37
BAB III
METODE PENELITIAN
III.1. Umum
Penelitian ini menggunakan metode analisis perencanaan yang difokuskan
untuk mengetahui perbandingan perilaku kekuatan dan stabilitas antara desain
dimensi struktur baja menara tungku pembakaran (furnace) batu bara dengan
pengaruh berat sendiri struktur dan berat dua buah tungku pembakaran yang ditopang
struktur baja terhadap keadaan desain struktur baja menara tersebut setelah
ditambahkan pengaruh gempa, beban angin dan pengaruh temperatur dari tungku
pembakaran batu bara terhadap struktur baja. Analisis perancangan yang digunakan
pada penelitian ini didasarkan pada Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk
Bangunan Gedung menurut SNI 03-1729-2002 dan Tata Cara Perencanaan
Ketahanan Gempa Untuk Struktur Gedung menurut SNI 03-1726-2012.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini dibagi dalam tiga tahap yaitu
desain beban struktur, analisis dan output. Yang termasuk dalam tahap desain beban
struktur antara lain penentuan jenis beban untuk desain struktur tiga dimensi
berdasarkan peraturan. Sedangkan tahap analisis antara lain analisis struktur tiga
dimensi dengan memasukan analisis beban sendiri struktur, beban tungku, pengaruh
gempa, beban angin, dan temperatur pada SAP 2000 untuk mengetahui kekuatan dan
stabilitas struktur pada desain. Tahap yang terakhir yaitu tahap output yang
didalamnya menunjukkan besarnya nilai simpangan terbesar pada struktur dengan
kondisi pembebanan yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
38
III.2. Kerangka Pikiran
Penelitian ini akan membandingkan perilaku kekuatan dan stabilitas antara
desain dimensi struktur baja menara tungku pembakaran (furnace) batu bara dengan
pengaruh berat sendiri struktur dan berat dua buah tungku pembakaran yang ditopang
balok diatas struktur baja yang dianggap sebagai beban terbagi rata terhadap keadaan
desain struktur baja menara tersebut setelah ditambahkan pengaruh gempa, beban
angin dan pengaruh temperatur dari tungku pembakaran batu bara terhadap struktur
baja. Desain struktur yang digunakan dalam penelitian ini telah direncanakan terlebih
dahulu besaran dimensi profilnya. Berikut deskripsi struktur baja yang digunakan
dalam penelitian, antara lain :
1. Tinggi Menara (18.15 m)
2. Luas Dimensi Menara (7m x 9m)
3. Portal baja tiga dimensi dengan Profil WF
4. Berat Tungku Pembakaran (Furnace) 2 x 1100 ton suhu 300 C
5. Pembebanan (beban mati, hidup, angin, gempa dan temperatur)
6. Wilayah Gempa Kota Medan
7. Tanah dasar jenis Tanah Sedang
8. Fungsi bangunan Industri
Universitas Sumatera Utara
39
Gambar 3.2 Tampak Depan Desain Rangka Bangunan
Gambar 3.1 Tampak Atas Desain Rangka Bangunan
Universitas Sumatera Utara
40
III.3. Tahap Analisis
III.3.1. Studi Literatur
Studi literatur dari jurnal dan buku yang terkait dalam perencanaan bangunan
struktur baja. Buku acuan yang dipakai antara lain SNI 03-1729-2002 Tata Cara
Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung, SNI 03-1726-2012 Tata Cara
Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Gedung, Peraturan pembebanan berdasarkan
Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983, dan jurnal-jurnal yang
berkaitan dengan analisis bangunan menara.
Gambar 3.3 Tampak Samping Desain Rangka Bangunan
Universitas Sumatera Utara
41
III.3.2. Pengumpulan Data
Pada penelitian ini data yang digunakan adalah data primer. Data primer
merupakan data yang diperoleh dari hasil perhitungan atau desain. Yang termasuk
data primer adalah dimensi geometri struktur. Data ini digunakan untuk pemodelan
struktur 3D yang selanjutnya dianalisis dengan bantuan SAP 2000. Berdasarkan
referensi, data tanah kota medan merupakan wilayah yang memilik data tanah
sedang. Data tanah digunakan untuk menentukan besarnya gaya dukung tanah.
Besarnya gaya dukung tanah mempengaruhi struktur bangunan yang akan dianalisis
dalam pemodelan 3D.
III.3.3. Perhitungan Beban
Perhitungan beban dan penentuan jenis beban antara lain beban gravitasi
yaitu beban mati dan beban hidup serta beban lateral yaitu beban gempa, beban angin
dan temperatur, kemudian meletakkan beban pada model struktur. Perhitungan dan
penentuan beban mati, beban hidup dan beban angin mengacu pada Peraturan
Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 dan beban gempa mengacu pada SNI 03-
1726-2012.
III.3.4. Analisis Respon Spektrum
Metode analisis model struktur ini dengan analisis respon spektrum untuk
mendapat kurva respon spektrum sesuai wilayah gempa yang dianalisis dengan
bantuan program SAP 2000. Data yang dibutuhkan dalam analisis respon spektrum
adalah fungsi bangunan, letak bangunan terhadap wilayah gempa, jenis tanah dan
tipe struktur. Data fungsi bangunan digunakan untuk mendapatkan nilai faktor
Universitas Sumatera Utara
42
keutamaan (I), letak bagunan terhadap wilayah gempa dan jenis tanah dipakai untuk
mendapatkan nilai waktu getar alami (Tc) dan kurva respon spektrum gempa rencana
sedangkan tipe struktur dipakai untuk mentukan faktor reduksi gempa.
Mulai
Mencari data-datapendukung perencanaan
struktur
Melakukan pemodelanstruktur 3D
Menghitung beban kemudianmelakukan analisis struktur
Analisis strukturterhadap pengaruhaplikasi temperatur
Analisis strukturterhadap pengaruh beban
tungku dan angin
Analisis strukturterhadap pengaruh beban
gempa
Membuat tabelperbandingan
Mengambil kesimpulan
Selesai
Gambar 3.4 Diagram Alir Metodologi Penelitian
Universitas Sumatera Utara
43
BAB IV
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
IV.1. Permodelan Struktur
IV.1.1. Data Struktur
Struktur bangunan berupa struktur baja 3 dimensi portal sederhana yang
berfungsi sebagai penopang tungku pembakaran batu bara. Struktur bangunan
merupakan menara 7 lantai dengan jarak tiap lantai sekitar 2 – 3 m, bangunan
terletak di area Medan dengan fungsi bangunan untuk perindustrian. Bangunan
berada di atas tanah sedang. Ukuran bangunan arah x dan y adalah 6,92m dan 8,32
m. Adapun gambar permodelan dapat dilihat pada Gambar berikut.
Data bangunan adalah sebagai berikut:
1. Fungsi bangunan : Gedung Perindustrian
2. Letak bangunan : Medan
3. Jenis tanah dasar : Tanah Sedang (Situs SD)
4. Jumlah lantai : 7 lantai
5. Tinggi total gedung : 18,15 m
6. Tinggi antar lantai : 2 - 3 m
7. Panjang bangunan arah x : 6,92 m
8. Panjang bangunan arah y : 8,32 m
9. Faktor keutamaan, I : 1,5
10. Beban Tungku Pembakaran : 2200 Ton
11. Suhu Tungku Pembakaran : 300 C
Universitas Sumatera Utara
44
Gambar 4.1 Gambar Portal Arah X
Universitas Sumatera Utara
45
Gambar 4.2 Gambar Portal Arah Y
Universitas Sumatera Utara
46
IV.1.2. Konfigurasi Gedung
No Lantai Tinggi Bangunan
1 Pondasi 0 m
2 Lantai 1 3,30 m
3 Lantai 2 6,40 m
4 Lantai 3 9,30 m
5 Lantai 4 11,40 m
6 Lantai 5 13,50 m
7 Lantai 6 16,15 m
8 Atap 18,15 m
Gambar 4.3 Gambar Portal pada Elevasi + 3,30 m
Tabel 4.1 Konfigurasi Gedung
Universitas Sumatera Utara
47
IV.1.3. Permodelan di SAP
Sistem Struktur Rangka Baja 3D
Gambar 4.4 Permodelan Gedung 3D
Universitas Sumatera Utara
48
Gambar 4.5 Permodelan Struktur Arah XY
Universitas Sumatera Utara
49
Gambar 4.6 Permodelan Struktur Arah XZ
Universitas Sumatera Utara
50
Gambar 4.7 Permodelan Struktur Arah YZ
Universitas Sumatera Utara
51
IV.1.4. Data Material
Mutu Profil Baja
Mutu material digunakan untuk struktur bangunan ini diasumsikan :
Berat jenis baja
γs = 78.5 kN /m2
Mutu Baja (BJ41),
Tegangan leleh (fy) = 250 Mpa
Tegangan ultimate (fu) = 410 MPa
Modulus elastisitas baja
Es = 200000 MPa
IV.1.5. Dimensi dan Penampang Struktur
IV.1.5.1 Dimensi Balok
BALOK Gambar Penampang Profil
BALOKWF 300x150x6,5x9 mm
Universitas Sumatera Utara
52
BALOK Gambar Penampang Profil
BALOKBOX 300x500x12x12 mm
BALOKBOX 400x900x20x20 mm
Universitas Sumatera Utara
53
IV.1.5.2 Dimensi Kolom
KOLOM Gambar Penampang Profil
KOLOMWF 400x400x13x21 mm
IV.2. Pembebanan Struktur
IV.2.1. Berat Sendiri
Berat sendiri adalah beban mati yang diperoleh dari material. Dalam studi ini
material yang digunakan adalah baja dengan berat jenis 78,5 kN/m2
IV.2.2. Beban Mati (Dead Load)
Beban mati pada atap berupa beban tungku pembakaran batu bara dengan berat 2200
ton = 22000 kN yang dianggap sebagai beban terbagi rata pada balok – balok atap
struktur baja 3D.
IV.2.3. Beban Hidup (Live Load)
Beban hidup pada struktur dianggap sangat kecil sehingga tidak diperhitungkan
karena beban hidup hanya bekerja saat maintenence struktur bangunan.
Universitas Sumatera Utara
54
IV.2.4. Perhitungan Beban Gravitasi
Sketsa Pembebanan Tungku Pembakaran Pada Struktur
Gambar 4.8 Sketsa Pembebanan Tungku
Universitas Sumatera Utara
55
Beban Tungku Pembakaran = 2200 Ton/m2 (Beban Terbagi Rata)
=2200000 / = (8,23 6,92 )= 220000056,9516= 38629,29 = 40000
Gambar 4.9 Sketsa Pembebanan Balok Atap Arah Memanjang
Gambar 4.10 Sketsa Pembebanan Balok Atap Arah Melintang
Universitas Sumatera Utara
56
IV.2.5. Perhitungan Beban Angin
IV.2.5.1. Perhitungan Beban Angin Arah Memanjang (XZ)
Gambar 4.11 Sketsa Pembebanan Angin Arah Memanjang
Universitas Sumatera Utara
57
Beban Angin = 25 kg/m2
1 = 3 = 12 12 3,3 1,65 + 12 3,46 + 0,162 1,65 25= 2,8545 25 = 71,36252 = 2 1 = 2 71,3625 = 143,254 = 6 = 12 12 3,1 1,55 + 12 3,46 + 0,362 1,55 + 2,8545 25= (2,6815 + 2,8545) 25= 5,536 25 = 138,45 = (2 2,8545) + (2 2,6815) 25= 11,072 25 = 276,87 = 9 = 12 12 2,9 1,45 + 12 3,46 + 0,562 1,45 + 2,6815 25= (2,5085 + 2,6815) 25= 5,19 25 = 129,758 = (2 2,5085) + (2 2,6815) 25= 10,38 25 = 259,510 = 12 == 12 12 2,1 1,05 + 12 3,46 + 1,362 1,05 + 2,5085 25= (1,8165 + 2,5085) 25= 4,325 25 = 108,12511 = (2 2,5085) + (2 1,8165) 25= 8,65 25 = 216,25
Universitas Sumatera Utara
58
13 = 15 = 2 12 12 2,1 1,05 + 12 3,46 + 1,362 1,05 25= 2 1,8165 25 = 90,82514 = 4 1,8165 25 = 181,6516 = 18 == 12 12 2,65 1,325 + 12 3,46 + 0,812 1,325 + 1,8165 25= (2,29225 + 1,8165) 25= 4,10875 25 = 102,7187517 = (2 2,29225) + (2 1,8165) 25= 8,2175 25 = 205,437519 = 21 == 12 12 2 1 + 12 3,46 + 1,462 1 + 2,29225 25= (1,73 + 2,29225) 25= 4,02225 25 = 100,5562520 = (2 2,29225) + (2 1,73) 25= 8,0445 25 = 201,112522 = 24 == 12 12 2 1 + 12 3,46 + 1,462 1 25= 1,73 25 = 43,2523 = 2 22 = 2 43,25 = 86,5
Universitas Sumatera Utara
59
IV.2.5.2. Perhitungan Beban Angin Arah Melintang (YZ)
Beban Angin = 25 kg/m2
1 = 4 = 12 12 2,84 1,42 + 12 3,3 + 0,462 1,42 25= 2,343 25 = 58,575
Gambar 4.12 Sketsa Pembebanan Angin Arah Melintang
Universitas Sumatera Utara
60
2 = 3 = 12 12 2,64 1,32 + 12 3,3 + 0,662 1,32 + 2,343 25= (2,178 + 2,343) 25= 4,521 25 = 113,025
5 = 8 = 12 12 2,84 1,42 + 12 3,1 + 0,262 1,42 + 2,343 25= (2,201 + 2,343) 25= 4,544 25 = 113,6
6 = 7 == 12 12 2,64 1,32 + 12 3,1 + 0,462 1,32 + 2,178 + 4,544 25= (2,046 + 2,178 + 4,544) 25= 8,768 25 = 219,29 = 12 = 12 12 2,84 1,42 + 12 2,9 + 0,062 1,42 + 2,201 25
= (2,059 + 2,201) 25= 4,26 25 = 106,510 = 11 == 12 12 2,64 1,32 + 12 2,9 + 0,262 1,32 + 2,046 + 4,26 25= (1,914 + 2,046 + 4,26) 25= 8,22 25 = 205,5
Universitas Sumatera Utara
61
13 = 16 = 12 12 2,1 1,05 + 12 2,84 + 0,742 1,05 + 2,059 25= (1,491 + 2,059) 25= 3,55 25 = 88,75
14 = 15 == 12 12 2,1 1,05 + 12 2,64 + 0,542 1,05 + 1,914 + 3,55 25= (1,386 + 1,914 + 3,55) 25= 6,85 25 = 171,25
17 = 20 = 2 12 12 2,1 1,05 + 12 2,84 + 0,742 1,05 25= 2 1,491 25 = 74,55
18 = 19 == 12 12 2,1 1,05 + 12 2,64 + 0,542 1,05 + 1,386 + 2,982 25= (1,386 + 1,386 + 2,982) 25= 5,754 25 = 143,85
21 = 24= 12 12 2,65 1,325 + 12 2,84 + 0,192 1,325 + 1,491 25= (1,8815 + 1,491) 25= 3,3725 25 = 84,3125
Universitas Sumatera Utara
62
22 = 23 == 12 12 2,64 1,32 + 12 2,65 + 0,012 1,32 + 1,386 + 3,3725 25= (1,749 + 1,386 + 3,3725) 25= 6,5075 25 = 162,687525 = 28= 12 12 2 1 + 12 2,84 + 0,842 1 + 1,8815 25= (1,42 + 1,8815) 25= 3,3015 25 = 82,5375
26 = 27= 12 12 2 1 + 12 2,64 + 0,642 1 + 1,749 + 3,3015 25= (1,32 + 1,749 + 3,3015) 25= 6,3705 25 = 159,2625
29 = 32= 12 12 2 1 + 12 2,84 + 0,842 1 25= 1,42 25 = 35,5
30 = 31= 12 12 2 1 + 12 2,64 + 0,642 1 + 1,42 25= (1,32 + 1,42) 25= 2,74 25 = 68,5
Universitas Sumatera Utara
63
IV.3. Gempa
IV.3.1. Data Gempa
Lokasi : Medan
Tanah dasar : Tanah Sedang ( Kelas D )
Kategori resiko bangunan : II ( le = 1,5 )
Fungsi bangunan : Industri
Tinggi antar lantai : 2 - 3 m
Jumlah lantai : 7 lantai
Letak gedung pada situs kelas D dengan nilai :
SS : 0,5
S1 : 0,3
Koefisien situs :
FA : 1,4
FV : 1,8
Parameter percepatan respon spektrum pada perioda pendek (SMS) dan perioda 1
detik (SM1):
SMS = FA x SS
= (1,4) x (0,5)
= 0,7
SM1 = FV x S1
= (1,8) x (0,3)
= 0,54
Universitas Sumatera Utara
64
Perhitungan nilai SDS & SD1 :
SDS = 2/3 x SMS
= 2/3 x 0,7
= 0,467
SD1 = 2/3 x SM
= 2/3 x 0,54
= 0,36
Penentuan desain respon spektrum :
T0 = 0,2 x ( SD1 /SDS)
= 0,2 x (0,36 / 0,467)
= 0,1543
TS = ( SD1 / SDS )
= (0,36 / 0,467)
= 0,7714
Untuk T ≤ T0
Sa = SDS x (0,4 + 0,6 x ( T / T0 ))
= 0,467 x (0,4 + 0,6 x (0 / 0,1543))
= 0,467 x 0,4
= 0,1867
Universitas Sumatera Utara
65
Dari perhitungan diatas didapat grafik :
IV.3.2. Faktor Reduksi Gempa
Faktor reduksi gempa diambil dari tabel nilai R, Ω0 dan Cd RSNI 1726-
2010, nilai faktor reduksi gempa dengan jenis sistem rangka penahan momen
dengan rangka baja adalah 3,5
IV.4. Perhitungan Dengan Program SAP 2000
Adapun langkah-langkah pemodelan struktur rangka baja sampai
dengan tahap analisisnya pada program SAP 2000 yaitu:
1. Menentukan Satuan
Pertama-tama kita buat satuannya dengan klik tanda panah pada sudut
kanan bawah dan memilih KN,m,C.
Gambar 4.13 Respon Spektrum Struktur Baja
Universitas Sumatera Utara
66
2. Membuat Geometri
Untuk memulai membentuk suatu model pilih File > New Model atau klik
icon New Model pada sudut kiri atas main window.
Universitas Sumatera Utara
67
Setelah memilih New Model, akan muncul pop up menu untuk
memilih model struktur yang diinginkan. Untuk membuat model struktur
baja pilih 3D FRAME.
Setelah memilih 3D FRAME maka akan muncul pop up menu baru
untuk informasi dimensi struktur yang diperlukan.
Universitas Sumatera Utara
68
Pada menu ini, centang kotak pada Use Custom Grid Spacing and
Locate Origin, kemudian klik Edit Grid. Setelah itu isi koordinat struktur
yang kita inginkan pada menu tersebut lalu klik Ok.
Setelah semua proses ini maka program secara otomatis menggambar
frame-frame portal berdasarkan koordinat yang telah diisi. Hasil
penggambaran frame oleh program akan terlihat seperti gambar berikut
Universitas Sumatera Utara
69
Untuk merubah perletakan yang terdapat pada struktur menjadi
seperti yang diinginkan adalah dengan mengklik setiap titik perletakan lalu
dari menu utama klik Assign > Joint > Restrain > pilih icon Jepit > Ok
3. Penentuan Sifat-sifat Material dan Penampang
Untuk mendefinisikan data material baik baja maupun beton, dari menu
utama klik Define > Materials > Add New Material > Isikan data yang
diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Universitas Sumatera Utara
70
Untuk mendefinisikan data Frame baik kolom maupun balok, dari
menu utama klik Define > Section Properties > Frame Properties > Add
New Property > Isikan data yang diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Untuk memdefinisikan jenis – jenis beban yang akan bekerja pada
portal, dari menu utama klik Define > Load Patterns > Isikan data
yang diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Universitas Sumatera Utara
71
Untuk memdefinisikan kombinasi beban – beban yang bekerja pada
portal, dari menu utama klik Define > Load Combinations > Add New
Combo > isi kombinasi sebanyak yang diinginkan lalu klik Ok dua kali.
Adapun load combinations yang dipakai pada penelitian ini ada 14
kombinasi, yaitu:
1. 1,4 D 11. 0,9 D + 1,6 WY + 1,2 T
2. 0,9 D + 1,6 WX 12. 0,9 D - 1,6 WY + 1,2 T
3. 0,9 D – 1,6 WX 13. 1,0 EX + 0,3 EY + 1,2 D + 1.2 T
4. 0,9 D + 1,6 WY 14. 0,3 EX + 1,0 EY + 1,2 D + 1.2 T
5. 0,9 D – 1,6 WY
6. 1,0 EX + 0,3 EY + 1,2 D
7. 0,3 EX + 1,0 EY + 1,2 D
8. 1,4 D + 1,0 T
9. 0,9 D + 1,6 WX + 1,2 T
10. 0,9 D - 1,6 WX + 1,2 T
Universitas Sumatera Utara
72
4. Masukkan Data – Data Pembebanan pada Portal
Untuk memasukkan beban terpusat pada joint, pertama – tama klik
joint yang akan diberi beban, lalu dari menu utama klik Assign > Joint
Loads > Forces > Isi beban yang diinginkan lalu klik Ok.
Untuk memasukkan beban terpusat pada frame, pertama – tama klik
frame yang akan diberi beban, lalu dari menu utama klik Assign > Frame
Loads > Point > Isi beban yang diinginkan lalu klik Ok.
Universitas Sumatera Utara
73
Untuk memasukkan beban terbagi rata pada frame, pertama – tama
klik frame yang akan diberi beban, lalu dari menu utama klik Assign >
Frame Loads > Distribute > Isi beban yang diinginkan lalu klik Ok.
5. Analisis Program
Setelah melakukan semua proses tersebut diatas, untuk memulai
proses analisis, dari menu utama klik Analyze > Set Analysis Option >
Space Trust (Tergantung jenis rangka) lalu klik Ok.
Universitas Sumatera Utara
74
Setelah proses ini, dari menu utama klik Analyze > Set Load
Cases To Run > Run Now, maka program akan melakukan analisis.
IV.5. Hasil Analisis Gaya-Gaya Dalam dan Deformasi
1. Gaya Dalam dan Deformasi Struktur Akibat Kombinasi Beban
Hasil analisis yang diperoleh dari program SAP 2000 adalah gaya –
gaya dalam dan deformasi struktur dengan beberapa kombinasi beban.
Kombinasi beban yang dimaksudkan adalah sesuai SNI 03-1729-2002
(Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung)
diambil kombinasi beban yang terbesar. Tabel 4.2 – 4.3 menunjukkan
gaya – gaya dalam dan deformasi struktur maksimum akibat kombinasi
beban tungku dan angin.
Universitas Sumatera Utara
75
2. Gaya Dalam dan Deformasi Struktur akibat Kombinasi Beban Gempa
Hasil analisis menyatakan bahwa analisis gempa yang bekerja sesuai
dengan ketentuan SNI 03-1726-2012 yaitu untuk pengaruh pembebanan
gempa arah utama adalah 100% sedangkan pengaruh pembebanan gempa
dalam arah tegak lurus arah utama dianggap 30%, sehingga dari analisis
dihasilkan dua simpangan horisontal yaitu dengan gempa arah utama x dan
gempa arah utama y. Tabel 4.4 menunjukkan gaya – gaya dalam dan
deformasi struktur maksimum akibat beban gempa.
3. Gaya Dalam dan Deformasi Struktur Akibat Kombinasi Beban SaatPengaplikasian Suhu Tungku pada Struktur Bangunan
Hasil analisis yang diperoleh dari program SAP 2000 adalah gaya –
gaya dalam dan deformasi struktur dengan beberapa kombinasi beban.
Kombinasi beban yang dimaksudkan adalah sesuai SNI 03-1729-2002
(Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung)
diambil kombinasi beban yang terbesar dan pengaplikasian suhu pada
struktur bangunan baja. Tabel 4.2 – 4.4 menunjukkan gaya – gaya dalam
dan deformasi struktur maksimum akibat kombinasi beban tersebut.
Universitas Sumatera Utara
76
IV.5.1. Aplikasi Beban-Beban Pada Portal Dalam SAP 2000
Gambar 4.15 Aplikasi Beban Tungku Pada Struktur
Gambar 4.14 Hasil Permodelan 3D Struktur Bangunan Pada SAP2000
Universitas Sumatera Utara
77
Gambar 4.16 Aplikasi Beban Angin Arah XZ Pada Struktur
Gambar 4.17 Aplikasi Beban Angin Arah YZ Pada Struktur
Universitas Sumatera Utara
78
Gambar 4.18 Aplikasi Respon Spektrum Pada Struktur
Gambar 4.19 Aplikasi Temperatur Pada Struktur
Universitas Sumatera Utara
79
Untuk mempermudah pembacaan hasil analisis Struktur Menara 3D dengan
program SAP 2000, maka hasil yang ditinjau adalah hasil analisis gaya-gaya pada
portal arah memanjang dan melintang. Untuk meninjau perilaku pada balok dan
kolom arah memanjang, maka balok dan kolom yang menjadi fokus adalah balok
dan kolom pada portal A – A , B - B dan 1 – 1 , 2 – 2. Dan untuk meninjau perilaku
pada balok dan kolom arah melintang, maka balok dan kolom yang menjadi fokus
adalah balok dan kolom pada portal A – A , B - B dan 1 – 1 , 2 – 2.
IV.5.2. Hasil Analisis Gaya-Gaya dan Deformasi Pada BangunanTanpa Aplikasi Temperatur
IV.5.2.1. Bidang Momen Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.20 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
80
Gambar 4.21 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal B-B
Gambar 4.22 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 1-1
Universitas Sumatera Utara
81
Gambar 4.23 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 2-2
Gambar 4.24 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
82
Gambar 4.25 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Gambar 4.26 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal B-B
Universitas Sumatera Utara
83
Gambar 4.27 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 1-1
Gambar 4.28 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 2-2
Universitas Sumatera Utara
84
Gambar 4.29 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Struktur 3D
Gambar 4.30 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
85
Gambar 4.31 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal B-B
Gambar 4.32 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 1-1
Universitas Sumatera Utara
86
Gambar 4.33 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 2-2
Gambar 4.34 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
87
IV.5.2.2. Bidang Lintang Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.35 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal A-A
Gambar 4.36 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal B-B
Universitas Sumatera Utara
88
Gambar 4.37 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 1-1
Gambar 4.38 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 2-2
Universitas Sumatera Utara
89
Gambar 4.39 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Struktur 3D
Gambar 4.40 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
90
Gambar 4.41 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal B-B
Gambar 4.42 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 1-1
Universitas Sumatera Utara
91
Gambar 4.43 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 2-2
Gambar 4.44 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
92
Gambar 4.45 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Gambar 4.46 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal B-B
Universitas Sumatera Utara
93
Gambar 4.47 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 1-1
Gambar 4.48 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 2-2
Universitas Sumatera Utara
94
IV.5.2.3. Bidang Normal Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.49 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Struktur 3D
Gambar 4.50 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
95
Gambar 4.51 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal B-B
Gambar 4.52 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
96
Gambar 4.53 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal B-B
Gambar 4.54 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
97
IV.5.2.4. Deformasi Pada Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.55 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal B-B
Gambar 4.56 Deformasi Arah YZ Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 1-1
Universitas Sumatera Utara
98
Gambar 4.57 Deformasi Arah XZ Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Gambar 4.58 Deformasi Arah XZ Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
99
Gambar 4.59 Deformasi Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Struktur 3D
Gambar 4.60 Deformasi Akibat Kombinasi Beban Angin pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
100
IV.5.3. Hasil Analisis Gaya-Gaya dan Deformasi Pada BangunanDengan Aplikasi Temperatur
IV.5.3.1. Bidang Momen Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.61 Deformasi Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Struktur 3D
Gambar 4.62 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
101
Gambar 4.63 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal B-B
Gambar 4.64 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 1-1
Universitas Sumatera Utara
102
Gambar 4.65 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 2-2
Gambar 4.66 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
103
Gambar 4.67 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Gambar 4.68 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal B-B
Universitas Sumatera Utara
104
Gambar 4.69 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 1-1
Gambar 4.70 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 2-2
Universitas Sumatera Utara
105
Gambar 4.71 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Angin pada Struktur 3D
Gambar 4.72 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
106
Gambar 4.73 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal B-B
Gambar 4.74 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 1-1
Universitas Sumatera Utara
107
Gambar 4.75 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 2-2
Gambar 4.76 Bidang Momen Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
108
IV.5.3.2. Bidang Lintang Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.77 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal A-A
Gambar 4.78 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal B-B
Universitas Sumatera Utara
109
Gambar 4.79 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 1-1
Gambar 4.80 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 2-2
Universitas Sumatera Utara
110
Gambar 4.81 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Struktur 3D
Gambar 4.82 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
111
Gambar 4.83 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal B-B
Gambar 4.84 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 1-1
Universitas Sumatera Utara
112
Gambar 4.85 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal 2-2
Gambar 4.86 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Angin pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
113
Gambar 4.87 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Gambar 4.88 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal B-B
Universitas Sumatera Utara
114
Gambar 4.89 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 1-1
Gambar 4.90 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal 2-2
Universitas Sumatera Utara
115
IV.5.3.3. Bidang Normal Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.91 Bidang Lintang Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Struktur 3D
Gambar 4.92 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
116
Gambar 4.93 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal B-B
Gambar 4.94 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
117
Gambar 4.95 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal B-B
Gambar 4.96 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
118
IV.5.3.4. Deformasi Pada Portal Struktur Bangunan
Gambar 4.97 Bidang Normal Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal B-B
Gambar 4.98 Deformasi Arah XZ Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
119
Gambar 4.99 Deformasi Arah YZ Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Portal 1-1
Gambar 4.100 Deformasi Arah XZ Akibat Kombinasi Beban Angin pada Portal A-A
Universitas Sumatera Utara
120
Gambar 4.101 Deformasi Arah XZ Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Portal A-A
Gambar 4.102 Deformasi Akibat Kombinasi Beban Tungku pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
121
Gambar 4.103 Deformasi Akibat Kombinasi Beban Angin pada Struktur 3D
Gambar 4.104 Deformasi Akibat Kombinasi Beban Gempa pada Struktur 3D
Universitas Sumatera Utara
122
IV.5.4. Hasil Analisis Gaya-Gaya dan Deformasi Maksimum PadaStruktur Bangunan
Gaya- Gaya Dalam DanDeformasi Kombinasi Beban
Portal Tanpa AplikasiTemperatur
Portal DenganAplikasi Temperatur
Balok
Momen 1061,7594 KNm 1061,7594 KNm
Lintang 1456,985 KN 1456,985 KN
Normal - 243,297 KN
Kolom
Momen - 396,371 KNm
Lintang - 120,112 KN
Normal 2755,095 KN 2755,095 KN
Deformasi 0,0115 m 0.0551 m
Gaya- Gaya Dalam DanDeformasi Kombinasi Beban
Portal Tanpa AplikasiTemperatur
Portal DenganAplikasi Temperatur
Balok
Momen 682,5596 KNm 682,5596 KNm
Lintang 936,633 KN 936,633 KN
Normal 1,089 KN 245,207 KN
Kolom
Momen 2,1682 KNm 398,5392 KNm
Lintang 1,191 KN 121,303 KN
Normal 1771,132 KN 1771,132 KN
Deformasi 0,00741 m 0,0612 m
Tabel 4.2 Gaya – Gaya Dalam dan Deformasi Terbesar Dengan Kombinasi Beban Tungku
Tabel 4.3 Gaya – Gaya Dalam dan Deformasi Terbesar Dengan Kombinasi Beban Angin
Universitas Sumatera Utara
123
Gaya- Gaya Dalam DanDeformasi Kombinasi Beban
Portal Tanpa AplikasiTemperatur
Portal DenganAplikasi Temperatur
Balok
Momen 910,0795 KNm 910,0795 KNm
Lintang 1248,844 KN 1248,844 KN
Normal 1,106 KN 243,297 KN
Kolom
Momen 0,0013 KNm 396,3717 KNm
Lintang 0,00034 KN 120,113 KN
Normal 2361,510 KN 2361,510 KN
Deformasi 0,0099 m 0,0624 m
Tabel 4.4 Gaya – Gaya Dalam dan Deformasi Terbesar Dengan Kombinasi Beban Gempa
Universitas Sumatera Utara
124
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis dengan program SAP 2000 untuk kombinasi beban
gravitasi / tungku pembakaran batu bara (kombinasi beban 1 & 8) pada portal
struktur rangka baja maka di dapat kesimpulan bahwa :
1. Gaya – gaya dalam terbesar pada balok :
a. Tanpa aplikasi temperatur
Momen = 1061,7594 KNm
Lintang = 1456,985 KN
b. Dengan aplikasi temperatur
Momen = 1061,7594 KNm
Lintang = 1456,985 KN
Normal = 243,297 KN
2. Gaya – gaya dalam terbesar pada kolom :
a. Tanpa aplikasi temperatur
Normal = 2755,095 KN
b. Dengan aplikasi temperatur
Momen = 396,371 KNm
Lintang = 120,112 KN
Normal = 2755,095 KN
Universitas Sumatera Utara
125
3. Deformasi terbesar pada portal struktur :
Tanpa Aplikasi temperatur = 0,0115 m
Dengan Aplikasi temperatur = 0.0551 m
Berdasarkan hasil analisis dengan program SAP 2000 untuk kombinasi beban
angin (kombinasi beban 2 s/d 5 dan 9 s/d 12) pada portal struktur rangka baja maka
di dapat kesimpulan bahwa :
1. Gaya – gaya dalam terbesar pada balok :
a. Tanpa aplikasi temperatur
Momen = 682,5596 KNm
Lintang = 936,633 KN
Normal = 1,089 KN
b. Dengan aplikasi temperatur
Momen = 682,5596 KNm
Lintang = 936,633 KN
Normal = 245,207 KN
2. Gaya – gaya dalam terbesar pada kolom :
a. Tanpa aplikasi temperatur
Momen = 2,1682 KNm
Lintang = 1,191 KN
Normal = 1771,132 KN
Universitas Sumatera Utara
126
b. Dengan aplikasi temperatur
Momen = 398,5392 KNm
Lintang = 121,303 KN
Normal = 1771,132 KN
3. Deformasi terbesar pada portal struktur :
Tanpa Aplikasi temperatur = 0,00741 m
Dengan Aplikasi temperatur = 0,0612 m
Berdasarkan hasil analisis dengan program SAP 2000 untuk kombinasi beban
gempa (kombinasi beban 6, 7, 13, dan 14) pada portal struktur rangka baja maka di
dapat kesimpulan bahwa :
1. Gaya – gaya dalam terbesar pada balok :
a. Tanpa aplikasi temperatur
Momen = 910,0795 KNm
Lintang = 1248,844 KN
Normal = 1,106 KN
b. Dengan aplikasi temperatur
Momen = 910,0795 KNm
Lintang = 1248,844 KN
Normal = 243,297 KN
Universitas Sumatera Utara
127
2. Gaya – gaya dalam terbesar pada kolom :
a. Tanpa aplikasi temperatur
Momen = 0,0013 KNm
Lintang = 0,00034 KN
Normal = 2361,510 KN
b. Dengan aplikasi temperatur
Momen = 396,3717 KNm
Lintang = 120,113 KN
Normal = 2361,510 KN
3. Deformasi terbesar pada portal struktur :
Tanpa Aplikasi temperatur = 0,0099 m
Dengan Aplikasi temperatur = 0,0624 m
Berdasarkan hasil – hasil diatas kita dapat mengambil beberapa kesimpulan bahwa :
Nilai gaya momen terbesar pada keseluruhan portal dengan semua kombinasi
beban terjadi pada kombinasi beban tungku (kombinasi 1) sebesar 1061,7594
KNm di frame 159 (balok atap Box 400 x 900 x 20 x20).
Nilai gaya lintang terbesar pada keseluruhan portal dengan semua kombinasi
beban terjadi pada kombinasi beban tungku (kombinasi 1) sebesar 1456,985
KN di frame 159 (balok atap Box 400 x 900 x 20 x 20).
Nilai gaya normal terbesar pada keseluruhan portal dengan semua kombinasi
beban terjadi pada kombinasi beban tungku (kombinasi 1) sebesar 2755,095
KN di frame 80 dan 119 (kolom WF 400 x 400 x 13 x 21).
Universitas Sumatera Utara
128
Nilai deformasi terbesar terjadi pada kombinasi beban gempa dengan aplikasi
temperatur (kombinasi 13 & 14) sebesar 0,0624 m di joint 8, 24, 25, dan 27
(joint pada balok atap Box 300 x 500 x 12 x 12).
Struktur rangka baja yang dianalisis dengan pengaruh kombinasi – kombinasi
beban mengalami gaya momen, lintang dan normal terbesar saat pembebanan
gaya gravitasi dari berat tungku pembakaran batu bara (kombinasi 1).
Pengaruh kombinasi aplikasi temperatur pada struktur tidak mempengaruhi
peningkatan nilai gaya momen , lintang , normal yang terlalu signifikan tetapi
hanya terlihat pada perubahan nilai deformasi yang mengalami peningkatan.
Di lihat dari hasil analisis SAP 2000 yang terjadi pada struktur rangka baja
dapat kita simpulkan bahwa desain dimensi struktur dapat menahan semua
pengaruh kombinasi – kombinasi beban dan tergolong aman.
V.2. Saran
Adapun beberapa saran dari penulis setelah melakukan pembahasan pada bab
– bab sebelumnya ialah :
1. Dalam mendesain struktur bangunan gedung rangka baja sebaiknya kita
melakukan analisis terhadap gempa, angin dan pengaruh lain yang pernah
terjadi sebelumnya di wilayah perancangan gedung berdiri agar pendesainan
gedung menjadi lebih kompleks dan aman terhadap kondisi yang mungkin
terjadi.
2. Untuk pendesainan rangka struktur baja, kondisi pengaruh aplikasi
temperatur perlu diperhitungkan karena mempunyai pengaruh yang
signifikan terhadap struktur.
3. Bagi penulis yang lain dapat melakukan penelitian dengan kombinasi
pengaruh yang berbeda atau lebih tinggi untuk mendapat rancangan desain
yang lebih baik.
Universitas Sumatera Utara