2.9.1 Desain Balok
1. Menentukan penampang kompak untuk balok dengan tegangan ijin Fb=
, 2. Hitung beban momen yang bekerja sesuai dengan kombinasi beban terbesar di
SNI 03-1729-2015
3. Hitung modulus penampang balok yang bekerja Sx > M/fb 4. Periksa batas kompak penampang
λ flens =
< λ p
λ badan =
<λ p
5. Periksa tegangan lentur Fb = M/S
Kelangsingan penampang untuk balok lentur dapat ditentukan berdasarkan berdasarkan tabel B4.1 pasal B4.2 SNI 1729-2015 :
a. Cek kelangsing flens ( Profil kanal ) λf < λp
< 0,56
b. Cek kelangsing Web ( Profil kanal ) λw < λp
< 1,49
2.9.2 Batang tarik
kekuatan tarik tersedia Pn / Ωt, dari komponen struktur tarik, harus nilai terendah yang diperoleh sesuai dengan keadaan batas dari leleh tarik pada penampang bruto dan keruntuhan tarik pada penampang neto.
Nu ≤ Pn/Ωt Keterangan :
Pn = Kekuatan nominal batang tarik
Nu = Beban terfaktor batang tarik
Desain tegangan tarik :
σ =
<
Dimana :
S tarik = gaya batang tarik
A netto = luas penampang bersih σ ijin = tegangan ijin
(a) Untuk leleh tarik pada penampang bruto : Pn = Fy . Ag Ωt = 1,67
(b) Untuk keruntuhan tarik pada penampang neto (kondisi Fraktur) : Pn = Fu . Ae Ωt = 2,00
Keterangan :
Ae = Luas netto efektif in2 ( mm2 )
Ag = Luas Bruto dari komponen struktur, in (mm2) Fy = tegangan leleh
Fu = Kekuatan tarik Minimum
untuk menghitung luas penampang bersih yaitu luas neto untuk tarik dan geser, lebar lubang baut harus diambil sebesar 116⁄ in. (2 mm) lebih besar dari dimensi nominal dari lubang. Untuk suatu rangkaian lubang-lubang yang diperluas bersilangan dalam sembarang diagonal atau garis zig-zag, lebar neto dari bagian tersebut harus diperoleh dengan pengurangan dari lebar bruto jumlah dari diameter atau dimensi slot seperti dijelaskan dalam pasal ini, dari semua lubang-lubang dalam rangkaian tersebut, dan dijumlahkan, untuk setiap g dalam rangkaian tersebut, sebesar s2/4g,
Keterangan :
s = spasi (pitch) pusat-ke-pusat longitudinal dari setiap dua lubang berurutan, in. (mm) g = spasi (gage) pusat-ke-pusat transversal antara garis sarana penyambung, in. (mm)
2.9.3 Kombinasi beban rencana
Berdasarkan SNI 03-1729-2015, struktur baja metode desain tegangan ijin (ASD ) harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini:
1. D 2. D+L 3. D+ (Lr atau S atau R) 4. D+ 0,75L + 0,75 (Lr atau S atau R) 5. D+ (0,6W atau 0,7E) 6. D+ 0,75L + 0,75(0,6W) + 0,75 (Lr atau S atau R) 7. D+ 0,75L + 0,75(0,7E) + 0,75S 8. 0,6D+ 0,6W 9. 0,6D+ 0,6E Keterangan :
D : adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap.
L : adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut. Lr : adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak. R : adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air
W : adalah beban angin. E : adalah beban gempa S : adalah Salju
2.9.4 Batang Tekan
Kekuatan nominal Pn dari batang tekan profil tempa diberikan oleh : Pn/ Ωt > Pu
Keterangan :
Pn = Kekuatan nominal batang tekan
Pu = Beban terfaktor batang tekan
Ωt = Faktor resistensi yang berkaitan dengan kekuatan tekan ( 1,67)
Desain kekuatan batang tekan dilakukan melalui perhitungan tekuk yang terjadi sebagai berikut :
σ = ×
dimana : P = gaya batang yang terjadi = faktor tekuk
= Luas Brutto 2.9.5 Angka kelangsingan
Angka kelangsingan batang tekan λ = λ =
Dimana : Lk = panjang tekuk batang tekan
imin = momen inersia minimum penampang profil baja A = luas penampang profil baja
2.9.6 Faktor tekuk
Dalam desain kekuatan batang tekan dalam digunakan tegangan tekuk (buckling stress), yang dipengaruhi oleh kelangsingan batang tekan λ , yaitu melalui faktor tekuk ω. Besarnya faktor tekuk ω bergantung akan angka kelangsingan batang tekan dan mutu baja.
λ = λ π ×
ω = ,
, , Jika λ ≤ 1,25
ω = 1,25 × Jika λ ≥ 1,25
2.10 Sambungan Baut
Dua tipe dasar baut mutu tinggi yang distandarkan oleh ASTM adalah tipe A325 dan A490. Baut ini mempunyai kepala berbentuk segi enam. Baut A325 terbuat dari baja karbon yang memiliki kuat leleh 560 – 630 Mpa, baut A490 terbuat dari baja alloy dengan kuat leleh 790 – 900 Mpa, tergantung pada diameternya. Diameter baut mutu tinggi berkisar antara 1/2 in – 11/2 in, yang sering digunakan dalam struktur bangunan berdiameter 3/4 dan 7/8 in, dalam desain jembatan antara 7/8 hingga 1 in.
Dalam pemasangan baut mutu tinggi memerlukan gaya tarik awal yang cukup yang diperoleh dari pengencangan awal. Gaya ini akan memberikan friksi sehingga cukup kuat untuk memikul beban yang bekerja. Gaya ini dinamakan proof load. Proad load diperoleh dengan mengalikan luas daerah tegangan tarik (As) dengan kuat leleh yang diperoleh dengan metode 0,2% tangent atau 0,5% regangan yang besarnya 70% fu untuk A325, dan 80% fu untuk A490.
Baut mutu normal dipasang kencang tangan. Baut mutu tinggi mula – mula dipasang kencang tangan, dan kemudian diikuti ⁄ putaran lagi (turn of the nut method). Sambungan baut mutu tinggi dapat didesain sebagai sambungan tipe friksi (jika dikehendaki tidak ada slip) atau juga sebagai sambungan tipe tumpu.
Tabel 2.3 Pratarik Baut minimum, KN*
Ukuran Baut ,mm Baut
A325M Baut A325M
M16 91 114 M20 142 179 M22 176 221 M24 205 257 M27 267 334 M30 326 408 M36 475 595
*Sama dengan 0,7 dikalikan kakuatan tarik minimum baut, dibulatkan mendekati kN, seeperti disyaratkan dalam spesifikasi untuk baut ASTM A325M dan A490M
dengan ulir UNC
Tabel J3.1M SNI 1729-2015
2.10.1 Ukuran dan Penggunaan Lubang
Ukuran lubang maksimum untuk baut diberikan dalam Tabel J3.3 atau Tabel J3.3M ( SNI 1729-2015). kecuali lubang-lubang lebih besar, disyaratkan toleransi pada lokasi batang angkur pada fondasi beton, diperkenankan dalam detail dasar kolom.
Tabel 2.4Dimensi Lubang nominal, mm
Diameter Baut
Dimensi Lubang
Standar Ukuran-lebih Slot-Pendek Slot-Panjang (Diameter) (Diameter) (Lebar x Panjang) (Lebar x Panjang
M16 18 20 18x22 18x40 M20 22 24 22x26 22x50 M22 24 28 24x20 24x55 M24 27[a] 30 27x32 27x60 M27 30 35 30x37 30x67 M30 33 38 33x40 33x75 ≥M36 d+3 d+8 (d+3) x (d+10) (d+3) x 2,5d
[a] Izin yang diberikan memungkinkan penggunaan baut 1 in. jika diinginkan. Tabel J3.3M SNI 1729-2015
2.10.2 Spasi Minimum
Jarak antara pusat-pusat standar, ukuran-berlebih, atau lubang-lubang slot tidak boleh kurang dari 2 2/3 kali diameter nominal, d, dari pengencang; suatu jarak 3d yang lebih disukai.
2.10.3 Kekuatan Tarik dan Geser dari Baut dan Bagian-bagian Berulir
Kekuatan tarik atau geser desain, øRn dan kekuatan tarik atau geser yang diizinkan, Rn/Ω , dari suatu baut snug-tightened atau baut kekuatan-tinggi pra-tarik atau bagian berulir harus ditentukan sesuai dengan keadaan batas dari keruntuhan tarik dan keruntuhan geser sebagai berikut ( pasal J3.6 SNI 1729-2015) :
Rn = Fn . Ab
Keterangan :
Ab= luas tubuh baut tidak berulir nominal atau bagian berulir, in.2 (mm2)
Fn = tegangan tarik nominal, Fnt, atau tegangan geser, Ftv ( Tabel J3.2 SNI 1729-2015), ksi (MPa)
2.10.4 Kombinasi Gaya Tarik dan Geser dalam Sambungan Tipe-Tumpuan Kekuatan tarik yang tersedia dari baut yang menahan kombinasi gaya tarik dan geser harus ditentukan sesuai dengan keadaan batas dari keruntuhan geser sebagai berikut :
Rn = F’nt . Ab
Ø=0,75 (DFBK/LRFD) Ω=2,00 (DKI/ASD) Keterangan :
F’nt = Tegangan tarik nominal yang dimodifikasi mencakup efek tegangan geser , ksi ( Mpa)
F’nt = 1,3 Fnt - F’nt Frv ≤ F nt ( DFBK/LRFD) øFnv
F’nt = 1,3 Fnt - ΩF’nt Frv ≤ F nt (DKI/ASD) Fnv
Fnt =Tegangan tarik nominal, ksi ( Mpa) Fnv =Tegangan geser, ksi ( Mpa)
Frv = Tegangan geser yang diperlukanmenggunakan kombinasi beban DFBK atau DKI , ksi ( Mpa)
Tegangan geser yang tersedia dari sarana penyambung sama dengan atau melebihi tegangan geser yang diperlukan, Frv.
2.11 Struktur Analysis Program (SAP) 2000
SAP 2000 merupakan salah satu program analisis struktur yang lengkap dan mudah unuk dioperasikan. SAP 2000 ini adalah versi pertama dari SAP yang secara lengap terintegrasi dengan Microsof Windows.
Prinsip utama penggunaan program ini adalah permodelan struktur, eksekusi analisis, dan pemeriksaan atau optimasi desain; yang semuanya dilakukan dalam satu langkah atau satu tampilan. Tampilan berupa model secara real time sehingga
memudahkan pengguna untuk melakukan permodelan secara menyeluruh dalam waktu singkat namun dengan hasil yang tepat.
Output yang dihasilkan juga dapat ditampilkan sesuai dengan kebutuhan baik berupa model struktur, grafik, maupun spreadsheet. Semua dapat disesuaikan dengan kebutuhan untuk penyusunan laporan analisis dan desain. Beberapa kemampuan yang dimiliki oleh program ini antara lain:
1. Analisis yang cepat dan akurat
2. Model pembebanan yang lebih lengkapbaik berupa static loading maupun dynamic loading
3. Permodelan elemen shell yang lebih akurat 4. Analisis dinamik dengan Ritz dan Eigevlue
5. System koordinat ganda untuk bentuk geometri struktur yang kompleks
Untuk keperluan desain struktur, SAP 2000 dilengkapi dengan fitur yang lengkap baik untuk perencanaan struktur baja maupun beton. Program analisis desain ini didukung oleh berbagai peraturan perencanaan yang dapat diplih dalam perencanaan. Peraturan yang mendukung untuk perencanaan struktur beton antara lain
U.S ACI 318-95 (1995) dan AASHTO LRFD (1997) Canandian CSA-A23.3-94 (1994)
British BS 8110-85 (1989)
Eurocode 2 ENV 1992-1 -1 (1992) New Zeland NZS 3101-95
Sedangkan peraturan yang mendukung untuk perencanaan struktur baja antara lain: U.S AISC/ASD (1999), AISC/LRFD (1994), AASHTO LRFD (1997) Canandian CAN/CSA-SI6.1-94 (1994)
British BS 5950 (1990) Urocode 3 (ENV 1993-1-1)