PELATIHAN AHLI STRUKTUR BAJA BANGUNAN GEDUNG (STEEL STRUCTURE ENGINEER OF BUILDINGS) SSEB-03 = ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR

Transkripsi

1 SSEB-03 = ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR Mempresentasikan Kode / Judul Unit Kompetensi Kode : INA Judul : Analisis dan Desain Struktur PELATIHAN AHLI STRUKTUR BAJA BANGUNAN GEDUNG (STEEL STRUCTURE ENGINEER OF BUILDINGS) 2007 DEPARTEMEN PEKERJAAN UMUM BADAN PEMBINAAN KONSTRUKSI DAN SUMBER DAYA MANUSIA PUSAT PEMBINAAN KOMPETENSI DAN PELATIHAN KONSTRUKSI

2 KATA PENGANTAR Memperhatikan laporan UNDP (Human Development Report, 2004) yang mencantumkan Indeks Pengembangan SDM (Human Development Index HDI), Indonesia pada urutan 111, satu tingkat diatas Vietnam urutan 112, jauh dibawah negara-negara ASEAN terutama Malaysia urutan 59, Singapura urutan 25 dan Australia urutan 3. Bagi para pemerhati dan khususnya bagi yang terlibat langsung pengembangan Sumber Daya Manusia (SDM), kondisi tersebut merupakan tantangan sekaligus sebagai modal untuk berpacu mengejar ketinggalan dan obsesi dalam meningkatkan kemampuan SDM paling tidak setara dengan negara tetangga ASEAN, terutama menghadapi era globalisasi. Untuk mengejar ketinggalan telah banyak daya upaya yang dilakukan termasuk perangkat pengaturan melalui penetapan undang-undang antara lain : - UU. No 18 Tahun 1999, tentang : Jasa Konstruksi beserta peraturan pelaksanaannya, mengamanatkan bahwa per orang tenaga : perencana, pelaksana dan pengawas harus memiliki sertifikat, dengan pengertian sertifikat kompetensi keahlian atau ketrampilan, dan perlunya Bakuan Kompetensi untuk semua tingkatan kualifikasi dalam setiap klasifikasi dibidang Jasa Konstruksi - UU. No 13 Tahun 2003, tentang : Ketenagakerjaan, mengamanatkan (pasal 10 ayat 2). Pelatihan kerja diselenggarakan berdasarkan program pelatihan yang mengacu pada standar kompetensi kerja - UU. No 20 Tahun 2003, tentang : Sistem Pendidikan Nasional, dan peraturan pelaksanaannya, mengamanatkan Standar Nasional Pendidikan sebagai acuan pengembangan KBK (Kurikulum Berbasis Kompetensi). - PP. No 31 Tahun 2006, tentang : Sistem Pendidikan Nasional, dan peraturan pelaksanaannya, mengamanatkan Standar Nasional Pendidikan sebagai acuan pengembangan KBK (Kurikulum Berbasis Kompetensi). Mengacu pada amanat undang-undang tersebut diatas, diimplementasikan kedalam konsep Pengembangan Sistem Pelatihan Jasa Konstruksi yang oleh PUSBIN KPK (Pusat Pembinaan Kompetensi dan Pelatihan Konstruksi) pelaksanaan programnya didahului dengan mengembangkan SKKNI (Standar Kompetensi Kerja Nasional Indonesia), SLK (Standar Latih Kompetensi), dimana keduanya disusun melalui analisis struktur kompetensi sektor/sub-sektor konstruksi sampai mendetail, kemudian dituangkan dalam jabatan-jabatan kerja yang selanjutnya dimasukkan kedalam Katalog Jabatan Kerja. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) i

3 Modul pelatihan adalah salah satu unsur paket pelatihan sangat pnting karena menyentuh langsung dan menentukan keberhasilan peningkatan kualitas SDM untuk mencapai tingkat kompetensi yang ditetapkan, disusun dari hasil inventarsisasi jabatan kerja yang kemudian dikembangkan berdasarkan SKKNI dan SLK yang sudah disepakati dalam suatu Konvensi Nasional, dimana modul-modulnya maupun materi uji kompetensinya disusun oleh Tim Penyusun/Tenaga Profesional dalam bidangnya masing-masing, merupakan suatu produk yang akan dipergunakan untuk melatih dan meningkatkan pengetahuan dan kecakapan agar dapat mencapai tingkat kompetensi yang dipersyaratkan dalam SKKNI, sehingga dapat menyentuh langsung sasaran pembinaan dan peningkatan kualiatas tenaga kerja konstruksi agar menjadi lebih berkompeten dalam melaksanakan tugas pada jabatan kerjanya. Dengan penuh harapan modul pelatihan ini dapat dimanfaatkan dengan baik, sehingga cita-cita peningkatan kualitas SDM khususnya dibidang jasa konstruksi dapat terwujud. Jakarta, November 2007 Kepala Pusat Pembinaan Kompetensi Pelatihan Konstruksi Ir. Djoko Subarkah, Dipl. HE NIP Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) ii

4 PRAKATA Usaha dibidang Jasa Konstruksi merupakan salah satu bidang usaha yang telah berkembang pesat di Indonesia, baik dalam bentuk usaha perorangan maupun sebagai badan usaha skala kecil, menengah dan besar. Untuk itu perlu diimbangi dengan kualitas pelayanannya. Pada kenyataannya saat ini mutu produk, ketepatan waktu penyelesaian, dan efisiensi pemanfaatan sumber daya relatif masih jauh dari yang diharapkan. Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor antara lain adalah kesediaan tenaga ahli / terampil dan penguasaan manajemen yang efisien, kecukupan permodalan serta penguasaan teknologi. Masyarakat sebagai pemakai produk jasa konstruksi semakin sadar akan kebutuhan terhadap produk dengan kualitas yang memenuhi standar mutu yang dipersyaratkan. Untuk memenuhi kebutuhan produk sesuai kualitas standar tersebut SDM, standar mutu, metode kerja dan lain-lain. Salah satu upaya untuk memperoleh produk konstruksi dengan kualitas yang diinginkan adalah dengan cara meningkatkan kualitas sumberdaya manusia yang menggeluti pekerjaan konstruksi baik itu desain pekerjaan jalan dan jembatan, desain hidro mekanik pekerjaan sumber daya air maupun untuk desain pekerjaan di bidang bangunan gedung. Kegiatan inventarisasi dan analisa jabatan kerja di bidang Cipta Karya telah menghasilkan sekitar 9 (sembilan) Jabatan Kerja, dimana Jabatan Kerja Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) merupakan salah satu jabatan kerja yang diprioritaskan untuk disusun materi pelatihannya mengingat kebutuhan yang sangat mendesak dalam pembinaan tenaga kerja yang berkiprah dalam Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung gambar arsitektur bidang cipta karya. Materi pelatihan pada jabatan kerja Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) ini terdiri dari 1 (satu) modul kompetensi umum 5 (lima) modul kompetensi inti, yang merupakan satu kesatuan yang utuh yang diperlukan dalam melatih tenaga kerja yang menggeluti Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings). Untuk itu dengan segala kerendahan hati, kami mengharapkan kritik, saran dan masukan guna perbaikan dan penyempurnaan modul ini. Jakarta, November 2007 Tim Penyusun Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) iii

5 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i PRAKATA... iii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix SPESIFIKASI PELATIHAN... x PANDUAN PEMBELAJARAN... xii BAB I : PENDAHULUAN... I Umum... I Ringkasan Modul... I Batasan Dan Rentang Variabel... I Panduan Penilaian... I Kualifikasi penilaian... I Pengetahuan, keterampilan dan sikap perilaku untuk mendemonstrasikan kompetensi... I Konteks penilaian... I Aspek penting penilaian... I Sumber Daya Pembelajaran... I-8 BAB II : PERHITUNGAN BEBAN MATI DAN BEBAN HIDUP,BEBAN ANGIN, BEBAN GEMPA DAN BEBAN KHUSUS SERTA KOMBINASI PEMBEBANANNYA... II Umum... II Perhitungan Berat Sendiri Plat, Atap, Dinding, Berat Sendiri Balok, Beban Hidup, Beban (Mekanikal& Elektrikal)... II Perhitungan Beban Angin, Beban Gempa Dan Beban Khusus (Jika Ada)... II Beban angin... II Beban gempa... II Beban khusus (Aksi-aksi lainnya)... II Perhitungan Kombinasi Pembebanan (Beban Mati, Beban Hidup, Beban Angin, Beban Khusus Dan Beban Gempa)... II-9 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) iv

6 RANGKUMAN LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI BAB III: MENGHITUNG BESARAN MOMEN LENTUR, MOMEN PUNTIR, GAYA LINTANG DAN GAYA NORMAL BAIK SECARA MANUAL ATAU PROGRAM komputer... III Umum... III Perhitungan luas penampang, momen inersia, modulus elastisitas tiap elemen struktur... III Sifat-sifat dan mutu baja... III Profil-profil baja yang digunakan... III Perhitungan luas penampang... III Perhitungan momen primer, kekakuan, faktor distribusi... III Perhitungan gaya dalam untuk tiap kombinasi pembebanan secara manual... III Program komputer... III Model struktur bangunan, input data struktur dan proses analisis struktur dengan program komputer yang tepat... III-10 RANGKUMAN LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI BAB IV: MENENTUKAN GAYA-GAYA DALAM MAKSIMUM SECARA MANUAL ATAU PROGRAM KOMPUTER... IV Umum... IV Momen (Lentur Dan Puntir) Maksimum Utuk Tiap Elemen Struktur. IV Perencanaan untuk lentur... IV Kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal... IV Kuat lentur nominal penampang dengan pengaruh tekuk lateral... IV Gaya Lintang Maksimum Untuk Tiap Elemen Struktur... IV Gaya Normal Maksimum Untuk Tiap Elemen Struktur... IV Batang tarik aksial sentris... IV Kuat tarik rencana... IV Penampang efektif (Ae).... IV Batang tekan aksial sentris... IV Konsep perencanaan batang tekan... IV-15 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) v

7 Kuat tekan rencana... IV Batas kestabilan elastis... IV Faktor panjang tekuk... IV-18 RANGKUMAN LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI BAB V: PEMERIKSAAN TERHADAP KEKUATAN, KEKAKUAN DAN STABILITAS SERTA FATIQUE... V Umum... V Pemeriksaan Tegangan Maksimum Yang Timbul Pada Elemen Struktur... V Pemeriksaan Lendutan Maksimum... V Pemeriksaan Bahaya Tekuk, Lipat, Kip Dan Fatique... V-5 RANGKUMAN LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI BAB VI: PERHITUNGAN SAMBUNGAN BAUT, LAS, SAMBUNGAN DAN KEKUATAN PENGAKU, IKATAN ANGIN, DAN PELAT KOPEL... VI Umum... VI Sambungan Baut... VI Jenis baut mutu tinggi... VI Cara penempatan baut... VI Jenis keruntuhan... VI Sambungan baut memikul gaya aksial... VI Sambungan tipe tumpu... VI Sambungan tipe geser/sambungan tanpa slip... VI Sambungan baut memikul momen tegak lurus sumbu baut VI Sambungan baut memikul momen searah sumbu baut... VI Sambungan Las... VI Jenis-jenis pengelasan... VI Pengelasan busur nyala logam terlindung... VI Pengelasan busur nyala terbenam... VI Pengelasan busur nyala logam gas... VI Pengelasan busur nyala berinti fluks... VI Pengelasan Terak listrik... VI Pengelasan srud, stud berlaku sebagai elektroda. VI-23 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) vi

8 Notasi sambungan las... VI Cacat-cacat pada sambungan las... VI Kekuatan las dan tegangan ijin elektroda... VI Sambungan las tumpul... VI Las sudut (filled weld)... VI Ukuran minimum las sudut... VI Syarat syarat las... VI Kuat las sudut... VI Kuat las pengisi dalam bentuk lubang terisi dengan metal las... VI Sambungan las eksentris (las memikul momen terhadap sumbu z... VI Gaya geser eksentris (geser dan torsi)... VI Menghitung Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin Dan Pelat Kopel... VI Menghitung Sambungan Dan Kekuatan Angkur... VI-39 RANGKUMAN LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI KUNCI JAWABAN DAFTAR PUSTAKA Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) vii

9 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Tipe Pembebanan Ditinjau Dari Penyebarannya... II-2 Gambar 2.2 Nilai Koefisien Angin Berbagai Bentuk Atap... II-7 Gambar 3.1 Kurva Tegangan Reganan... III-1 Gambar 3.2 Elemen-Elemen Tariknya Tidak Sebidang... III-8 Gambar 4.1 Diagram Tegangan... IV-8 Gambar 4.2 Penampang Efektif... IV-11 Gambar 6.1 Tipe-tipe Baut... VI-3 Gambar 6.2 Grafik Titik Leleh Baja... VI-4 Gambar 6.3 Penempatan Baut... VI-6 Gambar 6.4 Jenis-Jenis Keruntuhan... VI-7 Gambar 6.5 Sambungan Baut Memikul Momen Tegak Lurus Sumbu Baut... VI-12 Gambar 6.6 Sambungan Baut Memikul Momen Searah Sumbu Baut... VI-17 Gambar 6.7 Geser Dan Tarik Akibat Eksentris... VI-19 Gambar 6.8 Pengelasan Busur Nyala Terlindung... VI-22 Gambar 6.9 Pengelasan Busur Nyala Terbenam... VI-22 Gambar 6.10 Pengelasan Busur Nyala Logam Gas... VI-22 Gambar 6.11 Berbagai Jenis Bentuk Las... VI-23 Gambar 6.12 Simbol Pengelasan Standar... VI-24 Gambar 6.13 Pemakaian Simbol Pengelasan... VI-25 Gambar 6.14 Cacat Pada Sambungan Las... VI-26 Gambar 6.15 Berbagai Jenis Cacat Hasil Las... VI-27 Gambar 6.16 Sambungan Las Eksentris... VI-33 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) viii

10 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Berat Sendiri Dari Berbagai Material... II-3 Tabel 2.2 Beban Hidup Merata Tipikal... II-4 Tabel 2.3 Faktor Reduksi... II-11 Tabel 3.1 Mutu Baja Yang Digunakan... III-2 Tabel 4.1 Momen Kritis Untuk Tekuk Lateral... IV-4 Tabel 4.2 Bentang Untuk Pengekangan Lateral... IV-5 Tabel 5.1 Batas Lendutan Maksimum... V-5 Tabel 6.1 Sifat-Sifat Baut... VI-2 Tabel 6.2 Dimensi Baut A325 dan A VI-4 Tabel 6.3 Tarikan Baut Minimum... VI-5 Tabel 6.4 Syarat Logam Pengisi Sepadan... VI-28 Tabel 6.5 Ukuran Minimum Las Sudut... VI-30 Bagan 4.1 DAFTAR BAGAN Halaman Flowchart Desain Komponen Tekan... IV-35 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) ix

11 SPESIFIKASI PELATIHAN A. TUJUAN UMUM Tujuan Umum Pelatihan Pada akhir pelatihan ini peserta diharapkan mampu Melaksanakan pekerjaan yang berkaitan dengan perencanaan, pelaksanaan dan pengawasan pekerjaan struktur baja. Mencakup pembuatan konsep dan analisis struktur, pemantauan serta pengawasan pelaksanaan pekerjaan struktur dengan bahan baja. Tujuan Khusus Pelatihan Pada akhir pelatihan ini peserta diharapkan mampu: 1. Menerapkan keselamatan dan kesehatan kerja (K-3) dengan benar selama melakukan pekerjaan. 2. Menentukan konsep dan sistem struktur berdasarkan Peraturan-peraturan Nasional dan Internasional tentang Perenc. Struktur Baja yang berlaku. 3. Melakukan analisis dan desain struktur. 4. Menentukan dan melaksanakan metode pelaksanaan pekerjaan struktur. 5. Melakukan pengawasan pelaksanaan pekerjaan struktur. 6. Membuat laporan pelaksanaan pekerjaan struktur. B. TUJUAN PEMBELAJARAN Kode / Judul Modul : Analisis Dan Desain Struktur mempresentasikan unit kompetensi : Melakukan analisis dan desain struktur. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari modul, peserta mampu Melakukan Analisis Dan Desain Struktur. Kriteria Penilaian Pada akhir pelatihan peserta mampu : 1. Menghitung beban mati dan beban hidup, beban angin, beban gempa dan beban khusus serta kombinasi pembebanannya 2. Menghitung besaran momen lentur, momen puntir, gaya lintang dan gaya normal baik secara manual atau program komputer 3. Menentukan gaya-gaya dalam maksimum (momen lentur, momen puntir, gaya lintang, gaya normal) secara manual atau program komputer Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) x

12 4. Melakukan pemeriksaan atas dasar kekuatan, kekakuan dan stabilitas (bahaya tekuk, lipat, kip) serta fatigue 5. Menghitung sambungan (baut, paku keling/rivet atau las dan angkur) 6. Membuat gambar sketsa dan laporan hasil perhitungan struktur serta spesifikasi teknik. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) xi

13 PANDUAN PEMBELAJARAN A. KUALIFIKASI PENGAJAR / INSTRUKTUR Instruktur harus mampu mengajar, dibuktikan dengan serfitikat TOT (Training of Trainer) atau sejenisnya. Menguasai substansi teknis yang diajarkan secara mendalam. Konsisten mengacu SKKNI dan SLK Pembelajaran modul-modulnya disertai dengan inovasi dan improvisasi yang relevan dengan metodologi yang tepat. B. PENJELASAN SINGKAT MODUL B.1 Modul-modul yang diajarkan di program pelatihan ini : Nomor Modul Kode Judul Modul 1 SSEB 01 Keselamatan Dan Kesehatan Kerja (K-3) 2 SSEB 02 Menentukan Konsep Dan Sistem Struktur Berdasarkan Peraturan-peraturan Nasional dan Internasional Tentang Perenc. Struktur Baja 3 SSEB 03 4 SSEB 04 5 SSEB 05 Menentukan Dan Melaksanakan Metode Pelaksanaan Pekerjaan Struktur Melakukan Pengawasan Pelaksanaan Pekerjaan Struktur 6 SSEB 06 Membuat Laporan Pelaksanaan Pekerjaan Struktur B.2 Uraian Modul Seri / Judul : SSEB-03 / Analisis dan desain struktur Deskripsi Modul : Analisis dan desain struktur merupakan salah satu modul untuk membekali seorang Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) dengan harapan dapat : Menghitung beban mati dan beban hidup, beban angin, beban gempa dan beban khusus serta kombinasi pembebanannya, menghitung besaran momen lentur, momen puntir, gaya lintang dan gaya normal baik secara manual atau program komputer, Menentukan gaya-gaya dalam maksimum (momen lentur, momen puntir, gaya lintang, gaya normal) secara manual atau program komputer, Melakukan pemeriksaan atas dasar kekuatan, kekakuan dan stabilitas (bahaya tekuk, lipat, kip) serta fatigue, menghitung sambungan (baut, paku Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) xii

14 keling/rivet atau las dan angkur), Membuat gambar sketsa dan laporan hasil perhitungan struktur serta spesifikasi teknik. C. PROSES PEMBELAJARAN KEGIATAN INSTRUKTUR KEGIATAN PESERTA PENDUKUNG 1. Ceramah : Pembukaan/ Bab I, Pendahuluan Menjelaskan tujuan instruksional umum(tiu) dan Tujuan instruksional khusus (TIK) Menjelaskan maksud dan tujuan melakukan analisis dan desain struktur. Menjelaskan pengertian melakukan analisis dan desain struktur. Waktu : 5 menit 2. Ceramah : Bab II, Sistem Pembebaban Pada Struktur Baja Memberikan penjelasan, uraian atau-pun bahasan mengenai : Umum Klasifikasi perdagangan Sifat-sifat Dan Mutu Baja Profi-profil baja yang digunakan Konsep Keamanan Struktur Waktu : 90 menit 3. Ceramah : Bab III, Konsep Perencanaanbatang Tarik Dan Batang Tekan Aksial Sentris Memberikan penjelasan, uraian atau-pun bahasan mengenai : Umum Batang Tarik Aksial Sentris Batang Tekan Aksial Sentris Waktu : 90 Menit Mengikuti penjelasan TIU dan TIK dengan tekun dan aktif Mengikuti penjelasan maksud dan tujuan melakukan analisis dan desain struktur. Mengikuti penjelasan pengertian melakukan analisis dan desain struktur. Mengajukan pertanyaan apabila ada yang kurang jelas. Mengikuti penjelasan, uraian atau bahasan instruktur dengan tekun dan aktif. Mengajukan pertanyaan apabila ada yang kurang jelas. Mengikuti penjelasan, uraian atau bahasan instruktur dengan tekun dan aktif. Mengajukan pertanyaan apabila ada yang kurang jelas. OHT LCD OHT LCD OHT LCD Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) xiii

15 KEGIATAN INSTRUKTUR KEGIATAN PESERTA PENDUKUNG 4. Ceramah : Bab IV, Batang Lentur Memberikan penjelasan, uraian atau-pun bahasan mengenai : Umum Perencanaan untuk lentur Kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal Kuat lentur nominal penampang dengan pengaruh tekuk lateral Waktu : 70 Menit 5. Ceramah : Bab V, Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakuan Dan Stabilitas Serta Fatique Memberikan penjelasan, uraian atau-pun bahasan mengenai : Umum Kombinasi batang lentur dan aksial Pemeriksaan lendutan maksimum Pemeriksaan bahaya tekuk, lipat, kip dan fatique Waktu : 65 Menit 6. Ceramah : Bab VI, Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Memberikan penjelasan, uraian atau-pun bahasan mengenai : Umum Sambungan Baut Sambungan Las Menghitung sambungan dan kekuatan pengaku, ikatan angin dan pelat kopel Menghitung sambungan dan kekuatan angkur Waktu : 90 Menit Mengikuti penjelasan, uraian atau bahasan instruktur dengan tekun dan aktif. Mengajukan pertanyaan apabila ada yang kurang jelas. Mengikuti penjelasan, uraian atau bahasan instruktur dengan tekun dan aktif. Mengajukan pertanyaan apabila ada yang kurang jelas. Mengikuti penjelasan, uraian atau bahasan instruktur dengan tekun dan aktif. Mengajukan pertanyaan apabila ada yang kurang jelas. OHT LCD OHT LCD OHT LCD Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) xiv

16 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan BAB I PENDAHULUAN 1.1. UMUM Dalam melakukan analisis disain struktur baja bangunan gedung harus mengacu kepada peraturan-peraturan yang berlaku baik Nasional maupun Internasional, agar diperoleh suatu disain bukan saja aman tapi juga ekonomis. Metode yang tepat dalam melakukan perhitungan sangatlah penting untuk mendapatkan hasil yang telah disebutkan diatas. Penggunaan program computer (software) untuk mempercepat proses perhitungan sangatlah penting dikuasai oleh seorang perencana struktur baja, misalnya SAP, STADPRO, SANSPRO, dll. Namun dalam modul ini tidak dibahas secara khusus mengenai penggunaan software tersebut mengingat waktu dalam pelatihanpun relative singkat, sehingga disarankan kepada perencana struktur baja dapat menguasainya secara mandiri. Modul SSEB-03: Melakukan Analisisis dan desain struktur mempresentasikan salah satu unit kompetensi dari program pelatihan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings). Sebagai salah satu unsur, maka pembahasannya selalu memperhatikan unsurunsur lainnya, sehingga terjamin keterpaduan dan saling mengisi tetapi tidak terjadi tumpang tindih (overlapping) terhadap unit-unit kompetensi lainnya yang dipresentasikan sebagai modul-modul relevan, Berat sendiri plat, atap, dinding, berat sendiri balok, beban hidup, beban (Mekanikal) & (Elektrikal) dihitung, Beban angin, beban gempa dan beban khusus (jika ada) dihitung, Kombinasi (pembebanan) (beban mati, beban hidup, beban angin, beban khusus dan beban gempa) dihitung sesuai ketentuan / code, luas penampang, momen inersia, modulus elastisitas tiap elemen struktur dihitung, Momen primer, kekakuan, faktor distribusi secara manual dihitung, gaya dalam untuk tiap kombinasi beban secara manual dihitung, program komputer yang akan digunakan ditentukan sesuai dengan model struktur, model struktur bangunan, input data struktur dan proses analisis struktur dengan program komputer yang tepat dilaksanakan, Momen (lentur dan puntir) maksimum untuk tiap elemen struktur ditentukan, Gaya lintang maksimum untuk tiap elemen struktur ditentukan, gaya normal maksimum untuk tiap elemen struktur ditentukan, Tegangan maksimum yang timbul pada elemen struktur diperiksa dan dikontrol terhadap tegangan lentur, geser puntir dan normal, sebagai dasar pemeriksaan kekuatan., Lendutan maksimum yang timbul pada balok, pelat dan sway dikontrol terhadap lendutan ijin. sebagai dasar pemeriksaan kekakuan, bahaya Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 1

17 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan tekuk, lipat, kip serta fatigue (jika ada) diperiksa sebagai dasar pemeriksaan stabilitas, sambungan baut dan atau paku keling /rivet dihitung, dan kekuatan pelat sambungan diperiksa sesuai ketentuan / code, Sambungan las dihitung sesuai ketentuan / code, sambungan dan kekuatan pengaku, ikatan angin, dan atau pelat kopel dihitung sesuai ketentuan / code, Sambungan dan kekuatan angkur dihitung sesuai ketentuan / code, gambar sketsa denah hasil perhitungan struktur dibuat, Gambar sketsa potongan hasil perhitungan struktur dibuat, Gambar sketsa detail hasil perhitungan struktur dibuat, laporan hasil perhitungan struktur dan spesifikasi teknik berdasarkan hasil perhitungan struktur dibuat. Adapun unit-unit kompetensi untuk mendukung kinerja efektif yang diperlukan dalam perencanaan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung(Steel Structure Engineer Of Buildings) adalah : NO. Kode Unit Judul Unit Kompetensi I. KOMPETENSI UMUM Menerapkan keselamatan dan 1. INA kesehatan kerja (K-3) dengan benar selama melakukan pekerjaan. II. KOMPETENSI INTI Menentukan konsep dan sistem struktur berdasarkan Peraturan-peraturan 2. INA Nasional dan Internasional tentang Perenc. Struktur Baja yang berlaku. 3. INA Melakukan analisis dan desain struktur. 4. INA Menentukan dan melaksanakan metode pelaksanaan pekerjaan struktur. 5. INA Melakukan pengawasan pelaksanaan pekerjaan struktur. Membuat laporan pelaksanaan 6. INA pekerjaan struktur. III. KOMPETENSI PILIHAN RINGKASAN MODUL Ringkasan modul ini disusun konsisten dengan tuntunan atau isi unit kompetensi ada judul unit, elemen kompetensi dan KUK (Kriteria Unjuk Kerja) dengan uraian sebagai berikut: Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 2

18 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan a. Judul unit : Sebuah unit mengacu kepada kebutuhan kompetensi yang apabila digunakan dalam suatu situasi kerja secara logika dapat berdiri sendiri, judul / title unit dapat diungkapkan dalam istilah hasil yang harus dicapai (biasanya menggunakan kata kerja operasional) b. Deskripsi unit : Merupakan informasi tambahan terhadap judul unit yang menjelaskan atau mendeskripsikan pengetahuan, ketrampilan, dan sikap perilaku kerja yang dibutuhkan dalam rangka mencapai standar kompetensi seperti yang diungkapkan dalam judul unit. c. Elemen kompetensi : Mengidentifikasikan tugas-tugas yang harus dikerjakan untuk mencapai kompetensi berupa pernyataan yang menunjukkan komponen-komponen pendukung unit kompetensi. d. Kriteria unjuk kerja : Menggambarkan kegiatan yang harus dikerjakan untuk memperagakan kompetensi secara jelas dan terukur disetiap elemen, apa yang harus dikerjakan pada waktu dinilai dan apakah syarat-syarat dari elemen dipenuhi (berbentuk kalimat pasif dan berfungsi alat penilaian) Adapun unit kompetensi yang dipresentasikan dalam modul ini sebagai berikut: 1. KODE UNIT : INA JUDUL UNIT : Melakukan analisis dan desain struktur 3. DESKRIPSI UNIT : Unit kompetensi ini mencakup pengetahuan, keterampilan dan sikap perilaku yang diperlukan untuk mampu melakukan analisis dan desain struktur ELEMEN KOMPETENSI 1. Menghitung beban mati dan beban hidup, beban angin, beban gempa dan beban khusus serta kombinasi KRITERIA UNJUK KERJA 1.1 Berat sendiri plat, atap, dinding, berat sendiri balok, beban hidup, beban (Mekanikal) & (Elektrikal) dihitung. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 3

19 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan ELEMEN KOMPETENSI KRITERIA UNJUK KERJA pembebanannya. 1.2 Beban angin, beban gempa dan beban khusus (jika ada) dihitung. 1.3 Kombinasi (pembebanan) (beban mati, beban hidup, beban angin, beban khusus dan beban gempa) dihitung sesuai ketentuan / code. 2. Menghitung besaran momen lentur, momen puntir, gaya lintang dan gaya normal baik 2.1 Luas penampang, momen inersia, modulus elastisitas tiap elemen struktur dihitung. secara manual atau program komputer. 2.2 Momen primer, kekakuan, faktor distribusi secara manual dihitung. 2.3 Gaya dalam untuk tiap kombinasi beban secara manual dihitung 2.4 Program komputer yang akan digunakan ditentukan sesuai dengan model struktur. 2.5 Model struktur bangunan, input data struktur dan proses analisis struktur dengan program komputer yang tepat dilaksanakan. 3. Menentukan gaya-gaya 3.1 Momen (lentur dan puntir) dalam maksimum (momen maksimum untuk tiap elemen lentur, momen puntir, gaya struktur ditentukan. lintang, gaya normal) secara 3.2 Gaya lintang maksimum untuk tiap manual atau program elemen struktur ditentukan. komputer. 3.3 Gaya Normal maksimum untuk tiap elemen struktur ditentukan. 4. Melakukan pemeriksaan 4.1 Tegangan maksimum yang timbul atas dasar kekuatan, pada elemen struktur diperiksa dan kekakuan dan stabilitas dikontrol terhadap tegangan lentur, (bahaya tekuk, lipat, kip) serta fatigue. geser puntir dan normal, sebagai dasar pemeriksaan kekuatan. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 4

20 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan ELEMEN KOMPETENSI 5. Menghitung sambungan (baut, paku keling/rivet atau las dan angkur) 6. Membuat gambar sketsa dan laporan hasil perhitungan struktur serta spesifikasi teknik KRITERIA UNJUK KERJA 4.2 Lendutan maksimum yang timbul pada balok, pelat dan sway dikontrol terhadap lendutan ijin. sebagai dasar pemeriksaan kekakuan. 4.3 Bahaya tekuk, lipat, kip serta fatigue (jika ada) diperiksa sebagai dasar pemeriksaan stabilitas. 5.1 Sambungan baut dan atau paku keling /rivet dihitung, dan kekuatan pelat sambungan diperiksa sesuai ketentuan / code. 5.2 Sambungan las dihitung sesuai ketentuan / code. 5.3 Sambungan dan kekuatan pengaku, ikatan angin, dan atau pelat kopel dihitung sesuai ketentuan / code 5.4 Sambungan dan kekuatan angkur dihitung sesuai ketentuan / code. 6.1 Gambar sketsa denah hasil perhitungan struktur dibuat 6.2 Gambar sketsa potongan hasil perhitungan struktur dibuat 6.3 Gambar sketsa detail hasil perhitungan struktur dibuat 6.4 Laporan hasil perhitungan struktur dan spesifikasi teknik berdasarkan hasil perhitungan struktur dibuat Sewaktu menulis dan menguraikan isi modul secara detail betul-betul konsisten mengacu tuntutan elemen kompetensi dan masing-masing KUK (Kriteria Unjuk kerja) yang sudah dianalisis indikator kinerja / keberhasilan (IUK) Berangkat dari IUK (Indikator Unjuk kerja/keberhasilan) yang pada dasarnya sebagai tolok ukur alat penilaian, diharapkan uraian detail setiap modul pelatihan berbasis kompetensi betul-betul menguraikan pengetahuan keterampilan dan sikap kerja yang mendukung terwujudnya IUK sehingga, dapat dipergunakan untuk melatih tenaga kerja yang hasilnya jelas, lugas dan terukur. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 5

21 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan 1.3. BATASAN / RENTANG VARIABEL Adapun batasan atau rentang variable untuk unit kompetensi ini adalah : 1. Kompetensi ini diterapkan dalam tim kerja pelaksana pekerjaan. 2. Ketentuan, persyaratan teknis, standar, manual dan pedoman perencanaan struktur baja dipahami. 3. Pedoman, standar dan manual mengenai analisis struktur baja harus dipahami. 4 Data-data yang berkaitan dengan analisis struktur baja harus tersedia. 5 Program komputer untuk analisis struktur baja harus dipahami. 6 Penyusunan laporan dan spesifikasi teknis hasil perhitungan dipahami PANDUAN PENILAIAN Untuk membantu menginterpresentasikan dan menilai unit kompetensi dengan mengkhususkan petunjuk nyata yang perlu dikumpulkan untuk memperagakan kompetensi sesuai tingkat kecakapan yang digambarkan dalam sikap kriteria unjuk kerja yang meliputi : - Pengetahuan, keterampilan dan sikap kerja yang dibutuhkan untuk seseorang dinyatakan kompeten pada tingkatan tertetu. - Ruang lingkup pengujian menyatakan dimana, bagaimana dan dengan metode apa pengujian seharusnya dilakukan. - Aspek penting dari pengujian menjelaskan hal-hal pokok dari pengujian dan kunci pokok yang perlu dilihat pada waktu pengujian Kualifikasi Penilaian a. Penilaian harus kompeten paling tidak tentang unit-unit kompetensi sebagai assesor (penilai) antara lain : Merencanakan penilaian, termasuk mengembangkan MUK (Materi Uji Kompetensi). Melaksankan penilaian dan Mereview Penilaian. b. Penilaian juga harus kompeten tentang teknis substansi dari unit-unit yang akan didemonstrasi dan bila ada syarat-syarat industri perusahaannya lainnya muncul bias disyartkan untuk : Mengetahui praktek-praktek / kebiasaan industri / perusahaan yang ada sekarang dalam pekerjaan atau peranan yang kinerjanya sedang dinilai. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 6

22 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan Memperaktekkan kecakapan inter-personal seperlunya yang diperukan dalam proses penilaian. c. Rincian Opsi-opsi untuk menggunakan penilai yang memenuhi syarat dalam berbagai konteks tempat kerja dan institusi. Opsi-opsi tersebut termasuk : Penilai di tempat kerja yang kompeten substansi yang relevan dan dituntut memiliki pengetahuan tentang praktek-praktek / kebiasaan industri / perusahaan yang ada sekarang Suatu panel penilai yang didalmnya termasuk paling sedikit satu orang yang kompeten dalam kompetensi subtansial yang relevan Pengawas tempat kerja dengan kompetensi dan pengalaman subtansial yang relevan yang disarankan oleh penilai eksternal yang kompeten menurut standar penilai Ikhtisar (gambaran umum) tentang proses untuk mengembangkan sumber daya penilaian berdasar pada Standar Kompetensi Kerja (SKK) perlu dipertimbangkan untuk memasukan sebuah flowchart padapross tersebut Sumber daya penilaian harus divalidasi untuk menjamin bahwa penilaian dapat mengumpulkan informasi yang cukup valid dan terpercaya untuk membuat keputusan penilaian berdasar standar kompetensi. Adapun acuan untuk melakukan penilaian yang tertuang dalam SKKNI adalah sebagai berikut : Pengetahuan, keterampilan dan sikap perilaku untuk mendemonstrasikan kompetensi terdiri dari : 1. Pengetahuan tentang persyaratan teknis, standar, manual dan pedoman perencanaan struktur baja. 2. Pengetahuan tentang analisis struktur baja baik manual maupun program komputer. 3. Pengetahuan tentang teknologi bahan. 4. Pengetahuan tentang pembuatan gambar rencana. 5. Penyusunan laporan hasil perhitungan struktur baja. 6. Penyusunan spesifikasi teknis. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 7

23 Melakukan Analisisis Dan Desain Struktur BAB I Pendahuluan Konteks penilaian 1. Penilaian harus mencakup melakukan peragaan memperagakan dan mempraktekkan dalam pekerjaan sebenarnya 2. Unit ini dapat dinilai di dalam maupun di luar tempat kerja yang menyangkut pengetahuan teori 3. Unit ini harus didukung oleh serangkaian metode untuk menilai pengetahuan dan ketrampilan yang ditetapkan dalam Materi Uji Kompetensi (MUK) Aspek penting penilaian 1. Kemampuan dalam menerapkan persyaratan teknis, standar, manual dan pedoman perencanaan struktur baja yang disyaratkan. 2. Kemampuan melakukan analisis struktur baja baik manual maupun program komputer secara tepat. 3. Kemampuan membuat sketsa gambar rencana. 4. Kemampuan menyusun dokumen perencanaan umum. 5. Kemampuan menyusun dokumen perencanaan teknis termasuk spesifikasi teknis, desain, dan gambar rencana SUMBER DAYA PEMBELAJARAN Sumber daya pembelajaran di kelompokkan menjadi 2 (dua) yaitu : a. Sumber daya pembelajaran teori : - OHT dan OHP (Over Head Projector) atau LCD dan Lap top. - Ruang kelas lengkap dengan fasilitasnya. - Materi pembelajaran. - Multimedia. b. Sumber daya pembelajaran praktek : - PC lap top bagi yang familiar dengan komputer atau kalkulator bagi yang tidak familiar dengan computer. - Alat tulis, kertas dan lain-lain yang diperlukan untuk membantu peserta pelatihan dalam menghitung dan merencanakan struktur baja bangunan. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) I - 8

24 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya BAB II PERHITUNGAN BEBAN MATI DAN BEBAN HIDUP, BEBAN ANGIN, BEBAN GEMPA DAN BEBAN KHUSUS SERTA KOMBINASI PEMBEBANANNYA 2.1. UMUM Dalam merencanakan struktur bangunan, beban-beban yang bekerja pada struktur yang akan dianalisis, harus ditentukan oleh perencana. Ada 3 (tiga) tipe pembebanan yang berbeda ditinjau dari penyebarannya bekerja pada struktur, yaitu beban terpusat, beban garis, dan beban permukaan. Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik tertentu atau pada suatu luasan yang sangat kecil, beban garis adalah beban yang bekerja terbatas pada suatu lebar strip yang kecil dan memanjang, sedangkan beban permukaan adalah beban yang tersebar di seluruh permukaan struktur. Beban beban yang diperhitungkan dalam struktur baja, diantaranya : Beban Mati Beban Hidup Beban Statis Beban kejut Beban hujan Beban Gempa Beban Angin Beban Tekanan Tanah Beban akibat tekanan hidrostatik Perubahan temperature Penurunan pondasi Kesalahan pemasangan Toleransi konstruksi Beban statis ekivalen (akibat pengaruh lingkungan) Beban tersebut dikelompokan menjadi : Beban Mati Beban Hidup Beban Gempa Beban Angin Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 1

25 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya Beban tekanan tanah dan air Beban Khusus P q a. Beban terpusat b. Beban garis c. Beban permukaan Gambar 2.1 Tipe pembebanan ditinjau dari penyebarannya 2.2. PERHITUNGAN BERAT SENDIRI PLAT, ATAP, DINDING, BERAT SENDIRI BALOK, BEBAN HIDUP, BEBAN (MEKANIKAL & ELEKTRIKAL) a) Beban Mati Beban mati adalah beban kerja akibat gravitasi yang posisinya tetap. Berat struktur dipandang sebagai beban mati, demikian juga perlengkapan yang digantungkan pada struktur seperti pipa air, pipa listrik, saluran pendingin dan pemanas ruangan, lampu, penutup lantai, penutup atap, dan plafon. Berat sendiri beberapa bahan/material dan dari berbagai konstruksi bangunan, seperti lantai, penutup atap, berat konstruksi sendiri dihitung berdasarkan berat jenisnya menurut keadaan dan bentuknya. Berat sendiri seperti yang dipaparkan diatas termasuk beban mati, yang umumnya diketahui secara tepat setelah perencanaan selesai. Untuk berat struktur atau elemen struktur harus ditaksir, penampang praperencana dipilih, berat dihitun ulang, dan pemilihan batang diubah jika perlu. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 2

26 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya Tabel 2.1 Berat sendiri dari berbagai material b) Beban Hidup Beban gravitasi pada struktur yang besar dab lokasinya bervarasi disebut beban hidup. Contoh dari beban hidup yaitu manusia, mebel,peralatan yang dapat bergerak, kendaraan dan barang-barang dalam gudang (Struktur Baja, Charles G Salmon, Cs). Beban hidup didasarkan pada pengalaman dan kebiasaan, sedangkan pada analisis struktur besarnya diambil nilai yang maksimum, termasuk pembebanan parsial, pembebanan papan catur (barseling), atau pembebanan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 3

27 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya penuh. Pada tabel 2.1 diperlihatkan beban hidup merata tipikal yang diambil dari Buku Peraturan Muatan Indonesia (PMI). Tabel 2.2 Beban Hidup Merata Tipikal 2.3. PERHITUNGAN BEBAN ANGIN, BEBAN GEMPA DAN BEBAN KHUSUS (JIKA ADA) Beban Angin Semua struktur bangunan gedung memikul beban angin, tetapi umumnya hanya pada bangunan gedung yang lebih dari tiga atau empat tingkat diperlukan peninjauan secara khusus tentang beban angin. Sifat beban angin pada bangunan tipikal dengan denah dan tampak segi empat akan menimbulkan tekanan pada sisi di pihak angin (windward) dan hisapan pada sisi belakang angin (leeward), serta tekanan keatas atau ke bawah pada atap. Berdasarkan Peraturan Pembebanan Indonesia untuk Gedung 1983 pada Bab 4, dinyatakan : Pasal 4.1 Beban angin ditentukan dengan anggapan adanya tekanan positif dan tekanan negatif (hisap) yang bekerja tegak lurus bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan ini diperoleh dengan mengalikan koefisien angin dengan tekanan tiup dari angin. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 4

28 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya Pasal 4.2 (1) Tekanan tiup minimum = 25 kg/m2 (2) Tekanan tiup untuk lokasi di laut atau tepi laut (sampai sejauh 5 km dari pantai) minimum = 40 kg/m2. Kecuali yang ditentukan pada ayat (3) dan (4). (3) Untuk daerah-daerah di dekat laut dan daerah lain dimana kecepatankecepatan angin mungkin mengahasilkan tekanan tiup yang lebih besar daripada yang ditentukan pada ayat (1) dan (2), maka tekanan tiup harus ditentukan dengan rumus : 2 V 2 P ( kg/ m ) ; V = kecepatan angin (m/det) 16 (4) Untuk cerobong, tekanan tiup = (42,5 + 0,6.h) Kg/m2; dimana h = tinggi cerobong seluruhnya. (5) Jika suatu gudang terlindung effektir terhadap tekanan angin oleh karena adanya hutang pelindung, atau gedung lain, maka tekanan tiup angin dapat direduksi sebesar 50%. Pasal 4.3 Koefisien Angin (1) Untuk Gedung tertutp (maksudnya : ada dinding) Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 5

29 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya Tanda negatif ( - ) artinya hisap Catatan : Untuk bentuk atap lainnya lihat tabel 4.1 PPI 1983 (2) Untuk gedung yang terbuka sebelah (dinding hanya ada pada satu sisi saja) Dinding terbuka pada arah angin Dinding terbuka pada belakang angin Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 6

30 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya (3) Atap tanpa dinding a. Atap pelana biasa tanpa dinding Cara I Cara II Gambar 2.2 Nilai Koefisien angin berbagai bentuk atap Beban Gempa Parameter beban gempa (SNI, 15.2) Gaya geser dasar rencana total, V, pada statu arah ditetapkan sebagai berikut : Cy. I V Wt RT Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 7

31 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya Gaya geser dasar rencana total, V, tidak perlu lebih besar daripada nilai berikut ini, V Vmaks 2,5. CaI. Wt R Keterangan : V : adalah gaya geser dasar rencana total, N Vmaks : adalah gaya geser dasar rencana maksimum, N R T Wt I : adalah faktor modifikasi respons (lihat tabel , SNI) : adalah waktu getar dasar struktur, detik : adalah berat total struktur, N : adalah faktor kepentingan struktur yang ditetapkan oleh ketentuan yang berlaku dalam butir 3.1 dan 3.2 (SNI) Ca dan Cv : adalah koefisien percepatan gempa yang ditetapkan oleh ketentuan yang berlaku dalam butir 3.1 dan 3.2 Berat total struktur W, ditetapkan sebagai jumlah dari beban-beban berikut ini : 1) Beban mati total dari struktur bangunan 2) Bila digunakan dinding partisi pada petencanaan lantai maka harus diperhitungkan tambahan beban sebesar 0,5 kpa. 3) Pada gudang-gudang dan tempat-tempat penyimpanan barang maka sekurangkurangnya 25 % dari beban hidup rencana harus diperhitungkan. 4) Beban tetap total dari seluruh peralatan dalam struktur bangunan harus diperhitungkan Beban khusus (Aksi-aksi lainnya) Setiap aksi yang dapat mempengaruhi kestabilan, kekuatan, dan kemampuan layan struktur, termasuk beban khusus, diantaranya : Gerakan-gerakan pondasi Perubahan temperatur Deformasi aksial akibat ketaksesuaian ukuran Pengaruh-pengaruh dinamis Pembebanan pelaksanaan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 8

32 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya 2.4. PERHITUNGAN KOMBINASI PEMBEBANAN (BEBAN MATI, BEBAN HIDUP, BEBAN ANGIN, BEBAN KHUSUS DAN BEBAN GEMPA) 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 (SNI,2000): 1) Beban hidup dan mati seperti disyaratkan pada SNI atau penggantinya. 2) Untuk perencanaan keran (alat pengangkat), semua beban yang relevan yang disyaratkan pad SNI atau penggantinya. 3) Untuk perencanaan pelataran tetap, lorong pejalan kaki, tangga, semua beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI , atau penggantinya. 4) Untuk perencanaan lift, semua beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI , atau penggantinya. 5) Pembebanan gempa sesuai dengan SNI , atau penggantinya. 6) Beban-beban khusus lainnya, sesuai kebutuhan. Kombinasi beban yang harus diperhitungkan dalam penentuan struktur baja sesuai metode LRFD, adalah sebagai berikut : - 1,4 D - 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) - 1,2 D + 1,6 (la atau H) + (γ L.L atau 0,8.W) - 1,2 D + 1,3 W + γ L.L + 0,5 (La atau H) - 1,2 D ± 1,0 E + γ L.L - 0,9 D ± (1,3 W atau 1,0 E) Keterangan : D : Adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tanga, dan peralatan layan tetap. L : Adalah beban hidup yang ditimbulakn oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lainlain. La : 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 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 9

33 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya E : Adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI , atau penggantinya. Pada table di bawah ini dicantumkan berbagai kombinasi beban yang harus diperhitungkan dalam perencanaan struktur baja, menurut konsep Tata Cara Perencanaan Konstruksi Baja untuk Bangunan Gedung yang dikeluarkan oleh Ditjen Cipta Karya Dept. PU. A. Kuat perlu U yang menahan beban mati D dan beban hidup L paling tidak harus sama dengan U = 1,2 D + 1,6 L B. Bila ketahanan struktur terhadap beban angin W harus diperhitungkan dalam perencanaan, maka pengaruh kombinasi beban D, L dan W berikut harus dipelajari untuk menentukan nilai U yang terbesar. U = 0,75 (1,2D + 1,6L + 1,6W) Dimana kombinasi beban harus memperhitungkan kemungkinan beban hidup L yang penuh dan kosong untuk mendapatkan kondisi yang paling berbahaya dan U = 0,9D + 1,3W Dengan catatan bahwa untuk setiap kombinasi beban D, L, dan W akan diperoleh kekuatan U yang tidak kurang dari U = 1,2D + 1,6L. Disamping itu factor reduksi kekuatan, yang memperhitungkan ketidakpastian besarnya kekuatan nominal yang dimiliki elemen-elemen struktur dapat dilihat pada table di bawah ini : Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 10

34 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya No. Tabel 2.3 Faktor Reduksi Kapasitas Rencana Faktor Reduksi 1. Komponen yang menerima momen lentur o Tumpuan lateral penuh o Segmen tanpa tumpuan lateral penuh o Pelat badan yang memikul geser o Pelat badan yang memikul geser o Pelat badan pada tumpuan o Pengaku 2. Komponen yang menerima gaya aksial o Kapasitas penampang o Kapasitas komponen struktur 3. Komponen yang menerima gaya tarik aksial o Terhadap kuat tarik leleh o Terhadap kuat tarik lentur 4. Komponen yang menerima aksi-aksi kombinasi o Kuat lentur atau geser o Kuat tarik o Kuat tekan 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,85 0,85 0,90 0,75 0,90 0,90 0,85 5. Komponen sambungan selain baut, pasak, atau las 0,90 6. o Sambungan di baut o Baut yang memikul geser o Baut yang memikul tarik o Baut yang memikul kombinasi geser dan tarik o Lapis yang memikul tumpu o Group baut (kelompok baut) 7. Sambungan Pasak dan Sambungan Pen o Pasak yang memikul geser o Pasak yang memikul tumpu o Pasak yang memikul momen o Lapis yang memikul tumpu 8. Sambungan Las o Las tumpul penetrasi penuh o Las sudut dan tumpul penetrasi tidak penuh o Las slot dan sumbat 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,80 0,80 0,80 0,90 0,90 0,75 0,75 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 11

35 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya RANGKUMAN Beban-beban yang umum terjadi pada struktur baja dapat dikelompokan menjadi : - Beban mati. - Beban hidup. - Beban gempa. - Beban angin. - Beban tekanan tanah dan air. - Beban khusus. Beban mati adalah beban kerja akibat gravitasi yang posisinya tetap.contoh beban mati diantaranya : berat struktur, penutup lantai, penutup atap, dinding, plafon, perlengkapan yang digantungkan pada struktur. Beban hidup adalah beban pada struktur yang besar dan lokasinya berpindah-pindah, contohnya : kendaraan, barang-barang dalam gudang dsbnya. Beban khusus adalah setiap aksi yang dapat mempengaruhi kestabilan, kekuatan dan kemampuan layan struktur, diantaranya : perubahan temperatur, deformasi aksial akibat ketaksesuaian ukuran dsbnya. Dalam menghitung gaya-gaya dalam akibat beban luar dan berat sendiri struktur, maka kombinasi pembebanan perlu dilakukan (beban mati, beban hidup, beban angin, beban khusus dan beban gempa). Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 12

36 BAB II Perhitungan Beban Mati Dan Beban Hidup, Beban Angi, Beban Gempa, Dan Beban Khusus Serta Kombinasi Pembebanannya ELEMEN KOMPETENSI & KRITERIA UNJUK KERJA (KUK) 1. Menghitung beban mati dan beban hidup, beban angin, beban gempa dan beban khusus serta kombinasi pembebanannya 1 Berat sendiri plat, atap, dinding, berat sendiri balok, beban hidup, beban (Mekanikal) & (Elektrikal) dihitung. LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan beban mati dan berilah contohnya. 2. Sebutkan tipe pembebanan yang saudara ketahui. 3. Berikan contoh tentang beban hidup 2 Beban angin, beban gempa dan beban khusus (jika ada) dihitung. 3 Kombinasi (pembebanan) (beban mati, beban hidup, beban angin, beban khusus dan beban gempa) dihitung sesuai ketentuan / code. 1. Jelaskan sifat beban angin pada bangunan gedung. 2. Apa yang dimaksud dengan beban mati dan beban hidup? 3. Sebutkan beberapa contoh yang termasuk beban khusus 1. Sebutkan akibat dari beban-beban dalam SNI Sebutkan kombinasi beban yang harus diperhitungkan dalam penentuan struktur baja sesuai metode LRFD. 3. Sebutkan komponen-komponen dalam factor reduksi. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) II - 13

37 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer BAB III MENGHITUNG BESARAN MOMEN LENTUR, MOMEN PUNTIR, GAYA LINTANG DAN GAYA NORMAL BAIK SECARA MANUAL ATAU PROGRAM KOMPUTER 3.1. UMUM Untuk mampu menghitung momen lentur,momen puntir, gaya lintang dan normal, maka pemahaman terhadap ilmu gaya sangat penting dikuasai. Selain pengetahuan tentang sifat-sifat baja (profil) sangat mendukung dalam menentukan besaran-besaran daripada gaya-gaya dalam PERHITUNGAN LUAS PENAMPANG, MOMEN INERSIA, MODULUS ELASTISITAS TIAP ELEMEN STRUKTUR Sifat-sifat dan Mutu baja Sifat-sifat baja bergantung sekali kepada kadar zat arang (karbon), semakin bertambah kadar carbonnya semakin naik tegangan patah dan regang. Yang terpenting dari bahan baja untuk diketahui sehubungan dengan analisis metode LRFD adalah sifat-sifat mekanik baja yang umumnya dinyatakan dengan kurva tegangan-regangan yang diperoleh dari hasil pengujian tarik suatu baja lunak (ASTM A-36, atau BJ 33-52, dan yang sejenis lainnya) seperti gambar. Plastic Strain Hardening Stress Fy Fu Elastic Fy Strain Gambar 3.1 Kurva Tegangan - Reganan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 1

38 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer Terminologi elastic, plastic atau inelastic, strain hardening, modulus elastistas, tegangan leleh (Fy), tegangan batas (Fu), dan daktilitas, merupakan perilaku dan besaran-besaran yang umum dipakai dalam menentukan kekuatan dan perubahan bentuk struktur. a. Domain elastik adalah domain dimana bahan atau struktur mempunyai kemampuan untuk kembali pada bentuk asalnya, setelah beban-beban yang bekerja padanya dihilangkan. b. Domain inelastik adalah lawan dari domain elastik, yaitu bahan atau struktur tidak mempunyai kemampuan lagi untuk mengembalikan struktur kembali ke bentuk asalnya, sehingga terjadi perubahan bentuk permanen (residual deformation, sehingga terjadi sejumlah tegangan, residual stress). c. Daktilitas adalah kemampuan bahan atau struktur untuk melakukan perubahan bentuk dalam domain inelastik, dinyatakan dengan nilai perbandingan antara perubahan bentuk batas dengan perubahan bentuk pada saat keadaan leleh (inelastik) yang pertama kali dicapai. Sifat Mekanis Baja : Modulus elastisitas : E = Mpa = 2, Kg/cm2 Modulus geser : G = Mpa Angka Poisson : = 0,30 Koefisien Pemuaian : = / C Untuk baja, tegangan leleh/kekuatan leleh dibatasi oleh regangan 0,2%. Mutu baja yang digunakan : Jenis Baja Tabel 3.1. Mutu baja yang digunakan Tegangan Putus Tegangan leleh Minimum Minimum fu (Mpa) fy (Mpa) Peregangan Minimum (%) Bj Bj Bj Bj Bj Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 2

39 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer Profil-Profil Baja Yang Digunakan A. Profil IWF, HF Cara penulisan : WF 500 x 300 x 9 x 11 tw = 9 d = 500 Dipakai pada elemen struktur : balok, kolom portal. tf = 11 bf = 300 B. Profil Siku-Siku/Angle (sama kaki atau tidak sama kaki) 60 6 Cara penulisan : L 60 x 60 x 6 Digunakan pada elemen struktur : rangka batang, baik untuk kolom, balok, dan sebagai sambungan. 60 C. Profil Kanal/Channel 11,5 Cara penulisan : C 200 x 75 x 8,5 x 11, ,5 Digunakan pada elemen struktur : rangka batang pada jembatan, kolom, dan balok. 75 D. Profil Kanal Kait/Lip Channel Cara penulisan : C 150 x 50 x 3,2 x ,2 Digunakan pada elemen struktur : gording E. Profil Pipa/Tabung Cara penulisan : 50,8 / 3 3 Digunakan pada elemen struktur : rangka batang bidang maupun ruang, kolom. 50,8 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 3

40 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer F. Profil Tabung/Tube/ Hollow Section Cara penulisan : HS 100 x 50 x 2,3 2, Digunakan pada elemen struktur : balok-balok ringan, rangka batang, jika berukuran besar dapat digunakan untuk kolom. G. Profil T (Tee) Cara penulisan : 198 x 199 x 7 x 11 Digunakan pada elemen struktur : rangka-rangka batang dan sambungan Perhitungan Luas Penampang Luas penampang baja sangat berpengaruh terhadap kekuatan baja akibat gaya yang harus dipikul oleh baja tersebut. Ada beberapa pengertian tentang luas penampang yang harus diketahui, diantaranya : Luas bruto : A bruto Luas netto : A netto Luas netto effektif a. Luas bruto (A bruto) Luas bruto adalah luas penampang utuh dari suatu profil baja, tanpa adanya perlemahan (lubang). b b t A = b. t b. Luas Netto (A netto) Lubang Segaris Luas netto adalah luas penampang utuh dari suatu baja profil dikurangi luas lubang (perlemahan akibat lubang baut). Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 4

41 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer Jumlah lubang = n (dalam 1 baris) A netto = b. t n. A lubang A lubang = d1. t (d1 = diameter lubang) Jika letak lubang tidak segaris : Kasus 1 Caranya : Kita tinjau beberapa potongan dan luas penampang netto untuk setiap potongan kita hitung dan ambil nilai yang terkecil. Tinjau potongan yang melalui No pot a a A netto = A bruto 1. A lubang - Tinjau potongan yang melalui 1 dan 4, yaitu pot b b : Jarak horizontal luang 1 dan 4 dinamakan s Jarak vertikal lubang 1 dan 4 dinamakan u A netto = A bruto 2. A lubang + (s2.t)/(4. u); dimana t = tebal pelat - Bandingkan dengan syarat PPBBI ps : A netto = 85 %. A bruto - Dari ketiga nilai A netto tersebut kita pilih nilai yang paling kecil. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 5

42 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer Kasus 2 : Tinjau potongan 1 yang melalui A dan B : A netto = A bruto 2. A lubang Tinjau potongan 2 ang melalui A C B : A netto A bruto 3. A lubang 2 2 S1. t S1. t 4. u 4. u 1 2 Tinjau potongan 3 yang melalui lubang A C D : A netto A bruto 3. A lubang 2 2 S1. t S 2. t 4. u 4. u 1 2 Bandingkan dengan syarat PPBBI : A netto = 85 %. A bruto Dari keempat nilai tersebut, pilih nilai terkecil. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 6

43 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer Kasus 3 : Jarak lubang dalam arah horizontal = s Jarak lubang dalam arah vertkal adalah u 1 dan u 2 U2 = gb + ga t Tinjau potongan 1 1, yang melalui A dan E : Anetto 1-1 = A profil 2 A lubang Tinjau potongan 2 2, yang melalui lubang B,D,F : A netto 2 2 A profil 3. A lubang 2 s. t 4. u 1 2 s. t 4. u 2 dimana u2 = gb + ga t Bandingkan hasilnya dengan syarat PPBBI, dimana : A netto = 85 %. A profil, ambil nilai yang terkecil Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 7

44 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer c. Luas netto effektif Pada batang tarik dimana elemen-elemen tariknya tidak sebidang seperti gambar 3.2 dibawah ini. Gambar 3.2 Elemen-elemen tariknya tidak sebidang Gaya N (tarik) disalurkan dari pelat 1 ke profil 2 melalui sarana penyambungan (baut, paku keling, dll). Harga N yang diijinkan lebih kecil daripada A netto. σ rata-rata Jadi ada harga luas netto efektif (Ae) Ae = Ct. An Dimana : Ae Ct An : luas netto efektif : faktor reduksi : luas netto Untuk semua bentuk dan penampang built up, dimana julah baut dalam 1 baris searah gaya minimum 3 buah, maka Ct = 0,85 Untuk batang dimana jumlah baut dalam 1 baris searah gaya minimum 2 buah, maka Ct = 0,75. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 8

45 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer 3.3. PERHITUNGAN MOMEN PRIMER, KEKAKUAN, FAKTOR DISTRIBUSI Dalam menghitung nilai-nilai momen primer, kekakuan dan faktor distrubusi sangat tergantung pada bentuk konstruksinya dan baja profil yang digunakan dalam perencanaan, termasuk metode perhitungan gaya-gaya dalamyang akan digunakan. Beberapa metode klasik dalam mekanika teknik yang bisa digunakan, diantaranya : - Metode Cross - Slope deplection - Metode Kany - Metode Takabeya Metode diatas efektif digunakan jika konstruksi baja yang akan dianalisis cukup sederhana, namun jika konstruksi yang akan dianalisis cukup kompleks maka metode klasik tidak efektif lagi digunakan, karena selain sulit juga memakan waktu yang lama. Untuk itu penggunaan metode modern sangat membantu dalam menghitung besar-besaran yang diinginkan, yaitu metode dengan menggunakan sistem matrix. Metode ini dikembangkan dengan bantuan komputer untuk mempercepat proses perhitungannya PERHITUNGAN GAYA DALAM UNTUK TIAP KOMBINASI BEBAN SECARA MANUAL Seperti telah dijelaskan pada subbab 3.3, bahwa subbab inipun termasuk dalam materi mekanika teknik (Ilmu Gaya), sehingga diharapkan kepada para peserta pelatihan agar dapat menguasai bidang mekanika teknik, agar dapat mendukung penguasaan terhadap perencanaan struktur baja. Dibawah ini disajikan langkah-langkah dalam menghitung gaya-gaya dalam, yaitu Identifikasi beban-beban yang harus dipikul oleh struktur, diantaranya : - Beban akibat berat sendiri struktur. - Beban akibat tekanan angin. - Beban akibat penutup atap, dinding, plafon dsbnya. - Beban akibat peralatan atau asesoris dari mekanikal & elektrikal. - Beban akibat gaya gempa. - Beban hidup. - Beban akibat tekanan tanah dan atau hidorstatik. Hitung besarnya beban-beban tersebut. Rencanakan baja profil yang akan digunakan sebagai asumsi awal. Tentukan besaran nielai momen inersia (Ix, Iy), momen kelembaman (Wx, Wy) dan luas penampang profil (A) (dapat dilihat pada tabel baja). Hitung faktor kekakuan dari masing-masing struktur (batang ). Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 9

46 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer Tentukan metode yang akan digunakan dalam menghitung gaya-gaya dalam, misalnya Takabeya (metode klasik). Hitung nilai distribusi momen (sesuai metode yang digunakan). Lakukan perhitungan gaya-gaya dalam. 3.5 PROGRAM KOMPUTER Untuk menghitung struktur baja, pada saat ini sudah banyak program-program komputer yang digunakan (software), diantaranya : - SAP - STADPRO - SANSPRO - Dsbnya Dalam modul pelatihan ini, tidak mungkin dijelaskan tentang penggunaan program komputer (software) untuk analisis struktur baja, mengingat waktu pelatihan relatif singkat. Untuk itu kepada peserta pelatihan, diharapkan dapat menguasai salah satu software diatas. 3.6 MODEL STRUKTUR BANGUNAN, INPUT DATA STRUKTUR DAN PROSES ANALISIS STRUKTUR DENGAN PROGRAM KOMPUTER YANG TEPAT Dalam menentukan software yang tepat yang akan digunakan dalam analisis struktur baja tidak ada ketentuan yang khusus, namun tergantung pada kebiasaan dan pengalaman dari perencana itu sendiri. Untuk menganalisis struktur baja dengan menggunakan program komputer, maka data-data yang perlu dimasukkan diantaranya : Sistem Struktur (dua dimensi atau tiga dimensi). Geometrik (Bentuk bangunan, dengan skala yang benar). Beban-beban (beban mati, beban hidup, beban gempa, beban angin, beban khusus jika ada, dsbnya). Kombinasi pembebanan. Data profil baja yang direncanakan (dimensi penampang). Jenis tumpuan. Untuk proses analisis strukturnya, disarankan para peserta pelatihan sudah menguasai salah satu dari program komputer diatas. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 10

47 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer RANGKUMAN Sifat mekanis baja yang penting dalam perencanaan struktur baja, adalah : - Modulus elastisitas E = Mpa = 2, Kg/cm 2 - Modulus geser G = Mpa - Angka Poisson μ = 0,30 - Koefisien Pemuaian α = / o C Luas penampang baja sangat berperan dalam mempertahankan stabilitasnya akibat gaya yang harus dipikulnya. Beberapa istilah mengenai luas penampang baja, diantaranya : - Luas bruto, adalah luas total penampang baja (profil) tanpa adanya perlemahan akibat lubang. - Luas netto, adalah luas penampang baja (profil) sesudah dikurangi luas lubang untuk penyambungan (baut, paku keling) - Luas efektif, adalah luas penampang utuh dari baja profil dikurangi luas lubang dikalikan dengan faktor reduksi akibat gaya yang bekerja tidak sebidang dengan baja profil. Langkah-langkah menghitung gaya-gaya dalam, adalah : - Identifikasi beban-beban yang harus dipikul oleh struktur - Hitung beban-beban tersebut - Rencanakan baja profil yang akan dipakai - Tentukan besaran momen inersia, momen kelembaman dan luas penampang - Hitung factor kekakuan dari masing-masing struktur (batang) - Tentukan metode yang akan digunakan dalam menghitung gaya-gaya dalam - Hitung besaran distribusi momen - Lakukan perhitungan gaya-gaya dalam Program komputer yang umum digunakan untuk menganalisis struktur baja, diantaranya : - SAP - STADPRO - SANSPRO. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 11

48 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer Input data untuk analisis dengan program komputer, adalah : - Sistem struktur (dua dimensi atau tiga dimensi). - Geometrik (bentuk bangunan). - Beban-beban (beban mati, beban hidup, beban gempa, beban angin, beban khusus). - Kombinasi pembebanan. - Data profil baja yang direncanakan. - Jenis tumpuan. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 12

49 BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer ELEMEN KOMPETENSI & KRITERIA UNJUK KERJA (KUK) 2. Menghitung besaran momen lentur, momen puntir, gaya lintang dan gaya normal baik secara manual atau program komputer 1 Perhitungan luas penampang, inersia, momen kodulus elastisitas tiap elemen struktur LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI 1. Apa yang terpenting dari bahan baja untuk diketahui sehubungan dengan analisis metode LRFD. 2. Jelaskan yang dimaksud dengan Domain elastik. 3. Ada beberapa pengertian tentang luas penampang yang anda ketahui? 4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan luas bruto. 5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan luas netto? 2 Perhitungan momen promer, kekauan, faktor distribusi 1. Sebutkan beberapa metode klasik dalam mekanika teknik yang bisa digunakan? 2. Metode klasik lebih efektif digunakan pada konstruksi baja yang bagaimana? 3. Metode modern apa digunakan dalam menghitung besar-besaran yang diinginkan? 3 Perhitungan gaya dalam untuk tiap kombinasi pembebanan secara manual 1. Sebutkan langkah-langkah menghitung gaya-gaya dalam? 2. Identifikasi beban-beban apa saja yang harus dipikul oleh struktur? : 3. Sebutkan metode yang akan digunakan dalam menghitung gaya-gaya dalam? Yaitu : 4 Program komputer yang akan digunakan 1. Sebutkan program komputer apa yang umum digunakan untuk menganalisis Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 13

50 ditentukan sesuai dengan model struktur. 5 Model struktur bangunan, input data struktur dan proses analisis struktur dengan program computer yang tepat BAB III Menghitung Besaran Momen Lentur, Momen Puntir, Gaya Lintang Dan Gaya Normal Baik Secara Manual Atau Program Komputer struktur baja? 1. Data-data yang perlu dimasukkan Untuk menganalisis struktur baja dengan menggunakan program komputer? 2. Beban apa saja yang dgunakan pada 3. struktur bangunan? Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) III - 14

51 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer BAB IV MENENTUKAN GAYA-GAYA DALAM MAKSIMUM SECARA MANUAL ATAU PROGRAM KOMPUTER 4.1. UMUM Kekuatan struktur suatu bangunan merupakan kriteria utama dalam perencanaan bangunan. Tanpa kekuatan, bangunan tidak dapat berdiri, bahkan bangunan yang direncanakan tidak akan pernah terbangun. Untuk itu perlu diketahui gaya-gaya dalam yang terjadi pada struktur, sehingga stabilitas struktur yang merupakan faktor kinerja mampu menerima gaya-gaya luar. Gaya-gaya dalam yan harus diperhitungkan, diantaranya adalah : - Momen lentur dan puntir - Gaya lintang - Gaya Normal (Tarik dan Tekan) Salah satu metode analisis struktur baja yang sering digunakan pada saat ini adalah metode LRFD MOMEN (LENTUR DAN PUNTIR) MAKSIMUM UNTUK TIAP ELEMEN STRUKTUR Perencanaan Untuk Lentur 1) Lentur terhadap sumbu utama kuat Suatu komponen struktur yang memikul lentur terhadap sumbu kuat (sumbu x), dan dianalisis dengan metode elastis harus memenuhi M ux M n Keterangan: Mux : Adalah momen lentur terfaktor terhadap sumbu-x : Adalah faktor reduksi = 0.9 Mn : Adalah kuat nominal dari momen lentur penampang Mn : Diambil nilai yang labih kecil dari kuat nominal penampang untuk momen lentur terhadap sumbu-x yang ditentukan oleh Butir 2.2, atau kuat nominal komponen struktur untuk momen lentur terhadap sumbu-x yang Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 1

52 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer ditentukan oleh Butir 8.3 pada balok biasa atau Butir 8.4 khusus untuk balok pelat berdinding penuh, N-mm. 2) Momen lentur terhadap sumbu lemah Suatu komponen struktur yang memikul momen lentur pada sumbu lemahnya (sumbu-y), dan dianalisis dengan metode elastis harus memenuhi M uy M n Keterangan: M uy adalah momen lentur perlu terhadap sumbu-y M n adalah kuat lentur nominal penampang terhadap sumbu-y 3) Analisis plastis Suatau komponen struktur yang dianalisis dengan metode plastis harus memenuhi syarat sebagai berikut: a) Berpenampang kompak (lihat Tabel halaman 30. Tatacara Perencanaan Struktur Baja untuk Gedung / SNI Baja b) Memenuhi L Lp (lihat Tabel 8.3-2);SN1 Baja c) Memenuhi syarat 24.08tw Rb h d) Memenuhi persyaratan berikut ini: 3 Efy Mu Mn Keterangan: Mu adalah momen lentur rencana yang dihitung menurut Butir Mn adalah kuat lentur nominal penampang yang ditentukan pada Butir 2.2 4) Lentur terhadap sumbu sembarang (bukan sumbu utama) a) Suatu komponen struktur yang karena adanya kekangan, melentur pada suatu sumbu yang bukan sumbu utamanya harus memenuhi ketentuan pada Butir 11; SNI Baja b) Suatu komponen struktur yang tanpa dikekang melentur terhadap suatu sumbu yang bukan sumbu utamanya harus memenuhi ketentuan Butir 11 SNI Baja Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 2

53 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 5) Kombinasi lentur dengan gaya geser atau aksial a) Suatu komponen struktur yang dibebani kombinasi lentur dan gaya geser harus memenuhi ketentuan Butir 2.1 dan 8.9, SNI Baja b) Suatu komponen struktur yang dibebani kombinasi lentur dan gaya tekan atau tarik aksial harus memenuhi ketentuan pada Butir 11. SNI Baja Kuat Nominal Lentur Penampang Dengan Pengaruh Tekuk Lokal 1) Batasan momen a) Momen leleh My adalah momen lentur yang menyebabkan penampang mulai mengalami tegangan leleh yaitu diambil sama dengan ƒ ys dan S adalah modulus penampang elastis b) Kuat lentur plastis Mp momen lentur yang menyebabkan seluruh penampang mengalami tegangan leleh herus diambil yang lebih kecil dari ƒyz atau 1.5 My, dan Z adalah modulus penampang plastis c) Momen batas tekuk Mr diambil sama dengan S(ƒy - ƒr) dan ƒr adalah tegangan sisa d) Perhitungan modulus penampang elastis dan plastis harus dilakukan secermat mungkin dengan memperhitungkan adanya lubang-lubang, perbedaan tegangan leleh pada penampang hibrida, letak pelat tarik dan tekan, dan arah/sumbu lentur yang ditinjau sedemikian sehingga kuat momen yang dihasilkan berada dalam batas-batas ketentuan yang dapat diterima. 2) Kelangsingan penampang Pengertian penampang kompak, tak-kompak, dan langsin suatu komponen struktur yang memikul lentur, ditentukan oleh kelangsingan elemen-elemen tekannya yang ditentukan pada Tabel SNI Baja 3) Penampang kompak Untuk penampang-penampang yang memenuhi p, kuat lentur nominal penampang adalah Mn = Mp. 4) Penampang tak kompak Untuk penampang yang memenuhi p < r, kuat lentur nominal penampang ditentukan sebagai berikut: Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 3

54 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Mn Mp Mp Mr p r p 5) Penampang langsing Untuk pelat sayap yang memenuhi r, kuat lentur nominal penampang adalah: Mn = Mr( r/ ) 2 Harga-harga r, p, g, lihat Butir Kuat lentur Nominal Penampang Dengan Pengaruh Tekuk Lateral 1) Batasan momen a) Untuk pelat badan yang memenuhi r, kuat lentur nominal penampang ditentukan pada Butir 8.4 b) Batasan My, Mp, dan Mr dianut sesuai dengan Butir c) Momen kritis Mcr ditentukan dalam Tabel d) Faktor pengali momen Cb ditentukan oleh persamaaan 12,5 Mmax Cb = 2,3 2,5 Mmax + 3MA + 4 MB + 3 MC Dengan M max adalah momen maksimum pada bentang yang ditinjau serta M A, M B, M C adalah masing masing momen pada ¼ bentang, tengah bentang, dan ¾ bentang komponen struktur yang ditijau. Tabel 4.1 Momen kritis untuk tekuk lateral Profil Profil I dan kanal ganda M cr E 2 Cb E Iy GJ + Iy Iw L L Profil kotak pejal atau berongga 2 Cb E JA L / ry Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 4

55 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 2) Pengekangan Lateral Kuat komponen struktur dalam memikul momen lentur tergantung dari panjang bentang antara dua pengekang lateral yang berdekatan, L. Batas batas pengekang lateral ditentukan dalam Tabel ) Bentang pendek Untuk komponen struktur yang memenuhi L L p kuat nominal komponen struktur terhadap momen lentur adalah : M n = M p Tabel 4.2 Bentang untuk pengekangan lateral Profil L p L r Profil I dan kanal ganda E 1,76 ry X1 fy fl ry X2 fl 2 ry = Iy A fl = fy - fr X1 = EGJA Wx 2 X2 = 4 Wx 2 Iw Profil kotak pejal atau berongga 0,13 E ry JA 2 E ry GJ Iy JA Mp Mr 4) Bentang menengah Untuk komponen struktur yang memenuhi L p L L r, kuat nominal komponen struktur terhadap momen lentur adalah : (Lr L) Mn = Cb Mr + (Mp Mr) (Lr Lp) Mp Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 5

56 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 5) Bentang Panjang Untuk komponen struktur yang memenuhi Lr L, kuat nominal komponen struktur terhadap lentur adalah M n = M cr M p 6) Kuat lentur nominal balok pelat berdinding penuh (a) Batasan Momen a. Balok pelat berdinding penuh dalam hal ini adalah balok yang mempunyai ukuran h/t w > r. Kuat lentur nominal komponen struktur dinyatakan dengan M n = K g. S f cr Keterangan : f cr = Tegangan kritis yang ditentukan oleh butir , atau S = Modulus penampang yang ditenukan sesuai butir , mm 3 K g = Koefisien balok pelat berdinding penuh K g ar h t w 2550 fcr a r = Perbandingan luas pelat badan terhadap pelat sayap tekan h = Tinggi bersih balok pelat berdinding penuh (dua kali jatak dari garis netral ketempat mulai adanya alat penyambung sisi tekan), mm b. Faktor pengali momen Cb ditentukan oleh persamaan (2.3) (b) Kuat lentur berdasarkan factor kelangsingan Untuk kuat lentur balok pelat berdinding penuh diambil nilai terkecil dari keruntuhan akibat tekuk torsi lateral yang tergantung panjang bentang dan akibat tekuk lateral yang ditentukan oleh tebal pelat sayap. (c) Faktor kelangsungan berdasarkan panjang bentang Faktor kelangsingan berdasarkan panjang bentang ditentukan dengan persamaan : G = L / r t Keterangan : L = jarak antara pengekang lateral, mm Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 6

57 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer r t = jari jari grasi daerah pelat sayap ditambah 1/3 bagian pelat badan yang mengalami tekan, mm Batas batas kelangsingan adalah : E y 1,76 r 4, 4 f y f y E (d) Faktor kelangsingan berasarkan tebal pelat sayap Faktor kelangsingan berasarkan tebal pelat sayap dinyatakan dengan persamaan : bf G 2t f Batas kelangsingannya adalah : E r 0,38 r 1,35 f k e 4 h t w y Dengan 0,35 k e k 0,763 e E f y (e) Kasus G p Komponen struktur yang memenuhi G p maka : f cr = f y (f) Kasus p G r Komponen yang memenuhi p G r maka : f cr C b f y G 1 2 r f p y p (g) Kasus r G Komponen struktur yang memenuhi r G maka : f cr f c 2 r G Dengan f c Cb f 2 y f y Jika ditentukan oleh tekuk torsi lateral f c = f y / 2 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 7

58 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 4.3. GAYA LINTANG MAKSIMUM UNTUK TIAP ELEMEN STRUKTUR Jika gaya geser (lintang) yang besar bekerja pada badan profil (misalnya pada kasus gaya geser dekat perletakan), balok akan meleleh akibat lendutan yang besar. Efek dari gaya geser (lintang) adalah mengurangi daya pikul balok. Tinjau balok terjepit dimana ujung bebasnya dibebani gaya terpusat. Gambar 4.1 Diagram Tegangan Pada potongan B, eluruhnya flens sudah meleleh sehingga geser dipikul oleh bagian badan yang masih elastis. Pada potongan C, tegangan geser mencapai tegangan lelehnya pada lokasi garis berat penampangnya. Ada 2 kemungkinan kegagalan akibat geser, yaitu : a. Bagian badan yang meleleh karena perbandingan geser terhadap momen lentur, yang besar. b. Setelah balok menjadi plastis sebagian (pada penampang kritis) akibat momen lentur, maka tegangan geser pada garis berat penampang mencapai keadaan meleleh (potongan C) Tinjau dulu kasus a Gaya geser maksimum V = τy.tb (h 2 ts) Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 8

59 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer y Jika : V 3 y Sehingga : V. tb.( h 2. ts) 3 Tinjau kasus b : Diagram tegangan geser berbentuk parabola. max 3 2 t b V (2. yo 3 V 4t. yo b dimana y y 3 dan V M a ps jadi : y 3 M ps 3 4at.. yo b Mps didefinisikan sebagai momen dimana tegangan geser pada lokasi garis berat penampang mencapai leleh. Harga Mps dihitung langsung dari distribusi tegangan lentur pada potongan C dengan menggunakan rumus : Mps = Mp 1/3. σy. t b.y o 2 Umumnya dalam perencanaan balok terhadap geser + momen, digunakan rumus : V y. tb.( h 2. ts) 3 Untuk profil WF : V max 0,54. y. t b. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 9

60 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer V max 0,55.. t h AISC y b. Dari PPBBI ps : Qmax yang diijinkan adalah : Q max = 0,58. σ 1. A 1 A 1 : bagian badan yang memikul geser 4.4. GAYA NORMAL MAKSIMUM UNTUK TIAP ELEMEN STRUKTUR Dalam memperhitungkan gaya Normal yang terjadi pada sebuah batang baja profil, ada dua buah gaya yang harus diperhitungkan, yakni : a. Gaya normal bersifat Tarik b. Gaya normal bersifat Tekan Dari kedua buah gaya tersebut diatas, gaya yang tekan adalah gaya yang paling berbahaya, hal ini berkaitan dengan sifat baja yang lemah terhadap bahaya tekuk. Untuk pembahasan gaya normal aksial sentris yang bersifat tekan harus memeperhitungkan terjadinya pada batang baja Batang Tarik Aksial Sentris Kuat tarik Rencana Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial sentries terfaktor, Nu harus memenuhi : Nu Nn Kuat tarik rencana, Nn, ditentukan oleh kondisi batas yang dialami batang tarik, dengan mengambil harga terkecil antara : a. Kondisi leleh : Nn = 0.90 A g f y b. Kondisi fraktur : Nn = 0.75 A e f y Dimana : A g = Luas penampang kotor A e = Luas penampang efektif (lihat penjelasan berikutnya) f y = Tegangan lelrh yang digunakan dalam desain f u = Kekuatan (batas) tarik yang digunakan dalam desain Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 10

61 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Penampang Efektif (A e) Elemen batang selain plat datar yang disambung akan mengalami tegangan tarik yang tidak merata seluas penampangnya pada daerah sambungan. Hal ini disebabkan adanya perubahan letak titik tangkap gaya P pada batang tarik : Di tengah bentang : Pada berat penampang Di daerah sambungan : Pada sisi luar penampang berbaut yang bersentuhan dengan elemen plat yang disambung. x X P L P Gambar 4.2 Penampang Efektif Untuk mengantisipasi hal ini, maka dalam analisis kondisi batas fraktur digunakan luas penampang efektif, A e : Dimana : A e = A. U x U : Koefisien reduksi = L Harga U dibatasi sebesar 0.9: namun dapat diambil lebih besar dari nilai ini apabila dapat dibuktikan dengan kriteria yang dapat diterima. x : Eksentrisitas sambungan L : Panjang sambungan dalam arah gaya yaitu jarak terjauh antara dua baut pada sambungan A :Harga luas penampang yang ditentukan menurut kondisi elemen tarik yang disambung, sebagai berikut : a. Apabila gaya tarik disalurkan hanya oleh baut : A = A nt = Luas penampang bersih terkecil antara potongan 1 3 dan potongan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 11

62 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 1 2 P 3 U U P Potongan 1-3 S : A nt = A g n d t S 2 t Potongan : A nt = A g n d t u Dimana : A g : Luas penampang kotor t : Tebal penampang d : Diameter lubang n : Banyaknya lubang dalam garis potongan s : Jarak antara sumbu lubang pada sejajar sumbu komponen struktur u : Jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu komponen struktur Dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh mlebihi 15% luas penampang utuh. b. Apabila gaya tarik disalurkan hanya oleh las memanjang ke elemen bukan plat, atau oleh kombinasi las memanjang dan melintang: A = A g I P P I c. Gaya tarik disalurkan hanya oleh las melintang : A = Luas penampang yang disambung las U = 1, bila seluruh tepi luar penampang di las Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 12

63 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer d. Gaya tarik disalurkan ke elemen plat oleh las memanjang kedua sisi bagian ujung elemen : w L A = A plat L 2 w U = w L 1.5 w U = w L w U = 0.75 Selain uraian tersebut diatas, ketentuan dibawah ini dapat digunakan : a. Penampang I atau T dengan b/h 2/3 : Sambungan pada plat sayap dengan n baut 3 per baris (arah gaya) U = 0.90 b. Seperti butir (a). tetapi untuk b/h 2/3, termasuk plat tersusun U = 0.85 c. Semua penampang dengan n baut = 2 per baris (arah gaya) U = 0.75 Contoh Soal : A. Kuat tarik Rencana Terlihat pada gambar. Kedua plat yang disambung memiliki terbuat dari bahan yang sama. Dengan besar f y = 240 Mpa, dan f u = 400 Mpa Tentukan besarnya beban rencana, Nu, yang dapat dipikul batang tarik? Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 13

64 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer P 30 cm 30 cm P 2 cm 2 cm Jawab : Karena kedua plat yang disambung terbuat dari bahan yang sama, maka beban rencana akan ditentukan oleh kuat tarik plat yang lebih kecil luas penampangnya, yaitu plat 2 x 15 cm 2. Kriteria desain : N u N n Kekuatan plat, N n ditentukan dari kondisi batas leleh dan fraktur : a. Plat leleh : N u = N n = 0.9 f y A g = 0.9 (2400 kg/cm 2 )(2 x 15 cm 2 ) = 64.8 ton b. Plat fraktur : N u = N n = 0.75 f u A e Dimana : A = A g = 2 x 15 cm 2 = 30 cm 2 L/w = 20/15 = 1.33, jadi U = 0.75 (1.5w L w) A e = A U = (30 cm 2 )(0.75) = 22.5 cm 2 N u = 0.75 (4000 kg/cm 2 )(22.5 cm 2 ) = 67.5 ton Dari kedua nilai kuat rencana, N u, yang menentukan adalah nilai yang lebuh kecil. N u 64.8 ton. B. Desain Penampang Gaya yang harus dipikul batang tarik sepanjang 10 meter, adalah : P D = 50 ton dan P L = 40 ton Rencanakan penampang batang tarik yang terbuat dari penampang I dengan f y = 240 Mpa dan f u = 400 Mpa dengan kombinasi beban : 1.4 P D dan (1.2 P D P L) Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 14

65 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Jawab : Beban rencana terfaktor, Nu : N u1 = 1.4 P D = 1.4 (50 ton) = 70 ton N u2 = 1.2 P D P L = 1.2 (50 ton) (40 ton) = 124 ton N u2 menentukan. Menghitung A g minimum : 1. Kondisi leleh : N u f y A g A gmin 124t cm 2 t m Batang Tekan Aksial Sentris Konsep perencanaan batang tekan * Kuat tekan komponen struktur yang memikul gaya tekan ditentukan: - Bahan 1. Tegangan leleh 2. Tegangan sisa 3. Modulus elastisitas - Geometri 1. Penampang 2. Panjang Komponen 3. Kondisi ujung dan penompang * Kondisi Batas : - Tercapainya Batas Kekuatan - Tercapainya Batas Kestabilan * Batas Kestabilan : Kondisi tekuk /batas kestabilan yang perlu diperhitungkan : - Tekuk lokal elemen plat - Tekuk lentur - Tekuk torsi atau kombinasi lentur dan torsi Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 15

66 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Tekuk Lentur o Kemungkinan-kemungkinan kondisi batas - Tercapainya batas kekuatan : * Komponen struktur mencapai tegangan lelah tanpa masalah kestabilan * Berdasarkan kekuatan penampang - Komponen struktur mengalami tekuk lentur elatis : * Berdasarkan persamaan kestabilan Euler - Dipengaruhi oleh ketidaksempurnaan awal Kuat Tekan Rencana Batas Kekuatan Metode LRFD Nu Nn = 0.85 Nn = Ag ƒ cr = Ag ƒ y = 1 untuk c 0,25 c = 1 Lk ƒ y i min E Dimana : Nu = Gaya tekan berfaktor = Gaya tekanan yang bekerja Nn = Kuat tekan nominal = Faktor reduksi kekuatan Ag = Luas besar penampang Fy = Tegangan leleh baja Batas kestabilan elastis Metode LRFD Nu Nn; = 0.85 ƒ y Nn = Ag ƒ cr = Ag Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 16

67 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer = 1.25 c Untuk c 1.2 c = 1 Lk ƒ y I min E = 1.25 Ag P Euler ƒ y Nn = 1 P Euler 1.25 Dimana : E = modulus elastisitas baja P Euler = 2 EI LK 2 Kekuatan batang memikul beban sampai leleh = Koefisien tekuk Batas kestabilan elastis AISC-LRFD N n = A g f cr Untuk kondisi tekuk elastis: c P Euler ƒ cr = ƒ y = c 2 Ag Nn = P Euler Batas kestabilan inelastic LRFD Nu Nn; c =0.85 ƒ y Nn = Ag cr = Ag Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 17

68 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 0.25 c 1.2 = c Batas kestabilan inelastic AISC- LRFD Fungsi interpolasi dengan angka keamanan berfariasi seperti pada ASD Fcm = (0.658 ^2 ) F y Faktor Panjang Tekuk Komponen struktur dengan gaya aksial murni umumnya merupakan komponen pada struktur segitiga (rangka-batang) atau merupakan komponen struktur dengan kedua ujung sendi.untuk kasus-kasus ini,factor panjang tekuk ditentukan tidak kurang dari panjang teoritisnya dari as-ke-as sambungan dengan komponen struktur lainnya. LK = kc I L BATAS KELANGSINGAN o Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan,angka perbandingan kelangsingan dibatasi : Lk 200 rmin o AISC (B7) menyatakan : KL/r preferably should not exceed 200 Tekuk Lokal o Tekuk local terjadi apabila tegangan pada elemen-elemen penampang mencapai tegangan kritis plat. o Tegangan kritis plat tergantung dari perbandingan tebal dengan lebar,perbandingan panjang dan tebal,kondisi tumpuan dan sifat material. o Perencanaan dapat disederhanakan dengan memilih perbandingan tebal dan lebar elemen penampang yang menjamin tekuk lokan tidak akan terjadi sebelum tekuk lentur.hal ini diatur dalam peraturan dengan membatasi kelangsingan elemen penampang komponen struktur tekan. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 18

69 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer =b / t < r Besarnya ditentukan dalam Tabel o Pemakain penampang yang memiliki kemungkinan tekuk local dan interaksi tekuk local dengan tekuk lentur tidak diatur pada peraturan Indonesia.AISC memberikan aturan dalam Appendix B5.3 Tekuk Lentur Torsi o Pada umunya kekuatan komponen struktur dengan beban aksial tekan murni ditentukan oleh tekuk lentur.efisiensi sedikit berkurang apabila tekuk lokal terjadi sebelum tekuk lentur. o Beberapa jenis penampang berdinding tipis seperti,l, T, Z, dan C yang umumnya mempunyai kekakuan torsi kecil,mungkin mengalami tekuk torsi atau kombinasi tekuk lentur- torsi. o Untuk kepraktisan perencanaan,peraturan tidak menyatakan perlu memeriksa kondisi tekuk torsi /lentur-torsi apabila tekuk lokal tidak terjadi kecuali untuk penampang L-ganda atau T. o Untuk komponen struktur dengan penampang L-ganda atau T harus dibandingkan kemungkinan terjadinya tekuk lentur pada kedua sumbu utama dengan tekuk torsi/lentur-torsi. PENAMPANG MAJEMUK Penampang strutur yang terdiri dari beberapa elemen yang dihubungkan pada tempat-tempat tertentu,kekuatannya harus dihitung terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan. klx o Kelangsingan arah sumbu bahan x = o Kelangsingan arah sumbu bebas bahan y = Ix k,l ky iy m o Kelangsingan ideal iy= 2 y + i 2 o Elemen batang harus lebih stabil dari batang majemuk iy x >1.2 > 1.2 i 50 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 19

70 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer i i Komponen Tekan : Contoh Soal 1. Tentukan gaya aksial terpaktor(nu = u Nu) dari kolom yang dibebani secara aksial pada gambar dibawah ini (fy=250 MPa) 4 m Propil yang digunakan IWF Dengan penampang sebagai berikut: A = 135 cm; Ix = 18,6 cm; iy = 7,04 cm a. Menentukan rasio kelangsingan Untuk kondisi yang ujung-ujungnya jepit dan sendi k:=0,8 Panjang tekuk : Lk 320 = = 45,45 iy 7,04 Lk = k.l = (0,8) (4 m) = 3,2 m Lk 320 = = 17,2 iy 18,6 Dari rasio kelangsingan didapat tekuk terjadi pada arah sumbu y (=sumbu lemah) karena : Lk Lk > Iy iy b. Menentukan c Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 20

71 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer c = 1 Lk fy iy E = (45,45) = 0,511 c. Menentukan daya dukung nominal tekan cek apakah perbandingan lebar terhadap tebal penampang lebih (kelangsingan plat ) kecil dari r. b 299 ƒ = = = 9.97 t 2(15) 250 r = = ƒ y ƒ r... OK ƒy Jadi tidak terjadi tekuk lokal,rumus Nu = Ag.ƒcr = Ag. Dapat digunakan < c < 1.2 maka = c = Kn d. Menentukan gaya aksial terfaktor : Nu Nu n Nu n = Faktor reduksi kekutan = 0.85 Nu (0.85)(2968.3) Nu = Kn Komponen Tekan : contoh soal 2 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 21

72 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Tentukan profil IWF untuk memikul beban beban aksial tekan berikut: beban mati (DL) =400 Kn, beban hidup (LL)= 700 Kn; Lk = 3 m, fy = 250 MPa. Solusi : a) Hitung beban ultimate Nu = (1.2) (400) + (1.6) (700) = 1600 KN b) Perkiraan luas penampang yang dibutuhkan dengan mengamsumsikan kelangsingan awal Lk Lk 300 = 50 atau imin = = = 6 cm imin c = = 1 Lk ƒy imin E 1 Lk (50) = = = c x = Nu n. Nn n Ag ƒcr Ag N u n ƒ cr 1600 x 10 3 Ag 250 (0.85) Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 22

73 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 8795 mm 2 = cm 2 c) Dari table propil, IWF Dengan besaran penampang: Ag = cm 2 Iy = 6 cm Ix = 14.6 cm d) Cek kelangsingan plat penampang: b f = = = 8.93; r = = t 2(14) f y r > f OK Asumsi tidak terjadi tekuk lokal terpenuhi. e) Cek kelangsingan terhadap tekuk global: Lk 300 = = 50 imin 6 Disini kebetulan asumsi dan hasil perhitungan kelangsingan berdasarkan penampang yang dipilih sudah sama, sehinga besaran besaran c dan tidak perlu dihitung kembali. f) Cek kapasitas penampang: Nu = Ag. ƒ cr = (101.5 x 10 2 ) (250 x 10-3 ) = Kn Nu n. Nn (0.85)(2172.5) Nu = 1600 Kn Kn OK Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 23

74 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Penampang yang dipilih ternyata memenuhi persyaratan dan cukup efisien. Komponen Tekan :Soal 3 Disain profil baja kanal untuk menahan beban seperti pada gambar dibawah ini. Gaya uplift 60 kn, dimana 55 kn adalah beban hidup, sisanya beban mati. fy= 400 MPa. 60 KN 1 Plat t = M 30 KN 30 KN Solusi : a) Hitung beban terfaktor Nu.beban tekan pada struktur adalah :120 kn 5 55 Nu = 1,2 (120) (120) = 188 Kn b) Karena panjang bentang cukup besar,diperkirakan persyaratan kelangsingan akan menentukan.perkirakan ratio kelangsingan mendekati nilai maksimum yang diijinkan untuk batang tekan utama : Lk Imin = 200,Asumsi k = 1.0 Lk 600 imin = = Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 24

75 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer c) Coba profil C 40 dengan besaran-besaran penampang sbb : h = 400 mm b = 100 mm t = 14 mm Ag = 9150 mm ix = 149 mm iy = 30,4 mm d) Cek kelangsingan pelat penampang: b f = = = 6,11; r = =15,18 t 18 fy f < r..... OK h w = = = 23,43; r = = 42,06 t 14 fy r < r..... OK Asumsi tidak terjadi tekuk lokal terpenuhi e) Cek kelangsingan terhadap tekuk global: Lk 600 = = 197,4 imin 3,04 f) Cek kapasitas penampang: 1 Lk fy c = imin E = (197,4) = 2, = 1,25 c 2 = 1.25 x 2,89 2 = 10, Nn= Agfcr =0,85 x 9150 x = N = 289,0 kn 10,44 Nu 188,0 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 25

76 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer = = 0, OK n Nn 298,0 Profil C 40 memenuhi persyaratan dan ekonomis. Komponen tekan : Contoh Soal 4. Beberapa besar gaya tekan ultimate yang dimiliki penampang berikut ini,panjang bentang 2,4 m 60 L Besar penampang: Fy = 240 Mpa kx = ky = 1.0 Ag = 655 mm ix = 18,7 mm ic = 20,0 mm Iy = mm iy = 11,1 mm in = 8,5 mm Iy = mm a. Cek tekuk lokal e = 10,5 mm f = = 8,57; r = = = 12,91 7 fy 249 f < r..... OK b. Estimasi jarak kopel minimum 40 7 K.Li imin = 0,75 KLk ix Li 2400 = 0,75 8,5 18,7 Li = 789 mm Ambil 3 daerah Li = = 800 mm c. Cek kestabilan elemen-elemen batang Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 26

77 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer K.Li = = =94,12 > tidak stabil i min 8, d. Coba 6 daerah ; Lt = = 409 mm = = 47,06 < stabil OK 8,5 e. Kelangsingan arah sumbu bahan klx 2400 x = = = 128,34 ix 18,7 f. Cek;elemen-elemen batang harus lebih stabil dari batang majemuk x 128,34 = = 2,85 > 1,2 OK I 45,05 g. Kelangsingan arah sumbu bebas bahan Iv = 2(Iy + A1(ex + 0,5t) 2 ) = 2( (10,5 + 0,5x7) 2 ) = mm 4 Iv iy = = = 17,86 mm Ag 1310 k.lky 2400 y = = = 134,38 iy 17,86 h. Kelangsingan ideal m iy = y = 134, ,05 2 = 141,7 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 27

78 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer 2 i. Cek : elemen elemen batang harus lebih stabil dari batang majemuk iy 141,7 = = 3,15 > 1,2 OK 1 45,05 j. Kestabilan batang majemuk iy = 141,7 > x = 128,34 Tekuk terjadi pada sumbu bebas bahan cy = iy fy E 141,7 240 = = 1, = 1,25 cy 2 = 1,25 x 1,53 2 = 2, Nn = Agfcr = 0,85 x 1310 x = 91250,5 N = 91,3 kn 2,92 k. Pengecekan tekuk lentur torsi Nult = 0,85. Ag. fclt fcry + fcrz 4fcry.fcrz. H fclt = 1-2H (fcry + fcrz) 2 fcrz = GJ A rn 2 GJ G = = = Mpa 2(1 + v) 2(1 + 0,3) J = 2Σ bt 3 = = mm 4 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 28

79 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer t 7 y0 = ey - = 20,4 - = 16,9 mm 2 2 x0 = 0 Ix + Iy rn 2 = + x0 + y 2 A = ,9 2 (2,655) = 955,96 mm 2 GJ 7693 x fcry = = = 1355,42 Mpa A. rn 2 (2 x 655)955,96 x0 2 + y ,9 2 H = 1 - = 1 - = 0,7 rn 2 955,96 fy 240 fcry = = = 82,19 Mpa 2,92 fcry + fcrz 4fcry.fcrz. H fclt = 1-2H (fcry + fcrz) 2 82, ,42 4 x 82,19 x 1355,42 x 0,7 = 1-1 2(0,7) (82, ,42) = 80,65 Mpa N n = 0,85 x 1310 x 80,65 = 89803,8 N = 89,8 KN Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 29

80 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Kondisi batas yang menentukan adalah tekuk lentur torsi dan gaya tekan ultimate yang bisa dipikuloleh batang ini adalah 89,8 KN. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 30

81 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Komponen tekan : contoh Soal 5 Batang kanal tersusun seperti pada gambar direncanakan memikul gaya tekan 250 KN. Cek apakah batang tersebut mampu memikul gaya tersebut; f y = 240 Mpa dan panjang batang 3m Besaran penampang : A g = 620 mm 2 I x = mm 2 I y = mm 2 i x = 15 mm i y = 10,4 mm e = 13,3 mm a) Cek tekuk lokal : f = = 5 r1 = = 28,38 f < r1 OK 7 fy f = = 5 r2 = = 164,6 w < r2 OK 5 fy b) Estimasi jarak kopel minimum : k L1 = 75 % k Lx imin k L = 75 % 10,4 15 L1 = 1560 mm ix c) Cek ambil 3 daerah : L1 = 3000 = 1000 mm 3 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 31

82 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer d) Cek kestabilan batang : 1 = K.Li 1000 = = 96,16 > batang tidak stabil i min 10,4 e) Coba ambil 6 daerah sehingga : L1 = = 500 mm 1 = K.Li 500 = = 48,08 < tidak stabil i min 10,4 f) Kelangsingan arah sumbu bahan ( sumbu x-x) : K.Lx 3000 x = = = 200 i x 15 g) Cek kestabilan batang : = = 4,125 > 1,2 OK. Stabil! 1 48,08 h) Kelangsingan arah sumbu bebas bahan ( sumbu y-y) : m Lky Iy iy = y ; y = ; iy = 2 iy A 1 2 Iy = 2 Iy + A1 e t ; A = 2 Ag 2 1 Iy = 2 x (13,3 + 20) 2 A = 2 x = ,6 mm 4 = 1240 mm 2 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 32

83 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer iy = , = 25,5 mm iy = + 48, ,51 2 = 127,04 i) Cek kestabilan batang : iy 127,04 = = 2,64 > 1,2 OK. Stabil! 1 48,08 iy (127,04) < iy (200) jadi tekuk terjadi pada arah sumbu bahan!! cy = iy fy E = = 2, cx = 0,7 cy = 1,84 = 1,25 cx 2 = 1,25 x 1,84 2 = 3, Nn = Agfcr =0,85 x 1240 x 3,98 = 63557,79 N = 63,558 kn cx > 1, maka : Nu 60 = = 0,944 <1.. OK! Nn 63,558 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 33

84 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer j) Perhitungan dimensi pelat kopel : Syarat kekakuan pelat kopel Ip I1 I1 = Iy = mm 4 10 a L1 L1 = 500; a = 2e + t = 2(13,3) + 20 = 46,6 mm Ip 10 46, mm 4 Ip = 2 x 1/12 t h 3 Ambil t = 7mm (sama dengan tebal flens) maka didapatkan h = 37,7 mm maka ambil h = 40 mm Cek kekuatan pelat kopel : Du = 0,02 N u = 1,2 KN untuk 6 daerah ada 7 kopel maka masing-masing kopel memikul 0,171 KN. Kekuatan geser pelat kopel : h 40 ki E 5 5 w = = = 5,71 pv = 1,1 ki = 5 + = 5 + = 8,68 t 7 fy a 2 /h 46,6 2 /40 pv = 1,1 8,68 x 2 x = 93,55 w < pv maka : Vn = 2 x 0,65 x 0,6 fy x Aw = 2 x 0,65 x 0,6 x 240 x 40 x 7 = N = 52,42 KN Vn 0,171 = = 0,0033 < 1..OK! Vn 52,42 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 34

85 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer FLOWCHART DESAIN KOMPONEN TEKAN Mulai Analisis Struktur 1. Permbebanan 2. Hitung gaya tekan akibat masing-masing beban yang berkerja : N D, N L, N Lr,N r, N w,n E 3. Hitung gaya tekan ultimate N u dari kombinasi gaya yang paling menentukan Hitung N u yang dibutuhkan = N u Hitung i min yang dibutuhkan : L kr (KL) r i min = = L kv (KL) v i ymin = = Ambil profil yang memiliki : Data tipe batang & i x i x min ukuran profil 2 i y i y min Hitung nilai perbandingan lebar/tebal web dan flange dari profil Hitung Nilai maksimum = r 1 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 35

86 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Tidak 1 2 Pemeriksaan kekompakan profil : = r Hitung kapasitas tekan penampang terhadap kondisi tekuk lentur : N nx = A g. F crx = N nv = A g. F crx = F y x F y y A g A g Htung kapasitas tekan penampang terhadap kondisi tekuk-lentur-torsi : N ult = A g.f clt F cry + f crz 4f cry f crz H = A g H (f cry + f crz) 2 Hitung Kapasitas Tekan Penampang N n = min (N nv; N ny; N ult) 2 Tidak N n penampang terpilih N n yang dibutuhkan akibat beban beban yang berkerja Ya Selesai Bagan 4.1 Flowchart Desain Komponen Tekan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 36

87 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Contoh 1 : Analisis Batang Tekan Pada contoh I ini akan dianalisis suatu komponen struktur tekan menggunakan metode : A. AISC B. SNI (LRFD) C. SNI (ASD) A. Metode AISC (LRFD) Kolom IWF 600 x 300 x 12 x 20 N u = 3500 KN E = Mpa t w = 12 mm b f = 150 mm i x = 248 mm r = 28 mm t f = 20 mm i y = 68,5 mm d = 588 mm f y = 240 Mpa A g = 192,5 x 10 2 mm 2 Flens : Web : bf 150 d 2(tf + r) 588 2( ) = = 7,5 = = 41 tf 20 tw = = 10,97 = = 43 fy 240 fy 240 bf 170 d 2(tf + r) 665 < < tf fy tw fy Panjang as-as kolom, L = 3000 mm Kc = 1 y b bf r L tw d x tf Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 37

88 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Arah x : (sumbu kuat) L kc fy 3000 x = = = 0,133 ix E 248 x 200 x 10 3 fcr = (0,658 c^2 ) fy = (0,658 0,133^2 ) x 240 = 0,99 x 240 = 238 Mpa Nn = Ag fcr = 192,5 x 10 2 x 238 = 4582 KN Nu 3500 = = 0,90 < 1..OK!!!! Nn 0,85 x 4582 Arah y : (Sumbu lemah) L kc fy 3000 x c = = = 0,483 iy E 68,5 x 200 x 10 3 fcr = (0,658 c^2 ) fy = (0,658 0,483^2 ) x 240 = 0,91 x 240 = 218 Mpa Nn = Ag fcr = 192,5 x 10 2 x 218 = 4192 KN Nu 3500 = = 0,98 < 1..OK!!!! Nn 0,85 x 4197 B. Metode SNI (LRFD) Kolom : IWF 600 x 300 x 12 x 20 N u = 3500 KN E = Mpa t w = 12 mm b f = 150 mm i x = 248 mm r = 28 mm t f = 20 mm i y = 68,5 mm d = 588 mm f y = 240 Mpa A = mm 2 Flens : Web : bf 150 d 2(tf + r) 588 2( ) = = 7,5 = = 41 tf 20 tw = = 10,97 = = 43 fy 240 fy 240 bf 170 d 2(tf + r) 665 < < tf fy tw fy Penampang kompak Penampang tidak kompak Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 38

89 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer y bf b r tw d x tf Panjang as-as kolom, L = 3000 mm k c = 1 (lihat gambar 7.6-1) Arah x : Sumbu kuat L kc fy 3000 x c = = = 0,133 Ix E 248 x 200 x 10 3 c < 0,25,maka = 1 fy 240 fcr = = = 240 Mpa 1 Nn = Ag. fcr = x 240 = 4620 KN Nu 3500 = = 0,89 <1..OK Nn 0,85 x 4620 Aray Y : Sumbu lemah L kc fy 3000 x c = = = 0,483 Ix E 68,5 x 200 x ,25 < c < 1,2,maka = 1,6 0,67 c = 143 1,6 0,67 x 0,483 = 1,12 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 39

90 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer fy 240 fcr = = = 214 Mpa 1,12 Nn = Ag. fcr = x 214 = 4120 KN Nu 3500 = = 0,99 <1..OK Nn 0,85 x 4120 C. Metode SNI (ASD) Kolom : IWF 600 x 300 x 12 x 20 N w = 250 Ton = 1600 kg/cm 2 f y = 2400 kg /cm 2 E = 2,1 x 10 6 Kg/cm 2 i x = 24,8 cm i y = 6,85 cm A g = 192,5 cm 2 Panjang as-as kolom, L = 300 cm K c = 1 (Tabel 6 : panjang tekuk, PPBUG hal 18) Kesimpulan : AISC (LRFD) SNI (LRFD) Arah - x Arah -y Arah - x Arah - y Strength ratio 0,90 0,98 0,89 0,99 SNI (ASD) Arah - x Arah -y Stress ratio 0,81 0,95 2. Kondisi faktur : N u f u A e = f u A n U 124t An A n 45.93cm 2 t m Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 40

91 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Untuk batang I disambung pada kedua sayapnya seperti pada gambar dibawah ini : h P P b U = 0.90 untuk b/h 2/3 Berdasarkan A g cm 2, ambil WF 200, t f = 12 mm Lubang baut : d =2.5 cm Jumlah Luas lubang baut pada satu irisan tegak lurus penampang : = 4 (2.5)(1.2) = 12 cm 2 Maka dari kondisi fraktur diperoleh : A g min = A n min + Jumlah luas lubang baut = cm 2 = cm 2 Dari kedua kondisi batas diatas, diambil harga terbesar : A g min = cm 2 Menghitung i min = L/240 = 1000/240 cm = 4.17 cm (batang utama) Ambil : IWF Cek : b/h = 1 2/3 Ok A = cm cm 2 Ok i y = 5.02 cm 4.17 Ok Keruntuhan Blok Geser S S S2 S1 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 41

92 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer Runtuhnya blok geser akibat gaya tarik disekitar baut dapat disebabkan oleh leleh geser, fraktur geser, leleh tarik dan fraktur tarik. Terdapat dua kondisi keruntuhan blok geser, yaitu : 1. Pelelehan geser Retakan tarik Bila : f u A nt > 0.6 f u A ns t N n = t (f y A gt f u A ns) 2. Retakan geser pelehan tarik Bila : 0.6 f u A ns > f u A nt t N n = t (f y A gt f u A ns) Dimana : A gs = Luas bruto yang mengalami pelelehan geser. A gt = Luas bruto yang mengalami pelelehan tarik. A ns = Luas bersih yang mengalami retakan geser. A nt = Luas bersih yang mengalami retakan tarik. Dari gambar diatas dapat ditentukan harga-harga sebagai berikut : Bidang tarik : A gt = s.t + s.t = 2s.t A nt = (s.t d/2.t) + (s.t d/2.t) = 2 (s.t d.t) Bidang geser : A gs = (s 1 + s 2 )t + (s 1 + s 2 )t = 2 (s 1 + s 2) t A ns = (s 1 + s 2 1 ½ d).t + (s 1 + s 2 1 ½ d).t Selain itu, perlu pula diperiksa kuat blok plat ujung terhadap geser pada baut. t T n = t (0.6 f u) A ns Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 42

93 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer RANGKUMAN Perencanaan untuk lentur, meliputi : - Lentur terhadap sumbu utama kuat. - Momen lentur terhadap sumbu lemah. - Analisis plastis. - Lentur terhadap sumbu sembarang (bukan sumbu utama). - Kombinasi lentur dengan gaya geser atau aksial. Kuat nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal, harus memenuhi : - Batasan momen. - Kelangsingan penampang. - Penampang kompak. - Penampang tak kompak. - Penampang langsing. Kuat lentur nominal penampang dengan pengaruh tekuk lateral, harus memenuhi : - Batasan momen. - Pengekangan lateral. - Batasan pendek. - Bentang menengah. - Bentang panjang. - Kuat lentur nominal balok pelat berdinding penuh. Gaya lintang (geser) yang terjadi pada balok akan mengakibatkan berkurangnya daya pikul dari balok itu sendiri. Gaya normal pada tiap elemen struktur terbagi dua, yaitu : - Gaya normal bersifat tarik. - Gaya normal bersifat tekan. Dari kedua gaya diatas, gaya tekan adalah gaya yang paling berbahaya, hal ini berkaitan dengan sifat baja yang lemah terhadap bahaya tekuk. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 43

94 BAB IV Menentukan Gaya-Gaya Dalam Maksimum Secara Manual Atau Program komputer ELEMEN KOMPETENSI & KRITERIA UNJUK KERJA (KUK) 3. Menentukan gaya-gaya dalam maksimum (momen lentur, momen puntir, gaya lintang, gaya normal) secara manual atau program komputer 1 Momen (lentur dan puntir) maksimum untuk tiap elemen struktur ditentukan. LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI 1. Sebutkan gaya-gaya dalam apa saja yang harus diperhitungkan? 2. Meliputi apa saja perencanaan untuk lentur? 2 Gaya lintang maksimum untuk tiap elemen struktur ditentukan. 1. Gaya lintang (geser) yang terjadi pada balok akan mengakibatkan apa? 3 Gaya Normal maksimum untuk tiap elemen struktur ditentukan. 1. Gaya normal pada tiap elemen struktur terbagi dua, sebutkan? 2. Dari kedua gaya diatas, sebutkan dan jelaskan gaya mana yang paling berbahaya? Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) IV - 44

95 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue BAB V PEMERIKSAAN TERHADAP KEKUATAN, KEKAKUAN DAN STABILITAS SERTA FATIGUE 5.1. UMUM Untuk menyatakan hasil suatu perhitungan aman dan memenuhi syarat kriteria perencanaan, maka perlu dilakukan kontrol atau pemeriksaan. Pemeriksaan yang dimaksud pada struktur baja adalah pemeriksaan terhadap kekuatan, kekakuan dan stabilitas serta fatique yang diakibatkan oleh beban-beban yang harus dipikulnya PEMERIKSAAN TEGANGAN MAKSIMUM YANG TIMBUL PADA ELEMEN STRUKTUR Kombinasi Batang Lentur Dan Aksial 1. Umum Ketentuan pada butir ini berlaku untuk komponen struktur prismatis yang mengalami kombinasi gaya aksial, momen lentur (terhadap satu atau kedua sumbu simetris penampang), dan torsi. Dalam butir ini, yang dimaksud dengan sumbu kuat penampang adalah sumbux, sedangkan sumbu lemah penampang adalah sumbu-y. 2. Gaya dan momen terfaktor Dalam butir ini: a. N u merupakan gaya aksial terfaktor (tarik atau tekan) yang terbesar yang bekerja pada komponen struktur b. M u, yaitu M ux dan M uy, merupakan momen lentur terfaktor (terhadap sumbu-x dan sumbu-y) yang terbesar yang dihasilkan oleh beban pada rangka dan beban lateral pada komponen struktur, dan telah memperhitungkan kontribusi momen lentur orde kedua yang terjadi pada konfigurasi struktur yang telah berdeformasi. M u harus ditentukan dari salah satu metode analisis yang dijelaskan pada Butir Komponen struktur dengan penampang simetris yang mengalami momen lentur dan gaya aksial Komponen struktur yang mengalami momen lentur dan gaya aksial harus direncanakan memenuhi ketentuan sebagai berikut: Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 1

96 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue Untuk Untuk Keterangan: N u N n : Adalah gaya aksial (tarik atau tekan) terfaktor, N : Adalah kuat nominal penampang, N - sesuai dengan Butir 10.2 bila N u adalah gaya aksial tarik, atau - sesuai dengan Butir 9.2 bila N u adalah gaya aksial tekan Ø : Adalah faktor reduksi kekuatan: Sesuai dengan Butir 10.2 untuk gaya aksial tarik, atau sama dengan 0.85 untuk gaya aksial tekan M ux, M uy M nx, M ny Ø b = 0.9 : Adalah momen lentur terfaktor terhadap sumbu-x dan sumbu-y menurut Butir 7, N-mm : Adalah kuat nominan lentur penampang terhadap sumbu-x dan sumbu-y menurut Butir 8, N-mm : Adalah faktor reduksi kuat lentur a. Ketentuan dalam Butir 3.1 inidapat digunakan bagi komponen struktur berpenampang I dengan rasio b f/d 1.0 dan komponen struktur berpenampang kotak, apabila komponen struktur tersebut merupakan bagian dari struktur rangka dengan ikatan (bresing). 1) Komponen struktur berpenampang I: untuk untuk Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 2

97 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue untuk untuk Keterangan: b f adalah lebar sayap, mm d adalah tinggi penampang, mm C m adalah koefisien lentur kolom sesuai Butir ) Komponen struktur berpenampang kotak (box): untuk untuk dengan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 3

98 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue Keterangan: λ c adalah parameter kelangsingan menurut butir 9.2 M px M py adalah momen plastis terhadap sumbu-x 1.5 f y S x, N-mm adalah momen plastis terhadap sumbu-y 1.5 f y S y, N-mm S x, S y adalah modulus penampang terhadap sumbu-x dan y, mm 3 B adalah lebar luar penampang kotak, sejajar sumbu utama x, mm H adalah tinggi luar penampang kotak, tegak lurus sumbu utama x, mm b. Perencanaan dengan menggunakan persamaan interaksi yang berbeda dari ketentuan di atas dapat dilakukan bila dapat dibuktikan dengan perhitungan yang dapat diterima. 4. Komponen struktur dengan penampang tak simetris, dan komponen struktur yang mengalami pembebanan torsi dan kombinasi Ketentuan berikut ini berlaku bagi jenis komponen struktur dan jenis pembebanan yang tidak termasuk dalam uraian Butir 11.3 di atas, yaitu: - komponen struktur yang tak-simetris - pembebanan torsi - pembebanan kombinasi: torsi, lentur, gaya lintang, dan/atau gaya aksial Kuat rencana dari komponen struktur, Ø f y, harus selalu lebih besar atau sama dengan kuat perlu komponen struktur yang dinyatakan dengan tegangan normal, f un atau tegangan geser, f uv. a. Untuk kondisi batas pada kasus leleh akibat tegangan normal: f un Ø f y dengan Ø = 0.90 b. Untuk kondisi batas pada kasusu leleh akibat gaya geser: f uv 0.6 Ø f y dengan Ø = 0.90 c. Untuk kondisi batas pada kasus tekuk: f un atau f uv Ø c f cr dengan Ø c = 0.85 Keterangan: f y f cr adalah tegangan leleh, Mpa adalah tegangan kritis menurut Butir 9, Mpa f un, f uv adalah tegangan akibat beban terfaktor yang ditentukan dengan analisis elastis, Mpa Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 4

99 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue 5.3. PEMERIKSAAN LENDUTAN MAKSIMUM 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 dibawah ini: Tabel 5. 1 Batas Lendutan Maksimum Komponen struktur dengan beban tidak Beban tetap Beban sementara terfaktor Balok pemikul dinding atau finishing yang L/360 - getas Balok biasa L/240 - Kolom dengan analisis orde pertama saja h/500 h/200 Kolom dengan analisis orde kedua h/300 h/200 L adalah panjang bentang, h adalah tinggi tingkat, beban tetap adalah beban mati dan beban hidup, beban sementara meliputi beban gempa atau beban angin PEMERIKSAAN BAHAYA TEKUK, LIPAT, KIP DAN FATIQUE 1) Persyaratan a. Ukuran dan susunan pelat badan balok pelat berdinding penuh, termasuk pengaku melintang dan memanjang, harus memenuhi Butir 8.7 b. Pelat badan yang mengalami gaya geser harus memenuhi Butir 8.8 c. Pelat badan yang mengalami gaya geser dan momen lentur harus memenuhi Butir 8.9 d. Pelat badan yang mengalami gaya tumpu harus memenuhi Butir 8.10 e. Pengaku gaya tumpu dan tiang ujung harus memenuhi Butir 8.11 f. Pengaku melintang di tengah harus memenuhi Butir 8.12 g. Pengaku memanjang harus memenuhi Butir 8.13 h. Untuk kasus yang tidak tercakup dalam butir-butir tersebut di atas, dapat dilakukan analisis yang rasional lainnya. 2) Definisi panel pelat badan Panel pelat badan dengan tebal (f w) harus dianggap mencakup luas pelat yang tidak diperkaku dengan ukuran dalam arah memanjang, a, dan ukuran dalam Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 5

100 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue arah tinggi balok, h. Batas-batas pelat badan adalah pelat sayap, pengaku memanjang, pengaku vertikal, atau tepi bebas. 3) Tebal minimum panel pelat badan Kecuali dianalisis secara cermat untuk menghasilkan ukuran yang lebih kecil, tebal panel pelat badan harus memenuhi Butir 8.7.1, 8.7.4, 8.7.5, dan PERENCANAAN PELAT BADAN 1. Pelat badan yang tidak diperkaku Ketebalan pelat badan yang tidak diperkaku dan dibatasi di kedua sisi memanjangnya oleh pelat sayap harus memenuhi dengan h adalah tinggi bersih pelat badan diantara kedua pelat sayap; sedangkan jka pada salah satu sisi memanjang dibatasi oleh tepi bebas maka harus memenuhi 2. Pengaku pemikul beban Pengaku pemikul beban harus diberikan berpasangan di tempat pembebanan jika gaya tumpu tekan yang disalurkan melalui pelat sayap melebihi kuat tumpu rencana (Ø R b) pelat badan yang ditentukan dalam butir , , atau Pelat penguat samping Pelat penguat samping tambahan dapat diberikan untuk menambah kekuatan pelat badan. Jika menjadi tidak simetris, maka pengaruhnya harus dipertimbangkan. Perhitungan gaya geser yang diterima dengan adanya pelat ini sedemikian rupa sehingga tidak melebihi jumlah gaya horisontal yang dapat disalurkan oleh alat sambung ke pelat badan dan pelat sayap. 4. Pelat badan dengan pengaku vertikal Ketebalan pelat badan dengan pengaku vertikal tetapi tanpa pengaku memanjang harus memenuhi Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 6

101 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue Semua pelat badan yang mempunyai dengan h adalah tinggi panel yang terbesar di bentang tersebut. harus dianggap tidak diperkaku, 5. Pelat badan dengan pengaku memanjang vertikal Ketebalan pelat badan yang diberi pengaku-pengaku memanjang yang ditempatkan di salah satu sisi atau di kedua sisi pada jarak 0.2h dari pelat sayap tekan harus memenuhi: Ketebalan pelat badan dengan pengaku-pengaku memanjang tambahan yang ditempatkan pada salah satu sisi atau di kedua sisi pelat badan pada sumbu netral harus memenuhi 6. Ketebalan pelat untuk komponen struktur yang dianalisis secara plastis Tebal pelat badan yang mempunyai sendi plastis harus memenuhi Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 7

102 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue Pengaku penumpu beban harus dipasang jika ada gaya tumpu atau gaya geser yang bekerja dalam jarak h/2 dari lokasi sendi plastis dan beban tumpu perlu atau gaya geser perlu melewati 0.1 kali kuat geser rencana (Ø V f) suatu komponen yang ditentukan oleh Butir Pengaku-pengaku ini harus ditempatkan dalam jarak h/2 dari lokasi sendi plastis di kedua sisi sendi plastis tersebut dan harus direncanakan sesuai dengan butir 8.11 untuk memikul gaya yang lebih besar diantara gaya tumpu atau gaya geser. Jika pengaku terbuat dari pelat lurus, kekakuannya (λ) seperti didefinisikan dalam butir 8.2.2, dengan menggunakan tegangan leleh pengaku, harus lebih kecil dari bats plastisitas (λ p) yang ditentukan dalam Butir Untuk penampang pipa, maka ketebalannya harus memenuhi dengan D adalah diameter pipa. 7. Lubang di pelat badan Kecuali untuk balok dengan kastelasi, lubang pada pelat badan boleh saja tidak diperkaku selama ukuran lubang bagian dalam yang terbesar (L w) memenuhi salah satu syarat berikut: (untuk pelat badan tanpa pengaku memanjang), (untuk pelat badan dengan pengaku memanjang) Jarak memanjang antara batas lubang yang berdekatan paling tidak tiga kali lebih besar daripada ukuran lubang bagian dalam yang terbesar. Di samping itu hannya satu bagian berlubang yang boleh tanpa pengaku, kecuali jika hasil analisis menujukkan bahwa pengaku tidak dibutuhkan. Perencanaan balok dengan kastelasi atau balok dengan lubang diperkaku harus berdasarkan analisis yang rasional. KUAT GESER PELAT BADAN 1) Kuat Geser Pelat badan yang memikul gaya geser perlu (V u) harus memenuhi Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 8

103 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue Keterangan: Ø adalah faktor reduksi sesuai Tabel V n adalah kuat geser nominal pelat badan berdasarkan butir 8.8.2, N 2) Kuat geser nominal Kuat geser nominal (V n) pelat badan harus diambil seperti yang ditentukan di bawah ini: a) Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/t w memenuhi: dengan, Kuat geser nominal pelat badan harus diambil seperti ditentukan dalam butir b) Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/t w memenuhi: Kuat geser nominal pelat badan ditentukan dalam butir c) Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/t w memenuhi: Kuat geser nominal pelat badan ditentukan dalam butir ) Kuat geser Kuat geser nominal pelat badan harus harus dihitung sebagai berikut: V n = 0.6 f y A w dengan A w adalah luas kotor pelat badan Kuat geser nominal (V n) penampang pipa harus dihitung sebagai berikut: V n = 0.36 f y A e dengan luas efektif penampang (A e) harus diambil sebagai luas kotor penampang bulat berongga jika tidak ada lubang yang besarnya lebih dari yang dibutuhkan untuk alat sambung atau luas bersih lebih besar dari 0.9 luas kotor. Jika tidak, luas efektif diambil sama dengan luas bersih. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 9

104 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue 4) Kuat tekuk geser elasto-plastis Kuat tekuk geser elasto-plastis pelat badan adalah sebagai berikut: atau 5) Kuat tekuk geser elastis Kuat tekuk geser elastis adalah sebagai berikut: 0.9A V n Atau V n W ht 2 w k n E 1 Cv 0.6fyAw Cv Dengan kne Cv 1.5 f y 1 ht 2 w a h Interaksi geser dan lentur 1) Kuat geser pelat badan dengan adanya momen lentur Kuat geser nominal pelat badan dengan adanya momen lentur harus dihitung menggunakan ketentuan dibawah ini: a. Metode Distribusi Jika momen lentur dianggap dipikul hanya oleh pelat sayap dan momen lentur perlu (M n) memenuhi Mu M f Dengan M f adalah kuat lentur nominal dihitung hanya dengan pelat sayap saja dan ditentukan sebagai berikut: M A f f d Keterangan: f f y A f adalah luas efektif pelat sayap, mm 2 d f adalah jarak antara titik berat pelat-pelat sayap, mm Balok harus memenuhi: Vn V n Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 10

105 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue Dengan V n adalah kuat geser nominal pelat badan yang ditentukan pada butir kuat geser nominal. b. Metode Interaksi Geser dan Lentur Jika momen lentur dianggap dipikul oleh seluruh penampang, maka selain memenuhi Butir dan 8.8.1, balok harus direncanakan untuk memikul kombinasi lentur dan geser yaitu: M u M n Vu V Keterangan: V n M n n adalah kuat geser nominal pelat badan akibat geser saja,n adalah kuat lentur nominal balok, N-mm Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 11

106 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue RANGKUMAN Hasil perhitungan struktur harus dikontrol terhadap kekuatan, kekakuan dan stabilitas serta fatique. Pada pemeriksaa lendutan maksimum, batas-batas lendutan untuk keadaan kemampuan layan batas harus sesuai struktur, fungsi penggunan, sifat pembebanan, serta elemen-elemen yang didukung oleh struktur tersebut. Pemeriksaan terhadap bahaya tekuk, lipat, kip dan fatique harus memenuhi persyaratan yang terdapat pada SNI pada butir 8.7 sampai butir Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 12

107 BAB V Pemeriksaan Terhadap Kekuatan, Kekakua, Dan Stabilitas Serta Fatigue ELEMEN KOMPETENSI & KRITERIA UNJUK KERJA (KUK) 4. Melakukan pemeriksaan atas dasar kekuatan, kekakuan dan stabilitas (bahaya tekuk, lipat, kip) serta fatigue. 1 Tegangan maksimum yang timbul pada elemen struktur diperiksa dan dikontrol terhadap tegangan lentur, geser puntir dan normal, sebagai dasar pemeriksaan kekuatan. 2 Lendutan maksimum yang timbul pada balok, pelat dan sway dikontrol terhadap lendutan ijin. sebagai dasar pemeriksaan kekakuan. LATIHAN / PENILAIAN MANDIRI 1. Jelaskan apa yang dimaksud dengan sumbu X dan Sumbu Y pada komponen struktur ini. 1. Jelaskan mengenai batasan struktur pada lendutan maksimum? 2. Jelaskan mengenai definisi panel pelat badan? 3. Apa yang dimaksud beban tetap dan meliputi apa saja beban sementara? 3 Bahaya tekuk, lipat, kip serta fatigue (jika ada) diperiksa sebagai dasar pemeriksaan stabilitas. 1. Jelaskan kegunaan pelat penguat samping tambahan? Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) V - 13

108 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel BAB VI PERHITUNGAN SAMBUNGAN BAUT, LAS, SAMBUNGAN DAN KEKUATAN PENGAKU, IKATAN ANGIN, DAN PELAT KOPEL 6.1. UMUM Setiap struktur merupakan gabungan dari bagian-bagian atau batang-batang yang harus disambung bersama dengan beberapa cara. Beberapa alat sambung yang biasa digunakan dalam pekerjaan strktur baja adalah dengan las, baut dan paku keling (rivet) SAMBUNGAN BAUT Dua jenis baut yang biasa digunakan pada pekerjaan konstruksi baja adalah baut hitam (A 307) dan baut mutu tinggi (HSTB: A 325, A 490). Baut hitam dibuat dari baja karbon rendah yang memenuhi standar ASTM-307, dipakai pada struktur ringan seperi gording, rangka batang yang kecil, rusuk dinding. Sedangkan untuk baut mutu tinggi, terdiri dari 3 tipe, tergantung kadar karbon yang dikandungnya Jenis baut mutu tinggi a. Hitam (A 307) Pada kepala baut hitam biasanya ditulis kode seperti conoth : 4.6 ; artinya tegangan leleh minimum baut = 4 x 6 x 100 = 2400 kg/cm 2 tegangan leleh minimum untuk 4.8 adalah 3200 kg/cm 2 Pada ASTM A-307 : kekuatan tarik untuk mutu A dan B adalah minimal 60 ksi = 4200 kg/cm 2 b. Putih (mutu tinggi : HSTB) : A325, A490. Kepala baut berbentuk segienam dan pada kepala baut tertulis kode A 325 atau A 490. Baut ini terdiri dari 3 tipe, yaitu : a. Tipe 1 : baut baja karbon sedang, merupakan jenis yang akan diberikan oleh perusahaan baja jika perencana tidak menetapkan tipe baut (untuk suhu tinggi). Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 1

109 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel b. Tipe 2 : baja martensit karbon rendah merupakan alternatif tipe 1 untuk pemakaian pada suhu atmosfir. c. Tipe 3 : Baut baja lapuk (weathering steel) bersifat tahan karat. Tabel 6.1 Sifat-sifat Baut Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 2

110 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Gambar 6.1 Tipe-tipe Baut Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 3

111 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Tabel 6.2 Dimensi Baut A325 dan A 490 Beban leleh dan penarikan baut Syarat utama dalam pemasangan baut kekuatan tinggi ialah memberikan gaya pratarik yang memadai. Gaya pratarik harus sebesar mungkin dan tidak menimbulkan deformasi permanent atau kehancuran baut. Bahan baut menunjukan perilaku tegangan-tegangan yang tidak memiliki titik leleh yang jelas seperti gambar dibawah ini. Gambar 6.2 Grafik Titik Leleh Baja Sebagai pengganti tegangan leleh, beban leleh (beban tarik awal / proof load) akan digunakan untuk baut. Beban leleh ini diperoleh dengan memutar mur ½ lingkaran Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 4

112 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel dari posisi titik erat (snug) untuk A 325. Pada baut A 490, ½ putaran ini belum menimbulkan beban leleh. Karenanya AISC menetapkan gaya pratarik harus 70% kekuatan tarik minimum (table 4.4.2). Tarikan ini sama dengan beban leleh untuk A 325 dan 85-90% A 490. Tabel 6.3 Tarikan Baut minimum No Ukuran baut Baut A325 Baut A490 (Inci) (mm) (Kip) (kn) (Kip) (kn) 1 1/2 12, /8 15, /4 19, /8 22, , /8 28, /4 31, /8 34, /2 38, Sama dengan 70% kekuatan tank baut minimum yang ditetapkan, dengan pembulatan keharga dalam kip yang terdekat Cara penempatan baut 1,5-2d 3-7d 14t 3-7d 14t 1,5-2d 1,5-2d 3-7d 14t 3-7d 14t 1,5-2d t t Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 5

113 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel 1,5-2d 3-7d 14t 3-7d 14t 1,5-2d 1,5-2d 3-7d 14t 3-7d 14t 1,5-2d Gambar 6.3 Penempatan Baut Jenis Keruntuhan Sejak dahulu perencanaan sambungaqn didasarkan atas kelakuan pada saat hampir runtuh/hancur, tidak didasarkan pada beban kerja, walaupun perhitungannya dilakukan dengan menggunakan beban kerja. Keruntuhan geser pada baut Keruntuhan geser pada pelat Keruntuhan desak pada baut Keruntuhan desak pada pelat Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 6

114 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Keruntuhan tarik pada pelat Keruntuhan tarik pada baut Keruntuhan lentur pada baut Gambar 6.4 Jenis-jenis Keruntuhan Pendekatan tegangan nominal yang digunakan dalam perencanaan meninjau kapasitas alat penyambung secara individual. Ini berarti semua alat sambung yang sama ukuran dan bahannya dianggap memiliki kekuatan yang sama. Alasan-alasan tegangan nominal berbeda dengan tegangan sesungguhnya, yaitu : 1. Tahanan gesek terhadap gelinciran diabaikan. 2. Deformasi plat diabaikan. 3. Konsentrasi tegangan tarik pada plat diabaikan. 4. Deformasi geser pada alat penyambung dianggap sebanding dengan tegangan geser. 5. Tegangan geser pada alat penampang penyambung dianggap merata. 6. Tegangan tumpu (desak) pada permukaan kontak nominal (d.t) dianggap rata. 7. Lenturan pada alat penyambung diabaikan. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 7

115 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Sambungan baut memikul gaya aksial Sambungan tipe tumpu a. Kekuatan geser Kekuatan geser rencana dihitung sebagai berikut : Vd = ø f. r 1. fu b. n. Ab. m Dimana : ø f = 0,75 (faktor reduksi kekuatan untuk fraktur) fu b = tegangan putus baut (lihat tabel 4.1.1) r 1 = 0,5 untuk baut ulir di luar bidang geser = 0,4 untuk baut ulir di dalam bidang geser Ab = luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir m = jumlah bidang geser n = jumlah baut b. Kekuatan tumpu Rd = øf. Rn = 2,4. øf. d. tp. fu. n berlaku bila jarak antar baut 3d dan jarak antar tepi pelat dan sumbu baut 1,5 d. Dimana : øf = 0,75 (faktor reduksi kekuatan untuk fraktur) d = Diameter baut daerah tak berulir tp = Tebal pelat fu = Tegangan putus terendah dari baut n = Jumlah baut c. Baut yang memikul gaya tarik Kuat tarik rencana suatu baut ialah : Td = øf. Tn = øf. 0,75. fu b. Ab. n Dimana : øf = 0,75 (faktor reduksi kekuatan untuk fraktur) fu b = Tegangan putus baut Ab = Luas bruto penampang baut n = Jumlah baut Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 8

116 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel d. Baut sambungan tipe tumpu memikul keruntuhan geser dan tarik fuv = Vu n. Ab r1. øf. fu b. m Tu Td = øf. Tn = øf. ft. Ab n Ft (ft r2. fuv) f2 : Tegangan tarik ijin Dimana : Vu = Gaya geser berfaktor Tu = Gaya tarik berfaktor øf = 0,75 r 1 = 0,5 untuk baut ulir di luar bidang geser = 0,4 untuk baut ulir di dalam bidang geser n = jumlah baut m = Jumlah bidang geser Untuk baut mutu tinggi f 1 = 807 Mpa dan f 2= 621 Mpa r 2 = 1,9 untuk baut ulir di luar bidang geser = 1,5 untuk baut ulir di dalam bidang geser Untuk baut mutu tinggi f = 410 Mpa dan f = 310 Mpa r 2 = 1, Sambungan tipe geser/sambungan tanpa slip Pada sambungan ini yang menggunakan baut mutu tinggi, slipnya dibatasi. Vu Vd = øvn Vu = gaya geser berfaktor ø = faktor reduksi kekuatan øvn = Vd = kuat geser nominal satu baut Vd = øvn = 1,13. ø.. m. Tb. n Dimana : = koefisien gesek m = jumlah bidang geser Tb = gaya tarik baut minimum pasangan (tabel AISC) ø = 1,0 untuk lobang standar (AISC4.4.2) n = Jumlah baut Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 9

117 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Sambungan tipe geser digunakan bila daya tahan gelincir terhadap beban kerja diperlukan P P P T T T T T T P Dimana : T = gaya tarik T = tahanan gesek = koefisien gesek P = T Gaya pratarik T pada baut sama dengan gaya jepit pada pelat yang disambung. = dipengaruhi oleh kondisi permukaan pelat dengan faktor-faktor seperti kotoran (mill scale), oli, cat, dsb. Besarnya 0,2 0,6. Untuk permukaan yang bersih dari kotoran = 0,34. Contoh : Hitung kapasitas tarik sambungan jika suatu baut A325 dan pelat Bj37 lubang standar untuk sambungan tipe tumpu dan geser. Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 10

118 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel 50 Tu Tu Penyelesaian : Pelat Bj 37 Fu = 370 Mpa = Fy = 240 Mpa Baut A325 Fu = 825 Mpa 1. Kekuatan pelat : Kondisi leleh : Nu ønn = 0,90. Ag. Fy = 0, = N = KN Kondisi fraktur : Nu ønn = 0,75. Ae. Fy Ae = 20.( ,4) = 3616 mm 2 Nu ønn = 0, = N = 1003,44 KN 2. Kekuatan baut : a. Sambungan tipe tumpu a.1 Kekuatan geser Vd = øf. r 1. fu b. Ab. m. n Dimana : øf = 0,75 r 1 = 0,5 (anggap ulir diluar bidang geser) fu b = 825 Mpa (A325 Tabel 4.1.1) Ab = ¼..(25,4) 2 = 506,45 mm 2 m = 2 (jumlah bidang geser) Vd = 0,75. 0, , = N = KN Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 11

119 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel a. 2 Kekuatan tumpu Rd = 2,4. øf. d. tp. Fu. n = 2,4. 0,75. 25, = N = 6789,42 KN Jadi kapasitas sambungan tipe tumpu adalah harga terkecil dari butir 1 dan 2, yaitu sebesar 1003,44 KN. b. Sambungan tipe geser Vd = 1,13. ø.. m. Tb. n Dimana : ø = 1 = 0,34 (anggap kondisi permukaan pelat baja bersih) m = 2 Tb = 227 KN Vd = 1, , = 1569,84 KN Sambungan baut memikul momen tegak lurus sumbu baut V P M H e P P = M + H M = P. e Gambar 6.5 Sambungan Baut memikul momen tegak lurus sumbu baut Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 12

120 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Tiga pendekatan yang digunakan perencana : 1. analisa (elastis) vektor dengan anggapan tidak ada gesekan pelat kaku dan baut berperilaku elastis 2. Modifikasi empiris analisa vektor (elastis) dengan e direduksi 3. Analisa kekuatan batas Tetapi dalam buku ini hanya dibahas pendekatan analisa (elastis) vektor (konvensional). Akibat M : Analisa elastis (vektor) konvensional R4 Y Y R2 R3 d4 d3 d2 d2 d1 d5 d6 R6 R5 X M Rx R1 X Ry M = R1. d1 + R2. d2 + R3. d R6. d6 = Σ Ri. di *). Deformasi setiap alat penyambung/baut sebanding dengan jaraknya dari titik berat baut ke baut bersangkutan. f1 f2 f3 = = =. = d1 d2 d3 f6 d6 f1 f1 f1 f1 f1 =. d1 ; f2 =. d2 ; f3 =. d3 ; dan f6 =. d6 d1 d1 d1 d1 Subsitusikan f1, f2,, f6 ke persamaan *). Didapat : f1. d1 2 f1. d2 2 f1. d3 2 f1. d6 2 M = d1 d2 d3 d6 f1 = (d1 2 + d2 2 + d d6 2 ) d1 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 13

121 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel f1 = Σ d 2 d1 M. d 1 Gaya pada alat penyambung no.1 = F 1 = Σ d 2 Gaya maksimum terjadi pada baut dengan d (jarak) yang maksimum, misalnya baut no.1. Y Titik Berat Baut X Y fx f1 X fy d1 fs M. d1. cos Fx = F1 cos = Σ d 2 Σ d 2 = Σ (x 2 + y 2 ) d1 cos = y My Fx = Σ (x 2 + y 2 ) M. d1. sin Fy = F1 sin = Σ d 2 Akibat P : P Fsy = n Akibat H : H Fsy = N Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 14

122 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Resultante gaya total : f = (Fy + Fsy) 2 + (Fx + Fsx) 2 kekuatan 1 baut Contoh soal : Diketahui baut A325 ø 7/8, ulir diluar bidang geser, tegangan pada pelat diabaikan. Periksa apakah baut cukup kuat terhadap tipe geser dan tipe tumpu? 4 3 P = 24k 3 3 P = 5k Penyelesaian : M = P. e = = 120 kip inch Σ (x 2 + y 2 ) = ( ) = 60 inch 2 M. y Fx1 = = = 6 kips Σ (x 2 + y 2 ) 60 M. x Fy1 = = = 4 kips Σ (x 2 + y 2 ) 60 P 24 Fsy1 = = n 6 H 5 Fsx1 = = n 6 = 4 kips = 0,83 kips f = (Fy + Fsy) 2 + (Fx + Fsx) 2 = (4 + 4) 2 + (0,83 + 6) 2 = 17,4 kips Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 15

123 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Kekuatan baut : 1. Sambungan tipe tumpu a. Kekuatan geser Vd = øf. r 1. fu b. Ab. m. n Dimana : øf = 0,75 r 1 = 0,5 (anggap ulir diluar bidang geser) fu b = 120 kips (A325 Tabel 4.1.1) Ab = ¼..(7/8) 2 = 0,6 inch m = 1 (jumlah bidang geser) n = 1 Vd = 0,75. 0, , = 45 kips > 17,4 Kips. OK!!! b. Kekuatan tumpu Rd = 2,4. øf. d. tp. Fu. n = 2,4. 0,75. 7/8. 1/ = 94,5 kips > 17,4 kips 2. Sambungan tipe geser Vd = 1,13. ø.. m. Tb. n Dimana : ø = 1 = 0,34 (anggap kondisi permukaan pelat baja bersih) m = 1 n = 1 Tb = 39 kips (tabel baut 7/8 ) Vd = 1, , = 14,98 kips < 17,4 kips Tidak kuat!! Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 16

124 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Sambungan baut memikul momen searah sumbu baut a. Gabungan geser dan tarik V V M M V Gambar 6.6 Sambungan baut memikul momen searah sumbu baut Contoh : Baut A325 ø7/8 Titik berat baut Py Px P=75K Periksa apakah sambungan di atas cukup kuat? Cek terhadap : a) Sambungan tipe geser b) Sambungan tipe tumpu Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 17

125 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Penyelesaian : Pux = 4/5. 75 = 60 kip Puy = 3/5. 75 = 45 kip P. y 45 Fuv = = = 12,5 ksi (geser) ΣA 6. ¼..(7/8) 2 P. x 60 Ft = = = 16,6 ksi (tarik) ΣA 6. ¼..(7/8) 2 Vu Syarat = fuv = r1. øf. fu b. m (lihat ) n. Ab Dimana : øf = 0,75 r 1 = 0,5 (anggap ulir didalam bidang geser) fuv = Vu N. Ab fu b = 120 kips (A325 Tabel 4.1.1) Ab = ¼..(7/8) 2 = 0,6 inch m = 1 (jumlah bidang geser) f 1 = 807 Mpa = 116,88 kips f 2 = 621 Mpa = 89,93 kips = 12,5 ksi 0,5. 0, = 45 kips OK!! Syarat : Td = øf. ft. Ab n Tu Dimana : n = jumlah baut = 6 øf = 0,75 Ft (f 1 r 2. fuv) f 2 r 2 = 1,9 (lihat ulir diluar bidang geser) Ft (116,88 1,9. 12,5) 89,93 kips Ft 93,13 kips < 89,93 kips Digunakan Ft = 89,93 kips Td = 0,75. 89,93. ¼..(7/8) 2. 6 = 243,2 kip > Pux = 60 kip. OK!! Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 18

126 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel b. Geser dan tarik akibat beban eksentris Vu Tmax Mu Nu y1 y2 y3 Ymax Gambar 6.7 Geser dan tarik akibat eksentris Akibat beban M : Mu = [T1. y1 + T2. y Tmax. ymax]. 2 *) T1 T2 Tmax = = T1 =. Tmax y1 y2 ymax T2 = y2 ymax y1 ymax. Tmax Substitusikan ke *). y1 2 y2 2 Mu = 2.. Tmax +. Tmax + + Tmax. ymax ymax ymax Ruas kanan dan kiri kalikan dengan y max. Mu. ymax 2 = Tmax. y1 2 + Tmax. y Tmax. ymax 2 = Tmax. Σ y1 2 Σ y1 2 = y1 2 + y ymax 2 Gaya tarik maksimum pada 1 baut akibat M : Tmax = Mu. ymax 2. Σyi 2 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 19

127 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Akibat Vu : tiap baut memikul = Akibat Nu : tiap baut memikul = Vu n Nu n Nu diperhitungkan bila tarik, jika Nu tekan maka di abaikan. Gaya tarik maksimum pada 1 baut ø d : Nu = Tmax + Kekuatan tarik 1 baut = øf. 0,75. fu b. Ab n Atau jika sambungan baut tipe tumpu harus memenuhi syarat berikut : Vu 1. fuv = r1. øf. fu b. m n. Ab 2. Td = øf. ft. Ab Tmax + Nu n 3. ft (f1 - r2. fuv) f2 Contoh : Vu = Kg 20 95,5 9 95, Mu = 9tm Nu = 8t WF500x200x9x1 4 WF400x200x8x1 2 95,5 95,5 3d d = 31,8 3 Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 20

128 BAB VI Perhitungan Sambungan Baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Dipakai d = 1 ¼ = 31,75 Diketahui : Sambungan seperti di atas. Rencanakan sambungan bautnya. Penyelesaian : M. ymax ,9 1. Akibat M : Tmax = = 2. Σ yi 2 2. [5, , , ,9 2 ] = 6166 Kg Nu Akibat Nu tiap baut memikul : = = 1000 Kg n 8 Vu Akibat Vu tiap baut memikul : = = 2250 Kg n 8 Dimana : øf = 0,75 Dipakai baut A 325-X : r 1 = 0,5 (anggap ulir diluar bidang geser) fu b = 825 Mpa = 8070 Kg/cm 2 r 2 = 1,9 m = 1 (jumlah bidang geser) f 1 = 807 Mpa = 8070 Kg/cm 2 f 2 = 621 Mpa = 6210 Kg/cm 2 Vu 1. Cek tegangan : fuv r1. øf. fu b. m n. Ab = 0,5. 0, ¼.. (3,75) 2 = 284 Kg/cm Kg/cm 2 OK!! 2. Td = øf. ft. Ab Tmax + Nu n Ft (f 1 r 2. fuv) f 2 Ft (8070 1,9. 284) 6210 Ft 7530 < 6210 Digunakan Ft = 6210 Kg/cm 2 Td = 0, ¼..(3,175) 2 = > = 7166 Kg OK!! Kesimpulan : Sambungan cukup kuat! Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 21

129 BAB VI Perhitungan Sambungan baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel 6.3. SAMBUNGAN LAS Jenis Jenis Pengelasan Pengelasan busur nyala logam terlindung SMAW = Shielded Metal Arc Welding, merupakan jenis yang paling sederhana dan paling canggih untuk baja structural. Kawat elektroda Gas Pelindung Lapisan elektroda Terak Las Arus busur nyala Kolam busur yang Gambar 6.8 Pengelasan busur nyala terlindung Pengelasan busur nyala terbenam Terak SAW = Sumerged Arc Welding fluks Las Logam dasar Elektroda Busur nyala Fluks memberikan penutup sehingga pengelasan tidak menimbulkan kotoran, percikan api atau asap. Fluks terdiri dari bahan granular yang dapat melebur Gambar 6.9 Pengelasan busur nyala terbenam Pengelasan busur nyala logam gas GMAW : Gas Metal Arc welding Gulungan Gas Tempat gas elektroda Gas pelindung Mesin las Gambar 6.10 Pengelasan busur nyala logam gas Pengelasan busur nyala berinti fluks FCAW : Flux Cored Arc welding Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 22

130 BAB VI Perhitungan Sambungan baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Pengelasan Terak listrik ESW : Electroslag Welding Pengelasan srud, stud berlaku sebagai elektroda Empat jenis las yang umum adalah : Las tumpul, sudut, baji (slot), dan pasak (plug) 1. Las Tumpul 2. Las Sudut A A B B 3. Las baji 4. Las Pasak Gambar 6.11 Berbagai jenis bentuk las Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 23

131 BAB VI Perhitungan Sambungan baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Notasi Sambungan Las Gambar 6.12 Simbol pengelasan standar Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 24

132 BAB VI Perhitungan Sambungan baut, Las, Sambungan Dan Kekuatan Pengaku, Ikatan Angin, Dan Pelat Kopel Gambar 6.13 Pemakaian simbol pengelasan Ahli Struktur Baja Bangunan Gedung (Steel Structure Engineer Of Buildings) VI - 25