BAB I PENDAHULUAN I. 1 LATAR BELAKANG Batang-batang struktur baik kolom maupun balok harus memiliki kekuatan, kekakuan dan ketahanan yang cukup sehingga dapat berfungsi selama umur layanan struktur tersebut. Dalam mendesain batang tarik yaitu balok baja harus memberikan keamanan dan menyediakan cadangan kekuatan yang diperlukan untuk menanggung beban layanan, yaitu balok harus memiliki kemampuan terhadap kemungkinan kelebihan beban (overload) atau kekurangan kekuatan (understrength). Kelebihan beban dapat terjadi akibat perubahan fungsi balok, terlalu rendahnya taksiran atas efek-efek beban karena penyederhanaan yang berlebihan dalam analisis strukturnya, dan akibat variasi-variasi dalam prosedur konstruksinya. Dalam merencanakan suatu struktur baja untuk bangunan gedung, SNI 03-1729-2002 telah menjadi standar Indonesia dalam perencanaan saat ini. Dalam perencanaan struktur baja, ada tiga cara yang dapat digunakan. 1. Metode elastis (ASD = Allowable Stress Design) 2. Metode plastis (PD = Plastic Design) 3. Metode LRFD (Load and Resistance Factor Design) Di Indonesia, kebanyakan desain masih dilakukan dengan desain tegangan ijin menurut metode ASD (Allowable Stress Design). Metode ASD menitik beratkan pada beban layanan (beban kerja) dan tegangan yang dihitung secara elastis dengan cara membandingkan tegangan terhadap harga batas yang diizinkan.
Peraturan SNI 03-1729-2002 yang kita gunakan, yang sebelumnya menggunakan desain tegangan izin seperti metode ASD pada Peraturan Pembebanan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI 1983) terlihat memperbaharui metodenya dengan mengacu pada LRFD. Komponen struktur dengan rangka dua dimensi dan tiga dimensi hampir setengahnya merupakan komponen struktur tarik. Komponen struktur tarik juga dapat dilihat pada hubungan atau pada struktur yang tergantung. Komponen struktur tarik juga terlihat pada elemen pengaku yang menahan pengaruh gempa dan angin. Komponen struktur tarik baja didesain dengan memperhitungkan kemungkinan model kegagalan yang terjadi serta menggunakan kriteria beban yang sesuai agar aman digunakan. Tahanan nominal komponen struktur tarik dapat ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu: (a) Leleh penampang pada daerah yang jauh dari hubungan (las) (b) Fraktur pada penampang efektif neto pada lubang-lubang baut di hubungan (las) (c) Keruntuhan blok geser (Shear Block) pada lubang-lubang baut di hubungan (las) a b c Gambar 1.1 Faktor penentu nilai tahanan nominal komponen struktur tarik
I. 2 PERMASALAHAN Untuk kasus (a) berlaku tahanan tarik nominal di mana F y adalah kuat leleh (MPa/(Kg/Cm 2 )) A g adalah luas penampang bruto (Cm 2 ) Untuk kasus (b) pada hubungan yang menggunakan baut maka senantiasa terjadi konsentrasi tegangan di sekitar lubang baut. Pada kasus (b) yang mana leleh terjadi secara lokal menyebabkan terjadinya fraktur pada luas penampang neto sehingga tahanan nominalnya adalah di mana F u adalah kuat tarik (MPa/(Kg/Cm 2 )) A e adalah luas penampang efektif (Cm 2 ) A e adalah luas penampang efektif yang diperoleh dengan sebelumya mengalikan luas neto penampang dengan faktor reduksi U akibat adanya eksentrisitas pada sambungan, sedemikian hingga didapat : di mana A e adalah luas penampang efektif (Cm 2 ) U adalah faktor reduksi (Shear Lag Factor) A n adalah luas neto penampang (Cm 2 ) Koefisien reduksi U untuk hubungan yang menggunakan baut atau paku keling diperoleh dari persamaan berikut: di mana adalah jarak dari titik berat panampang yang tersambung secara eksentris ke bidang pemindahan beban. l adalah panjang sambungan dalam arah gaya tarik, yaitu jarak antara dua buah baut yang terjauh pada suatu sambungan atau panjang las dalam arah gaya tarik.
Gambar 1.2 Penentuan letak nilai x Untuk hubungan dengan las. 1. Bila komponen struktur tarik dilas kepada pelat menggunakan las longitudinal di kedua sisinya, 2. Bila komponen struktur tarik dihubungkan menggunakan las transversal saja, 3. Bila komponen struktur tarik dihubungkan kepada baja bukan pelat menggunakan las longitudinal/transversal. Yang menjadi permasalahan pada tugas akhir ini adalah pada kasus (c) saat terjadinya suatu keruntuhan dimana mekanisme keruntuhannya merupakan kombinasi geser dan tarik, dan terjadi melewati lubang-lubang baut pada komponen struktur tarik dikenal dengan sebutan keruntuhan blok geser (Shear Block).
Keruntuhan jenis ini sering terjadi pada sambungan dengan baut terhadap pelat badan yang tipis pada komponen struktur tarik. Keruntuhan tersebut juga umum dijumpai pada sambungan pendek, yaitu sambungan yang menggunakan dua baut atau kurang pada garis searah dengan bekerjanya gaya. Gambar 1.3 Blok Geser Pengujian menunjukkan bahwa keruntuhan geser blok dapat dihitung dengan menjumlahkan tarik leleh (atau tarik fraktur) pada suatu irisan dengan tahanan geser fraktur (atau geser leleh) pada bidang lainnya yang saling tegak lurus. Tahanan tarik blok geser nominal ditentukan oleh persamaan berikut ini, dengan fraktur mendahului leleh atau rasio fraktur/leleh terbesar. (a) Dimana (fraktur) (leleh).(b) Dimana (leleh) > (fraktur) Nilai Ø = 0.75 A gv adalah luas penampang yang berhubungan dengan geser A gt adalah luas penampang yang berhubungan dengan tarik A nv adalah luas neto penampang yang berhubungan dengan geser A nt adalah luas neto penampang yang berhubungan dengan tarik
Madugula dan Mohan (1999) memperlihatkan hasil percobaan yang dilakukan pada sudut sebuah batang tarik eksentris. Mereka memperlihatkan 13 kegagalan blok geser dari 61 sudut yang di uji coba. Mereka menyimpulkan bahwa kegagalan blok geser terjadi pada sudut batang tarik yang eksentris. Pada tahun 1990-1992 sebuah hasil penelitian dipublikasikan dari percobaan untuk sambungan baut dengan gaya tarik pada sudut struktural (Adidam,1990; Epstein and Adidam,1991; Eipstein, 1992). Mereka menyimpulkan bahwa faktor keamanan pada AISC ASD dan LRFD yang ada tidak cukup memadai untuk kegagalan blok geser pada struktur. Kemudian, dengan semakin bertambah luasnya daerah kaki sambungan, maka besarnya eksentrisitas akan bertambah dan mengurangi kekuatan dari komponen tersebut. Howard I. Epstein dan Christopher L. D Auito juga menawarkan sebuah persamaan analitis yang dapat digunakan dalam perhitungan komponen struktur baja yang mengalami gaya tarik aksial, dan dinilai lebih konservatif. Dengan demikian, melalui tugas akhir ini dapat dilakukan kajian terhadap faktor reduksi U dengan memperhitungkan komponen komponen lainnya yang berperan dalam menghasilkan perhitungan blok geser yang dapat lebih efektif digunakan dalam perencanaan struktur baja terutama pada sambungan. I. 3 MANFAAT DAN TUJUAN Dalam tugas akhir ini, penulis bertujuan untuk melakukan kajian terhadap faktor reduksi U yang terdapat pada peraturan SNI 03-1729-2002 khususnya pada pembahasan komponen struktur yang mengalami gaya tarik aksial pada kondisi blok geser (Shear Block). Sehingga nantinya diharapkan mendapat kesimpulan perumusan perhitungan yang baru dan lebih efektif untuk digunakan
dalam perhitungan kuat tarik rencana pada komponen struktur yang mengalami kegagalan pada kondisi blok geser (Shear Block). I. 4 PEMBATASAN MASALAH Adapun pembatasan masalah yang diambil untuk pengerjaan tugas akhir ini adalah: 1. Kajian faktor U yang dilakukan adalah pada saat komponen struktur baja mengalami keadaan keruntuhan blok geser (Shear Block). 2. Menggunakan peraturan SNI 03-1729-2002 Tata cara perencanaan struktur baja untuk bangunan gedung dan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI) tahun 1983. 3. Perhitungan yang dilakukan menggunakan model struktur sebagai berikut: P 4. Penampang adalah profil T-beam dengan perbandingan tertentu antara tinggi dan lebar profil dan tebal badan dan tebal sayap profil 5. Baut yang digunakan adalah baut mutu tinggi untuk sambungan pelat. 6. Analisa regangan tidak ditinjau 7. Pengaruh komposisi bahan, temperatur, kecepatan regang bahan dan residual stress tidak ditinjau
I. 5 METODOLOGI Metode yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini adalah dengan studi literatur yang berasal dari berbagai sumber seperti buku, jurnal-jurnal ilmiah. Selain itu juga akan dilakukan perhitungan secara analitis. I. 6 SISTEMATIKA PENULISAN Untuk memberikan gambaran garis besar penulisan tugas akhir ini, maka isi dari tugas akhir ini dapat diuraikan sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN, terdiri dari latar belakang, permasalahan, manfaat dan tujuan, metodologi penulisan dan sistermatika penulisan. BAB II : TINJAUAN KEPUSTAKAAN, terdiri dari penjelasan umum mengenai struktur baja, komponen yang mengalami gaya tarik aksial, sambungan baja. BAB III : PEMBAHASAN MASALAH, terdiri dari prinsip umum terjadinya shear block (blok geser), kajian mengenai faktor U beserta faktorfaktor yang mempengaruhi adanya nilai faktor U yang terdapat pada peraturan yang digunakan. BAB IV BAB V : APLIKASI : KESIMPULAN DAN SARAN, terdiri dari kesimpulan dan saran.