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
Jika pelat buhul digunakan sebagai elemen penyambung beban tarik, kekuatannya harus ditentukan sebagai berikut:
Untuk kelelehan elemen penyambung dengan baut atau rivet φ = 0,90
R
n
= A
g
F
y
SNI Pers. 10.1.1-2.a 3.5 Untuk keruntuhan pada elemen penyambung dengan baut atau rivet
φ = 0,75 R
n
= A
n
F
u
dengan A
n
≤ 0,85 A
g
SNI Pers. 10.1.1-2.b 3.6 Luas netto A
n
yang digunakan dalam Pers. 3.6 tidak boleh lebih dari 85 A
g
Contoh 3.9
. Hasil uji menunjukkan bahwa elemen penyambung gaya tarik dengan sambungan baut
hampir selalu mempunyai efiensi kurang dari 85, meskipun persentase lubang sangat kecil dibandingkan luas bruto elemen SNI Pasal 10.2.1 ayat 2. Dalam Contoh 3.9
dihitung kekuatan sepasang pelat penyambung yang menahan gaya tarik.
Batang tarik BJ34F
y
= 210 MPa dan F
u
= 340 MPa dari Contoh 3.6 dianggap disambung pada kedua ujungnya dengan menggunakan dua pelat 9,5x300 mm seperti
dalam Gambar 3.15. Jika digunakan dua baris baut 19 mm pada masing-masing pelat, tentukan gaya tarik rencana yang dapat ditransfer oleh pelat.
Solusi:
N
u
= φ
t
F
y
A
g
= 0,90210x10
6
2 x 9,5 x 300 x 10
-6
10
-3
= 1077,3 k A
n
dari 2 pelat = 9,5 x 300 – 21 x 2 x 9,52 = 4902 mm
2
0,85A
g
= 0,852 x 9,5 x 300 = 4845 mm
2
= A
n
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 54
P O L B A N P O L B A N
N
u
= φ
t
F
u
A
e
= 0,75340x10
6
4845x10
-6
10
-3
= 1234,5 kN N
u
= 1077,3 kN
Gambar 3.15 Batang Tarik Dan Pelat Penyambung Untuk Contoh 3.9
3.7 Geser Blok Block Shear
Kuat rencana dari suatu batang tarik tidak selalu dikontrol oleh φ
t
F
y
A
g
atau φ
t
F
u
A
e
atau oleh kekuatan baut atau las dimana batang disambungkan, tetapi bisa juga ditentukan oleh kekuatan geser blok.
Keruntuhan dari suatu batang bisa terjadi sepanjang suatu lintasan tarik pada satu bidang dan geser pada bidang tegak lurusnya dalam Gambar 3.16 yang
memperlihatkan beberapa kemungkinan keruntuhan geser blok. Dengan kondisi seperti ini, memungkinkan suatu blok baja untuk tersobek.
Jika beban tarik diberikan pada suatu sambungan ditingkatkan kekuatan hancur dari bidang yang lebih lemah akan dicapai. Bidang lemah ini tidak akan runtuh karena
ditahan oleh bidang yang lebih kuat. Beban dapat terus ditingkatkan sampai kekuatan runtuh dari bidang yang lebih kuat tercapai. Pada saat tersebut bidang lemah akan leleh.
Kekuatan total sambungan sama dengan kekuatan hancur dari bidang terkuat ditambah kekuatan leleh bidang terlemah. Jadi tidaklah realistis untuk menjumlahkan kekuatan
hancur bidang kuat dan bidang lemah untuk menentukan tahanan geser blok dari suatu batang. Terlihat bahwa geser blok bersifat merobek atau menghancurkan tetapi tidak
melelehkan.
Batang dalam Gambar 3.17a mempunyai luas geser yang besar dan luas tarik yang kecil, jadi tahanan utama keruntuhan geser blok adalah geser dan bukan tarik.
Peraturan LRFD menyatakan bahwa dapat diasumsikan jika suatu keruntuhan geser terjadi pada luas tahanan geser yang besar maka luas tarik yang lebih kecil dapat
dianggap leleh.
Gambar 3.17b memperlihatkan free body dari blok tersebut yang cenderung untuk merobek profil siku pada Gambar 3.17a. Terlihat disini bahwa geser blok
disebabkan oleh tumpuan baut pada belakang lubang baut.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 55
P O L B A N P O L B A N
Dalam Gambar 3.17c pada saat terjadi geser blok, luas tarik akan lebih besar dibandingkan dengan luas geser. AISC-LRFD berpendapat bahwa dalam kasus ini gaya
utama yang menahan keruntuhan geser blok adalah gaya tarik dan bukan geser. Jadi keruntuhan geser blok tidak dapat terjadi sebelum terjadi keruntuhan tarik. Disini dapat
diasumsikan bahwa luas geser telah leleh.
a Siku Sambungan Baut
b Profil W Dengan Sambungan Baut Pada Flens
c Pelat Sambungan Las Gambar 3.16 Geser Blok
Berdasarkan pembahasan diatas, Peraturan AISC-LRFD J4.3 menyatakan bahwa kuat rencana geser blok dari suatu batang ditentukan dengan 1 menghitung
kekuatan hancur tarik pada penampang netto dalam satu arah dan menjumlahkan kekuatan leleh geser pada luas bruto pada arah tegak lurusnya dan 2 menghitung
kekuatan hancur geser pada luas bruto yang mendapat beban tarik dan menjumlahkan kekuatan leleh tarik pada luas netto yang mendapat gaya geser pada segmen tegak
lurusnya.
Hasil uji menunjukkan bahwa prosedur ini memberikan hasil yang baik. Hal ini konsisten dengan perhitungan yang sebelumnya telah digunakan untuk menghitung
batang tarik dimana luas bruto dipakai untuk pada kondisi batas kelelehan φ
t
F
y
A
g
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 56
P O L B A N P O L B A N
dan luas netto untuk kondisi batas kehancuran φ
t
F
u
A
e
1. Jika F . AISC-LRFD J4.3 menyatakan
bahwa kuat rencana keruntuhan geser blok ditentukan sebagai berikut:
u
A
nt
≥ 0,6 F
u
A
nv
maka akan tejadi leleh geser dan keruntuhan tarik, persamaan yang digunakan adalah:
[ ]
nt u
gv y
n
A F
A F
R +
= 6
,
φ φ
LRFD Pers. J4-3a 3.7 2. Jika 0,6 F
u
A
nv
F
u
A
nt
maka akan tejadi leleh tarik dan keruntuhan geser, persamaan yang digunakan adalah:
[ ]
gt y
nv u
n
A F
A F
R +
= 6
, φ
φ LRFD Pers. J4-3b 3.8
dimana φ = 0,75
A
gv
= luas bruto akibat geser A
gt
= luas bruto akibat tarik A
nv
= luas netto akibat geser A
nt
a Runtuh Geser dan Leleh Tarik b Free Body Blok Cenderung Merobek
Bagian Profil Siku a
c Runtuh Tarik dan Leleh Geser Gambar 3.17 Geser Blok
= luas netto akibat tarik
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 57
P O L B A N P O L B A N
Contoh 3.10 dan 3.11 memberikan ilustrasi cara menentukan kekuatan geser blok untuk dua batang. Topik geser blok dilanjutkan dalam bab sambungan pada bab
berikutnya, dimana sambungan balok harus dicek terhadap flens atas dari balok terlepas.
Contoh 3.10 Batang tarik mutu BJ37 dalam Gambar 3.18 disambungkan dengan tiga baut 19 mm.
Tentukan kekuatan geser blok dan kekuatan tarik batang tersebut. Solusi:
L100x150x26,1 t = 14 mm
Gambar 3.18 Batang Tarik Untuk Contoh 3.10
2
mm 1960
14 140
= =
gv
A
2
mm 840
14 60
= =
gt
A
2
mm 1225
14 1
2 x
5 ,
2 140
= −
=
nv
A , dengan angka 2,5 adalah pengurangan dari
2,5 jumlah baut.
2
mm 693
14 21
x 2
1 60
=
−
=
nt
A , dengan angka ½ adalah pengurangan dari ½
jumlah baut. F
u
A
nt
= 370x10
6
693x10
-6
10
-3
= 256,4 kN 0,6 F
u
A
nv
= 0,6370x10
6
1225x10
-6
10
-3
= 198,5 kN Jadi gunakan LRFD Pers. J4-3b
φR
n
= 0,75[0,6370x10
6
1225x10
-6
10
-3
+ 240x10
6
840x10
-6
10
-3
] = 355,2 kN Kekuatan tarik dari profil siku adalah
a N
u
= φ
t
F
y
A
g
= 0,90240x10
6
3320x10
-6
10
-3
= 717,1 kN
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 58
P O L B A N P O L B A N
b A
n
= 3320 – 12114 = 3026 mm
2
49,7 1
0,645 140
U = −
=
= A, dengan nilai 1 menyatakan jumlah baut
A
e
= UA = 0,6453026 = 1951,8 mm
2
N
u
= φ
t
F
u
A
e
= 0,75370x10
6
1951,8x10
-6
10
-3
= 541,6 kN N
u
batang = nilai terkecil dari φR
n
= 355,2 kN atau N
u
= 541,6 kN N
u
= 355,2 kN
Dari tabel Bagian 8 Manual LRFD untuk balok W, dapat dihitung kekuatan geser bloknya. Dalam Tabel 8-47a diberikan nilai
φ F
u
A
nt
per inci ketebalan material, dan Tabel 8-47b memberikan nilai
φ 0,60F
y
A
gv
Contoh 3.11
per inci ketebalan material. SNI 03- 1729-02 tidak memberikan tabel-tabel semacam ini untuk keperluan perancangan
praktis.
Tentukan kuat rencana geser blok batang BJ37 dengan sambungan las dalam Gambar 3.19.
Gambar 3.19 Batang Tarik Untuk Contoh 3.11
Solusi:
2
14 100 100 2800 mm
gv
A =
+ =
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 59
P O L B A N P O L B A N
2
14 250 3500 mm
gt
A =
=
2
mm 2800
100 100
14 =
+ =
nv
A
2
mm 3500
250 14
= =
nt
A F
u
A
nt
= 370x10
6
3500x10
-6
10
-3
= 1295 kN 0,6 F
u
A
nv
= 0,6370x10
6
2800x10
-6
10
-3
= 621,6 kN Jadi gunakan LRFD Pers. J4-3a
φR
n
= 0,75[0,6240x10
6
2800x10
-6
10
-3
+ 370x10
6
3500x10
-6
10
-3
] = 1273,6 kN Kekuatan tarik pelat adalah
N
u
= φ F
y
A
g
= 0,90240x10
-6
14 x 250x10
-6
10
-3
= 756 kN Kuat rencana pelat = 756 kN
Dalam beberapa kasus tidak begitu mudah untuk meninjau penampang untuk perhitungan geser blok. Dalam hal ini perancang teknik harus menggunakan
pertimbangannya sendiri. Hal ini dapat dilihat dalam Gambar 3.20. Dalam bagian a diasumsikan bahwa robeknya web akan terjadi sepanjang lintasan abcdef . Alternatif
lain kemungkinan robeknya batang ini adalah abdef seperti diperlihatkan dalam bagian b dari Gambar 3.20. Untuk sambungan ini diasumsikan bahwa beban yang dipikul
terdistribusi merata diantara kelima baut. Jadi jika robek web ditinjau untuk kasus b, maka kita hanya mengasumsikan 45 N
u
a b
yang dipikul oleh penampang, karena satu baut berada diluar daerah robek.
Gambar 3.20 Dua Kemungkinan Robek Web
Perlu dicatat bahwa kekuatan geser blok total akan sama dengan kekuatan geser blok sepanjang lintatas abdef ditambah kekuatan baut C, karena baut itu harus runtuh.
Untuk menghitung lebar bidang tarik abc dan abd dalam kasus ini, dapat digunakan rumusan s
2
Bidang tarik
Bidang geser a
f e
d c
b Bidang tarik
Bidang geser a
f e
d c
b Bidang tarik
Bidang geser a
f e
d c
b
2u sebagaimana dibahas dalam Sub Bab 3.4.
Bidang tarik
Bidang geser a
f e
d c
b Bidang tarik
Bidang geser a
f e
d c
b Bidang tarik
Bidang geser a
f e
d c
b
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 60
P O L B A N P O L B A N
Kumpuan Soal Gunakan lubang baut ukuran standar untuk semua soal berikut.
3.1 s.d. 3.18 Hitung luas netto dari setiap elemen yang ditinjau. 3.1
Gambar S3.1 Elemen Untuk Soal 3.1
3.2
Gambar S3.2 Elemen Untuk Soal 3.2
3.3
Gambar S3.3 Elemen Untuk Soal 3.3
3.4
Gambar S3.4 Elemen Untuk Soal 3.4
Baut 20 mm IWF250x125x29,6
Baut 20 mm IWF250x125x29,6
Baut 19 mm WT300x150x18,4
Baut 19 mm WT300x150x18,4
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 61
P O L B A N P O L B A N
3.5 Profil siku L100x200x40 dengan satu baris baut diameter 22 mm pada setiap kaki. 3.6 Sepasang L100x150x26,1 dengan dua baris baut diameter 19 mm pada kaki panjang
dan satu baris pada kaki pendek. 3.7 Profil IWF200x200x49,9 dengan dua baris baut diamter 22 mm pada setiap flens
dan dua pada web. 3.8 Pelat 19x300 pada Gambar S3.8. Baut 22 mm.
Gambar S3.8 Elemen Untuk Soal 3.8
3.8 Pelat 12x230 pada Gambar S3.9. Baut 22 mm.
Gambar S3.9 Elemen Untuk Soal 3.9
3.10 Pelat 22x300 pada Gambar S3.10. Baut 22 mm.
Gambar S3.10 Elemen Untuk Soal 3.10
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 62
P O L B A N P O L B A N
3.11 Siku 100x200x40 dengan satu baris baut 19 mm pada masing-masing kaki. Jarak baut 75 mm pada setiap baris dan dipasang zig-zag dengan jarak 40 mm satu sama
lain.
Gambar S3.11 Elemen Untuk Soal 3.11
3.12 Untuk pelat pada Gambar S3.12, hitung pitch s jika hanya perlu mengurangi dua baut pada setiap perhitungan luas netto. Baut 19 mm.
Gambar S3.12 Elemen Untuk Soal 3.12
3.13 Sama seperti Soal 3.12 tetapi baut yang harus dikurangi pada setiap penampang adalah 1½ lubang.
3.14 Profil L200x200x59,9 digunakan sebagai batang tarik dengan satu garis gage untuk baut 1 in pada setiap kaki dengan lokasi gage standar. Lihat Tabel 3.1. Berapa
jarak minimum dari zig-zag sehingga hanya perlu mengurangi satu baut dari luas bruto? Hitung luas netto batang ini jika lubang dibuat zig-zag dengan jarak 50
mm.
3.15 Gambar S3.15 memperlihatkan siku L100x150x26,1. Pada kaki panjang digunakan dua baris baut 19 mm dan pada kaki pendek digunakan satu baris baut. Tentukan
jarak zig-zag minimum atau pitch, s yang diperlukan sehingga hanya dua baut yang perlu dikurangi dalam menentukan luas netto.
3.16 Profil siku 100x200x31,6 mempunyai satu baris lubang untuk baut 14 mm pada masing-masing kaki. Tentukan pitch minimum sehingga hanya perlu mengurangi
1½ lubang untuk menghitung luas netto. Gunakan gage standar untuk siku seperti dalam Tabel 3.1.
90 mm
110 mm
20 mm 80 mm
90 mm
110 mm
20 mm 80 mm
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 63
P O L B A N P O L B A N
Gambar S3.15 Profil Siku Untuk Soal 3.15
3.16 Sebagai latihan menggunakan peraturan lain yaitu AISC-LRFD, soal-soal yang
tersisa diberikan dalam profil yang ada dalam Manual AISC-LRFD serta dimensi dalam satuan inci. Properti penampang diberikan dalam lampiran dari buku ini
yang diambil dari AISC-LRFD.
3.17 Tentukan luas penampang efektif dari kanal C15 x 40 dalam Gambar S3.17. Lubang untuk baut ¾ in. Jawab: 10,05 in
2
Gambar S3.17 Profil Kanal Untuk Soal 3.17
3.18 Hitung luas netto efektif penampang built-up dalam Gambar S3.18 jika dengan lubang untuk baut 78 in. Asumsikan paling sedikit ada tiga baut pada setiap baris.
.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 64
P O L B A N P O L B A N
Gambar S3.18 Penampang Built-up Untuk Soal 3.18
3.19 s.d. 3.22 Tentukan luas netto efektif penampang dengan menggunakan nilai U yang diberikan dalam Tabel 3.2. Asumsikan paling sedikit ada tiga baut
dalam satu baris. 3.19
Gambar S3.19 Profil Untuk Soal 3.19
3.20 Tentukan luas netto efektif MC12 x 45 dalam Gambar S3.20. Asumsikan lubang untuk baut 1-in.
Gambar S3.20 Profil Untuk Soal 3.20
3.21 Profil C12 x 20,7 disambungkan melalui web dengan tiga baris gage dengan baut ¾ in. Jarak antar gage 3 in dan jarak antar baut sepanjang garis gage adalah 4 in.
Jika baut baris tengah dibuat zig-zag terhadap baris luar, tentukan luas netto efektif dari profil ini. Asumsikan ada tiga baut dalam satu baris. Jawab: 4,67 in
2
Pelat 1 x 14
MC13 x 50 Pelat 1 x 14
MC13 x 50
.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 65
P O L B A N P O L B A N
3.22
Gambar S3.22 Profil Untuk Soal 3.22
3.23 s.d. 3.26 Dapatkan nilai U dengan menggunakan rumus. 3.23 Ulangi Soal 3.19. Jawab: 3,79 in
2
3.24 Ulangi Soal 3.20. .
3.25 Ulangi Soal 3.22. Jawab: 7,65 in
2
. 3.26 Tentukan kuat tarik rencana N
u
dari W12 x 45 A36 dengan dua baris baut ¾ in pada setiap flens tiga baut setiap baris dengan jarak 3 in. Abaikan kekuatan geser
blok.
3.27 Tentukan kuat tarik rencana N
u
dari W18 x 119 A572 mutu 50 dengan dua baris baut 1 in pada setiap flens paling sedikit ada empat baut setiap baris dengan jarak
3 in. Abaikan kekuatan geser blok. Jawab: 1138,3 k.
3.28 Batang tarik siku tunggal L7 x 4 x ¾ mempunyai dua baris gage pada kaki panjang dan satu pada kaki pendek untuk baut ¾ in dan disusun seperti pada
Gambar S3.28. Tentukan kuat tarik rencana N
u
jika A572 mutu. Abaikan kekuatan geser blok.
3.29 Hitung kuat rencana sambungan baut dengan mengabaikan geser blok dari profil siku dalam Gambar S3.29. Siku terbuat dari baja A36 dan baut ¾ in. Jawab:
110,8 k.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 66
P O L B A N P O L B A N
Gambar S3.28 Profil Siku Untuk Soal 3.28
Gambar S3.29 Profil Siku Untuk Soal 3.29
3.30 Tentukan kuat tarik rencana P
u
Gambar S3.30 Siku Ganda Untuk Soal 3.30
dari siku ganda 6 x 6 x ¾ dalam Gambar S3.30 yang terbuat dari A242 mutu 50. Gunakan standar gage dari Tabel 3.1 atau
Manual LRFD untuk baut ¾ in. Abaikan kekuatan geser blok.
3.31 Siku 7 x 4 x 38 disambung dengan tiga baut 1 in. Jika siku terbuat dari baja A36, hitung kekuatan geser blok. Bandingkan hasilnya dengan kuat tarik rencana
batang. Jawab: 100,8 k.
2,0 in 2,0 in 2,0 in 2,0 in
N
u
2,0 in 2,0 in 2,0 in 2,0 in
N
u
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 67
P O L B A N P O L B A N
Gambar S3.31 Siku Untuk Soal 3.31
3.32 Profil W12 x 53 disambung pada ujungnya dengan pelat seperti pada Gambar S3.32. Tentukan kekuatan geser blok batang jika profil terbuat dari baja A36 dan
disambung dengan enam buah baut 78 in pada setiap flens seperti pada gambar. Bandingkan hasilnya dengan kuat tarik rencana batang. Untuk sementara,
kekuatan pelat tidak perlu dicek.
Gambar S3.32 Profil Untuk Soal 3.32
3.33 Ulangi Soal 3.26 jika baja A242 mutu 50 dan geser blok diperhitungkan.
Gambar S3.33 Profil Untuk Soal 3.33
3.34 Hitung kuat tarik rencana siku 6 x 6 x ½ dalam Gambar S3.34 jika baja mempunyai F
y
= 50 ksi dan F
u
N
u
2 in 4 in
4 in 4 in
3 in
N
u
2 in 4 in
4 in 4 in
3 in
= 65 ksi. Tinjau geser blok dan kekuatan tarik siku.
ANALISIS BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 68
P O L B A N P O L B A N
Gambar S3.34 Siku Untuk Soal 3.34
3.35 Profil W14 x 82 mempunyai dua baris baut 78 in tiga baut dalam satu baris berjarak 4 in pada setiap flens. Jika baja A572 mutu 50, tentukan beban mati
maksimum dan beban tarik layan N
D
dan N
L
yang dapat dipikul jika beban layan terdiri dari 30 beban mati dan 70 beban hidup. Gunakan U dari Tabel dalam
LRFD Spec. B.3. Jawab: N
D
= 169,6 k, N
L
= 395,7 k. 3.36 Ulangi Soal 3.35 jika batang adalah C12 x 30 dengan tiga baris baut ¾ in. empat
baut setiap baris dengan jarak 3 in. dalam web. 3.37 Profil WT15 x 62 dari baja A572 mutu 50 mempunyai las transversal pada flens
saja di bagian ujungnya. Tentukan kuat tarik rencana N
u
dengan menggunakan rumus LRFD Spec. B.3 untuk menentukan U. Jawab: 476,8 k.
3.38 Dua profil MC13 x 50 seperti pada Gambar S3.38 mempunyai las transversal pada web saja. Hitung kuat tarik rencana P
u
Gambar S3.38 Profil Untuk Soal 3.38
dari profil ini jika baja A36.
PERANCANGAN BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 69
P O L B A N P O L B A N
Tujuan Pembelajaran Umum: Memberikan pengenalan dilanjutkan dengan pemahaman tentang metode perancangan
batang tarik dengan memperhatikan pengaruh lubang baut dan geser blok. Tujuan Pembelajaran Khusus:
Memberikan pembekalan kepada mahasiswa agar mempunyai kompetensi dalam merancang batang tarik yang disambung dengan baut maupun las dengan
memperhatikan geser blok. Analisa simplifikasi terhadap fatik juga diberikan karena batang aksial akan mengalami fatik selama masa layannya.
PERANCANGAN BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 70
P O L B A N P O L B A N
4.1 Pemilihan Profil Cara menentukan kuat rencana berbagai batang tarik telah dibahas dalam Bab 3. Dalam
bab ini akan dijelaskan cara memilih batang tarik. Meskipun perancang teknik memiliki kebebasan untuk memilih, batang yang dihasilkan harus: a kompak, b dimensi sesuai
untuk struktur dan elemen struktur lain, c penampang tersambung sebanyak mungkin untuk menghindari shear lag.
Pemilihan jenis batang banyak dipengaruhi oleh tipe sambungan yang akan digunakan dalam struktur. Beberapa profil tidak cocok untuk disambung dengan baut
dengan perantaraan pelat buhul atau pelat panyambung, sedangkan profil lain dapat disambungkan dengan las. Batang tarik dari profil siku, kanal, dan W atau S dapat
digunakan jika sambungan dilakukan dengan baut, sedangkan pelat, kanal, dan T dapat disambung dengan las.
Contoh dalam bab ini menggunakan beberapa jenis profil dipilih sebagai batang tarik, dan dalam setiap kasus yang ditinjau dibuat lubang untuk pemasangan baut. Jika
sambungan menggunakan las, maka tidak perlu menambahkan luas lubang pada luas netto untuk mendapatkan luas bruto yang diperlukan. Tetapi perlu disadari, meskipun
batang disambung dengan las, lubang seringkali tetap diperlukan lubang untuk pemasangan baut sementara sebelum pengelasan dilakukan. Lubang ini harus
diperhitungkan dalam perancangan. Juga perlu diingat bahwa dalam persamaan P
n
= F
u
A
e
, nilai A
e
bisa lebih kecil dari A
g
10.3.3 Komponen struktur tarik tersusun dari dua buah profil yang saling membelakangi
meskipun tidak ada lubang, tergantung pada susunan las dan jika semua bagian penampang profil tersambung.
Rasio kelangsingan dari suatu batang adalah rasio panjang tanpa sokongan terhadap jari-jari girasi terkecil. Peraturan memberikan nilai maksimum rasio
kelangsingan baik untuk batang tarik maupun batang tekan. Tujuan dari batasan ini adalah untuk memastikan bahwa profil mempunyai kekakuan cukup untuk mencegah
defleksi lateral atau getaran yang tidak diinginkan. Meskipun batang tarik tidak mengalami tekuk buckling pada beban normal, tetapi tegangan bolak-balik dapat
terjadi selama transportasi dan pelaksanaan misalnya akibat beban angin atau beban gempa. Peraturan mensyaratkan bahwa rasio kelangsingan harus berada dibawah nilai
tertentu dengan demikian kekuatan tekan dapat dijamin oleh batang. SNI 03-1729-02 mensyaratkan dalam Pasal 10.3.3 dan 10.3.4 sebagai berikut:
Komponen struktur tarik tersusun dari dua profil sejenis yang saling membelakangi baik secara kontak langsung ataupun dengan perantaraan pelat kopel dengan jarak yang memenuhi syarat,
harus memenuhi ketentuan sebagai berikut: 1 Komponen struktur tarik dengan profil-profil yang terpisah.
Profil-profil tersebut harus dihubungkan dengan salah satu cara berikut: a dengan las atau baut pada interval tertentu sehingga kelangsingan untuk setiap elemen
tidak melebihi 240; atau b dengan sistem sambungan yang direncanakan sedemikian sehingga komponen struktur
tersebut terbagi atas paling sedikit tiga bentang sama panjang. Sistem sambungan harus direncanakan dengan menganggap bahwa pada sepanjang komponen struktur terdapat
gaya lintang sebesar 0,02 atau 2 kali gaya aksial yang bekerja pada komponen struktur tersebut.
2 Komponen struktur tarik dengan profil yang bersinggungan langsung dan saling membelakangi.
Profil-profil tersebut harus memenuhi ketentuan yang disyaratkan dalam Butir 10.3.31b. 10.3.4
Komponen struktur tarik dengan penghubung
PERANCANGAN BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 71
P O L B A N P O L B A N
Komponen struktur tarik tersusun dari dua buah profil yang dihubungkan dengan terali atau pelat kopel harus memenuhi:
1 Kelangsingan komponen dengan memperhitungkan jarak antar elemen penghubung, tidak lebih dari 240 untuk komponen struktur utama, dan tidak lebih dari 300 untuk komponen
sekunder; 2 Tebal elemen penghubung tidak kurang dari 0,02 atau 150 kali jarak antara garis
sambungan pelat penghubung dengan komponen utama; 3 Panjang pelat kopel tidak kurang dari 23 atau 0,67 kali jarak antara garis sambungan pelat
kopel dengan komponen utama; 4 Pelat kopel yang disambung dengan baut harus menggunakan paling sedikit dua buah baut
yang diletakkan memanjang searah sumbu komponen struktur tarik.
Untuk batang tarik selain ‘rod’, AISC LRFD Spec. B7 menyarankan rasio kelangsingan maksimum 300. Jika rancangan suatu batang ditentukan oleh beban tarik, tetapi juga
mendapat beban tekan, tidak perlu memenuhi persyaratan rasio kelangsingan untuk batang tekan, yaitu 200. Untuk rasio kelangsingan lebih besar dari 200, tegangan tekan
rencana akan sangat kecil, yaitu lebih kecil dari 5,33 ksi 36,75 MPa. Hal ini akan dibahas kemudian.
Perlu diketahui bahwa ketidaklurusan batang keluar tidak tidak banyak mempengaruhi kekuatan batang tarik karena beban tarik cenderung membuat batang
menjadi lurus. Hal ini tidak berlaku untuk batang tekan. Dengan alasan tersebut peraturan LRFD sedikit lebih memberikan kebebasan dalam hal batang tarik, termasuk
batang tarik yang mengalami gaya tekan akibat beban beban sementara seperti angin dan gempa.
Rasio kelangsingan maksimum yang disarankan sebesar 300 tidak berlaku untuk batang tarik berupa rod. Nilai maksimum Lr dari rod diserahkan pada pertimbangan
perancang teknik. Jika nilai 300 ditetapkan pada rod, maka rod yang memenuhi syarat tersebut seringkali tidak dapat digunakan karena mempunyai jari-jari girasi yang sangat
kecil.
Peraturan AASHTO 1989 mensyaratkan rasio kelangsingan maksimum 200 untuk batang tarik utama dan 240 untuk batang tarik sekunder. Batang utama menurut
AASHTO adalah batang dimana tegangan yang terjadi disebabkan oleh beban mati danatau beban hidup, sedangkan batang sekunder adalah batang yang digunakan untuk
memperkaku struktur atau mengurangi panjang tanpa sokongan dari batang lain. LRFD tidak membedakan antara batang utamaprimer dan batang sekunder.
Contoh 4.1 memberikan ilustrasi perancangan batang tarik sambungan baut dari profil IWF, sedangkan Contoh 4.2 adalah ilustrasi pemilihan batang tarik siku tunggal
sambungan baut. Dalam kedua kasus tersebut digunakan peraturan LRFD. Kuat rencana N
u
adalah adalah nilai terkecil dari a φ
t
F
y
A
g
atau b φ
t
F
u
A
e
a Untuk memenuhi rumus pertama, luas bruto minimum harus lebih besar atau sama dengan nilai berikut:
dan dijelaskan dibawah ini.
y t
u g
F N
A φ
= min
4.1 b Untuk memenuhi rumus kedua, nilai minimum A
e
harus lebih besar atau sama dengan
PERANCANGAN BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 72
P O L B A N P O L B A N
u t
u e
F N
A φ
= min
4.2 Karena A
e
=U A
n
untuk batang sambungan baut, nilai A
n
U F
N U
A A
u t
u e
n
φ =
= min
min minimum adalah
4.3 Jadi nilai minimum A
g
untuk rumus kedua harus lebih besar atau sama dengan nilai A
n
lubang luas
min +
= U
F N
A
u t
u g
φ minimum ditambah perkiraan luas lubang,
4.4 Perancang teknik dapat memasukkan ke dalam Pers. 4.1 dan 4.2, kemudian
mengambil nilai A
g
300 min
L r
=
terbesar sebagai ukuran prarancangan preliminary Design. Perlu diingat bahwa rasio kelangsingan maksimum adalah 300. Dari nilai ini akan mudah
dihitung nilai r yang diinginkan dalam suatu perencanaan, yaitu nilai r dimana rasio kelangsingan akan tepat sebesar 300. Jadi jangan dipilih profil dengan r terkecilnya
menghasilkan r kurang dari 300.
4.5 Untuk dua contoh di bawah ini digunakan faktor beban:
N
u
= 1,4D N
u
Contoh 4.1
= 1,2D + 1,6L Akan terlihat kemudian bahwa rumus pertama tidak menentukan kecuali jika
beban mati lebih besar 8 kali dari beban hidup. Selanjutnya rumus pertama akan diabaikan kecuali jika D 8L.
Dalam Contoh 4.1, suatu profil IWF dipilih untuk mendukung beban tarik. Untuk contoh pertama ini, proses desain dibatasi untuk profil tertentu yaitu W300x300.
Hal ini ditujukan supaya pembahasan terfokus dan tidak membias untuk meninjau profil lain, misalnya W200x200, W250x250, W350x350, dll.
Tentukan profil W300x200 panjang 9,0 m dari baja BJ34 untuk memikul gaya tarik layan akibat beban mati N
D
= 578 kN dan gaya tarik akibat beban hidup N
L
= 489 kN. Seperti dapat dilihat dalam Gambar 4.1, profil mempunyai dua baut 22 mm pada setiap
flens. paling sedikit ada tiga baut dalam satu baris dengan jarak 100 mm.
PERANCANGAN BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 73
P O L B A N P O L B A N
Gambar 4.1 Penampang Elemen Untuk Contoh 4.1
Solusi: Tinjau dua kondisi pembebanan
N
u
= 1,4D = 1,4578 = 809,2 kN N
u
= 1,2D + 1,6L = 1,2578 + 1,6489 = 1476 kN Hitung A
g
2 6
3
mm 7810
x10 x10
210 90
, 1476
min =
= =
y t
u g
F N
A φ
minimum yang diperlukan: 1.
2.
lubang luas
min +
= U
F N
A
u t
u g
φ Asumsikan U = 0,90 dari Tabel 3.2 dan asumsikan tebal flens sekitar 14 mm setelah
melihat profil W12 dalam manual LRFD dengan luas 8336 mm
2
2 6
3
mm 7776
, 14
, 24
4 x10
90 ,
x10 340
75 ,
1476 min
= +
=
g
A atau lebih.
3.
mm 30
300 1000
, 9
300 min
= =
= L
r
Coba W300x200x65,4 A
g
= 8336 mm
2
, d = 298 mm, b
f
= 201 mm, t
f
= 14 mm, r
y
= 47,7 mm.
Kontrol: 1. N
u
= φ
t
F
y
A
g
= 0,90210x10
3
8336x10
-6
x
= 1576 kN 1476 kN OK
2. untuk separuh IWF300 x 200 atau WT300x200x32,7 = 29,1 mm.
L = 2100 = 200 mm.
8545 ,
200 1
, 29
1 1
= −
= −
= L
x U
dari Tabel 3-2, U = 0,85 A
n
= 8336 – 424,014,0 = 6992 mm
2
N
u
= φ
t
F
u
A
e
= 0,75340x10
3
0,8545 x 6992x10
-6
= 1523 kN 1476 kN OK
PERANCANGAN BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 74
P O L B A N P O L B A N
3. 300
7 ,
188 7
, 47
1000 ,
9 =
= r
L OK
Gunakan IWF300x200x65,4
Contoh 4.2
Rancang batang tarik siku tunggal panjang 2,75 m untuk memikul beban layan akibat beban mati 134 kN dan beban layan tarik akibat beban hidup 178 kN. Batang
disambungkan pada satu kaki saja dengan baut 22 mm. paling sedikit ada tiga baut dalam satu baris dengan jarak antar baut 75 mm. Asumsikan hanya ada satu baut pada
satu penampang. Gunakan baja BJ37. Pembahasan:
Akan terdapat banyak siku dalam tabel yang dapat memikul beban layan dalam soal, sehingga akan sulit untuk menentukan profil siku ekonomis. Untuk mempermudah
proses perancangan, akan lebih mudah jika digunakan tabel dengan mencoba berbagai tebal siku. Selanjutnya pilih siku dengan luas terkecil.
Solusi:
N
u
2 6
3
mm 2063
x10 x10
240 90
, 6
, 445
min =
= =
y t
u g
F N
A φ
= 1,2134 + 1,6178 = 445,6 kN 1.
2. Dari Tabel 3.2, asumsikan U = 0,85
2 6
3
mm 1890
10 85
, x10
370 75
, 6
, 445
min =
= =
U F
N A
u t
u n
φ
3.
mm 17
, 9
300 75
, 2
1000 300
min =
= =
L r
Tebal Siku
mm Luas 1
lubang baut 24 mm
mm
2
Luas bruto yang diperlukan = terbesar dari N0,90 Fy
atau N0,75F
u
U + luas lubang mm
2
Luas profil paling ringan siku sama kaki dan tidak sama kaki dan luasnya mm
2
8 192
2063 atau 1890+192
Tidak ada yang memenuhi 10
240 2063
atau 1890+240 90.250.10 A = 3320, r = 18,4, w = 26,0
11 264
2063 atau 1890+264 Tidak ada yang memenuhi
13 312
2063 atau 1890+312 120.120.15 A = 3390, r = 23,4, w = 23,3
16
384 2063 atau 3218
150.150.16 A = 4570, r = 29,3, w = 35,9
Gunakan L120.120.15
PERANCANGAN BATANG TARIK
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 75
P O L B A N P O L B A N
4.2 Batang Tarik Built-Up Tersusun
