BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG PENULISAN Umumnya, pada masa lalu semua perencanaan struktur direncanakan dengan metoda desain elastis. Perencana menghitung beban kerja atau beban yang akan dipikul oleh struktur dan perhitungan dimensi elemen struktur didasarkan pada tegangan ijin. Tegangan ijin ini merupakan fraksi dari tegangan leleh. Meskipun kata metode elastis lebih sering digunakan untuk menjelaskan metoda ini, tetapi lebih tepat dikatakan desain berdasarkan beban kerja (allowable-stress design atau desain berdasarkan tegangan kerja). Daktilitas baja telah ditunjukkan dapat memberikan kekuatan cadangan dan merupakan dasar dari perencanaan plastis. Dalam metode ini, beban kerja dihitung dan dikalikan dengan faktor tertentu atau faktor keamanan, kemudian elemen struktur direncanakan berdasarkan kekuatan runtuh. Nama lain dari metoda ini adalah perencanaan batas (limit design) dan perencanaan runtuh (collapse design). Untuk material yang bersifat daktail, misalnya baja, kurva hubungan teganganregangan akan tampak seperti pada gambar 1.1 dimana titik B adalah titik leleh tertinggi ( upper yield-point), C adalah titik leleh terendah ( lower yield-point), sedangkan CD adalah daerah plastis dimana regangan bertambah pada tegangan yang konstan. Setelah titik D, kurva menunjukkan penambahan regangan dan tegangan dimana deformasi pada area ini sebagian elastis dan sebagian plastis, daerah D
menuju titik E sering disebut strain hardening. Selanjutnya, titik E merupakan titik dimana terjadi tegangan ultimate dan akhirnya putus (fracture) terjadi di titik F Gambar 1.1 Sumber : Vazirani, Steel Structures Untuk memudahkan dalam melakukan perhitungan, kurva hubungan tegangan-regangan diatas dapat di-idealisasikan menjadi gambar 1.2 di bawah Gambar 1.2 Sumber : Vazirani, Steel Structures Dimana daerah AC adalah daerah elastis dan CD adalah daerah plastis Metode lain yang bisa digunakan dalam perencanaan selain metode metode elastis dan metode plastisitas adalah metode LRFD ( Load and Resistance Factor Design) yang pertama diadopsi AISC ( American Institute of Steel Construction) tahun 1986. Metode LRFD menawarkan konsep yang pada prinsipnya, menggunakan
faktor reduksi kekuatan dan faktor kelebihan beban sehigga memungkinkan terciptanya suatu konstruksi baja yang aman dan ekonomis. Perencanaan baja dengan Metode LRFD dilakukan dengan mencoba dimensi profil. Profil harus aman pada stabilitas sayap, stabilitas badan, gaya aksial tekan, kontrol momen, gaya geser dan aman menerima kombinasi gaya aksial tekan dan lentur. Prinsip-prinsip yang perlu diperhatikan dalam analisis plastis : a. Kondisi mekanisme : Beban ultimate atau beban runtuh dicapai ketika terjadi suatu mekanisme. Jumlah sendi plastis yang terjadi seharusnya cukup untuk membantu terjadinya mekanisme. b. Kondisi keseimbangan : Jumlah gaya-gaya dan momen-momen dalam keadaan seimbang adalah nol. c. Kondisi momen plastis : Momen lentur yang terjadi pada semua potongan pada struktur harus lebih kecil dari momen plastis penuh dari potongan ( M < M p ) Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (PPBBI) 1984 juga menetapkan beberapa persyaratan untuk bangunan baja yang dianalisis atau didesain dengan metode plastis. Beberapa di antaranya adalah : 1. Perhitungan struktur berdasarkan keadaan plastis dalam PPBBI 84 hanya dapat digunakan untuk struktur-struktur berikut : Balok dengan dua tumpuan dan balok menerus (kecuali balok crane ); Portal dengan sambungan kaku; Bangunan bertingkat banyak, maksimum dua lantai. 2. Faktor beban (λ) untuk perhitungan kekuatan dapat diambil : Beban mati λ = 1,7 Beban sementara λ = 1,3.
3. Pada umumnya harus ditunjukkan bahwa akibat beban sebesar λ kali beban yang bekerja, kekuatan batasnya tidak dilampaui. 4. Faktor beban untuk saat-saat pemasangan konstruksi : λ = 1,4 5. Faktor beban untuk menghitung lendutan : λ = 1,0 6. Yang dimaksud dengan beban hitungan dalam PPBBI adalah λ kali beban yang bekerja. 7. Ketentuan-ketentuan dalam peraturan tersebut terutama berlaku untuk penampang-penampang I,H, dan kotak; dimana tegangan leleh bajanya tidak lebih dari 3600 kg/cm 2. Sedangkan untuk penampang di luar kriteria tersebut, pemakaiannya harus didukung oleh percobaan ataupun pembuktian teoritis. Setelah kita membaca penjelasan singkat dari metode plastisitas dan metode LRFD, maka timbullah sebuah pertanyaan, metode manakah yang lebih efisien dari segi luas penampang, atau dari segi section modulus. Bagaimana juga jika ditinjau dari segi kemudahan dalam merencanakan. Oleh karena itu, pertanyaan-pertanyaan tersebut hanya bisa dijawab jika kita mencoba sendiri dengan merencanakan langsung menggunakan kedua metode tersebut. Kemudian, untuk lokasi struktur, penulis menetapkan kota Medan sebagai lokasinya. Alasannya, selain penulis memang berasal dari kota Medan itu sendiri, kota Medan dalam peta gempa sesuai peraturan gempa tahun 2002 sudah dikategorikan ke dalam kota dengan intensitas gempa sedang, terutama lagi kota Medan belakangan ini sering diguncang gempa-gempa yang cukup terasa yang berasal dari daerah sekitar. Untuk tahun 2010 ini saja, sudah terasa 2 kali getaran gempa yang cukup kuat, yang pertama adalah gempa 7,8 skala Richter 215
km dari Medan, kemudian yang kedua adalah gempa 7,2 SR yang terjadi dekat Banda Aceh. 1.2 TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan penulisan dari Tugas Akhir ini adalah : 1. Merencanakan komponen struktur portal baja dengan metode plastis dan metode LRFD ( Load and Resistance Factor Design) 2. Membandingkan hasil perencanaan portal baja dengan metode plastis dan metode LRFD. 3. Menghasilkan kesimpulan yang dapat menuntun pembaca dalam memilih metode yang efisien dan ekonomis dalam melakukan perencanaan di masa yang akan datang. 4. Mencari rasio minimum antara M p balok dengan M p kolom sehingga syarat Strong Column Weak Beam sesuai peraturan SNI 1726-2002 bisa terpenuhi. (perencanaan plastis) 1.3 PEMBATASAN MASALAH Yang menjadi batasan masalah adalah : 1 Struktur yang dimaksud adalah berbentuk portal dengan bahan baja IWF 2 Portal yang akan direncanakan adalah gedung perkantoran 4 lantai (Gambar 1.3) 3 Dalam melakukan analisis struktur berdasarkan analisis plastis, dipakai cara mekanisme 4 Asumsi hubungan balok-kolom portal merupakan sambungan kaku (rigid) 5 Perencanaan struktur akan dikontrol terhadap efek gaya lintang, gaya normal, tekuk kolom, serta kombinasi gaya aksial dan momen lentur.
6 Dalam perhitungan gaya / beban gempa yang bekerja, dipakai metode Analisis Statik Ekivalen. 7 Peraturan LRFD yang dipakai dalam analisis adalah SNI 03-1729-2002 Gambar 1.3 1.4 METODE PEMBAHASAN Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah studi perencanaan yaitu dengan merencanakan suatu struktur yang telah ditentukan dengan melakukan analisa pada struktur tersebut. Cara melakukan analisa dan perhitungan diperoleh dari literatur yang telah dipersiapkan untuk mengerjakan Tugas Akhir ini serta masukan- masukan dari dosen pembimbing. Penganalisaan struktur dengan metode LRFD dibantu dengan program komputer yaitu SAP 2000 v.10 untuk mempercepat proses perhitungan.