Pembebanan pada atap Perhitungan Baja

Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 Menggunakan profil pipa dengan sambungan las. → Rangka ruang Menggunakan profil pipa dengan sambungan las. 4 6 . 2 m K o l o m b e t o n N N M D i D i L 3 m N N I M J epi t J epi t 6m 7 m Det . I - I 212m Gbr.4.6.Struktur space frame Gbr.4.7.Permodelan struktur atap

4.3.1 Pembebanan pada atap

Beban Mati DL Beban Sendiri = 7.850 kgm 2 Beban Atap polycarbonate = 12 kgm 2 Beban sambungan las dan lainnya = 10-20 kg Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 Beban Hidup LL Beban Manusia = 100 kg Beban Hujan Beban terbagi merata per m 2 bidang datar berasal dari beban air hujan sebesar 40 – 0.8 α kgm 2 ≤ 20 kgm 2 α = sudut kemiringan atap ° Beban Angin WL 16 2 V p = kgm 2 V asumsi = 60 Kmjam V = Kecepatan angin ms Berdasarkan PBI 1983, koefisien angin sebagai berikut Atap lengkung dengan sudut pangkal β : 22 β ° : untuk bidang lengkung dipihak angin → Pada 4 1 busur pertama = -0.6 Pada 4 1 busur Kedua = -0.7 untuk bidang lengkung dibelakang angin → Pada 4 1 busur pertama = -0.5 Pada 4 1 busur Kedua = -0.2 22 ≥ β ° : untuk bidang lengkung dipihak angin → Pada 4 1 busur pertama = -0.5 Pada 4 1 busur Kedua = -0.6 untuk bidang lengkung dibelakang angin → Pada 4 1 busur pertama = -0.4 Pada 4 1 busur Kedua = -0.2 o Kombinasi Beban Analisis Statik Beban tetap = LL DL 6 , 1 2 , 1 + Beban sementara 1 = 1 8 . 6 . 1 2 . 1 W LL DL + + Beban sementara 2 = 2 8 . 6 . 1 2 . 1 W LL Dl + + Ketentuan Material • Jenis Material = Baja • Modulus Elastisitas Es = . 2 . 10 7 tm 2 • Berat Jenis γ = 7.850 tm 3 Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 • Tegangan Leleh f y = 2400 kgcm 2 • Tegangan Batas f U = 3700 kgcm 2 Analisis Struktur menggunakan sistem space frame 3 dimensi yang terdiri dari 10104 elemen batang, 3016 joint, 24 tumpuan pegas, dan 44 tumpuan sendi. Berat total rangka baja dan sambungannya adalah 1851.25 ton.

4.3.2 Perhitungan Baja

: Perencanaan Gording Batang atas space frame berfungsi sebagai gording, sehingga dalam analisis struktur batang atas dianalogikan sebagai elemen lentur yang menahan momen lentur dan gaya geser karena batang atas menderita beban merata secara langsung. Profil yang digunakan adalah : D = 190.7 mm I = 1330 cm4 i = 6.56 G = 24.2 kgm S = 139 cm3 F = 30.87 cm2 L = 6 m t = 5.3 mm Pembebanan : W D = 2 . 24 12 6 2 1 +       ⋅ ⋅ = 60.2 kgm W L =       ⋅ ⋅ 20 6 2 1 = 60 kgm W U = 1.2 W D + 1.6 W L = 168.24 kgm = 0.168 tm 5.3mm 190.7mm POT. A-A A A Diagram Geser Diagram Momen D=qL 2 - + M= 1 8 qL² Gbr.4.8.Pemodelan struktur, diagram momen dan geser elemen lentur Perencanaan lentur 0024 . 3 757 . 336 . 3 9 . 757 . ≤ ⋅ ≤ ≤ Mn Mux φ Aman Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 Mux = Momen Lentur akibat beban = 757 . 6 168 . 8 1 8 1 2 2 = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ L Wu tm Mn = Momen kapasitas penampang = 336 . 3 10 39 . 1 24000 4 = ⋅ ⋅ = ⋅ − S fy tm φ = Faktor reduksi = 0.9 Perencanaan geser 0048 . 24 504 . 672 . 26 9 . 504 . ≤ ⋅ ≤ ⋅ ≤ Vn Vu φ Aman Perencanaan lendutan 0107 . 10 33 . 1 10 2 6 168 . 384 5 384 5 5 7 4 4 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ = − EI L Wu δ m 025 . 240 6 240 = = = L ijin δ 025 . 0107 . ⇒ ijin δ δ Aman • Komponen Struktur Tarik 5.3mm + Nu+ Nu+ Diagram Normal A POT. A-A 190.7mm Gbr.4.9.Pemodelan struktur dan diagram normal elemen tarik Elemen tarik terutama terletak pada batang diagonal struktur atap dan beberapa bagian batang bawah space frame. Pada batang diagonal pelengkung utama menggunakan profil pipa. Profil yang digunakan adalah : D = 190.7 mm F = 30.87 cm2 L = 8.5 m G = 24.2 kgm t = 5.3 mm Perencanaan elemen tarik 088 . 74 96 . 35 088 . 74 9 . 96 . 35 ≤ ⋅ ≤ ⋅ ≤ Nn Nu φ Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 Nu = Gaya aksial tarik = 35.96 t batang 293 dari hasil SAP Nn = Kapasitas tarik penampang = t fy F 088 . 74 2400 87 . 30 = ⋅ = ⋅ φ = Faktor reduksi = 0.9 : Kabel Untuk perencanaan kabel sama dengan perencanaan batang tarik dengan nilai E dan fy yang berbeda. E kabel = 16,500,000 Mpa fy kabel = 13909.5 kgcm 2 26 . 91 13 . 11 4 . 101 9 . 13 . 11 ≤ ⋅ ≤ ⋅ ≤ Nn Nu φ Nu = Gaya aksial tarik = 17.183 t kabel 4346 dari hasil SAP Nn = Kapasitas tarik penampang = t 4 . 101 φ = Faktor reduksi = 0.9 = Baut 10mm = Plat = Angker = Kabel 35mm 4 3 2 1 4 3 2 1 Gbr.4.10.Elemen kabel : Komponen Struktur Tekan 11.1mm - Nu- Nu- Diagram Normal A POT. A-A 355.6mm A Gbr.4.11.Pemodelan struktur dan diagram normal elemen tekan Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 Elemen tekan terjadi pada seluruh batang atas dan bawah struktur lengkung dan pada sebagian batang space frame. Batang diagonal pelengkung lateral menggunakan profil pipa. Profil yang digunakan adalah : D = 267 mm F = 90.87 cm2 L = 8.838 m G = 24.2 kgm t = 6.6 mm r = 12.8 cm Perencanaan elemen tekan 349 . 90 91 . 82 293 . 106 85 . 91 . 82 ≤ ⋅ ≤ ⋅ ≤ Nn Nu φ Nu = Gaya aksial tekan = 82.91 t batang 4139 dari SAP Nn = Kuat tekan penampang = t f F cr 293 . 106 1920 1 . 120 = ⋅ = ⋅ c λ = 76 . 2000000 240 2 . 12 8 . 883 14 . 3 1 1 = ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ E fy r Lk λ 25 . 1 76 . 6 . 6 . 1 43 . 1 67 . 6 . 1 43 . 1 2 . 1 25 . = ⋅ − = ⋅ − = → c c λ ω λ 328 . 1591 508 . 1 2400 = = = ϖ fy f cr kgm 2 Keterangan : D = Diameter mm F = Luas Penampang Profil m 2 T = Tebal Profil mm r = Jari – jari kelembaman m L = Panjang Profil m G = Berat Profil kgm I = Momen Inersia cm 4 c λ = Parameter kelangsingan batang Lk = Panjang batang m ϖ = Faktor langsing f cr = tegangan Kritis tm 2 Tabel 4.2 Faktor reduksi elemen baja struktural Tabel 4.3 Desain profil baja pada struktur atap No Elemen Lokasi m Diameter mm Tebal mm 1 Batang atas lengkung utama 0 - 60 812.8 16 Elemen Faktor reduksi φ Elemen lentur dan geser 0.9 Batang tarik 0.9 Batang tekan 0.85 Sambungan Las 0.9 Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 60 - 108 914.4 30 108 – 137.5 1000 40 0 – 60 355.6 9.5 60 – 108 406.4 12.7 2 Batang bawah lengkung utama 108 – 137.5 711.2 16 0 - 40 355.6 9.5 3 Batang atas lengkung lateral 40 – 108 457.2 12.7 0 - 40 267.4 6.6 4 Batang bawah lengkung lateral 40 - 108 267.4 6.6 5 Kolom lengkung lateral - 457.2 12.7 6 Batang Diagonal - 190.7 5.3 7 Batang Lateral - 165.2 5 8 Gording - 190.7 5.3 9 Batang diagonal space frame - 139.8 4.5 10 Batang bawah space frame - 114.3 4.5 : Sambungan Pada desain space frame atap stadion, setiap elemen pada struktur lengkung dan rangka baja utama disambung dengan sambungan las. fy t Rnw y ⋅ ⋅ = ⋅ 9 . φ beban dasar fyw t Rnw y ⋅ ⋅ = ⋅ 9 . φ las Maka setiap elemen lengkung dan rangka utama harus disambung dengan las penetrasi penuh agar sambungan tidak mengurangi kapasitas profil. : Plat Dasar elemen tekan Untuk mengandung elemen batang baja dengan kolom beton atau penetrasi memerlukan plat dasar yang diangkur pada ujung – ujungnya. Plat tengah kolom pada struktur lengkung lateral menderita gaya : P =77,55 t M x = 0,07 tm M y = 20,86 tm D = d bf = = 457,2 mm = 0,4572 m Pendimensian plat dasar A1 = C B ⋅ A2 = α α 4 4 + + C B 2 45 . 72 35 . m t c f Fp = ⋅ = 662 . 45 . 72 98 . 47 = = = ⋅ Fp P C B m 2 Jika m = n → d= 0.4572 m , bf = 0.4572 m Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 B = C = m m D 2 2 . 457 9 . 2 9 . + ⋅ = + = ⋅ C B 0.662 m 2 = 2 2 4572 . 9 . m + ⋅ → m = 0.2010 m B = C = 81363 . 2010 . 2 4572 . 9 . = ⋅ + ⋅ m • 0.84 m 84 . 109 706 . 55 . 77 = = = A P q tm 2 F b = 18000 24000 75 . 75 . = ⋅ = fy tm 2 m Fb m q Fb M t 027 . 18000 2010 . 84 . 109 3 3 6 2 1 2 2 1 2 2 1 =       ⋅ ⋅ =       ⋅ ⋅ =       = • 0.032 m Jumlah angkur : F’t = 2 24000 6 . 6 . m t x fy = = 14400 tm 2 A = 2 008 . 14400 84 . 109 . m Ft P = = Direncanakan menggunakan angkur : 12 ø 25 Panjang angkur : 2 1450 2500 58 . 58 . m t f f c sc = ⋅ = = 1450 55 . 77 4572 . 2010 . 2 1 2 1 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ → = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ L f P L D n cs π π → L = 0.37 m • 0.50 m. Desain panjang angkur 50cm. 12.7 406.4 Ø25 B=840 C=840 500 4 3 2 1 Pu = Profil pipa = Plat dasar 840x840x25 = Angkur 25mm = Pondasi Beton 4 3 2 1 Gbr.4.12.Plat dasar batang tekan aksial Desain kolom tunggal Kolom penyangga memiliki enam tipe yang berbeda berdasarkan ketinggian dimensi kolom, sehingga kemampuan pegas keempat tipe itupun berbeda. Untuk menentukan koefisien pegas pada masing-masing kolom k , kita merencanakan beban satuan F sebesar 1 t secara bergiliran searah sumbu x+, y+, y-, z- untuk 12 kolom dan arah sumbu x+, x- , y+, z-. Dengan bantuan SAP 2000 kita bisa memperoleh nilai perpindahan • , sehingga kita bisa menentukan Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 koefisien pegas k = F • . Perpindahan pada kolom bagian atas tidak boleh lebih dari L500. Dari hasil analisis SAP 2000 didapat : Tabel 4.4. Output SAP 2000 pada kolom tunggal hm L500 • m kx+;x-;y+;y-;ztm Agr bwhm² Agr atsm² Joint Force x,y,zt K1 53 0.106 0.024 91;91;9;208;1429;1000 4.0 x 2.0 2.5 x 1.3 0.98;9.56;56.88 K2 50 0.1 0.028 110;110;249;1603;1074 4.0 x 2.0 2.4 x 1.2 1.65;1.27;46.06 K3 44 0.088 0.038 161;161;365;2353;1387 4.0 x 2.0 2 x 1 4.61;6.07;19.82 K4 35 0.07 0.07 197;2427;93;93;1972 3.0x1.5 2 x 1 16.3;1.778;45.029 K5 32 0.064 0.01 233;2849;108;108;2188 3.0x1.5 2 x 1 9.17;1.89;45.99 K5 21.2 0.0424 0.01 794;10101;370;370;4950 3.0x1.5 2 x 1 6.11;0.20;27.72 K2 a b k = F d dm F t K5 K4 K3 K2 K1 Gbr.4.13.a.Kolom tunggal penopang atap. b. Grafik konstanta pegas Pada bagian bawah kolom, lentur biaksial dan gaya tekan dapat dihitung : Desain tulangan utama Mx = 51.94 tm My = -578.54 tm Pu = 772.34 t 63 . = β A = 6.85 m² = bawah ϕ terjepit penuh bebas atas ∞ = ϕ dari grafik aligment diperoleh k =0.6 m h Ln k 95 . 7 . 4 53 6 . = ⋅ = ⋅ 2 1 = M M M1 adalah nol Berdasarkan gambar 9.15 Dasar dasar Perencanaan Beton Bertulang pengaruh kelangsingan diabaikan. t lc EI Pc 190 . 697 8 . 31 160 . 10 23500 14 . 3 2 2 = • • = = π 4 . 6 . 2 4 . 6 . ≥ =       + = b M Mib Cm . 1 85 . 190 . 697 65 . 34 . 772 1 6 . 1 ≤ − = • − = Φ − = Pc Pu Cm δ Karena • = 0, tidak ada perbesaran momen. Keterangan : Pc = Beban tekuk • = faktor pembesar Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 lc = Panjang tekuk 158 . 11 94 . 51 54 . 579 = = = Mx My b h kNm tm Mo Mny B B b h Mnx Mo 8916 6 . 891 54 . 579 65 . 65 . 1 158 . 11 94 . 51 1 = = +       − ⋅ = +       − ⋅ = Pu = 772.34 t = 7723.4 kN Agr = 2 6 2 10 85 . 6 85 . 6 5 . 3 . 2 . 2 . 4 mm m m m m m ⋅ = = ⋅ − ⋅ F’c = 2500 tm 2 = 25 Mpa mm m Pn Mu et 1154 154 . 1 4 . 7723 8916 = = = = 289 . 4000 1154 = = h et 65 . = φ 082 . 25 85 . 10 85 . 6 65 . 7723400 85 . 6 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ N c f Agr Pu φ 024 . 289 . 25 85 . 10 85 . 6 65 . 7723400 85 . 6 = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ N h et c f Agr Pu φ Dari gambar 6.2.d Grafik dan Tabel Penulangan Beton Bertulang didapat r = 0.001 • = r . • = 0.001 . 1 = 0.001 dimana • untuk beton 25 Mpa = 1 Untuk desain struktur penahan gempa diambil • = 0.01. 4 6 10 85 . 6 10 85 . 6 01 . ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ = Agr A ρ Desain tulangan utama 32 86 φ Desain tulangan geser Vu = 22.47 t = 224700 N vu = Vubd = 2247002000 . 3875.5 = 0.02 Mpa Øvc menurut tabel 15 Dasar-dasar Perencanaan Beton Bertulang adalah 0.5 Mpa vu vc ≥ φ , secara teoritis tulangan geser tidak diperlukan. Untuk desain struktur tahan gempa tulangan geser direncana ø12-200 untuk bagian tepi dan ø12-400 untuk bagian tengah. Tabel 4.5. Penulangan kolom tunggal Nu Vu M22 M33 Mo Tulangan Utama Tulangan sengkang Ketinggian K1 -56.84 -9.77 60 ø32 ø12-200 53 -339.1 -10.84 25.97 -271.88 -418.28 80 ø32 ø12-400 26.5 -772.3 -12.47 51.94 -592.54 -911.6 100 ø32 ø12-200 K2 -46.05 -1.45 60 ø32 ø12-200 50 -312.3 -2.52 41.25 -48.48 -74.585 80 ø32 ø12-400 25 -721.1 -4.15 82.5 -130.71 -201.09 100 ø32 ø12-200 K3 -19.79 -6.16 60 ø32 ø12-200 44 -254.1 -7.23 101.42 -146.19 -224.91 80 ø32 ø12-400 22 -613.8 -8.86 202.84 -322.08 -495.51 100 ø32 ø12-200 Tugas Akhir Arbor ResedaL2A001020 Desain Stadion Internasional Titi Puji AstutiL2A001150 K4 -45.01 16.3 25 ø32 ø12-200 35 -149.2 16.3 285.27 -49 -75.385 40 ø32 ø12-400 17.5 -293.7 16.3 570.54 -124.67 -191.8 56 ø32 ø12-200 K5 -45.96 -9.17 25 ø32 ø12-200 32 -141.2 -9.17 - 146.73 -48.35 -74.385 40 ø32 ø12-400 16 -273.3 -9.17 - 293.46 -119.43 -183.74 56 ø32 ø12-200 K6 -27.71 6.11 25 ø32 ø12-200 21.2 -90.8 6.11 64.78 -13.57 -20.877 40 ø32 ø12-400 10.6 -178.3 6.11 129.56 -42.2 -64.923 56 ø32 ø12-200

4.4 Struktur Tribun portal beton bertulang