WS Castelated kastela

5/11/2018 WS Castelated kastela

1/9

PERBANDINGAN KEKUATAN PROFIL WF BIASA DENGANPROFIL WF KASTELA PADA STRUKTUR RANGKA GABLE

PERBANDINGAN KEKUATAN PROFIL WF BIASA DENGANPROFIL WF KASTELA PADA STRUKTUR RANGKA GABLE

Jap Tji Beng IEmelia Kartikasari Natawidjaya/

ABSTRACT'Wide Flange is widely used in industrial building. This is a short cut study of the comparisonin strength between WF beam and Castellated beam in Gable Frame. completed with tableand graphics with gable frame structure span between 10 to 40 meters.Design analysis is based on AJSC's Load and Resistance Factor Design (LRFD) method. Basicdesign procedures involve determination of maximum nominal flexural capacity, maximumnominal shear capacity, and interaction of flexure and shear. The maximum nominal flexuralcapacity is calculated using standard strength procedures for non-composite section, taking intoaccount the loss material within the web. The maximum nominal shear capacity is based on asimplified hinge mechanism, with one hinge at each corner of the opening. The general designapproach is identical for composite and non-composite members, with or without openingreinforcement. The design procedures apply only to compact section. In this paper the designproper;ies using A36 steel, the yield point of A36 steel IS taken as c r y ;;:c 36,26 Ksi or 250N rrn m", A I! the measurements in Sf un it.Key words Gable frame, Wide Flange beam. Castellated beam, capacity ratio

ABSTRAKProfil Wide Flange banyak digunakan dalam bangunan industri, Tulisan ini mcmbahas studisingkat tentang perbandingan kekuatan profil WF biasa dengan profil WF Kastela padastruktur rangka gable, dilengkapi tabe] dan grafik dengan bentang struktur rangka gableantara 10 sampai 40 meter.Analisis desain berdasarkan metode AISC Load and Resistance Factor Design (LRFD). Prosedurdesain meliputi determinasi kapasitas momen nominal maksirnum, kapasitas geser nominalmaksimum, dan interaksi mornen dan geser. Kapasitas mamen nominal rnaksirnurn yangdianalisis rnenggunakan prosedur kekuatan standar untuk penampang non komposit. Kapasitasgeser nominal maksimum juga dianalisis berdasarkan penyederhanaan rnekanisrne sendi, dengansatu sendi pada setiap sudut penampang badan yang terbuka, Pendekatan desain secara urnumadalah identik untuk penampang kornposit maupun non kornposit dengan atau tanpa perkuataupada penarnpang badan yang terbuka. Mutu baja yang digunakan A36M dengan tegangan leleh36,26 Ksi atau 250 N/mml. Semua ukuran menggunakan sistem SI.Kata Kunci : rangka Gable, balok Wide Flange, balok Kastela, rasio kapasitas

IStaf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Tarumanagara2 Alumni Jurusan Teknik Sipil Universitas Tarurnanagara

89


2/9

JLiRNAL TEKNIK SIPIL F.T. UNTAR INO.I TAHUN KE IV - MARET 11998

1. PENDAHULUANPada era pembangunan di Indonesia saatIn! banyak pekerjaan konstruksibangunan menggunakan konstruksi bajascbagai struktur utama. Di sampingkcmampuan baja yang cukup besaruntuk menahan kekuatan tarik dan tekanwalaupun dari bahan baja dengan jenisyang paling rendah kekuatannya, jugamempunyai perbandingan kekuatan per -volume yang lebih tinggi dibandingkandengan bahan - bahan bangunan lainnyayang umum dipakai.Bagian - bagian konstruksi baja dapatdipersiapkan di bengkel, sehinggakegiatan yang dilakukan di lapanganberupa kegiatan pcmasangan bagian -bagian konstruksi yang telahdipersiapkan. Sebagian besar komponenkonstruksi mempunyai bentuk standardan sifat - sifat yang tertentu sertamudah diperoleh di pasaran. Biasanyaprofil Wide Flange digunakan untukstruktur pendukung beban padabangunan kornersil, maupun bangunanindustri.Dengan harga bahan

bajabangunan

yang relatifhususnya bahanharganya semakin meningkat, makadengan menggunakan balok Kastela

( Castellated Beam) dalam pelaksanaankonstruksi akan diperoleh suatupenghematan biaya yang cukup berartidari segi penggunaan material baja, disamping lebih bersifat padat karya.

2. TllllJAUAN TEOR} DASARStudi rru dilakukan pad a bangunanindustri yang biasanya menggunakanstruktur rangka gable. Rangka gableadalah suatu bangunan bertingkat satuyang dibangun dengan atap pel anadengan rangka struktur yang non-rectangular. Struktur rangka gable

rafter, kolorn, haunch,(stiffener ), perletakan (base

terdiri daripengakuplate).Analisis ditekankan untuk mendapatkanrasio kapasitas yaitu sampai sejauh manasuatu peningkatan kapasitas profil dapatdilakukan dengan menggunakan balokKastela dengan pembandingnya adalahprofiJ Wide Flange biasa pada rafterstruktur rangka gable bertumpuan sendi.(Gambar 1. Struktur rangka Gable ).Balok Kastela (Castellated Beam )adalah sebutan yang umumdipergunakan untuk jenis Open WebExpanded Beam yang dibuat denganmempertinggi profil baja dengan caramembuat lubang ~ lubang yang seragam

90


3/9

PERBANDINGAN KEKUATA N PROFIL WF BIASA DENGA NPROFIL WF KASTELA PADA STRUKTUR RANGKA GABLE

bentuknya pada pelat badan profil sesuaidengan pola (pattern) yang telahditentukan dan kemudian diadakanpemotongan zig - zag pada badan profiltersebut. Kedua potongan tersebutkemudian digeser satu terhadap yanglain maka akan diperoleh bentuk balokdengan lubang - lubang pada pe1atbadan sepanjang bentangan balok dankernudian diadakan penyambungandengan menggunakan las. (Garnbar 2,Langkah-langkah pernbuatan balokKastela)Hasil akhirnya yaitu suatu balok dengantinggi, kekuatan, dan kekakuan yanglebih besar daripada profil WF aslinya,tapi yang terpenting adalah beratnyasarna.Balok Kastela cukup banyak digunakanuntuk kelas konstruksi ringan danmenengah serta untuk bentang yangsedang hingga bentang yang besar.Adanya lubang - lubang pada pelatbad an yang merupakan bag ian yanglemah, maka penggunaan balok Kastelasebagai balok konstruksi akibat bebandinamik , torsi dan beban terpusatdiusahakan dipikul oleh bagiankonstruksi lainnya, sehingga balokKastela tidak langsung menahan bebantersebut.

Gl.lUfRAur:'DEIIQUrItOfI.WFUU(8)

... o ~ .;t< ,~, .. ,--/. . . - . . . .. .= -:_ : ;; : :. : : . : :_

6,. ._I

OAILE: FlUME DENOAN HlOFtL WI. KAaT.u.(b)

Garnbar 1. Struktur rangka Gable

91


4/9

JU RNA L TEKNIK SIPIL F.T . UNTAR I NO.1 TAHUN KE IV - MARET! 1998

, . ,

'"

, . ,PoQn..ambu!1glln "lI '. -enggunnkan l ee

Gambar 2. Langkah-Iangkah pembuatanBalok Kastela.

3. DESKRIPSI STUDI KASUSPeninjauan studi kasus ini dilakukanpada struktur rangka gable denganbentang antara 10 sampai 40 meterdengan data sebagai berikut :Penutup Atap KLIP-LOK HI TENBerat / m2 5,26 kg/mJarak trave 6 meterKerniringan atap 5Jumlah trekstang 2Jarak trekstang 2 meterKombinasi pembebanan pada strukturrangka gable berdasarkan LRFDSpesification, Sec. A4.1.Kombinasi pembebanan adalah sebagaiberikut:1,4D1,2D+l,6L1,2D+0,5L1,2D+l,6L+0,8W1,2D + 0,5 L + 1,3W0,9D+l,3W0,9D-l,3Wdengan :D (dead load) =0,3 x 6 = 1,8 KN/mR (ra.in load) = 0,2 x 6 = 1,2 KN/mW (wind load) =0,25 KN/m2

92


5/9

PERBA1\:D ING,\N KEKUATAN PROFIL WF BIASA DENGANPROFIL WF KASTELA PADA STRUKTUR RANGKA GABLE

Sifat-sifat penampang yang diperolehdari hasil perhitungan adalah sebagaiberikut

bf

TI

t_ _ t ;Gambar 3. Profil WF biasaTabel 1. Ukuran Profil WF biasaLlktJRAN br . . . rf A ].10.1 W~ ~, . . , _\Y'F. l~IU1."-6.' ljO J2j ]76t'i 4,O~ 29.6

\VT. JOO.1511.6,!.' so o '''' "j 4673 1,21 36_,WF_lSO'.17.'i.7.U 3 S C 171 " 6.3l4 13,6 4 9 . 0 6~. 401.200.' .1 .5 400 200 I) MI2 -n;7 WT.4051O-.200.' .14 4j() 200 " %7-6 Do,5 7.WF.SDD.100.1o.lfI joe 200 10 16 11420 ~7.8 ~9.1

hf

dg

Gambar 4. Profil WF Kastela

Tabe12. Ukuran Profil WF KastelaUKUIIA.'1 dg .r ~ 1~1 ! : > 1._.HY w..,~WFK. ::\15 IH 4392 9.


6/9

JURNAL TEKNIK SIPIL F.T. UNTAI{ iNO.l TAHlIN KE IV - MARET (19911

berukuran WF Kastela WF K 250 -WF K 500 , dengan berbagai macambentang untuk tiap ukuran balok denganinkremental 1 meter (Tabel 3. ProfilWF Biasa dan WF K dengan berbagaibentang hasil analisis ).

Tabel 3. Profil WF Biasa dan WF Kdengan berbagai bentang hasii analisis,

WF BIASA BENTANGWF. 250.125.6.9 10 - 16 meterWF. 300.150.6,5.9 16 - 21 meterWF.350.175.7.11 20 - 26 meterWF.400.200.&.13 25 -33 meterWF.450.150.6,5.9 32 - 37 meterWF.500.200.10.16 35 - 40 meterWFKASTELA BENTANGWF K. 250 (375) 10- 20 meterWF K. 300 (450) 16 - 25 meterWF K. 350 (525) 20 - 31 meterWF K. 400 (600) 25 - 40 meterWF K. 450 (675) 32 - 40 meterWF K. 500 (750) 35 - 40 meter

Analisis dibatasi sampal bentang 40meter.

Contoh dan salah satu hasil perhitunganrasio kapasitas profil dapat dilihat padatabel 4. dan gambar 5. yang dihasilkandari tabel 4. tersebut.Secara keseluruhan rasio kapasitas padatabel 3 menghasilkan gambar 6.

T bel ~ R . K ita P tilWF 0 P fil-, 1$10 apas 5 ro 1 engan ro IWFK.lliO[1i25

L Mn Mc WF.3SO Mn Mc WFK 350(525)10 39.5 177.8-01 0.2221 3oB .J6 2~1M1 0.14743116.. .-11 44.12 177.8-01 0.2461 44.06 200.1119 01694151512 SO.48 177.8-01 0.2839 SO.43 260.189 0.1936204713 57.47 T 77.s r _.0.3232 57.41 200.189 0.22Q6471 --,. 65.09 177.64 0.361> 6502 260.189 0.2498950415 73.32 177.8-01 0.4123 73.25 260.189 ij.2815256616 82.17 177.84 0.42 82.09 260.189 0.3155011317 91.63 177.84 0.5152 91.54 260.189 0.3518208518 101.7 177.84 0.5718 101.6 260.189 0.3904850219 112.4 177.84 0.6318 112.2 260.189 0.4311601720 123.6 177.84 0.6951 123.4 260.189 0.47442393 ._ -21 135.5 177.64 0.7a18 135.3 260.189 0.51989083~2 147.9 177_84 0.8317 147.7- - 260.169 0.5676253223 160.9 17"1.3:4- 0.9049 160.6 260.169 0.61720462-24 174.5 177.84 0.9613 174.2 260.169 0.6693205325 188.7 177.64 1.0608 188.3 260.189 b.7236655926 203.4 177.34 1.1437 203 260.169 0.78016293'2f - 2 1 3 - : 7 " .-177.84 218.3 260.189 0.8388125528 234.5 177.84 ._. 234.1 260.189 0.8996144529 2SO.11 177.84 250.4 260.189 0.962530230 267.9 177.84 267.4 260.189 1.0275213631 285.4 177.84 - 284_8 260.189 1.094587931-32 -;jOjj- 117.84 302.8 260.189 .33 321.9 177.84 321 .3 200.18934 341 177.84-- -- - - -340.4- 200-:-1"89 -.35 300.6 177.84 - ..._-- .. -359:9 260.1SS36 380.6 177.84 380 Z60.1SS ..... ~-37 401.2 177.84 400.3 260.189 .36 422.4 177.84 421.4 260 189 ---~--_.39 444 177.84 443 260.18940 461>.1 177.84 465 260.189' -_ .. ..

94


7/9

PERBANDINGAN KEKUATAN PROFIL WF BIASA DENGANPROFit WF KASTELA PADA STR UK TUR RA NG KA GA BLE

III< Del-U S


8/9

_._ _.__.JURNAL TEKNIK SIPIL r.r. UNTA R / NO.1 TAH UN KE IV - :v iA RET! 1998

5. KESIMPULANDilihat dari garnbar 6. hubungan raSIOkapasitas dengan bentang pada profilWF biasa dengan profil WF Kastela,dibuktikan bahwa dengan berat yangsarna, kekuatan profil Kastela lebihtinggi dibandingkan dengan profil WFbiasa.Manfaat balok Kastela adalahmenghasilkan balok yang lebih rmganbagi konstruksi secara keseluruhan,Dengan makin nngan berat suatukonstruksi, diperkirakan dapatmenghemat segi biaya. Dan In! berartimemenuhi salah satu tujuan perencanaanyang baik yaitu segi ekonomis proyekdapat dipenuhi.

6. SARANPenelitian lebih lanjut dapat dilakukandengan penekanan terhadap besarnyapenghernatan biaya yang dapat dicapaidengan pemakaian balok Kastela padasuatu konstruksi bangunan karena adapenambahan ongkos ke~a dan ongkasbahan pemasangan pengaku (Stiffener).

DAFT AR PUSTAKAAmerican Institute of Steel

Construction - A.I.S.C (1980),Manual of Steel Construction,

8 tho Ed. ,Illinois : ALS.C. Inc.ASCE Task Committee on Design

Criteria for Composite Structuresin Steel and Concrete (1992).Proposed Spesification for StructuralSteel Beams with Web Openings,Journal of Structural Engineering,Vol. 118, No. 12. pp: 3315-3324,December.

ASCE Task Committee on DesignCriteria for Composite Structuresin Steel and Concrete (1992).Commentary on ProposedSpesificationfor.Structural SteelBeams with Web Openings (withDesign Example), Journal ofStructural Engineering, Vol. 118,No. 12. pp: 3325-3349, December.

Bruce G. Johnson. F.J. Lin. Theodorev. Galambos (1996). Basic SteelDesign with LRFD, Prentice-Hall,Inc. > New Jersey.

Gaylord, Edwin Henry (1992).Design oj Steel Structures. 3 rd. Ed.

Load and Resistance Factor Design -LRFD (1994). Manual of SteelConstruction, 2 nd. Ed.

Natawidjaya, Ernelia. K (1997).Perbandingan Kekuatan Profil WFBiasa dengan Profil WF KastelaPada Struktur Rangka Gable,

96


9/9

PERBANDINGA N KEKUATAN PROFIL WF BIASA DENGANPROFIL WF KASTELA PADA STRUKTUR RANGKA GABLE

skripsi sarjana, UniversitasTarumanagara.

Rokach, Ahraham.J. (1991).Theory and Problems of StructuralSteel Design (LRFD Method),Schaum's Outline Series, McGraw-Hill, Inc., Singapore.

Salmon, Charles.G . Johnson, J.E.(1990). Steel Structures Design andBehaviour, Emphasizing LRFD,3 rd. Ed., Harper Collins,Publisher.Inc., New York.

Smith, J.C., Structural Steel Design(LRFD Approach), 2 nd Ed.,NorthCarolina State University.

Sosrodjojo, lwan Gunawan (1986)Perencanaan Balok Castellasebagai Unsur Balok Do/amKonstruksi Baja, skripsi, JurusanTeknik Sipil UniversitasTarumariagara.

Srimani S. L.& P . K. Das., (1984)Handbook For The Design of WebOpening Structure, 10 nd. Ed.,Rotterdam. A. A. Balkema.

Subcommittee on Beam With WebOpenings of The TaskCommittee On Flexural MemberOf the Structural Division, (1971).Suggested Design Guides ForBeams With Web Hole., Journal

of The Structural Division.,Proceedings of The AmericanSociety of Civil Engineers.Vol. 97. No. ST. 11.pp: 2707 - 2728, November.

97

Documents

WS Castelated kastela