ANALISA KEKAKUAN SAMBUNGAN PADA KONSOLE
DENGAN BAUT MUTU TINGGI DIBANDINGKAN
DENGAN BAUT MUTU BIASA PADA STRUKTUR BAJA
THESIS
BUDI FLORIANTA TARIGAN
097016004/TS
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ANALISA KEKAKUAN SAMBUNGAN PADA KONSOLE
DENGAN BAUT MUTU TINGGI DIBANDINGKAN
DENGAN BAUT MUTU BIASA PADA STRUKTUR BAJA
TESIS
Oleh
BUDI FLORIANTA TARIGAN
097016004/TS
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
ANALISA KEKAKUAN SAMBUNGAN PADA KONSOLE
DENGAN BAUT MUTU TINGGI DIBANDINGKAN
DENGAN BAUT MUTU BIASA PADA STRUKTUR BAJA
TESIS
Untuk memperoleh Gelar Magister Teknik dalam Program Studi Teknik Sipil
pada Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
BUDI FLORIANTA TARIGAN
097016004/TS
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Judul : Analisa Kekakuan Sambungan Pada Konsole Dengan Baut Mutu Tinggi dibandingkan dengan Baut Mutu Biasa pada Struktur Baja
Nama : Budi Florianta Tarigan NIM : 097016004
Program Studi : Magister Teknik Sipil
Menyetujui Komisi Pembimbing,
(Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan)
Ketua Anggota
(Ir. Sanci Barus, M.T)
Ketua Program Studi Dekan Fakultas Teknik
(Prof. Dr .Ir. Roesyanto, MSCE) (Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME)
Tanggal Lulus : 09 Juli 2013
Telah diuji pada
Pada tanggal 09 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS :
Ketua : Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan Anggota : 1. Ir. Sanci Barus, MT
2. Prof. Dr. Ir. Bachrian Lubis, M.Sc 3. Dr. Ing. Hotma Panggabean 4. Ir. Daniel Rumbi Teruna, MT
Daftar Riwayat Hidup
A. Data Pribadi:
Nama : Budi F Tarigan
Tempat /Tgl Lahir : Medan, 17 Desember 1980
Alamat : Jl. Pembangunan No 56 Kampus USU
Agama : Khatolik
Anak ke- : Satu
Jenis Kelamin : Laki-Laki
B. Riwayat Pendidikan:
- TK Methodhist I Medan 1986 – 1987
- SD Methodhist I Medan 1987 – 1993
- SMP Putri Cahaya Medan 1993 – 1996
- SMU Negeri 3 Medan 1996 – 1999
- Fakultas Teknik Jurusan Teknik Sipil USU 1999 – 2005 - Magister Teknik Sipil Fakultas Teknik USU 2009 – 2013
C. Riwayat Pekerjaan:
- Sebagai Tentor Matematika pada BT/BS Medica 2004 – 2005 - Sebagai Pengawas Lapangan pada CV KOKOH 2005 – 2006 - Sebagai Supervisor Construction Civil Work and 2006 – 2009 Mechanical Electrical pada PT. Nokia Seimens
- Sebagai Pengawas Lapangan pada 2011 - skrng PT.Timur Raya Persada
Abstrak
Dalam suatu perencanaan struktur baja, maka untuk merangkai elemen demi elemen menjadi sebuah struktur rangka batang atau rangka Portal, maka dalam mempersatukan elemen demi elemen itu akan dihubungkan oleh suatu sistem sambungan.
Dimana sambungan terdiri dari berbagai sistem perhitungan yang selanjutnya membuat sambungan harus mampu memikul dan memindahkan gaya gaya yang bekerja beserta gaya skunder yang ditimbulkannya.
Sambungan terdiri dari tiga type dalam sistem sambungan baja yaitu, sambungan sendi, sambungan semi rigid, dan sambungan rigid. Kajian tentang rigid nya suatu sambungan ditentukan pula oleh besaran sudut yang terjadi apabila bekerja gaya Momen, yang menyebabkan terjadinya perputaran sudut.
Didalam tulisan ini dibahas tentang sambungan type semi rigid yang pada Penelitian hanya bagian Flens Balok Cantilever saja yang disambungkan ke Flens Kolom Kaku. Selanjutnya dilakukan Ekspriment dengan modul yang telah direncanakan sebelumnya lalu dilakukan percobaan pembebanan.
Lalu hasil percobaan akan menghasilkan Out Put perpindahan yang dikonversi menjadi sudut. Dimana menurut Metode Kekakuan (Stiffnes Method), Gaya Momen = Kekakuan x Perputaran Sudut, sehingga diperoleh besaran kekakuan sambungannya yang dibandingkan dengan kekakuan dari balok cantilever sebesar EI/L. Juga divalidasi dengan perhitungan kekakuan sambungan secara teori. Maka selanjutnya diperoleh hasilnya, yaitu kekakuan dari modul balok cantilever tersebut. Kata kunci: sambungan, semirigid, perputaran sudut, kekakuan
Abstract
In a steel structural design then to assemble the elements for the sake of elements into a truss or frame Portal
Where the connection
, then the unifying element for the element that will be linked by a connection system.
is composed of a variety of systems to make further calculations must be able to assume a connection and transfer the forces acting style with secondary styles caused.
Consists of three types of connections in the steel connection system, the connection joints, semi-rigid connections and rigid connection. A study of its rigid connection angle is also determined by the amount of work that occurs when the force moment, which caused the rotation angle.
This is discussed in the article about the semi-rigid connection type in only part Flanged Research Cantilever beams are connected to the column flange rigid. Ekspriment then performed with modules that have been pre-planned and carried out the experiment of loading.
Then the results of the experiment would result in the displacement of Out Put converted into a corner. Where according Stiffness Method, Style Moments = Stiffness x Velocity Angle, in order to obtain the amount of stiffness compared to the stiffness of the joints of the cantilever beam for EI / L. Also validated by the calculation of the theoretical connection stiffness. We then obtain the result, that’s the stiffness of the cantilever beam modules.
Keywords: connection, semirigid, rotation angle, stiffness.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan yang Maha Kuasa atas karunia dan rahmat-Nya lah berupa kemampuan untuk melakukan penelitian dan menyelesaikan tesis ini dengan baik. Tesis ini merupakan hasil penelitian di lapangan untuk memenuhi persyaratan akhir program Pascasarjana Universitas Sumatera Utara dalam memperoleh gelar Magister Teknik pada Program Studi Magister Teknik Sipil.
Keberhasilan penulisan tesis ini adalah berkat arahan dan petunjuk dari berbagai pihak yang berperan dalam mendukung terlaksananya, mulai dari penempahan benda uji sampai pada penelitian di lapangan hingga sampai pada penulisan thesis ini, terutama pada komisi pembimbing.
Penulis dapat menyelesaikan tesis ini berkat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sedalam–dalamnya kepada Bapak Prof. DR. dr. Syahril Pasaribu, D.T.M.&H., M.Sc. (C.T.M), Sp.A.(K.) sebagai Rektor USU. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME., sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak Prof. Dr. Ir. Roesyanto, MSCE selaku Ketua Program Studi Pasca Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak Ir. Rudi Iskandar, MT selaku Sekretaris Program Studi pasca Sarjana Teknik Sipil, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Bapak Dr. Ing. Johanes Tarigan, sebagai Ketua Pembimbing yang banyak memberikan bantuan dan masukannya dalam menyelesaikan tesis ini. Bapak Ir. Sanci Barus, MT, sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu dan mencurahkan waktu dan pemikirannya sehingga Tesis ini dapat diselesaikan. Bapak–Bapak Dosen/Staf Pengajar program studi Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara. Kepada orang tua saya dan istri saya tercinta yang banyak memberikan perhatian dan dukungannya sehingga penulisan Tesis ini dapat terselesaikan. Teman-teman yang juga banyak memberikan masukan dan dukungannya dalam menyelesaikan Tesis ini. Kepada semua pihak yang tindak dapat disebutkan namanya satu persatu.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari sempurna disebabkan keterbatasan pengetahuan, pengalaman, serta referensi penulis yang miliki. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan Tesis ini di masa–masa yang akan datang.
Medan, Juli 2013 Penulis
097016004 Budi F Tarigan
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis “Analisa Kekakuan Sambungan Pada
Konsole Dengan Baut Mutu Tinggi Dibandingkan Dengan Baut Mutu Biasa Pada Struktur Baja” adalah karya saya dan belum pernah diajukan dalam bentuk apapun kepada peguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam tesis ini dan dicantumkan dalam daftar pustaka.
Medan, Juli 2013
Budi Florianta Tarigan NIM. 097016004
DAFTAR ISI
ABSTRAK i
ABSTRACT ii
KATA PENGANTAR iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP v
DAFTAR ISI vi
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR NOTASI xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 3 1.4 Pembatasan Masalah 4 1.5 Metodologi Penulisan 4 1.6 Sistematika Penulisan 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Baja Secara Umum 6
2.1.1 Sifat Bahan Baja 7
2.2 Teori Sambungan Baut 10
2.3 Jenis Sambungan 11
2.3.1 Sambungan Sederhana 11
2.3.2 Sambungan Semi Kaku 11
2.3.3 Sambungan Kaku 11
2.4 Sambungan Pelat Rata 12
2.5 Alat Penyambung 14
2.5.1 Alat Penyambung Baut 14
2.5.1.1 Baut Mutu Biasa 15
2.5.1.2 Baut Mutu Tinggi 16
2.6 Perincian Baut Mutu Tinggi dan Prosedure Kemasan 19
2.7 Beban Leleh dan Penarikan Baut 21
2.8 Teknik Pemasangan Baut Mutu Tinggi 22
2.9 Kekuatan dan Prilaku Baut Mutu Tinggi 25
BAB III PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
3.1 Persiapan Bahan dan Peralatan 29
3.2 Pemeriksaan Material 29
3.3 Metode Pengujian 30
3.4 Perhitungan Analisa Sambungan Balok Kolom 35
3.5 Kontrol Siku Penyambung 36
3.6 Sambungan Semi Rigid 37
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA DATA
4.1 Hasil Pengujian 40
4.2 Menghitung Besaran Kekakuan Sambungan 53
4.4 Aplikasi Perhitungan Kekakuan Sambungan 57
4.5 Pembahasan Kekakuan Sambungan 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 62
5.2 Saran 63
DAFTAR PUSTAKA 64
LAMPIRAN 65
DOKUMENTASI 66
Daftar Gambar
Nomor Judul Gambar Halaman
1.1 Sambungan Balok Konsole 3
2.1 Diagram Stress – Strain berbagai jenis baja 7 2.2 Kurva tegangan – regangan pada suhu kamar 8
2.3 Kurva tegangan leleh 9
2.4 Jenis sambungan berdasarkan kekakuaannya 12
2.5a Sambungan Lap joint 12
2.5b Pembengkokan pelat pada sambungan Lap Joint 13 2.6a Sambungan dengan pelat penyambung tunggal 13 2.6b Pembengkokan pelat sambungan dengan pelat penyambung tunggal 13
2.7 Sambungan dengan pelat penyambung tunggal 14
2.8 Jenis – jenis sambungan baut 15
2.9 Type alat penyambung 17
2.10 Dimensi Penentu untuk baut mutu tinggi A325 dan A490 20 2.11 Hubungan tipikal untuk beban dan rotasi mur pada baut A325 dan A490 21
2.12 Hubungan tegangan dan regangan 24
2.13 Pemindahan beban pada sambungan baut mutu tinggi 27
2.14 Kehancuran pada sambungan baut 28
3.2 Tampak Samping Bahan dan Alat Pengujian 31
3.3 Detail Profil Siku I 32
3.4 Detail Profil Siku II 32
3.5 Alat Sambung Baut 33
3.6 Posisi Dial Gauge 34
4.1 Posisi Dial Gauge Percobaan I 41
4.2 Foto Posisi Dial Gauge 41
4.3 Deformasi Balok Percobaan I 42
4.4 Deformasi plat siku bagian bawah Percobaan I 43 4.5 Deformasi plat siku bagian atas Percobaan I 43
4.6 Posisi Dial Gauge Percobaan II 44
4.7 Foto Posisi Dial Gauge Percobaan II 44
4.8 Deformasi Balok Percobaan II 45
4.9 Deformasi plat siku bagian bawah Percobaan II 46 4.10 Deformasi plat siku bagian atas Percobaan II 46
4.11 Posisi Dial Gauge Percobaan II 47
4.12 Foto Posisi Dial Gauge Percobaan II 47
4.13 Deformasi Balok Percobaan III 48
4.14 Deformasi plat siku bagian bawah Percobaan III 49 4.15 Deformasi plat siku bagian atas Percobaan III 49
4.16 Posisi Dial Gauge Percobaan IV 50
4.17 Foto Posisi Dial Gauge Percobaan IV 50
4.18 Deformasi Balok Percobaan IV 51 4.19 Deformasi plat siku bagian bawah Percobaan IV 52
Daftar Tabel
Nomor Judul Tabel Halaman
2.1 Sifat – sifat baut 18
2.2 Dimensi baut mutu tinggi A325 dan A490 19
2.3 Tarikan baut minimum 23
2.4 Rotasi mur dari titik erat 25
4.1 Hasil Percobaan baut mutu biasa dengan siku 50x50x5 42 4.2 Hasil Percobaan baut mutu tinggi dengan siku 50x50x5 45 4.3 Hasil Percobaan baut mutu biasa dengan siku 60x60x6 48 4.4 Hasil Percobaan baut mutu tinggi dengan siku 60x60x6 51
4.5 Perhitungan Kekakuan Sambungan Percobaan I 54
4.6 Perhitungan Kekakuan Sambungan Percobaan II 55 4.7 Perhitungan Kekakuan Sambungan Percobaan III 55 4.8 Perhitungan Kekakuan Sambungan Percobaan IV 56
Daftar Notasi
Ab : luas penampang melintang baut, mm2 d : diameter baut, mm
E : modulus elastisitas, Mpa G : modulus geser, Mpa
Eb : modulus elastisitas baut, kg/cm2 Ep : modulus elastisitas pelat, kg/cm2 Tt : tebal pelat penyambung, mm Sp : jarak antar baut, mm
Lp : panjang baut, mm Fb : gaya tarik pikul baut, kN
b
f : tegangan ijin baut, kg/cm2 p
f : tegangan ijin pelat, kg/cm2 C : gaya ungkit, kg
Tmin : gaya tarik baut minimum, kg µ : koefisien gesek
Δ : defleksi, mm Rki : kekakuan, kg cm Φr : perpindahan M : gaya, kg m
Daftar Lampiran
Nomor Judul Halaman
1 Hasil Uji Tarik Plat di Laboratorium Politeknik Negeri Medan 64
2 Foto – foto Dokumentasi 65
