PERANCANGAN STRUKTUR KUDA KUDA BAJA TIPE GABLE
PERAN PERANCANGAN STRUKTUR KUDA-KU KUDA BAJA TIPE GABLE
Afret Nobel, ST
Akan Ahli Struktur
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
1. Pendahuluan
1.1 Peraturan umum
1. Rangkuman PPIUG 1983
2. SK SNI 03-1729-2002 tentang Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung
3. Tabel profil PT. GUNUNG GARUDA STEEL
1.2 Ketentuan umum
1. Mutu baja yang digunakan adalah BJ 37 - fy = 240 Mpa - fu = 370 Mpa
2. Alat sambung yang digunakan
: Baut HTB
3. Jenis bangunan
: bangunan industri
- Jarak antar kuda-kuda
: 6 meter
- Bentang kuda-kuda
: 30 meter
- Jarak antar gording (horizontal)
: 1 meter
- Kemiringan atap
4. Bentuk atap
: atap pelana
5. Profil kuda-kuda
: Gable IWF
6. Profil gording
: Lipped channel
7. 2 Berat penutup atap : 0.20 kN/m
8. 2 Beban angin : 0.30 kN/m
9. 2 Beban orang : 1.00 kN/m
Figure 1 Layout kuda-kuda gable Figure 1 Layout kuda-kuda gable
2. Perencanaan Gording
2.1 Pembebanan gording
2.1.1 Beban mati
- Profil yang digunakan adalah Lipped Channel 125x50x20 (3.2) - Berat sendiri gording = 0.068 kN/m - 2 Berat penutup atap = q atap x jarak miring gording = 0.2 kN/m x 1.015 m =
0.203 kN/m - Total beban mati = 0.068 + 0.203 = 0.271 kN/m
2.1.2 Beban hidup
- Beban air hujan
2 ql = 40 – 0.8 0.2kN/m 2 = 40 – 0.8 (10) = 0.32 kN/m qah = ql x jarak antar gording = 0.32 kN/m 2 x 1.015 m = 0.325 kN/m
- Beban orang + peralatan = 1.00 kN
2.1.3 Beban angin
- 2 Beban angin, P = 0.30 kN/m (nilai minimum untuk bangunan yang jauh dari
tepi laut) - 2 Beban angin tekan, Wt = 0.1 x 0.30 kN/m x 1.015 m = 0.030 kN/m
- 2 Beban angin hisap, Wh = -0.4 x 0.30 kN/m x 1.015 m = -0.122 kN/m
2.2 Analisis pembebanan
2.2.1 Akibat beban mati
2 - 2 M1 = 0.07 x qd x l = 0.07 x 0.271 kN/m x 6 m = 0.682 kNm
2 - 2 M2 = 0.125 x qd x l = 0.125 x 0.271 kN/m x 6 m = 1.218 kNm - V1 = 0.375 x qd x l = 0.375 x 0.271 kN/m x 6 m = 0.609 kN - V2 = 0.625 x qd x l = 0.625 x 0.271 kN/m x 6 m = 1.015 kN
2.2.2 Akibat beban hidup
a. Beban air hujan
2 - 2 M1 = 0.07 x qah x l = 0.07 x 0.325 kN/m x 6 m = 0.819 kNm
2 - 2 M2 = 0.125 x qah x l = 0.125 x 0.325 kN/m x 6 m = 1.462 kNm - V1 = 0.375 x qah x l = 0.375 x 0.325 kN/m x 6 m = 0.731 kN - V2 = 0.625 x qah x l = 0.625 x 0.325 kN/m x 6 m = 1.219 kN 2 - 2 M2 = 0.125 x qah x l = 0.125 x 0.325 kN/m x 6 m = 1.462 kNm - V1 = 0.375 x qah x l = 0.375 x 0.325 kN/m x 6 m = 0.731 kN - V2 = 0.625 x qah x l = 0.625 x 0.325 kN/m x 6 m = 1.219 kN
b. Beban orang, P = 100 kN/m x Cos 10° = 0.985 kN
- M1 = 0.098 x P x l = 0.098 x 0.985 kN x 6 m = 0.579 kNm - M2 = 0.375 x P x l = 0.375 x 0.985 kN x 6 m = 2.216 kNm - V1 = 0.31 x P = 0.31 x 0.985 kN = 0.305 kN - V2 = 0.69 x P = 0.69 x 0.985 kN = 0.680 kN
2.2.3 Akibat beban angin
a. Angin tekan
2 - 2 M1 = 0.07 x qw x l = 0.07 x 0.030 kN/m x 6 m = 0.077 kNm
2 - 2 M2 = 0.125 x qw x l = 0.125 x 0.030 kN/m x 6 m = 0.137 kNm - V1 = 0.375 x qw x l = 0.375 x 0.030 kN/m x 6 m = 0.069 kN - V2 = 0.625 x qw x l = 0.625 x 0.030 kN/m x 6 m = 0.114 kN
b. Angin hisap
- 2 M1 = 0.07 x qw x l2 = 0.07 x 0.122 kN/m x 6 m = 0.307 kNm - 2 M2 = 0.125 x qw x l2 = 0.125 x 0.122 kN/m x 6 m = 0.548 kNm - V1 = 0.375 x qw x l = 0.375 x 0.122 kN/m x 6 m = 0.274 kN - V2 = 0.625 x qw x l = 0.625 x 0.122 kN/m x 6 m = 0.457 kN
2.3 Kombinasi pembebanan
Table 1 Momen
Tabel 1. Momen
M (kNm)
Beban
Mx = M.cos
My = M.sin
Beban mati (DL)
Beban hidup (LL)
Beban hujan (qah)
Beban angin (qw)
Table 2 Gaya lintang
Tabel 2. Gaya Geser
V (kNm)
Beban
Vx = V.cos
Vy = V.sin
Beban mati (DL)
Beban hidup (LL)
Beban hujan (qah)
Beban angin (qw)
Table 3 Kombinasi pembebanan
Tabel 3. Kombinasi pembebanan
1.400 0.247 1,2Dl+1,6LL+0.5qah
2.630 0.464 1,2DL+1,6LL+0.8qw
2.455 0.433 1,2Dl+1,3qw+0.5qah
2.385 0.420 0,9DL+1,3qw
Used Load
2.4 Cek profil gording
Dicoba dimensi gording C150.50.20x3.2
A = 7.81 cm2
w = 6.76 Kg/m
E =200,000
Mpa
Sx = 37.4 cm3
G =80,000
Mpa
Sy = 8.19 cm3
rx = 5.71 cm
tw =3.2
mm
ry = 1.81 cm
= (b x tf) (H – tf) + tw (0.5H – tf) (0.5H – tf) = (50 x 3.2) (150 – 3.2) + 3.2 (0.5x150-3.2) (0.5x150-3.2)
3 = 39.98 cm
2.4.1 Tinjauan terhadap tekuk lokal pelat sayap
- = B/t = 50/3.2 = 15.625 - p = 170/ fy = 170/ 240 = 10.973
r=370/ fy-fr =370/ 240-70 =28.378
- Karena p < < r, maka pelat sayap tidak kompak - Mp = Zx . fy = (39.98 x 103) x 240 = 9.596 kNm - Mr = Sx (fy-fr) = (37.4 x 103) (240 -70) = 6.358 kNm
Mn = Mp-(Mp-Mr) λλ − p
=9.596-(9.596-6.358) 15.625-10.973 =8.731kNm 28.378-10.973 =9.596-(9.596-6.358) 15.625-10.973 =8.731kNm 28.378-10.973
2.4.2 Tinjauan terhadap tekuk lokal pelat badan
- = H/tw = (150-3.2x2)/3.2 = 44.88 - p = 1680/ fy = 1680/ 240 = 108.44 - r = 2550/ fy = 2550/ 240 = 164.60
- Karena < p , maka pelat sayap kompak - Mn = Mp = Zx (fy) = (39.98 x 103) x 240 = 9.56 kNm
Tinjauan terhadap tekuk lateral
- Lb (jarak antar pengaku/sokongan lateral) = 2000 mm - Lp = 1.76 ry (E/fy) = 1.76 (57.1) (200,000/240) = 919.60 mm - fl = fy – fr = 240 – 70 = 170 Mpa
J= bt 3 = (50×3.2 ×3)+(3.2×150 )+(3.2(20-3.2) =3606mm 4 - 3 3
X 1 = (/ π Sx ) EGJA
X = ( / (37.4 10 )) π × 3 200,000 80,000 3606,15 781 × × 1 × = 12608,71 Nmm - 2
Iy
H × 28 10 Iw 4 = = (150 2 3.2) −× 2 = 1443467200 mm 6
Zx
Iw
× 39.98 10 X 3 4 1443467200
Iy =
Gj
= 3.3 x10 2 N/mm
Lr ry = X 1 1 + 1 + X 2 × fl 2
fl
Karena Lp < L < Lr, maka penampang termasuk bentang menengah Karena Lp < L < Lr, maka penampang termasuk bentang menengah
= ( − ( − )) Lb Lp - − Mn Cb Mp Mp Mr Lr Lp −
=9.596-(9.596-6.358) 2000-919,6 =10,01kNm 2768,14-919,6
Kuat lentur penampang diambil yang terkecil dari 3 tinjauan di atas,
Mn = 8.73 kNm
2.4.4 Kombinasi antara geser dan lentur
Kontrol kuat geser nominal gording tanpa pengaku lateral:
- 2 Kn = 5 + 5/(a/h
- h/tw = (150-2x3.2)/3.2 = 44.88 Batas-batas :
1.10 (kn*E/fy) = 1.10 (5*200,000/240) = 71.00
1.37 (kn*E/fy) = 1.37 (5*200,000/240) = 88.43
Maka penampang mengalami leleh geser Kuat geser badan tanpa adanya pengaku:
- 2 Aw = h.tw = (150-2x3.2) 3.2 = 459.52 mm - Vn = 0.6 fy Aw = 0.6 (240) (459.52) = 66.17 kN
- Vu = 2.63 kN Mu/ Mn+0.625xVu/ Vn 1.375
- 5.37/0.9(8.73) +0.625x2.63/0.75(66,17) =0,72 1.375 (OK)
2.4.5 Kontrol lendutan
qdx = 0,271 x Sin 10° = 0.047 kN/m Px = 1,00 x Sin 10° = 0.174 kN/m
δ x = qdx L
δ= x 14.18 mm
qdy = 0,271 x Cos 10° = 0.267 kN/m Py = 1,00 x Cos 10° = 0.985 kN/m qdy = 0,271 x Cos 10° = 0.267 kN/m Py = 1,00 x Cos 10° = 0.985 kN/m
5 × qdy L × 4 Py L × 3 × 5 0,267 6000 × 4 0.985 6000 × 3
384 ×× E Ix 48 ×× E Ix
384 200,000 (280 10 ) 48 200,000 (280 10 ) × × × 4 × × × 4
δ= x 8,041 mm
δ = δ dx 2 + δ dy 2 ≤ L 240
= 14,178 δ 2 + 8,041 2 6000 ≤ ⇔ 16,30 25,00( < OK )
240
‡ Kesimpulan : profil Lipped Channel 125x50x20 (3.2) memenuhi persyaratan.
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
3. Perhitungan batang tarik (Trackstang)
Batang tarik (Trackstang) berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x (miting atap) sekaligus untuk mengurangi tegangan lendutan yang timbul pada arah x. Beban-beban yang dipikul oleh trackstang yaitu beban-beban yang sejajar bidang atap (sumbu x), maka gaya yang bekerja adalah gaya tarik Gx dan Px. Gx = Berat sendiri gording + penutup atap sepanjang gording arah sumbu x Px = Beban berguna arah sumbu x P total = Gx + Px = (ql. L) + Px Karena batang tarik dipasang dua buah, jadi per batang tarik adalah: P
= P tot/2
= (ql. L) + Px = {(0,642 x 6) + (1 x sin 10°)}/2 = 2,013 kN
= P ≤ σ = 160 Mpa, dimana diambil = Fn
Fn 2 = P = 2,013 1000 x
= 12,58 mm σ 160
Fbr 2 = 125% x Fn = 1,25 x 12,58 = 15,73 mm Fbr 2 =¼ d , dimana:
d = 4.Fbr = x 4 15,73 = 4,47 mm
Maka, batang tarik yang dipakai adalah Ø 5 mm.
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
4. Perhitungan Ikatan Angin
Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal (axial) tarik saja. Adapun cara kerjanya adalah apabila salah satu ikatan angin bekerja sebagai batang tarik, maka yang lainnya tidak menahan apa-apa. Sebaliknya apabila arah angin berubah, maka secara bergantian betang tersebut bekerja sebagai batang tarik.
Figure 2 Pembebanan pada ikatan angin
N dicari dengan syarat keseimbangan, sedangkan P = gaya/tekanan angin. tg β = 7,62 = 1,27
= arc tg 1,27 = 51,78°
6 P = (0,25 x 7,62) = 1,91 kN
H = 0,
Nx = P N cos = P
N = P = = 1,91 = 2,60 kN
cos β
cos51,78
σ= N
x = 2 2,6 1000
Fn Fn σ =
= 16,26 mm
Fbr 2 = 125% x Fn = 1,25 x 16,26 = 20,33 mm Fbr 2 =¼ d , dimana:
d = 4.Fbr = x 4 20,33 = 5,09 mm
Maka, batang tarik yang dipakai adalah Ø 6 mm.
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
5. Perhitungan Kuda-kuda (Gable)
5.1 Pembebanan pada balok gable
Figure 3 Gambar distribusi pembebanan
Pembebanan pada balok gable akibat beban-beban yang dipikul oleh gording terpanjang yaitu = 6 meter.
Figure 4 Pembebanan yang dipikul oleh gording Figure 4 Pembebanan yang dipikul oleh gording
sebagai berikut:
H = 700 mm 2 A = 235.50 mm rx = 29.3 cm
B = 300 mm 4 Ix = 201,000 cm ry = 6.78 cm
4 t1 = 13 mm 3 Iy = 10,800 cm Sx = 5.760 cm
t2 = 24 mm 3 Sy = 722 cm
Figure 5 Penampang baja IWF
Pembebanan pada balok gable akibat beban-beban yang dipikul oleh 1 gording dengan bentang 6 meter:
5.1.1 Beban gording
• Gording P1 (karena terletak pada ujung balok, maka menerima beban setengah jarak
gording = 0.508 m) - 2 Berat sendiri penutup atap : 6 m x 20 kg/m x 0.508 m =
60.96 kg - Berat sendiri gording
40.56 kg - Berat sendiri balok
6 m x 6.76 kg/m
93.98 kg - Berat alat penyambung
: 0.508 m x 185 kg/m
= 9.398 kg - Beban hidup
: 10% x BS
= 100 kg
• Gording P2 s/d P15 (karena terletak pada tengah balok, maka menerima beban satu
kali jarak gording = 1.016 m) - 2 Berat sendiri penutup atap : 6 m x 20 kg/m x 1.016m
= 121.92 kg - Berat sendiri gording
40.56 kg - Berat sendiri balok
6 m x 6.76 kg/m
= 187.96 kg - Berat alat penyambung
: 1.016 m x 185 kg/m
= 18.796 kg - Beban hidup
: 10% x BS
= 100 kg = 100 kg
dilakukan secara tabel sebagai berikut:
Table 4 Tabel pembebanan pada gording No
Pembebanan
P1 (kg) P2 s/d P15
1 Berat penutup atap
2 Berat gording
3 Berat sendiri balok
4 Berat alat sambung
Beban merata akibat beban mati: P
q= 0.5L
2(205.4)+14(369.24) 5580.16 q=
=372.01kg/m
Beban merata akibat beban hidup : Dipilih yang terbesar antara beban orang atau beban air hujan, Beban orang = 100 kg
2 Beban air hujan q 2
ah = 40 – 0.8 20 kg/m = 40 – 0.8 x 10 = 32 kg/m
=q ah x jarak antar gording x jarak antar kuda-kuda
2 = 32 kg/m x 1.016 m x 6 m = 195.07 kg Maka dipilih beban akibat air hujan = 195.07 kg
16(195.07) 3121.15 q=
=208.08kg/m
5.1.2 Tekanan angin pada bidang atap
Tekanan angin = 30 kg/m 2 Koefisien angin tekan C 2
W t = 0.1 x 30 kg/m x 6 m = 18 kg/m Koefisien angin hisap C 2
tk = 0.1
hs = -0.4
W h = -0.4 x 30 kg/m x 6 m = -72 kg/m
5.1.3 Tekanan angin pada bidang dinding
Koefisien angin tekan C 2
W t = 0.9 x 30 kg/m x 6 m = 162 kg/m Koefisien angin hisap C 2
tk = 0.9
hs = -0.4
W h = -0.4 x 30 kg/m x 6 m = -72 kg/m W h = -0.4 x 30 kg/m x 6 m = -72 kg/m
5.1.4 Gambar skema pembebanan
Figure 6 Skema pembebanan akibat beban mati
Figure 7 Skema pembebanan akibat beban hidup
Figure 8 Skema pembebanan akibat beban angin kiri Figure 8 Skema pembebanan akibat beban angin kiri
5.2 Kontrol profil kuda-kuda gable
5.2.1 Rafter
Modulus elastisitas (E)
200,000.00 Mpa Modulus geser (G)
80,000.00 Mpa Tegangan leleh (fy)
240.00 Mpa Tegangan putus (fu)
70.00 Mpa
Data beban dan geometri struktur:
Momen maksimum (Mu)
461,990,771.00 Nmm Gaya geser maksimum (Vu)
100,867.80 N Gaya aksial (Nu)
461,990,771.00 Nmm MA
M 2x =
461,990,771.00 Nmm MB
172,164,923.00 Nmm MC
88,367,983.00 Nmm Lx
15,287.33 Mm Ly
1,019.00 mm
Data profil:
H = 700 mm 2 A = 235.50 mm rx = 29.3 cm
B = 300 mm 4 Ix = 201,000 cm ry = 6.78 cm
4 t1 = 13 mm 3 Iy = 10,800 cm Sx = 5.760 cm
t2 = 24 mm 3 r = 28.00 mm Sy = 722 cm
Efek kolom:
Menentukan panjang tekuk rafter (Jepit-jepit): Lkx = (15,287.33 x 0.5) = 7,643.67 mm Lky = (1,019.00 x 0.5) = 509.58 mm Menentukan parameter kelangsingan rafter: Menentukan panjang tekuk rafter (Jepit-jepit): Lkx = (15,287.33 x 0.5) = 7,643.67 mm Lky = (1,019.00 x 0.5) = 509.58 mm Menentukan parameter kelangsingan rafter:
π rx
λ cy = 1 Lky fy 1 509,58
Menentukan daya dukung nominal rafter: Jika, c < =0.25 maka = 1.00 Jika, 0.25 < c < 1.2 maka = 1.43/(1.6-0.67 c)
Jika, c 1.2 maka = 1.25 c 2 Nnx Ag = × fy ω x = 5,559,938.28 N
Nny Ag = × fy ω y = 5,652,000.00 N
Digunakan Nn minimum = 5,559,938.28 N Nn = 0.85 x 5,559,938.28 = 4,725,947.54 N (Nu/ Nn)<1…OK
Efek balok:
Menentukan konstanta-konstanta untuk profil WF simetris: h1 = tf + r = 24 + 28
52.00 mm h2 = ht – 2(h1) = 700 – 2 (52)
596.00 mm
676.00 mm J = bt 3 /3
h = ht – tf = 700 – 24
3,242,281.33 mm
Iw = (Iy.h 6 )/4 = (108,000.676 )/4 = 1.23E+13 mm Zx = (b.tf)(h-tf)+tw(0.5h-tf)(0.5h-tf) 3 = 6,352,372.00 mm
X 1 = π EGJA
12,223.05 Mpa
Zx
X 24 = Zx (
) Iy
Iw
2.74E-04 mm /N
GJ
Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal. Kontrol penampang, termasuk kompak, tidak kompak atau langsing Untuk tekuk lokal pelat sayap: Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal. Kontrol penampang, termasuk kompak, tidak kompak atau langsing Untuk tekuk lokal pelat sayap:
p = 170/ fy
r = 370/ (fy - fr)
< p, maka Penampang Kompak Untuk tekuk lokal pelat badan: = (h - 2tf)/tw
p = 1680/ fy
r = 2550/ fy
< p, maka Penampang Kompak Menentukan batasan momen plastis, Mp: Mp = Zx fy
Nmm
Mr = Sx(fy - fr)
Nmm
Maka, Mn
Nmm
Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lateral Kontrol penampang, termasuk bentang pendek, menengah atau panjang Panjang Lb = jarak antar pengaku/sokongan lateral = Ly
Lp = 1.76*ry* (E/fy) =
mm
Lr = ry*(X1/fL)* (1+ (1+X2*fL2)) =
mm
maka, termasuk bentang: Bentang menengah Cb = 2.30 Untuk bentang menengah,
Mn = Cb*(Mp - (Mp - Mr) *(Lb - Lp)/(Lr - Lp)) =
1,524,569,280.00 Nmm 1,524,569,280.00 Nmm
Nmm Menentukan faktor perbesaran momen: Momen lentur terhadap sumbu x Ditinjau untuk kondisi portal tak bergoyang (braced)
Ncrb = Ab fy/ cx2 =
67,908,245.28 N
m=M1x/M2x =
Cmx = 0,6-0,4 m 1 =
bx = (Cmx/(1-(Nu/Ncrb))) 1 =
Ditinjau untuk kondisi portal bergoyang (unbraced):
Ncrs = Ab fy/ cx2 =
67,908,245.28 N
sx = 1/(1-(Nu/Ncrs)) =
Menentukan momen ultimit (Mu):
Mux = bx Mntux + sx Mltux =
Interaksi aksial & momen
Kontrol kuat geser nominal tanpa pengaku: Ketebalan minimum pelat badan tanpa adanya pengaku; h2/tw 6,36 E/fy
h2/tw =
6,36 E/fy =
Kuat geser pelat badan tanpa adanya pengaku;
Kesimpulan, Profil; 700x300x13x24
AMAN AMAN
5.2.2 Kolom
Modulus elastisitas (E)
200,000.00 Mpa Modulus geser (G)
80,000.00 Mpa Tegangan leleh (fy)
240.00 Mpa Tegangan putus (fu)
70.00 Mpa
Data beban dan geometri struktur:
Momen maksimum (Mu)
461,990,771.00 Nmm Gaya geser maksimum (Vu)
95,575,51 N Gaya aksial (Nu)
461,990,771.00 Nmm MA
M 2x =
432,697,393.00 Nmm MB
216,348,696.70 Nmm MC
324,523,045.00 Nmm Lx
5,000.00 Mm Ly
1,000.00 mm Panjang rafter
15,287.33 mm
Data profil:
H = 700 mm 2 A = 235.50 mm rx = 29.3 cm
B = 300 mm 4 Ix = 201,000 cm ry = 6.78 cm
4 t1 = 13 mm 3 Iy = 10,800 cm Sx = 5.760 cm
t2 = 24 mm 3 r = 28.00 mm Sy = 722 cm
Efek kolom:
Menentukan nilai perbandingan kekakuan pada rangka: Untuk lentur terhadap sumbu x :
L column = 10.00( for hinge )
Gix =
I beam I beam
I column
Gjx =
I beam
Untuk lentur terhadap sumbu y :
I column
Giy =
= 10.00( for hinge )
I beam
I column
Gjy =
I beam
Menurut Smith, 1996, faktor panjang tekuk dapat ditentukan tanpa nomogram, tetapi dengan menggunakan rumus dan untuk portal bergoyang adalah:
Kx 1.6 Gix Gjx × + 4.0( Gix Gjx + = )
Menentukan panjang tekuk Kolom: Lkx = (5,000.00 x 2.30) = 11,494.73 mm Lky = (1,000.00 x 2.30 = 2,298.95 mm Menentukan parameter kelangsingan rafter:
λ cx = 1 Lkx fy = 1 7,643.67
π rx
λ cy 1 Lky = fy = 1 509,58
Menentukan daya dukung nominal rafter: Jika, c < =0.25 maka = 1.00 Jika, 0.25 < c < 1.2 maka = 1.43/(1.6-0.67 c)
Jika, c 1.2 maka = 1.25 c 2 Nnx Ag = × fy ω x = 5,175,027.76 N
Nny Ag = × fy ω y = 5,332,641,52 N Nny Ag = × fy ω y = 5,332,641,52 N
Nn = 0.85 x 5,175,027.76 = 4,398,773.60 N (Nu/ Nn)<1…OK
Efek balok:
Menentukan konstanta-konstanta untuk profil WF simetris: h1 = tf + r = 24 + 28
52.00 mm h2 = ht – 2(h1) = 700 – 2 (52)
3,242,281.33 mm J =
bt 3 =
2 6 2 = 1.23E+13 mm Iw = Iy h .
Zx = (b.tf)(h-tf)+tw(0.5h-tf)(0.5h-tf) 3 = 6,352,372.00 mm
1 = π EGJA Zx
12,223.05 Mpa
( GJ ) Iy
Iw
2.74E-04 mm /N
X 24 = Zx
Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal. Kontrol penampang, termasuk kompak, tidak kompak atau langsing Untuk tekuk lokal pelat sayap:
= bf/2tf =
p = 170/ fy =
r = 370/ (fy - fr) =
< p, maka Penampang Kompak Untuk tekuk lokal pelat badan: Ny = A fy
= h/tw = h/tw
r = 2550/ fy
r< , maka Penampang langsing Menentukan batasan momen plastis, Mp: Mp = Zx fy
Nmm
Mr = Sx(fy - fr)
Nmm
Maka, Mn
Nmm
Menentukan kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lateral Kontrol penampang, termasuk bentang pendek, menengah atau panjang Panjang Lb = jarak antar pengaku/sokongan lateral = Ly fl = fy - fr
Lp = 1.76*ry* (E/fy) =
mm
Lr = ry*(X1/fL)* (1+ (1+X2*fL2)) =
mm
maka, termasuk bentang: Bentang menengah Cb = 1.74 Untuk bentang menengah,
1,524,569,280.00 Nmm Momen nominal yang paling menentukan
Mn = Cb*(Mp - (Mp - Mr) *(Lb - Lp)/(Lr - Lp)) =
Nmm Menentukan faktor perbesaran momen: Momen lentur terhadap sumbu x Ditinjau untuk kondisi portal tak bergoyang (braced)
Ncrb = Ab fy/ cx2 =
m=M1x/M2x = m=M1x/M2x =
Cmx = 0,6-0,4 m 1 =
bx = (Cmx/(1-(Nu/Ncrb))) 1 =
Ditinjau untuk kondisi portal bergoyang (unbraced):
Ncrs = Ab fy/ cx2 =
sx = 1/(1-(Nu/Ncrs)) =
Menentukan momen ultimit (Mu):
Mux = bx Mntux + sx Mltux =
Interaksi aksial & momen
Kontrol kuat geser nominal tanpa pengaku: Ketebalan minimum pelat badan tanpa adanya pengaku; h2/tw 6,36 E/fy
h2/tw =
6,36 E/fy =
Kuat geser pelat badan tanpa adanya pengaku;
Kesimpulan, Profil; 700x300x13x24
AMAN AMAN
5.3 Perencanaan peletakan
Gaya-gaya pada kolom Gaya aksial (Nu)
N Gaya geser (Vu)
Figure 9 Detail base plat
5.3.1 Kontrol tegangan yang timbul:
σ Nu
≤ σ ' b = 25 Mpa
F = a . b = 800 x 400 = 320,000 mm 2
b σ= 130,502 = 0.41 Mpa < 25 Mpa
Penentuan jumlah angkur
Diambil diameter angkur = 19 mm fub = 370 Mpa
Vd = φ fV = φ frf A =
× 0.75 0.5 370 (0.25 19 ) 39,339.61 × × π 2 = N
1 ub b
Vu nVd < .
95,575.51 <× n 39,339.61 →= n 2.43 buah
Digunakan 4 Ø 19 mm angkur.
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
5.4 Perencanaan sambungan rafter puncak
Figure 10 Sambungan rafter puncak
5.4.1 Data baut
Tegangan putus, f ub = (Baut A490) 780
Mpa
mm Luas baut, A 2
Diameter baut, d b = (7/8 “) atau 22.23
mm Jumlah baut, n
5.4.2 Data plat ujung baut
Tegangan leleh, fy
Mpa Tegangan putus, fup
Mpa Lebar plat, b
mm Tinggi plat, h
mm Tebal plat, t
5.4.3 Beban rencana
N Momen, Mu
Gaya geser, Vu
5.4.4 Menentukan letak garis netral
Jarak antar baut:
S1 = 1.5d b – 3d b = (1.5 x 22.23) - (3 x 22.23) = 33.35 mm – 66.69 mm S = 2.5d b – 7d b = (2.5 x 22.23) – (7 x 22.23) = 55.58 mm – 155.61 mm
Sehingga digunakan S1 = 65 mm Sehingga digunakan S1 = 65 mm
δ x 0.5 xbhx = '( − )0.5( hx − )
3.34 x 2 = 112.50( h 2 − 2 hx x + 2 )
= 0 112.50(505,521 1,422 − xx + 2 )
X = 606.48 mm
H – x = 711 – 606.48 = 104.52 mm σ ( hx − )
σ 3 = 1 x ⇔ σ = 3 0.17 σ
5.4.5 Menentukan tegangan lentur yang terjadi
(0.5 σδ x 2 ) (0.5 + '( − ) 1 2 ( − ) () =
σ 3 bhx 3 hx () Mu
1 3 Mpa
819,363.34 σ + 141,211.09 σ = 182,417,847 Mpa
960,574.09 σ= 182,417,847 Mpa
σ= 189.91 Mpa
σ 1( xS − 1) 102,829.40 σ =
= 169.55 Mpa
σ = 3 32.73Mpa
5.4.6 Menentukan gaya-gaya yang terjadi
Gaya tarik maksimum yang terjadi pada baut: Gaya terbesar yang dipikul baris baut terbawah
Tu = δσ g =
× 6.68 116.20 169.55 131,666.65 × = N × 6.68 116.20 169.55 131,666.65 × = N
Tu = 0.5 Tu = × 0.5 131,666.65 65,833.33 = N
Kuat tarik rencana satu baut:
Td = φ f × 0.75 F A =
ub b
Tu < f Tn …(OK) Gaya geser yang terjadi pada baut:
Vu 1 = Vu = 20,926.26 = 1,743.86 N
Vd = φ rf Am
f 1 ub b
φ Vn = × 0.75 0.4 800 380.29 1 90,857.22 × × ×= N
Vu1< f Vn …(OK) Gaya tumpu yang terjadi
Vu 1 = Vu = 20,926.26 = 1,743.86 N
Rd = 2,4 φ dfT
f b up p
φ fRn = × 2.4 0.75 22.23 24 370 355,324.32 × ×× = N
Vu1< f Rn …(OK) Kombinasi gaya geser dan tarik
f = 0.75 f =
× 0.75 780 585 = Mpa
ub ub
Td = φ fA ftb φ Tn = × 0.75 585 388.28 170,357.28 × = N
Tu = 131,666.65 = 10,927.22 N n
Td> Tu/n …(OK)
5.4.7 Perencanaan pengaku penumpu beban
5.4.7.1 Cek terhadap kuat leleh pelat badan
φ Rb = (5 k N fy tw Ru + ) × >
φ Rb = (5(13 28) 24)240 13 20,926.26 + + × >
Rb =
× 0.75 714,480 20,926.26 > N
Rb = 535,860 20,926.26 > → OK
5.4.7.2 Cek terhadap kuat tekuk dukung pelat badan
φ Rb = 0.79 tw 13 +
φ Rb =
φ Rb = 1,308,340.55 > Ru
Rb =
× 0.75 1,308,340.55 20,926.26 > N
Rb = 981,255.41 20,926.26 > → OK
5.4.7.3 Cek terhadap kuat tekuk lateral pelat badan
( / h tw )
φ Rb =
Cr E tw ×× × tf
> Ru
L bf / L bf /
φ Rb =
φ Rb = 79,737.65 > Ru
Rb =
× 0.75 79,737.65 20,926.26 > N
Rb = 59,803.24 20,926.26 > N → OK
5.4.7.4 Cek terhadap kuat tekuk lentur pelat badan
24.08 tw 3
φ Rb =
Efy > Ru
× φ 24.08 13 Rb =
200,000 240 20,926.26 × > N
φ Rb = 523,611.43 20,926.26 > N
Rb =
× 0.75 523,611.43 20,926.26 > N
Rb = 392,708.57 20,926.26 > N → OK
Kesimpulan : Sambungan aman dan pelat badan tidak perlu diberi pengaku.
5.5 Perencanaan sambungan rafter dengan kolom
Figure 11 Detail sambungan rafter kolom Figure 11 Detail sambungan rafter kolom
Figure 12 Distribusi tegangan pada sambungan
5.5.1 Data baut
Tegangan putus, fub
Mpa Diameter baut, db
= (Baut A490) 780
mm Luas baut, Ab 2 = 388.12 mm
= (7/8 “) atau 22.23
mm Jumlah baut, n
Jarak baut ke tepi atas, S
5.5.2 Data plat ujung baut
Tegangan leleh, fy
Mpa Tegangan putus, fup
Mpa Lebar plat, b
mm Tinggi plat, h
mm Tebal plat, t
5.5.3 Beban rencana
N Momen, Mu
Gaya geser, Vu
5.5.4 Menentukan letak garis netral
Jarak vertikal antar baut, g = 116.20 mm
δ = 2 Ab = × 2 388.12 6.68 g mm = 116.20
δ x 0.5 xbhx = '( − )0.5( hx − )
3.34 x 2 = 112.50( h 2 − 2 hx x + 2 ) 3.34 x 2 = 112.50( h 2 − 2 hx x + 2 )
= 0 112.50(505,521 1,422 − xx + 2 )
X = 606.50 mm
H – x = 711 – 605.84 = 104.50 mm
σ 1 ( hx − )
x ⇔ σ = 0.17 3 σ 1
5.5.5 Menentukan tegangan lentur yang terjadi
(0.5 σδ x 2 1 x ) (0.5 + σ bhx '( − ) 2 ( hx − ) = () Mu
819,081.79 σ 1 + 819,081.79 σ 3 = 461,990,771.00 Mpa
819,081.79 σ + 141,134.23 σ = 461,990,771.00 Mpa
960,216.02 σ= 461,990,771.00 Mpa
σ= 481.13 Mpa
σ 1( xS − 1) 260,531.11 σ =
2 x Mpa 606.50
σ = 3 82.90Mpa
5.5.6 Menentukan gaya-gaya yang terjadi
Gaya tarik maksimum yang terjadi pada baut: Gaya terbesar yang dipikul baris baut terbawah
Tu = δσ g =
× 6.68 116.20 429.57 333,449.80 × = N
2 Gaya yang dipikul satu baut terbawah:
Tu = 0.5 Tu = × 0.5 333,449.80 166,724.90 = N
Kuat tarik rencana satu baut:
Td = φ f × 0.75 F A =
× 0.75 0.75 780 388.12 170,288.74 × × = N
ub b ub b
Gaya geser yang terjadi pada baut: Vu 1 = Vu = 100,867.80 = 8,405.65 N
Vd = φ rf Am
f 1 ub b
φ Vn = × 0.75 0.4 780 380.29 1 90,820.66 × × ×= N
Vu1< f Vn …(OK) Gaya tumpu yang terjadi
Vu 1 = Vu = 100,867.80 = 8,405.65 N
Rd = 2,4 φ dfT
f b up p
φ fRn = × 2.4 0.75 22.23 24 370 355,324.32 × ×× = N
Vu1< f Rn …(OK) Kombinasi gaya geser dan tarik
f = 0.75 f =
× 0.75 780 585 = Mpa
ub
Td = φ fA ftb φ Tn = × 0.75 585 388.12 170,288.74 × = N
Tu = 333,449.80 = 27,787.48 N n
5.5.7 Perencanaan pengaku penumpu beban
5.5.7.1 Cek terhadap kuat leleh pelat badan
φ Rb = (5 k N fy tw Ru + ) × >
φ Rb = (5(13 28) 24)240 13 100,867.80 + + × > N
Rb =
× 0.75 714,480.00 100,867.80 > N
Rb = 535,860.00 100,867.80 > N → OK
5.5.7.2 Cek terhadap kuat tekuk dukung pelat badan
φ Rb = 0.79 tw 13 +
φ Rb =
φ Rb = 1,308,340.55 > Ru
Rb =
× 0.75 1,308,340.55 100,867.80 > N
Rb = 981,255.41 100,867.80 > N → OK
5.5.7.3 Cek terhadap kuat tekuk lateral pelat badan
Cr E tw ×× × tf
( / h tw )
φ Rb =
φ Rb =
φ Rb = 79,737.65 > Ru
Rb =
× 0.75 79,737.65 100,867.80 > N × 0.75 79,737.65 100,867.80 > N
5.5.7.4 Cek terhadap kuat tekuk lentur pelat badan
24.08 φ tw Rb =
Efy > Ru
h × 24.08 13 3
φ Rb =
200,000 240 100,867.80 × > N
φ Rb = 523,611.43 100,867.80 > N
Rb =
× 0.75 523,611.43 100,867.80 > N
Rb = 392,708.57 100,867.80 > N → OK
5.5.7.5 Ukuran pengaku
Ru − φ Rb As fy ≤ ×
240 As ≥ 171.10 mm 2
5.5.7.6 Lebar pengaku
5.5.7.7 Tebal pengaku
ts
Gunakan pelat pengaku dimensi 95 x 10 mm
Kesimpulan : Sambungan aman.
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
6. Perhitungan Pondasi
6.1 Data Perencanaan
Kuat tekan beton (f’c)
25 mPa Kuat tarik baja tulangan (fy)
400 mPa Daya dukung tanah ( 2 σ ) = 250 kN/m
Berat jenis tanah( 2 γ ) = 18 kN/m
6.2 Rencana pondasi
Figure 13 Rencana pondasi
6.3 Dimensi pondasi
Dimensi pondasi dihitungan dari beban tidak terfaktor : Kedalaman pondasi (z)
m Tegangan efektif tanah ( σ ) σ 2 = σ − z γ = 223 kN/m
eksentritas (e), tidak ada momen, maka = 0
Pe ×
b 16 b
Dipakai b = = 1.0 m
Pe × 189.02
2 = 189.02 kN/m
b 16 b 1
< dari Tegangan efektif tanah ( σ )
OK
dipakai dimensi pondasi = 1,00x1,00
6.4 Kuat lentur pondasi
Kombinasi beban Kombinasi beban
2 = 251.78 kN/m
b 1.00 P 251.78
min =
2 = 251.78 kN/m
× ( σ max − σ min ) = 251, 78 − × ( 251.78 251.78 − ) = 251.78 kN/m
M 2 = σ ×× B 0,30 2
M = 251.78 1.00 0,30 2 × × = 11.33 kNm
σ min
σ max
σ max
Figure 14 Perhitungan momen pada pondasi
Lebar Pondasi (B)
mm Tebal pondasi
mm Tebal selimut beton
75 mm jarak dari tepi beton ke tulangan
mm Jarak dari beton tertekan ke tulangan tarik (d)
mm Momen rencana (M u )
11.33 kNm Faktor reduksi momen ( φ)
φ M n = Af s y d −
Dipakai 5D13
A s 2 = π 13 × 5 =
663.66 mm2 663.66 mm2
Af s y
0,85 fb c
φ M n = 0,8 663.66 400 200 12.49 × × ( − ) = 39.82 kNm
>M u OK Tulangan minimum : ration Tulangan minimum untuk plat ( ρ min )
540 mm As > OK Tulangan maksimum
smin = 0, 0018 1000 300 × × =
( ' 0,85 f
c ) 600
A s max = 0, 75 × β 1 bd w
( 600 + f y )
As < OK Dipakai tulangan 5D13 ⇔ D13 – 200 Tulangan susut diambil 20% dari tulangan lentur
6.5 Kuat geser pondasi
6.5.1 Geser satu arah
σ σ max
Figure 15 Gaya geser satu arah pondasi
Tegangan geser yang terjadi
2 ×× B 100
max max
u = ( 251.78 251.78 2 1000 100 + ) × × = 25.18 kN
Kuat geser yang disumbangkan oleh beton
6 6 = 125 kN > Vu OK Tidak diperlukan tulangan geser
6.5.2 Geser pons
Figure 16 Daerah gaya geser pons pada pondasi
Sisi panjang kolom (h)
mm sisi pendek kolon (b)
mm perbandingan h dan b ( βc)
2 mm Jarak dari beton tertekan ke tulangan tarik (d)
mm (h+d)
1000 mm (b+d)
mm
mm α (Untuk kolom tengah)
bo =× 2 ( ( hd + )( + bd + ) ) = 3200
σ = ( σ max + σ min ) 2 = ( 251.78 251.78 2 + ) = 251.78
kN/m2
Gaya geser pons
kN Kuat geser pons beton
2 σ 2 ( B − ( hd + )( × bd + ) ) = 251.78 1.00 ( − × 1.0 0.6 ) = 100.71 2 σ 2 ( B − ( hd + )( × bd + ) ) = 251.78 1.00 ( − × 1.0 0.6 ) = 100.71
dipakai Vc min
1066.67 kN Vc = 0.75 x Vc
kN Vc > Vu OK
800
Maka tidak diperlukan tulangan geser.
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
7. Kesimpulan
Item
Ukuran
Dimensi gording
C150.50.20x3.2
Dimensi batang tarik (trackstang)
Ø 5 mm
Dimensi ikatan angin
Ø 6 mm
Dimensi profil gable WF 700.300.13.24 Dimensi baut pada sambungan puncak
12 Ø 7/8”
Dimensi baut pada sambungan rafter dengan kolom
12 Ø 7/8”
Dimensi base plat 400 x 800 (tebal 24 mm)
Dimensi angkur
4 Ø 19
Dimensi pondasi 1000 x 1000 mm Tulangan pondasi
5D13 D13-200 mm
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
Referensi
Syahril A. Rahim & Mulia, Diktat Perancangan Stukrur Baja Nobel, afret. 2011. Catatan kuliah Perancangan Struktur Baja semester 4 SNI 03-1729-2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI
03-1729-2002 ) Jurnal, Perancangan Struktur Baja
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
Tentang Penulis
Afret Nobel adalah alumni Diploma Teknik Sipil Universitas Gadjah Mada Angkatan 2005 dan Alumni Ekstensi Teknik Sipil Universitas Indonesia Angkatan 2009. Papanya seorang petani dan Mamanya pedagang.
www.LaporanTeknikSipil.wordpress.com
Anda diperbolehkan untuk mengirimkan lewat pos dan email
dan memberikan buku elektronik ini kepada siapa saja yang
Anda inginkan, selama Anda tidak mengubah, atau mengedit
isinya dan format digitalnya.
Sebenarnya, kami akan sangat senang bila Anda membuat duplikat buku elektronik ini sebanyak-banyaknya. Tetapi bagaimanapun, hak untuk membuat buku dalam bentuk cetak atas naskah ini untuk dijual adalah tindakan yang tidak dibenarkan.
Kiranya buku ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu, saran dan kritik yang
membangun sangat kami harapkan.