PERANCANGAN STRUKTUR KUDA-KUDA BAJA TIPE GABLE

Transcript

1 PERANCANGAN STRUKTUR KUDA-KUDA BAJA TIPE GABLE Afret Nobel, ST Akan Ahli Struktur

2 Daftar Isi 1. Pendahuluan Peraturan umum Ketentuan umum Perencanaan Gording Pembebanan gording Beban mati Beban hidup Beban angin Analisis pembebanan Akibat beban mati Akibat beban hidup Akibat beban angin Kombinasi pembebanan Cek profil gording Tinjauan terhadap tekuk lokal pelat sayap Tinjauan terhadap tekuk lokal pelat badan Tinjauan terhadap tekuk lateral Kombinasi antara geser dan lentur... 9 Kontrol kuat geser nominal gording tanpa pengaku lateral:... 9 Kuat geser badan tanpa adanya pengaku: Kontrol lendutan Perhitungan batang tarik (Trackstang) Perhitungan Ikatan Angin Perhitungan Kuda-kuda (Gable) Pembebanan pada balok gable Beban gording Tekanan angin pada bidang atap Tekanan angin pada bidang dinding Gambar skema pembebanan Kontrol profil kuda-kuda gable Rafter Kolom Perencanaan peletakan Page 2 of 45

3 5.3.1 Kontrol tegangan yang timbul: Penentuan jumlah angkur 5.4 Perencanaan sambungan rafter puncak Data baut Data plat ujung baut Beban rencana Menentukan letak garis netral Menentukan tegangan lentur yang terjadi Menentukan gaya-gaya yang terjadi Perencanaan pengaku penumpu beban Perencanaan sambungan rafter dengan kolom Data baut Data plat ujung baut Beban rencana Menentukan letak garis netral Menentukan tegangan lentur yang terjadi Menentukan gaya-gaya yang terjadi Perencanaan pengaku penumpu beban Perhitungan Pondasi Data Perencanaan Rencana pondasi Dimensi pondasi Kuat lentur pondasi Kuat geser pondasi Geser satu arah Geser pons Kesimpulan Page 3 of 45

4 1. Pendahuluan 1.1 Peraturan umum 1. Rangkuman PPIUG SK SNI tentang Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung 3. Tabel profil PT. GUNUNG GARUDA STEEL 1.2 Ketentuan umum 1. Mutu baja yang digunakan adalah BJ 37 - fy = 240 Mpa - fu = 370 Mpa 2. Alat sambung yang digunakan : Baut HTB 3. Jenis bangunan : bangunan industri - Jarak antar kuda-kuda : 6 meter - Bentang kuda-kuda : 30 meter - Jarak antar gording (horizontal) : 1 meter - Kemiringan atap : Bentuk atap : atap pelana 5. Profil kuda-kuda : Gable IWF 6. Profil gording : Lipped channel 7. Berat penutup atap : 0.20 kn/m 2 8. Beban angin : 0.30 kn/m 2 9. Beban orang : 1.00 kn/m 2 Figure 1 Layout kuda-kuda gable Page 4 of 45

5 2. Perencanaan Gording 2.1 Pembebanan gording Beban mati - Profil yang digunakan adalah Lipped Channel 125x50x20 (3.2) - Berat sendiri gording = kn/m - Berat penutup atap = q atap x jarak miring gording = 0.2 kn/m 2 x m = kn/m - Total beban mati = = kn/m Beban hidup - Beban air hujan ql = α 0.2kN/m 2 = (10) = 0.32 kn/m 2 qah = ql x jarak antar gording = 0.32 kn/m 2 x m = kn/m - Beban orang + peralatan = 1.00 kn Beban angin - Beban angin, P = 0.30 kn/m 2 (nilai minimum untuk bangunan yang jauh dari tepi laut) - Beban angin tekan, Wt = 0.1 x 0.30 kn/m 2 x m = kn/m - Beban angin hisap, Wh = -0.4 x 0.30 kn/m 2 x m = kn/m 2.2 Analisis pembebanan Akibat beban mati - M1 = 0.07 x qd x l 2 = 0.07 x kn/m x 6 2 m = knm - M2 = x qd x l 2 = x kn/m x 6 2 m = knm - V1 = x qd x l = x kn/m x 6 m = kn - V2 = x qd x l = x kn/m x 6 m = kn Akibat beban hidup a. Beban air hujan - M1 = 0.07 x qah x l 2 = 0.07 x kn/m x 6 2 m = knm - M2 = x qah x l 2 = x kn/m x 6 2 m = knm - V1 = x qah x l = x kn/m x 6 m = kn - V2 = x qah x l = x kn/m x 6 m = kn Page 5 of 45

6 b. Beban orang, P = 100 kn/m x Cos 10 = kn - M1 = x P x l = x kn x 6 m = knm - M2 = x P x l = x kn x 6 m = knm - V1 = 0.31 x P = 0.31 x kn = kn - V2 = 0.69 x P = 0.69 x kn = kn Akibat beban angin a. Angin tekan - M1 = 0.07 x qw x l 2 = 0.07 x kn/m x 6 2 m = knm - M2 = x qw x l 2 = x kn/m x 6 2 m = knm - V1 = x qw x l = x kn/m x 6 m = kn - V2 = x qw x l = x kn/m x 6 m = kn b. Angin hisap - M1 = 0.07 x qw x l2 = 0.07 x kn/m x 6 2 m = knm - M2 = x qw x l2 = x kn/m x 6 2 m = knm - V1 = x qw x l = x kn/m x 6 m = kn - V2 = x qw x l = x kn/m x 6 m = kn 2.3 Kombinasi pembebanan Table 1 Momen Tabel 1. Momen Beban M M (knm) Mx = M.cosα My = M.sinα Beban mati (DL) Beban hidup (LL) Beban hujan (qah) Beban angin (qw) Table 2 Gaya lintang Tabel 2. Gaya Geser Beban V V (knm) Vx = V.cosα Vy = V.sinα Beban mati (DL) Beban hidup (LL) Beban hujan (qah) Beban angin (qw) Page 6 of 45

7 Table 3 Kombinasi pembebanan Tabel 3. Kombinasi pembebanan Kombinasi Mx My Vx Vy 1,4DL ,2Dl+1,6LL+0.5qah ,2DL+1,6LL+0.8qw ,2Dl+1,3qw+0.5qah ,9DL+1,3qw Used Load Cek profil gording Dicoba dimensi gording C x3.2 Zx A = 7.81 cm2 fy =240 Mpa w = 6.76 Kg/m E =200,000 Mpa Sx = 37.4 cm3 G =80,000 Mpa Sy = 8.19 cm3 fr =70 Mpa Ix = 280 cm4 H =150 mm Iy = 28 cm4 B =50 mm rx = 5.71 cm tw =3.2 mm ry = 1.81 cm C =20 mm tf =3.2 mm = (b x tf) (H tf) + tw (0.5H tf) (0.5H tf) = (50 x 3.2) ( ) (0.5x ) (0.5x ) = cm Tinjauan terhadap tekuk lokal pelat sayap - λ = B/t = 50/3.2 = λp = 170/ fy = 170/ 240 = λr=370/ fy-fr =370/ = Karena λp < λ < λr, maka pelat sayap tidak kompak - Mp = Zx. fy = (39.98 x 103) x 240 = knm - Mr = Sx (fy-fr) = (37.4 x 103) (240-70) = knm - Mn = Mp-(Mp-Mr) λ λ p λr λ p =9.596-( ) =8.731kNm Page 7 of 45

8 2.4.2 Tinjauan terhadap tekuk lokal pelat badan - λ = H/tw = ( x2)/3.2 = λp = 1680/ fy = 1680/ 240 = λr = 2550/ fy = 2550/ 240 = Karena λ < λp, maka pelat sayap kompak - Mn = Mp = Zx (fy) = (39.98 x 103) x 240 = 9.56 knm Tinjauan terhadap tekuk lateral - Lb (jarak antar pengaku/sokongan lateral) = 2000 mm - Lp = 1.76 ry (E/fy) = 1.76 (57.1) (200,000/240) = mm - fl = fy fr = = 170 Mpa - - bt 3 ( )+( )+(3.2(20-3.2) 3 J= = =3606mm X ( / ) EG.. J. A 1 = π Sx ( /( )) 200,000 80, , X 1 = π = 12608,71 Nmm 2 Iw= Iy 4 H t 2 4 = ( ) 2 = mm X Zx Iw = = Gj Iy 80, ,000 = 3.3 x10-4 N/mm 2 Lr = ry X1 1 1 X2 fl2 fl ,71 Lr = ( ) = mm 170 Karena Lp < L < Lr, maka penampang termasuk bentang menengah Page 8 of 45

9 - Mn = Cb( Mp ( Mp Mr)) Lb Lp Lr Lp =9.596-( ) ,6 =10,01kNm 2768,14-919,6 Kuat lentur penampang diambil yang terkecil dari 3 tinjauan di atas, Mn = 8.73 knm Kombinasi antara geser dan lentur Kontrol kuat geser nominal gording tanpa pengaku lateral: - Kn = 5 + 5/(a/h 2 ) 2 = 5 - h/tw = (150-2x3.2)/3.2 = Batas-batas : (kn*e/fy) = 1.10 (5*200,000/240) = (kn*e/fy) = 1.37 (5*200,000/240) = Maka penampang mengalami leleh geser Kuat geser badan tanpa adanya pengaku: - Aw = h.tw = (150-2x3.2) 3.2 = mm 2 - Vn = 0.6 fy Aw = 0.6 (240) (459.52) = kn - Vu = 2.63 kn Mu/θMn+0.625xVu/θVn /0.9(8.73) x2.63/0.75(66,17) =0, (OK) Kontrol lendutan qdx = 0,271 x Sin 10 = kn/m Px = 1,00 x Sin 10 = kn/m , δ x= qdx L Px L 384 E Iy 48 E Iy = ,000 (28 104) ,000 (28 104) δ x = 14.18mm qdy = 0,271 x Cos 10 = kn/m Py = 1,00 x Cos 10 = kn/m Page 9 of 45

10 , qdy L Py L δ x= = 384 E Ix 48 E Ix ,000 ( ) ,000 ( ) δ x = 8,041mm δ = δdx 2 + δdy 2 L 240 δ = 14, , ,30 < 25,00( OK) 240 Kesimpulan : profil Lipped Channel 125x50x20 (3.2) memenuhi persyaratan. Page 10 of 45

11 3. Perhitungan batang tarik (Trackstang) Batang tarik (Trackstang) berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x (miting 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 berguna arah sumbu x P total = Gx + Px = (ql. L) + Px Karena batang tarik dipasang dua buah, jadi per batang tarik adalah: P = P tot/2 = (ql. L) + Px = {(0,642 x 6) + (1 x sin 10 )}/2 = 2,013 kn σ = P σ = 160 Mpa, dimana diambil σ = σ Fn Fn = P = 2,013x1000 = 12,58 mm σ Fbr = 125% x Fn = 1,25 x 12,58 = 15,73 mm 2 Fbr d = = ¼ π d 2, dimana: 4.Fbr π = 4x15,73 = 4,47 mm π Maka, batang tarik yang dipakai adalah Ø 5 mm. Page 11 of 45

12 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 apa-apa. Sebaliknya apabila arah angin berubah, maka secara bergantian betang tersebut bekerja sebagai batang tarik. Figure 2 Pembebanan pada ikatan angin N dicari dengan syarat keseimbangan, sedangkan P = gaya/tekanan angin. tg β = 7,62 = 1,27 β = arc tg 1,27 = 51,78 6 P = (0,25 x 7,62) = 1,91 kn H = 0, Nx = P N cos β = P N = P = cosβ σ = N Fn = N = Fn σ 2,6x = 1,91 = 2,60 kn cos51,78 = 16,26 mm 2 Fbr = 125% x Fn = 1,25 x 16,26 = 20,33 mm 2 Fbr d = = ¼ π d 2, dimana: 4.Fbr π = 4x20,33 = 5,09 mm π Maka, batang tarik yang dipakai adalah Ø 6 mm. Page 12 of 45

13 5. Perhitungan Kuda-kuda (Gable) 5.1 Pembebanan pada balok gable Figure 3 Gambar distribusi pembebanan Pembebanan pada balok gable akibat beban-beban yang dipikul oleh gording terpanjang yaitu = 6 meter. Kaki kuda-kuda Kaki kuda-kuda 2,03 m 15,23 m Figure 4 Pembebanan yang dipikul oleh gording Page 13 of 45

14 Balok yang direncanakan menggunakan IWF 700x300x12x14 dengan data penampang sebagai berikut: H = 700 mm A = mm 2 rx = 29.3 cm B = 300 mm Ix = 201,000 cm 4 ry = 6.78 cm t1 = 13 mm Iy = 10,800 cm 4 Sx = cm 3 t2 = 24 mm Sy = 722 cm 3 Figure 5 Penampang baja IWF Pembebanan pada balok gable akibat beban-beban yang dipikul oleh 1 gording dengan bentang 6 meter: Beban gording Gording P1 (karena terletak pada ujung balok, maka menerima beban setengah jarak gording = m) - Berat sendiri penutup atap : 6 m x 20 kg/m 2 x m = kg - Berat sendiri gording : 6 m x 6.76 kg/m = kg - Berat sendiri balok : m x 185 kg/m = kg - Berat alat penyambung : 10% x BS = kg - Beban hidup : = 100 kg Gording P2 s/d P15 (karena terletak pada tengah balok, maka menerima beban satu kali jarak gording = m) - Berat sendiri penutup atap : 6 m x 20 kg/m 2 x 1.016m = kg - Berat sendiri gording : 6 m x 6.76 kg/m = kg - Berat sendiri balok : m x 185 kg/m = kg - Berat alat penyambung : 10% x BS = kg - Beban hidup : = 100 kg Page 14 of 45

15 Dengan cara yang sama untuk mempermudah perhitungan beban-beban pada gording dilakukan secara tabel sebagai berikut: Beban merata akibat beban mati: P q= 0.5L Table 4 Tabel pembebanan pada gording No Pembebanan P1 (kg) P2 s/d P15 1 Berat penutup atap Berat gording Berat sendiri balok Berat alat sambung Σ (205.4)+14(369.24) q= = =372.01kg/m 0.5(30) 15 Beban merata akibat beban hidup : Dipilih yang terbesar antara beban orang atau beban air hujan, Beban orang = 100 kg Beban air hujan q ah = α 20 kg/m 2 = x 10 = 32 kg/m 2 P = q ah x jarak antar gording x jarak antar kuda-kuda = 32 kg/m 2 x m x 6 m = kg Maka dipilih beban akibat air hujan = kg 16(195.07) q= = =208.08kg/m 0.5(30) Tekanan angin pada bidang atap Tekanan angin = 30 kg/m 2 Koefisien angin tekan C tk = 0.1 W t = 0.1 x 30 kg/m 2 x 6 m = 18 kg/m Koefisien angin hisap C hs = -0.4 W h = -0.4 x 30 kg/m 2 x 6 m = -72 kg/m Tekanan angin pada bidang dinding Koefisien angin tekan C tk = 0.9 W t = 0.9 x 30 kg/m 2 x 6 m = 162 kg/m Koefisien angin hisap C hs = -0.4 W h = -0.4 x 30 kg/m 2 x 6 m = -72 kg/m Page 15 of 45

16 5.1.4 Gambar skema pembebanan Figure 6 Skema pembebanan akibat beban mati Figure 7 Skema pembebanan akibat beban hidup Figure 8 Skema pembebanan akibat beban angin kiri Page 16 of 45

17 5.2 Kontrol profil kuda-kuda gable Rafter Modulus elastisitas (E) = 200, Mpa Modulus geser (G) = 80, Mpa Tegangan leleh (fy) = Mpa Tegangan putus (fu) = Mpa Data beban dan geometri struktur: Momen maksimum (Mu) = 461,990, Nmm Gaya geser maksimum (Vu) = 100, N Gaya aksial (Nu) = 110, N M 1x = 182,417, Nmm M 2x = 461,990, Nmm MA = 461,990, Nmm MB = 172,164, Nmm MC = 88,367, Nmm Lx = 15, Mm Ly = 1, mm Data profil: H = 700 mm A = mm 2 rx = 29.3 cm B = 300 mm Ix = 201,000 cm 4 ry = 6.78 cm t1 = 13 mm Iy = 10,800 cm 4 Sx = cm 3 t2 = 24 mm r = mm Sy = 722 cm 3 Efek kolom: Menentukan panjang tekuk rafter (Jepit-jepit): Lkx = (15, x 0.5) = 7, mm Lky = (1, x 0.5) = mm Menentukan parameter kelangsingan rafter: Page 17 of 45

18 1 Lkx fy cx 1 λ 7, = 240 = = 0.29 π rx E π ,000 1 Lky fy cy 1 λ 509,58 = 240 = = 0.08 π ry E π ,000 Menentukan daya dukung nominal rafter: Jika, λc < =0.25 maka ω = 1.00 Jika, 0.25 < λc < 1.2 maka ω = 1.43/( λc) Jika, λc 1.2 maka ω = 1.25 λc 2 Nnx = Ag fy ωx = 5,559, N Nny = Ag fy ωy = 5,652, N Digunakan Nn minimum = 5,559, N ϕnn = 0.85 x 5,559, = 4,725, N (Nu/ ϕnn)<1 OK Efek balok: Menentukan konstanta-konstanta untuk profil WF simetris: h1 = tf + r = = mm h2 = ht 2(h1) = (52) = mm h = ht tf = = mm J = Σbt 3 /3 = 3,242, mm Iw = (Iy.h 2 )/4 = (108, )/4 = 1.23E+13 mm 6 Zx = (b.tf)(h-tf)+tw(0.5h-tf)(0.5h-tf) = 6,352, mm 3 X1= Zx π X EGJA 2 2= 4 ( Zx ) 2 GJ Iw Iy = 12, Mpa = 2.74E-04 mm 2 /N 2 Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal. Kontrol penampang, termasuk kompak, tidak kompak atau langsing Untuk tekuk lokal pelat sayap: Page 18 of 45

19 λ = bf/2tf = 6.25 λp = 170/ fy = λr = 370/ (fy - fr) = λ < λ p, maka Penampang Kompak Untuk tekuk lokal pelat badan: λ = (h - 2tf)/tw = λp = 1680/ fy = λr = 2550/ fy = λ < λ p, maka Penampang Kompak Menentukan batasan momen plastis, Mp: Mp = Zx fy = 1,524,569, Nmm Mr = Sx(fy - fr) = 979,200, Nmm Maka, Mn = 1,524,569, Nmm Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lateral Kontrol penampang, termasuk bentang pendek, menengah atau panjang Panjang Lb = jarak antar pengaku/sokongan lateral = Ly fl = fy - fr = MPa Lb = 1, mm Lp = 1.76*ry* (E/fy) = mm Lr = ry*(x1/fl)* (1+ (1+X2*fL2)) = 9, mm maka, termasuk bentang: Bentang menengah Cb = 2.30 Untuk bentang menengah, Mn = Cb*(Mp - (Mp - Mr) *(Lb - Lp)/(Lr - Lp)) = 1,524,569, Nmm Page 19 of 45

20 Momen nominal yang paling menentukan = 1,524,569, Nmm Menentukan faktor perbesaran momen: Momen lentur terhadap sumbu x Ditinjau untuk kondisi portal tak bergoyang (braced) Ncrb = Ab fy/λcx2 = 67,908, N βm=m1x/m2x = 0.39 Cmx = 0,6-0,4βm 1 = 0.44 δbx = (Cmx/(1-(Nu/Ncrb))) 1 = 1.00 Ditinjau untuk kondisi portal bergoyang (unbraced): Ncrs = Ab fy/λcx2 = 67,908, N δsx = 1/(1-(Nu/Ncrs)) = 1.00 Menentukan momen ultimit (Mu): Mux = δbx Mntux + δsx Mltux = 895,438, Nu/фNn = 0.02 Interaksi aksial & momen = 0.35 Kontrol kuat geser nominal tanpa pengaku: Ketebalan minimum pelat badan tanpa adanya pengaku; h2/tw 6,36 E/fy h2/tw = ,36 E/fy = Kuat geser pelat badan tanpa adanya pengaku; Aw = tw x ht = 9, mm2 Vn = 0,6 fy Aw = 1,310, N Vu/фVn <1, OK = 0.10 Kesimpulan, Profil; 700x300x13x24 = AMAN Page 20 of 45

21 5.2.2 Kolom Modulus elastisitas (E) = 200, Mpa Modulus geser (G) = 80, Mpa Tegangan leleh (fy) = Mpa Tegangan putus (fu) = Mpa Data beban dan geometri struktur: Momen maksimum (Mu) = 461,990, Nmm Gaya geser maksimum (Vu) = 95,575,51 N Gaya aksial (Nu) = 130, N M 1x = 461,990, Nmm M 2x = 461,990, Nmm MA = 432,697, Nmm MB = 216,348, Nmm MC = 324,523, Nmm Lx = 5, Mm Ly = 1, mm Panjang rafter = 15, mm Data profil: H = 700 mm A = mm 2 rx = 29.3 cm B = 300 mm Ix = 201,000 cm 4 ry = 6.78 cm t1 = 13 mm Iy = 10,800 cm 4 Sx = cm 3 t2 = 24 mm r = mm Sy = 722 cm 3 Efek kolom: Menentukan nilai perbandingan kekakuan pada rangka: Untuk lentur terhadap sumbu x : I column Gix = L = 10.00( for hinge) I beam L Page 21 of 45

22 I column Gjx = L = 3.06 I beam L Untuk lentur terhadap sumbu y : I column Giy = L = 10.00( for hinge) I beam L I column Gjy = L = 3.06 I beam L Menurut Smith, 1996, faktor panjang tekuk dapat ditentukan tanpa nomogram, tetapi dengan menggunakan rumus dan untuk portal bergoyang adalah: Kx = 1.6Gix Gjx+ 4.0( Gix+ Gjx) = 2.30 Gix+ Gjx Ky = 1.6Giy Gjy + 4.0( Giy + Gjy) = 2.30 Giy + Gjy Menentukan panjang tekuk Kolom: Lkx = (5, x 2.30) = 11, mm Lky = (1, x 2.30 = 2, mm Menentukan parameter kelangsingan rafter: 1 Lkx fy cx 1 λ 7, = 240 = = 0.43 π rx E π ,000 1 Lky fy cy 1 λ 509,58 = 240 = = 0.37 π ry E π ,000 Menentukan daya dukung nominal rafter: Jika, λc < =0.25 maka ω = 1.00 Jika, 0.25 < λc < 1.2 maka ω = 1.43/( λc) Jika, λc 1.2 maka ω = 1.25 λc 2 Nnx = Ag fy ωx = 5,175, N Nny = Ag fy ωy = 5,332,641,52 N Page 22 of 45

23 Digunakan Nn minimum = 5,175, N ϕnn = 0.85 x 5,175, = 4,398, N (Nu/ ϕnn)<1 OK Efek balok: Menentukan konstanta-konstanta untuk profil WF simetris: h1 = tf + r = = mm h2 = ht 2(h1) = (52) = mm h = ht tf = = mm 3 J bt = 3,242, mm = , Iw = Iy h = 4 4 = 1.23E+13 mm 6 Zx = (b.tf)(h-tf)+tw(0.5h-tf)(0.5h-tf) = 6,352, mm 3 X1= π Zx X EGJA 2 2= 4 ( Zx ) 2 GJ Iw Iy = 12, Mpa = 2.74E-04 mm 2 /N 2 Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal. Kontrol penampang, termasuk kompak, tidak kompak atau langsing Untuk tekuk lokal pelat sayap: λ = bf/2tf = 6.25 λp = 170/ fy = λr = 370/ (fy - fr) = λ < λ p, maka Penampang Kompak Untuk tekuk lokal pelat badan: Ny = A fy = 56, Nu/ϕNy = 2.57 λ = h/tw = Page 23 of 45

24 λp = 1680/ fy = 38,73 λr = 2550/ fy = λ r< λ, maka Penampang langsing Menentukan batasan momen plastis, Mp: Mp = Zx fy = 1,524,569, Nmm Mr = Sx(fy - fr) = 979,200, Nmm Maka, Mn = 1,373,089, Nmm Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lateral Kontrol penampang, termasuk bentang pendek, menengah atau panjang Panjang Lb = jarak antar pengaku/sokongan lateral = Ly fl = fy - fr = MPa Lb = 5,000 mm Lp = 1.76*ry* (E/fy) = mm Lr = ry*(x1/fl)* (1+ (1+X2*fL2)) = 9, mm maka, termasuk bentang: Bentang menengah Cb = 1.74 Untuk bentang menengah, Mn = Cb*(Mp - (Mp - Mr) *(Lb - Lp)/(Lr - Lp)) = 1,524,569, Nmm Momen nominal yang paling menentukan = 1,524,569, Nmm Menentukan faktor perbesaran momen: Momen lentur terhadap sumbu x Ditinjau untuk kondisi portal tak bergoyang (braced) Ncrb = Ab fy/λcx2 = 30,028, N βm=m1x/m2x = 0 Page 24 of 45

25 Cmx = 0,6-0,4βm 1 = 0.60 δbx = (Cmx/(1-(Nu/Ncrb))) 1 = 1.00 Ditinjau untuk kondisi portal bergoyang (unbraced): Ncrs = Ab fy/λcx2 = 30,028, N δsx = 1/(1-(Nu/Ncrs)) = 1.00 Menentukan momen ultimit (Mu): Mux = δbx Mntux + δsx Mltux = 895,438, Nu/фNn = 0.03 Interaksi aksial & momen = 0.74 Kontrol kuat geser nominal tanpa pengaku: Ketebalan minimum pelat badan tanpa adanya pengaku; h2/tw 6,36 E/fy h2/tw = ,36 E/fy = Kuat geser pelat badan tanpa adanya pengaku; Aw = tw x ht = 9, mm2 Vn = 0,6 fy Aw = 1,310, N Vu/фVn <1, OK = 0.10 Kesimpulan, Profil; 700x300x13x24 = AMAN Page 25 of 45

26 5.3 Perencanaan peletakan Gaya-gaya pada kolom Gaya aksial (Nu) = 130,502 N Gaya geser (Vu) = 95, N Figure 9 Detail base plat Kontrol tegangan yang timbul: Nu σb= σ ' b= 25Mpa F F = a. b = 800 x 400 = 320,000 mm 2 130,502 σ b = = 0.41 Mpa < 25 Mpa 320, Penentuan jumlah angkur Diambil diameter angkur = 19 mm fub = 370 Mpa Vd = φ fv ( n = φ f r 1 f ub A b = π ) = 39, N Vu < nvd. 95, < n 39, n= 2.43 buah Digunakan 4 Ø 19 mm angkur. Page 26 of 45

27 5.4 Perencanaan sambungan rafter puncak Figure 10 Sambungan rafter puncak Data baut Tegangan putus, f ub = (Baut A490) 780 Mpa Diameter baut, d b = (7/8 ) atau mm Luas baut, A b = mm 2 Jumlah baut, n = 12 Buah Data plat ujung baut Tegangan leleh, fy = 240 Mpa Tegangan putus, fup = 370 Mpa Lebar plat, b = 300 mm Tinggi plat, h = 711 mm Tebal plat, t = 24 mm Beban rencana Gaya geser, Vu = 20, N Momen, Mu = 182,417, Nmm Menentukan letak garis netral Jarak antar baut: S1 = 1.5d b 3d b = (1.5 x 22.23) - (3 x 22.23) = mm mm S = 2.5d b 7d b = (2.5 x 22.23) (7 x 22.23) = mm mm Sehingga digunakan S1 = 65 mm Page 27 of 45

28 Jarak vertikal antar baut, g = mm δ = 2Ab = = 6.68 mm g δ x0.5 x= b'( h x)0.5( h x) 3.34x2 = ( h2 2 hx+ x2) 0= (505,521 1,422 x+ x2) X = mm H x = = mm σ 1 ( h x) σ 3= x σ 3= 0.17σ Menentukan tegangan lentur yang terjadi 2 ( ) σ 2 3 ( 3) (0.5 σ1δ x x) + (0.5 b'( h x) ( h x) = Mu 3 819, σ , σ 3 = 182,417,847 Mpa 819, σ + 141, σ = 182,417,847 Mpa , σ = 182,417,847 Mpa 1 σ 1 = Mpa σ1( x S1) 102, σ 2 = = = Mpa x σ 3= 32.73Mpa Menentukan gaya-gaya yang terjadi Gaya tarik maksimum yang terjadi pada baut: Gaya terbesar yang dipikul baris baut terbawah Tu = δ gσ = = 131, N 2 Page 28 of 45

29 Gaya yang dipikul satu baut terbawah: Tu 1 = 0.5Tu = , = 65, N Kuat tarik rencana satu baut: Td = φ f 0.75F A = = 170,357.28N ub b Tu < ϕf Tn (OK) Gaya geser yang terjadi pada baut: Vu1 = Vu = 20, = 1, N n 12 Vd =φ f r 1 f ub A b m φ Vn = = 90, N Vu1< ϕf Vn (OK) Gaya tumpu yang terjadi Vu1 = Vu = 20, = 1, N n 12 Rd = 2,4φ f d b f up T p φ frn = = 355, N Vu1< ϕf Rn (OK) Kombinasi gaya geser dan tarik Vu 20, f uv = < r1φ f f ub m = < na 4, b 4.59 < 234 (OK) f t = 0.75 f ub = = 585 Mpa Page 29 of 45

30 Td = φ f f t A b φ f Tn= = 170, N Tu 131, , N n = 12 = Td> Tu/n (OK) Perencanaan pengaku penumpu beban Cek terhadap kuat leleh pelat badan φ Rb = (5 k + N) fy tw> Ru φ Rb = (5( ) + 24)240 13> 20, Rb = ,480 > 20, N Rb= 535,860 > 20, OK Cek terhadap kuat tekuk dukung pelat badan N φ = 1+ 3 E fy tf Rb tw tw > Ru d tf tw ( ) , φrb = > Ru 13 φ Rb = 1,308, > Ru Rb = ,308, > 20, N Rb = 981, > 20, OK Cek terhadap kuat tekuk lateral pelat badan 3 3 Cr E tw tf ( / ) φ h tw Rb = > Ru 2 3 h ( L/ bf ) Page 30 of 45

31 , ( 700/ ) φrb = + > Ru ( 1000/300) φ Rb = 79, > Ru Rb = , > 20, N Rb = 59, > 20, N OK Cek terhadap kuat tekuk lentur pelat badan 24.08tw 3 φ Rb = Efy > Ru h φrb = 200, > 20, N 700 φ Rb = 523, > 20, N Rb = , > 20, N Rb = 392, > 20, N OK Kesimpulan : Sambungan aman dan pelat badan tidak perlu diberi pengaku. 5.5 Perencanaan sambungan rafter dengan kolom Figure 11 Detail sambungan rafter kolom Page 31 of 45

32 5.5.1 Data baut Figure 12 Distribusi tegangan pada sambungan Tegangan putus, fub = (Baut A490) 780 Mpa Diameter baut, db = (7/8 ) atau mm Luas baut, Ab = mm 2 Jarak baut ke tepi atas, S = 65 mm Jumlah baut, n = 12 Buah Data plat ujung baut Tegangan leleh, fy = 240 Mpa Tegangan putus, fup = 370 Mpa Lebar plat, b = 300 mm Tinggi plat, h = 711 mm Tebal plat, t = 24 mm Beban rencana Gaya geser, Vu = 100, N Momen, Mu = 461,990, Nmm Menentukan letak garis netral Jarak vertikal antar baut, g = mm δ = 2Ab = = 6.68 mm g δ x0.5 x= b'( h x)0.5( h x) 3.34x2 = ( h2 2 hx+ x2) Page 32 of 45

33 0= (505,521 1,422 x+ x2) X = mm H x = = mm σ 1 ( h x) σ3= x σ 3 = 0.17σ Menentukan tegangan lentur yang terjadi 2 ( ) σ 2 3 ( 3) (0.5 σ1δ x x) + (0.5 3 b'( h x) ( h x) = Mu 819,081.79σ ,081.79σ 3 = 461,990, Mpa 819, σ + 141, σ = 461,990, Mpa , σ = 461,990, Mpa 1 σ = Mpa 1 σ1( x S1) 260, σ 2 = = = Mpa x σ 3= 82.90Mpa Menentukan gaya-gaya yang terjadi Gaya tarik maksimum yang terjadi pada baut: Gaya terbesar yang dipikul baris baut terbawah Tu = δ gσ 2 = = 333, N Gaya yang dipikul satu baut terbawah: Tu 1 = 0.5Tu = , = 166, N Kuat tarik rencana satu baut: Td = φ f 0.75F A = = 170, N ub b Page 33 of 45

34 Tu < ϕf Tn (OK) Gaya geser yang terjadi pada baut: Vu1 = Vu = 100, = 8, N n 12 Vd =φ f r 1 f ub A b m φ Vn = = 90, N Vu1< ϕf Vn (OK) Gaya tumpu yang terjadi Vu1 = Vu = 100, = 8, N n 12 Rd = 2,4φ f d b f up T p φ frn = = 355, N Vu1< ϕf Rn (OK) Kombinasi gaya geser dan tarik Vu 100, f uv = < r1φ f f ub m = < na 4, b < 240 (OK) f t = 0.75 f ub = = 585 Mpa Td = φ f f t A b φ f Tn= = 170, N Tu 333, , N n = 12 = Page 34 of 45

35 Td> Tu/n (OK) Perencanaan pengaku penumpu beban Cek terhadap kuat leleh pelat badan φ Rb = (5 k + N) fy tw> Ru φ Rb = (5( ) + 24)240 13> 100, N Rb = , > 100, N Rb = 535, > 100, N OK Cek terhadap kuat tekuk dukung pelat badan N φ = 1+ 3 E fy tf Rb tw tw > Ru d tf tw ( ) , φrb = > Ru 13 φ Rb = 1,308, > Ru Rb = ,308, > 100, N Rb = 981, > 100, N OK Cek terhadap kuat tekuk lateral pelat badan 3 3 Cr E tw tf ( / ) φ h tw Rb = > Ru 2 3 h ( L/ bf ) , ( 700/ ) φrb = + > Ru ( 1000/300) φ Rb = 79, > Ru Rb = , > 100, N Page 35 of 45

36 Rb = 59, < 100, N Tidak OK Cek terhadap kuat tekuk lentur pelat badan 24.08tw 3 φ Rb = Efy > Ru h φrb = 200, > 100, N 700 φ Rb = 523, > 100, N Rb = , > 100, N Rb = 392, > 100, N OK Ukuran pengaku Ru φrb As fy 100, , As , As , As 240 As mm Lebar pengaku 1 bs > bf 0.5tw 3 1 bs > bs > mm Tebal pengaku , ts 240 Page 36 of 45

37 ts ts = mm Gunakan pelat pengaku dimensi 95 x 10 mm Kesimpulan : Sambungan aman. Page 37 of 45

38 6. Perhitungan Pondasi 6.1 Data Perencanaan Kuat tekan beton (f c) = 25 mpa Kuat tarik baja tulangan (fy) = 400 mpa Daya dukung tanah (σ ) = 250 kn/m 2 Berat jenis tanah(γ ) = 18 kn/m Rencana pondasi 6.3 Dimensi pondasi Figure 13 Rencana pondasi Dimensi pondasi dihitungan dari beban tidak terfaktor : Kedalaman pondasi (z) = 1,5 m Tegangan efektif tanah (σ ) σ = σ zγ = 223 kn/m 2 eksentritas (e), tidak ada momen, maka = 0 P P e σ b 1 6b Dipakai b = = 1.0 m P P e = b 1 6b 1 < dari Tegangan efektif tanah (σ ) OK = kn/m 2 dipakai dimensi pondasi = 1,00x1, Kuat lentur pondasi Kombinasi beban Page 38 of 45

39 Beban Aksial = ( ) = kn P σ max = = 2 2 b 1.00 P σ min = = 2 2 b 1.00 = kn/m 2 = kn/m 2 0, 3 0,3 σ = σ max ( σ max σ min ) = 251, 78 ( ) = kn/m 2 1, M = σ B 2 0, M = , 30 2 = knm σ max σ min σ max σ Figure 14 Perhitungan momen pada pondasi Lebar Pondasi (B) = 1000 mm Tebal pondasi = 300 mm Tebal selimut beton = 75 mm jarak dari tepi beton ke tulangan = 100 mm Jarak dari beton tertekan ke tulangan tarik (d) = 200 mm Momen rencana (M u ) = knm Faktor reduksi momen (φ ) = 0,80 a φm n = As f y d 2 Dipakai 5D A = 4 π s = mm2 Page 39 of 45

40 As f a = 0,85 f b y ' c a = = mm 0, ( ) φ M = 0, = knm n Tulangan minimum : >M u OK ration Tulangan minimum untuk plat ( ρ ) = 0,0018 min A smin = 0, = 540 mm 2 Tulangan maksimum A = 0,75 ' ( fc ) 0, β s max 1 f y ( ) ( f y ) b d w ( + ) As > OK A 0, smax = 0,75 β = mm Dipakai tulangan 5D13 D Tulangan susut diambil 20% dari tulangan lentur 6.5 Kuat geser pondasi Geser satu arah As < OK 1000 σ max σ Tegangan geser yang terjadi ( σ σ ) 2 B 100 V = + u max Figure 15 Gaya geser satu arah pondasi Page 40 of 45

41 ( ) V = u = kn Kuat geser yang disumbangkan oleh beton φv c ' fc 25 = φ bd = 0, Tidak diperlukan tulangan geser = 125 kn > Vu OK Geser pons 1750 h h+d/2 Figure 16 Daerah gaya geser pons pada pondasi Sisi panjang kolom (h) = 800 mm sisi pendek kolon (b) = 400 mm perbandingan h dan b ( βc ) = 2 mm Jarak dari beton tertekan ke tulangan tarik (d) = 200 mm (h+d) = 1000 mm (b+d) = 600 mm (( ) ( )) bo = 2 h + d + b + d = 3200 mm α (Untuk kolom tengah) s = 40 ( ) ( ) % σ = σ max + σ min 2 = = kn/m2 Gaya geser pons ( 2 ( ) ( )) ( ) % σ B h + d b + d = = kn Kuat geser pons beton Page 41 of 45

42 2 f ' b d V = 1+ c 0 c 1 β 6 c V = 1+ = kn c α d f ' b d V = + 2 c 0 c 2 bs V = = 6000 kn c V 1/ 3 f ' cb d c 3 = 0 V 1/ c 3 = = kn dipakai Vc min = kn ϕvc = 0.75 x Vc = 800 kn Vc > Vu OK Maka tidak diperlukan tulangan geser. Page 42 of 45

43 7. Kesimpulan Item Ukuran Dimensi gording C x3.2 Dimensi batang tarik (trackstang) Ø 5 mm Dimensi ikatan angin Ø 6 mm Dimensi profil gable WF Dimensi baut pada sambungan puncak 12 Ø 7/8 Dimensi baut pada sambungan rafter dengan kolom 12 Ø 7/8 Dimensi base plat 400 x 800 (tebal 24 mm) Dimensi angkur 4 Ø 19 Dimensi pondasi Tulangan pondasi 1000 x 1000 mm 5D13 D mm Page 43 of 45

44 Referensi Syahril A. Rahim & Mulia, Diktat Perancangan Stukrur Baja Nobel, afret Catatan kuliah semester 4 SNI Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Setiawan, Agus Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI ) Jurnal, Page 44 of 45

45 Tentang Penulis Afret Nobel adalah alumni Diploma Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada Angkatan 2005 dan Alumni Ekstensi Teknik Sipil Universitas Indonesia Angkatan Papanya seorang petani dan Mamanya pedagang. Anda diperbolehkan untuk mengirimkan lewat pos dan dan memberikan buku elektronik ini kepada siapa saja yang Anda inginkan, selama Anda tidak mengubah, atau mengedit isinya dan format digitalnya. Sebenarnya, kami akan sangat senang bila Anda membuat duplikat buku elektronik ini sebanyak-banyaknya. Tetapi bagaimanapun, hak untuk membuat buku dalam bentuk cetak atas naskah ini untuk dijual adalah tindakan yang tidak dibenarkan. Kiranya buku ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat kami harapkan. Page 45 of 45