STRUKTUR BAJA MODUL 4 S e s i 7 Batang Tekan (Compression Member) Dosen Pengasuh : Ir. Thamrin asution Materi Pembelajaran : WORKSHOP/PELATIHA PERECAAA BATAG TEKA PROFIL TERSUSU RAGKA ATAP. Berdasarkan PPBBI 984. a) Perencanaan dimensi profil. b) Pemeriksaan tekuk ke arah sumbu X-X. c) Pemeriksaan tekuk ke arah sumbu Y-Y. d) Penetapan jumlah medan pelat koppel/jumlah pelat koppel yang diperlukan. e) Pemeriksaan terhadap kestabilan batang tekan profil tersusun. f) Perencanaan ukuran pelat koppel minimum. g) Pemeriksaan tekuk lentur torsi. Tujuan Pembelajaran : Mahasiswa dapat melakukan perencanaan batang tekan profil tersusun Metode ASD- PPBBI 984. DAFTAR PUSTAKA a) Agus Setiawan, Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD (Berdasarkan SI 03-79- 00), Penerbit AIRLAGGA, Jakarta, 008. b) Canadian Institute of Steel Construction, 00. c) Charles G. Salmon, Jhon E. Johnson, STRUKTUR BAJA, Design dan Perilaku, Jilid, Penerbit AIRLAGGA, Jakarta, 990. d) PERATURA PERECAAA BAGUA BAJA (PPBBI), Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, 984. e) SI 03-79 00. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. f) William T. Segui, Steel Design, THOMSO, 007.
UCAPA TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pemilik hak cipta photo-photo, buku-buku rujukan dan artikel, yang terlampir dalam modul pembelajaran ini. Semoga modul pembelajaran ini bermanfaat. Wassalam Penulis Thamrin asution thamrinnst.wordpress.com thamrin_nst@hotmail.co.id thamrinnst.wordpress.com
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution COTOH SOAL : PERECAAA BATAG RAGKA ATAP Suatu batang tekan dari rangka atap menggunakan profil siku ganda dengan panjang batang L = 3,0 meter, dimana ujung-ujungnya dianggap sendi-sendi, memikul beban terdiri dari beban mati D = 30 k, beban hidup atap L = 5 k, dan beban angin W = 0 k. Profil siku ganda memakai pelat koppel dengan tebal tp = 5 mm. Tebal pelat buhul (jarak antara kedua sayap) = 0 mm. Mutu baja BJ-34. Rencanakanlah dimensi profil, dan lakukan pemeriksaan terhadap kinerja batang tekan tersebut. PERECAAA : DATA - DATA : k =,0 (sendi-sendi) Lk = k. L =,0. 3000 mm = 3000 mm. Tegangan leleh (BJ-34), fy = 0 Mpa = 00 kg/cm. Tegangan dasar, fy 0 MPa Pembebanan tetap, = 40 Mpa = 400 kg/cm.,5,5 (,3). fy (,3). 0 MPa Pembebanan sementara, = 8 Mpa = 80 kg/cm.,5,5 a). Kombinasi Pembebanan (PPBBI 984, PMI-I.8, PPURG). - Pembebanan Tetap, T = D + L = 30 k + 5 k = 45 k = 4,5 ton. - Pembebanan Sementara, S = D + L + W = 30 k + 5 k + 0 k = 55 k = 5,5 ton. b). Prarencana ukuran profil. b). Pembebanan tetap. Untuk kelangsingan > 0 I,. Lk =,. (4,5 ton). (3 m) = 49,0 cm 4 (untuk profil). taksir Untuk kelangsingan < 0 Ataksir,5. Lk = fy/,5 (untuk profil) 4500 00 /,5,5.(3m) = 5,7 cm b). Pembebanan sementara. Untuk kelangsingan > 0 I,. Lk =,. (5,5 ton). (3 m) = 59,9 cm 4 (untuk profil). taksir Untuk kelangsingan < 0 5500 Ataksir,5. Lk = (,3). fy/,5 (,3). 00 /,5 (untuk profil),5.(3m) = 5,5 cm. Yang menentukan adalah I taksir = 59,9 cm 4 akibat pembebanan sementara (untuk profil). A taksir = 5,7 cm akibat pembebanan tetap (untuk profil).
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution Rencanakan profil, 60.60.8 Data-data : Ix = Iy = 9000 mm 4. ix = iy = rx = ry = 8,0 mm. I = 000 mm 4. i =,6 mm. A = 903 mm. Ag =. 903 mm = 806 mm. e = 7,7 mm. Gambar 3. a = e + =. 7,7 + 0 = 45,4 mm. y o = e t/ = 7,7 8/ = 3,7 mm. x o = 0 fy = 0 Mpa. k = (sendi-sendi) Lk = k. L =. 3000 mm = 3000 mm. c). Pemeriksanaan terhadap bahaya lipat sayap profil. - Sayap (flens), b 8,5 (pers.44.e, gambar 30) t b 60 = 7,5 < 8,5 t 8 (sayap profil siku tidak ada bahaya lipat). b 00 (SI 03-79-00) t fy 7,5 < 3,8 Dalam PPBBI tidak terdapat secara eksplisit pemeriksaan bahaya lipat untuk profil siku ganda yang memikul gaya tekan d). Pemeriksaan Terhadap Kekuatan. - Terhadap sumbu X-X (sumbu bahan). Lkx 3000 x 66,7 > 0 dan < 00 (memenuhi). 8,0 r x 0,7. fy (0,7). (0) sx ( x). (66,7). E 3,4 0000 =,4043 Syarat, untuk 0,83 maka s untuk 0,83 s maka,4,593 s untuk s maka,38 s Maka, x, 38 s =,38. (,4043) = 4,696 Pembebanan tetap, fy /,5 (0 MPa) /,5 Ag. (806 mm ). = 53845,6 x 4,696 = 53,85 k = 5,39 ton > 4,5 ton (memenuhi).
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution FK = 53,85 k 45 k =,0 > (memenuhi). Pembebanan sementara, (,3). fy /,5 Ag. x (806 mm (,3).(0 MPa) /,5 ). 4,696 = 69999,3 = 70,0 k = 7,0 ton > 5,5 ton (memenuhi). FK = 70,0 k =,7 > (memenuhi). 55 k - Terhadap sumbu Y-Y (sumbu bebas bahan). Iy total =. {Iy + A. (½a) } =. {9000 + 903. (0,5.45,4) } = 563,7 mm 4. Iy total 563, 7 r y = 8,9 mm Ag 806 y Lky r y 3000 8,9 iy m y dimana, Lky/n m = ; λ 50 r min r min = i =,6 mm = 03,7 < 00 (memenuhi). ; L = Lky/n ; Lk = 3000 mm ; Tabel mencari jumlah medan dengan Trial & Error n L (mm) λ 50 3 000,0 86, > 50 5 600,0 5,7 > 50 7 48,6 36,9 < 50 λ iy (03,7) (36,9) = 0,0 < 00 (memenuhi). 0,7. fy (0,7). (0) siy ( iy). (0,0). = 0,97 < E 3,4 0000 Maka, untuk 0,83 s maka,4,593 s,4,4 iy =,8,593,593 0,97 siy 3
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution Pembebanan tetap, fy /,5 Ag. iy (806 mm (0 MPa) /,5 ).,8 = 9379,5 = 9,38 k =,94 ton > 4,5 ton (memenuhi). FK = 9,38 k 45 k =,65 > (memenuhi). Pembebanan sementara, (,3). fy /,5 Ag. iy (806 mm (,3). (0 MPa) /,5 ).,8 = 5593,3 = 55,9 k = 5,5 ton > 5,5 ton (memenuhi). FK = 55,9 k 55 k =,8 > (memenuhi). e). Pemeriksaan Terhadap Kestabilan Profil Tersusun. Pasal 9.3.(6) SI 03-79-00 menyatakan, untuk menjaga kestabilan elemen-elemen penampang komponen struktur tersusun maka harga-harga x dan iy harus memenuhi : x, 66,7 >,. (36,9) 66,7 > 44,3 (memenuhi, stabil ke arah sumbu X-X) iy, 0,0 > 44,3 (memenuhi, stabil ke arah sumbu Y-Y) =36,9 50 (memenuhi) f). Perencanaan Ukuran Pelat Koppel Minimum. SI 03-79-00 pasal 9.3 menyatakan bahwa kelangsingan terhadap sumbu bebas bahan iy berlaku apabila, Ip I I 0., atau Ip (a). 0. a L L Dimana, Ip = / t. h 3, dengan tebal koppel, t = 5 mm. I = I min = I = 000 mm 4 (momen inertia minimum batang tunggal). L = 48,6 mm. a = 45,4 mm. hanya Maka, /. (5). h 3 000 (45,4). 0. ( ) = 870,8 48,6 4
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution. (870,8) h 3 = 67,5 mm 5 Pakai pelat koppel ukuran 70 x 5 mm.ukuran ini minimum, belum termasuk keperluan letak baut/paku. g). Terhadap lentur torsi. Tegangan kritis tekuk lentur torsi. fcry fcrz 4 fcry. fcrz. H fclt H ( fcry fcrz) Dimana, E 0.000 MPa G = 80769,3 Mpa..( v).( 0,3) d = d t/ = 60 8/ = 56,0 mm b = b t/ = 60 8/ = 56,0 mm 3 (d' b' ).t (5656).(8) J (). (). = 389,3 mm 4. 3 3 Ix Iy.(9000) r o xo yo 0 (3,7) = 509,95 mm. Ag 806 3 xo yo 0 (3,7) H = 0.6394 r 509,95 o f crz G. J Ag. r o (80769,3).(389,3) (806).(509,95) = 335,7 Mpa. g). Pembebanan Tetap. fy /,5 0 /,5 f cry = 66,0 Mpa. iy,8 Maka, (66,0) (335,7) 4.(66,3).(335,7).(0,6394) fclt.(0,6394) (66,0 335,7) fclt = 65,6 MPa Maka kekuatan penampang terhadap tekuk lentur torsi, lt = Ag. fclt = (806 mm). (65,6 Mpa) = 8563,9 = 8,56 k > 45 k (memenuhi). lt 8,56 k 45 k,63 > (memenuhi). 5
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution g). Pembebanan Sementara. (,3). fy /,5 (,3). (0) /,5 f cry = 85,93 Mpa. iy,8 Maka, (85,93) (335,7) 4.(85,93).(335,7).(0,6394) fclt.(0,6394) (85,93 335,7) fclt = 85, MPa Maka kekuatan penampang terhadap teku lentur torsi, lt = Ag. fclt = (806 mm). ( 85, Mpa) = 5379,5 = 53,7 k > 55 k (memenuhi).. lt 53,7 k 55 k,79 > (memenuhi). KESIMPULA Pemeriksaan terhadap Profil, 60.60.8, menghasilkan : a). Terhadap bahaya lipat sayap (flens), tidak terdapat bahaya lipat. b). Tekuk terhadap sumbu X-X. - Pembebaban tetap, FK =,0 (memenuhi) - Pembebaban sementara, FK =,7 (memenuhi). c). Tekuk terhadap sumbu Y-Y. - Pembebaban tetap, FK =,65 (memenuhi) - Pembebaban sementara, FK =,8 (memenuhi) d). Pemeriksaan terhadap kestabilan profil tersusun (memenuhi) e). Pelat Koppel Minimum 70 mm x 5 mm f). Tekuk lentur torsi. - Pembebaban tetap, FK =,63 (memenuhi) - Pembebaban sementara, FK =,79 (memenuhi) 6
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution WORKSHOP/PELATIHA : PERECAAA BATAG TEKA Beban Kerja Kombinasi beban Pemb. Tetap Pemb. Sementara rx,ry < > < > Profil b d t e A Ix = ix = I i o. L Mati Hidup Angin Pembebanan Pembebanan 0 0 0 0 Stb D L W Tetap Sementara Ataksir Itaksir Ataksir Itaksir Iy iy mm k k k k k cm cm 4 cm cm 4 mm mm mm cm cm cm 4 cm cm 4 cm 3000 30.00 5.00 0.00 45.0 55.0 5.7 49.0 5.5 59.90 60.60.8 60 60 8.77 9.03 9.0.80.0.6 0 3000 40.00 0.00 5.00 60.0 75.0 6.79 65.34 6.6 8.68 70.70.7 70 70 7.97 9.40 4.40. 7.60.37 3000 50.00 5.00 0.00 75.0 95.0 7.86 8.68 7.7 03.46 75.75.7 75 75 7.09 0.0 5.40.8.0.45 3000 60.00 30.00 5.00 90.0 5.0 8.93 98.0 8.8 5.4 80.80.8 80 80 8.6.30 7.30.4 9.60.55 3 3000 70.00 35.00 30.00 05.0 35.0 30.00 4.35 9.9 47.0 80.80.0 80 80 0.34 5.0 87.50.4 35.90.54 4 3000 80.00 40.00 35.00 0.0 55.0 3.07 30.68 3.0 68.80 80.80.0 80 80 0.34 5.0 87.50.4 35.90.54 5 3000 90.00 45.00 40.00 35.0 75.0 3.4 47.0 3. 90.58 90.90.9 90 90 9.54 5.50 6.0.74 47.80.76 6 3000 00.00 50.00 45.00 50.0 95.0 33. 63.35 33..36 90.90.9 90 90 9.54 5.50 6.0.74 47.80.76 7 3000 0.00 55.00 50.00 65.0 5.0 34.9 79.69 34.3 34.4 90.90. 90 90.6 8.70 38.0.7 57..75 8 3000 0.00 60.00 55.00 80.0 35.0 35.36 96.0 35.4 55.9 90.90. 90 90.6 8.70 38.0.7 57..75 9 3000 30.00 65.00 60.00 95.0 55.0 36.43.36 36.5 77.70 90.90. 90 90.6 8.70 38.0.7 57..75 Pemb.Sement. 00 Pelat Pemb.Tetap o. b/t buhul fy x sx x Stb () x F.K. x F.K. mm k k 7.5 3.80 0 66.7.4043 4.696 53.85.0 70.00.7 0 0.0 3.80 0 4.5.94 3.385 77.75.30 0.08.35 0.7 3.80 0 3.6.087.97 96.63.9 5.6.3 0.0 3.80 0 4.0.0445.598 3.57.47 7.34.50 3 8.0 3.80 0 4.5.0489.69 6.4.54 09.83.55 4 8.0 3.80 0 4.5.0489.69 6.4.35 09.83.35 5 0.0 3.80 0 09.5 0.96.03 06.37.53 68.7.53 6 0.0 3.80 0 09.5 0.96.03 06.37.38 68.7.38 7 8. 3.80 0 0.3 0.993.5 46.45.49 30.39.49 8 8. 3.80 0 0.3 0.993.5 46.45.37 30.39.36 9 8. 3.80 0 0.3 0.993.5 46.45.6 30.39.6 7
Modul kuliah STRUKTUR BAJA, Modul 4 Sesi 7, 0 Ir. Thamrin asution WORKSHOP/PELATIHA : PERECAAA BATAG TEKA Jumlah Pemb. Tetap Pemb. Sement. Ukuran o. a Iytotal ry y medan iy siy iy iy F.K. iy F.K. Pelat Koppel Stb n (t) (h) mm mm 4 mm k k mm mm 45.40 563.7 8.9 03.7 7 36.9 0.0 0.97.8 9.38.65 55.9.8 5 67.5 0 49.40 994969. 3.6 9. 5 43.8 0.0 0.859.9 36.97.8 78.05.37 5 70.3 5.80 403036. 34.5 87.0 5 4.4 96.3 0.8.804 56.7.09 03.74.4 5 75.9 55.0 33999.6 36.7 8.7 5 38.7 90.4 0.76.696 03.0.6 64.03.30 5 86.8 3 56.80 4858. 37. 80.6 5 39.0 89.5 0.754.68 5.53.40 36.99.4 5 93.4 4 56.80 4858. 37. 80.6 5 39.0 89.5 0.754.68 5.53.0 36.99. 5 93.4 5 60.80 584896.0 40.9 73.4 5 34. 80.9 0.68.547 80.54.08 364.70.08 5 05. 6 60.80 584896.0 40.9 73.4 5 34. 80.9 0.68.547 80.54.87 364.70.87 5 05. 7 6.40 6400665.6 4.4 7.5 5 34.3 80. 0.676.537 340.57.06 44.74.06 5.5 8 6.40 6400665.6 4.4 7.5 5 34.3 80. 0.676.537 340.57.89 44.74.88 5.5 9 6.40 6400665.6 4.4 7.5 5 34.3 80. 0.676.537 340.57.75 44.74.74 5.5 Pembebanan Tetap Pembebanan Sementara o. J r o H fcrz Stb fcry fclt lt FK. fcry fclt lt FK. mm 4 mm Mpa Mpa Mpa k Mpa Mpa k 389.3 509.95 0.6394 335.7 66.0 65.6 8.5.63 85.93 85. 53.7.79 0 304.7 73.50 0.638 83.4 7.85 7.78 34.9.5 94.7 9.88 74.6.33 3699.3 8.57 0.6349 59.43 77.59 76.8 53.9.05 00.86 98.47 98.9.09 588.7 933.76 0.6950 84.30 8.56 8.6 99.7. 07.33 04.96 58..5 3 00000.0 98.03 0.63 93.8 83.9 8.40 48.9.37 08.7 06.78 3.5.39 4 00000.0 98.03 0.63 93.8 83.9 8.40 48.9.07 08.7 06.78 3.5.08 5 8306.0 85.0 0.6345 86.95 90.50 88.8 75.4.04 7.64 4.8 355.9.03 6 8306.0 85.0 0.6345 86.95 90.50 88.8 75.4.84 7.64 4.8 355.9.83 7 49959.3 66.46 0.6366 776.38 9.06 89.95 336.4.04 8.38 6.5 435.7.03 8 49959.3 66.46 0.6366 776.38 9.06 89.95 336.4.87 8.38 6.5 435.7.85 9 49959.3 66.46 0.6366 776.38 9.06 89.95 336.4.73 8.38 6.5 435.7.7 8