42
áâ ãä
a
å
aa
æ çè
é ê
ë â ä
a
á
ba
ì ã æíæ
ä âî ï
a
ð í ñ
w
òë
aya
ï ìâåñí
ð íæ ó âæòô
ä
a
æ
a
ï ð òñ
a
áíò ã æ
ä ã á åâæ
ð íñí ä áíæ
æòë
a
ò
wa
á ä ã
ìâ ä
a
î
a
ë
a
åò ç
õö é
ð íæ á
ã î
v a
î âô ñ
÷ æ ô ñ â
á ä
î ã å
ì âå
ñí îâæö
a
æí ô â
ð íæ ì áíæ
ä ò ñâ ô
ä î ã á
äã î ð
ò ñí áíò
ã æ äã á
å â æ
ä ã áíæ ø
a
á ä ÷ î
îâ ðã áô
ò ì
âåñí ù
úûü
a
ý
ú þÿ
a
ý
a a
þÿ û
û ÿ
þ þÿ
a
ÿ
a
ÿ û
û
ú þ
ü
a
û
a
ÿ þ
þ ü
a
ÿ û
û
ú þÿ
ý û
ÿ
b
þ
ba
ÿ þ
û ý
a
ÿ þ
ü
a
û
a
ÿ ÿ
üý ý
û û
ÿ ü ý
ý û
û þ
a
þÿ
a
û
a
üý
a
ý þ
þ
a
û ÿ
ü ý ý
û û
þ
a
þÿ
a
û
b
þ
ba
ÿ û
ÿ û
ÿ ÿ
ý ÿ
ÿ ü
ý ý û
û þ
a
þÿ
a
û
b
þ
ba
ÿ þ
ú þ
b
û
ab
þ ü
þ
ba
ÿ ý
ÿ
a
ÿ
ú þÿ
a b
ý ü þ
ý ûü
a
ÿ
þ ü
þ
a
ý
3.4 Diagram Alir Metodologi Penelitian
Universitas Sumatera Utara
43
V ANALISIS DAN PEMBAHASAN
IV.1. Permodelan Struktur IV.1.1. Data Struktur
+ ,
- .
+ +
1
3 m, bangunan terletak di area Medan dengan fungsi bangunan untuk perindustrian. Bangunan
berada di atas tanah sedang. Ukuran bangunan arah x dan y adalah 6,92m dan 8,32 m. Adapun gambar permodelan dapat dilihat pada Gambar berikut.
Data bangunan adalah sebagai berikut: 1.
Fungsi bangunan : Gedung Perindustrian
2. Letak bangunan
: Medan 3.
Jenis tanah dasar : Tanah Sedang Situs SD
4. Jumlah lantai
: 7 lantai 5.
Tinggi total gedung : 18,15 m
6. Tinggi antar lantai
: 2 - 3 m 7.
Panjang bangunan arah x : 6,92 m
8. Panjang bangunan arah y
: 8,32 m 9.
Faktor keutamaan, I : 1,5
10. Beban Tungku Pembakaran : 2200 Ton
11. Suhu Tungku Pembakaran : 300 C
Universitas Sumatera Utara
44
Gambar 4.1 Gambar Portal Arah X
Universitas Sumatera Utara
45
Gambar 4.2 Gambar Portal Arah Y
Universitas Sumatera Utara
46
2
V.1.2. Konfigurasi Gedung
No Lantai
Tinggi Bangunan 1
Pondasi 0 m
2 Lantai 1
3,30 m 3
Lantai 2 6,40 m
4 Lantai 3
9,30 m 5
Lantai 4 11,40 m
6 Lantai 5
13,50 m 7
Lantai 6 16,15 m
8 Atap
18,15 m
Gambar 4.3 Gambar Portal pada Elevasi + 3,30 m
Tabel 4.1 Konfigurasi Gedung
Universitas Sumatera Utara
47
V.1.3. Permodelan di SAP Sistem Struktur Rangka Baja 3D
Gambar 4.4 Permodelan Gedung 3D
Universitas Sumatera Utara
48
Gambar 4.5 Permodelan Struktur Arah XY
Universitas Sumatera Utara
49
Gambar 4.6 Permodelan Struktur Arah XZ
Universitas Sumatera Utara
50
Gambar 4.7 Permodelan Struktur Arah YZ
Universitas Sumatera Utara
51
V.1.4. Data Material Mutu Profil Baja
Mutu material digunakan untuk struktur bangunan ini diasumsikan : Berat jenis baja
s
= 78.5 kN m
2
Mutu Baja BJ41,
Tegangan leleh fy = 250 Mpa
Tegangan ultimate fu
= 410 MPa Modulus elastisitas baja
Es
= 200000 MPa
IV.1.5. Dimensi dan Penampang Struktur IV.1.5.1 Dimensi Balok
BALOK Gambar Penampang Profil
BALOK WF 300x150x6,5x9 mm
Universitas Sumatera Utara
52 BALOK
Gambar Penampang Profil
BALOK BOX 300x500x12x12 mm
BALOK BOX 400x900x20x20 mm
Universitas Sumatera Utara
53
V.1.5.2 Dimensi Kolom
KOLOM Gambar Penampang Profil
KOLOM WF 400x400x13x21 mm
IV.2. Pembebanan Struktur IV.2.1. Berat Sendiri
Berat sendiri adalah beban mati yang diperoleh dari material. Dalam studi ini material yang digunakan adalah baja dengan berat jenis 78,5 kNm
2
IV.2.2. Beban Mati Dead Load
Beban mati pada atap berupa beban tungku pembakaran batu bara dengan berat 2200 ton = 22000 kN yang dianggap sebagai beban terbagi rata pada balok
balok atap struktur baja 3D.
IV.2.3. Beban Hidup Live Load
Beban hidup pada struktur dianggap sangat kecil sehingga tidak diperhitungkan karena beban hidup hanya bekerja saat maintenence struktur bangunan.
Universitas Sumatera Utara
54
V.2.4. Perhitungan Beban Gravitasi
Sketsa Pembebanan Tungku Pembakaran Pada Struktur
Gambar 4.8 Sketsa Pembebanan Tungku
Universitas Sumatera Utara
55
u n
g k
u m
= 2200 Ton m
2
Beban Terbagi Rata
= 2200000
= 8,23
6,92 =
2200000 56,9516
= 38629,29 = 40000
Gambar 4.9 Sketsa Pembebanan Balok Atap Arah Memanjang
Gambar 4.10 Sketsa Pembebanan Balok Atap Arah Melintang
Universitas Sumatera Utara
56
V.2.5. Perhitungan Beban Angin IV.2.5.1. Perhitungan Beban Angin Arah Memanjang XZ
Gambar 4.11 Sketsa Pembebanan Angin Arah Memanjang
Universitas Sumatera Utara
57
34 5
67 8
n g
in = 25
kgm
2
1 = 3 =
1 2
1 2
3,3 1,65 +
1 2
3,46 + 0,16 2
1,65 25
= 2,8545 25 = 71,3625
2 = 2 1 = 2
71,3625 = 143,25
4 = 6 =
1 2
1 2
3,1 1,55 +
1 2
3,46 + 0,36 2
1,55 + 2,8545 25
= 2,6815 + 2,8545 25
= 5,536 25 = 138,4
5 = {2 2,8545 + 2
2,6815} 25
= 11,072 25 = 276,8
7 = 9 =
1 2
1 2
2,9 1,45 +
1 2
3,46 + 0,56 2
1,45 + 2,6815 25
= 2,5085 + 2,6815 25
= 5,19 25 = 129,75
8 = {2 2,5085 + 2
2,6815} 25
= 10,38 25 = 259,5
10 = 12 =
= 1
2 1
2 2,1 1,05
+ 1
2 3,46 + 1,36
2 1,05 + 2,5085
25 = 1,8165 + 2,5085
25 = 4,325
25 = 108,125
11 = {2 2,5085 + 2
1,8165} 25
= 8,65 25 = 216,25
Universitas Sumatera Utara
58
13 = 15 = 2
1 2
1 2
2,1 1,05 +
1 2
3,46 + 1,36 2
1,05 25
= 2 1,8165
25 = 90,825
14 = 4 1,8165
25 = 181,65
16 = 18 =
= 1
2 1
2 2,65 1,325
+ 1
2 3,46 + 0,81
2 1,325 + 1,8165
25 = 2,29225 + 1,8165
25 = 4,10875
25 = 102,71875
17 = {2 2,29225 + 2
1,8165} 25
= 8,2175 25 = 205,4375
19 = 21 =
= 1
2 1
2 2
1 +
1 2
3,46 + 1,46 2
1 + 2,29225 25
= 1,73 + 2,29225 25
= 4,02225 25 = 100,55625
20 = {2 2,29225 + 2
1,73} 25
= 8,0445 25 = 201,1125
22 = 24 =
= 1
2 1
2 2
1 +
1 2
3,46 + 1,46 2
1 25
= 1,73 25 = 43,25
23 = 2 22 = 2
43,25 = 86,5
Universitas Sumatera Utara
59
V.2.5.2. Perhitungan Beban Angin Arah Melintang YZ
Beban Angin = 25 kgm
2
1 = 4 =
1 2
1 2
2,84 1,42 +
1 2
3,3 + 0,46 2
1,42 25
= 2,343 25 = 58,575
Gambar 4.12 Sketsa Pembebanan Angin Arah Melintang
Universitas Sumatera Utara
60
2 = 3 =
1 2
1 2
2,64 1,32 +
1 2
3,3 + 0,66 2
1,32 + 2,343 25
= 2,178 + 2,343 25
= 4,521 25 = 113,025
5 = 8 =
1 2
1 2
2,84 1,42 +
1 2
3,1 + 0,26 2
1,42 + 2,343 25
= 2,201 + 2,343 25
= 4,544 25 = 113,6
6 = 7 =
= 1
2 1
2 2,64 1,32
+ 1
2 3,1 + 0,46
2 1,32 + 2,178 + 4,544
25 = 2,046 + 2,178 + 4,544
25 = 8,768
25 = 219,2
9 = 12 =
1 2
1 2
2,84 1,42 +
1 2
2,9 + 0,06 2
1,42 + 2,201 25
= 2,059 + 2,201 25
= 4,26 25 = 106,5
10 = 11 =
= 1
2 1
2 2,64 1,32
+ 1
2 2,9 + 0,26
2 1,32 + 2,046 + 4,26
25 = 1,914 + 2,046 + 4,26
25 = 8,22
25 = 205,5
Universitas Sumatera Utara
61
13 = 16 =
1 2
1 2
2,1 1,05 +
1 2
2,84 + 0,74 2
1,05 + 2,059 25
= 1,491 + 2,059 25
= 3,55 25 = 88,75
14 = 15 =
= 1
2 1
2 2,1 1,05
+ 1
2 2,64 + 0,54
2 1,05 + 1,914 + 3,55
25 = 1,386 + 1,914 + 3,55
25 = 6,85
25 = 171,25
17 = 20 = 2
1 2
1 2
2,1 1,05 +
1 2
2,84 + 0,74 2
1,05 25
= 2 1,491
25 = 74,55
18 = 19 =
= 1
2 1
2 2,1 1,05
+ 1
2 2,64 + 0,54
2 1,05 + 1,386 + 2,982
25 = 1,386 + 1,386 + 2,982
25 = 5,754
25 = 143,85
21 = 24
= 1
2 1
2 2,65 1,325
+ 1
2 2,84 + 0,19
2 1,325 + 1,491
25 = 1,8815 + 1,491
25 = 3,3725
25 = 84,3125
Universitas Sumatera Utara
62
22 = 23 =
= 1
2 1
2 2,64 1,32
+ 1
2 2,65 + 0,01
2 1,32 + 1,386 + 3,3725
25 = 1,749 + 1,386 + 3,3725
25 = 6,5075
25 = 162,6875 25 =
28 =
1 2
1 2
2 1
+ 1
2 2,84 + 0,84
2 1 + 1,8815
25 = 1,42 + 1,8815
25 = 3,3015
25 = 82,5375
26 = 27
= 1
2 1
2 2
1 +
1 2
2,64 + 0,64 2
1 + 1,749 + 3,3015 25
= 1,32 + 1,749 + 3,3015 25
= 6,3705 25 = 159,2625
29 = 32
= 1
2 1
2 2
1 +
1 2
2,84 + 0,84 2
1 25
= 1,42 25 = 35,5
30 = 31
= 1
2 1
2 2
1 +
1 2
2,64 + 0,64 2
1 + 1,42 25
= 1,32 + 1,42 25
= 2,74 25 = 68,5
Universitas Sumatera Utara
63
9
V.3. Gempa
IV.3.1. Data Gempa
Lokasi :
Medan Tanah dasar
: Tanah Sedang Kelas D
Kategori resiko bangunan :
II le = 1,5 Fungsi bangunan
: Industri
Tinggi antar lantai :
2 - 3 m Jumlah lantai
: 7 lantai
Letak gedung pada situs kelas D dengan nilai :
S
S
: 0,5
S
1
: 0,3
Koefisien situs :
F
A
: 1,4
F
V
: 1,8
Parameter percepatan respon spektrum pada perioda pendek S
MS
dan perioda 1 detik S
M1
: S
MS
= F
A
x S
S
= 1,4 x 0,5 = 0,7
S
M1
= F
V
x S
1
= 1,8 x 0,3 = 0,54
Universitas Sumatera Utara
64
Perhitungan nilai S
DS
S
D1
: S
DS
= 23 x S
MS
= 23 x 0,7 = 0,467
S
D1
= 23 x S
M
= 23 x 0,54 = 0,36
Penentuan desain respon spektrum :
T = 0,2 x S
D1
S
DS
= 0,2 x 0,36 0,467 = 0,1543
T
S
= S
D1
S
DS
= 0,36 0,467 = 0,7714
Untuk T T
S
a
= S
DS
x 0,4 + 0,6 x T T = 0,467 x 0,4 + 0,6 x 0 0,1543
= 0,467 x 0,4 = 0,1867
Universitas Sumatera Utara
65
Dari perhitungan diatas didapat grafik :
V.3.2. Faktor Reduksi Gempa
Faktor reduksi gempa diambil dari tabel nilai R,
0 dan Cd RSNI 1726- 2010, nilai faktor reduksi gempa dengan jenis sistem rangka penahan momen
dengan rangka baja adalah 3,5
IV.4. Perhitungan Dengan Program SAP 2000
Adapun langkah-langkah pemodelan struktur rangka baja sampai dengan tahap analisisnya pada program SAP 2000 yaitu:
1. Menentukan Satuan Pertama-tama kita buat satuannya dengan klik tanda panah pada sudut
kanan bawah dan memilih KN,m,C.
Gambar 4.13 Respon Spektrum Struktur Baja
Universitas Sumatera Utara
66
2. Membuat Geometri Untuk memulai membentuk suatu model pilih File New Model atau klik
icon New Model pada sudut kiri atas main window.
Universitas Sumatera Utara
67
Setelah memilih New Model, akan muncul pop up menu untuk memilih model struktur yang diinginkan. Untuk membuat model struktur
baja pilih 3D FRAME.
Setelah memilih 3D FRAME maka akan muncul pop up menu baru untuk informasi dimensi struktur yang diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
68
Pada menu ini, centang kotak pada Use Custom Grid Spacing and Locate Origin, kemudian klik Edit Grid. Setelah itu isi koordinat struktur
yang kita inginkan pada menu tersebut lalu klik Ok.
Setelah semua proses ini maka program secara otomatis menggambar frame-frame portal
berdasarkan koordinat
yang telah
diisi. Hasil
penggambaran frame oleh program akan terlihat seperti gambar berikut
Universitas Sumatera Utara
69
Untuk merubah perletakan yang terdapat pada struktur menjadi seperti yang diinginkan adalah dengan mengklik setiap titik perletakan lalu
dari menu utama klik Assign Joint Restrain pilih icon Jepit Ok
3. Penentuan Sifat-sifat Material dan Penampang Untuk mendefinisikan data material baik baja maupun beton, dari menu
utama klik Define Materials Add New Material Isikan data yang diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Universitas Sumatera Utara
70
Untuk mendefinisikan data Frame baik kolom maupun balok, dari menu utama klik Define Section Properties Frame Properties Add
New Property Isikan data yang diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Untuk memdefinisikan jenis jenis beban yang akan bekerja pada
portal, dari menu utama klik Define Load Patterns Isikan data yang diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Universitas Sumatera Utara
71
Untuk memdefinisikan kombinasi beban beban yang bekerja pada
portal, dari menu utama klik Define Load Combinations Add New Combo isi kombinasi sebanyak yang diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Adapun load combinations yang dipakai pada penelitian ini ada 14 kombinasi, yaitu:
1. 1,4 D
11. 0,9 D + 1,6 WY + 1,2 T
2. 0,9 D + 1,6 WX
12. 0,9 D - 1,6 WY + 1,2 T
3. 0,9 D
1,6 WX 13.
1,0 EX + 0,3 EY + 1,2 D + 1.2 T 4.
0,9 D + 1,6 WY 14.
0,3 EX + 1,0 EY + 1,2 D + 1.2 T 5.
0,9 D 1,6 WY
6. 1,0 EX + 0,3 EY + 1,2 D
7. 0,3 EX + 1,0 EY + 1,2 D
8. 1,4 D + 1,0 T
9. 0,9 D + 1,6 WX + 1,2 T
10. 0,9 D - 1,6 WX + 1,2 T
Universitas Sumatera Utara
72
4. Masukkan Data Data Pembebanan pada Portal
Untuk memasukkan beban terpusat pada joint, pertama tama klik
joint yang akan diberi beban, lalu dari menu utama klik Assign Joint Loads Forces Isi beban yang diinginkan lalu klik Ok.
Untuk memasukkan beban terpusat pada frame, pertama tama klik
frame yang akan diberi beban, lalu dari menu utama klik Assign Frame Loads Point Isi beban yang diinginkan lalu klik Ok.
Universitas Sumatera Utara
73
Untuk memasukkan beban terbagi rata pada frame, pertama tama
klik frame yang akan diberi beban, lalu dari menu utama klik Assign Frame Loads Distribute Isi beban yang diinginkan lalu klik Ok.
5. Analisis Program Setelah melakukan semua proses tersebut diatas, untuk memulai
proses analisis, dari menu utama klik Analyze Set Analysis Option Space Trust Tergantung jenis rangka lalu klik Ok.
Universitas Sumatera Utara
74
Setelah proses ini, dari menu utama klik Analyze Set Load Cases To Run Run Now, maka program akan melakukan analisis.
V.5. Hasil Analisis Gaya-Gaya Dalam dan Deformasi
