Diktat Kuliah Struktur Baja II
Oleh: Ir.Sanci Barus,MT,IPM Struktur Baja II melingkupi materi : I Pendahuluan
II Sambungan dengan alat sambung Las ( Welding ) Teknologi Las & Macam macam Las
Sambungan dengan Las Tumpul Sambungan dengan Las Sudut
Aplikasi Sambungan dengan alat sambung las Memikul gaya aksial
Memikul gaya Momen Memikul Gaya Lintang Memikul M,D, & Normal
III Perencanaan Gelagar Baja I atau Plat Girder Perhitungan Gaya gaya
Dimensi Gelagar dengan metode ASD & LRFD Kontrole Geser
Kontrole KIP Kontrole Lendutan
IV Pengaruh Tekuk Local ( Local Buckling) Pada Flens (Sayap)
Pada Web ( Badan )
V Perencanaan Sendi Engsel Pada Balok Gerber VI Industrial Building
Perencanaan Sambungan Balok Kolom Perencanaan Bracing & Pengaku-pengaku Ikatan-ikatan Angin
Dll
Pendahuluan :
Perencanaan sambungan maupun perencanaan Gelagar kita kenal secara umum dengan cara Elastis yang diadopsi dari system perencanaan AISC ( American Institute Steel Construction) yang dituangkan dalam system ASD ( Alloable Stress Design). Yang dipopulerkan dan diakui keberadaannya dalam PBBI (Peraturan Bangunan Baja Indonesia 1982)
Saat sekarang telah diadopsi lagi peraturan yang lebih baru dengan metode Plastisitas dengan system lebih popular yaitu LRFD ( Load Resistence Factor Design )
Didalam diktat perkuliahan Struktur Baja II ini, kita akan lebih memfokuskan kedalam system ASD yang sudah lebih populer dan lebih Familier didalam lingkungan perkuliahan. Karena itu kita akan memperlihatkan dengan jelas secara umum dan lebih menuju kepada Filosofi tentang kedua system.
System perencanaan ASD lebih mengarah kepada Safety Faktor dalam tegangan rencana. Biasanya safety factor diambil kurang lebih 2/3.
5
.
1
y iσ
σ
=
Y
X
Dari hubungan Tegangan Regangan dapat dilihat maka tegangan izin yang dipergunakan untuk perencanaan ( Design ) dengan metode ASD = 2/3 bagian dari tegangan leleh yang terjadi.
Sytem dengan Metode LRFD, dipergunakan tegangan Leleh dengan memberikan coefficient Factor pada pembebanan dan pada kekuatan bahan ( Strength of Material) antara lain kekuatan memikul Lentur, kekuatan memikul geser, dan kekuatan memikul aksial yang tergantung dari bentuk materialnya. Juga akibat perngaruh coificient pembebanan. Dengan kedua factor tersebut tentunya ketelitian perencanaan akan lebih accurate dibanding dengan cara metode elastis ( ASD). Peraturan LRFD sudah ditulis oleh Lembaga Laboratorium Struktur PPAU Institut Teknologi Bandung. Juli 2000. Namun belum diundangkan secara resmi oleh Standar Indonesia.
III. Perencanaan Gelagar Baja I (Design)
Dgn System Metode LRFD ( Metode Kekuatan Batas) Kombinasi Pembebanan:
1.4 D
1.2 D + 1.6 L
Dimana : D = Beban mati (dead load)
L = Beban hidup (live load)
Design :
W
M
F
u y=
φ
Dimana : baja leleh Tegangan FY = =0.9φ
Pengaruh Kelangsingan Pada Balok I
kompak
tak
penampang
Untuk
f
f
Solid
kompak
penampang
Untuk
f
sayap
tebal
t
sayap
Lebar
b
t
b
r y r y p f f−
=
=
=
=
=
370
)
(
170
λ
λ
λ
Pengaruh Lendutan :240
maxL
Y
=
Contoh Soal :Suatu Gelagar Baja I Continiu memikul beban mati dan beban hidup P terpusat & q terbagi rata sbb: P= 10 ton, q berat sendiri ( dead load ) = 1 T/m’, q beban gerak = 2 T/m’ Tegangan leleh baja 2400 kg/cm².
Diminta : Design Gelagar Baja dan kontrole Penyelesaian :
W
M
F
u y=
φ
2
.
1
)
(
6
.
1
)
(
2 18 2 8 1 4 1PL
q
L
q
L
M
u=
+
bg+
bs y u perluf
M
W
9
.
0
≥
dimana :φ
=
0
.
9
3 5 2 8 1 2 8 1 4 1111
.
3
)
400
.
2
(
9
.
0
)
10
(
2
.
67
:
.
2
.
67
2
.
1
)
8
(
0
,
1
.
(
6
.
1
))
8
(
0
,
2
.
8
.
10
.
(
Cm
W
Diperoleh
m
Ton
M
M
perlu u u=
≥
=
+
+
=
Metode Elastis :m
Ton
M
L
q
L
q
PL
M
Elastis bs bg Elastis.
44
)
(
)
(
2 18 2 8 1 4 1=
+
+
=
Diperoleh : 3 5750
.
2
600
.
1
)
10
(
44
Cm
W
perlu≥
=
Gerafik hubungan y pM
M
dan yφ
φ
Dalam analis LRFD, kuat lentur nominal Struktur Balok Baja dipengaruhi oleh beberapa kondisi batas yaitu :
1. Kondisi Batas leleh Penuh (Kondisi Plastis)
2. Kondisi Batas tekuk Lokal (Pelat Badan & Sayap) (Local Buckling) 3. Kondisi batas tekuk Torsi Lateral (Torsional Buckling)
KONDISI PLASTIS
Seluruh bagian penampang mencapai leleh
dengan tegangan nominal leleh sebesar
f
yY
φ
φ
YM
M
KONDISI LOCAL BUCKLING
Tekuk terjadi pada bagian pelat badan dan pelat sayap yang tertekan oleh gaya terkonsentrasi. Pada perletakan dan pada beban terpusat permanent.
KONDISI BATAS PENAMPANG Kelangsingan :
λ
Elastic
Inelastic
daerah
Membatasi
Inelastic
dan
Plastis
daerah
Membatasi
r P:
:
λ
λ
Dimana bila :g
lang
Penampang
kompak
Tidak
Penampang
kompak
Penampang
r r P Psin
:
.
...
...
:
...
:
....
...
0
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
≥
∠
∠
≤
∠
Plat sayap :
)
(
370
170
2
t
f Pf
yf
yf
rb
−
=
=
=
λ
λ
λ
Pelat Badan : y r y P wf
f
t
h
=
1680
=
2550
=
λ
λ
λ
Dimana :
h
=
d
−
(
2
t
f+
2
r
)...
...
...
tinggi
bersih
badan
propil
KONDISI PLASTIC
λ
≤
λ
pPenampang Gelagar I direncanakan Runtuh setelah seluruh penampang mengalami leleh ( Yeld ) dimana Momen maksimum sama dengan Momen Plastic
)
mod
(
.
:
dim
5
.
1
.
max∑
=
≤
=
=
Penampang
Plastis
ulus
adalah
y
A
Z
ana
M
f
Z
M
M
i i x y y x PKONDISI TEKUK ELASTIC
λ
≥
λ
rPLASTIS INELASTIC ELASTIC min
i
kL
=
λ
Mr Mp Mn Pλ
λ
r(
)
leleh
tegangan
f
sisa
tegangan
f
bila
f
f
S
M
M
M
y r r y x r r r n=
=
−
=
=
:
2λ
λ
KONDISI TEKUK INELASTIC
λ
P∠
λ
∠
λ
rDiharapkan ketika sebagian penampang sudah pelastis atau keadaan Inelastis, Balok akan mengalami runtuh akibat pengaruh tekukan.
Dapat didefinisikan Kuat Lentur Nominal sebesar :
(
)
−
−
−
−
=
r p r p P nM
M
M
M
λ
λ
λ
λ
KONDISI BATAS BALOK BAJA I DENGAN PENAMPANG KOMPAK
λ
≤
λ
pplastis
maksimum
ngan
pengekanga
bent
Panjang
L
inertia
Jari
F
I
i
f
E
i
L
p y y y y p.
)
(
.
76
,
1
2=
=
=
lateral
terkecil
n
pengekanga
g
ben
Panjang
L
Venant
St
torsi
Inertia
J
warping
Inertia
I
GJ
S
I
I
f
f
GJ
EF
f
f
S
i
L
r w x y w r y r y x y rtan
.
)
(
4
1
1
2
.
)
(
.
2 2=
=
=
−
+
+
−
=
π
BENTANG PENDEK (PLASTIC PENUH)
L
b
≤
L
p
p
n
M
M
=
BENTANG MENENGAH (INELASTIC)
L
p
≤
L
b
≤
L
r
(
)
)
(
0
.
1
3
5
.
2
5
.
12
max maxcontiniu
momen
bila
C
balok
Panjang
L
M
M
M
M
M
C
M
L
L
L
L
M
M
M
C
M
b b c B A b p p r p b r p P b n=
=
+
+
+
=
≤
−
−
−
−
=
BENTANG PANJANG (LATERAL BUCKLING)
L
b>
L
rp cr n
M
M
M
=
≤
AM
M
BM
C maxM
Lw y b y b b cr
I
I
L
E
GJ
EI
L
C
M
2
+
=
π
π
PEGARUH GESER OLEH GAYA LINTANG
penampang
geser
kuat
V
terfaktor
geser
gaya
V
ana
V
V
n u v n v u=
=
=
≤
9
.
0
:
dim
φ
φ
( )
a
jarak
stiffner
pengaku
geser
h
a
k
f
d
t
d
f
tinggi
balok
diperkaku
tidak
balok
bila
f
E
k
t
h
bila
h
t
EF
k
V
Elastic
geser
Tekuk
f
E
k
t
h
f
E
k
bila
f
E
k
h
t
F
f
V
tic
Elastoplas
geser
Tekuk
f
E
k
t
h
bila
F
f
V
Badan
geser
Leleh
n y f yw r yw n w w w n n yw n w yw n yw n w w yw n yw n w w yw n=
+
=
−
=
>
<
≥
=
≤
≤
=
≤
=
...
...
...
...
5
5
)
2
(
..
...
...
...
...
...
...
260
:
37
,
1
:
...
...
...
...
9
.
0
:
37
.
1
10
,
1
:
...
...
)
10
,
1
(
6
.
0
:
10
,
1
:
...
...
...
...
...
6
.
0
:
2 2 2λ
λ
λ
LENTUR & GESER
Momen Lentur terfaktor di-imbangi oleh kekuatan Plat Sayap saja :
y f f b u
d
t
b
t
f
M
≤
φ
.(
−
).
.
.
Dan Gaya Lintang terfactor dipikul oleh kekuatan nominal badan (web) yaitu :
n v
u
V
V
≤
φ
.
Momen Lentur dan Gaya Lintang dipikul oleh tampang pada suatu titik secara bersamaan :
375
.
1
625
.
0
≤
+
n u n uV
V
M
M
φ
φ
LENDUTAN MAXIMUMor
takterfact
sendiri
berat
memikul
Balok
L
Y
or
takterfact
sendiri
berat
dan
dinding
memikul
Balok
L
Y
...
...
240
...
...
360
_ _=
=
MOMEN LENTUR & GAYA AKSIAL(Penampang Prismatis) IWF & Channal&Ganda)
)
...(
90
.
0
)
...(
85
.
0
)
...(
75
.
0
)
...(
90
.
0
:
2
.
0
...
...
...
0
.
1
2
2
.
0
...
...
...
0
.
1
9
8
lentur
tekan
fraktur
tarik
leleh
tarik
bila
N
N
M
M
M
M
N
N
N
N
M
M
M
M
N
N
n n n n n n u ny uy nx b ux n n u n n u ny b uy nx b ux n n u=
=
=
=
<
≤
+
+
≥
≤
+
+
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
PERHITUNGAN KUAT LENTUR DGN BATAS BATAS KELANGSINGAN PLAT BADAN
−
=
>
≥
−
=
≤
−
=
=
=
y b u y r y b u y y b u y P y b u y b u y P y b u y PN
N
f
N
N
f
N
N
f
N
N
N
N
f
N
N
bila
f
φ
λ
φ
φ
λ
φ
φ
λ
φ
λ
74
,
0
0
.
1
2550
125
,
0
...
...
...
665
33
,
2
500
125
,
0
...
...
...
...
75
,
2
0
.
1
1680
125
,
0
...
...
:
...
...
...
...
1680
CONTOH SOALSuatu struktur Gelagar Sederhana Balok Baja yang terdiri dari Propil IWF memikul beban mati serta beban hidup terbagi rata yang terletak diatas sendi dan rol
Dimana :
)
(
12
,
1
240
1000
790
' 'bentuk
factor
k
Mpa
f
m
kg
q
m
kg
q
y bh bm=
=
=
=
Penyelesaian1. MENGHITUNG GAYA (M & D)
kN
L
q
V
m
kN
L
q
M
m
kN
m
kg
q
u u u u u5
.
76
)
6
)(
50
.
25
(
2
1
.
.
2
1
.
75
.
114
)
36
)(
50
.
25
(
8
1
.
.
8
1
'
50
.
25
2550
)
1000
(
6
.
1
)
790
(
2
.
1
2 '=
=
=
=
=
=
=
=
+
=
2. DIMENSI 2 3 3 2
475
12
.
1
532
532
10
.
240
.
9
,
0
.
10
.
75
,
114
.
9
,
0
.
.
9
,
0
9
,
0
cm
k
Z
S
cm
kPa
cm
kN
f
M
Z
M
f
Z
M
M
x x y u x u y x u n≥
=
≥
=
=
≥
≥
≥
Chek beberapa penampang IWF yang paling ekonois dan kuat
IWF.300.150.6,5.9---..
mm
r
cm
i
cm
i
cm
I
cm
I
m
kg
q
cm
cm
S
y x y x x13
29
,
3
4
,
12
508
210
.
7
7
,
36
475
481
4 4 ' 3 3=
=
=
=
=
=
>
=
KELANGSINGAN : Plat Sayap :)
(
97
,
10
240
170
170
33
,
8
)
9
(
2
150
2
t
f
Sayap
kompak
b
y f=
=
≤
=
=
=
λ
Plat Badan :)
(
40
,
108
1680
38
,
39
5
.
6
)
13
9
(
2
300
)
(
2
compact
badan
Plat
f
t
r
t
d
t
h
y w f w=
≤
=
+
−
=
+
−
=
=
λ
KONTROLE LENTUR & GESER
Kelangsingan Geser :
( )
)
(
71
240
)
10
(
0
,
2
.
5
10
.
1
38
,
39
5
6
,
25
600
5
5
5
5
10
.
1
38
,
39
5 2 2geser
tekuk
terhadap
kompak
badan
Pelat
h
a
k
f
E
k
t
h
n yw n w=
<
=
+
=
+
=
<
=
=
λ
)
(
5
,
76
28
,
94
.
28
,
94
)
240
)(
5
,
6
)(
256
)(
6
,
0
(
9
,
0
240
).
.
)(
6
,
0
(
9
,
0
.
)
6
,
0
(
9
.
0
.
ok
kN
V
kN
V
kN
t
h
f
A
V
u n w y w n=
>
=
=
=
=
=
φ
φ
Metode Distribusi :)
.
(
75
,
114
.
28
,
94
)
240
)(
9
300
)(
9
(
150
).
.(
d
t
f
kN
m
M
No
OK
A
M
Flens=
f−
f y=
−
=
>
u=
Tidak kuat menahan momen luar (t.ok)
Metode Interaksi :
)
(
375
.
1
22
,
1
5
,
76
5
,
76
625
,
0
)
240
)(
10
.
475
)(
12
,
1
(
9
,
0
)
10
(
75
,
114
375
.
1
625
.
0
3 6OK
V
V
M
M
n u n u<
=
+
<
+
φ
φ
KONTROLE LENDUTAN AKIBAT BEBAN TETAP
)
(
09
,
2
5
,
2
240
600
240
09
,
2
.
)
7210
)(
10
.
0
,
2
(.
384
)
10
)(
6
(
)
179
(
5
)
(
384
5
2 6 4 8 4 4OK
cm
L
Y
cm
cm
kg
cm
cm
kg
EI
L
q
q
izin x ll dl=
>
=
=
=
=
=
+
=
δ
δ
KONTROLE TERHADAP PENGARUH LATERAL
:
6000
)
5
(
1710
1500
4
6000
1710
240
10
.
1
,
2
)
9
,
32
(
76
,
1
.
76
,
1
...
...
5maka
mm
L
stiffner
dipasang
mau
tidak
Bila
Web
stiffner
dipasang
mm
mm
L
ambil
mm
f
E
i
L
pengaku
perlu
tidak
L
L
b b y y p p=
⊥
<
=
=
=
=
=
<
)
(
.
Runtuh
dalam
keadaan
leleh
short
beam
a
−
cm
i
IWF
ambil
mm
i
bagian
dua
mm
L
i
IWF
ambil
mm
i
i
y y b y y y92
,
5
12
.
8
.
250
.
350
.
69
,
57
52
3000
)
(
3000
2
6000
1
,
11
70
.
45
.
400
.
400
.
2
,
115
240
)
10
(
1
,
2
.
.
76
,
1
6000
5=
=
=
=
=
=
>
<
)
(
.
Runtuh
Pada
tekuk
elastis
Medium
beam
b
−
mm
L
mm
L
mm
L
mengambil
dengan
b=
2000
p=
1710
&
r=
4604
r b pL
L
L
sehingga
:
<
<
(
)
)
(
.
75
,
114
.
33
,
127
)
48
,
141
(
9
.
0
.
48
,
141
1710
4604
1710
2000
)
77
,
81
29
,
129
(
29
,
129
136
,
1
.
29
,
129
.
.
.
77
,
81
)
70
240
(
481
)
(
136
.
1
)
95
,
76
(
6
)
6
,
102
(
5
,
6
)
6
,
102
(
5
,
12
.
95
,
76
4
6
)
8
,
22
(
5
,
0
4
6
).
3
(
8
,
22
.
6
,
102
6
.
8
,
22
.
8
1
8
,
22
12
.
1
3
5
.
2
5
.
12
2 2 max ' max maxok
m
kN
M
m
kN
M
M
m
kN
M
m
kN
f
S
k
M
m
kN
f
f
S
M
C
m
kN
M
M
m
kN
M
m
kN
q
q
M
M
M
M
M
C
M
L
L
L
L
M
M
M
C
M
u n p n y x p r y x r b A B u c B A b p p r p b r p P b n=
>
=
=
<
=
−
−
−
−
=
=
=
=
−
=
−
=
=
+
=
=
−
=
=
=
=
=
=
+
+
+
=
≤
−
−
−
−
=
φ
) . ( 2000 4604 10 . 63 . 10 . 8 10 . 481 10 . 508 10 . 07 , 1 ) 170 ( 4 1 1 2 ) 10 . 63 )( 10 . 8 )( 4533 ( 10 . 2 ) 170 ( 10 . 481 ) 14 , 3 .( 9 , 32 10 . 63 ) 5 , 6 ( 291 9 . 300 ( 3 1 ) ( 3 1 3 . 2 10 . 07 , 1 ) 291 . 9 . 150 ( 12 1 4 ) ( 6 1 2 ) ( ) ( 4 1 1 2 . ) ( . 2 3 4 3 4 11 2 3 4 5 3 4 3 3 3 3 3 6 11 2 3 2 3 2 2 2 OK T mm L mm L L mm t t d t b J mm t d b t t d I I GJ S I I f f GJ EF f f S i L r r w f f f f f f f f w x y w r y r y x y r = > = + + = = + = − + = = = − = − = − + + − =
π
Diperbesar Propil menjadi IWF.300.200.9.14
Dengan cara yang sama dihitung
