Text ABSTRAK pdf

(1)

OPTIMALISASI PROFIL BAJA IWF PADA BANGUNAN GUDANG KONSTRUKSIGABLE FRAMEBERDASARKAN SNI 1729:2015

(Skripsi)

Oleh

ARDINI YULIASTRI PUTRI

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG

(2)

ABSTRAK

Oleh

ARDINI YULIASTRI PUTRI

Meningkatnya pertumbuhan dan perkembangan perekonomian di Indonesia menyebabkan meningkatnya pembangunan gudang untuk menunjang pengembangan usaha. Namun, dikarenakan anggapan tentang mahalnya harga baja, menyebabkan penggunaan baja pada bangunan gudang menjadi tidak optimal, sehingga diperlukan perhitungan mengenai penentuan modelgable frame serta dimensi profil baja, agar penggunaan baja dapat dioptimalkan.

Pada penelitian ini, model portal dibatasi pada empat tipe yang memiliki perbedaan pada bentang haunch yang digunakan. Penelitian ini juga menggunakan Metode Kekakuan Langsung pada perhitungan analisis struktur dan panduan SNI 1729:2015 pada perhitungan analisis penampang.

Dari perhitungan analisis struktur dan analisis penampang, didapat berat pada masing-masing tipe portal. Portal Tipe 1 adalah 4.771,89 kg, Portal Tipe 2 adalah 3.348,18 kg, Portal Tipe 3 adalah 3.682,24 kg, dan Portal Tipe 4 adalah 10.541,1506 kg.

Berdasarkan hasil dari perhitungan berat yang didapat pada masing-masing tipe portal, dapat dilihat bahwa Portal Tipe 2 merupakan tipe portal yang memiliki berat yang paling kecil, sehingga dapat disimpulkan bahwa portal tersebut paling optimal.

(3)

ABSTRACT

OPTIMALISATION STEEL IWF PROFILE IN WAREHOUSE BUILDING GABLE FRAME CONSTRUCTION BASE ON SNI 1729:2015

By

The increasement and development of economic growth in Indonesia cause increasement of the construction of warehouse to support business expansion. However, there is an opinion about expensive steel prices which is causes the use of the steel its self is not optimum. In this case, there must be a calculation to determine the model of gable frame and the dimension of steel profiles for the warehouse.

In this study, the frame model is limited of four types that have differences in haunch span. This study also use the Direct Stiffness Method to calculate structural analysis and SNI 1729: 2015 to calculate section analysis.

From structural and section analysis, obtained weight for each type of frame. Frame Type 1 has 4.771,89 kg, Frame Type 2 has 3.348,18 kg, Frame Type 3 has 3.682,24 kg and Frame Type 4 has 10.541,1506 kg.

Based on the volume and weight calculation in each frame type, Frame Type 2 has the lowest weight. Hence, this type of portal can be considered as the most optimum portal type.

(4)

Oleh

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik

UNIVERSITAS LAMPUNG BANDAR LAMPUNG

(5)

(6)

(7)

(8)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Jaya, 19 Juli 1995, sebagai anak kedua dari tiga

bersaudara dari pasangan Bapak Sriyono, B.E. dan Ibu Endang Ratnawati, S.E.

Pendidikan Taman Kanak-kanak (TK) Al Azhar 6 Jatimulyo, Lampung Selatan

diselesaikan tahun 2001, Sekolah Dasar diselesaikan di SD Negeri 02 Jatimulyo

Kecamatan Jatiagung, Kabupaten Lampung Selatan tahun 2007, Sekolah

Menengah Pertama di SMP Negeri 19 Bandar Lampung pada tahun 2010, dan

Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 09 Bandar Lampung pada tahun 2013.

Tahun 2013, penulis terdaftar sebagai mahasiswa Program Studi Teknik Sipil,

Fakultas Teknik, Universitas Lampung melalui jalur Seleksi Nasional Masuk

Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN). Pada bulan Oktober sampai Desember

2015, penulis melaksanakan Kerja Praktik di Proyek Pembangunan Bahan

Bangunan Mitra 10 Bandar Lampung. Pada bulan Januari sampai Maret 2016

penulis melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Mulyo Dadi,

Kecamatan Rawa Pitu, Kabupaten Tulang Bawang.

Selama menjadi mahasiswa penulis pernah menjadi asisten dosen mata kuliah

Analisis Struktur I Tahun ajaran 2015/2016, Analisis Struktur II Tahun ajaran

(9)

Penulis selama perkuliahan aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik

Sipil Universitas Lampung (HIMATEKS UNILA) sebagai anggota dan sebagai

Sekertaris Divisi Pengembangan pada Departermen Penelitian dan

Pengembangan Periode tahun ajaran 2015/206. Penulis juga pernah masuk

(10)

Tanpa mengurangi rasa syukurku pada Allah Subhanahu Wata”ala, kupersembahkan

karyaku

Kepada Bapak dan Ibu tersayang

Terimakasih atas bimbingan, didikan, kasih sayang, kesabaran, serta doa yang selalu kalian

berikan kepadaku sehingga aku bisa sampai di tahap ini.

Kepada Keluargaku tercinta

Kakak dan adik serta keponakan yang selalu mendoakan dan mengharapkan

keberhasilanku atas kasih sayang, perhatian, dan dorongan semangatnya takkan pernah

aku lupakan.

Kepada Sahabat dan Teman-temanku

Atas dukungan, kesabaran dan bantuannya sehingga karya ini dapat selesai.

Serta

Almamater tercinta

(11)

“…Hal-hal terbaik dalam hidup justru seringnya harus melalui usaha yang

lama dan menguji kesabaran dulu.”

(Ika Natassa dalam Novel Critical Eleven)

“Ilmu jangan hanya objek hafalan, ilmu untuk memahami dan menuntaskan

persoalan”

(Najwa Shihab)

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan

boleh jadi pula kamu menyukai sesuatu padahal ia amat buruk bagimu;

Allah mengetahui, sedangkan kamu tidak mengetahui.”

(QS. Al-Baqarah :216)

“Menjalankan sesuatu sesuai dengan apa yang sudah kita rencanakan

adalah sesuatu yang cerdas. Tapi menjalankan sesuatu dengan menerima

apa yang sudah direncanakan-Nya adalah sesuatu yang jauh lebih baik.”

(12)

SANWACANA

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan

hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan Judul “Optimalisasi Profil Baja

IWF pada Bangunan Gudang Konstruksi Gable Frame berdasarkan SNI 1729:2015”. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang tulus kepada :

1. Bapak Bayzoni, S.T.,M.T., selaku Pembimbing Utama yang telah memberikan

ilmu pengetahuan, saran, kritik, semangat dan bimbingan dalam penelitian.

2. Ibu Dr. Eng. Ratna Widyawati, S.T., M.T., selaku Pembimbing Kedua yang telah

memberikan ilmu pengetahuan, saran, kritik, semangat dan bimbingan dalam

penelitian ini.

3. Ibu Hasti Riakara Husni, S.T.,M.T., selaku Penguji bukan Pembimbing atas

saran, kritik, dan bimbingan dalam penelitian ini.

4. Bapak Suyadi, S.T.,M.T., selaku Pembimbing Akademik saya.

5. Bapak Dr. Gatot Eko Susilo, S.T., M.Sc., selaku Ketua Bidang Jurusan Teknik

Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Lampung.

6. Bapak Prof. Dr. Suharno, M.Sc., selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas

(13)

7. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, M.P., selaku Rektor Universitas

Lampung.

8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas

Lampung atas ilmu bidang sipil yang telah diberikan selama perkuliahan.

9. Bapak dan Ibu Staf Administrasi dan pegawai Jurusan Teknik Sipil dan Fakultas

Teknik Universitas Lampung, yang telah banyak membantu dalam persiapan

pelaksanaan seminar dan penyelesaian skripsi.

10. Bapak, Ibu, Mbak, Adek, Mas dan Ponakan tercinta yang tidak hentinya

mendoakan dan memberikan dukungan dalam menyelesaikan perkuliahan di

Jurusan Teknik Sipil, Universitas Lampung.

11. Keluarga besar saya yang selalu memberikan dukungan serta do’a untuk

kesuksesan saya dalam menyelesaikan perkuliahan di Jurusan Teknik Sipil,

Universitas Lampung.

12. Teman sekaligus sahabat seperjuangan penelitian Sella Anggraini, terima kasih

atas bantuan, kerja sama, saran, dan kritik selama penelitian berlangsung.

13. Sahabat-sahabatku seperjuangan Teknik Sipil, Lintang Kurnia Aridini, Alvio

Rini, Fakhriyah Putri, Devie Arisandy Sumantri, dan Diah Ayu terimakasih atas

bantua, do’a, persahabatan, persaudaraan, serta dukungannya selama ini.

14. Teman-teman seperjuangan Teknik Sipil 2013, Rara, Putri, Clara, Novia, Sani,

Melly, Ismawan, Tulus, Andrey, Yogo, Fazario, Yusrizal, Reston, Adit, Kasri,

Ucup, Efri, Septi, Angel, Poppy, Reni dan teman-teman lain yang tidak dapat

disebutkan satu persatu, terima kasih telah memberikan semangat, bantuan dan

(14)

15. Sahabat terbaikku sedari bangku Sekolah Menengah Atas Nurul, Aderia,

Nanda, Endy, Anggi, Dini, Reva, Fadillah dan Sophi yang selalu memberikan

semangat.

16. Teman-teman semasa KKN, Jenisa, Mba Jayanti, Ratu, Bisart, Herze, dan Bang

Rio, atas rasa persaudaraan yang dibentuk selama 60 hari, sehingga penulis

dapan menyelesaikan KKN dengan baik.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, tetapi saya

berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, Juli 2017 Penulis,

(15)

x

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR GAMBAR... xii

DAFTAR TABEL... xiii

DAFTAR NOTASI... xiv

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. Rumusan Masalah... 2

C. Batasan Masalah ... 2

D. Tujuan Penelitian ... 3

E. Manfaat Penelitian ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA A. KonstruksiGable Franme... 4

B. ProfilWide Flange... 5

C. Konsep Optimalisasi ... 6

D. Definisi Balok-Kolom... 7

E. Beban ... 9

F. Gording ... 15

G. Batang Tarik(Trackstang)... 17

H. Ikatan Angin(Bracing)... 17

I. Metode Kekakuan Langsung ... 18

J. Persyaratan Desain... 20

K. Perencanaan Komponen Lentur... 23

L. Perencanaan Komponen Struktur untuk Geser ... 35

M. Desain Komponen Struktur untuk Tekan ... 37

N. Desain Komponen Struktur untuk Kombinasi Gaya dan Torsi ... 43

III.METODOLOGI PENELITIAN A. Umum ... 45

B. Bahan dan Alat... 45

(16)

xi

D. Model Portal... 47

E. Diagram Alir Penelitian ... 48

IV. ANALISIS DAN PEMBAHASAN A. Tinjauan Umum ... 50

B. Penentuan Jarak Antar Gording ... 51

C. Penentuan Tekanan Angin ... 52

D. Perencanaan Goding ... 55

E. PerencanaanTrackstang... 65

F. PerencanaanBracing... 66

G. Pembebanan padaGable Frame... 68

H. Hasil Analisis Struktur... 69

I. Profil Balok dan Kolom ... 70

J. Volume Profil pada PortalGable Frame... 71

V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 73

B. Saran ... 74

DAFTAR PUSTAKA... 75

LAMPIRAN A. PERHITUNGAN 1. Penentuan Jarak Antar Gording ... 79

2. Penentuan Tekanan Angin ... 80

3. Perencanaan Gording ... 82

4. PerencanaanTreckstang... 89

5. PerencanaanBracing... 91

6. Pembebanan pada BalokGableTipe 1... 92

7. Metode Kekakuan Langsung Tipe 1 ... 97

8. Evaluasi Rasio Kekuatan pada Portal Tipe 1 ... 150

10. Evaluasi Rasio Kekuatan pada Portal Tipe 2... 168

15. Tabel Pemilihan Profil Gording, Balok dan Atap... 214

LAMPIRAN B. LEMBAR ASISTENSI ... 218

(17)

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. KonstruksiGable Frame... 5

2. Profil BajaWide Flange... 6

3. Struktur Portal Statis Tak Tentu ... 8

4. Distribusi Koefisien Tekanan Eksternal... 14

5. Bagian-Bagian Penutup Atap ... 15

6. Perletakan Batang Tarik ... 16

7. Ikatan Angin ... 17

8. Matriks Transformasi ... 18

9. Matriks Kekakuan Elemen ... 19

10. Penyusunan Matriks Kekakuan Struktur... 20

11. Balok Terkekang Secara Lateral ... 23

12. PortalGable FramedenganHaunch1/8 bentang ... 47

13. PortalGable FramedenganHaunch¼ bentang ... 47

14. PortalGable FramedenganHaunch½ bentang ... 47

15. PortalGable FramedenganHaunch1 bentang ... 48

(18)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Beban Hidup Gedung... 10

2. Faktor Arah Angin (Kd)... 11

3. Kekasaran Permukaan... 12

4. Koefisien Tekanan Internal (GCpi)... 12

5. Koefisien Eksposur Tekanan Velositas... 13

6. Koefisien Tekanan Atap (Cp) ... 15

7. Tabel Pemilihan untuk Penggunaan Pasal F SNI 1729:2015... 24

8. Rasio Tebal Terhadap Lebar : Elemen Tekan Komponen Struktur Menahan Lentur ... 24

9. Tabel Pemilihan untuk Penggunaan Pasal E SNI 1729:2015 ... 38

10. Rasio Tebal Terhadap Lebar : Elemen Tekan Komponen Struktur Menahan lentur... 38

11. Beban pada Sisi Kiri AtapGable Frame... 68

12. Beban pada Sisi Kanan AtapGable Frame... 69

13. Beban pada Sisi Kiri DindingGable Frame... 69

14. Beban pada Sisi Kanan DindingGable Frame... 69

15. Gaya Lentur, Gaya Normal dan Gaya Geser Maksimum ... 70

16. Profil pada KonstruksiGable Frame... 71

(19)

xv

DAFTAR NOTASI

A : Luastrackstang(cm2) Aatap : Luas atap (m2₎

Abracing : Luassbracing(cm2)

Ag : Luas bruto penampang dari komponen struktur (mm2₎

Aw : Luas dari badan, tinggi keseluruhan dikalikan dengan ketebalan badan (mm2₎

bf : Lebar sayap (mm)

C : Penampang baja kompak

Cb : Faktor modifikasi tekuk torsi-lateral untuk diagram momen tidak merata

Cp : Koefisien tekanan eksternal Cv : Koefisien geser badan Cw : Konstanta pilin (mm6₎

D : Beban mati (N)

d : Diameter (mm)

dg : Jarak antar gording (m) dk : Jarak antar portal (m)

E : Modulus elastis baja = 29.000 ksi (200.000 MPa) Fcr : Tegangan kritis (MPa)

Fcry : Tegangan kritis terhadap sumbu y simetris (MPa) Fcrz : Tegangan tekuk torsi kritis (MPa)

Fe : Tegangan tekuk elastis (MPa) fijin : Tegangan leleh/putus ijin (MPa)

(20)

xvi

Fn : Tegangan nominal (MPa)

Fy : Tegangan leleh minimum yang disyaratkan dari tipe baja yang digunakan (Mpa)

G : Faktor efek tiupan angin

G : Modulus elastis geser dari baja (MPa) GCpi : Koefisien tekanan internal

h : Jarak bersih antara sayap (mm)

H : Tinggi kolom (m)

ho : Jarak antara titik berat sayap (mm) Ix,Iy : Momen inersia di sumbu utama (mm4) J : Konstanta torsi (mm4₎

kc : Koefisien untuk elemen langsing tak-diperkaku

Kd : Faktor arah angin

kv : Koefisien tekuk geser pelat badan

Kx : Faktor panjang efektif untuk tekuk lentur di sumbu x Ky : Faktor panjang efektif untuk tekuk lentur di sumbu y Kz : Faktor panjang efektif untuk tekuk torsi

Kzatau Kh : Koefisien eksposur tekanan velositas Kzt : Faktor topografi

L : Beban hidup (N)

L : Panjang tanpa di breising lateral dari komponen struktur (mm)

L : Bentang kuda-kuda (m)

Lb : Panjang antara titik-titik yang dibreis untuk mencegah peralihan lateral sayap tekan atau dibreis untuk mencegah puntir penampang melintang (mm)

Lp : Pembatasan panjang tidak dibreis secara lateral untuk kondisi batas leleh (mm)

Lr : Pembatasan panjang tidak dibreis secara lateral untuk kondisi batas tekuk torsi-lateral inelastis (mm)

Mc : Kekuatan lentur tersedia (N-mm)

Mcr : Momen kritis (N-mm)

(21)

xvii

MDy : Momen beban mati arah y (N-mm) Mn : Kekuatan lentur nominal (N-mm) Mp : Momen lentur plastis (N-mm) MPx : Momen beban hidup arah x (N-mm) MPy : Momen beban hidup arah y (N-mm)

Mr : Kekuatan lentur perlu menggunakan kombinasi beban DFBK (N-mm)

MRx : Momen beban merata air hujan arah x (N-mm) MRy : Momen beban merata air hujan arah y (N-mm) Mux : Momen ultimate arah x (N-mm)

Mux1 : Momen ultimate arah x kombinsasi 1 (N-mm) Mux2 : Momen ultimate arah x kombinsasi 2 (N-mm) Mux3 : Momen ultimate arah x kombinsasi 3 (N-mm) Mux4 : Momen ultimate arah x kombinsasi 4 (N-mm) Mux5 : Momen ultimate arah x kombinsasi 5 (N-mm) Muy : Momen ultimate arah y (N-mm)

Muy1 : Momen ultimate arah y kombinsasi 1 (N-mm) Muy2 : Momen ultimate arah y kombinsasi 2 (N-mm) Muy3 : Momen ultimate arah y kombinsasi 3 (N-mm) Muy4 : Momen ultimate arah y kombinsasi 4 (N-mm) Muy5 : Momen ultimate arah y kombinsasi 5 (N-mm) Mw3x : Momen beban angin atap kiri arah x (N-mm) Mw3y : Momen beban angin atap kiri arah y (N-mm) MW4x : Momen beban angin atap kanan arah x (N-mm) MW4y : Momen beban angin atap kanan arah y (N-mm)

Myc : Momen di pelelehan serat terluar pada sayap tekan (N-mm)

n : Banyak gording

NC : Penampang baja nonkompak

Øb : Faktor ketahanan untuk lentur = 0,90 Øc : Faktor ketahanan untuk tekan = 0,90

(22)

xviii

P : Beban hidup atap (N)

p1 : Tekanan dinding angin kiri (N/mm2₎

P1 : Beban terpusat akibat beban matitrackstang(kg) p2 : Tekanan dinding angin kanan (N/mm2₎

P2 : Beban terpusat akibat beban air hujan trackstang(kg) p3 : Tekanan atap angin kiri (N/mm2)

P3 : Beban terpusat akibat beban hidup trackstang(kg) p4 : Tekanan atap angin kanan (N/mm2)

Pc : Kekuatan aksial tersedia (N) PDx : Beban terpusat mati arah x (kg) PDy : Beban terpusat mati arah y (kg) PLx : Beban terpusat hidup arah x (kg) PLy : Beban terpusat hidup arah y (kg) Pn : Kekuatan tekan nominal (N)

Pr : Kekuatan aksial perlu menggunakan kombinasi beban DFBK (N)

ɸRn : Kekuatan desain (N)

Pux : Beban terpusat ultimate arah x (kg)

Pux1 : Beban terpusat ultimate arah x kombinasi 1 (kg) Pux2 : Beban terpusat ultimate arah x kombinasi 2 (kg) Pux3 : Beban terpusat ultimate arah x kombinasi 3 (kg) Pux4 : Beban terpusat ultimate arah x kombinasi 4 (kg) Pux5 : Beban terpusat ultimate arah x kombinasi 5 (kg) Puy : Beban terpusat ultimate arah y (kg)

Puy1 : Beban terpusat ultimate arah y kombinasi 1 (kg) Puy2 : Beban terpusat ultimate arah y kombinasi 2 (kg) Puy3 : Beban terpusat ultimate arah y kombinasi 3 (kg) Puy4 : Beban terpusat ultimate arah y kombinasi 4 (kg) Puy5 : Beban terpusat ultimate arah y kombinasi 5 (kg) PWx : Beban terpusat angin arah x (kg)

(23)

xix

Px : Beban hidup atap arah x (kg) Py : Beban hidup atap arah y (kg)

Q : Faktor reduksi neto yang untuk semua elemen tekan langsing

qa : Berat atap (kg)

qD : Beban merata mati (kg/m) qDx : Beban merata mati arah x (kg/m) qDy : Beban merata mati arah y (kg/m) qg : Berat gording (kg)

qR : Beban merata air hujan (kg/m) qw3 : Beban merata atap angin kiri (kg/m) qw4 : Beban merata atap angin kanan (kg/m) qz : Tekanan velositas (N/m2₎

R : Beban hujan (kg)

r : Radius girasi (mm)

r : Panjang sisi miring atap (m)

Rn : Kekuatan nominal (N)

Rpc : Faktor plastifikasi badan

rt : Radius girasi efektif untuk tekuk lateral (mm) rts : Radius girasi efektif (mm)

Ru : Kekuatan perlu menggunakan kombinasi beban DFBK (N) rx : Radius girasi di sumbu x (mm)

Rx : Beban merata air hujan arah x (kg/m) ry : Radius girasi di sumbu y (mm) Ry : Beban merata air hujan arah y (kg/m)

S : Beban salju (kg)

S : Penampang baja langsing

Sx : Modulus penampang elastis di sumbu x (mm3₎

Sxc.Sxt : Modulus penampang elastis untuk sayap tekan dan tarik (mm3)

tw : Ketebalan badan (mm)

V : Kecepatan angin (m/s)

(24)

xx

Vu : Kekuatan geser ultimate (N)

W : Beban angin (kg)

Wbracing : Beratbracing(kg) Wtrekstang : Berattrackstang(kg)

x : Indeks sehubungan dengan sumbu kuat lentur x : Jarak setengan bentang kuda-kuda (mm)

xo,yo : Koordinat pusat geser sehubungan dengan titik berat (mm)

Y : Pelelehan

y : Indeks sehubungan dengan sumbu lemah lentur

y : Tinggi kuda-kuda (m)

Zx : Modulus penampang plastis di sumbu x, in3(mm3) α : Kemiringan atap (o₎

Δx : Lendutan akibat beban arah x (mm) Δy : Lendutan akibat beban arah y (mm) λ : Parameter kelangsingan

λp : Parameter batas kelangsingan untuk elemen kompak λr : Parameter batas kelangsingan untuk elemen nonkompak π : Pi (3,14 atau 22/7)

(25)

1

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Semakin meningkatnya pertumbuhan dan perkembangan perekonomian Indonesia di era globalisasi seperti sekarang ini, membuat meningkatnya pula pembangunan gedung dan prasarana lainnya yang dapat menunjang pengembangan usaha perusahaan-perusahaan yang bergerak di bidang produksi, salah satunya adalah gudang.

Namun, konstruksi bangunan besar seperti gudang, memerlukan ruangan yang cukup luas tanpa tiang-tiang penyanga di tengah ruangan, sehingga diperlukan suatu konstruksi yang dapat digunakan untuk bentang yang cukup besar . Konstruksi tersebut adalah konstruksi gable frame, yaitu merupakan konstruksi dimana sering kali digunakan sebagai konstruksi bangunan gudang dengan bahan konstruksi yang digunakan adalah baja profil IWF.

(26)

2

Meskiput begitu, material yang unggul pada ketiga kriteria tersebut tidak mesti banyak dipakai, misalnya saja material baja yang mempunyai kriteria lebih unggul dibanding beton atau kayu, tetapi di lapangan menunjukan bahwa konstruksi baja masih kalah populer dibanding beton, dengan alasan harga yang mahal. Sehingga dikarenakan dengan alasan tersebut, konstruksi baja menjadi tidak optimal. Oleh karena itu, penentuan model gable frame serta dimensi profil baja yang akan digunakan pada konstruksi perlu diperhitungkan sebagai upaya dalam mengoptimalkan pemakaian baja.

B. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dalam penulisan tugas akhir ini adalah bagaimana penggunaan profil baja IWF yang paling optimal pada bangunan gudang konstruksigable frameberdasarkan SNI 1729-2015.

C. Batasan Masalah

Berdasarkan permasalahan–permasalahan yang telah di uraikan diatas, agar tidak menyimpang dari tugas akhir ini maka dibuat suatu batasan masalah. Batasan–batasan masalah dalam pembahasan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Menentukan data profil (mutu dan dimensi) penutup atap untuk struktur bangunan dengan bentang 30 m dengan beberapa variasi bentanghaunch. 2. Mehitung pembebanan menggunakan panduan SNI 1727-2013.

(27)

3

4. Menghitung desain struktur menggunakan panduan SNI 03-1729-2015.

D. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Merencanakan profil baja untuk bangunan gudang konstrukigable frame. 2. Mengetahui profil baja IWF yang paling optimal jika digunakan pada

konstruksigable frame.

E. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Memberikan pengetahuan dan pemahaman bagi pembaca dan perancang struktur dalam menghitung dan memilih dimensi profil baja yang tepat untuk variasigable frametertentu.

(28)

4

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Konstruksi Gable Frame

Faktor kekuatan merupakan hal yang paling utama dalam perencanaan suatu

struktur gedung. Dimana penerapannnya bertujuan untuk mengendalikan

kemungkinan terjadinya runtuh yang dapat membahayakan bagi penghuni.

Sehingga dalam penerapannya perlu ditetapkan suatu kebutuhan relatif yang

ingin dicapai, dimana nantinya gedung akan dapat menerima beban yang

lebih besar dari beban yang direncanakan. Kriteria dasar dari kuat rencana

yaitu kekuatan yang tersedia≥ kekuatan yang dibutuhkan. (Firman, 2014)

Konstruksi gable frame adalah statis tak tentu yang memiliki

komponen-komponen yang berperan dalam menunjang kekuatan strukturnya, yaitu

rafter, kolom, base plate, dan haunch seperti yang dapat dilihat pada

Gambar 1.. Penyelesaian perhitungan statis tak tentu pada konstruksi gable

frame yaitu dengan cara bermacam-macam, namun salah satunya adalah

metode kekakuan langsung dengan gaya-gaya yang bekerja pada

(29)

[image:29.595.154.498.96.330.2]

5

Gambar 1. Konstruksi Gable Frame.

Dalam perhitungan atau pemodelan struktur, beberapa komponen tersebut

seringkali tidak diperhitungkan. Demikian juga halnya dengan haunch

(pengaku). Dalam pelaksanaan di lapangan, gable frame biasanya diberi

pengaku, untuk memuat alat penyambung baut dan mencukupi kekuatan

sambungan, serta mempunyai pengaruh terhadap kekuatan struktur secara

keseluruhan.

B. Profil Wide Flange

Profil Wide Flange adalah profil berpenampang H atau I dengan sumbu

simetri ganda, yang dihasilkan dari proses canai panas (Hot rolling mill)

atau profil tersusun buatan. Baja Profil WF-beam memiliki dimensi tinggi

badan (H), lebar sayap (B), tebal badan (t1), tebal sayap (t2) merata dari

ujung hingga pangkal radius (r) dengan penjelasan seperti pada Gambar 2

(30)

[image:30.595.273.393.100.268.2]

6

Gambar 2. Profil Baja Wide Flange.

C. Konsep Optimalisasi

Dalam pelaksanaan pembangunan proyek konstruksi sering mengalami

keterlambatan akibat berbagai hal yang menyebabkan terjadinya kerugian

materi dan waktu. Oleh karena itu dilaksanakan optimalisasi sumber daya

yang ada khususnya sumber daya biaya dan waktu. Adapun tujuan

mengoptimalkan suatu proyek adalah agar dapat memperoleh keuntungan

yang lebih baik tanpa mengurangi kualitas (mutu) suatu kontruksi.

Optimalisasi berasal dari kata dasar optimal yang berarti yang terbaik. Jadi

optimalisasi adalah proses pencapaian suatu pekerjaan dengan hasil dan

keuntungan yang besar tanpa harus mengurangi mutu dan kualitas dari suatu

pekerjaan.

Pengertian optimalisasi menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia adalah

optimalisasi berasal dari kata optimal yang berarti terbaik, tertinggi, jadi

(31)

7

Pengertian optimalisasi menurut Wikipedia adalah serangkaian proses yang

dilakukan secara sistematis yang bertujuan untuk meninggikan volume dan

kualitas grafik kunjungan melalui mesin mencari menuju situs web tertentu

dengan memanfaatkan mekanisme kerja atau alogaritma mesin pencari

tersebut.

Berdasarkan pengertian diatas penulis menyimpulkan pengertian

optimalisasi adalah suatu proses yang dilakukan dengan cara terbaik dalam

suatu pekerjaan untuk mendapatkan keuntungan tanpa harus mengurangi

kualitas pekerjaan.

D. Definisi Balok-Kolom

Suatu komponen struktur harus mampu memikul beban aksial (tarik/tekan)

serta momen lentur. Apabila besarnya gaya aksial yang bekerja cukup kecil

dibandingkan momen lentur yang bekerja, maka efek dari gaya aksial

tersebut dapat diabaikan dan komponen struktur tersebut dapat didesain

sebagai komponen balok lentur. Namun apabila komponen struktur

memikul gaya aksial dan momen lentur tidak dapat diabaikan salah satunya,

maka komponen struktur tersebut dinamakan balok-kolom (Setiawan, 2008).

Bila lentur digabungkan dengan tarikan aksial, kemungkinan

ketidakstabilannya menjadi berkurang dan kelelehannya biasanya

membatasi perencanaan. Sedangkan untuk gabungan lentur dengan tekan

(32)

8

Elemen balok-kolom umumnya dijumpai pada struktur-struktur statis tak

tertentu, yang dimisalkan pada struktur portal statis tak tertentu pada

[image:32.595.229.419.183.374.2]

Gambar 3 berikut ini.

Gambar 3. Struktur Portal Statis Tak Tentu.

Akibat kondisi pembebanan yang bekerja, maka batang AB tidak hanya

memikul beban merata saja namun juga memikul beban lateral P1. Dalam

hal ini efek lentur dan gaya tekan P1 yang bekerja pada batang AB harus

dipertimbangkan dalam proses desain penampang batang AB, maka batang

AB harus didesain sebagai suatu elemen balok-kolom. Selain batang AB

yang didesain sebagai elemen balok-kolom, batang AC, BD, CE, DF, juga

didesain sebagai elemen balok-kolom. Karena selain memikul gaya aksial

akibat reaksi dari balok-balok AB dan CD, efek lentur dan efek gaya aksial

yang bekerja tidak bisa diabaikan salah satunya. Berbeda dengan batang CD

yang hanya didominasi oleh efek lentur, gaya lateral P2 telah dipikul oleh

pengaku-pengaku (bracing) bentuk X. Sehingga batang CD dapat didesain

(33)

9

E. Beban

Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Penentuan secara

pasti besarnya beban yang bekerja pada suatu struktur selama umur

layannya merupakan salah satu pekerjaan yang cukup sulit. Dan pada

umumnya penentuan besarnya beban hanya merupakan suatu estimasi saja.

Meskipun beban yang bekerja pada suatu lokasi dari struktur dapat diketahui

secara pasti, namun distribusi beban dari elemen ke elemen, dalam suatu

struktur umumnya memerlukan asumsi dan pendekatan. Beberapa jenis

beban yang sering dijumpai antara lain:

1. Beban Mati

Beban mati merupakan semua berat sendiri gedung dan segala unsur

tambahan yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung

tersebut. Sesuai SNI 1727:2013, yang termasuk beban mati adalah

seperti dinding, lantai, atap, plafon, tangga, finishing dan lain-lain.

2. Beban Hidup

Beban hidup adalah beban gravitasi yang bekerja pada struktur dalam

masa layanan, dan timbul akibat gangguan suatu gedung. Termasuk

beban ini adalah berat manusia, perabutan yang dapat dipindah-pindah,

kendaraan, dan barang-barang lain. Karena besar dan lokasi beban

yang senantiasa berubah-ubah, maka penentuan beban hidup secara

pasti adalah merupakan suatu hal yang cukup sulit (Setiawan, 2008).

Beberapa beban hidup berdasarkan SNI 1727:2013 ditampilkan dalam

(34)

[image:34.595.163.516.113.711.2]

10

Tabel 1. Beban Hidup Gedung

Hunian atau Penggunaan Merata

psf (kN/m2)

Terpusat lb (kN)

Atap

Atap dasar, berbubung, dan lengkung Atap digunakan untuk taman atap Atap yang digunakan untuk tujuan lain

Atap yang digunakan untuk hunian lainnya

Awning dan kanopi

Konstruksi pabrik yang didukung oleh struktur rangka

20 (0,96) 100 (4,79) Sama seperti hunian

dilayani

5 (0,24)

Rangka tumpu layar tertutup 5 (0,24) 200 (0,89)

Semua konstruksi lainnya 20 (0,96) 2000 (8,9)

Komponen struktur atap, yang terhubung langsung dengan pekerjaan lantai

Titik panel tunggal dari batang bawah rangka atap atau setiap titik sepanjang komponen struktur utama yang mendukung atap diatas pabrik, gudang, dan perbaikan garasi Semua komponen struktur utama atap lainnya

300 (1,33)

300 (1,33) Semua permukaan atap dengan beban

pekerja pemeliharaan Sekolah

Ruang kelas

Koridor di atas lantai pertama Koridor lantai pertama

40 (1,92) 80 (3,83) 100 (4,79) 1000 (4,45) 1000 (4,45) 1000 (4,45) Bak-bak/scuttles, rusuk untuk atap kaca

dan langit-langit yang dapat diakses 200 (0,89)

Pinggir jalan untuk pejalan kaki, jalan lintas kendaraan, dan lahan/jalan untuk truk-truk

250 (11,97) 8000 (35,6) Tangga dan jalan keluar

Rumah tinggal untuk satu dan dua keluarga saja

100 (4,79) 40 (1,92)

300 300 Gudang di atas langit-langit

Gudang penyimpan barang sebelum disalurkan ke pengecer (jika diantisipasi menjadi gudang penyimpanan, harus dirancang untuk beban lebih berat)

Ringan Berat

20 (0,96)

(35)

11

3. Beban Air Hujan

Berdasarkan SNI 1727:2013 beban air hujan rencana dirancang pada

setiap bagian dari suatu atap dan mampu menahan beban dari semua air

hujan, yang dihitung berdasarkan persamaan 2.1 berikut ini

R = 0,0098(ds+ dh) ...(2.1)

Keterangan

R = beban air hujan pada atap yang tidak melendut, lb/ft2. (N/mm2)

ds = kedalaman air pada atap yang tidak melendut meningkat ke

lubang masuk sistem drainase sekunder apabila system drainase

perimer tertutup (tinggi statis), in. (mm)

dh = tambahan kedalaman air pada atap yang tidak melendut di atas

lubang masuk sistem drainase sekunder pada aliran air rencana

(tinggi hidrolik), in. (mm)

4. Beban Angin

Penentuan beban angin dapat dilakukan dengan menentukan

parameter-parameter dasar yang diasumsikan berdasarkan Pasal 26 dan Pasal 27

SNI 1727 :2013. Beban angin diasumsikan datang dari segala arah

horizontal serta beban angin dapat diperbesar jika catatan atau

pengalaman menunjukan bahwa kecepatan angin lebih tinggi daripada

yang ditentukan. (SNI 1727:2013)

a. Penentuan parameter dasar berdasarkan Pasal 26 SNI 1727:2013

1) Kecepatan angin dasar (V), ditentukan berdasarkan instansi

(36)

12

2) Faktor arah angin (Kd), ditentukan berdasarkan Pasal 26.6 SNI

[image:36.595.197.500.169.327.2]

1727:2013 yang beberapa ditampilkan pada Tabel 2 dibawah ini

Tabel 2. Faktor Arah Angin (Kd).

Tipe Struktur Faktor Arah

Angin, Kd Bangunan Gedung

Sistem Penahan Beban Angin Utama Komponen dan Klading Bangunan Gedung Atap Lengkung

Cerobong asap, Tangki, dan Struktur yang sama Segi empat Segi enam Bundar 0,85 0,85 0,85 0,90 0,95 0,95 Sumber : SNI 1727-2013

3) Eksposur, untuk setiap arah angin yang diperhitungkan, yang

didasarkan pada kekasaran permukaan tanah yang ditentukan

dari topografi alam, vegetasi, dan fasilitas dibangun, kategori

kekasaran permukaan ditampilkan pada Tabel 3 berikut ini

Table 3. Kekasaran Permukaan

Kategori

Kekasaran Daerah

B

Daerah perkotaan dan pinggir kota, daerah berhutan atau daerah lain dengan penghalang berjarak dekat yang banyak memiliki ukuran dari tempat tinggal keluarga-tunggal atau lebih besar.

C

Dataran terbuka dengan penghalang tersebar yang memiliki tinggi umumnya kurang dari30 ft(9,1m). Kategori ini mencakup daerah terbuka datardan padang rumput.

D

Area datar,area tidak terhalang dan permukaan air.Kategori ini berisi lumpur halus, padang garam, dan es tak terputus

Sumber : SNI 1727-2013

4) Faktor Topografi (Kzt), digunakan untuk menentukan efek

peningkatan kecepatan angin, jika kondisi situs dan lokasi

[image:36.595.195.512.486.663.2]

(37)

13

kondisi yang disyaratkan dalam Pasal 26.8.1 SNI 1727:2013, Kzt

= 1,0.

5)

Faktor Efek Tiupan Angin (G), untuk suatu bangunan gedung

dan struktur lain yang kaku boleh diambil sebesar 0,85.

6) Koefisien Tekanan Internal (GCpi), diklasifikasikan pada Tabel

4 di bawah ini.

Tabel 4. Koefisien Tekanan Internal (GCpi)

Klasifikasi Ketertutupan GCpi

Bangunan gedung terbuka 0,00

Bangunan gedung tertutup sebagian 0,55

Bangunan gedung tertutup 0,18

b. Penentuan koefisien eksposur tekanan velositas, Kzatau Kh

Koefisien eksposur tekanan velositas ditentukan dalam Tabel 5

[image:37.595.176.493.485.632.2]

berikut ini.

Tabel 5. Koefisien Eksposur Tekanan Velositas

Tinggi Atas Level Tanah

(z) Eksposur

Ft (m) B C D

0-15 (0-4,6) 0,57 0,85 1,03

20 (6,1) 0,62 0,90 1,03

25 (7,6) 0,66 0,94 1,08

30 (9,1) 0,70 0,98 1,12

40 (12,2) 0,76 1,04 1,16

50 (15,2) 0,81 1,09 1,22

60 (18) 0,85 1,13 1,27

c. Tekanan Velositas

Tekanan velositas, qz, dievaluasi pada ketinggian z harus dihitung

dengan persamaan berikut:

(38)

14

Keterangan

Kd = faktor arah angin, Tabel 2 (hal. 12)

Kz = koefisien eksposur tekanan velositas, Tabel 5 (hal. 13)

Kzt = faktor topografi tertentu

V = kecepatan angin dasar

qz = tekanan velositas dihitung menggunakan Persamaan 2.2

qh = tekanan velositas dihitung menggunakan Persamaan 2.2

d. Beban Angin

Beban angin untuk bangunan bangunan gedung dari semua

ketinggian harus ditentukan persamaan berikut:

p = qGCp–qi(GCpi) (lb/ft2) (N/m2) ...(2.3)

Keterangan

q = qzuntuk dinding di sisi angin datang yang diukur pada

ketinggian z di atas permukaan tanah

q = qh untuk dinding di sisi angin pergi, dinding samping,

dan atap yang diukur pada ketinggian h

G = faktor efek-tiupan angin, lihat Subbab E.3.(5)

Cp = koefisien tekanan eksternal dari Tabel 6 (hal. 15)

(GCpi) = koefisien tekanan internal dari Tabel 4 (hal. 13)

e. Koefisien tekanan eksternal (Cp)

Koefisien tekanan eksternal ditentukan secara bersamaan pada

dinding dan atap berdasarkan Gambar 4 dan dalam Tabel 6 berikut

(39)

15

[image:39.595.190.501.89.195.2]

Sumber : SNI 1727:2013

Gambar 4. Distribusi Koefisien Tekanan Eksternal.

Tabel 6. Koefisien Tekanan Atap (Cp)

Koefisien Tekanan Dinding

Permukaan L/B Cp

Dinding di sisi angin datang Seluruh nilai 0,8

Dinding di sisi angin pergi

0-1 -0,5

2 -0,3

≥ 4 -0,2

Dinding tepi Seluruh -0,7

Koefisien Tekanan Atap

Arah Angin

Di sisi angin datang Di sisi Angin Pergi

Sudut, θ (derajat) Sudut, θ (derajat)

h/L 10 15 10 15

Tegak lurus terhadap bubungan

untuk θ ≥ 10°

≤0,25 -0,7 -0,5 -0,3 -0,6

0,5 -0,9 -0,7 -0,5 -0,6

*Nilai disediakan untuk interpolasi

F. Gording

Gording membagi bentangan atap dalam jarak-jarak yang lebih kecil pada

proyeksi horisontal. Gording meneruskan beban dari penutup atap, reng,

usuk, orang, beban angin, beban air hujan pada titik-titik buhul kuda-kuda. 15

[image:39.595.181.498.295.509.2]

0-1 -0,5

2 -0,3

≥ 4 -0,2

Arah Angin

h/L 10 15 10 15

untuk θ ≥ 10°

≤0,25 -0,7 -0,5 -0,3 -0,6

0,5 -0,9 -0,7 -0,5 -0,6

F. Gording

usuk, orang, beban angin, beban air hujan pada titik-titik buhul kuda-kuda. 15

0-1 -0,5

2 -0,3

≥ 4 -0,2

Arah Angin

h/L 10 15 10 15

untuk θ ≥ 10°

≤0,25 -0,7 -0,5 -0,3 -0,6

0,5 -0,9 -0,7 -0,5 -0,6

F. Gording

(40)

[image:40.595.195.461.83.274.2]

16

Gambar 5. Bagian-Bagian Penutup Atap.

Gording berada di atas kuda, biasanya tegak lurus dengan arah

kuda-kuda. Gording menjadi tempat ikatan bagi usuk, dan posisi gording harus

disesuaikan dengan panjang usuk yang tersedia. Gording harus berada di

atas titik buhul kuda-kuda, sehingga bentuk kuda-kuda sebaiknya

disesuaikan dengan panjang usuk yang tersedia.

Bahan- bahan untuk gording, terbuat dari baja profil canal atau profil WF.

Pada gording dari baja, gording satu dengan lainnya akan dihubungkan

dengan bracing dan trackstang untuk memperkuat dan mencegah dari

terjadinya pergerakan.

Untuk merencanakan gording diperlukan langkah-langkah sebagai berikut:

1. Menetukan jarak gording

2. Menentukan profil gording

3. Menghitung beban hidup dan beban mati pada gording

4. Kontrol kekuatan gording.

16

4. Kontrol kekuatan gording.

16

(41)

17

G. Batang Tarik (Trackstang)

Batang tarik berfungsi untuk mengurangi lendutan gording dan tegangan

[image:41.595.221.449.185.315.2]

yang timbul pada arah sumbu x atau miring atap.

Gambar 6. Perletakan Batang Tarik.

Untuk menentukan diameter batang tarik diperlukan langkah-langkah

sebagai berikut:

1. Menentukan jarak trackstang

2. Menghitung beban hidup dan beban mati pada trackstang

3. Menentukan diameter trackstang

4. Kontrol keamanan trackstang

H. Ikatan Angin (Bracing)

Penentuan diameter bracing sama dengan penentuan diameter pada

[image:41.595.234.419.649.737.2]

trackstang. Ikatan angin bekerja untuk menahan gaya normal. P pada

Gambar 7 digambarkan sebagai tekanan angin.

Gambar 7. Ikatan Angin.

17

sebagai berikut:

Gambar 7. Ikatan Angin.

17

sebagai berikut:

(42)

18

I. Metode Kekakuan Langsung

Metode matriks adalah suatu pemikiran pada analisis struktur, yang

berkembang bersamaan dengan makin populernya penggunaan komputer

otomatis untuk operasi-operasi perhitungan aritmatika. Metode matriks ini

digunakan untuk konstruksi statis tak tentu yang sudah tidak mungkin lagi

diselesaikan hanya dengan memakai persamaan-persamaan kesetimbangan,

untuk memenuhi persyaratan dasar analisi, yaitu

1. Keseimbangan

2. Hubungan gaya dalam dan deformasi

3. Kompabiliti

Dalam matriks ini, yang dipakai adalah Metode Kekakuan Langsung, yang

dikerjakan dengan prosedur solusi sebagai berikut :

1. Menentukan derajad kebebasan struktur dan beban join ekuivalen

2. Menentukan transformasi koordinat, sesuai dengan Gambar 8 berikut

[image:42.595.226.447.513.622.2]

ini

(43)

19

3. Menentukan matriks kekakuan elemen, sesuai dengan Gambar 9 berikut

[image:43.595.227.445.138.278.2]

ini

Gambar 9. Matriks Kekakuan Elemen.

Untuk penampang non prismatis besaran kekakuannya dihitung

berdasarkan :

EIx = EIo ...(2.4)

EAx = EAo ...(2.5)

Dimana

EIo = Modulus elastisitas baja x momen inersia penampang. (Nmm)

EAo = Modulus elastisitas baja x luas penampang. (N)

h = Tinggi elemen pertama. (mm)

y = Tinggi elemen kedua. (mm)

4. Menentukan matriks kekakuan struktur

Matriks kekakuan struktur dirakit dari komponen matriks kekakuan

elemen yang derajat kebebasannya sesuai, yang dirakit berdasarkan

(44)

[image:44.595.276.398.83.151.2]

20

Gambar 10. Penyusunan Matriks Kekakuan Struktur.

5. Menentukan perpindahan dan reaksi perletakan struktur

Matriks perpindahan elemen ditentukan berdasarkan persamaan 2.6

berikut ini

DA = [kAA]-1[(FA- Ffa)–kAADR]...(2.6)

dan matriks reasksi perletakkan ditentukan berdasarkan persamaan 2.7

berikut ini

FR = Ffr+ KRADA+ KRRDR...(2.7)

6. Menentukan gaya dalam member

Gaya dalam member ditentukan berdasarkan persamaan 2.8 berikut ini

F = Ffa+ (ki.Ti)Di...(2.8)

J. Persyaratan Desain

1. Ketentuan Umum

Desain dari komponen struktur dan sambungan harus konsisten dengan

perilaku dimaksud dari sistem portal dan asumsi yang dibuat dalam

analisis struktur. Kecuali dibatasi oleh peraturan bangunan gedung

yang berlaku, ketahanan terhadap beban lateral dan stabilitas bisa

(45)

21

2. Kombinasi Beban

Beban dan kombinasi beban harus seperti ditetapkan oleh peraturan

bangunan gedung yang berlaku. Pada pasal ini dan yang akan

digunakan sebagai acuan selanjutnya adalah kombinasi pembebanan

berdasarkan :

Desain Faktor Beban dan Kekuatan (DFBK)

1) 1,4D

2) 1,2D + 1,6L + 0,5 (Lr atau S atau R)

3) 1,2D + 1,6 (Lr atau S atau R) + (L atau 0,5W)

4) 1,2D + 1,0W + L + 0,5 (Lr atau S atau R)

5) 1,2D + 1,0E + L + 0,2S

6) 0,9D + 1,0W

7) 0,9D + 1,0 E

3. Dasar Desain

Desain harus dibuat sesuai dengan ketentuan Desain Faktor Beban dan

Ketahanan (DFBK).

a. Kekuatan Perlu

Kekuatan perlu komponen struktur dan sambungan harus

ditentukan melalui analisis struktur untuk kombinasi beban yang

sesuai Subbab J.2. Desain boleh dilakukan dengan analisis elastis,

(46)

22

b. Keadaan Batas

Desain harus berdasarkan pada prinsip bahwa kekuatan atau

keadaan batas kemampuan layan tidak dilampaui saat struktur

menahan semua kombinasi beban yang sesuai.

Desain untuk persyaratan integritas struktur dari peraturan

bangunan gedung yang berlaku harus berdasarkan kekuatan

nominal daripada kekuatan desain (DFBK), kecuali secara khusus

dinyatakan lain dalam peraturan bangunan gedung yang berlaku.

Keadaan batas untuk sambungan yang berdasarkan pembatasan

deformasi atau pelelehan dari komponen sambungan tidak perlu

memenuhi persyaratan integritas struktur.

Untuk memenuhi persyaratan integritas struktur dari peraturan

bangunan gedung yang berlaku, baut tipe tumpu di sambungan

diizinkan memiliki lubang-lubang berslot pendek paralel terhadap

arah beban tarik, dan harus diasumsikan terdapat pada ujung slot

tersebut.

c. Desain Kekuatan Berdasarkan Desain Faktor Beban dan Ketahanan

(DFBK)

Desain yang sesuai dengan ketentuan untuk desain faktor beban

dan ketahanan (DFBK) memenuhi persyaratan spesifikasi ini bila

kekuatan desain setiap komponen struktural sama atau melebihi

kekuatan perlu yang ditentukan berdasarkan kombinasi beban

(47)

23

Desain harus dilakukan sesuai dengan persamaan

Ru≤ ɸRn ...(2.9)

Keterangan

Ru = kekuatan perlu menggunakan kombinasi beban DFBK

Rn = kekuatan nominal

ɸ = faktor ketahanan

ɸRn= kekuatan desain

K. Perancangan Komponen Lentur

1. Asumsi pada Komponen Lentur

Titik-titik support dari balok terkekang secara lateral (tidak bisa

mengalami perpindahan pada arah lateral dan tidak bisa mengalami

[image:47.595.209.462.445.567.2]

torsi).

Gambar 11. Balok Terkekang Secara Lateral.

2. Perancangan Komponen Lentur Berdasarkan Bab F SNI

1729:2015

Bab F SNI 1729:2015 diterapkan untuk komponen struktur yang

menahan lentur sederhana di satu sumbu utama. Untuk lentur

(48)

24

sumbu utama yang melewati pusat geser atau yang ditahan terhadap

[image:48.595.165.512.160.395.2]

puntir di titik-titik beban dan penumpu.

Tabel 7. Tabel Pemilihan untuk Penggunaan Pasal F SNI 1729:2015

Pasal dalam Bab F Penampang Melintang Kelangsingan Sayap Kelangsingan Badan Keadaan Batas

F2 C C Y, LTB

F3 NC, S C LTB, FLB

F4 C, NC, S C, NC Y, LTB, FLB, TFY

F5 C, NC, S S Y, LTB, FLB, TFY

F12

Bentuk tidak simetris, selain

siku tunggal

N/A N/A Semua keadaan batas

Y = Pelelehan, LTB = tekuk tosi-lateral, FLB = tekuk lokal sayap, TFY = pelelehan sayap tarik, C = kompak, NC = non kompak, S = langsing, N/A = non/asimetris Sumber : SNI 1729-2015

Kemudian klasifikasi penampang menggunakan Tabel 8. dibawah ini

Tabel 8. Rasio Tebal Terhadap Lebar : Elemen Tekan Komponen Struktur Menahan lentur

Kasu s Deskripsi Elemen Rasio Ketebalan terhadap Lebar

Batas Rasio Tebal-Lebar

Contoh λp

(kompak)

λr(non

kompak)

1

Sayap dari profil I canai panas , kanal,

dan T

b/t 0,38 1,0

2 Sayap dari profil tersusun bentuk I simetris ganda dan tunggal

b/t 0,38 0,95

3

Badan dari profil I simetris ganda

dan kanal

h/tw 3,76 5,70

24

[image:48.595.165.512.505.730.2]

F2 C C Y, LTB

F3 NC, S C LTB, FLB

F12

siku tunggal

Contoh λp

(kompak)

λr(non

kompak)

1

dan T

b/t 0,38 1,0

b/t 0,38 0,95

3

dan kanal

h/tw 3,76 5,70

24

F2 C C Y, LTB

F3 NC, S C LTB, FLB

F12

siku tunggal

Contoh λp

(kompak)

λr(non

kompak)

1

dan T

b/t 0,38 1,0

b/t 0,38 0,95

3

dan kanal

h/tw 3,76 5,70

(49)

25

a. Ketentuan Umum

Ketentuan lentur desain,ɸbMn, harus ditentukan sebagai berikut:

Untuk semua ketentuan dalam bab ini ɸb = 0,90 (DFBK) dan

kekuatan lentur nominal, Mn, harus ditentukan sesuai dengan Pasal

F2, F3, F4, F5 dan F12.

b. Komponen Struktur Profil I Kompak Simetris Ganda dan Kanal Melengkung di Sumbu Mayor (F2)

1) Pelelehan

Mn= Mp= FyZx...(2.10)

Keterangan :

Fy= tegangan leleh minimum yang disyaratkan dari tipe baja

yang digunakan (Mpa)

Zx= modulus penampang plastis di sumbu x, in3(mm3)

2) Tekuk Torsi-Lateral

(a) Bila Lb ≤ Lp , keadaan batas dari tekuk torsi-lateral tidak

boleh digunakan

(b) Bila Lp< Lb≤ Lr

M = C M − M − 0,7F S ≤ M ...(2.11)

(c) Bila Lb> Lr

Mn = FcrSx≤ Mp...(2.12)

Keterangan :

Lb= panjang antara titik-titik, baik yang dibresing melawan

perpindahan lateral sayap tekan atau dibreising melawan

(50)

26

F = 1 + 0,087 ...(2.13)

Keterangan

E = modulus elastis baja = 29.000 ksi (200.000 MPa)

J = konstanta torsi, in4. (mm4)

Sx = modulus penampang elastis di sumbu x, in3. (mm3)

ho = jarak antara titik berat sayap, in. (mm)

Persamaan Spesifikasi DFBK AISC :

M = C EI GJ + I C ...(2.14)

Pembatasan panjang

L = 1,76r ...(2.15)

L = 1,95r _, + + 6,76 , ...(2.16)

Dimana

r = ...(2.17)

Dan koefisien c ditentukan sebagai berikut:

(a) Untuk profil I simetris ganda : c = 1

(b) Untuk kanal

c = . ...(2.18)

(c) Untuk profil I simetris ganda dengan sayap pesegi ,

(51)

27

Dan persamaan 2.17 menjadi

r = ...(2.20)

rts boleh diperkirakan secara teliti dan konservatif sebagai

radius girasi dari sayap tekan ditambah seperenam dari badan:

r = ...(2.21)

c. Komponen Struktur Profil I Simetris Ganda dengan Badan Kompak dan Non Kompak atau Sayap Langsing Melengkung pada Sumbu Major (F3)

1. Tekuk Lokal Sayap Tekan

(a)Untuk penampang dengan sayap nonkompak

M = M − (M − 0,7F S ) . ...(2.22)

(b) Untuk penampang dengan sayap langsing

M = , . ...(2.23)

Keterangan

λpf = λp

λpf = λp adalah batasan kelangsingan untuk sayap kompak,

Tabel 8 (hal. 24)

λrf = λr adalah batasan kelangsingan untuk sayap nonkompak,

Tabel 8 (hal. 24)

k = dan tidak boleh diambil kecil dari 0,35 maupun

[image:51.595.165.515.49.716.2]

(52)

28

d. Komponen Struktur Profil I Lainnya dengan Badan Kompak atau Nonkompak Melengkung di Sumbu Major (F4)

1) Pelelehan Sayap Tekan

Mn= RpcMyc= RpcFySxc...(2.24)

Keterangan

Myc= momen

2) Tekuk Torsi-Lateral

(a) Bila Lb ≤ Lp keadaan batas dari tekuk torsi-lateral tidak

boleh diterapkan.

(b) Bila Lp< Lb≤ Lr

M = C R M − R M − F S ≤

R M ...(2.25)

(c) Bila Lb> Lr

Mn = FcrSx≤R M ...(2.26)

Keterangan :

Myc= FySxc ...(2.27)

F = 1 + 0,078 ...(2.28)

Untuk ≤ 0,23 , J harus diambil sebesar nol

Keterangan

Iyc= momen inersia sayap tekan di sumbu y, in.4 (mm4)

Tegangan, FL, ditentukan sebagai berikut

(a) Untuk ≥ 0,7

(53)

29

(b) Untuk < 0,7

F = F ≥ 0,5F . ...(2.30)

Pembatasan panjang tanpa dibreising secara lateral untuk

keadaan batas dari leleh, Lp,ditentukan sebagai

L = 1,1 r . ...(2.31)

Pembatasan panjang tanpa dibreising untuk keadaan batas

tekuk torsi-lateral inelastis, Lrditentukan sebagai

L = 1,95r + + 6,76 ...(2.32)

Faktor plastifikasi badan, Rpc , harus ditentukan sebagai

berikut:

(a) Bila IycIIy> 0,23

(i) Bila ≤ λpw

R = . ...(2.33)

(ii) Bila ≤ λpw

R = − − 1 ≤ . ...(2.34)

(b) Bila Bila IycIIy> 0,23

Rpc= 1,0 ...(2.35)

Keterangan

Mp= FyZx≤ 1,6FySxc...(2.36)

Sxc.Sxt = modulus penampang elastis untuk sayap tekan

(54)

30

λ =

λpw = λP, batasan kelangsingan untuk suatu badan

kompak

λrw = λr, batasan kelangsingan untuk suatu badan

nonkompak, Tabel 8 (hal.24)

hc = dua kali jarak dari titik berat terhadap yang

berikut: muka bagian dalam dari sayap tekan

dikurangi fillet atau radius sudut, untuk profil

canai panas; deretan terdekat dari pengencang

pada sayap tekan atau muka bagian dalam dari

sayap tekan bila las yang digunakan, untuk

penampang tersusun, in. (mm)

Radius girasi efektif untuk tekuk torsi-lateral, rt, ditentukan

sebagai berikut:

(a) Untuk profil I dengan sayap tekan persegi :

r = . ...(2.37)

Keterangan:

aw = ...(2.38)

btc = lebar sayap tekan, in. (mm)

ttc = ketebalan

(b) Untuk profil I dengan suatu tutup kanal atau pelat penutup

(55)

31

rt = radius girasi komponen sayap dalam tekan lentur

ditambah sepertiga dari area badan dalam tekan akibat

penerapan sumbu major momen lentur saja,in. (mm)

aw = rasio dari dua kali luas badan dalam tekan akibat

penerapan dari sumbu major momen lentur saja

terhadap area dari komponen sayap tekan

Catatan: Untuk profil I dengan sayap tekan persegi, rt dapat

diperkirakan secara teliti dan secara konservatif sebagai radius

girasi sayap tekan ditambah sepertiga dari bagian tekan badan;

dengan kata lain,

r =

√ ...(2.39)

3) Tekuk Lokal Sayap Tekan

(a) Untuk penampang dengan sayap kompak, keadaan batas

dari tekuk lokal tidak boleh digunakan.

(b) Untuk penampang dengan sayap nonkompak

M = R M − R M − F S ...(2.40)

(c) Untuk penampang dengan sayap langsing

Mn=0,9Ek_λ2cSxc...(2.41)

Keterangan

FLdidefinisikan dalam Persamaan 2.29 dan 2.30

Rpc= faktor plastifikasi badan, ditentukan oleh Persamaan

(56)

32

kc = dan tidak boleh diambil kecil dari 0,35 maupun

lebih besar dari 0,76 untuk tujuan perhitungan.

λ =

λpt = λp, batasan kelangsingan untuk sayap kompak, Tabel 8

(hal. 24)

λfr = λr, batasan kelangsingan untuk sayap nonkompak, Tabel

8 (hal. 24)

4) Leleh Sayap Tarik

(a) Bila Sxt ≥ Sxc, keadaan batas dari leleh sayap tarik tidak

diterapkan.

(b) Bila Sxt< Sxc

Mn= RptMyt...(2.42)

Dimana

Myt= FySxt...(2.43)

Faktor plastifikasi badan yang sesuai dengan keadaan batas

leleh sayap tarik, Rpt, ditentukan sebagai berikut:

(i) Bila ≤ λpw

R = ...(2.44)

(ii) Bila ≤ λpw

R = − − 1 _λλ λ_λ ≤ . ...(2.45)

Keterangan

(57)

33

λpw= λp batasan kelangsingan untuk badan kompak,

didefinisikan dalam Tabel 8 (hal. 24)

λrw = λr batasan kelangsingan untuk badan nonkompak,

didefinisikan dalam Tabel 8 (hal. 24)

e. Komponen Struktur Profil I Simetris Ganda dan Simetris Tunggal dengan Badan Langsing Melengkung di Sumbu Major (F5)

1) Leleh sayap tekan

Mn= RpgFySxc...(2.46)

Mn= RpgFcrSx...(2.47)

(a) Bila Lb ≤ Lp, keadaan batas dari tekuk torsi-lateral tidak

boleh digunakan

(b) Bila Lb< Lp≤ Lr

F = C F − 0,3F ≤ F ...(2.48)

(c) Bila Lb≤ Lp

F = π ≤ F . ...(2.49)

Keterangan

Lpdidefinisikan oleh Persamaan 2.31

Lr=πr _, ...(2.50)

Rpg adalah faktor reduksi kekuatan lentur ditentukan sebagai

berikut:

(58)

34

Keterangan

aw didefinisikan oleh Persamaan 2.38 tetapi tidak boleh

melebihi 10

rt adalah radius girasi efektif untuk tekuk lateral seperti

didefinisikan dalam poin d.

3) Tekuk Lokal Sayap Tekan

Mn= RpgFcrSxc...(2.52)

(a) Untuk penampang dengan sayap kompak, keadaan batas

dari tekuk lokal sayap tekan tidak boleh digunakan.

(b) Untuk penampang dengan sayap nonkompak

F = F − 0,3F _λλ λ_λ ...(2.53)

(c) Untuk penampang dengan sayap langsing

F = , . ...(2.54)

Keterangan

k = dan tidak boleh diambil kecil dari 0,35 maupun

lebih besar dari 0,76 untuk tujuan perhitungan

λ = .

λpf = λpbatasan kelangsingan untuk sayap kompak, Tabel 8

(hal. 24)

λrf = λr batasan kelangsingan untuk sayap nonkompak,

Tabel 8 (hal. 24)

4) Leleh Sayap Tarik

(59)

35

diterapkan.

(b) Bila Sxt < Sxc

Mn= FySxt...(2.55)

f. Profil-profil Tidak Simetris (F12)

Kekuatan lentur nominal, Mn, harus nilai terendah yang diperoleh

sesuai dengan keadaan batas dari leleh (momen leleh), tekuk

torsi-lateral dan tekuk lokal dimana

Mn= FnSmin...(2.56)

1) Pelelehan

Fn= Fy...(2.57)

Fn= Fcr≤ Fy...(2.58)

Keterangan

Smin = modulus penampang elastis terendah relatif pada sumbu

lentur, in3. (mm3)

Fcr = tegangan tekuk lokal untuk penampang seperti

ditentukan oleh analisis, ksi. (MPa)

L. Perencanaan Komponen Struktur untuk Geser Berdasarkan SNI 1729:2015

Metode untuk menghitung kekuatan geser disajikan di bawah ini.

Metode yang dijelaskan dalam Subbab L.2 tidak menggunakan

(60)

36

Kekuatan geser desain, ФvVn, harus ditentukan sebagai berikut:

Untuk seluruh ketentuan dalam Pasal ini kecuali Subbab L.2.a(a):

Фv= 0,90 (DFBK)

2. Komponen Struktur Dengan Badan Tidak Diperkaku Atau

Diperkaku

a. Kekuatan Geser

Vn=0,6FyAwCv...(2.59)

1) Untuk badan komponen struktur profil-I canai panas dengan

h/tw≤ 2,24 E/F

Фv= 1,00 (DFBK)

Dan

Cv= 1,0 ...(2.60)

Untuk badan dari semua profil simetris ganda dan profil

simetris tunggal serta kanal lainnya, kecuali PSB bundar,

koefisien geser badan, Cv, ditentukan sebagai berikut:

a) Bila h/tw≤ 1,10 Ek_fv

y

Cv= 1,0 ...(2.61)

b) Bila 1,10 k E/F < h/tw≤ 1,37 k E/F

C = , / ...(2.62)

c) Bila h/tw> 1,37 k E/F

(61)

37

Keterangan :

Aw = luas dari badan, tinggi keseluruhan dikalikan dengan

ketebalan badan, dtw, in2(mm2)

h = untuk profil canai panas, jarak bersih antara sayap

dikurangi jari-jari sudut atau las sudut

= untuk penampang tersusun yang dilas, jarak bersih

antara sayap, in. (mm)

= untuk penampang tersusun yang dibaut, jarak antara

sumbu pengencang, in. (mm)

= untuk profil T, tinggi keseluruhan, in. (mm)

tW = ketebalan badan, in. (mm)

Koefisien tekuk geser pelat badan, kv, ditentukan sebagai

berikut:

a) Untuk badan tanpa pengaku transversal dan dengan h/tw<

260

kv = 5

kecuali untuk badan profil T dimana kv= 1,2.

L. Desain Komponen Struktur untuk Tekan

Kekuatan desain, ϕcPn, ditentukan sebagai berikut. Kekuatan tekan

nominal Pn, harus nilai terendah yang diperoleh berdasarkan pada

keadaan batas dari tekuk lentur, tekuk torsi, dan tekuk torsi-lentur.