Laporan PjBL 2 Stuba 2 (Kel 1)

(1)

LAPORAN PJBL STRUKTUR BAJA II ELEMEN BALOK DAN KOLOM

DOSEN PENGAMPU:

Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

199601302024062002

DISUSUN OLEH:

HERDINATA SEMBIRING (21 0404 003) BLESSTA ELISA SINAGA (21 0404 011) TIUR AGNES M SIANIPAR (21 0404 012) HANA THRECHIA NAINGGOLAN (21 0404 068) NADHAL KHAIR (22 0404 119)

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2024

(2)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

JalanPerpustakaan no. 2, Kampus USU – Telp. (061) 803371 Medan 20155

TUGAS STRUKTUR BAJA II

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

i KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunianya sehingga kami masih diberikan kesempatan untuk menyelesaikan laporan ini guna memenuhi penyelesaian tugas pada mata kuliah Struktur Baja II semoga laporan ini dapat bermafaat bagi banyak orang.

Dalam penulisan laporan ini, kami tentu saja tidak dapat menyelesaikannya sendiri tanpa bantuan dari pihak lain. Oleh karena itu, saya mengucapkan terimakasih kepada dosen pengampu Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T. kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna karena masih banyak kekurangan. Oleh karena itu, kami dengan segala kerendahan hati meminta maaf dan megharapkan kritik serta saran yang membangun guna perbaikan dan penyempurnaan ke depannya.

Akhir kata kami ucapkan terima kasih dan semoga materi yang ada dalam laporan ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.

(3)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

TUGAS STRUKTUR BAJA II

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

ii DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... ii

DAFTAR GAMBAR ... iii

BAB I PENDAHULUAN ... 4

1.1 Latar Belakang ... 4

1.2 Tujuan ... 4

BAB II PEMBAHASAN ... 6

2.1 Elemen Balok Kolom ... 6

2.1.1 Tumpuan Struktur ... 7

2.1.2 Pembebanan Struktur ... 9

2.2 Metode ASD ... 11

2.3 Studi Kasus ... 14

2.4 Sketsa Portal ... 15

BAB III PERHITUNGAN ANALISIS ... 15

3.1 Perhitungan Kolom ... 15

BAB IV PENUTUP ... 25

4.1 Kesimpulan ... 25

4.2 Saran ... 26

DAFTAR PUSTAKA ... 27

(4)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

iii DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Warkop Agam Nusantasa, Jalan Abdul Hakim, Padang Bulan, Medan ... 14

Gambar 2.2 Sketsa portal ... 15

Gambar 3.1 Kolom ... 11

Gambar 3.2 Profil ... 12

(5)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

4 BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Analisis elemen balok-kolom dalam struktur portal baja menjadi penting karena portal baja sering digunakan pada bangunan bertingkat atau struktur yang memerlukan bentang lebar tanpa kolom penyangga tambahan. Portal baja merupakan sistem rangka yang dirancang untuk menahan beban gravitasi (beban mati dan hidup) serta beban lateral seperti angin atau gempa.

Dalam sistem ini, balok dan kolom harus mampu bekerja secara efektif dalam menahan beban yang diterima agar tercapai kestabilan dan keamanan struktur.

Pada elemen balok-kolom, berbagai gaya dan momen terjadi yang dapat memicu deformasi, tegangan, serta kegagalan struktural jika tidak dirancang dengan baik. Karena itu, analisis yang teliti sangat diperlukan untuk memprediksi perilaku balok dan kolom dalam portal baja. Hal ini melibatkan pemahaman mendalam tentang distribusi beban, interaksi antara elemen-elemen struktural, serta kinerja bahan baja itu sendiri. Dengan analisis yang akurat, perancang dapat memastikan bahwa portal baja memenuhi persyaratan keamanan dan kestabilan, sekaligus memaksimalkan efisiensi penggunaan material.

1.2 Tujuan

Tujuan Analisis Elemen Balok Kolom pada Portal Baja sebagai berikut:

1. Menjamin Stabilitas dan Keamanan Struktur: Analisis elemen balok-kolom bertujuan untuk memastikan bahwa struktur portal baja dapat menahan beban yang diterima tanpa mengalami kegagalan atau deformasi yang berlebihan. Tujuan ini penting untuk menghindari keruntuhan struktur dan memastikan keamanan pengguna bangunan.

2. Menganalisis Interaksi Gaya pada Struktur: Elemen balok-kolom harus mampu bekerja bersama untuk mendistribusikan gaya yang diterima, baik dari beban gravitasi maupun lateral. Dengan analisis ini, dapat ditentukan bagaimana gaya-

(6)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

5 gaya tersebut terdistribusi dalam struktur, termasuk potensi momen lentur, gaya geser, dan gaya aksial.

3. Optimasi Penggunaan Material Baja: Dengan memahami karakteristik kekuatan dan fleksibilitas baja, analisis ini juga bertujuan untuk menentukan dimensi elemen struktur yang optimal. Hal ini membantu dalam menekan biaya material tanpa mengorbankan keamanan dan kinerja struktur.

(7)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

6 BAB II

PEMBAHASAN 2.1 Elemen Balok Kolom

Dalam konstruksi bangunan menggunakan portal baja, elemen balok kolom merupakan komponen utama yang membentuk rangka struktural. Setiap elemen ini memiliki peran dan karakteristik unik untuk memastikan kekuatan, stabilitas, dan kinerja bangunan, terutama dalam menghadapi berbagai jenis beban (gravitasi maupun lateral). Berikut penjelasan mengenai masing-masing elemen dan fungsinya dalam portal baja:

1. Elemen Balok pada Portal Baja: Balok pada portal baja adalah komponen horizontal yang bertindak sebagai elemen utama penyangga beban. Balok menerima beban yang berasal dari lantai atau beban lainnya dan menyalurkannya ke kolom. Dalam struktur baja, balok dirancang untuk menahan gaya lentur (momen) yang dihasilkan oleh beban yang bekerja tegak lurus terhadap sumbu balok. Tipe balok yang umum digunakan dalam portal baja adalah profil I-beam atau wide flange (WF), yang memiliki kekuatan tinggi terhadap momen lentur dan tegangan geser. Balok dalam portal baja juga harus memiliki kekakuan yang memadai untuk mencegah deformasi yang berlebihan.

2. Elemen Kolom pada Portal Baja: Kolom adalah komponen vertikal yang menyalurkan beban dari balok ke fondasi. Kolom pada portal baja dirancang untuk menahan gaya aksial (tekan) dan momen lentur akibat beban lateral seperti angin atau gempa. Kolom dalam portal baja biasanya juga menggunakan profil I atau WF, yang memberikan kekuatan dan stabilitas tinggi. Selain itu, kolom portal baja harus cukup kuat untuk menahan gaya geser akibat beban lateral. Kekuatan dan stabilitas kolom menjadi sangat penting karena kegagalan kolom dapat menyebabkan keruntuhan keseluruhan struktur.

(8)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

7 2.1.1 Tumpuan Struktur

Tumpuan pada kolom portal baja adalah komponen yang menghubungkan ujung kolom dengan pondasi atau lantai dasar bangunan. Tumpuan ini berperan penting dalam menahan beban dan memberikan kestabilan pada struktur. Tumpuan pada kolom portal baja harus dirancang untuk menahan berbagai gaya, seperti gaya aksial (tekan), geser, dan momen lentur. Dalam konteks desain portal baja, ada beberapa tipe tumpuan yang umumnya digunakan:

1. Tumpuan Sendi (Pinned Support):

• Karakteristik: Pada tumpuan sendi, kolom hanya dapat menahan gaya aksial dan geser tanpa menahan momen lentur. Artinya, kolom memiliki kebebasan untuk berputar di tumpuan, sehingga beban momen tidak diteruskan ke pondasi.

• Penggunaan: Tumpuan sendi cocok digunakan pada bangunan yang tidak memerlukan kekakuan tinggi, seperti bangunan gudang atau pabrik dengan bentang panjang yang tidak mengalami banyak beban lateral. Tumpuan ini lebih mudah dan ekonomis untuk dipasang karena tidak memerlukan pelat sambungan atau baut yang kuat untuk menahan momen.

• Kelebihan: Sederhana dalam desain dan instalasi, serta lebih ekonomis.

• Kekurangan: Tidak memberikan kekakuan lateral sehingga kurang efektif jika terdapat beban lateral besar seperti angin atau gempa.

2. Tumpuan Jepit (Fixed Support):

• Karakteristik: Tumpuan jepit mampu menahan gaya aksial, geser, dan momen lentur. Pada tumpuan ini, kolom diikat kuat pada pondasi sehingga tidak bisa berputar. Karena kemampuannya menahan momen, tumpuan ini memberikan kekakuan yang tinggi pada struktur portal baja.

(9)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

8

• Penggunaan: Tumpuan jepit sering digunakan pada bangunan yang membutuhkan kestabilan tinggi terhadap beban lateral, seperti gedung bertingkat atau struktur yang berpotensi terkena beban angin dan gempa.

• Kelebihan: Memberikan kekakuan yang tinggi sehingga meningkatkan stabilitas struktur terhadap beban lateral.

• Kekurangan: Biaya konstruksi lebih tinggi karena membutuhkan sambungan yang kuat dan pengelasan yang lebih besar pada area tumpuan.

3. Tumpuan Rol (Roller Support):

• Karakteristik: Tumpuan rol memungkinkan pergerakan horizontal pada kolom sekaligus menahan gaya aksial dan geser, tetapi tidak menahan momen lentur. Biasanya, tumpuan rol tidak digunakan sebagai tumpuan utama pada kolom portal baja, tetapi lebih sebagai tumpuan tambahan untuk mengakomodasi pergerakan yang disebabkan oleh perubahan suhu atau efek lainnya.

• Penggunaan: Tumpuan ini lebih umum digunakan dalam struktur jembatan atau rangka baja yang mengalami ekspansi atau kontraksi termal.

• Kelebihan: Mengurangi tegangan akibat ekspansi atau kontraksi termal pada struktur.

• Kekurangan: Tidak memberikan kekakuan lateral karena tidak mampu menahan momen lentur.

4. Tumupan Bebas

Tumpuan bebas atau sering juga disebut tumpuan rol adalah jenis tumpuan pada kolom yang memungkinkan pergerakan horizontal (translasi) tetapi tetap menahan gaya vertikal (aksial) dan sebagian gaya geser. Pada struktur portal baja, tumpuan bebas biasanya digunakan sebagai tambahan untuk

(10)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

9 mengakomodasi perubahan panjang kolom atau balok yang disebabkan oleh berbagai faktor seperti perubahan suhu, beban dinamis, atau beban lateral 2.1.2 Pembebanan Struktur

Portal baja adalah struktur rangka yang dirancang untuk menahan berbagai jenis beban, baik beban vertikal (gravitasi) maupun beban lateral, seperti angin dan gempa.

Pembebanan pada portal baja adalah hal penting dalam proses perancangan, karena menentukan dimensi elemen, ketahanan sambungan, dan kekakuan struktur. Berikut adalah jenis-jenis beban utama yang perlu diperhitungkan dalam portal baja:

1. Beban Gravitasi (Vertikal)

• Beban Mati (Dead Load): Beban mati adalah beban tetap yang terdiri dari berat sendiri elemen struktur (balok, kolom, dan sambungan) serta komponen bangunan lainnya seperti atap, dinding, dan lantai. Beban ini umumnya dihitung berdasarkan berat material yang digunakan dalam portal baja.

• Beban Hidup (Live Load): Beban hidup adalah beban yang sifatnya tidak tetap atau berubah-ubah, seperti aktivitas penghuni, peralatan, dan furnitur. Standar pembebanan beban hidup biasanya ditentukan oleh peraturan atau standar bangunan (misalnya, SNI 1727:2013 di Indonesia) dan bergantung pada fungsi bangunan.

2. Beban Angin (Wind Load)

• Beban angin adalah gaya lateral yang bekerja secara horizontal pada bangunan. Pada portal baja, beban angin menyebabkan terjadinya momen lentur pada kolom dan balok. Portal baja harus dirancang agar memiliki kekakuan lateral yang cukup untuk menahan beban angin, terutama pada bangunan yang tinggi atau berlokasi di daerah dengan kecepatan angin tinggi.

(11)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

10

• Beban angin pada portal baja diperhitungkan berdasarkan tekanan angin yang diterima bangunan. Standar pembebanan angin di Indonesia merujuk pada SNI 1727:2013 atau standar internasional seperti ASCE 7.

3. Beban Gempa (Seismic Load)

• Beban gempa adalah gaya lateral akibat aktivitas seismik yang berpotensi menyebabkan deformasi besar pada struktur. Pada bangunan portal baja, beban gempa menyebabkan gaya lateral dan momen besar pada kolom dan sambungan. Oleh karena itu, desain portal baja harus memastikan struktur memiliki ketahanan dan fleksibilitas yang cukup terhadap gaya gempa.

4. Beban Salju dan Beban Hujan (Snow and Rain Load)

• Beban Salju: Meskipun jarang terjadi di Indonesia, beban salju bisa menjadi faktor penting pada portal baja di daerah dengan curah salju tinggi. Beban salju dihitung berdasarkan ketebalan salju yang terakumulasi di atap.

• Beban Hujan: Beban hujan penting pada struktur dengan atap yang datar atau memiliki sistem drainase yang kurang baik. Akumulasi air hujan di atap dapat menambah beban vertikal yang signifikan pada portal baja. Beban ini dihitung dengan mempertimbangkan intensitas curah hujan dan kapasitas drainase.

5. Beban Termal (Thermal Load)

• Beban termal dihasilkan oleh ekspansi atau kontraksi elemen baja karena perubahan suhu. Pada portal baja, perubahan suhu dapat menyebabkan pergerakan horizontal atau vertikal pada balok dan kolom. Tumpuan dan sambungan dalam portal baja harus didesain untuk mengakomodasi pergerakan ini guna menghindari tegangan berlebih.

• Beban termal diperhitungkan berdasarkan fluktuasi suhu lingkungan dan koefisien ekspansi termal dari baja.

6. Beban Khusus atau Beban Dinamis (Dynamic Load)

(12)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

11

• Beban dinamis adalah beban yang berubah secara cepat dan berulang, seperti getaran mesin atau dampak kendaraan pada bangunan industri. Pada struktur portal baja, beban dinamis ini menyebabkan fluktuasi tegangan dan deformasi, yang dapat memicu kelelahan material (fatigue) pada baja. Beban dinamis perlu diperhitungkan pada bangunan dengan aktivitas yang melibatkan pergerakan besar atau getaran.

2.2 Metode ASD

Metode Allowable Stress Design (ASD) adalah salah satu pendekatan desain struktur baja yang mengutamakan keamanan struktur melalui pembatasan tegangan pada material agar tidak melampaui batas izin yang telah ditentukan. Dalam analisis portal baja, metode ASD berfokus pada penghitungan tegangan yang terjadi pada elemen-elemen struktur (seperti balok dan kolom) akibat berbagai jenis beban. Tegangan yang terjadi pada elemen tersebut harus lebih kecil dari tegangan izin yang sudah ditetapkan untuk memastikan keamanan struktur.

Metode ASD masih digunakan hingga saat ini, terutama untuk bangunan yang relatif sederhana atau bangunan di mana kontrol tegangan sangat diutamakan. Di Indonesia, standar terkait dapat ditemukan dalam SNI 1729:2015, Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural.

Langkah-Langkah dalam Analisis Portal Baja dengan Metode ASD 1. Identifikasi Beban dan Kombinasi Beban

• Langkah pertama adalah menentukan berbagai jenis beban yang bekerja pada portal baja, seperti beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban gempa, serta kombinasi bebannya. Kombinasi beban dihitung berdasarkan SNI 1727:2013, yang memberikan aturan untuk menentukan skenario terburuk pada struktur.

2. Penghitungan Gaya-Gaya Dalam (Internal Forces)

(13)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

12

• Setelah beban diterapkan, gaya dalam seperti momen lentur, gaya aksial, dan gaya geser pada elemen-elemen struktur (balok dan kolom) dihitung. Perhitungan gaya dalam ini biasanya dilakukan dengan metode analisis struktur seperti metode gaya atau metode perpindahan, atau dengan bantuan perangkat lunak (misalnya, SAP2000 atau ETABS).

3. Penghitungan Tegangan yang Terjadi pada Elemen Struktur

• Berdasarkan gaya-gaya dalam yang diperoleh, tegangan pada setiap elemen dihitung menggunakan rumus dasar tegangan:

➢ Tegangan Aksial (σ): σ=PA\sigma = \frac{P}{A}σ=AP

▪ Di mana PPP adalah gaya aksial dan AAA adalah luas penampang.

➢ Tegangan Lentur (σ): σ=MS\sigma = \frac{M}{S}σ=SM

▪ Di mana MMM adalah momen lentur dan SSS adalah modulus penampang.

➢ Tegangan Geser (τ): τ=VAv\tau = \frac{V}{A_v}τ=AvV

▪ Di mana VVV adalah gaya geser dan AvA_vAv adalah luas penampang geser.

4. Perbandingan Tegangan Terjadi dengan Tegangan Izin (Allowable Stress)

• Setelah tegangan pada elemen struktur dihitung, tegangan tersebut dibandingkan dengan tegangan izin atau tegangan maksimum yang diizinkan untuk material baja yang digunakan. Tegangan izin biasanya merupakan persentase dari tegangan leleh baja (yield stress), dengan faktor keamanan yang ditentukan.

• Untuk elemen yang mengalami kombinasi gaya, misalnya kombinasi tegangan aksial dan lentur, maka perlu dilakukan perhitungan interaksi tegangan dengan menggunakan persamaan interaksi.

5. Verifikasi Kapasitas Elemen Struktur

(14)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

13

• Jika tegangan yang dihitung (hasil dari perbandingan gaya dalam terhadap penampang) berada di bawah tegangan izin, maka elemen tersebut dianggap aman.

Jika tidak, perlu dilakukan penyesuaian dimensi penampang atau material elemen untuk memenuhi persyaratan ASD.

(15)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

14 2.3 Studi Kasus

Warkop Agam Nusantasa, Jalan Abdul Hakim, Padang Bulan, Medan

Gambar 2.1 Warkop Agam Nusantasa, Jalan Abdul Hakim, Padang Bulan, Medan

(16)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

15 2.4 Sketsa Portal

Gambar 2.2 Sketsa portal

BAB III

PERHITUNGAN ANALISIS 3.1 Perhitungan Kolom

1. Idealisasi pembebanan P_D = 60^kg

mx 15,0113 m = 900,7 kg = 0,075 m x 15,0113 m x 50^kg

m² = 56,3 kg P_D = 900,7 kg + 56,3 kg = 957 kg = 9,57 kN P_L = 100^kg

mx 15,0113 m = 1501,43kg = 15 kN Diketahui :

P_D = 9,57 kN P_L = 15 kN

(17)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

16 M_d1 = 300

25 =9,57

x = 0,8kNm M_d2 = 300

30 =9,57

x = 0,96kNm M_l1 = 600

60 =15

x = 1,5kNm M_d2 = 600

75 =15

x = 1,88kNm L = 6 m

Diketahui :

Mutu Baja = BJ 37 Fy = 240

Fu = 370

K teoritis = 0,5 (karena jepit − jepit) K Desain = 0,65

Maka

K_lx = 0,65 x 6 m = 3,9 m = 3900 mm K_ly = 0,65 x 6 m = 3,9 m = 3900 mm 2. Properti Penampang

Data Profil (IWF 150.75.5.7) A = 458 mm

B = 75 mm t_w = 5 mm t_f = 7mm r = 8 mm

(18)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

17 E = 200.000 MPa

G = 8 × 10⁴ MPa I_x = 666 × 10⁴ mm⁴ I_y = 495 × 10³ mm⁴ S_x = 888 × 10³ mm² S_y = 132 × 10² mm² A_g= 1785 mm² 3. Beban terfaktor

Pu = 1,2D + 1,6P₂

= 1,2(9,57) + 1,6(15) = 35,5 kN → P_r

Mu₁ = 1,2MD₁+ 1,6ML₁ = 1,2(0,8) + 1,6(1,5) = 3,4 kNm → M₁ Mu₂= 1,2MD₂+ 1,6ML₂ = 1,2(0,96) + 1,6(1,88) = 4,2 kNm → M₂

4. Faktor Pembesaran Momen akibat P-

Pe₁ = ^π²^EI

(Lc₁)²

= ^(π²^)(2.10⁵^)(666.10⁴⁾

(1.6000)²

Pe₁ = 116180 N → 116,18 kN C_m= 0,6 − 0,4 (− (^3,4

4,2)) = 0,92

(19)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

18 B₁ = ^cm

1−∝(_Pe1^Pr)≥ 1 = ^0,92

1−1(_116,18^35,5 )≥ 1 = 1,33 ≥ 1

Maka, efek P-D tidak menentukan sehingga Mr=Mu dan Pr=Pu

5. Properti Geometri Penampang Tekan A = 1785 mm²

Iy = 495.10³mm⁴ Ix = 666.10⁴mm⁴ r_x = √^Ix

A

= √^666.10⁴

1785 = 61,1 mm r_y = √^Iy

A

= √^495.10³

1785 = 16,7 mm J =¹

3bt³ J =¹

3(2 x b x tf³+ h x tw³) J = 22816,6 mm⁴

Cw =^Iyho²

4 → ho adalah jarak titik berat sayap = ^(495.10³)(d−2 x 0,5 tf)²

4

= ^(495.10³)(150−2 x 0,5.7)² 4

= 2530563750 mm⁶

Ix + Iy = (666.10⁶) + (495.10⁶)

(20)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

19 = 7155000 mm⁴

6. Klasifikasi Penampang

• Flanges λ =^b

t = ^{0,5 x 75}

7 = 5,4

λr = 0,56√_fy^E = 0,56√^2.10⁵

240

= 16,17

Karena <r→Profil non langsing

• Web λ = ^h

tw=^{150−2 x 7}

5 = 27,2

λr = 1,49√_fy^E = 1,49√^2.10⁵

240

= 43,01

Karena <r→Profil non langsing

(21)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

20 7. Tegangan Kritis Tekuk-Lentur

a. Jika ^Lc

r ≤ 4,71√_fy^E(atau^Fy

Fe≤ 2,25) , 𝑚𝑎𝑘𝑎

Fcr = [0,658^Fy^Fe] Fy b. Jika ^Lc

r > 4,71√^E

fy(atau^Fy

Fe> 2,25) , maka Dengan Fcr = 0,877 Fe

Fe = ^π²^E

(^Lc_r)²

Maka,

Lc

r = 3900

8 = 487,5 > 4,71√E fy Jadi digunakan

Fcr = 0,877. Fe Fcr = 0,877. 8,3 Fcr = 7,3 MPa Fe =^(3,14)²^(2.10⁵⁾

(487,5)² = 8,3 8. Tegangan Kritis Tekuk Puntir

Fe = (^π²^ECw

Lcz + GJ) ( ¹

Ix+Iy) Fe = (^3,14²^(2.10⁵)(2530563750)

(3900)² ) ( ¹

7155000) Fe = 45,9

Fcr = [0,658^Fy^Fe] Fy

(22)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

21 = [0,658

240 45,9] 240

Fcr = 26,1 MPa

9. Kuat Tekan Nominal Kolom Profil WF

Fcr Tekuk Puntir > Fcr Tekuk lentur, maka tekuk yang terjadi adalah tekuk lentur.

Sehingga kuat tekan nominalnya adalah P_n = F_cr. A

P_n = (7,3)(1785) P_n = 13030,5 N P_n = 13,03 kN Maka,

P_c = ∅P_n

= 0,9 x 13,03 kN = 11,73 kN

10. Kuat Lentur Penampang pada Kondisi Plastis Z_x= bt(d − t) + 0,25 wh²

= 75.7(150 − 7) + 0,25.5. 136² = 98195 mm³

Mp = Zx. Fy Mp = 98195.240

Mp = 23566800 Nmm = 23,57 kNm → terhadap sumbu kuat 11. Cek klasifikasi Profil

λ_pf = 0,38√^E

fy= 0,38√^2.10⁵

240 = 10,97

1 2bf

tf =

1 2(75)

7 = 5,4 < λ_Pf

(23)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

22 λ_rf= 1,0√^E

fy= 1,0√^2.10⁵

240 = 28,87 Karena pf<rf→Profil kompak 𝜆_𝑃𝑤 = 3,76√_𝑓𝑦^𝐸 = 3,76√^2.10⁵

240 = 108,54

ℎ 𝑡𝑤= ¹³⁶

5 = 27,2

𝜆_𝑟𝑓 = 5,70√_𝑓𝑦^𝐸 = 5,70√^2.10⁵

240 = 164,54 Karena Pw<rf→Profil kompak

12. Kekuatan Lentur Nominal (Mn) a. Kondisi leleh (yield)

Mn=Mp=FyZx

= 240 = 2356680 Nmm = 23, 57 kNm b. Kondisi Tekuk Torsi Lateral

Lp = 1,76ry√^E

fy= 1,76(16,7)√^2.10⁵

240 = 848,5mm ≈ 0,8m

Lr = 1,95rts√( ^Jc

Sx.ho) + √( ^Jc

Sxho)²+ 6,76 (^0,7Fy

E )² rts² =^√Iy.Cw

Sx

rts² =^√495.10⁵)(2530563750

88800

rts² = √398,6 rts = 19,97 mm Maka,

J =^(2b.tf³^)+(d.tw³⁾

3

(24)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

23 J =^(2.75.7³^)+(150.5³

3

J = 1103850 mm⁴ Sehingga,

Lr = 1,95rts√( ^Jc

Sx.ho) + √( ^Jc

Sxho)²+ 6,76 (^0,7Fy

E )² Lr =

1,95(19,97) ^2.10⁵

(0,7)(240)√( ^1103850

8880000.143) + √( ^1103850

8880000.143)²+ 6,76 (^0,7.240

2.10⁵ )²

Lr = 19331,4 mm ≈ 19,33 m

13. Menghitung Faktor Cb untuk memasukkan Pengaruh bentuk momen dua pertambahan lateral Asumsi lb= 50m, Lp < Lb ≤ Lr ; Mn ≤ Mp

Maka,

Cb = 12,5 Mmax

2,5Mmax + 3MA + 4MB + 3MC

Cb = 12,5(4,2)

2,5(4,2) + 3(3,62) + 4(3,82) + 3(4,03) Cb = 1,08

14. Momen Nominal Terhadap Kondisi Batas Tekuk Lateral

(25)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

24 Karena Lp < Lb ≤ Lr, maka

Sehingga dapat dihitung,

Mn = Cb [Mp − (Mp − 0,7FySx) (^Lb−Lp

Lr−Lp)] ≤ Mp

Mn = 1,08 [23,57 − (23,57 − 0,7(240)(8880000)) ( ^6−0,8

19,33−0,8)]

Mn = 4521428 ≤ Mp , Mp artinya terjadi tekuk lateral

15. Kuat Lentur Balok

Mc = ∅Mn = 0,9 x 4521428 = 4069285,2 Nmm = 4,07 kNm 16. Bedasarkan Kriteria H1

Pr

Pc= 35,5 11,73= 3 Karena

Pr

Pc∅ ≥ 0,2 maka ^Pr

Pc+⁸

9(^Mrx

Mcx+^Mry

Mcy) ≤ 1,0

35,5 11,73+⁸

9( ^4,2

4069285,2+ ^3,4

4069285,2) ≤ 1,0 3,02 > 1,0 (TIDAK OK)

(26)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

25 BAB IV

PENUTUP 4.1 Kesimpulan

Dapat disimpulkan bahwa perhitungan elemen balok kolom adalah langkah krusial dalam proses perancangan dan pembangunan infrastruktur, seperti gedung, jembatan, dan elemen-elemen struktural lainnya. Melalui analisis yang menyeluruh, para insinyur dapat memahami perilaku elemen struktur saat menerima berbagai jenis beban, baik statis maupun dinamis, sehingga dapat memastikan keselamatan, stabilitas, dan efisiensi penggunaan material dalam sebuah proyek konstruksi. Membantu menjamin bahwa desain struktur dapat menahan berbagai beban tanpa mengalami kegagalan, sehingga menjaga keselamatan penggunanya.

Dengan melakukan analisis yang tepat, penggunaan material dapat dioptimalkan, mengurangi biaya konstruksi, dan menghindari pemborosan material yang tidak perlu. Tetapi pada perhitungan elemen kolom diatas tidak memenuhi syarat untuk menahan tekuk akibat beban yang terjadi pada portal baja tersebut.

Solusi yang dilakukan Jika profil kolom tidak mampu menahan beban, adalah sebagai berikut:

1. Perbesar Dimensi Profil – Gunakan profil yang lebih besar.

2. Gunakan Material Lebih Kuat– Pilih baja berkekuatan tinggi.

3. Tambah Penampang Kolom – Tambahkan pelat atau profil pada kolom.

4. Tambahkan Pengaku (Bracing)– Untuk mengurangi beban langsung pada kolom.

5. Stabilkan Tumpuan Kolom – Pastikan tumpuan kokoh dan merata.

6. Evaluasi Beban– Pastikan beban yang diperhitungkan sesuai.

7. Kurangi Slenderness– Pilih profil lebih stabil atau kurangi panjang efektif.

(27)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

26 4.2 Saran

Teknik sipil dan struktural sebaiknya terus mengembangkan keahlian dalam menggunakan perangkat lunak analisis struktur terbaru dan memahami metodologi desain yang sesuai dengan standar terbaru. Ini akan meningkatkan kemampuan mereka dalam menganalisis struktur secara lebih akurat dan efisien.

(28)

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

Dosen Pembimbing : Muthiah Putrilan Syamnah Harahap S.T., M.T.

27 DAFTAR PUSTAKA

American Institute of Steel Construction (AISC). (2016). Steel Construction Manual, 15th Edition

SNI 1729:2015, Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural, Badan Standardisasi Nasional (BSN), Indonesia.

SNI 1727:2013, Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain, Badan Standardisasi Nasional (BSN), Indonesia.

SNI 1726:2019, Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa untuk Struktur Bangunan Gedung dan Non Gedung, Badan Standardisasi Nasional (BSN), Indonesia.