Modul 1 Bangunan Struktur Baja

Modul 1 : Bangunan Struktur Baja

Tujuan Umum: - Mahasiswa memahami jenis baja dan tipe profil baja

- Mahasiswa memahami jenis-jenis bangunan struktur baja - Mahasiswa memahami karakteristik bangunan struktur baja - Mahasiswa memahami keunggulan dan kelemahan bangunan struktur baja

Pendahuluan Baja tersedia dalam berbagai bentuk penampang yang sering dikenal dengan profil. Berdasarkan

cara pembentukan penampang profil baja, dikenal 2 macam baja, yaitu Hot Rolled Sections dan Cold Rolled Sections . Baja tipe hot rolled section dibentuk (rolled) pada kondisi panas sedangkan baja tipe cold rolled section dibentuk pada kondisi dingin. Contoh bentuk profil baja dari masing-masing tipe baja ditunjukkan pada Gambar 1.1

Beam

Column

Channel sections

Channel

Angles

Zed sections

Tess

Bulb flat

Special sections Shell

Rail

Hollow sections Compound sections

Gambar 1.1 Gambar 10.1 Rotasi sambungan balok-kolom kakuBentuk profil baja tipe Hot dan

Cold Rolled Sections

Baja telah digunakan sebagai bahan konstruksi pada berbagai infrastruktur bangunan, antara lain: bangunan gedung, jembatan, turap baja, dll.

1. Bangunan gedung struktur baja Bangunan gedung struktur baja dijumpai pada bangunan workshop, stadion, struktur kilang minyak lepas pantai, hotel, gudang, gedung perkantoran, dsb. Bangunan gedung struktur baja memiliki struktur rangka utama dari baja, yaitu kolom, balok, lantai, atap, dll. Dikenal dua sistem struktur rangka baja pada gedung, yaitu moment resisting frame dan braced frame. Dalam istilah indonesia dikenal dengan struktur portal bergoyang dan tak-bergoyang.

Centre Pompidou, Paris, France Opera de la Bastille, Paris, France

Gambar 1.2

2. Jembatan baja Dikenal berbagai tipe jembatan baja, yaitu: - Jembatan Gelagar

Gambar 1.3

Gambar 1.4

- Jembatan Rangka

Gambar 1.5 Jembatan Rangka

- Gambar 1.6 Jembatan Rangka

- Suspension Bridges

Gambar 1.7 Suspension Bridges

- Cable Stayed bridges

Gambar 1.8 Cable Stayed bridges

- Jembatan Kantilever

Gambar 1.9 Jembatan Kantilever

- Gambar 1.10 Jembatan Kantilever

- - Jembatan Pelengkung

Gambar 1.11 Jembatan Pelengkung

- Turap baja

Gambar 1.12 Turap baja

3. Instalasi pengeboran minyak lepas pantai

Gambar 1.13 Instalasi pengeboran minyak lepas pantai

4. Keunggulan dan kelemahan

Gambar 1.14

Modul 2 : Karakteristik Baja

Tujuan Umum: - Mahasiswa memahami perilaku tegangan regangan baja

- Mahasiswa memahami pengaruh temperatur terhadap baja - Mahasiswa memahami tegangan sisa pada baja - Mahasiswa memahami korosi pada struktur baja

Untuk memahami sifat-sifat baja struktural,kiranya perlu dipahami diagram tegangan- regangan. Diagram ini menyajikan beberapa informasi penting tentang baja struktural dalam berbagai tegangan.

1. Perilaku tegangan regangan (uji tarik) baja Pengujian kuat tarik spesimen baja dapat dilakukan dengan universal testing machine

(UTM). Adapun bentuk spesimen untuk uji tarik dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dengan mesin itu spesimen ditarik dengan gaya yang berubah-ubah,dari nol diperbesar sedikit demi sedikit sampai spesimen putus. Pada saat spesimen ditarik, besar gaya atau tegangan dan perubahan panjang spesimen atau regangan dimonitor terus-menerus.

Gambar 2.1 Diagram tegangan-regangan baja

2. Keuletan bahan Diagram tegangan-regangan normal tipikal yang disajikan pada Gambar 2.2. memper-

lihatkan hubungan antara tegangan dan regangan pada OA linier. Pada fase tersebut pening-katan tegangan proporssional dengan peningkatan regangan, sedang di atas A diagram sudah tidak lagi linier yang berarti bahwa peningkatan tegangan sudah tidak proporsional dengan peningkatan regangan. Oleh karena itu tegangan pada titik A disebut sebagai tegangan batas proporsional. (proporsional limit) atau batas sebanding, dan biasa diberi notasi f p . Pada daerah proporsional (OA) berlaku hukum Hooke yang dinyatakan dengan:

f=E 

dengan : E = modulus elastisitas, f = tegangan dan  = regangan Sedikit di atas titik A terdapat titik B dengan tegangan f e yang merupakan tegangan batas elastis bahan. Suatu spesimen yang dibebani tarikan sedemikian sehingga tegangannya belum melampaui f e , sekalipun mengalami perubahan panjang, tetapi panjang spesimen itu akan kembali seperti semula apabila beban dilepaskan. Apabila pembebanan telah dilakukan sehingga tegangan yang terjadi melampaui f e , maka pada saat beban dilepaskan panjang spesimen tidak dapat kembali sepenuhnya seperti panjang semula. Pada umumnya tegangan f p dan f e relatif cukup dekat, sehingga seringkali kedua tegangan tersebut dianggap sama. Regangan ( ) pada saat spesimen baja putus dapat dikaitkan dengan sifat liat/ulet baja. Semakin tinggi regangan yang dicapai pada saat spesimen putus, maka keuletan baja itu juga semakin tinggi. Pada umunya regangan baja pada saat spesimen putus berkisar sekitar 150 —200 kali regangan elastis

 e . Setelah titik B tegangan melampaui f e , dan baja mulai leleh. Tegangan yang terjadi pada titik

B disebut sebagai tegangan leleh baja l. Pada saat leleh ini baja masih mempunyai tegangan, berarti baja masih mampu memberikan reaksi atau perlawanan terhadap gaya tarik yang bekerja.

Seperti terlihat pada Gambar 2.2. kurva bagian leleh ini mula-mula mendekati datar, berarti tidak ada tambahan tegangan sekalipun regangan bertambah terus. Hal ini menunjukkan bahwa hukum Hooke sudah tidak berlaku lagi setelah fase leleh dicapai. Bagian kurva yang datar ini berakhir pada saat mulai terjadi pengerasan regangan (strain hardening).di titik C, tegangan naik lagi sehingga dicapai kuat tarik (tensile strength) di titik D. Setelah itu kurva turun dan spesimen mengalami retak (fracture) di titik E.

Diagram tegangan-regangan seperti terlihat pada Gambar 2.2, dibuat berdasarkan data yang diperoleh dari pengujian spesimen, dengan anggapan luas tampang spesimen tidak mengalami perubahan selama pembebanan. Menurut hukum Hooke, suatu batang yang dibebani tarikan secara uniaksial, luas tampangnya akan mengecil. Sebelum titik C, perubahan luas tampang itu kurang signifikan, sehingga pengaruhnya dapat diabaikan, tetapi setelah sampai pada fase pengerasan regangan, tampang mengalami penyempitan yang cukup berarti. Kalau penyempitan itu diperhitungkan, akan diperoleh kurva dengan garis putus-putus (Gambar 2.1). Tinggi tegangan pada titik-titik A, B, C, D, dan E tersebut di atas dipengaruhi oleh jenis baja. Jika diperhatikan Gambar 2.2, maka terlihat bahwa bagian kurva untuk berbagai kualitas baja pada fase proporsional terletak pada satu garis lurus. Hal ini memperlihatkan bahwa elastisitas baja (E) tidak dipengaruhi oleh tinggi tegangan leleh.

Dengan memperhatikan regangan baja sebelum putus dapat diketahui apakah baja mempunyai sifat ulet (daktail) atau sebaliknya. Dari Gambar 2.2 terlihat bahwa baja yang mempunyai kuat tarik tinggi pada umumnya regangan batasnya rendah atau getas, sedang baja yang kuat tariknya rendah mempunyai regangan batas yang tinggi sehingga dapat dinyatakan daktail. Pada umumnya E baja berkisar antara 190 – 210 Gpa.

Gambar 2.2 Diagram tegangan-regangan tipikal berbagai baja struktural

Berdasarkan tinggi tegangan leleh, ASTM membagi baja dalam empat kelompok sebagai berikut:

a. Carbon steels (baja karbon) dengan tegangan leleh 210 —280 Mpa.

b. High-strength low-alloy steels (baja paduan rendah berkekuatantinggi) dengan tegangan leleh 280 – 490 Mpa.

c. Heat treated carbon and high-strength low alloy steels (baja paduan rendah dengan perlakuan karbon panas) mempunyai tegangan leleh 322 – 700 Mpa.

d. Heat-treated constructional alloy steels (baja struktural paduan rendah dengan perlakuan panas) dengan tegangan leleh 630 – 700 Mpa.

Tabel 2.1 Tegangan leleh pada berbagai jenis baja Jenis Baja

Tegangan putus

Tegangan leleh

Peregangan minimum, f u minimum, f y minimum

3. Perilaku temperatur tinggi Perilaku baja struktural pada pembebanan secara singkat dengan temperatur tinggi serupa

dengan perilaku baja pada temperatur ruangan, tetapi bentuk diagram tegangan-regangan dan nilai-nilainya berubah menjadi lebih rendah. Pada temperatur di atas 93 o

C, diagram tegangan- regangan menjadi non linier. Jika temperatur naik lagi antara 430 o —540o C, maka penurunan

tegangan leleh maksimal.

Gambar 2.3 Diagram Kuat tarik dan tegangan leleh baja pada berbagai temperatur

Gambar 2.4 Diagram tegangan-regangan baja SM58 pada temperatur tinggi

Gambar 2.5 Diagram Modulus elastisitas baja pada berbagai temperatur

Gambar 2.6 Sketsa kurva creep

4. Pekerjaan dingin dan pengerasan tegangan Dalam fabrikasi elemen struktur, berbagai macam bentuk profil seringkali dibuat dari

pelat datar yang dilekukkan secara dingin pada temperatur ruang. Pelaksanaan semacam ini akan menyebabkan perubahan bentuk inelastis yang menimbulkan regangan sisa (residual strain) dan disertai dengan tegangan sisa (residual stress). Untuk memberi gambaran umum pengaruh perubahan bentuk secara dingin, ditinjau suatu spesimen yang dibebani dengan tarikan sampai terjadi perubahan bentuk plastis. Pembebanan ini pelat datar yang dilekukkan secara dingin pada temperatur ruang. Pelaksanaan semacam ini akan menyebabkan perubahan bentuk inelastis yang menimbulkan regangan sisa (residual strain) dan disertai dengan tegangan sisa (residual stress). Untuk memberi gambaran umum pengaruh perubahan bentuk secara dingin, ditinjau suatu spesimen yang dibebani dengan tarikan sampai terjadi perubahan bentuk plastis. Pembebanan ini

Gambar 2.7 Pengaruh pengerasan regangan

5. Kekuatan Letih (fatique) Dalam praktek sering dijumpai batang-batang struktur yang dibebani secara berulang-

ulang sehingga suatu saat tegangan yang terjadi positif dan tinggi, sedang saat lain tegangannya rendah atau nol, atau bahkan sampai negatif. Pembebanan secara berulang-ulang semacam ini dapat mengakibatkan batang struktur putus sekalipun tegangan yang terjadi masih jauh dari tegangan leleh. Putusnya batang karena tegangan berulang-ulang ini disebabkan oleh kelelahan (fatigue). Pengujian kelelahan bahan di laboratorium dapat dilakukan dengan batang baja yang dilenturkan dan diputar terhadap sumbunya.

Gambar 2.8 Sketsa Mesin putar spesimen

Gambar 2.9 Diagram tegangan leleh-N putar spesimen

Gambar 2.10 Diagram tegangan leleh-N tarik spesimen

6. Resistensi korosi dan baja lapuk Jika pada permukaan baja gilas terdapat air yang mengandung oksigen, maka akan terjadi

reaksi yang mengubah bijih besi yang mempunyai potensi korosi rendah menjadi ferro hidroksida yang larut dalam air. Larutan ini bercampur dengan oksigen yang ada di dalam air menghasilkan ferri hidroksida (karat). Reaksi ini terulang seiring dengan perkembangan korosi. Keadaan lingkungan dengan kombinasi air dan oksigen yang berubah-ubah, mempengaruhi kecepatan dan perkembangan korosi. Jika tidak terdapat oksigen dan air, maka proses korosi tidak akan berjalan.

Mengingat korosi dapat menimbulkan kerugian yang besar, maka upaya harus dilakukan untuk mencegah proses korosi pada elemen-elemen struktur. Banyak riset telah dilakukan untuk hal tersebut, beberapa metoda pencegahan korosi telah dikembangkan untuk mengengatasi permasalahan korosi.

a. Metoda pencegahan korosi primair. Biasanya metoda ini cukup mahal, yaitu dengan cara menambahkan elemen logam

tertentu untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi, sebagai contoh stainless steel dan weathering steel.

b. Metoda pencegahan korosi sekunder, Pencegahan korosi sekunder dapat dilakukan dengan cara:

(1) Coating, dilakukan untuk mengisolasi permukaan baja terhadap air yang mengandung oksigen. Hal ini dapat dilakukan dengan beberapa cara. Perlindungan sementara dapat dilakukan dengan minyak atau paslin. Cara lain adalah dengan pengecatan yang perlu dilakukan secara periodik. Perlindungan yang lebih permanen dapat dilakukan dengan lapisan logam lain, seperti zink, timah, atau tembaga, dengan cara disepuh Perlindungan terhadap korosi ini juga dapat dilakukan dengan cara lining dengan karet, plastik, atau porselin. (2)

Electric protection , dilakukan jika pencegahan korosi sangat diperlukan mengingat elemen struktur itu tidak dapat direparasi, sebagai contoh adalah tiang pancang. Dalam hal ini pencegahan dapat dilakukan dengan perlindungan katodik (cathodic protection).

Dua pertiga wilayah Indonesia terdiri atas lautan, mempunyai iklim tropis dengan kelembaban yang relatif tinggi, sehingga lingkungan ini sangat korosif. Lingkungan yang sangat korosif ini akan semakin agresif jika terdapat senyawa-senyawa polutan yang berasal dari industri seperti belerang dioksida, chlorida, sulfat, debu, dan lain sebagainya. Senyawa-senyawa tersebut akan mempercepat laju korosi logam di udara, termasuk laju korosi komponen bangunan yang terbuat dari baja atau metal. Berikut ini akan diuraikan beberapa faktor yang ikut berperan pada proses korosi.

c. Tegangan Sisa Tegangan sisa (residual stress) adalah tegangan yang tertinggal pada batang struktur

setelah proses fabrikasi. Hal ini dapat dijelaskan oleh (i) pendinginan setelah penggilasn profil, (ii) pengerjaan secara dingin, (iii) pelubangan atau pemotongan, dan (iv) pengelasan. Tegangan sisa yang perlu diperhatikan adalah akibat pendinginan dan pengelasan. Tegangan sisa positif biasanya berada pada pertemuan plat, sedang tegangan tekan terdapat pada bagian yang jauh dari pertemuan plat itu. Beberapa contoh bentuk distribusi tegangan sisa pada tampang profil WF dapat dilihat pada Gambar 2.11. Sesuai dengan persyaratan kesetim-bangan maka resultan gaya dan momen yang terdapat pada tampang profil adalah nol.

Dalam analisis tampang secara plastis maka tegangan sisa tidak berpengaruh pada kekuatan elemen struktur, baik pada batang tarik, batang tekan yang pendek (stocky culmns), maupun batang lentur. Pada elemen struktur tekan tegangan sisa ini dapat mengakibatkan premature buckling , sekalipun demikian penelitian Morisco (1986) memperlihatkan bahwa tegangan sisa yang terdistribusi linier, dengan tegangan sisa ekstrim 30 persen dari tegangan leleh, hanya menimbulkan penurunan kapasitas batang tekan dari profil WF, antara 0 sampai 4 persen. Dalam analisis tampang secara plastis maka tegangan sisa tidak berpengaruh pada kekuatan elemen struktur, baik pada batang tarik, batang tekan yang pendek (stocky culmns), maupun batang lentur.

Pada elemen struktur tekan tegangan sisa ini dapat mengakibatkan premature buckling, sekalipun demikian penelitian Morisco (1986) memperlihatkan bahwa tegangan sisa yang terdistribusi linier, dengan tegangan sisa ekstrim 30 persen dari tegangan leleh, hanya menimbulkan penurunan kapasitas batang tekan dari profil WF, antara 0 sampai 4 persen.

Distribusi Tegangan

Bentuk Profil Distribusi Tegangan

Pada sayap

Pada badan

W 8x67

W 4x13

W 8x31

W 12x65

W 14x426

Gambar 2.11 Beberapa contoh distribusi tegangan sisa pada profil WF Gambar 2.11 Beberapa contoh distribusi tegangan sisa pada profil WF

Setelah temperatur diturunkan dengan tiba-tiba, maka peningkatan akan terjadi pada tegangan leleh, kuat tarik, modulus elestisitas, dan tegangan lelah. Sebaliknya keuletan baja yang diukur dari penyempitan tampang ataupun dari pertambahan panjang, turun akibat penurunan temperatur. Lebih lanjut pada suatu temperatur tertentu yang relatif rendah, baja struktural mungkin saja mengalami retak dengan sedikit atau tanpa perubahan bentuk plastis. Keretakan yang terjadi karena tegangan tarik yang lebih rendah dari tegangan leleh, biasanya disebut dengan keretakan getas. Keretakan getas (brittle fracture) umumnya terjadi pada baja struktural jika terdapat kombinasi hal-hal yang merugikan dari tegangan tarik, antara lain laju regangan pengaruh temperatur dan perubahan tampang secara mendadak. Perubahan bentuk plastis hanya dapat terjadi jika terdapat tegangan geser. Tegangan geser selalu terjadi pada pembebanan secara uniaksial atau biaksial, tetapi dalam tegangan triaksial dengan ketiga tegangan sama besar tegangan geser menjadi nol. Oleh karena itu tegangan tarik triaksial cenderung mengakibatkan keretakan getas, dan harus dihindari. Tegangan triaksial dapat terjadi pada pembebanan uniaksial jika terdapat penyempitan tampang atau perubahan bentuk tampang secara mendadak.

Keretakan getas dapat juga terjadi akibat pengerjaan secara dingin ataupun penuaan regangan. Pembentukan secara dingin pengaruhnya dapat dikurangi dengan memilih jari-jari pembentukan sedemikian sehingga regangan yang timbul terbatas. Jika terdapat tegangan tarik sisa misalnya akibat pengelasan, maka tegangan sisa ini dapat mengakibatkan tegangan yang jauh lebih besar dari tegangan akibat pembebanan. Keretakan dapat terjadi jika tegangan sisa ini cukup tinggi. Untuk mengurangi pengaruh tegangan sisa, pada baja struktural dapat dikenakan perlakuan panas (heat treatment).

Modul 3 : Konsep perencanaan struktur baja

Tujuan Umum: - Mahasiswa memahami stabilitas struktur baja - Mahasiswa memahami Kekuatan ultimit dan kekuatan nominal baja - Mahasiswa memahami Perancangan kekuatan baja - Mahasiswa memahami Konsep ASD dan LRFD - Mahasiswa memahami pembebanan struktur baja

1. Stabilitas struktur Tujuan dasar perencanaan struktur adalah menghasilkan struktur yang dapat dipergu-

nakan sesuai tujuan pembangunan secara aman, nyaman, ekonomis baik dalam pembuatan maupun perawatan. Berbagai aturan perencanaan dibuat sebagai pentunjuk bagi perencanaan agar dapat memenuhi tujuan dasar tersebut. Perencanaan kuno lebih didasarkan pada empiris, sangat dipengaruhi pengalaman-pengalaman sebelumnya. Apabila pengalaman sebelumnya menunjukkan bahwa ukuran-ukuran suatu struktur terlalu kecil sehingga bangunan roboh, maka pada perencanaan berikutnya ukuran komponen struktur diperbesar, sebaliknya apabila penggunaan ukuran batang struktur dapat menghasilkan bangunan yang kokoh, maka perencanaan berikutnya cenderung dicoba ukuran yang lebih kecil agar diperoleh bangunan yang lebih ekonomis.

2. Kekuatan ultimit dan kekuatan nominal Teori elastis adalah teori yang pertama dipakai untuk perencanaan berdasarkan metoda

hitungan. Teori itu cukup lama dipakai dalam perencanaan struktur, bahkan sampai saat ini teori tersebut masih banyak digunakan, sedang teori baru yang didasarkan pada kuat batas (teori ultimit) secara berangsur-angsur menggantikannya

Prosedur perencanaan dengan kuat batas menuntut perencanaan untuk mempertim- bangkan berbagai kondisi yang dapat ditetapkan sebagai kegagalan sesuai dengan kriteria kuat batas. Dalam hal ini kegagalan dapat dibedakan dalam dua hal. Kegagalan jenis pertama terjadi karena struktur kurang mampu menahan beban yang bekerja, sehingga terjadi keruntuhan. Kegagalan ini sangat erat berkaitan dengan keselamatan, dan ditandai dengan terjadinya putus, retak, lekukan, lengkungan, keruntuhan, atau ketidak stabilan elemen struktur. Dalam hal Prosedur perencanaan dengan kuat batas menuntut perencanaan untuk mempertim- bangkan berbagai kondisi yang dapat ditetapkan sebagai kegagalan sesuai dengan kriteria kuat batas. Dalam hal ini kegagalan dapat dibedakan dalam dua hal. Kegagalan jenis pertama terjadi karena struktur kurang mampu menahan beban yang bekerja, sehingga terjadi keruntuhan. Kegagalan ini sangat erat berkaitan dengan keselamatan, dan ditandai dengan terjadinya putus, retak, lekukan, lengkungan, keruntuhan, atau ketidak stabilan elemen struktur. Dalam hal

Kegagalan kedua terjadi karena struktur kurang mampu-layan, sehingga tidak dapat difungsikan sesuai tujuan pembuatan. Suatu struktur yang kuat belum tentu mempunyai sifat mampu-layan. Deformasi, lendutan, serta getaran yang berlebihan dapat merusakkan komponen bangunan lain. Lendutan yang besar pada jembatan akan mengurangi kenyamanan penumpang kendaraan yang lewat, menimbulkan kekhawatiran, menimbulkan gaya pusingan yang memperberat beban. Selain itu lendutan yang berlebihan juga akan mengurangi keindahan bangunan.

Sekalipun banyak kasus yang perlu dipertimbangkan di dalam perencanaan, dalam banyak hal perencanaan cukup dilakukan berdasarkan kekuatan dan stabilitas, setelah itu baru dilakukan pengecekan untuk meyakini bahwa lendutan tidak melampaui batas.

Dalam praktek, pengujian laboratorium tentang sifat mekanis bahan, seperti kuat tarik dan tegangan leleh baja dari sejumlah sampel, hasilnya sangat bervariasi, sehingga kekuatan struktur yang dihasilkan tentunya juga demikian. Selain itu, beban yang bekerja pada struktur yang dirancang juga bervariasi. Dengan demikian perencanaan struktur menghadapi permasalahan kuantitas yang tidak pasti, baik tentang kekuatan maupun besarnya beban. Perhitungan harus dilakukan untuk meyakinkan bahwa pengaruh beban benar-benar tidak akan melampaui batas kekuatan struktur, sehingga tidak terjadi keruntuhan. Pendekatan ini yang disajikan secara skematis pada Gambar 3.1. memperlihatkan secara hipotetis kurva distribusi frekuensi pengaruh beban serta kekuatan elemen struktur. Kedua kurva saling berpotongan, menunjukkan bahwa pada daerah terarsir pengaruh beban lebih besar dari kekuatan elemen struktur, sehingga struktur akan mengalami kegagalan. Kemungkinan kegagalan tersebut memang ada, namun suatu resiko yang secara statistik dapat dipertanggung jawabkan harus diambil, kalau tidak ingin suatu pemborosan.

Gambar 3.1 Probabilitas daya tahan dan efek beban

Prosedur perencanaan dengan kuat batas dapat diringkas sebagai berikut:  Tetapkan batas-batas yang perlu dicek berkaitan dengan perilaku struktur.  Pada setiap batas, tetapkan langkah-langkah tepat yang perlu dipertimbangkan.  Menggunakan model struktur yang tepat untuk perencanaan, dengan memper-hitungkan variasi

berbagai parameter, seperti perilaku bahan dan data geometri, periksa bahwa tidak ada satupun batas yang terlampaui.

3. Perancangan kekuatan baja Variabel beban/aksi adalah hanya salah satu aspek ketidak pastian yang berkaitan dengan perilaku struktur. Satu aspek lain yang juga penting adalah variabel bahan struktur yang berkaitan dengan kuat rancang. Untuk baja struktural, kuat rancang seringkali diperhitungkan berdasarkan tegangan leleh atau tegangan batas. Kuat rancang ini didefinisikan sebagai kuat karakteristik dibagi dengan suatu faktor aman parsial tertentu. Perilaku bahan yang lain adalah modulus elastis (E), modulus geser (G), angka Poison (  ), serta koefiseien muai () akibat perubahan temperatur.

4. Konsep ASD dan LRFD ASD (Allowable Stress Design AISC-USA) merupakan konsep perancangan baja awal

yang hingga sekarang masih banyak diaplikasikan. Konsep Allowable Strength Design (ASD) adalah: The nominal strength is divided by a safety factor and the resulting allowable strength is then required to equal or exceed the required strength determined by structural analysis for the appropriate ASD load combination specified by the applicable building code. Dalam ASD beban yang hingga sekarang masih banyak diaplikasikan. Konsep Allowable Strength Design (ASD) adalah: The nominal strength is divided by a safety factor and the resulting allowable strength is then required to equal or exceed the required strength determined by structural analysis for the appropriate ASD load combination specified by the applicable building code. Dalam ASD beban

Konsep ASD sebelum tahun 2005. Konsep ASD lama mengacu pada perencanaan elastis, yaitu memastikan semua tegangan

yang terjadi ( ) di bawah tegangan ijin ( ). Adapun yang dimaksud dengan tegangan ijin adalah tegangan leleh dibagi dengan safety faktor. Sehingga berlaku:

   , di mana   l , Fs adalah angka aman (safety factor)

AISC-ASD Code terakhir adalah tahun 1989, setelah itu tidak ada publikasi Code terbaru. Code yang keluar berikutnya tahun 2005 adalah AISC-LRFD singkatan dari Load and Resistance Factor Design . Konsep LRFD adalah: The nominal strength is multiplied by a resistance factor, and the resulting design strength is then required to equal or exceed the required strength determined by structural analysis for the appropriate LRFD load combination specified by the applicable building code. Syarat kekuatan struktur adalah :

P u ,M u dan V u adalah gaya-gaya akibat beban terfaktor pada kombinasi pembebanan, dan P n ,M n dan V n adalah gaya-gaya nominal hasil perhitungan daya dukung dari profil baja terpilih ASD dan LRFD sebenarnya sama-sama memakai konsep perencanaan yang sama menggunakan nominal strength hanya beda soal resistance factor, safety factor dan tentunya juga load combination yang dipakai. Meskipun ketiga faktor tersebut berbeda, tetapi keduanya telah dikalibrasi agar mempunyai tingkat keamanan yang sama terhadap suatu kondisi pembebanan yang tertentu.

Dengan memperhitungkan kondisi inelastis maka perilaku keruntuhan struktur dapat dideteksi terlebih dahulu, apakah perilakunya daktail atau tidak. Kondisi tersebut sangat penting untuk mengantisipasi adanya beban tak terduga, yang mungkin saja bisa terjadi, contoh yang umum adalah beban gempa, blasting (ledakan) dan sebagainya.

5. Model struktur Model struktur baja untuk bangunan gedung berbentuk struktur portal penahan momen

(moment resisting frame), portal dengan sistem pengaku (braced frame), portal gabungan (dengan dinding geser). Untuk struktur jembatan dapat berupa jembatan sistem gelagar sederhana, gelagar menerus, struktur rangka, struktur kabel, dsb. Sedangkan pada struktur turap berupa sistem kantilever dengan profil khusus turap yang memiliki kekakuan lateral yang tinggi. Contoh-contoh model struktur untuk bangunan gedung ditunjukkan pada Gambar 3.2 di bawah ini.

Gambar 3.2 Struktur portal baja gedung bertingkat

Gambar 3.3 Sistem rangka portal baja

6. Beban Beban pada struktur dapat berupa gaya atau deformasi sebagai pengaruh temperatur atau

penurunan. Beban dapat dibedakan sebgai beban langsung dan tidak langsung, dapat bersifat permanen seperti berat sendiri struktur serta perlengkapan tetap, dan beban tidak tetap, seperti pengaruh angin, gempa, salju, tumbukan, ledakan, dan sebagainya.

Beban Berdasarkan SNI 2002 Perencanaan suatu struktur untuk keadaan-keadaan stabil batas, kekuatan batas, dan

kemampuan-layan batas harus memperhitungkan pengaruh-pengaruh dari aksi sebagai akibat dari beban-beban berikut ini:

beban hidup dan mati seperti disyaratkan pada SNI 03-1727-1989 atau penggantinya; untuk perencanaan keran (alat pengangkat), semua beban yang relevan yang disyaratkan pada

SNI 03-1727-1989, atau penggantinya; untuk perencanaan pelataran tetap, lorong pejalan kaki, tangga, semua beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727-1989, atau penggantinya; untuk perencanaan lift, semua beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727-1989, atau penggantinya;

 pembebanan gempa sesuai dengan SNI 03-1726-1989, atau penggantinya;  beban-beban khusus lainnya, sesuai dengan kebutuhan.

Kombinasi Pembebanan Berdasarkan beban-beban tersebut di atas maka struktur baja harus mampu memikul

semua kombinasi pembebanan di bawah ini: 1,4D

1,2D + 1,6 L + 0,5 (L a atau H) 1,2D + 1,6 (L a atau H) + (  L L atau 0,8W)

1,2D + 1,3 W +  L L + 0,5 (L a atau H)

1,2D  1,0E +  L L 0,9D  (1,3W atau 1,0E)

Keterangan:

D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain

L a adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak

H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W adalah beban angin

E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03 –1726–1989, atau penggantinya dengan,

 L = 0,5 bila L < 5 kPa, dan  L = 1 bila L  5 kPa.

Aksi-aksi lainnya Setiap aksi yang dapat mempengaruhi kestabilan, kekuatan, dan kemampuan-layan struktur, termasuk yang disebutkan di bawah ini, harus diperhitungkan:

 gerakan-gerakan pondasi;  perubahan temperatur;  deformasi aksial akibat ketaksesuaian ukuran;  pengaruh-pengaruh dinamis;  pembebanan pelaksanaan. Jika ada pengaruh struktural akibat beban yang ditimbulkan oleh fluida (F), tanah (S), genangan air (P), dan/atau temperatur (T) harus ditinjau dalam kombinasi pembebanan di atas dengan menggunakan faktor beban: 1,3F, 1,6S, 1,2P, dan 1,2T,sehingga menghasilkan kombinasi pembebanan yang paling berbahaya.

Gaya-gaya horisontal minimum yang perlu diperhitungkan Pada struktur bangunan berlantai banyak harus dianggap bekerja gaya-gaya horisontal fiktif masing-masing sebesar 0,002 kali beban vertikal yang bekerja pada setiap lantai. Gaya-gaya horisontal fiktif ini harus dianggap bekerja bersama-sama hanya dengan beban mati dan beban hidup rencana dari SNI 03-1727-1989, atau penggantinya dan dibandingkan dengan Persamaan 2-5 dan 2-6 untuk keadaan-keadaan kekuatan batas dan kemam-puan-layan batas. Gaya-gaya horisontal fiktif ini tidak boleh dimasukkan untuk keadaan kestabilan batas.

7. Keadaan kekuatan batas Komponen struktur beserta sambungannya harus direncanakan untuk keadaan kekuatan batas sebagai berikut:

 beban-beban dan aksi-aksi harus ditentukan sesuai dengan Butir 2.6.1 dan 2.6.3 dan beban- beban keadaan kekuatan batas harus ditentukan sesuai dengan Butir 2.6.2;

 pengaruh-pengaruh aksi trfaktor (R u ) sebagai akibat dari beban-beban keadaan batas harus ditentukan dengan analisis sesuai Butir 7;  kuat rencana ( R n ) harus ditentukan dari kuat nominal (R n ), dikalikan dengan faktor reduksi ( ) yang tercantum pada Tabel 2-2;  semua komponen struktur dan sambugan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga kuat rencana ( R n ) tidak kurang dari pengaruh aksi terfaktor (R u ), yaitu: R u < R n .

8. Keadaan kemampuan-layan batas Sistem struktur dan komponen struktur harus direncanakan untuk mempunyai

kemampuan-layan batas dengan mengendalikan atau membatasi lendutan dan getaran Kemampuan layan batas ini juga berlaku untuk setiap baut. Di samping itu untuk bangunan baja diperlukan perlindungan terhadap korosi secukupnya. Kesemuanya itu harus sesuai dengan persyaratan yang relevan pada. Batas-batas lendutan

Batas-batas lendutan untuk keadaan kemampuan-layan batas harus sesuai dengan struktur, fungsi penggunaan, sifat pembebanan, serta elemen-elemen yang didukung oleh struktur tersebut. Batas lendutan maksimum diberikan dalam Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Batas lendutan maksimum 1 .

Komponen struktur dengan beban tidak Beban tetap Beban terfaktor

sementara Balok pemikul dinding atau finishing L/360

yang getas Balok biasa

L /240

Kolom dengan analisis orde pertama saja h /500

h /200

Kolom dengan analisis orde kedua

h /300

h /200

Getaran balok-balok Balok-balok yang mendukung lantai atau mesin-mesin harus diperiksa untuk meyakinkan bahwa getaran yang diakibatkan oleh mesin-mesin atau lalu-lintas kendaraan atau pejalan kaki tidak berakibat buruk terhadap kemampuan-layan struktur. Dalam hal ada kemungkinan bahwa suatu bangunan harus menerima getaran yang diakibatkan misalnya oleh gaya-gaya angin atau mesin-mesin, harus diambil tindakan untuk mencegah ketidaknyamanan atau perasaan tidak aman, kerusakan terhadap struktur, atau gangguan terhadap fungsi asalnya. Keadaan kemampuan-layan batas baut

Pada suatu sambungan yang harus menghindari terjadinya slip pada taraf beban rencana, maka alat-alat sambung harus dipilih sesuai dengan sambungan tipe friksi dengan baut mutu tinggi atau las.

Perlindungan terhadap korosi Dalam hal pekerjaan baja pada suatu bangunan harus menghadapi lingkungan yang korosif, pekerjaan baja tersebut harus diberi perlindungan terhadap korosi. Tingkat perlindungan yang digunakan harus ditentukan berdasarkan pertimbangan atas fungsi bangunan, pemeliharaan, dan kondisi iklim/cuaca serta kondisi setempat lainnya.

Keadaan kekuatan dan kemampuan-layan batas dengan percobaan beban Dengan tidak mengabaikan berbagai persyaratan, keadaan kekuatan batas, keadaan kemampuan layan batas suatu bangunan atau suatu komponen struktur atau sambungan dapat direncanakan untuk keadaan kekuatan batas atau kemampuan-layan batas atau kedua-duanya, dengan percobaan beban sesuai ketentuan. Bila prosedur alternatif ini yang diambil, persyaratan- persyaratan yang relevan tetap berlaku.

Kebakaran Bangunan, komponen-komponen struktur, dan sambungan-sambungannya harus direncanakan sesuai dengan Butir 14 (SNI-2002).

Gempa Dalam hal gempa menjadi suatu pertimbangan perencanaan , seperti yang ditentukan pada SNI 03-1726-1989, atau penggantinya, bangunan dan komponen-komponen strukturnya harus direncanakan sesuai dengan Butir 15 (SNI-2002).

Persyaratan perencanaan lainnya Persyaratan-persyaratan selain yang dinyatakan pada SNI-2002 Pasal 6.2.3, seperti perbedaan penurunan, keruntuhan bertahap, dan semua persyaratan kinerja khusus, harus dipertimbangkan bila relevan dan, bila dianggap perlu, harus diperhitungkan dalam perencanaan struktur sesuai dengan prinsip-prinsip standar ini dan prinsip-prinsip rekayasa yang baku.

Tabel 3.2 Faktor reduksi ( ) untuk keadaan kekuatan batas.

Butir SNI-2002

Faktor

Kuat rencana untuk

reduksi Komponen struktur yang memikul lentur:  balok

terkait

0,90  balok pelat berdinding penuh

8.4 0,90  pelat badan yang memikul geser

0,90  pelat badan pada tumpuan

8.10 0,90  pengaku

0,90 Komponen struktur yang memikul gaya

tekan aksial:  kuat penampang

0,85  kuat komponen struktur

0,85 Komponen struktur yang memikul gaya

tarik aksial:  terhadap kuat tarik leleh

0,90  terhadap kuat tarik fraktur

0,75 Komponen struktur yang memikul aksi-

aksi kombinasi:  kuat lentur atau geser

0,90  kuat tarik

0,90  kuat tekan

0,85 Komponen struktur komposit:

 kuat tekan

12.3 0,85  kuat tumpu beton

12.3.4 0,60  kuat lentur dengan distribusi tegangan

0,85 plastik

12.4.2.3  kuat lentur dengan distribusi tegangan

0,90 elastik

Faktor Kuat rencana untuk

Butir SNI-2002

reduksi Sambungan baut:  baut yang memikul geser

terkait

13.2.2.1 0,75  baut yang memikul tarik

13.2.2.2 0,75  baut yang memikul kombinasi geser dan tarik

13.2.2.3 0,75  lapis yang memikul tumpu

13.2.2.4 0,75 Sambungan las:

 las tumpul penetrasi penuh

13.5.2.7 0,90  las sudut dan las tumpul penetrasi

13.5.3.10 0,75 sebagian

13.5.4 0,75  las pengisi

Modul 4 dan Modul 5 : Batang tarik

Tujuan Umum: - Memahami dasar perancangan struktur rangka batang - Memahami konsep dasar perancangan batang tarik - Memahami cara perancangan batang tarik

1. Batang Tarik Pendahuluan Struktur tarik adalah bagian dari struktur bangunan yang menerima beban normal tarik secara aksial. Batang tarik terdapat pada bagian bangunan : Struktur utama :

- Jembatan rangka - Jembatan gantung - Rangka kuda-kuda atap - Rangka menara

Struktur sekunder : - Ikatan angin atap/jembatan - Ikatan rem pada jembatan - Ikatan penggantung gording

2. Profil baja yang sering digunakan untuk batang tarik

Batang bulat

Plat strip

Siku

Siku ganda

Siku bertolak

kanal

Kanal ganda

Kanal tersusun

belakang

Penampang W

Penampang S

Penampang boks

(sayap lebar) (standar Amerika)

(tersusun)

Gambar 4.1 Profil baja untuk batang tarik

3. Kuat tarik rencana Batang tarik adalah batang yang mendukung gaya diakibatkan oleh bekerjanya gaya tarik aksial pada ujung-ujung batang. Tahanan nominal komponen struktur tarik dapat ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu :

– Leleh penampang pada daerah yang jauh dari sambungan – Fraktur pada penampang efektif pada lubang-lubang baut di sambungan – Keruntuhan blok geser pada lubang-lubang baut di sambungan

f y 

T 2 >T 1 T 2 >T 1

 y f y

T 3 >T 2 T 3 >T 2

 y Gambar 4.2

Kapasitas tarik ditinjau dari kapasitas pada kondisi leleh dan pada kondisi perlemahan akibat adanya sambungan. Berdasarkan SNI 03-1729-2002 dalam perancangan komponen struktur kuat tarik rencana batang ϕN n harus lebih besar atau sama dengan gaya tarik aksial terfaktor N u :

N u   N n 4.1

ϕN n nilai terendah di antara dua perhitungan menggunakan harga-harga ϕ dan ϕN n di bawah ini:

 = 0.9 N n  A g f y 4.2  = 0.9 N n  A g f y 4.2

e adalah luas penampang efektif, mm

f y adalah tegangan leleh, MPa

f u adalah tegangan tarik putus, MPa

4. Penampang efektif Berdasarkan SNI 03-1729-2002 akibat adanya sambungan, batang tarik mengalami pengurangan luas. Akibat pengurangan luasan, luas batang yang bekerja memikul gaya disebut sebagai luas penampang efektif yang besarnya ditentukan berdasarkan jenis sambungannya. Luas penampang efektif komponen struktur yang mengalami gaya tarik ditentukan sebagai berikut:

A e = AU 4.4

dengan: A = luas penampang profil baja, mm2

U = faktor reduksi = 1 - (x / L) ≤ 0.9, x adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan, mm

a. Kasus gaya tarik hanya disalurkan oleh baut

1) A =A nt adalah luas penampang netto terkecil antara potongan 1-3 dan potongan 1-2-3 Potongan 1-3:

A nt  A g - n d t

2 Potongan 1-2-3: A nt  A g - n d t +  s t

4 u 4.6

Keterangan

A g : luas penampang bruto, mm t : tebal penampang, mm

d : diameter lubang, mm n : banyaknya lubang dalam garis potongan

s : jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen struktur, mm

u : jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu komponen struktur

tebal = t

Gambar 4.3 Pemotongan luas netto pada perlubangan profil (SNI-03-1729-2002)

2) Dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh kurang 15% luas penampang utuh.

b. Kasus gaya tarik disalurkan oleh las memanjang Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang:

g : luas penampang bruto komponen struktur, mm .

c. Kasus gaya tarik disalurkan oleh las melintang Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan melintang:

A adalah jumlah luas penampang netto yang dihubungkan secara langsung dan U sebesar 1.0 A adalah jumlah luas penampang netto yang dihubungkan secara langsung dan U sebesar 1.0

A 2 : luas pelat, mm untuk 2w > l > 1.5w U = 0.87

4.7 untuk 1.5w > l > w U = 0.75

4.8 Keterangan l

: panjang pengelasan, mm w : lebar pelat (jarak antar sumbu pengelasan), mm

5. Batas Kelangsingan Batas kelangsingan yang dianjurkan dalam peraturan ditentukan berdasarkan

pengalaman, engineering judgement, dan kondisi-kondisi praktis untuk : – Menghindari kesulitan handling dan meminimalkan kerusakan dalam fabrikasi,

transportasi dan tahap konstruksi – Menghindari kendor (sag yang berlebih) akibat berat sendiri batang – Menghindari getaran

Batas kelangsingan,  , ditentukan sebagai berikut :  max ≤ 240 ; untuk struktur utama  max ≤ 300 ; untuk struktur sekunder

Dimana : angka kelangsingan :  = L/r L = panjang batang tarik r = jari- jari girasi = √(I/A) Batas kelangsingan untuk batang bulat : L/D ≤ 500 ; D = diameter batang

Langkah-langkah dalam perencanaan batang tarik sebagai berikut: :

MULAI

Baut: Profil :

Batang Primer

h n 2 =h g - n.d + (s /2.g)

A n =h n .t U = 1- (x/l) ≤ 0,9

φ.N n = 0,9.A g .f y

atau

φ.Nn = 0,75.Ae.fu

Tidak N u ≤ φ.N n

Ya Profil Dipakai

SELESAI

Gambar 4.4 Flow chart perencanaan batang tarik

Contoh hitungan batang tarik: Gaya tarik

= 2665,39 N

Lebar profil (b)

= 60 mm

Tebal profil(t)

= 6 mm

Tinggi total profil (h g )

= 114 mm r min = 11,7 mm

Luas (A g )

= 691 mm2

Panjang batang (L)

E = 200000 Mpa

Diameter baut

= 12,7 mm

Langkah perhitungan :

a. Menentukan faktor kelangsingan: L . K  c 

< 300 r min

1087 , 30167 x  1  

92 , 9  300 , Oke

b. Menghitung besarnya nilai N u :  N n =A g .f y N n = 691 x 245 N n = 169295 N

N u = φxN n = 0,9 x 169295

N u = 152365,5 N  N n =A e .f u N n =A n .U.f u

A n =h n .t = (114 - (12,7 + 2)) x 6

A 2 n = 602,8 mm A 2 n = 602,8 mm

minimum)

U = 0,9 N n = 602,8 x 0,9 x 370 N n = 223036 N N u = φxN n N u = 0,75 x 223036 N u = 150549,3 N Digunakan nilai N u = 150549,3 N

c. Cek kekuatan N u ≤φN n 2665,39 < 150549,3 → Syarat kekuatan terpenuhi.

d. Cek terhadap luas bersih Luas netto > 85% luas profil (114 - (12,7 +2)) x tebal > 85% x 691

595,8 > 587,35 → Syarat luas terpenuhi.

Modul 6 dan Modul 7:

Batang Tekan

Tujuan Umum: - Memahami dasar perancangan struktur rangka batang

- Memahami pengaruh kelangsingan terhadap stabilitas batang - Memahami konsep dasar perancangan batang tekan - Memahami cara perancangan batang tekan tunggal - Memahami cara perancangan batang tekan tersusun

1. Batang Tekan Batang tekan adalah batang struktur yang mengalami gaya aksial tekan. Keadaan yang

sebenanya di konstruksi, batang yang mengalami gaya aksial tekan juga mengalami momen lentur, gaya lintang, dan torsi. Beberapa contoh profil untuk batang tekan disajikan pada Gambar

Gambar 6.1 Profil untuk batang tekan

Pada struktur truss yang berpengaruh besar hanya gaya aksial tekan sehingga perancangan batang tekan hanya memperhitungkan gaya aksial tekan saja. Mode batang tekan tidak hanya disebabkan oleh kelelehan bahan tetapi juga disebabkan oleh sepeti pada

Gambar 6.2

f cr daerah leleh daerah inelastik

f y daerah elastik

Gambar 6.2 Kurva hubungan λ c dan f y batang tekan (SNI 03-1729-2002)

Akibat adanya tekuk, dalam perancangan batang tekan harus memperhitungan faktor tekuk. Faktor tekuk memiliki keterkaitan dengan besarnya kelangsingan batang. Berdasarkan SNI 03-1729-2002 suatu komponen struktur yang mengalami gaya tekan konsentris akibat beban terfaktor N u , harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

a. N u   n N n

Keterangan  n : faktor reduksi kekuatan batang tekan,  n = 0.85 N n : kuat tekan nominal komponen struktur

b. Syarat kelangsingan struktur tekan. Kelangsingan komponen struktur tekan

c. Batang tersusun Batang tekan sering dibuat sebagai batang tersusun yang dimana batang-batang utama dihubungkan dengan pelat kopel atau batang diagonal. Beberapa konfigurasi batang tekan tersusun disajikan pada Gambar 6.3. Komponen struktur tersusun dari beberapa elemen yang disatukan pada seluruh panjangnya boleh dihitung sebagai komponen struktur tunggal. Pada komponen struktur tersusun yang terdiri dari beberapa elemen yang dihubungkan pada tempat- tempat tertentu, kekuatannya harus dihitung terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan. Sumbu bahan adalah sumbu yang memotong semua elemen komponen struktur itu; sedangkan, sumbu bebas bahan adalah sumbu yang sama sekali tidak, atau hanya memotong sebagian dari elemen komponen struktur itu.

m=2 m=2

m=2

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 6.3 Batang tekan tersusun

Sumbu bahan adalah sumbu yang memotong semua elemen komponen struktur (Gambar 6.3) x x

adalah sumbu bahan, y y

adalah sumbu bebas bahan, l l

adalah sumbu minimum dari elemen komponen struktur, adalah pelat kopel. Kelangsingan pada arah tegak lurus sumbu x x dihitung dengan persamaan:

L  kx x  r x

Keterangan: L kx adalah panjang tekuk komponen struktur tersusun pada arah tegak lurus sumbu x x, dengan memperhatikan pengekang lateral yang ada, dan kondisi jepitan ujung-ujung komponen struktur, mm r x adalah jari-jari girasi komponen struktur tersusun terhadap sumbu x  x, mm

Untuk batang tekan dengan profil tersusun dengan penghubung pelat kopel dan batang diagonal harus memenui persyaratan  x  1 . 2  l

 iy  1 . 2  l , dan  l  50 , dengan

r min r min

2 m  2 iy   y   l

L k adalah panjang tekuk batang tekan L k  kL dengan k adalah faktor tekuk batang tekan yang nilainya berdasarkan Tabel 6.1, m adalah jumlah profil tersusun dan r min ,r x ,r y masing-masing

adalah jari-jari girasi minimum, jari-jari girasi sumbu x dan y.

Tabel 6.1 Faktor tekuk batang tekan (SNI-03-1729-2002)

Gambar 6.4 Penampang profil tunggal dan profil tersusun (SNI-03-1729-2002)

Nilai N n

a. Untuk batang tekan profil tunggal kuat tekan batang adalah A g f y

b. Untuk batang tekan profil tersusun nilai kuat tekan nominal diambil nilai terkecil dari

A g f y N n   iy

dengan  c  0 . 25    1

0 . 25   c  1 . 2   

1 . 6  0 . 67  c

c  1 . 2    1 . 25  c

2. Pelat Kopel Untuk batang yang mengalami gaya yang besar perancangan profil tersusun dapat diterapkan karena memiliki luasan dan momen inersia yang lebih besar. Pelat kopel berfungsi untuk menyatukan profil-profil yang disusun menjadi kesatuan, sehingga batang mampu 2. Pelat Kopel Untuk batang yang mengalami gaya yang besar perancangan profil tersusun dapat diterapkan karena memiliki luasan dan momen inersia yang lebih besar. Pelat kopel berfungsi untuk menyatukan profil-profil yang disusun menjadi kesatuan, sehingga batang mampu

Dan juga harus memenuhi persamaan

dengan  h

Keterangan

I p : momen inersia pelat kopel

a : jarak antara pusat luasan profil

I 1 : momoen inersia minimum profil L 1 : jarak antar pelat kopel t : tebal pelat kopel

h : tinggi pelat kopel

Gambar 6.5 Profil tersusun dihubungkan dengan pelat kopel (SNI-03-1729-2002)

Agar komponen struktur stabil maka nilai  ix dan  iy pada persamaan harus memenuhi:

 iy  50  ix  50

 ix  1 . 2  l

 iy  1 . 2  l Pada komponen struktur tersusun yang tidak mempunyai sumbu bahan, harus dianggap bekerja

gaya lintang pada kedua arah sumbu penampangnya:

D xu  0 . 02 N u

D yu  0 . 02 N u

Kuat geser pelat kopel ditentukan dengan

Sehingga rasio gaya geser yang bekerja dengan kuat geser yang telah dikalikan faktor reduksi ϕ = 0.9 harus kurang dari satu

3. Batang Diagonal Batang tekan tersusun sering dibuat dengan penghubung batang utama dengan batang diagonal sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6.6. Terdapat beberapa orientasi pemasangan batang diagonal.

Gambar 6.6 Batang tersusun dengan penghubung batang diagonal

Syarat kelangsingan adalah  iy   y   l

Kelangsingan λ l dihitung dengan:

atau   

AL d AL d Aa

zA d L l a zA d L l a 2 A h L l

4. Langkah-langkah perencanaan batang tekan digambarkan pada Gambar 6.7.

MULAI

L, r min , E, fy, Ag, kc

Tidak

k . λ= L c ≤ 200

r min

  fy c .

Tidak

0,25 < λc < 1,2

λc ≤ 0,25

Tidak

2 ω=1 1 , 43 ω = 1,25.λc  

1 , 6  0 , 67 .  c

Gambar 6.7 Flow Chart Perencanaan Batang Tekan

1. Contoh hitungan perencanaan batang tekan profil tunggal: Diketahui:

Gaya tekan

= 839,28 N

Lebar profil (b)

= 60 mm

Tebal profil (t)

= 6 mm

Tinggi total profil (h g )

= 114 mm r min = 11,7 mm

Luas (A g )

= 691 mm2

Panjang batang (L)

E = 200000 Mpa

Diameter baut

= 12,7 mm

Langkah perhitungan :

a. Menentukan faktor kelangsingan: L . K  c 

< 200 r min

1087 , 30167 x  1  

92 , 9  200 , Oke

b. Menghitung nilai λ c dan ω:

 fy  c . 

λ c = 1,035, karena nilak λ c berada diantara 0,25 dan 1,2 , maka besarnya ω dihitung dengan rumus berikut :

1 , 6  0 , 67 .  c 1 , 6  0 , 67 x 1 , 035

c. Cek kekuatan Nu ≤ φ Nn 839,28 N < 0,85 x N n

0,85 x N n = 0,85 x A g .

691x 245 0,85 x

= 91203,209 > 839,28 N, Syarat kekuatan terpenuhi.

2. Contoh hitungan batang tersusun dengan plat kopel Sebuah kolom dengan ujung-ujung berupa sendi memiliki panjang 5 m. Kolom

mendukung beban sentris 450 KN. Kolom tersebut dirancang dengan dua buah profil kanal yang dirangkai dengan plat kopel. Baja yang digunakan mutu BJ 37 dengan f y = 240 MPa. Tentukan ukuran profil kanal yang memenuhi syarat.

280 mm

Gambar 6.8

Modul 1 Bangunan Struktur Baja