Mampu merumuskan alternatif solusi penyelesaian permasalahan perencanaan struktur baja dengan mempertimbangkan faktor ekonomi, keselamatan masyarakat, budaya, sosial dan lingkungan. Tugas besar : gambar survey detail/gambar profil baja, kolom, pelat, pondasi dan pola sambungan dari hasil survey dan desain.
Pendahuluan
Kegiatan Pembelajaran 1: Teori Pembuatan dan Klasifikasi Baja
- Kemampuan akhir
- Uraian Materi
- Material Baja Sebagai Bahan Struktur
- Klasifikasi Baja Berdasarkan Komposisi Bahan Kimia
- Contoh-Contoh Struktur Baja
Baja struktural diklasifikasikan menjadi: baja karbon serbaguna (A36), baja karbon struktural (A529), baja karbon paduan rendah kekuatan tinggi (A572), baja struktural paduan rendah kekuatan tinggi, tahan korosi (A242 dan A588) dan pelat baja dengan quenching dan forging (A514 dan A852). Beberapa baja karbon, seperti beberapa baja bejana tekan, dapat dipadamkan dalam air dan dipanaskan kembali untuk menghasilkan kekuatan luluh sebesar 80 ksi (550 Mpa), namun sebagian besar baja dengan kekuatan ini adalah baja paduan rendah.
Kegiatan Pembelajaran 2: Sifat-Sifat Baja, Bentuk Profil Baja, dan Pemeliharaan
- Sifat-sifat Baja
- Keuntungan/ Kelebihan Struktur Baja
- Kelemahan Struktur Baja
- Tipe Keruntuhan Batang Tekan
- Keruntuhan Getas
- Sobekan Lamelar
- Keruntuhan Lelah
- Sifat-sifat penting bahan struktur baja
Robekan pipih merupakan keruntuhan getas yang terjadi pada bidang gelinding akibat gaya tarik tinggi yang bekerja tegak lurus terhadap ketebalan elemen pelat profil. Retakan pipih biasanya terdapat pada sambungan las berbentuk T, seperti terlihat pada gambar di bawah.
Kegiatan Pembelajaran 3: Hubungan Tegangan dan Regangan Baja
- Hubungan Tegangan - Regangan untuk Uji Tarik pada Baja
- Bentuk Baja Profil
- Pemeliharaan Baja
- Pengaruh Suhu Udara
- Pengaruh Kelembaban Relatif Udara
- Pengaruh Arah Kecepatan Angin
- Pengaruh Curah Hujan
- Derajat Polusi Udara
- Pencegahan Korosi Pada Jembatan Baja
- Korosi Pada Fondasi Tiang
- Korosi Pada Bangunan Lepas Pantai
- Perlindungan Terhadap Api
- Contoh Soal Latihan
- Latihan
Kurva tegangan-regangan tipikal pada gambar di bawah adalah untuk baja struktural ulet dan diasumsikan sama dalam tarik dan tekan. Cara melindungi struktur baja dari bahaya kebakaran yang kedua adalah dengan memasang jaringan kawat ayam di sekeliling batang struktur, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Daftar Pustaka
Kegiatan Pembelajaran 1: Pengenalan Metode Perancangan Struktur Baja ASD
- Stabilitas Struktur
- Kekuatan ultimit dan kekuatan nominal
- Perancangan kekuatan baja
- Metode Perencanaan Struktur Baja Dengan Menggunakan Metode Allowable Stress
- Kombinasi Pembebanan (Muatan)
- Model Struktur
- Pembebanan/ Loading
- Metoda Perancangan Elastis dan Plastis
- Soal Latihan
- Latihan
Jenis keruntuhan yang pertama terjadi karena struktur kurang mampu menahan beban yang diberikan sehingga mengakibatkan keruntuhan. Oleh karena itu, perlu memperhitungkan berbagai beban yang mungkin bekerja pada objek yang sedang dibangun selama perencanaan. Setelah beban-beban yang bekerja pada struktur telah diperkirakan, langkah selanjutnya adalah menentukan kombinasi beban paling dominan yang mungkin bekerja pada struktur.
Beban hidup adalah beban gravitasi yang bekerja pada struktur selama penggunaannya dan akibat penggunaan bangunan tersebut, termasuk berat orang, perabot bergerak, kendaraan, dan lain-lain. Beban gempa adalah semua beban statis ekuivalen yang bekerja pada struktur akibat gerakan tanah akibat gempa, baik vertikal maupun horizontal. Perancang menghitung beban kerja atau beban yang akan ditanggung oleh struktur, dan dimensi elemen didasarkan pada tegangan ijin.
Beban di atas bekerja pada penampang baja grade BJ-34, tanpa memperhatikan sifat gaya tekan atau tarik atau ketipisan batang, buatlah kombinasi beban berdasarkan metode ASD (Allowable Stress Design).
Kegiatan Pembelajaran 2: Pengenalan Metode Perancangan Struktur Baja
- Metode perancanaan struktur baja dengan menggunakan metode LRFD (Load and
- Besar Beban dan Faktor Resistansi
- Keadaan Kemampuan layan batas
- Kelebihan Load and Resistance Factor Design (LRFD)
- Contoh Soal
- Latihan
Kolom baja Bj-37 dari struktur bangunan memikul beban aksial antara lain : beban mati 25 tf, beban hidup dari atap 15 tf, beban hidup dari lantai bangunan 30 ton, beban angin ± 25 tf, beban gempa +20 tf. Pertanyaan yang sering muncul adalah, “Apakah LRFD akan menghemat lebih banyak dibandingkan ASD?” Jawabannya mungkin benar, terutama jika beban hidup lebih kecil dari beban mati. Pada ASD, faktor keamanan yang sama diberikan pada beban mati dan beban hidup, sedangkan pada LRFD, beban mati diberikan faktor keamanan atau faktor beban yang lebih kecil karena beban mati dapat ditentukan dengan lebih pasti dibandingkan beban hidup.
Akibatnya, rasio berat yang diperoleh dari ASD dan LRFD akan bergantung pada rasio beban hidup dan mati. Pada ASD, kami menggunakan faktor keamanan yang sama untuk beban mati dan beban hidup tanpa mempertimbangkan rasio beban. Jadi, dengan ASD, profil yang dihasilkan akan lebih berat dan faktor keamanan akan meningkat dengan mengurangi rasio beban hidup terhadap beban mati.
Suatu struktur pelat lantai ditopang oleh balok profil WF Bj-41) yang ditempatkan setiap 3 m yang berfungsi memikul beban mati sebesar 2 kN/m² dan beban tarik atap sebesar 1,5 kN/m² dan beban angin sebesar 1 kN/ m².
Daftar Pustaka
Kegiatan Pembelajaran 1: Perhitungan dan Teori Luas Efektif Penampang
- Tahanan Nominal
- Kondisi Leleh dari Luas Penampang Kotor
- Kondisi Fraktur dari Luas Penampang Efektif pada Sambungan
- Luas Netto
- Kondisi Fraktur dari Luas Penampang Efektif Pada Sambungan
- Diameter Baut dan Diameter Lubang
- Efek Lubang Berselang-seling Pada Luas Netto
- Pengaruh Lubang Selang-seling
- Luas Penampang Netto Efektif
- Contoh Soal
- Latihan
Untuk tie rod yang berlubang, misalnya untuk baut pemasangan, luas penampangnya diperkecil dan disebut luas bersih (An). Batang pengikat yang mempunyai lubang untuk penampang baut dan penampang yang diperkecil disebut luas bersih (An). SNI mengatur cara menghitung luas bersih suatu penampang yang lubang-lubangnya ditempatkan secara bergantian, dan menyatakan bahwa luas bersih dihitung berdasarkan luas minimum antara bagian 1 dan bagian 2.
Jika jumlah baris lubang baut atau paku keling dalam suatu elemen lebih dari satu, sebaiknya dipasang secara zigzag untuk mendapatkan luas jaring sebesar mungkin untuk menopang beban. Masalah kelambatan geser dalam perhitungan diantisipasi dengan menggunakan istilah luas bersih efektif, yang dapat diterapkan pada sambungan baut dan sambungan las. 69 Luas bersih (Anet) yang diperoleh sebelumnya harus dikalikan dengan faktor efektivitas penampang, U, karena adanya eksentrisitas pada sambungan yang disebut shear lag.
Pada gambar penampang baja di bawah ini, hitunglah luas bersih, An, dari draw bar di bawah ini.
Daftar Pustaka
PERENCANAAN BATANG TARIK DAN BATANG TEKAN)
Kegiatan Pembelajaran 1: Perhitungan Batang Tarik
- Elemen Batang Tarik
- Luas Penampang Netto Efektif
- Kuat Tarik Rencana
- Geser Blok (Block Shear)
Keadaan batas geser/sobek balok adalah kemampuan elemen pelat tipis untuk menahan komponen tarik ketika dikenai beban tarik dan dihubungkan ke pengikat. Pada gambar di atas, suatu profil sudut dengan sambungan tarik yang dihubungkan dengan pengikat dapat mengalami keruntuhan geser blok sepanjang penampang a-b-c. Kegagalan geser blok umumnya terjadi pada sambungan baut dengan pelat badan tipis pada komponen struktur tarik.
Fraksi geser blok adalah jumlah tarikan luluh (atau tarikan fraksi) pada satu irisan dengan fraksi geser (atau geser luluh) pada irisan lain yang saling tegak lurus. Jika baut yang digunakan berukuran besar (jumlahnya lebih sedikit) atau tebal pelat sayap agak tipis, maka perlu dilakukan revisi keruntuhan geser balok. Hitung tahanan rencana komponen struktur tarik berikut yang terbuat dari baja profil ⨽ 80.80.8 mutu BJ-37 dengan menggunakan diameter baut 19 mm.
Hitung gaya tarik nominal maksimum bagian konstruksi tarik di bawah ini, jika tebal pelat yang digunakan 8 mm dan diameter baut 29 mm (⌽= 29 mm) BJ-37.
Kegiatan Pembelajaran 2: Perhitungan Batang Tekan
- Batang Tekan
- Tipe Keruntuhan Batang Tekan
- Profil Baja untuk Batang Tekan
- Tegangan Residual
- Tahanan Tekan Nominal
- Kelangsingan Batang Profil Tersusun
- Batas Kelangsingan Batang Tekan
- Faktor Tekuk Batang Tekan
- Batang Tekan
- Panjang Tekuk
- Mendimensi Batang Tekan
- Contoh Soal
- Latihan
Keadaan saat ini pada konstruksi bangunan dengan batang pratekan juga mengalami momen lentur, gaya transversal, dan torsi. Lubang baut atau paku keling pada batang tarik akan memperkecil luas penampang, sedangkan pada batang tekan seluruh luas penampang dapat menopang beban. Perhitungan lentur kolom akibat tegangan sisa dapat dilakukan dengan menggunakan momen inersia elastis yaitu untuk penampang yang masih elastis atau menggunakan modulus tangen.
Pengelasan dapat menghasilkan tegangan sisa yang cukup tinggi pada kolom sehingga mendekati titik leleh di sekitar lasan. Tegangan sisa juga dapat disebabkan oleh proses pembuatan jika busa terbentuk akibat pembengkokan akibat pendinginan dari proses penggilingan dan pendinginan setelah pengelasan. Komponen struktur tekan sering kali dibuat sebagai komponen struktur bertumpuk, dimana komponen utama dihubungkan dengan sepasang pelat atau komponen diagonal.
Panjang lentur (Lk) suatu komponen struktur tekan sangat bergantung pada jenis penempatannya, misalnya kolom dengan tumpuan yang dapat mencegah ujung-ujungnya berputar dan translasi, sehingga dapat menahan beban yang lebih besar dibandingkan tumpuan sambungan.
PERENCANAAN BATANG TUNGGAL DAN BATANG RANGKAP
Kegiatan Pembelajaran 1: Perencanaan Batang Tunggal
- Sifat Dari Batang Tekan
- Stabilitas Batang Tekan
- Batas Kelangsingan Batang Tekan
- Tegangan Tekuk Ijin
- Contoh Soal
- Latihan
103 elemen tepi atas merupakan elemen tekanan, yang dapat dilihat pada rangka atap di bawahnya. Kolom: Merupakan bagian tekan tegak yang menopang balok, rangka atap, jalur crane pada bangunan pabrik, dll dan kemudian memindahkan semua beban tersebut ke pondasi. Dari kedua metode tersebut, metode nomor 1 umumnya digunakan untuk menghitung nilai kapasitas batang dorong.
Kegiatan Pembelajaran 2: Perencanaan Batang Rangkap
- Profil Gabungan (Profil Tersusun)
- Jenis Profil Tersusun
- Ketentuan Pada Profil Tersusun
- Syarat / Ketentuan Profil Tersusun
Pada kolom panjang atau bagian kompresi dengan beban berat (misalnya pada rangka jembatan), penggunaan profil tunggal tidak ekonomis karena lebih berat dibandingkan profil biasa. Profil terdiri dari profil yang berukuran kecil, tipis dan ringan, namun mampu menghasilkan I yang besar. Profil terstruktur dapat dilihat dari banyaknya profil yang digunakan (digabungkan) dalam suatu profil yang digunakan pada struktur yang dirancang.
Berdasarkan gambar di atas terlihat bahwa profil terstruktur mempunyai 2 jenis sumbu yaitu sumbu material dan sumbu bebas material. Dalam hal ini tugas pelat kopling antar pelat kopling ujung lebih ringan terutama pada bagian tengah batang, dimana D = 0. Jika batang selain memikul beban aksial juga memikul beban tegak lurus terhadap sumbu batang atau momen, maka besar gaya geser terbesar diambil dari D = 0,02*P dan gaya lebar yang sebenarnya terjadi merupakan hasil gaya tegak lurus sumbu batang.
Jarak sebenarnya L1 adalah L1', namun karena paku keling/bautnya nanti, agar lebih mudah diambil L1, adalah jarak antara pusat-pusat Pelat Kopling.
PERENCANAAN BALOK LENTUR SATU ARAH DAN DUA ARAH
Kegiatan Pembelajaran 1: Perencanaan Balok Lentur Satu Arah dan Dua Arah
- Balok Terlentur
- Lentur Sederhana Profil Simetris
- Perilaku Balok Terkekang Lateral
- Desain Balok Terkekang Lateral
- Penampang Kompak
- Penampang Tak Kompak
- Contoh Soal
- Latihan
Ketika menghitung tahanan momen nominal, perbedaan dibuat antara penampang kompak, non-kompak dan ramping, seperti halnya ketika membahas komponen struktur tekan. Penampang kompak adalah penampang yang mampu mengembangkan distribusi tegangan plastis penuh sebelum terjadinya tekuk. Yang dimaksud dengan plastik adalah tegangan yang terjadi sama persis dengan tegangan luluh dan berada di luar cakupan pembahasan buku ini.
Agar komponen pengepres dapat diklasifikasikan sebagai komponen kompak, flensa harus disambung secara kontinyu ke salah satu atau kedua badan dan rasio lebar terhadap ketebalan komponen pengepres tidak boleh melebihi nilai batas λp. Penampang non-kompak adalah suatu penampang yang dapat mencapai tegangan luluh pada beberapa bagian, tetapi tidak pada semua elemen tekan sebelum terjadi tekuk. Rencanakan bagian struktur balok baja berikut yang memikul beban mati = 3 ton dan beban hidup = 12 ton, dengan menggunakan profil WF seekonomis mungkin.
Kegiatan Pembelajaran 1: Perencanaan Sambungan Baut
- Alat Sambung
- Sambungan Baut
- Baut Mutu Tinggi
- Klasifikasi Sambungan
- Transfer Beban dan Tipe Sambungan
- Keruntuhan Sambungan Baut
- Ukuran Lubang Baut
- Jarak Antara dan Jarak Sisi Baut
- Tahanan Nominal Baut
- Tahanan Geser Baut
- Tahanan Tarik Baut
- Tahanan Tumpu Baut
- Tahanan Nominal Baut
- Contoh Soal
- Latihan
Baut berkualitas tinggi terbuat dari baja karbon sedang dan baja paduan yang diberi perlakuan panas dengan kekuatan tarik dua kali atau lebih dari baut biasa. Pada dasarnya ada dua jenis baut berkekuatan tinggi, baut A325 (dari baja karbon sedang yang diberi perlakuan panas) dan baut A490 berkekuatan lebih tinggi (dari baja paduan yang diberi perlakuan panas). Baut berkualitas tinggi digunakan pada semua jenis bangunan, mulai dari bangunan kecil hingga bangunan bertingkat tinggi dan jembatan.
Sambungan yang baik dengan baut berkualitas tinggi tidak memerlukan terlalu banyak tenaga terlatih dibandingkan dengan sambungan baut atau paku keling yang berkualitas. Sambungan baut berkualitas tinggi menawarkan kekuatan lelah yang lebih tinggi dibandingkan sambungan paku keling dan las. Pemasangan baut berkualitas tinggi memerlukan kekuatan tarik awal yang memadai yang diperoleh dari pengencangan awal.
Sambungan baut berkualitas tinggi dapat dirancang sebagai sambungan gesekan (jika tidak diinginkan slip) atau juga sebagai sambungan pendukung.
Kegiatan Pembelajaran 2: Perencanaan Sambungan Las
- Alat Sambung Las
- Jenis-jenis Sambungan Las
- Jenis-jenis Las
- Pembatasan Ukuran Las Sudut
- Luas Efektif Las
- Tahanan Nominal Sambungan Las
- Soal Latihan
Las fillet (fillet welds) merupakan jenis pengelasan yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis las lainnya, 80% sambungan las menggunakan jenis las fillet. Las baji dan soket (slot and socket wes) Pengelasan jenis ini biasanya digunakan bersamaan dengan las fillet. Manfaat utamanya adalah distribusi gaya geser pada sambungan pangkuan ketika panjang las dibatasi oleh panjang yang tersedia untuk las sudut.
Panjang efektif las fillet adalah seluruh panjang las fillet ukuran penuh dan minimal harus 4 kali ukuran las, bila kurang dari ukuran las fillet untuk perencanaan dianggap ¼ kali panjang efektif. Luas efektif las fillet dan las butt merupakan hasil kali tebal efektif (te) dan panjang las. Ketebalan efektif las fillet adalah jarak nominal terkecil dari kemiringan las ke titik di depannya.
Kira beban kerja bagi kimpalan fillet dan fillet berikut jika nisbah beban mati kepada beban hidup diketahui ialah 1:5 (D/L = 1/5).
