BAB II
LANDASAN TEORI
Baja adalah bahan komoditas tinggi terdiri dari Fe dalam bentuk kristal
dan karbon. Besarnya unsur karbon adalah 1,6%. Pembuatan baja dilakukan
dengan pembersihan dalam temperatur tinggi. Besi mentah tidak dapat ditempa.
Dimana pembuatan baja dengan menggunakan proses dapur tinggi dengan bahan
mentahnya biji besi (Fe) dengan oksigen (O) dan bahan-bahan lainnya. Baja juga
diartikan sebagai logam paduan dengan besi sebagai unsur dasar dan karbon
sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara
0,21% sampai 2,1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah
sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal
(crystal lattice) atom besi.
Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan,
krom, vanadium, dan tungsten. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan
unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan
kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa
didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan
kekerasan ( hardness ) dan kekuatan tariknya ( tensile strength ), namun disisi lain
membuatnya menjadi getas serta menurunkan keuletannya (ductility).
Di masa sekarang ini, kita harus bisa lebih lagi menerapkan ilmu
dalam hal bangunan, misalnya bangunan gedung perkantoran, pabrik, rumah sakit,
sekolah, dll.
2.1 Umum
Baja merupakan sauatu bahan konstruksi yang lazim digunakan
dalam struktur bangunan sipil. Karena kekuatan yang tinggi dan ketahanan
terhadap gaya luar yang besar maka baja ini juga telah menjadi bahan pilihan
untuk konstruksi menara air rangka baja. Struktur baja bisa dibagi atas tiga
kategori umum :
a. Struktur rangka (framed structure), yang elemennya bisa terdiri dari
batang tarik, kolom, balok dan batang yang mengalami gabungan
lenturan dan beban aksial.
b. Struktur gantung (suspension), yang sistem pendukung
utamanya mengalami tarikan aksial yang dominan.
c. Struktur selaput (sheel), yang tegangan aksialnya dominan.
Pengetahuan mengenai karakteristik baja merupakan keharusan
apabila seorang insinyur menggunakan baja sebagai pilihan untuk merencanakan
suatu bagian struktur. Sifat mekanisme yang sangat penting pada baja diperoleh
berdasarkan hukum eksperimental tegangan dan regangan yang didapatkan oleh
Robert Hooke pada tahun 1678. jika benda mengalami pembebanan, didapatkan
bahwa untuk bahan tertentu perpanjangannya berbanding lurus dengan
elastic yang penampangnya sama dibebani menurut sumbunya, tegangannya
sama pada seluruh penampang dan besarnya sama dengan besar beban dibagi
dengan luas penampangnya. Regangan sumbu sama dengan pertambahan
panjang dibagi dengan panjang semula, sehinggga dapat ditulis:
A P
U O
L L L
E .
dimana : P = gaya aksial yang bekerja pada penampang
A = luas penampang
Lo = panjang mula – mula
L = panjang batang setelah mendapatkan beban
E = modulus elastisitas
Baja untuk bahan struktur termasuk kedalam baja yang persentase
zat arang yang ringan ( mild carbon steel ), semakin tinggi kadar zat arang yang
terkandung didalamnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat
1. Modulus Elastisitas ( E )
Modulus elastisitas untuk semua baja ( yang secara relative
tidak tergantung dari kuat leleh ) adalah 28000 sampai 30000 ksi
atau 193000 sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya
diambil sebesar 29000 ksi atau 200000 Mpa.
Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Indonesia ( PPBBI ),
nilai modulus elastisitas baja adalah 2,1 x 106 kg/cm² atau 2,1 x 105
MPa.
2. Modulus Geser ( G )
Modulus geser setip bahan elastis dihitung berdasarkan formula :
) 1 ( 2
E
G
Dimana µ = perbandingan poisson yang diambil sebesar 0,3 untuk
baja. Dengan menggunakan µ = 0,3 maka akan memberikan G =
11000 ksi atau
77000 MPa.
Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia (
PPBBI ), nilai modulus geser ( gelincir ) baja adalah 0,81 x 106
kg/cm² atau 0,81 x
3. Koefisien Ekspansi ( α )
Koefisien ekspansi adalah koefisien pemuaian linier. Koefisien
ekspansi baja diambil sebesar 12 x 10-6 per 0C.
4. Tegangan Leleh ( σ1 )
Tegangan leleh ditentukan berdasarkan mutu baja.
5. Sifat – sifat lain yang penting.
Sifat – sifat ini termasuk massa jenis baja, yang sama dengan 490
pcf atau 7,850 t/m3, atau dalam berat satuan, nilai untuk baja sama
dengan 490 pcf atau 76, 975 kN/m³, berat jenis baja umumnya
adalah sebesar 7,85 t/m3.
2.2. Mutu Baja
Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan pada baja
dapat dilakukan dengan uji tarik di laboratorium. Sebagian besar percobaan atas
baja akan menghasilkan bentuk hubungan antara tegangan dan regangan seperti
tergambar di bawah ini.
Keterangan gambar :
σ = tegangan baja
ε = regangan baja
A = titik proporsional A’ = titik batas elastis
B = titik batas plastis M = titik runtuh
C = titik putus
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan antara
tegangan dan regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum Hooke.
Kemiringan garis OA menyatakan besarnya modulus elastisitas E. Diagram
regangan untuk baja lunak memiliki titik leleh atas ( upper yield point ), σyu dan
daerah leleh datar. Secara praktis, letak titik leleh atas ini, A’ tidaklah
terlalu berarti sehingga pengaruhnya sering diabaikan. Titik A’ sering juga
disebut sebagai titik batas elastis ( elasticity limit ). Sampai batas ini bila gaya
tarik dikerjakan pada batang baja maka batang tersebut akan berdeformasi.
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang akan kembali ke bentuk
semula. Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen.
Bila beban yang bekerja bertambah, maka akan terjadi pertambahan
regangan tanpa adanya pertambahan tegangan. Sifat pada daerah AB inilah yang
disebut sebagai keadaan plastis. Lokasi titik B, yaitu titik batas plastis.
Daerah BC merupakan daerah strain hardening, dimana pertambahan
regangan akan diikuti dengan sedikit pertambahan tegangan. Disamping itu,
hubungan tegangan dengan regangannya tidak lagi bersifat linier.
Kemiringan garis setelah titik B ini didefenisikan sebagai Ez. Di titik M,
yaitu regangan berkisar antara 20 % dari panjang batang, tegangannya mencapai
strength ). Akhirnya bila beban semakin bertambah besar lagi maka titik C batang
akan putus.
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai
meleleh. Dalam kenyataannya, sulit untuk menentukan besarnya tegangan leleh,
sebab perubahan dari elastisitas menjadi plastis seringkali besarnya tidak
tetap.sebagai standar menentukan besarnya tegangan leleh dihitung dengan
menarik garis sejajar dengan sudut kemiringan modulus elastisitasnya, dari
regangan sebesar
0.2 %.
Harga konstanta – konstanta diatas untuk baja structural adalah :
• Modulus Elastisitas E = 2,1 x 106 kg/cm²
• Modulus Geser G = 0,81 x 106 kg/cm²
• Angka Poison = 0,30
• Koefisien Muai α1 = 12 x 10-6 per º C
Sifat fisik batangan tulangan baja yang paling penting, untuk digunakan
dalam perhitungan perencanaaan beton bertulangan adalah tegangan leleh (fc)
dan modulus elastiisitas (E). Tegangan leleh (titik leleh) baja ditentukan melalui
prosedur pengujian standar sesuai dengan SII 0136-84, dengan ketentuan bahwa
tegangan leleh adalah tegangan baja pada saat meningkatnya tegangan tidak
disertai lagi dengan peningkatan regangannya. Didalam perencanaan atau analisis
beton bertulang pada umumnya nilai tegangan leleh baja tulangan diketahui atau
Disamping usaha standarisasi yang telah dilakukan masing – masing
negara produsen baja, kebanyakan negara produsen baja pada dewasa ini masih
berorientasi pada spesifikasi teknis yang ditetapkan ASTM. Di Indonesia
produksi baja tulangan dan baja struktur telah diatur sesuai dengan
Standard Industri Indonesia.
Tabel 2.1 Daftar tegangan dari beberapa jenis baja
JENIS BAJA TEGANGAN LELEH (σ1) TEGANGAN ULTIMATE
(kg/cm2) (σu)
BJ 34 2100 3400
BJ 37 2400 3700
BJ 41 2500 4100
BJ 44 2800 4400
BJ 50 2900 5000
BJ 52 3600 5200
Baja merupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya, sehingga
harus memenuhi standar yang telah ditetapkan. Menurut sifatnya baja merupakan
bahan yang keseragamannya dari komposisinya sangat baik dan homogenitasnya
sangat tinggi terutama Fe (Ferum) dalam bentuk Kristal dan zat arang (C), dalam
pembersihan kristalnya melalui panas yang tinggi serta proses selanjutnya,
kemudian akan diperoleh besi kasar dari dapur pemroses (tanur tinggi). Untuk
menjamin daktilitas dari baja, maka persentase maksimum dari zat arang, posfor
dan sulfur dibatasi. Pembatasan komposisi maksimum dari campuran tersebut
adalah 1,7 % zat arang(C) ; 1,65 % Mangan (Mn) ; 0,6 % Silikjon ; 0,60 %
Tembaga (Cu).
Kekuatan baja ini tergantung kepada kadar karbon dan mangan yang
tetapi mengurangi daktilitas, sehingga sukar dilas. Pengelasan akan ekonomis dan
memuaskan bila kandungan karbon baja tersebut tidak lebih dari 0,30 %.
Gambar 2.2 Penentuan tegangan leleh.
Dari titik regangannya 0,2 % ditarik garis sejajar dengan garis OB
sehingga memotong grafik tegangan regangan dan memotong sumbu
tegangan.Tegangan yang diperoleh ini disebut dengan tegangan leleh. Tegangan-
tegangan leleh dari bermacam-macam baja bangunan diperlihatkan pada tabel 2.1
di atas.
Kekuatan baja ini tergantung kepada kadar karbon dan mangan yang
dikandungnya. Penambahan persentase karbin meningkatkan tegangan leleh
tetapi mengurangi daktilitas, sehingga sukar dilas. Pengelasan akan ekonomis dan
memuaskan bila kandungan karbon baja tersebut tidak lebih dari 0,30 %.
• Nilai kesatuan yang tinggi per satuan berat
• Keseragaman bahan dan komposit bahan yang tidak berubah
terhadap waktu
• Dengan sedikit perawatan akan didapat masa pakai yang tidak
terbatas
• Daktilitas yang tinggi
• Mudah untuk diadakan pengembangan struktur
Disamping itu baja juga mempunyai kekurangan dalam hal
• Biaya perawatan yang besar
• Biaya pengadaan anti api yang besar ( fire proofing cost )
• Dibandingkan dengan kekuatannya kemampuan baja melawan tekuk
kecil
• Nilai kekuatannya akan berkurang, jika dibebani secara
berulang / periodik, hal ini biasanya disebut dengan leleh atau
fatigue.
Semua bahan bangunan yang telah dikenal dan dipakai dalam konstruksi
pada umumnya mempunyai beberapa kekurangan bila dibandingkan dengan
bahan baja, seperti misalnya kayu (terlalu lemah), batu (terlalu besar volumenya),
tanah liat dan bagian-bagian pohon (terlalu temporer) atau kurang
mempunyai daya tahan terhadap kekuatan tarik dan terlalu getas terhadap
benturan (batu dan beton). Disamping kekuatannya yang besar untuk menahan
mempunyai sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai
salah satu bahan bangunan yang sangat umum dipakai dewasa ini. Penjelasan
singkat tentang beberapa sifat- sifat baja akan diutarakan berikut ini:
1. Kekuatan Tinggi
Dewasa ini baja diproduksi dengan berbagai kekuatan yang
bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan tekan lelehnya Fy
atau oleh tegangan tarik batas Fu. Bahan baja walaupun dari
jenis yang paling rendah kekuatannya tetap mempunyai
perbandingan kekuatan per volume lebih tinggi bila dibandingkan
dengan bahan-bahan bangunan lainnya yang umum dipakai. Hal
ini memungkinkan perencanaan sebuah konstruksi baja bisa
mempunyai beban mati yang yang lebih kecil untuk bentang
yang lebih panjang, sehingga memberikan kelebihan ruang dan
volume yang dapat dimanfaatkan akibat langsingnya profil yang
dipakai.
2. Kemudahan Pemasangan
Semua bahan-bahan baja bisa dipersiapkan di bengkel. Sehingga
satu-satunya kegiatan yang dilakukan di lapangan adalah kegiatan
pemasangan bagian-bagian konstruksi yang telah dipersiapkan.
Sebagian besar dari komponen-komponen konstruksi mempunyai
bentuk standard yang siap dan bisa diperoleh di toko-toko besi,
sehingga waktu yang diperlukan untuk membuat bagian-bagian
konstruksi baja yang telah ada juga bisa dilakukan dengan mudah
standard dan sifat-sifat yang tertentu dan mudah diperoleh
dimana-mana.
3. Keseragaman
Sifat-sifat dari baja, baik sebagai bahan bangunan maupun dalam
bentuk struktur terkendali dengan baik sekali, sehingga dapat
diharapkan elemen- elemen dari struktur bisa berprilaku sesuai
dengan yang diduga dalam perencanaan. Dengan demikian bisa
dihindari terdapatnya proses pemborosan yang biasanya terjadi
dalam perencanaan akibat adanya berbagai ketidakpastian.
4. Daktilitas
Sifat dari baja yang mengalami deformasi yang besar di bawah
pengaruh tegangan tarik yang tinggi tanpa hancur atau putus disebut
sifat daktilitas. Adanya sifat ini membuat struktur baja mampu
mencegah terjadinya proses robohnya bangunan secara tiba-tiba.
Sifat ini sangat menguntungkan ditinjau dari sudut keamanan
penghuni bangunan bila terjadi suatu goncangan yang tiba-tiba,
seperti misalnya pada peristiwa gempa bumi.
Disamping itu masih ada juga keuntungan lain yang
dapat kita peroleh dari struktur baja, seperti:
1. Proses pemasangan di lapangan berlangsung cepat.
2. Profil baja dapat dilas.
3. Komponen-komponen strukturnya bisa digunakan lagi untuk
4. Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan lagi
masih mempunyai nilai sebagai besi tua.
5. Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan cara
pemeliharaan yang tidak terlalu sukar.
Di samping keuntungan-keuntungan tersebut, bahan baja
juga mempunyai kelemahan-kelemahan sebagai berikut:
1. Komponen-komponen struktur yang dibuat dari bahan baja
perludiusahakan supaya tahan api sesuai dengan peraturan yang
berlaju untuk bahaya kebakaran.
2. Diperlukannya suatu biaya pemeliharaan untuk mencegah
bajadari bahaya karat.
3. Akibat kemampuannya menahan tekukan pada batang-batang
yang langsing, walaupun dapat menahan gaya-gaya aksial,
tetapi tidak bisa mencegah terjadinya pergeseran horizontal.
Perlu diperhatikan bahwa pada suhu yang tinggi seperti yang
terdapat bila terjadi kebakaran pada bangunan, kekuatan dari struktur
baja akan menurun secara drastis dan untuk mencegah supaya bangunan
tidak roboh secara tiba-tiba, struktur baja harus dilindungi dengan bahan
tahan api atau dengan cara-cara perlindungan lainnya yang sejenis. Cara
umum untuk melindungi konstruksi baja dari bahaya api adalah dengan
melapisinya kurang lebih setebal 1 inchi dengan campuran semen, adukan
beton, atau dengan lapisan lain dari bahan yang tahan api seperti gips atau
2. 3 Profil Baja
Bentuk profil baja yang didasarkan cara pembuatannya, yaitu:
a. Hot rolled shapes: Disini profil baja dibentuk dengan cara blok-blok baja
yang panas diproses melalui rol-rol dalam pabrik. Hot rolled shapes ini
mengandung tegangan residu (residual stress). Jadi sebelum batang dibebani
pun sudah ada residual stress yang berasal dari pabrik.
b. Cold formed shapes: Profil semacam ini dibentuk dari pelat-pelat yang
sudah jadi, menjadi profil baja dengan temperatur atmosfir (dalam keadaan
dingin, ingat mengenai strain aging). Tebal pelat yang dibentuk menjadi
profil disini tebalnya kurang dari 3/16 inch. Profil macam ini ringan dan
sering disebut sebagai light gage form steel.
Terdapat banyak jenis bentuk profil baja struktural yang tersedia di
pasaran. Semua bentuk profil tersebut mempunyai kelebihan dan kelemahan
tersendiri. Beberapa jenis profil baja yang dipakai dalam penulisan Tugas
Akhir ini adalah profil profil siku (L), C dan IWF.
Profil S adalah balok standard Amerika. Profil ini memiliki bidang
flens yang miring, dan web yang relative lebih tebal. Profil ini jarang digunakan
dalam konstruksi, tetapi masih digunakan terutama untuk beban terpusat yang
sangat besar pada bagian flens.
Profil siku atau profil L adalah profil yang sangat cocok untuk digunakan
sebagai bracing dan batang tarik. Profil ini biasa digunakan secara
gabungan, yang lebih dikenal sebagai profil siku ganda. Profil ini sangat
Profil C atau kanal mempunyai karakteristik flens pendek, yang
mempunyai kemiringan permukaan dalam sekitar 1 : 6. Aplikasinya biasanya
digunakan sebagai penampang tersusun, bracing tie, ataupun elemen dari bukan
rangka (frame opening).
Profil HP adalah profil jenis penumpu (bearing type shape)
yang mempunyai karakteristik penampang agak bujursangkar dengan flens dan
web yang hampir sama tebalnya. Biasanya digunakan sebagai fondasi tiang
pancang. Bisa juga digunakan sebagai balok dan kolom, tetapi umumnya kurang
efisien.
Profil IWF terutama digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom.
Semakin tinggi profil ini, maka semakin ekonomis untuk banyak aplikasi.
2.4 Pembebanan
Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Penentuan
secara pasti besarnya beban yang bekerja pada suatu struktur selama
umur layannya merupakan salah satu pekerjaan yang cukup sulit. Dan pada
umumnya penentuan besarnya beban hanya merupakan suatu estimasi saja.
Meskipun beban yang bekerja pada suatu lokasi dari struktur dapat
diketahui secara pasti, namun distribusi beban dari elemen ke elemen,
dalam suatu struktur umumnya memerlukan asumsi dan pendekatan. Jika
beban – beban yang bekerja pada struktur telah diestimasi, maka masalah
berikutnya adalah menentukan kombinasi kombinasi beban yang paling
dominan yang mungkin bekerja pada struktur tersebut. Besar beban yang
berlaku, sedangkan masalah dari kombinasi beban – beban yang bekerja
telah diatur dalam PPBBI 1983.
Dalam analisis struktur, beban-beban yang bekerja pada struktur
selalu diberikan sebagai besaran yang diletahui. Dalam merencanakan
struktur bangunan, beban-beban yang bekerja pada struktur yang akan
dianalisis harus ditentukan oleh perencana.
Di Indonesia, peraturan perencanaan untuk bangunan gedung
memberikan berbagai spesifikasi beban rencana minimum, yang harus
digunakan di dalam perencanaan bangunan, sehingga keselamatan publik
dapat dijamin pada suatu tingkat keamanan tertentu.
Ada tiga jenis beban dalam keadaan statik yang bekerja pada
struktur yaitu : beban mati, beban, dan kejut. Sedangkan dampak
lingkungan akan memberikan beban berupa : angin, hujan, gempa bumi,
perubahan temperatur, penurunan pondasi, kesalahan pemasangan, toleransi
konstruksi, tekanan tanah serta tekanan hidrostatik, yang dikonversikan
menjadi beban-beban statik ekivalen yang bekerja pada struktur sebagai
beban hidup, beban ini sering disebut sebagai beban sementara.
Struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi
pembebanan dibawah ini :
a) 1,4 D
b) 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (La atau H)
c) 1,2 D + 1,6 (La atau H) + ( γLL atau 0,8 W)
d) 1,2 D + 1,3 W + γLL + 0,5 (La atau H)
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.
La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan
oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan
biasa oleh orang dan benda bergerak.
H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air.
W adalah beban angin.
E adalah beban gempa
γL γL = 0,5 bila L < 5 kPa, dan γL = 1 bila L ≥ 5 kPa
Beberapa jenis pembebanan antara lain : 2.4.1. Beban Mati
Beban mati adalah berat dari semua bagian suatu gedung / bangunan
yang bersifat tetap selama masa layan struktur, termasuk unsur-unsur
tambahan, finishing, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan
bagian tak terpisahkan dari gedung/bangunan tersebut. Termasuk dalam
beban ini adalah berat struktur, pipa - pipa , saluran listrik , AC,
penutup lantai dan plafon. Beberapa contoh berat dari beberapa
besarnya beban mati dari suatu gedung / bangunan diperlihatkan
berikut ini ;
Bahan Bangunan Berat
• Baja 7850 kg/m3
• Beton 2200 kg/m3
• Beton Bertulang 2400 kg/m3
• Kayu (kelas I) 1000 kg/m3
• Pasir (kering udara) 1600 kg/m3
Komponen Gedung Berat
• Spesi dari semem per cm tebal 21 kg/m3
• Dinding batu bata ½ batu 250 kg/m3
• Penutup atap genting 50 kg/m3
• Pentup lantai ubin semen per cm tebal 24 kg/m3
Beban mati yang terdapat pada struktur menara air adalah berat
tangki pelat baja dan berat air sebesar 25 m3
2.4.2. Beban Hidup
Beban hidup adalah beban gravitasi yang bekerja pada struktur dalam
masa layannya, dan timbul akibat penggunaan suatu gedung. Termasuk
beban ini adalah berat manusia, perabotan yang dapat
lokasi beban yang senantiasa berubah-ubah, maka penentuan beban
hidup secara pasti adalah merupakan suatu hal yang cukup sulit.
Beberapa contoh beban hidup menurut kegunaan suatu bangunan :
Kegunaan Bangunan Berat
• Lantai dan tangga rumah sederhana 125 kg/m3
• Lantai dan tangga kantor, hotel & Rumahsakit 250 kg/m3
• Lantai ruang olahraga 400 kg/m3
• Lantai pabrik, gudang, bengkel & perpustakaan 400 kg/m3
• Lantai gedung parkir bertingkat 800 kg/m3
2.4.3. Beban Angin
Beban angin adalah beban yang bekerja pada struktur akibat
tekanan – tekanan dari gerakan angin, beban angin sangat tergantung
dari lokasi dan ketinggian struktur. Besarnya tekanan tiup harus
diambil minimum sebesar 25 kg/m3 , kecuali untuk bangunan –
banguanan berikut :
• Tekanan tiup ditepi laut hingga 5 km dari pantai harus
diambil minimum 40 kg/m2
• Untuk bangunan didaerah lain yang kemungkinan tekanan
tiupnya lebih dari 40 kg/m2, harus diambil P = V2/16
• Untuk cerobong, tekanan tiup dalam kg/m2 harus
ditentukan dengan rumus (42,5 + 0,6 h ), dengan h adalah
tinggi cerobong seluruhnya dalam meter.
Nilai tekanan tiup yang diperoleh dari hitungan di atas harus
dikalikan dengan suatu koefisien angin, untuk mendapatkan gaya
resultan yang bekerja pada bidang kontak tersebut.
2.4.4. Beban Gempa
Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada
struktur akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi, baik
pergerakan arah vertikal maupun horizontal. Namun pada umumnya
percepatan tanah arah horizontal lebih besar daripada arah
vertikalnya, sehingga pengaruh gempa horizontal jauh lebih
menentukan daripada gempa vertikal. Besarnya gaya geser dasar
(statik ekivalen) ditentukan berdasarkan persamaan
R W I C
V t
Dengan C adalah faktor respon gempa yang ditentukan berdasarkan
lokasi bangunan dan jenis tanahnya, I adalah faktor keutamaan
gedung, R adalah faktor reduksi gempa yang tergantung pada jenis
struktur yang bersangkutan, Wt adalah berat total bangunan termasuk
beban hidup yang bersesusaian.
Dari mekanika bahan kita ketahui bahwa batang tekan yang pendek akan
dapat dibebani sampai beban meleleh. Batang tekan yang panjang akan runtuh
keruntuhan akibat tekuk elastis, setelah bagian penampang melintang
meleleh, kedaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling).
Ada tiga jenis keruntuhan batang tekan yaitu :
1. Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang
telah melampaui kekuatan materialnya.
2. Keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling).
Keadaan ini terjadi pada bagian konstruksi yang langsing. Disini
hukum hooke masih berlaku bagi serat penampang dan tegangan
yang terjadi tidak melebihi batas proposional
Keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk elastic
(inelastic buckling). Kasus semacam ini berada diantara kasus (1) dan kasus
(2), dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka
modulus elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya.
2.5. Batang Tarik
Batang tarik adalah batang yang mendukung tegangan tarik
yang diakibatkan oleh bekerjanya gaya tarik pada ujung-ujung batang.
Kestabilan batang ini sangat baik sehingga tidak perlu lagi ditinjau dalam
perencanaan. Batang tarik biasa digunakan pada struktur rangka atap, struktur
jembatan rangka, struktur jembatan gantung, pengikat gording, dan penggantung
balkon. Pemanfaatan batang tarik juga telah dikembangkan untuk sistem
dinding, struktur atap gantung, dan batang prategangan struktur rangka batang
2.5.1 Tipe Batang Tarik
Terdapat beberapa tipe batang tarik yang biasa digunakan,
seperti tali kawat, batang bulat dengan ujung bandul berulir, batang mata,
dan plat sambungan pasak. Batang – batang tersebut merupakan batang
tarik efisiensi tinggi namun tidak dapat mendukung beban tekan. Selain tipe
diatas, terdapat juga profil – profil struktural dan profil tersusun yang dapat
dilihat pada gambar 2.6. Batang tarik tipe ini terutama dipakai dalam
struktur rangka batang (truss). Batang tarik tersusun digunakan bila :
a. Kapasitas tarik tunggal tidak memadai
b. Kekakuan profil tunggal tidak memadai
c. Detail sambungan memerlukan bentuk tampang lintang tertentu
2.5.2 Batas Kelangsingan
Pembatasan kelangsingan untuk batang – batang yang
direncanakan terhadap tarik dibatasi sebesar 240 untuk batang primer, dan
300 untuk batang sekunder.
2.5.3 Kuat Tarik Rencana
Komponen struktur yang memikul gaya aksial tarik terfaktor Nu,
harus memenuhi persyaratan :
Nu ≤ Nn
Dengan Nn adalah kuat tarik rencana yang besarnya diambil sebagai harga
terkecil diantara perhitungan di bawah ini :
pr n g
N A
U A An g
Dengan : Ag = luas penampang kotor (mm2)
An = luas netto penampang (mm2)
U = koefisien reduksi
σpr = tegangan profil (Mpa)
Untuk batang tarik yang mempunyai lubang, misalnya untuk
penempatan baut, maka luas penampangnya tereduksi, dan dinamakan Luas
Netto (An). Lubang pada batang menimbulkan konsentrasi tegangan akibat
beban kerja. Faktor tahanan untuk kondisi fraktur diambil lebih kecil
daripada untuk kondisi leleh, sebab kondisi fraktur lebih getas/berbahaya,
dan sebaiknya tipe keruntuhan jenis ini dihindari.
2.5.4 Faktor Panjang Tekuk (Kc)
Kuat tekan batang dapat diketahui setelah kelangsingan batang
tersebut diketahui, sedangkan kelangsingan batang dapat diketahui setelah
faktor tekuknya diketahui. Menurut Padosbajayo (1994), secara umum
dapat dikemukakan bahwa faktor panjang tekuk untuk kolom portal yang
tidak bergoyang lebih kecil atau sama dengan 1 (Kc ≤ 1), sedangakan
faktor panjang tekuk untuk kolom yang bergoyang lebih besar dari 1 (Kc
> 1).
Kolom ideal adalah kolom yang berdiri sendiri dengan ujung –
ujung kolom bebas, sendi atau jepit sempurna. Kolom ideal jarang
struktur sesungguhnya, ujung – ujung kolom dihubungkan dengan batang –
batang lain menggunakan alat sambung berupa baut, paku keling, atau las.
Tentu saja sifat sambung tidak persis suatu anggapan untuk keadaan
sesungguhnya. Untuk tujuan perancangan anggapan kolom ideal umum
digunakan. Faktor panjang tekuk kolom ujung – ujung ideal disajikan
dalam tabel dibawah ini:
Tabel 2.2 Koefisien Panjang Tekuk Untuk Kolom – Kolom Ideal
Sistem rangka batang (truss) adalah struktur yang terbentuk dari
batang diasumsikan sendi sempurna. Struktur seperti ini dapat dipandang
sebagai struktur pada gambar, dimana nilai Kc adalah 1.
Nomogram di bawah ini digunakan untuk menentukan panjang
tekuk sebuah batang yang merupakan bagian dari portal kaku.
Untuk portal-portal digunakan nomogram koefisien panjang tekuk di bawah ini:
Gambar 2.3 Nomogram Panjang Tekuk
2.5.5 Pembatasan Kelangsingan
Batang – batang yang direncanakan terhadap tekan angka
perbandingan kelangsingan dibatasi sebesar 200
200 min
i K
L c
L = panjang batang
K = faktor panjang tekuk
imin = jari – jari girasi terkecil
Untuk batang – batang yang direncanakan terhadap
tarik, angka perbandingan kelangsingan dibatasi sebesar 300 untuk
batang sekunder dan sebesar 240 untuk batang primer. Batang – batang
yang ditentukan oleh gaya tarik, namun dapat berubah menjadi tekan yang
tidak dominan pada kondisi pembedaan yang lain, tidak perlu memenuhi
batas kelangsingan batang tekan.
2.6. Baja Tulangan beton
Baja tulangan beton adalah baja berbentuk batang berpenampang
bundar yang digunakan untuk penulangan beton, yang diproduksi dari
bahan baku billet dengan cara canai panas (hot rolling).
Berdasarkan bentuknya, baja tulangan beton dibedakan menjadi
2 (dua) jenis yaitu baja tulangan beton polos dan baja tulangan beton
sirip.
Baja tulangan beton polos adalah baja tulangan beton
berpenampang bundar dengan permukaan rata tidak bersirip, disingkat
BjTP.
Baja tulangan beton sirip adalah baja tulangan beton dengan bentuk
khusus yang permukaannya memiliki sirip melintang dan rusuk
menahan gerakan membujur dari batang secara relatif terhadap beton,
disingkat BjTS.
No. Penamaan
Diameter nominal (d) (mm)
Luas penampang Nominal (L)
(cm2)
Berat nominal per meter
(kg/m)
1. P.6 6 0,2827 0,222
2. P.8 8 0,5027 0,395
3. P.10 10 0,7854 0,617
4. P.12 12 1,131 0,888
5. P.14 14 1,539 1,12
6. P.16 16 2,011 1,58
7. P.19 19 2,835 2,23
8. P.22 22 3,801 2,98
9. P.25 25 4,909 3,85
10. P.28 28 6,158 4,83
11. P.32 32 8,042 6,31
