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
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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.