Analisa Perbandingan Tekuk Kolom Aksial Profil I Tersusun dan Profil X dengan Menggunakan AISC 2010
ANALISA PERBANDINGAN TEKUK KOLOM AKSIAL PROFIL I
TERSUSUN DAN PROFIL X DENGAN MENGGUNAKAN AISC 2010
(Study Literatur)
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
EVA NOVITA LUMBAN TOBING
12 0424 017
Disetujui Oleh :
Ir. Sanci Barus, M.T
19520901 198112 1 001
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK SIPIL
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Struktur portal umumnya terdiri dari elemen kolom, balok dan pelat lantai.
Pada kenyataannya di lapangan tiap elemen memiliki tugas masing-masing
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.
Dalam Tugas Akhir ini, dilakukan perencanaan pada profil I tersusun dan
profil X. Dimana akan diketahui profil mana yang mempunyai nilai tegangan
kristis maksimum.
Tujuan tugas akhir ini adalah agar dapat menganalisa beban kritis yang
terjadi akibat beban yang diberikan terhadap kolom profil I tersusun sehingga bisa
menjadi referensi tambahan pada perencaaan proyek dan bermanfaat bagi
pembacanya.
Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa tampang profil X mempunyai
beban maksimum paling besar yaitu sebesar 214,317 MPa untuk perletakkan
jepit-jepit daripada profil I yaitu sebesar 225,458 MPa.
Kata kunci : Baja, Tekuk, Beban Kritis
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan
berkah,
rahmat,
serta
karunia-Nya,
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi tugas-tugas dan memenuhi
syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah “ANALISA PERBANDINGAN
TEKUK KOLOM AKSIAL
PROFIL I TERSUSUN DAN PROFIL X
DENGAN MENGGUNAKAN AISC 2010”.
Penyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan, dukungan, serta
bimbingan dari berbagai belah pihak. Oleh karena itu, penulis ingin
menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil;
2.
Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil;
3.
Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, selaku Koordinator PPSE,
Departemen Teknik Sipil;
4.
Bapak Ir. Sanci Barus, MT, selaku Pembimbing, yang telah banyak
memberikan arahan, dukungan, masukan, serta meluangkan waktu, tenaga,
dan pikiran Beliau dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir
ini;
5.
Bapak Ir. Besman Surbakti, MT, dan M.Agung Putra Handana, ST., MT,
selaku Penguji, yang turut memberikan masukan dalam proses
penyelesaian Tugas Akhir ini;
6.
Bapak/ibu seluruh Staff Pengajar, serta Pegawai Administrasi Departemen
Teknik Sipil;
7.
Teristimewa untuk kedua Orang Tua penulis, Ayahanda M.Lbn Tobing
dan Ibunda Minarni Tarigan, serta kedua adik penulis, Elyzabeth
Marchelyn Tobing dan Ayu Agatri Tobing, yang tak henti-hentinya
memberikan doa, motivasi, nasehat, serta dukungannya.
Universitas Sumatera Utara
8. Sahabat dan teman-temanku, SJ Full Team, Donghae, Eunhyuk, Kyuhyun,
Maria, Friska, Ice, Bigeb, Erica, Ruth, Naomi as a komplengkocong girls
version, Wita, Tina, Silviana, Jesica, Seprina, terimakasih untuk doa,
semangat dan motivasinya selama ini.
9. Buat teman-teman seperjuangan penulis, Dilla, Grace, Vany, Tary, Ka
Chrisna, Ka Merin, Guido, GSP, Richard, Bang Irbar dan teman-teman
Mahasiswa/i Ekstensi Angkatan 2012, Mahasiswa Teknik Sipil lainnya
dan yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang
membangun, demi perbaikan untuk menjadi lebih baik lagi.
Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat
bagi kita semua.
Medan,
2016
Hormat saya,
Eva Novita L. Tobing
12 0424 017
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................
KATA PENGANTAR ................................................................................
DAFTAR ISI ..............................................................................................
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
DAFTAR TABEL ......................................................................................
DAFTAR NOTASI ....................................................................................
i
ii
iv
vi
vii
viii
BAB I
PENDAHULUAN .....................................................................
1.1 Latar Belakang ....................................................................
1.2 Perumusan Masalah ............................................................
1.3 Tujuan .................................................................................
1.4 Manfaat ...............................................................................
1.5 Pembatasan Masalah ..........................................................
1.6 Metodologi Penelitian ........................................................
1.7 Sistematika Penulisan .........................................................
1
1
3
3
4
4
4
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 7
2.1 Umum ................................................................................. 7
2.2 Material Baja ...................................................................... 7
2.3 Tekuk Elastis Euler ............................................................. 10
2.4 Kolom Euler ....................................................................... 12
2.5 Batang Tekan dan Kolom ................................................... 12
2.5.1 Analisa Kolom …………………...…………...14
2.6 Stabilitas Batang Tekan ....................................................... 19
2.6.1 Batang Tekan Serta Kolom yang dibebani .. 19
2.7 Panjang Efektif ................................................................... 20
BAB III METODOLOGI PERENCANAAN SAMBUNGAN ...............
3.1 Umum .................................................................................
3.2 Prinsip Desain Kolom .........................................................
3.3 Analisa Kolom ....................................................................
3.3.1 Analisa Kolom Pendek ……………………………..
3.3.2 Kolom Panjang .........................................................
3.4 Kondisi Ujung ....................................................................
3.5 Kondisi Batang Prismatis …………………………………
3.6 Klasifikasi Penampang Batang Aksial ……………………
3.7 Tekuk Torsi dan Tekuk Lentur …………………………...
3.8 Menghitung Kekuatan Penampang ………………………..
3.8.1 Penampang Langsing ………………………………..
3.8.2 Penampang Tak Langsing …………………………..
22
22
23
28
28
29
32
33
34
36
43
44
45
BAB IV ANALISIS SAMBUNGAN ANTARA BALOK DAN KOLOM
50
4.1 Data Perencanaan ............................................................... 47
4.2 Pembahasan Profil I Tersusun ............................................ 48
4.3 Pembahasan Kolom X ........................................................ 59
Universitas Sumatera Utara
BAB V
PENUTUP ................................................................................. 69
5.1 Kesimpulan ......................................................................... 69
5.2 Saran ................................................................................... 69
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Sifat mekanis baja struktural
Tabel 3.1.
Faktor panjang efektif kolom dengan berbagai kondisi
Tabel 4.1.
Nilai Fcr untuk profil I tersusun
Tabel 4.2.
Nilai Fcr untuk profil X
Tabel 4.3
Nilai Fcr untuk Profil I Tersusun dan Profil X
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
As
= luas penampang profil baja, cm2
E
= modulus elastisitas baja, MPa
Fe
= tegangan kritis tekuk elastis, MPa
Fcr
= tegangan tekan kritis, MPa
fy
= tegangan leleh untuk perhitungan kolom komposit, MPa
G
= modulus geser elastis material = 77200 Mpa
J
= konstanta torsi penampang (tidak ada warping)
Cw
= konstanta warping
L
= panjang kolom
tw
= tebal web
tf
= tebal flens
fy
= tegangan leleh profil baja, MPa
k
= faktor panjang efektif kolom
L
= panjang unsur struktur, mm
Pn
= kuat aksial nominal, N
rm
= jari-jari girasi kolom, mm
Universitas Sumatera Utara
TERSUSUN DAN PROFIL X DENGAN MENGGUNAKAN AISC 2010
(Study Literatur)
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Penyelesaian
Pendidikan Sarjana Teknik Sipil
Disusun oleh :
EVA NOVITA LUMBAN TOBING
12 0424 017
Disetujui Oleh :
Ir. Sanci Barus, M.T
19520901 198112 1 001
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA TEKNIK SIPIL
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2016
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Struktur portal umumnya terdiri dari elemen kolom, balok dan pelat lantai.
Pada kenyataannya di lapangan tiap elemen memiliki tugas masing-masing
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.
Dalam Tugas Akhir ini, dilakukan perencanaan pada profil I tersusun dan
profil X. Dimana akan diketahui profil mana yang mempunyai nilai tegangan
kristis maksimum.
Tujuan tugas akhir ini adalah agar dapat menganalisa beban kritis yang
terjadi akibat beban yang diberikan terhadap kolom profil I tersusun sehingga bisa
menjadi referensi tambahan pada perencaaan proyek dan bermanfaat bagi
pembacanya.
Dari hasil analisis dapat disimpulkan bahwa tampang profil X mempunyai
beban maksimum paling besar yaitu sebesar 214,317 MPa untuk perletakkan
jepit-jepit daripada profil I yaitu sebesar 225,458 MPa.
Kata kunci : Baja, Tekuk, Beban Kritis
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan
berkah,
rahmat,
serta
karunia-Nya,
sehingga
penulis
dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi tugas-tugas dan memenuhi
syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah “ANALISA PERBANDINGAN
TEKUK KOLOM AKSIAL
PROFIL I TERSUSUN DAN PROFIL X
DENGAN MENGGUNAKAN AISC 2010”.
Penyelesaikan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan, dukungan, serta
bimbingan dari berbagai belah pihak. Oleh karena itu, penulis ingin
menyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik
Sipil;
2.
Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil;
3.
Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc, selaku Koordinator PPSE,
Departemen Teknik Sipil;
4.
Bapak Ir. Sanci Barus, MT, selaku Pembimbing, yang telah banyak
memberikan arahan, dukungan, masukan, serta meluangkan waktu, tenaga,
dan pikiran Beliau dalam membantu penulis menyelesaikan Tugas Akhir
ini;
5.
Bapak Ir. Besman Surbakti, MT, dan M.Agung Putra Handana, ST., MT,
selaku Penguji, yang turut memberikan masukan dalam proses
penyelesaian Tugas Akhir ini;
6.
Bapak/ibu seluruh Staff Pengajar, serta Pegawai Administrasi Departemen
Teknik Sipil;
7.
Teristimewa untuk kedua Orang Tua penulis, Ayahanda M.Lbn Tobing
dan Ibunda Minarni Tarigan, serta kedua adik penulis, Elyzabeth
Marchelyn Tobing dan Ayu Agatri Tobing, yang tak henti-hentinya
memberikan doa, motivasi, nasehat, serta dukungannya.
Universitas Sumatera Utara
8. Sahabat dan teman-temanku, SJ Full Team, Donghae, Eunhyuk, Kyuhyun,
Maria, Friska, Ice, Bigeb, Erica, Ruth, Naomi as a komplengkocong girls
version, Wita, Tina, Silviana, Jesica, Seprina, terimakasih untuk doa,
semangat dan motivasinya selama ini.
9. Buat teman-teman seperjuangan penulis, Dilla, Grace, Vany, Tary, Ka
Chrisna, Ka Merin, Guido, GSP, Richard, Bang Irbar dan teman-teman
Mahasiswa/i Ekstensi Angkatan 2012, Mahasiswa Teknik Sipil lainnya
dan yang tidak dapat disebutkan seluruhnya, terima kasih.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang
membangun, demi perbaikan untuk menjadi lebih baik lagi.
Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat
bagi kita semua.
Medan,
2016
Hormat saya,
Eva Novita L. Tobing
12 0424 017
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .................................................................................................
KATA PENGANTAR ................................................................................
DAFTAR ISI ..............................................................................................
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
DAFTAR TABEL ......................................................................................
DAFTAR NOTASI ....................................................................................
i
ii
iv
vi
vii
viii
BAB I
PENDAHULUAN .....................................................................
1.1 Latar Belakang ....................................................................
1.2 Perumusan Masalah ............................................................
1.3 Tujuan .................................................................................
1.4 Manfaat ...............................................................................
1.5 Pembatasan Masalah ..........................................................
1.6 Metodologi Penelitian ........................................................
1.7 Sistematika Penulisan .........................................................
1
1
3
3
4
4
4
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ 7
2.1 Umum ................................................................................. 7
2.2 Material Baja ...................................................................... 7
2.3 Tekuk Elastis Euler ............................................................. 10
2.4 Kolom Euler ....................................................................... 12
2.5 Batang Tekan dan Kolom ................................................... 12
2.5.1 Analisa Kolom …………………...…………...14
2.6 Stabilitas Batang Tekan ....................................................... 19
2.6.1 Batang Tekan Serta Kolom yang dibebani .. 19
2.7 Panjang Efektif ................................................................... 20
BAB III METODOLOGI PERENCANAAN SAMBUNGAN ...............
3.1 Umum .................................................................................
3.2 Prinsip Desain Kolom .........................................................
3.3 Analisa Kolom ....................................................................
3.3.1 Analisa Kolom Pendek ……………………………..
3.3.2 Kolom Panjang .........................................................
3.4 Kondisi Ujung ....................................................................
3.5 Kondisi Batang Prismatis …………………………………
3.6 Klasifikasi Penampang Batang Aksial ……………………
3.7 Tekuk Torsi dan Tekuk Lentur …………………………...
3.8 Menghitung Kekuatan Penampang ………………………..
3.8.1 Penampang Langsing ………………………………..
3.8.2 Penampang Tak Langsing …………………………..
22
22
23
28
28
29
32
33
34
36
43
44
45
BAB IV ANALISIS SAMBUNGAN ANTARA BALOK DAN KOLOM
50
4.1 Data Perencanaan ............................................................... 47
4.2 Pembahasan Profil I Tersusun ............................................ 48
4.3 Pembahasan Kolom X ........................................................ 59
Universitas Sumatera Utara
BAB V
PENUTUP ................................................................................. 69
5.1 Kesimpulan ......................................................................... 69
5.2 Saran ................................................................................... 69
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Sifat mekanis baja struktural
Tabel 3.1.
Faktor panjang efektif kolom dengan berbagai kondisi
Tabel 4.1.
Nilai Fcr untuk profil I tersusun
Tabel 4.2.
Nilai Fcr untuk profil X
Tabel 4.3
Nilai Fcr untuk Profil I Tersusun dan Profil X
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
As
= luas penampang profil baja, cm2
E
= modulus elastisitas baja, MPa
Fe
= tegangan kritis tekuk elastis, MPa
Fcr
= tegangan tekan kritis, MPa
fy
= tegangan leleh untuk perhitungan kolom komposit, MPa
G
= modulus geser elastis material = 77200 Mpa
J
= konstanta torsi penampang (tidak ada warping)
Cw
= konstanta warping
L
= panjang kolom
tw
= tebal web
tf
= tebal flens
fy
= tegangan leleh profil baja, MPa
k
= faktor panjang efektif kolom
L
= panjang unsur struktur, mm
Pn
= kuat aksial nominal, N
rm
= jari-jari girasi kolom, mm
Universitas Sumatera Utara