ANALISA TEKUK LATERAL PADA BALOK CRANE BAJA I
DENGAN PERHITUNGAN MANUAL DAN ABAQUS
ARVAN P. SIAGIAN
08 0404 067
Pembimbing
Ir. Torang Sitorus , MT
NIP: 19571002 198601 1 001
BIDANG STUDI STRUKTUR
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Bahan konstruksi baja pada umumnya berpenampang langsing dan berdinding tipis, itulah sebabnya masalah yang paling rentan terjadi pada konstruksi baja adalah tekuk, baik tekuk lokal maupun tekuk lateral. Tekuk lateral merupakan suatu bentuk kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang mengakibatkan terjadinya deformasi ke arah lateral/samping ke luar bidang pembebanan yang dipengaruhi aksi beban. Tugas akhir ini menganalisa tekuk lateral yang terjadi pada balok crane baja I dengan perletakan sederhana dan pembebanan diberikan pada flens bawah disebabkan pembebanan pada flens bawah memberikan kapasitas beban yang lebih besar dibandingkan pembebanan yang dilakukan pada pusat geser maupun flens atas dari profil. Profil yang digunakan sebagai balok crane yaitu profil IWF 200x100x5,5x8 ; profil IWF 400x200x8x13 ; dan profil IWF 600x300x12x17 dengan panjang bentang masing-masing 4m, 8m, dan 12m. Penganalisaan dilakukan dengan menggunakan metode energi Trahair dan juga dengan menggunakan software berbasis metode elemen hingga yaitu Abaqus 6.10.
Dari hasil analisa perhitungan dengan metode Trahair dan dengan menggunakan program Abaqus, diperoleh persentase selisih pada profil IWF 200x100x5,5x8 adalah 2,04% untuk bentang 4m, 10,38% untuk bentang 8m, dan 8,56% untuk bentang 12m; pada profil IWF 400x200x8x13 adalah 2,77% untuk bentang 4m, 1,81% untuk bentang 8m, dan -1,97% untuk bentang 12m; dan untuk profil IWF 600x300x12x17 adalah 4,10% untuk bentang 4m, 2,23% untuk bentang 8m, dan 5,91% untuk bentang 12m.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan
berkat dan kasih karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan
menyusun bahan seminar ini dengan judul “ANALISA TEKUK LATERAL
PADA BALOK CRANE BAJA I DENGAN PERHITUNGAN MANUAL
DAN ABAQUS“
Tugas akhir ini disusun untuk diajukan sebagai salah satu syarat yang
harus dipenuhi dalam Ujian Sarjana Teknik Sipil Bidang Studi Struktur pada
Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penulis
menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan. Hal ini
disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kurangnya pemahaman penulis. Dengan tangan terbuka dan hati yang tulus penulis menerima segala saran dan kritik dari
bapak dan ibu dosen serta rekan mahasiswa demi penyempurnaan Tugas Akhir
ini.
Penulis juga menyadari bahwa selesainya tugas akhir ini tidak lepas dari
bimbingan, dukungan, dan bantuan dari semua pihak. Untuk itu, pada kesempatan
ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua
pihak yang sudah membantu penulis dalam pengerjaan tugas akhir ini, terutama
kepada kedua orang tua penulis yang selama ini selalu memberikan dukungan dan
berjuang sehingga penulis dapat menyelesaikan perkuliahan ini.
Pada kesempatan ini, penulis juga tidak lupa menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Prof. DR. Ing. Johannes Taringan, selaku Ketua Departemen
Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syahrizal, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Sipil
3. Bapak Ir. Torang Sitorus, MT, selaku pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran dalam memberikan bimbingan
yang tiada hentinya kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Bapak/Ibu Dosen staff pengajar Jurusan Teknik Sipil Universitas Sumatera
Utara.
5. Kedua Orang Tua penulis, Papa E. Siagian dan Mama S. Hutagaol yang
senantiasa memberikan dukungan moral maupun finansial serta doa
kepada penulis.
6. Kedua adik penulis, Chandra dan Kartika yang juga turut serta dalam
memberikan semangat.
7. Pegawai Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera
Utara.
8. Teman-teman stambuk’08 Mutiara, Junmiflin, Jaya, Arthur, Moy, Boy,
Hafiz, Henry, Coy, Rahmad, Ivan, Elis, Ibnu, David Uli, David Bebek, Bg
Nuel ELTC, Mimi, Midian, Sara, serta teman-teman yang tidak dapat
disebutkan satu persatu, serta senior-senior dan adik-adik junior yang juga
banyak memberikan info maupun dukungan.
Medan, Oktober 2015
Penulis,
2.3. Konsep Teori Stabilitas Struktur 26
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perhitungan Analitis 61
4.1.1.1. Properties Penampang Profil IWF 200x100x5,5x8 62
4.1.1.2. Properties Penampang Profil IWF 400x200x8x13 63
4.1.1.3. Properties Penampang Profil IWF 600x300x12x17 65
4.1.2. Beban Kritis 66
DAFTAR TABEL
BAB II
Tabel 2.1 Tegangan Leleh dan Kuat Tarik Batas ... 7
Tabel 2.2 Nilai Cb untuk Berbagai Kasus Pembebanan yang Berbeda ... 26
Tabel 2.3 Harga k1 dan k2 untuk persamaan 2.52 dan 2.53 ... 36
BAB IV Tabel 4.1 Momen Kritis dengan Metode Trahair ... 72
Tabel 4.2 Beban Kritis dengan Metode Trahair ... 72
Tabel 4.3 Nilai Beban Kritis dengan Menggunakan Abaqus ... 88
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.2 Bagian Kurva Tegangan-Regangan yang Diperbesar ... 10
Gambar 2.3 Profil Baja ... 12
Gambar 2.4 Balok dengan perletakan sederhana ... 14
Gambar 2.5 Tekuk Torsi lateral pada balok ... 15
Gambar 2.6 Balok dengan Perletakan Sederhana dengan Pembebanan di Tengah Bentang ... 17
Gambar 2.7 Tekuk Lateral pada Balok dengan Perletakan Sederhana dengan Pembebanan di Tengah Bentang ... 18
Gambar 2.8 Perbandingan Nilai Teoritis dan Nilai Pendekatan (Beban Terpusat) ... 20
Gambar 2.9 Kuat Momen Nominal akibat beban 𝐿𝑏 ... 23
Gambar 2.10 Bidang Momen pada 1 4, 1 2, dan 3 4 bentang ... 25
Gambar 2.11 Tiga Kondisi Keseimbangan Statis ... 27
Gambar 2.12 Balok Prismatis Dengan Lentur Murni ... 28
Gambar 2.13 Free Body balok pada potongan berjarak z ... 29
Gambar 2.14 Torsi Pada Batang Pejal ... 33
Gambar 2.15 Penampang Lingkaran ... 34
Gambar 2.16 Torsi pada Penampang Persegi ... 35
Gambar 2.18 Torsi pada Profil I ... 38
Gambar 2.19 Monorail Crane ... 40
Gambar 2.20 Bridge Crane ... 41
Gambar 2.21 Gantry Crane ... 42
Gambar 2.22 Jib Crane ... 43
Gambar 2.23 Energi Regangan Oleh Beban Gaya P... 44
Gambar 2.24 Energi Regangan oleh Beban Aksial ... 45
Gambar 2.25 Energi Regangan oleh Beban Momen Lentur ... 45
Gambar 2.26 Pergeseran Batang karena Melentur ... 47
Gambar 2.27 Balok Melentur karena Beban Tunggal ... 48
Gambar 2.28 Balok Melentur karena Beban Merata ... 48
BAB III Gambar 3.1 Pemodelan dengan Finite Element Method ... 49
Gambar 3.2 Jarak Roda Hoist Rencana... 52
Gambar 3.3 Tipe Balok Monorail ... 53
Gambar 3.4 Tampilan Program Abaqus/CAE 6.10 ... 55
Gambar 3.5 Tahap-tahap menjalankan Abaqus ... 57
Gambar 3.6 Diagram Alir Metodologi Penelitian ... 60
BAB IV Gambar 4.1 Balok Crane Baja I Dengan Crane Berada Di Tengah Balok ... 61
Gambar 4.2 Langkah Awal Pembuatan Part ... 75
Gambar 4.3 Gambar Penampang Balok ... 76
Gambar 4.4 Gambar Part Balok ... 76
Gambar 4.6 Pembuatan Section dan Pengaplikasian Material... 77
Gambar 4.7 Instance Part Balok... 78
Gambar 4.8 Pembuatan dan Pengaturan Elemen/Mesh pada Instance ... 79
Gambar 4.9 Mesh pada Instance Balok... 79
Gambar 4.10 Pembuatan Boundary Condition Sendi/Roll ... 80
Gambar 4.11 Pembuatan Boundary Condition Pengaku Lateral ... 81
Gambar 4.12 Boundary Condition pada Model ... 81
Gambar 4.13 Pembuatan Step pada Metode Eigenvalue ... 82
Gambar 4.14 Pemberian Beban... 82
Gambar 4.15 Pembuatan dan Pemonitoran Job ... 82
Gambar 4.16 Output Abaqus... 83
Gambar 4.17 Grafik Perbandingan Pcr Profil 200x100x5,5x8 ... 89
Gambar 4.18 Grafik Perbandingan Pcr Profil 400x200x8x13 ... 90