Proses Awal Perhitungan Struktur Bangunan Baja Dan Contoh

Proses awal perhitungan struktur artinya tahapan paling awal yang harus dilakukan ahli struktur bangunan, untuk memilah dan memilih material yang paling tepat untuk sebuah bangunan. Tepat disini maksudnya adalah memiliki standar kekuatan, serta kelayakan sebagai bahan bangunan. Berdasarkan peraturan yang berlaku pada sebuah negara. Dalam hal ini adalah NKRI.

Mengapa harus terbagi beberapa tahap?. Benar. Proses analisa kekuatan struktur bangunan sangat panjang. Oleh sebab itu harus dibagi dalam beberapa tahapan. Supaya lebih detail, dan meliputi segala aspek yang terkait secara langsung, maupun tidak langsung pada bangunan. Seperti yang telah kami bahas dalam artikel bagian pertama.

Proses awal perhitungan struktur bangunan secara umum

Antara lain analisa pengaruh beban vertikal ditinjau dalam model struktur tiga dimensi. Hal tersebut
dilakukan dengan tujuan, agar:
1. Beban terbagi secara merata pada tiap lantai. Sesuai dengan ketentuan dan standar yang berlaku.
2. Beban yang telah terbagi merata tersebut, di distribusikan ke balok-balok berdasarkan teori yields line. Sedangkan beban yang langsung bekerja pada balok diterima langsung oleh balok.

Khusus analisis penulangan struktur bangunan. Atau, material besi untuk beton bertulang. Unsur-unsur utama struktur bangunan, seperti balok dan tiang kolom. mempergunakan prinsip daktilitas terbatas. Sesuai dengan Tata Cara Perencanaan Struktur Beton Bertulang 1990. Untuk penulangan balok pengikat, juga demikian. Perlu Anda perhitungkan pengaruh/besaran diferensial setlement.

Perencanaan struktur utama bangunan

Struktur utama bangunan adalah pondasi. Mengingat jenis-jenis pondasi cukup banyak. Maka, sebaiknya Anda tetapkan 1 jenis saja. Supaya mudah mengidentifikasi struktur pondasi. Apakah struktur jepit, atau sendi. Dengan demikian setiap titik tumpuan (jepit), adalah sebagai telapak pondasi. Tepatnya pada titik pertemuan antara pondasi dengan tiang kolom.

1. Asumsi perhitungan dan langkah awal

Struktur utama bangunan sebaiknya Anda hitung sebagai “open frame” tiga dimensi. Salah satu alat bantu perhitungan yang terbaik saat ini adalah software SAP2000. Oleh sebab itu, untuk kelancaran proses awal perhitungan struktur bangunan, jangan hanya mengandalkan perhitungan manual. Tapi, harus di-backup oleh hitungan komputer.

Kembali soal struktur “open frame” pada umumnya ditumpu dengan perletakan jepit pada lantai dasar. Sementara pelat lantai diasumsikan sebagai pelat dua arah. Maka dari itu, beban gravitasi dari pelat ditransfer sebagai beban garis ke balok anak. Dari balok anak, beban kemudian ditransfer ke balok utama sebagai beban terpusat. Dinding-dinding diperhitungkan sebagai beban garis.

2. Tahap awal analisis struktur

Data masukan yang harus Anda miliki untuk program SAP2000, dan spread sheet Ms. Excell adalah properties penampang material, dan geometri (gambar 3 dimensi) dari struktur bangunan. Kondisi-kondisi pembebanan juga diperlukan sebagai data masukan.

Selanjutnya, seluruh beban-beban yang diterapkan pada struktur, Anda bagi menjadi beberapa bagian. Sesuai dengan kondisi beban (load condition). Lalu, pada akhir analisis kondisi beban-beban tersebut Anda kombinasikan. Sebagai bagian dari laporan perhitungan analisis strutkur bangunan.

Contoh perhitungan balok struktur baja

Semisal hendak membuat bangunan baja. Tepatnya sebuah konstruksi dak lantai 2. Salah satu material yang digunakan adalah baja WF 150. Tepatnya untuk balok anak (pembagi). Agar proses awal perhitungan struktur baja berjalan lancar. Hal-hal yang harus Anda lengkapi antara lain:

a. Standar kekuatan material baja secara umum

Berlaku secara umum terhadap semua jenis material baja profil. Serta dibutuhkan sebagai dasar untuk melakukan analisa kekuatan material, antara lain:
1. Tegangan leleh baja (yield stress), disingkat dengan fy = 240 Mpa
2. Tegangan sisa (residual stress), singkat dengan fr = 72 Mpa
3. Modulus elastis baja (modulus of elasticity) = (E) = 200.000 Mpa
4. Angka Poisson (Poisson’s ratio) = ( ʋ ) = 0,3

b Data lengkap baja WF 150

Sesuai contoh. Sebab material yang akan digunakan untuk membuat balok dak adalah baja WF 150. Maka, data tentang material yang menyerupai huruf I ini, harus Anda lengkapi. Guna memudahkan perhitungan struktur dak baja. Seperti dalam gambar berikut.

H = tinggi profil baja WF. Yakni 150 mm.
B = lebar material WF. Atau sering disebut flends (sayap WF). Adalah 75 mm.
Tf = tebal sayap. Atau, sering juga disingkat dengan kode t1. Yaitu 5 mm.
Tw atau t2 = tebal badan (web) baja WF adalah 7 mm.

Sehingga dimensi lengkap material struktur dak tersebut adalah WF 150x75x5x7 mm. Sementara data-data yang lain. Misalnya r = radius lingkaran (jari-jari) yang terbentuk pada pertemuan antara Tf dan Tw. Tidak perlu Anda tulis sebagai bagian dari dimensi material.

Namun demikian, data-data tersebut selain berlaku untuk proses awal perhitungan struktur. Pula untuk perhitungan struktur baja berikutnya. Antara lain balok utama, serta tiang kolom. Oleh sebab itu, jangan sampai salah input. Karena dampaknya sangat panjang. Lalu, untuk mengecek kesalahan semakin rumit.

c. Data balok struktur

Yaitu penjelasan tentang ukuran dan momen yang timbul pada struktur bangunan. Dalam hal ini adalah konstruksi dak baja. Pula sebagai kelanjutan dari data-data yang telah ada pada poin 1 dan 2. Antara lain:

1. Panjang elemen terhadap sumbu X (Lx) = 5.000 mm
2. Panjang elemen terhadap sumbu Y. Atau sering disebut jarak dukungan lateral (Ly) = 5.000 mm
3. Momen maksimum akibat beban terfaktor (Mu) = 2.011.918,21Nmm
4. Lalu, momen pada 1/4 bentang (MA) = 1.316.265,33 Nmm
5. Momen di tengah bentang (MB) = 2.011.918,21 Nmm
6. Momen pada 3/4 bentang (MC) = 1.316.265,33 Nmm

Dengan demikian diketahui:

• Gaya geser akibat beban terfaktor (Vu) = 1.313,4 N
• Faktor reduksi kekuatan untuk lentur (ϕb) = 0,90
• Faktor reduksi kekuatan untuk geser (ϕf) = 0,75

d. Penampang profil baja (Section Proferties)

Berdasarkan data-data diatas. Setelah proses awal perhitungan struktur baja sukses. Dengan metode rumus matematis. Maka diketahui penampang material WF 150 selengkapnya adalah:

G = modulus geser = 76.923 Mpa
J = Konstanta puntir torsi = 22.816,7 mm4 (pangkat 4)
Iw = konstanta putir lengkung = 2.531E+09 mm6 (pangkat 6)
X1 = koefisien momen tekuk torsi lateral 1 = 19.802,1 Mpa
X2 = koefisien momen tekuk torsi lateral 2 = 0,0000523 mm2/N2
Zx = modulus penampang plastis terhadap sumbu X = 98.195,0 mm³
Zy = modulus penampang plastis terhadap sumbu Y = 20.537,5 mm³

Demikian contoh tahap awal perhitungan struktur balok dak baja. Pada tahap ini sebenarnya Anda telah bisa menentukan apakah material tersebut cocok sebagai balok anak, atau tidak. Tidak disini dalam artian kurang besar. Berarti baja WF 150 harus Anda ganti menjadi WF 200.

Kemudian, lakukan kembali proses awal perhitungan struktur dak baja. Sampai Anda anggap material tersebut telah layak. Baru Anda melakukan proses analisis berikutnya. Antara lain perhitungan kekuatan momen nominal balok.

Bilamana Anda menemui kesulitan ketika mempraktekkan perhitungan ini. Silahkan kontak kami, melalui situs ini. Agar bisa memberi penjelasan secara detail. Atau, bisa juga menyiapkan perhitungan secara utuh untuk Anda. Dengan biaya jasa sangat terjangkau.