DESAIN STRUKTUR PORTAL BAJA
DAN DETAILING
oleh:
Dr. Ir. Syahril Taufik ,M.Sc.Eng
Disampaikan pada Kuliah Tamu
“Balikpapan Siaga Gempa”
Balikpapan, 26April 2014
Struktur bangunan baja
Dasar Peraturan Perencanaan Struktur
Bangunan Baja Indonesia
SNI 03 – 1729 – 2002
TATA CARA PERENCANAAN STRUKTUR BAJA
UNTUK BANGUNAN GEDUNG
Tujuan SNI 03 – 1729 – 2002
Tujuan tata cara ini adalah untuk
mengarahkan terciptanya pekerjaan
perencanaan dan pelaksanaan baja yang
memenuhi ketentuan minimum serta
mendapatkan hasil pekerjaan struktur
yang aman, nyaman, dan ekonomis.
Struktur baja harus memenuhi persyaratan
stabilitas struktur dengan detailing cukup
Persyaratan-persyaratan
Dalam perencanaan struktur baja harus
dipenuhi syarat-syarat berikut:
1) Analisis struktur harus dilakukan dengan
cara-cara mekanika teknik yang baku;
2) Analisis dengan komputer, harus memberitahu-
kan prinsip cara kerja program dan harus
ditunjukan dengan jelas data masukan serta
penjelasan data keluaran;
3) Percobaan model diperbolehkan bila diperlukan
untuk menunjang analisis teoritis;
Persyaratan-persyaratan
4) Analisis struktur harus dilakukan dengan model-
model matematis yang mensimulasikan keadaan
struktur yang sesungguhnya dilihat dari segi
sifat bahan dan kekakuan unsur-unsurnya;
5) Bila cara perhitungan menyimpang dari tata
cara ini, maka harus mengikuti persyaratan
sebagai berikut:
(1) struktur yang dihasilkan dapat dibuktikan
dengan perhitungan dan atau percobaan
yang cukup aman;
Persyaratan-persyaratan
(2) Tanggung jawab atas penyimpangan, dipikul oleh
perencana dan pelaksana yang bersangkutan;
(3) Perhitungan dan atau percobaan tersebut
diajukan kepada panitia yang ditunjuk oleh
pengawas bangunan, yang terdiri dari ahli-ahli
yang diberi wewenang menentukan segala
keterangan dan cara-cara tersebut. Bila perlu,
panitia dapat meminta diadakan percobaan ulang,
lanjutan atau tambahan. Laporan panitia yang
berisi syarat-syarat dan ketentuan-ketentuan
penggunaan cara tersebut mempunyai kekuatan
yang sama dengan tata cara ini.
Sifat mekanis baja struktur
Jenis Baja Tegangan putus
minimum,
fu (MPa)
Tegangan leleh
minimum,
fy (MPa)
Peregangan
minimum
(%)
BJ 34 340 210 22
BJ 37 370 240 20
BJ 41 410 250 18
BJ 50 500 290 16
BJ 55 550 410 13
Kombinasi pembebanan
Berdasarkan beban-beban yang bekerja, maka
struktur baja harus mampu memikul semua
kombinasi pembebanan di bawah ini:
 1,4 D (1)
 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (2)
 1,2 D + 1,6 (La atau H) + (gL L atau 0,8W) (3)
 1,2 D + 1,3 W + gL L + 0,5 (La atau H) (4)
 1,2 D ± 1,0 E + gL L (5)
 0,9 D ± (1,3 W atau 1,0 E) (6)
Aksi-aksi lainnya
Setiap aksi yang dapat mempengaruhi kestabilan,
kekuatan, dan kemampuan-layan struktur,
termasuk yang disebutkan di bawah ini, harus
diperhitungkan:
1) gerakan-gerakan pondasi;
2) perubahan temperatur;
3) deformasi aksial akibat ketaksesuaian ukuran;
4) pengaruh-pengaruh dinamis;
5) pembebanan pelaksanaan.
Gaya-gaya horisontal minimum
Pada struktur bangunan berlantai banyak harus
dianggap bekerja gaya-gaya horisontal fiktif
masing-masing sebesar 0,002 kali beban vertikal
yang bekerja pada setiap lantai. Gaya-gaya
horisontal fiktif ini harus dianggap bekerja
bersama-sama hanya dengan beban mati dan
beban hidup rencana dari SNI 03-1727-1989, atau
penggantinya dan dibandingkan dengan persamaan
(5) dan (6) untuk menghasilkan kombinasi
pembebanan yang lebih berbahaya untuk keadaan-
keadaan kekuatan batas dan kemampuan-layan
batas.Gaya-gaya horisontal fiktif ini tidak boleh
dimasukkan untuk keadaan kestabilan batas.
Harga faktor reduksi (f)
Kuat rencana untuk f
Balok lentur
Pelat badan lentur
0,90
0,90
Tekan (penampang)
Tekan (komponen)
0,85
0,85
Batang tarik leleh
Batang tarik fraktur
0,90
0,75
Kombinasi lentur
Kombinasi tekan
0,90
0,85
Kuat rencana untuk f
Kuat tekan (komp.)
Kuat tumpu beton
0,95
0,60
Kuat lentur plastik
Kuat lentur elastik
0,85
0,90
Baut geser
Baut tumpu
0,90
0,75
Las tumpul
Las pengisi
0,90
0,75
Kekuatan, kekakuan dan
kemampuan deformasi dari
baja dan sambungan
Prinsip desain struktur baja
Kekuatan – multi story frame
Analysis of the forces
on the connection
multi story frame
sway frame
Sambungan balok-kolom(M–f) curve
Moment–rotation
diagrams (M–f curves)
Tipikal sambungan semi-kaku
STEEL CONNECTION
beam to beam beam to column
STEEL CONNECTION
Column splices
Beam splices
Critical part of
steel frame
 Connection
STEEL CONNECTION
beam to beam beam to column
Skematis rotational stiffness
Tipikal sambungan baja
Tipikal sambungan semi-kaku
Hubungan M–f semi-kaku
Sambungan pondasi
sendi rigid (1) rigid (2) rigid (3)
Balok komposit
Normal composite beam
Dead load  deformation
Cambering
Sagging deformation  dead load  no deflection (flat)
Instability – connection buckling
Kegagalan sambungan
Sambungan balok-balok
Instability - buckling
Instability – member & connection
Modelling – FEP dengan ANSYS
1
.494816
106.507
212.519
318.531
424.543
530.555
636.567
742.579
848.591
954.603
ANSYS 8.1
Response diff.
plate thickness
tp.10mm : 85kN.m
tp.12mm : 95kN.m
tp.15mm : 110kN.m
Instability – column buckling
Nilai kc untuk kolom individual
Nilai kc a) sway b) non sway
Tipical sambungan column base
sambungan
sendi
sambungan
jepit
Base plate baja
Sambungan kolom-pondasi
Anchorages of holding down bolts
length minimum of 75% slab depth
Portal frame
Detail sambungan – gable frame
Detail sambungan – baja ke beton
geser + momen
Apex detail
Detail – Apex Haunch
Design – 3 storey RC frames
3,5 3,5 3,5 3,5
4,0
4,0
4,0
4,0
+13,0
+9,0
+5,0
+1,0
-0.0
-1.0
30/40
30/40
30/40
30/40
30/30
175/175/40
20/30
30/35 30/35
30/40 30/40
30/40 30/40
30/40 30/40
30/30
30/30
30/30
30/30
30/30
30/30
30/30
30/30
30/30
Design – 3 storey steel frames
3,5 3,5 3,5 3,5
4,0
4,0
4,0
4,0
+13,0
+9,0
+5,0
+1,0
-0.0
-1.0
INP20
INP20
INP20
INP20
WF200
150/150/40
20/30
INP INP
INP INP
30/40 30/40
WF
WF
WF
WF
WF
WF
WF
WF
WF
30/30
WFWF
Design column base & foundation
1500
400
Angker
kolom
pedestal
300/300
baseplate
300x300x20
balok RC
300/400
Kolom WF200 200
200
300
120
280
poer pondasi
1500x1500x400
N
Nsteel = 525 kN NRC = 700 kN  75%
 0.00
BALOK
KOLOM
Design Steel Frame Syahril Taufik
Komponen Tipe Struktur
Atap Gable Frame – Baja WF
Kolom Baja WF200x200
Balok Lt 2 - 3 Komposit INP20 + plat RC
Plat Lantai Metal decking + RC t.12cm
Baseplate Baja 300x300x20mm
Balok Lt 1 RC300x400 ; kolom pedestal
Kolom Pedestal RC 300x300 h=2000mm
Pondasi Poer RC 1500x1500x400mm
Prospek Syahril Taufik
 Adanya beberapa pabrik baja di Kalimantan
Selatan dan Timur
 Bangunan dengan struktur baja sudah mulai
berkembang di Kota besar Kalimantan dan
sekitarnya (terutama commercial &
industrial building), dengan dimensi pondasi
lebih efisien daripada RC frame
 Perlu adanya tenaga ahli yang berkompeten
dan skill yang tinggi dalam menghasilkan
karya desain struktur baja
Syahril Taufik

Desain struktur portal baja dan detailing

  • 1.
    DESAIN STRUKTUR PORTALBAJA DAN DETAILING oleh: Dr. Ir. Syahril Taufik ,M.Sc.Eng Disampaikan pada Kuliah Tamu “Balikpapan Siaga Gempa” Balikpapan, 26April 2014
  • 2.
    Struktur bangunan baja DasarPeraturan Perencanaan Struktur Bangunan Baja Indonesia SNI 03 – 1729 – 2002 TATA CARA PERENCANAAN STRUKTUR BAJA UNTUK BANGUNAN GEDUNG
  • 3.
    Tujuan SNI 03– 1729 – 2002 Tujuan tata cara ini adalah untuk mengarahkan terciptanya pekerjaan perencanaan dan pelaksanaan baja yang memenuhi ketentuan minimum serta mendapatkan hasil pekerjaan struktur yang aman, nyaman, dan ekonomis. Struktur baja harus memenuhi persyaratan stabilitas struktur dengan detailing cukup
  • 4.
    Persyaratan-persyaratan Dalam perencanaan strukturbaja harus dipenuhi syarat-syarat berikut: 1) Analisis struktur harus dilakukan dengan cara-cara mekanika teknik yang baku; 2) Analisis dengan komputer, harus memberitahu- kan prinsip cara kerja program dan harus ditunjukan dengan jelas data masukan serta penjelasan data keluaran; 3) Percobaan model diperbolehkan bila diperlukan untuk menunjang analisis teoritis;
  • 5.
    Persyaratan-persyaratan 4) Analisis strukturharus dilakukan dengan model- model matematis yang mensimulasikan keadaan struktur yang sesungguhnya dilihat dari segi sifat bahan dan kekakuan unsur-unsurnya; 5) Bila cara perhitungan menyimpang dari tata cara ini, maka harus mengikuti persyaratan sebagai berikut: (1) struktur yang dihasilkan dapat dibuktikan dengan perhitungan dan atau percobaan yang cukup aman;
  • 6.
    Persyaratan-persyaratan (2) Tanggung jawabatas penyimpangan, dipikul oleh perencana dan pelaksana yang bersangkutan; (3) Perhitungan dan atau percobaan tersebut diajukan kepada panitia yang ditunjuk oleh pengawas bangunan, yang terdiri dari ahli-ahli yang diberi wewenang menentukan segala keterangan dan cara-cara tersebut. Bila perlu, panitia dapat meminta diadakan percobaan ulang, lanjutan atau tambahan. Laporan panitia yang berisi syarat-syarat dan ketentuan-ketentuan penggunaan cara tersebut mempunyai kekuatan yang sama dengan tata cara ini.
  • 7.
    Sifat mekanis bajastruktur Jenis Baja Tegangan putus minimum, fu (MPa) Tegangan leleh minimum, fy (MPa) Peregangan minimum (%) BJ 34 340 210 22 BJ 37 370 240 20 BJ 41 410 250 18 BJ 50 500 290 16 BJ 55 550 410 13
  • 8.
    Kombinasi pembebanan Berdasarkan beban-bebanyang bekerja, maka struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini:  1,4 D (1)  1,2 D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (2)  1,2 D + 1,6 (La atau H) + (gL L atau 0,8W) (3)  1,2 D + 1,3 W + gL L + 0,5 (La atau H) (4)  1,2 D ± 1,0 E + gL L (5)  0,9 D ± (1,3 W atau 1,0 E) (6)
  • 9.
    Aksi-aksi lainnya Setiap aksiyang dapat mempengaruhi kestabilan, kekuatan, dan kemampuan-layan struktur, termasuk yang disebutkan di bawah ini, harus diperhitungkan: 1) gerakan-gerakan pondasi; 2) perubahan temperatur; 3) deformasi aksial akibat ketaksesuaian ukuran; 4) pengaruh-pengaruh dinamis; 5) pembebanan pelaksanaan.
  • 10.
    Gaya-gaya horisontal minimum Padastruktur bangunan berlantai banyak harus dianggap bekerja gaya-gaya horisontal fiktif masing-masing sebesar 0,002 kali beban vertikal yang bekerja pada setiap lantai. Gaya-gaya horisontal fiktif ini harus dianggap bekerja bersama-sama hanya dengan beban mati dan beban hidup rencana dari SNI 03-1727-1989, atau penggantinya dan dibandingkan dengan persamaan (5) dan (6) untuk menghasilkan kombinasi pembebanan yang lebih berbahaya untuk keadaan- keadaan kekuatan batas dan kemampuan-layan batas.Gaya-gaya horisontal fiktif ini tidak boleh dimasukkan untuk keadaan kestabilan batas.
  • 11.
    Harga faktor reduksi(f) Kuat rencana untuk f Balok lentur Pelat badan lentur 0,90 0,90 Tekan (penampang) Tekan (komponen) 0,85 0,85 Batang tarik leleh Batang tarik fraktur 0,90 0,75 Kombinasi lentur Kombinasi tekan 0,90 0,85 Kuat rencana untuk f Kuat tekan (komp.) Kuat tumpu beton 0,95 0,60 Kuat lentur plastik Kuat lentur elastik 0,85 0,90 Baut geser Baut tumpu 0,90 0,75 Las tumpul Las pengisi 0,90 0,75
  • 12.
    Kekuatan, kekakuan dan kemampuandeformasi dari baja dan sambungan Prinsip desain struktur baja
  • 13.
    Kekuatan – multistory frame Analysis of the forces on the connection
  • 14.
  • 15.
  • 16.
  • 17.
    STEEL CONNECTION beam tobeam beam to column
  • 18.
    STEEL CONNECTION Column splices Beamsplices Critical part of steel frame  Connection
  • 19.
    STEEL CONNECTION beam tobeam beam to column
  • 20.
  • 21.
  • 22.
  • 23.
  • 24.
    Sambungan pondasi sendi rigid(1) rigid (2) rigid (3)
  • 25.
  • 26.
    Normal composite beam Deadload  deformation
  • 27.
    Cambering Sagging deformation dead load  no deflection (flat)
  • 29.
  • 30.
  • 31.
  • 32.
  • 33.
  • 34.
    Modelling – FEPdengan ANSYS 1 .494816 106.507 212.519 318.531 424.543 530.555 636.567 742.579 848.591 954.603 ANSYS 8.1 Response diff. plate thickness tp.10mm : 85kN.m tp.12mm : 95kN.m tp.15mm : 110kN.m
  • 35.
  • 36.
    Nilai kc untukkolom individual
  • 37.
    Nilai kc a)sway b) non sway
  • 38.
    Tipical sambungan columnbase sambungan sendi sambungan jepit
  • 39.
  • 40.
  • 41.
    Anchorages of holdingdown bolts length minimum of 75% slab depth
  • 42.
  • 43.
  • 44.
    Detail sambungan –baja ke beton geser + momen
  • 45.
  • 46.
  • 47.
    Design – 3storey RC frames 3,5 3,5 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,0 +13,0 +9,0 +5,0 +1,0 -0.0 -1.0 30/40 30/40 30/40 30/40 30/30 175/175/40 20/30 30/35 30/35 30/40 30/40 30/40 30/40 30/40 30/40 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30 30/30
  • 48.
    Design – 3storey steel frames 3,5 3,5 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,0 +13,0 +9,0 +5,0 +1,0 -0.0 -1.0 INP20 INP20 INP20 INP20 WF200 150/150/40 20/30 INP INP INP INP 30/40 30/40 WF WF WF WF WF WF WF WF WF 30/30 WFWF
  • 49.
    Design column base& foundation 1500 400 Angker kolom pedestal 300/300 baseplate 300x300x20 balok RC 300/400 Kolom WF200 200 200 300 120 280 poer pondasi 1500x1500x400 N Nsteel = 525 kN NRC = 700 kN  75%  0.00
  • 54.
  • 55.
  • 56.
    Design Steel FrameSyahril Taufik Komponen Tipe Struktur Atap Gable Frame – Baja WF Kolom Baja WF200x200 Balok Lt 2 - 3 Komposit INP20 + plat RC Plat Lantai Metal decking + RC t.12cm Baseplate Baja 300x300x20mm Balok Lt 1 RC300x400 ; kolom pedestal Kolom Pedestal RC 300x300 h=2000mm Pondasi Poer RC 1500x1500x400mm
  • 57.
    Prospek Syahril Taufik Adanya beberapa pabrik baja di Kalimantan Selatan dan Timur  Bangunan dengan struktur baja sudah mulai berkembang di Kota besar Kalimantan dan sekitarnya (terutama commercial & industrial building), dengan dimensi pondasi lebih efisien daripada RC frame  Perlu adanya tenaga ahli yang berkompeten dan skill yang tinggi dalam menghasilkan karya desain struktur baja
  • 58.