Analisis Metode Elemen Hingga dan Eksperimental Perhitungan Kurva Beban-Lendutan Balok Baja.

(1)

vii

ANALISIS METODE ELEMEN HINGGA

DAN EKSPERIMENTAL PERHITUNGAN

KURVA BEBAN-LENDUTAN BALOK BAJA

Engelbertha Noviani Bria Seran NRP: 0321011

Pembimbing: Yosafat Aji Pranata, ST., MT.

ABSTRAK

Salah satu bagian struktural dari konstruksi yang penting adalah balok. Dalam upaya meningkatkan konstruksi baja memikul beban–beban maka diperlukan analisa dan kajian secara terus menerus baik pada balok, kolom, plat maupun pondasi.

Tujuan penelitian dalam Tugas Akhir ini adalah mempelajari perilaku lentur balok baja yaitu riwayat pembebanan mulai dari nol sampai kondisi plastis, mempelajari dan membuat diagram hubungan beban–lendutan balok baja dengan metode analitis dan metode elemen hingga, dan melakukan uji eksperimental balok baja untuk mengetahui perilaku lentur balok baja yaitu riwayat pembebanan mulai dari nol sampai kondisi plastis.

Hasil penelitian memperlihatkan pemodelan ADINA lebih mendekati hasil penelitian eksperimental untuk tinjauan kurva hubungan beban dan peralihan. Persamaan analitis untuk menghitung jarak Lb dapat digunakan untuk memprediksi terjadinya tekuk torsi lateral. Hal ini dibuktikan bahwa untuk dua model balok, prediksi panjang bentang balok yang diperoleh dari persamaan analitis, hasilnya tidak terjadi tekuk torsi lateral pada penelitian eksperimental.

(2)

viii

FINITE ELEMENT METHOD ANALYSIS

AND EXPERIMENTAL EQUATION

OF LOAD-DEFLECTION CURVE OF STEEL BEAM

Engelbertha Noviani Bria Seran

NRP: 0321011

Advisor: Yosafat Aji Pranata, ST., MT.

ABSTRACT

One of most important structural elemen or member is a beam. Analysis and continuing research are needed for better design for beam, column, slab, or foundation.

The objective of this research are to study the flexural behavior of beam due to load history from zero to plastic, study and develop load-deflection curve of steel beam using analitical and finite element method, and doing experimental test.

Results from this research indicated that finite element modeling using ADINA have a good agreement with experimental test results for load-deflection curve. Analitical equation for prediction the Lb is accurate to predict the lateral torsional buckling. For two IWF models, there are no LTB occur in both beams with span prediction obtained from analitical prediction.

(3)

DAFTAR ISI

Halaman Judul i

Surat Keterangan Tugas Akhir ii

Surat Keterangan Selesai Tugas Akhir iii

Lembar Pengesahan iv

Pernyataan Orisinalitas Laporan Tugas Akhir v

Abstrak vi

Abstract vii

Prakata viii

Daftar Isi ix

Daftar Gambar x

Daftar Tabel xi

Daftar Notasi xii

Daftar Lampiran xiii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Penelitian 2

1.3 Ruang Lingkup Penelitian 3

1.4 Sistematika Penulisan 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Baja 5

2.1.1 Material Penyusun Baja 5

2.1.2 Jenis Baja 6

2.1.3 Sifat Baja 7

2.1.4 Hubungan Tegangan–Regangan Baja 8

2.2 Elemen Struktur Balok Baja 9

(4)

2.3.1 Struktur Statis Tertentu 12

2.3.2 Gaya-gaya Dalam 13

2.3.3 Lendutan Balok 14

2.4 Analisis Kurva Hubungan Beban-Lendutan 20

2.4.1 Metode Analitis 20

2.4.2 Metode Elemen Hingga 25

2.4.3 Metode Eksperimental 26

2.5 Perangkat Lunak ADINA 27

2.6 Metodologi Penelitian 27

BAB III STUDI KASUS DAN PEMBAHASAN 29

3.1 Studi Kasus 29

3.2 Perhitungan Beban-Lendutan 30

3.2.1 Metode Analitis 30

3.2.2 Metode Elemen Hingga 34

3.3 Uji Eksperimental 47

3.4 Pembahasan 48

3.4.1 IWF 150x75x5x7 48

3.4.2 IWF 100x50x6x7 50

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 54

4.1 Kesimpulan 54

4.2 Saran 54

Daftar Pustaka 55

(5)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Perilaku balok baja akibat lentur ... .. 2

Gambar 2.1 Diagram tegangan-regangan baja ... .. 8

Gambar 2.2 Diagram tegangan-regangan baja yang digunakan untuk studi kasus ... .. 9

Gambar 2.3 Elemen tarik dan tekan, kondisi elastis... .. 10

Gambar 2.4 Diagram distribusi tegangan lentur [Salmon, 1996] ... .. 10

Gambar 2.5 Jenis balok Sederhana ... .. 12

Gambar 2.6 Struktur balok ... .. 13

Gambar 2.7 Defleksi balok sederhana ... .. 15

Gambar 2.8 Diagram benda bebas yang digunakan dalam menentukan momen lentur ... .. 16

Gambar 2.9 Penampang balok profil IWF... .. 21

Gambar 2.10 Tahapan pembebanan sampai dengan tepi terluar leleh ... .. 21

Gambar 2.11 Tahapan pembeban sampai sebagian sayap leleh ... .. 22

Gambar 2.12 Tahapan pembebanan sampai dengan sayap leleh ... .. 23

Gambar 2.13 Perilaku balok baja [Salmon, 1994] ... .. 25

Gambar 2.14 Pendekatan menghitung suatu luas bidang ... .. 26

Gambar 2.15 Instrumen yang digunakan untuk uji eksperimental ... .. 26

Gambar 2.16 Diagram alir Tugas Akhir ... .. 28

Gambar 3.1a Uji balok IWF 150x75x5x7 ... .. 29

Gambar 3.1b Uji balok IWF 100x50x5x7 ... .. 29

Gambar 3.2 Momen-Kurvatur perhitungan analitis IWF 150x75x5x7 ... .. 31

Gambar 3.3 Beban-Lendutan perhitungan analitis IWF 150x75x5x7 ... .. 32

Gambar 3.4 Momen-Kurvatur perhitungan analitis IWF 100x50x6x7 ... .. 33

Gambar 3.5 Beban-Lendutan perhitungan analitis IWF 100x50x6x7 ... .. 34

Gambar 3.6 Membuat model IWF 150x75x5x7 ... .. 35

Gambar 3.7 Memasukkan bahan material ... .. 35

(6)

xii

Gambar 3.9 Membagi bagian garis balok ... .. 36

Gambar 3.10 Membagi bagian badan balok ... .. 36

Gambar 3.11 Hasil setelah di bagi bagian badan dan garis ... .. 36

Gambar 3.12 Menambahkan titik untuk beban dan tumpuan ... .. 37

Gambar 3.13 Menambahkan beban pada titik tengah balok ... .. 37

Gambar 3.14 Menambahkan reaksi tumpuan di ujung-ujung balok ... .. 38

Gambar 3.15 Menentukan waktu ... .. 39

Gambar 3.16 Menambahkan waktu untuk proses analisis ... .. 39

Gambar 3.17 Hasil proses analisis balok IWF 150x75x5x7 ... .. 39

Gambar 3.18 Menampilkan Kurva ... .. 40

Gambar 3.19 Hasil ADINA Beban-Lendutan IWF 150x75x5x7 ... .. 40

Gambar 3.20 Membuat model IWF 100x50x6x7 ... .. 41

Gambar 3.21 Memasukkan bahan material ... .. 41

Gambar 3.22 Mendefinisikan material ke elemen grup ... .. 42

Gambar 3.23 Membagi bagian garis balok ... .. 43

Gambar 3.24 Membagi bagian badan balok ... .. 43

Gambar 3.25 Hasil dari membagi bagian badan dan garis balok ... .. 43

Gambar 3.26 Menambahkan titik untuk beban ... .. 44

Gambar 3.27Menambahkan dan menampilkan beban. ... .. 44

Gambar 3.28 Menentukan waktu untuk langkah analisis ... .. 45

Gambar 3.29 Menambahkan titik untuk tumpuan dan beban ... .. 45

Gambar 3.30 Menambahkan waktu untuk proses analisis ... .. 46

Gambar 3.31 Hasil Proses Analisis balok IWF 100x50x6x7 ... .. 46

Gambar 3.32 Menampilkan Kurva ... .. 46

Gambar 3.33 Hasil ADINA Beban-Lendutan IWF 100x50x6x7 ... .. 47

Gambar 3.34 Beban-Lendutan Eksperimental IWF 150x75x5x7 ... .. 47

Gambar 3.35Beban-Lendutan Eksperimental IWF 100x50x6x7 ... .. 48

Gambar 3.36 Batas proposional dan 5% offset IWF 150x75x5x7 ... .. 49

Gambar 3.37 Beban-lendutan eksperimen, analitis, dan ADINA IWF 150x75x5x7 ... .. 49

(7)

xiii Gambar 3.39 Beban-lendutan eksperimen, analitis, dan

ADINA IWF 100x50x6x7 ... .. 51

Gambar L1.1 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005] .. .. 57

Gambar L1.2 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005] .. .. 61

Gambar L2.1 Persiapan alat dan Balok IWF 150x75x6x7 ... .. 65

Gambar L2.2 Saat Pembebanan balok IWF 150x75x6x7 ... .. 65

Gambar L2.3 Kurva hasil pembebanan IWF 150x75x6x7 ... .. 66

Gambar L2.4 Pembebanan selesai dan balok melendut IWF 150x75x6x7 ... .. 66

Gambar L2.5 Persiapan alat dan balok IWF 100x50x5x7 ... .. 67

Gambar L2.6 Saat pembebanan balok IWF 100x50x5x7 ... .. 67

Gambar L2.7 Kurva hasil pembebanan IWF 100x50x5x7 ... .. 68

(8)

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Hasil Perhitungan Beban-Lendutan Balok IWF 150x75x5x7 ... .. 30

Tabel 3.2 Hasil Perhitungan Beban-Lendutan Balok IWF 100x50x5x ... .. 32

Tabel 3.3a P-δ Pada batas proposional IWF 150x75x5x7 ... .. 50

Tabel 3.3b P-δ Ultimit IWF 150x75x5x7 ... .. 50

Tabel 3.4a P-δ Pada batas proposional IWF 100x50x6x7 ... .. 52

Tabel 3.4b P-δ Ultimit IWF 100x50x6x7 ... .. 52

Tabel 3.5a P batas proposional analitis dan eksperimen IWF 150x75x5x7 ... .. 52

Tabel 3.5b P batas proposional ADINA dan eksperimen IWF 150x75x5x7 ... .. 52

Tabel 3.6a P batas ultimit analitis dan eksperimen IWF 150x75x5x7 ... .. 53

Tabel 3.6b P batas ultimit ADINA dan eksperimen IWF 150x75x5x7 ... .. 53

Tabel 3.7a P batas proposional analitis dan eksperimen IWF 100x50x6x7 ... .. 53

Tabel 3.7b P batas proposional ADINA dan eksperimen IWF 100x50x6x7 ... .. 53

Tabel 3.8a P batas ultimit analitis dan eksperimen IWF 100x50x6x7 ... .. 53

(9)

DAFTAR NOTASI

b Lebar penampang, mm

C Luas Penampang

EI Kekakuan lentur balok, Nmm2 HA Reaksi horizontal pada tumpuan sendi h Tinggi penampang, mm

L Panjang balok, mm Ix Momen inersia, mm4 M Momen lentur, Nmm P Beban terpusat, N S Jarak, mm

Sx Modulus penampang terhadap sumbu x T Luas konversi gaya tarik, N

tf Tebal sayap, mm tw Tebal Badan, mm V Gaya lintang, N

VA Reaksi vertical pada tumpuan sendi VB Reaksi vertical pada tumpuan rol Zx Modulus plastis

δ Defleksi, mm φ Kurvatur, rad/mm

(10)

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran L1 Perhitungan Analitis ... .. 56 Lampiran L2 Uji Eksperimental ... .. 65

(11)

Universitas Kristen Maranatha ₅₆

LAMPIRAN I

PERHITUNGAN ANALITIS

L1.1 Input Data Material

Data material sebagai berikut:

= 240 = 200000 = 75 = 150

= 5 = 7 = 800

= 2 + ( 2 ) = 1730

=

= 75

= 2. 1

12. . + 1

12. . 2. + 2. . . 2

= 6420256.667 = 2. 1

12. . + 1

12. . 2. = 493604.1667

= 2. . . + 2. . . = 98195

=

= 16,891

L.1.1.1 Pemeriksaan Penampang Kompak/Tidak Kompak

Dalam soal kedua ini digunakan balok baja IWF150x75x5x7. Data properti material sebagai berikut, E = 200000 MPa dan fy = 240 MPa. Maka pemeriksaan penampang sebagai berikut,

(12)

Universitas Kristen Maranatha ₅₇

Syarat penampang kompak adalah λ < λp. Dari hasil flens λ = 5.35714 < λp

= 10.96965 dan web λ = 30 < λp = 108.54185 maka dapat disimpulkan bahwa

penampang IWF 150x75x5x7 adalah penampang kompak. Maka tidak ada masalah dalam hal tekuk lokal.

Tujuan dari soal kedua ini adalah membuat diagram beban-lendutan, dengan tahapan pembebanan sampai dengan flens leleh. Maka besarnya momen yang diperhitungkan adalah berdasarkan data beban P sebagai data masukan.

Namun demikian dalam penyelesaian ini, struktur balok di-cek terhadap kemungkinan terjadinya tekuk torsi lateral (lateral torsional buckling), sebagai berikut,

Gambar L1.1 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005].

, karena tidak digunakan sokongan lateral di sepanjang balok.

Universitas Kristen Maranatha ₅₇

Syarat penampang kompak adalah λ < λp. Dari hasil flens λ = 5.35714 < λp

= 10.96965 dan web λ = 30 < λp = 108.54185 maka dapat disimpulkan bahwa

penampang IWF 150x75x5x7 adalah penampang kompak. Maka tidak ada masalah dalam hal tekuk lokal.

Namun demikian dalam penyelesaian ini, struktur balok di-cek terhadap kemungkinan terjadinya tekuk torsi lateral (lateral torsional buckling), sebagai berikut,

Gambar L1.1 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005].

, karena tidak digunakan sokongan lateral di sepanjang balok.

Universitas Kristen Maranatha ₅₇

Syarat penampang kompak adalah λ < λp. Dari hasil flens λ = 5.35714 < λp

= 10.96965 dan web λ = 30 < λp = 108.54185 maka dapat disimpulkan bahwa

penampang IWF 150x75x5x7 adalah penampang kompak. Maka tidak ada masalah dalam hal tekuk lokal.

Namun demikian dalam penyelesaian ini, struktur balok di-cek terhadap kemungkinan terjadinya tekuk torsi lateral (lateral torsional buckling), sebagai berikut,

Gambar L1.1 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005].

(13)

Universitas Kristen Maranatha ₅₈

= .

0,7. = 2201.616

= 1,76. = 858.199

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa Lb < Lr, maka tidak ada tekuk torsi lateral.

= . = 98195 .240 = 23566800 = 4. = 4.23566800

800 = 117834 = 11783.4 = 11.783 ~ 11

L.1.1.2 Membuat diagram Momen-Kurvatur

1. Tahap pembebanan sampai dengan tepi terluar leleh.

hi = 0

= . . C1 = 5880 N

= . . C2 = 114240 N

= . . C3 = 36992 N

= + + C = 157112 N

= . . T1 = 5880 N

= . . T2 = 114240 N

= . . T3 = 36992 N

= + + T = 157112 N

= + S1 = 72.667 N

= S2 = 71.5 N

= S3 = 45.333 N

Maka momen kurvatur dapat dihitung sebagai berikut,

= . + . + . + . + . + . M = 20544821.333 Nmm = _hy

(14)

Universitas Kristen Maranatha ₅₉ 2. Tahap pembebanan sampai dengan sebagian sayap leleh

hi =tf / 2 = 3.5 mm

= . C1 = 63000 N

= C2 = 1541.958 N

= . C3 = 59916.084 N

= C4 = 38802.797 N

= + + + C = 163260.839 N

= S1 = 73.250 N

= + S2 = 70.333 N

= S3 = 69.75 N

= S4 = 45.333 N

Maka momen kurvatur dapat dihitung sebagai berikut,

= . + . + . + . + . + . + . + .

= 21322816.08 Nmm

2 2

= 0.000016

3. Tahap pembebanan sampai dengan seluruh sayap leleh

hi = tf = 7 mm

= . . C1 = 126000 N

= . C2 = 40800 N

= + C = 166800 N

= . . T1 = 126000 N

= . T2 = 40800 N

= + T = 166800 N

(15)

Universitas Kristen Maranatha ₆₀

= S2 = 45.333 N

Maka momen kurvatur dapat dihitung sebagai berikut,

= . + . + . + . M = 21717200 Nmm

= 2

= 3.529

L1.2 Input Data Material

Data material sebagai berikut:

= 240 = 200000 = 50 = 100

= 6 = 7 = 800

= 2. . + ( 2 ) = 1216

= = 50

= 2. 1

12. . + 1

12. . 2. + 2. . . 2

= 1834461.333 = 2. 1

12. . + 1

12. . 2. = 147381.3333

= 2. . . + 2. . . = 43644

(16)

Universitas Kristen Maranatha ₆₁

L1.2.1 Pemeriksaan Penampang Kompak/Tidak Kompak

Dalam soal kedua ini digunakan balok baja IWF100x50x6x7. Data properti material sebagai berikut, E = 200000 MPa dan fy = 240 MPa. Maka pemeriksaan penampang sebagai berikut,

Syarat penampang kompak adalah λ < λp. Dari hasil flens λ = 3.5714 < λp

= 10.96965 dan web λ = 16.667 < λp = 108.54185 maka dapat disimpulkan bahwa

penampang IWF 100x50x6x7 adalah penampang kompak. Maka tidak ada masalah dalam hal tekuk lokal.

Namun demikian dalam penyelesaian ini, struktur balok di-cek terhadap kemungkinan terjadinya tekuk torsi lateral (lateral torsional buckling), sebagai berikut,

Gambar L1.2 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005]. , karena tidak digunakan sokongan lateral di sepanjang balok.

Universitas Kristen Maranatha ₆₁

L1.2.1 Pemeriksaan Penampang Kompak/Tidak Kompak

Dalam soal kedua ini digunakan balok baja IWF100x50x6x7. Data properti material sebagai berikut, E = 200000 MPa dan fy = 240 MPa. Maka pemeriksaan penampang sebagai berikut,

Syarat penampang kompak adalah λ < λp. Dari hasil flens λ = 3.5714 < λp

= 10.96965 dan web λ = 16.667 < λp = 108.54185 maka dapat disimpulkan bahwa

penampang IWF 100x50x6x7 adalah penampang kompak. Maka tidak ada masalah dalam hal tekuk lokal.

Namun demikian dalam penyelesaian ini, struktur balok di-cek terhadap kemungkinan terjadinya tekuk torsi lateral (lateral torsional buckling), sebagai berikut,

Gambar L1.2 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005]. , karena tidak digunakan sokongan lateral di sepanjang balok.

Universitas Kristen Maranatha ₆₁

L1.2.1 Pemeriksaan Penampang Kompak/Tidak Kompak

Dalam soal kedua ini digunakan balok baja IWF100x50x6x7. Data properti material sebagai berikut, E = 200000 MPa dan fy = 240 MPa. Maka pemeriksaan penampang sebagai berikut,

Syarat penampang kompak adalah λ < λp. Dari hasil flens λ = 3.5714 < λp

= 10.96965 dan web λ = 16.667 < λp = 108.54185 maka dapat disimpulkan bahwa

penampang IWF 100x50x6x7 adalah penampang kompak. Maka tidak ada masalah dalam hal tekuk lokal.

Namun demikian dalam penyelesaian ini, struktur balok di-cek terhadap kemungkinan terjadinya tekuk torsi lateral (lateral torsional buckling), sebagai berikut,

Gambar L1.2 Momen nominal untuk tekuk torsi lateral [Suryoatmono, 2005]. , karena tidak digunakan sokongan lateral di sepanjang balok.

(17)

Universitas Kristen Maranatha ₆₂

= .

. = 13,677

= .

0,7. = 1482.522

= 1,76. = 559.342

Hasil perhitungan menunjukkan bahwa Lb < Lr, maka tidak ada tekuk torsi lateral.

= . = 43644 .240 = 10474560 = 4. = 4.10474560

500 = 83796.48 = 8379.648 = 8.379 ~ 8

L1.2.3 Membuat diagram Momen-Kurvatur

1. Tahap pembebanan sampai dengan tepi terluar leleh.

hi = 0

= . . C1 = 5880 N

= . . C2 = 72240 N

= . . C3 = 26625.6 N

= + + C = 104745.6 N

= . . T1 = 5880 N

= . . T2 = 72240 N

= . . T3 = 26625.6 N

= + + T = 104745.6 N

= + S1 = 47.667 N

= S2 = 46.5 N

= S3 = 28.667 N

Maka momen kurvatur dapat dihitung sebagai berikut,

(18)

Universitas Kristen Maranatha ₆₃

= = 0.000024

2. Tahap pembebanan sampai sebagian sayap leleh.

hi =tf / 2 = 3.5 mm

= . C1 = 42000 N

= C2 = 1580.645 N

= . C3 = 38838.710 N

= C4 = 28629.677 N

= + + + C = 111049.032 N

= . T1 = 42000 N

= T2 = 1580.645 N

= . T3 = 38838.710 N

= T4 = 28629.677 N

= + + + T = 111049.032 N

= S1 = 48.25 N

= + S2 = 45.333 N

= S3 = 44.75 N

= S4 = 28.667 N

Maka momen kurvatur dapat dihitung sebagai berikut,

= . + . + . + . + . + . + . + .

= 9313811.183 Nmm

2 2

(19)

Universitas Kristen Maranatha ₆₄ 3. Tahap pembebanan sampai seluruh sayap leleh.

hi = tf = 7 mm

= . . C1 = 84000 N

= . C2 = 30960 N

= + C = 114960 N

= . . T1 = 84000 N

= . T2 = 30960 N

= + T = 114960N

= S1 = 46.5 N

= S2 = 28.667 N

Maka momen kurvatur dapat dihitung sebagai berikut,

= . + . + . + . M = 9587040 Nmm

= 2

(20)

Universitas Kristen Maranatha ₆₅

LAMPIRAN 2

UJI EKSPERIMENTAL

L2.1 IWF 150X75X5X7

Gambar L2.1 Persiapan alat dan Balok IWF 150x75x6x7

(21)

Universitas Kristen Maranatha ₆₆

Gambar L2.3 Kurva hasil pembebanan IWF 150x75x6x7

(22)

Universitas Kristen Maranatha ₆₇

L2.2 IWF 100X50X6X7

Gambar L2.5 Persiapan alat dan balok IWF 100x50x5x7

(23)

Universitas Kristen Maranatha ₆₈

Gambar L2.7 Kurva hasil pembebanan IWF 100x50x5x7

(24)

(25)

Universitas Kristen Maranatha ₁

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Peningkatan jumlah manusia dan kebutuhan manusia semakin besar, maka perkembangan industri konstruksi pun semakin meningkat. Pilihan konstruksi bisa dari bahan beton, baja dan kayu. Untuk memenuhi kebutuhan dan kualitas maka peningkatan akan kualitas barang harus dilakukan demi kenyamanan, keamanan dan keindahan serta harga yang terjangkau untuk konstruksi yang dimaksud.

Dalam kehidupan sehari-hari, biasanya keberadaan baja diabaikan karena kebanyakan dilapisi bahan lain. Pada bidang konstruksi dan tata kota, kekuatan baja yang dapat menyangga beban berat digunakan untuk kerangka bangunan pencakar langit sampai ketinggian 450 meter, seperti Petronas Twin Towers di Malaysia. Baja juga tahan terhadap patahan sehingga dapat melindungi dari gangguan gempa. Ratusan ton baja juga digunakan untuk pembangunan jembatan antar pulau sampai berjarak lebih dari satu kilometer, seperti jembatan

Kanmonbashi di Jepang. Jadi, baja telah menyatu dalam kehidupan manusia dan

menjadi penopang utama seluruh aktivitas dalam proses produksi sehingga tidak dapat dipisahkan dari masyarakat industri. Suatu bangsa tidak akan dapat membangun kekuatan industri tanpa memiliki industri baja dan teknologinya.

Baja adalah bahan dasar vital untuk industri. Semua segmen kehidupan, mulai dari peralatan dapur, transportasi, generator pembangkit listrik, sampai kerangka gedung dan jembatan menggunakan baja. Eksploitasi besi baja menduduki peringkat pertama di antara barang tambang logam dan produknya melingkupi hampir 95 persen dari produk barang berbahan logam. Di lihat dari nilai ekonomi dan sejarah Baja adalah paduan logam yang tersusun dari besi sebagai unsur utama dan karbon sebagai unsur penguat. Unsur karbon inilah yang banyak berperan dalam peningkatan performan. Perlakuan panas dapat mengubah sifat baja dari lunak seperti kawat menjadi keras seperti pisau. Penyebabnya adalah perlakuan panas mengubah struktur mikro besi yang berubah-ubah dari

(26)

Universitas Kristen Maranatha ₂ susunan kristal berbentuk kubik berpusat ruang menjadi kubik berpusat sisi atau heksagonal.

Gambar 1.1 Perilaku balok baja akibat lentur [Segui, 2006]. 1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Mempelajari perilaku lentur balok baja yaitu riwayat pembebanan mulai dari nol sampai kondisi plastis, mempelajari dan membuat diagram

(27)

Universitas Kristen Maranatha ₃ hubungan beban–lendutan balok baja dengan metode analitis dan metode elemen hingga.

2. Melakukan uji eksperimental balok baja untuk mengetahui perilaku lentur balok baja yaitu riwayat pembebanan mulai dari nol sampai kondisi plastis.

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Struktur balok yang ditinjau adalah balok baja IWF.

2. Balok baja yang ditinjau adalah profil baja yang dipakai adalah profil IWF 100x50x6x7 dgn panjang 0.5 m dan IWF 150x75x5x7 dgn panjang 0,8 m. 3. Perilaku lentur yang ditinjau adalah kekuatan dan kekakuan.

4. Diagram tegangan-regangan baja yang digunakan dalam metode analitis dan metode elemen hingga adalah model bilinier.

5. Perhitungan dengan metode elemen hingga menggunakan bantuan perangkat lunak ADINA, dengan sifat lisensi ADINA 900 nodes.

6. Pengujian eksperimental dilakukan di Laboratorium Teknik Konstruksi Universitas Katolik Parahyangan.

7. Balok diasumsikan memenuhi persyaratan stabilitas, sehingga tidak terjadi tekuk lokal dan tekuk torsi lateral.

8. Baja termasuk dalam kategori mutu baja BJ-37.

1.4 Sistematika Penulisan

Pada penyusunan laporan dibagi menjadi 4 bab: Bab I : Pendahuluan

Pada bab ini berisikan latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, dan sistematika penulisan.

(28)

Universitas Kristen Maranatha ₄ Pada bab ini berisikan baja, elemen struktur balok baja, statika dan mekanika bahan, analisis kurva hubungan beban-lendutan, perangkat lunak ADINA, dan metodologi penelitian.

Bab III : Studi Kasus dan Pembahasan

Pada bab ini berisikan studi kasus, perhitungan beban-lendutan, uji eksperimental, dan pembahasan.

Bab IV : Kesimpulan dan Saran

(29)

Universitas Kristen Maranatha ₅₄

BAB 4

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Pada beban batas proposional, balok IWF 150x75x5x7 hasil ADINA dengan eksperimen adalah -43.1% dan analitis dengan eksperimen adalah -12,9%. Sedangkan pada balok IWF 100x50x6x7 hasil ADINA dengan eksperimen adalah -25% dan analitis dengan eksperimen adalah -6.9%.

2. Pada beban batas ultimit, balok IWF 150x75x5x7 hasil ADINA dengan eksperimen adalah 4.5% dan analitis dengan eksperimen adalah 57.6%. Sedangkan pada balok IWF 100x50x6x7 hasil ADINA dengan eksperimen adalah 56.2% dan analitis dengan eksperimen adalah 80.4%.

3. Pada pengujian eksperimen dan ADINA tidak terjadi tekuk torsi lateral, hal ini karena Lb sudah diperhitungkan dengan cara analitis.

4.2 Saran

Saran yang dapat diambil dari hasil penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk balok profil besar, untuk meninjau pengaruh tinggi badan.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pembahasan pengaruh tekuk torsi lateral terhadap perilaku lentur balok.

(30)

Universitas Kristen Maranatha ₅₅

DAFTAR PUSTAKA

1. American Institute of Steel Construction, Inc. (2005). “Specification for Structural Steel buildings ANSI/AISC 360-05”,American Institute of Steel Construction, Inc.

2. Elton Avenue.(2009) “ADINA System 8.6”, ADINA R & D, Inc.

3. Gere, J.M. (2001). “Mechanics of Materials”, Brooks/Cole, Thomson

Learning.

4. Salmon, C.G., Johnson, J.E., Malhas, F.A. (2009). “Steel Structures Design and Behavior 5th Edition”, Prentice Hall, Inc.

5. Segui, W.T. (2006). “Steel Design 4th Edition”, C-L Engineering..

6. Standar Nasional Indonesia. (2002). “Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002”, Standar Nasional Indonesia.

(1)

Universitas Kristen Maranatha ₁

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kanmonbashi di Jepang. Jadi, baja telah menyatu dalam kehidupan manusia dan menjadi penopang utama seluruh aktivitas dalam proses produksi sehingga tidak dapat dipisahkan dari masyarakat industri. Suatu bangsa tidak akan dapat membangun kekuatan industri tanpa memiliki industri baja dan teknologinya.

(2)

Universitas Kristen Maranatha ₂ susunan kristal berbentuk kubik berpusat ruang menjadi kubik berpusat sisi atau heksagonal.

Gambar 1.1 Perilaku balok baja akibat lentur [Segui, 2006]. 1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Mempelajari perilaku lentur balok baja yaitu riwayat pembebanan mulai dari nol sampai kondisi plastis, mempelajari dan membuat diagram

(3)

Universitas Kristen Maranatha ₃ hubungan beban–lendutan balok baja dengan metode analitis dan metode elemen hingga.

2. Melakukan uji eksperimental balok baja untuk mengetahui perilaku lentur balok baja yaitu riwayat pembebanan mulai dari nol sampai kondisi plastis.

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Struktur balok yang ditinjau adalah balok baja IWF.

4. Diagram tegangan-regangan baja yang digunakan dalam metode analitis dan metode elemen hingga adalah model bilinier.

5. Perhitungan dengan metode elemen hingga menggunakan bantuan perangkat lunak ADINA, dengan sifat lisensi ADINA 900 nodes.

6. Pengujian eksperimental dilakukan di Laboratorium Teknik Konstruksi Universitas Katolik Parahyangan.

7. Balok diasumsikan memenuhi persyaratan stabilitas, sehingga tidak terjadi tekuk lokal dan tekuk torsi lateral.

8. Baja termasuk dalam kategori mutu baja BJ-37. 1.4 Sistematika Penulisan

Pada penyusunan laporan dibagi menjadi 4 bab: Bab I : Pendahuluan

Pada bab ini berisikan latar belakang, tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian, dan sistematika penulisan.

(4)

Bab III : Studi Kasus dan Pembahasan

Pada bab ini berisikan studi kasus, perhitungan beban-lendutan, uji eksperimental, dan pembahasan.

Bab IV : Kesimpulan dan Saran

(5)

Universitas Kristen Maranatha ₅₄

BAB 4

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Pada beban batas proposional, balok IWF 150x75x5x7 hasil ADINA dengan

eksperimen adalah -43.1% dan analitis dengan eksperimen adalah -12,9%. Sedangkan pada balok IWF 100x50x6x7 hasil ADINA dengan eksperimen adalah -25% dan analitis dengan eksperimen adalah -6.9%.

3. Pada pengujian eksperimen dan ADINA tidak terjadi tekuk torsi lateral, hal ini karena Lb sudah diperhitungkan dengan cara analitis.

4.2 Saran

Saran yang dapat diambil dari hasil penelitian Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk balok profil besar, untuk meninjau pengaruh tinggi badan.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut pembahasan pengaruh tekuk torsi lateral terhadap perilaku lentur balok.

(6)

Universitas Kristen Maranatha ₅₅

DAFTAR PUSTAKA

1. American Institute of Steel Construction, Inc. (2005). “Specification for Structural Steel buildings ANSI/AISC 360-05”,American Institute of Steel Construction, Inc.

2. Elton Avenue.(2009) “ADINA System 8.6”, ADINA R & D, Inc.

3. Gere, J.M. (2001). “Mechanics of Materials”, Brooks/Cole, Thomson

Learning.

4. Salmon, C.G., Johnson, J.E., Malhas, F.A. (2009). “Steel Structures Design and Behavior 5th Edition”, Prentice Hall, Inc.

5. Segui, W.T. (2006). “Steel Design 4th Edition”, C-L Engineering..

6. Standar Nasional Indonesia. (2002). “Tata Cara Perhitungan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung SNI 03-1729-2002”, Standar Nasional Indonesia.

Analisis Metode Elemen Hingga dan Eksperimental Perhitungan Kurva Beban-Lendutan Balok Baja.