TUGAS UJIAN AKHIR S. BAJA

STRUKTUR BAJA II

2015

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Atap adalah bagian dari suatu bangunan gedung yang berfungsi sebagai penutup
seluruh ruangan yang ada di bawahnya terhadap pengaruh panas, hujan, angin, debu atau untuk
keperluan perlindungan. Komponen atap terdiri dari dua bagian penting, yaitu konstruksi
rangka atap atau kuda-kuda di bawah penutup atap yang memikul beban penutup atap dan
konstruksi penutup atap/pelapis atap yang berfungsi sebagai kulit pelindung kuda-kuda dan
elemen bangunan di bawahnya. Rangka atap suatu bangunan gedung di Indonesia pada
umumnya menggunakan material kayu, baja, beton bertulang dan baja ringan. Sifat-sifat dan
kekuatan baja yang teridentifikasi dengan cukup rinci memudahkan untuk mendesain 2
kekuatan struktur yang terbuat dari material baja. Modifikasi dan pengembangan struktur
kuda-kuda atap menggunakan material baja terus berjalan untuk mencapai nilai ekonomis dan
juga nilai estetika.
Setiap jenis kuda-kuda mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing, pada
tugas ini akan diperhitungkan jenis rangaka atap gedung dengan permukaan atap yang rata.
Oleh karena itu pada rangka atap tersebut akan di perhitungkan beban air hujan, dan sebaliknya

pada rangka atap tersebut tidak di perhitungkan beban angin hisap maupun tekan. Dengan
asusmsi bahwa pengaruh angin pada konstruksi rangka atap ini tidak begitu besar karena
konstruksi rangka atap dengan permukaan datar ( α = 0° ).
1.2

Rumusan Masalah
1. Desain konstruksi dengan beban yang telah dihitung sehingga aman
dan efsien
2. Check dan hitunglah gaya dan momen pada konstruksi
3. Check dan hitunglah deformasi maksimum yang terjadi
4. Berikan usulan anda mengenai perbaikan hubungan antar balok
(member) pada konstruksi tersebut sehingga di hasilkan profl yang
lebih efsien .
5. Susunlah jawaban anda dalam sebuah laporan (report) yang terstruktur.

Kiki Shahnarki (30201203329)

1

STRUKTUR BAJA II

2015

6. Sertakan dalam laporan perhitungan detail kecukupan dimensi baja
terhadap angka kelangsingan.

Kiki Shahnarki (30201203329)

2

STRUKTUR BAJA II

2015

BAB II
STUDI LITERATUR
2.1 TINJAUAN UMUM
Pada bab ini akan dijelaskan tentang tata cara dan langkah-langkah
perhitungan struktur rangka atap. Studi literatur dimaksudkan agar dapat
memperoleh hasil perencanaan yang optimal dan akurat serta efsien.

Oleh karena itu, dalam bab ini pula akan dibahas mengenai konsep
pemilihan system struktur dan konsep perencanaan/desain struktur
bangunannya, seperti konfgurasi denah atap dan pembebanan sehingga
diharapkan hasil yang akan diperoleh nantinya tidak akan menimbulkan
kegagalan struktur.
2.2 KONSEP PEMILIHAN JENIS STRUKTUR
Desain struktur harus memperhatikan beberapa aspek diantaranya
adalah sebagai berikut :
1. Kekuatan dan kestabilan struktur mempunyai kaitan yang erat dengan
kemampuan struktur untuk menerima beban-beban yang bekerja.
2. Kemudahan

pelaksanaan

pengerjaan

merupakan

faktor

yang

mempengaruhi sistem struktur yang dipilih.
3. Faktor ekonomi Meliputi jumlah biaya yang akan dikeluarkan agar dalam
proses pelaksanaan, perencana dapat memberikan alternatif rencana
yang lebih murah dan memenuhi aspek mekanika dan fungsionalnya.
2.3 KONSEP PERENCANAAN STRUKTUR RANGKA ATAP
2.3.1 DENAH ATAP
Dalam mendesain rangka atap, perlu direncanakan terlebih dahulu
denah atap. Gambar denah atap dan potongan dapat dilihat pada
gambar : 3.1 Denah atap.
2.3.2 DATA MATERIAL

Kiki Shahnarki (30201203329)

3

STRUKTUR BAJA II

2015

Adapun spesifkasi bahan yang digunakan dalam perencanaan
struktur rangka atap ini adalah sebagai berikut : Bahan : baja
konvensional
Tegangan Leleh (fy) : baja konvensional = 2400 kg/cm2
Tegangan Putus (fu) : baja konvensional = 3700 kg/cm2
Berat Jenis baja (Bj) : baja konvensional = 7850 kg/cm3
Modulus Elastisitas baja

= 2.1 x 105 Mpa

BAB III
PERENCANAAN KONSTRUKSI ATAP
3.1 Dasar Perencanaan
Atap direncanakan dari struktur baja yang dirakit di tempat atau di proyek. Perhitungan
struktur rangka atap didasarkan pada panjang bentangan jarak kuda – kuda satu dengan yang
lainnya. Selain itu juga diperhitungkan terhadap beban yang bekerja, yaitu meliputi beban
mati, beban hidup, dan beban air hujan. Setelah diperoleh pembebanan, kemudian dilakukan
perhitungan dan perencanaan dimensi serta batang dari rangka atap tersebut. Semua
perencanaan tersebut berdasarkan pembebanan atap, meliputi: a. Beban mati, terdiri dari: 1.

Berat sendiri penutup atap 2. Berat sendiri gording 3. Berat sendiri kuda – kuda 4. Berat
plafond b. Beban hidup yang besarnya diambil paling menentukan diantara dua macam beban
berikut: 1. Beban terpusat dari seorang pekerja besar minimumnya 100 kg 2. Beban air hujan
yang besarnya dihitung dengan rumus: (40 – 0,8 x sudut).

Dibawah ini adalah gambar denah atap :

Kiki Shahnarki (30201203329)

4

STRUKTUR BAJA II

2015

Gambar 3.1: Denah atap

Rangka atap gedung :

Gambar 3.2 : Rangka atap baja

1. PEMBEBANAN
Beban diperhitungkan dengan memperhatikan distribusi beban pada masing masing titik
buhul, dimana pada rangka atap bangunan ini yang dihitung adalah rangka atap yang berada di
tengah , dengan perkiraan rangka atap tersebut memiliki gaya batang yang lebih besar dibanding

Kiki Shahnarki (30201203329)

5

STRUKTUR BAJA II

2015

rangka atap (kuda-kuda) yang berada di tepi. Adapun pembagian luasan tangkapan beban ialah
seperti gambar dibawah ini :

Gambar: Skema distribusi beban

DATA BEBAN

Perencanaan

pembebanan

struktur

sesuai

dengan

Pedoman

Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung 1987, dengan data data
pembebanan sebagai berikut :
 Berat jenis baja

: 7850 kg/m3

 Berat Gording

: 8,64 kg/m

 Plafond / langit-langit

: 18 kg/m2

 Penutup atap (Sandek )

: 5,52 kg/m2

 Beban Pekerja

: 100 kg/m2

 Beban Air Hujan

Kiki Shahnarki (30201203329)

: (40-0,8*α)

6

STRUKTUR BAJA II

2015

PERHITUNGAN PEMBEBANAN
1. Beban mati ( Dead Load / DL )
Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu konstruksi yang
bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan yang merupakan bagian
yang tak terpisahkan dari konstruksi tersebut.
a. Penutup Atap (digunakan penutup atap Jenis Spandek = 5,52 kg/m2)
Beben atap

= luas atap tanggungan pertitik x berat atap
= 2.5 x 4 x 5,52
= 55,2 kg/m2 (titik pembebanan 2)

b. Berat gording (di pakai gording profil C8 = 8,64 kg/m)
Beban gording

= Panjang gording tanggungan pertitik x berat gording
= 4 x 8,64
= 34,56 kg/m

c. Beban Plafond / langit-langit
= 18 kg/m2 (berpedoman pada perencanaan pembebanan)
d. Berat Sendiri Rangka Atap (Kuda-kuda)
Dalam Program SAP 2000, sudah terhitung berat sendiri Rangka Atap.

2.

Beban hidup ( Life Load / LL )

Kiki Shahnarki (30201203329)

7

STRUKTUR BAJA II

2015

Beban hidup merupakan beban yang bisa ada atau tidak ada pada
struktur. Untuk menentukan secara pasti beban hidup yang bekerja
pada suatu konstruksi sangatlah sulit karena fuktuasi beban hidup
bervaiasi, tergantung banyak faktor.
a. Beban Hidup
Beban terpusat dari seorang pekerja besar minimal : 100 kg/m2
b. Beban Air Hujan
= 40 – 0,8 x α
= 40 – 0,8 x 0
= 40 kg/m2 ( PPIUG 1983 Bab III pasal 3.2.2)

Kiki Shahnarki (30201203329)

8

STRUKTUR BAJA II

2015

Berikut ini adalah data-data beban pada titik titik pembebanan :

No.
Titik

LUAS atap
yg
ditanggung
(m2)

Panjang
Gording
yang di
tanggung

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

5.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
10.00
5.00

4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4

berat atap
yg
ditanggung
(luas x
berat atap)
kg
27.6
55.2
55.2
55.2
55.2
55.2
55.2
55.2
55.2
55.2
55.2
55.2
27.6

berat
gording
yg
ditangung
pjg x brt
kg
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56
34.56

Beban mati

= berat atap + berat gording

Beban hidup

= beban hidup

Berat
Beban
Plafond Hidup
(kg/m2) (kg/m2)
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18

100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100

Beban
Air
Hujan
(kg)

Total
Beban
Mati

40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40

80.16
107.76
107.76
107.76
107.76
107.76
107.76
107.76
107.76
107.76
107.76
107.76
80.16

Beban air hujan = beban air hujan

Kombinasi pembebanan ( PPIUG 1983 BAB 1 PASAL 1.1)
Pembebanan 1

= dead load + wind load

Pembebanan 2

= dead load + life load + water load

Kombinasi 1 = 1,2 D + 1,6 L
Kombinasi 2 = 1,2 D + 0,5 L ± 1,3 W
Keterangan:
D = Beban mati
L = Beban hidup (akibat pekerja)
W = Beban Air Hujan

Kiki Shahnarki (30201203329)

9

STRUKTUR BAJA II

2015

BAB IV
MENCARI PROFIL BAJA YANG AMAN DAN EFISIEN

Kemudian Beban-beban yang telah di hitung di input ke SAP 2000
 Memasukan Beban Pada Konstruksi
Beban Mati

Beban Hidup

Kiki Shahnarki (30201203329)

10

STRUKTUR BAJA II

2015

Beban air hujan

Setelah memasukan beban pada konstruksi

Releases Konstruksi

(Karena Konstruksi rangka atap ini adalah TRUSS)

Memasukan Profl Baja : Double Angel

Dalam Pemilihan Dimensi untuk konstruksi diatas digunakan 4 macam profil baja, karena
tujuan pemilhan profil baja untuk rangka atap diatas ialah mencari dimensi ang AMAN dan
EFISIEN. Sehingga digunakan 4 macam profil baja pada konstruksi rangka atap baja tersebut.
Kiki Shahnarki (30201203329)

11

STRUKTUR BAJA II

2015

Berikut profil baja yang digunakan :
 Profil Double Angel 90X90X9 (Batang Vertikal)

 Profil Double Angel 50X50X5 (Batang Horizontal)

 Profil Double Angel 65X65X11 (Batang Diagonal 1)

Kiki Shahnarki (30201203329)

12

STRUKTUR BAJA II

2015

 Profil Double Angel 45X45X5 (Batang Diagonal 2)

Selanjutnya untuk Check aman dan tidak amannya rangka atap tdiatas dapat dilihat pada gambar di
bawah ini :

Dari hasil check structure diatas dapat di lihat bahwa profil baja yang digunkan untuk
kanopi telah aman dan efisien, hal ini bisa dilihat dari warna elemen batang dalam rentang warna
biru , hijau dan kuning.
Sehingga dengan menggunakan 4 profil baja dalam 1 konstruksi rangkap atap di dapatkan
hasil yang aman dan efisien.

Kiki Shahnarki (30201203329)

13

STRUKTUR BAJA II

2015

Adapun gaya-gaya yang ditimbulkan , dapat di tampilkan sebagai berikut :
Gaya Momen

Gaya Lintang

Gaya Normal
Kiki Shahnarki (30201203329)

14

STRUKTUR BAJA II

2015

Dengan gaya tekan maksimum: -3287,06 kg, seperti ditampilkan tabel berikut:

Sedangkan gaya tarik maksimum: 1194,42 kg, seperti ditampilkan tabel berikut:

Kiki Shahnarki (30201203329)

15

STRUKTUR BAJA II

2015

Besar deformasi maksimum yang terjadi ialah pada ujung rangka dengan besar :

Dapat juga di lihat pada tabel berikut :

Kiki Shahnarki (30201203329)

16

STRUKTUR BAJA II

2015

PERHITUNGAN KELANGSINGAN BAJA PROFIL BAJA DOUBLE ANGEL 45.45.5 ,
50.50.5 , 65.65.11 , 90.90.9
a. Batang Tarik
DATA DATA
Batang tersusun dari baja siku ganda
Gaya tarik max = 1194,42 kg
Lk = 1 x L = 1 x 2,5 = 2,5 m
KETENTUAN
 Tegangan Izin dasar ( σ ) = 1400 kg/cm 2
 Tegangan izin tarik (σ ta) = ( 75%) x σ
( PPBI 1984 Bab 3 pasal 3.2.(1))
= ( 75% ) x 1400 = 1050 kg/cm 2
 Kelangsingan maksimum = λ maks = 240
( PPBI 1984 Bab 3 pasal 3.3.(2))
 Jari jari inertia minimum, i > Lk / λ maks = 0,01 cm
Dari tabel INA diperoleh profil batang,
Profil
ɺL
45.45.
5

F
(cm2)
4,3

2F
(cm2)
8,6

Ix
(cm)
1,35

Kontrol ketegangan ,
Anetto = 85 % x 2 F
= 85 % x 8,6
= 27,31
σ = N / A netto
= 1194,42 / 27,31

= 43,373 kg/cm 2< 1050 kg/cm 2 ( memenuhi )

kontrol Kelangsingan,
λ = Lk / Ix
= 2,5 / 1,35 = 185,18 < 240 ( memenuhi )

Kiki Shahnarki (30201203329)

17

STRUKTUR BAJA II

2015

b. Batang Tekan
DATA DATA :
Batang tekan tersusun dari Baja Siku ganda
Gaya batang (N),
Gaya tekan maks : N = 3287,06
Panjang Lekuk

Lk = 2,5 m

Tebal plat buhul

ᵟ = 8mm

Pelat Kopel

t = 4 mm

Tebal paku baut

d = 6 mm

Tegangan izin paku

NILA
I
tegangan izin dasar σ
1400
Geser τ
1120
Desak S1 > 2d σds
2800
Desak 1,5d < s1 < 2d σds 2240
Tegangan izin pelat, τ
812

Tegangan Izin baut

NILAI

tegangan izin dasar σ
Geser τ
Desak S1 > 2d σds
Desak 1,5d < s1 < 2d σds

1400
840
2100
1680

Kelangsingan maksimum , λ maks = 200
Jari jari minimum inertia minimum, i min > Lk/ λ maks = 0,79 cm
Profil minimum batang struktur ɺL 45.45.5
PERHITUNGAN
Profil
ɺL
45.45.5

A (c
m 2)
4,30

2A
(cm 2)
8,6

ix = iy Ix = Iy (c
(cm 4 ) m 2)
1,35
7,83

Iɳ (cm 2 iɳ (cm 2
)

)

3,25

0,87

e (cm)
1,28

t’
(cm 2)
0,5

Kontrol Tekuk
- Terhadap tekuk sumbu x
λx = Lk / ix = 2,5 / 1,35 = 185,18
Faktor tekuk,
6
E
❑ 2,1 .10
λg = π ❑
=
= 118,7
3,14
0,7 σ
0,7 . 2100
λs = λx / λg
= 185,18 / 118,7
= 1,56
ω x = 2,092
(tabel PPBB1 bab 4 pasal 4.4.1(1))

√

√

Tegangan tekuk
Kiki Shahnarki (30201203329)

18

STRUKTUR BAJA II

N
3287,06
2
=
2,092
A total
8,6 = 384,21Kg/cm <
(aman terhadap tekuk sumbu x)

σ x= ωx

2015

σ

- Terhadap tekuk sumbu y
Iy total = 2 {(iy + A. ( ½ a 2 ¿2 }
a = 2e + ᵟ = 2 x 1,28 + 0,8 = 3,36
= 39,93 c m 4

Iy total
I y total ❑
39,93
=
iy = A
8,6
total

√

❑

√

❑

❑

= 2,15 c m

Lk
158
λy = i =
= 73,488
2,15
y

√

√

❑

λiy = λ y

√

2+ ¿

m
2

λ1 ❑ ¿
2

Lk /n
dimana, m = 2 ( 2 profil ) ; imin ≤ 50 ; L1 = Lk / n
i min = i n = 0,87 cm ; n = jumlah medan pelat kopel
❑

❑

n
3
5
7

L1 (cm)
49,08
29,45
21,03

λ1
56,41
33,85
24,18

≤ 50
¿ 50
¿ 50
¿ 50

Dipilih jumlah kopel = 5 , maka ,
λiy = λ y

√

-

2+ ¿

m
2

λ 1 ❑ ¿ = 76,3
2

Faktor tekuk,
6
E
❑ 2,1 .10
λg = π ❑
=
3,14 0,7 . 2100
0,7 σ

√

√

=

118,7

λs = λx / λg
= 76,3 / 118,7 = 0,642
1,41
ω iy= 1,41
1,593−λ s = 1,483
-

Tegangan tekuk,
N
3287,06
σ iy=ωiy A
= 1,483 8,6 = 384,21 Kg/cm 2 ¿ σ
total
(aman terhadap tekuk sumbu – Y

Kiki Shahnarki (30201203329)

19