Artikel Lengkap - Struktur Baja 1 Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil

Struktur Baja 1 Fakultas Teknik Program Studi Teknik Sipil

STRUKTUR BAJA  I

NAMA :IZHARUL ABDULLA

STANBUK : 2014 100 57

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

UNIVERSITAS SULAWESI TENGGARA

TAHUN 2014/2015

BATANG TARIK

A. PENGANTAR

       Batang tarik adalah batang yang mendukung tegangan tarik aksial yang diakibatkan oleh bekerjanya gaya tarik aksial pada ujung – ujunga batang.

       Kestabilan batang ini sangat baik sehingga tidak perlu ditinjau lagi dalam perencanaan Bahkan tegangan tarik batas dapat dicapai dengan mudah bila sambungan ujung direncanakan lebih kuat dari pada kekuatan batangnya.

       Ditinjau dari segi besar dan distribusi tegangannya, batang tarik merupakan batang yang paling evisien dalam hal penggunaan material baja struktur.  Sebagai  perbandingan balok dan kolom tidak memanfaatkan secara efisien karena kegagalan local dilokalisir di tempat – tempat yang bertegangan tinggi , dan tipe kegagalan tekuk selalu terjadi pada atau dibawah tegangan leleh, sedangkan kuat tarik batas material tidak pernah tercapai.Karena perencanaan yang sederhanaserta efisien dalam pemanfatan material, maka perlu diupayakan penggunaannyadalam struktur seoptimal mungkin.

       Untuk batang  tarik yang disambung dengan alat sambung baut dan paku keeling,profil baja perlu dilubangi .Lubang – lubang bagi profil baja merupakan perlemahan dan harus diperhitungkan dalam perencanaan.

       Konsentrasi tegangan pada tampang batang tarik dapat disebabkan oleh perubahan luas tampang batang missal dengan adanya lubang – lubang untuk sambungan ,bentuk tampang yang berubah atau karena bekerjanya beban terpusatdisuatu titik.

       Karena tidak ada batang yang lurus secara sempurna batang tarik dibebani secaratidak sentris.Bahkan pada keadaan tertentu menerima beban transversal sehingga profil menderita kombinasi tegangan lentur dan tarik.

       Akibat proses pedinginan yang tidak bersamaan, pada profil gilas yang dihasilkan selalu didapati tegangan sisa . Untuk batang tarik yang mempunyai  daktilitas atau keliatan yang cukup, tegangan sisa tersebut  dapat diabaikan mengingat terjadinya redistribusi tegangan pada tampang batang.

       Untuk mencegah terjadinya defleksi  yang terlalu besar serta untuk mencegah bergetarnya oleh angina tau beban getar ,maka baik untuk batang utama maupun batang sekunder kelangsinganya perlu dibatasi.

       Beban berulang dapat mengakibatkan kegagalan karena batang mengalami kelelahan. Hal ini harus diperhatikan dalam perencanaan.

B. PENGGUNAAN BATANG TARIK

        Batang tarik biasa digunakan pada struktur rangka atap, struktur jembatan rangka ,struktur jembatan gantung .Pengikat gordinga tau gantunga  balkon>pemanfaatan batang tarik telah dikembangkan untuk system dinding , struktur atap gantung dan batang prategang an struktur rangka batang bentang panjang.

        Bagi ahli struktur pemanfaatan battang tarik secara optimal ini sebenarnya masih merupakan tantangan untukdikembangkan lanjut. Keberhasilan seorang ajhli struktur dalam membuatperencanaan juga dinilai dari bagai mana ia memilih konfigurasi batang rangka sedemikian rupa sehingga dapat dihasilakn perencanaan yang benar – benar hemat bahan.

C. TIPE BATANG TARIK

       Ada beberapa tipe batang tarik yang biasa digunakan ,sebagai contohtali kawat , batang bundar dengan ujun – ujung berulir, batang mata dan plat sambungan pasak yang selanjudnya dapat dilihat pada. Batang – batang tersebut merupakan batang tarik efisien tinggi namun tidak dapat mendukung batang tekan.

       Ada juga profil – profil struktuaral dan profil tersusun seperti. Batang tipe ini terutama dipakai dalam struktur rangka batang. Batang tarik tersusun digunakan bila:

1.      Kapasitas tarik profil gilas tunggal tidak memadai

2.      Kekuatan profile tunggal tidak memadai

3.      Detail sambugan memerlukan bentuk tampang lingkar tertentu.

D. LUAS TAMPANG NETTO

       Untuk keperluan pemasangan baut atau batu keeling batang baja harus dilubangi dahulu. Lubang- lubang trsebut bagi batang tarik merupakan suatu perlemahan yang harus di perhitungkan dalam perencanaan. Adapun besarnya luas tampang netto suatuprofil yang berlubang , secara umum dapat dihitung dengan rumus- rumus berikut:

Pada potongan  A-B : An= (b-d).t

Pada potongan C-D-E-F = (b-2d).t

Pada potongan C-D-G-H =Wn.t

                                             Wn 

Dengan : d = diameter perlemahan

                b= lebar plat

t= tebal plat

Wn= lebar netto

Wg= lebar brutto

s= jarak antara pusat lubang ( searah gaya tarik)

g_{n =} Jarak antar pusat lubang (tegak lurus gaya tarik)

        Menurut spesifikasi AISC diameter pelemahan d adalah diameter baut ditambah (1/16” + 1/16”) seperenambelas yang  pertama dimaksudkan agar baut mudah diamsukan kedalam lubang , seperenambelas kedua untuk memperhitungkan kerusakan pada waktu pembuatan lubang .

Sedangkan menurut PPBBG:

Pelemahan = d baut + 1mm(untuk baut hitam )

Pelemahan= d baut + 2 mm ( untuk baut mutu tinggi )

        Untuk memperhitungkan pelemahan akibat lubang ,AISCS mengambil istilah luas nettoefektif Ae, yakni luas netto satuan tampang yang dianggap masih efektif memikul beban tarik. Adapun besaranya dapat dihitung dengan rumus berikut:

Ae= Ct . An ≤ 85 % . A brutto

Keterangan :  Ae = luas netto efektif

An = luas netto

Ct =faktor reduksi yang besaranya tergantung pada tipe profil, susunan paku keling atau pola pemasangan baut.

        Mengenai jarak antara lubang untuk profil siku dapat dihitung dengan rumus berikut

g=ga + gb-t

       Rumus An pada PPBBG sebenarnya sama dengan rumus An pada AISCS ditulis dengan cara lain

Pada potongan 1-2-4-5 : A_n =A –n . d_{l .}t

Pada potongan 1-2-3-4-5 : An = A – n. Dl.t+∑ 

Dengan : A= luas penampang bbatang utuh

t= tebal penampang

d_l = diameter lubang

n = banyaknya lubang dalm garis potongan

s₂= jarak antar sumbu lubang pada rah sejajar sumbu batang

u = jarak anata sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu batang

       Dari beberapa A_n,digunakan An yagn terkecil . dalam suatu potongan pelemahan yang diperhitungakan tidak boleh kurang daripada 15% luas penampang utuh.

E. TEGANGAN SISA

       Seperti telah dijelaskan sebelumnya ,tegangan sisa pada profil gilas disebabkan oleh proses pendinginan yang tidak bersamaan. Tegangan sisa pada suatu penampang dapat berupa tegangan tarik atau tegangan desak. Sudah barang tentu tegangan sisa yang berupa tegang tarik akan memperbesar tegangan tarik yang terjadi .

       Pada baja yang mempunyai sifat keliatan baik , bila besarnya beban tarik ditingkatkan , redistribusi tegangan akan terjadi sedemikian rupa sehingga terjadi kelelehan penuh pada tampang .Bila besarnya tegangan sisa dapat diketahui denga pasti maka pengaruh tegangan sisapada batang tarik akan mudah diperhitungakan.

F.KONSENTRASI TEGANGAN

       Konsentrasi tegangan pada tampang tarik dapat disebabkan oleh perubahan luas penampang batan g misal dengan adanya lubang – lubang untuk pemasangan baut dan paku keling . Bentuk tampang yang berubah dan gaya terpusat pada suatu titik dapat juga mnegakibatkan  konsentrasi tegangan .

       Dalam keadaan elastis,tegangan maksimun disekitar lubang dapat mencapai tegangan tiga kali tegangan rata-rata.

       Bila tegangan setempat mencapai σl, walaupun beban tarik ditingkatkan , tegangan tersebut untuk sementara tiadak dapat mungkin lagi .Namun demikian serat yang lebih luar mulai mencapai tegangan leleh. Peristiwa semacam ini dianamakan redistribusi tegangan.

       Bila tegangan tarik ditingkatkan lagi maka redistribusi tegangan akan berlanjut sampai seluruh serat akan mencapai tegangan leleh.

       Redistribusi tegangan seperti telah dijelaskan di atas hany a dapat terjadi bila material baja memiliki daktillitas atau sifat keliatan yang baik.Pada perencanaan plastis , tegangan konsentrasi tidak mempengaruhi kekuatan batnag tarik .

G. PEMBATASAN KELANGSINGAN

       Yang disebut sebagai kelangsingan batang adalah rasiao antara panjang batang dan jari- jari inersia tampang. Semakin kecil angka kelangsingan suatu batang, akan semakin tegar atau kaku batang tesebut. Sebaliknya semakin besar angka kelangsinga batang tersebut akan mudah melentur. Biak angin maupun beban getar yang berasal dari kendaraan berat dapat menyebabkan batang yang terlalu langsing tersebut akan bergetar . Batang yang terlalu langsing akan menyebabkan defleksiterlalu besar dan akan menyulitkan dalam perakitan karena batang mudah melentur. Pada kasus tertentu beban tarik dapat berubah menjadi beban tekan. Batang yan g seperti ini sangat memerlukan kekuatan yang cukup.

   Menurut PPBBG dan AISCS :

           untuk batang  utama

           untuk batang sekunder

Dengan : L=  panjang batang

i= jari- jari inersia minimum

       Menurut AREA , baik batan g utama maupun  batang sekunder kelangsingan dibatasi dengan 200. Sedangkan menurut AASHTO batang utama 200, baang sekunder 240 dan batang yang mengalami pembalikan tegangan 140.

H. TEGANGAN TARIK IJIN

       Menurut cara elastis, tegangan yang terjadi harus lebih kecil ataqu sama dengan tegangan tarik yang diijinkan .Besarnya tegangan tarik yang diijinkan biasanya masih pada daerah elastis diagram tegangan regangan uji tari baja. Hal tersebut disebabkan oleh timbulnya tegangan leleh dianggap membahayakan struktur. Besarnya teganagan ijinn dipengaruhi oleh jenis struktur gedung , struktur jembatan jalan raya dan struktur jambatan kereta api. Setiap negara juga berbeda dalam memberikan harga tegangan ijin tersebut:

1. tegangan tarik ijin σ_t pada luas brutto atau luas netto efektif batang tarik, kecuali untuk lubafng pasak :

Pada luas brutto : σ _t = 0,6 σ_t

Pada luas netto efektif : σ _t = 0,5 σ_u

Dengan : σ _t = tegangan leleh minimun

σ_u = tegangan ultimit

2. tegangan tarik ijin σ_t  untuk tampang netto pada lubang pasak dalam batang mata, plat sambuangan pasak atau batang tersusun adalah : σ _t = 0,45 σ_t. .Tegangan tarik ijin batang berulir :  σ _t = 0,30 σ_u.

Menurut PPBBG SKBI – 1.3.33-1987 :

   1.untuk penampang utuh: σ_t = σ

   2. untuk penampang berlubang : σ_t = 0,75 σ dengan σ = tegangan dasar

Menurut AASHTO – 1.7.1-1997

Pada penammpang berlubang diambil harga terkecil σ_t = 0,55 σ dan σ_t = 0,46 σ_u.untuk sementara tegangan ijin dapat ditingkatkan 30%

I. PERENCANAAN BATANG TARIK

       Berdasarkan beba tarik yang bekerja, mutu baja dan jenis profil, dapat ditentukanprofil yang kuat namun cukup hemat. Proses pemilihan ukuran profil seperti dimaksudkan diatas dinamakan perencanaan batang tarik .

        Perencanaan batang tarik yang baik harus ditinjau dari beberapa segi yakni :

1. teganagan (tress)

Ukuran profil harus dipilih sedemikian rupa sehingga tegangan yang terjjadi kurang atau sama dengan tegangan tarik ijin .Dari perbandinga tegangan tarik ijin dapat diketahuui hemat tidaknya sebuah perencanaan. Semakin dekat dengan tegangan yang terjadi dengan tegangan ijinya ,maka perencanaan semakin ekonomis .

2. Pelayanan (servicebility)

       Struktur tidak diperkenankan menunjukan prilaku yang menghawatirkan pemakai. Misalnya defleksi yang berlebihan , bergetarnya elemen struktur oleh kendaraan yang bergetar dan sebagainya . Dalam hal ini kelangsinganya harus dibatasi.

3. Sifat Keliatan (Ductility)

       Hal ini merupakan persyaratan yang sangat penting . Tampa daktilitas yang baik tidak akan terjadi distribusi yang menyebabkan hitungan menjadi sederhana khususnya pada perencanaan plastis .Sifat ini diketahui dari percobaan tarik.

4. Ketahanan (Durability)

       Ketahanan dari cuaca panas dan dingin ,korosi atau suhu yang meningkat perlu diperhatiakan.

       Khusus untuk batang tarik ,stabilitas ( stability) tidak perlu ditinjau karena baik local buckling maupun torsional buckling ,tidak mungkin terjadi pada batang ini.

       Secara umum proses perancanaan batang tarik diilustrasiakn dalam diagram alir sebagai berikut:

Keterangan : σ_tn = Tegangan ijin pada tampang netto

σ_tg= Tegangan ijin pada tampang brutto

λ =kelangsingan

        Secara pendekatan seperti tercantum dalam AS 1250-1975 dan BS 449-1969 pengaruh eksentritas tersebut dapat diperhitungakan dengan menentukan besarnya  A_o  dengan rumus – rumus sebagai berikut :

Kasus a : 

Kasus b: 

Kasus c : 

Keterangan : A₁₌ luas netto tampang kaki yang disambung

                          A_{2 =} luas tampang kaki bebas

                        A_{n =}luas netto profil

Bagikan Artikel ini

Berlangganan update artikel terbaru via email: