STRUKTUR BAJA DASAR
PENDAHULUAN •
SNI 1729:2015 – Spesifikasi Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural
(untuk selanjutnya disebut saja SNI 2015 dan AISC 360-10 disebut AISC 2010) •
Metode Desain :
Desain harus dibuat sesuai dengan dengan ketentuan ketentuan Desain Faktor Beban Beban dan Ketahanan Ketahanan (DFBK) atau dengan ketentuan untuk Desain Kekuatan Izin (DKI). Kedua metode ini berdasarkan prinsip perencanaan pada kondisi batas ( limit states ). Dua kategori kategori kondisi kondisi batas batas : kekuatan ( ultimate limit state, strength limit state ) dan kemampua kemampuan n layan layan (serviceability limit state ). - Kekuat Kekuatan an :
kekuatan yang diperlukan ≤ kekuatan tersedia
1. Desain Desain Faktor Faktor Beban Beban dan dan Ketaha Ketahanan nan (DFBK) (DFBK) : Resistance Factor Design Design (LRFD) atau Load and Resistance
adal adalah ah meto metode de yang ang memp mempro ropo pors rsik ikan an komp kompon onen en stru strukt ktur ur sede sedemi miki kian an rupa rupa sehingga sehingga kekuatan kekuatan desain desain sama atau melebihi melebihi kekuatan kekuatan perlu perlu komponen komponen akibat akibat aksi aksi kombin kombinasi asi beban beban DFBK DFBK
kekuatan perlu ≤ kekuatan desain desain faktor beban * beban ≤ faktor tahanan * k ekuatan ekuatan Ru ≤ ϕRn ϕ Rn dimana : Ru
= kekuatan perlu → dihitung dengan menggunakan kombinasi beban DFBK atau DFBK atau efek beban
ϕRn
= kekuatan de desain (design strength )
ϕ
= faktor tahanan ( resistance factor ), ), faktor reduksi kekuatan
PENDAHULUAN
1
STRUKTUR BAJA DASAR
→ faktor yang memperhitungkan deviasi kekuatan nominal yang tidak dapat dihindari terhadap kekuatan aktual dan demi cara serta konsekuensi kegagalan → umumnya ϕ < 1 Rn
= kekuatan nominal (nominal strength )
2. Desain Kekuatan Ijin (DKI) : atau Allowable Strength Design (ASD) adalah metode yang memproporsikan komponen struktur sedemikian rupa sehingga kekuatan izin sama dengan atau melebihi kekuatan perlu dari komponen akibat aksi kombinasi beban DKI
kekuatan perlu ≤ kekuatan i jin Ra ≤
Rn Ω
dimana : Ra
= kekuatan perlu → dihitung dengan menggunakan kombinasi be ban DKI atau efek beban
Rn Ω
Ω
= kekuatan ijin (allowable strength ) = faktor keamanan (safety factor ) → faktor yang memperhitungkan deviasi kekuatan aktual terhadap kekuatan nominal, deviasi beban aktual terhadap beban nominal, ketidakpastian dalam analisis yang mengubah beban menjadi efek beban, dan demi cara dan konsekuensi kegagalan → umumnya Ω > 1
Rn
= kekuatan nominal (nominal strength)
Apabila dinyatakan dengan tegangan : (istilah lama, yaitu ASD = allowable stress design )
tegangan maksimum yang terjadi ≤ tegangan yang diijinkan f ≤ F
PENDAHULUAN
2
STRUKTUR BAJA DASAR
atau :
σ ≤ σ dimana : f , σ = tegangan yang terjadi F, σ = tegangan yang diijinkan
Metode ini dinamakan Desain Tegangan Ijin (dinamakan juga elastic design, working stress design )
Beberapa besaran harga Ω dan ϕ : ϕ
Komponen
Ω
1. Kekuatan Tarik : *)
a). Leleh tarik penampang bruto
0,90
1,67
b). Fraktur tarik penampang neto
0,75
2,00
0,90
1,67
*)
0,90
1,67
*)
2. Kekuatan Tekan : Tekuk lentur, tekuk torsi, tekuk torsi-lentur 3. Kekuatan Lentur *) AISC 2010 : Harga Ω sebenarnya 1
2 3
=
5 3
, dibulatkan menjadi 1,67
Secara umum hubungan antara Ω dan ϕ adalah : Ω=
1,5
Contoh : Apabila ϕ = 0,90 maka Ω =
1,5 0,90
= 1,67; bila ϕ = 0,75 maka Ω =
1,5 0,75
= 2,00
Kekuatan Perlu : Kekuatan perlu komponen struktur dan sambungan harus ditentukan melalui analisis struktur untuk kombinasi beban yang sesuai dengan SNI 2015 Pasal B2. Desain boleh dilakukan dengan analisis elastis, analisis inelastis atau analisis plastis.
PENDAHULUAN
3
STRUKTUR BAJA DASAR
- Kemampuan Layan : Sistem struktur dan komponennya harus memiliki kekakuan yang cukup untuk membatasi lendutan, simpangan lateral, getaran atau deformasi lain agar tidak melampaui persyaratan kinerja serta fungsi bangunan dan kenikmatan penghuni bangunan. Persyaratan desain kemampuan layan dijelaskan dalam SNI 2015 Bab L dan ASCE Lampiran C (Serviceability Considerations ) dan Penjelasan Lampiran C. Kemampuan layan dihitung berdasarkan beban nominal, misal untuk beban vertikal : D + L atau L saja
•
Kombinasi Beban (Load Combination) Statis :
Berdasarkan SNI 1727:2013 dan ASCE / SEI 7-10 : 1. Kombinasi Beban DFBK (LRFD Load Combination) : Kombinasi beban pada peraturan bangunan gedung yang berlaku dimaksudkan untuk desain kekuatan (desain faktor beban dan ketahanan).
Faktor beban pada kombinasi linier pembebanan tidak ada simbolnya secara khusus. 2. Kombinasi Beban DKI (ASD Load Combination) : Kombinasi beban dalam peraturan bangunan yang berlaku untuk desain kekuatan izin (desain tegangan izin).
Faktor diatas bukan merupakan faktor beban.
PENDAHULUAN
4
STRUKTUR BAJA DASAR
•
Besaran Material :
- Tegangan : Fy = tegangan leleh minimum yang disyaratkan (MPa) → yield stress Fu = kekuatan tarik minimum yang disyaratkan (MPa) → ultimate tensile strength Besarnya Fy dan Fu tergantung dari mutu baja, misal untuk baja ASTM A36 (atau disingkat A36) : Fy = 36 ksi (= 36000 psi) dan Fu = 58 ̴ 80 ksi (= 58000 ̴ 80000 psi) → ksi = kips per square inch psi = pounds per square inch
Tabel Fy dan Fu untuk beberapa mutu baja
(Segui, 2013)
PENDAHULUAN
5
STRUKTUR BAJA DASAR
(Bambang Suryoatmono, 2015) - Modulus Elastisitas (Modulus Young) : E = 200000 MPa (29000 ksi)
- Rasio Poisson : υ = 0,30
PENDAHULUAN
6
STRUKTUR BAJA DASAR
- Modulus Geser : G=
E 2(1 + υ)
→ diambil 77200 MPa (= 11200 ksi) - Koefisien muai panjang : o
α = 0,00065 / 100 F , atau -6
o
= 6,5 * 10 / F o
-6
o
= 0,0000117 / C (= 11,7 * 10 / C)
PENDAHULUAN
7
STRUKTUR BAJA DASAR
•
Bagian-bagian Struktur :
- Member (batang) → dinamakan juga komponen - Joint (titik buhul) - Support (tumpuan)
Komponen terdiri atas elemen-elemen (atau elemen adalah penyusun komponen)
elemen sayap atas
elemen badan
elemen sayap bawah
elemen kaki
Gb Contoh elemen (dengan notasi menurut tabel profil Gunung Garuda)
PENDAHULUAN
8
STRUKTUR BAJA DASAR
•
Penampang Profil Baja :
Ada 2 macam metode pembuatan penampang profil baja : - Hot-Rolled (giling panas) - Cold-Form (bentukan dingin)
SIFAT PENAMPANG HOT-ROLLED : Sumbu X → sumbu kuat Sumbu Y → sumbu lemah d → tinggi profil (penampang) bf → lebar atau lebar sayap ( flange) tf → tebal sayap tw → tebal badan (web) r
→ jari-jari kelengkungan
Profil sistem Metrik : W500x200 → penampang IWF (I Wide Flange = sayap lebar) dengan tinggi penampang 500 mm dan lebar 200 mm W250x125 → - seri 1 : tinggi penampang 248 mm dan lebar 124 mm - seri 2 : tinggi penampang 250 mm dan lebar 125 mm
PENDAHULUAN
9
STRUKTUR BAJA DASAR
W350x350 → H Beam → penampang IWF dengan tinggi = lebar sayap yaitu d = bf = 350 mm
L50x50x5
→ penampang siku sama kaki (equal angle) dengan panjang kedua kaki 50 mm dan tebal 5 mm
PENDAHULUAN
10
STRUKTUR BAJA DASAR
L125x75x10 → penampang siku tidak sama kaki ( unequal angle) dengan panjang kaki 125 mm dan 75 mm , tebal 10 mm
Catatan : standar satuan panjang pada struktur baja adalah mm
Profil sistem US : W27X114 → penampang IWF dengan tinggi penampang 27 inci dan berat 114 lb/ft
C12x30
→ penampang kanal dengan tinggi penampang 12 inci dan berat 30 lb/ft
PENDAHULUAN
11
STRUKTUR BAJA DASAR
•
Faktor Konversi :
PENDAHULUAN
12
STRUKTUR BAJA DASAR
Tabel Simbol Latin
PENDAHULUAN
13
STRUKTUR BAJA DASAR
•
Daftar Pustaka :
1). Alan Williams (2011), Steel Structures Design ASD/LRFD, The McGraw-Hill, USA. 2). American Institute of Steel Construction. (2010), ANSI/AISC 360-10 : Specification for Structural Steel Buildings, Fourth Printing 2015, Chicago, Illinois, USA. 3). American Institute of Steel Construction (2011), Design Examples Version 14.2, Revision 2016, USA. 4). American Society of Civil Engineers. (2010), ASCE/SEI 7-10 : Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, Virginia, USA. 5). Badan Standarisasi Nasional. (2013), Beban Minimum untuk Perancangan Bangunan Gedung dan Struktur Lain, SNI 1727:2013, Jakarta, Indonesia. 6). Badan Standarisasi Nasional. (2015), Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural, SNI 1729:2015, Jakarta, Indonesia. 7). Frederick S Roland. (2015), Steel Design for The Civil PE and Structural SE Exams, Second Edition, USA. 8). Jack C McCormack and Stephen F Csernak (2012), Structural Steel Design, Fifth Edition, Pearson Education, Inc, New Jersey, USA. 9). Louis F Geschwindner (2008), Unified Design of Steel Structures, John Wiley and Sons, Inc, USA. 10). Rudi Gunawan dan Morisco (1993), Tabel Profil Konstruksi Baja, Penerbit Kanisius, Yogyakarta, Indonesia. 11). William T Segui. (2013), Steel Design, Fifth Edition, Cengage Learning, Stamford, USA. 12). --------, Petunjuk Teknis Penggunaan SNI 1729 “Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural”
PENDAHULUAN
14
STRUKTUR BAJA DASAR
PENDAHULUAN
15
STRUKTUR BAJA DASAR
PENDAHULUAN
16
