5 BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Konsep Perencanaan
2.1.1 Bangunan Struktur Baja
Struktur baja adalah material yang banyak digunakan dalam bangunan industri khusus bangunan dengan fungsi sebagai warehouse dan kilang minyak. Strukturutama dari bangunan strukturbaja terdiri dari atap, plat lantai, balok, dan kolom. Namun, diperlukan perencanaan yang optimal agar kemampuan dari bangunan tersebut dapat memenuhi standar keamanan dan kenyamanan yang telah ditentukan.
2.1.2 Sistem Struktur Baja Tahan Gempa
Indonesia merupakan negara yang termasuk dalam wilayah peta lingkaran api Pasifik, berarti risiko gempa akan sering terjadi dengan waktu yang tidak dapat diperhitungkan. Baja secara alami mempunyai rasio kuat perbandingan berat – volume yang tinggi, sehingga mampu menghasilkan bangunan yang relatif ringan. Ini merupakan salah satu faktor penting pada perencanaan bangunan tahan gempa.
Capacity design merupakan dasar dalam perencanaan struktur tahan gempa. Dengan cara tersebut struktur direncanakan sedemikian rupa sehingga bila terjadi kondisi inelastic, hanya terjadi pada tempat yang ditentukan, yang memang telah direncanakan. Kondisi inelastic yang terjadi juga terkontrol, sebagai tempat dissipation energy. Sedangkan bagian struktur lainnya tetap berperilaku elastis.
2.1.2.1 Sistem Portal a. Special Moment Frames
Special moment frames adalah jenis rangka yang dirancang dapat bekerja secara inelastic penuh, melalui kelelehan balok pada rangka dan kelelehan pada ujung daras kolom. Hal ini mengharuskan pada bagian yang terjadi sendi-plastis perlu dirancang secara khusus. Bisa dipakai untuk perencanaan struktur gedung tinggi yang masih memungkinkan dengan sistem rangka. Rangka harus memenuhi strong colomn and weak beam agar tidak terjadi sendi plastis di kolom yang dapat menyebabkan story mechanisms.
6 b. Intermediet Moment Frames
Jenis rangka ini serupa dengan SMF, yakni mampu berperilaku inelastic tetapi terbatas. Cocok diaplikasikan pada struktur dengan gempa yang relatif sedang, misal bangunan bertingkat rendah.
c. Ordinary Moment Frames
Ordinary moment frames adalah tipe rangka yang direncanakan untuk bekerja secara elastis saja. Oleh sebab itu hanya bisa digunakan pada sistem struktur dengan beban gravitasi yang dominan, misal bangunan tidak bertingkat yang memiliki bentang panjang dan lebar.
2.1.2.2 Sistem Rangka Batang Silang
a. Special Concentrically Braced Frames (SCBF)
SCBF adalah struktur rangka baja yang paling umum dipakai untuk konstruksi tahan gempa di daerah gempa besar. Rangka yang menganut SCBF direncanakan secara khusus sehingga bracing bekerja sebagai elemen melalui aksi tekuk tekan atau leleh tarik batang diagonal saat terjadi gempa besar.
b. Ordinary Concentrically Braced Frames (OCBF)
Bekerja seperti sistem SCBF, yaitu mengandalkan perilaku axial pada elemen-elemen strukturalnya. Oleh karena itu sistem rangka ini cenderung kaku, sehingga dapat dianggap sebagai rangka tak bergoyang. Tapi, sistem ini akan bekerja dengan baik jika berperilaku elastik saat gempa besar, sehingga hanya cocok jika diterapkan pada struktur yang lebih dipengaruhi beban-beban rencana yang sudah pasti letak keberadaannya (beban mati) atau beban gravitasi.
c. Eccentrically Braced Frames (EBF)
Cara kerja rangka jenis EBF mirip dengan SCBF hanya saja elemen diharapkan bekerja secara inelastic memanfaatkan adanya leleh geser dan/atau leleh lentur.
1.2 Konsep Pembebanan
Pembebanan Gedung berdasarkan SNI 1727-2019 tentang pembebanan minimum untuk perancangan gedng dan struktur lain.
7 1.2.1 Beban Mati (Dead Load)
Merupakan berat dari semua unsur atau bagian gedung yang besifat tetap dan segala unsur tambahan, serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari gedung.
Tabel 2.1 Berat sendiri bahan bangunan dan komponen gedung
BAHAN BANGUNAN Baja
Batu alam
Batu belah, batu bulat, batu gunung (berat tumpuk) Batu karang (berat tumpuk)
Batu pecah Besi tuang Beton (1)
Beton bertulang (2) Kayu (Kelas I) (3)
Kerikil, koral (kering udara sampai lembab, tanpa diayak) Pasangan bata merah
Pasangan batu belah, batu bulat, batu gunung Pasangan batu cetak
Pasangan batu karang
Pasir (kering udara sampai lembab) Pasir (jenuh air)
Pasir kerikil, koral (kering udara sampai lembab)
Tanah, lempung dan lanau (kering udara sampai lembab) Tanah, lempung dan lanau (basah)
Timah hitam (timbel)
7.850 kg/m3 2.600 kg/m3 1.500 kg/m3 700 kg/m3 1.450 kg/m3 7.250 kg/m3 2.200 kg/m3 2.400 kg/m3 1.000 kg/m3 1.650 kg/m3 1.700 kg/m3 2.200 kg/m3 2.200 kg/m3 1.450 kg/m3 1.600 kg/m3 1.800 kg/m3 1.850 kg/m3 1.700 kg/m3 2.000 kg/m3 11.400 kg/m3 Komponen Gedung Adukan, per cm tebal:
- dari semen
- dari kapur, semen merah atau tras
Aspal, termasuk bahan-bahan mineral penambah, per cm tebal Dinding pasangan bata merah:
- satu batu - setengah batu
Dinding pasangan batako: Berlubang: - tebal dinding 20 cm (HB 20) - tebal dinding 10 cm (HB 10) Tanpa lubang: - tebal dinding 15 cm - tebal dinding 10 cm
Langit-langit dan dinding (termasuk rusuk-rusuknya, tanpa penggantung langit-langit atau pengaku), terdiri dari:
21 kg/m2 17 kg/m2 14 kg/m2 450 kg/m2 250 kg/m2 200 kg/m2 120 kg/m2 300 kg/m2 200 kg/m2 11 kg/m2
8
- semen asbes (eternit dan bahan lain sejenis), dengan tebal maksimum 4 mm
- kaca, dengan tebal 3 - 4 mm
Lantai kayu sederhana dengan balok kayu, tanpa langit-langit dengan bentang maksimum 5 m dan untuk beban hidup maksimum 200 kg/m2
Penggantung langit-langit (dari kayu), dengan bentang maksimum 5 m dan jarak s.k.s. minimum 0,80 m
Penutup atap genting dengan reng dan usuk/kaso per m2
bidang atap
Penutup atap sirap dengan reng dan usuk/kaso, per m2 bidang atap
Penutup atap seng gelombang (BWG 24) tanpa gorden Penutup lantai dari ubin semen Portland, teraso dan beton, tanpa adukan, per cm tebal
Semen asbes gelombang (tebal 5 mm)
10 kg/m2 40 kg/m2 7 kg/m2 50 kg/m2 40 kg/m2 10 kg/m2 24 kg/m2 24 kg/m2 Sumber: Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983
1.2.2 Beban Hidup (Life Load)
Semua beban yang terjadi akibat penghunian dan penggunaan suatu gedung, termasuk beban-beban pada lantai yang berasal dari barang-barang yang dapat berpindah-pindah, peralatan yang merupakan bagian dari gedung dan dapat diganti posisi sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan pada gedung. Khusus pada bagian atas bangunan yaitu atap, beban hidup yang termasuk berasal dari air hujan dan tekanan jatuh (energi kinetik).
Tabel 2.2 Koefisien tekanan internal
Hunian atau penggunaan Merata
psf (kN/m2)
Terpusat lb (kN) Apartemen (lihat rumah tinggal)
Sistem lantai akses Ruang kantor Ruang komputer 50 (2,4) 100 (4,79) 2000 (8,9) 2000 (8,9) Gudang persenjataan dan ruang latihan 150 (7,18)a
Ruang pertemuan
Kursi tetap (terikat di lantai) Lobi
Kursi dapat dipindahkan Panggung pertemuan Lantai podium 100 (4,79)a 100 (4,79)a 100 (4,79)a 100 (4,79)a 150 (7,18)a
9
Balkon dan dek 1,5 kali
beban hidup untuk daerah yang dilayani. Tidak perlu melebihi 100 psf (4,79 kN/m2)
Jalur untuk akses pemeliharaan 40 (1,92) 300 (1,33) Koridor Lantai pertama Lantai lain 100 (4,79) sama seperti pelayanan hunian kecuali disebutkan lain
Ruang makan dan restoran 100 (4,79)a
Hunian (lihat rumah tinggal)
Ruang mesin elevator (pada daerah 2 in. x 2 in. [50 mm x 50 mm])
300 (1,33) Konstruksi pelat lantai finishing ringan (pada
area 1 in. x 1 in. [25 mm x 25 mm])
200 (0,89) Jalur penyelamatan terhadap kebakaran
Hunian satu keluarga saja
100 (4,79) 40 (1,92)
Tangga permanen Lihat pasal 4.5
Garasi/Parkir
Mobil penumpang saja Truk dan bus
40 (1,92)a, b, c
c
Susuran tangga, rel pengaman dan batang pegangan Lihat pasal 4.5 Helipad 60 (2,87)de tidak boleh direduksi e, r, g Rumah sakit:
Ruang operasi, laboratorium Ruang pasien
Koridor di atas lantai pertama
60 (2,87) 40 (1,92) 80 (3,83) 1000 (4,45) 1000 (4,45) 1000 (4,45) Hotel (lihat rumah tinggal)
Perpustakaan Ruang baca
Ruang penyimpanan Koridor di atas lantai pertama
60 (2,87) 150 (7,18)a, h 80 (3,83) 1000 (4,45) 1000 (4,45) 1000 (4,45) Pabrik Ringan Berat 125 (6,00)a 250 (11,97)a 2000 (8,90) 3000 (13,40)
10 Gedung perkantoran:
Ruang arsip dan komputer harus dirancang untuk beban yang lebih berat berdasarkan pada perkiraan hunian
Lobi dan koridor lantai pertama Kantor
Koridor di atas lantai pertama
100 (4,79) 50 (2,40) 80 (3,83) 2000 (8,90) 2000 (8,90) 2000 (8,90) Lembaga hukum Blok sel Koridor 40 (1,92) 100 (4,79) Tempat rekreasi
Tempat bowling, kolam renang, penggunaan yang sama
Bangsal dansa dan ruang dansa Gimnasium
Tempat menonton baik terbuka atau tertutup Stadium dan tribun/arena dengan tempat duduk tetap (terikat pada lantai)
75 (3,59)a 100 (4,79)a 100 (4,79)a 100 (4,79)a, k 60 (2,87)a, k Rumah tinggal
Hunian (satu keluarga dan dua keluarga) Loteng yang tidak dapat didiami tanpa gudang
Loteng yang tidak dapat didiami dengan gudang
Loteng yang dapat didiami dan ruang tidur
Semua ruang kecuali tangga dan balkon Semua hunian rumah tinggal lainnya
Ruang pribadi dan koridor yang melayani mereka
Ruang publika dan koridor yang melayani mereka 10 (0,48)l 20 (0,96)m 30 (1,44) 40 (1,92) 40 (1,92) 100 (4,79) Atap
Atap datar, berbubung, dan lengkung Atap digunakan untuk taman atap Atap yang digunakan untuk tujuan lain
Atap yang digunakan untuk hunian lainnya Awning dan kanopi
Konstruksi pabrik yang didukung oleh struktur rangka kau ringan
Rangka tumpu layar penutup
20 (0,96)n 100 (4,79) Sama seperti hunian dilayani a 5 (0,24) tidak boleh direduksi 5 (0,24) tidak boleh direduksi dan berdasarkan luas tributari i 200 (0,89)
11 Semua konstruksi lainnya
Komponen struktur atap utama, yang terhubung langsung dengan pekerjaan lantai
Titik panel tunggal dari batang bawah rangka atap atau setiap titik sepanjang komponen struktur utama yang
mendukung atap di atas pabrik, gudang, dan perbaikan garasi
Semua komponen struktur atap utama lainnya
Semua permukaan atap dengan beban pekerja pemeliharaan dari atap yang ditumpu oleh rangka 20 (0,96) 2000 (8,9) 300 (1,33) 300 (1,33) Sekolah Ruang kelas
Koridor di atas lantai pertama Koridor lantai pertama
40 (1,92) 80 (3,83) 100 (4,79) 1000 (4,45) 1000 (4,45) 1000 (4,45) Bak-bak/scuttles, rusuk untuk atap kaca dan
langit-langit yang dapat diakses
200 (0,89) Pinggir jalan untuk pejalan kaki, jalan lintas
kendaraan, dan lahan/jalan untuk truk-truk
250 (11,97)a,
p
8000 (35,6)q Tangga dan jalan keluar
Rumah tinggal untuk satu dan dua keluarga saja
100 (4,79) 40 (1,92)
300r 300r Gudang di atas langit-langit
Gudang penyimpanan barang sebelum disalurkan ke pengecer (jika diantisipasi
menjadi gudang penyimpanan, harus dirancang untuk beban lebih berat)
Ringan Berat 20 (0,96) 125 (6,00)a 250 (11,97)a Toko Eceran Lantai pertama Lantai di atasnya Grosir, di semua lantai
100 (4,79) 75 (3,59) 125 (6,00)a 1000 (4,45) 1000 (4,45) 1000 (4,45)
Penghalang kendaraan Lihat Pasal
4.5 Susuran jalan dan panggung yang ditinggikan
(selai jalan keluar)
60 (2,87) Pekarangan dan teras, jalur pejalan kaki 100 (4,79)a
12 1.2.3 Beban Angin (Wind Load)
Beban angin adalah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara.
1.2.4 Beban Gempa (Earthqueke Load)
Beban gempa adalah beban stat ekuivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari Gerakan tanah akibat gempa itu. Dalam hal pengaruh gempa pada struktur ditendukan berdasarkan suatu analisa dinamik, maka yang diartikan dengan beban gempa di sini adalah gaya-gaya di dalam struktur tersebut, yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu.
1.2.5 Kombinasi Pembebanan
Berdasarkan peraturan yang berlaku pada SNI 1727 – 2013 tentang beban minimum untuk perencangan bangunan gedung dan sruktur lain, digunakan kombinasi dasar pembebanan metode desain kekuatan sebagai berikut:
1. 1,4D 2. 1,2D + 1,6L + 0,5(Lr atau R) 3. 1,2D + 1,6(Lr atau R) + (L atau 0,5W) 4. 1,2D + 1,0W + L + 0,5 (Lr atau R) 5. 1,2D + 1,0E + L + 0,2S 6. 0,9D + 1,0W 7. 0,9D + 1,0E Keterangan : D = beban mati E = beban gempa L = beban hidup Lr = beban hidup atap R = beban hujan W = beban angin
13 1.3 Perencanaan Struktur
1.3.1 Metode LRFD (Load Resistance Factor Design)
LRFD adalah metode perencanaan struktur baja yang mendasarkan perencanaan dengan melakukan perbandingan kekuatan struktur yang telah diberi suatu faktor tahanan dengan kombinasi beban terfaktor yang harus dipikul pada struktur tersebut.
a. Kondisi Batas
Kondisi batas adalah suatu kondisi yang menunjukkan batas kemampuan suatu struktur agar bisa digunakan. Kriteria perencanaan memastikan bahwa kondisi batas harus kecil kemungkinan terlampaui, caranya dengan memilih kombinasi gaya, faktor tahanan dan nilai ketahanan yang tidak akan melampaui batas kemampuan suatu struktur berdasarkan kriteria perencanaan yang ada. Ada dua jenis kondisi batas yang diterapkan pada struktur, yaitu:
1. Kondisi batas kekuatan (ultimate strength), yang menetapkan besarnya keamanan terhadap kondisi beban ekstrim selama masa pakai struktur.
2. Kondisi batas layan yang menetapkan batasan-batasan agar struktur dapat berfungsi sesuai yang direncanakan.
Secara umum, suatu struktur dikatakan aman apabila memenuhi persyaratan sebagai berikut:
φRn ≥ Σ γi . Qi ... (2.1)
bagian kiri dari persamaan di atas mewakili tahanan atau kekuatan dari sebuah komponen atau sistem struktur, sedangkan sisi kanan dari persamaan di atas menyatakan beban yang harus dipikul struktur tersebut. Jika tahanan Rn dikalikan suatu faktor tahanan φ maka akan didapatkan nilai tahanan rencana. Namun demikian juga pada bagian kanan persamaan di atas, berbagai macam beban (beban mati, beban hidup, beban angin, beban gempa, dan lain-lain) dikalikan suatu faktor γi beban untuk mendapatkan jumlah beban terfaktor Σ γi . Qi.
Keterangan:
Σ = jumlah total
i = kondisi yang ditinjau Qi = pengaruh beban nominal γi = faktor beban Qi yang ditinjau
14 γi Qi = kuat perlu, dalam batas paling ekstrim
Rn = kuat nominal φ = faktor tahanan φRn = kuat rencana b. Ketentuan LRFD
Perencanaan LRFD dianggap memenuhi syarat jika kuat perlu, Ru lebih kecil dari kuat rencana, φRu dengan φ adalah faktor tahanan yang nilainya bervariasi tergantung perilaku aksi komponen yang ditinjau. Konsep dasar ketentuan LRFD adalah:
Ru ≤ φRu ... (2.2) Kuat perlu, Ru adalah nilai maksimum dari berbagai kombinasi beban terfaktor yang dicari dengan bantuan analisis struktur. Untuk mencari kuat perlu, Ru untuk tiap-tiap elemen struktur, maka diperlukan analisa struktur secara menyeluruh (global). Faktor kombinasi beban disiapkan untuk analisis struktur cara elastis. Jika alat analisis struktur dilengkapi opsi memperhitungkan efek P-∆ (nonlinier geometri), maka ketentuan analisis stabilitas struktur selain memakai Effective Length Method (ELM) juga dapat memakai Direct Analysis Method (DAM).
Hasil analisis struktur secara menyeluruh (global) untuk Ru selanjutnya digunakan untuk mengevaluasi elemen-per-elemen dan dibandingkan dengan kuat rencana, φRu yang ditinjau per-elemen juga, sesuai dengan gaya internal yang terjadi. Tinjauan per-elemen diperlukan karena karakter untuk setiap aksi dan perilaku keruntuhannya bisa berbeda-beda.
Tabel 2.3 Faktor tahanan, φ
Tahanan rencana untuk Faktor Tahanan
Komponen struktur yang memikul lentur:
• balok
• balok pelat berdinding penuh
• pelat badan yang memikul geser
• pelat badan pada tumpuan
• pengaku 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 Komponen struktur yang memikul gaya tekan aksial:
• ketahanan penampang
• ketahanan komponen struktur
0,90 0,90 Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial:
15
• terhadap tahanan tarik leleh
• terhadap tahanan tarik fraktur
0,90 0,75 Komponen struktur yang memikul aksi-aksi kombinasi:
• tahanan lentur atau geser
• tahanan tarik • tahanan tekan 0,90 0,90 0,90 Sambungan baut:
• baut yang memikul geser
• baut yang memikul tarik
• baut yang memikul kombinasi geser dan tarik
• lapis yang memikul tumpu
0,75 0,75 0,75 0,75 Sambungan las:
• las tumpul penetrasi penuh
• las sudut dan las tumpul penetrasi sebagian
• las pengisi 0,90 0,75 0,75 Sumber: SNI 1729:2015 1.3.2 Perancangan Stabilitas
Perancangan stabilitas struktur adalah kombinasi analisis untuk menentukan kuat perlu penampang dan mendesain agar punya kekuatan dan kekakuan yang mencukupi. Cara untuk menghitung stabilitas struktur dibagi menjadi 3, yaitu:
1. Metode analisis langsung (direct analysis method) 2. Metode panjang efektif (effective length method) 3. Metode analisis orde pertama
Cara Direct Analysis Method (DAM) dibuat untuk mengatasi keterbatasan Effective Length Method (ELM) yang merupakan strategi penyederhanaan analisis cara manual. Pada cara DAM, pengaruh orde ke-2 (P-Δ) perlu diperhitungkan dalam mencari gaya-gaya internal batang. P-Δ adalah pengaruh pembebanan akibat terjadinya perpindahan titik-titik nodal elemen.
Perhitungan stabilitas struktur modern didasarkan anggapan bahwa perhitungan gaya-gaya batang diperoleh dari analisa elastis orde-2, yang memenuhi kondisi keseimbangan setelah diberikan pembebanan, yaitu setelah adanya deformasi. Imperfeksi dari elemen struktur seperti ketidaklurusan batang akibat proses fabrikasi atau konsekuensi adanya toleransi pelaksanaan lapangan, akan menghasilkan apa yang disebut efek ketidakseimbangan (destabilizing).
16
Adanya imperfeksi bawaan yang mengakibatkan efek destabilizing dalam Direct Analysis Method (DAM) dapat diselesaikan dengan dua cara, yaitu (1) cara pemodelan langsung pada geometri model yang dianalisis, atau (2) memberikan beban lateral ekivalen.
Efek imperfeksi awal pada stabilitas struktur diperhitungkan melalui pemberian beban imajinatif (notional load) sebagai representasi dari imperfeksi tersebut. Distribusi beban disalurkan sebagai beban lateral pada semua tingkat, sebagai tambahan dari beban lateral yang ada dan ditambahkan pada semua kombinasi pembebanan. Beban lateral ekivalen harus digunakan pada arah yang memberi efek destabilizing terbesar.
2.3.2.1 Metode Analisis Langsung (DAM)
Metode analis langsung adalah metode yang digunakan untuk mengatasi keterbatasan analisis struktur elastik yang tidak bisa memperhitungkan stabilitas secara langsung (Ivanfebraja dan Teruna, 2012). Pengaruh dari efek orde kedua sudah diperhitungkan secara langsung sewaktu analisis struktur. Pembebanan pada struktur dapat ditentukan lebih teliti karena pengaruh ketidaksempurnaan geometri dan reduksi kekakuan telah diperhitungkan selama proses analisis struktur (Dewobroto, 2011). Ketidaksempurnaan geometri dapat diperhitungkan melalui penggunaan beban notional. Sedangkan efek inelastisitas diakomodasi dengan melakukan reduksi kekakuan pada komponen struktur. Adapun perhitungan yang diperlukan untuk menghtung stabilitas bangunan gedung dengan menggunakan Metode Analisis Langsung (DAM) ini yang dimana analisisnya harus meliputi;
a. Peninjauan defoormasi lentur, geser, aksial, dan sambungan
b. Memperhitungkan efek P-∆ dan P- dengan analisis orde ke dua atau pendekatan analisis orde ke dua (metode B1-B2)
c. Memperhitungkan semua beban gravitasi dan beban lain yang mempengaruhi stabilitas struktur
d. Menggunakan kombinasi pembebanan LRFD
Kemudian perlunya peninjauan ketidaksempurnaan awal, yang dimana ketidaksempurnaan adalah hasil rekayasa dari beban notional. Pembebanan pada struktur dapat ditentukan lebih teliti karena pengaruh. Ketidaksempurnaan ini
17
terjadi ketika program (StaadPro dan SAP2000 contohnya) ternyata hanya mampu memperhitungkan pengaruh P-∆ saja, tetapi tidak P-. Kekakuan yang harus dikoreksi secara detail untuk mengecek stabilitas sudah sesuai atau belum dengan perhitungan yang ada. Metode DAM ini tidak membutuhkan perhitungan faktor-k (k = 1) dalam menghitung kuat rencana tekan komponen (Setiady, Kusumastuti, dan Ediansjah, 2012)
Gambar 2.1 efek P-∆
Sumber: Pelatihan Kompetensi MSTB – JTSL – FT ‐ UGM Bambang Suryoatmono
18
Gambar 2.2 efek P-∆ (lanjutan)
Sumber: Pelatihan Kompetensi MSTB – JTSL – FT ‐ UGM Bambang Suryoatmono
Untuk permodelan langsung Ketidaksempurnaan Awal ini struktur perlu dianalisis dengan titik-titik potongan komponen struktur terletak yang bukan pada lokasi nominalnya. Perlunya besaran maksimum yang ditinjau dalam desain, dan polanya harus memberikan efek yang paling membahayakan stabilitas. Penggunaan beban imajinatif atau notional (notional load) adalah untuk merepresentasikan ketidaksempurnaan yang diterapkan pada struktur dengan geometri nominal.
Beban imajinatif atau notional (notional load) adalah sebagai beban lateral pada semua level, sebagai tambahan dari beban lateral yang ada, dan harus ditambahkan pada semua kombinasi pembebanan. Besarnya beban notional ini dapat dihitung sebagai berikut :
Ni = 0.002αYi ...
Keterangan : α = 1.0
19
Ni = beban notional yang digunakan pada level i, kips (N)
Yi = beban gravitasi yang digunakan pada level i dari kombinasi beban, yang sesuai,
kips (N)
Beban imajinatif ini harus didistribusikan pada setiap level yang ada dengan cara yang sama seperti beban gravitasi di level tersebut. Beban tersebut harus diterapkan dalam arah yang memberikan efek tidak stabil terbesar. Koefisien 0,002 ini didasari atas rasio ketidakregangan 1/500 yang didasari oleh izin umum yang diberikan oleh pabrik pembuat besi baja canai panas sebagai baja yang boleh mengandung ketidaklurusan 1 ≤ 1000. Untuk kasus rasio yang lain, koefisien tersebut dapat disesuaikan secara proporsional. Untul struktur dengan rasio antara drift orde kedua dan drift orde pertama maksimum (keduanya dihitung dengan kombinasi pembebanan LRFD, dengan kekakuan telah dikoreksi) di semua tingkat ≤ 1,7 ,N, dapat diterapkan pada kombinasi pembebanan gravitasi saja, tidak pada kombinasi pembebanan yang meliputi beban lateral lainnya.
Adanya koreksi kekakuan yang dimana perlu adanya faktor kekakuan. Faktor ini seharga 0,80. Faktor 0,80 harus digunakan pada semua kekakuan yang berkontribusi pada stabilitas struktur. Faktor ini dapat digunakan pada semua kekakuan struktur. Adanya faktor tambahan τb ditetapkan pada kekakuan lentur
semua komponen struktur yang dianggap berkontribusi pada stabilitas struktur. Nilai faktor kekakuan, τb, ditentukan sebagai berikut :
(a) Bila αPr/Py ≤ 0.5 ... (2.3) τb = 1.0 (b) Bila αPr/Py > 0.5 ... (2.4) τb = 4(αPr/ Py)[1- αPr/ Py] ... (2.5) Keterangan : α = 1.0
Pr = kekuatan tekan aksial perlu yang menggunakan kombinasi beban Py = kekuatan leleh aksial (= FyAg), kips (N)
2.3.2.2 Metode Panjang Efektif (ELM)
Effective Length Method (ELM) adalah metode yang digunakan untuk memperhitungkan pengaruh portal keseluruhan melalui perilaku kolom secara individu (Ivanfebraja dan Teruna, 2012). Pada SNI 03-1729-2002, pengaruh P-Δ
20
dihitung dengan analisis orde pertama. Untuk memperhitungkan efek orde kedua, struktur dianalisis menjadi struktur bergoyang dan tidak bergoyang (Setiady, Kusumastuti, dan Ediansjah, 2012). Nilai G suatu komponen struktur pada rangka portal dapat ditentukan sebagai berikut :
G = ∑( 𝐼 𝐿)𝑐 ∑(𝐼 𝐿)𝑏 ... (2.6) Keterangan :
Ic = momen inersia kolom (mm4 )
Lc = panjang kolom (mm)
Ib = momen inersia balok (mm4 )
Lb = panjang balok (mm)
2.3.2.3 Metode Analisis Orde Pertama
Penggunaan metode analisis orde pertama harus dibatasi dengan kondisi: a) truktur utama mendukung untuk menahan beban gravitasi melalui kolom vertical kolom nominal, dinding-dinding atau portal. b) rasio simpangan orde kedua maksimum terhadap simpangan orde pertama (keduanya ditentukan untuk kombinasi beban DFBK atau 1,6 kali beban kombinasi DKI) dalam semua tingkat adalah sama dengan atau kurang dari 1,5. c) kekuatan tekan aksial-perlu semua komponen struktur dimana kekuatan lenntur diperhitungkan berkontribusi pada stabilitas lateral dari struktur memenuhi batasan berikut :
αPr ≤0,5Py ... (2.7)
Keterangan: α = 1,0 (LRFD)
Pr = kekuatan tekan aksial-perlu dibawah kombinasi beban DFBK atau DKI, kips
(N)
Py = FyA = kekuatan leleh akasial, kips (N)
Kekuatan perlu komponen harus ditentukan dari analisis orde-pertama, dengan persyaratan dibawah. Analisis harus mempertimbangkan lentur, geser, dan deformasi komponen struktur aksial, dan semua deformasi lainnya yang mengkontribbusi perpindahan dari struktur.
Semua kombinasi beban harus termasuk beban lateral tambahan, berlaku dalam kombinasi dengan beban lainnya pada setiap level dari struktur :
21
Ni = 2,1 a (∆/L)Yi ≥ 0,0042 PYi ... (2.8)
Keterangan
a = 1,0 (DFBK) ; a = 1,6 (DIK)
Yi = beban gravitasi deterapkan pada level i dari kombinasi beban DFBK atau
kombinasi beban DKI, yang sesuai, kips (N)
(∆/L) = rasio maksimym dari ∆ terhadap L untuk semua tingkat dalam struktur tersebut.
∆ = simpangan tingkat dalam orde pertama akibat kombinasi beban DFBK atau DKI, yang berlaku (mm). Bila ∆ bervariasi diatas daerah perencanaan struktur, ∆ harus simpangangan berat rata-rata dalam proporsi terhadap beban vertical atau, alternatif, simpangan maksimum tersebut.
L = tinggi tingkat
Amplifikasi rangka tak bergoyang (nonsway) dari momen-moen balok-kolom harus diperhitungkan dengan menerapkan pengali dari analisis orde kedua` pada momen komponen struktur total.
2.3.2.4 Faktor B2 dan B1
Faktor B2 yang dimaksud rasio drift orde 2 atau drift orde 1 maksimum di
semua level akibat kombinasi pembebanan LRFD yang dapat disimpulkan hasilnya sama dengan B2.
Nilai faktor B2, ditentukan sebagai berikut :
𝐵2 = max (1,0 . 1
1− 𝑃𝑠𝑡𝑜𝑟𝑦 𝑃𝑒 𝑠𝑡𝑜𝑟𝑦
) ... (2.9) Keterangan:
B2 = penggali untuk memperhitungkan efek P-∆ yang ditentukan untuk semua
tingkat pada struktur dan setiap arah translasi lateral di titik tersebut. Pstory = beban vertikal total yang dipikul tingkat tersebut dengan menggunakan
kombinasi LRFD termasuk beban di kolom yang bukan merupakan sistem penahan gaya lateral.
Pe story = kekuatan tekuk kritis elastis untuk tingkat tersebut dalam arah translasi
yang sedang ditinjau, yang ditentukan dengan analisis tekuk bergoyang. Nilai Pe story , yaitu :
22 𝑃𝑒 𝑠𝑡𝑜𝑟𝑦 = 𝑅𝑀𝐻𝐿 ∆𝐻 ... (2.10) RM = 1 – 0,15(Pmf / Pstory) ... (2.11) Keterangan: L = tinggi level
Pmf = beban vertikal total di kolom yang merupakan bagian dari rangka momen,
jika ada dalam arah translasi yang sedang ditinjau (0) untuk sistem ranka bracing
∆H = drift antar tingkat orde1 dalam arah translasi yang sedang ditinjau akibat
beban lateral, yang dihitung dengan menggunakan kekakuan yang harus digunakan dalam analisis
H = gaya geser tingkat dalam arah translasi yang sedang ditinjau, yang diakibatkan oleh gaya‐gaya yang digunakan dalam menghitung ∆H
Terakhir faktor B1 adalah faktor pengali untuk memperhitungkan efek P‐
yang ditentukan untuk setiap komponen struktur tekan dan lentur. Nilai dari B1
adalahsama dengan 1 untuk komponen strukur yang tidak mengalami tekan.
Nilai faktor B2, ditentukan sebagai berikut :
𝐵1 = max ( 𝐶𝑚 1− 𝑃𝑟 𝑃𝑒1 . 1,0) ... (2.12) Keterangan:
Pe1 = kekuatan tekuk kritis elastis di bidang lentur yang dihitung dengan asumsi
tidak ada translasi lateral di kedua ujung komponen struktur 𝑃𝑒1 = 𝜋2𝐸𝐼
(𝐾1𝐿)2 ... (2.13)
EI = rigiditas lentur yang harus digunakan dalam analisis.
Apabila menggunakan metode analisis langsung maka EI dikalikan 0,8τb . Untuk
metode panjang efektif (ELM) dan metode analisis orde 1 tidak perlu dikalikan. K1 = 1,0. apabila tidak ada analisis yang menjustifikasi maka nilainya < 1,0.
Faktor Cm di dalam B1 bila tidak ada beban transversal, maka:
𝐶𝑚 = 0,6 − 0,4 ( 𝑀1
𝑀2) ... (2.14)
Keterangan:
M1 = momen ujung dengan harga mutlak terkecil (dihitung dengan analisis orde
23
M2 = momen ujung dengan harga mutlak terbesar (dihitung dengan analisis orde
1).
Cm = 1,0 , bila adanya beban transversal.
Gambar 2.3 lengkungan batang
Sumber: Pelatihan Kompetensi MSTB – JTSL – FT ‐ UGM Bambang Suryoatmono
2.3.3 Dasar Perencanaan Struktur Balok Komposit
Seiring berkembangnya metode pengelasan yang baik serta ditemukannya alat-alat penghubung geser yang menahan gaya geser horizontal, maka penyambungan antara pelat beton dengan balok baja dapat ditingkatkan. Sehingga kedua material ini (beton dan baja) akan menjadi satu kesatuan yang disebut dengan komponen struktur komposit.
Perilaku komposit hanya akan terjadi jika kemungkinan terjadinya pergeseran (skid) antara kedua material ini dapat dicegah. Tipe-tipe penghubung geser yang sering digunakan dapat berupa stud, baja tulangan spiral, atau profil kanal kecil yang pendek. Penghubung geser ini selanjutnya dihubungkan dengan flens atau balok agar dapat berfungsi komposit secara penuh.
Pada sistem pelat lantai komposit, umumnya arah gelombang (rib) diletakkan tegak lurus terhadap balok lantai dan sejajar dengan arah balok induk.
2.3.3.1 Sistem Pelaksanaan Pada Balok Komposit
Sistem pelaksanaan pada balok koposit, secara umum dibedakan berdasakan dengan ada atau tidaknya perancah (tumpuan sementara) pada aat proses konstruksi.
24
Jika tidak ada tumpuan sementara, maka saat bton belum mengeras balok baja harus bisa menahan berat sendiri, berat beton plat dan berat bekisting plat (dek baja gelombangan). Setelah plat beton mengeras, struktur menjadi komposit dan haus bisa menahan beban mati dan beban hidup.
Cara yang lain ialah dengan menggunakan perancah (tumpuan sementara), perancah ini saat beton belum mengeras akan memikul beban dari berat sendir balok baja, beton plat lantai dan bekisting plat. Saat beton mengeras perancah dilepas dan struktur harus kuat menahan beban mati dan beban hidup.
2.3.3.2 Dek Baja Gelombang
Perkembangan struktur komposit dimulai dengan digunakannya dek baja gelombang, selain berfungsi sebagai bekisting saat pelat beton dicetak, juga berfungsi sebagai tulangan positif bagi pelat beton. Penggunaan dek baja juga dapat dipertimbangkan sebagai dukungan dalam arah lateral dari balok sebelum beton mulai mengeras. Arah dari gelombang dek baja biasanya diletakkan tegak lurus dengan balok penopangnya.
Persyaratan dek baja gelombang dan penghubung gesernya untuk digunakan dalam komponen struktur komposit diatur dalam pasal I3.2c SNI 1729:2015. Dalam pasal ini diisyaratkan:
1. Tinggi maksimum dek baja, hr ≤ 75 mm, lebar rata-rata minimum dari dek
gelombang, wr > 50 mm tetapi tidak boleh diambil dalam perhitungan sebagai
lebih dari lebar bersih minimum di dekat bagian paling atas dari dek baja 2. Pelat beton harus disambungkan ke balok baja dengan angkur steel headed stud
di las baik pada dek atau penampang melintang baja. Diameter stud maksimum 19 mm
3. Tebal pelat di atas dek baja tidak boleh kurang dari 50 mm
4. Dek baja harus diangkurkan ke semua komponen struktur pendukung pada spasi tidak lebih dari 460 mm
Dalam perencanaan pelat atap yang menggunakan floor deck, tulangan positif digantikan peranannya dengan floor deck. Besarnya nilai momen kapasitas floor deck dapat dihitung dengan rumus:
Mn = As . fy . (𝑑𝑒𝑓𝑓− 𝑎
25 dengan
a = 𝐴𝑠 .𝑓𝑦
0,85 .𝑓𝑐 .𝑏 ...
Dalam perencanaan tulangan lapis atas terlebih dahulu perlu ditentukan rasio tulangan maksimum dan minimum.
ρb = 0,85 . β1 . 𝑓𝑐 ′ 𝑓𝑦 . ( 600 600+ 𝑓𝑦) ... (2.14) dengan ρmaks = 0,75 . ρb ρmin = 1,4 𝑓𝑦
Nilai As pakai dari tabel A-5 Struktur Beton Bertulang Istimawan Dipohusodo didapat dari As perlu = ρ x b x d ... (2.15) dengan ρ = 0,85 . 𝑓𝑐 ′ . 𝛽 1 𝑓𝑦 . [1 − √1 − 2 . 𝑅𝑛 0,85 . 𝑓𝑐′] Rn = 𝑀𝑢 Ø . 𝑏 . 𝑑2
Tabel 2.4 Luas penampang tulangan baja per meter panjang pelat
Diameter batang (mm) Luas Penampang (mm2) Jarak Spasi p.k.p (mm) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 6 565,5 282,7 188,5 141,4 113,1 94,2 80,8 70,7 62,8 8 1005, 3 502,7 335,1 251,3 201,1 167,6 143,6 125,7 111,7 9 1272, 3 636,2 424,1 318,1 254,5 212,1 181,8 159,0 141,4 10 1570, 8 785,4 523,6 392,7 314,2 261,8 224,4 196,3 174,5 12 2261, 9 1131, 0 754,0 565,5 452,4 377,0 323,1 282,7 251,3 13 2654, 6 1327, 3 884,9 663,7 530,9 442,4 379,2 331,8 295,0 14 3078, 8 1539, 4 1026,3 769,7 615,8 513,1 439,8 384,8 342,1 16 4021, 2 2010, 6 1340,4 1005, 3 804,2 670,2 574,5 502,7 446,8 18 5089, 4 2544, 7 1696,5 1272, 3 1017, 9 848,2 727,1 636,2 565,5 19 5670, 6 2835, 3 1890,2 1417, 6 1134, 1 945,1 810,1 708,8 630,1
26 20 6283, 2 3141, 6 2094,4 1570, 8 1256, 6 1047, 2 897,6 785,4 698,1 22 3801, 3 2534,2 1900, 7 1520, 5 1267, 1 1086, 1 950,3 844,7 25 4908, 7 3272,5 2454, 4 1963, 5 1636, 2 1402, 5 1227, 2 1090, 8 28 6157, 5 4105,0 3078, 8 2463, 0 2052, 5 1759, 3 1539, 4 1368, 3 29 6605, 2 4403,5 3302, 6 2642, 1 2201, 7 1887, 2 1651, 3 1467, 8 32 8042, 5 5361,7 4021, 2 3217, 0 2680, 8 2297, 9 2010, 6 1787, 2 36 6785,8 5089, 4 4071, 5 3392, 9 2908, 2 2544, 7 2261, 9 40 8377,6 6283, 2 5026, 5 4188, 8 3590, 4 3141, 6 2792, 5 50 13090, 0 9817, 5 7854, 0 6545, 0 5610, 0 4908, 7 4363, 3
Sumber: Struktur beton bertulang Istimawan Dipohusodo
Kontrol lendutan diambil pada pelat yang mempunyai bentang dan nilai momen yang terbesar tetapi sebelum melakukan kontrol lendutan dilakukan pemeriksaan tinggi minimum sesuai dengan tabel 9.5 (a) SNI 2847:2013.
Tabel 2.5 Tebal minimum balok non-prategang atau pelat satu arah bila lendutan tidak dihitung Tebal minimum, h Komponen struktur Tertumpu sederhana Satu ujung menerus Kedua unjung menerus Kantilever Komponen struktur tidak menumpu atau tidak
dihubungkan dengan partisi atau konstruksi lainnya yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar
Pelat masif
satu-arah l/20 l/24 l/28 l/10
Balok atau pelat
rusuk satu-arah l/16 l/18,5 l/21 l/8
Sumber: SNI 2847:2013
Lendutan yang dihitung berdasarkan tabel di atas tidak boleh melebihi batasan berikut
27
Tabel 2.6 Lendutan izin maksimum yang dihitung
Jenis komponen struktur Lendutan yang
diperhitungkan
Batas Lendutan Atap datar yang tidak menumpu atau
tidak disatukan dengan komponen nonstruktural yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar
Lendutan seketika akibat beban hidup L
l/180*
Lantai yang tidak menumpu atau tidak disatukan dengan komponen nonstruktural yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar
Lendutan seketika akibat
beban hidup L l/360
Jenis komponen struktur Lendutan yang
diperhitungkan
Batas Lendutan Konstruksi atap atau lantai yang
menumpu atau disatukan dengan komponen nonstruktural atau mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar
Bagian dari lendutan total yang terjadi setelah pemasangan komponen nonstruktural (jumlah dari lendutan jangka panjang, akibat semua beban tetap yang bekerja, dan lendutan seketika, akibat
penambahan beban hidup)
l/480
Konstruksi atap atau lantai yang menumpu atau disatukan dengan komponen nonstruktural yang mungkin tidak akan rusak oleh lendutan yang besar
l/240
Sumber: SNI 2847:2013
Gambar 2.4 Penampang melintang dek baja gelombang
Jika gelombang pada dek baja dipasang tegak lurus terhadap balok penopangnya, maka kuat nominal penghubung geser jenis paku harus direduksi dengan suatu faktor, rs yang besarnya ditetapkan sebagai berikut:
rs = 0,85 √𝑁𝑟 ( 𝑤𝑟 ℎ𝑟) [( 𝐻𝑠 ℎ𝑟) − 1,0] ≤ 1,0 ... (2.16) keterangan: rs = faktor reduksi
Nr = jumlah penghubung geser jenis paku pada setiap gelombang pada potongan
melintang balok baja
Hs = tinggi penghubung geser jenis paku ≤ (hr + 75 mm)
28 wr = lebar efektif gelombang dek baja
2.3.3.3 Lebar Efektif Balok Komposit
Lebar efektif minimum untuk gelagar dalam dengan plat di kedua sisi gelagar (diambil nilai minimum dari ketiga syarat).
➢ bE ≤ L/4
➢ bE = bo (untuk jarak antara balok yang sama)
lebar efektif untuk gelagar pinggir dengan plat hanya di salah satu sisi (diambil nilai minimum dari ketiga syarat):bE ≤ L/8bE ≤ 1 2⁄ bo (jarak dari pusat balok ke pinggir slab)
Gambar 2.5 Lebar Efektif Balok Komposit
(Sumber: Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Agus Setiawan)
2.3.3.4 Kuat Lentur Balok Pra-Komposit
Dalam merencanakan struktur komposit, sebelum beton mengeras struktur baja harus kuat dalam menahan beban dari berat sendiri dan beban hidup konstruksi yaitu sebesar 100 kg/m2. Besar momen nominal struktur baja tergantung dari nilai kekompakan penampan baja yang digunakan.
Tabel 2.7 Nilai batasan kelangsingan untuk penampang WF
Elemen 𝝀 𝝀𝒑 𝝀𝒓 Flens 𝑏 𝑡 0.38√𝐸 𝐹𝑦 0.95√ 𝐾𝑐 𝐸 𝐹𝑙 Web ℎ 𝑡𝑤 3.76√𝐸 𝐹𝑦 5.70√ 𝐸 𝐹𝑦 Sumber: SNI 1729 – 2015 1. Penampang Kompak
29
Mn = Mp ... (2.15)
Mp = Z . fy ... (2.16)
Dimana :
Mp : momen plastis (N.mm)
fy : tegangan leleh baja (MPa)
Zx : b.tf (d – tf ) + 1 4 . t w . (𝑑 – 𝑡𝑓 ) 2 (untuk rofil WF, mm3) Zy : 1 2𝑏 2.t f + 1 4.𝑡𝑤 2.(d – 2t f ) (untuk profil WF, mm3) Keterangan : b : lebar sayap (mm) d : tinggi penampang (mm) tf : tebal sayap (mm) tw : tebal badan (mm)
2. Penampang Tak Kompak Mn = Mp – (Mp – Mr)
𝜆− 𝜆𝑝
𝜆𝑟− 𝜆𝑝 ... (2.17)
Mr = (fy – fr) . S ... (2.18)
Dengan :
Mr : momen batas tekuk (N.mm)
fr : tegangan sisa (MPa)
fr : 70 MPa untuk penampang gilas panas
fr : 115 MPa untuk penampang yang dilas
3. Penampang Langsing Mn = Mr ( 𝜆𝑟 𝜆) 2 ... (2.19)
30 2.3.3.5 Tegangan Pada Balok Komposit
Dalam menentukan tegangan yang terjadi pada suatu komponen komposit, terlebih dahulu harus diketahui titik berat komponen tersebut. Karena terdapat perbedaan pada baja dan beton, maka beton harus ditransformasikan ke penampang bajyang di jelaskan pada sub bab sebelumnya cara mentransformasikannya adalah sebagai berikut :
Luas transformasi = 𝐴𝑐
𝑛
Dimana :
Ac : luas plat beton efektif = bE x tebal plat
n : rasio modulus = 𝐸𝑆
𝐸𝐶
Es : modulus elastis baja (200000 MPa)
EC : modulus elastis beton = 4700√𝑓′𝐶 (MPa)
f’C : kuat tekan rencana pada usia 28 hari (MPa)
Gambar 2.6 Diagram tegangan dan regangan pada balok komposit dengan luas penampang plat beton yang ditransformasikan
(Sumber: Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Agus Setiawan)
Setelah didapatkan luas transformasi maka baru dapat mencari nilai titik berat dan momen inersia yang ada, sehingga besarnya tegangan yang terjadi bias diketahui. Besarnya suatu tegangan pada penampang adalah sebagai berikut : fst : 𝑀 𝑥 𝑦𝑡 𝐼 ... (2.20) fsb : 𝑀 𝑥 𝑦𝑏 𝐼 ... (2.21)
31 fC : 𝑀 𝑥 𝑦̅
𝑛 𝑥 𝐼 ... (2.22)
Dimana :
M : momen yang terjadi I : momen inersia penampang
yb : jarak titik berat penampang dengan tepi bawah penampang baja
yt : jarak titik berat penampang dengan tepi atas penampang baja
𝑦̅ : jarak titik berat penampang dengan tepi atas penampang beton 2.3.3.6 Sifat – sifat Penampang Komposit
Sifat – sifat penampang komposit dapat dihitung dengan metode transformasi luas, dimana luasbeton ditransformasi menjadi luas ekuivalen. Luas beton direduksi dengan memakai lebat plat yang sama be/n, dengan n adalah rasio modulus elastisitas baja Es dengan modulus elastisitas beton Ec.
Balok komposit dapat dipandang sebagai batang baja yang memiliki plat rangkap pada sayap atasnya.plat rangkap yang berupa beton dianggap efektif bila sayap atas tertekan. Untuk balok menerus plat beton biasa diabaikan pada momen daerah negatif. Jika garis netral memotong plat beton maka beton hanya menahan gaya lentur tekan (Solmon, 1995:353)
2.3.3.7 Kekuatan Batas Komposit Penuh Daerah Momen Positif Menurut SNI 1729 – 2015 pasal I3.2a ditentukan sebagai berikut :
Kekuatan lentur nominal desain, ⏀b. Mn dari suatu komponen struktur komposit
(untuk momen positif) dan kekuatan lentur positif yang diizinkan, Mn harus
ditentukan untuk keadaan batas leleh sebagai berikut: a. Untuk ℎ
𝑡𝑤≤ 3.76 √𝐸𝐼. 𝐹𝑦 ... (2.23)
Mn harus ditentukan dari distribusi tegangan plastis pada penampang komposit
untuk keadaan batas leleh (momen plastis). ⏀b = 0.90
b. Untuk ℎ
32
Mn harus ditentukan dari superposisi tegangan elastis dengan memperhitungkan
efek penopang, untuk keadaan batas leleh (momen leleh). ⏀b = 0.90
Kuat lentur nominal yang dihitung berdasarkan distribusi tegangan plastis dapat dikategorikan menjadi dua kasus berikut :
1. Sumbu netral plastis jatuh pada plat beton
Gambar 2.7 Diagram tegangan dengan sumbu plastis jatuh pada plat beton (Sumber: Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Agus Setiawan)
Besar gaya tekan C adalah :
C = 0.85.f’c.a.bE ... (2.25)
Gaya Tarik T pada profil baja adalah :
T = As.Fy ... (2.26) Dari keseimbangan gaya C = T, maka diperoleh :
𝑎 = 𝐴𝑠.𝑓𝑦
0,85 𝑥 𝑓𝑐′𝑥 𝑏𝐸 ... (2.27)
Kuat lentur nominal dapat dihitung sebagai berikut : Mn = C.d1 atau Mn = T.d1 = As.fy.(𝑑
2+ 𝑡𝑠 − 𝑎
2) ... (2.28)
Jika dari hasil perhitungan ternyata a > ts , maka asumsi harus harus dirubah. Hasil
ini menyertakan bahwa plat beton tidak cukup kuat untuk mengimbangi gaya Tarik yang timbul pada profil baja.
33 1. Sumbu netral plastis jatuh pada profil baja
Gambar 2.8 Diagram tegangan dengan sumbu plastis jatuh pada profil baja (Sumber: Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Agus Setiawan)
apabila ke dalambalok tegangan beton a, ternyata melebihi tebal plat beton, gaya tekan, Cc yang bekerja pada beton adalah sebesar :
Cc = 0,85 . f’c . bE . ts ... (2.29)
Dari keseimbangan gaya diperoleh hubungan :
T’ = Cc + Cs ... (2.30)
Besarnya T’ sekarang lebih kecil daripada As.fy, yaitu:
T’ = As. Fy – Cs ... (2.31) Dengan menyamakan persamaan diatas diperoleh :
Cs = 𝐴𝑠 .𝑓𝑦−𝐶𝑠
2 atau Cs =
𝐴𝑠 .𝑓𝑦−0,85.𝑓′𝑐.𝑏𝐸.𝑡𝑠
2 ... (2.32)
Kuat lentur nominal diperoleh :
Mn = Cc . d2’+ Cs . d2” ... (2.33)
2.3.3.8 Kekuatan Batas Komposit Penuh Daerah Momen Negatif
Kuat lentur rencana untuk daerah momen negatif b Mn, dengan b = 0,90 dan Mn besarnya ditentukan berdasarkan distribusi tegangan plastis pada penampang komposit, selama hal – hal berikut terpenuhi :
1. Balok baja mempunyai penampang yang kompak yang diberi pengaku yang memadai
34
2. Plat beton dan. balok baja di daerah moen negatif harus diberi disatukan dengan penghubung geser
3. Tulangan plat yang sejajar dengan balok baja di sepanjang daerah lebar efektif plat beton harus diangker dengan baik
Ts’ = As.fy ... (2.34) Gaya tekan pada balok baja yang dihasilkan oleh bagian balok dibawah gars netral sebagai Cs.
𝐶𝑠 = 𝐴𝑠.𝑓𝑦+𝑇𝑠
2 ... (2.35)
Gaya Tarik baja Ts yang lebih kecil dari As.fy adalah : 𝐶𝑠 = (𝐴𝑠.𝑓𝑦)−𝑇𝑠′
2 ... (2.36)
Gambar 2.9 Diagram Tegangan di Daerah Momen Negatif (Sumber: Materi Konstruksi Baja 2 Komposit)
2.3.3.9 Penghubung Geser Angkur Baja
Pemakaian balok komposit akan menimbulkan gaya geser pada plat beton dan balok baja. Agar penampang komposit bekerja secara kongkrit, untuk megatasi gaya geser horizontal yang terjadi tersebut maka pada balok komposit perlu dipasang penghubung geser. Penghubung geser yang umumnya dipakai adalah jenis stud dan kanal.
35
Gambar 2.10 Macam-macam penghubung geser (Sumber: Solmon, 1995)
Sesuai dengan SNI 1729 – 2015 pasal I8.2 menyatakan bahwa panjang dari angkur steel headed stud tidak boleh lebih kecil dari empat kali diameter batang dari dasar angkur steel headed stud pada bagian atas dari kepala batang sesudah pemasangan.
Kekuatan geser nominal satu angkur steel headed stud yang ditanamkan pada suatu plat beton solid atau pada suatu plat komposit dengan dek harus ditentukan sebagai berikut :
Qn = 0.5 . Asa . √𝑓𝑐′. 𝐸𝑐 ≤ Rg .Rp. Asa. Fu ... (2.37)
Keterangan :
Asa : luas penampang dari angkur steel headed stud (mm2)
EC : modulus elastisitas beton (EC = 0,043 .Wc1,5.√𝑓𝑐′, Mpa)
Fu :kekuatan Tarik minimum yang diisyaratkan dari suatu angkur steel
36
Tabel 2.8 Nlai Rg dan Rp
Kondisi Rg Rp
Tanpa Dek 1,00 1,00
Dek diorientasi paralel terhadap profil baja ___ ≥ 1,5 ____< 1,5 1,00 1,00 0,75 0.75 Dek diorientasi tegak lurus terhadap profil baja
Jumlah dari angkur steel headed stud yang memiliki rusuk dek sama 1 2 3 atau lebih 1,00 0,85 0,70 0,60 0,60 0,60 Sumber : SNI 1729 – 2015
Kekuatan geser nominal satu angkur kanal canai panas yang ditanam pada plat beton solid harus ditentukan sebagai berikut :
Qn = 0,3.(tf + 0,5tw) . Ia .√𝑓 ... (2.38)
Keterangan :
Ia : panjang angkur kanal (mm)
tf : ketebalan sayap angkur kanal (mm)
tw : ketebalan badan angkur kanal (mm)
kekuatan dari angkur kanal harus dikembangkan denganpengelasan kanal kesayap balok untuk suatu gaya yang sama dengan Qnm dengan memperhitungkan eksentrisitas pada konektor. Jumlah angkur baja yang dapat dihitung dengan rumus berikut :
N = ... (2.39) Keterangan :
N : jumlah angkur konektor yang dibutuhkan Qn : kuat geser nominal satu buah angkur konektor
37 2.3.3.10 Lendutan
Lendutan ditinjau akibat pengaruh beban mati dan beban hidup. 1. Akibat beban merata
Gambar 2.11 Balok Tak Tentu dengan Beban Merata
Lendutan akibat pengaruh beban merata (Yun C.Ku,1984) ∆max = (𝐷𝐿)−𝑙4
384.𝐸𝐼 ... (2.40)
∆x = (𝐷𝐿)−𝑙2
384.𝐸𝐼 (𝑙 − 𝑥)
2 ... (2.41)
2. Akibat beban merata dan beban terpusat ditengah
Gambar 2.12 Balok Statis Tak Tentu dengan Beban Merata dan Terpusat
Lendutan akibat pengaruh beban merata dan beban terpusat (Yun C.Ku,1984) ∆max = 𝑃𝑙4 192.𝐸𝐼 ... (2.42) ∆x (𝑥 <𝐿 2) = 𝑃𝑥3 48.𝐸𝐼(3𝑙. 4𝑥) ... (2.43)
3. Akibat beban merata diujung balok kantilever
q
38
Gambar 2.13 Balok Statis Tak Tentu dengan Beban Merata
∆max = 𝑊𝑙4
8.𝐸𝐼 ... (2.45)
∆x = 𝑤
24.𝐸𝐼(𝑥
4 − 4𝑙3+ 3𝐿3)... (2.46)
4. Akibat beban terpusat diujung balok kantilever
Gambar 2.14 Balok Statis Tak Tentu dengan Beban Terpusat
∆max = (𝑃𝑙4
3.𝐸𝐼) ... (2.47)
∆x = 𝑝
6.𝐸𝐼(2𝑙
3− 3𝑙2+ 𝑇𝑥3) ... (2.48)
2.3.4 Dasar Perencanaan Batang Tarik
Material baja mempunyai kemampuan sama dalam memikul gaya tarik atau gaya tekan. Mutu bahannya juga relatif tinggi, sehingga dimensi struktur cenderung langsing. Untuk struktur seperti itu, pemakaian material baja hanya efisien untuk batang tarik. Pada batang tekan kapasitasnya ditentukan oleh tekuk (buckling), suatu permasalahan stabilitas yang dipengaruhi konfigurasi geometri (struktur dan penampang), dan tidak hanya materialnya saja.
2.3.4.1 Batas Kelangsingan
Karena mutu material baja relatif tinggi, dimensi batang tariknya bisa sangat langsing. Secara teoritis, kondisi kelangsingan hanya diperhitungkan untuk elemen tekan, untuk mengantisipasi tekuk. Batang tarik secara teoritis tidak mengalami tekuk, oleh karena itu batang tarik tidak dibatasi kelangsingannya,
39
hanya disarankan L/r ≤ 300. Saran didasarkan pengalaman praktis segi ekonomis, kemudahan pembuatan, dan resiko rusak yang kecil selama konstruksi. Selain itu, elemen yang sangat langsing biasanya cenderung bergoyang atau bergetar, dan itu membuat tidak nyaman bagi penghuninya. Saran tidak berlaku jika batang tariknya merupakan struktur penggantung (hanger) atau jika memakai penampang pejal (rod).
2.3.4.2 Kuat Tarik Nominal
Kuat tarik rencana ϕt Pn, dengan ϕt sebagai faktor ketahanan tarik dan Pn
sebagai kuat aksi nominal, adalah nilai terkecil dari dua tinjauan batas keruntuhan yang terjadi pada penampang utuh dan penampang berlubang (tempat sambungan). Kuat tarik penampang utuh terhadap keruntuhan leleh (yield):
Pn = Fy . Ag ... (2.49)
dimana:
ϕt = 0,9 terhadap keruntuhan leleh
Ag = luas penampang bruto (gross)
Kuat tarik penampang berlubang (ditempat sambungan) akan memanfaatkan perilaku strain-hardening (peningkatan tegangan) pada kondisi regangan inelastis yang dipicu oleh lonjakan tegangan terkonsentrasi di sekitar lubang.
Pn = Fu . Ae = Fu . An . U ... (2.50)
dimana:
ϕt = 0,75 terhadap keruntuhan fraktur
An = luas penampang bersih (netto)
Ae = luas penampang efektif
U = faktor shear lag
Nilai Fy dan Fu tergantung dari mutu material, yaitu kuat leleh dan kuat
tarik minimum (kuat batas) dari bahannya. Keruntuhan leleh (yield) tingkat daktilitasnya lebih tinggi dari keruntuhan fraktur, oleh sebab itu maka faktor ketahanan tarik (ϕt) antara keduanya berbeda. Faktor keamanan untuk fraktur
40 2.3.5 Dasar Perencanaan Batang Tekan
Batang tekan ditujukan untuk komponen struktur yang memikul beban tekan sentris tepat pada titik berat penampang, atau kolom dengan gaya aksial saja. Namun pada umumnya, terdapat eksentrisitas oleh ketidaklurusan batang, atau oleh ketidaktepatan pembebanan, juga kekangan dari tumpuannya yang menimbulkan momen.
2.3.5.1 Tekuk Parameter Penting Batang Tekan
Parameter material, Fy dan Fu akan menentukan kuat batang tarik, tetapi
pada batang tekan hanya Fy yang penting, Fu tidak pernah tercapai. Selain material,
maka batang tekan juga dipengaruhi oleh parameter lain, yaitu konfigurasi bentuk fisik atau geometri.
Parameter geometri terdiri dari luas penampang (A), pengaruh bentuk penampang terhadap kekakuan lentur (Imin), panjang batang dan kondisi
pertambatan atau tumpuan, yang diwakili oleh panjang efektif (KL). Ketiganya dapat diringkas lagi menjadi satu parameter tunggal, yaitu rasio kelangsingan batang (KL/rmin), dimana rmin = √
𝑙𝑚𝑖𝑛
𝐴 adalah radius girasi pada arah tekuk. Secara
visual, tekuk dapat dibedakan menjadi dua, yaitu (1) tekuk lokal pada elemen penampang, dan (2) tekuk global pada kolom atau batang secara menyeluruh.
2.3.5.2 Klasifikasi Penampang dan Tekuk Lokal
Penyelesaian masalah tekuk lokal lebih kompleks dibanding tekuk global. Jika terjadi tekuk lokal, selain penyelesaiannya tidak sederhana, maka pemakaian penampangnya akan tidak efisien karena terjadi pada kondisi beban elastis (belum leleh).
Agar strukturnya optimal, maka resiko tekuk lokal harus dihindari. Untuk itu dibuat klasifikasi untuk memisahkan penampang tidak langsing dan langsing. Itu dilakukan dengan cara mengevaluasi rasio lebar-tebal (b/t) tiap-tiap elemen dari penampang. Elemen-elemen dipilah berdasarkan kondisi kekangannya, apakah kedua sisinya tersambung kepada elemen lain atau masih ada sisi bebas. Nilai b/t setiap elemen profil penampang selanjutnya dibandingkan dengan nilai batas rasio b/t. Jika semua elemen tidak melebihi nilai batas rasio b/t, maka penampang
41
diklasifikasikan sebagai penampang tidak langsing (ideal) dan sebaliknya sebagai penampang langsing.
2.3.5.3 Panjang Efektif Kolom
Panjang efektif kolom atau KL adalah cara sederhana tetapi efektif dalam memprediksi kekuatan kolom, yaitu dengan mencari korelasi bentuk tekuk yang berkesesuaian dengan rumus Euler (𝑃𝑐𝑟 = 𝜋2 𝐸𝑙
(𝐾𝐿)2) . Kondisi ideal tumpuan tidak
mudah dievaluasi di lapangan, untuk itu rekomendasinya nilai K diperbesar. Meskipun akurat, tetapi implementasi tidak mudah, diperlukan proses penyederhanaan dari struktur real yang kompleks terlebih dahulu. Dalam hal ini cukup diklasifikasikan menjadi dua kategori dengan nilai K yang berbeda, yaitu: a. Rangka tidak bergoyang : 0,5 ≤ K ≤ 1,0
b. Rangka bergoyang : 1,0 ≤ K ≤ ∞
Gambar 2.15 Nilai K untuk kolom dengan ujung-ujung yang ideal (sumber: gambar 7.6-1 SNI 1729:2002)
2.3.5.4 Kuat Tekan Nominal
Tekuk global ditentukan oleh kelangsingan elemen penampang dan bentuknya. Ada tiga perilaku tekuk, yaitu (1) tekuk lentur; (2) tekuk torsi dan (3) tekuk lentur-torsi. Adapun tekuk global atau lokal tergantung klasifikasi penampang, jika penampangnya tidak-langsing maka tidak terjadi tekuk lokal, dan sebaliknya penampang langsing berisiko tekuk lokal terlebih dahulu. Karena tekuk terjadi pada kondisi elastis, sebelum leleh maka agar efisien perlu dipilih kolom penampang tidak langsing.
42 a. Tekuk Lentur
Tekuk lentur yang dimaksud adalah fenomena tekuk global pada penampang dengan klasifikasi elemen tidak langsing. Beban kritis yang menyebabkan tekuk tersebut telah dirumuskan oleh Euler. Sampai saat ini rumus tersebut tetap dijadikan dasar menentukan kuat nominal batang tekan (Pn). Agar
berkesesuaian dengan cara perencanaan batang tarik, maka luas penampang utuh atau gross (Ag) dijadikan konstanta tetap, adapun variabelnya adalah tegangan kritis
(Fcr), yang dituliskan dalam format berikut.
Pn = Fcr . Ag ... (2.51)
Tegangan kritis, Fcr dihitung berdasarkan syarat berikut, jika:
1. 𝐾𝐿
𝑟 ≤ 4,71 √ 𝐸 𝐹𝑦 atau
𝐹𝑦
𝐹𝑒 ≤ 2,25, tekuk inelastis, maka:
Fcr = (0,658 𝐹𝑦 𝐹𝑒) . Fy ... (2.52) 2. 𝐾𝐿 𝑟 > 4,71 √ 𝐸 𝐹𝑦 atau 𝐹𝑦
𝐹𝑒 > 2,25, tekuk elastis, maka:
Fcr = 0,877 . Fe ... (2.53)
dimana Fe = tegangan tekuk Euler (elastis), yaitu: Fe = 𝜋
2 𝐸 (𝐾𝐿𝑟)2
... (2.54) b. Tekuk Torsi dan Tekuk Lentur Torsi
Fenomena tekuk, selain lentur ada lagi yaitu puntir (tekuk torsi), atau gabungan keduanya yaitu tekuk lentur-torsi. Biasa terjadi pada penampang dengan kekakuan torsi yang relatif kecil, atau pusat geser dan pusat beratnya tidak berhimpit. Kapasitas tekan nominal penampang kolom tidak-langsing terhadap tekuk torsi dan lentur-torsi adalah sebagai berikut.
Pn = Fcr . Ag ... (2.55)
Tegangan Kritis, Fcr dihitung berdasarkan syarat berikut, jika:
1. Penampang siku ganda atau tee Fcr = (
𝐹𝑐𝑟𝑦+ 𝐹𝑐𝑟𝑧
2𝐻 ) . [1 − √1 −
4 𝐹𝑐𝑟𝑦 .𝐹𝑐𝑟𝑧 .𝐻
(𝐹𝑐𝑟𝑦+ 𝐹𝑐𝑟𝑧)2] ... (2.56)
2. Untuk penampang yang lain, Fcr tetap dengan rumus tekuk lentur, tetapi
tegangan tekuk elastis Fe dihitung dengan memasukkan pengaruh kekakuan
43
a. Profil dengan sumbu simetri tunggal, maka: Fe = ( 𝐹𝑒𝑦+ 𝐹𝑒𝑧 2𝐻 ) . [1 − √1 − 4 𝐹𝑒𝑦 .𝐹𝑒𝑧 .𝐻 (𝐹𝑒𝑦+ 𝐹𝑒𝑧) 2] ... (2.57)
b. Profil dengan sumbu simetri ganda, maka: Fe = (
𝜋2 𝐸𝐶𝑤
(𝐾2𝐿)2 + 𝐺𝐽) + 1
𝐼𝑥 + 𝐼𝑦 ... (2.58)
2.3.6 Dasar Perencanaan Batang Portal (Balok-Kolom)
Batang baja terhadap gaya aksial saja (tarik atau tekan) hanya cocok untuk perencanaan struktur rangka batang (truss) dibebani pada titik buhul, dan berat sendirinya relatif kecil dibanding beban yang dipikul. Sedangkan batang baja dengan momen lentur hanya cocok untuk struktur balok, yang besar momen lenturnya lebih dominan dibanding gaya geser yang terjadi. Struktur yang elemen batangnya menerima kombinasi gaya aksial dan momen sekaligus harus direncanakan dengan perhitungan batang portal (balok-kolom). Pada dasarnya perencanaan batang portal ditinjau terhadap kuat tekan dan juga kuat lenturnya. Dari tinjauan kuat tekan akibat gaya aksial dan kuat lentur akibat gaya lentur nantinya dihubungkan dengan persamaan interaksi antara kuat tekan dan kuat lentur sebagai berikut: a. Jika 𝑃𝑟 𝑃𝑐 ≥ 0,2 , maka: 𝑃𝑟 𝑃𝑐 + 8 9 ( 𝑀𝑟𝑥 𝑀𝑐𝑥+ 𝑀𝑟𝑦 𝑀𝑐𝑦) ≤ 1,0 ... (2.59) b. Jika 𝑃𝑟 𝑃𝑐 ≤ 0,2 , maka: 𝑃𝑟 2𝑃𝑐 + ( 𝑀𝑟𝑥 𝑀𝑐𝑥+ 𝑀𝑟𝑦 𝑀𝑐𝑦) ≤ 1,0 ... (2.60)
2.3.6.1 Portal Bergoyang (Sway Frame)
Portal bergoyang didefinisikan sebagai portal dimana tekuk goyangan dicegah oleh portal itu sendiri. Suatu portal dikatakan bergoyang jika:
1. Beban yang tidak simetrik yang bekerja pada portal yang simetris atau tidak simetris
2. Beban simetrik yang bekerja pada portal yang simetris atau tidak simetris
Vsd /Vcr > 0,1 ... (2.61)
Keterangan
44
Vcr = beban kritis elastis vertikal yang membuat goyangan pada struktur
yang tidak stabil
2.3.6.2 Portal Tak Bergoyang (Non-Sway Frame)
Portal tak bergoyang didefinisikan sebagai portal dimana tekuk goyang dicegah oleh elemen-elemen topangan struktur tersebut dan bukan oleh portal itu sendiri.
Portal tak bergoyang mempunyai sifat:
1. Portal tersebut simetris dan bekerja beban simetris.
2. Portal yang mempunyai kaitan dengan konstruksi lain yang tidak dapat bergoyang.
Vsd /Vcr ≤ 0,1 ... (2.62)
Keterangan
Vsd = total beban vertikal dari rencana bangunan
Vcr = beban kritis elastis vertikal yang membuat goyangan pada struktur
yang tidak stabil 2.3.7 Sambungan baut
Untuk waktu yang cukup lama metode penghubung/sambungan dengan rivet struktur baja yang digunakan. Sekarang ini penggunaan rivet berkurang karena keunggulan metode sambung las dan baut mutu tinggi.
Penggunaan baut pada struktur baja dapat mempercepat proses pelaksanaan dan tidak memerlukan kemampuan tinggi bagi pekerja disbanding dalam sambungan rivet dan las. Hal ini menyebabkan struktur baja dengan sambungan baut lebih ekonomis.
2.3.7.1 Jenis Baut
Dua tipe dasar baut mutu tinggi yang distandartkan oleh ASTM adalah tipe A325 dan A490. Baut ini mempunyai bentuk 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 ½ - 1 ½ in yang sering digunakan dalam struktur
45
bangunan berdiameter antara ¾ dan 7/8 in, dalam desain jembata antara 7/8 hingga 1
in.
Dalam pemasangan baut mutu tinggi memerlukan gaya tarik awal yang cukup diperoleh dari pengencangan awal. Gaya ini akan memberikan frksi sehingga cuku kuat untuk memikul beban yang bekerja. Gaya ini dinamakan proof load. Proof load diperoleh dengan mengalihkan luas daerah tegangan Tarik (A) dengan kuat leleh yang diperoleh dengan metode 0,2 tangen atau 0,55 regangan yang besarnya 70% fu untuk A325 dan 80% fu untuk A490.
As = 𝜋 4[𝑑𝑏− 0,8743 𝑛 ] 2 ... (2.63) Dengan :
db : diameter nominal baut
n : jumlah ulir per mm
Baut mutu normal dipasang kencang tangan. Baut mutu tinggi mula-mula dipasang kencang tangan, kemudian diikuti ½ putaran lagi (turn-of-the-nut-methode). Dalam tabel 2.4 ditampilkan tipe-tipe baut dengan diameter, proof load dan kuat Tarik minimumnya
Tabel 2.9 Tipe-tipe Baut
Tipe Baut Diameter (mm) Proof Stress (Mpa) Kuat Tarik Min. (Mpa)
A307 6,35 – 104 - 60
A325 12,7 – 25,4 585 825
28,6 – 38,1 510 725
A490 12,7 825 1035
Sumber: Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, Agus Setiawan
Sambungan baut mutu tinggi dapat didesain sebagai sambungan tipe friksi (jika dikehendaki taka da slip) atau juga sambungan tipe sumbu.
2.3.7.2 Tahanan Nominal Baut
Suatu baut yang memikul beban terfaktor Ru, sesuai persyaratan LRFD harus memenuhi:
46
Ru ≤ ɸ.Rn ... (2.64) Dengan Rn adalah tahanan nominal baut sedangkan ɸ adalah factor reduksi yang diambil sebesar 0,75. Besarnya Rn berbeda-beda untuk masing-masing tipe sambungan.
2.3.7.3 Kekuatan Tarik dan Geser Baut
Tahanan nominal satu baut yang memikul gaya Tarik atau geser memenuhi persamaan:
Rn = Fn . Ab ... (2.65)
Keterangan:
Ab : luas tubuh baut tidak berulir nominal atau bagian berulir (mm2)
Fn : tegangan tarik nominal, Fnt atau tegangan geser, Fnw ksi (Mpa)
2.3.7.4 Kombinasi Gaya Tarik dan Geser dalam Sambungan Tipe Tumpuan
Kekuatan Tarik yang tersedia dari baut yang menahan kombinasi gaya Tarik dan geserharus ditetukan sesuai dengan keadaan batas dari keruntuhan geser sebagai berikut:
Rn = F’nt . Ab ... (2.66)
Keterangan:
F’nt : tegangan tarik nominal yang dimodifikasi mencakup efek tegangan
geser, ksi (Mpa)
F’nt : 1,3. 𝐹𝑛𝑡 − 𝐹𝑛𝑡
𝜙𝐹𝑛𝑣𝑓𝑟𝑣 ≤ 𝐹𝑛𝑡 Fnt : tegangan tarik nominal Fnv : tegangan geser
frv : tegangan geser yang diperlukan menggunakan kombinasi beban, ksi
47 2.3.8 Sambungan Las
Suatu proses penyambungan bahan logam yang menghasilkan peleburan bahan dengan memanasinya hingga suhu yang tepat dengan atau tanpa pemberian tekanan dan dengan atau tanpa pemakaian bahan pengisi
2.3.8.1 Jenis – Jenis Las
Las tumpul, merupakan tipe las yang digunakan untuk menyambung batang-batang sebidang karena las ini harus manyalurkan secara penuh beban yang bekerja, maka las ini harus memiliki kekuatan yang sama dengan batang yang disambungnya.
Las sudut, merupakan tipe las yang paling banyak dijumpai dibandingkan dengan tipe las yang lain. Sebanyak 80% sambungan las menggunakan tipe las sudut. Tipe ini tidak memerlukan tingkat presisi yang tinggi dalam pengerjaannya. Las baji dan pasak, merupakan jenis las yang biasa digunakan bersamaan dengan las sudut. Manfaat utamanya adalah menyalurkan gaya geser pada sambungan lewatan bila ukuran panjang las sudut.
2.3.8.2 Tahanan Nominal
Persyaratan keamanan suatu struktur, dalam hal ini terutama untuk las adalah terpenuhinya persamaan :
ɸ.Rnw ≥ Ru ... (2.67)
Keterangan :
ɸ : factor tahanan
Rnw : tahanan nominal per satuan panjang las
Ru : beban terfaktor per satuan panjang las
Kuat rencana per satuan panjang las sudut ditentukan sebagai, berikut:
ɸ.Rnw = 0,75. te (0,6 . fuw) (las) ... (2.68)
