Data Analisis Data Analisis Analisis Perhitungan

IV - 3 Pada contoh kasus di atas, batang 32,33,37, dan 38 mengalami gaya batang yang paling maksimal. Batang 32 dan 38 mengalami gaya tekan sebesar -4601.81 N dan batang 33 dan 37 mengalami gaya tarik sebesar 3196.58 N. Nilai gaya batang tersebut, baik tekan maupun tarik ini akan digunakan sebagai sampel analisis desain.

4.1.1. Desain Batang Tekan

Pada batang tekan, desain dihadapkan pada antisipasi tekuk yang dapat terjadi pada tiap sumbu elemennya. Karena tekuk tersebut berpengaruh pada nilai struktural batang yang bersangkutan. Sehingga penampang yang dipilih adalah penampang dengan nilai kapasitas yang dapat menahan tekuk yang akan terjadi. Berikut ini adalah contoh desain batang tekan dari contoh struktur kuda – kuda di atas :

a. Data Analisis

1. Gaya batang : 4601.81 N 2. Panjang batang : 2000 mm 3. Profil desain : Profil C 75 x 75 PT. Smartruss Gambar 4.3. Properti Dimensi Profil C IV - 4 4. Data profil : MPa E MPa F mm Iy mm Ix mm A mm t mm a mm b mm h Y 203000 500 27791,423 946 . 115618 494 . 124 73 . 38 . 10 28 . 39 14 . 74 4 4 2 = = = = = = = = = Stifner = 2 buah multipe stiffener

b. Analisis Perhitungan

1. Efektifitas Elemen Pengaku stiffener Elemen pengaku terdapat pada elemen badan, Batasan Elemen Pengaku 4 4 18 26 4 t t t h Ia ≥ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = 4 4 73 . 18 73 . 26 73 . 14 . 74 4 x x Ia ≥ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = 4 4 1 . 5 98 . 107 mm mm Ia ≥ = 4 3 50 7 . 5 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ≥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = h astif h astif h ht Is Jarak elemen pengaku astif = 47.17mm 4 4 3 3 48 . 1 68 50 14 . 74 17 . 47 14 . 74 7 . 17 . 47 14 . 74 73 . 14 . 74 5 50 7 . 5 mm mm Is x x Is h astif h astif h ht Is ≥ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ≥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ≥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = IV - 5 Is Ia..........elemen pengaku berpengaruh pada ketebalan elemen penampang Tebal Efektif Akibat Elemen Pengaku Untuk profil C 75x75, nilai m w = 59.14 mm p = 60.68 mm Isf = 19.6 mm 4 3 1 3 3 2 ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ + = pt I p w t t sf m s 3 1 3 73 . 68 . 60 6 . 19 3 68 . 60 2 14 . 59 73 . ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + = x x x t s mm t s 93 . = Nilai tebal efektif penampang elemen badan, teff = ts elemen sayap, teff = t 2. Batas Kelangsingan Elemen Penampang. 45 . 95 494 . 124 8 . 4601 203000 4 644 . . 644 . lim = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = = x f E k W Syarat Batasan : ƒ Web, teff h Ww = 200, dan teff h Ww = W lim 200 72 . 79 93 . 14 . 74 = = Ww , dan Ww W lim Syarat, Ww W lim Maka : Ww = W IV - 6 ƒ Flange, teff b Wf = 200 , dan teff b Wf = W lim 200 808 . 53 73 . 28 . 39 = = Wf , dan Wf W lim Syarat, Wf W lim Maka : Wf = W 3. Luasan Efektif A e Dari batasan penampang untuk : ƒ Web didapat Ww= 79.72 maka, he = Ww . ts = 79.72 x 0.93 = 74.14 mm ƒ Flange didapat Wf = 53.808 mm maka, be = Wf . t = 53.808 x 0.73 = 39.28 mm Maka nilai luas efektif penampang adalah : [ ] [ ] [ ] 2 03 . 139 73 . 73 . 38 . 10 2 73 . 28 . 39 2 93 . 73 . 2 14 . 74 mm Ae x x x x x x Ae = − + + − = IV - 7 Gambar 4.4. Penampang Efektif Profil C 75x75 4. Buckling Arah y Non Simetri ƒ ƒ ƒ Syarat : Fpy ≤ 2 Fy 51 . 84 ≤ 250 Maka : Fay = Fpy N x x x Ly Ky I E Py y cr 147 . 14104 2000 1 27791,423 203000 10 . . . 2 2 2 = = = π MPa Fey 454 . 101 03 . 139 147 . 14104 = = MPa x Fey Fpy 51 . 84 454 . 101 833 . 833 . = = = IV - 8 ƒ Cry Pload 75 . 11748 N 4601.81 N …Aman 5. Buckling Arah x Simetri ƒ ƒ ƒ Syarat : Fpx ≥ 2 Fy 59 . 351 ≥ 250 Maka : Mpa x Fpx Fy Fy Fax 23 . 322 59 . 351 4 500 500 . 4 2 2 = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − = N x x F A Cry ay e 75 . 11748 51 . 84 03 . 139 9 . . . = = = φ MPa Fex 073 . 422 03 . 139 615 . 58676 = = Mpa Fpx 59 . 351 073 . 422 833 . = = N x x x Lx Kx I E Px x cr 615 . 58676 2000 1 946 . 115618 203000 10 . . . 2 2 2 = = = π IV - 9 Mpa G E G 923 . 78076 3 . 1 2 203000 1 2 = + = Ω + = 4 3 3 3 3 493 . 22 69 . 2 614 . 9 19 . 10 73 . 38 . 10 3 1 2 73 . 14 . 74 3 1 73 . 28 . 39 3 1 2 . 3 1 mm J J x x x x x x J hi bi J = + + = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = = ∑ mm rx rx A Ix rx 474 . 30 494 . 124 946 . 115618 = = = mm ex ex rx xo h ex 124 . 20 474 . 30 6 . 13 4 14 . 74 4 2 2 2 2 = = = ƒ Crx Pload 35 . 40317 N 4601.81 N ….Aman 6. Lateral Torsional Buckling • ƒ ƒ ƒ N x x F A Crx x a e 35 . 40317 23 . 322 02 . 139 9 . . . = = = φ IV - 10 4 2 833 . 50817 6 . 13 . 494 . 124 27791,423 mm Iw x Iw = + = 6 2 2 75 . 23011438 494 . 124 124 . 20 6 . 13 833 . 50817 4 14 . 74 . . 4 mm Cw x x Cw A ex xo Iw h Cw = − = − = ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ 4 2 2 413 . 284998 724 . 33 494 . 124 27791,423 946 . 115618 . mm x x A I I Ips y x = + + = + + = mm r A Ips r o o 846 . 47 494 . 124 413 . 284998 = = = 503 . 846 . 47 724 . 33 1 1 2 2 2 2 = − = − = o r xo β N x x x x x J G L k Cw E x r Pz o 435 . 5868 493 . 22 92 . 78076 2000 1 75 . 23011438 203000 10 846 . 47 1 . . . . 1 2 2 2 2 2 = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = π 2 724 . 33 6 . 13 124 . 20 mm xo ex x = + = + = IV - 11 ƒ ƒ ƒ Syarat : Fpz ≤ 2 Fy 37.541 ≤ 250 Maka : ƒ s Crz Pload 87 . 4103 N 4601.81 N …tidak aman Mpa Fz 213 . 42 03 . 139 435 . 5868 = = Mpa x x F F F F F F x Fst z ex z ex z ex 579 . 40 213 . 42 320 . 471 503 . . 4 213 . 42 320 . 471 213 . 42 320 . 471 503 . 2 1 . . . 4 . 2 1 2 2 = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − + − + = ⎥⎦ ⎤ ⎢⎣ ⎡ − + − + = β β Mpa x Fst Fpz 8 . 33 579 . 40 833 . 833 . = = = Fpz Faz = N x x F A Crz az e 87 . 4103 8 . 33 02 . 139 9 . . . = = = φ IV - 12 Dari contoh desain batang tekan di atas dapat dilihat bahwa nilai kapasitas penampang dipengaruhi oleh : 1. Gaya Batang Gaya batang berpengaruh dengan nilai batasan yaitu nilai rasio lebar elemen penampang. Jika rasio lebar elemen penampang lebih besar dari nilai batasannya, maka penampang efektif akan lebih kecil dari nilai penampang yang sesungguhnya. Sehingga semakin kecil nilai penampang maka kapasitasnya juga semakin kecil. 2. Panjang Batang Kapasitas tekuk adalah sebuah fungsi yang berbanding terbalik dengan nilai panjang batang, sehingga semakin panjang sebuah batang, maka kapasitas tekuknya menjadi lebih kecil, begitu pula sebaliknya. 3. Mutu Bahan Mutu bahan semakin tinggi maka kapasitas tekannya makin tinggi, namun perlu diperhatikan bahwa bahan dengan mutu tinggi mempunyai sifat yang getas. 4. Bentuk Profil Desain Bentuk profil akan mempengaruhi besarnya parameter desain dan perilakunya. Bentuk profil yang paling baik adalah profil yang memiliki keseimbangan kekuatan baik dari sumbu lokal maupun lateralnya dan memiliki titik pusat penampang yang berimpit dengan shear center – nya. 5. Elemen Pengaku Stiffener Akibat adanya elemen pengaku, maka nilai tebal efektif pada elemen penampang yang diperkuat akan menjadi lebih besar, sehingga kekuatan penampang juga akan menjadi semakin besar. IV - 13 6. Pelaksanaan Sambungan Adanya eksenterisitas pada pelaksanaan sambungan, maka transfer gaya aksial menjadi eksentris pula, hal ini akan menyebabkan terjadinya momen yang menyebabkan gaya yang diderita oleh penampang menjadi semakin besar pula. Untuk memperbesar kapasitas terhadap tekuk euler local dan lateral buckling tranfer gaya yang paling baik terdapat pada titik pusat penampangnya. Untuk memperbesar nilai kapasitas tekuk torsi, maka transfer gaya yang paling baik adalah pada shear center – nya. Apabila pada suatu desain batang tekan terjadi sebuah kasus dimana gaya batang yang terjadi lebih besar dari kapasitas nominal salah satu tekuk, maka batang tersebut dapat ditambah elemen perkuatan untuk meningkatkan nilai kapasitasnya. Elemen perkuatan dapat berupa : 1. Trekstang Pemasangan trekstang secara tegak lurus terhadap sumbu lemah penampang akan meningkatkan nilai kapasitas tekuk pada sumbu tersebut, karena akan mengurangi panjang tekuknya. 2. Pengaku Arah Longitudinal Penggunaan pengaku arah longitudinal pada kedua ujung batang maupun tiap jarak tertentu akan meningkatkan nilai kapasitas torsi penampang sebesar 10 – 40 , karena pemasangan elemen ini akan memperkecil nilai warping terutama pada ujung batang. 3. Pemasangan Profil Ganda Untuk profil single simetric, pemasangan profil secara ganda dimana kedua ujung sayapnya saling bertemu, posisi shear center akan berubah menjadi berhimpit dengan pusat IV - 14 penampangnya. Sehingga kemampuannya dalam menahan tekuk euler maupun tekuk torsi menjadi jauh lebih baik. Namun perlu diperhatikan bahwa efektifitas dan efisiensi dari penggunaan elemen perkuatan tersebut harus tetap dijaga. Sehingga nilai safety, servirceability dan ekonomis struktur masih dapat dipertahankan.

4.1.2. Desain Batang Tarik

Pada batang tarik, desain dihadapkan pada pemilihan penampang yang luasannya mampu menahan gaya tarik yang terjadi, sehingga nilai kapasitas penampang murni ditentukan oleh luasan penampang. Hal yang juga harus diperhatikan pada desain batang tarik adalah perlemahan yang terjadi pada sambungan. Hal ini terjadi akibat adanya lubang akibat sambungan baut. Namun sesuai dengan batasan masalah, maka perhitungan sambungan tidak dibahas dalam Tugas Akhir ini, sehingga jumlah baut pada sambungan adalah nilai asumsi, bukan berasal pada analisis perhitungan.

a. Data Analisis

1. Gaya batang : 3916.58 N 2. Panjang batang : 2608 mm 3. Profil desain : Profil C 75 x 75 PT. Smartruss 4. Data profil : MPa E MPa Fu MPa F mm Iy mm Ix mm A mm t mm a mm b mm h Y 203000 660 500 423 . 27791 946 . 115618 494 . 124 73 . 38 . 10 28 . 39 14 . 74 4 4 2 = = = = = = = = = = IV - 15 5. Jumlah baut : 4 buah 6. Diameter baut : 6 mm

b. Analisis Perhitungan

1. Luasan netto penampang 2 2 974 . 106 4 73 . 6 494 . 124 494 . 124 mm x x nBaut x plat tebal x Diameter A A mm A n = − = − = = 2. Kapasitas penampang non eksentris • Kondisi leleh N Pload Tr N x x F A Tr Y g y t 58 . 3916 3 . 56022 500 494 . 124 9 . . . 1 1 = 〉 = = = φ • Kondisi ultimate N Pload Tr N x x F A Tr u n tu 58 . 3916 53 . 61624 660 494 . 124 75 . . . 2 2 = 〉 = = = φ 3. Kapasitas penampang eksentris • Kondisi leleh 3 486 . 2043 600 . 13 423 . 27791 mm S S x Iy S t t t = = = IV - 16 Misal sambungan berpusat pada posisi badan, maka mm xo e 6 . 13 = = N Pload Tr N T x T S e A F T r r t g y r 58 . 3916 95 . 30653 486 . 2043 600 . 13 494 . 124 1 500 9 . 1 1 1 1 1 = 〉 = + = + Φ = • Kondisi ultimate 151 . 27553 600 . 13 73 . 6 4 423 . 27791 . . . 2 = − = − = yn yn y yn I x x x I x t d n I I 3 966 . 2025 600 . 13 151 . 27553 mm S S n t n t = = N Pload Tr N T x T S e A F T r r tn n u u r 58 . 3916 2 858 . 31789 966 . 2025 600 . 13 494 . 124 1 660 75 . 1 2 2 2 = 〉 = + = + Φ = IV - 17 4. Kelangsingan Batang Tarik Batas Kelangsingan λ ≤ 300 sumbu lemah profil c merupakan sumbu y, maka 941 . 14 494 . 124 423 . 27791 = = = ry ry A Iy ry .... 300 553 . 174 941 . 14 2608 1 . Aman x r L K ≤ = = = λ Dari contoh desain batang tarik di atas dapat dilihat bahwa nilai kapasitas penampang dipengaruhi oleh : 1. Luas Penampang Profil Besar kecilnya nilai kapasitas tarik suatu penampang murni dipengaruhi oleh luasan penampangnya. Kedua parameter tersebut memiliki hubungan yang berbanding lurus. 2. Mutu Bahan Semakin tinggi mutu bahan maka tegangan lelehnya akan semakin tinggi, nilai kapasitas tarik berbandiang lurus dengan nilai tegangan leleh, sehingga semakin tinggi mutu bahan suatu profil, maka kapasitas tariknya semakin tinggi. 3. Eksentrisitas Pelaksanaan sambungan yang tidak berada pada pusat penampang akan menyebabkan transfer gaya aksial menjadi eksentris, dari contoh perhitungan di atas dapat dilihat bahwa IV - 18 pengaruh eksentrisitas menyebabkan kapasitas tarik penampang menjadi jauh lebih kecil. 4. Kelangsingan Batang Tarik Kelangsingan batang tarik sebenarnya tidak berpengaruh secara struktural. Hanya saja batang yang nilai kelangsingannya 300 akan mengalami lendutan, tetapi secara struktural batang tersebut aman dan kuat. Batasan ini agar struktur tetap memenuhi syarat serviceability. 5. Kekuatan Sambungan Nilai kapasitas tarik suatu batang pada daerah sambungan akan jauh lebih kecil dibandingkan bagian lainnya. Untuk itu pemilihan elemen sambungan harus benar – benar diperhatikan. Jenis baut yang digunakan bukan baut biasa, melainkan jenis screw . Kekuatan sambungan harus seimbang dengan kekuatan profil, karena sambungan yang terlalu kuat hanya akan menyebabkan kegagalan pada profil akibat pengaruh kekuatan sambungan itu sendiri. Apabila dalam suatu desain nilai kapasitas tarik penampang lebih kecil dari nilai gaya batang yang terjadi, maka profil harus diganti dengan profil lain yang nilai luas penampangnya dapat mengakomodasi gaya tarik yang terjadi.

4.2. ANALISIS PROGRAM BAJA RINGAN