Analisis Optimasi Profil Rangka Baja Dalam Perencanaan Bangunan Industri

ANALISIS OPTIMASI PROFIL RANGKA BAJA DALAM
PERENCANAAN BANGUNAN INDUSTRI

TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi syarat penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil

Oleh :

Boby Basar Hutapea
NIM: 10 0404 073

Dosen Pembimbing : Ir. Sanci Barus, MT

BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015


ABSTRAK
Dalam perencanaan suatu proyek konstruksi, volume bahan merupakan hal
yang menjadi prioritas utama untuk dianalisis. Pada suatu konstruksi
bangunan baja, tidak terlepas dari balok-kolom dan element-element pelat.
Dalam merencanakan struktur rangka baja tentunya diinginkan struktur yang
kuat, indah, aman dan ekonomis. Baja adalah bahan bangunan dengan nilai
komoditas tinggi, kekuatan dan juga nilai praktis dalam pengaplikasiannya.
Oleh karena itu dalam merencanakan bangunan konstruksi, terutama rangka
baja ada banyak faktor yang harus diperhitungkan guna mencapai titik
persilangan antara nilai efektif dan nilai efisiennya penggunaan baja yaitu titik
optimum penggunaan baja tersebut. Optimum atau tidaknya desain rangka baja
itu sudah tentu sangat dipengaruhi oleh pembebanan yang didesain mampu
dipikul oleh rangka sesuai peruntukan konstruksi tersebut nantinya. Upaya
untuk menentukan profil yang paling optimum tersebut tentu tetap dilakukakan
demi mencapai volume baja yang seekonomis mungkin namun masih aman
dan sesuai dengan standar dan metode penghitungan yang dipakai. Dalam
analisis tersebut tentu ada jenis profil yang diperbandingkan yang paling lazim
digunakan agar nantinya diperoleh profil mana yang paling optimum. Selain
membandingkan profil, juga dilakukan perhitungan yang membandingkan
antara jenis rangka atap yang berbeda juga. Itu berarti selain

memperbandingkan satu profil tunggal dengan profil tunggal lainnya, juga
dibandingkan dengan kombinasi satu atau dua profil tunggal yang didesain
menjadi sebuah tipe rangka majemuk. Adapun profil yang dipakai adalah
profil baja IWF, channel lips, dan besi beton. Dan mutu baja yang digunakan
dalam analisis adalah baja jenis BJ 37. Kemudian untuk mendapatkan panjang
bentang paling ideal maka masing – masing profil baja divariasikan ke dalam
tiga jenis bentang lagi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui
profil dengan jenis rangka mana yang mempunyai volume optimum dalam
memikul beban atau gaya – gaya dalam yang diperoleh melalui analisis
program Software SAP2000. Data – data khusus yang diperlukan dalam
analisis ini diasumsikan namun tetap sesuai dengan peraturan – peraturan
konstruksi yang berlaku. Selanjutnya, masing – masing jenis profil tersebut
akan direncanakan dalam 3 variasi bentang tadi yang dihitung dengan
menggunakan sofware SAP2000. Kemudian setelah diperoleh gaya – gaya
dalam oleh desain pembebanan yang direncakan maka akan dihitung dan
ditentukan jenis dan ukuran profil yang mampu memikul gaya pada rangka.
Setelah dilakukan analisis diperoleh data dari masing – masing bentang dan
profil. Dari output perhitungan tersebut dapat disimpulkan berapa volume total
yang diperlukan masing – masing profil pada tiga bentang yang berbeda dan
profil mana yang paling optimum mampu memikul gaya pada bentang dan

pembebanan yang sama.
Kata kunci : baja, profil IWF, profil Channel, besi beton, SAP2000, ASD

i

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih dan
penyertaanNya, sehingga mampu menyelesaikan penulisan tugas akhir yang
berjudul ANALISIS OPTIMASI PROFIL RANGKA BAJA DALAM
PERENCANAAN BANGUNAN INDUSTRI. Tugas akhir ini diajukan sebagai
syarat untuk menempuh ujian sarjana di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil
Universitas Sumatera Utara.
Saya sangat menyadari penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan
dan bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada
kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada:
1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, selaku dosen pembimbing skripsi, dan
Koordinator Sub-Jurusan Struktur Departemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr.-Ing. Johannes Tarigan, selaku ketua Departemen Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak/Ibu dosen dan staf tata usaha Departemen Teknik Sipil, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Teristimewa Ayahanda saya P. Hutapea, Ibunda saya H. Siregar, abang saya
Henry Hutapea, Richard Hutapea, Sihar Hutapea, S. Kep, dan Chandra
Hutapea, ST.yang tiada henti selalu memberikan dukungan, motivasi, dan doa.
5. Sahabat-sahabat tersayang Haposan Doloksaribu, Yahya Antoni Hia, Leo
Sitanggang, Bhoris Panjaitan, Anggi Sihite, Mangasi Sinaga, Wellman
Tambunan, Freddy Tantra yang telah banyak memberikan bantuan, semangat,
doa, dan hiburan selama perkuliahan maupun penyelesaian tugas akhir ini.
6. Teman-teman seperjuangan sipil 2010 Elwis, Grandson, Fander, Monica
Gracia, Mike, Dice, Acong, Steven, Bram, Agave, Aziz, Ricky, Andrico,
Agus, Rizky, Fransiscus, Mardi, Andre, Nagel, Badia, Bilher, Tohap, Darwin,
Sintong, Rizal, Fahmi, Iqbal, Alfian, Festus, Sahputra, Rahmad, Fauzi, Boby,
Dilla, Cece, Melly, Ica, Suci, Tito, Deni, Desindo, Erwin, Rudi Kirana,

ii

Fransiska, Stefani, Adrian, Jason, Akbar, Cowens, dan lainnya yang tidak
dapat saya sebutkan satu persatu.
7. Abang/ kakak/ adek seperjuangan teknik sipil angkatan 2007, 2008, 2009,

2011, 2012, 2013, sedikit banyak telah membantu saya dalam menyelesaikan
pendidikan di Departemen Teknik Sipil FT USU.
Saya menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih banyak terdapat
kekurangan dan jauh dari sempurna, karena keterbatasan pengetahuan dan
pengalaman, serta referensi yang dimiliki. Oleh karena itu sangat diharapkan
saran-saran serta kritikan yang membangun dari pembaca untuk kesempurnaan
tugas akhir ini.
Akhir kata, diharapkan tugas akhir ini bermanfaat bagi rekan mahasiswa
lainnya dan pihak-pihak lain yang membutuhkan.

Medan, Oktober 2015

Boby Basar Hutapea
10 0404 073

iii

DAFTAR ISI
ABSTRAK ....................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii

DAFTAR ISI .................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... ix
DAFTAR GRAFIK ........................................................................................ x
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xi

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1. Latar Belakang ................................................................................................. 1
1.2. Tujuan .............................................................................................................. 4
1.3. Pembatasan Masalah ........................................................................................ 5
1.4. Metodologi ....................................................................................................... 5
1.5. Sistematika Penulisan ...................................................................................... 6

BAB II LANDASAN TEORI ......................................................................... 7
2.1. Umum .............................................................................................................. 7
2.2. Mutu Baja ......................................................................................................... 10
2.3. Profi Baja ......................................................................................................... 10
2.4.Pembebanan ...................................................................................................... 58
2.4.01. Beban Mati ............................................................................................ xx
2.4.02. Beban Hidup ......................................................................................... xx

2.4.03. Beban Angin ......................................................................................... xx
2.4.04. Beban Gempa ........................................................................................ xx
2.5. Batang Tarik ...................................................................................................... 65
2.5.1. Tipe Batang Tarik ........................................................................... xx
2.5.2. Batas Kelangsingan ........................................................................ xx
2.5.3. Kuat tarik Rencana ........................................................................ xx
2.5.4. Faktor Panjang Tekuk (Kc) ............................................................ xx
2.5.5. Pembatasan Kelangsingan .............................................................. xx
iv

2.6.Baja Tulangan Beton .......................................................................................... xx

BAB III APLIKASI PERHITUNGAN ......................................................... 68
3.1. Konstruksi Atap ......................................................................................... 68
3.1.1. Perhitungan Dimensi Gording ................................................................ 68
3.1.2. Perhitungan Batang Tarik (Trackstang) .................................................. 68

BAB IV ANALISA MASALAH DAN PEMBAHASAN ............................. 73
4.1.Analisis Profil Pada Rangka Baja Tipe I (IWF) ................................................ 73
4.1.1. Bentang 20 m ........................................................................................ 74

4.1.2. Bentang 25 m ........................................................................................ 75
4.1.3. Bentang 30 m ........................................................................................ 77
4.2.Analisis Profil Pada Rangka Baja Tipe II (IWF + CNP) ................................... 80
4.2.1. Bentang 20 m ........................................................................................ 80
4.2.2. Bentang 25 m ........................................................................................ 81
4.2.3. Bentang 30 m ......................................................................................... xx
4.3. Perbandingan Rangka Baja Tipe I (IWF) dan Tipe II (IWF + CNP) ................ 82
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 108
5.1. Kesimpulan ................................................................................................ 108
5.2. Saran .......................................................................................................... 111

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

v

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1.1


Tampak Depan Konstruksi Portal Baja Tipe I ........................ 3

Gambar 1.2

Tampak Depan Konstruksi Portal Baja Tipe II ....................... 4

Gambar 2.1

Hubungan Tegangan – Regangan Uji Tarik Pada Baja Lunak 12

Gambar 2.2

Penentuan Tegangan Leleh ..................................................... 16

Gambar 2.3

Nomogram Panjang Tekuk ..................................................... 32

Gambar 3.1


Tampak Depan Rangka Baja Gable ....................................... 35

Gambar 3.2

Tinggi Balok Atap ................................................................... 36

Gambar 3.3

Profil Channel Lips Gording .................................................. 37

Gambar 3.4

Gambar Gaya Kerja Pada Gording ......................................... 38

Gambar 3.5

Gambar Gaya Kerja Pada Beban Hidup ................................. 39

Gambar 3.6


Gambar Gaya Kerja Pada Beban Pekerja ............................... 40

Gambar 3.7

Gambar Momen Akibat Beban Pekerja .................................. 41

Gambar 3.8

Gambar Gaya Kerja Akibat Beban Angin .............................. 42

Gambar 3.9

Gambar Dimensi Gording Variasi Dengan Trackstang .......... 46

Gambar 4.1

Struktur Rangka Baja Tipe I ................................................... 49

Gambar 4.2

Struktur Rangka Baja Tipe II .................................................. 49

Gambar 4.3

Profil Kolom IWF ................................................................... 50

Gambar 4.4

Profil Balok IWF ..................................................................... 54

Gambar 4.5

Profil Kolom IWF ................................................................... XX

Gambar 4.6

Profil Balok IWF ..................................................................... XX

Gambar 4.7

Profil Kolom IWF ................................................................... XX

Gambar 4.8

Profil Balok IWF ..................................................................... XX

Gambar 4.9

Profil Kolom IWF ................................................................... XX

Gambar 4.10 Profil Balok CNP .................................................................... XX
Gambar 4.11 Potongan CNP ......................................................................... XX
Gambar 4.12 Potongan CNP dan Besi Beton ............................................... 50
Gambar 4.13 Keseimbangan ......................................................................... 50
Gambar 4.14 Potongan CNP dan Besi Beton ............................................... 50
Gambar 4.15 Detail Potongan A - A ............................................................. 50
Gambar 4.16 Profil Kolom IWF ................................................................... 50
vi

Gambar 4.17 Profil Balok CNP .................................................................... 50
Gambar 4.18 Potongan CNP ......................................................................... 50
Gambar 4.19 Potongan CNP dan Besi Beton ............................................... 50
Gambar 4.20 Keseimbangan ......................................................................... 50
Gambar 4.21 Potongan CNP dan Besi Beton ............................................... 50
Gambar 4.22 Detail Potongan A - A ............................................................. 50
Gambar 4.23 Profil Kolom IWF ................................................................... 50
Gambar 4.24 Profil Balok CNP .................................................................... 50
Gambar 4.25 Potongan CNP ......................................................................... 50
Gambar 4.26 Potongan CNP dan Besi Beton ............................................... 50
Gambar 4.27 Keseimbangan ......................................................................... 50
Gambar 4.28 Potongan CNP dan Besi Beton ............................................... 50
Gambar 4.29 Detail Potongan A - A ............................................................. 50

vii

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1

Daftar Tegangan Dari Beberapa Jenis Baja ............................. XX

Tabel 2.2

Koefisien Panjang Tekuk Untuk Kolom – Kolom Ideal ........... XX

Tabel 2.3

Ukuran Baja Tulangan ............................................................. XX

Tabel 3.1

Tabel Perhitungan Momen ....................................................... XX

Tabel 4.1

Total Volume Profil Rangka Baja Tipe I ................................ XX

Tabel 4.2

Total Volume Profil Rangka Baja Tipe II ............................... XX

Tabel 4.3

Volume Profil Rangka Baja Tipe I (IWF) ................................ 88

Tabel 4.4

Volume Profil Rangka Baja Tipe II (IWF + CNP) .................. 90

viii

DAFTAR GRAFIK
Halaman
Grafik 4.1

Hubungan Berat Profil Dengan Panjang Kolom
Rangka Baja Tipe I ................................................................... 44

Grafik 4.2

Hubungan Berat Profil Dengan Panjang Balok
Rangka Baja Tipe I ................................................................... 44

Grafik 4.3

Hubungan Berat Profil Dengan Panjang Kolom
Rangka Baja Tipe II .................................................................. 44

Grafik 4.4

Hubungan Berat Profil Dengan Panjang Balok
Rangka Baja Tipe I ................................................................... 44

Grafik 4.5

Hubungan Berat Profil Dengan Panjang Besi Beton
Rangka Baja Tipe II .................................................................. 44

Grafik 4.6

Hubungan Berat Profil Dengan Panjang Kolom
Pada Rangka Baja Tipe I dan Tipe II ....................................... 44

ix

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1

Lintasan kritis dari Microsoft Project 2007

Lampiran 2

Lintasan kritis dari Primavera 6.0

Lampiran 3

Time schedule proyek

Lampiran 4

Rencana Anggaran Biaya (RAB) dan Analisa Harga Satuan
(AHS) proyek

x