Analisa Portal dengan Menggunakan Kolom Tampang Hollow Tube Standar JIS Dibandingkan dengan Kolom Tampang WF Standar SNI untuk High Rise Building

DAFTAR PUSTAKA

Amin, Dedy Khairul,2013, Perhitungan Beban Aksial Kritis Pada Kolom Baja dalam Sebuah Struktur Portal Baja. Universitas Sumatera Utara: Medan Anonim1, 2002, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur

bangunan Gedung dan Non Gedung (SNI 1726-2002), Badan Standarisasi Nasional: Jakarta

Anonim2, 2002, Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002), Badan Standarisasi Nasional: Jakarta

Anonim3, 1987, Pedoman Perencanaan Pembebenan Untuk Rumah dan Gedung. Jakarta: Yayasan Badan Penerbit PU.

Dewobroto, Wiryanto, 2015, Struktur Baja, Lumina Press: Jakarta

Dewobroto, Wiryanto, 2004, Aplikasi Rekayasa Konstruksi dengan SAP 2000, PT. Alex Media Komputindo: Jakarta

M.G. Kalyanshetti, G.S. Mirajkar.2012, Comparison Between Conventional Steel Structure and Tubular Steel Structures, International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) Vol 2

McCormac, Jack C., 2008, Structural Steel Design, America : Pearson Prentice Hall

Oentoeng, 2004, Konstruksi Baja, ANDI: Yogyakarta

Qin, Ying., et al, 2013, Seismic Behaviour of Through-Diaphragm Connection Between Colum and Steel Beam Experimental Study, Advance Steel Construcion, Vol 10

Simanjuntak, Alfin Rico, 2013. Analisis Desain Kolom Beton-Baja dengan metode Load and Resistance Factor Design. Universitas Sumatera Utara: Medan

Salmon, Charles G. ,et al, 1991, Struktur Baja : Disain dan Perilaku Jilid 2- Edisi Kedua , Erlangga: Jakarta

Schodek, Daniel L., 1998, Struktur, PT Refika Aditama: Bandung

Setiawan, Agus,, 2008, Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Penerbit Erlangga: Jakarta

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum

Penelitian Tugas Akhir ini difokuskan untuk membandingkan penggunaan kolom yang lebih ekonomis antara baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI, sebagai bahan struktur high rise building. Penelitian ini dimulai dari studi literatur sampai mendapatkan kesimpulan seperti yang ditunjukkan pada flowchart di bawah ini.

3.2 Flowchart

Berikut merupakan diagram alir penelitian:

Tidak Tidak

Gambar 3.1. Diagram Alir MULAI

Perencanaan Kolom Baja tampang Hollow Tube standar

Studi Literatur Pemodelan Struktur

Perencanaan Kolom Baja Tampang WF standar SNI Mencari Gaya dalam dengan Bantuan SAP 2000 V.14

Perbandingan Struktur Menggunakan Kolom Baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF

Selesai

Perencanaan Struktur Sekunder

Cek Terhadap Struktur Secara Keseluruhan: Displacement, Gaya Geser Dasar Struktur, berat Kolom,

dan sambungan

3.3 Studi Literatur

Studi pada Tugas Akhir ini bertujuan untuk membandingkan penggunaan kolom yang lebih ekonomis antara baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI, sebagai bahan struktur high rise building. Tahap ini mempelajari literatur-literatur yang berkaitan dan relevan dengan masalah penelitian yang diambil, terutama pada bagian metode-metode analisis yang digunakan. Sumber-sumber referensi ini dapat berupa buku, jurnal, ataupun data yang di dapat dari internet.

Proses dan Tahap Studi

1) Penelitian diawali dengan perencanaan data-data yang akan dibutuhkan dalam proses perhitungan, seperti denah, rencana plat lantai, rencana balok, dan kolom dengan ketinggian 15 lantai.

2) Perhitungan pembebanan hingga gaya-gaya dalam struktur dihitung berdasarkan beberapa peraturan yaitu SNI 03 – 1729 – 2002 (Anonim2, 2002), SNI 03 – 1726 – 2002 (Anonim1,2002), dan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung (Anonim3,1983). Sedangkan perhitungan gaya dalam tersebut dibantu perangkat lunak computer, yaitu SAP 2000 ver. 14. 3) Akhir dari penelitian ini adalah untuk memperoleh perbandingan

keekonomisan penggunaan kolom dengan baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI.

3.4 Pemodelan Struktur

Dilakukan perencanaan bangunan 15 lantai, Kolom didesain menggunakan kolom baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI.

Bangunan akan difungsikan untuk keperluan perkantoran. Luas keseluruhan bangunan 768 m2 dan tinggi total bangunan 75 m. Denah bangunan berbentuk persegi dengan panjang melintang 3 x 8m dan memanjang 4 x 8m, dan tinggi tiap lantai adalah 5 m. Direncanakan di bangun di wilayah zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang. Berikut merupakan Gambar pemodelan bangunan dengan menggunakan SAP 2000 v.14:

Gambar 3.2. Gambar 3.3.

Gambar 3.4 Denah Titik Baja Tampang WF

Gambar 3.6. Penampang WF Gambar 3.7. Hollow Tube 3.5 Perencanaan Struktur

3.5.1 Data Perencanaan 1. Kolom

Kolom direncanakan mengunakan dua jenis penampang, dimana penampang pertama menggunakan Baja tampang Hollow Tube standar JIS dan tampang WF standar SNI. Berikut merupakan spesifikasi masing-masing baja yang digunakan:

 Baja Tampang Tube : Standard : JIS G 3466 Grade : STKR490

fy = 3250 kg/cm2

fu = 4900 kg/cm2

E = 200.000 Mpa

 Baja Tampang WF : BJ 50

fy = 2900 kg/cm2

fu = 5000 kg/cm2

E : 200.000 Mpa

Untuk kedua perencanaan, akan digunakan balok yang memiliki dimensi dan bahan yang sama yaitu:

 Dimensi Balok : IWF 500x200

 Penampang : Baja Konvensional BJ 50 fy = 2900 kg/cm2

fu = 5000 kg/cm2 E = 200.000 Mpa 3. Pelat

Pelat direncanakan menggunakan beton bertulang dengan spesifikasi sebagi berikut:

 Beton Bertulang dengan fc’ = 25 Mpa  Modulus Elastisitas (E) = 4700 √

 Berat Jenis = 2400 kg/ m2

3.5.2 Pembebanan Struktur 1. Beban Mati Tambahan

 Beban Lantai

Keramik = 24 kg/m2

Plafond + penggantung = 18 kg/m2 Adukan, per cm tebal (20 mm) = 42 kg/m2

= 84 kg/m2  Beban Atap

 Beban Dinding

Dinding Pasangan bata merah : 250 kg/m2

Beban dinding berada hanya diberikan pada keliling bangunan, maka beban dinding yang di terima balok adalah 250 kg/m2 x (5 – 0,5)m = 1125 kg/m

 Beban Hidup (Perkantoran)

Atap : 100 kg/m2

Lantai : 250 kg/m2

2. Beban Gempa

Perencanaan dan Perhitungan beban gempa dihitung berdasarkan SNI 03-1726-2002 (Anonim1,2002), dimana menggunakan analisa gempa metode Respons spektra. Dimana bangunan direncanakan pada wilayah gempa 3 dengan kondisi tanah Sedang. Data gempa pada Lampiran 2. 3.6Analisis dan output program komputer

3.6.1 Kombinasi Pembebanan

Dalam perhitungan tugas akhir ini digunakan kombinasi pembebanan untuk gedung struktur beton bertulang, baja, dan komposit beton-baja sebagai berikut:

Kombinasi 1 = 1,4D

Kombinasi 2 = 1,2D + 1,6L

Kombinasi 3 = 1,2D + 1,0L + 1,0EX + 0,3 EY Kombinasi 4 = 1,2D + 1,0L + 1,0EY + 0,3 EX Kombinasi 5 = 0,9D + 1,0EX + 0,3 EY

Kombinasi 6 = 0,9D + 1,0EY + 0,3 EX

3.6.2 Analisis dengan program komputer SAP2000 V14

Dengan input dimensi awal dan data-data perencanaan yang telah dibahas di subbab sebelumnya. Dari setiap kombinasi pembebanan menghasilkan gaya-gaya dalam (momen, gaya-gaya lintang dan gaya-gaya normal) hasil perhitungan program SAP2000 dan pengecekan dimensi masing-masing penampang yang ekonomis.

Keluaran/output gaya-gaya dalam dan dimensi enampang kolom hasil analisis program komputer di sajikan pada lampiran 5 pada penulisan Tugas Akhir ini.

Gambar beberapa data yang di input pada SAP terdapat pada lampiran 4.

3.7Perencanaan Sambungan

Sambungan pada baja tampang WF dan baja tampang Hollow Tube direncanakan menggunakan baut mutu tinggi. Pada penelitian ini akan di tinjau sambungan yang memiliki momen yang paling besar yaitu pada balok 327.

3.8Perbandingan

Perbandingan penggunaan kolom antara baja tampang hollow Tube dan Baja tenampang WF di dasarkan pada penggunaan berat baja, dimana semakin ringan baja yang digunakan maka semakin ekonomis. Denga n dimensi balok, plat lantai dan plat atap yang sama, maka kita dapat mencari dimensi kolom dengan masing-masing jenis penampang dan mendapatkan berat masing-masing kolom yang digunakan. Kemudian kita cari biaya dari masing-masing penampang dengan masing-masing jenis harga baja.

3.9Kesimpulan

Dari studi dan analisa yang telah dilakukan di atas, makan akan disimpulkan kelebihan dan kekurangan menggunakan kolom antara baja tampang hollow Tube standar JIS dan Penampang WF standar SNI, terutama dari segi berat baja yang digunakan.

BAB IV

ANALISA DATA

4.1 Data Perencanaan

Bangunan ini direncanakan menggunakan dua jenis kolom, yaitu kolom dengan baja tampang hollow tube standar JIS dan baja tampang WF standar SNI, dengan data-data bangunan sebagai berikut:

4. Lebar bangunan : 24 m

5. Panjang bangunan : 32 m

6. Jarak antar kolom sisi lebar : 8 m 7. Jarak antar kolom sisi panjang : 8 m

8. Tinggi kolom : 5 m

9. Mutu beton Lantai : K250

10.Dimensi Balok : Baja IWF 500x200 standar SNI 11.Mutu baja yang digunakan

 Baja Nippon Steel : Standar : JIS G 3466 Grade : STKR490 fy = 3250 kg/cm2

fu = 4900 kg/cm2  Baja Konvensional : Standar : SNI

BJ 50

fy = 2900 kg/cm2 fu = 5000 kg/cm2 4.2 Pembahasan

Dari hasil perhitungan menggunakan program SAP 2000 vr. 14 di dapat hasil analisa dari masing-masing bangunan yang memiliki jenis kolom yang berbeda. Ada beberapa faktor yang menjadi perbandingan selain berat dan keekonomisan bangunan, seperti Frekuensi dan perioda, defleksi, dan gaya geser dasar struktur.

4.2.1 Perioda dan Frekuensi

Tabel 4.1 Modal partisipasi massa struktur

Mode

Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube Period Partisipasi Massa (%) Period Partisipasi Massa (%)

Sec Arah X Arah Y Sec Arah X Arah Y

1 4,641989 0,00 73,9 4,568382 81,0 0,00

2 3,675024 77,9 73,9 4,456827 81,0 81,3

3 3,340961 77,9 73,9 3,644148 81,0 81,3

4 1,778058 77,9 86,4 1,508257 91,1 81,3

5 1,261916 88,2 86,4 1,474128 91,1 91,2

6 1,166033 88,2 86,4 1,208021 91,1 91,2

7 1,082862 88,2 91,3 0,880190 94,5 91,2

8 0,792123 88,2 93,4 0,864808 94,5 94,6

9 0,745001 92,0 93,4 0,715653 94,5 94,6

10 0,698288 92,0 93,4 0,619593 96,3 94,6

11 0,607458 92,0 95,1 0,609662 96,3 96,4

12 0,515864 94,4 95,1 0,504620 96,3 96,4

Dalam analisis spektrum respon ragam, analisis harus menyertakan jumlah ragam yang cukup untuk mendapatkan partisipasi massa ragam terkombinasi sebesar paling sedikit 90% dari masa aktual dalam masing-masing arah horisontal

dan ortogonal. Dari hasil modal analisis terhadap struktur dengan pola ragam getar struktur sebanyak 12 mode di dapatkan periode fundamental struktur dan partisipasi massa yang memenuhi yaitu minimal sebesar 90% dimana pada bangunan dengan kolom Hollow Tube dicapai partisipasi massa 90% pada mode ke 5, sedangkan untuk kolom WF pada mode ke 9.

Tabel 4.2 Modal Perioda dan frekuensi

Mode

Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube

Period Frequency Period Frequency

Sec Cyc/sec Sec Cyc/sec

1 4,641989 0,21542 4,568382 0,21890

2 3,675024 0,27211 4,456827 0,22437

3 3,340961 0,29932 3,644148 0,27441

4 1,778058 0,56241 1,508257 0,66302

5 1,261916 0,79245 1,474128 0,67837

6 1,166033 0,85761 1,208021 0,82780

7 1,082862 0,92348 0,880190 1,13610

8 0,792123 1,2624 0,864808 1,15630

9 0,745001 1,3423 0,715653 1,39730

10 0,698288 1,4321 0,619593 1,61400

11 0,607458 1,6462 0,609662 1,64030

12 0,515864 1,9385 0,504620 1,98170

Untuk mencegah penggunaan struktur gedung yang terlalu fleksibel, nilai waktu getar alami fundamental T1 dari struktur gedung harus dibatasi.

T1 < ζ n

Ζ untuk wilayah gempa 3 = 0,18 n (tinggi bangunan) = 75

T1 < ζ n < 0,18 x 75 < 13,5 sec

Dari kedua struktur bangunan baik Baja Tampang WF dan Hollow Tube memenuhi batas, dimana Perioda Baja tampang WF lebih besar daripada Hollow Tube.

4.2.2 Displacement

Displacement untuk setiap tingkat akibat beban gempa arah x dan y disajikan dalam tebel 4.3

Tabel 4.3 Displacement arah sumbu X dan Y

Lantai

Tinggi Lantai Arah X (mm) Arah Y (mm)

(mm) Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube

0 0 0 0 0 0

1 5 2,71 5,96 4,23 5,84

2 10 7,51 14,36 10,24 13,95

3 15 13,01 22,79 17,06 22,05

4 20 18,35 30,96 24,02 29,87

5 25 23,48 38,8 30,72 37,36

6 30 28,28 46,28 38,24 44,47

7 35 33,02 53,32 45,56 51,15

8 40 37,20 59,86 54,29 57,33

9 45 41,71 65,84 60,62 62,97

10 50 45,59 71,23 67,6 68,02

11 55 48,84 75,95 75,29 72,42

12 60 51,58 79,96 82,48 76,13

13 65 54,20 83,19 88,56 79,09

14 70 56,80 85,61 93,631 81,27

Gambar 4.1 Grafik perbandingan displacement arah x 0 2.71 7.51 13.01 18.35 23.48 28.28 33.02 37.20 41.71 45.59 48.84 51.58 54.20 56.80 58.51 0 5.96 14.36 22.79 30.96 38.8 46.28 53.32 59.86 65.84 71.23 75.95 79.96 83.19 85.61 87.19 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 20 40 60 80 100

LA

N

T

A

I

Kurva perbandingan displacement arah X

Tampang WF

Nippon Steel

Gambar 4.2 Grafik perbandingan displacement arah y

Batas maksimum displacement yaitu 2 0/00 dikali dengan dinggi bangunan yaitu 75 m, maka displacement maksimum adalah 0,002 x 75m = 0,15m atau sama dengan 150 mm. Maka displacement yang terjadi antar kedua struktur baik arah X dan arah Y memenuhi.

Dari tabel 4.3 displacement terbesar terjadi pada struktur paling atas. Untuk displacement arah X baja Tampang WF lebih kecil dibandingkan dengan

0 4.23 10.24 17.06 24.02 30.72 38.24 45.56 54.29 60.62 67.6 75.29 82.48 88.56 93.631 98.08 0 5.84 13.95 22.05 29.87 37.36 44.47 51.15 57.33 62.97 68.02 72.42 76.13 79.09 81.27 82.63 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0 50 100 150

LA

N

T

A

I

Kurva perbandingan displacement arah Y

Tampang WF

Nippon Steel

tampang hollow tube. Sedangkan untuk arah Y tampang hollow tube lebih kecil dibandingkan dengan baja tampang WF.

Kinerja batas layan (∆s) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar-tingkat akibat pengaruh gempa rencana. Drift ∆s antar antar-tingkat bangunan adalah selisih simpangan pada joint antar tingkat yang ditinjau atau selisih drift ∆s tiap tingkat bangunan menurut sistem yang digunakan.

∆s max SRPMK = xhi x mm mm

R

s 5000 17,6

5 . 8 03 . 0 03 . 0    

Berikut merupakan drift ∆s antar tingkat bangunan arah sumbu X dan Y antara baja tampang WF dan Hollow Tube.

Tabel 4.4 Drift ∆s antar tingkat bangunan arah sumbu X dan Y antara baja tampang WF dan Hollow Tube

Lantai Tinggi Lantai Arah X (mm) Arah Y (mm) (mm) Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube

0 0 0 0 0 0

1 5 2,71 5,96 4,23 5,84

2 10 4,8 8,4 6,01 8,11

3 15 5,5 8,43 6,82 8,1

4 20 5,34 8,17 6,96 7,82

5 25 5,13 7,84 6,7 7,49

6 30 4,8 7,48 7,52 7,11

7 35 4,74 7,04 7,32 6,68

8 40 4,18 6,54 8,73 6,18

9 45 4,51 5,98 6,33 5,64

10 50 3,88 5,39 6,98 5,05

11 55 3,25 4,72 7,69 4,4

12 60 2,74 4,01 7,19 3,71

13 65 2,62 3,23 6,08 2,96

14 70 2,6 2,42 5,071 2,18

15 75 1,71 1,58 4,449 1,36

Bila ditinjau dari grafik perbandingan drift s baik arah sumbu X maupun Y, Hollow Tube lebih seragam(beraturan) dibandingkan Baja Tampang WF.

4.2.3 Gaya Geser Dasar Struktur

Pada dasar bangunan terdapat reaksi berupa gaya geser, dimana gaya ini akan di teruskan pada pondasi atau di sebut juga Base Shear. Base Shear terjadi akibat adanya beban arah horizontal yaitu beban gempa. Berikut merupakan Base Shear pada masing-masing join dasar struktur.

Gambar 4.6 Denah Titik Baja Hollow Tube akibat beban gempa

Tabel 4.5 Base Shear Perpondasi

TITIK

Baja Tampang WF Baja Tampang Hollow Tube

(kg) (kg)

arah X arah Y arah X arah Y

1 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48

3 2.283,96 3.659,45 2.459,51 3.878,53

5 2.283,96 3.659,45 2.459,51 3.878,53

7 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48

9 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23

11 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63

13 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63

15 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23

17 3.304,49 1.844,87 3.867,24 2.262,44

19 3.278,68 2.736,99 2.576,66 2.308,66

21 3.278,68 2.736,99 2.576,66 2.308,66

23 3.304,49 1.844,87 3.867,24 2.262,44

25 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23

27 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63

29 3.301,54 3.082,34 2.592,09 2.517,63

31 3.353,36 1.970,43 3.916,76 2.399,23

33 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48

37 2.283,96 3.659,45 2.459,51 3.878,53

39 3.575,29 3.289,79 3.427,36 3.397,48

TOTAL 63.222,94 57.171,76 62.470,68 57.913,68

Dari tabel di atas dapat kita lihat beban yang di pikul pada masing-masing join untuk baja tampang WF lebih besar di bandingkan dengan Baja Tampang Holow Tube untuk arah X, Sedangkan untuk arah Y tampang Hollow Tube lebih besar.

4.2.4 Penampang dan Berat

Dalam pemilihan penampang digunakan program SAP 2000 vr. 14 untuk memudahkan dalam mendesain struktur kolom. Dari hasil analisa SAP 2000 vr.14, didapat dimensi dari masing-masing penampang kolom (Lampiran 1).

Untuk melakukan pengecekan terhadap pemilihan penampang oleh program SAP 2000 vr.14 dilakukan perhitungan secara manual untuk kolom 249, sebagai berikut:

4.2.4.1 Baja Tampang WF A. Design kolom

Data Bahan:

Tegangan tarik putus (fu) = 500 MPa Tegangan leleh baja (fy) = 290 MPa Modulus elastik baja (E) = 200000 MPa

Profil : WF 600x300x12x20 tf = 20 mm

tw = 12 mm B = 300 mm H = 588 mm Berat = 151 ⁄ Luas = 192,5 cm2 Ix = 118000 cm4 Iy = 9020 cm4 rx = 24,8 cm ry = 6,85 cm Sx = 4020 cm3 Sy = 601 cm3

Faktor reduksi kekuatan untuk lentur = 0,9 Faktor reduksi kekuatan untuk geser = 0,75 Faktor reduksi kekuatan untuk tekan = 0,85 C. Section Property

 Modulus Geser (G) =

= 76923,077 MPa  Ht = H-tf

= 568 mm

 J = 2 .

⅓

. B . tf3 +

⅓

(H - 2 tf) . tw

 Konstanta puntir torsi (Iw) =

= 7275000000000 mm6  Koefisien momen tekuk torsi lateral

(X1) =

√

= 1316,21 MPa

 Koefisien momen tekuk torsi lateral

(X2) = 4

= 0,00024 mm2/N2

 Modulus penampang plastis thd. sb. x

(Zx) = [ 2(B . tf) . (½Ht) ] + [ 2(H/2-tf) . tw . ( (½ (H/2-tf) ) ) ] = 4308912 mm3

 Modulus penampang plastis thd. sb. y

(Zy) = 4 (B/2 . tf) x (½ . B/2) ) + ( 2 . (tw/2 . (H-2 . tf) . (½ . tw/2))) = 919728 mm3

 Ny = A . fy = 5582500 N

D. Momen, Gaya Geser, dan Gaya Aksial akibat Beban Terfaktor  Panjang bentang kolom terhadap sumbu x (Lx = L1) = 5000 mm  Panjang bentang balok runway terhadap sumbu y (Ly = L2) = 0 mm

 Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x = 169379000 Nmm  Momen pada 1/4 bentang (MA) = 72586300 Nmm

 Momen di tengah bentang (MB) = 24206500 Nmm  Momen pada 3/4 bentang (MC) = 120999300 Nmm  Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (MUY) = 0

 Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (VUX) = 77434,2 N  Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (VUY) = 0

 Gaya aksial akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (NUX) = 1017454,2 E. Momen Nominal Pengaruh Local Bucling

1. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada sayap :  Kelangsingan penampang sayap

λ =

= 7,5

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang

λp =

√

= 9,983

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non-compact

λr =

= 24,945

2. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada badan  Kelangsingan penampang badan

λ =

= 45,667 Syarat:

= 0,120 < 0,125

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang

λp =

(

√

)

= 62,47 >

√ = 39,05

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact

λr =

(

√

)

= 127,30

 Momen plastis terhadap sumbu x Mpx = fy . Zx

= 1249584480 Nmm  Momen plastis terhadap sumbu y

Mpy = fy . Zy

 Momen batas tekuk terhadap sumbu x Mrx = Sx ( fy - fr )

= 884400000 Nmm

 Momen batas tekuk terhadap sumbu y Mry = Sy ( fy - fr )

= 132220000 Nmm  Momen nominal penampang untuk :

a. Penampang compact, λ ≤ λp Mn = Mp

b. Penampang non-compact, λp < λp ≤ λp Mn = Mp - (Mp - Mr) . ( l - λp) / (λr - λp) c. Penampang langsing, λ > λr

Mn = Mr

Berdasarkan nilai kelangsingan sayap, maka termasuk penampang KOMPAK

Berdasarkan nilai kelangsingan badan, maka termasuk penampang KOMPAK

Momen nominal penampang terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut : Mn = Mp

= 1249584480 Nmm

Momen nominal penampang terhadap sumbu y dihitung sebagai berikut : Mn = Mp

= 132220000 Nmm

F. Momen Nominal Pengaruh Lateral Buckling

Momen nominal komponen struktur dengan pengaruh tekuk lateral, untuk :

Panjang bentang maksimum balok yang mampu, Lp = 1.76 . ry √

= 3166 mm

Tegangan leleh dikurangi tegangan sisa, fl = fy - fr

= 220 MPa

Panjang bentang minimum balok yang tahanannya ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral,

Lr = ry .

. √ √

= 874

Cb =

= 1,92

Momen plastis terhadap sumbu x, Mpx = fy . Zx

= 1249584480 Nmm Momen plastis terhadap sumbu y, Mpy = fy . Zy

= 266721120 Nmm

Mrx = Sx . ( fy - fr ) = 884400000 Nmm

Momen batas tekuk terhadap sumbu y, Mry = Sy . ( fy - fr )

=132220000 Nmm Panjang bentang terhadap sumbu x, L = L1 = 5000

L > Lp dan L > Lr Termasuk kategori Bentang Panjang

Momen nominal terhadap sumbu x untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut :

Mnx =

√

= 4359849270 Nmm Mnx > Mpx

Momen nominal terhadap sumbu x yang digunakan,

Mnx = 1249584480 Nmm

Momen nominal terhadap sumbu y untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut:

Mny =

√

= 4359849270 Nmm Mny > Mpy

Momen nominal terhadap sumbu y yang digunakan,

G. Tahanan Momen Lentur

1. Momen nominal terhadap sumbu x :

 Berdasarkan pengaruh local buckling, Mnx = 1249584480 Nmm

 Berdasarkan pengaruh lateral buckling, Mnx = 1249584480 Nmm

 Momen nominal terhadap sumbu x (terkecil) yg menentukan, Mnx = 1249584480 Nmm

 Tahanan momen lentur terhadap sumbu x, ϕb . Mnx = 1124626032 Nmm

2. Momen nominal terhadap sumbu y :  Berdasarkan pengaruh local buckling,

Mny = 132220000 Nmm

 Berdasarkan pengaruh lateral buckling, Mny = 266721120 Nmm

 Momen nominal terhadap sumbu y (terkecil) yg menentukan, Mny = 132220000 Nmm

 Tahanan momen lentur terhadap sumbu y, ϕb . Mny = 118998000 Nmm

 Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x, Mux = 169379000 Nmm

 Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y,

Muy = 0

Syarat :

+

≤ 1.0

0,1506 ≤ 1.0 AMAN (OK)

H. Tahanan Geser

Ketebalan plat badan tanpa pengaku harus memenuhi

≤ 2.46

45,67 < 64, 60 plat badan memenuhi starat OK  Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x,

Vux = 77434 N  Luas penampang badan,

Aw = tw . ( H-2tf) = 6576 mm2

 Tahanan gaya geser nominal thd.sb. x, Vnx = 0.60 . fy x Aw

= 1144224 N

ϕf . Vnx = 858168 N

 Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y, Vuy = 0

 Luas penampang sayap, Af = 2 B . tf

= 12000

 Tahanan gaya geser nominal thd.sb. y, Vny = 0.60 . fy . Af

= 2088000 N

 Tahanan gaya geser terhadap sumbu y, ϕf . Vny = 1566000 N

= 0,902

=0,000

 Syarat yang harus dipenuhi :

+

≤ 1,0

0,0902 < 1,0 AMAN (OK) I. Pembesaran Momen

kx .

= 20,16

 Momen terfaktor ujung kolom terkecil,

M1 = 0

 Momen terfaktor ujung kolom terbesar,

M2 = 169379000 Nmm

 Faktor perbesaran momen,

Cm =

= 0,6

 Gaya tekan menurut Euler dengan kL/r thdp sumbu lentur

Ne1 =

= 93481102,96 Nmm  Perbesaran momen,

δb =

= 0,60 Maka, ambil δb = 1 Mux = δb . Mntu

= 169379000 Nmm

J. Tahanan Aksial Tekan

Rasio kelangsingan maksimum = λc =

= 0,88 Syarat,

λc < 0,25 -

0,25 < λc < 1,2 ω =

= 1,42

λc > 1,2 Nu/φ . Nn = 1,42

Maka, ω = 1,42

Tegangan kritis penampang, fcr =

= 204,26 N/mm2

Daya dukung nominal aksial tekan, Nn = A . fcr

= 3932059,52 N Tahanan aksial tekan, Nu/φ . Nn = 0,304

K. Kontrol Interaksi Geser dan Lentur

Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi geser dan lentur :

≤ 1,375

= 0,1506

= 0,0902

= 0,2070

0,2070 < 1,375 AMAN (OK) L. Kontrol Interaksi Tekan dan Lentur

Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi tekan dan lentur : Bila

≥ 0,2

≤ 1,0

= 0,438

0,438 < 1 AMAN (OK)

4.2.4.2 Baja Tampang Hollow Tube A. Design kolom

Data Bahan:

Tegangan tarik putus (fu) = 490 MPa Tegangan leleh baja (fy) = 325 MPa Modulus elastik baja (E) = 200000 MPa B. Data Profil Baja

Profil : TUBE 300X300X10

t = 20 mm

B = 300 mm H = 300 mm Berat = 89,0 kg/m Luas = 113,4 cm2

Ix = 15700 cm4 Iy = 15700 cm4 rx = 11,8 cm ry = 11,8 cm Sx = 1050 cm3 Sy = 1050 cm3

Faktor reduksi kekuatan untuk lentur = 0,9 Faktor reduksi kekuatan untuk geser = 0,75 Faktor reduksi kekuatan untuk tekan = 0,85

C. Section Property

 Modulus Geser (G) =

= 76923,077 MPa  Ht = H-tf

= 568 mm  J = Ix + Iy

= 314.000.000 mm4  Konstanta puntir torsi (Iw) =

= 3077000000000 mm6  Koefisien momen tekuk torsi lateral

(X1) =

= 49517,68 MPa

 Koefisien momen tekuk torsi lateral

(X2) = 4 .

= 0,00000 mm2/N2

 Modulus penampang plastis thd. sb. x

(Zx) = [ 2(B . tf) (½Ht) ] + [ 2(H/2-tf) . tw . ( (½ (H/2-tf) ) ) ] = 2018000 mm3

 Modulus penampang plastis thd. sb. y

(Zy) = 4 (B/2 . tf) (½ . B/2) ) + ( 2 (tw/2 . (H-2 . tf) . (½ . tw/2))) = 926000 mm3

 Ny = A . fy = 3685500 N

D. Momen, Gaya Geser, dan Gaya Aksial akibat Beban Terfaktor  Panjang bentang kolom terhadap sumbu x (Lx = L1) = 5000 mm  Panjang bentang balok runway terhadap sumbu y (Ly = L2) = 0 mm  Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x = 1700265400 Nmm  Momen pada 1/4 bentang (MA) = 84811100 Nmm

 Momen di tengah bentang (MB) = 643300 Nmm  Momen pada 3/4 bentang (MC) = 86097700 Nmm

 Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (MUY) = 0

 Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (VUX) = 68363,5 N  Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y (VUY) = 0

 Gaya aksial akibat beban terfaktor terhadap sumbu x (NUX) = 1053820

E. Momen Nominal Pengaruh Local Bucling

1. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada sayap :  Kelangsingan penampang sayap

λ =

= 7500

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang

λp =

√

= 9,430

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non-compact

λr =

√

= 23,170

2. Pengaruh tekuk lokal (local buckling) pada badan  Kelangsingan penampang badan

λ =

= 13,00 Syarat:

= 0,318 > 0,125

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang

λp =

(

√

)

= 55,81 >

√ = 36,89

 Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non compact

λr =

(

√

)

= 108,19

 Momen plastis terhadap sumbu x Mpx = fy . Zx

= 655850000 Nmm

 Momen plastis terhadap sumbu y Mpy = fy . Zy

= 300950000 Nmm

 Momen batas tekuk terhadap sumbu x Mrx = Sx . ( fy - fr )

= 267750000 Nmm

Mry = Sy . ( fy - fr ) = 267750000 Nmm  Momen nominal penampang untuk :

d. Penampang compact, λ ≤ λp Mn = Mp

e. Penampang non-compact, λp < λp ≤ λp Mn = Mp - (Mp - Mr) . ( l - λp) / (λr - λp) f. Penampang langsing, λ > λr

Mn = Mr

Berdasarkan nilai kelangsingan sayap, maka termasuk penampang KOMPAK

Berdasarkan nilai kelangsingan badan, maka termasuk penampang KOMPAK

Momen nominal penampang terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut : Mn = Mp

= 655850000 Nmm

Momen nominal penampang terhadap sumbu y dihitung sebagai berikut : Mn = Mp

= 267750000 Nmm

Momen nominal komponen struktur dengan pengaruh tekuk lateral, untuk :

Panjang bentang maksimum balok yang mampu, Lp = 1.76 . ry . √

= 5152 mm

Tegangan leleh dikurangi tegangan sisa, fl = fy - fr

= 255 MPa

Panjang bentang minimum balok yang tahanannya ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral,

Lr = ry .

. √ √

= 32405 mm

Cb =

= 2,26

Momen plastis terhadap sumbu x, Mpx = fy . Zx

= 655850000 Nmm Momen plastis terhadap sumbu y, Mpy = fy . Zy

= 300950000 Nmm

Momen batas tekuk terhadap sumbu x, Mrx = Sx . ( fy - fr )

Momen batas tekuk terhadap sumbu y, Mry = Sy . ( fy - fr )

=267750000 Nmm Panjang bentang terhadap sumbu x, L = L1 = 5000

L < Lp dan L < Lr Termasuk kategori Bentang Pendek

Momen nominal terhadap sumbu x untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut :

Mnx = Mpx = fy . Zx = 655850000 Nmm Mnx =

= 1488327253 Nmm Mnx > Mpx

Momen nominal terhadap sumbu x yang digunakan,

Mnx = 655850000 Nmm

Momen nominal terhadap sumbu y untuk bentang panjang dihitung sebagai berikut:

Mny = Mpy = fy . Zy = 300950000 Nmm Mny =

= 681122352 Nmm Mny > Mpy

Momen nominal terhadap sumbu y yang digunakan,

Mny = 300950000 Nmm

1. Momen nominal terhadap sumbu x :

 Berdasarkan pengaruh local buckling, Mnx = 655850000 Nmm

 Berdasarkan pengaruh lateral buckling, Mnx = 655850000 Nmm

 Momen nominal terhadap sumbu x (terkecil) yg menentukan, Mnx = 655850000 Nmm

 Tahanan momen lentur terhadap sumbu x, ϕb * Mnx = 590265000 Nmm

2. Momen nominal terhadap sumbu y :  Berdasarkan pengaruh local buckling,

Mny = 267750000 Nmm

 Berdasarkan pengaruh lateral buckling, Mny = 300950000 Nmm

 Momen nominal terhadap sumbu y (terkecil) yg menentukan, Mny = 267750000 Nmm

 Tahanan momen lentur terhadap sumbu y, ϕb * Mny = 240975000 Nmm

 Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu x, Mux = 170265400 Nmm

Muy = 0 Syarat :

+

≤ 1.0

0,2885 ≤ 1.0 AMAN (OK) H. Tahanan Geser

Ketebalan plat badan tanpa pengaku harus memenuhi

≤ 2.46

13,00 < 61,03 plat badan memenuhi Syarat OK  Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x,

Vux = 68364 N  Luas penampang badan,

Aw = tw ( H-2tf) = 5200 mm2

 Tahanan gaya geser nominal thd.sb. x, Vnx = 0.60 . fy . Aw

= 1014000 N

 Tahanan gaya geser terhadap sumbu x, ϕf . Vnx = 760500 N

 Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y, Vuy = 0

 Luas penampang sayap, Af = 2 . B . tf

= 12000

 Tahanan gaya geser nominal thd.sb. y, Vny = 0.60 . fy . Af

= 2340000 N

 Tahanan gaya geser terhadap sumbu y, ϕf . Vny = 1755000 N

= 0,0899

=0,000

 Syarat yang harus dipenuhi :

+

≤ 1,0

0,0899 < 1,0 AMAN (OK) I. Pembesaran Momen

 Rasio kelangsingan dalam sumbu lentur x,

kx .

= 42,37

 Momen terfaktor ujung kolom terkecil,

M1 = 0

 Momen terfaktor ujung kolom terbesar,

M2 = 170265400 Nmm

Cm =

= 0,6

 Gaya tekan menurut Euler dengan kL/r thdp sumbu lentur

Ne1 =

= 12467139 Nmm

 Perbesaran momen,

δb =

= 0,63 Maka, ambil δb = 1 Mux = δb . Mntu

= 170265400 Nmm J. Tahanan Aksial Tekan

Rasio kelangsingan maksimum = λc =

√

= 0,54 Syarat,

λc < 0,25 -

0,25 < λc < 1,2 ω =

= 1,16

λc > 1,2 -

Tegangan kritis penampang, fcr =

= 280,84 N/mm2

Daya dukung nominal aksial tekan, Nn = A . fcr

= 3184778,20 N Tahanan aksial tekan, Nu/φ . Nn = 0,389

K. Kontrol Interaksi Geser dan Lentur

Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi geser dan lentur :

≤ 1,375

= 0,2885

= 0,0899

= 0,3446

0,3446 < 1,375 AMAN (OK)

L. Kontrol Interaksi Tekan dan Lentur

Syarat yang harus dipenuhi untuk interaksi tekan dan lentur : Bila ≥ 0,2 ≤ 1,0

= 0,646

0,646 < 1 AMAN (OK)

Dari profil masing-masing kolom terdapat profil yang terbesar dan terkecil dari baja tampang WF dan tampang Hollow Tube. Berikut merupakan tabel spesifikasi dimensi terkecil dan terbesar dari masing-masing baja:

Tabel 4.6 Dimensi Terbesar dan Terkecil Kolom baja tampang WF dan tampang Hollow Tube

Perbandingan _{Baja Tampang WF} Baja Tampang

Hollow Tube

 Dimensi Terbesar WF 400x400x30x50 A = 528,6 cm2

tf = 5 cm fy = 3 cm ix = 187000 cm4

iy = 60500 cm4

Tub 500x500x16 A = 238 cm2

t = 1,6 cm ix = 158000 cm4

iy = 158000 cm4

 Dimensi Terkecil WF 200x200x8x12 A = 63,53 cm2

tf = 1,2 cm fy = 0,8 cm ix = 4720 cm4

iy = 1600 cm4

Tub 250x250x6 A = 57,63 cm2

t = 0,6 cm ix = 5670 cm4

iy = 5670 cm4

Dari hasil dimensi masing-masing kolom di atas, maka dapat dihitung total berat kolom masing –masing bangunan dengan tipe baja. Berikut merupakan tabel perbandingan berat kolom:

Tabel 4.7 Perbandingan Berat Kolom Baja tampang WF dan tampang Hollow Tube

LANTAI Baja Tampang WF (Kg)

Baja Tampang Hollow Tube

(Kg)

1 34.900 20.930

2 38.860 20.520

3 34.900 19.700

4 32.260 18.110

5 27.500 17.430

6 25.640 16.270

7 23.890 15.030

8 20.920 13.720

9 17.200 13.270

10 16.150 12.120

11 15.520 11.220

12 15.100 10.294

13 13.390 8.563

14 9.052 7.687

15 6.245 7.115

TOTAL 331.527 211.979

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Berat Kolom baja tampang WF dan tampang Hollow Tube

Dari hasil perhitungan di atas berat kolom Baja tampang WF adalah 331.527 kg, sedangkan berat kolom Baja tampang Hollow Tube 211.979 kg, maka

50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000

didapat selisih berat kolom antara kedua bangunan adalah 119.548 kg. Bila dibandingkan dengan total berat Baja tampang WF, Baja tampang Hollow Tube menghemat penggunaan baja 36,06%.

4.3 Sambungan

4.3.1 Sambungan Baja Tampang WF

Sambungan pada baja tampang WF direncanakan mengunakan baut mutu biasa. Sambungan di tinjau pada balok 327. Dimana balok memiliki:

1. DATA SAMBUNGAN

 Gaya geser akibat beban terfaktor (Vu) = 1211667 N

 Momen akibat beban terfaktor (Mu) = 2195272000 Nmm 1.1.BAUT

 Jenis baut yang diggunakan = A-325  Tegangan tarik putus baut (fub) = 825 Mpa

 Diameter baut (d) = 25 mm

 Jarak antar baut (a) = 70 mm

 Jumlah baut dalam satu baris (nx) = 4 buah  Jumlah baris baut (ny) = 13 baris  Faktor reduksi kekuatan tarik baut (ϕt) = 0,75  Faktor reduksi kekuatan geser baut (ϕf) = 0,75

1.2.PELAT SAMBUNG

 Tegangan leleh pelat (fy) = 410 Mpa  Tegnagn tarik putus pelat (fup) = 550 Mpa

 Lebar pelat sambung (b) = 200 mm

 Tebal pelat sambung (t) = 10 mm

2. LETAK GARIS NETRAL  Jumlah baut total

n = nx . ny = 4 x 13 = 52

 Tinggi pelat sambung h = ny . a

= 910

 Lebar plat sambung ekivalen sebagai pengganti baut tarik δ = .

δ =

δ = 28,05 mm

 Lebar efektif plat sambung bagian tekan b' = 0,75 x 200

= 150 mm

Misal garis netral terletak pada jarak x dari sisi atas pelat sambung  Momen statis luasan terhadap garis netral

1/2 . b' . (h - x)2 = 1/2. δ . x2

(b' - δ) / 2 . x2 - b' . h . x + 1/2 . b' . h2 = 0

Ax = (b' - δ)/2 = (150-28,05)/2 = 61

Bx = - b' . h = -150 . 910 = -136500 Cx = 1/2 . b' . h2

= ½ . 150 . 9102 = 62107500

Dx = Bx2 - 4 . Ax . Cx

= (-136500)2 - 4 x 61 x 62107500 = 3484222602

... gunakan rumus abc Maka di dapat :

x = 635, 28

3. TEGANGAN YANG TERJADI PADA BAUT  Persamaan hubungan tegangan:

σ3

= (h - x) / x .

σ1

... Pers. (1)

σ2

= ( x - a / 2 ) / x .

σ1

... Pers. (2)

1/2 . (h - x) . b' . (h - x) / x .

σ

1 . 2/3 . ( h - x ) + 1/2 . x . δ.

σ

1 . 2/3 . x = Mu

Maka diperoleh:

σ

1 = 3 . Mu / [ ( h - x )3 / x . b' + x2 . δ ] Tegangan pada masing-masing baris baut dihitung sebagai berikut : Tegangan tarik pada sisi atas pelat sambung,

Dari pers. (3) :

σ

1 = 3 . Mu / [ ( h - x )3 / x . b' + x2 . δ ] = 406,13 MPa Tegangan tekan pada sisi bawah pelat sambung,

Dari pers. (1) :

σ

3 = ( h - x ) / x .

σ1

= 175,63 MPa Tegangan tarik pada baut baris teratas,

Dari pers. (2) :

σ

2 = ( x - a / 2 ) / x .

σ

1 = 383,76 MPa

 Tegangan tarik putus pada baut dan pelat :

Tegangan tarik putus baut (fub) = 825 Mpa Tegangan tarik putus pelat (fup) = 550 Mpa

4. GAYA TARIK PADA BAUT

 Gaya tarik yang terjadi pada baut baris teratas,

Tu =

σ

2 . a . δ = 383, 76 . 28,05. 70 = 753509 N  Gaya tarik yang ditahan satu baut,

Tu1 = Tu / nx = 753509/4 = 188377 N  Luas penampang baut,

Ab = π / 4 . 252 = 491 mm2  Tahanan tarik nominal satu baut,

Tn = 0.75 . Ab . fub = 0,75 . 491 . 825 = 303728 N  Tahanan tarik satu baut,

ϕt

. Tn = 0,75 . 303728 = 227796 N  Syarat yang harus dipenuhi :

Tu1 ≤

ϕ

t . Tn

188377 N < 227796 N ... AMAN 5. GAYA GESER PADA BAUT

 Gaya geser yang ditahan oleh satu baut Vs1 = Vu / n

= 1211667 / 25 = 23301 N

 Kondisi sambungan baut geser tunggal, maka nilai (m) = 1  Faktor pengaruh ulir pada bidang geser (r1) = 0,4  Tahanan geser nominal baut

Vn = r1 . m . Ab . fub = 0,4 . 1 . 491 . 825 = 161988 N

ϕ

f * Vn = 0,75 . 121491 = 121491 N

 Syarat yang harus dipenuhi

Vs1 ≤

ϕ

f . Vn

23301 N < 121491 N ... AMAN 6. GAYA TUMPU PADA BAUT

 Gaya tumpu yang ditahan satu baut, Rs1 = Vs1 = 23301 N

 Tahanan tumpu nominal, Rn = 2.4 . d . t . fup

= 330000 N  Tahanan tumpu,

ϕ

f . Rn = 247500 N

 Syarat yang harus dipenuhi :

Rs1 ≤

ϕ

f . Rn

23301 N < 247500 N ... AMAN

7. KOMBINASI GESER DAN TARIK

 Konstanta tegangan (f1) untuk baut mutu tinggi = 807 MPa  Konstanta tegangan (f2) untuk baut mutu tinggi = 621MPa  Faktor pengaruh ulir pada bidang geser = 1,9

 Tegangan geser yang terjadi,

fuv = Vu / ( n . Ab ) = 47,47 MPa  Tahanan geser baut,

ϕ

f . r1 . m . fub = 247,50 MPa  Syarat yang harus dipenuhi :

fuv ≤

ϕ

f . r1 . m . fub

47,47 Mpa < 247,50 Mpa ... AMAN  Gaya tarik yang terjadi = 188377 N

 Tahanan tarik baut,

ϕ

f . Tn =

ϕ

f . f1 . Ab = 297101 N  Syarat yang harus dipenuhi :

Tu1 ≤

ϕf

. Tn

188377 N < 297101 N ... AMAN  Tegangan tarik

ft = 0,75 . fub = 618, 75 Mpa  Nilai Tegangan Kombinasi

f1 - r2 . fuv = 716, 81 Mpa  Syarat yang harus dipenuhi:

ft ≤ f1 - r2 . fuv

618, 75 < 716,81 ... AMAN  Syarat yang harus dipenuhi:

ft ≤ f2

618, 75 < 621,00 ... AMAN

Gambar 4.8 Sambungan Kolom- Balok Tampang WF

IWF 500x200x10x16 tf = 16 mm tw = 10 mm B = 200 mm H = 500 mm Berat = 89,7 kg/m Luas = 11420 mm2 Ix = 4,78 x 108 mm4 Iy = 2,14 x 107 mm4

Gambar 4.9 Balok WF rx = 20,5 cm

ry = 4,33 cm Sx = 1,920 cm3 Sy = 214 cm3

Sambungan pada join antara balok dan kolom Nippon Steel telah di cetak terlebih dahulu di pabrik. Dimana sambungan yang di rancang seperti pada gambar 4.12. Oleh sebab itu sambungan direncanakan antara balok-balok, yaitu balok utama dengan sambungan balok yang telah di cetak tersebut.

Gambar 4.10 Join pada sambungan Baja Tampang Hollow Tube

Tabel 4.8 Data Sambungan

BEBAN PADA SAMBUNGAN

BEBAN

SAMBUNGAN SATUAN

Momen akibat beban terfaktor,

Mu =

1,083E+09 Nmm

Gaya geser akibat beban terfaktor,

V

u

=

1158556 N

Gaya aksial akibat beban terfaktor,

N

u

=

2569 N

Eksentrisitas sambungan,

e =

200 mm

PLAT SAMBUNG

DATA PLAT SAMBUNG

Tegangan leleh baja,

f

y

=

410 MPa

Tegangan tarik putus plat,

f

up

=

550 MPa

Lebar plat sambung pada badan,

h

p

=

450 mm

Tebal plat sambung pada badan,

t

pw

=

12 mm

Lebar plat sambung pada sayap,

l

p

=

300 mm

Tebal plat sambung pada sayap,

t

pf

=

25 mm

Faktor reduksi kekuatan tarik atau lentur

plat,



=



0,9

BAUT DATA BAUT

Jenis sambungan baut,

Tipe

baut : A-325

Tegangan tarik putus baut,

f

ub

=

825 MPa

Diameter baut,

d =

20 mm

Jumlah baut pada penampang kritis badan,

n =

8 bh

Jumlah baut pada badan,

n

w

=

32 bh

Jumlah baut pada penampang kritis sayap,

n' =

6 bh

Faktor reduksi kekuatan geser baut,



f =



0,75

Tabel 4.9 Koordinat Baut

No xi yi

(mm) (mm)

1 -150 -192,5

2 -50 -192,5

3 50 -192,5

4 150 -192,5

5 -150 -137,5

6 -50 -137,5

7 50 -137,5

9 -150 -82,5

10 -50 -82,5

11 50 -82,5

12 150 -82,5

13 -150 -27,5

14 -50 -27,5

15 50 -27,5

16 150 -27,5

17 -150 27,5

18 -50 27,5

19 50 27,5

20 150 27,5

21 -150 82,5

22 -50 82,5

23 50 82,5

24 150 82,5

25 -150 137,5

26 -50 137,5

27 50 137,5

28 150 137,5

29 -150 192,5

30 -50 192,5

31 50 192,5

32 150 192,5

2. TAHANAN MOMEN DAN GESER

 Modulus penampang plastis profil baja

Zx = tw . ht2 / 4 + ( bf - tw ) . ( ht - tf ) . tf = 2096360 mm3

Aw = ht . tw = 500 x 100 = 5000 mm2  Tahanan momen penampang

Φ

. Mn =

ϕ

. fy . Zx

= 773556840 Nmm  Tahanan geser penampang

ϕ

f . Vn =

ϕ

f . 0.60 . fy . Aw = 922500 N

3. KONTROL JUMLAH BAUT PADA BADAN  Luas penampang baut

Ab = π / 4 . d2 = 314 mm2

 Tahanan geser nominal baut Vn = r1 . m . Ab . fub

= 0,4 . 2 . 314 . 825 = 207345 N

 Tahanan geser baut

ϕ

f . Vn = 0,75 . 207345 = 155509 N  Tahanan tumpu nominal pelat

Rn = 2,4 . d . tw . fup = 2,4 . 20 . 10 . 550 = 264000 N

 Tahanan Tumpu Plat

ϕ

f . Rn = 0,75 . 264000 = 198000 N

 Jumlah baut minimum yang diperlukan pada penampang kritis badan,

 Terhadap Geser

nmin = Vu / (

ϕf

. Vn ) =

= 7,45 buah Syarat :

nmin ≤ n

7,45 < 8 ... AMAN

 Terhadap tumpu

nmin = Vu / (

ϕ

f . Rn ) =

= 5,85 buah Syarat :

nmin ≤ n

4. KONTROL TEBAL PLAT SAMBUNG PADA BADAN  Anv = Vu / (

ϕ

f . 0.60 . fup )

= 4681,03 mm2  Diameter lubang baut = d + 2

= 20 + 2 = 22

 Tebal plat sambung minimum pada badan, tpw min = Anv / [ 2 . ( hp - n . d1 ) ]

=

= 8,54 mm  Syarat :

tpw min ≤ tpw

8,54 mm ≤ 12 mm ...AMAN

5. KONTROL JUMLAH BAUT PADA SAYAP  Gaya tarik akibat momen

Tu = Mu / ( ht + tpf ) = 2062695 N

 Kondisi sambungan baut geser tunggal

M = 1

 Faktor pengaruh ulir pada bidang geser

 Tahanan geser 1 baut

ϕ

f . Vn =

ϕf

. r1 . m . Ab . fub = 0,75 . 1 . 1 . 314 . 825 = 1944386 N

 Kekuatan 1 baut

ϕ

f . Rn = 2,4 .

ϕ

f . d . tpf . fup = 2,4 . 0,75 . 20 . 25 . 550 = 495000 N

 Jumlah baut minimum yang diperlukan pada penampang kritis sayap n'min = Tu / ( 2 .

ϕ

f . Tn )

= 2062695 / (2 . 194386) = 5,31 buah

 Syarat:

n’min ≤ n’

5,31 buah < 6 baut ...AMAN

6. KONTROL TEBAL PELAT SAMBUNG PADA SAYAP  Luas penampang tarik pelat

Anf = Tu / ( f . fup ) = 4167,06 mm2

 Tebal minimum pelat sambung pada sayap tpf min = Anf / ( lp - n' . d1 )

=  Syarat:

tpf min ≤ tpf

24,80 < 25 ... AMAN

7. GAYA PADA BAUT BADAN  Kapasitas momen pada badan

Muw =

= 128095714 Nmm  Momen tambahan akibat eksentrisitas

ΔMu = Vu . e

= 231711200 Nmm

 Momen total pada badan ∑ = Muw+ ΔMu

= 359806914 Nm

 Gaya masing-masing baut badan akibat momen dihitung sebagai berikut:

 Gaya pada arah x

Ruxi = (∑ ) . yi / (∑ 2 + ∑ 2 )

 Gaya pada arah y

Ruyi = (∑ ) . xi / (∑ 2 + ∑ 2 )

No

x

i

y

i

x

i 2

y

i 2

R

uyi

R

uxi

(mm) (mm) (mm2) (mm2) (N) (N)

1 -150 -192,5 22500 37056,25 -59426 -76264

2 -50 -192,5 2500 37056,25 -19809 -76264

3 50 -192,5 2500 37056,25 19809 -76264

4 150 -192,5 22500 37056,25 59426 -76264

5 -150 -137,5 22500 18906,25 -59426 -54474

6 -50 -137,5 2500 18906,25 -19809 -54474

7 50 -137,5 2500 18906,25 19809 -54474

8 150 -137,5 22500 18906,25 59426 -54474

9 -150 -82,5 22500 6806,25 -59426 -32685

10 -50 -82,5 2500 6806,25 -19809 -32685

11 50 -82,5 2500 6806,25 19809 -32685

12 150 -82,5 22500 6806,25 59426 -32685

13 -150 -27,5 22500 756,25 -59426 -10895

14 -50 -27,5 2500 756,25 -19809 -10895

15 50 -27,5 2500 756,25 19809 -10895

16 150 -27,5 22500 756,25 59426 -10895

17 -150 27,5 22500 756,25 -59426 10895

18 -50 27,5 2500 756,25 -19809 10895

19 50 27,5 2500 756,25 19809 10895

20 150 27,5 22500 756,25 59426 10895

21 -150 82,5 22500 6806,25 -59426 32685

22 -50 82,5 2500 6806,25 -19809 32685

23 50 82,5 2500 6806,25 19809 32685

24 150 82,5 22500 6806,25 59426 32685

25 -150 137,5 22500 18906,25 -59426 54474

26 -50 137,5 2500 18906,25 -19809 54474

27 50 137,5 2500 18906,25 19809 54474

28 150 137,5 22500 18906,25 59426 54474

29 -150 192,5 22500 37056,25 -59426 76264

31 50 192,5 2500 37056,25 19809 76264

32 150 192,5 22500 37056,25 59426 76264

∑

=

400000 508200

 Jumlah baut pada badan Nw = 32

 Gaya tambahan pada baut badan akibat gaya geser dan gaya aksial

 Gaya tambahan akibat gaya geser arah vertikal (arah y), ΔPuvi = Puv / nw

= 36205 N

 Gaya tambahan akibat gaya aksial arah horisontal (arah x), ΔPuhi = Puh / nw

= 80 N  Resultan gaya pada baut badan,

Rui = √ [ ( Ruxi + ΔPuhi )2 + ( Ruyi + ΔPuvi )2 ]

Tabel 4.11. Resultan gaya pada baut

No Ruyi+Puvi Ruxi+Puhi

R

ui

(N) (N) (N)

1 -23222 -76184 79644

2 16396 -76184 77928

3 _{56014 -76184 94559}

4 95631 -76184 122267

5 -23222 -54394 59143

6 16396 -54394 56811

8 95631 -54394 110018

9 -23222 -32604 40028

10 16396 -32604 36495

11 56014 -32604 64812

12 95631 -32604 101036

13 -23222 -10815 25616

14 16396 -10815 19641

15 56014 -10815 57048

16 95631 -10815 96241

17 -23222 10975 25684

18 16396 10975 19730

19 56014 10975 57079

20 95631 10975 96259

21 -23222 32765 40159

22 16396 32765 36638

23 56014 32765 64893

24 95631 32765 101088

25 -23222 54554 59291

26 16396 54554 56965

27 56014 54554 78190

28 95631 54554 110098

29 -23222 76344 79798

30 16396 76344 78085

31 56014 76344 94689

32 95631 76344 122367

Ru max =

122367

8. KONTROL KEKUATAN BAUT PADA BADAN

a. Terhadap Geser

Vn = r1 . m . Ab . fub = 207345 N

 Tahanan geser 1 baut,

ϕ

f . Vn = 155509 N Syarat:

Vu ≤

ϕ

f . Vn

122367 < 155509 ... AMAN b. Terhadap Tumpu

 Tahanan tumpu nominal plat, Rn = 2.4 . d . tw . fup

= 264000 N

ϕ

f . Rn = 198000 N

 Tahanan tumpu plat, Syarat:

Rd ≤

ϕ

f . Rn

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1Kesimpulan

Setelah dilakukan perhitungan analisis antara Berat Kolom baja tampang WF standar SNI dan tampang Hollow Tube standar JIS dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu:

1. Perioda terbesar pada bangunan:

 Tampang WF , pada Mode 1 = 4,642 Sec

 Tampang Hollow Tube, pada Mode 1 = 4,568 Sec

Perioda kedua bangunan masih memenuhi nilai waktu getar alami fundamental T1 yaitu 13,5 sec.

2. Displacement pada bangunan :

 Tampang WF sumbu X = 58,51 mm , sumbu Y = 98,08 mm

 Tampang Hollow Tube sumbu X = 87,19 mm, sumbu Y = 82,63 mm Displacement kedua bangunan masih memenuhi displacement yang diijinkan yaitu 150 mm.

3. Base Shear pada dasar bangunan:

 Tampang WF sumbu X = 63.222,94 kg, sumbu Y = 57.171,76 kg

 Tampang Hollow Tube sumbu X = 62.470,68 kg, sumbu Y = 57.913,68 kg

 Tampang WF = 331.527 kg

 Tampang Hollow Tube = 211.979 kg

Dimana Tampang Hollow Tube menghemat penggunaan baja sebesar 36,06 %.

5. Baja Tampang WF menggunakan sambungan baut mutu tinggi A-325 dimana jumlah baut 52 buah dengan diameter 25 mm

6. Baja Tampang Hollow Tube menggunakan sambungan baut mutu tinggi A-325:

 Pada badan, jumlah baut 32 buah dengan diameter 20 mm  Pada Sayap, jumlah baut 6 buah dengan diameter 20 mm.

5.2Saran

1. Perlu dilakukan perbandingan analisa struktur terhadap jenis penampang lain yang berbeda.

2. Perlu dilakukan analisa struktur terhadap bangunan diatas 15 lantai di daerah yang rawan gempa.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Baja sebagai Material Struktur

Baja merupakan salah satu bahan bangunan yang unsur utamanya terdiri dari besi. Baja ditemukan ketika dilakukan penempaan dan pemanasan yang menyebabkan tercampurnya besi dengan bahan karbon pada proses pembakaran, sehingga membentuk baja yang mempunyai kekuatan yang lebih besar dari pada besi.

2.1.1 Kelebihan dan Kekurangan

Beberapa keunggulan dan Kelemahan baja sebagai material konstruksi, antara Lain:

1) Kelebihan material baja sebagai material konstruksi, antara lain:

 Kekuatan Tinggi

Baja memiliki kekuatanyang kinggi, sehingga dapat menguragi ukuran struktur serta mengurangi pula berat sendiri dari struktur.

 Keseragaman dan Keawetan yang Tinggi

Baja memiliki keseragaman dan keawetan yang tinggi, tidak seperti halnya material beton bertulang yang terdiri dari berbagai macam bahan penyusun, material baja lebih seragam/homogen serta memiliki tingkat keawetan yang jauh lebih tinggi jika prosedur perawatan dilakukan sebagaimana mestinya.

 Elastisitas

Baja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkan dengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai tegangan yang cukup tinggi. Momen inersia untuk penampang baja dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang.

 Daktilitas

Daktilitas baja cukup tinggi, karena suatu batang baja yang menerima tegangan tarik yang tinggi akan mengalami regangan tarik cukup besar sebelum terjadi keruntuhan.

 Keuntungan Lain

Beberapa keuntungan lain pemakaian baja sebagai material konstruksi adalah kemudahan penyambungan antarelemen yang satu dengan yang lainnya menggunakan alat sambung las dan baut. Pembuatan baja melalui proses gilas panas mengakibatkan baja mudah dibentuk menjadi penampang-penampang yang diinginkan. Kecepatan pelaksanaan konstruksi baja juga menjadi suatu keunggulan material baja.

2) Kelemahan Baja sebagai Material Struktur Secara umum baja mempunyai kekurangan seperti dijelaskan dibawah ini.

 Biaya pemeliharaan umumnya material baja sangat rentan terhadap korosi jika dibiarkan terjadi kontak dengan udara dan air sehingga perlu dicat secara periodik.

 Biaya perlindungan terhadap kebakaran meskipun baja tidak mudah terbakar tetapi kekuatannya menurun drastis jika terjadi kebakaran. Selain itu baja juga merupakan konduktor panas yang baik sehingga dapat menjadi pemicu kebakaran pada komponen lain. Akibatnya, portal dengan kemungkinan kebakaran tinggi perlu diberi pelindung. Ketahanan material baja terhadap api dipersyaratkan dalam Pasal 14 SNI 03-1729-2002 (anonim2, 03-1729-2002).

 Rentan Terhadap Buckling Semakin langsung suatu elemen tekan, semakin besar pula bahaya terhadap buckling (tekuk). Sebagaimana telah disebutkan bahwa baja mempunyai kekuatan yang tinggi per satuan berat dan jika digunakan sebagai kolom seringkali tidak ekonomis karena banyak material yang perlu digunakan untuk memperkuat kolom terhadap buckling.

 Fatik Kekuatan baja akan menurun jika mendapat beban siklis. Dalam perancangan perlu dilakukan pengurangan kekuatan jika pada elemen struktur akan terjadi beban siklis.

2.1.2 Sifat Mekanik Baja Standar SNI

Menurut SNI 03–1729–2002 (anonim2, 2002) sifat mekanis baja struktural yang digunakan dalam perencanaan harus memenuhi persyaratan minimum yang diberikan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Persyaratan Sifat Mekanis Baja Struktural Standar SNI 03–1729–2002 (Anonim2, 2002)

c

Tegangan putus Minimum fu

(Mpa)

Tegangan Leleh Minimum fy

(Mpa)

Peregangan Minimum

(%)

BJ 34 340 210 22

BJ 37 370 240 20

BJ 41 410 250 18

BJ 50 500 290 16

BJ 55 550 410 13

 Tegangan Leleh

Tegangan leleh untuk perencanaan ( fy ) tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan pada tabel sifat mekanisme baja struktural.

 Tegangan Putus

Tegangan putus untuk perencanaan ( fu ) tidak boleh diambil melebihi nilai yang diberikan pada tabel sifat mekanisme baja struktural.

 Sifat-sifat mekanis lainnya

Sifat-sifat mekanisme lainnya baja struktural untuk perencanaan adalah sebagai berikut :

Modulus elastis : E = 200.000 Mpa Modulus geser : G = 80.000 Mpa Nisbah poisson :  = 0,3

Koefisien pemuaian :  = 12 . 10-6 / oC

2.1.3 Sifat Mekanik Baja Standar JIS

Jepang merupakan salah satu produsen baja terbesar di dunia. Para perusahaan baja asal jepang menggunakan standar JIS seperti Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation (NSSMC). Berikut merupakan tabel material baja standar JIS.

Tabel 2.2 Persyaratan Sifat Mekanis Baja Struktura Standar JIS (Wiryanto Dewobroto, 2015)

Kategor i Kuat

Standar Mutu

Kuat Leleh (MPa) Kuat Tarik (MPa) Rasio Leleh (%) Elongasi (%) Min. Maks. Min. Maks.

400 N/mm2

JIS G 3101 (SS

Steel)

SS400 235 400 510 - 21

JIS G 3106 (SM

Steel)

SM400A 235 400 510 - 24

SM 400B

235 400 510 - 21

SM 400C

235 400 510 - 22

JIS G 3136 (SN

Steel)

SM400A 235 - 400 510 - 24

SM 400B

235 355 400 510 80 21

400C 400

N/mm2

JIS G 3101 (SS

Steel)

SS490 275 490 610 - 21

JIS G 3106 (SM

Steel)

SM490A 315 490 610 - 24

SM 490B

315 490 610 - 21

SM 490C

315 490 610 - 22

JIS G 3136 (SM

Steel)

SM 490B

325 445 490 610 80 21

SM 490C

325 445 490 610 80 22

2.2 Nippon Steel

Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation (NSSMC) didirikan pada Oktober 2012 yang merupakan kerja sama antara Nippon Steel Corporation dan Sumitomo Metal Industries, Ltd adalah salah satu perusahaan Jepang penghasil baja terdepan di dunia yang berpartisipasi dalam pembuatan material struktur inovatif yang bersifat tahan kerusakan dan memiliki masa layan yang panjang. Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation telah mengembangkan baja mutu tinggi kelas 1000 N (kuat tarik 950 N/mm2).

PT Krakatau Steel Tbk (KRAS) dan Nippon Steel Corporation (NSC) bekerjasama untuk mengembangkan infrastruktur dan bangunan tahan gempa

berbahan dasar baja di Indonesia. Produsen baja asal Jepang ini menggandeng PT Krakatau Steel dalam mengembangkan Nittetsu Super Frame atau struktur tahan gempa. Produk buatan Nippon Steel Corporation ini punya keunggulan dibanding konstruksi konvensional karena tahan gempa bumi, biaya lebih murah, konstruksi singkat dan hemat energi.

Dalam bidang infrastruktur, Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation mempromosikan perkembangan dari produk baru baja Hollow tube untuk menjawab kebutuhan akan struktur yang lebih tahan terhadap gempa, dan biaya yang lebih murah dalam pembangunan dan perbaikan.

Nippon steel memiliki spesifikasi sendiri, dimana Sifat fisik dari Nippon Steel memiliki beberapa tipe (Lampiran 1) dan Nippon steel mengacu pada JIS (Japan Industrial Standard).

2.3Profil Baja

Baja tersedia dalam berbagai bentuk penampang yang sering dikenal dengan profil. Berdasarkan cara pembentukan penampang profil baja, dikenal 2 macam baja, yaitu Hot Rolled Sections dan Cold Rolled Sections. Baja tipe hot rolled section dibentuk (rolled) pada kondisi panas sedangkan baja tipe cold rolled section dibentuk pada kondisi dingin.

Baja Hot Rolled Sections memiliki beberapa penampang, yaitu dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Strandar tipe penampang profil baja canai panas (Macdonad, 2002)

Secara teoritis terdapat jumlah bentuk yang tidak terbatas dapat digunakan untuk memikul beban tekan dalam suatu struktur. Tetapi dari segi praktis, jumlah bentuk penampang elemen tekan menjadi terbatas karena beberapa pertimbangan yaitu: profil yang tersedia, masalah sambungan, tipe struktur.

Tabel 2.2 Inersia Penampang WF dan Hollow Tub (Wiryanto Dewobroto, 2015)

Tampang Tub untuk pekerjaan konstruksi bangunan

Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation terus melakukan perkembangan akan produk-produknya, dalam menciptakan baja yang memiliki kekuatan tinggi dan biaya yang lebih ekonomis.

Karena itu Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation menciptakan dan menyuplai baja tabung yang unik dan metode penyambungannya untuk memenuhi kebutuhan ini.

Beberapa kelebihan tampang tube antara lain : a) Radius girasi yang konstan

b) Tidak memerlukan bracing c) Lebih mudah dalam pengecatan

d) Permukaan yang lebih sedikit untuk dicat dengan lapisan tahan api e) Mempunyai tegangan torsi yang baik

f) Permukaan yang lebih baik dari segi estetika

g) Profil bulat baja hollow memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap angin. h) Tidak mudah kotor seperti pada bagian sayap dari profil terbuka WF.

i) Untuk beban dinamis, baja tabung memiliki frekuensi getar yang lebih tinggi dari penampang baja lain.

For tubular sections, higher strength to weight ratio could result in upto 30% savings in steel (“Comparison Between Conventional Steel Structures And Tubular Steel Structures”, M.G.Kalyanshetti, G.S. Mirajkar; 2012).

Beberapa kelemahan dari penampang pipa dan persegi atau segi empat adalah:

1. Memerlukan penutup pada ujung penampang untuk mencegah korosi.

2. Mempunyai berat yang lebih besar dibandingkan dengan profil IWF untuk modulus penampang yang sama.

3. Dalam hal sambungan dengan rivet atau baut, tetapi dapat diatasi dengan alat penyambung las.

Ada beberapa jenis sambungan yang digunakan untuk kolom tampang hollow dengan balok baja WF.

Berikut merupakan beberapa jenis sambungan yang digunakan, yaitu:

(a) Internal diaphragm (b) Eksternal diaphragm

(c) Through diaphragm Gambar 2.2. Detail Sambungan

2.4 Alat sambung Baut 2.4.1 Pendahuluan

Setiap struktur baja merupakan gabungan dari beberapa komponen batang yang disatukan dengan alat pengencang (Agus Setiawan, 2008).

.Beberapa alat sambung yang sering digunakan adaah:

 Baut, mur dan ring

 Alat sambung mutu tinggi

 Las

 Penghubung geser jenis paku yang dilas

 Baut angker

Salah satu alat pengencang di samping las yang cukup populer adalah baut terutama baut mutu tinggi. Ada dua tipe baut mutu tinggi yang distandarkan oleh ASTM adalah tipe A325 dan A490. Baut ini memiliki kepala berbentuk segi enam. Baut A325 terbuat dari baja karbon yang memiliki kuat leleh 560-630 Mpa, baut A490 terbuat daari baja alloy dengan kuat leleh 790-900Mpa, tergantung pada diameternya (Agus Setiawan, 2008).

2.4.2 Tahanan Nominal Baut

Suatu baut yang memikul beban terfaktor, Ru, sesuai persyaratan LRFD harus memenuhi (Agus Setiawan, 2008) :

Ru≤

ϕ

. Rn ...(2.1) Dimana:

ϕ

= Faktor reduksi

 Tahanan Geser Baut

Tahanan nominal satu baut yang memikul gaya geser memenuhi persamaan: Rn ≤ m . r1 . fub . Ab ...(2.2) Dimana:

r1 = 0,5 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser r1 = 0,4 untuk baut dengan ulir pada bidang geser fub = Kuat tarik baut (MPa)

Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir m = jumlah bidang geser

 Tahanan Tarik Baut

Baut yang memikul gaya tarik tahanan nominalnya dihitung menurut: Rn≤ 0,75 . fub . Ab ...(2.3)

Dimana:

fub = Kuat tarik baut (MPa)

Ab = Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir

 Tahanan Tumpu Baut

Tahanan tumpu nominal tergantung kondisi yang terlemah dari baut atau komponen pelat yang disambung. Besarnya ditentukan sebagai berikut:

Dimana:

db = Diameter baut pada daerah tak berulir tp = Tebat pelat

fu = Kuat tarik putus terendah dari baut atau pelat

 Jarak dan spasi baut

Bambar 2.3 Jarak dan spasi baut (Wiryanto Dewobroto, 2015)

Dimana:

S = Spasi minimum antar lubang (S ≥ 2,667d – 3d)

2.5 Beban Pada Struktur 2.5.1 Beban Mati

Menurut Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (Anonim3,1983), beban mati adalah berat dari semua bagian suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung itu. Oleh karena itu, beban mati terdiri atas:

a. Beban sendiri dari bahan-bahan bangunan penting dan dari beberapa komponen gedung yang harus ditinjau di dalam suatu gedung.

b. Berat sendiri dari bahan bangunan dan dari komponen gedung yang tidak tercantum dalam persyaratan.

Beban mati atau berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung yang dipakai berdasarkan tabel:

Tabel 2.4 Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung (Anonim3, 1983)

Bahan Bangunan Berat

Baja Batu alam

Batu belah, batu bulat, batu gunung Batu pecah

Beton

Beton bertulang Katu (kelas I) Kerikil, koral

7850 kg/m³ 2600 kg/m³ 1500 kg/m³ 1450 kg/m³ 2200 kg/m³ 2400 kg/m³ 1000 kg/m³ 1650 kg/m³

Pasangan batu merah

Pasangan batu belah, batu bulat, batu gunung

Pasangan batu cetak

1700 kg/m³ 2200 kg/m³

2200 kg/m³

Komponen Gedung Berat

Adukan, per cm tebal: - dari semen

- dari kapur, semen merah atau tras Aspal, termasuk bahan mineral penambah per cm tebal

Dinding pasangan batu merah: - satu bata

- setengah bata

Dinding pasangan batako berlubang: - tebal dinding 20 cm (HB 20) - tebal dinding 10 cm (HB 10)

Langit-langit dan dinding (termasuk rusuk-rusuknya tanpa penggantung langit-langit atau pengaku), yaitu: - semen asbes (eternit dan bahan lain

sejenisnya) dengan tebal maksimum 4 mm

- kaca dengan tebal 3-5 mm

Penggantung langit-langit (dari kayu)

21 kg/m2 17 kg/m2

14 kg/m2

450 kg/m2 250 kg/m2

200 kg/m2 120 kg/m2

11 kg/m2

dengan bentang maksimum 5 m

Penutup atap genteng dengan reng dan usuk/kaso per m2 bidang atap

7 kg/m2

50 kg/m2

2.5.2 Beban Hidup

Beban hidup adalah beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, dan di dalamnya termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah, mesin-mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung dan dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut (Anonim3, 1983) pada Bab 3.

Beban hidup terdiri dari beban yang diakibatkan oleh pemakaian gedung dan tidak termasuk beban mati, beban konstruksi dan beban akibat lingkungan (alam) seperti beban angin, beban salju, beban hujan, beban gempa, atau beban banjir.

Tabel 2.5 Beban Hidup pada Lantai Gedung (Anonim3, 1983)

Kegunaan Bangunan Berat

- Lantai dan tangga rumah tinggal sederhana

- Lantai sekolah, ruang kuliah, kantor, toko, toserba, restoran, hotel, asrama dan rumah sakit. - Lantai ruang olah raga

- Lantai pabrik, bengkel, gudang, perpustakaan, ruang arsip, toko buku, ruang mesin dan lain-lain. - Lantai gedung parkir bertingkat

untuk lantai bawah. - Tangga, bordes tangga

125 kg/m2

250 kg/m2

400 kg/m2 400 kg/m2

800 kg/m2

300 kg/m2

2.5.3 Beban Gempa (Quake Load)

Analisis struktur terhadap beban gempa mengacu pada Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Rumah dan Gedung (Anonim1, 2002). Analisis struktur terhadap beban gempa pada gedung dilakukan dengan Metode Analisis Dinamik Spektrum Respon. Besarnya beban gempa nominal pada struktur bangunan dihitung dengan rumus:

Perhitungan gaya geser dasar total, V, pada suatu arah, ditetapkan sebagai berikut:

t W R

I C V  .

... (2.5)

Dan harus memenuhi persamaan berikut ini:

... (2.6)

Dimana:

V = gaya geser dasar rencana total Vmax = gaya geser dasar rencana maksimum

C = faktor respons gempa yang didapat dari spektrum respons gempa rencana untuk waktu getar alami fundamental T dilihat dari gambar II.13

I = I1 I2

I1 = faktor keutamaan untuk menyesuaikan periode ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian probabilitas terjadinya gempa itu selama umur gedung

I2 = faktor keutamaan untuk menyesuaikan perioda ulang gempa berkaitan dengan penyesuaian umur gedung tersebut.

Faktor keutamaan untuk berbagai-bagai jenis gedung harus diambil menurut tabel 2.1.

R = faktor reduksi gempa 1,6 < R < 8,5

R = 1,6 – faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang berperilaku elastik penuh.

R = 8,5 – faktor reduksi gempa untuk struktur gedung yang berperilaku daktail penuh (Sistem Rangka Pemikul Momen Khusus/SRPMK).

Gambar 2.4 Respons Spektrum Gempa Rencana (Anonim1, 2002)

(Anonim1, 2002)

Kategori Gedung

Faktor Keutamaan I1 I2 I Gedung umum seperti untuk

penghunian, perniagaan dan perkantoran

1,0 1,0 1,0

Monumen dan bangunan monumental 1,0 1,6 1,6 Gedung penting pasca gempa seperti

rumah sakit, instalasi air bersih, pembangkit tenaga listrik, pusat penyelamatan dalam keadaan darurat, fasilitas radio dan televisi

1,4 1,0 1,4

Gedung untuk menyimpan bahan berbahaya seperti gas, produk minyak bumi, asam, bahan beracun.

1,6 1,0 1,6

Cerobong, tangki di atas menara 1,5 1,0 1,5 Catatan :

Untuk semua struktur bangunan gedung yang ijin penggunaannya diterbitkan sebelum berlakunya Standar ini maka Faktor Keutamaam, I, dapat dikalikan 80%

Untuk keperluan analisis pendahuluan struktur dan pendimensian pendahuluan dari unsur-unsurnya, waktu getar alami struktur gedung, T, dalam arah masing-masing smbu utama dapat ditentukan dengan menggunakan rumus Rayleigh seperti berikut ini:

√

∑

∑ ... (2.7)

Atau menggunakan rumus:

_√ ... (2.8)

Dimana:

T = waktu getar alami struktur gedung Wi = berat bangunan pada tingkat i di = defleksi (simpangan) pada tingkat i g = percepatan gravitasi

Fi = gaya gempa horizontal H = tinggi struktur

L = panjang bangunan dalam arah yang ditinjau (memanjang/melintang)

Beban geser dasar akibat gempa (V) yang dibagikan ke sepanjang tinggi struktur menjadi beban-beban horizontal terpusat yang bekerja pada masing-masing tingkat lantai dengan menggunakan rumus:

∑

... (2.9)

Dimana:

Wi = berat bangunan pada tingkat i hi = ketinggian bangunan pada tingkat i V = gaya geser dasar akibat beban gempa

Tabel 2.7 Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor tahanan lebih struktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis sistem

dan subsistem struktur gedung (Anonim1, 2002)

Sistem dan subsistem Uraian sistem pemikul beban gempa μm Rm f

1. Sistem dinding penumpu

(Sistem struktur yang tidak memiliki rangka ruang pemikul beban gravitasi secara lengkap.

1. Dinding geser beton bertulang 2,7 4,5 2,8 2. Dinding penumpu dengan rangka baja ringan

dan

1,8 2,8 2,2 3. Rangka bresing di mana bresingnya memikul

beban a.Baja 2,8 4,4 2,2 b.Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 1,8 2,8 2,2 2. Sistem rangka gedung

(Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang

pemikul beban gravitasi secara lengkap.

Beban lateral dipikul dinding geser atau rangka

1. Rangka bresing eksentris baja (RBE) 4,3 7,0 2,8 2. Dinding geser beton bertulang 3,3 5,5 2,8

3. Rangka bresing biasa

a.Baja 3,6 5,6 2,2

b.Beton bertulang (tidak untuk Wilayah 5 & 6) 3,6 5,6 2,2 4. Rangka bresing konsentrik khusus

a.Baja 4,1 6,4 2,2

5. Dinding geser beton bertulang berangkai daktail 4,0 6,5 2,8 6. Dinding geser beton bertulang kantilever

daktail

3,6 6,0 2,8 7. Dinding geser beton bertulang kantilever

daktail

3,3 5,5 2,8 3. Sistem rangka pemikul momen

(Sistem struktur yang pada dasarnya memiliki rangka ruang

pemikul beban gravitasi secara lengkap.

1. Rangka pemikul momen khusus (SRPMK)

a.Baja 5,2 8,5 2,8

b.Beton bertulang 5,2 8,5 2,8 2. Rangka pemikul momen menengah beton (SRPMM) 3,3 5,5 2,8

3. Rangka pemikul momen biasa (SRPMB)

a.Baja 2,7 4,5 2,8

b.Beton bertulang 2,1 3,5 2,8 4. Rangka batang baja pemikul momen

khusus

4,0 6,5 2,8 4. Sistem ganda

(Terdiri dari: 1) rangka ruang yang memikul seluruh beban gravitasi; 2) pemikul beban lateral

berupa dinding geser atau rangka bresing dengan rangka pemikul momen. Rangka pemikul momen

harus direncanakan secara terpisah mampu memikul sekurang-

1. Dinding geser

a.Beton bertulang dengan SRPMK beton bertulang 5,2 8,5 2,8 b.Beton bertulang dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8 c. Beton bertulang dengan SRPMM beton bertulang 4,0 6,5 2,8

2. RBE baja

a.Dengan SRPMK baja 5,2 8,5 2,8 b.Dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8 3. Rangka bresing biasa

a.Baja dengan SRPMK baja 4,0 6,5 2,8 b.Baja dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8 c.Beton bertulang dengan SRPMK beton bertulang

(tidak untuk Wilayah 5 & 6)

4,0 6,5 2,8 d.Beton bertulang dengan SRPMM beton bertulang

(tidak untuk Wilayah 5 & 6)

2,6 4,2 2,8 4. Rangka bresing konsentrik khusus

a.Baja dengan SRPMK baja 4,6 7,5 2,8 b.Baja dengan SRPMB baja 2,6 4,2 2,8 5. Sistem struktur gedung

kolom kantilever: (Sistem struktur

Sistem struktur kolom kantilever 1,4 2,2 2 6. Sistem interaksi dinding

geser

Beton bertulang biasa (tidak untuk Wilayah 3, 4, 5 & 6) 3,4 5,5 2,8 7. Subsistem tunggal

(Subsistem struktur bidang yang membentuk struktur gedung

secara keseluruhan)

1. Rangka terbuka baja 5,2 8,5 2,8 2. Rangka terbuka beton bertulang 5,2 8,5 2,8 3. Rangka terbuka beton bertulang dengan balok

beton

3,3 5,5 2,8 4. Dinding geser beton bertulang berangkai 4,0 6,5 2,8

2.5.4 Kombinasi Pembebanan

Peraturan pembebanan menggunakan SNI 03-1729-2002. Oleh karena itu, struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan berikut ini

1,4D ...(2.10)

1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) ...(2.11) 1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W) ...(2.12) 1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H) ...(2.13) 1,2D ± 1,0E + γ L L ...(2.14) 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) ...(2.15)

Dimana:

D = beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafond, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap.

L = beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung.

La = beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

W = beban angin E = beban gempa

2.6 Kinerja Batas Layan

Kinerja batas layan (∆s) struktur gedung ditentukan oleh simpangan antar -tingkat akibat pengaruh Gempa Rencana, yaitu untuk membatasi terjadinya

Gambar 4.8. Sambungan Kolom- Balok Tampang WF Gambar 4.9. Balok WF

Gambar 4.10. Join pada sambungan Baja Tampang Hollow Tube Gambar 4.11. Rencana Sambungan tampang Hollow Tube

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Persyaratan Sifat Mekanis Baja Struktural Standar SNI Tabel 2.2. Persyaratan Sifat Mekanis Baja Struktura Standar JIS Tabel 2.3. Inersia Penampang WF dan Hollow Tub

Tabel 2.4. Berat Sendiri Bahan Bangunan dan Komponen Gedung (Tabel 2.1 PPIUG 1983)

Tabel 2.5. Beban Hidup pada Lantai Gedung (Tabel 3.1 PPIUG 1983) Tabel 2.6. Faktor Keutamaan untuk berbagai kategori gedung dan bangunan

(SNI 03-1726-2002)

Tabel 2.7. Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor tahanan lebih struktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis sistem dan subsistem struktur gedung

Tabel 4.1. Modal partisipasi massa struktur Tabel 4.2. Modal Perioda dan frekuensi Tabel 4.3. Displacement arah sumbu X dan Y

Tabel 4.4. Drift ∆s antar tingkat bangunan arah sumbu X dan Y antara baja konvensional dan Nippon Steel.

Tabel 4.5. Base Shear Perpondasi

Tabel 4.6. Dimensi Terbesar dan Terkecil Kolom Baja Konvensional tampang WF dan Nippon Steel Tampang Tub

Tabel 4.7. Perbandingan Berat Kolom Baja Konvensional tampang WF dan Nippon Steel Tampang Tub

Tabel 4.8. Data Sambungan Tabel 4.9. Koordinat Baut

Tabel 4.10. Gaya-gaya Pada Masing-masing Baut Tabel 4.11. Resultan gaya pada baut

xi

DAFTAR NOTASI

As = luas penampang profil baja, mm2 E = modulus elastisitas baja, MPa Ec = modulus elastisitas beton, Mpa

Em = modulus elastisitas untuk perhitungan kolom komposit, MPa fcr = tegangan tekan kritis, MPa

f y = tegangan leleh untuk perhitungan kolom komposit, MPa fy = tegangan leleh profil baja, MPa

fc’ = kuat tekan karakteristik beton, MPa kc = faktor panjang efektif kolom L = panjang unsur struktur, mm Nn = kuat aksial nominal, N

rm = jari-jari girasi kolom komposit, mm w = berat jenis beton, kg/m3

λc = parameter kelangsingan

φc = faktor reduksi beban aksial tekan ω = faktor tekuk

R0 = Tingkat ketahanan terhadap api pada kelembaban nol (menit) W = Berat jenis kolom baja (lbs/ft), untuk baja normal 90 lbs/ft D = Parameter dalam perlindungan api (in), = 84,6 in

h = Ketebalan pelindung beton (in)

kc =Konduktivitas themal beton pada suhu kamar (Btu/hroF), =0,95 Btu/hroF H = Kapasitas termal kolom baja pada suhu kamar = 0,11W (Btu/ftoF

L = dimensi satu sisi kolom beton pelindung (in) d = tinggi penampang profil baja (in)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Spesifikasi HSS JIS dan JIS Section Properties Lampiran 2 Beban Gempa

Lampiran 3 Tabel Berat Masing-Masing Kolom Lampiran 4 Data Input SAP

Lampiran 5 Output SAP