III. BATANG TARIK. A. Elemen Batang Tarik Batang tarik adalah elemen batang pada struktur yang menerima gaya aksial tarik murni.

Transkripsi

1 III. BATANG TARIK A. Elemen Batang Tarik Batang tarik adalah elemen batang pada struktur yang menerima gaya aksial tarik murni. Gaya aksial tarik murni terjadi apabila gaya tarik yang bekerja tersebut bersifat sentris (berimpit dengan sumbu berat penampang). Batang tarik umumnya dijumpai pada struktur rangka baja seperti: Struktur jembatan rangka Rangka atap (struktur kuda-kuda) Menara transmisi Ikatan angin (jembatan rangka dan rangka atap). Batang tarik dalam sistem struktur baja dapat berupa profil tunggal ataupun profil tersusun (gabungan dari dua atau lebih profil tunggal).

2 Gambar 4.1. Bentuk profil elemen batang tarik

3 B. Kekuatan Tarik Nominal Metode LRFD (SNI ) Dalam menentukan kekuatan nominal penampang suatu batang tarik, harus ditinjau terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan, yaitu : 1) Kondisi leleh dari luas penampang kotor/bruto, didaerah yang jauh dari sambungan. 2) Kondisi fraktur/putus dari luas penampang efektif pada daerah sambungan. 3) Kondisi geser blok pada sambungan. Komponen struktur yang memikul gaya aksial tarik terfaktor Nu harus memenuhi : Nu Nn dengan, Nn = kekuatan nominal penampang = faktor reduksi kekuatan (SNI , Tabel 6.4-2, hal.18).

4 Tabel 3.1. Faktor reduksi kekuatan

5 Tabel 3.1. Faktor reduksi kekuatan

6 1. Pada kondisi leleh dari luas penampang bruto. Untuk kondisi leleh maka kekuatan nominal Nn dari batang tarik adalah sbb : dimana, Nn = Ag. fy Ag = luas penampang bruto (mm2). fy = tegangan leleh sesuai mutu baja (MPa). Pada kondisi ini faktor reduksi kekuatan = 0,90 (SNI , Tabel 6.4-2, hal.18).

7 2. Pada kondisi fraktur/putus dari luas penampang efektif pada sambungan. Untuk kondisi fraktur/putus maka kekuatan nominal Nn dari batang tarik adalah sebagai berikut, dimana, Ae Fu Nn = Ae. fu = luas penampang efektif (mm2). = tegangan putus sesuai mutu baja (Mpa). Pada kondisi ini faktor reduksi kekuatan = 0,75 (SNI , Tabel 6.4-2, hal.18).

8 C. Luas Penampang Netto. Batang tarik yang disambung dengan paku keling (rivet) atau baut (bolt) harus dilubangi. Adanya lubang mengakibatkan berkurangnya luas penampang batang tarik tersebut, sehingga kekuatannya menjadi berkurang. SNI Pasal menyebutkan bahwa dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh. Secara matematis luas penampang netto dinyatakan sebagai berikut : Anet = 85% Ag dimana, Ag = luas penampang Struktur Baja I -bruto Iwan Rustendi (mm2). - UNWIKU

9 1. Diameter baut dan diameter lubang Menurut SNI , Pasal bahwa diameter nominal lobang (d) yang sudah jadi harus 2 mm lebih besar dari diameter nominal baut (dn) untuk suatu baut yang diameternya tidak melebihi 24 mm, dan maksimum 3 mm lebih besar untuk baut dengan diameter lebih besar, kecuali untuk lubang pada pelat landas. Gambar 4.2. Diameter nominal baut dan lubang Keterangan : dn = diamater nominal d = diameter lobang d = dn + 2 mm untuk dn 24 mm d = dn + 3 mm untuk dn > 24 mm

10 2. Luas penampang netto lubang sejajar Gambar 4.3. Lubang baut sejajar Pada lobang sejajar seperti gambar di atas, luas penampang netto (pot. a-a) diberikan oleh persamaan berikut, A net = A g (n. d. t) dimana, n = jumlah lobang (3 lobang) d = diameter lobang (mm) d = dn + 2mm, atau d = dn + 3mm. Ag = luas penampang bruto (mm2) Ag = h. t t = tebal pelat terkecil antara t1 dan t2 (mm)

11 3. Luas penampang netto lubang berselang-seling Gambar 4.4. Lubang baut berselang-seling Pada lobang yang berselang-seling seperti gambar di atas peninjauan luas penampang netto dilakukan terhadap potongan, a. Potongan a b A net = A g (n. d. t) n = 2 lobang

12 b. Potongan a c - b A net = A g (n. d. t) + (s 12. t)/4u 1 + (s 12. t)/4u 2 n = 3 lubang c. Potongan a c - d A net = A g (n. d. t) + (s 12. t)/4u 1 + (s 22. t)/4u 2 n = 3 lubang Dari ketiga hasil peninjauan tersebut diambil A net harus, yang terkecil, dan A net 85% A g

13 4. Luas penampang netto profil siku lobang berselang-seling Gambar 4.4. Lubang baut berselang-seling pada profil siku Jarak U2 = ga + gb t a. Potongan a b A net = A g (n. d. t) n = 2 lobang

14 b. Potongan a c - b A net = A g (n. d. t) + (s 12. t)/4u 1 + (s 12. t)/4u 2 n = 3 lubang c. Potongan a c - d A net = A g (n. d. t) + (s 12. t)/4u 1 + (s 22. t)/4u 2 n = 3 lubang Dari ketiga hasil peninjauan tersebut diambil A net yang terkecil, dan harus, A net 85% A g

15 5. Luas penampang netto profil UNP dan IWF lobang berselang-seling Gambar 4.5. Lubang baut berselang-seling pada profil UNP dan IWF

16 Profil UNP : u2 = ga + gb t Apabila tebal sayap (flens) t1 dan tebal badan (web) t2 tidak sama maka, u2 = (ga + gb) (1/2t1 +1/2t2) Profil IWF : u2 = ga/2 + gb t Apabila tebal sayap (flens) t1 dan tebal badan (web) t2 tidak sama maka, u2 = (ga/2 + gb) (1/2t1 +1/2t2)

17 6. Soal 3 (Soal tentang luas penampang netto) : Sambungan seperti gambar berikut yaitu dua buah pelat tebal 4 mm disambung dengan tiga buah pelat dengan tebal 2 mm, diameter alat penyambung dn = 12 mm, jumlah alat penyambung 8 (delapan) buah. Hitunglah luas penampang netto. Gambar 4.5. Pelat dengan sambungan berselang-seling.

18 Penyelesaian : Tebal pelat terkecil, t = = 6 mm. Diameter lobang, d = 12 mm + 2 mm = 14 mm. a. Potongan Terdapat 3 lubang baut Anet = (h. t) (n. t. d) = (250 x 6) (3 x 6 x 14) = = 1248 mm2.

19 b. Potongan Terdapat 5 lubang baut s = 50 mm u = 50 mm A net = (h. t) (5. t. d) + (s 2. t)/4u + (s 2. t)/4u + (s 2. t)/4u + (s 2. t)/4u = (250x6) (5x6x14) + ((50 2 x6)/(4x50)) + ((50 2 x6)/(4x50)) + ((50 2 x6)/(4x50)) + ((50 2 x6)/(4x50)) = = 1380 mm2

20 b. Potongan Terdapat 4 lubang baut s = 50 mm u = 50 mm A net = (h. t) (4. t. d) + (s 2. t)/4u + (s 2. t)/(4. 2u) + (s 2. t)/4u = (250x6) (4x6x14) + ((50 2 x6)/(4x50)) + ((0 2 x6)/(4x (2x50)) + ((50 2 x6)/(4x50)) = = 1314 mm2 Diambil A net terkecil maka, Anet = 1248 mm2. Syarat A net menurut SNI Pasal yaitu, Anet 85% x Ag = 85% x h x t = 0,85 x 250 x 6 = 1275 mm > Tidak memenuhi Solusi : a. Diameter paku dikecilkan. b. Susunan paku pada satu potongan vertikal dirobah dari 3 (tiga) buah menjadi 2 (dua) buah.

21 Soal 4 : Sistem sambungan pada profil baja siku , diameter nominal alat penyambung dn = 25 mm. Hitunglah luas penampang netto. Gambar 4.6. Profil siku, dengan sambungan berselang-seling.

22 Soal 5 : Hitunglah luas netto dari profil CNP 20 seperti tampak pada gambar di bawah. Baut yang digunakan berdiameter 16 mm.

23 C. Luas Penampang Netto Effektif Luas netto (A net ) yang harus dikalikan dengan faktor efektifitas penampang U, ----> Akibat adanya eksentrisitas pada sambungan, yang disebut shear leg. ----> Menghasilkan penampang netto efektif (Ae), yang besarnya yaitu, A e = A net x U dengan, A net U = luas penampang netto = koefisien reduksi.

24 Koefisien reduksi U untuk sistem sambungan yang menggunakan baut atau paku keling yaitu, U = 1 (x/l) 0,9 dengan, x = eksentrisitas sambungan = jarak antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan, mm. L = panjang sambungan pada arah gaya.

25 Eksentrisitas sambungan berbagai profil bisa dilihat pada Gambar 4.7. Gambar 4.7. Letak eksentrisitas sambungan.

26 Sedangkan koefisien reduksi U untuk sistem sambungan yang menggunakan sambungan las yaitu, 1. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang maka, Ae = Ag Gambar 4.8. Pengelasan memanjang dan melintang

27 2. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh las melintang saja maka, Ae = U. Ag -----> U = 1,0 = Ag Gambar 4.9. Pengelasan melintang

28 3. Bila gaya tarik disalurkan ke komponen struktur pelat oleh las memanjang sepanjang kedua sisi bagian ujung komponen maka, Ae = U. Ag -----> U = 1,0 dengan, U = 1,0 untuk l > 2w U = 0,87 untuk 2w > l > 1,5w U = 0,75 untuk 1,5w > l > w Gambar Pengelasan memanjang pada kedua sisi profil

29 Nilai eksentrisitas (x) dan koefisien reduksi (U) untuk berbagai jenis penampang. Gambar Nilai x dan U berbagai jenis penampang

30 Gambar Nilai x dan U berbagai jenis penampang

31 Soal 6 : Hitung luas netto efektif (Ae) dari penampang IWF Gambar 4.11 di bawah ini. Gambar Sambungan pada profil IWF

32 D. Contoh Posisi Batang Tarik 1. Batang bawah dan batang diagonal Gambar Posisi batang tarik pada rangka kuda-kuda

33 2. Batang bawah dan batang vertikal Gambar Posisi batang tarik pada rangka kuda-kuda

34 E. Kelangsingan Batang Tarik. Kelangsingan komponen struktur tarik, didefinisikan sebagai, λ di mana, λ Lk r = Lk/r = kelangsingan = maksimal 240 untuk batang tarik utama = maksimal 300 untuk batang tarik sekunder = panjang batang tarik = jarai-jari inersia

35 F. Geser Blok Geser blok yaitu suatu keruntuhan dimana mekanisme keruntuhannya merupakan kombinasi geser dan tarik dan terjadi sepanjang lubang-lubang baut pada komponen struktur tarik Keruntuhan jenis ini sering terjadi terhadap pelat badan yang tipis pada komponen struktur tarik pada sistem sambungan baut. Keruntuhan ini juga sering dijumpai pada sambungan pendek, yaitu sambungan yang menggunakan dua baut atau kurang pada sumbu searah gaya.

36 Gambar Geser blok, kombinasi keruntuhan geser dan tarik.

37 Keruntuhan geser blok adalah perjumlahan antara tarik leleh (atau tarik fraktur) dengan geser fraktur (atau geser leleh), dengan tahanan nominal ditentukan oleh salah satu persamaan berikut, a). b). di mana, Geser leleh dengan tarik fraktur, Bila fu. Ant 0,6 fu. Anv maka, Nn = 0,6 fy. Agv + fu. Ant Geser fraktur dengan tarik leleh, Bila fu. Ant < 0,6 fu. Anv maka, Nn = 0,6 fu. Anv + fy. Agt Agv = Anv = Agt = Ant = luas kotor/bruto akibat geser. luas netto akibat geser. luas kotor/bruto akibat tarik. luas netto akibat tarik. fy = tegangan leleh (sesuai mutu baja). fu = tegangan fraktur/putus (sesuai mutu baja).

38 Gambar Keruntuhan geser blok, penampang tarik netto.

39 Soal 7 : Diketahui sistem sambungan baja siku L 60x60x6 dengan pelat buhul seperti tampak pada Gambar Evaluasi sistem sambungan tersebut bila mutu baja St 37, diameter baut 12,7 mm, dan panjang batang 2,50 m! Gambar Sambungan baja siku dengan pelat buhul

40 Soal 8 : Suatu elemen batang tarik pada suatu sistem struktur baja memikul beban mati D = 100 kn, beban hidup L = 50 kn dan beban angin 20 kn. Elemen batang tarik tersebut berupa profil siku ganda dengan panjang Lk = 2,00 meter dan mutu St 37. Sambungan dengan pelat buhul digunakan diameter baut 12 mm dan jumlah baut 3 buah (dalam 1 baris) dengan jarak antar baut seperti tampak pada gambar (jarak atas dan bawah ½ tinggi flens). Rencanakan dimensi batang tersebut!

41 THE END