Pertanyaan yang sering muncul adalah:”apakah LRFD akan lebih menghemat dibandingkan dengan ASD?” Jawabannya adalah mungkin benar, terutama jika beban hidup lebih kecil dibandingkan beban mati.
Perlu dicatat bahwa tujuan adanya LRFD bukanlah mendapatkan penghematan melainkan untuk memberikan reliabilitas yang seragam untuk semua struktur baja. Dalam ASD faktor keamanan sama
Kumpulan Soal
diberikan pada beban mati dan beban hidup, sedangkan pada LRFD faktor keamanan atau faktor beban yang lebih kecil diberikan untuk beban mati karena beban mati dapat ditentukan dengan lebih pasti dibandingkan beban hidup. Akibatnya perbandingan berat yang dihasilkan dari ASD dan LRFD akan tergantung pada rasio beban hidup terhadap beban mati.
Untuk gedung biasa rasio beban hidup terhadap beban mati sekitar 0,25 s.d. 4,0 atau sedikit lebih besar. Untuk bangunan baja tingkat rendah, perbandingan tersebut akan sedikit diatas rentang ini. Dalam ASD kita menggunakan faktor keamanan yang sama untuk beban mati dan beban hidup tanpa melihat rasio beban. Jadi dengan ASD akan dihasilkan profil yang lebih berat dan faktor keamanan akan lebih naik dengan berkurangnya rasio beban hidup terhadap beban mati.
Untuk rasio L/D lebih kecil dari 3, akan terdapat penghematan berat profil berdasarkan LRFD atau sekitar 1/6 untuk elemen tarik dan kolom dan 1/10 untuk balok. Sebaliknya jika rasio L/D sangat tinggi maka hampir tidak ada penambahan penghematan berat baja yang dilakukan berdasarkan LRFD dibandingkan ASD.
2.1 Beberapa balok disusun dengan jarak 3,6 m dibawah pelat beton bertulang. Lantai memikul beban mati D = 440 kg/m2 dan beban hidup L = 390 kg/m2. Tentukan beban merata terfaktor per meter yang dapat dipikul oleh balok.
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 35
2.2 Suatu pelat atap memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 100 kg/m2, air hujan H = 150 kg/m2, dan angin W = 100 kg/m2. Hitung beban terfaktor dalam kg/m2 yang harus digunakan dalam perancangan.
2.3 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 23 ton, beban hidup L = 18 t, dan beban angin tarik atau tekan W = 14 ton. Hitung kuat rencana kolom.
2.4 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 36 ton, beban hidup L = 27 ton, beban hidup atap La = 9 ton, dan beban angin W = 25 ton. Hitung kuat rencana kolom.
2.5 Suatu balok-kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial dan momen: beban mati D = 36 ton, beban hidup L = 4,5 ton, MD = 2,5 ton-m dan ML = 1,1 ton-m. Hitung beban aksial dan momen yang harus digunakan dalam perancangan. 2.6 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial: beban mati D = 27 ton, beban hidup L = 20 ton, beban hidup atap La = 7 ton, dan beban angin W = 18 ton. Hitung kuat rencana kolom.
2.7 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial: beban mati D = 91 ton, beban hidup L = 68 ton, beban hidup atap La = 11,5 ton, beban angin W = 45 ton, dan E = 18 ton. Hitung beban terfaktor kritis untuk merancang kolom tersebut.
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 36
Tujuan Pembelajaran Umum:
Memberikan pengenalan dilanjutkan dengan pemahaman terhadap analisis batang tarik dengan memperhatikan kajian teoritik dan penggunaan peraturan baja Indonesia yang berlaku saat ini.
Tujuan Pembelajaran Khusus:
Memberikan pembekalan mahasiswa agar mempunyai kompetensi dalam menganalisa batang tarik dengan memperhatikan pengaruh lubang baut untuk penerapannya pada profil pelat, siku, kanal, dan I. Juga diberikan cara menganalisa profil terhadap geser blok baik untuk sambungan baut maupun las.
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 37
3.1 Pendahuluan
Batang tarik dapat dijumpai pada jembatan, rangka atap, tower, ikatan angin, sistem pengaku, dll. Pemilihan penampang batang tarik sangat sederhana karena tidak ada bahaya tekuk (buckling) sehingga untuk mendapat luas penampang yang diperlukan cukup menghitung beban terfaktor yang dipikul oleh batang dibagi dengan tegangan tarik rencana. Kemudian memilih profil sesuai dengan luas penampang yang diperlukan.
Pemilihan tipe penampang batang yang digunakan lebih banyak dipengaruhi oleh sambungan. Bentuk batang tarik yang paling sederhana adalah batang bulat, tetapi sulit untuk disambungkan dengan struktur lain. Pada masa sekarang, batang bulat ini tidak banyak dipakai kecuali pada sistem pengaku dan rangka atap ringan.
Ukuran batang bulat yang ada mempunyai kekakuan yang sangat kecil sehingga mudah melentur akibat berat sendiri. Kesulitan lain dari penggunaan batang bulat adalah dalam hal fabrikasi yang sesuai dengan ukuran panjang sehingga sulit dalam instalasi.
Jika batang bulat digunakan dalam ikatan angin akan lebih baik jika diberikan gaya tarik awal yang akan mengikat struktur lebih kuat sehingga mengurangi goyangan. Untuk memberikan gaya tarik awal, batang bulat dibuat lebih pendek dari yang diperlukan sekitar 1,6 mm untuk setiap 6,0 m panjang batang. Dengan demikian
tegangan awal yang dihasilkan sebesar
2 2 -3 kN/m 333,3 53 ) kN/m 000 000 200 )]( 0 , 6 /( 10 x 6 , 1 [ = = = E f ε . Cara lain
memberikan tegangan awal adalah dengan melengkapi batang bulat dengan sleeve nut
atau turnbucke seperti dijelaskan dalam Bagian 8 dari AISC-LRFD.
Pada awal penggunaan baja pada struktur, batang tarik terdiri dari batang bulat dan kabel. Sekarang, batang tarik banyak terdiri dari penampang siku tunggal, siku ganda, T, kanal, W, atau penampang ‘built-up’.
Batang tarik pada rangka atap untuk elemen non-struktural dapat menggunakan siku tunggal dengan ukuran paling kecil 40x60x6, tetapi akan lebih baik (mengapa?) jika digunakan siku ganda yang dipasang saling membelakangi dengan jarak tertentu sebagai tempat pelat buhul untuk sambungan. Untuk siku ganda seperti ini, pada setiap jarak 1,2 – 1,5 m, keduanya harus dihubungkan satu sama lain. Mengapa? Penampang T sangat baik digunakan sebagai batang tarik untuk rangka dengan sambungan las karena ‘web’ (badan) dapat saling dihubungkan dengan mudah.
Untuk jembatan dan rangka atap yang besar, batang tarik dapat terdiri dari kanal, penampang W atau S, atau ‘built up’ dari siku, kanal, dan pelat. Kanal tunggal sering digunakan karena eksentrisitas (apa pengaruh eksentrisitas?) yang kecil dan mudah disambung. Untuk berat yang sama, penampang W lebih kaku dibandingkan dengan penampang S sehingga akan dijumlai sedikit kesulitan dalam penyambungan penampang yang berlainan tingginya. Misalnya, W12x79, W12x72, dan W12x65 mempunyai tinggi yang berlainan (masing-masing 12,38 in., 12,25 in., dan 12,12 in.) (314,5 mm, 311,2 mm, dan 307,8 mm), sedangkan penampang S mempunyai tinggi nominal yang sama. Misalnya W12x50, S12x40,8 dan S12x35 mempunyai tinggi 12 in (304,8 mm).
Meskipun penampang tunggal sedikit lebih ekonomis dibandingkan penampang ‘built up’, tetapi penampang ‘built up’ kadang-kadang digunakan jika perancang teknik tidak mendapatkan luas penampang atau kekakuan yang dibutuhkan dari penampang
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 38
tunggal. Jika digunakan penampang ‘built up’ maka penting untuk menyediakan ruang kerja dan pengecatan.
Batang yang terdiri dari lebih satu penampang perlu diikat. Pelat pengikat (atau batang pengikat) diletakan pada interval tertentu atau pelat berlubang dapat digunakan untuk tujuan ini. Pelat ini berguna untuk mendistribusikan gaya dan menjaga rasio kelangsingan masing-masing elemen penyusun dalam batas yang diijinkan selain untuk memudahkan pelaksanaan batang ‘built up’. Batang tunggal yang panjang seperti siku akan menyulitkan pelaksanaan karena fleksibel, tetapi akan lebih mudah untuk batang tersusun 4-siku seperti dalam Gambar 3.1. Gambar tersebut juga memperlihatkan jenis lain dari batang tarik. Pelat pengikat tidak boleh dianggap menambah luas efektif penampang. Karena pelat pengikat (pelat kopel) secara teoritis tidak memikul gaya yang ada dalam profil utama maka dimensinya biasa ditentukan oleh peraturan atau berdasarkan pertimbangan perancang teknik. Pelat berlubang (perforated plate) sangat efektif dalam menahan beban aksial.
Kabel baja dibuat dari baja campuran (alloy) yang dicetak secara ‘cold-drawn’ sesuai dengan diameter yang diinginkan. Hasilnya adalah kabel dengan kekuatan 200 s.d. 250 ksi (1380 s.d. 1724 MPa) yang sangat ekonomis untuk digunakan dalam jembatan suspensi, kabel penopang atap, kereta gantung, dll.
Untuk memilih kabel biasanya perancang teknik harus mengacu pada katalog pabrik pembuat yang memberikan informasi tegangan leleh dan dimensi kabel yang diperlukan untuk gaya rencana.
Gambar 3.1 Tipe Batang Tarik Batang
bulat
Profil W atau S
Profil T Siku Pelat
Profil Built-up Siku ganda Profil box Profil box Profil Built-up Profil Built-up Profil Built-up Batang bulat Profil W atau S
Profil T Siku Pelat
Profil Built-up Siku ganda Profil box Profil box Profil Built-up Profil Built-up Profil Built-up
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 39