JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 56

ISSN 2580-2801

JUS TEKNO Jurnal Sains & Teknologi

PERANCANGAN KONSTRUKSI BANGUNAN UNTUK

GUDANG PABRIK BENTANGAN 10 m TINGGI 7 m DAN

LEBAR 60 m

Sigit Widiyanto

Program Studi Teknik Mesin

Sekolah Tinggi Teknologi Duta Bangsa

Abstrak Di era modern ini, pembangunan dan perkembangan teknologi maju dengan pesat

seiring dengan kemajuan di bidang ekonomi dan industri. Hal ini berdampak untuk

memacu peningkatan pembangunan seperti gedung perindustrian. Berdasarkan hal

itu, dalam perancangan struktur baja pabrik, untuk pemilihan profil baja dari tiap

struktur baja pabrik harus kuat dan tidak mudah mengalami tekuk. Pada

perancangan untuk bangunan konstruksi ini, ditentukan ukuran bentangan, tinggi,

panjang pabrik, beban atap, jarak tiang, jarak gording, tegangan bending ijin bahan,

faktor keamanan, panjang kemiringan atap, besar kelendutan, dan sudut kemiringan

atap. Ukuran-ukuran ini ditentukan sebagai analisa masing-masing komponen

bangunan konstruksi gording, kolom, dan kuda-kuda.Setelah itu, melakukan

perhitungan dimulai dengan menghitung tinjauan kekuatan gording dengan rumus:

𝞼b = M/S, sehingga didapatkan S (section modulus) untuk mencari profil gording

pada tabel. Kemudian meninjau kekakuan gording dengan rumus: 𝜸 = , dari rumus ini kita dapatkan besar momen inersia, untuk menentukan profil pada tabel. Untuk

perhitungan kuda-kuda menggunakan cara yang sama dengan perhitungan gording.

Sedangkan untuk kolom perhitungan dilakukan dengan meninjau kekuatan kolom

dengan rumus: Pk . Kemudian meninjau kolom terhadap buckling (tekukan).

Berdasarkan hasil analisa dan perhitungan dapat disimpulkan bahwa: Profil baja

untuk gording adalah profil C = 150 x 65 x 20 x 3,2 dengan Fk = 3, profil baja untuk

kuda-kuda adalah profil I = 150 x 75 x 5 x 7 dengan Fk = 3, dan profil baja untuk

kolom adalah profil I = 150 x75 x 5 x 7 tidak terjadi buckling dengan angka

kerampingan <100. Yang berarti profil keseluruhan diatas kuat dan mampu

memikul beban yang bekerja pada bangunan.

Kata kunci: Konstruksi baja, bangunan pabrik, kekuatan dan kekakuan, kekuatan

perhitungan konstruksi berdasarkan tegangan kekuatan,

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 57

PENDAHULUAN

Untuk bangunan konstruksi rangka baja, perencanaan struktur dilakukan

untuk mendapatkan suatu struktur yang stabil seperti memiliki kekuatan dan

kekakuan yang memadai, memiliki nilai ekonomis dan pembiayaan awal dan pada

saat perawatan / pemeliharaan serta kemudahan pelaksanaannya ,memiliki umur

pelayanan yang lama, dan juga penyesuaian konstruksi yang diperlukan pada masa

yang akan datang.

Itulah sebabnya mengapa semakin kompleksnya tantangan yang dihadapi

dalam perencanaan suatu konstruksi rangka baja.Tujuan dari perencanaan struktur

ini adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, kuat, kokoh, dan

memenuhi tujuan lainnya seperti aspek ekonomis dan kemudahan

pelaksanaan.Suatu struktur dikatakan stabil jika konstruksi tersebut tidak

mengalami guling, miring, atau bergeser selama umur rencana bangunan.

Dikatakan kuat dan kokoh karena kemungkinan terjadinya kegagalan struktur dan

hilangnya kemampuan struktur selama umur rencana adalah kecil dan dalam batas

yang dapat diterima serta kerusakan dan keausan yang terjadi pada konstruksi

selama umur rencana masih memenuhi batas wajar dan tidak perlu dilakukan

pemeliharaan yang berlebihan. Dalam hal ini, penentuan dimensi profil yang sesuai

sangat diperlukan sebab nantinya rofil baja yang dipilih harus kuat memikul beban-

beban yang terjadi terhadap struktur. Dalam hal tersebut sudah menjadi sudah

menjadi tugas para insinyur untuk merancang konstruksi bangunan yang kuat, dan

stabil.

Pada disiplin ilmu teknik mesin terdapat mata kuliah statika struktur dan

mekanika kekuatan material yang membahas mengenai perhitungan kekuatan dari

struktur rangka agar aman dan stabil. Oleh sebab itu, itu dalam skripsi ini penulis

mengangkat judul “PERANCANGAN BANGUNAN KONSTRUKSI BAJA

BENTANGAN 10 METER TINGGI 7 METER PANJANG 60 METER “

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 58

LANDASAN TEORI

Perencanaan Struktur

Struktur adalah satu kesatuan dan rangkaian dari beberapa elemen yang

direncanakan agar mampu menerima beban dari luar maupun berat sendiri tanpa

mengalami perubahan bentuk yang melampau batas persyaratan.

Perencanaan struktur dapat didefinisikan sebagai campuran antara seni

dan ilmu pengetahuan yang dikombinasikan dengan intuisi seorang ahli struktur

mengenai perilaku struktur dengan dasar-dasar pengetahuan dalam statika,

dinamika, mekanika, dan analisis struktur, untuk menghasilkan struktur yang

ekonomis, dan aman selama masa layannya.

Tujuan dari perencanaan struktur menurut Tata Cara Perencanaan

Struktur Baja untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002) adalah

menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, mampu layan, awet, dan

memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan kemudahan pelaksanaan.

Suatu struktur dikatakan stabil jika tidak mudah terguling, miring, atau tergeser,

selama umur rencana bangunan.

Ada dua struktur pendukung pada konstruksi baja pabrik yaitu :

1. Struktur bangunan atas

Sanggup mewujudkan perencanaan arsitektur dan harus sanggup

menjamin segi keamanan dan kenyamanan. Untuk itu bahan yang

digunakan untuk bangunan dengan kriteria perencanaan antara lain :

a. Tahan api

b. Kuat dan kokoh.

c. Ekonomis

Setiap konstruksi yang dibangun harus semurah mungkin dan

disesuaikan dengan biaya yang ada tanpa mengurangi mutu dan

kekuatan bangunan.

d. Aman dan nyaman.

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 59

Setiap banguan yang dibangun yang dibangun harus memperhatikan

aspek-aspek kenyamanan serta orang- orang yang menghuni merasa

nyaman.

Perhitungan perencanaan bangunan atas untuk bangunan berupa

gudang konstruksi baja meliputi :

a Perhitungan Gording

b.Perhitungan kuda-kuda

2. Struktur bangunan bawah

Struktur bangunan bawah adalah sistem pendukung bangunan yang

menerima beban struktur atas untuk meneruskan ke tanah di bawahnya

Perhitungan perencanaan bangunan bawah meliputi :

a Perhitungan kolom

b Perhitungan Pondasi

Tegangan

a. Pengertian Tegangan

Tegangan adalah apabila benda mendapat suatu gaya maka benda tersebut

akan mengalami tegangan yang besarnya gaya tersebut dibagi luas

penampang tersebut.

Rumus tegangan :𝞼 = F/A

Dimana : 𝞼 = Tegangan (N/m2, kg/mm2)

F = gaya (N,Kg)

A = Luas penampang (m2, mm2)

b. Macam-macam Tegangan

Tegangan dalam ilmu kekuatan bahan dibagi menjadi:

1. tegangan tarik (tensile stress)

adalah apabila suatu batang mengalami gaya tarik, atau yang searah

sumbu dan menajuhi sumbu.

Rumus :𝞼t = F/A atau

F = gaya (N,Kg)

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 60

A = Luas Penampang

𝞼b = Tegangan bengkok ijin bahan

Gambar tegangan tarik

2. Tegangan Tekan

Merupakan tegangan yang diakibatkan oleh gaya yang searah sumbu

dan mendekati titik.

Rumus :𝞼c = F/A atau

Dimana :

F = gaya (N,Kg)

A = Luas Penampang

𝞼b = Tegangan bengkok ijin bahan

Gambar tegangan tekan

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 61

3. Tegangan geser

Merupakan tegangan yang diakibatkan oleh gaya yang tegak lurus

sumbu.

Gambar Tegangan Geser

Rumus : atau 0,5-0,6 𝞼t ijin bahan

4. Tegangan Puntir

Merupakan tegangan yang diakibatkan oleh gaya, sehingga benda

terpuntir.

Rumus :

Dimana : Mp = Momen Puntir

Wp = Momen tahanan puntir

Gambar tegangan Puntir

5. Tegangan Lengkung / Bengkok

Merupakan tegangan yang disebabkan gaya yang mengakibatkan

bengkok.

Rumus : atau =

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 62

Dimana :Mb = Momen Lengkung

Wb = Momen tahanan Lengkung

I/c, S = Modulus penampang

Gambar tegangan Lengkung

A. Tegangan Ijin Bahan

Dalam ilmu mekanika bahan, kekuatan adalah kemampuan suatu struktur

untuk memikul atau menyalurkan beban. Kemudian Kekuatan aktual suatu

struktur harus melebihi kekuatan yang dibutuhkan. Rasio kekuatan

aktual terhadap kekuatan yang dibutuhkan disebut faktor keamanan.

Faktor keamanan =

Tentu saja, faktor keamanan harus lebih besar daripada 1,0 jika kegagalan

ingin dihindari. Gording

Konstruksi gording merupakan struktur balok atap yang membagi bentangan

atap dalam jarak-jarak yang lebih kecil dan menghubungkan antar kuda-kuda.

Dalam menentukan profil gording dalam suatu konstruksi maka rumus yang

dipakai adalah balok jepitan dengan pembebanan merata.

w N/m

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 63

A L B

Dari gambar diatas diperoleh persamaan :

MA = MB =

EI𝜸 maks =

Dari rumus diatas, maka untuk menetukan profil gording melakukan:

a. tinjauan terhadap kekuatan,

Dimana : 𝞼B ijin bahan >

Dari rumus diatas akan didapatkan nilai S, kemudian S ini yang dicari pada tabel

profil konstruksi baja.

b. Tinjauan terhadap kekakuan

Dimana: kekakuan= = 600

EI𝜸 maks =

Dimana: E = modulus elastisitas

I = momen inersia

w = berat per satuan panjang

L = panjang gording

𝜸 = panjang lendutan

Sehingga dari persamaan diatas diperoleh I, untuk mencari pada tabel yang sesuai

dengan besarnya I yang dihitung.

Kuda-Kuda

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 64

Konstruksi kuda-kuda ialah merupakan struktur balok yang berbentuk susunan

rangka batang yang berfungsi untuk mendukung beban atap termasuk juga beratnya

sendiri dan sekaligus dapat memberikan bentuk pada atapnya. Kuda-kuda

merupakan penyangga utama pada struktur atap.

Metodologi Perancangan

Dalam melakukan perancangan konstruksi baja ini, untuk mengumpulkan data

dan menentukan desain struktur bangunan pabrikini dilakukan observasi terhadap

konstruksi bangunan pabrik yang telah ada.

Tahapan Perancangan

Dalam melakukan perancangan konstruksi ini dilakukan melalui tahapan-

tahapan rancangan yang disajikan dalam bentuk diagram alir di bawah ini

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 65

Ok

NG

Ok

kebutuhan

Perancangan

gambar/sketsa

Bangunan

Pekerjaan

Analisa

dan

Perhitunga

n

Bagian

Bangunan

Gamba

r

Desain

selesai

Validasi Data

Peningkatan dan

Perbaikan

Peningkatan dan

Perbaikan

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 66

ANALISA DAN PEMBAHASAN

PERHITUNGAN GORDING

gording

kuda-kuda

4.1 Gambar Diagram Benda Bebas Konstruksi Gording kolom

A. Tinjauan Terhadap Kekuatan

Pada perancangan gording ini profil yang dipakai yaitu profil C.

Diketahui :Beban yang menimpa struktur per satuan penampang

Bahan Baja BJ 41

( W ) = 100 kg/m2

Kemiringan atap = 150

Panjang kemiringan atap (L) = 6 meter = 600 cm

𝞼b max baja = 4800 kg/cm2

Faktor keamanan = 3

𝞼b ijin = 4800/3 =1600 kg/cm2

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 67

Ditanyakan: ukuran profil gording yang bisa dipakai pada struktur?

Jawab :

W=1,7 kg/cm

600 cm

4.2 Gambar Diagram benda bebas gording tinjauan terhadap

kekuatan

W = 100 kg/m2 x 1,7 m = 170 kg/m = 1,7 kg/cm

Maka 𝞼b ijin >

M =

M = 1,7 kg/cm (600)2(cm)2

12

M = 51.000 kg.cm

Tegangan bengkok ijin bahan gording

𝞼b/fk = 4800/3 = 1600 kg/cm2

1600 kg/cm2 >

S >

S > 31,8 cm3

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 68

B. Tinjauan terhadap kekakuan

W=1,7 kg/cm

600 cm

4.3 Gambar Diagram benda bebas gording tinjauan terhadap kekakuan

Rumus : E.I.𝜸 =

Kekakuan :

L/ 𝜸 = 600

𝜸 = 600 cm/600 = 1 cm

E =2,1 x 106 kg/cm2

E.I.1 cm >

I >

I > 273,18 cm4

maka kita pilih profil C yang memenuhi

S > 31, 8 cm3

I > 273,18 cm4

Dan berdasarkan tabel profil konstruksi baja didapatkan profil C ukuran 150 x 65

x 20 x 3.2

Dengan data : Zx = 44,3 cm3

Zy = 12,2 cm3

Ix = 332 cm4

Iy = 53,8 cm4

w = 7,5 kg/m

A = 9,5 cm2

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 69

Gambar profil C

PERHITUNGAN KUDA-KUDA

Direncanakan kuda-kuda dengan: Bahan baja BJ 41

𝞼b maksimum = 4800kg/cm2

A. Perhitungnan Akibat beban Atap

4.2 Gambar Diagram benda bebas akibat beban atap

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 70

Diketahui : w = 100 kg/cm2 x L

= 100 kg/cm2 x 6 m = 600 kg/m

= 6 kg/cm

Profil yang digunakan dalam perancangan kuda-kuda ini menggunakan profil I

wide flange

Tinjauan terhadap kekuatan

530 cm

4.3 Gambar diagram benda bebas kuda-kuda tinjauan terhadap kekuatan akibat

beban atap

𝞼B ijin bahan >

M =

M = 6 kg/cm (530)2(cm)2

12

M = 140.450 kg.cm

Tegangan bengkok ijin bahan kuda-kuda

𝞼b/fk = 4800/3 = 1600 kg/cm2

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 71

1600 kg/cm2 >

S >

S1 > 87,78 cm3

Tinjauan terhadap kekakuan

EI 𝜸 =

530 cm

4.4 Gambar diagram benda bebas kuda-kuda tinjauan terhadap kekakuan akibat

beban atap

Kita ambil kekakuan

L/ 𝜸 = 600

𝜸 = 530 cm / 600

= 0,95 cm = 1 cm

E.I.1 cm >

I1 >

I1 > 587 cm4

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 72

B. Perhitungan kuda-kuda akibat beban gording

4.6 Gambar diagram benda bebas kuda-kuda dengan beban gording

Berat 1 gording = 7,5 kg/m x 6m = 45 kg

Maka pada satu kuda-kuda ada 4 gording dengan konservasi terpusat

Maka beban total = 45 kg x 4 = 180 kg

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 73

Tinjauan beban bending akibat beban gording

P=180 kg

4.7 Gambar diagram benda bebas tinjauan kekuatan kuda-kuda akibat beban

gording

Tinjauan terhadap kekuatan

𝞼B ijin bahan >

M =

M = 180 kg x 530 cm

8

M = 11.925 kg.cm

Tegangan bengkok ijin bahan kuda-kuda

𝞼b/fk = 4800/3 = 1600 kg/cm2

1600 kg/cm2 >

S >

S2 > 7,45 cm3

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 74

. Tinjauan kekakuan akibat berat gording

P = 180 kg

4.8 Gambar diagram benda bebas tinjauan kekakuan kuda-kuda akibat beban

gording

L/ 𝜸 = 600

𝜸 = 530 cm / 600

= 0,95 cm dibulatkan menjadi 1 cm

E.I.1 cm >

I2 >

I2 > 66,46 cm4

Maka profil yang dipilih sesuai dengan

S = S1 + S2

= 87,83 cm3 + 7,45 cm3

= 95,28 cm3

I = I1 + I2

= 587 cm4 +66,46 cm4

= 669,67 cm4

Maka profil I yang dipilih adalah 200 x 100 x 5,5 x 8

Dengan data : Zx = 184 cm3

Zy = 26 cm3

Ix = 1840 cm4

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 75

Iy = 134 cm4

w = 21,3 kg/m

A = 27,16 cm2

Gambar profil kuda-kuda

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 76

Perhitungan Kolom

kolom

P Total atap

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 77

Lk = 7 m

4.9 Gambar Diagram Benda Bebas dengan Beban Atap dan Gording

Direncanakan profil untuk kolom mengunakan profil wf 200 x 100 x 5,5 x 8

Dengan data : Zx = 184 cm3

Zy = 26 cm3

Jx = 1.840 cm4

Jy = 134 cm4

Bahan baja BJ 41 𝞼b ijin = 4.800 kg/cm2

rumus : P atap = w x L1 x L2

L1 = jarak kolom ke kolom

L2 = panjang kemiringan atap

P atap = 2 x 100 kg/m2 x 6m x 6m = 3.600 kg

P gording = 45 kg/batang x 4 = 180 kg

P kuda-kuda = 25,7 kg/m x 5,7 m x 1 batang = 146,49 kg

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 78

P total = 7.200 kg + 180 kg +146,49 kg = 7.526,49 kg

Tinjauan kekuatan untuk kolom

Pk =

Dimana :E = modulus elastisitas baja = 2,1 x 106 kg/cm2

Iyy = momen inersia profil gording terhadap sumbu y = 134 cm4 (lihat

pada tabel profil baja konstruksi)

L = Tinggi kolom

Pk =

=

=

= 90.595 kg = 90,595 ton

Maka faktor keamanan adalah = 12

Tinjauan terhadap buckling (tekukan)

Untuk mengetahui terjadi buckling pada kolom atau tidak maka dihitung dengan

angka kerampingan :

𝞚 = L/R < 100 maka tidak terjadi tekuk cukup ditinjau dengan tekan

Bila 𝞚 > 100 akan terjadi tekukan

𝞚 =Lk/R = 175/8,24 = 21,23

maka tidak terjadi buckling sehingga perlu ditinjau tegangan tekan

𝞼c ijin >

𝞼c ijin = = 4.000 kg/cm2

𝞼c ijin = = 333,33 kg/cm2

𝞼c yang terjadi =

= 277 kg/cm2

𝞼c yang terjadi < 333,33 kg/cm2 maka kolom aman dengan faktor keamanan 12

JUS TEKNO VOL. 02 NO. 01 (2018) 79

KESIMPULAN

Dari hasil analisa dan perhitungan perancangan konstruksi baja pabrik

dengan bentangan 10 meter, tinggi 7 meter, dan panjang 60 meter, dapat

diambil kesimpulan bahwa :

1. Profil baja untuk gording yang sesuai yaitu profil C dengan ukuran

150 x 65 x 20 x 3,2

2. Profil baja untuk kuda-kuda yang sesuai yaitu profil I dengan ukuran

200 x 100 x 5,5 x 8

3. Profil baja untuk kolom yang sesuai yaitu profil I dengan ukuran 200

x 100 x 5,5 x 8 dengan faktor keamanan 12