PERHITUNGAN KONSTRUKSI PORTAL BAJA GABLE PDF

Preview

Summary

PERHITUNGAN KONSTRUKSI PORTAL BAJA GABLE LAPORAN Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Struktur Baja II yang diampu oleh Dr. Sudjani, M.Pd. Disusun Oleh : Willy Maulana 1505067 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DA...

Description

PERHITUNGAN KONSTRUKSI PORTAL BAJA GABLE LAPORAN Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Struktur Baja II yang diampu oleh Dr. Sudjani, M.Pd.

Disusun Oleh :

Willy Maulana

1505067

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA BANDUNG 2017

KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT penulis panjatkan, karena atas rahmat-Nya tugas “Perhitungan Portal Baja Gable” yang diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Struktur Baja II ini dapat terselesaikan. Dalam proses penyusunan tugas ini, penulis mendapat banyak bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Dr. Sudjani, M.Pd., selaku dosen mata kuliah Struktur Baja II; 2. Orang tua yang telah memberikan dukungan berupa moril dan materil; 3. Rekan-rekan yang telah memotivasi untuk menyelesaikan tugas ini; 4. Semua pihak yang telah membantu dan tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran penulis harapkan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Bandung, Desember 2017

Penulis

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ............................................................................................ i DAFTAR ISI .......................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ iv DAFTAR TABEL.................................................................................................. v BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang............................................................................................... 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................................... 2 1.4 Manfaat Penulisan ......................................................................................... 2 1.5 Sistematika Penulisan .................................................................................... 2 BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................... 4 2.1 Dasar Perencanaan ......................................................................................... 4 2.2 Mutu Bahan ................................................................................................... 5 2.4 Kekuatan Struktur .......................................................................................... 7 2.5 Analisis Perencanaan Struktur ....................................................................... 7 2.6 Metode Perhitungan ....................................................................................... 7 2.7 Desain LRFD Struktur Baja .......................................................................... 8 BAB III RANCANGAN PERHITUNGAN KONSTRUKSI BAJA ................ 11 3.1 Analisis Atap ............................................................................................... 11 3.2 Mencari Besarnya Gaya-Gaya Dalam ......................................................... 12 3.3 Analisis Struktur Portal ............................................................................... 13 3.4 Balok ............................................................................................................ 13 3.5. Kolom ......................................................................................................... 15 3.6 Perhitungan Sambungan .............................................................................. 17 BAB IV PERHITUNGAN KONSTRUKSI PORTAL BAJA GABLE .......... 18 4.1 Deskripsi Proyek ......................................................................................... 18 4.2 Perhitungan Konstruksi Atap Gable ............................................................ 18 4.2.1 Perhitungan Pembebanan ...................................................................... 19 4.2.2 Perhitungan Gording ............................................................................. 19 4.2.3 Perhitungan Trackstang ........................................................................ 31 4.2.4 Perhitungan Ikatan Angin ..................................................................... 32

4.2.5 Perhitungan Pembebanan Pada Portal Gable ........................................ 34 4.2.6 Penetapan Dimensi Portal ..................................................................... 37 4.2.7 Perhitungan Sambungan Las dan Baut ................................................. 44 4.2.8 Perhitungan Pelat Landas Untuk Join 1 ................................................ 46 BAB V PENUTUP ............................................................................................... 51 5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 51 5.2 Saran ............................................................................................................ 51 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

iii

DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Gaya Kerja Pada Beban Hidup atau Beban Berguna………………11 Gambar 2 Perhitungan Koefisin Pada Perencanaan Kolom……………………15 Gambar 3. Potongan Konstruksi………………………………………………..18 Gambar 4. Beban Penutup Atap………………………………………………...20 Gambar 5. Beban Gording...................................................................................21 Gambar 6. Beban Berguna………………………………………………………23 Gambar 7. Beban Angin......................................................................................25 Gambar 8. Trackstang…………………………………………………………..30 Gambar 9. Daerah Ikatan Angin…………………………………………………32 Gambar 10. Akibat Beban Angin………………………………………………..35 Gambar 11. Profil IWF 400x300x10x16………………………………………...37 Gambar 12. Karakteristik Kolom………………………………………………...41 Gambar 13. Sambungan Join 2 dan 4…………………………………………….44 Gambar 14. Sambungan Join 3…………………………………………………...45 Gambar 15. Pelat Landas…………………………………………………………46 Gambar 16. Perhitungan Las……………………………………………………..50

iv

DAFTAR TABEL Tabel 1. Mutu Baja Profil.........................................................................................5 Tabel 2. Daftar Beban.............................................................................................25 Tabel 3 Daftar Momen……………………………………………………………26 Tabel 4. Reaksi Tumpuan………………………………………………………...36 Tabel 5. Momen…………………………………………………………………..36 Tabel 6. Gaya Normal…………………………………………………………………….36

Tabel 7. Gaya Lintang.............................................................................................36

v

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan berkembangnya zaman, teknologi terus melebarkan sayapnya agar mampu mengikuti arah perputaran masa. Dari perkembangan itulah, mulai bermunculan bangunan gedung bertingkat banyak, sekolah, menara dan rumah susun. Fasilitas tersebut hadir untuk menjaga manusia dari keterbatasan hidup. Pada umumnya bangunan umum tersebut terbuat dari material baja dan beton. Untuk menghemat biaya pembangunan biasanya pemerintah atau masyarakat umum menggunakan suatu konstruksi yang kuat misalnya konstruksi baja. Semua pelaksanaan yang menyangkut struktur tidak luput dari material baja. Bentuk-bentuk baja yang berada diperdagangan bebas yaitu dalam bentuk batangbatang yang biasa , bilah-bilah, serta beraneka macam profil. Bentuk baja profil umumnya terbanyak dipakai dalam konstruksi baja.Profil –profil yang biasa digiling disemua negara yang umumnya produsen baja. Ukuranukuran penampang profil dari berbagai negara asalnya kadang-kadang berselisih sedikit. Kita mengenal empat golongan besar dari profil yaitu : 1. profil-profil Eropa-Barat ; 2. profil-profil Eropa-Tengah ; 3. profil-profil Inggris dan 4. profil-profil Amerika Profil–profil Eropa-Barat digiling di Belgia, Luksemburg, Jerman, Perancis dan Belanda. Kebanyakan profil-profil ini adalah profil-profil Jerman Normal. Profil-profil Eropa-Tengah digiling di Austria, Hongaria, dan Cekoslovakia, profil Inggris di Inggris dan profil Amerika di Amerika Serikat dan Kanada.

Beranjak dari permasalahan di atas, penulis merasa perlu adanya perhitungan dari perhitungan portal gable agar dapat difahami oleh mahasiswa terutama mereka yang sekarang sedang berkuliah di jurusan pendidikan teknik sipil. Selain dapat menunjang mereka ketika berhadapan dengan konstruksi, ini juga bisa menjadi bekal untuk mengajar kelak.

1.2 Rumusan Masalah Dalam penulisan masalah ini penyusun ingin membahas masalah yang telah dirumuskan di atas yaitu mengenai dasar- dasar perhitungan dan perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.

1.3 Tujuan Penulisan Adapun maksud penyusunan laporan ini, antara lain :  Mengetahui tata cara perhitungan dalam proses perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.  Untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Struktur Baja II.

1.4 Manfaat Penulisan Dengan penulisan makalah ini terdapat manfaat yang sangat besar untuk mahasiswa, khususnya mahasisiwa teknik sipil dapat menjelaskan dan mengetahui perhitungan dalam proses perhitungan perencanaan konstruksi rangka atap baja gable pada sebuah bangunan.

1.5 Sistematika Penulisan Untuk mempermudah dalam pembahasan dan uraian lebih terperinci, maka laporan disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I. PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang, tujuan penulisan, ruang lingkup penelitian, batasan masalah serta sistematika penulisan pada laporan.

2

BAB II. LANDASAN TEORI Berisi tentang teori dasar atau penjabaran materi yang berhubungan dengan baja sebagai bahan struktur bangunan yang akan digunakan dalam mempermudah pengerjaan laporan sebagai tugas besar.

BAB III. RANCANGAN PERHITUNGAN KONSTRUKSI BAJA Berisi tentang cara atau tahapan perhitungan dalam perencanaan konstruksi baja portal gable serta rumus yang biasa digunakan untuk mempermudah dalam perencanaan. BAB IV. PERHITUNGAN KONSTRUKSI PORTAL BAJA GABLE Berisi hasil perhitungan penulis sesuai dengan kriteria yang telah diberikan oleh dosen pengampu. Mulai dari analisis pembebanan pada atap sampai kolom dan sambungan. BAB V. PENUTUP Berisi kesimpulan dan saran dari penulis dalam perhitungan konstruksi baja portal gable. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Dasar Perencanaan Baja adalah bahan komoditas tinggi terdiri dari Fe dalam bentuk kristal dan karbon. Besarnya unsur karbon adalah 1,6%. Pembuatan baja dilakukan dengan pembersihan dalam temperatur tinggi. Baja berasal dari biji-biji besi yang telah melalui proses pengolahan di tempa untuk berbaga keperluan. Besi murni adalah suatu logam putih kebiruan, selunak timah hitam dan dapat dipotong dengan pisau. Baja juga mengandung zat arang (C), silikon (Si), mangan (Mn), pospor (P), dan belerang (S). Sifat baja adalah memiliki ketangguhan yang besar dan sebagian besar tergantung pada cara pengolahan dan campurannya. Titik lelehnya sekitar 1460ºC1520ºC, berat jenisnya sekitar 7,85 dan angka pengembangannya tiap 1oC. Baja berasal dari bijih besi yang telah melalui proses pemanasan dan tempaan. Bijih – Bijih ini mengan terdiri dari unsur – unsur sebagai berikut : a. Karbon (c) adalah komponen utama dari baja yang sangat menentukan sifat baja. b. Mangan (mn) adalah unsur baja yang menaikan kekuatan dan kekerasan baja. c. Silicon (si) merupakan unsur baja yang meningklatkan tegangan leleh, namun bisa menyebabkan kegetasan jika kadarnya terlalu tinggi. d. Pospor (P) dan Sulfur (S) adalah unsur yang bisa menaikan kegetasan sesuai dengan peningkatan kadarnya. Baja yang sering dipakai untuk bahan struktur konstruksi adalah baja karbon (carbon steel) dengan kuat tarik sekitar 400 MPa, dan high strength steel yang mempunyai kakuatan tarik antara 500 MPa sampai dengan 1000 MPa. Untuk baja yang berkekuatan 500 – 600 MPa dibuat dengan menambahkan secara cermat alloy kedalam baja, sedang untu yang berkekuatan > 600 MPa selain ditambahkan alloy secara tepat juga diperlakuakn dengan perlakuan panas (heat treatment). Baja bangunan dikerjakan menurut cara-cara kerja sebagai berikut : a. proses-konvertor asam (Bessemer); b. proses-konvertor basa (Thomas); c. proses-Siemens-Martin asam ;

4

d. proses-Siemens-Martin basa; Baja tidak sebegitu mudah pengerjaannya dari kayu, dikarenakan baja memiliki sifat keliatan yang besar dan struktur yang serbasama maka pengerjaan baja sangat dengan menggunakan mesin. Karena keadaan seperti itu maka pengerjaan baja sebanyak-banyaknya harus dilakukan dibengkel konstruksi. Pekerjaan-pekerjaan ditempat bangunan harus terdiri pemasangan alat-alat konstruksi yang telah disiapkan dipabrik. Karena disesuaikan dengan kebutuhan dilapangan maka profil batang dan pelat-pelat harus mengalami pengerjaan.

2.2 Mutu Bahan Untuk balok yang menggunakan bahan baja, maka pemilihan profil baja yang pada umumnya menggunakan profil baja berbadan lebar, profil baja WF (‘wide flange’) dilakukan dengan rumus:

 di mana

M atau Wx

Wx 

M maksimum

a

: Wx = momen tahanan profil baja (lihat Tabel Profil)

 a = tegangan ijin baja Tabel 1. Mutu Baja Profil Jenis Baja Bj. 33 Bj. 34 Bj. 37 Bj. 41 Bj. 44 Bj. 50 Bj. 52 Bj. Umum

Tegangan Leleh Baja 2000 2100 2400 2500 2800 2900 3600

Tegangan Ijin Baja 1333 1400 1600 1666 1867 1933 2400

l

---

5

1,5

Mutu profil baja yang digunakan kolom pada bagian bawah bangunan lebih tinggi dibandingkan dengan yang digunakan pada kolom bangunan bagian atas.Profil kolom baja (khususnya untuk kolom dengan bentuk pipa atau tabung segi empat) pada bagian bawah bangunan lebih tebal dibandingkan dengan yang digunakan kolom bangunan bagian atas. 2.3 Analisis Pembebanan Pembebanan yang diperhitungkan dalam desain bangunan meliputi beban mati, beban hidup dan beban sementara seperti angin, gempa , tekanan tanah, beban dinamis ( beban hidup, beban sementara) perlu diaspadai efek getaran yang ditimbulkan, jangan sampai amplitudo getaran berbahaya bagi konstruksi. Beban mati adalah beban yang berkaitan dengan berat sendiri dari elemenelemen konstruksi bangunan seperti lantai, balok , gelegar, dinding,atap, kolom, partisi dan bagian-bagian bangunan lainnya yang diperkirakan mempengaruhi kekuatan struktur. Beban hidup, adalah beban bergerak yang harus dipikul oleh elemen struktur sesuai dengan kebutuhan, seperti beban orang pada waktu pelaksanaan pemasangan konstruksi, beban orang yang diperhitungkan pada lantai pada bangunan bertingkat, movable partitions ruangan, peralatan dan mesin produksi yang perlu dipindahkan, furniture dan lain-lainnya. Seperti disebutkan dalam American National Standard Institut (ANSI), beban hidup untuk ruang kelas sekolah, apartemen adalah sebesar 40 lb/ft2 atau 1600 M/Pa, beban hidup untuk perkantoran sebesar 50 lb/ft2 atau 2400 MPa. Beban angin, sesuai dengan teori Bernoulli, dihitung sebesar q=1/2pV2. Tegangan kerja dalam teori elastis baja adalah merupakan unit tegangan yang terjadi pada elemen baja akibat gaya atau momen yang dipikul. Gaya atau momen tersebut terjadi karena beban atau muatan pada struktur baja. Pada kenyataannya, setiap elemen dari struktur baja harus mengikuti ketentuan yang ditetapkan oleh standar atau peraturan yang mengatur tentang batasan-batasan yang diizinkan untuk setiap penggunaan baja, sesuai dengan kondisi negara yang menerbitkan standar tersebut. Pada dasarnya dikeluarkannya standar tersebut adalah untuk melindungi masyarakat pemakaikonstruksi baja dari kemungkinan kesalahan manusiawi yang dapat menimbulkan kecelakaan.

6

2.4 Kekuatan Struktur Berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan, dan sifat baja, pemakaian baja sebagai bahan struktur sering dijumpai pada berbagai bangunan seperti gedung bertingkat, bangunan air, dan bangunan jembatan. Keuntungan yang diperoleh dari baja sebagai bahan struktur adalah: a. Baja mempunyai kekuatan cukup tinggi dan merata. Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan struktur yang terbuat dari baja, umumnya mempunyai ukuran tampang relatif kecil, sehingga struktur cukup ringan sekalipun berat jenis baja tinggi. b. Baja adalah hasil produksi pabrik dengan peralatan mesin-mesin yang cukup canggih dengan jumlah tenaga manusia relatif sedikit, sehingga pengawasan mudah dilaksanakan dengan seksama dan mutu dapat dipertanggungjawabkan. c. Struktur baja mudah dibongkar pasang, sehingga elemen struktur baja dapat dipakai berulang-ulang dalam berbagai bentuk struktur. d. Struktur dari baja dapat bertahan cukup lama.

2.5 Analisis Perencanaan Struktur Rangka baja bangunan gedung terdiri dari beberapa kolom yang biasanya dipilih dari profil Wide Flange, INP atau sejenisnya, rangka kuda-kuda yang elemen-elemennya dipilih dari profil siku-siku, beberapa ikatan horisontal, ikatan vetikal, gelagar-gelagar yang mengikat kolom-kolom pada sisi memanjang bangunan. Disamping itu ada penutup atap yang diikat oleh gording-gording, dimana gording-gording tersebut dipilih dari profil ringan seperti profil C atau sejenisnya. Penutup atap yang sering dipakai adalah genting, asbetos gelombang, seng gelombang, sirap dan lain-lain macam penutup atap.

2.6 Metode Perhitungan Metode ASD (Allowable Stress Design) dalam struktur baja telah cukup lama digunakan, naming beberapa tahun terakhir metode dasain dalam struktur baja mulai beralih ke metode lain yang lebih rasional, yakni metode LRFD (Load Resistance and Factor Desidn). Metode ini didasarkan pada ilmu probabilitas, sehingga dapat mengamtisipasi segala ketidakpastian dari material maupun beban.

7

Oleh karena itu, metode LRFD ini dianggap cukup andal. Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI 1987) telah diganti dengan Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1729-2002 yang berbasis pada metode LRFD. Sistem perencanaan ASD lebih mengarah kepada Safety Faktor dalam tegangan. Dari hubungan Tegangan Regangan dapat dilihat maka tegangan izin yang dipergunakan untuk perencanaan ( Design ) dengan metode ASD = 2/3 bagian dari tegangan leleh yang terjadi. Sistem dengan Metode LRFD, dipergunakan tegangan Leleh dengan memberikan coefficient Factor pada pembebanan dan pada kekuatan bahan (Strength of Material) antara lain kekuatan memikul Lentur, kekuatan memikul geser, dan kekuatan memikul aksial yang tergantung dari bentuk materialnya. Juga akibat perngaruh coificient pembebanan. Dengan kedua factor tersebut tentunya ketelitian perencanaan akan lebih accurate dibanding dengan cara metode elastis (ASD).

2.7 Desain LRFD Struktur Baja 2.7.1 Faktor Beban dan Kombinasi Beban Menurut peraturan baja Indonesia, SNI 03-1792-2002 pasal 6.2.2 mengenai kombinasi pembebanan, dinyatakan bahwa dalam perencanaan suatu sturktur baja haruslah diperhatikan jenis-jenis kombinasi pembebanan berilkut ini : a. 1,4D b. 1,2D + 1,6L + 0,5(La atau H) c. 1,2D + 1,6(La atau H) + (γl.L atau 0,8W) d. 1,2D + 1,3W + γl.L + 0,5(La atau H) e. 1,2D ± 1,0E + γl.L f. 0,9D ± (1,3W atau 1,0E)

8

Dengan : D

adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai atap, plafon, partisi tetap, tangga dan peralatan layan tetap.

L

adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan dan lain-lain.

La

adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan dan metarial atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak.

H

adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.