View
6
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
TUGAS AKHIR
DESAIN OPTIMASI STRUKTUR WAREHOUSE
PT. ARSARI PRATAMA SESUAI SNI 03-1729-2002
Diajukan sebagai syarat untuk mencapai gelar Sarjana Stara Satu (S-1)
Disusun Oleh :
TRI PAMBUDI
41112110016
UNIVERSITAS MERCU BUANA
FAKULTAS TEKNIK PERENCANAAN DAN DESAIN
PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL
2014
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN
Dengan megucapkan puji syukur kehadirat Alloh SWT yang selalu membimbing
dan memberikan nikmat-Nya, saya persembahkan Tugas Akhir ini kepada orang yang
mengasihiku :
1. Ibunda Sarti dan Ayahanda Mulyanto (Alm) atas seluruh kasih sayangnya
2. Istriku Tri Koernia Sari yang selalu memberikan dukungan, motivasi serta kasih
sayangnya
3. Anaku Haidar Eshan Pambudi yang selalu menjadi motivasi dan warna baru
dikehidupanku.
4. Semua teman-teman S1 program karyawan Teknik Sipil angkatan 2012, semoga
kebersamaan kita tidak berakhir sampai disini
5. Semua sahabatku yang tidak dapat saya sebut satu per satu
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur atas kehadirat Alloh SWT atas segala limpahan rahmat, nikmat dan
karunianya sehingga pembuatan Tugas Akhir dan penyusunan laporan dapat
diselesaikan. Laporan ini dibuat guna memenuhi sebagian persyaratan
memperoleh gelar strata 1 Teknik Sipil Universitas Mercu Buana Jakarta.
Terselesaikannya laporan ini tidak lepas dari bimbingan, bantuan dan dukungan
dari berbagai pihak. Saya ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ir. Mawardi Amin, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil Fakultas
Teknik Perencanaan dan Desain Universitas Mercu Buana Jakarta
2. Ir. Edifrizal Darma, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
3. Semua pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan laporan
Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan sehingga diharapkan kritik dan saran
yang membangun dari semua pihak untuk menyempurnakannya. Semoga tugas
akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan semua pihak yang membutuhkan
informasi yang berkaitan dengan masalah yang dibahas.
Jakarta, 7 Juli 2014
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Judul ................................................................................................................. i
Lembar Pengesahan ......................................................................................... ii
Lembar Pernyataan Keaslian Karya ................................................................ iii
Lembar Persembahan ....................................................................................... iv
Abstrak ............................................................................................................. v
Kata Pengantar ................................................................................................. vi
Daftar Isi .......................................................................................................... vii
Daftar Gambar ................................................................................................. xiii
Daftar Tabel ..................................................................................................... xv
Daftar Lampiran ............................................................................................... xvi
Daftar Notasi.................................................................................................... xvii
BAB I : PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................. I-1
1.2. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah............................................... I-2
1.3. Maksud dan Tujuan........................................................................... I-2
1.4. Manfaat............................................................................................. I-3
1.5. Sistematika Penulisan........................................................................ I-3
BAB II : KAJIAN TEORI
2.1. Kajian Umum ................................................................................... II-1
2.2. Kajian Khusus................................................................................... II-3
viii
2.2.1. Portal.............................................................................................. II-3
2.2.2. Beban............................................................................................. II-6
2.2.3. Struktur Baja pada Bangunan........................................................ II-7
2.2.3.1. Balok/Rafter................................................................................. II-9
2.2.3.1.1. Kuat Nominal Lentur Profil I................................................... II-10
2.2.3.1.2. Kuat Nominal Geser................................................................. II-13
2.2.3.1.3. Batas Lendutan........................................................................ II-15
2.2.3.1.4. Interaksi Geser Lentur.............................................................. II-15
2.2.3.2. Kolom........................................................................................ II-15
2.2.3.2.1. Kuat Nominal Lentur Profil I.................................................. II-16
2.2.3.2.2. Kuat Nominal Geser................................................................ II-17
2.2.3.2.3. Daya Dukung Nominal Struktur Tekan................................... II-19
2.2.3.2.4. Interaksi Geser Lantur.............................................................. II-19
2.2.3.2.5. Interaksi Aksial Momen........................................................... II-20
2.2.3.3. Sambungan................................................................................. II-20
2.2.3.4. Perencanaan Ketahanan Struktur Terhadap Beban Gempa........ II-23
2.2.3.4.1. Struktur Gedung Beraturan dan Tidak Beraturan.................... II-24
2.2.3.4.2. Jenis Tanah dan Perambatan Gelombang Gempa.................... II-30
2.2.4. Material Baja................................................................................. II-30
2.2.5. Perencanaan Kombinasi Pembebanan.......................................... II-31
2.2.6. SAP2000....................................................................................... II-31
2.2.6.1. Pengertian SAP2000................................................................... II-31
2.2.6.2. Fasilitas SAP2000....................................................................... II-32
2.2.6.3. Tampilan Layar SAP2000.......................................................... II-33
ix
2.2.6.4. Langkah-Langkah Analisa Struktur dengan SAP2000.............. II-39
BAB III : METODOLOGI PERENCANAAN
3.1. Bagan Alir Perencanaan Ulang....................................................... III-1
3.2. Data Struktur Existing..................................................................... III-2
3.2.1. Data Geometrik Struktur.............................................................. III-2
3.2.2. Dimensi Profil Existing................................................................ III-3
3.3. Spesifikasi Material........................................................................ III-4
3.3.1. Material Baja.................................................................................. III-4
3.4. Beban Rencana.................................................................................. III-5
3.5. Perencanaan Gording......................................................................... III-6
3.5.1. Penentuan Dimensi Gording.......................................................... III-6
3.5.2. Perhitungan Beban Rencana Gording............................................ III-6
3.5.3. Penentuan Kombinasi Pembebanan Gording................................. III-6
3.5.4. Analisis Gaya Dalam Gording........................................................ III-7
3.6. Perhitungan Pembebanan Struktur Warehouse.................................. III-8
3.7. Penentuan Dimensi Profil Baru......................................................... III-9
3.8. Pemodelan Struktur Pada SAP2000 dan Analisis Gaya Dalam........ III-9
3.9. Perencanaan Warehouse..................................................................... III-10
3.9.1. Perencanaan Elemen Struktur Utama............................................. III-10
3.9.2. Perencanaan Sambungan................................................................. III-11
3.10. Perhitungan Volume Baja................................................................ III-12
3.11. Pembuatan Gambar Detail Struktur................................................ III-12
x
BAB IV: PERENCANAAN STRUKTUR
4.1. Pendahuluan....................................................................................... IV-1
4.1.1. Data-data Struktur.......................................................................... IV-1
4.1.2. Dimensi Profil Perencanaan Lama (Existing)................................. IV-2
4.1.3. Pembebanan.................................................................................... IV-2
4.1.3.1. Pembebanan Pada Gording.......................................................... IV-2
4.1.3.2. Pembebanan Pada Warehouse..................................................... IV-3
4.2. Perhitungan Gording.......................................................................... IV-5
4.3. Perencanaan Struktur Rangka Portal Warehouse............................... IV-17
4.3.1. Penetuan Dimensi Profil.................................................................. IV-17
4.3.1.1. Penampang Profil.......................................................................... IV-17
4.3.1.2. Spesifikasi Bahan.......................................................................... IV-17
4.3.2. Pemodelan 3D Pada SAP2000........................................................ IV-18
4.3.2.1. Membuka File SAP2000.............................................................. IV-18
4.3.2.2. Pembuatan Grid............................................................................ IV-19
4.3.2.3. Mendefinisikan Material Profil..................................................... IV-19
4.3.2.4. Membuat Penampang Profil......................................................... IV-20
4.3.2.5. Mendefinisikan Jenis Beban......................................................... IV-22
4.3.2.6. Membuat Kombinasi Pembebanan............................................... IV-24
4.3.2.7. Membuat Pemodelan Struktur...................................................... IV-25
4.3.3. Perhitungan Pembebanan Struktur Warehouse............................... IV-27
4.3.3.1. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 4m............................ IV-27
4.3.3.2. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 4,5m......................... IV-28
4.3.3.3. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 5m............................ IV-29
xi
4.3.3.4. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 5,5m......................... IV-30
4.3.3.5. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 6m............................ IV-31
4.3.3.6. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 6,6m.......................... IV-33
4.3.3.7. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 6,8m.......................... IV-34
4.3.3.8. Perhitungan Pembebanan dengan Bentang 7m............................ IV-35
4.3.4. Pembebanan Model Struktur Warehouse Pada SAP2000.............. IV-36
4.3.4.1. Input Beban Mati.......................................................................... IV-36
4.3.4.2. Input Beban Hidup....................................................................... IV-37
4.3.4.3. Input Beban Angin........................................................................ IV-37
4.3.5. Analisis Model Struktur Warehouse Pada SAP2000...................... IV-37
4.3.6. Perencanaan Elemen Struktur......................................................... IV-39
4.3.6.1. Rafter............................................................................................ IV-39
4.3.6.2. Balok............................................................................................. IV-64
4.3.6.3. Kolom........................................................................................... IV-77
4.3.7. Perencanaan Elemen Sambungan................................................... IV-109
4.3.7.1. Sambungan Rafter R1.................................................................. IV-109
4.3.7.2. Sambungan Rafter R2.................................................................. IV-113
4.3.7.3. Sambungan Rafter R3.................................................................. IV-117
4.3.7.4. Sambungan Rafter R4.................................................................. IV-122
4.3.7.5. Sambungan Balok BL1................................................................ IV-126
4.3.7.6. Sambungan Balok BL2................................................................ IV-130
4.4. Volume Material................................................................................ IV-134
4.5. Pembahasan....................................................................................... IV-135
xii
BAB V : PENUTUP
5.1. Kesimpulan........................................................................................... V-1
5.2. Saran..................................................................................................... V-1
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... . 132
LAMPIRAN..................................................................................................... 133
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pδ dan P∆ pada portal gable ........................................................ II-5
Gambar 2.2 Monogram untuk mencari nilai kc ............................................... II-19
Gambar 2.3 Diagram tegangan pada kelompok baut ....................................... II-22
Gambar 2.4 Layar kerja SAP2000 v.14 ........................................................... II-34
Gambar 2.5 Toolbar set Display Options ........................................................ II-35
Gambar 3.1 Bagan alir perencanaan ulang struktur ......................................... III-2
Gambar 3.2 Denah warehouse ......................................................................... III-3
Gambar 3.3 Tampak depan .............................................................................. III-3
Gambar 3.4 Tampak samping ......................................................................... III-3
Gambar 3.5 koefisien angin untuk gedung tertutup ......................................... III-5
Gambar 3.6 Respon spektrum gempa rencana wilayah gempa 4 .................... III-6
Gambar 4.1 Koefisien pembebanan angin ....................................................... IV-3
Gambar 4.2 Koefisien pembebanan angin ....................................................... IV-4
Gambar 4.3 Membuka program SAP2000 ..................................................... IV-18
Gambar 4.4 Menentukan template SAP2000 .................................................. IV-18
Gambar 4.5 Grid system data .......................................................................... IV-19
Gambar 4.6 Jendela define materials ............................................................... IV-20
Gambar 4.6 Jendela property materials ........................................................... IV-20
Gambar 4.7 Jendela frame properties .............................................................. IV-21
Gambar 4.8 mengisi property penampang WF ................................................ IV-22
Gambar 4.9 mendefinisikan jenis beban .......................................................... IV-22
Gambar 4.10 mendefinisikan grafik respon spektrum ..................................... IV-23
xiv
Gambar 4.11 membuat tipe beban gempa respon spectrum ............................ IV-23
Gambar 4.12 Menentukan jumlah mode .......................................................... IV-24
Gambar 4.13 Membuat kombinasi pembebanan ............................................. IV-25
Gambar 4.14 Frame properties ........................................................................ IV-26
Gambar 4.15 Pemodelan 3D struktur warehouse ............................................ IV-26
Gambar 4.17 Pemodelan beban mati pada grid 2 ............................................ IV-36
Gambar 4.18 Pemodelan beban hidup pada grid 2 .......................................... IV-37
Gambar 4.19 Pemodelan beban angin pada grid 2 .......................................... IV-37
Gambar 4.19 Gaya dalam Momen 3-3 pada potongan grid 2 ......................... IV-38
Gambar 4.20 Gaya dalam Shear 2-2 pada potongan grid 2 ........................... IV-38
Gambar 4.21 Gaya aksial pada potongan grid 2 ............................................. IV-38
Gambar 4.21 Tabel output SAP2000 gaya geser dasar ................................... IV-136
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Batas lendutan maksimum ............................................................... II-15
Tabel 2.3 Faktor keutamaan I untuk berbagai kategori gedung dan bangunan II-24
Tabel 2.4 Faktor daktilitas maksimum, faktor reduksi gempa maksimum, faktor
tahanan lebih struktur dan faktor tahanan lebih total beberapa jenis sistem dan
subsistem struktur gedung ............................................................................... II-27
Tabel 2.5 Jenis-jenis tanah ............................................................................... II-30
Tabel 4.1 Perhitungan berat material penampang existing .............................. IV-134
Tabel 4.2 Perhitungan berat material penampang optimasi desain ................. IV-135
Tabel 4.3 kesimpulan hasil analisa elemen struktur sesuai SNI03-1729-2002 IV-136
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
A. Gambar ..................................................................................................... LA-1
B. Data Input dan Output SAP2000 .............................................................. LA-2
xvii
DAFTAR NOTASI
λ : parameter kelangsingan
λc : parameter kelangsingan batang tekan
λp : batas perbandingan lebar terhadap tebal untuk penampang kompak
λr : batas perbandingan lebar terhadap tebal untuk penampang tak kompak
b : lebar elemen penampang
fcr : tegangan kritis penampang tertekan
fy : tegangan leleh material
t : tebal
ry : jari-jari girasi terhadap sumbu y-y
rx : jari-jari girasi terhadap sumbu x-x
Nu : beban aksial terfaktor
Nn : kuat aksial nominal struktur tekan
A : luas penampang
bf : lebar pelat sayap
D : tinggi penampang
fr : tegangan sisa
fl : tegangan leleh dikurangi tegangan sisa
G : modulus geser baja
h : tinggi bersih balok plat berdinding penuh
Iw : konstanta puntir lengkung
J : konstanta puntir torsi
xviii
kc : faktor kelangsingan pelat badan
L : panjang bentang antara dua pengekang lateral yang berdekatan
Lp : panjang bentang maksimum untuk balok yang mampu menerima
momen plastis
Lr : panjang bentang minimum untuk balok yang kekuatannya mulai
ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral
Mu : momen lentur perlu
Mcr : momen kritis terhadap tekuk torsi lateral
Mf : kuat lentur nominal dihitung hanya dengan pelat sayap saja
Mp : momen lentur yang menyebabkan seluruh penampang mengalami
tegangan leleh
Mr : momen batas tekuk
Mn : kuat lentur nominal balok
Mux : kuat lentur perlu terhadap sumbu x
Muy : kuat lentur perlu terhadap sumbu y
S : modulus penampang
tf : tebal plat sayap
tw : tebal plat badan
Vu : gaya geser perlu
Vn : kuat geser nominal pelat badan
X1 : koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral
X2 : koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral
λG : kelangsingan balok pelat berdinding penuh
xix
Cb : koefisien pengali momen tekuk torsi lateral
Lkx : panjang tekuk komponen struktur tersusun pada arah tegak lurus sumbu
x-x, dengan memperhatikan pengekang lateral yang ada, dan kondisi
jepitan ujung-ujung komponen struktur
Lky : panjang tekuk komponen struktur tersusun pada arah tegak lurus sumbu
y-y, dengan memperhatikan pengekang lateral yang ada, dan kondisi
jepitan ujung-ujung komponen struktur
Ab : luas penampang bruto
db : diameter baut nominal pada daerah tak berulir
f1, f2 : konstanta tegangan dalam perhitungan ft
ft : tegangan tarik dengan memperhitungkan ada atau tidak adanya ulir baut
pada bidang geser
fu : tegangan tarik putus pelat
fub : tegangan tarik putus baut
fuv : tegangan geser akibat beban terfaktor pada suatu baut
m : jumlah bidang geser
n : jumlah baut
Rd : kuat rencana
Rn : kuat nominal
r1, r2 : faktor modifikasi tegangan untuk memeperhitungkan ada tidaknya ulir
baut pada bidang geser
Td : kuat tarik rencana
xx
Tn : kuat tarik nominal
Tu : gaya tarik terfaktor
t, tp : tebal pelat
Vd : kuat geser rencana baut
Vn : kuat geser nominal baut
Vu : gaya geser terfaktor
φ : faktor reduksi kekuatan
Recommended