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