kata pengantar - repository.uph.edurepository.uph.edu/1063/3/toc.pdfdan desain balok baja...

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan

rahmat yang telah diberikan-Nya sehingga Tugas Akhir ini dapat diselesaikan

oleh penulis dengan baik dan sesuai dengan waktu yang sudah ditentukan.

Tugas Akhir dengan judul “STUDI ANALISIS DAN DESAIN BALOK BAJA

MENGGUNAKAN PROGRAM KOMPUTER REKAYASA” ini ditujukan untuk

memenuhi sebagian persyaratan akademik guna memperoleh gelar Sarjana Teknik

Strata Satu Universitas Pelita Harapan, Karawaci.

Penulis menyadari bahwa tanpa bimbingan, dukungan, dan doa dari berbagai

pihak, Tugas Akhir ini tidak akan dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Oleh

karena itu penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada

semua pihak yang telah membantu dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini,

yaitu kepada :

1) Bapak Prof. Dr. Manlian Ronald A. S., ST., MT, selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Pelita Harapan;

2) Bapak Dr.-Ing. Jack Widjajakusuma, selaku Ketua Jurusan Teknik Sipil

Universitas Pelita Harapan;

3) Bapak Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto, MT., selaku Dosen Pembimbing Tugas

Akhir yang telah memberikan bimbingan, dukungan, dan nasihat.

4) Seluruh dosen dan staf keluarga besar Jurusan Teknik Sipil yang telah

memberikan banyak ilmu pengetahuan dan bantuan kepada penulis selama

berkuliah di Universitas Pelita Harapan.

viii

5) Orang tua dan keluarga tercinta, atas dukungan, doa, dan motivasi yang

diberikan selama penulisan Tugas Akhir ini;

6) Agustini Ines Kurniawan, Sylvia Puteri Utama, Felysia Tjahjana, dan teman-

teman Keluarga Mahasiswa Vidya Buddhis lainnya, yang terus memberikan

dukungan dan bantuan kepada penulis selama penulisan Tugas Akhir ini;

7) Yudha Prawira, Nike Triclareza, Kuirinus Ryan Winata, Risky Kurniawan,

Vicky Oei, Ahmad Naufall Fadhillah dan teman-teman angkatan 2011 Jurusan

Teknik Sipil lainnya, sebagai teman seperjuangan penulis selama berkuliah di

Universitas Pelita Harapan yang telah memberikan dukungan dan doa kepada

penulis;

8) Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu oleh penulis.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh

sebab itu, kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca akan sangat

bermanfaat bagi penulis. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini

dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya.

Tangerang, 5 Agustus 2016

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TUGAS AKHIR

PERSETUJUAN DOSEN PEMBIMBING TUGAS AKHIR

PERSETUJUAN TIM PENGUJI TUGAS AKHIR

ABSTRAK .............................................................................................................. v

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah ........................................................................... 3

1.3 Maksud dan Tujuan Penelitian .......................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ................................................................................ 4

1.5 Sistematika Penulisan ........................................................................ 5

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Umum ............................................................................................... 7

2.2 Analisis Elastis-Linier ...................................................................... 8

2.3 Desain ............................................................................................... 9

2.4 Balok Lentur ..................................................................................... 9

2.5 Klasifikasi Profil ............................................................................. 10

2.6 Perilaku dan Parameter Perencanaan Balok ................................... 12

2.6.1 Tekuk Torsi Lateral ............................................................... 13

2.6.1.1 Pertambatan Literal (Lb) ............................................ 14

2.6.1.2 Bentuk Momen dan Faktor Cb .................................. 15

2.6.2 Tekuk Lokal .......................................................................... 16

2.7 Klasifikasi dan Perhitungan Kuat Batas ......................................... 17

2.8 Kuat Lentur Nominal ...................................................................... 18

2.8.1 Profil-I dan U Kompak (AISC-F2) ....................................... 19

x

2.8.2 Profil Badan Kompak (AISC-F3) ......................................... 22

2.8.3 Profil Badan Non-Langsing (AISC-F4) ................................ 23

2.8.4 Profil Badan Langsing (AISC-F5) ........................................ 30

2.9 SAP2000 ......................................................................................... 33

2.9.1 Parameter Desain Lb SAP2000 ............................................. 34

2.9.2 Faktor Cb ............................................................................... 35

2.9.3 Klasifikasi Penampang .......................................................... 35

2.10 STAAD PRO .................................................................................. 35

2.10.1 Klasifikasi Penampang ........................................................ 37

2.10.2 Kapasitas Penampang.......................................................... 37

2.10.3 Parameter Desain ................................................................ 37

BAB III ANALISIS DAN DESAIN BALOK MENGGUNAKAN SAP2000

DAN STAAD PRO

3.1 Pendahuluan ................................................................................... 41

3.2 Pengujian Menggunakan SAP2000 ................................................ 42

3.2.1 Umum ................................................................................. 42

3.2.2 Balok Kantilever (Satu Segmen Utuh) ............................... 43

3.2.3 Balok Kantilever (Tiga Segmen Tersambung Menerus) ... 46

3.2.4 Balok Dua Tumpuan Ketentuan F3 (Satu Segmen Utuh) .. 48

3.2.5 Balok Dua Tumpuan Ketentuan F3 (Tiga Segmen

Tersambung Menerus) ....................................................... 50







3.2.10 Balok Dua Tumpuan F4 dengan Sayap Non-Kompak (Satu

Segmen).............................................................................. 59

3.2.11 Balok Dua Tumpuan F4 dengan Sayap Non-Kompak (Tiga

Segmen).............................................................................. 62

xi


Segmen).............................................................................. 63


Segmen).............................................................................. 66

3.3 Pengujian Menggunakan STAAD PRO ......................................... 67

3.3.1 Umum ................................................................................. 67

3.3.2 Balok Kantilever (Satu Segmen Utuh) ............................... 68

3.3.3 Balok Kantilever (Tiga Segmen Tersambung Menerus) ... 70











Segmen).............................................................................. 81


Segmen).............................................................................. 82


Segmen).............................................................................. 84


Segmen).............................................................................. 85

BAB IV EVALUASI HASIL DESAIN SAP2000 DAN STAAD PRO

TERHADAP PARAMETER UJI

4.1 Pendahuluan ................................................................................... 88

4.2 Evaluasi Balok Kantilever Menggunakan SAP2000 ...................... 90

4.3 Evaluasi Balok Kantilever Menggunakan STAAD PRO .............. 93

4.4 Evaluasi Balok Dua Tumpuan Menggunakan SAP2000 ................ 97

4.5 Evaluasi Balok Dua Tumpuan Menggunakan STAAD PRO ....... 104

xii

4.6 Evaluasi Karakter Program Saat Menentukan Parameter Desain 110

4.6.1 Pengujian Karakter Program SAP2000 .............................. 111

4.6.2 Pengujian Karakter SAP2000 Dalam Menentukan Lb ....... 115

4.6.3 Pengujian Karakter Program STAAD PRO ....................... 118

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ................................................................................... 124

5.2 Saran ............................................................................................. 125

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 127

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tekuk Lokal Pada Pelat Badan dan Sayap ...................................... 10

Gambar 2.2 Pengaruh Pusat-Berat, Pusat-Geser, dan Beban .............................. 13

Gambar 2.3 Fenomena Tekuk Torsi Lateral Pada Balok .................................... 13

Gambar 2.4 Balok dengan Pertambatan Lateral .................................................. 14

Gambar 2.5 Kondisi Pertambatan Lateral Pada Balok ........................................ 15

Gambar 2.6 Momen Gradien dalam penentuan Cb ............................................. 16

Gambar 2.7 Distribusi Tegangan Elastis-Plastis ................................................. 25

Gambar 2.8 SAP2000 V15 .................................................................................. 33

Gambar 2.9 Panjang Bersih Tanpa Pertambatan Lateral l22 dan l33 .................... 34

Gambar 2.10 STAAD PRO V8i ............................................................................ 36

Gambar 3.1 Konfigurasi Kantilever dan Ukuran Penampang ............................. 44

Gambar 3.2 Besar Nilai Mu (kN.m) dan Vu (kN) ................................................ 45

Gambar 3.3 Model Satu Segmen Kantilever ....................................................... 45

Gambar 3.4 Model Tiga Segmen Kantilever....................................................... 46

Gambar 3.5 Konfigurasi Balok Ketentuan F3 ..................................................... 48

Gambar 3.6 Besar Nilai Mu (kN.m) dan Vu (kN) Kasus F3 ....................................... 49

Gambar 3.7 Model Satu Segmen Balok F3 ......................................................... 49

Gambar 3.8 Model Tiga Segmen Balok F3 (4 m + 4 m + 4 m) .......................... 50

Gambar 3.9 Konfigurasi Balok F4 dan Ukuran Penampang ............................... 52

Gambar 3.10 Besar nilai Mu (kN.m) dan Vu (kN) Kasus F4 ................................. 53


Gambar 3.12 Model Tiga Segmen Tersambung Menerus F4 (4 m + 4 m + 4 m) . 54

Gambar 3.13 Konfigurasi Balok I built-up Ketentuan F5 ..................................... 56

Gambar 3.14 Hasil Gaya Yang Didapat Dari Tahap Analisa Struktur ................. 56


Gambar 3.16 Model Tiga Segmen Tersambung Menerus Balok F5

( 4 m + 4 m + 4 m)........................................................................... 58

Gambar 3.17 Konfigurasi Balok dan Ukuran Penampang Sayap Non-Kompak .. 60

Gambar 3.18 Besar Nilai Mu (kN.m) dan Vu (kN) Kasus F4 Non-Kompak ......... 61

Gambar 3.19 Model Satu Segmen F4 (Sayap Non-Kompak) ............................... 61

Gambar 3.20 Model Tiga Segmen Tersambung Menerus F4 (Non-Kompak)...... 62

xiv

Gambar 3.21 Konfigurasi Balok Badan Langsing dan Sayap Non-Kompak........ 64

Gambar 3.22 Hasil Tahap Analisa Struktur .......................................................... 64

Gambar 3.23 Model Satu Segmen Utuh Balok F5 (Non-Kompak) ...................... 65

Gambar 3.24 Model Tiga Segmen Tersambung Menerus Balok F5

(Non-Kompak) ................................................................................ 66

Gambar 3.25 Model Satu Segmen Balok Kantilever ............................................ 68

Gambar 3.26 Model Tiga Segmen Balok Kantilever ............................................ 70

Gambar 3.27 Model Satu Segmen Balok Ketentuan F3 ....................................... 73

Gambar 3.28 Model Tiga Segmen Balok Ketentuan F3 (4 m + 4 m + 4 m) ........ 74


Gambar 3.30 Model Tiga Segmen Tersambung Menerus Balok Ketentuan F4

(4 m + 4 m + 4 m)............................................................................ 77



(4 m + 4 m + 4 m)............................................................................ 80

Gambar 3.33 Model Satu Segmen Balok Ketentuan F4 (Non-Kompak) .............. 81


(Non-Kompak) ............................................................ 83

Gambar 3.35 Model Satu Segmen Utuh Balok Ketentuan F5 (Non-Kompak) ..... 84


(Non-Kompak) ............................................................ 86

Gambar 4.1 Pengaruh Cb Terhadap Kapasitas Balok Yang Dimodelkan Sebagai

Satu Segmen .................................................................................... 91

Gambar 4.2 Hasil Desain dengan Parameter Desain Yang Dimasukkan Secara

Manual ............................................................................................. 93

Gambar 4.3 Perbandingan Hasil Desain antara Acuan, Model Satu Segmen, dan

Tiga Segmen .................................................................................... 96

Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Penampang Yang Digunakan Terhadap Cb ......... 99

Gambar 4.5 Hasil Desain Balok Dua Tumpuan pada SAP2000 ....................... 101

Gambar 4.6 Hasil Desain Balok Dua Tumpuan pada STAAD PRO ................ 107

Gambar 4.7 Konfigurasi Sambungan Balok Induk dengan Balok Anak .......... 112

Gambar 4.8 Besar Mu (kN.m) dan Vu (kN) yang Dipikul Balok ..................... 112

Gambar 4.9 Perbandingan Hasil Desain Kapasitas Penampang SAP2000 ....... 114

Gambar 4.10 Konfigurasi Simple Beam dengan Balok Anak Kantilever ........... 116

Gambar 4.11 Perbandingan Hasil Desain pada SAP2000 ................................... 117

Gambar 4.12 Hasil Desain Kapasitas Penampang pada STAAD PRO ............... 120

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Klasifikasi Elemen Tekan Batang Memikul Lentur (Table B4.1b

AISC 2010) ......................................................................................... 11

Tabel 2.2 Prosedur Desain Balok Lentur Menurut AISC 2010 .......................... 17

Tabel 2.3 Parameter Desain AISC 2010 ............................................................. 38

Tabel 3.1 Perbandingan SAP2000 dengan Perhitungan Manual F2

(Dewobroto 2015) ............................................................................... 45

Tabel 3.2 Perbandingan SAP2000 (Cb manual) dengan Perhitungan Manual

(Dewobroto 2015) ............................................................................... 46

Tabel 3.3 Perbandingan Setelah Parameter Desain Dimasukkan Manual .......... 46

Tabel 3.4 Perbandingan Hasil Desain Kapasitas Penampang dengan Model Tiga

Segmen ................................................................................................ 47

Tabel 3.5 Perbandingan SAP2000 dengan Perhitungan Manual Ketentuan

F3(Dewobroto 2015) ........................................................................... 50

Tabel 3.6 Perbandingan hasil desain dengan Parameter Manual Pada Model Satu

Segmen ...............................................................................................50

Tabel 3.7 Perbandingan SAP2000 dan Perhitungan Manual F3(Dewobroto

2015)....................... .............................................................................51

Tabel 3.8 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Manual dengan Model

Tiga Segmen .......................................................................................51

Tabel 3.9 Perbandingan SAP2000 dengan Perhitungan Manual F4 (Dewobroto

2015).... ................................................................................................53

Tabel 3.10 Perbandingan Setelah Mengganti Nilai Lb ..........................................54

Tabel 3.11 Perbandingan SAP2000 dan Perhitungan Manual F4 (Dewobroto

2015).... ................................................................................................55

Tabel 3.12 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Lb Manual .................55

Tabel 3.13 Perbandingan Hasil SAP2000 dengan Perhitungan Manual F5

(Dewobroto 2015)...............................................................................57

Tabel 3.14 Perbandingan Kapasitas Penampang Setelah Lb Diinput Secara

Manual.................................................................................................58

Tabel 3.15 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Default dan Acuan F5

(Dewobroto 2015)...............................................................................59

Tabel 3.16 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Dimasukkan Secara

Manual .. ...............................................................................................59

Tabel 3.17 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Default dan Acuan F4

(non-kompak)………………………………......................................61

Tabel 3.18 Perbandingan Hasil Desain dengan Input Parameter Manual….........62

xvi

Tabel 3.19 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Default

SAP2000..............................................................................................63

Tabel 3.20 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Lb Manual. .................63

Tabel 3.21 Perbandingan Hasil Desain Program SAP2000 dengan Parameter

Default.................................................................................................65

Tabel 3.22 Perbandingan Setelah Mengganti Nilai Lb Secara

Manual.................................................................................................66

Tabel 3.23 Perbandingan Hasil SAP2000 dengan Perhitungan Manual

(Dewobroto 2015)...............................................................................67

Tabel 3.24 Perbandingan Kapasitas Penampang dengan Lb Dimasukkan Secara

Manual ………………………….…………......................................67

Tabel 3.25 Perbandingan Hasil Desain STAAD PRO dengan Parameter

Default.................................................................................................69

Tabel 3.26 Perbandingan Setelah Mengubah Parameter Lb Secara

Manual.................................................................................................69

Tabel 3.27 Perbandingan Setelah Memasukkan Fy Secara Manual ......................70

Tabel 3.28 Perbandingan STAAD PRO dengan Perhitungan Manual F2

(Dewobroto 2015)...............................................................................71

Tabel 3.29 Perbandingan Hasil Desain Setelah Merubah Parameter

Fy.........................................................................................................72

Tabel 3.30 Perbandingan STAAD PRO dan Perhitungan Manual Ketentuan F3

(Dewobroto 2015)…...........................................................................73

Tabel 3.31 Perbandingan setelah Memasukkan Parameter Desain Secara

Manual…………………………………………………….………......74

Tabel 3.32 Perbandingan Hasil Desain Parameter Default dan Perhitungan

Manual F3. ................................................................................ ..........75

Tabel 3.33 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Yang Dimasukkan

Manual ................................................................................................. 75


(Dewobroto 2015) .............................................................................. 76

Tabel 3.35 Perbandingan Setelah Menggunakan Parameter Yang Dimasukkan

Manual ................................................................................................. 76

Tabel 3.36 Perbandingan Hasil Desain STAAD PRO dan Perhitungan Manual

Ketentuan F4 ....................................................................................... 77

Tabel 3.37 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Manual ...................... 78


(Dewobroto 2015) .............................................................................. 79

Tabel 3.39 Perbandingan Hasil Desain Kapasitas Penampang Menggunakan

Parameter Manual .............................................................................. 79

xvii

Tabel 3.40 Perbandingan antara Hasil Desain STAAD PRO dan Perhitungan

Manual F5 ........................................................................................... 80

Tabel 3.41 Perbandingan Setelah Mengganti Parameter Desain Secara Manual.. 81

Tabel 3.42 Perbandingan Hasil Desain STAAD PRO Menggunakan Parameter

Default ................................................................................................ 82

Tabel 3.43 Perbandingan Hasil Desain Kapasitas Penampang dengan Parameter

Manual ................................................................................................. 82

Tabel 3.44 Perbandingan Hasil Desain Parameter Default ................................... 83

Tabel 3.45 Perbandingan Setelah Parameter Lb, Cb, dan Fy Dimasukkan Secara

Manual ................................................................................................. 84

Tabel 3.46 Perbandingan Hasil Desain Pada STAAD PRO dengan Parameter

Default ................................................................................................ 85

Tabel 3.47 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Lb, Cb, dan Fy

Dimasukkan Manual…………………………………….……….........85

Tabel 3.48 Perbandingan Desain STAAD PRO dengan Parameter Default dan

Perhitungan Manual …………………………………….……….........86

Tabel 3.49 Perbandingan Setelah Parameter Diganti Secara Manual …..…........86

Tabel 4.1 Parameter-Parameter Uji yang Diuji Pada SAP2000 dan STAAD

PRO.......... ...................................................................................... .....89

Tabel 4.2 Perbandingan Hasil kapasitas Penampang SAP2000 dengan

Perhitungan Manual ............................................................... ...........113

Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Kapasitas Penampang Setelah Nilai Lb

Dimasukkan Manual........................ .................. ...............................114

Tabel 4.4 Perbandingan Hasil Desain SAP2000 dengan Perhitungan Manual 116

Tabel 4.5 Perbandingan Hasil Desain dengan Parameter Lb Dimasukkan

Manual................ ............................................................................... 117

Tabel 4.6 Perbandingan Hasil Kapasitas Penampang STAAD PRO dengan

Perhitungan Manual ............................................................... ...........119

Tabel 4.7 Perbandingan Hasil Kapasitas Penampang Setelah Fy Dimasukkan

Secara Manual ........................................................................ ...........120

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A

Prosedur Penyelesaian Balok Kantilever (Satu Segmen Utuh)........................... A-7

Prosedur Penyelesaian Balok Kantilever (Tiga Segmen Tersambung Menerus) .....

........................................................................................................................... A-11

Lampiran B

Prosedur Penyelesaian Balok Dua Tumpuan Ketentuan F3 (Satu Segmen Utuh) ....

............................................................................................................................. B-1

Prosedur Penyelesaian Balok Dua Tumpuan Ketentuan F3 (Tiga Segmen

Tersambung Menerus) ........................................................................................ B-4

Lampiran C


............................................................................................................................. C-1


Tersambung Menerus) ........................................................................................ C-4

Lampiran D


............................................................................................................................. D-1


Tersambung Menerus) ........................................................................................ D-4

Lampiran E

Prosedur Penyelesaian Balok Dua Tumpuan F4 dengan Sayap Non-Kompak (Satu

Segmen)................................................................................................................ E-1

Prosedur Penyelesaian Balok Dua Tumpuan F4 dengan Sayap Non-Kompak (Tiga

Segmen)................................................................................................................ E-4

Lampiran F

xix


Segmen)................................................................................................................ F-1


Segmen)................................................................................................................ F-4

Lampiran G

Prosedur Penyelesaian Balok Kantilever (Satu Segmen Utuh)........................... G-8

Prosedur Penyelesaian Balok Kantilever (Tiga Segmen Tersambung Menerus) .....

........................................................................................................................... G-13

Lampiran H


............................................................................................................................. H-1


Tersambung Menerus) ........................................................................................ H-5

Lampiran I


............................................................................................................................... I-1


Tersambung Menerus) .......................................................................................... I-5

Lampiran J


.............................................................................................................................. J-1


Tersambung Menerus) ......................................................................................... J-5

Lampiran K


Segmen)............................................................................................................... K-1


Segmen)............................................................................................................... K-4

Lampiran L

xx


Segmen)................................................................................................................ L-1


Segmen)................................................................................................................ L-4

Lampiran M

Perhitungan Desain Balok Simple Beam ............................................................ M-1

Lampiran N

Prosedur Penyelesaian Simple Beam dengan Balok Anak .................................. N-1

Lampiran O

Prosedur Penyelesaian Kasus Simple Beam dengan Balok Anak Kantilever ..... O-1

Lampiran P

Prosedur Penyelesaian Simple Beam dengan Balok Anak pada STAAD PRO ... P-1

kata pengantar - repository.uph.edurepository.uph.edu/1063/3/toc.pdfdan desain balok baja...

Documents