Merencana Baja

MERENCANA KONSTRUKSI BAJA

Karyoto

JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA 2011

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

i

Kata Pengantar Buku pegangan ini dibuat dengan maksud dapat dijadikan panduan bagi mahasiswa yang memprogram mata kuliah Merencana Konstruksi Baja. Buku ini berisi tentang penerapan PPBBI-83 dalam merencana bangunan konstruksi baja dengan menggunakan metode tegangan ijin (Analysis strenght design). Mudah-mudahan buku pegangan ini dapat memberikan kemudahan pada mahasiswa dan pembelajaran menjadi suasana yang menyenangkan.

Surabaya, 16 Desember 2011

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

ii

Daftar Isi Kata pengantar

...............................................

i

Daftar isi

.................................................

ii

I.

Perencanaan Gudang terbuka

.................................................

1

II.

Perencanaan Gudang tertutup

.................................................

17

III.

Bangunan dengan keran (Crane) .................................................

15

IV.

Balok

.................................................

37

Balok-kolom

.................................................

67

Komposit

.................................................

76

Sambungan

.................................................

89

V. VI. VII.

Daftar Pustaka.

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

iii

I.

PERENCANAAN GUDANG TERBUKA Data perencanaan: Bentang kuda-kuda Panjang gudang Tinggi kolom Jarak kolom Tipe kuda-kuda Penutup atap Mutu baja Peraturan muatan Peraturan baja Metode

= 16,000 m = 40,000 m = 9,000 m = 5,000 m : Polenceau : Seng gelombang : BJ.37 tegangan dasar (  ) = 1600 kg/cm2 : PMI tahun 1983 : PPBBI-1983 : Analisis elastis (ASD)

Bagian-bagian perencanaan :

Gambar 1.1 : Bagian-bagian perancanaan

Gambar 1.2 : Type kuda-kuda, sudut atap 17 0

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

1

A. Perhitungan Gording Panjang lereng atap = 8: 0,9563 = 8,366 m Jumlah lapangan gording = 8,366 : (1,80-0,20) = 5,235 m Jarak gording = 8,366 : 5 = 1,674 m Direncanakan gording C.120.60.20.2,5 A = 6,525 cm2 g = 5,122 kg/m Ix = 148,24 cm4 4 3 Iy = 32,96 cm Wx = 24,706 cm Wy = 8,429 cm3 Penggantung gording dipasang 3 (tiga) lapangan pada sumbu y. Pembebanan : 1. Akibat beban mati : Beban atap seng = 10 x 1,674 x 1 = Beban sendiri gording = Jumlah = Besi-besi kecil 10% = Jumlah = Bibulatkan =

16,74 5,122 21,862 2,186 24,048 25,000

kg/m kg/m kg/m kg/m kg/m kg/m

y x q.sin 

 q

q.cos  Gambar 1.3 : Uraian pembebanan pada gording

Sudut atap 17 Mx = 1/8.(25.0,9563). 52 = 74,711 kgm 2 My = 1/8.(25.0,2924).(5/3) = 7,615 kgm (dipasang trekstang 2 bh) 0

2. Akibat pembebanan angin -1,2

-0,4

Keadaan I

+0,8

Keadaan II

Gambar 1.4 : Koefisien angin (c) pada bangunan terbuka Yang menentukan q = 0,8x40x1,674 = 53,57 kg/m dibulatkan = 54 kg/m Mx = 1/8x 54x 52=168,75 kgm My = 0 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

2

3. Akibat beban P = 100 kg Mx = 1/4x(100x0,9563)x 5 = 119,54 kgm My = 1/4x(100x0,2924)x(5/3) = 12,18 kgm 4. Kontrol tegangan : a. Kombinasi beban 1 + 2 :



(7471,1  16875) (761,5  0)  24,706 8,429

= 985,5 + 90,4 = 1075,9 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 b. Kombinasi beban 1 + 3 :



(7471,1  11954) (761,5  1278) =  24,706 8,429

= 786,3 + 234,9 = 1021,2 kg2 < 1600 kg/cm2 5. Kontrol lenturan a. Kombinasi 1 + 2 :

5 x(0,2391  0,54) x500 4 384 x 2,1x10 6 x148,24 5 x(0,073  0) x(500 / 3) 4 fy = 384 x 2,1x10 6 x32,96 fx =

= 2,04 cm = 0,011 cm

f = (2,04) 2  (0,11) 2 = 2,05 cm b. Kombinasi 1 + 3 :

5 x0,2391x500 4 96,53x500 3  384 x2,1x10 6 x148,24 48 x 2,1x10 6 x148,24 5 x0,073x(500 / 3) 4 29,24 x(500 / 3) 2 fy =  384 x 2,1x10 6 x32,96 48 x2,1x10 6 x32,96 fx =

= 1,43 cm = 0,052 cm

f = (1,43) 2  (0,052) 2 =1,44 cm c. Lenturan maksimal = 2,05 cm < f ijin = 1/180 x 500 = 2,75 cm ---- OK

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

3

B. Perhitungan Penggantung Gording T/sin

T

T



T/sin  T

5,000m Gambar 1.5 : Penggantung gording dan uraian gaya T = 6x(7,615x5/3+29,24) = 252 kg T/sin =

252 1,674 : (5 / 3) 2  (1,679) 2

= 319 kg diterima batang tarik

Luas bt.tarik = 319/1600 = 0,228 cm2 ,digunakan 10 dengan A=0,79 cm2

C. Perhitungan Regel (Pengaku) 0,500m 8,500m

5,000m Gambar 1.6 : Pemasangan Regel (pengaku) Beban sendiri ( C.120.60.20.2,5) = 10,244 kg/m Perangkai = 10,244 kg/m Jumlah (q) = 20,288 kg/m ,dibulatkan = 21 kg/m Ix = (2x32,96)+(6,525x502)= 16378 cm4 ; S = 5,122x25 = cm3 Mx = 1/8x21x52 = 65,625 kgm  = (6562,5 x25):16378 = 9,5 kg/cm2< 1600 kg/cm2 Tinjauan perangkai diagonal (baja 10)  = D.S/b.I = 0,5 kg/cm2 Gaya pada batang = (0,5x5,122)xcos.45=1,82 kg  = 1,82 :(1/4x3,14x12) = 2,32 kg/cm2< 1200 kg/cm2 Penghubung menggunakan las (a=3mm) Panjang las min.=(10x0,3)+(3x0,3)= 4 cm UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

4

Diagram Cremona (Perhitungan gaya batang)

Gambar 1.7 : Pembebanan pada konstruksi kuda-kuda

Gambar 1.8 : Diagram cremona akibat beban P

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

5

Gambar 1.9 : Diagram Cremona akibat beban angin dari kiri

Gambar 1. 10 : Diagram Cremona akibat beban angin dari kanan

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

6

Tabel 1.1 : Gaya-gaya batang

Nomor Batang 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Beban mati (kg) 2 +231 +231 -1705 -2142 -2730 -2730 -420 -420 +1701 +2058 +2058 +1470 -210 -210 +3360 -525 +50 -50 -567 +820 +567 -651 +1533 +459 -432 -651 +945

Beban angin (kg) Angin Angin kiri kanan 3 4 +270 +270 +189 +189 -1512 -1620 -1755 -1890 -2430 -2484 -2430 -2457 -2376 -243 -270 -324 +2349 +1269 +1971 +1512 +1836 +1377 +932 +589 -284 -297 -1782 -1890 +162 +189 -270 -324 -162 -162 +216 +189 -810 -729 +1215 +999 +675 +648 -810 -729 +2079 +1890 +459 +378 -459 -405 -675 -594 +594 +486

Beban gabungan (kg) 2+3 5 +501 +420 -3297 -3897 -5160 -5106 -690 -517 +4050 +4029 +3894 +2402 -494 -3987 +3522 -795 -112 +166 -1377 +2038 +1242 -1461 +3612 +918 -891 -1326 +1539

2+4 6 +501 +420 -3405 -4032 -5214 -5187 -663 -544 +2970 +3570 +3435 +2059 -507 -4095 +3549 -849 -112 +106 -162 +1819 +1215 -1380 +3423 +837 -837 -1245 +1431

Panjang batang 7 1,063 1,673 1,673 1,673 1,673 1,673 1,673 1,000 1,600 1,600 1,600 3,200 0,500 1,870 0,968 2,150 1,436 2,486 1,903 2,175 1,673 1,004 2,175 1,046 1,000 1,000 1,673

Profil 8 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 50.50.6 40.40.5 40.40.5 40.40.5 40.40.5 40.40.5

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

7

D. Perhitungan Rangka Batang Kuda-kuda 1. Beban yang bekerja a. Beban mati (P) Beban atap : 18,81x5x10 = 940,5 kg Beban gording : 14x5x6,31 = 441,7 kg Beban rangka : 112 x 2 x 3,77 = 844,5 kg (ditafsir 50.50.5, g=3,77 kg/m) Jumlah = 2226,7 kg Besi-besi kecil 20% = 445,34 kg Jumlah = 2672,04 kg Beban mati (P) = 2672,04 : 13 = 205,55 kg, dibulatkan = 210 kg b. Beban angin (W), coef.angin = +0,8 W = 1,674x40x0,8x5 = 267,84 kg, dibulatkan = 270 kg 2. Perhitungan gaya-gaya batang menggunakan Diagram Cremona yang dimasukkan kedalam tabel.

hasilnya

3. Perhitungan ukuran batang-batang: a. Batang tekan 5 F6 = - 5214 kg Lx =Ly=1,673 m o Pendekatan menurut EULER: Ix =1,690xAxL2 (untuk  = 1400 kg/cm2) o Pendekatan menurut BUSTRAAN: A =

P +2,5.L2 ( untuk profil 

)

o Syarat : i min = Lk : 200 Pendekatan : EULER : Ix =1,69x5,214x1,6732 = 24,67 cm4 BUSTRAAN: A =5,216/1,6+2,5x1,6732 = 10,26 cm2 i min = 167,3 : 200 = 0,84 cm Dicoba profil 50.50.6 x = 167,3:1,5 = 122 x =

Ix=25,6cm4, A=11,38 cm2, ix=iy=1,5 cm x =2,421

2,421x5214 = 1110 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 11,38

y e = 5+14,5 =19,5mm

Tinjauan sumbu bebas bahan (y-y): Iy = 2 x (Iy + A.e2) = 2 x (12,88 + 5,69. 1,952) = 68,87 cm2 iy =

68,87 = 2,46 cm 2 x5,69

y = 167,3 : 2,46 = 68 , y = 1,438 y = 1,438 x 5214 : 11,38 = 659 kg/cm2 < 1600 kg/cm2  OK !

... OK

x

x 60 60

10 60 y Gb.1.11: Penampang profil

Pemasangan pelat kopel pada bentangan Ly: iy = 1,5 cm, jarak kopel = 60 x 1,5 = 90 cm Jumlah lapangan ganjil, n =3 maka Lky = 167,3 : 3 = 55,77 cm <90 cm ... OK UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

8

b. Batang tarik 9. F9 = +4050 kg Lx =Ly = 1,600 m An = F : (0,75x) = 4050 : (0,75x1600) = 3,375 cm2 i min = (Lk/240) = 1600 : 240 = 0,667 cm Dipakai profil 40.40.5 A = 2x3,24 = 6,48 cm2 ,iy = 1,20 cm 4. Perhitungan Sambungan a. Apabila menggunakan baut 10 mm P ijin geser = (1/4 x 3,14 x 12 )x 2 x (0,6 x 1600) = 1507 kg P ijin tumpu = 1 x 1 x (1,2 x 1600) = 1920 kg b. Apabila menggunakan paku keling 11 mm P ijin geser = (1/4 x 3,14 x 1,12) x 2 x (0,8x1600) = 2431 kg P ijin tumpu = 1,1x (1,6x1600) = 2816 kg c. Apabila menggunkan las, tebal las (a) = 0,7x0,5 = 3,5mm Pijin las = 2 x 0,35 x (0,58x1600) = 649,6 kg tiap 1 cm Contoh: Batang 6, F6=5214 kg a. Apabila menggunakan baut 10 mm, n = 5214:1507 = 4 buah b. Apabila menggunakan paku keling 11 mm, n = 5214:2431 = 3 buah c. Apabila menggunakan las, l netto = 5214 : (5214x4) = 2,25 cm (4 sisi) l bruto = 2,25 +(3x0,35) = 3,3 cm

F. Perhitungan Kolom 1. Beban vertikal (V) Beban mati Beban angin Beban kolom (ditafsir) Jumlah Besi-besi kecil Jumlah (V) Beban horisontal (H) = 540 kg

= 7x210 = 4,7x270 = 9x45 = 20%

V H

Mx1 0,5m 9m

= 1470 kg = 1269 kg = 405 kg = 3144 kg = 629 kg = 3773 kg V = 3773 kg H = 540 kg Mx1 = 0 Mx2 =540 x 9 = 4860 kgm Lkx = 2.9 = 18 m Lky = 8,50 m

Mx2 Gambar 1.12 : Pembebanan pada kolom

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

9

a. Direncanakan profil tunggal Pendekatan : Ix = 1,69 x 3,773 x 92 = 517 cm ix = (2x900) : 200 = 9 cm iy = 850 : 200 = 4,25 cm  Dicoba profil WF.300.200.8.12 A = 73,38 cm2 ; b = 200 mm; h = 294 mm; tb =8 mm ; ts =12mm; ix = 12,5 cm; iy= 4,71 cm; Wx = 771 cm3; Wy = 160 cm3 ; Ix = 11300 cm4 ; Iy =1600 cm4 b. Faktor KIP (  ) Lky =850 cm h/tb = 29,4:0,8 = 36,75 < 75 L/h = 850: 147 = 57 >1,25x b/ts = 20,8 Katagori: penampang tidak berubah bentuk

0,63xE 0,63x 2,1x10 6 Lxh 850 x 29,4   1041 ; C2 =   827 < 1041  1600 bxts 20 x1,2 827  kip  x0,7 x1600  889 kg/cm2 1041 5 x1600   1,19 0 889.(8  3x ) 4860

C1 =

c. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap:  r = 3267 kg/cm2

d 

3773 486000   52  631 = 683 kg/cm2 72,38 771

bs/ts = 10/1,2=8,4 < 10

3267  21,8  OK 683

Kontrol lipat pada badan:

 pl  1,266.10 6.(

0,8 2 )  93 kg/cm2 29,4

 1 =52+631=683 kg/cm2 ;  2 =52-631=-579 kg/cm2 

 579  0,85 683

;  

 kr = 19,1x93=1776 kg/cm2 > 1600 kg/cm2  kr = 5,35x93=497 kg/cm2 < 928 kg/cm2  = 540:(0,8x29,4)=23 kg/cm2 Rumus kontrol :

683 2 23 2 ( ) ( ) = 0,44 < 1 1600 497 d. Faktor pembesaran momen (

--- OK

nx ) nx  1

 = (2x900):12,5 = 144 < 200, ex = 1000 kg/cm2 nx =Ax ex/V = 72,28x1000/3773 = 19 ; nx/(nx-1) = 19/18 = 1,06 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

10

e. Faktor tekuk (max) Lky = 850 cm ; y = 850: 4,71 = 181 >x yang menentukan  mak = 6,323 f. Kontrol interaksi

6,323x3773 486000 = 994 kg/cm2 < 1600 kg/cm2  0,85 x1,19 x1,04 x 72,38 771 3773 486000 2.   = 804 kg/cm2 < 1600 kg/cm2  1,19 x 72,8 771 1.  

Profil WF.300.200 dapat dipakai.

G. Perencanaan Kaki Kolom V=3773 kg

M=4860 kgm H=540 Kg 340 mm T

L T 50

300 50 53

294

53

Gambar 1.13 : Penampang kaki kolom Pemeriksaan tegangan : a. Tinjauan las (tebal las 5mm) Ix las= 2x(1/12x0,5x273 )+ 2x(0,5x19,2x13,52)+2x(0,5x20x14,72) = 9461 cm 4 M = 4860 kgm ; b= (486000x14,7)/9461 = 756 kg/cm2 V = 3773 kg ; d= 3773 : 66,2 = 56 kg/cm2 H = 540 kg ;  = 540 : 27 = 20 kg/cm2

 i  (756  56) 2  3.(20) 2 = 813 kg/cm2 < 0,58x1600 = 928 kg/cm2 b. Pemeriksaan angker T = 486000/34 + 3773/2 =16181 kg UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

11

Luas angker = 16181 : 1600 = 10,12 cm2 Dipasang 3 22, A=11,39 cm2 >10,12cm2 akibat M,  = 16181 : 11,39 = 1420 kg/cm2 akibat H,  = 540 : 22,78 = 24 kg/cm2

 i  1420 2  3.(24) 2 = 1421 kg/cm2

---OK

< 1600 kg/cm2

Panjang angker: lekat = 15 kg/cm2

;

L=

16181 15 x 2 x(3,14 x 2,2)

= 79 cm

c. Pemeriksaan pelat kaki Dicoba ukuran 300x400 mm  beton = 60 kg/cm2  terjadi =

3773 486000  = 23,4 kg/cm2 < 60 kg/cm2  OK 30 x 40 1 2 x 40 x60 6

Tebal pelat kaki : M = 1/12x23,4x272 = 1422 kgcm

t

1422 = 2,31 cm 1600 x1 / 6 x1

H. Perhitungan Pondasi V=3773kg M=4860 kgm H=540 Kg 50

Kolom pondasi 40x60

50

Balok pondasi 40x60

100

Pelat pondasi ht=15 cm

200

200 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

12

Beban pondasi: Beban V : = 3772 kg Kolom 40/60 : 0,4.0,6.2..2400 = 1152 kg Balok 40/60 : 0,4.0,6.2.2400 = 1152 kg Pelat (15 Cm): 0,15.2..2..2400 = 1480 kg Tanah sirtu : 2..2..1,5.1850 = 11000 kg Total = 18557 kg M pada pondasi = 4860 + (540.2) = 5940 kgm



18557 594000   0,96 kg / cm 2   ijin 200.200 1 / 6.200.200 2

OK !

Perhitungan dimensi beton bertulang: Beban balok = 3773 +1152 = 4925 kg Beban pelat = 3773 + 1152 + 1152 = 6077 kg

4927 5940   6687 kg / m 2 2 2.2 1 / 6.2.2 6077 5940    5975 kg / m 2 2 2.2 1 / 6.2.2

qbalok  q pelat

a. Kolom pondasi 40/60 cm M = 5940 kgm V = 3773 + 1152 = 4925 kg L=2m Penulangan :........... b. Pelat pondasi (ht=15 cm) M = ½. . 5975. 12 = 2987,5 kgm D = ½. . 5075. 1 = 2987,5 kg Penulangan :........... c. Balok pondasi 40/60 cm M = ½. .(2.5687). 12= 6687 kgm D = ½. . (2.5687).1 = 13374 kg Penulangan :...........

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

13

I.

Perhitungan Ikatan Angin 3,348m 5,022m

S1 5,000m

H1

5,022m

H2

3,348m

H3

Gambar 1.14 : Pembebanan pada ikatan angin Pada bangunan terbuka pembebanan seluas 30% Tekanan angin = 0,9x40 = 36 kg/m2 H1 = A1x36x0,3=2,1x36x0,3 = 23 kg H2 =A2x36x0,3= 7,6x36x0,3 = 83 kg H3 =A3x36x0,3=11.55x36x0,3 = 125 kg R = 23+83+0,5x125 = 168,5 kg S1= (168,5):(5/7,09) = 239 kg A = 239:1600 = 0,15 cm2 digunakan baja  12, A=1,13 cm2 > 0,15 cm2 Tinjauan terhadap bentangan (PPBBI-1983): Gudang terdiri dari 9 buah kuda-kuda, bentang kuda-kuda di antara dua buah ikatan angin (n) = 6 bentang. Q = (2672,04 : 5) : 6 = 34 kg/cm2 dk = 5 m (jarak kuda-kuda) dg = 1,674 m (jarak gording) h = 5m (jarak kuda-kuda ikatan angin) L = 8,37x2=16,74 m (miring atap) A tepi 50.50.5 = 11,38 cm2 Q = n.q.dk.L = 17074,8 kg N/L= 0.298 

0,25 x17074,8 = 0,02  OK 2,1x10 6 x11,38

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

14

I. Perhitungan penurunan di titik D

Gambar 1.15: Pembebanan 1 satuan di puncak

Gambar 1.16 : Diagram Cremona akibat beban 1 satuan

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

15

Tabel 1.2 : Perhitungan penurunan kuda-kuda No. batang 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Beban(P) (kg) 2 +231 +231 -1785 -2142 -2730 -2730 -420 -220 +1701 +2058 +2058 +1470 -210 -2205 +3360 -525 +50 -50 -567 +820 +567 +651 +533 +459 -432 -651 +945

Panjang(L) (cm) 3 104,6 167,3 167,3 167,3 167,3 167,3 167,3 100 160 160 160 320 50 187 96,8 215 143,6 248,6 190,3 217,3 167,3 100,4 217,5 104,6 100 100 167,3

Luas(A) ( cm 2 ) 4 7,51 7,51 11,38 11,38 11,38 11,38 11,38 11,38 7,51 7,51 7,51 7,51 11,38 11,38 7,51 11,38 7,51 11,38 11,38 7,51 7,51 11,38 7,51 7,51 11,38 11,38 7,51

 =PL/E .A(cm) 5 +0,002 +0,003 -0,013 -0,015 -0,019 -0,019 -0,003 -0,002 +0,017 +0,011 +0,021 +0,030 -0,001 -0,018 +0,021 -0,005 +0,001 -0,001 -0,005 +0,012 +0,006 +0,003 +0,022 +0,003 -0,002 -0,003 +0,010

Penurunan di titik D = 2x0,476 = 0,953 cm Penurunan yang diijinkan = 1/1000x 1600 = 1,6 cm

Beban 1 satuan 6 0 0 -0,9 -1,2 -2,1 -2,1 -1,6 0 +0,9 +1,1 +1,3 +0,8 0 +1 +0,3 -0,4 +0,2 -0,2 -0,5 +0,8 +0,8 -1 +1,7 0 0 -1 +1,6 Jumlah

u=5x6 (cm) 7 0 0 +0,012 +0,018 +0,040 +0,040 +0,005 0 +0,016 +0,024 +0,028 +0,024 0 +0,018 +0,007 +0,002 +0,001 +0,001 +0,003 +0,010 +0,005 +0,003 +0,038 0 0 +0,003 +0,016 +0,476

 OK

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

16

II. PERENCANAAN GUDANG TERTUTUP Bentang kuda-kuda : 16,000 m Panjang gudang : 40,000 m Tinggi kolom : 9,000 m Jarak kolom : 5,000 m Penutup atap : Seng gelombang Dinding : Pasangan batu bata Mutu baja : BJ.37 Tegangan dasar ( ) = 1600 kg/cm2 Peraturan muatan : PMI-1983 Peraturan perencanaan : PPBBI-1983 Tipe kuda-kuda : Portal gewel Metode : Analisis elastis Bagian-bagian perencanaan: Ikatan angin atap

Peggantung gording (Trek stang) 3,344 Gording 3,344 1,672

Kolom antara Penerangan

Regel Pintu

Ikatan angin dinding Ikatan angin diding Gambar 2.1 : Bagian-bagian konstruksi +0,4 -0,9 +0,9

(0,02.-0,4) +0,9 +0,4 Gambar 2.2 : Koefisien angin

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

17

A. Perhitungan Ikatan Angin 3,344 3,344 1,672 2,45m 3,00m 3,00m 3,00m 1,6 3,2

3,2

8,00 m

R s1

s2

s3

5m

1,672 3,344 3,344

H1

H2

H3

H4

Gambar 2.3 : Pemasangan regel dan kolom antara (a) Kerangka Ikatan Angin pada atap (b) Beban angin = 0,9x40 = 36 kg/m2 H1 =(9+9,24)x(1/2x0,8)x36x1/2 =132 kg H2 =(9,24+9,98)x(1/2x3,2)x36x1/2 =554 kg H3 =(9,98+10,96)x(1/2x3,2)x36x1/2 =604 kg H4 =(10,96+11,45)x(1/2x0,6)x36x1/2=609 kg R =132+554+604+304,5 =1594,5 kg S1 =(1594,5-132):(5/5,272) =1543 kg Dipakai baja 12, A=1,13 cm2  = 1543:1,13= 1366 kg/cm2 <1600 kg/cm2

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

18

B. Ikatan Angin Pada Dinding Melintang H1

3,00m 3,00m s1

s2

s3

H2

3,00m Rh

1,6m Rav

D

S1 S2

S3

405

910 A 2278

MC=0 -S3x1,6+2278x1,6-405x3=0 S3=1520 kg (tarik) MB=0 S1x1,6+2278x1,6=0 S3=-2278 kg (tarik)

Rbv

C

H1=H2=36x4,5x2,5= 405 kg Rav=Rbv=405,9:1,6=2278 kg Rbh=H1+H2=810 kg

B

V=0 S9=(405x32):1,6=810 kg A=1520:1600=0,95 cm2 Digunakan baja 12 A=1,13 cm2

2278

Gambar 2.4 : Diagram gaya

C. Ikatan Angin Pada Dinding Memanjang H1 3,00m 3,00m s1

s2

H2 A

s3 Rh B

5,00m Rav

Rbv D

C S1

S2

1596 A 2873

S3

3,00m

H1=H2=1595 kg Rav=Rbv=1595x9:5=2873 kg Rh=H1+H2=3190 kg MD=0 S1=1920 kg (tarik) MA=0 S3=-2813 kg (tarik) V=0 S2=1865 kg A=1865:1600=1,17 cm2 Digunakan baja 16, A=2,03 cm2

3190 B 2873

Gambar 2.5 : Diagram gaya

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

19

D. Perhitungan Kolom O-C Beban angin pada dinding (qx) = 0,9x40x3,2 =115,2 kg/m2 Mx =1/8x115,2x11,452 =1887,9 kgm V =50x11,45 = 572,5 kg i min = 1145:200 = 5,725 cm Dicoba profil WF.200.100.5,5.8 x = 1145 : 8,24 = 139 ;  =3,729 x = = 79 + 1027 = 1106 kg/cm2 < 1600 kg/cm2

E. Perhitungan Regel 1. Regel tidak menahan beban vertikal Beban angin = 36 x 3 = 108 M = 1/8 x 108 x 52 = 837,5 kgm W = 33750 : 1600 = 21,1 cm3 Dipakai profil WF.125.60.6.8 , Wx=66,1 cm3 2. Regel Yang Menahan Beban Vertikal (di bawah regel ada jendela) Beban anginn (qy) = 36 x 1,5 = 54 kg/m Beban dinding (qx) = (0,15x1700x1,5)+31,5= 414 kg/m Mx = 1/8x414x52 = 1294 kgm, diperlukan Wx = 87 cm3 My = 1/8x54x52 = 169 kgm, diperlukan Wy = 10,6 cm3 Dipakai profil WF.150.150.7.10 ; Wx=219 cm ; Wy= 75,1 cm Kontrol lenturan: fx = = 0,98 cm fy = = 0,38 cm f total = = 1,05 cm f ijin = 1/250x500 = 2 cm > 1,05 cm

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

20

F. Perhitungan Portal Gewel 1. Analisis statika a. Akibat beban mati q= 190 kg/m C EI

EI

2,45m

170 B

D EI

EI

A

16,00 m

9,00m

E

Gambar 2.6 : Pembebanan pada portal gewel Beban atap : 18,81 x 5 x 10 = 940,5 kg Beban gording : 14 x 5 x 5,12 = 358,4 kg Beban kuda-kuda : 18,81 x 65 = 1222,65 kg Jumlah = 2521,55 kg Besi-besi kecil 20% = 504,31 kg Beban total = 3025,86 kg Beban merata (q) = 3025,86 : 16 = 190 kg/m Perhitungan momen menggunakan metode Moment distribution (Chu-Kia Wang: Statically Indeterminate Structure) : q= 190 kg/m

Perhitungan :

C 2,45m B

EI

EI

EI

D EI

A

9m

1) Distribution factor (DF). Titik B dan D : Kba:Kbc = 3EI/9 : 4EI/8,36 = 25,08 : 36 DFba = Dfde = 0,411 Dfbc = Dfdc = 0,589

E 16 m Gambar 2.7 : Pembebanan dan EI

Titik C : Kcb:Kcd = 4EI/8,36 : 4EI/8,36 = 1:1 DFcb = Dfcd = 0,500

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

21

1) Distribusi momen tahap I (titik B dan D dipasang pendel) -FEMbc=+FEMcb = -FEMcd = +FEMdc = 1/12.190.82 = 1014 kgm Joint Member DF FEM

MI

B BA 0,411

C

+416

BC 0,589 -1014 +598

+416

-416

CB 0,500 +1014 +299 0 +1313

D CE 0,500 -1014 -299 0 -1313

DC 0,589 +1014 -598

DE 0,411

+416

-416

-416

2) Distribusi momen tahap II (pendel di titik B dan D dilepas) C”  C’





 B

C

D

C CC” = /sin = 3,41.  FEMba : FEMbc =

A

E

Gambar 2.8 : Pergoyangan titik B,C,D

Joint Member DF FEM

MI

3.EI . 6.EI . : 92 8,3 2

= 209,67 : 1657,26 pergeseran sebesar  diumpamakan: FEMba = -FEMde = 1000 kgm pada pergeseran sebesar CC” : -FEMbc = -FEMcb = +FEMcd =+FEMdc = (1657,26/209,67).1000 = 7905 kgm

B

C

BA 0,411 +1000 +2838

BC 0,589 -7905 +4067

+3838

-3838

CB 0,500 -7905 -2034 0 +5871

CE 0,500 +7905 -2034 0 -5871

D DC 0,589 +7905 -4067

DE 0,411 -1000 -2838

+3838

-3838

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

22

Gaya dorong : 190 kg/m 1520 kg Mbc B

C Mcb

2,45m

HB’ Vb = 1520 kg HB

B Mba

9m A 8m Gambar 2.9 : Freeboby dan gaya luar Kerjakan Mbc dan Mcb dengan tanda positip (+) Balok A-B : MA = 0 +Hb.9 + Mba = 0 Hb = - (Mba/9) Balok B-C : MC = 0 -HB’.2,45+1250.8 – 1520.4 + Mbc +Mcb = 0 HB’ = (Mbc + Mcb + 6080)/2,45 Keseimbangan : Hb + Hb’ = 0 -(Mba/9) + (Mbc+Mcb+6080)/2,45 = 0 Diperoleh persamaan keseimbangan : -2,45 (Mba) +9(Mbc+Mcb) = -54720 Bilangan penghapus (x) : Substitusikan hasil distribusi momen tahap I dan II pada pers. di atas. -1019 – 9403.x + 8073 – 87381.x = - 54720 -96784.x = -62774 x = 0,638 3) Momen disain : Joint Member MI MII.X M disain

B BA +416 +2449 +2865

C BC -416 -2449 -2865

CB +1313 -3746 +2433

D CE -1313 +3746 -2433

DC +416 +2449 +2865

DE -416 -2449 -2865

4) Reaksi-reaksi : VB = VD = 1520 +0 = 1520 kg HA = + 2865/9 = 319 kg

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

23

b. Beban Angin : TahapI: q1

q2 C

2,45 m

EI

EI

B

D EI

EI

9m

q3

q4

A

16 m

E

Tahap II: C

C”

B

D

D’

C’ A

E

Tahap III:

C’ C B

C”

B’

A

D

E

Gambar 2.10 : Pembebanan tahap I, II dan III q1 = (0,02 x 17 - 0,4) x 40 x 5 = -12kg/m q2 = q4 = -0,4 x 40 x 5 = -80 kg/m q3 = +0,9 x 40 x 5 = 180kg/m Perhitungan : 1) DF : sama seperti di atas 2) Momen primer : a) Tahap I (titik B dan D dipasang pendel) FEM : FEMba=1/8.180.92 = 1828 kgm FEMbc=-FEMcb=1/12.12.8,362 = 70 kgm FEMcd=-FEMdc=1/12.80.8,362 = 466 kgm FEMde=1/8.80.9 = 540 kgm UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

24

b) Tahap II (pendel di titik D dilepas) terjadi pergeseran  pada batang ED dan CC’= 1/2. /sin = 1,71. pada batang BC dan CD 1/2. C



C”

C’ Gambar 2.11 : Pergeseran titik C FEMde =

3.EI . = -1000kgm (dimisalkan) 92

FEMdc =FEMcd=-FEMcb=-FEMbc= 6EI.1,71./8,362= 3964 kgm c) Tahap III (pendel di B dilepas)

3.EI . = -1000kgm (dimisalkan) 92 3.EI .1,71. FEMbc = FEMcb = -FEMcd = -FEMdc = = 3964 kgm 8,35 2 FEMba =

3) Distribusi momen : Tahap I. Joint Member DF FEM 1

BA 0,411 +1828 -780

2

-19

3

-3 +1026

MI Tahap II. Joint Member DF FEM 1

MI

B

C BC 0,589 +70 -1118 +47 -28 +7 -4 -1026

CB 0,500 -70 -559 +92,5 -14 +14

BA 0,411 +1629

2

+30

3

+4

4

+0,5 +1664

CD 0,500 +446 -22 +92,5 -14 +14

-537

B

D

+537

DC 0,589 -466 -44 +47 -28 +7 -4 -488

C BC 0,589 -3964 +2335 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 -1664

DE 0,411 +540 -30 -19 -3 +488

D

CB 0,500 -3964 +1168 -147,5 +22 -22 +4 -4

CD 0,500 +3964 -873 -147,5 +22 -22 +4 -4

-2944

+2944

DC 0,589 +3964 -1746 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 +2184

DE 0,411 -1000 -1218 +30 +4 +05 -2184

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

25

Tahap III. Joint Member DF FEM 1

B BA 0,411 -1000 -1218

2

+30

3

+4

4

+05 -2184

MI

C BC 0,589 +3964 -1746 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 +2184

D

CB 0,500 +3964 -873 -147,5 +22 -22 +4 -4

CD 0,500 -3964 +1168 -147,5 +22 -22 +4 -4

+2944

-2944

DC 0,589 -3964 +2335 -74 +44 -11 +7 -2 +1,5 -1664

DE 0,411 +1629 +30 +4 +0,5 +1664

4) Gaya dorong : 96 kg Mbc 30kg

Mcb C Hc

B 1620 kg

Vc Mba

C Mcd Hc’ Vc’

560 kg 171kg Mdc D Mde

2,45 m

720 kg 9m

A

Ha 8m

He

E

Gambar 2.12 : Free body dan gaya luar Kerjakan Mbc,Mcb,Mcd,Mdc dengan tanda positip (+) Balok A- B : MB = 0 Ha.= 810-(Mba/9) Balok A-B-C : H = 0 Hc = 1620 – 30 – Ha = 780 + (Mba/9) Balok D-E : MD = 0 He = 360 –(Mde/9) Balok C-D-E : H = 0 Hc’ = -171-720+He = -531 – (Mde/9) Keseimbangan : Hc = Hc’ 780 + (Mba/9) = -531 – (Mde/9) Mba +Mde = -11799 ( Persamaan I ) Balok A-B-C : MA = 0 -Vc.8-Hc.11,45-30.10,225-96.4+1620.4,5+Mcb = 0 Vc = -0,16.Mba+0,125.Mcb-292 Balok C-D-E : ME =0 -Vc’.8+Hc.11,45+171.10,225+560.4+720.4,5+Mcd=0 Vc’ = -0,16.Mde+0,125.Mcd+149

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

26

Keseimbangan : Vc = Vc’ -0,16.Mba+0,125.Mcb-292 = -0,16.Mde+0,125.Mcd+149 0,125.(Mcb-Mcd) - 0,16 ( Mba-Mde ) = 436 ( Persamaan II ) Faktor penghapus : Pers. I : 1514 – 520.x – 520.y = - 11799 atau Pers. II : 134,25 – 736.x +736.y -86 – 616.x +616.y = 436 -1352.x + 1352.y = 388 atau diperoleh harga: x = 9,7459 ; y = 10,0329 5) Momen disain : Batang MI MII.x MIII.y Mdisain

BA +1026 +16217 -21912 -4669

BC -1026 -16217 +21912 +4669

CB -537 -28692 +29537 -308

- x - y = - 19,7788 –x + y = - 0,2870

CD +537 +28692 -29537 +308

DC -488 +21285 -16695 +4102

DE +488 -21285 +16695 -4102

6) Reaksi-reaksi: Balok A-B-C : MB = 0 Va.18 + 2340.4,5 + 141.10,225 + 96.12 + 560.4 = 0 Va = -853 kg V = 0 Vb = -656 +853 = 197 kg Ha = 810 – (-200) = 1010 kg He = 360 – (-773) = 1133 kg 7) Momen disain gabungan: Beban Mati Angin Jumlah

BA +2865 -4669 -1804

BC -2865 +4669 +1804

CB -2433 -308 -2741

CD +2433 -308 +2741

DC +2865 +4102 +6957

DE -2865 -4102 -6957

8) Reaksi-reaksi gabungan: VA = 1520 - 853 = 667 kg VD = 1520 + 197 = 1717 kg HA = 319 + 1010 = 1329 kg HE = 319 + 1133 = 1452 kg

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

27

C 2741kgm 2,45m 1804kgm

B

D

6957kgm 9,00m

A

1329kg 16,00m

E

667kg

1452kg 1717kg

Gambar 2.13 : Diagram M dan reaksi-reaksi

G. Analisis Dimensi Kuda-kuda (Balok CD) 1. Pembebanan 364kg

2741kgm

1452kg 6957kgm 1189 kg 1452kg 1645kg 502kg 1717kg Gambar 2.14 : Pembebanan pada kuda-kuda Gaya aksial (F) = 1189+502 =1691 kg Gaya lintang (D) = 1645+364 = 2009 kg Panjang (L) = 8,36 m a. Direncanakan profil tunggal Pendekatan : i min = 836 : 200 = 4,18 cm Dicoba : WF.350.175.7.11 A =63,14 cm ; b =175 mm ; h =350 mm; tb =7 mm; ts =11mm Iy =984 cm4 ; Wx=775 cm3 ; ix =14,7 cm; iy=3,95 cm; g =49,6kg/m b. Faktor KIP (  ) Lky =167 cm (jarak gording) h/tb = 350:7 = 50 < 75 L/h = 167 : 35 = 4,8 < 1,25x 175/11 = 19,88 Katagori: penampang dapat berubah bentuk A’=A1+Ab/6 = 17,7x1,1+(351-2,2x0,7)/6= 73,7 cm2 iA’= =2,58 cm Lk =167 cm  =167/2,58=65 , A’=1,399 M x1 =6957 kgm ; M x 2 =5848 kgm (pada jarak gording terdekat) UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

28

 kip  1600 x1,399  1144 kg/cm2 

5 x1600  1,21 5848 1144.(8  3x ) 6957

c. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap:  r = 3267 kg/cm2

d 

1691 695700   1052 kg/cm2 63,14 775

bs/ts = 8,75/1,1=7,95 < 10

3267 =17,6 --- OK 1052

Kontrol lipat pada badan:

 pl  1,266.10 6.(

0,7 2 )  580 kg/cm2 32,8

 1 =27+1025=1052 kg/cm2  2 =27-1025=-998 kg/cm2 

 998  0,95 < -0,5 ;    1052

 kr = 13,5x580 =7830 kg/cm2 > 1600 kg/cm2  kr = 5,35x580 =3103 kg/cm2 > 928 kg/cm2  = 2009 :(0,7x32,8) =87,5 kg/cm2 Rumus kontrol :

1052 2 87,5 2 ( ) ( ) = 0,67 < 1 1600 928

--- OK

d. Pada portal bergoyang  x  0,85 e. Faktor pembesaran momen (

nx ) nx  1

 = (2x836):14,7 = 144 <200 ; ex = 1000 kg/cm2 nx =Ax ex/V = 63,14x1000/1691 = 59 ; nx/(nx-1) = 59/58 = 1,02 f.

Faktor tekuk (max) Lky = 167 cm ; y = 167 : 3,95 = 43 >x yang menentukan mak= 2,508

g. Kontrol interaksi

2,508 x1691 695700 = 956 kg/cm2 < 1600 kg/cm2  0,85 x1,21x1,02 x 63,14 775 1691 695700 2)   = 1025 kg/cm2 < 1600 kg/cm2  1,21x 63,14 775 1)  

Profil WF.350.175 dapat digunakan UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

29

H. Analisis Dimensi Kolom AB/DE 1. Pembebanan 1717kg 6957kgm 1210kg

Mx2 Mx1

1,5m 1,5m 6m

Gambar 2.15 : Pembebanan pada kolom a. Direncanakan profil tunggal Lkx = 9 m, Lky = 6 m Pendekatan : i min = 900 : 200 = 4,50 cm Dicoba : WF.350.175.7.11 A= 63,14 cm ; b= 175 mm ; h= 350 mm; tb= 7 mm; ts=11mm Iy= 984 cm4 ; Wx= 775 cm3 ; ix= 14,7 cm; iy= 3,95 cm; g=49,6 kg/m b. Faktor KIP (  ) Lky =150 cm (jarak lateral braching) h/tb = 350:7 = 50 < 75 L/h = 150 : 35 = 3,57 < 1,25x 175/11 = 19,88 Katagori: penampang dapat berubah bentuk A’=A1+Ab/6 = 17,7x1,1+(351-2,2x0,7)/6 = 73,7 cm2 iA’=

0,5.Iy =2,58 cm A'

Lk =150 cm  =150/2,58 = 59 , ’=1,328 M x1 = 7,5/9 . 6957 = 6615 kgm ; M x 2 = 6957 kgm

 kip  1600 x1,328  1204 kg/cm2 

5 x1600  1,21 6615 1208.(8  3x ) 6957

c. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap:  r = 3267 kg/cm2

d 

1717 695700   1052 kg/cm2 63,14 775

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

30

bs/ts = 8,75/1,1=7,95 < 10

3267  17,6 --- OK 1052

Kontrol lipat pada badan:

 pl  1,266.10 6.(

0,7 2 )  580 kg/cm2 32,8

 1 =27+1025 = 1052 kg/cm2  2 =27-1025 = -998 kg/cm2 

 998  0,95 < -0,5 ;    1052

 kr = 13,5.580 =7830 kg/cm2 > 1600 kg/cm2  kr = 5,35.580 =3103 kg/cm2 > 928 kg/cm2  = 1234 :(0,7x32,8) =54 kg/cm2 Rumus kontrol :

1052 2 54 2 ( ) ( ) = 0,67 < 1 1600 928

--- OK

d. Pada portal bergoyang  x  0,85 e. Faktor pembesaran momen (

nx ) nx  1

Gb= 10 (sendi) Ga= (Ic/h):(Ib/L) = (1/9):(1/1672)=1,86 Diperoleh harga k (koefisien tekuk) = 2 Lkx=2x9=18 m x =Lkx/ix=1800:14,7=123 < 200 ex =1370 kg/cm2 nx =A x ex/F = 63,14x(1370/1720) = 50,32 nx/(nx-1)=50,32:49,32=1,02 f.

Faktor tekuk (maksimum) Lky = 150 cm y = 150 : 3,95 = 76 < x yang menentukan mak= 2,92

g. Kontrol interaksi

2,92 x1717 695700  0,85 x1,21x1,02 x = 1155 kg/cm2 <1600kg/cm2 63,14 775 1717 695700  1,21x 2.   = 1268 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 63,14 775 1.  

Profil WF.350.175 dapat digunakan

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

31

I. Analisis Sambungan 1. Sambungan baut 20

100 V M

120

H 120 100 100 pengaku Gambar 2.16 : Detail sambungan M=6957 kgm V=1717 kg  e 2 =(102+202+322+422+522)=6500 cm

695700 x 49 =2968 kg 2 x6500 2968 = 964 kg/cm2 <  t  0,7 x1600  1120 kg/cm2 t  1 / 4 x3,14 x 2 2 1717 = 55 kg/cm2  10 x1 / 4 x3,14 x 2 2

N=

 i  (964) 2  3.(55) 2 = 1066 kg/cm2 < 1600 kg/cm2

----- OK

2. Kontrol pengaku: y x

12 7x12

H=6957/0,586 =14687 kg Ix=1/12.1,2.12,73 =204 cm4 ix=3,65 cm =1  =(0,7x35):3,65=6,7  =725 kg/cm2 < 1600 kg/cm2 --- OK

60 7 60 Gambar 2.17 : Pelat pengaku 3. Perhitungan sambungan las

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

32

10 11 10

y1

1717kg 336

324

193 173

10 11 10 y2

169

1452kg 6957kgm

250 10 11 10

10

84 7 84 10

Gambar 2.18 : Penampang sambungan las

(17,5 x1) x0,5  (16,8 x7) x2,6  (324 x7) x19,36  (16,8 x1) x38,1  (21,6 x1) x47,05  17,5  16,8  64,8  16,8  16,8  33,8  16,8  17,5 (16,8x1)x56+(17,5x1)x58,1 y1 

y1 

8,75  43,68  7250,64  4604,8  604,8  640,8  1590,29  940,8  1016,75  17,5  16,8  64,8  16,8  16,8  33,8  16,8  17,5

y1 = 33,6 cm = 336 mm y2 = 250 mm

Ix  (17,5x33,12 )  (16,8x34 2 )  2( 121 x1x32,43  64,8x14,32 )  (16,8x1,4 2 )  (16,8x3,5 2 )

 2( 121 x1x16,93  33,8x13,45 2 )  (16,8x22,4 2 )  (17,5x24,5 2 ) Ix = 102970 cm 4 M = 695700+1452x173=815304 kgm

t 

815304x33,6 = 266 kg/cm2 102970

 d = 1452 : 200,8 = 6,2 kg/cm2  = 17,5 kg/cm2

 i  (266  6,2 2 )  (3x17,5 2 ) = 270 kg/cm2 < 896 kg/cm2 --- OK Tebal las (a) = 270/896 = 0,4 mm

J. Perhitungan tumpuan sendi Gaya H=1452 kg ditahan oleh 2 baut Ø 22 mm



1452  250 kg / cm 2  2 2. .3,14.2,2 1 4

928 kg / cm 2

OK !

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

33

H=1452 kg Baut Ø 22 mm

Gambar 2.19 : Baut penahan gaya geser Perhitungan lainnnya dapat dilihat pada contoh Bangunan terbuka.

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

34

III. BANGUNAN DENGAN KERAN (CRANE) A. Pendahuluan Balok keran banyak digunakan pada bangunan industri. Pada pembebanan yang kecil, balok keran dapat direncanakan dengan profil tunggal (contoh : WF). Sedangkan pada pembebanan yang besar digunakan balok gabungan dari beberapa profil (contoh : profil kanal + WF).

(a)

(b)

1

(c)

2

3

(d)

Gambar 2.20 : (a,b,c)Bangunan industri, (d)Profil balok keran 1. Balok WF digunakan untuk bentang pendek dan beban ringan 2. Balok diperkuat dengan dengan pelat 3. Balok diperkuat dengan profil kanal, untuk kapasitas besar

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

35

1. Data Teknis Balok Keran c

d

cabin a f

e a. Potongan melintang bangunan b

b. Tampak atas konstruksi keran Gambar 2.21 : Data teknis balok keran 2. Pembebanan a. Beban sendiri keran Dimensi dan beban 5 Untuk semua bentang d(mm) e(mm) f(mm) Untuk bentang 12 m a(mm) c(mm) b(mm) Berat sendiri :keran +takel (ton) Berat takel (ton) Berat roda maksimum (ton) Untuk bentang 18 m a(mm) c(mm) b(mm) Berat sendiri :keran +takel (ton) Berat takel (ton) Berat roda maksimum (ton) Untuk bentang 24 m a(mm) c(mm) b(mm) Berat sendiri :keran +takel (ton) Berat takel (ton) Berat roda maksimum (ton)

Kapasitas keran (ton) 10 20 30

50

1300 860 680

1680 1070 840

2190 1140 970

2900 1370 990

3360 1520 1220

200 1800 3000 10 2 5,5

200 2200 3000 12 4 9

250 2300 3800 18 7 16

275 2400 4000 23 10 22

300 2500 4700 32 17 34

225 1900 3600 14 2 7

225 2200 3600 17 4 10

250 2300 3800 23 7 11

275 2400 4000 29 10 24

300 2600 4800 40 17 37

225 2000 4000 20 2 9

250 2250 4100 24 4 13

275 2300 4100 31 7 20

300 2400 4300 38 10 27

300 2600 5000 50 17 40

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

36

b. Beban hidup keran Beban sendiri keran + muatan hidup yang harus diangkat, dalam posisi keran induk dan keran angkat (crab=takel) yang maksimum bagi struktur yang ditinjau adalah : 1. Sebagai beban rencana diambil sama dengan beban keran dikalikan koofisien kejut. koofisien kejut  = (1+ k1.k2.v)  1,15 v = kecepatan angkat maksimum (m/detik) pada pengangkatan maksimum tidak perlu diambil lebih dari 1 m/detik k1 = koefisien yang bergantung pada kekakuan struktur keran induk, dimana untuk keran induk berupa struktur rangka, harga k1 = 0,6 k2 = koefisien yang tergantung pada sifat-sifat mesin angkat dari keran angkatnya, dan diambil sebagai berikut: - pada mesin listrik biasa atau mesin-mesin lain dengan sifat sejenis k2=1 - pada mesin dengan pembatas percepatan otomatis (rem) dengan alat cengkeran : k2 = 0,75 dengan alat kait : k2 = 0,50 Hz= 1/7 Rmak

Hz

Hx

Hx

Hx

Hx Hx=1/30.berat keran+bebannya Alat penyambung ini menahan gaya rem memanjang (Hz) Hx= gaya rem melintang Hz= haya rem memanjang Gambar 2.22 : Pembebanan pada konstruksi keran

2. Gaya rem memanjang keran induk Gaya rem memanjang keran induk adalah gaya yang bekerja horisontal memanjang di atas lintasan di tempat masing-masing roda keran yang di rem, besarnya = 1/7 reaksi maksimum yang terjadi pada masing-masing roda. 3. Gaya rem melintang keran angkat Gaya rem melintang keran angkat adalah gaya yang bekerja horisontal melintang di atas keran induk. Gaya rem ini dibagikan pada roda-roda keran induk pada masing-masing lintasannya. Besarnya gaya rem melintang = 1/15 berat keran angkat + beban kerja, untuk masing-masing lintasannya. UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

37

B. Merencanakan Bangunan dengan keran (Crane) 1. Data Perencanaan Bentang kuda-kuda : 16,000 m Panjang gudang : 40,000 m Tinggi kolom : 9,000 m Jarak kolom : 5,000 m Penutup atap : Seng gelombang Dinding : Pasangan batu bata Mutu baja : BJ.37 Tegangan dasar ( ) = 1600 kg/cm2 Peraturan muatan : PMI-1983 Peraturan perencanaan : PPBBI-1983 Tipe kuda-kuda : Portal gewel Data keran : Kapasitas keran : 20 t Berat takel :7t Berat sendiri keran : 16 t Berat sendiri rel (ditafsir) : 30 kg/m Jarak roda keran : 3,8 m 2. Bagian Konstruksi Keran 2,45m 3m 6m 50

50

1500

100

50

Gambar 2.23 : Bangunan konstruksi keran 3. Pembebanan Pada Balok Keran 1m

P=27t Q=16t

A

B

Ra

15 m

Rb

Gambar 2.24 : Pembebanan pada balok keran Ra =

16 14  27 x = 33,2 t 2 15

; Rb = 9,8 t

Ra dipikul 2 roda keran masing-masing = 16,6 t Rb masing-masing = 4,9 t UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

38

4. Perhitungan Balok Keran a. Perhitungan momen 1) Beban mati 0,95 0,95

1,90

16,6t A

16,6t C D

E

F

B

R Ra

3m

3m

Rb

Gambar 2.25 : Pembeban roda keran pada balok keran Ra = 16,6 .(3,95+0,15)/6 = 11,34 t Rb = 16,6.(4,85+2,05)/6 = 21,86 t Mc = 11,34 . 2,05 = 23,247 tm Md = 11,34 . 3 – 16,6 . 0,95 = 18,25 tm Me = 11,34 . 3,95 – 16,6 . 1,9 = 12,42 tm Mf = 21,86 . 0,15 = 3,279 tm Koefisien kejut = 1,15 ; M maksimal = 1,15 x 23,247 = 26,735 tm 2) Beban mati Beban mati ditafsir = 150 kg/m Beban rel = 30 kg/m Jumlah = 180 kg/m M = 1/8 x 180 x 62 = 135 kgm = 0,135 tm 3) Beban hidup +mati M beban hidup+mati = 26,735 + 0,135 = 23,382 tm b. Reaksi (Gaya lintang) 1) Beban hidup 16,6t

16,6t

A Ra

B 3,8m

2,2m

Rb

Gambar 2.26 : Pembebanan roda keran pada gaya lintang maksimum Koefsisien kejut = 1,15 Ra = 1,15 ( 16,6 + 16,6.2,2/6) = 26,105 t 2) Beban mati Ra = ½ . 0,18 . 6 = 0,54 t 3) Gabungan 1)+2) : Ra = 26,105 + 0,54 = 26,645 t 4) Pada balok keran sebelah kanan: R = (4,9/16,6) (26,105)+0,54 = 8,25 t

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

39

c. Beban gaya rem melintang 16,6t

16,6 t 0,9t

0,9t N=2,371t y

Gambar 2.27 : Kombinasi pembebanan pada balok keran Beban = 1/15.(Beban kapasitas keran+ tekel) = 1/15.(20+7) = 1,8 t ; untuk satu roda = ½ .1,8 = 0,9 t M =

0,9 .(23,247) = 1,261 tm 16,6

D = 0,9 +0,9.2,2/6 = 1,23 t d. Beban gaya rem memanjang Beban = 1/7 x Reaksi maksimum pada roda keran = 1/7 x 16,6 = 2,371 t M = 2,371 x (20 + 7,5 ) = 65,203 tcm = 0,652 tm e. Analisis profil balok keran

Gambar 2.28 : Profil balok keran

L=6m Beban yang bekerja adalah : Mx = 26,735 +0,652 = 27,387 tm My = 1,261 tm Dx = 26,645 t ; Dy = 1,23 t N = 2,371 t

1) Direncanakan profil WF. 450.300.11.18 A = 157,4 cm2; b =300 mm; h =440 mm; tb =11 mm; ts =18mm Wx =2550 cm4 ; Wy =541 cm3 ; ix =18,9 cm; iy =7,18 cm ; g =124kg/m 2) Faktor KIP (  )

440  40  75 11 6000 1,25.300 L/h  13,64   21 440 18

h / tb 

-- Penampang tidak dapat berubah bentuk

600.440  489 300.11 0,63.10 6 C2   827 1600 827  kip  489 .0,7.1600 1894 kg / cm 2 C1 

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

40



5 x1600 0 1894. (8  3. ) 2738700

 0,53  1

3) Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap:  r = 3267 kg/cm2

d 

2371 2738700   15  1074 = 1089 kg/cm2 157,4 2550

bs/ts = 150/1,8 = 8,9 < 10

3267  17,3 --- OK 1089

Kontrol lipat pada badan:

 pl  1,266.10 6.(

11 2 )  791 kg/cm2 440

 1 = 15 + 1074 = 1089 kg/cm2  2 = 15 – 1074 = - 1058 kg/cm2 

 1058  0,97 < - 0,5 ;    1089

 kr = 23,8 . 791 = 18892 kg/cm2 > 1600 kg/cm2  kr = 5,35 . 791 = 4232 kg/cm2 > 928 kg/cm2  = 26635 : (1,1 . 41,8) = 580 kg/cm2 Rumus kontrol :

1089 2 580 2 ( ) ( ) = 0,93 < 1 --- OK 1600 928 4) Pada portal bergoyang  x  0,85 ny nx ) 5) Faktor pembesaran momen ( ) dan ( ny  1 nx  1 Lkx = 600 cm x = Lkx/ix = 600 : 18,9 = 32

 x  1,081

nx = A . ex/F = 157,4. 20240/2371 = 1344 nx/(nx-1) = 1,0007 Lky = 600 cm y = Lky/iy = 600 : 7,18 = 84

 y  1,687

ny = A x ey/F = 157,4. 2937/2371 = 195 ny/(ny-1) = 1,005 6) Kontrol interaksi



1,687.2371 2738700 126100  0,85 x1x1,0007 x  0,85 x1,005 x 157,4 2550 541

= 25 + 914 + 199 = 1138 kg/cm2 < 1600kg/cm2



2371 2738700 126100  1x  157,4 2550 541 2

 2371   26645      3.   157,4   1,1.41,8 

= 1323 kg/cm2 < 1600kg/cm2

2

= 1005 kg/cm2 < 1600kg/cm2

--- OK

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

41

5. Analisis Balok Konsol a. Beban pada balok konsol Salah satu roda keran tepat pada perletakan Beban hidup = 26,645 t Beban konsol = 0,15 t Total P = 26,645 + 0,15 = 26,8 t Konsol sebelah kanan = 8,25+0,15 = 8,4 t b. Analisis profil balok konsol M = 26,8 x 0,5 = 13,4 tm D = 26,8 t P=26,8 t

25

25

Gambar 2.29 : Pembebanan dan rencana profil konsol c. Cara lain adalah dengan memasang kolom ganda

Gambar 2.30 : Perencanaan kolom ganda

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

42

C. Perhitungan Portal menggunakan SAP 1. Pembebanan

a. Beban mati

b. Beban angin

c. Beban keran 2. Hasil analisis

a. Hasil kombinasi Beban mati+Angin+Keran

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

43

b. Hasil kombinasi Beban mati+ Keran

3. Analisis Dimensi Kolom a. Pembebanan V= 27810+80.9=28530 kg 2740 kg + 5850 kgm +10340 kgm

B 3m C

+16460 kgm 6m A

2740 kg

Gambar 2.35 : Pembebanan pada kolom b. Kolom direncanakan WF.500.200.11.19 Pendekatan : i min = 900 : 200 = 4.5 cm A=131,3 cm2; b=210 mm; h=506 mm; tb=11 mm; ts=19mm Ix=56500 cm4 ; Wx=2230 cm3 ; ix=20,7 cm; iy=4,33 cm ; g=80kg/m c. Faktor KIP (  ) Lky =300 cm (jarak lateral braching) h/tb = 506:11 = 46 < 75 L/h = 300 : 50,6 = 5,92 < 1,25. 201/19 = 13,2 Katagori: penampang dapat berubah bentuk A’=A1+Ab/6 = 21,.1.1,9+(50,6-2,2).0,7/6= 47,06 cm2

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

44

0,5.Iy =5,2 cm A'

iA’=

 =300/5,2 = 58 , ’=1,317  kip  1600 : 1,317  1214 kg/cm2



5 x1600  0,90 15138 1214.(8  3x ) 16015

----  = 1

d. Kontrol lipat Kontrol lipat pada sayap:  r = 3267 kg/cm2

d 

28530 1646000   218+739= 957 kg/cm2 131,3 2230 3267  17,4 --- OK 1077

bs/ts = 10,5/1,1= 9,54 < 10 Kontrol lipat pada badan:

 pl  1,266.10 6.(

1,1 2 )  598 kg/cm2 50,6

 1 =218 +739 = 957 kg/cm2  2 =218 – 718 = - 490 kg/cm2 

 490  0,5 < -0,5 ;    957

 kr = 13,5 . 598 = 8073 kg/cm2 > 1600 kg/cm2  kr = 5,35 . 598 = 3199 kg/cm2 > 928 kg/cm2  = 2740 : (1,1. 50,6) = 66 kg/cm2 Rumus kontrol :

957 2 66 2 ( ) ( ) = 0, 7 < 1 1600 928

--- OK

e. Pada portal bergoyang  x  0,85 f.

Faktor pembesaran momen (

nx ) nx  1

Gb= 10 (sendi) Ga= (Ic/h) : (Ib/L) = (1/9) : (0,5/16,72) = 3,72 Diperoleh harga k (koefisien tekuk) = 1,7 Lkx=1,7 . 9 = 15,3 m x=Lkx/ix=1530 : 20,7 = 74 ly = Lkly/iy = 300 : 4,43 = 68 x total = 74 2  68 2 101 < 200 ex = 2032 kg/cm2 (tabel) nx = A . ex/F= 131,2. 2032/35656 = 7,49 nx/(nx-1) = 7,49/6,49 = 1,16 g. Faktor tekuk (maksimum) Lky = 300 cm y = 300 : 4,43 = 68 < x =74 yang menentukan mak= 1,507 UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

45

h. Kontrol interaksi

1,507 . 28530 1646000 = 1457 kg/cm2 < 1600kg/cm2  0,85 x1x1,16 x 131,3 1690 28530 1646000 = 1200 kg/cm2 < 1600kg/cm2 --- OK   131,3 1690



Profil dapat digunakan

Daftar Pustaka Anonim, 1983, Peraturan Pembebanan Untuk Gedung , Bandung: Yayasan DPMB --------, 1983, Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia 1983, Bandung: Yayasan DPMB Bowles, Joseph.E, 1985, Structural Steel Design, Terjemahan: Pantur Silaban, Jakarta: Erlangga Burhan, Hanis, Konstruksi Baja, Bandung: ITB Burhan, Hanis, Las Dalam Konstruksi Baja, Bandung: ITB CRS & DO , 1972, Steel Design Manual, London: Crosby Lockwood Staples Kurniawan, C.Iscak & Wiryani, Perencanaan Bangunan Baja, Surabaya: Universitas Petra Salmon, C.G dan J.E.Johnson, 1986, Steel Structures Design and Behavior, Terjemahan: Wira.M, Jakarta: Erlangga

UNIVERSITAS NEGERI SURABAYA | Merencana Konstruksi Baja

46