a Tegangan Elastis b Keadaan batas
Gambar 3.2 Distribusi tegangan akibat adanya lubang pada penampang
Bila kondisi fraktur pada sambungan yang menentukan, maka tahanan
nominalkuat tarik rencana, N
n
dari batang tersebut memenuhi persamaan:
Dengan A
e
adalah luas penampang efektif, mm
2
= U . A
n
A
n
adalah luas netto penampang, mm
2
U adalah koefisien reduksi f
u
adalah tegangan tarik putus, MPa kgcm
2
1.
1.4 Luas Neto Net Area Sambungan mempunyai pengaruh yang sangat signifikan pada
keandalan kinerja komponen struktur. Lubang-lubang baut dapat dibuat dengan beberapa cara. Cara yang termurah dan termudah adalah
menggunakan metode punching dengan diameter lubang 1.5 mm lebih besar daripada diameter alat pengencang keeling atau baut. Metode tersebut
akan mengurangi kekuatan daerah pinggiran lubang baut, sehingga dalam analisis diameter lubang diambil sebagai diameter lubang + 1.5 mm atau
diameter alat pengencang + 3 mm. Metode pelubangan kedua adalah dengan cara punching dengan
diameter yang lebih kecil daripada diameter rencana kemudian melakukan reaming
hingga mendapatkan diameter rencana.
f
y
N N
N f
r e
N
f
max
= 3f
rata-rata
Universitas Sumatera Utara
Metode tersebut memberikan ketelitian yang lebih baik daripada cara sebelumnya, namun lebih mahal. Metode ketiga adalah dengan cara
langsung membor lubangnya sebesar diameter alat pengencang + 0.75 mm. metode tersebut biasa digunakan pada pelat-pelat yang tebal dan adalah cara
yang termahal diantara ketiga cara tersebut diatas. Dalam pasal 17.3.6 diatur pula mengenai ukuran lubang suatu baut,
dinyatakan bahwa diameter nominal dari suatu lubang yang sudah jadi, harus 2 mm lebih besar dari diamter nominal baut untuk suatu baut yang
diameternya tidak lebih dari 24 mm. Untuk baut yang diameternya lebih dari 24 mm, maka ukuran lubang harus diambil 3 mm lebih besar.
Luas neto penampang batang tarik yang relatif pendek komponen penyambung tidak boleh diambil lebih besar daripada 85 luas brutonya,
A
n
≤ 0.85 A
g.
Contoh,
Gambar 3.3 lubang baut pada pelat
A
g
= t x d = 6 x 75 = 450 mm
2
A
n
= [ d – Ø
l
+ 2 ] x t = [ 75 – 10 + 2 ] x 6 = 378 mm
2
≈ 85 A
g
1. 1.4.a
Luas Neto akibat Lubang Selang-seling Untuk sambungan baut yang memikul batang tarik, lubang dapat
dibuat berselang-seling dengan beberapa alasan, yaitu:
d = 75 mm Ø
l
= 10 mm punching
T T
t = 6 mm
Universitas Sumatera Utara
a
d c
b S
g
S
p
1. Untuk mendapatkan kapasitas yang lebih dengan menambah luas efektif neto.
2. Untuk mendapatkan panjang sambungan yang lebih pendek. 3. Untuk mendapatkan perhitungan geometri yang tepat dari batang
tarik tersebut.
Gambar 3.4 Lubang selang-seling
Bila lubang selang-seling dibuat, luas yang dikurangkan setidaknya harus sama dengan jumlah luas lubang dalam irisan zig-zag yang dibuat
dikurangi S
2 P
t 4 S
g
untuk setiap spasi antar dua lubang yang terpotong
irisan tersebut, dengan t adalah tebal pelat yang dilubangi serta S
p
dan S
g
dapat dilihat pada Gambar 3.3. Jika didapatkan beberapa kemungkinan irisan penampang termasuk
irisan lubang tidak selang-seling maka harus dipilih irisan penampang yang menghasilkan pengurangan luas maksimum.
a
Universitas Sumatera Utara
Untuk penampang seperti siku dengan lubang dalam kedua kaki, S
g
diambil sebagai jumlah jarak tepi ke tiap lubang, dikurangi tebal kaki lihat gambar 3.4.
Gambar 3.5 Profil siku dengan lubang pada kedua kaki
Contoh ,
S
g
1 = S
g
2 = 33 mm S
g
= S
g
1 + S
g
2 – t = 33 + 33 – 6 = 60 mm Ø
l
= 10 mm punching
S
g
1 t
t
S
g
= S
g
1 + S
g
2 - t
S
g
2
t L 60. 60. 6
33 27
27 33
S
p
60
Universitas Sumatera Utara
A
g
= 691 mm
2
Panjang a-b-c-d : = 60 + 54 – Ø
l
+ 2
= 114 – 10 + 2 = 102 mm Panjang a-b-e-f :
= 60 + 54 – 2 Ø
l
+ 2 + 30
2
4 x 60 = 114 – 2 x 12 + 900 240 = 93,75 mm
≈ 83 A
g
1. 1.5 Luas Neto Efektif Nett Effective Area
Akibat yang dapat timbul jika sebuah sambungan disambung parsial atau sebagian saja maka eleman yang tersambung akan mendapatkan
kelebihan beban dan bagian yang tidak tersambung dapat menjadi tidak mendapat tegangan penuh. Untuk mengurangi efek tersebut dapat dilakukan
dengan memperpanjang area sambungan. Penelitian banyak menyimpulkan bahwa kelambanan sesar shear lag dapat diperhitungkan dengan
menggunakan luas area yang dikurangi atau luas area efektif neto A
e
.
Gambar 3.6 Sambungan baut pada satu sisi
Shear Lag timbul jika suatu komponen struktur tarik hanya
disambung sebagian saja seperti contoh pada gambar 3.5 diatas. Profil siku tersebut hanya disambung pada salah satu kakinya saja, sehingga bagian
yang disambung akan mengalami beban yang berlebihan sedangkan bagian lainnya tidak menerima tegangan yang sama besarnya.
Universitas Sumatera Utara
Salah satu cara mengatasinya adalah dengan memperpanjang sambungan. Masalah Shear Lag dalam perhitungan diantisipasi dengan
menggunakan isltilah luas netto efektif, yang dapat diterapkan pada sambungan baut maupun las. Pasal 10.2 SNI 03-1729-2002 mengatur
masalah perhitungan luas netto efektif. Untuk memperhitungkan nilai A
e
dihitung berdasarkan rumus: untuk sambungan baut, dan
untuk sambungan las. Dimana, faktor reduksi U ditentukan dengan rumus:
x adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang
sambungan centre of gravity , mm
Jika batang tarik memiliki dua letak sambungan yang simetris, x dihitung
setengah dari panjang batang diukur dari jarak titik pusat terdekat,
pendekatan tambahan guna menghitung nilai x untuk jenis sambungan yang berbeda diperlihatkan pada manual AISC halaman 16.1-178.
l adalah panjang sambungan dalam arah gaya tarik, yaitu jarak antara dua
baut yang terjauh pada suatu sambungan atau panjang las dalam arah gaya tarik arah kerja beban, mm.
Untuk sambungan baut, l dihitung dari jarak titik pusat baut di awal
hingga titik pusat baut di ujungnya. Contoh,
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Contoh : Hitunglah desain kekuatan batang tarik pada elemen struktur baja
yang disambung dengan baut berdiameter 16 mm, dengan spesifikasi L 70x70x6, baja BJ 37 f
u
= 3700 kgcm
2
, f
y
= 2400 kgcm
2
Seperti gambar dibawah ini,
Diameter Baut = 16 mm Diameter lubang = 16 mm + 2 mm phuncing = 18 mm
dimana
Kondisi Leleh
dimana
Kondisi Fraktur
dimana
Universitas Sumatera Utara
menentukan
Jika panjang jarak antar baut berbeda, maka l tetap dihitung dari
jarak titik pusat baut di awal pangkal hingga titik pusat baut di ujung sambungannya. Sebagai contoh berikut ilustrasinya,
Dari ilustrasi tersebut terlihat pada barisan pertama bagian atas sambungan baut terdiri dari 4 baut dengan jarak antar baut masing-
masingnya 60 mm. Sedangkan pada barisan kedua bagian bawah sambungan baut terdiri dari 3 baut dengan jarak antar baut masing-
masingnya sama 60 mm. Namun demikian, untuk perhitungan nilai l
dihitung mana jarak sambungan yang terpanjang yaitu 3 x 60 mm sehingga
didapatkanlah nilai l sebesar 180 mm.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.1 Faktor Reduksi U untuk sambungan pada batang tarik
Universitas Sumatera Utara
1.1.6 Luas Netto Efektif Nett Effective Area pada sambungan las. Jika beberapa elemen dengan potongan melintang tidak tersambung,
maka A
e
bernilai lebih kecil dari A
n
. Untuk plat yang berbentuk persegi
panjang A
e
akan sama dengan A
n
. Namun demikian, jika sambungan dilas
sejajar seperti pada gambar di bawah, maka A
e
= U A
g
. dimana,
U = 1.0 untuk l
≥ w U = 0.87
untuk 1.5w ≤ l 2w
U = 0.75 untuk w
≤ l 2w l = panjang sambungan las dalam arah gaya tarik
≥ w w = jarak antara las, atau lebar dari plat
Gambar 3.7 Sambungan las
AISC 2005, memberikan kasus khusus lainnya untuk sambungan las. Untuk bentuk sambungan yang disambung dengan las tranversal tunggal
transverse welds alone, A
e
dihitung sebagai area pada elemen sambungan dari potongan melintangnya seperti pada gambar.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.8 Sambungan las pada dua sisi Contoh :
hitunglah desain kekuatan batang tarik pada elemen struktur baja yang dilas dengan spesifikasi L 6x6x12 baja BJ34 f
u
= 3400 kgcm
2
, f
y
= 2100 kgcm
2
Seperti gambar dibawah ini,
A
g
= 40,3 cm
2
A
n
= 40,3 cm
2
, karena pada sambungan las A
g
= A
n
dimana
Kondisi Leleh
t
A
g
f
y
= 0,9 x 40,30 cm
2
x 2100 kgcm
2
= 76167 kg
dimana
Kondisi Fraktur
, dimana U = 1 - x l
x = 4,21 cm seperti pada gambar l
= 14 cm
menentukan
U = 1- 4,21 14 = 0,699 = 0,70
L 150 x 150 x 14 4,21 cm
14 cm
C
L
Universitas Sumatera Utara
N
u
10 cm 10 cm
20 cm
Untuk sambungan las, l dihitung dari jarak sambungan dengan
penyambungnya. Jika ada segmen las yang berbeda ukuran panjangnya pada
arah gaya yang sama, l dihitung berdasarkan jarak yang terpanjang dari
segmen tersebut.
Contoh : hitunglah desain kekuatan batang tarik pada elemen struktur baja
yang dilas dengan spesifikasi Profil siku 100x100x10 baja BJ 41 f
u
= 4100 kgcm
2
, f
y
= 2500 kgcm
2
Seperti gambar, perhitungkan pula terhadap geser blok
A
g
= 19,2 cm
2
x = 2,82 cm
dimana
Kondisi Leleh
dimana
Kondisi Fraktur
Universitas Sumatera Utara
dimana
Maka, Geser Leleh – Tarik Fraktur Periksa terhadap Blok Geser
Sehingga, yang menentukan adalah Tahanan tarik rencana pada saat
kondisi leleh yaitu sebesar 43,2 Ton.
Universitas Sumatera Utara
1.1.7 Geser Eksentris.
Apabila gaya P bekerja pada garis kerja yang tidak melewati titik berat kelompok baut, maka akan timbul efek akibat gaya eksentrik tersebut.
Beban P yang mempunyai eksentrisitas sebesar adalah equivalen statis dengan momen P dikali dengan ditambah dengan sebuah gaya konsentris
P yang bekerja pada sambungan. Karena baik momen maupun beban
konsentris tersebut memberi efek geser pada kelompok baut. Kondisi ini sering disebut sebagai geser eksentris.
Dalam mendesain sambungan seperti ini, dapat dilakukan dua macam pendekatan yaitu:
1. Analisa elastik, yang mengasumsikan tak ada gesekan antar plat yang kaku dan alat pengencang yang elastis.
2. Analisa plastis, yang mengasumsikan bahwa kelompok alat pengencang dengan beban eksentris P berputar terhadap pusat rotasi sesaat dan
deformasi di setiap alat penyambung sebanding dengan jaraknya dari pusat rotasi.
Gambar 3.9 Contoh sambungan geser eksentris
Gambar 3.10 Kombinasi Momen dan Geser
Universitas Sumatera Utara
III. 2 FAKTOR REDUKSI U SHEAR LAG FACTOR
Struktur baja seringkali disambung dari sebuah bentuk baja standar yang dihubungkan dengan las maupun alat penyambung lainnya seperti baut
dan paku keling. Khususnya, pada sambungan kompleks antara batang dan rangka baja seperti pada gambar 3.8, ketika penyokong diagonal diagonal
brace turut disambungkan pada satu sisi maka perlu adanya perhitungan
geometri, kekuatan dan desain yang ekonomis daripada sambungan antara beban struktur yang disambung oleh satu atau lebih plat buhultatakan
Gusset Plate .
Gambar 3.11 Sambungan antara rangka baja dan plat buhul Gusset Plate
Transfer gaya tarik dan efek kelambanan sesar shear lag effect dapat dilihat secara sederhana pada gambar 3.9. Tekanan gaya yang
terkonsentrasi memperlihatkan bagaimana sambungan las bekerja mentransfer gaya tarik ke dalam penampang. Penampang tersebut simetris
pada midspan nya, dan hanya diperlihatkan pada ujungnya saja. Penyebaran gaya tarik terjadi pada jarak dari titik las hingga midspan dari penampang.
Universitas Sumatera Utara
