PERATURAN, BEBAN, DAN METODE PERANCANGAN
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 32
P O L B A N P O L B A N
0,85 • Kuat tekan
0,85 0,60
0,85 0,90
Komponen struktur komposit: • Kuat tekan
• Kuat tumpu beton • Kuat lentur dengan distribusi tegangan plastis
• Kuat lentur dengan distribusi tegangan elastis
0,75 0,75
0,75 0,75
Sambungan baut: • Baut yang memikul geser
• Baut yang memikul tarik • Baut yang memikul kombinasi geser dan tarik
• Lapis yang memikul tumpu
0,90 0,75
0,75 Sambungan las:
• Las tumpul penetrasi penuh • Las sudut dan las tumpul penetrasi sebagian.
• Las pengisi
6. Meskipun beban mati dapat diperkirakan dengan cukup teliti, tetapi tidak demikian dengan beban hidup.
7. Ketidakpastian lain adalah tegangan residual dan konsentrasi tegangan, variasi dimensi penampang profil, dll.
2.11 Reliabilitas dan Peraturan LRFD
Reliabilitas menyatakan perkiraan dalam persentase jumlah pengulangan bahwa kekuatan struktur akan sama atau lebih dari beban maksimum yang bekerja pada
struktur selama masa layannya misalnya 50 tahun.
Disini akan dijelaskan hal berikut: 1. Bagaimana LRFD mengembangkan prosedur untuk menentukan reliabilitas dari
perancangan yang diberikan. 2. Perancang teknik dapat menentukan persentase reliabilitas untuk situasi yang
berbeda. 3. Perancang teknik dapat menyesuaikan faktor resistansi
φ untuk mendapatkan persentase reliabilitas seperti yang telah ditetapkan dalam butir 2 di atas.
Misalnya seorang perancang teknik menyatakan bahwa hasil rancangannya mempunyai reliabilitas 99,7 ini adalah nilai pendekatan yang didapat dengan
perancangan LRFD. Ini mempunyai arti jika dia telah merancang 1000 struktur yang berbeda, maka 3 diantaranya mungkin akan mengalami beban berlebih overloaded dan
mengalami kegagalan sebelum masa layan 50 tahun selesai. Hal ini jangan diartikan bahwa 3 diantara bangunan tersebut akan runtuh dan rata dengan tanah serta tidak
berfungsi sama sekali.
Tiga bangunan dari 1000 tersebut belum tentu hancur tetapi bisa saja berada dalam daerah plastis bahkan daerah strain hardening. Akibatnya jika beban berlebih maka
akan terjadi deformasi yang besar yang menimbulkan sedikit kerusakan pada struktur. Untuk mempelajari hal ini, misalkan kita meninjau reliabilitas dari sejumlah
struktur rangka baja yang dirancang pada waktu yang berbeda dan dengan peraturan yang berbeda pula. Kita akan menghitung resistansi atau kekuatan, R, dari setiap
PERATURAN, BEBAN, DAN METODE PERANCANGAN
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 33
P O L B A N P O L B A N
struktur dan begitu pula dengan beban maksimum, Q, yang diharapkan akan bekerja pada struktur selama masa layan. Struktur akan aman jika R
≥ Q. Nilai aktual dari R dan Q adalah variabel acakrandom, maka tidak dapat
dikatakan 100 pasti bahwa R akan sama atau lebih besar dari Q untuk struktur tertentu. Betapapun teliti perancangan dan pelaksanaan suatu struktur, akan selalu ada
kemungkinan kecil bahwa Q akan lebih besar dari R atau kondisi batas kekuatan akan dilampaui. Tujuan dari peraturan LRFD adalah untuk membuat kemungkin ini sekecil
mungkin dan dengan persentase yang konsistensi.
Jadi besar resistansi dan beban adalah tidak pasti. Jika digambarkan kurva RQ untuk sejumlah struktur maka hasilnya adalah kurva probabilitas berbentuk bel dengan
nilai rata-rata R
m
dan Q
m
Gambar 2.2 Definisi dari Indeks Reliabilitas
β
Untuk memudahkan, kurva digambarkan secara logaritmik seperti pada Gambar 2.2. Perlu diingat bahwa ln dari 1,0 adalah 0 dan jika ln RQ 0 berarti kondisi batas
kekuatan telah dilampaui. Kondisi ini dinyatakan dengan kurva yang berarsir. Cara lain untuk mengekspresikan hal ini adalah semakin besar deviasi standar, semakin besar
reliabilitas. Dalam gambar nilai deviasi standar dinyatakan dengan β dan disebut indeks
reliabilitas. Meskipun nilai yang pasti dari R dan Q tidak diketahui dengan baik, suatu rumus
untuk mendapatkan β telah didapat, yaitu
dan standar deviasi. Jika R Q maka kondisi batas kekuatan akan dilampaui dan terjadi keruntuhan.
2 2
ln
Q R
m m
V V
Q R
+ =
β 2.11
PERATURAN, BEBAN, DAN METODE PERANCANGAN
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 34
P O L B A N P O L B A N
Dalam rumus diatas, R
m
dan Q
m
adalah rata-rata resistansi dan beban, sedangkan V
R
dan Q
R
1. β = 3,00 untuk elemen akibat beban gravitasi.
adalah koefisien variasi. Berdasarkan perhitungan reliabilitas yang dijelaskan diatas, standarperaturan
memutuskan untuk menggunakan nilai β yang konsisten sebagai berikut:
2. β = 4,50 untuk sambungan. Nilai ini menunjukkan bahwa sambungan harus
lebih kuat dibandingkan dengan elemen yang disambung. 3.
β = 2,5 untuk elemen akibat beban gravitasi dan beban angin. Nilai ini menunjukkan bahwa faktor keamanan tidak harus sebesar akibat beban lateral
yang biasanya mempunyai durasi yang pendek.
4. β = 1,75 untuk elemen akibat beban gravitasi dan beban gempa.
Nilai φ disesuaikan sedemikian rupa sehingga nilai β yang ditentukan diatas bisa
diperoleh dalam perancangan. Hal ini menjadikan perancangan dengan LRFD akan hampir selalu memberikan hasil yang sama dengan metoda ASD jika rasio beban hidup
terhadap beban mati adalah 3. 2.12
Kelebihan LRFD
Pertanyaan yang sering muncul adalah:”apakah LRFD akan lebih menghemat dibandingkan dengan ASD?” Jawabannya adalah mungkin benar, terutama jika beban
hidup lebih kecil dibandingkan beban mati.
Perlu dicatat bahwa tujuan adanya LRFD bukanlah mendapatkan penghematan melainkan untuk memberikan reliabilitas yang seragam untuk semua struktur baja.
Dalam ASD faktor keamanan sama
Kumpulan Soal
diberikan pada beban mati dan beban hidup, sedangkan pada LRFD faktor keamanan atau faktor beban yang lebih kecil diberikan
untuk beban mati karena beban mati dapat ditentukan dengan lebih pasti dibandingkan beban hidup. Akibatnya perbandingan berat yang dihasilkan dari ASD dan LRFD akan
tergantung pada rasio beban hidup terhadap beban mati.
Untuk gedung biasa rasio beban hidup terhadap beban mati sekitar 0,25 s.d. 4,0 atau sedikit lebih besar. Untuk bangunan baja tingkat rendah, perbandingan tersebut
akan sedikit diatas rentang ini. Dalam ASD kita menggunakan faktor keamanan yang sama untuk beban mati dan beban hidup tanpa melihat rasio beban. Jadi dengan ASD
akan dihasilkan profil yang lebih berat dan faktor keamanan akan lebih naik dengan berkurangnya rasio beban hidup terhadap beban mati.
Untuk rasio LD lebih kecil dari 3, akan terdapat penghematan berat profil berdasarkan LRFD atau sekitar 16 untuk elemen tarik dan kolom dan 110 untuk balok.
Sebaliknya jika rasio LD sangat tinggi maka hampir tidak ada penambahan penghematan berat baja yang dilakukan berdasarkan LRFD dibandingkan ASD.
2.1 Beberapa balok disusun dengan jarak 3,6 m dibawah pelat beton bertulang. Lantai memikul beban mati D = 440 kgm
2
dan beban hidup L = 390 kgm
2
. Tentukan beban merata terfaktor per meter yang dapat dipikul oleh balok.
PERATURAN, BEBAN, DAN METODE PERANCANGAN
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 35
P O L B A N P O L B A N
2.2 Suatu pelat atap memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 100 kgm
2
, air hujan H = 150 kgm
2
, dan angin W = 100 kgm
2
. Hitung beban terfaktor dalam kgm
2
yang harus digunakan dalam perancangan. 2.3 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 23 ton, beban
hidup L = 18 t, dan beban angin tarik atau tekan W = 14 ton. Hitung kuat rencana kolom.
2.4 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 36 ton, beban hidup L = 27 ton, beban hidup atap L
a
= 9 ton, dan beban angin W = 25 ton. Hitung kuat rencana kolom.
2.5 Suatu balok-kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial dan momen: beban mati D = 36 ton, beban hidup L = 4,5 ton, M
D
= 2,5 ton-m dan M
L
= 1,1 ton-m. Hitung beban aksial dan momen yang harus digunakan dalam perancangan.
2.6 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial: beban mati D = 27 ton, beban hidup L = 20 ton, beban hidup atap L
a
= 7 ton, dan beban angin W = 18 ton. Hitung kuat rencana kolom.
2.7 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial: beban mati D = 91 ton, beban hidup L = 68 ton, beban hidup atap L
a
= 11,5 ton, beban angin W = 45 ton, dan E = 18 ton. Hitung beban terfaktor kritis untuk merancang kolom tersebut.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 36
P O L B A N P O L B A N
Tujuan Pembelajaran Umum: Memberikan pengenalan dilanjutkan dengan pemahaman terhadap analisis batang tarik
dengan memperhatikan kajian teoritik dan penggunaan peraturan baja Indonesia yang berlaku saat ini.
Tujuan Pembelajaran Khusus: Memberikan pembekalan mahasiswa agar mempunyai kompetensi dalam menganalisa
batang tarik dengan memperhatikan pengaruh lubang baut untuk penerapannya pada profil pelat, siku, kanal, dan I. Juga diberikan cara menganalisa profil terhadap geser
blok baik untuk sambungan baut maupun las.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 37
P O L B A N P O L B A N
3.1 Pendahuluan Batang tarik dapat dijumpai pada jembatan, rangka atap, tower, ikatan angin, sistem
