LANDASAN TEORI STUDI KEKUATAN RANGKA ATAP TRUSS MENGGUNAKAN PIPA BAJA DENGAN SAMBUNGAN LAS DENGAN PELAT SAMBUNG.
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1
Batang Tarik
Tarrik
Menurut
Menu
urut SNI 03-1729-2002
03-1729-2
-200
0022 pasal
pasa
pa
sall 10
10.1
0.1
. menyatakan bahwa
b hwa komponen
ba
ur yang memikul
memiku
kul gaya
g ya
ga
y tarik aksial terfaktor
terfak
ktorr Nu harus
haru
ha
rus memenuhii :
struktur
Nu ≤ Ԅ. Nn
....................
.......................(3-1)
Deng
gan Ԅ Nn adalah kuat tarik rencana yang besarnya di
ddiambil
ambi
bill se
seba
sebagai
bagai ni
nnilai
lai
Dengan
terendah
diantara
te
ere
renddah dia
iantara dua perhitungan menggunakan harga-harga Ф dan
n Nn sebagai
sebagaai
berikut
be
beri
rikkut :
Ԅ = 0,9
.........
....................
............(3-2
(3-2)
-2)
Nn = Ag . fy
....................(3-3)
(3-33)
Ԅ = 0,
0,75
,75
...................
......................(3
(3-4)
(3-4
-4)
dan
Nn = Ae . fu
....................
......
..................(3
(3-5)
Keterangan
Ke
Kete
tera
r ngan :
Ag ad
adal
alah
ah lluas
uass pe
ua
penamp
mpang brut
utoo (mm
m 2)
adalah
penampang
bruto
Ae ad
adal
alah
ah lua
uass ppenampang
enampang efekti
tiff (mm2)
adalah
luas
efektif
fy adalah tegangan leleh (MPa)
fu adalah tegangan tarik putus ((MPa)
MPa)
komponen
Luas penampang efektif kompo
onen sstruktur
truktur yang mengalami gaya tarik
ditentukan sebagai berikut :
Ae = AU
....................(3-6)
13
14
Keterangan :
A adalah luas penampang (mm2)
U
adalah faktor reduksi
....................(3-7)
L
adalah eksentrisi
ita
tas sambungan, jarak tegak luruss arah
arah gaya tarik, antara titik
eksentrisitas
berat penampang
penamp
mpang komponen yang disambung dengan
denggan bidang sambungan
(mm)
adalahh panjang sa
ssambungan
mbun
mb
u gan da
dala
lam
m aarah
rah
ah ggaya
ayaa ta
ay
tari
r k, yaitu jarak
ak antara dua baut
dalam
tarik,
yang
ng terjauh pad
ada su
sua
atu samb
bungan at
atau
u panjang
pan
anja
jang
ng las dalam ara
rah gaya tarik
pada
suatu
sambungan
arah
(mm)
(m
Ap
Apab
abila gaya
gaya tarik disalurkan dengan menggunakan
menggunak
akan
a ala
lat sa
samb
mbungg las,
Apabila
alat
sambung
ma
aka akan
aka
k n ad
ada 3 macam kondisi yaitu :
maka
a.
elemen
bukan
Bilaa gaya tarik disalurkan hanya oleh las memanjang ke eleme
en bu
uka
kann pe
ppelat,
lat,
atau
ata
au oleh kombinasi las memanjang dan melintang, maka : Ae = Ag
b.
Bi
ila gaya tarik disalurkan oleh las melintang saja :
Bila
Ae = luas penampang
penampa
p ng yyang
angg disambung las ((U
an
U = 1)
1)
c.
Bila gaya tarik disalurkan ke
ke elemen
e em
el
men pelat oleh las memanjang sepanjang
sepanj
njan
angg
kedua
k dua sisi bagian ujung elemen : Ae = U . Ag
ke
D ng
De
ngan
an : U = 1 untuk
untu
un
tukk l ≤ 2w
2w
Dengan
................... (3-8a)
(3
..................
U = 00,87
,87 untuk 2w
w > l ≥ 1,5
5w
1,5w
...................(3-8b)
..................
(3-8b)
U = 0,75 untuk 1,5
5w > l ≥ w
1,5w
.................. (3-8c)
Keterangan :
l adalah panjang las (mm)
w adalah jarak antar las meman
njangg ((mm)
mm)
memanjang
3.2
Batang Tekan
Komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris akibat beban
terfaktor Nu , harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
15
1.
Nu ≤ Ԅ. Nn
....................(3-9)
Keterangan :
adalah faktor reduksi kekuatan (Ԅ =0,85)
, )
nominal
Nn adalah kuat tekan no
omi
minal komponen
en sstruktur,
t uktur, kN
tr
Ԅ
2.
Kelangsingan
Perbandingan K
elangsingan
Kelangsingan
penampang
a. Ke
Kela
langsingan elemenn pe
ena
namp
mpan
angg
..........
.........(3-10)
..................
D adalah
ah diameter penampang (mm)
t ad
dalah ketebalan profil (mm)
adalah
b. K
elangsingan komponen struktur
Kelangsingan
..................
(3-11)
.........
. .........(3
(3-11
1)
Keterangan :
k adalah faktor panjang tekuk
L adalah panjang komponen struktur tekan
r ad
adal
alah
ah jjari-jari
ari-jari gir
iras
a i kompon
oneen struktur
adalah
girasi
komponen
Gambar 3.1 Nilai k Faktor Panjang Tekuk
(SNI 03-1729-2002)
16
Daya dukung nominal Nn struktur tekan dihitung sebagai berikut :
..................(3-12)
dengan besarnya
untuk λc ≤ 0,
0,2
25
0,25
di
ite
tentukan oleh λc , yaitu :
ditentukan
maka
=1
untuk 0,25
0,25 < λc < 1,2
,2 m
aka
ak
maka
un
ntuk λc ≥ 1,
1,22
untuk
mak
aka
maka
................ (3-13a)
..........
. ......(3-13b)
(3-13b)
................
= 1,25. λc2
...
. .............. (3-13c)
( -13c)
(3
................
.......
.............(3-14)
(3-114)
..................
Ke
Kete
teranggan :
Keterangan
λc adalah rasio kelangsingan
fy adalah tegangan leleh (MPa)
ω adalah koefisien tekuk
3.3
Sambungan Lass
Pengelasan adalah suatu pproses
rosses penyambungan bahan logam ya
yang
ng
meng
ngha
h silkan peleburan bahan dengan memanasinya sampai pada suhu
u yyang
angg tepat
an
teppat
te
menghasilkan
dengan
deng
de
ngan aatau
tauu ta
ta
tanp
tanpa
npaa pemberian
pemb
pe
mber
eriiann te
teka
tekanan
kana
n n da
dann dengan
deng
de
ngan
an aatau
tauu ta
ta
tanp
tanpa
npaa pemakai
pem
pe
maka
kaii ba
bahan
penggis
isi (Setiawan,
(Set
(S
etia
iawan,
n, 22008).
008).
pengisi
Daerah lasan terdiri dari 3 bagian yaitu
yaitu : logam lasan, daerah pengaruh
panas (Heat Affected Zone, HAZ
HAZ),
logam
Z), dan loga
gam induk yang tidak terpengaruh oleh
dari
panas las. Logam las adalah bagian
bagi
gian
a da
ari logam yang pada waktu pengelasan
adalah
mencair kemudian membeku. HAZ
Z ada
dalah logam dasar yang bersebelahan dengan
logam las yang selama pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan
pendinginan cepat. Logam induk tidak terpengaruh oleh panas las adalah bagian
17
logam dasar di mana panas pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan
struktur dan sifat logam (Wiryosumarto dan Okumura, 1981).
Jenis las yang seringg digunakan
di
adal
ad
adalah
alah
a las sudut (fillet welds), karena
pengerjaannya yang
ng ttidak
idak memerlukan presisi tinggi. Ukuran
Ukur
Uk
u an las sudut ditentukan
oleh panjangg kaki.
kaki.
Ta
Tabe
bell 3.1 Uk
Uku
uran Minimum Las Sudut (SNI
(SN
SNI 03-1729-2002)
03-1172
7299-20
2 02)
Tabel
Ukuran
Tebal
Teba
al ba
bagian yyang
ang paling tebal, t (mm)
Tebal minimum la
las su
sudut,
udu
dut,
t, tw (mm)
m)
t≤7
7 < t ≤ 10
10 < t ≤ 15
15 < t
3
4
5
6
Tahanan
T
Ta
hannan Nominal Sambungan Las
Ru ≤ Ԅ.Rnw
..................(3-13)
(3-1
-13)
3)
Keterangan
Ke
K
terangan :
Ԅ
adalah faktor tahanan
Rnw ad
adal
a ah tahanan nominal per satuan panjang las
adalah
Ru aadalah
dala
da
lahh be
beba
bann te
terf
rfak
akto
torr pe
perr sa
satu
tuan ppanjang
anja
an
jang
ng llas
as
beban
terfaktor
satuan
sebagai
Kuat rencana
ren
enca
canaa pper
er satuan panjang la
las sudutt dditentukan
itentukan sebag
gai bberikut
erik
er
ikut
ut :
Ԅ.Rnww
= 0,75 . te .(0,6.ffuww)
(las)
..................(3-14)
= 0,75 . te .(0,6.ffu)
(bah
(bahan
han dasar)
..................(3-15)
te
= 0,707 . tw
Ԅ.Rnww
..................(3-16)
Keterangan :
Ԅ
adalah faktor ketahanan reduksi kekuatan saat fraktur (Ԅ =0,75)
fuw
adalah tegangan listrik putus logam las (MPa)
fu
adalah tegangan listrik putus bahan dasar (MPa)
adalah tebal rencana las (mm)
te
LANDASAN TEORI
3.1
Batang Tarik
Tarrik
Menurut
Menu
urut SNI 03-1729-2002
03-1729-2
-200
0022 pasal
pasa
pa
sall 10
10.1
0.1
. menyatakan bahwa
b hwa komponen
ba
ur yang memikul
memiku
kul gaya
g ya
ga
y tarik aksial terfaktor
terfak
ktorr Nu harus
haru
ha
rus memenuhii :
struktur
Nu ≤ Ԅ. Nn
....................
.......................(3-1)
Deng
gan Ԅ Nn adalah kuat tarik rencana yang besarnya di
ddiambil
ambi
bill se
seba
sebagai
bagai ni
nnilai
lai
Dengan
terendah
diantara
te
ere
renddah dia
iantara dua perhitungan menggunakan harga-harga Ф dan
n Nn sebagai
sebagaai
berikut
be
beri
rikkut :
Ԅ = 0,9
.........
....................
............(3-2
(3-2)
-2)
Nn = Ag . fy
....................(3-3)
(3-33)
Ԅ = 0,
0,75
,75
...................
......................(3
(3-4)
(3-4
-4)
dan
Nn = Ae . fu
....................
......
..................(3
(3-5)
Keterangan
Ke
Kete
tera
r ngan :
Ag ad
adal
alah
ah lluas
uass pe
ua
penamp
mpang brut
utoo (mm
m 2)
adalah
penampang
bruto
Ae ad
adal
alah
ah lua
uass ppenampang
enampang efekti
tiff (mm2)
adalah
luas
efektif
fy adalah tegangan leleh (MPa)
fu adalah tegangan tarik putus ((MPa)
MPa)
komponen
Luas penampang efektif kompo
onen sstruktur
truktur yang mengalami gaya tarik
ditentukan sebagai berikut :
Ae = AU
....................(3-6)
13
14
Keterangan :
A adalah luas penampang (mm2)
U
adalah faktor reduksi
....................(3-7)
L
adalah eksentrisi
ita
tas sambungan, jarak tegak luruss arah
arah gaya tarik, antara titik
eksentrisitas
berat penampang
penamp
mpang komponen yang disambung dengan
denggan bidang sambungan
(mm)
adalahh panjang sa
ssambungan
mbun
mb
u gan da
dala
lam
m aarah
rah
ah ggaya
ayaa ta
ay
tari
r k, yaitu jarak
ak antara dua baut
dalam
tarik,
yang
ng terjauh pad
ada su
sua
atu samb
bungan at
atau
u panjang
pan
anja
jang
ng las dalam ara
rah gaya tarik
pada
suatu
sambungan
arah
(mm)
(m
Ap
Apab
abila gaya
gaya tarik disalurkan dengan menggunakan
menggunak
akan
a ala
lat sa
samb
mbungg las,
Apabila
alat
sambung
ma
aka akan
aka
k n ad
ada 3 macam kondisi yaitu :
maka
a.
elemen
bukan
Bilaa gaya tarik disalurkan hanya oleh las memanjang ke eleme
en bu
uka
kann pe
ppelat,
lat,
atau
ata
au oleh kombinasi las memanjang dan melintang, maka : Ae = Ag
b.
Bi
ila gaya tarik disalurkan oleh las melintang saja :
Bila
Ae = luas penampang
penampa
p ng yyang
angg disambung las ((U
an
U = 1)
1)
c.
Bila gaya tarik disalurkan ke
ke elemen
e em
el
men pelat oleh las memanjang sepanjang
sepanj
njan
angg
kedua
k dua sisi bagian ujung elemen : Ae = U . Ag
ke
D ng
De
ngan
an : U = 1 untuk
untu
un
tukk l ≤ 2w
2w
Dengan
................... (3-8a)
(3
..................
U = 00,87
,87 untuk 2w
w > l ≥ 1,5
5w
1,5w
...................(3-8b)
..................
(3-8b)
U = 0,75 untuk 1,5
5w > l ≥ w
1,5w
.................. (3-8c)
Keterangan :
l adalah panjang las (mm)
w adalah jarak antar las meman
njangg ((mm)
mm)
memanjang
3.2
Batang Tekan
Komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris akibat beban
terfaktor Nu , harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :
15
1.
Nu ≤ Ԅ. Nn
....................(3-9)
Keterangan :
adalah faktor reduksi kekuatan (Ԅ =0,85)
, )
nominal
Nn adalah kuat tekan no
omi
minal komponen
en sstruktur,
t uktur, kN
tr
Ԅ
2.
Kelangsingan
Perbandingan K
elangsingan
Kelangsingan
penampang
a. Ke
Kela
langsingan elemenn pe
ena
namp
mpan
angg
..........
.........(3-10)
..................
D adalah
ah diameter penampang (mm)
t ad
dalah ketebalan profil (mm)
adalah
b. K
elangsingan komponen struktur
Kelangsingan
..................
(3-11)
.........
. .........(3
(3-11
1)
Keterangan :
k adalah faktor panjang tekuk
L adalah panjang komponen struktur tekan
r ad
adal
alah
ah jjari-jari
ari-jari gir
iras
a i kompon
oneen struktur
adalah
girasi
komponen
Gambar 3.1 Nilai k Faktor Panjang Tekuk
(SNI 03-1729-2002)
16
Daya dukung nominal Nn struktur tekan dihitung sebagai berikut :
..................(3-12)
dengan besarnya
untuk λc ≤ 0,
0,2
25
0,25
di
ite
tentukan oleh λc , yaitu :
ditentukan
maka
=1
untuk 0,25
0,25 < λc < 1,2
,2 m
aka
ak
maka
un
ntuk λc ≥ 1,
1,22
untuk
mak
aka
maka
................ (3-13a)
..........
. ......(3-13b)
(3-13b)
................
= 1,25. λc2
...
. .............. (3-13c)
( -13c)
(3
................
.......
.............(3-14)
(3-114)
..................
Ke
Kete
teranggan :
Keterangan
λc adalah rasio kelangsingan
fy adalah tegangan leleh (MPa)
ω adalah koefisien tekuk
3.3
Sambungan Lass
Pengelasan adalah suatu pproses
rosses penyambungan bahan logam ya
yang
ng
meng
ngha
h silkan peleburan bahan dengan memanasinya sampai pada suhu
u yyang
angg tepat
an
teppat
te
menghasilkan
dengan
deng
de
ngan aatau
tauu ta
ta
tanp
tanpa
npaa pemberian
pemb
pe
mber
eriiann te
teka
tekanan
kana
n n da
dann dengan
deng
de
ngan
an aatau
tauu ta
ta
tanp
tanpa
npaa pemakai
pem
pe
maka
kaii ba
bahan
penggis
isi (Setiawan,
(Set
(S
etia
iawan,
n, 22008).
008).
pengisi
Daerah lasan terdiri dari 3 bagian yaitu
yaitu : logam lasan, daerah pengaruh
panas (Heat Affected Zone, HAZ
HAZ),
logam
Z), dan loga
gam induk yang tidak terpengaruh oleh
dari
panas las. Logam las adalah bagian
bagi
gian
a da
ari logam yang pada waktu pengelasan
adalah
mencair kemudian membeku. HAZ
Z ada
dalah logam dasar yang bersebelahan dengan
logam las yang selama pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan
pendinginan cepat. Logam induk tidak terpengaruh oleh panas las adalah bagian
17
logam dasar di mana panas pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubahan
struktur dan sifat logam (Wiryosumarto dan Okumura, 1981).
Jenis las yang seringg digunakan
di
adal
ad
adalah
alah
a las sudut (fillet welds), karena
pengerjaannya yang
ng ttidak
idak memerlukan presisi tinggi. Ukuran
Ukur
Uk
u an las sudut ditentukan
oleh panjangg kaki.
kaki.
Ta
Tabe
bell 3.1 Uk
Uku
uran Minimum Las Sudut (SNI
(SN
SNI 03-1729-2002)
03-1172
7299-20
2 02)
Tabel
Ukuran
Tebal
Teba
al ba
bagian yyang
ang paling tebal, t (mm)
Tebal minimum la
las su
sudut,
udu
dut,
t, tw (mm)
m)
t≤7
7 < t ≤ 10
10 < t ≤ 15
15 < t
3
4
5
6
Tahanan
T
Ta
hannan Nominal Sambungan Las
Ru ≤ Ԅ.Rnw
..................(3-13)
(3-1
-13)
3)
Keterangan
Ke
K
terangan :
Ԅ
adalah faktor tahanan
Rnw ad
adal
a ah tahanan nominal per satuan panjang las
adalah
Ru aadalah
dala
da
lahh be
beba
bann te
terf
rfak
akto
torr pe
perr sa
satu
tuan ppanjang
anja
an
jang
ng llas
as
beban
terfaktor
satuan
sebagai
Kuat rencana
ren
enca
canaa pper
er satuan panjang la
las sudutt dditentukan
itentukan sebag
gai bberikut
erik
er
ikut
ut :
Ԅ.Rnww
= 0,75 . te .(0,6.ffuww)
(las)
..................(3-14)
= 0,75 . te .(0,6.ffu)
(bah
(bahan
han dasar)
..................(3-15)
te
= 0,707 . tw
Ԅ.Rnww
..................(3-16)
Keterangan :
Ԅ
adalah faktor ketahanan reduksi kekuatan saat fraktur (Ԅ =0,75)
fuw
adalah tegangan listrik putus logam las (MPa)
fu
adalah tegangan listrik putus bahan dasar (MPa)
adalah tebal rencana las (mm)
te