ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 47
P O L B A N P O L B A N
3.5 Luas Netto Efektif
Jika suatu elemen selain pelat dan batang dibebani gaya tarik hingga runtuh pada penampang netto, tegangan runtuh tarik aktual akan lebih kecil dari kekuatan tarik pada
uji baja. Hal ini adalah hal yang umum terjadi kecuali jika batang penyusun elemen dihubungkan satu sama lain sehingga tegangan yang ditransfer akan merata pada
seluruh penampang.
Jika gaya tidak ditransfer secara merata melalui penampang batang, akan ada daerah transisi dari tegangan yang tidak merata dari sambungan sampai jarak tertentu.
Kondisi ini dapat dilihat pada Gambar 3.9a dimana batang tarik profil siku disambungkan hanya pada salah satu kakinya. Pada sambungan, sebagian besar beban
dipikul oleh kaki yang tersambung, dan diperlukan jarak tertentu dimana tegangan akan merata pada seluruh penampang, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.9b.
Dalam daerah transisi, tegangan pada daerah yang disambung bisa melebihi F
y
dan berada dalam daerah strain hardening. Jika beban tidak dikurangi maka batang dapat runtuh lebih awal. Semakin jauh dari daerah sambungan, tegangan semakin
merata. Dalam daerah transisi ini terjadi lompatan lag transfer geser dan fenomena ini disebut shear lag.
Dalam situasi seperti ini aliran tegangan tarik antara penampang penuh dan penampang terhubung yang lebih kecil tidak efektif 100. Oleh karena itu AISC-LRFD
Specification B3 dan SNI 03-1729-02 Pasal 10.2 menyatakan bawah luas netto efektif, A
e
, dari batang semacam ini dihitung dengan mengalikan luas A luas netto, A
n
, atau luas bruto atau luas panampang yang langsung tersambung, sebagaimana akan
dijelaskan kemudian dengan faktor reduksi, U, sebagai berikut: A
e
=U A
n
a Siku Disambung Pada Satu Kaki b Tegangan Pada Daerah Transisi
F
3.3 Profil siku dalam Gambar 3.10a disambungkan pada kedua ujungnya hanya
pada satu kaki. Dengan mudah dapat dilihat bahwa luas efektif dalam menahan tarik dapat ditingkatkan dengan memotong lebar kaki yang tidak tersambung dan
memperpanjang kaki yang tersambung seperti dalam Gambar 3.10b.
Gambar 3.9 Shear Lag
y
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 48
P O L B A N P O L B A N
Gambar 3.10 Mengurangi Shear Lag Dengan Mereduksi Panjang Kaki Yang Tidak Disambung Dan Berarti Mengurangi
x
Peneliti telah menemukan bahwa cara mengukur efektivitas suatu profil yang disambung pada satu kaki seperti profil siku adalah jarak
x
yang diukur dari bidang sambungan ke pusat luas seluruh penampang. Semakin kecil nilai
x
akan semakin besar luas efektif batang. Peraturan ini akan mereduksi panjang suatu sambungan L dengan
adanya shear lag menjadi panjang efektif yang lebih pendek yaitu L’. Nilai U sama dengan L’L atau 1 -
x
L. Beberapa nilai
x
diberikan dalam Gambar 3.11. Beberapa paragraf dibawah ini membahas cara menentukan luas efektif untuk batang tarik dengan
sambungan baut dan las.
Batang Dengan Sambungan Baut Jika beban tarik ditransfer melalui baut, A sama dengan A
n
9 ,
1 ≤
− =
L x
U
dan U dihitung sebagai berikut:
LRFD Pers. B3-2 3.4 Panjang L yang digunakan dalam rumus di atas sama dengan jarak antara baut
pertama dan terakhir dalam baris yang ditinjau. Jika terdapat lebih dari dua baris baut atau lebih, panjang L adalah panjang dari baris dengan jumlah baut terbanyak. Jika baut
dipasang zig-zag, panjang L adalah jarak terbesar antara baut. Semakin panjang sambungan L akan semakin besar U, dan luas efektif juga menjadi semakin besar.
Tetapi efektivitas sambungan akan berkurang jika sambungan yang dipakai terlalu panjang. Tidak cukup data untuk menentukan panjang L jika hanya ada satu baut dalam
satu baris. Tetapi secara konservatif dapat diambil A
e
= A
n
x
. Untuk menghitung U penampang W yang disambung pada flens saja, kita akan
mengasumsikan bahwa penampang dibagi menjadi dua profil T. Kemudian nilai yang dipakai adalah jarak dari sisi luar flens ke pusat penampang profil T, seperti dalam
Gambar 3.11c. Part b dan c dari Gambar C-B3.1 LRFD Commentary memberikan ilustrasi prosedur yang direkomendasikan untuk menghitung nilai
x
untuk profil kanal dan I dimana beban ditransfer melalui baut yang melalui web saja.
x x
a b
x x
a b
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 49
P O L B A N P O L B A N
Gambar 3.11 Nilai x Untuk Beberapa Jenis Penampang
Peraturan AISC-LRFD dan SNI Pasal 10.2.5 mengijinkan perencana untuk menggunakan nilai U lebih besar dari nilai U yang didapat dari persamaan untuk
beberapa situasi yang tidak disebut dalam peraturan. Termasuk didalamnya adalah nilai U untuk profil W dan C yang disambungkan oleh baut pada web saja. Juga untuk siku
tunggal dengan dua baris baut dipasang zig-zag pada salah satu kaki. Ide dasar untuk menghitung
x
untuk kasus-kasus tersebut diberikan dalam paragraf berikut. Profil kanal dalam Gambar 3.12a dihubungkan dengan dua baris baut melalui
web. Bagian siku dari kanal ini di atas pusat baut teratas diperlihatkan dalam Gambar 3.12b. Bagian dari kanal ini tidak tersambung. Untuk memperhitungkan adanya shear
lag, kita dapat menghitung jarak vertikal dari pusat baut teratas ke pusat siku atas dan jarak horisontal dari sisi terluar dari web ke pusat siku. Nilai terbesar dari keduanya
akan mewakili kondisi terburuk dan merupakan nilai
x
yang akan digunakan dalam persamaan. Diharapkan dengan memahami ide ini, pembaca dapat mengerti nilai yang
diberikan dalam Commentary LRFD untuk jenis profil yang lain. Contoh 3.6 memberikan ilustrasi cara menghitung luas netto efektif dari profil
W yang hanya disambung pada flens dengan baut. Kuat rencana batang juga dihitung dalam contoh ini.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 50
P O L B A N P O L B A N
Gambar 3.12 Menentukan x Untuk Sebuah Kanal Dengan Baut Pada Web
Contoh 3.6 Tentukan kuat tarik rencana IWF250x250x72,4 dengan dua baris baut 19 mm pada
setiap flens. Gunakan baja BJ34 dengan F
y
= 210 MPa dan F
u
= 340 MPa. Diasumsikan sedikitnya ada 3 baut dalam satu baris dan baut tidak disusun secara zig-zag.
Solusi: IWF250x250x72,4 A
g
= 9218 mm
2
, d = 250 mm, b
f
= 250 mm, t
f
a N = 14 mm
u
= φ
t
F
y
A
g
= 0,90210x10
6
9218x10
-6
10
-3
b = 1742,2 kN
2
mm 8240
14 21
4 9218
= −
=
n
A = A
Dari tabel untuk separuh IWF250x250x72,4 atau WT250x250x36,2 didapat
x
= 20,8 mm, maka
898 ,
204 8
, 20
1 1
= −
= −
= L
x U
2
mm 7222
8042 898
, =
= =
n e
UA A
N
u
= φ
t
F
u
A
e
= 0,75340x10
6
7222x10
-6
10
-3
= 1841,6 kN Kuat rencana N
u
= 1742,2 kN
x
Peraturan AISC-LRFD memberikan nilai standar U yang dapat digunakan untuk
batang sambungan baut dan tidak menggunakan rumusan 1 - L. Nilai tersebut
diberikan dalam Tabel 3.2 dan masih dapat diterima. Misalnya dalam Contoh 3.6, nilai U dari tabel adalah 0,90 karena b
f
x x
Gunakan maksimum x
Pusat siku
a b
75 mm 54 mm
204 mm 75 mm
x x
Gunakan maksimum x
Pusat siku
a b
75 mm 54 mm
204 mm 75 mm
d = 250250 23. Nilai dalam tabel tersebut khususnya berguna untuk pradesain dimana kita tidak mempunyai cukup informasi
untuk menentukan nilai U.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 51
P O L B A N P O L B A N
Tabel 3.2 Nilai U Untuk Sambungan Baut
a Profil W, M, dan S dengan lebar flens tidak kurang dari 23 tinggi, dan profil T hasil pemotongan profil W, M, dan S dengan sambungan pada flens dan mempunyai baut tidak kurang dari tiga buah
per baris dalam arah tegangan, U = 0,90 b Profil W, M, dan S yang tidak memenuhi kondisi a , profil T hasil pemotongan profil W, M, dan S,
dan semua profil lain termasuk penampang built-up dengan baut tidak kurang dari tiga buah per baris dalam arah tegangan, U = 0,85.
c Semua profil dengan dua baut perbaris dalam arah tegangan, U = 0,75.
Jika beban tarik ditransfer dengan las fillet pada beberapa titik tetapi tidak pada seluruh penampang, kekuatan las akan menentukan.
Sambungan Las Jika beban tarik ditransfer melalui las maka digunakan peraturan SNI 03-1729-02 Pasal
10.2.2, 10.2.3, dan 10.2.4 dibawah ini untuk menghitung nilai A dan U. Sama seperti untuk sambungan baut, A
e
1. Jika beban ditransfer dengan las longitudinalmemanjang saja tanpa menggunakan pelat, atau dengan sambungan las longitudinal yang
dikombinasikan dengan las transversal, A sama dengan luas bruto penampang, A
= AU.
g
2. Jika beban tarik ditransfer melalui las transversalmelintang saja, A sama dengan luas elemen yang secara langsung tersambung dan U sama dengan 1,0. Pasal
10.2.3. . Pasal 10.2.2.
3. Hasil uji menunjukkan bahwa jika pelat atau bar disambung dengan las fillet longitudinal digunakan sebagai batang tarik, maka pelat tersebut akan runtuh
lebih awal prematur akibat shear lag pada sudut-sudutnya bila las terlalu berjauhan. Maka peraturan LRFD menyatakan bahwa jika situasi ini terjadi
maka panjang las tidak boleh lebih kecil dari lebar pelat atau bar. A menyatakan luas pelat dan UA adalah luas netto efektif. Untuk situasi seperti ini, nilai U yang
harus digunakan SNI Pasal 10.2.4 adalah:
Jika l ≥ 2w
U = 1,0 Jika 2w l
≥ 1,5w U = 0,87
Jika 1,5w l ≥ w
U = 0,75 dimana
l = panjang las, in. w = lebar pelat jarak antara las, in.
Untuk kombinasi las longitudinal dan transversal, l yang digunakan adalah panjang las longitudinal karena las transversal hanya memberikan sedikit atau tidak
berpengaruh pada shear lag artinya, las transversal hanya sedikit mentransfer beban pada bagian elemen yang tidak tersambung.
Jika digunakan las fillet untuk mentransfer beban tarik pada semua tetapi tidak seluruh penampang elemen, maka kekuatan las akan menentukan.
Contoh 3.7 memberikan ilustrasi perhitungan luas efektif dan kuat rencana batang dengan sambungan las.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 52
P O L B A N P O L B A N
Contoh 3.7 Pelat 20x150 mm pada Gambar 3.13 disambung dengan pelat 20x200 mm
menggunakan las fillet longitudinal untuk memikul beban tarik. Tentukan kuat rencana N
u
dari batang jika F
y
= 240 MPa dan F
u
= 370 MPa.
Gambar 3.13 Dua Pelat Disambung Untuk Contoh 3.7
Solusi: Tinjau pelat terkecil
a N
u
= φ
t
F
y
A
g
= 0,90240x10
6
20x150x10
-6
10
-3
b A = A = 648 kN
g
= 20x150 = 3000 mm 1,5w = 1,5x150 = 225 mm in l = 200 in. w = 150 mm.
U = 0,75 SNI 03-1729-02 Pasal 10.2.4
2
2
mm 2250
75 ,
3000 =
= = AU
A
e
N
u
= φ
t
F
u
A
e
= 0,75370x10
6
2250x10
-6
10
-3
= 624,4 kN Kuat rencana N
u
= 624,4 kN
Contoh 3.8
Hitung kuat rencana N
u
dari profil siku dalam Gambar 3.14. Profil ini dilas pada ujung dan sisi kaki 200 mm dan BJ41, F
y
= 250 MPa dan F
u
a N = 410 MPa.
Solusi: Karena hanya satu kaki profil siku yang disambung, maka luas efektif harus dihitung.
u
= φ
t
F
y
A
g
= 0,90250x10
6
5100x10
-6
10
-3
b = 1147,5 kN
271 ,
100 9
, 72
1 1
= −
= −
= L
x U
2
mm 1
, 1382
271 ,
5100 =
= = AU
A
e
N
u
= φ
t
F
u
A
e
= 0,75410x10
6
1382,1x10
-6
10
-3
= 425 kN Kuat rencana N
u
= 425 kN
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 53
P O L B A N P O L B A N
Gambar 3.14 Profil Siku Dengan Sambungan Las Pada Salah Satu Kaki Saja 8-in
3.6 Elemen Penyambung Batang Tarik
