tugas perencanaan rangka atap baja
TRANSCRIPT
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 11
Bangunan gedung dengan struktur atap dibuat dengan struktur rangka baja. Bentang struktur bangunan, beban gravitasi, beban angin dan mutu bahan, dijelaskan pada data teknis berikut.
DATA TEKNISTipe Rangka : Tipe 3Panjang Bentang Rangka (B) : 16 mJarak Antar Kuda – kuda (L) : 5 mSudut kemiringan rangka (α) : 23°Mutu Baja : BJ41, Fy=2400 kg/cm2, Fu=4100 kg/cm2
Penutup Atap : Genteng betonSambungan : LasProfil Rangka yang dipakai : Double SikuProfil Gording : Light Lip Channel
TAMPAK DEPAN RANGKA ATAP MODEL 3
TAMPAK ATAS RANGKA ATAP MODEL 3
TAMPAK DEPAN RANGKA ATAP MODEL 3
TAMPAK ATAS RANGKA ATAP MODEL 3``
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 12
BAB IPERENCANAAN GORDING
1. DATAMutu baja : BJ41, Fy = 250 MPaJarak antar kuda – kuda (L) : 5 mJarak antar Gording (B) : 1 mKemiringan atap (α) : 23°Profil Gording yang dipakai : C.150.75.20.4,5Data gording dari Tabel : q = 11 kg/m
Ix = 4890000 mm4
Iy = 992000 mm4
Zx = 65200 mm3
Zy = 19800 mm3
fy (BJ 41) = 250 MPAJarak kuda - kuda (L) = 5 mJarak Gording (B) = 1 mKemiringan atap (α) = 23 ° 75Dicoba Profil yang dipakai = C 150.75.20.4,5 20Data Gording dari Tabel :
q = 11 kg/mIx = 4890000 mm4 150 t= 4,5Iy = 992000 mm4
Zx = 65200 mm3
Zy = 19800 cm3 2075
Gambar 1.1 Penampang Gording
Gambar 1.1 Penampang Gording
2. PERHITUNGAN PEMBEBANANa. Data Pembebanan
- Beban Mati (DL)Beban Genteng Jenis Beton 70 kg/m2
Beban penutup atap genteng Beton = 70 kg/mBerat sendiri Gording = 11 kg/m
q = 81 kg/m
- Beban Hidup (La)Beban hidup terpusat sebesar p = 100 kg
- Beban Angin (Wind)Besar beban tekanan angin diperhitungkan sebesar
=25 kg/m2
Koefisien angin tekan = 0.02 (α) - 0.4 = 0.06
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 13
Koefisien angin isap = - 0.4
Tekanan angin tekan W tekan = 1.5 kg/mW hisap = 10 kg/m
3. MENCARI MOMEN YANG BEKERJA PADA GORDINGa. Akibat Beban Mati
Gambar 1.2 Pembebanan pada Groding akibat beban mati
q = 81 kg/mqx = q x cos α = 74.5608931 kg/mqy = q x sin α = 31.6492214 kg/m
Mx = 1/8 . qx . L2 = 233.00 kgm
My = 1/8 . qy . 1/2L2 = 24.73 kgm
b. Akibat Beban Hidup
Gambar 1.2 Pembebanan pada Groding akibat beban hidup
P = 100 kgPx = P.cos α = 92.05 kg/mPy = P.sin α = 39.07 kg/m
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 14
Mx = 1/4 . Px . L = 115.06 kgmMy = 1/4 . Py . 0.5L = 24.42 kgm
c. Akibat Beban AnginW tekan = = 1.5 kg/m
Wx = 1/8 . Wtekan . L2 = 4.6875 kgmCatatan : Hanya tekanan angin tekan yang diperhitungkan
4. KOMBINASI PEMBEBANANTabel 1.1 Kombinasi Pembebanan pada Gording
Kombinasi Pembebanan Arah X (kg.m) Arah Y (kg.m)
1 U = 1.4D 326.204 34.6162 U = 1.2D + 0.5La 337.135 41.8813 U = 1.2D + 1.6La 463.704 68.744 U = 1.2D + 1.6La + 0.8W 467.454 68.7444 U = 1.2D + 1.3W + 0.5La 343.229 41.881
5 U = 0.9D ± 1.3W 215.796 22.253203.609 22.253
Jadi, besar momen yang menentukan adalah :
Mx = 467.454 kg.m = 4674543.199 N.mmMy = 68.744 kg.m = 687442.579 N.mm
5. MENGHITUNG KAPASITAS PENAMPANGAsumsi penampang kompak
Mnx = Zx . fy = 16300000 N.mmMny = Zy . fy = 4950000 N.mm
Untuk mengantisipasi puntir, maka besar momen y dapat dibagi 2 sehingga :
Jika ф = 0.9
M ux
φ .M nx
+M uy
φ . M ny /2
4674543 .1990 .9×16300000
+687442.5790 . 9×4950000 /2
=0 . 6273≤1 OK
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 15
BAB IIPERENCANAAN RANGKA ATAP
1. DATA STRUKTUR
Jarak antar kuda – kuda (L) : 5 mJarak antar Gording (B) : 1 mKemiringan atap (α) : 23°
TAMPAK DEPAN RANGKA ATAP MODEL 3
Gambar 2.1 Rangka atap rencana
2. PERHITUNGAN PEMBEBANAN
a. Beban Mati (qDL)
Beban Penutup atap genteng beton sebesar (W) = 70 kg/m2Beban penutup plafon diperhitungkan sebesar (P) = 18 kg/m2
=Berat penutup atap genteng beton (B x L x W) = 350 kgBerat sendiri gording (L x q) = 55 kg
405 kg
b. Beban Plafon = 0.93 x P x L = 0.93 x 18 x 5 = 83.7 kg
c. Beban Hidup
Pada atap gedung, yang dapat dicapai dan dibebani oleh orang, harus diambil minimum sebesar 100 kg/m2 bidang datar.
d. Beban Angin (Wind)
Beban angin diperhitungkan sebesar (w) = 25 kg/m2
Koefisien angin tekan = 0.02 (α) - 0.4 = 0.06Koefisien angin isap = - 0.4
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 16
Tekanan angin tekan 0.06 x B x L x w = 7.5 kgTekanan angin hisap 0.4 x B x L x w = 50 kg
3. PERENCANAAN BATANG TARIK
Pada perencanaan batang tarik, batang - batang yang ditinjau sesuai pada gambar 2.1 berikut.
TAMPAK DEPAN RANGKA ATAP MODEL 3
1
Gambar 2.1 Batang yang ditinjau untuk analisa batang tarik
a. Perencanaan Batang Tarik Pada Detail 1
Gambar 2.2 Detail 1 batang tarik pada P35
Tabel 2.1 Hasil Perhitungan Batang Tarik pada P35
No. Batang Pu (kg) Profil
Jumlah Profil
Ag (cm2)
Ae = 0.85xAg
(cm2)
ØtNu (kg) Nn (kg)
Nu Nn
P356276.9
7L.40.40.
4 2 3.08 2.618 0.9 0.75 1386016100.
7Diambil yang terkecil 13860
Nu=φt .Fy . 2 . Ag
Nn=φt×Fu×2×Ae
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 17
RASIO 0.45 < 1 OK
Penampang Siku Ganda L.40.40.4 kuat
b. Perencanaan Batang Tarik Pada Detail 2
Gambar 2.3 Detail 2 batang tarik pada P69
Tabel 2.2 Hasil Perhitungan Batang Tarik pada P69
No. Batang Pu (kg) Profil Jumlah
ProfilAg
(cm2)
Ae = 0.85xAg
(cm2)
ØtNu (kg) Nn (kg)
Nu Nn
P691829.3
9L.40.40.
4 2 3.08 2.618 0.9 0.75 1386016100.
7Diambil yang terkecil 13860
RASIO 0.13 < 1 OKPenampang Siku Ganda L.40.40.4 kuat
4. PERENCANAAN BATANG TEKAN
Pada perencanaan batang tarik, batang - batang yang ditinjau sesuai pada gambar 2.4 berikut.
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 18
Gambar 2.4 Detail 1 batang tarik pada P17, P64 dan P65
Gambar 2.5 Detail 2 batang tarik pada P34 dan P70
a. Penampang menekuk terhadap sumbu bahan Sb (X-X)
Tabel 2.3 Hasil analisa penampang menekuk terhadap Sb X-X pada detail 1
No. Btg k L (cm) k.L Ix1 (cm4) A (cm2) ay (berimpit) Ix (cm4)
P65 1 92.75 92.75 11 4.8 0 22P17 1 105.88 105.88 4.48 3.08 0 8.96P64 1 92.75 92.75 4.48 3.08 0 8.96
λx
76.9087.7961.27
Profil
2L.40.40.42L.40.40.42L.50.50.5
rx (cm)
1.211.211.51
Tabel 2.4 Hasil analisa penampang menekuk terhadap Sb X-X pada detail 2
No. Btg k L (cm) k.L Ix1 (cm4) A (cm2) ay (berimpit) Ix (cm4)
P34 1 92.75 92.75 4.48 3.08 0 8.96P70 1 105.88 105.88 4.48 3.08 0 8.96
Profil rx (cm) λx
2L.40.40.4 1.21 76.902L.40.40.4 1.21 87.79
b. Penampang menekuk terhadap sumbu bahan Sb (Y-Y)
Y y1y1
X1 X
ax
10
Y y1y1
X1 X
ax
10
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 19
Seluruh Penampang
Tabel 2.5 Hasil analisa penampang menekuk terhadap Sb Y-Y pada detail 1No. Btg k L (cm) k.L Iy1 (cm4) A (cm2) ax Ix (cm4)
P65 1 92.75 92.75 11 4.8 1.9 56.66P17 1 105.88 105.88 4.48 3.08 1.62 25.13P64 1 92.75 92.75 4.48 3.08 1.62 25.13
Profil ry (cm) λy
2.02 45.92
2L.50.50.5 2.43 38.182L.40.40.4 2.02 52.432L.40.40.4
Tabel 2.6 Hasil analisa penampang menekuk terhadap Sb Y-Y pada detail 2No. Btg k L (cm) k.L Iy1 (cm4) A (cm2) ax Ix (cm4)
P34 1 92.75 92.75 4.48 3.08 1.62 25.13P70 1 105.88 105.88 4.48 3.08 1.62 25.13
Profil ry (cm) λy2L.40.40.4 2.02 45.922L.40.40.4 2.02 52.43
Satu Penampang
Tabel 2.7 Kelangsingan (λ1) pada detail 1No. Btg Profil Lk1 (cm) λ1
P65 2L.50.50.5 46.37 47.32P17 2L.40.40.4 52.94 67.87P64 2L.40.40.4 46.37 59.45
Tabel 2.8 Kelangsingan (λ1) pada detail 2
No. Btg Profil Lk1 (cm) λ1
P34 2L.40.40.4 46.37 59.45P70 2L.40.40.4 52.94 67.87
c. Kelangsingan Sumbu Bebas Bahan
Tabel 2.9 Kelangsingan Sumbu Bebas Bahan pada detail 1No. Btg Profil m λy λ1 λyiP65 2L.50.50.5 2 38.18 47.32 60.80P17 2L.40.40.4 2 52.43 67.87 85.76P64 2L.40.40.4 2 45.92 59.45 75.12
Tabel 2.9 Kelangsingan Sumbu Bebas Bahan pada detail 2No. Btg Profil m λy λ1 λyiP34 2L.40.40.4 2 45.92 59.45 75.12P70 2L.40.40.4 2 52.43 67.87 85.76
d. Kelangsingan Kritis (λc)
Kelangsingan kritis terjadi pada sumbu x
λ yi=√ λy2+m2
×λy1
2
λc= k×Lπ×r
×√ FyE
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 110
Tabel 2.10 Kelangsingan Kritis (λc) pada detail 1No. Btg Profil k.L r λcP65 2L.50.50.5 92.75 1.51 0.024P17 2L.40.40.4 105.88 1.21 0.035P64 2L.40.40.4 92.75 1.21 0.031
Tabel 2.11 Kelangsingan Kritis (λc) pada detail 2No. Btg Profil k.L r λcP34 2L.40.40.4 92.75 1.21 0.031P70 2L.40.40.4 105.88 1.21 0.035
e. Kuat Tekan Rencana (Nu)
Tabel 2.11 Kuat tekan rencana (Nu) dan Rasio kapasitas pada detail 1No. Btg ω Ag (cm2) Nn (kg) Nu (kg) Pu (kg) Rasio Ket
P65 1 9.6 24000 20400 9953.8 0.49 < 1.0P17 1 6.16 15400 13090 4202.11 0.32 < 1.0P64 1 6.16 15400 13090 4974.1 0.38 < 1.0 OK
OKOK
StatusProfil2L.50.50.52L.40.40.42L.40.40.4
Tabel 2.11 Kuat tekan rencana (Nu) dan Rasio kapasitas pada detail 2No. Btg ω Ag (cm2) Nn (kg) Nu (kg) Pu (kg) Rasio Ket
P34 1 6.16 15400 13090 6509.35 0.50 < 1.0P70 1 6.16 15400 13090 3691.78 0.28 < 1.02L.40.40.4 OK
Profil Status2L.40.40.4 OK
0.125.0 c
cc
67.06.1
43.12.125.0
λc≥1 . 2⇒ω=1 . 25 λc2
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 111
BAB IIIPERENCANAAN SAMBUNGAN LAS
1. DATA PERENCANAAN
Las yang dipakai yaitu las sudut (fillet) dengan data – data sebagai berikut.
Tebal las yang digunakan : 0.4 cmMutu bahan : BJ41
Fy : 2500 kg/cm2
Fu : 4100 kg/cm2
2. MENGHITUNG KEKUATAN LAS
a. Bahan Las
ØRnw = 0.75 x tt x (0.6 x Fuw)= 521.77 kg
b. Bahan dasar
ØRnw = 0.75 x t x (0.6 x Fu)= 738 kg
Diambil nilai terkecil = 521.77 kg
3. MENENTUKAN PANJANG LAS YANG DIGUNAKAN
Sambungan yang digunakan yaitu sambungan las tipe B.
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 112
Gambar 3.1 Sambungan las pada detail 1
Gambar 3.2 Sambungan las pada detail 2
Tabel 3.1 Hasil perhitungan panjang las yang diperlukan untuk detail 1
F1 F2 Lw1 Lw2P64 2L.40.40.4 4416.79 1.12 4 1236.70 3180.09 2 6P17 2L.40.40.4 4242.68 1.12 4 1187.95 3054.73 2 6P35 2L.40.40.4 6333.85 1.12 4 1773.48 4560.37 3 9P65 2L.50.50.5 9442.88 1.4 5 2644.01 6798.87 5 13
Panjang Las (cm)Pu (kg)
Gaya yang dipikul (kg)Kode Batang Profil h (cm)e (cm)
Tabel 3.1 Hasil perhitungan panjang las yang diperlukan untuk detail 2
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 113
F1 F2 Lw1 Lw2P69 40.40.4 1829.39 1.4 4 640.29 1189.10 1 2P34 50.50.5 6562.3 1.69 5 2218.06 4344.24 4 8P35 40.40.4 6333.85 1.4 4 2216.85 4117.00 4 8P70 40.40.4 3741.79 1.4 4 1309.63 2432.16 3 5
Kode Batang Profil Pu (kg) e (cm) h (cm)Gaya yang dipikul (kg) Panjang Las (cm)
BAB IVPERENCANAAN PELAT DASAR (BASE PLATE)
1. DATA PERENCANAAN
Penampang Kolom = 2L.40.40.4d = 130 mm
bf = 60 mmMutu Baja = BJ41
Fy = 240 MPaE = 200000 MPa
Mutu Beton (f'c) = 20 MPa
фc = 0.6Gaya Aksial Kolom = 6562.3 kg = 65623 N
2. MENENTUKAN LUAS PELAT DASAR YANG DIPERLUKAN
Jika luas beton menumpu pelat dasar,
A1 = 6433.63 mm2
kalau luas pelat dasar sebesar ukuran kolom
A1 = 3600 mm2
A1≥Pu
φC .(0. 85×f ' c )
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 114
Optimasi ukuran pelat dasar
2
85.095.0 bfd
Δ = 26.75 mm
N = 86.75 mm
B = 41.50 mm
dicoba B = 60 mmN = 100 mm
A1 = 6000 mm2
3. MENENTUKAN TEBAL PELAT DASAR
m = 7.25 mmn = 14 mm
jika luas beton menumpu seluruh pelat dasarØc Pp = Øc (0.85 x f'c x A1) = 61200 N
X = 0.914
λ = 1.48 > 1 Diambil 1
λn' = 15.00 mm
l = 17.25 mm (Diambil nilai terbesar antara m, n dan λn')
Tebal pelat dasar (t)
2
95.0 dNm
N=√A1+
B=A1
N
n=B−0 .8bf2
X=[ 4d .bf
(d+bf )2 ] Puφc .Pp
λ= 2√X1+√1−X
λn '= λ √d .bf4
t=ℓ √ 2Pu0 . 9. fy .B .N
UNIVERSITAS ACHMAD YANI 2009
TUGAS STRUKTUR BAJA 115
t = 2 mm