Laporan Tugas Besar Struktur Baja Ii

TUGAS BESAR I

PERENCANAAN ELEMEN STRUKTUR TARIK DAN TEKAN

Nama : SUCI DEFITRA No. BP : 1401021048 Kelas : II C

Dosen : LUKMAN MURDIANSYAH, ST., MT.

JURUSAN TEKNIK SIPIL

POLITEKNIK NEGERI PADANG

DAFTAR ISI

Bab I Pendahuluan ...x

1.1 Latar Belakang ...x

1.2 Tujuan dan Manfaat Tugas Besar ...x

Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Elemen Struktur Tarik ...x

2.1.1 Pendahuluan ...x

2.1.2 Luas Penampang Efektif ...x

2.1.3 Kasus Gaya Tarik Hanya disalurkan oleh Baut ...x

2.1.4 Keruntuhan Geser Blok ...x

2.1.5 Perencanaan Elemen Tarik ...x

2.2 Elemen Struktur Tekan ...x

2.2.1 aaaaaaaaaaa...x

2.2.2 bbbbbbbbbb...x

2.2.3 cccccccccccc ...x

Bab III Analisis Struktur ...x

3.1 Analisis Struktur Manual ...x

3.2 Analisis Struktur dengan SAP2000 ...x

Bab IV Desain Struktur Tarik dan Tekan 4.1 Desain Elemen Struktur Tarik ...x

4.2 Desain Elemen Struktur Tekan ...x

Bab V Kesimpulan dan Saran ...x

5.1 Kesimpulan ...x

5.2 Saran ...x Daftar Pustaka

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG MASALAH

Baja struktur adalah suatu jenis baja yang berdasarkan pertimbangan kekuatan dan sifatnya, cocok sebagai pemikul beban. Baja struktur banyak yang dipakai untuk kolom dan balok pada bangunan bertingkat, sistem penyangga atap, hanggar, jembatan, menara, antena, penahan tanah, pondasi tiang pancang, serta berbagai konstruksi sipil lainnya.

Penggunaan baja dibidang konstruksi sangat diminati karena baja mempunyai beberapa sifat menguntungkan, seperti:

1. Mempunyai kekuatan yang cukup tinggi;

2. Ukuran batang yang cukup kecil jika dibandingkan dengan konstruksi yang lain; 3. Sangat baik digunakan untuk bentang yang panjang;

4.

Dapat dibongkar dengan cepat serta ringan; 5. Pengangkutan elemen struktur mudah dikerjakan.

Selain mempunyai beberapa kelebihan, baja juga memiliki beberapa kekurangan, seperti:

1. Ukuran penampang yang kecil, sehingga angka kelangsingan besar dan mengakibatkan bahaya tekuk;

2. Kurang tahan terhadap suhu tinggi;

3. Memerlukan pemeliharaan yang tetap, yang membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Terlepas dari semua kekurangan dan kelebihannya, baja struktur sangat cocok digunakan pada elemen – elemen truss, seperti kuda – kuda atap, menara antena, maupun struktur jembatan truss. Dalam tugas akhir ini akan dibahas perbandingan perhitungan struktur truss baja yang didasarkan pada peraturan baja.

Pada suatu konstruksi bangunan, tidak terlepas dari elemen-elemen seperti plat, kolom, balok, maupun kolom-balok. Masing-masing bagian elemen-elemen tersebut memikul gaya-gaya seperti momen, normal, maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan yang lainnya.

Pada struktur yang memikul gaya axial, baik tekan maupun tarik maka akan terjadi tegangan normal. Juga terdapat deformasi berupa perpendekan akibat gaya axial tekan maupun perpanjangan akibat gaya axial tarik. Jika semua hal ini masih berada pada batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini dapat dikatakan stabil.

Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berbeda dalam batas antara stabil dengan tidak stabil disebut beban kritis yang biasa ditulis dengan Pcr. Dimana besarnya beban kritis ini dipengaruhi oleh :

1. Elastisitas bahan 2. Dimensi struktur 3. Jenis pembebanan

4. Faktor pengekangan kedua ujung batang

Pada batang yang menerima beban axial tekan, maka deformasi yang terjadi mula-mula ialah perpendekan. Jika beban ditambah maka akan terjadi bengkokan akibat tertekuknya batang tersebut. Tekukan masih dapat diijinkan pada batas-batas tertentu. Namun jika gaya axial diperbesar, maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan dari struktur tersebut. Jika melebihi beban kritis maka batang akan mengalami patah. Tentu hal ini harus dihindari dalam suatu perencanaan. Untuk menghindari dari bahaya tekuk perlu kiranya menambahkan plat kopel baja pada batang tekan tersebut.

1.2 TUJUAN DAN MANFAAT TUGAS BESAR 1. Tujuan

Tujuan dari tugas besar ini adalah dapat memahami struktur rangka batang, serta dapat memahami dan menghitung desain perencanaan batang tarik dan batang tekan.

2. Manfaat

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ELEMEN STRUKTUR TARIK 2.1.1 PENDAHULUAN

Struktur tarik adalah bagian dari struktur bangunan yang menerima beban normal tarik.

Struktur tarik terdapat pada bagian bangunan : 1. Struktur utama :

1) Jembatan rangka 2) Jembatan gantung 3) Rangka kuda-kuda atap 4) Rangka menara

2. Struktur sekunder :

1)

Ikatan angin atap/jembatan

2)

Ikatan rem pada jembatan

3)

Ikatan penggantung gording

Penggunaan baja struktur yang paling efisien adalah sebagai tarik, dimana seluruh kekuatan batang dapat dimobilisasi secara optimal hingga mencapai keruntuhan

Batang tarik adalah komponen struktur yang memikul/mentransfer gaya tarik antara dua titik pada struktur

Suatu elemen direncanakan hanya memikul gaya tarik jika :

1) Kekakuan lenturnya dapat diabaikan, seperti pada kabel atau rod

2.1.2 LUAS PENAMPANG EFEKTIF (Ae)

A

e

=

A

n

U

Keterangan :

A

n

: Luas penampang netto elemen struktur tarik

U

: Faktor reduksi / shear lag

U

=

1

−

x

_L

Keterangan :

X : Jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan.

L : Panjang sambungan dalam arah gaya tarik, yaitu jarak antara 2 baut yang terjauh pada suatu sambungan atau panjang las dalam arah gaya tarik.

Kasus Gaya Tarik disalurkan oleh Las Memanjang

Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang.

A

=

A

g, adalah luas penampang bruto komponen struktur.

Kasus Gaya Tarik disalurkan oleh Las Melintang

Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan melintang,

Aadalah jumlah luas

Kasus Gaya Tarik disalurkan oleh Las Sepanjang Dua Sisi

Bila gaya tarik disalurkan ke sebuah komponen struktur pelat dengan pengelasan sepanjang kedua sisi pada ujung pelat, dengan l ≥ w, A adalah luas pelat

Untuk :

l ≥ 2w U = 1.0

2w > l ≥ 1.5w U = 0.87 1.5w ≥ l ≥ w U = 0.75 Keterangan :

l : Panjang pengelasan w : Lebar pelat

FAKTOR SHEAR LAG (U)

1) Eksentrisitas untuk menghitung U

2) Panjang Sambungan (L)

2.1.3 KASUS GAYA TARIK HANYA DISALURKAN OLEH BAUT

1)

A

=

A

nt

Potongan 1-3 :

A

nt = ( wg

−

¿

∑d ). t

Potongan 1-2-3 :

A

nt = (

w

_g

−

∑

d

+

∑

S

2

4

u

) . t Keterangan :

w

g = Lebar efektif penampang elemen struktur tarik t = Tebal penampang elemen struktur tarik d = Diameter lubang

s = Jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen struktur u = Jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu komponen struktur



Dalam

perhitungan luasan netto, dicari luasan yang terkecil dari kemungkinan-kemungkinan lintasan putus (lintasan kritis)

 Kalau ada lintasa diagonal (letak baut zig zag) dalam perumusan luas netto ada koreksi akibat adanya lintasan diagonal

2) Pada suatu potongan jumlah lubang tidak boleh melebihi 15% dari luas penampang utuh.

2.1.4 KERUNTUHAN GESER BLOK

Geser blok adalah kondisi batas dimana tahanan ditentukan oleh jumlah kuat geser dan kuat tarik pada segmen yang saling tegak lurus.

Keruntuhan jenis ini sering terjadi pada sambungan dengan baut terhadap pelat badan yang tipis pada komponen struktur tarik.

Keruntuhan tersebut juga umum dijumpai pada sambungan pendek, yaitu sambungan yang menggunakan 2 baut atau kurang pada garis searah dengan bekerjanya gaya.

1. Kelelehan geser – Fraktur tarik Bila : fu . Ant > 0,6 . fu . Anv maka : Nn = 0,6 . fy . Agv + fu . Ant 2. Fraktur geser – Pelelehan tarik

Bila : fu . Ant < 0,6 . fu . Anv maka : Nn = 0,6 . fu . Anv + fy . Agt Dimana :

Ø = 0,75 (fraktur) 0,9 (leleh)

Agt = Luas bruto yang mengalami tarik Agv = Luas bruto yang mengalami geser Ant = Luas netto yang mengalami tarik Anv = Luas netto yang mengalami geser

2.2.5 PERENCANAAN ELEMEN TARIK

Komponen struktur yang memikul gaya aksial terfaktor N, harus memenuhi :

N

u ≤ Ø

N

n

Keterangan :

N

u : Gaya aksial tarik terfaktor

Ø : Koefisien reduksi

Dengan Ø

N

n adalah kuat tarik yang besarnya diambil sebagai nilai terendah diantara dua perhitungan menggunakan harga-harga Ø dan

N

n dibawah ini :

1) Kondisi leleh sepanjang batang Ø : 0.9

Keterangan :

A

g : Luas penampang bruto

A

e : Luas penampang efektif Fy :Tegangan leleh

Fu :Tegangan tarik putus

2.2 ELEMEN STRUKTUR TEKAN 2.2.1 PENDAHULUAN

Batang tekan merupakan batang dari suatau rangka batang atau elemen kolom pada bangunan gedung yang menerima tekan searah panjang batang

Beban yang cenderung membuat batang bertambah pendek akan menghasilkan tegangan tekan pada batang tersebut

Pada rangka batang, umumnya batang tepi atas adalah batang tekan Struktur tekan terdapat pada bangunan-bangunan :

1) Jembatan rangka 2) Rangka kuda-kuda atap 3) Rangka menara / tower

4) Kolom pada portal bangunan gedung

5) Sayap tertekan pada balok I (portal, jembatan)

Perbedaan terpenting antara struktur tarik dan tekan adalah :

• Pada struktur tarik, beban tarik membuat batang tetap lurus pada sumbunya, sedangkan pada struktur tekan, beban tekan cenderung membuat batang tertekuk sehingga bahaya tekuk harus diperhatikan

• Pada struktur tarik, adanya lubang-lubang baut pada sambungan akan mengurangi luas penampang yang memikul beban tarik tersebut, sedangkan pada struktur tekan baut dianggap dapat mengisi lubang sehingga penampang penuh (brutto) yang memikul beban tekan

Kuat tekan komponen struktur yang memikul gaya tekan ditentukan :

• Bahan :

–Tegangan leleh (fy)

–Tegangan sisa (fr) – Modulus elastisitas (E)

• Geometri (bentuk) :

–penampang

–Panjang komponen

–Kondisi ujung dan tumpuan Kondisi batas (ultimate) :

• Tercapainya batas kekuatan

• Tercapainya batas kestabilan (kondisi tekuk)

Kondisi batas kestabilan / tekuk yang harus diperhitungkan adalah :

• Tekuk lokal elemen plat (flens local buckling and web local buckling)

• Tekuk lentur (flexural buckling)

• Tekuk torsi (torsional bucling)

Tekuk lokal di flens

Tekuk lokal di web

Hubungan antara Batas Kekuatan dan Batas Kestabilan

• Pada percobaan tekan menunjukkan bahwa kehancuran batang tekan akan terjadi pada tegangan (P/A) dibawah tegangan leleh (fy)