Universitas Sumatera Utara

LEMBAR PENGESAHAN ANALISIS SAMBUNGAN PEMIKUL MOMEN PADA STRUKTUR PORTAL BAJA MENGGUNAKAN SAMBUNGAN TIPE END PLATE (Study Literatur) TUGAS AKHIR Diajukan untuk Melengkapi Tugas-tugas dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Dikerjakan Oleh: IRBAR DARMANSYAH 12 0424 022 Pembimbing: Ir. Torang Sitorus, MT NIP. 19571002 198601 1 001 Penguji I Penguji II Prof. Dr-Ing. Johannes Tarigan M. Agung Putra H, S. T., M. T. NIP. 19561224 198103 1 002 NIP. 19821206 201012 1 005 Mengesahkan: Koordinator, PPSE Departemen T. Sipil FT. USU Ketua Departemen T. Sipil FT. USU Ir. Zulkarnain A. Muiz, M. Eng.Sc. Prof. Dr-Ing. Johannes Tarigan NIP. 19560326 198103 1 003 NIP. 19561224 198103 1 002 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016

SURAT PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama : Irbar Darmansyah NIM : 12 0424 022 Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir saya ini dengan judul analisis sambungan pemikul momen pada struktur portal baja menggunakan sambungan tipe end plate (study literatur) bebas plagiat. Apabila dikemudian hari terbukti terhadap plagiat dalam Tugas Akhir saya tersebut, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan. Demikian pernyataan ini saya perbuat untuk dipergunakan sebagaimana mestinya. Medan, Maret 2016 Penyusun, Irbar Darmansyah NIM : 12 0424 022

KATA PENGANTAR Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya kepada saya, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan syarat untuk mencapai gelar sarjana Teknik Sipil bidang struktur Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik, dengan judul ANALISIS SAMBUNGAN PEMIKUL MOMEN PADA STRUKTUR PORTAL BAJA MENGGUNAKAN SAMBUNGAN TIPE END PLATE. Saya menyadari bahwa dalam menyelesaikan tugas akhir ini tidak terlepas dari dukungan, bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, saya ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada beberapa pihak yang berperan penting yaitu : 1. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan selaku Ketua Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 2. Bapak Ir. Syahrizal, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc selaku Koordinator Koordinator PPSE, Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 4. Bapak Ir. Torang Sitorus, MT selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, dukungan, masukan, bimbingan serta meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membantu saya menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Bapak/Ibu seluruh staff pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik. 6. Seluruh pegawai administrasi Departemen Teknik Sipil Fakultas teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan selama ini kepada saya. i

7. Teristimewa dihati buat keluarga saya, terutama kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Djasri Alwi dan Ibunda Lamtiur Sitorus, kakak saya Narulita Altari dan adik saya Aldiantoni Alwi yang telah memberikan doa, motivasi, semangat dan nasehat kepada saya. Terima kasih atas segala pengorbanan, cinta, kasih sayang dan do a yang tiada batas untuk saya. 8. Terkhusus buat keluarga kecilku tersayang bunda Soffi Rambe, ST dan juga buat kedua jagoanku abang Shiraz Alwi dan adek Shaka Alwi yang telah memberikan nasehat, semangat, dan membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini, terima kasih atas doa dan semangatnya 9. Buat teman-teman Teknik Sipil Ekstensi Philip, Otniel, Eva, Richard serta temanteman mahasiswa/i angkatan 2012 dan mahasiswa sipil lainnya yang tidak dapat disebutkan seluruhnya terima kasih atas semangat dan bantuannya selama ini. Saya menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna karena keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman saya dalam hal ini. Oleh karena itu, saya mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca demi perbaikan menjadi lebih baik. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih dan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Maret 2016 Penulis (Irbar Darmansyah) ii

ABSTRAK Perencanaan struktur konstruksi baja sangat bergantung pada alat penyambung yang digunakan, karena sifat konstruksi baja yang relatif sama dan tipikal perencanaan yang matang pada sisi sambungan portal baja dapat meminalisir ataupun menghemat biaya pelaksanaan konstruksi tersebut. penyambungan terjadi karena profil yang digunakan memiliki panjang batang yang kurang dari perencanaan, ataupun dikarenakan pertemuan antara suatu batang dengan batang yang lain pada satu titik buhul, yang kemudian penyambungannya dibantu dengan menggunakan pelat buhul. Dalam perencanaan sambungan, pemilihan alat sambung yang akan digunakan mempengaruhi kekuatan sambungan dan kondisi kekakuan yang berbeda-beda sesuai jenis dan fungsinya. Pada analisa mengenai sambungan antara balok dan kolom ini, bertujuan untuk membandingkan dua jenis tipe sambungan end-plate yang sering digunakan, adapun tipe endplate yang coba kita bandinkan disini yaitu tipe flush dan tipe extended 5. Peraturan yang digunakan sebagai pedoman adalah peraturan SNI 03-1729-2002 untuk Struktur Baja dengan metode LRFD (Load and Resistance Factor Design), serta panduan dari American Institute of Steel Construction (AISC). Dari hasil analisa dan perhitungan dari kedua jenis tipe sambungan ini, diperoleh bahwa dengan mengunakan sambungan tipe flush yang mana diameter bautnya sama dengan tipe extended, disimpulkan bahwa tipe flush lebih ekonomis dikarena mengukanan tebal pelat penyambung yang lebih tipis dibandingkan tipe extended, akan tetapi jika kita mengunakan tebal pelat yang sama tebal antara kedua jenis sambungan ini dapat disimpulkan tipe extended lebih ekonomis dibandingkan dengan tipe flush karena mengunakan baut yang lebih kecil Kata kunci : Sambungan Momen tipe plat ujung, Tipe Flush, Tipe Extended iii

DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... ABSTRAK... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR NOTASI... i iii iv vii ix x BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 LatarBelakang... 1 1.2 PerumusanMasalah... 6 1.3 Tujuan... 6 1.4 Manfaat Penelitian... 6 1.5 Pembatasan Masalah... 7 1.6 Metodelogi Penelitian... 7 1.7 Sistematika Penulisan... 10 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 12 2.1 Material Baja Sebagai Bahan Konstruksi... 12 2.1.1 Klasifikasi Baja Konstruksi... 13 2.1.2 Sifat sifat Mekanik Baja Konstruksi... 16 2.2 Sambungan Pada Konstruksi Baja... 19 2.2.1 Sambungan Momen... 22 2.2.2 Sambungan Momen Untuk Balok dan Kolom... 28 iv

2.3 Kegagalan yang terjadi pada Sambungan Baja... 31 2.3.1 Kegagalan akibat tegangan yang terjadi... 33 2.3.2 Kegagalan akibat gaya tekan... 41 2.3.3 Kegagalan akibat geser horizontal... 44 2.3.2 Kegagalan akibat geser vertikal... 45 2.4 Software Fine Elemen Analysis (FEA)... 47 2.4.1 Pengertian dan sejarah pengunaan ANSYS... 47 2.4.2 Sistem kerja analisa program... 47 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 51 3.1 Umum... 51 3.2 Flowchart... 51 3.3 Studi Literatur... 52 3.4 Pemodelan Struktur... 52 3.5 Perencanaan Struktur... 54 3.5.1 Data Perencanaan... 54 3.6 Perbandingan... 55 3.7 Kesimpulan... 56 BAB IV ANALISA DATA... 57 4.1 Data Perencanaan... 57 4.2 Perencanaan Sambungan Endplate tipe Flush (dia. baut sama).. 60 4.2.1 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk baut... 60 4.2.2 Menghitung Nilai tahanan Moment untuk baut... 62 4.2.3 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk pelat... 65 v

4.3 Perencanaan Sambungan Endplate tipe Extended(dia. baut sama)69 4.3.1 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk baut... 69 4.3.2 Menghitung Nilai tahanan Moment untuk baut... 71 4.3.3 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk pelat... 73 4.4 Perencanaan Sambungan Endplate tipe Flush (tebal plat sama). 77 4.4.1 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk baut... 77 4.4.2 Menghitung Nilai tahanan Moment untuk baut... 79 4.4.3 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk pelat... 82 4.5 Perencanaan Sambungan Endplate tipe Extended(tebal plat sama)86 4.5.1 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk baut... 86 4.5.2 Menghitung Nilai tahanan Moment untuk baut... 88 4.5.3 Menghitung Nilai kapasitas Moment untuk pelat... 90 4.6 Analisa Sambungan dengan mengunakan software FEA... 94 4.6.1 Konfigurasi sambungan... 94 4.6.2 Konfigurasi elemen struktur penyambung... 95 4.6.3 Material properties... 95 4.6.4 Pemodelan dalam fine elemen... 96 4.6.5 Meshing dalam fine elemen... 97 4.6.6 Boundary Condition dalam pemodelan... 98 4.6.7 Hasil Analisa sambungan... 98 4.7 Analisa defleksi dan tegangan dengan metode analisa teoritis... 101 BAB V PENUTUP... 111 5.1 Kesimpulan... 111 5.2 Saran... 112 DAFTAR PUSTAKA... xiv vi

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Contoh Tipe Sambungan Flush End Plate (FEP) Gambar 1.2. Contoh Tipe Sambungan Extended End Plate ( EEP ) Gambar 1.3. Gambar 1.4. Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gaya dalam yang bekerja pada Sambungan End plate Tegangan dan Regangan yang terjadi pada sambungan end plat Proses pembuatan material baja karbon sebagai bahan konstruksi Hubungan tegangan regangan tipikal Hasil uji tarik benda uji sampai mengalami keruntuhan Gambar 2.4. Perilaku benda uji hingga mencapai regangan sebesar + 2 % Gambar 2.5. Gambar 2.6. Gambar 2.7.a. Gambar 2.7.b Gambar 2.7.c Gambar 2.7.d Sambungan momen dengan metode las Sambungan momen dengan metode baut Sambungan Balok dan Kolom Sambungan Balok dan Balok Sambungan kolom dan Kolom Sambungan Kolom dan pondasi Gambar 2.8.a Klasifikasi sambungan berdasarkan kekuatan ( strength ) Gambar 2.8.b Klasifikasi sambungan berdasarkan kekakuan ( rigidity ) Gambar 2.8.c Klasifikasi sambungan berdasarkan daktailitas ( ductile ) Gambar 2.9. Gambar 2.10. Gambar 2.11. Gambar 2.12. Gambar 2.13. Tegangan dan Regangan yang terjadi pada sambungan end plat Distribusi tahanan baut dari tegangan yang terjadi Tegangan pada badan kolom dan juga pada badan balok Distribusi penyebaran gaya akibat tekan pada bagian kolom Distribusi penyebaran tekuk yang terjadi pada badan kolom vii

Gambar 2.14. Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 3.1. Gambar 3.2. Distribusi penyebaran tekuk yang terjadi pada badan kolom Distribusi penyebaran geser horizontal pada badan kolom Distribusi penyebaran geser vertikal pada badan balok Pemodelan elemen dengan metode pengunaan node Diagram Alir Sambungan momen untuk balok dan kolom dengan mengunakan tipe sambungan flush Gambar 3.3. Sambungan momen untuk balok dan kolom dengan mengunakan tipe sambungan extended viii

DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 2.4. Tabel 2.5. Material properties untuk struktur baja Kelas mutu baja berdasarkan tegangan leleh dan putus Panjang efektif ( L eff ) untuk persamaan garis lentur Panjang efektif ( L eff ) untuk persamaan garis lentur Panjang efektif ( L eff ) untuk persamaan garis lentur Satuan yang digunakan dalam software ansys ix

DAFTAR NOTASI A b Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir (cm 2 ) A s Daerah geser baut (dianjurkan daerah ulir, cm 2 ) A sg Luas kotor stiffener (cm 2 ) A sn Luas bersih stiffener yang berhubungan dengan sayap kolom (cm 2 ) A w Luas badan kolom yang diperkenankan untuk tekuk (cm 2 ) A w Luas geser efektif las (cm 2 ) B B b b p b sg b 1 Lebar sayap kolom (cm) Lebar sayap balok (cm) Lebar end plate (cm) Lebar stiffener (cm) Panjang penahan kekakuan berdasarkan 45 o penyebaran melalui end plate dari tepi las (cm) c d d b D c e x F ri Jarak dari pusat berat ke serat terluar (cm) Tinggi badan antara las (cm) Diameter baut pada daerah tak berulir (cm) Tinggi penampang kolom (cm) Jarak tepi (cm) Kekuatan akhir pada barisan baut i (kg) F u Kuat tarik pelat (kg/cm 2 ) f u Kuat tarik putus terendah dari baut atau pelat (kg/cm 2 ) f Kuat tarik baut (kg/cm 2 ) f uw Kuat tarik putus logam las (kg/cm 2 ) x

g h i Jarak horizontal antar pusat baut (cm) Jarak dari pusat tekanan ke baris i (cm) I Momen inersia (cm 4 ) L L eff L t Panjang stiffener (cm) Panjang efektif garis lentur (cm) Panjang regangan efektif pada badan dengan asumsi pelebarannya 60 o dari baut ke pusat badan (cm) M m m Momen (kg.cm) Jumlah bidang geser Jarak dari pusat baut ke 20% dari jarak ke tepi kolom atau las end plate (cm) Mn Mp My N n n n s n t n 1 Momen nominal (kg.cm) Kapasitas momen plastis (kg.cm) Momen elastis/leleh (kg.cm) Gaya aksial pada balok (kg) Jumlah baut Jarak ujung efektif (cm) Jumlah baut yang tidak berada pada daerah tegangan Jumlah baut pada daerah tegangan Perolehan panjang dari 45 o penyebaran melalui setengah dari tinggi penampang kolom (cm) n 2 Perolehan panjang dari perbandingan 1 : 2,5 penyebaran melalui sayap kolom dan radius kaki (cm) P Beban terfaktor yang bekerja pada satu baut (kg) xi

p b p c p c P r P ri p s P ss P ts Nilai minimum dari kuat tekan baut atau bagian sambungan Kuat tekan rencana badan kolom Kuat tekan stiffener Kemampuan perlawanan dari barisan baut, atau kelompok baut (kg) Kekuatan pada barisan baut i (kg) Kuat geser baut (kg) Kapasitas geser dari baut tunggal hanya pada daerah geser (kg) Kapasitas geser dari baut tunggal pada daerah tegangan yang paling kecil (kg) P t P y Kapasitas tegangan baut (kg) Kekuatan geser rencana kolom/end plate (kg) p yb Kekuatan rencana balok (kg/cm 2 ) p yc Kekuatan rencana kolom (kg/cm 2 ) p ys Kuat rencana stiffener (kg/cm 2 ) ΣP t r Rn R nw Ru r y S Jumlah kapasitas tegangan untuk semua baut dalam kelompok (kg) Radius kaki kolom (cm) Tahanan nominal baut (kg) Tahanan nominal per satuan panjang las (kg) Gaya terfaktor (kg) Radius girasi dari daerah efektif (cm) Jarak antar baut (cm) S Modulus penampang (cm 3 ) s wf s ww Panjang kaki las sudut pada sayap balok (cm) Panjang kaki las sudut pada badan balok (cm) xii

T b t b T c t c t p t s T u t w V Vu Tebal sayap balok (cm) Tebal badan balok (cm) Tebal sayap kolom (cm) Tebal badan kolom (cm) Tebal pelat (cm) Tebal stiffener (cm) Beban tarik terfaktor (kg) Tebal badan kolom atau balok (cm) Beban geser (kg) Gaya geser terfaktor (kg) Z Modulus plastik (cm 3 ) μ φ ε Koefisien gesek Faktor reduksi tahanan Regangan xiii