koba 2 tri

Konstruksi Baja

Tri Sudibyo, S.T., M.Sc.

Teknik Sipil IPB

Struktur Baja

Dalam analisis dan perancangan struktur baja dikenal 2 metode:

1. Metode Allowable Stress Design (ASD)

2. Metode Load and Resistance Factor Design (LRFD) SNI 03 1729 2002

TSD © 2014

Metode LRFD

Grafik Hubungan Tegangan – Regangan Beton

TSD © 2014

Metode LRFD

Grafik Hubungan Tegangan – Regangan Baja

TSD © 2014

Metode LRFD

Berlaku:

1. Batas elastis

2. Tegangan leleh baja fy

3. Kondisi strain hardening

4. Tegangan maksimum

(putus) baja fu

TSD © 2014

Metode LRFD

1. Mengacu kepada keadaan batas struktur yang dapat berupa kondisi leleh, putus/fraktur, tekuk dan sebagainya

2. Keadaan batas tersebut dapat tercapai dengan memperhitungkan kelebihan beban dan/atau pengurangan kekuatan struktur yang terjadi pada masa layan, dibandingkan dengan beban nominal dan kuat nominal

∅ 𝑅𝑛 ≥ 𝛾𝑖 𝑄𝑖

TSD © 2014

Metode LRFD

∅ 𝑅𝑛 ≥ 𝛾𝑖 𝑄𝑖

• φ = faktor reduksi kekuatan (strength reduction factors)

• Rn = kuat nominal komponen struktur, diambil nilai terkecil dari beberapa skenario kegagalan (kondisi batas) yang mungkin terjadi.

• γi = faktor pengali beban (overload factors)

• Qi = berbagai jenis beban yang direncanakan untuk dipikul komponen struktur.

TSD © 2014

Metode LRFD

TSD © 2014

Komponen struktur Faktor reduksi (φ)

Komponen struktur yang memikul lentur : balok lentur murni, balok

berdinding penuh, perencanaan geser pada balok dan pengaku

0.90

Komponen struktur yang memikul gaya tekan 0.85

Komponen struktur yang memikul gaya tarik untuk

Kondisi batas leleh

Kondisi batas fraktur

0.90

0.75

Sambuangan baut :

Baik yang memikul geser, tarik ataupun kombinasi geser dan tarik

0.75

Sambungan las

Las tumpul penuh

Las sudut, las pengisi dan las tumpul sebagian

0.90

0.75

Faktor-faktor Reduksi Kekuatan

Metode LRFD

Kombinasi Pembebanan

TSD © 2014

1.4 D 1.2 D + 1.6 L + 0.5(La atau H) 1.2 D + 1.6 (La atau H)+ (γl L atau 0.8 W) 1.2 D + 1.3 W + γl L+ 0.5(La atau H) 1.2 D + γl L ± 1.0 E 0.9 D ± (1.3 W atau 1.0 E)

D = beban mati yang diakibatkan berat struktur permanen, termasuk dinding, lantai atap, plafon, partisi tetap, tangga dan peralatan menetap lainnya

Metode LRFD

TSD © 2014

Kombinasi Pembebanan L = beban hidup yang ditimbulkan pengguna gedung termasuk beban kejut La = beban hidup di atap yang ditimbulkan oleh pekerja, peralatan atau material H = beban hujan, tidak termasuk akibat genangan air W = beban angin E = beban gempa γl = reduksi beban hidup, bila L ˂ 5 kPa diambil 0.5 dan bila L ˃ 5 kPa diambil 1.0

Komponen Tarik

Pada metode perencanaan LRFD, komponen struktur baja yang memikul gaya tarik (sering disebut batang tarik) harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi :

𝑁𝑢 ≤ ∅ 𝑁𝑛

Nu adalah kuat tarik perlu, yaitu nilai gaya tarik akibat beban terfaktor, diambil nilai terbesar diantara berbagai kombinasi pembebanan yang diperhitungkan.

Nn adalah kuat tarik nominal, yaitu gaya tarik pada kondisi batas yang diperhitungkan

TSD © 2014

Komponen Tarik

Kondisi keruntuhan yang harus diperhitungkan pada Batang Tarik: • Kondisi leleh dari luas penampang kotor/ bruto

∅ 𝑁𝑛 = 0.90 𝐴𝑔 𝑓𝑦 Dimana : Ag = luas penampang kotor fy = tegangan leleh

• Kondisi fraktur/putus/robekan dari luas penampang efektif (pada daerah sambungan)

∅ 𝑁𝑛 = 0.75 𝐴𝑒 𝑓𝑢 Dimana : Ae = luas efektif penampang fu = kekuatan (batas) tarik

TSD © 2014

Komponen Tarik

Kondisi-kondisi pada penampang efektif:

kondisi Ftarik<<Fy, elastis

kondisi sebagian Ftarik~Fy

kondisi sebagian Fy<<Ftarik

TSD © 2014

Ftarik

Ftarik

Ftarik

Ftarik

Ftarik

Ftarik

Komponen Tarik

Perhitungan luas efektif penampang

1. Penampang yang terkurangi luasnya oleh sambungan baut atau keling, maksimum pengurangan 15% (Anet > 85% Ag)

2. Metode perhitungan luas penampang efektif tereduksi sambungan (SNI 10.2.1)

Komponen Tarik

Komponen Tarik

h = 12 cm, t1 = 5mm, t2 = 6mm dbaut = 5mm, jarak 3 cm Hitung Luas penampang bersih batang tarik tsb! Anet = Ag – n . d . t

Contoh 1

Komponen Tarik

h = 12 cm, t1 = 5mm, t2 = 6mm dbaut = 5mm, jarak 3 cm, S1=S2=6cm, U1=4cm, U2=4cm Hitung Luas penampang bersih batang tarik tsb!

Contoh 2

Komponen Tarik

Hitung panjang garis putus kritis batang tarik tsb!

Contoh 3

Komponen Tarik

Hitung panjang garis putus kritis batang tarik tsb!

Contoh 3

Komponen Tarik

Hitung Luas penampang bersih batang tarik tsb!

Luas Efektif untuk Penampang Siku

Komponen Tarik

Hitung Luas penampang bersih batang tarik tsb!

Luas Efektif untuk Penampang Siku

Komponen Tarik

Hitung Luas penampang bersih batang tarik tsb!

Contoh 4

Komponen Tarik

Hitung Luas penampang bersih batang tarik tsb!

Contoh 4

Komponen Tarik

Hitung Luas penampang bersih batang tarik tsb!

Contoh 4

Faktor Efektivitas Penampang

Luas penampang efektif komponen struktur yang mengalami gaya tarik ditentukan sebagai berikut (SNI 10.2):

Ae = A. U

Keterangan:

• A adalah luas penampang net atau Anet, mm2

• U adalah faktor reduksi, mengikuti perhitungan utk LAS atau BAUT/plat komponen sambung

Faktor Efektivitas Penampang

Faktor Reduksi U sambungan komponen tarik dengan Baut

U = 1 - (x / L) 0,9

– x adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan, mm

– L adalah panjang sambungan dalam arah gaya tarik, yaitu jarak antara dua baut yang terjauh pada suatu sambungan atau panjang las dalam arah gaya tarik, mm

Faktor Efektivitas Penampang

Faktor Reduksi U sambungan komponen tarik dengan Baut

Plat sambung

Titik berat

Profil

Titik berat

Plat sambung

Profil

Faktor Efektivitas Penampang

Faktor Reduksi U sambungan komponen tarik dengan LAS

1. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan melintang. A adalah jumlah luas penampang neto yang dihubungkan secara langsung dan U = 1,0. (SNI psl 10.2.3)

Ae = U. Ag = A kontak

Faktor Efektivitas Penampang

Sambungan komponen tarik dengan LAS

2. Bila gaya tarik disalurkan ke sebuah komponen struktur pelat dengan pengelasan sepanjang kedua sisi pada ujung pelat, dengan l > w (SNI psl 10.2.4)

untuk l > 2w U = 1,0 untuk 2w > l > 1,5w U = 0,87 untuk 1,5w > l > w U = 0,75

Faktor Efektivitas Penampang

Sambungan komponen tarik dengan LAS

3. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang: (SNI psl 10.2.2)

A = Ag, adalah luas penampang bruto komponen struktur, mm2.

Faktor Efektivitas Penampang

Sambungan komponen tarik dengan LAS

3. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang: (SNI psl 10.2.2)

A = Ag, adalah luas penampang bruto komponen struktur, mm2.

Geser Blok

Geser blok terjadi akibat kombinasi tarik dan geser. Bidang geser dan tarik menyebabkan kerusakan sambungan (ilustrasi).

• Tn = 0,6 . fy . Aggeser + fu . Antarik (leleh) (fraktur)

• Tn = 0,6 . fu . Angeser + fy . Agtarik (fraktur) (leleh)

Komponen Tekan

Kuat Rencana

Komponen struktur baja yang memikul gaya tekan, harus direncanakan sedemikian rupa sehingga terpenuhi hubungan:

Nu : Kuat tekan perlu (beban terfaktor)

Nn : Kuat tekan nominal (kondisi batas)

: Faktor reduksi kekuatan = 0,85

u c nN N

c

Komponen Tekan

• Perbandingan kelangsingan.

– kelangsingan elemen penampang (lihat Tabel 7.5-1) < r

– kelangsingan komponen struktur tekan,

• perbandingan lebar terhadap tebal pada Komponen struktur tekan harus memiliki nilai maks r yang ditentukan dalam Tabel 7.5-1.

Komponen Tekan

Beberapa kondisi batas yang harus diperhitungkan dalam perencanaan batang tekan:

• Kelelehan penampang (yielding)

• Tekuk lokal (lokal buckling)

• Tekuk lentur (flexural buckling)

• Tekuk torsi (torsional buckling

Komponen Tekan

Tekuk lokal (lokal buckling)

• Terjadi pada salah satu bagian dari badan atau sayap suatu profil batang

• Terjadi akibat ketebalan badan/sayap tersebut yang kurang (terlalu tipis) dibandingkan lebarnya

Komponen Tekan

Kriteria kekompakan (compactness) profil

• Penampang kompak

b/t, d/t, h/tw ≤

• Penampang tak kompak

< b/t, d/t, h/tw ≤

• Penampang langsing

b/t, d/t, h/tw >

p

p r

p

Ko

mp

on

en T

ekan

Ko

mp

on

en T

ekan

Ko

mp

on

en T

ekan

Komponen Tekan

Komponen Tekan

Tekuk lentur (flexural buckling)

• Terjadi pada batang tekan pada arah sumbu lemahnya

• (1)

Komponen Tekan

Tekuk lentur (flexural buckling)

• Terjadi pada batang tekan pada arah sumbu lemahnya

• (2)

Komponen Tekan

Tekuk torsi

• Terjadi terhadap sumbu batang sehingga menyebabkan penampang batang tekan terpuntir

Komponen Tekan

Tekuk torsi