Analisa Perbandingan Tekuk Kolom Aksial Profil I Tersusun dan Profil X dengan Menggunakan AISC 2010
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebuah struktur portal umumnya terdiri dari elemen kolom, balok dan
pelat lantai. Pada kenyataannya di lapangan tiap elemen memiliki tugas masingmasing sebagaimana fungsinya. Tiap elemen tersebut diharapkan dapat bekerja
maksimal sesuai desain yang telah ditentukan. Sehingga sebuah struktur yang
mampu menahan beban yang bekerja dapat tercapai.
Pada hal ini, dalam struktur baja, elemen-elemen tersebut memiliki
bentuk atau profil yang berbeda dibandingkan struktur dengan elemen beton.
Karena material baja memiliki kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan
material beton, maka profil pada struktur baja umumnya lebih ramping. Hal ini
dilakukan agar terjadi efektifitas penampang, bentuk elemen baja yang terlalu
besar akan menyebabkan berat dari elemen tersebut akan semakin besar dan akan
mengakibatkan
biaya
yang
dibutuhkan
akan
semakin
besar
juga.
Bentuk penampang yang relatif lebih tipis tersebut seringkali
menyebabkan ketidakstabilan struktur sehingga elemen akan mengalami
kegagalan sebelum mencapai nilai kapasitas penampang ultimitnya. Salah satu
perilaku struktur baja yang dapat menyebabkan hal tersebut adalah perilaku tekuk
(buckling).
Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada
kolom, baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal. Juga
terdapat deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dari perpanjangan
akibat gaya normal tarik. Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan,
Universitas Sumatera Utara
maka konstruksi ini diaktakan stabil. Kolom merupakan konstruksi yang langsung
berhubungan dengan pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke
pondasi sehingga yang menahan beban dari suatu bangunan adalah kolom.
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar
disbanding dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan
oleh deformasi tetapi harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan.
Apabila gaya aksial tekan diperbesar maka tekuakn akan semakin besar sehingga
dapat mengakibatkan ketidakstabilan struktur tersebut.
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil
disebut beban kritis yang biasanya disebut dengan Fcr. Dimana besarnya beban
kritis ini dipengaruhi oleh:
a. Elastisitas bahan
b. Dimensi struktur
c. Jenis pembebanan
d. Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tekan, maka deformasi yang
terjadi mula-mula adalah perpendekan. Jika beban ditambah maka akan terjadi
bengkokan akibat tertekuknya batang tersebut. Jika melebihi beban kritis maka
batang akan mengalami patah, dan sudah tentu dihindari dalam suatu
perencanaan. Untuk menghindari bahaya diatas perlu kiranya diketahu berapa
besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu batang dengan memperhitungkan
pengaruh hal-hal yang disebut sebelumnya.
Universitas Sumatera Utara
Jika dimensi struktur batang tertekan di sepanjang batang maka tekuk
(buckling) yang terjadi pada suatu kondisi tertentu akan berbentuk seperti gambar,
dimana besarnya dapat dihitung sebesar y.
Gambar 1. Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
1.2 Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini penulis akan membahas tekuk (buckling) serta
perhitungan beban kritis pada saat kolom mengalami pembebanan sampai batas
elastis. Kolom yang digunakan adalah baja berprofil I tersusun profil x.
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk menentukan
beban kritis yang dapat diterima pada baja profil I tersusun dan profil X, dan juga
mengetahui nilai beban kristis maksimum yang bisa dipikul oleh profil tersebut
sehingga bisa dipakai sebagai pedoman untuk menentuka profil yang bisa dipakai
di lapangan.
Universitas Sumatera Utara
1.4 Manfaat
Manfaat dari pembahasan ini adalah agar dapat menganalisa beban kritis
yang terjadi akibat beban yang diberikan terhadap kolom profil I tersusun dan
profil X sehingga bisa menjadi referensi tambahan pada perencaaan proyek dan
bermanfaat bagi pembacanya.
1.5 Pembatas Masalah
Beban elastis menurut Hukum Hooke
Material Homogen
Material yang digunakan merupakan jenis baja spesifikasi Bj 37 (fy =
2400 kg/cm2)
Peraturan yang digunakan sebagai pedoman adalah peraturan AISC
2010 perilaku, analisi dan design untuk Struktur Baja.
Tidak memperhitungkan sambungan.
Batang yang ditinjau merupakan batang tersusun prismatic yang
dianggap bekerja sama, lurus sempurna dimana beban aksial tekan
dikedua ujungnya bekerja pada garis gaya kedua ujungnya sama besar.
1.6 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah berupa
study literatur, dengan mengumpulkan bermacam-macam teori dan pembahasan
melalui buku-buku, peraturan Standar Nasional Indonesia (SNI), dan panduan dari
American Institute of Steel Construction (AISC), serta jurnal-jurnal yang berkaitan
dengan permasalahan yang dibahas.
Kemudian, dilakukan pemilihan mutu bahan, jenis, serta jenis dan dimensi
profil untuk komponen struktur yang akan digunakan. Untuk selanjutnya,
Universitas Sumatera Utara
dilakukan perhitungan terhadap beban kritis pada kolom baja profil I tersusun dan
profil X. Dari pembahasan teoritis dan hasil perhitungan diperoleh suatu saran dan
kesimpulan.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk penyajian bahasan yang diteliti, tugas akhir ini dibagi atas 5 (lima) bab
dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Memuat gambaran umum mengenai penelitian yang dilakukan sebagai
tugas akhir, berupa penjelasan latar belakang penelitian, perumusan
masalah, tujuan penelitian, manfaat, metodologi penelitian, dan
sistematika penulisannya
BAB II
TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Berisi tentang penjelasan umum mengenai teori pendukung tentang
sifat baja, pengaruh bahan dan beban kritis dan tekuk aksial yang terjadi
pada struktur baja.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Membahas tentang penjelasan mengenai langkah-langkah yang akan
dilakukan dalam menganalisa tekuk lateral pada profil I tersusun dan
profil X.
BAB IV ANALISIS TEKUK KOLOM AKSIAL PROFIL I TERSUSUN dan
PROFIL X
Universitas Sumatera Utara
Berisi tentang tahapan/proses perhitungan dalam perencanaan tekuk
kolom profil I tersusun dan profil X, terdiri dari asumsi jenis, mutu, dan
dimensi profil yang akan digunakan,, serta detail hasil perhitungan yang
diperoleh.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Memuat tentang kesimpulan yang diperoleh dari proses perencanaan
dan saran-saran mengenai tindakan yang ditempuh agar hasil yang
diperoleh berikutnya lebih maksimal.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebuah struktur portal umumnya terdiri dari elemen kolom, balok dan
pelat lantai. Pada kenyataannya di lapangan tiap elemen memiliki tugas masingmasing sebagaimana fungsinya. Tiap elemen tersebut diharapkan dapat bekerja
maksimal sesuai desain yang telah ditentukan. Sehingga sebuah struktur yang
mampu menahan beban yang bekerja dapat tercapai.
Pada hal ini, dalam struktur baja, elemen-elemen tersebut memiliki
bentuk atau profil yang berbeda dibandingkan struktur dengan elemen beton.
Karena material baja memiliki kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan
material beton, maka profil pada struktur baja umumnya lebih ramping. Hal ini
dilakukan agar terjadi efektifitas penampang, bentuk elemen baja yang terlalu
besar akan menyebabkan berat dari elemen tersebut akan semakin besar dan akan
mengakibatkan
biaya
yang
dibutuhkan
akan
semakin
besar
juga.
Bentuk penampang yang relatif lebih tipis tersebut seringkali
menyebabkan ketidakstabilan struktur sehingga elemen akan mengalami
kegagalan sebelum mencapai nilai kapasitas penampang ultimitnya. Salah satu
perilaku struktur baja yang dapat menyebabkan hal tersebut adalah perilaku tekuk
(buckling).
Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada
kolom, baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal. Juga
terdapat deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dari perpanjangan
akibat gaya normal tarik. Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan,
Universitas Sumatera Utara
maka konstruksi ini diaktakan stabil. Kolom merupakan konstruksi yang langsung
berhubungan dengan pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke
pondasi sehingga yang menahan beban dari suatu bangunan adalah kolom.
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar
disbanding dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan
oleh deformasi tetapi harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan.
Apabila gaya aksial tekan diperbesar maka tekuakn akan semakin besar sehingga
dapat mengakibatkan ketidakstabilan struktur tersebut.
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil
disebut beban kritis yang biasanya disebut dengan Fcr. Dimana besarnya beban
kritis ini dipengaruhi oleh:
a. Elastisitas bahan
b. Dimensi struktur
c. Jenis pembebanan
d. Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tekan, maka deformasi yang
terjadi mula-mula adalah perpendekan. Jika beban ditambah maka akan terjadi
bengkokan akibat tertekuknya batang tersebut. Jika melebihi beban kritis maka
batang akan mengalami patah, dan sudah tentu dihindari dalam suatu
perencanaan. Untuk menghindari bahaya diatas perlu kiranya diketahu berapa
besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu batang dengan memperhitungkan
pengaruh hal-hal yang disebut sebelumnya.
Universitas Sumatera Utara
Jika dimensi struktur batang tertekan di sepanjang batang maka tekuk
(buckling) yang terjadi pada suatu kondisi tertentu akan berbentuk seperti gambar,
dimana besarnya dapat dihitung sebesar y.
Gambar 1. Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
1.2 Perumusan Masalah
Dalam tugas akhir ini penulis akan membahas tekuk (buckling) serta
perhitungan beban kritis pada saat kolom mengalami pembebanan sampai batas
elastis. Kolom yang digunakan adalah baja berprofil I tersusun profil x.
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk menentukan
beban kritis yang dapat diterima pada baja profil I tersusun dan profil X, dan juga
mengetahui nilai beban kristis maksimum yang bisa dipikul oleh profil tersebut
sehingga bisa dipakai sebagai pedoman untuk menentuka profil yang bisa dipakai
di lapangan.
Universitas Sumatera Utara
1.4 Manfaat
Manfaat dari pembahasan ini adalah agar dapat menganalisa beban kritis
yang terjadi akibat beban yang diberikan terhadap kolom profil I tersusun dan
profil X sehingga bisa menjadi referensi tambahan pada perencaaan proyek dan
bermanfaat bagi pembacanya.
1.5 Pembatas Masalah
Beban elastis menurut Hukum Hooke
Material Homogen
Material yang digunakan merupakan jenis baja spesifikasi Bj 37 (fy =
2400 kg/cm2)
Peraturan yang digunakan sebagai pedoman adalah peraturan AISC
2010 perilaku, analisi dan design untuk Struktur Baja.
Tidak memperhitungkan sambungan.
Batang yang ditinjau merupakan batang tersusun prismatic yang
dianggap bekerja sama, lurus sempurna dimana beban aksial tekan
dikedua ujungnya bekerja pada garis gaya kedua ujungnya sama besar.
1.6 Metodologi Penelitian
Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah berupa
study literatur, dengan mengumpulkan bermacam-macam teori dan pembahasan
melalui buku-buku, peraturan Standar Nasional Indonesia (SNI), dan panduan dari
American Institute of Steel Construction (AISC), serta jurnal-jurnal yang berkaitan
dengan permasalahan yang dibahas.
Kemudian, dilakukan pemilihan mutu bahan, jenis, serta jenis dan dimensi
profil untuk komponen struktur yang akan digunakan. Untuk selanjutnya,
Universitas Sumatera Utara
dilakukan perhitungan terhadap beban kritis pada kolom baja profil I tersusun dan
profil X. Dari pembahasan teoritis dan hasil perhitungan diperoleh suatu saran dan
kesimpulan.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk penyajian bahasan yang diteliti, tugas akhir ini dibagi atas 5 (lima) bab
dengan sistematika sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Memuat gambaran umum mengenai penelitian yang dilakukan sebagai
tugas akhir, berupa penjelasan latar belakang penelitian, perumusan
masalah, tujuan penelitian, manfaat, metodologi penelitian, dan
sistematika penulisannya
BAB II
TINJAUAN KEPUSTAKAAN
Berisi tentang penjelasan umum mengenai teori pendukung tentang
sifat baja, pengaruh bahan dan beban kritis dan tekuk aksial yang terjadi
pada struktur baja.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Membahas tentang penjelasan mengenai langkah-langkah yang akan
dilakukan dalam menganalisa tekuk lateral pada profil I tersusun dan
profil X.
BAB IV ANALISIS TEKUK KOLOM AKSIAL PROFIL I TERSUSUN dan
PROFIL X
Universitas Sumatera Utara
Berisi tentang tahapan/proses perhitungan dalam perencanaan tekuk
kolom profil I tersusun dan profil X, terdiri dari asumsi jenis, mutu, dan
dimensi profil yang akan digunakan,, serta detail hasil perhitungan yang
diperoleh.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Memuat tentang kesimpulan yang diperoleh dari proses perencanaan
dan saran-saran mengenai tindakan yang ditempuh agar hasil yang
diperoleh berikutnya lebih maksimal.
Universitas Sumatera Utara