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

ANALISA PORTAL DENGAN MENGGUNAKAN
KOLOM TAMPANG HOLLOW TUBE STANDAR JIS
DIBANDINGKAN DENGAN
KOLOM TAMPANG WF STANDAR SNI
UNTUK HIGH RISE BUILDING

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas – tugas dan memenuhi
Syarat untuk menempuh ujian sarjana Teknik Sipil

Disusunoleh :

MARIA AMERIN GINTING
12 0424 015

Pembimbing :

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP. 19561224 198103 1 002

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016

1
Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN
Analisa Portal Dengan Menggunakan
Kolom Baja Tampang Hollow Tube Standar JIS
Dibandingkan Dengan
Kolom Baja Konvensional Tampang WF Standar SNI
untuk High-Rise Building
TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk
MenempuhUjian Sarjana Teknik Sipil
Dikerjakan oleh :

MARIA AMERIN GINTING
120424 015
Pembimbing :

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP:19561224 198103 1 002
Penguji I

Penguji II

Ir. Sanci Barus, M. T.
NIP. 19520901 198112 1 001

M. Agung Putra Handana, S. T., M. T.
NIP. 19821206 201012 1 005
Mengesahkan

Koordinator, PPSE
Departemen T. Sipil FT USU

Ir. Zulkarnain A. Muiz, M. Eng.Sc
NIP : 19560326 198103 1003

Ketua
Departemen T. Sipil FT USU

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan
NIP : 19561224 198103 1 002

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016

2
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Proyek konstruksi yang kompleks dan rumit dapat dilihat dari bangunanbangunan gedung yang tinggi (highrise building), yang membutuhkan desain dan
perencanaan struktur yang kompleks. Selain itu gedung tinggi dapat menghemat
penggunaan lahan yang semakin terbatas dan juga mahal di daerah pusat kota.
Dalam merencanakan bangunan tinggi yang perlu diperhatikan adalah
kekuatan ataupun kekakuan elemen struktur yang cukup untuk menerima beban
yang bekerja, awet, dan juga ekonomis, sehingga memberikan kenyamanan dan
keamanan bagi penggunanya. Dengan alasan inilah Nippon Steel & Sumitomo
Metal Corporation mengembangkan produk baru yaitu baja tampang Hollow tube.
Dimana baja yang di produksi memiliki tampang Hollow tube, yang memiliki
ketahanan torsi yang lebih tinggi dan juga lebih hemat dalam penggunaan baja.
Baja yang digunakan merupakan standar JIS ( Japan Industrial Standard) yaitu JIS
G 3466.
Dalam Tugas Akhir ini dilakukan perencanaan bangunan 15 lantai, dimana
kolom didesain menggunakan tampang Hollow Tube dengan spesifikasi baja JIS
G 3466 dan Penampang WF standart SNI BJ 50. Direncanakan di bangun di
wilayah zona gempa 3 dengan kondisi tanah sedang. Modelisasi struktur adalah 3
dimensi dengan bantuan software SAP2000 v.14.
Tujuan dari Tugas Akhir ini adalah untuk mengetahui efisiensi dan
optimalnya penggunaan baja antara kolom tampang Hollow Tube standart JIS G

3466 dan Baja Penampang WF standart SNI BJ 50 , sebagai bahan struktur
highrise building. Dengan demikian dapat diketahui masing-masing berat
penggunaan baja dan yang paling ekonomis sebagai bahan material kolom.
Dari hasil analisis dapat disimpulkan tampang Tub lebih ekonomis
dibandingkan dengan tampang WF untuk Struktur Kolom, karena dapat
menghemat penggunaan baja sekitar 36%.
Kata kunci: Kolom, Tampang Hollow tub, Tampang WF, Ekonomis

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan
berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang
merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana
Teknik dari Universitas Sumatera Utara dengan judul ” Analisa Portal dengan
Menggunakan Kolom Nippon Steel Tampang Hollow Tube Dibandingkan
Dengan Kolom Baja

Konvensional Tampang WF Untuk High-Rise

Building”.
Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari
bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak baik moril maupun materil.
Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan
terima kasih yang setulusnya kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil Universitas Sumatera Utara dan juga yang merupakan pembimbing
yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam
memberikan bimbingan yang tiada hentinya kepada penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Syahrizal, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
3. Kedua Orang Tuaku tercinta M. Ginting(+) dan N. Br. Tarigan, terutama
Ibu yang luar biasa yang selalu memberi dukungan dan kasih sayangnya
dan juga Doa yang selalu menyertai penulis tanpa kehadiran Bapak yang
sudah tidak ada di tengah-tengah kami. Buat Abang dan Adik ( B’ Markus
dan Niko ) terima kasih kuucapkan kepada kalian atas dorongan dan
doanya.

4. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara.
5. Seluruh pegawai administrasi yang telah memberikan bantuannya selama
ini kepada saya.

ii
Universitas Sumatera Utara

6. Sahabat saya Intan, Olga dan Ira yang selalu memberikan dukungan dan
tempat saya berkeluh kesah.
7. Teman-teman saya, abang, kakak seluruh Ekstensi 2011, 2012 dan 2013:
Patrica, Desi, Nadia, Vina, Ka’Yustina, Trisna, Winner, Grace, Eva, Tary,
Vany, Ka’Krisna, Yogi, Bintua, Dila, Guido, B’Phillip, Adetya, B’Irbar,
B’Otniel, dan teman-teman Estensi yang lain yang selalu memberi
semangat, bantuan dan dukungan.
8. Teman-teman Reguler USU, terutama Silvi yang memerikan bantuan
dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah
membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari
sempurna, dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan dari penulis.
Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran jika ada kesilapan agar penulis
dapat meningkatkan kemampuan menulis pada masa akan datang.
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak
yang telah banyak membantu penulis dan berharap semoga Tugas Akhir ini
bermanfaat bagi penulis dan bagi semua pembaca umumnya.

Medan,

Januari 2016

Hormat Saya
Penulis

Maria Amerin Ginting
NIM:120424015

iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK ..........................................................................................................

i

KATA PENGANTAR ........................................................................................

ii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... vii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. ix
DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xi
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
BAB I

BAB II

PENDAHULUAN ..............................................................................

1

1.1 LatarBelakang..............................................................................

1

1.2 PerumusanMasalah ......................................................................

3

1.3 Tujuan ..........................................................................................

4

1.4 Batasan Masalah ..........................................................................

4

1.5 Manfaat Penelitian .......................................................................

5

1.6 SistematikaPenulisan ...................................................................

5

TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................

7

2.1 Baja Sebagai Material Struktur ...................................................

7

2.1.1 Kelebihan dan Kekurangan..............................................

7

2.1.2 Sifat Mekanik Baja Standar SNI .....................................

9

2.1.3 Sifat Mekanik Baja Standar JIS ....................................... 11
2.2 Nippon Steel................................................................................. 12
2.3 Profil Baja .................................................................................... 13

iv
Universitas Sumatera Utara

2.4 Alat Sambung Baut ...................................................................... 18
2.4.1 Pendahuluan..................................................................... 18
2.4.2 Tahanan Nominal Baut .................................................... 18
2.5 Beban pada Struktur .................................................................... 21
2.5.1 Beban Mati ...................................................................... 21
2.5.2 Beban Hidup .................................................................... 23
2.5.3 Beban Gempa .................................................................. 24
2.5.4 Kombinasi Pembebanan .................................................. 32
2.6 Kinerja Batas Layan .................................................................... 32
2.7 SAP 2000 ..................................................................................... 33
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 35
3.1 Umum .......................................................................................... 35
3.2 Flowchart .................................................................................... 35
3.3 Studi Literatur ............................................................................. 36
3.4 Pemodelan Struktur .................................................................... 36
3.5 Perencanaan Struktur .................................................................. 39
2.5.1 Data Perencanaan............................................................. 39
2.5.2 Pembebanan Struktur ....................................................... 40
3.6 Analisa dan Output Komputer .................................................... 41
2.6.1 Kombinasi Pembebanan .................................................. 41
2.6.2 Analisa dengan program komputer SAP 2000 V.14 ....... 42
3.7 Perencanaan Sambungan ............................................................ 42
3.8 Perbandingan .............................................................................. 42
3.9 Kesimpulan ................................................................................. 43

v
Universitas Sumatera Utara

BAB IV ANALISA DATA............................................................................... 44
4.1 Data Perencanaan ........................................................................ 44
4.2 Pembahasan ................................................................................. 45
4.2.1 Perioda dan Frekuensi ..................................................... 45
4.2.2 Displacement ................................................................... 47
4.2.3 Gaya Geser Dasar Struktur .............................................. 51
4.2.4 Penampang dan Berat ...................................................... 53
4.3 Sambungan .................................................................................. 86
4.3.1 Sambungan Baja Konvensional ....................................... 86
4.3.2 Sambungan Nippon Steel ................................................ 95
BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 108
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 108
5.2 Saran ............................................................................................ 109

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ ix

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1.

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

Gambar 2.2.

Detail Sambungan (Advanced Steel Construction Vol. 10, No. 3,
pp. 351-371: 2014)

Gambar 2.3.
Gambar 2.4.

Jarak dan spasi baut (Wiryanto Dewobroto, 2015, Struktur Baja)
Respons Spektrum Gempa Rencana (Anonim2, 2002, SNI 031726-2002)

Gambar 3.1.

Diagram Alir

Gambar 3.2.

Menggunakan Penampang WF

Gambar 3.3.

Menggunakan Hollow Tube

Gambar 3.4.

Denah Titik Baja Tampang WF

Gambar 3.5.

Denah Titik Nippon Steel

Gambar 3.6.

Penampang WF

Gambar 3.7.

Hollow Tube

Gambar 4.1.

Grafik Perbandingan displacement arah x

Gambar 4.2.

Grafik perbandingan displacement arah y

Gambar 4.3.

Drift ∆s antar tingkat bangunan arah sumbu X

Gambar 4.4.

Drift ∆s antar tingkat bangunan arah sumbu Y

Gambar 4.5.

Denah Titik Baja Tampang WF akibat beban gempa

Gambar 4.6.

Denah Titik Baja Hollow Tube akibat beban gempa

Gambar 4.7.

Grafik Perbandingan Berat Kolom Baja Tampang WF tampang
WF dan Baja Hollow Tube

vii
Universitas Sumatera Utara

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

viii
Universitas Sumatera Utara

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

ix
Universitas Sumatera Utara

Tabel 4.10. Gaya-gaya Pada Masing-masing Baut
Tabel 4.11.

Resultan gaya pada baut

x
Universitas Sumatera Utara

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

fy

= 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

xi
Universitas Sumatera Utara

L

= dimensi satu sisi kolom beton pelindung (in)

d

= tinggi penampang profil baja (in)

As

= luas penampang profil baja (in)

xii
Universitas Sumatera Utara

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

xiii
Universitas Sumatera Utara