DOKUMEN Bab 3. Batang Tarik

Batang Tarik

TUJUAN PEMBEI,AJARAN .

^..

Sesudah mempelajari bab

ini,

mahaiiswa dihxapkan,dapar: _.:

'

Mengetahuiperifaku keruntuhan suaru batang

tari1.

,-.

.

^. Melakul<an pr{ises desain penarnpangsuaru

komponenstrukturlatik

Pokok-pokok Pembahasan Bab

l. I

Pendahuluan

1.2Tahaaan,Iiominal . : ''

1.3 'Luas

Netto

^'

1.4

Efek Lubang Berselang.seling pada Luas Netro

1.5

Luas Netto

EGktif

1,6

Geser'Blok (Bloch,Sliear) 1.7 ,Kelangsing*n

Srukrur

Thrik

1.8

Tbansfer Caya,pada Sambungan

3.1 PENDAHULUAN

Batang tarik banyak dijumpai dalam banyak struktur baja, seperti

struktur-struktur jen.rbatan, rangka atap, menara transmisi, ikatan angin, dan

iain

sebagainya. Batang tarik

ini

sangat efektif dalam memikul beban. Batang

ini

dapat terdiri dari pro6l tunggal araupun

profil-profil

tersusun. Contoh-contoh penampang batang

tarik

adalah

profil bulat,

pelat,

siku, siku

ganda,

siku bintang,

kanal, ^rWF,

dan lain-lain.

Gambar

3.1

menunjukkan beberapa penampang

dari

batang

tarik

yang

umum

digunakan.

(a) pelat

a

(b) bulat pejal

t

(c) profil kanal (d) profil siku

JL

(e) profil siku ganda

It

(f) profil siku bintang

I

(i) profil S (h)

Gmbr

profil kanal ganda

3.1 Beberapa Penampang Batang'1lrik

(g) profil WF

Gmbat 3.2 Struktur Rangka Atap Baja dengan Menggunakan Profil Siku.

(Sumber: Koleksi Pribadi)

Struktur rangka atap biasanya menggunakan

profil

siku runggal atau dapat pula digu- nakan dua buah

profil

siku yang diletakkan saling membelakangi satu sama lain. _Jarak di anrara dua buah

profil

siku tersebut harus cukup agar dapat diselipkan sebuah pelat ^(biasa dinamakan

pelat buhul) yang

^digunakan sebagai tempat penyambungan

antar

batang.

Siku tunggal dan siku ganda

mungkin

merupakan

profil

batang

tarik

yang paling banyak digunakan.

Profil T

^biasanya

^juga

dapat digunakan dalam

struktur

rangka atap sebagai alternatif

dari profil

siku.

,::.::.

::i:i,il

Pada

struktur

rangka

jembatan dan rangka

a:ap

yaflg

berbentang besar, umum digunakan

profil-profil \7F

atau

profil

kanal.

Gambar 3.3 Struktur Rangka Jembatan Kereta ApL ^(Sumber: Koleksi Pribadi)

3.2

TAHANAN NOMINAL 31

3.2 TAHANAN NOMINAL

Dalam

menentukan tahanan

nominal

suatu batang

tarik,

harus diperiksa terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan, yaitu:

iL

^leleh

dari

luas penampang kotor,

di

daerah yang

jauh dari

sambungan

b. fraktur dari

luas penampang efektif pada daerah sambungan

c.

geser

blok

pada sambungan

Menurut SNI

03-1729 -2002 pasd. 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang

memikul

gaya

tarik

aksial terfaktor sebesar

7,,

maka harus memenuhi:

T

_il-

^< b.T

t _n ^3.1

SNI

03-1729-2002 menggunakan notasi

N ^untuk

menyatakan gaya

tarik

aksial ter- fakror,

namun

dalam

buku ini

digunakan

notasi { ^untuk

membedakan dengan notasi

untuk

gaya tekan aksial yang akan dibahas dalam bab selanjutnya.

Tn

adalah tahanan

nominal dari

penampang yang

ditentukan

berdasarkan

tiga

macam

kondisi

keruntuhan batang

tarik

seperti telah disebutkan sebelumnya.

Besarnya tahanan

nominal, {,

suatu batang

tarik untuk tipe

keruntuhan leleh dan

fraktur

ditentukan sebagai berikut:

Kondisi Leleh dari Luas Penampang Kotor

Bila kondisi

leleh yang menentukan, maka tahanan

nominal,

Tn, dari batang

tarik

me-

menuhi

persamaan:

T

_n

_=A.f

_gJl

Dengan A" =

luas Penampang kotor, mm2

t ^{= kuat}

leleh material, MPa

3.2

Kondisi Fraktur dari Luas Penampang Efektif ^pada

Sambungan

Untuk

batang

tarik

yang mempunyai lubang, misalnya

untuk

penempatan

baut,

maka luas penampangnya tereduksi, dan dinamakan luas

netto (A,).

Lubang pada batang me- nimbulkan konsentrasi tegangan akibat beban kerja.

Gori

elastisitas menunjukkan bahwa tegangan

tarik di

sekitar lubang baut tersebut adalah sekitar

3 ^kali

tegangan rerata pada penampang netto.

Namun

saat serat dalam material mencapai regangan leleh

e,

=

f/E,,

tegangan

meniadi

konstan sebesar

f,

^dengan deformasi yang masih berlanjut"sehingga semua serat dalam material mencapai Eyatatr lebih. Ggangan yang terkonsentrasi

di

sekitar lubang tersebut menimbulkan

fraktur

pada sambungan.

T+- T+

f^r,

₌ 3fr.r.t"

(a) Tegangan elastis (b) Keadaan batas

l- r-l

Gambar 3.4 Distribusi Tegangm Akibat Adanya Lubang pada Penampang

---.--> r

Faktor tahanan

untuk

leleh, sebab

kondisi

fraktur

ini

dihindari.

3.3 LUAS ^NETTO

Bila kondisi

fraktur

pada sambungan yang menentukan, maka

tfiandn nominal, {,

dari

batang tersebut memenuhi persamaan :

T

N =

A.f

EJ il

Dengan A, =

luas penampang efekdf

=

^U'An

An =

^luas

^netto

penampang,

mm'

U =

^{koefisien reduksi}

(

akan dijelaskan lebih

lanjut

₎

f.

^{= tegangan}

^tarik

Putus, MPa

Dengan _@ adalah

faktor

tahanan, yang besarnya adalah:

O ⁼

^0,90

^untuk

kondisi leleh, dan

O ⁼

^0,75

^untuk

kondisi fraktur

kondisi fraktur diambil lebih kecil

daripada

untuk

^kondisi

lebih

getas/berbahaya,

dan

sebaiknya

tipe

keruntuhan jenis 3.3

Lubang yang

dibuat

pada sambungan

untuk

menempatkan alat pengencang seperti baut atau paku keling, mengurangi luas penampang sehingga mengurangi pula tahanan penam- pang tersebut. Menurut

SNI

03-1729 -2002 pasal 17.3.5 mengenai pelubangan untuk baut, dinyatakan bahwa suatu lubang bulat

untuk

baut harus dipotong dengan mesin pemotong dengan

api,

atau

dibor

ukuran penuh, atau dipons

3 mm lebih

kecil dan kemudian

di-

perbesaq atau dipons penuh. Selain

itu,

dinyatakan pula bahwa suatu lubang yang dipons hanya

diijinkan

pada material dengan tegangan leleh

(p tidalt lebih dari 360 MPa

dan ketebalannya

tidak

melebihi

5600fi

^mm.

Selan.iutnya dalam

pasal

17.3".6

diatur pula

mengenai

ukuran lubang

suatu baut, dinyatakan bahwa diameter nominal dari suatu lubang yang sudah jadi, harus 2

mm

lebih besar

dari

diameter nominal baut

untuk

suatu baut yang diameternya ddak lebih

dari

24 mm.

Untuk

baut yang diameternya lebih dari

24

mm, maka ukuran lubang harus diambil

3 mm lebih

besar.

Luas

netto

penampang batang

tarik tidak

boleh

diambil lebih

besar daripada 85o/o luas bruttonya,

A, <

0,85

Ai

I CONTOH

3.T:

Hitung

luas netto,

A,dari

batang

tarik berikut ini.

Baut yang digunakan berdiameter ¹⁹

mm.

Lubang

dibuat

dengan metode punching.

Lubang baut _@19mm

T+m+T /

-

.\ Pelat6x100mm

JAWAB:

Luas kotor,

A-= 6 x

_{100 =}

600

mm2

lrbar

lubangs

=

¹⁹

* 2

=

2l mm

^{^i}

A. "

=

A,- ⁽

^{lebar lubang}

x

tebal pelat ₎

=

^ebo

- ^6(2r)

⁼

^{474 rn} 2 _<

_85vo.Ar

₍₌

_{510 mm2)}

_OK

3.4

EFEK LUBANG BERSELANG,SELING

...

33

EFEK LUBANG BERSELANG-SELING PADA LUAS NETTO

Lubang baut dapat diletakkan berselang-seling seperri dalam Gambar 3.5. Dalam

SNI

03- 1729-2002 pasal 10.2.1

diatur

mengenai cara perhitungan luas netto penampang dengan

lubang yang diletakkan

berselang-seling, dinyatakan bahwa

luas netto

harus

dihitung

berdasarkan luas

minimum

anrara potongan

I

dan potongan 2.

T<-

Gambar

3.5

Keruntuhan Potongan

i-l

dan Potongan 1-2

Dari potongan

1-l diperoleh: An = Ar- n.d.t

l- 2: ^An = A.- _< ,.a.r+\l

-

^4u

= luas penampang kotor

= luas penampang netto

= tebal penampang

= diameter lubang

= banyak lubang dalam satu potongan

= jarak antar sumbu lubang pada arah sejajar dan tegak lurus sumbu komponen struktur

I CONTOH

3.2:

Tbntukan ,4..,,o

minimum dari

batang

tarik berikut ini,

@ baut

=

¹⁹

^mm,

tebal pelat 60 JAI$7AB:

Potongan Dengan:

A

c A

t

d

n s,u

+-

T

100

+

Luas kotor,

A"= 6x

⁽

60 + 60 +

100 +

75 ) =

^{1770 mm2}

Lebar lubang"

=

¹⁹

⁺ 2 = 2l

mm Potongan

AD:

An = 1770-2(21)(6)

_{= 1518} mm2 Potongan

ABD:

An = t77o-3ot(n+5? _4x6o \5 *23e _4xtoo = l5l3 mm'

Potongan ABC:

An = r77o-z(zD@+ffi-m ₌

^1505,125 mm2 Periksa terhadap syarat

A, s

^0,85.A,

0,85.As

= 0,85(t770) =

^{1504,5 mmz}

Jadi

A* minimum

adalah 1504,5 mm2.

Jika sambungan yang diletakkan berselang-seling tersebut dijumpai pada sebuah

profil

siku, kanal atau

\[F,

maka penentuan

nilai u

^dapar. dilakukan sebagai berikut:

a.

Profil siku sama

kaki

arau

tak

sama kaki

91+92-t

* 9z- t,

c. l,roil wt

I CONTOH

3.3:

\-ffi-r +sl _)l +

ls,

H -f-

b.

U

H

9n

ru8,

't ^{H l*}

rdl

rry-;ru kg.l

-+l-l+- H t

ry/ FI k,

o o

o

o

o

o

o o o

I" ^{An = l77l}

3.4

EFEK LUBANG BERSELANG-SELING

...

35

Hitung,4, minimum

dari batang

tarik

berikut, yang terbuat dari

profil

siku

L

100.150.10.

Dengan _@ lubang

= 25

^mm.

JA\XZABI

:1ft*

{r+ r*

u

I L-.-

I

50 I

,rat

.+

o

A

o

Oa

Oc ^O

-lu,

+

]rou

H ^{l' ,r'l ,r'l}

Luas kotor,

,4* =

²⁴²⁰

--' ⁽

^tabel

^profil

^{baja )}

Lebar

lubang

=

25

+

2 = 27

^mm

Potongan

A-: A,=

²⁴²⁰

- ^{2(27)(10) =}

^{1880 mm2}

potongan

,\BC: A, =

²⁴²⁰

- ^3(27)(ro) ' *

72,',1-'.0

_4x6O *'l::9 _4x105 ⁼

^{1978,3 mmz}

Periksa terhadap syarat

A, <

^0,85'As

O,85.As =

0,85(2420)

= ²⁰⁵⁷

^mmz

Jadi

A, minimum

adalah 1880 mm2.

I CONTOH

3.4:

Hitunglah luas netto dari

profil CNP

20 berikut

ini,

jika baut yang digunakan berdiameter 16 mm.

JAI$7AB:

4@50

50 + 30_8,5

= ^71,5

I

r

a

I I I I I

r d

o rl --+---l .l

oo+

_I

I

oo

I

I I

- -t- - - -

0

Ukuran lubang Potongan

l; 4,

= Potongan 2: Ao =

=16+2=l8mm

3220

- 2(18)(il,5) -

3220

-

2(18X11,5)

-

264O,54 mrr2

8,508) =

²⁶⁵

3

mm2

So'

x(tt,s+s,S)

t

z 4x7L,5

50'

x 8,5

+ 4x100

o o

o

2(18X8,5) +

Pbriksa terhadap syarat An

<

^0,85.As

0,85.As =

0,85(3220) =

2737

mmz Jadi

A, minimum

adalah 2640,54 mm2.

3.5 LUAS NETTO EFEKTIF

Kinerja

suatu batang

tarik

dapat dipengaruhi oleh beberapa

hal,

namun

hal

yang perlu diperhatikan adalah masalah sambungan karena adanya sambungan pada suatu batang

tarik

akan memperlemah batang tersebut. Efisiensi suatu sambungan merupakan fungsi

dari daktilitas

material,

jarak

antar

alat

pengencang, konsentrasi tegangan pada lubang baut serta suatu fenomena yang sering disebut dengan istllah shear lag.

Shear

hg timbul jika

suatu komponen

struktur tarik

hanya disambung sebagian saja, sebagai contoh adalah sambungan

untuk profil

siku dalam Gambar 3.6. Profil siku tersebut hanya disambung pada salah satu kakinya saja, sehingga bagian yang disambung akan mengalami beban yang berlebihan sedangkan bagian lainnya tidak menerima tegangan yang sama besarnya. Salah satu cara mengatasi masalah shear lng adalah dengan memperpanjang sambungan. Masalah shear hg dalam perhitungan diantisipasi dengan menggunakan istilah luas

netto efektil

yang dapat diterapkan pada sambungan

baut

maupun las. Pasal 10.2

SNI

03-1729-2002 mengatur masalah perhitungan luas

netto efektif

Dinyatakan bahwa luas penampang efektif komponen

struktur

yang mengalami gaya

tarik

harus ditentukan sebagai berikut:

A" =

^U'Ao

Dengan: A, = ^Lu t eftktif

penampang

A, = ^lu t

netto penampang

U =

^{koefisien reduksi} = eksentrisitas sambungan

panjang sambungan dalam arah gaya tarik

Garis berat

j

penampang siku dan ^pelat

Gambar 3.6 Nilai

x

unruk Profil Siku

Apabila gaya

tarik

disalurkan dengan menggunakan alat sambung las, maka akan ada

3

^macam kondisi yang

dijumpai,

yaitu:

1. bila

gaya

tarik

disalurkan hanya

oleh

las memanjang

ke

elemen

bukan

pelat, atau oleh kombinasi las memanjang dan melintang, maka:

A,

=

A,

2, bila

gaya

tarik

disalurkan oleh las melintang saja:

1"

₌

lr",

penampang yang disambung las

(t/ _{= l)}

3.

^{bila gaya}

^tarik

disalurkan ke elemen pelat oleh las memanjing sepanjang kedua sisi bagian

ujung

ilemenl.

A, =

^U.trr

3.4

t--<0.9 x L'

L=

n

{'El'=- ',

rl

I

l1

x1

i

= fmax(xr, xr)]

3,5

LUAS NETTO EFEKTIF

Dengan: tl = l,O0 unttk I

^>

2u (l _{= 0,87}

urltuk

2w > I >

1,5w

U=0,75wtuk1,5u>l>w / =

^{panjang las}

*

=

j^r^k

"lrrtr. lr.

memanjang (lebar pelat) garis berat

J

^{penampang WF}

xl Ix

Gambar 3,7 Elsentrisitas Smbungan, v untuk Profil \7F

Gambar 3.8 Smbungan

lx

Selain ketentuan

di

atas, koefisien reduksi

[/ untuk

beberapa penamPang menurut manual dari

AISC,

adalah:

1.

Penampang-I dengan b/h > 213 atau penampang

T

yang dipotong dari penam- pang

I,

^dan sambungan pada pelat sayap dengan

jumlah

baut

lebih

atau sama dengan

3

^{buah per} baris (arah gaya)

u =

^0,90

2. Untuk

penampang yang

lain

^(termasuk penampang tersusun) dengan jumlah alat pengencang

minimal 3

buah per baris

u

= 0,85

?.

^Semua penampang dengan t'anyak bau;.

= 2

per baris

(

arah gaya )

u

= 0,75

I CONTOH

3.5:

Sebuah pelat 10

x

150

mm

dihubungkan dengan pelaS'berukuran 10

x

250

mm

meng- gunakan sambungan ^las seperti pada gambar. Hitunglah tahanan

arik

rtncana dari struktur tersebut

jika mutu

baja adalali

BI 4l _{ff, =}

²⁵⁰ MPa,

f" ^{= 4lO} MPa)

^'

37

I

^{penampang WF}

pelat 10

x

150 mm

pelat 10 x 250 mm

JAr$IAB:

Kondisi leleh:

or, ⁼

aAr:f, = 0,90(10)(150)(250)

= ^33,75 ton

Kondisi fraktur:

l,5w =

²²⁵

mm > I ₌

²⁰⁰

mm > u=

^{150 mm}

+ ^U =

^0,75

A, = [J.A, =

0,75(10)(15O)

= ^rr25

^mmz

or, ⁼

^Q-A,.f,

⁼

0,75(1125)(410)

= ^34,6 ton

Jadi, ^tahanan

tarik

rencana

dari

komponen

struktur

tersebut adalah ^sebesar 33,75

ton.

I ^CONTOH

^3.6:

Hitunglah

tahanan

tarik

rencana

dari profil siku

50.50.5 yang dihubungkan pada suatu pelat

buhul

seperti pada gambar

berikut. Mutu

baja adalah BJ 37

T,

<-

i=14mm

As = 480 ^mm2

JAr$IAB:

Karena pada ujung

profil

siku juga terdapat sambungan las, maka

nilai U

harus

dihitung

berdasarkan persamaan

r-]

^<

o,l

Kondisi leleh:

^L

QT, =

QAr6

=

0,90(480)(240)

=

1e,363 .orr

Kondisi

fraktur:

U = t-! ='t-Y: 0,72<0,9

^(OK)

L50

.QT, ⁼

^Q.A,.f,

⁼

0,75(345,6)(370)

= 9,59 ,oo

Jadi, tahanan

tarik

rencana

dari

komponen

struktur

tersebut adalah ^sebesar

9,59

ton.

I ^CONTOH

^3.7:

Tentukan tahanan

tarik

rencana

dari profil \7F 30Oj50.6,5.9

pada gambar

berikut ini,

jika

baut yang digunakan mempunyai diameter 19 mm.

3.5

LUAS NETTO ^EFEKTIF

\.

l"o j \4

fl=0,7s'An

(b) siku atau siku ^ganda (a) siku atau siku ^ganda

(c) profil kanal

Ar _{= 0,90'4,} (e) WF, blh > ₂₁₃

Gambar 3.9 Nilai U untuk Berbagai Maom TIpe Sambungan

(

(d) wF, blh < 213

A.

A" = o'90'A' (0 T, b/h > 2/3 (untuk Profil WF induk)

JAr$7AB:

Menghitung luas netto _Profil:

Potongan a-d:

" no =

⁴⁶⁷⁸

-

4(9){19+2) --

3922

^mmz Potongan a-b-c-d:

A

= ⁴⁶⁷⁸

4@60

4(9)(t9+2) -

2(6,5)(19+2)

* 2' 40'1rc;5-!9)12 4x136,75

=

^{3694,34 mm2}

85o/o

Ar =

0,85(4678)

=

^{3976,3 mmz}

Jadi,

A, ₌

3694,34 ^mm2

Karena tiap bagian

profil

tersambung, maka distribusi tegangan terjadi secara merata pada

b"gi"n

^flens

a"'" *.U,

sehingga

nilai U

dapat

diambil

sama dengan

l'0'

Kondisi

leleh:

oT, ⁼

QAr:f,

=

0,90(4578)(240)

=

^101,04

ton Kondisi

^fraktur:

A, = u'A, = r,0(3694'34) = ^3694'34

^mmz

Q7, = A,A;f* =

0,75(3694,34)(370)

=

^1o2,52

ton

Jadi, ^tahanan

tarik

rencana dari komponen

struktur

tersebut adalah sebesar 101'04 ton'

I ^CONTOH

^3.8:

Suatu pelat baja setebal

20 mm

disambungkan ke sebuah pelat

buhul

dengan alat sam- brr.,g

b",rt b..ii*rr,.t.,

¹⁹

^mm. ]ika ^mutu

^{baj aBJ}

37'

^{hitunglah beban keria maksimum}

yr"i arp", dipikul

oleh pelat

t.rr"brrt

(beban keria

terdiri

^{dari 20o/o beban}

^mati

^{dan 80%}

beban hidup) JAWAB:

Menghitung luas netto, ,4,:

Pot.l-2-3:

_a

A- =

²⁰⁽³²⁰

- ^{3(19 + 2)) =}

⁵¹⁴⁰

^mm'

i

I

T1

I

*

_lszo

I I

I

I

.L

Pot.

[so-i'

^{ao -i}

1-4-2-5-3:

Ao =20(320-5(r9+2))

r-4-5-3:

= ^6433,3

^mm2

=

^{5786,6 mrn2}

+4.

^80'z

^x

²⁰

4x

6:0

^ ^80')x20 z.- 4x6O

Pot.

A, = 20(320'-'4(19 ^{+ 2))}

⁺

3.6

GESER BLOK 41

Por.

l-4-5:

A, =

²⁰⁽³²⁰

- ^{3(t9 + 2)) +}

^ao,'zx-?o

^{*59.''-20 =}

^{5881,63 mm2}

4x60 4x60

85o/o

A, =

0,85(320)(20)

=

^{5440 mmz}

Jadi,

A, _{min =}

5140 mmz

Koefisien reduksi

U = | _- ill = I -

(y2.201130

) =

^0,923

> 0,9 -+ U ₌

0,9 Kondisi leleh:

oT, = QA;f,

= 0,90(6400)(240)

= ^138,24 ton

Kondisi fraktur:

A, =

(J.A, = 0,9(5140) =

4626

mm2

QT, =

O.A,,f, = 0,75(4626)(370)

= ^128,3715 ton

QT,rTu(=1,2D+1,6L)

128,37 15

= t,2(0,27) +

^1,6(0,87)

128,3715 =

0,247 + r,287 ) T =

^84,45

^ton

Jadi, ^beban kerja maksimum yang boleh bekerja adalah sebesar 84,45 ton.

3.6 GESER BLOK (BLOCK SHEAR)

Sebuah elemen pelat

tipis

menerima beban

tarik,

dan disambungkan dengan alat pengen- cang, tahanan dari komponen

tarik

tersebut kadang ditentukan oleh kondisi batas sobek, atau sering disebut geser

blok.

Dalam Gambar 3.10

profil

siku dengan beban

tarik,

yang dihubungkan dengan alat pengencang, dapat mengalami keruntuhan geser

blok

sepanjang potongan a-b-c. Bagian yang terarsir dalam gambar akan terlepasisobek. Keruntuhan jenis

ini

dapat

pula

terjadi pada sambungan pendek yang menggunakan dua alat pengencang atau kurang pada garis searah bekerjanya gaya.

Pengujian menunjukkan bahwa keruntuhan geser blok merupakan penjumlahan tarik leleh (atau

tarik

fraktur) pada satu irisan dengan geser

fraktur

^(atau geser leleh) pada irisan lainnya yang saling tegak lurus.

Dan

tahanan nominal

tarik

dalam keruntuhan geser

blok

diberikan oleh persamaan:

1.

Geser Leleh

- ^Tarik

^Fraktur

⁽ f-.A-- > 0,6.f,.A,,,)

3.5.a

3.5.b

T

= 0,6.f

.A-,* _f,-A,,

n ' rl fi

2.

^{Geser Fraktur}

_- ^Thrik

^{Leleh (}

_f,.A,, . 0,6.f,.A,,) Tn =0,6.f,.A,u*fy.As,

Dengan:

A_ =

Luas

kotor

akibar geser

f =

Luas

kotor

akibat tarik ,11,,

= tuu

netto akibat geser

Ai', -- Lu^,

netto akibat

tarik

f,

⁼

^{kuat tarik} f, ^{= kuat}

^leleh

Gambar 3.10 Keruntuhan Geser Blok'

aT

Tahanan nominal suaru

struktur mrik

ditentukan oleh tiga macam

tipe

keruntuhan yakni leleh

dari

penampang

brutto, fraktur dari

penampang

efektif

dan geser

blok

pada sam- bungan. Sedapat

mungkin

dalam mendisain suatu komponen

struktur tarik,

keruntuhan yang terjadi adalah leleh dari penampang bruttonya, agar diperoleh tipe keruntuhan yang daktail.

I CONTOH

3.9:

Bila

rasio beban

hidup

dengan beban

mati

adalah sama dengan

3, LID _{= 3,}

hitunglah beban kerja yang dapat

dipikul

oleh

profil L

100.100.10, dengan baut berdiameter

l6

mm yang disusun seperti dalam gambar

berikut.

BJ baja

37 ($ ₌

240,

f"

^{= 370 )}

----'>r

JA\$(/AB:

Kondisi leleh:

OT,= QAr:fr=

0'9(1920)(240)

= ^41,472

^t.on

Kondisi

fraktur:

A,t = ^l92o -

^{10(16 +}

^{2) =}

^L74O

^

^{2 {90,6 o/o AS}

A,z = ^{t92o- 2(10)(16} * 4 *

^59'

_4x40 l): ^{= urc,25} ^

^{2 {a9,4 o/o AS}

,4,

menentukan

=

^85o/o

As=

^0,85

x

1920

=

^{1632 mm2}

u = 1-r L = t- 4x50 ?8'?,

= 0,86

A, --

U'An = 0,86

x

1632

=

^{1403,52 mm2}

Q.T, -- Q.A",n

=

0,75(1403,52)370

= 38,95 ton

Jadi, tahanan rencana,

T, =

^38,95

ton

Ta, T* ₌ 1,2D +

^1,6

L

38,95 -- 1,2D + 1,6(3D) = 6D

Diperoleh

D ₌

6,49

ton

dan

L ₌

19,47 ton.

Beban kerja,

D

+

L = 6,49 +

19,47

= 25, 96 ton.

Bila

digunakan

baut

berukuran besar (jumlahnya menjadi

lebih sedikit)

atau

bila

tebal pelat sayap cukup

tipis,

maka perlu

ditinjau

keruntuhan geser blok.

I CONTOH 3.10: ^':'

Hitunglah

tahanan rensrna

komponen

str.uktur

arik berikut, yang ierbuat dari profil L

80.80.8.

Mutu

baja BJ

37.

Diameter

baut

19 mm.

I I I I I I I

I

F

I

l

l+o +

_t ,-l

col

II

o o oi

3.6

GESER BLOK

JAVAB:

Kondisi leleh:

QT,= 0Ar:f, ⁼

0,9(1230)(240)

= ^26,568 ton Kondisi

fraktur:

An =

¹²³⁰

- ^{8(19 + 2) =}

^{1062 mmz}

o,85.As= 0,85(1230)

=

^{1045,5 mm2}

u _-L90 =t-L=F?'!=0,75

A, = (J.A, =

0,75(1045,5)

=

^{784,125 mrlr2}

o.T,= o.A"'f, =

0,75(784,125)(370)

= ^21,76 ton

Periksa terhadap geser blok:

0,6.f,.A*,

= 0,6(370)(120

-

^{3,5(19 +}

^{2))(8) =}

^{8,26 ton}

f.A ₌

370(30

- ^0,5(19

⁺

^{2))(8) = 5,77 ton}

Karena

f..A,, ^<

O,6.f,.Aor, gunakan Persamaan 3.5.b, sehingga

T,=0,6.f,'A,,*frAr, =

^8,26

+

(240)(30)(8)

=

^14,02

^ton Q.T,=

^0,75

x

14,02

=

^10,515

ton

sehingga tahanan fencana, Ta

= 9,945 ton.

Keruntuhan geser

blok terjadi

karena jarak antar baut yang

kecil,

Peraruran Baja Indonesia

SNI

mensyaratkan

jarak minimal

antar alat pengencang adalah

3 ^kali

diameter nominalnya.

I CONTOH

3.11:

Hitunglah tahanan rencana dari

profil

siku 100.100.i0 pada sambungan berikut, jika mutu baja yang digunakan adalah BJ

41.

Perhitungkan pula terhadap geser blok!

JAWAB:

Kondisi

leleh:

Q.T,= QArfr=

0,9(1920)(250) =

43,2 tol

Kondisi fraktur:

Ao =

¹⁹²⁰

mm2 ''

u _-L75 =FL=Fry?=0,624

As

=

^{1920 mm2}

i

= ^{28.2 mm}

,,/

A, = ^{[J.A, =}

0,624(1920)

=

^{1198,08 mm2}

Q.T,= Q'A;f, ⁼

0,75(1198,03)(410)

= ^36'84 an

Periksa terhadaP geser blok:

Ar, =

^(200)(10)

+

^(75)(10)

= ²⁷⁵⁰

^mmz

Ar =

^100(10)

=

^{1000 mm2}

A'o = ²⁷⁵⁰

^mmz

Ao' =

^{1000 mm2}

0,6.f,.A,, =

0,6(4tO)(2750)

= 67,65 ton

f,.A*

= 410(1000) =

41

ton

0,f'f,'A* ' ^f,'A,,

^{terjadi geser}

^fraktur - ^tarik

^leleh

T,

=

0,6'f,'A,, ^* fr'Ar, = 0,6(4t0)(2750) +

(250)(1000)

=

^69'4875

ton O.T,=

^0,75

x

69,4875

=

^10,515

ton

Jadi, ^tahanan

tarik

rencana

dari profil

tersebut adalah ^sebesar

36,84 tol.

3.7 KELANGSINGAN SIBqXIUR ^TARIK

Untuk

mengurangi problem yang

terkait

dengan lendutan besar dan vibrasi, maka kom-

f".r.., *r.rti.r. ^{,r]rik hrr.r,} ''",,,Jt"'hi

^tyarat f,ekakuan' Syarat

ini

berdasarkan pada rasio

t"lr.rgrirrg.rr,

^?u

= L/r.

Dengan 1' adalah angka kelangsingan

struktur' Z

adalah panjang komponen struktur, ^sedangkan

r

adalah.iati ^jari girasi

':

= ffil ^*+'1 _^

^{diambil maksi-}

;;;;t";*k b",".rg tlrik

utama, dan 300

untuk

batang

tarik

sekunder.

I CONTOH

^3.12:

Su*

^,,.t.rk

^.rr

rangka batang dengan pembebanan sePerti Pada Sa1ba1 berikut:

peritrrsalah apakah Ur."r,g

ef .,rk,ip k,rrt

menahan_gaya-tgik yang bekerja padanya,.

jika

beban kerja merupakan

'ko-binasi

_{dari 20o/oD} da.t gb%z.:Asumsikan ^banyak baut adalah 1 baris

(0 baut =

¹⁹

^mm). Mutti

b1ja BJ 37'

15 ton

3m

15 ton

3m

3.7

KELANGSINGAN STRUKTUR TARIK

:<l--

^{15 ton}

15 ton

1

3m

2Mr=o

sAB6)-31'25(3)=o

Sas = 23,4375

ton JAVAB:

Terlebih dahulu harus dicari besar reaksi pada

titik

B serta gaya batang

AB,

dengan meng- gunakan rumus-rumus dasar

ilmu

statika.

zMr=Y

-

^RBO})

^{+ r5(3 + 6 + 9) * 7,5(6) *}

15(:4) -- 0 Ru

=

31,25

ton

Dengan cara

futter

melalui potongan 1, dapat dicari besarnya gaya batang AB:

n

15 ton

"t{-

So"

^Ro = 31,25 ^ton

Pada batang

AB

bekerja gaya

tarik

terfaktor,

{,

^sebesar:

\ ⁼

r,2(0,2)(23,4375)

+

1,5(0,8)(23,4375)

=

^{35,625 rcn}

Perilaa syarat kelangsingan batang tarik:

?L =J-319=ur,5<24o _r

mtn 2.12

Kondisi

leleh:

. _{o.T,= QfiAr=}

0,90(240)(2)(940) = 40,608 ton Kondisi fraktur:

A,

= 2(940

- ^{7(2t)) =}

^{1586 mm2}

Ambil U=0.85 ^..

or, ⁼ Q.f,.A,=

0,75(370)(0,85)(1586) =

37,41 ton

Jadi,

QT,(=

^37,41

ton) > I ⁽⁼

35.625

ton), profil

tersebut

cukup

kuat.

OK

3.8 TRANSFER GAYA PADA SAMBUNGAN

Pada umumnya lubang pada batang tarik digunakan oleh alat pengencang, baut, atau paku keling,

untuk

menrransfer gaya

dari

satu batang

tarik

ke batang

tarik

lainnya.

Anggapan

dasar:

Alat

pengencang dengan

ukuran

yang sama akan menyalurkan gaya yang sama besarnya bila diletakkan secara simetri terhadap

giris

netral komponen struktur tarik.

I ^CONTOH

^3.T2:

Hitunglah

gaya

tarik nominal malsimum dari

komponen

struktur tarik berikut ini.

Bila tebal pelat

6 mm,

diameter

baut

19

mm,

dan

mutu

bala BJ 37.

Tu, t

T,

^{I roo}

--->

t t,

Iroo

JAS[rtB:

a.

potongan

A

_n

T

₄

U T

_ft

b.

potongan

A

_n

T

_n

c.

_Potongan

A

_il

' _o'9'T'

=

0,9(1483,2)(370)

=

^{50,35 ton}

Tn ₌

50,35

I 0,9 =

^55,94

an

Jadi,

T,malsimum

adalah

47,35

ton.

l-3-1: (

Gaya l00o/o

T,)

=

^6(eoo

- ^{3(19 * 2)) = t42z}

mmz (79Vo.Ag)

=

A.f = ^U.A .f

EJA NJil

= l- ^{0^'5!^6} 3x60 > 0,9 -+ u =

^0,9

= 0,9(1422)(370)

₌

47,35 ton l-2-3-2-l: (

Gaya l00o/o

T,)

= 6(:oo - ^{5(t9 + 2)) +} 4.# =

^rc02

^{m^2}

{a9on.AS

= u.A;n

=

0,9(0,85)(18oo)(370)

= 50,95 ton l-2-2-l: (

Gaya 90Vo

T,)

=

^6(aoo

- ⁴⁽¹⁹

⁺

²⁾⁾ +,# = bD -

^{2 {84o/o.AS}

= u.A,.f,

E

o Z

,|

o o

3

,|

o

l-

oof oof

oo

t

SOAL-SOAL LATIHAN 47

ST'AL€OAL LATIHAN

; I

B&

r

I

L P-

p3-l

Sebuah batang

tarik

berukuran

l0 mm x175 mm

disambung dengan

3

buah baut berdi- ameter

25

mm.

Mutu

baja yang digunakan adalah BJ 37. Hitunglah tahanan tarik rencana batang tersebut dengan mengasumsikan

A, =

^An

10 mm

x

175 mm

..'+

P32

Gmbar ^P3.1

Sebuah batang

tarik

dari pelat berukuran 10

mm x

190

mm,

harus memikul beban mati sebesar

ll0 kN

dan beban

hidup

200

kN. Mutu

baja BJ

4l

dan diameter baut

25

mm.

Dengan mengasumsikat

A.=

^r4", periksalah kecukupan batang tersebutl 10 mm

x

190 mm

--+

P-3.3

Gambar P.3.2

Hitunglah

besarnya luas efektif,

A,,

pada

tiap-tiap

komponen

struktur tarik berikut inil

16 mm

x

125 mm 16 mm

x

125 mm

Gambar P3.3

Sebuah batang

tarik dari profil

siku tunggal seperti pada gambar (dari baja dengan mutu BJ

4l).

Jika baut yang digunakan berdiameter

22

mm,

hitunglah

tahanan

tarik

rencana dari batang tersebur,l

o oo

oot oo

ⁱ

P.3.4

Gmbar P3.4

P.3.5

^Profil

siku

100.150.10 dari baja BJ 37 disambungkan ke sebuah pelat simpul dengan baut berdiameter

25

mm. Batang

ini

^memikul beban

mati

200

kN,

beban

hidup

400

kN

serta beban angin 150

kN.

Periksalah apakah

profil siku

100.150.10 tersebut mencukupi

untuk memikul

beban-teban yang bekerjal

L 100.150.10

+t

I

I

^uul

15ol -T-

I

⁶⁰¹

I_

P.3.6

Gambar P3.5

Batang

tarik

yang terbuat

dari

pelat berukuran

6 mm x

¹²⁵

mm

disambung dengan las memanjang

di

kedua sisinya. Panjang las yang digunakan adalah 175 mm. _Jika

mutu

baja adalah BJ 41,

hitunglah

tahanan

tarik

rencananya!

Sebuah pelat berukuran 10 mm

x

250 mm dari baja bermutu BJ 37 disambungkan dpngan baut berdiameter

22 mm. Hitunglah

tahanan

tarik

rencana

dari

batang tersebut!

P.3.7

,at ,+

?;T I

50l +

I I I I I I I

COCC cooo

I I I I I

T'I

I I I I

Gambar P3.7

-*

SOAL-SOAL

LATIHAN

49

P.3.8 Profil

siku

100.100.12 disambung dengan baut trerdiameter 19

mm

seperti pada gambar.

Jika

mutu

baja yang digunakan adalah BJ 3T,berapakah tahanan

tarik

rencana dari batang tersebut?

Gambar P3.8

P.3.9

Hitunglah

tahanan geser

blok

dari suatu komponen

struktur tarik

berikut,

jika mutu

baja BJ

4l

^dan diameter baut yang

dipakai

adalah

22

mmt

-7-

60

¹

I

L.'100.100.12

+

40 Gambar P3.9

P.3.10 Hitunglah

beban

tarik

terfaktor maksimum yang dapat

dipikul

^oleh batang

tarik

berikut, dengan mempertimbangkan pengaruh geser

blok. Mutu

bal.a yang digunakan adalah BJ

37

dar, diameter

baut

19 mm.

CNP 20

60l -I-

i

100

^I

i _l

50

^I

L

Gambar P3.10

P.3.11

^Pilihlah

profil

siku yang cukup ekonomis yang dapat digunakan

untuk

batang bawah dari suatu konstruksi kuda-kuda baja (BJ

37) berikut ini.

Semua batang disambung dengan menggunakan las memanjang.

P, = ^{50 kN (tipikal)}

oo oo

u'

I^I

a)r

I

\_-/ I

-r-

lz,ts

^m

Y

B@2,75m=22m

I