ANALISA TEKUK PADA KOLOM BAJA TAMPANG IWF AKIBAT GAYA TEKAN AKSIAL TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : RISKA LUMBANRAJA 050404120 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010
ANALISA TEKUK PADA KOLOM BAJA TAMPANG IWF AKIBAT GAYA TEKAN AKSIAL TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas-Tugas dan Memenuhi Syarat Untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Disusun Oleh : RISKA LUMBANRAJA 05 0404 120 Disahkan Oleh : Pembimbing Ketua Departemen Ir. Sanci Barus, MT NIP. 19520901 198112 1 001 Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19561224 198103 1 002 BIDANG STUDI STRUKTUR DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2010
KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Pengasih, yang telah memberikan berkat dan kasih-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang merupakan syarat utama yang harus dipenuhi untuk memperoleh gelar sarjana Teknik dari dengan judul Analisis Tekuk pada Kolom Baja Tampang Iwf akibat Gaya Tekan Aksial. Penulis menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, dukungan dan bantuan dari semua pihak baik moril maupun materil. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang setulusnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, selaku Ketua Departemen Teknik Sipil. 2. Bapak Ir.Teruna Jaya, M.Sc., selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil. 3. Bapak Ir. Sanci Barus, MT selaku pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam memberikan bimbingan yang tiada hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Kedua Orang Tuaku tercinta ( A. Lumbanraja dan T. Siallagan ) yang selalu memberi dukungan dan kasih sayangnya dan juga doa yang selalu menyertai penulis. Buat kedua kakakku ( Ka Retno dan Ka Erna ) dan kedua adikku ( Loren dan Suparto ) yang kusayangi, terima kasih kuucapkan kepada kalian atas dorongan dan doanya.
5. Bapak/Ibu Dosen Staf Pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara. 6. Semua teman-teman stambuk 2005, mulai NIM 001 149 yang selalu menemani disaat susah dan senang walaupun kebanyakan main-mainya, terutama pada Ronald A Marthin, Lady n Kenk2, Ganda Kurus, Albert, Alkes, Elli gong2, Andreas, Dame, Nensi, Ari, dan juga teman2 yang sering main di Pondasi. Saat-saat bersama kalian sangatlah menyenangkan. 7. Abang dan kakak stambuk 2002, 2003, 2004, dan adik-adik stambuk 2006, 2007 dan 2008 terima kasih atas support yang telah diberikan. 8. Teman satu Kampungku dan juga Winta yang juga turut memberi support. 9. Abang, kakak, teman2, dan juga adik2 dari GMKI yang selalu memberi dukungan dan doanya. 10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan dari penulis, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran agar penulis dapat meningkatkan kemampuan menulis pada masa akan datang. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat dan memberikan sumbangan pengetahuan bagi yang membacanya. Medan, Agustus 2010 RISKA LUMBANRAJA 05 0404 120
ABSTRAK Pada konstruksi baja permasalahan stabilitas adalah merupakan hal yang sangat penting, dikarenakan komponen struktur baja rentan terhadap tekuk akibat pembebanan yang melebihi kapasitasnya sehingga terjadi ketidakstabilan pada struktur baja. Terjadinya fenomena tekuk pada struktur baja disebabkan karena elemen baja pada umumnya sangat tipis, sehingga mudah mengalami tekuk yang akan mengurangi kapasitas dari struktur itu sendiri. Pada permasalahan ini penulis mencoba menganalisa profil Iwf yang mengalami pembebanan gaya aksial. Pada kenyataan struktur baja akan mengalami tekuk dan terjadi ketidakstabilan akibat pembebanan gaya axial dengan tiga cara, yaitu tekuk lentur, tekuk torsi, dan tekuk lentur dan tekuk torsi sekaligus. Oleh karena itu dibutuhkan penyelidikan stabilitas terhadap profil Iwf yang mengalami pembebanan gaya aksial pada saat kapan mengalami hanya tekuk lentur saja, tekuk torsi saja, dan kapan mengalami tekuk lentur dan tekuk torsi sekaligus. Dari hasil penyelidikan stabilitas terhasap profil Iwf yang mengalami pembebanan gaya aksial hingga mencapai batas kritisnya, ternyata profil Iwf akan mengalami tekuk lentur dan tekuk torsi.
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ABSTRAK DAFTAR ISI DAFTAR NOTASI... i... iii... iv... vi BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Umum dan Latar Belakang..... 1 1.2. Permasalahan... 3 1.3. Tujuan Penulisan... 3 1.4. Pembatasan Masalah... 4 1.5. Metode Pembahasan... 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 5 2.1. Teori Tekuk..... 5 2.1.1 Umum dan Latar Belakang...5 2.1.2 Stabilitas dari Struktur Kolom...9 2.1.3 Jenis-jenis Kegagalan Batang Tekan...11 2.2. Analisa Kolom... 12 2.2.1 Kolom Euler... 16 2.2.2 Rumus Kolom Euler... 21 2.2.2.1 Kolom dengan Satu Ujung Terjepit dan Yang Lainnya Bebas... 21 2.2.2.2 Kolom dengan Kedua Ujungnya berupa Sendi...24
2.2.2.3 Kolom dengan Kedua Ujungnya Terjepit...25 2.2.2.4 Kolom dengan Kedua Ujungnya Terjepit tetapi Salah satu dapat Bergeser Arah Lateral...27 2.2.2.5 Kolom dengan Ujung-ujungnya Terjepit dan Sendi...27 2.3. Panjang Efektif...32 2.4 Tekuk Torsi...34 2.4.1 Energi Regangan akibat Torsi Saint-Venant...37 2.4.2 Energi Regangan akibat Torsi Warping...39 2.4.3 Kombinasi Tekuk Lentur dan Tekuk Torsi...43 BAB III. ANALISA.55 3.1. Umum... 55 3.2. Kejadian akibat Tekuk Lentur... 57 3.3. Kejadian akibat Tekuk Torsi...59 3.4 Analisa Panjang Kolom yang akan ditinjau...60 BAB IV. APLIKASI DAN PERENCANAAN... 62 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 90 5.1. Kesimpulan... 90 5.2. Saran... 92 DAFTAR PUSTAKA...93 LAMPIRAN
DAFTAR NOTASI L A t γ v G E μ J C w I x, I y I y I x I p = panjang kolom = luas tampang = tebal tampang = regangan geser = tegangan geser = modulus geser = modulus elastic = poison rasio = konstanta torsi = konstanta warping = momen Inersia terhadap sumbu x dan sumbu y = momen inersia terhadap sumbu minimum dan maksimum = I x + I y = momen inersia polar U, V = deformasi aksial pada arah x dan y u u 1 u a u b u t v v a v b = energi regangan total = energi regangan lentur = energi regangan lentur akibat gaya tekan aksial = energi regangan lentur akibat kurva lentur = energi regangan torsi = energy potensial = energi potensial akibat gaya tekan aksial = energi potensial akibat lenturan
λ = parameter kelangsingan = rasio kelangsingan r M s M w M z M f I f V f u f = jari jari inersia = momen torsi murni = momen torsi terpilin = momen torsi total = momen lentur lateral pada satu sayap = momen inersia untuk satu sayap terhadap sumbu y = gaya geser sayap = lendutan lateral salah satu sayap pada penampang sejarak z dari ujung batang Ѳ R 0 = sudut puntir per satuan panjang = jari jari girasi polar terhadap pusat geser P x,p y = beban kritis pada sumbu x dan y yang mengakibatkan kolom mengalami tekuk lentur P x, P y = beban kritis pada sumbu maksimum dan minimum yang mengakibatkan kolom mengalami tekuk lentur P Ѳ = beban kritis yangmengakibatkan kolom mengalami tekuk torsi P komb = beban kritis yang mengakibatkan kolom mengalami tekuk lentur dan tekuk torsi sekali