik berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x (kemiringan atap dan sekaligus untuk mengurangi tegangan lentur pada arah sumbu x). Batang tarik menahan gaya tarik Gx dan Px, maka : Gx

= berat sendiri gording + penutup atap arah sumbu x

Px

= beban berguna arah sumbu x

Pbs

= Gx + Px

Karena batang tarik di pasang dua buah, per batang tarik : Pts 

 

Gx  Px

2 F

Fn

   ambil →

Gx  Px Gx  Px    Fn  2 2 Fn

Fbr

dimana :

=125 % Fn

Fbr

Fn

= luas netto

Fbr

= luas brutto



= ¼ п d2

A= diameter batang tarik (diperoleh dari tabel baja) 

Batang Tarik


Page 13

Struktur Baja II Fn =

p



Dimana : Fn = Luas penampang netto P = Gaya batang 

= Tegangan yang diijinkan

Fbr = Fn + ∆ F  Fbr = 125%



Batang Tekan Imin = 1,69 P.Lk²

Dimana:

Imin = momen inersia minimum (cm 4) P

= gaya batang tekan (Kg)

Lk = panjang tekuk (cm) Setelah

diperoleh

Imin

lihat

tabel

propil

maka

diperoleh

dimensi/ukuran propil.

3. Dimensi Ikatan Angin Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal atau gaya axial tarik saja. Cara kerjanya kalau yang satu bekerjanya sebagai batang tarik, maka yang lainnya tidak menahan apa-apa. Sebaliknya kalau arah anginya berubah, maka secara berganti-ganti batang tersebut bekerja sebagai batang tarik.


Page 14

Struktur Baja II Perubahan pada ikatan angin ini datang dari arah depan atau belakang kuda-kuda. Beban angin yang diperhitungkan adalah beban angin terbesar yang disini adalah angin sebelah kanan yaitu : misal 50 Kg/ m2 P

= Gaya / Tekan angin

N = Dicari dengan syarat keseimbangan

ΣH = 0 Nx = P

N cos β = P ……………………N =

P

cos 

Rumus umum  

P fn

.......... .......... .......... P angin  50 Kg / cm

2

4. Dimensi Batang dan Balok Dalam

mengedimensi

batang

dan

balok

paa

perencanaan

konstruksi atap baja gable yaitu dengan menggunakan profil baja IWF.

5. Mencari Besarnya Gaya-Gaya Dalam Perhitungan reaksi perletakan, joint displacement dan besarnya gaya batang dilakukan dengan menggunakan softwere Structure Analysis Program (SAP) 2000 Versi 9. Input dan output data dapat dilihat pada

lampiran, sedangkan dibawah ini adalah resume dari perhitungan gayagaya yang bekerja.

6. Perhitungan Sambungan Alat penyambung baja dapat berupa: 1. Bout

Pemakaian bout diperluakn bila:

 Tidak cukup tempat untuk pekerjaan paku keeling  Jumlah plat yang disambung >5d (diameter bout ) DANI SENDI A_1005302_PEND.TEKNIK BANGUNAN

Page 15

Struktur Baja II  Konstruksi yang dapat dibongkar pasang 2.

Paku Keling

Sambungan paku keling dipergunakan pada konstruksi yang tetap. Jumlah tebal pelat yang akan disambung tidak boleh > 6 d (diameter paku keling). Beberapa bentuk kepala paku keeling yaitu paku yang dipergunakan pada tiap pertemuan minimal menggunakan 2 paku dan maksimal 5 paku dalam satu baris. Penempatan paku pada plat ialah: jarak dari tepi plat el. 3. Las Lumer

Ada 2 macam las lumer menurut bentuknya, yaitu:



Las tumpul



Las sudut

3.2 Balok

1. Perencanaan Struktur Balok Dalam perencanaan struktur balok profil baja yang digunakan adalah WF 400 . 300 . 10. 16

dengan data-data sebagai berikut :

q

= 107 kg/m

Ix

= 38700 cm 4

A

= 136 cm2

Iy

= 7210 cm4

b

= 300 mm = 30 cm

Wx

= 1980 cm 3

h

= 390 mm = 39 cm

Wy

= 481 cm 3

ts

= 16 mm = 1,6 cm

ix

= 16,9 cm

tb

= 10 mm = 1 cm

iy

= 37,28 cm

r

= 22 mm


Page 16

Struktur Baja II 2. Dasar Perhitungan Perhitungan reaksi perletakan, joint displacement dan besarnya gaya batang dilakukan dengan menggunakan softwere Structure Analysis Program (SAP) 2000 Versi 9. Input dan output data dapat dilihat pada

lampiran.

3.3 Analisis Struktur Portal 1.

Perencanaan Portal Sebelum mendimensi portal gabel, hal terpenting yang pertama dilakukan adalah mengidentifikasi beban yang bekerja pada konstruksi. Beban tersebut nantinya akan menentukan ekonomis atau tidaknya suatu dimensi portal. Distribusi pembebanan pada atap Type F 1 adalah sebagai berikut : Data-data yang diperlukan :

- Jarak antara kuda-kuda

=6m

- Bentang kuda-kuda

= 25 m

- Kemiringan atap

= 250

- Dimensi kuda-kuda (dicoba)

= IWF 400 . 300 . 10 . 16

- Jarak gording

= 1,72 m

- Berat sendiri penutup atap

= 10 kg/m 2

2. Pembebanan Portal Perhitungan reaksi perletakan, joint displacement dan besarnya gaya batang dilakukan dengan menggunakan softwere Structure Analysis Program (SAP) 2000 Versi 9. Input dan output data dapat dilihat pada

lampiran.

3.4 Kolom 1. Perencanaan Struktur Kolom

Dalam perhitungan dimensi profil pada kolom, diambil batang profil yang menerima beban terbesar, sedangkan yang lainnya disamakan.


Page 17

Struktur Baja II Dicoba dengan menggunakan Profil baja yang digunakan adalah I WF 400 x 300 x 10 x 16

h

dengan data – data sebagai berikut :

= 390 mm

b

= 300 mm

q = 107 kg/m

Ts = 16 mm

tb

= 10 mm

A = 136 cm 2

Wx = 1980 cm 3

Wy = 481 cm3

Ix = 38700 cm4

Iy

= 7210 cm4

ix = 16,9 cm iy = 7,28 cm

2. Dasar Perhitungan

Perhitungan reaksi perletakan, joint displacement dan besarnya gaya batang dilakukan dengan menggunakan softwere Structure Analysis Program (SAP) 2000 Versi 9. Input dan output data dapat dilihat pada

lampiran.

3.5 Pondasi 1. Dasar Perhitungan

Pondasi adalah suatu bagian dari konstruksi bangunan yang berfungsi untuk menempatkan bangunan dan meneruskan beban yang disalurkan dari struktur atas ke tanah dasar pondasi yang cukup kuat menahannya tanpa terjadinya differential settlement pada sistem strukturnya. Dalam perhitungan konstruksi atap baja gable dasar perthitungan pondasi menggunakan Pondasi Telapak Baja. Sebagai data awal dari penyelidikan tanah, diperoleh data sebagai berikut : Kedalaman = 1.3 m Nilai Conus = 25 kg/cm 2

Φ = 0 ( sudut gesek dalam tanah ) Γ = 20 KN/m3 ( berat volume tanah ) C = 40 KN/m3 (kohesi ) Didapatkan dari tabel kapasitas daya dukung meyerhorf ( 1963 ) dengan

υ = 0 , maka : Nc = 5,41


Page 18

Struktur Baja II BAB IV PERHITUNGAN KONSTRUKSI BAJA II (GABLE) B

4.1 Data Perhitungan

2 5 °

C

A

0 0 4

2500

Ketentuan - Ketentuan :

1. Type Konstruksi

: Portal Gable

2. Bahan Penutup Atap

: Seng Gelombang

3. Jarak Antar Portal

: 6 meter

4. Bentang kuda – kuda (L)

: 25 meter

5. Jarak Gording

: 1,72 meter

6. Tinggi Kolom (H)

: 4 meter

7. Kemiringan atap ( )

: 250

8. Beban Angin

: 55 kg/m 2

9. Bebab Berguna (P)

: 100 kg

10. Alat sambung

: Baut dan Las

11. Pondasi

: Telapak Baja

12. Baja Profil

: ST – 37


Page 19

Struktur Baja II 13. Modulus elastisitas baja

: 2.10 5 Mpa = 2. 10 6 kg/cm2

14. Tegangan ijin baja

: 1600 kg/cm 2

15. Berat penutup atap

: 10 kg/m 2

4.2 Perhitungan Gording

s

B

s

A

D x=

Menghitung Panjang Balok Diketahui (L) = 25 m 

Jarak miring AB = 12,5 / Cos 25 0

= 13,79 m



Tinggi Kuda-kuda = 12,5. tg 25 0

= 5,829 m



Jarak gording yang direncanakan

=2m



Banyak gording yang dibutuhkan

= (13,79/2) + 1 = 7,89 buah



Jarak Gording yang sebenarnya

= 13,79 m / 8 = 1,72m

Perhitungan Dimensi Gording Untuk dimensi gording dicoba dengan menggunakan profil baja C 12 dengan data-data sebagai berikut :

 A = 17 cm2  q = 13,4 kg/m  lx = 364 cm4  Wx = 60,7cm3  ly =4 3,2 cm4  Wy = 11,1 cm3


Page 20

Struktur Baja II Pembebanan pada gording :

1. Beban Mati / Dead Load - Berat gording

= 13,4 kg/m

- Berat penutup atap (1,72 m x 10 kg/m 2)

= 21.164 kg/m

- Berat baut + trackstang

= 2,53 kg/m

∑q = 37,094 kg/m Gording ditempatkan tegak lurus bidang penutup atap dan beban mati Px bekerja vertical, P diuraikan pada sumbu X dan sumbu Y, sehingga diperoleh: Y X

qy

X

qx 2 5 °

q

Gambar gaya kerja pada gording

qx

= q . sin α

= 37,094 . sin 25 0 = 15,68 kg/m

qy

= q . cos α

= 37,094 . cos 25 0 = 33,62 kg/m

Gording diletakkan di atas beberapa tumpuan (kuda-kuda), sehingga merupakan balok menerus di atas beberapa tumpuan dengan reduksi momen lentur maksimum adalah 80 %.

Gambar gaya kerja pada beban hidup atau beban berguna


Page 21

Struktur Baja II Momen maksimum akibat beban mati :

Mx 1

= 1/8 . qx . (l) 2 . 80% = 1/8 . 15,68. (6) 2 . 0,8 = 56,448 kgm

My1

= 1/8 . qy . (l) 2 . 80% = 1/8 . 33,62. (6) 2 . 0,8 = 121,032 kgm

2. Beban Hidup / Live Load

Gambar gaya kerja pada beban hidup atau beban berguna

Beban berguna atau beban hidup adalah beban terpusat yang bekerja di tengah-tengah bentang gording, beban ini diperhitungkan kalau ada orang yang bekerja di atas gording. Besarnya beban hidup diambil dari PPURG 1987, P = 100 kg

Px

= P . sin  = 100 . sin 25 0 = 42,26 kg

Py

= P . cos  = 100 . cos 25 0 = 90,63 kg


Page 22

Struktur Baja II Momen yang timbul akibat beban terpusat dianggap Continous Beam.

Gambar momen akibat beban berguna

Momen maksimum akibat beban hidup

Mx 2

= (¼ . Px . l) . 80 % = (¼ . 42,26 .6) . 0,8 = 50,712 kgm

My 2

= (¼ . Py . l) . 80 % = (¼ . 90,63 . 6) . 0,8 = 108,756 kgm

3. Beban Angin Beban angin diperhitungkan dengan menganggap adanya tekanan positif (tiup) dan tekanan negatif (hisap), yang bekerja tegak lurus pada bidang atap. Menurut PPPURG 1987, tekanan tiup harus diambil minimal 25 kg/m 2 . Dalam perencanaan ini, besarnya tekanan angin (w) diambil sebesar 65 kg/m2. W

X

X 2 5 °

Y

Gambar gaya kerja pada beban angin


Page 23

Struktur Baja II Ketentuan :



Koefisien angin tekan ( c )

= (0,02 x  - 0,4)



Koefisien angin hisap ( c’ )

= - 0,4



Beban angin kiri (W 1)

= 55 kg/m2



Beban angin kanan (W 2)

= 55 kg/m2



Kemiringan atap ( )

= 250



Jarak Gording

= 1,72 m

Koefisien Angin



Angin tekan ( c )

= (0,02 .  - 0,4) = (0,02 . 250 - 0,4) = 0,1



Angin hisap ( c 1)

= -0,4



Angin Tekan (wt)

= c x W 1 . (jarak gording) = 0,1 . 55 . (1.72) = 9,46 kg/m



Angin Hisap (wh)

= c1 . W1 . (jarak gording) = -0,4 . 55 . (1.72) = -37,84 kg/m

Momen maksimum akibat beban angin

Dalam perhitungan diambil harga w (tekan terbesar)

W max = 37,84 Kg/m W x = 0, karena arah beban angin tegak lurus sumbu batang balok.

Jadi momen akibat beban angin adalah :

Akibat Wx

=0

Mx3

= 1/8 . Wx . (l)2 . 80 % = 1/8 . 0 .6 . 0,8


Page 24

Struktur Baja II = 0 kgm Akibat Wy

= 37,84

My3

= 1/8 . W . (l) 2  . 80% = 1/8 . 37,84 . (6) 2 . 0,8 = 136,224 kg

Tabel perhitungan momen P dan M

Atap + Gording (Beban Mati)

Beban Orang (Beban Hidup)

Angin

q, P

37,094

100

55

qx,

15,68

42,26

0

qy,

33,62

90,63

9,46

Mx

56,448

50,712

0

My

121,032

108,756

136,224

4. Kombinasi Pembebanan



Akibat Beban Tetap

M

= M Beban Mati + M Beban Hidup

Mx

= Mx1 + Mx2 = 56,448 + 50,712 =107,2 kgm

My

= My1 + My2 = 121,032+ 108,756 = 229,788 kgm

Akibat Beban Sementara

M

= M Beban Mati + M Beban Hidup + M Beban Angin

Mx

= Mx1 + Mx2 + Mx3 = 56,448+ 50,712+ 0 = 107,2 kgm

My

= My1 + My2 + My3 = 121,032+ 108,756 + 136,224


Page 25

Struktur Baja II = 366,012 kgm

5. Kontrol Tegangan



Akibat Beban Mati + Beban Hidup

 

Mx

 

10702

Wy



My

≤ = 1600 kg/cm2

Wx



11,1

22978

= 1342,69 kg/cm 2 ≤ = 1600 kg/cm 2

60 ,7



2

2

 = 1342,69 kg/cm ≤  =1600 kg/cm ............ OK



Akibat Beban Mati + Beban Hidup + Beban Angin

 





Mx



My

10702



Wy

11,1

≤ = 1600 kg/cm2

Wx

36601

= 1567,13 kg/cm 2 ≤ = 1600 kg/cm2

60,7



2

2

 = 1567,13 kg/cm ≤  =1600 kg/cm ............. OK

6. Kontrol Lendutan Lendutan yang diijinkan untuk gording ( pada arah x terdiri 2 wilayah yang ditahan oleh trakstang). Syarat lendutan yang diizinkan akibat berat sendiri dan muatan hidup adalah : f = 1 /300 – 1/400 L 

Akibat Beban Mati : Fx1 =

Fy1 =

5.qx.L/74 384..E.Iy 5.qy.L4 384..E.Ix

5 .0,1568. 600/7

4



384. 2,1.106 .43,2

5 . 0,4084. 600

= 0,0011 cm

4



384. 2,1.10 6 .364

= 0,90 cm


Page 26

Struktur Baja II



Akibat Beban Hidup : Fx2 =

Fy2 =





48..E.Iy Py.L3 48..E.Ix

42,26 . 600/7

3

Px.L/73

48 . 2,1.10 6 .43,2 90,63 .600

= 0,0061 cm

3



= 0,534 cm

48. 2,1.10 6 . 364

Akibat Beban Angin : Fx3 =

Fy3 =

5.Wx.L/74 384..E.Iy 5.Wy.L4 384..E.Ix



5 . 0 600/7

4

384. 2,1.10 6 .43,2

5 . 0,1362 600

= 0 cm

4



384. 2,1.10 6 . 364

= 0,300 cm

Akibat Kombinasi Pembebanan : 

Akibat Beban Mati + Beban hidup : Fx = Fx 1 + Fx2 + Fx3= 0,0011 + 0,0061+ 0 = 0,0072 cm Fy = Fy1 + Fy2 + Fy3 = 0,90 + 0,534 +0,300 = 1,734 cm F1 =

Fx 2  Fy 2 = 0,00722  1,7342

= 1,74 cm < f = 1/250 . 600 = 2,4 cm….OK 4.3 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


Page 27

Struktur Baja II Px = Beban berguna arah sumbu x P total = Gx + Px

= (qx . L) + Px

Karena batang tarik dipasang satu buah, jadi per batang tarik adalah : P = P tot = (qx . L) + Px) = (19,04. 10) + 42,26  /2 = 116,37 kg P

_

=

Fn

=

Fbr

= 125% . Fn

Fbr

= ¼ .  . d2, dimana :

d 

Fn P



=



4. f br



= 1600 kg/cm 2, dimana diambil  =





σ

116,37 1600

4.0.09 3,14

_ σ

= 0,07273 cm 2

= 1,25 . 0,07273 = 0,09 cm 2

 0.34 cm

Maka batang tarik yang dipakai adalah Ø 10 mm.

4.4 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.

N dicari dengan syarat keseimbangan, sedangkan P = gaya / tekanan angin.


Page 28

Struktur Baja II Beban angin = 55 kg/cm 2 P = beban angin x (a x b)/2 P = 0,5.55.6.13,79 = 2275,35 kg = 2275,35/4= 568,84 kg  = arctg.

Nu =

 

13,792

P cos  a

N Fn

6

=

= 66,41 o

568 ,84 o

cos 66,41

 Fn 

N





= 1421,42 kg.

1421,42 1600

 0,89 cm2

Fbr = 125% . Fn = 1.25  0,89 = 1,11 cm2. Fbr = ¼  d2 d =

4.Fbr



=

4  1,11 3.14

= 0,7 cm.  7 mm

Maka ikatan angin yang dipakai adalah Ø 16 mm


Page 29

Struktur Baja II 4.5 Menghitung Pembebanan pada Portal Gabel

Sebelum mendimensi portal gabel, hal terpenting yang pertama dilakukan adalah mengidentifikasi beban yang bekerja pada konstruksi. Beban tersebut nantinya akan menentukan ekonomis atau tidaknya suatu dimensi portal. Distribusi pembebanan pada atap Type F 1 adalah sebagai berikut :

Data-data yang diperlukan :



Jarak antara kuda-kuda

=6m



Bentang kuda-kuda

= 25 m



Kemiringan atap

= 250



Dimensi kuda-kuda (dicoba)

= IWF 400 . 300 . 10 . 16



Jarak gording

= 1,72 m



Berat sendiri penutup atap

= 10 kg/m 2

1. Akibat Beban Mati (Dead Load) Pembebanan pada Balok Gable akibat beban-beban yang dipikul oleh 1 gording dengan bentang 2 m :



Berat penutup atap = 10 kg/m 2 P = berat penutup atap x jarak gording = 10 kg/m2 . (1,72 m)



= 189,2 kg/m

Berat sendiri gording P = berat sendiri gording + jarak kuda-kuda = 25,3 kg/m



x6

Berat kuda-kuda (dicoba IWF

= 151,8 kg/m 400 . 300 . 10. 16)

Berat sendiri = 107 kg/m P =107 x 1,72 kg/m



= 184,04 kg/m

Berat ikatan angin (P = 25% P kuda-kuda) P = 0,25 . 184,04 kg

= 46,01 kg/m


Page 30

Struktur Baja II 

Berat alat penyambung (10 % . P kuda-kuda) P = 0,1 . 184,04 kg

= 18,404 kg/m

Berat total beban mati (DL)

+

= 589,45 kg/m

Pendimensian pada SAP 2000 v.12, berat sendiri kuda-kuda sudah termasuk dalam perhitungan pendimensian sehingga berat sendiri kuda-kuda tidak dihitung. Jadi Ptotal (untuk perhitungan SAP)

= DL – berat kuda-kuda = 405,41 kg/m

2. Akibat Beban Hidup (Life Load) Beban Hidup ( LL) = 100 kg/jarak gording

3. Akibat Beban Angin (Wind Load) Koefesien angin (C) Angin tekan (W tk ) = Ctk . W. L = 0,2 . 25 . 6 = 30 kg/m Angin hisap (W hs) = Chs . W. l

= -0,4 . 25 . 6 = -60 kg/m

Angin tekan (W tk ) = Ctk . W. L = 0,2 . 35 . 6 = 42 kg/m Angin hisap (W hs) = Chs . W. l

= -0,4 . 35 . 6 = -84 kg/m

Pwx tk

= Pw cos 

= 30 . cos 250

= 27,18 kg

Pwy tk

= Pw sin 

= 42 . sin 250

= 38,06 kg

Pwx hs

= Pw cos 

= -60 . cos 250

= -54,378 kg

Pwy hs

= Pw sin 

= -84 . sin 25 0

= -76,13 kg

4.6 Menghitung Gaya – Gaya Dalam

Perhitungan reaksi perletakan, joint displacement dan besarnya gaya batang dilakukan dengan menggunakan softwere Structure Analysis Program (SAP) 2000 Versi 12. Input dan output data dapat dilihat pada lampiran, sedangkan dibawah ini adalah resume dari perhitungan gaya-gaya yang bekerja.31


Page 31

Struktur Baja II Hasil input SAP diperoleh sebagai berikut :

Gambar 1.Rasio

Gambar 2.Reaksi Perletakan Comb 1


Page 32

Struktur Baja II

Gambar 3.Reaksi Perletakan Comb 2

Gambar 4.Gaya Lintang Comb 1


Page 33

Struktur Baja II

Gambar 5. Gaya Lintang Comb 2

Gambar 6.Momen Comb 1


Page 34

Struktur Baja II

Gambar 7.Momen Comb 2

Gambar 8.Gaya Normal Comb 1


Page 35

Struktur Baja II

Gambar 9.Gaya Normal Comb 2

Tabel.1.Reaksi Tumpuan

Joint Text

OutputCase Text

RH Kgf

RV Kgf

A

COMB1

10854,5

10626,78

A

COMB2

10238,82

9920,28

E

COMB1

-10854,5

10626,78

E

COMB2

-10169,22

1008,21

RH max Kgf

RV max Kgf

10854,5

10626,78

-108854,5

10626,78

Tabel.2.Gaya Momen No batang

Momen (M) COMB1

COMB2

Momen Max

1

21393,83

-20189,1

21393,83

2

-19188,16

-19245,2

-19245,2

3

-19188,16

-18754,8

-19188,2

4

-21393,83

22253,78

22253,78


Page 36

Struktur Baja II Tabel.3.Gaya Lintang No batang

Lintang (L) COMB1

Lintang

COMB2

Max

1

-10145,5

-9858,69

-10145,5

2

-6247,95

-6426,09

-6426,09

3

6247,95

5925,98

6247,95

4

10145,5

10252,15

10252,15

Tabel.4.Gaya Normal No batang

Normal (N) COMB1

Normal

COMB2

Max

1

-2560,28

-2623,1

-2623,1

2

-14107,75

-13874,4

-14107,8

3

-14107,75

-14074,8

-14107,8

4

-2560,28

-2253,68

-2560,28

4.7 Kontrol Balok yang direncanakan

1.

Terhadap Momen Tahanan (Wx) Mmax

= 22647,40 kgm

Wx

=

2264740 1600

= 2264740 kgcm

= 1415,4625 cm 3

Profil baja WF 400 . 300. 10 . 16 dengan harga Wx hitung = 1415,46 cm 3 < Wx rencana = 1980 cm 3, maka profil baja ini dapat digunakan.......... (OK)

2.

Terhadap Balok yang Dibebani Lentur ( KIP ) Profil baja yang digunakan adalah WF

dengan data-data

400 . 300. 10 . 16

sebagai berikut : q

= 107 kg/m

Ix

= 38700 cm 4

A

= 136 cm2

Iy

= 7210 cm4

b

= 300 mm = 30 cm

Wx

= 1980 cm 3

h

= 390 mm = 39 cm

Wy

= 481 cm 3

ts

= 16 mm = 1,6 cm

ix

= 16,9 cm


Page 37

Struktur Baja II tb

= 10 mm = 1 cm

r

= 22 mm

iy

= 7,28 cm

Cek Profil berubah bentuk atau tidak :

-

-

h/tb

< 75

39/1

< 75

39

< 75

L/h

> 1,25 . (b/ts)

172/39 > 1,25 . (30/1,6) 4,5

> 25,43

Jadi pada penampang terjadi perubahan bentuk (PPBBI 1984 pasal (1)). Terhadap bahaya lipatan KIP. 1 6

hb 

-

1 6

 300  (2 x16)  44,66 = 4,466 cm

Iy Bidang yang diarsir = (

1 12

 (1,6)  (30) 3 )  (

1 12

 (4,466)  (1) 3

= 360 + 0,372 = 360,372 cm 4 Luas yang diarsir = (0,16 x 30) + (1 x 4,466) = 9,266 cm 2

-

iy =

=

360,372 9,266 Lk iy

 6,2 cm

 dengan L panjang batang = 1379 cm

Dimana Lk jarak antara titik-titik sokong lateral = 300 cm

=

300 6,2

 48,38  = 1,215 +

48,38  47 49  48

 (1,215  1.205)

 = 1.228  tabel 3 hal 15 PPBBG Syarat Berubah Bentuk



  KIP

 


Page 38

Struktur Baja II  KIP 

 2  E  y 2

 2  E 3.14 2  2100000    418,5 kg/cm 2 2 2 ( L ) (1379 ) iy 6,2

   1,228 x 418,5 = 513 kg/cm 2 <



  KIP



 1600 kg/cm2

Jadi balok IWF 400 . 300 . 10 . 16 aman dan tidak mengalami tegangan KIP

- Kontrol Terhadap Tegangan Lentur yang Terjadi  





M ma x



Wx

2264740 1980



 1600 kg/cm2

 1143,80kg / cm 2

  1143 ,80kg / cm 2    1600 kg / cm 2

……………… OK

Jadi balok aman terhadap tegangan lentur.

2. Kontrol Terhadap Tegangan Geser yang Terjadi D.Sx



=

D

= 10854,59 kg

tb. Ix

Tegangan geser yang diijinkan   0,6.  0,6.1600  960 kg / cm 2 Sx =  

Ix 0,5.h

=

38700 0,5.39

10854 ,59.1984,6 0,65 .38700

= 1984,6 cm3 = 856,37 kg/cm 2

= 856,37 kg/cm 2 < 960 kg/cm2 .................OK Jadi balok aman terhadap tegangan geser.


Page 39

Struktur Baja II 4.8 Perhitungan Kolom

Dalam perhitungan dimensi profil, diambil batang profil yang menerima beban terbesar, sedangkan yang lainnya disamakan. Dicoba dengan menggunakan Profil baja yang digunakan adalah I WF 400 x 300 x 10 x 16 dengan data – data sebagai berikut :

h

= 390 mm

b

= 300 mm

q = 107 kg/m

Ts

= 16 mm

tb

= 10 mm

A = 136 cm 2

Wx = 1980 cm3 Ix

= 481 cm4

Wy = 481 cm3 Iy

= 7210 cm4

ix = 16,9 cm iy = 7,28 cm

Dari hasil analisis SAP didapat Pu kolom sebelum menggunakan crane sebesar 22647,40 kg,karena menggunakan crane maka Pu ditambah dengan Pu setelah menggunakan crane Asumsi : jepit – sendi

Lk = 0.7 * h1 = 0.7 * 400 = 280 cm

 rmin ≥ 



rmin ≥ 1,12 cm Mencari luas bruto minimum :

  Agmin =  ; dimana υ = 0.85

 Nilai ω berdasarkan nilai λc :    λc =  x         = x       = 2,69

Karena λc > 2,69, maka nilai ω = 1.2 5 λc2 = 9.0451   Maka nilai Agmin =     2 =  = 59,1 cm


Page 40

Struktur Baja II Kontrol penampang

1. Cek kelangsingan penampang Pelat sayap

λ < λp   λ =  =  = 18,75   λp =  =   = 108,44

λ = 18,75 < λp = 108,44 ……….OK!!! Pelat badan

λ < λp   λ =  =  = 39   λp =  =   = 108,44

λ = 39 < λp = 108,44……….OK!!! 2. Kuat tekan rencana kolom, φPn

υPn

= 0.85*Ag*Fy = 0.85x136x2400 = 277440 kg

  ≤ 0.2   = 0.048 ≤ 0.2, maka digunakan persamaan :   +  ≤ 1    3. Kuat lentur rencana kolom, φMnx Mnx

= Fy . Wx = 2400 . 1980 = 4752000 kgcm = 47520 kgm

Diperoleh nilai Mmax

= 18352,42 (akibat momen balok crane)

4. Rasio tegangan total

  +  ≤ 1    DANI SENDI A_1005302_PEND.TEKNIK BANGUNAN

Page 41

Struktur Baja II   +    ≤ 1 0,45 ≤ 1 …………OK Jadi kolom IWF 400

. 300 .10 . 16

kuat menerima beban dan memenuhi

syarat. 4.9 Perhitungan Balok Cranegirder

1. Data – data Crane Kapasitas Crane

= 5 ton

Berat Sendiri Crane

= 20 ton

Berat takel

= 2 ton

Jarak bersih dihitung dari sisi atas rel ke puncak kolom = 1 m Berat sendiri rel (ditaksir)

= 30 kg/m

Jarak roda-roda Crane

= 3.6 m

Jarak bersih dari permukaan lur kolom ke rel = 25 cm Jarak minimum lokasi takel terhadap rel = 1 m RA = ½ (20) + 7 (23,55/24,55) RA = 16,71 ton dipikul 2 roda tekan, masing – masing 8,35 ton



Sekarang Tinjau Balok Crane Bentang 6 meter Agar diperoleh momen maksimum, maka anatra resultante gaya 2 roda merupakan lokasi as balok tersebut

   = 10,8 ton  RB = 16,71 – 10,8 = 5,91 ton RA =

Momen maksimun yang terjadi : Dititik b = 10,8 (3-0,9-1,8) = 3,24 tm Dititik a = 5,91(3-0,9) = 12,411 tm Momen maksimum = 12,411 tm Koefisien kejut = 1.15 (PPI 1983) Momen maksimum pada balok crane akibat beban hidup = 1.15(12,441) = 14,27 tm


Page 42

Struktur Baja II



Akibat Beban Mati Berat sendiri rel + berat sendiri balok crane = 30 + 150 = 180 kg/m

 

M = (180)(6) = 135 kgm = 0,135 tm Jadi momen total = 14,27 + 0,135 = 14,405 tm



Reaksi Maksimum Balok Crane Terjadi jika salah satu roda crane tepat pada perletakkan balok tersebut, Berat sendiri rel + berat sendiri balok crane = 180 kg/m



Akibat Beban Hidup Crane RA = 8,35 + 8,35 ((6-3,6)/6) = 11,69 ton Koefisien kejut = 1.15, maka RA = 13,44 ton Akibat beban sendiri rel + balok crane RA = 0.5(0.18)(6) = 0,54 ton Jadi, RA = 13,44 + 0,54 = 13,98 ton



Gaya Rem Melintang (Lateral Force)

Biasanya 1/15 (beban kapasitas crane + berat takel) umtuk : lintasan dimana ada 2 roda Beban lateral per roda = 0.5 x

  (5+2) = 0.233 ton

Kita sudah tahu bahwa akibat beban roda 8,35ton, momen maksimum yang bekerja pada balok crane = 12,411 tm Jadi akibat 0.2333 ton, momen = (0.233/8,35)12,411 = 0,346 tm



Menentukan Profil Balok Crane

Mutu baja St.37 Momen maksimum yang dipikul = 14,405 tm   Wx = = 900,3 cm3



Coba IWF 300.200.8.12, dimana Wx = 771 cm 3. DANI SENDI A_1005302_PEND.TEKNIK BANGUNAN

Page 43

Struktur Baja II Dikombinasikan dengan memakai profil kanal C 12, yang diikatkan pada flens IWF.

Tentukan Garis Berat Penampang Gabungan



Berjarak y dari serat atas : y=

(  )() = 9,56 cm  = 11300 + (72,4)(12,5+0,9-9,56) 2 + 197 +(37,4)(9 – 2,14)2

Ix

= 13590,215 cm 4 Cek kembali terhadap momen maksimum :     σatas = = 1013,3 kg/cm 2

    (-) σtekan = = 2198,3 kg/cm2  

Pengecekan Tegangan Akibat Beban Lateral

Iy = Ixkanal + Iyflens tertekan dari IWF dimana Iy flens tekan IWF diambil ½ = 2690 + 800 = 3490 cm4 Momen maksimal lateral = 0,342 tm    () σtekan = = 108,11 kg/cm2



tekan total = 108,11 + 1013,3 = 1121,41 kg/cm 2



Mencari Tegangan Izin KIP dari Balok Crane

Karena akibat beban lateral tersebut, balok crane mengalami KIP       σcr = 1.0363x107   (1+0.156 )0.5 + k 2   Dimana : Iy = inersia penampang total terhadap sumbu y = 2690+ 1600 = 4290 cm4 H = jarak titik berat flens tekan (terdiri dari kanal + flens IWF) terhadap titik berat flens tarik


Page 44

Struktur Baja II Mencari titik berat flens tekan: y =

(  )(  )() ()

= 1,91 cm Jarak titik berat flens tekan kef lens tarik = (29,1+0.9- (

  ) - 27)

= 2,7 cm

Tentukan Konstanta Torsi



 J = ∑  b t3 Dimana : b = ukuran terbesar dari penampang persegi t = ukuran terkecil dari penampang persegi untuk : badan IWF flens IWF badan kanal flens kanal

   = 20(1)3 . 2   = (22-1,25-1,25) (0.9) 3   = (8)(1.25)3 . 2  = (29,4-1.2-1.2)(0.9)3

= 6,561 cm 4 = 23,04 cm 4 = 4,74 cm4 = 10,41 cm 4

maka, J = 44,76 cm 4 Menentukan harga k 2 dari table

        =  = 0,8

n =

Dari tabel k2 (Tabel 5-4 Desain Of steel structures by arya armani didapat) : k 2 = 0,6

σcr

   0.5 = 1.0363x10 7   (1+0.156  ) + 0.6        = 3439,7 + 1448,5 = 4888,2 kg/cm 2

Mutu baja yang digunakan gunakan St.37, σ y = 2400 kg/cm 2


Page 45

Struktur Baja II  σcr > ½ σy maka dipakai angka kekakuan ekivalen  untuk menentukan izin KIP

  =     =   = 20,72   σcr =*     

 1970,69 kg/cm        = 1180 kg/cm 2

2

Sedangkan tekanan yang bekerja 1121,41 kg/cm 2 < σkip = 1180 kg/cm 2 



Balok crane aman terhadap KIP

Gaya Rem Memanjang

Besarnya 1/7 reaksi maksimum yang terjadi pada masing-masing roda = 1/7 (8,35) = 1,19 ton. Gaya ini bekerja pada rel. Jika tinggi rel = 7.5 cm maka momen memanjang = 1,19 (7.5 + 9,56) = 20,3 ton. Tegangan yang terjadi :

  σ =  +  = 10,8 + 11,7 = 22,5 kg/cm 2 Sangat kecil jadi diizinkan



Menentukan Hubungan Profil IWF dan Kanal

Gaya lintang maksimum yang bekerja = 10,58 ton

.b

=

D.Sx

. Ix

Sx = 37,4 (9,56-2,14) = 277,5 cm 3 Gaya geser horizontal yang bekerja pada bidang kontak Flens IWF dan kanal =

    = 214,19 kg/cm

Untuk sepanjang 600 cm, gaya geser horizontal = 214,19 x 400


Page 46

Struktur Baja II = 85678,5 kg Dipikul oleh baut (pakai baut hitam mutu 4.6) M16 Ngeser 1 irisan = ¼ π(1.2)20.6.1600 = 1085.7344 kg Ntumpuan

= 1.7x0.9x1600x1.5 = 3672 kg

Jumlah baut =

  = 78,9 pakai 2 x 50

Cek jarak baut : maksimum = 7d = 7 * 1.6 = 11.2 cm, pakai 12 cm Jadi jumlah baut satu baris =

  = 50 buah

Jadi, pakai 2 baris baut M16 jarak satu sama lain = 12 cm



Merencanakan Konsol

Reaksi balok crane pada lokasi konsol akan maksimum jika salah satu roda tepat berada di perletakkan tersebut. RB = 8,35 + 2,4/6(8,35) = 13,09 ton Koef kejut = 1,15 Jadi akibat beban crane RB = 1,15 x 13,09 = 15,05 ton Akibat beban rel = 30 x 6 = 180 kg Akibat balok crane = (29,4 + 56,8)x6 = 517,2 kg Rtotal = 5,05 + 0,18 + 0,5172 = 15,74 ton M

= 15,74 x 0.225 = 3,54 tm

Pada lokasi gaya, bekerja tegangan geser    τ= = 16,96 cm 2

  

Coba IWF 200.100.4,5.7 Abadan = 0.45(20-0.7-0.7) = 8.375 cm 2, berartai sisanya harus dipikul oleh potongan WF setinggi (16,96-8.375)= 8,58 ambil 10 cm Panjang konsol ambil 20,5 + 20 = 42,5 cm,

  () = 21,25 cm, pakai baut HTB Φ16 mm, jarak baut diambil 7d = 112 mm, ambil 100mm    Kt baut no 1 =        = 2400 kg (dipikul 2 baut) Tinggi IWF potongan pada sisi luar kolom =


Page 47

Struktur Baja II

Sebelumnya ebih baik periksa terlebih dahulu IWF konsol tepat di sebelah kanan sedikit dari luar kolom.

M = 3,54 tm D = 15,74 ton Cek penampang sedikit sebelah kanan permukaan luar kolom. Data – data : Ix = 1580 cm 4

A = 23.18 cm 2

() () ()  =  = 21,8 cm  Ix = 1580+(23.18)(21,8-6)2+ ()()+      0.45(21.25)(20+21.25 – 21,8 – )2 +   10 (0.7)(20+21.25 – 0.55)2 y =

()() +

= 17305,2 cm4    σatas = = 445,9 kg/cm 2



untuk geser, anggap hanya dipikul beban

 τ = () = 877,7 kg/cm 2 < 0.6 σijin = 960 kg/cm 2.......OK σi = (3002+3x877,7)0.5 =1549 kg/cm 2 < 1600 kg/cm 2 …… OK



Perhitungan Baut

Baut HTB Φ16 mm tipe A325_N

 σtr =    () = 597 kg/cm2 < 44ksi (3080)….. OK Gaya tarik awal T untuk Φ16 mm tipe A325 = 85 KN = 85000/9.8 = 8673.5 kg, tegangan geser izin (akibat gabungan tarik + tekan)

τijin

  ), dimana Fv = 15ksi = 1050 kg/cm 2   = 1050 (1 – ) = 953 kg/cm2  = Fv(1 –


Page 48

Struktur Baja II Jumlah baut = 10 buah, gaya geser = 15,740 ton

 = 783 kg/cm2 < 960 kg/cm2 …..OK  ()

τ =

4.10 Perhitungan Base Plat

Gaya Normal dan gaya lintang yang terjadi pada kolom setelah dibebani Crane adalah : DA = 10854,5 kg NA = 22647,4 kg Mmax = 22647,4 kgm = 226474 kgcm Ukuran Base Plate ditaksir 45 cm x 35 cm dan tenat 10mm = 1cm Kontrol tegangan yang timbul :

  σb =    < σbijin = 225 kg/cm 2 F = a.b =45 x 35 = 1575 cm 2

 

 

Wu = . a2 . b = . 452 . 35 = 11812,5 cm 3

σb

=

    

= 143,79 + 19,172 = 162,96 kg/cm 2 < 225 kg/cm 2……OK

Angker Baut Angker yang digunakan sebanyak 4 buah Akibat beban Gaya geser, tiap baut memikul beban

   =  = 2713,625 kg Diameter angker baut d =

    

/4



= 1,89 cm = 19 mm Ambil baut Φ16 sebanyak 4 buah Fgs

= 4 . ¼ . π . d2 = 4 . ¼ . π . 1.62 = 8,0384 cm 2

Kontrol tegangan yang terjadi


Page 49

Struktur Baja II  = 

τ

  = = 337,58 kg/cm 2 < 960 kg/cm2………..OK 

4.11 Perhitungan Sambungan

1. Pertemuan balok dan kolom Bekerja momen 13424,38 kgm Pakai baut Ø16 Jarak baut dalam satu baris ambil 5d = 8 cm (antara 2,5d s/d 7d)

0 6

4 6

6 7

4 6

4 6 4 6 4 6 4 6

1 2 3 4 5 6

m m l 500 a m b i

coba pakai 2x6 baut HTBØ16 tipe A325

Tinjau akibat momen 13424,38 kgm

Berarti baut no.6 tertarik dan sebagai titik putar ambil baut no.1 Kt 

13424,38.100(8  8  8  8  8  8  8  8  8) 80 2  72 2  64 2  56 2  48 2  40 2  32 2  24 2  16 2  8 2

= 6617,69 kg

Dipikul 2 baut masing-masing = 3308,08 kg  tr 

3308,08 = 1646,51 kg/cm 2 < 44ksi = 3080kg/cm2.............OK 1  (1,6 2 ) 4

Gaya geser yang bekerja 2408,08 kg karena geser bekerja secara

 bersamaan dengan tarik, maka tegangan izin F’v = Fv (1 -  (f t . Abaut)) Dimana T

= gaya pratarik awal = 125 KN untuk A325Φ16 mm = 125000/9.8 = 12755 kg

  = 4839,28 kg  F’v = 1050(1 -  ()) = 1048,621 kg/cm 2  Yang bekerja = = 99,85 kg/cm2 < 862,94 kg/cm 2… ......OK   ()  f t . Abaut =


Page 50

Struktur Baja II 2. Perhitungan Sambungan di titik Bahul MC = 4988,19 kgm = 498819 kgcm DC = 3388,19 kg h2

30  66,2cm cos 25

Diameter baut ditaksir  ½ “ = 12.7 mm Jarak antar baut : S1

=

1,5 d

-

1,5(12.7)

S

=

3d - 3(12.7)

19.05 mm

- 38.9 mm

1.905cm

- 3.89 cm

2,5 d

-7d

2,5(12.7)

- 7(12.7)

31.75 mm

- 88.9 mm

3.175 cm

- 8.89 cm

diambil S = 3 cm

diambil S = 8 cm

Direncanakan menggunakan baut  ½ “ sebanyak 2 x 6 buah. (11)2

=

9

cm2

9 cm

(12)2

=

81

cm2

=

15 cm

(13)2

=

225

cm2

14

=

21 cm

(14)2

=

441

cm2

15

=

27 cm

(15)2

=

729

cm2

16

=

33 cm

(16)2

=

1089

cm2 +

12

=

2574

cm2

11

=

12

=

13

3 cm

Gaya baut terbesar pada baut paling atas ( T ) : T 

M .l 6

l2



498819 2574

 193,79 kg

Karena baut berpasangan, maka setiap baut menerima gaya sebesar : P = ½ .T = ½ . 227,038 = 387.58 kg Kontrol tegangan aksial akibat momen terhadap ulir :  ta 

P 1

4

. .d

2

387,58

 u

1

4

.3,14.0.999

2

 494 ,74 kg / cm 2


Page 51

Struktur Baja II dimana du = 9.99 mm = 0.999 cm kg  t .ijin  0,7.  0,7.1600  1120

cm 2

 ta  494,74kg / cm2   t .ijin  1120 kg / cm2 ……………. OK Gaya geser baut akibat gaya lintang : DD = 3388,19 kg Setiap baut memikul gaya geser sebesar Q = V/6 = 3388,19/6= 564,69 kg Gaya geser pada baut :  

Q About

564,69

 1

4

   12.7

2

 446 kg / cm 2    960 kg / cm 2 ……. OK

Kombinasi gaya geser dan gaya aksial baut :  t   2 ta  1,56 2  t  494,72 2  1.56  (446) 2  745,021 kg / cm2    1600 kg / cm2

Gaya geser pada ulir :  

Q About

564 ,69

 1

4

. .0,999

2

 720 ,79 kg / cm 2    960 kg / cm 2 …..OK

3. Perhitungan Las Pelat Sambung Arah Sejajar Kolom Tebal las ditaksir a = 4 mm = 0,4 cm Panjang las (lbr) = 36 cm P = N balok = 13424,38 kg Beban ditahan oleh las kiri dan las kanan, masing-masing sebesar P kiri dan P kanan, dimana : Pki = Pka = ½ . P = ½ . 13424,38 = 6712 kg Ln = lbr – 3a = 36 – (3 x 0,4) = 34.8 cm D = Pki . sin 45  = 6712 . sin 45 = 4746 kg  

P Fgs



P lbr  a



6712 36  0.4

 466 ,11kg / cm 2    960 kg / cm 2 ..OK


Page 52

Struktur Baja II N

 

N



F tr

l n .a

4114,65



 295 ,59 kg / cm 2    1600 kg / cm 2 ..OK

34.8  0,4

Kontrol :  i





2

 3 2  295,592  3  466,112  859,73kg / cm2 



 1600 kg / cm2

Kesimpulan : Tebal las 0,4 cm dapat digunakan pada pelat penyambung arah sejajar kolom.

4. Perhitungan Las pelat Sambung Arah Sejajar Balok Tebal las ditaksir a = 4 mm = 0,4 cm Panjang las (lbr) = 100 cm Mc = 498819 kgcm Ln = lbr – 3a = 100 – (3 x0,4) = 98.8 cm e = 1/3 . H + ¼ .0,4 . 2 = 1/3 x 66.2 + ¼ x 0.4 . 2 = 22.21 cm D 

M e



498819 22.21

 22459,2 kg

D = N = D sin 45 = 22459,2 sin 45  = 15881,05 kg  

 

D F gs

N F tr



D l br .a



N l n .a



15881,05



100  0.4

 397 ,026 kg / cm 2    960 kg / cm 2 .OK

15881,05 98.8  0.4

 401,84 kg / cm 2    1600 kg / cm 2 ....OK

Kontrol :

  2  3 2  397,0262  3  401,842  932,9 kg / cm2  ...OK 

i



 1600 kg / cm2

Kesimpulan : Tebal las 0,4 cm dapat digunakan pada pelat penyambung arah sejajar balok.

4.12 Perhitungan Pondasi

Sebagai data awal dari penyelidikan tanah, diperoleh data sebagai berikut : Kedalaman = 1.3 m DANI SENDI A_1005302_PEND.TEKNIK BANGUNAN

Page 53

Struktur Baja II Nilai Conus = 25 kg/cm 2

Φ = 0 ( sudut gesek dalam tanah ) Γ = 20 KN/m3 ( berat volume tanah ) C = 40 KN/m3 (kohesi )

Didapatkan dari tabel kapasitas daya dukung meyerhorf ( 1963 ) dengan υ = 0 , maka : Nc = 5,41 Nq = 1

Nγ = 0 Perhitungan kapasitas daya dukung Reaksi horizontal = 10854,50 kg = 108,545 KN Reaksi vertikal = 10626,78 = 106,2678 KN Momen = 22647,40 kg.m = 226,474 KN.m

Perhitungan daya dukung tanah Direncanakan kedalaman tanah D = 1,3 m Beban Vertikal total Pv = reaksi vertikal + berat k olom ( 40/30 – 5,3 meter ) = 106,2678 + 0,4. 0,3. 5,3 ( 16 ) = 116,44 KN

Sudut α arah gaya yang di bentuk Pv dan reaksi horicontal ( RH ) dari pondasi :

 Pv    116,44  tan   tan     46,9 0     RH  108,545 



Daya dukung pondasi adalah:

 = 

dimana qc = tekanan ujung konus ( kg/cm 2 )

t

SF = safety factor ( diambil = 0,5 )

  =  = 12,5 kg/cm t

2


Page 54

Struktur Baja II Ny =

=



 

Ny = factor daya dukung tanah

 2  = 31,25 kg/cm

Daya dukung untuk taksiran sebesar 25 mm menurut Mayer Hoff

  = = 104,17 kg/cm 2  

qa =

  *  + = *  + = 35,77 cm

B=

2

= 3,577 m ∞ 3,6 m

Luas pondasi = 1,5 x 1,5 = 2,25 m 2

Sc = 1 + 0,2 B’/B tg 2 ( 45 +υ/2 ) =1 + 0,2 . 1. tg2 ( 45 + 0/ 2 ) = 1,2 Sq = 1 D B



1,3 1,5

 0,867

Dc = 1 + 0,2 D/B’ Tg 2 (45+υ/2) = 1 + 0,2 . 0,867 tg2 ( 45 + 0/2 ) = 1,17 Dq = 1 Ic = iq = 1 – α/90 = 1 – 0,75 / 90 = 0,99

Po = D γ = 1, 3 x 20 = 26 Kapasitas daya dukung tanah , dengan Nγ = 0 qu = Sc.dc.ic.c.Nc + Dq . dq . iq .Po. Nq = 1,2 .1,17 . 0,99 .40 . 5,41 + 1.1. 0,99 . 26 . 1 = 329,10 qun = qu – D γ = 329,1 – 26 = 303,1 dengan menggunakan angka keamanan = 5, maka q safe = qun/5 = 303,1/ 5 = 60,62 Psafe = q safe .B . B = 60,62 x 1,5 x 1,5 = 136,395 Kontrol Pv =83,60 KN ≤ P safe = 136,395 KN ........................OK

Dimensionering pondasi


Page 55

Struktur Baja II Fc’ = 20 Mpa Tebal pondasi direncanakan setebal = 200 mm D = h – (1/2 tul pokok + degging ) = 200 – ( ½ 20 +60 ) = 130 mm = 0,13 m Dimensi rencana dipakai bujursangkar B = 1,5 m

Stabilitas pondasi Keliling kritis bo = 2 (( 0,3 + 0,13/2 ) + ( 0,4 + 0,13/2 )) = 1,66 m Luas kritis = ( 0,3 + 0,13/2 ) . (0,4 + 0,13/2 ) = 0,17 m 2 Luas pondasi = 1,5 x 1,5 = 2,25 m 2 Luas yang terbebani geser = 2,25 – 0,17 = 2,08 Gaya geser Vu = q safe . luas yang terbebani geser = 60,62 . 2,08 = 126,09

Vc = 4 √fc’ . bo . d = 4√ 20 . 1,66 . 0,13(1000) = 4316 Vu =126,09 KN ≤ υ Vc =0,6 . 4316 = 2589,6 KN ..............OK Untuk geser pons cukup diantisipasi oleh kapasitas beton saja. Panjang

1,5  0,3    0,13  0,47 m 2  

pembebanan geser = 

Gaya geser Vu = q safe . 1,5 . 0,47 = 60,62 . 1,5 . 0,47 = 42,74

Vc = 1/6 √Fc’ . bw. D = 1/6 √ 20. 1,5 . 0,13(1000) = 145,34 Vu = 35,64 KN ≤ υ Vc = 0,6x145,34 = 887,204 KN ..................OK

t = 0,3m

1,5 m

Daerah pembebanan

1,5 m

geser satu arah

1,5 m


Page 56

Struktur Baja II BAB V KESIMPULAN

Dari perhitungan perencanan yang telah dilakukan, dapat diketahui hasil perencanaan konstruksi portal baja dengan data-data sebagai berikut :

5.1. Deskripsi

 Type Konstruksi

: Portal rectangular gable

 Bahan penutup atap

: Seng Gelombang

 Jarak portal

:6m

 Panjang bentang

: 25 m

 Tinggi kolom

: 4m

 Kemiringan atap (α)

: 250

 Berat Crane

: 20 ton

 Alat sambung

: Las dan baut

 Pondasi

: Telapak baja

5.2. Pembebanan



Beban mati

: 37,094 kg/m



Beban hidup

: 100 kg



Tekanan angin

: 55 kg/m



Kombinasi pembebanan -

Kombinasi 1

: Mx = 107,02 kgcm My = 229,788 kgcm

-

Kombinasi 2

: Mx = 107,02 kgcm My = 366,012 kgcm

5.3. Dimensi Portal

 Dimensi gording

: profil C12

 Dimensi batang tarik ( trackstang)

: Φ 10 mm

 Dimensi ikatan angin

: Φ 16 mm

 Dimensi balok gable

: profil IWF 400.300.10.16


Page 57

Struktur Baja II  Dimensi kolom gable

: profil IWF 400.300.10.16

 Dimensi balok crane

: profil IWF 300.200.8.12 : profil kanal C22

 Dimensi base plate

: 45 cm x 35 cm dan tenat 10 mm

 Dimensi pondasi 5.4. Sambungan Baut dan Las

 Jenis Las

: las sejajar

 Tebal Las Maximum

: 0.4 mm

 Sambungan di balok - kolom a. Dimensi Baut

: Φ 16mm

b. Banyak Baut

: 2 x 10 baut

 Sambungan di balok - balok a. Dimensi Baut

: Φ 16mm

b. Banyak Baut

: 2 x 6 baut

 Sambungan di kolom - crane c. Dimensi Baut

: Φ 16mm

d. Banyak Baut

: 2 x 5 baut


Page 58

Isi Struktur Baja II

Recommend Documents