BAB I PENDAHULUAN A. La Lata tarr Bel Belak akan ang g
Perencanaan suatu bangunan konstruksi, konstruksi yang direncanakan harus aman. Untuk itu harus dipenuhi beberapa kriteria yaitu : kuat, stabil, dan kaku, disamping itu konstruksi juga harus efisien dan ekonomis dalam hal pemakaian bahan. Baja adalah material yang kuat. Material pada tower dan bangunan dengan bentang yang menakjubkan. Ringan Ringan jika dilihat dari dari proporsi dengan kekuatannya, cocok untuk konstruksi yang butuh pengerjaan cepat.iantara semua logam lain merupakan logam yang memiliki keunikan dan tidak mahal. Profil baja standar yaitu profil baja standar !erman yang terdiri dari profil balok dengan flens sempit, profil balok dengan flens lebar, baja kanal, baja siku sama kaki dan tidak sama kaki, dan baja ". Profil baja standar #merika yang terdiri dari Wide Flange Shapes $ profil balok dengan flens lebar, dan Structural Tees $ baja " yang bentuknya mirip dengan baja. Makalah ini membahas tentang konsep batang tekan pada struktur baja dan mendimensi batang B. Tujua uan n
%. &. '. (.
Mahasiswa Mahasiswa diharapk diharapkan an dapat dapat menjelaskan menjelaskan & macam batang batang tekan tekan Mahasis Mahasiswa wa mampu mampu menjelas menjelaskan kan sifat sifat dari dari batang batang tekan Mahasiswa Mahasiswa dapat dapat menjelaskan menjelaskan stabilitas stabilitas batang batang tekan Mahasis Mahasiswa wa mampu mampu mend mendime imensi nsi batan batang g tekan tekan
C. Har Harapa apan n dan dan Kenya Kenyataa taan n
)arapan : Mahasiswa mampu menjelaskan materi *truktur Baja, baik itu mengenai asal pembuatan baja, macam + macam bentuk baja, batang tarik pada baja, alat sambung baja dan yang terutama dalam bab ini yaitu mendimensi mendimensi batang. enyataan : Pembangunan dalam setiap bidang yang berhubungan dalam teknik sipil dimulai dari bangunan gedung, jembatan, jalan dan bangunan lainnya tidak terpisahkan dari baja. 1
BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Batang Tekan Batang tekan merupakan batang dari suatu rangka batang. -aya tekan
searah panjang batang. Batang tekan yang hanya menerima gaya tekan secara sentris saja dijumpai pada struktur rangka atap, jembatan, menara dan struktur lain yang bersifat rangka. Pada struktur rangka atap dan jembatan umumnya dijumpai pada batangbatang tepi atas, sedikit pada batangbatang diagonal dan /ertikal, lihat gambar berikut. Batang ini tidak mengalami momen dan gaya lintang, hanya ada gaya normal tekan yang bekerja sentris, tepat pada garis berat penampang, oleh karena sifat dari struktur rangka itu sendiri dimana buhulbuhulnya dapat berotasi sehingga gayagaya dalam yang lain seperti momen dan gaya lintang akan tereduksi dengan sendirinya.
-ambar %. : *truktur Rangka #tap Umumnya pada rangka batang, batang tepi atas adalah batang tekan. Pada struktur baja terdapat & macam batang tekan, yaitu:
2
%. Batang yang merupakan bagian dari suatu rangka batang. Batang ini dibebani gaya tekan aksial searah panjang batangnya. Umumnya pada suatu rangka batang maka batangbatang tepi atas merupakan batang tekan. &. olom merupakan batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balokbalok loteng, balok lantai dan rangka atap, dan selanjutnya menyalurkan beban tersebut ke pondasi. Batangbatang lurus yang mengalami tekanan akibat bekerjanya gayagaya aksial dikenal dengan sebutan kolom. Untuk kolomkolom yang pendek ukurannya, kekuatannya ditentukan berdasarkan kekuatan leleh dari bahannya. Untuk kolom kolom yang panjang kekuatannya ditentukan faktor tekuk elastis yang terjadi, sedangkan untuk kolomkolom yang ukurannya sedang, kekuatannya ditentukan oleh faktor tekuk plastis yang terjadi. *ebuah kolom yang sempurna yaitu kolom yang dibuat dari bahan yang bersifat isotropis, bebas dari tegangantegangan sampingan, dibebani pada pusatnya serta mempunyai bentuk yang lurus, akan mengalami perpendekan yang seragarn akibat terjadinya regangan tekan yang seragam pada penampangnya. alau beban yang bekerja pada kolom ditambah besarnya secara berangsurangsur, maka akan mengakibatkan kolom mengalami lenturan lateral dan kemudian mengalami keruntuhan akibat terjadinya lenturan tersebut. Beban yang mengakibatkan terjadinya lenturan lateral pada kolom disebut beban kritis dan merupakan beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh kolom dengan aman. B. Siat dari Batang Tekan eruntuhan batang tekan dapat terjadi dalam & kategori, yaitu :
%.0 eruntuhan yang diakibatkan terlampauinya tegangan le leh. )al ini umumnya terjadi pada batang tekan yang pendek. &.0 eruntuhan yang diakibatkan terjadinya tekuk. )al ini terjadi pada batang tekan yang langsing. eruntuhan akibar batang tekuk, asalkan tegangannya pada seluruh penampang masih dalam keadaan elastis maka gaya tekuknya dihitung menurut rumus 1uler. 2 π EI Pkr Lk =
eterangan : 2k 2
3 panjang tekuk 3 panjang batang tekan 3 koefisien panjang tekuk
C. Tekuk Ela!ti! Euler. Pada tekuk elastis, komponen struktur yang dibebani gaya tekan, masih dalam
dalam keadaan elastis, akan melengkung secara perlahanlahan, seperti gambar &. 3
-aya yang bekerja sentris pada batang menyebabkan batang tersebut melentur s ejauh y, sehingga terjadi momen lentur tambahan sekunder yang besarnya, M4 3 P . y -aris lentur diberikan oleh persamaan berikut, 2 d y Mx P . y 2 EI EI dx =
−
=
-ambar & : batang tekuk 1uler eterangan : 1 3 modulus elastisitas baja 5 3 momen inersia batang. Persamaan diatas adalah persamaan homogen linear orde kedua $secondorder homogeneous linear differential e6uation0 apabila di integralkan akan menghasilkan persamaan beban kritis yang bekerja pada batang tekan, 2
π . E. I Pcr 2 Lk eterangan : =
Lk 3 panjang tekuk batang Pendekatan 1uler di atas hanya terjadi pada batang tekan dalam kondisi elastis dengan kelangsingan yang besar $ λ 7 %%8, batang panjang0, artinya batang tekan sudah menekuk sebelum tegangan mencapai leleh. Untuk kelangsingan sedang $ λ 9 %%8, batang sedang 0 akan terjadi tekuk inelastis, yaitu pada sebagian penampang sudah leleh dan untuk batang pendek $ λ 9 &80 seluruh penampang leleh, seperti dilukiskan gambar ( berikut.
4
-ambar ( : ur/a panjang batangkolom /ersus kekuatan kritis D. Panjang Tekuk Panjang tekuk $2k0 batang tekan sangat tergantung kepada jenis
perletakannya, seperti kolom dengan tumpuan jepit dapat mengekang ujungnya dari berotasi dan translasi, sehingga mampu menahan beban yang lebih besar dibandingkan tumpuan sendi. Panjang tekuk dihitung seperti berikut:
-ambar ; : -aris lentur akibat tekuk berdasarkan jenis perletakan E. Pengaru" Tegangan Si!a #$e!idual Stre!!%. "egangan sisa $Residual *tress0, adalah tegangan yang tertinggal dalam
suatu komponen struktur baja, pada proses pembuatannya maupun dalam pemakaiannya.
%.
Proses pendinginan yang tidak merata setelah profil struktural dibentuk
dengan penggilingan panas. &. 2enturan atau lendutan dingin selama fabrikasi. '. Proses pelobangan dan pemotongan selama fabrikasi. (. Proses pengelasan. Pada penampang profil sayap lebar $wide flange0 atau profil ) yang digiling panas, sayap yang merupakan bagian yang lebih tebal mendingin lebih lambat daripada daerah badan $web0. Ujung sayap yang lebih terbuka terhadap udara lebih cepat dingin daripada daerah pertemuan sayap dan badan, ini berakibat ujungujung sayap dan tengahtengah badan mengalami tegangan residu tekan. *edangkan pada daerah pertemuan sayap dan badan mengalami tegangan residu tarik. istribusi tegangan residu dapat dilihat pada gambar berikut.
-ambar = : Pola tegangan residu yang umum pada profil giling &. Sta'ilita! Batang Tekan "egangan tekan adalah tegangan yang timbul pada suatu batang alibat
mengalami gaya tekan. *ebagaimana diketahui, kalau batang mengalami tekan, maka ada kemungkinan batang tersebut akan mengalami perpendekan ataupun tekuk. *emakin besar gaya tekan yang bekerja pada suatu batang akan mengakibatkan tegangan tekan yang besar pula. 3 gaya tekan pada batang # 3 2uas penampang batang σ 3 tegangan dasar baja 6
ω
3 faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan
( λ )
dan macam
bajanya. Untuk memperoleh harga
ω , dapat dilihat dari tabel &, ', (, dan ; yang
tersedia di PPBB5 bab (. an untuk harga λ yang berada diantara harga + harga yang tercantum dalam tabel tersebut, harga
ω dapat dihitung dengan interpolasi
linier. )arga ω dapat ditentukan dengan persamaan berikut E λ g= π 0,7 σ l λ λ s= λ g → maka ω 3 % Untuk : λ s ≤ 0,163
√
=
Untuk : 8,%?' 9 λ s 9% Untuk : λ ≥ 1
→ maka → maka
ω 3
1,41 1,593 − λ s
ω 3 &,&?% λ s
*edangkan kelangsingan λ pada batang + batang dapat dihitung dengan persamaan berikut: Lk λ = i eterangan : Lk 3 panjang tekuk batang i 3 jari + jari kelembaman Berikut contoh dalam menentukan harga ω @ontoh % : iketahui baja B! 'A dan λ 3 =8 itaya berapakah harga faktor tekuk $ ω 0 !awab : aktor tekuk $ ω 0 3 %,''C @aranya : lihat tabel ' PPBB5 untuk λ 3 =8 kemudian lihat ke kanan angka %,''C @ontoh & : iketahui baja B! 'A dan λ 3 =% itanya berapakah harga faktor tekuk $ ω 0 aktor tekuk $ ω 0 3 %,';% @aranya sama dengan contoh %, lihat tabel ' PPBB5 untuk
λ 3 =% kemudian
lihat ke kanan angka %,'; "etapi di dalam perencanaan tidaklah selalu demikian, sering terdapat angka
λ yang bulat seperti contoh % dan contoh &, misalnya untuk
λ 3 =(,=, untuk
menghitungnya, berikut dibuat contohnya @ontoh ' : iketahui baja B! 'A dan λ 3 =(,= itanya berapakah harga faktor tekuk $ ω 0 7
!awab : 2ihat λ 3 =8 2ihat λ 3 =; Maka untuk λ 3 =(,= 1,339 −
64,6 −60 65 −60
→ → →
ω 3 %,'CC ω 3 %,'CC
( 1,399− 1,399 )
λ 3 =(,= → ω 3 %,'C( alau panjang tekuk $ Lk 0 dan kelangsingan $ λ 0 sudah diketahui, maka gaya 2
tekan $ P kr ¿ adalah Pkr
=
π EI 2 L k
eterangan : Pkr 3 gaya tekan batas E 3 modulus elastisitas baja I 3 momen inersia baja Lk 3 panjang tekuk an tegangan yang diiDinkan adalah: σ σ kr = ω engan demikian, kalau diketahui gaya tekan, panjang tekuk, maka akan dapat dicapai profil yang memenuhi syarat yang dapat digunakan Rumus yang dapat digunakan adalah : %. Batang tunggal selain E dan harga λ 7 %%8 I taksir =1,21 N . Lk & eterangan : I taksir 3 momen inersia $cm(0 N 3 gaya normal tekan $ton0 & Lk 3 panjang batang $m0
&. Batang tunggal khusus E dan harga λ ≤ %%8 N A taksiran = + 1,5 Lk & σ eterangan : A 3 luas penampang profil $cm &0 N 3 gaya normal tekan $ton0 σ 3 "egangan iDin $kgcm&0 Lk & 3 panjang batang @ontoh : Pada sebuah kolom yang panjang = m dibebani gaya tekan %88 ton. Bagian ujung atas dianggap sendi dan ujung bawah jepit. itanya profil yang memenuhi syarat untuk digunakan dari mutu B! 'A E !awab : %0 Pakai rumus untuk E, yaitu : 8
N A taksiran = + 1,5 Lk σ
&
1
1
2
2
&0 ondisi perletakan sendi jepit berarti harga k = √ 2 , berarti Lk = √ 2 '0 @oba profil E yang luas profilnya lebih besar dari A taksiran (0 arena kolom, maka penampang menekuk terhadap sumbu y , sehingga yang dihitung adalah λ y Lk λ y = i y alau λ y = λ tidak angka bulat, harus dilakukan interpolasi untuk memperoleh
ω ;0 Profil E yang dicoba pada langkah ' di kontrol dengan rumus : N ω . ≤ σ A alau memenuhi berarti profil + profil dapat digunakan, tetapi kalu tidak, berati harus mengulang dari langkah '
@ontoh : olom 5R &8 dibebani sentries > 3 %88 ton. Panjang kolom $50 3 ( m. Ujung + ujung kolom adalah sendi. Baja dari B! 'A dengan
σ 3 %=88 kgcm &. "injaulah
kolom tersebut apakah cukup kuat. !awab : 5R &8 mempunyai # 3%'= cm&, i x 3 ?,C= cm, dan ujung kolom sendi, maka Lk =¿ 2 3 (88 cm L k 400 = = 75,76 λ = i min 5,28 tabel PPBB50 ωN 1.548 × 100.000 = =1138 kgcm& σ = A 136
i y 3 ;,&? cm. Ujung +
→
ω 3 %,;(? $lihat
≤ σ d 3 %=88 kgcm &
→
F (. Mendi)en!i Batang Tekan @ontoh : %. iketahui kolom tunggal dari 5> yang panjang tekuk Lk 3 = m, menahan beban
sentries > 3 '; ton,
σ d 3 %=88 kgcm &. itanya, nomor profil yang dipakai dan
periksa berapa daya dukungnya. !awab : Untuk σ d 3 %=88 kgcm &, ditaksir dengan : I min=1,5 p Lk & 9
2 I min=1,5 × 35 × 6 =1890 cm( icari di tabel baja profil 5> dengan I min= I y atau sedikit lebih besar dari %?C8
cm( "erdapat I y 3&%(8 cm( untuk 5> &8 I x 3 ;C;8 cm (, i x 3 ?,(? 5> &8 mempunyai : I y 3 &%(8 cm (, i y 3 ;,% A 3 ?&,A8 cm& iperiksa daya dukungnya : Lk 600 = =117,64 > 111 $berlaku euler dalam keadaan elastis0 λ = I min 5,10 ω =2,671 ω N A σ d 82,70 × 1600 = σ d → = =49539 kg 7 35000 $F0 N = 2,671 A ω &. iketahui kolom tunggal 51 &8 yang panjang kolomnya
Lk 3 ',= m. Ujug +
ujungnya sendi memikul beban sentries >. )itunglah > maks yang dapat dipikul kolom !awab : 51 &8 mempunyai A 3 ;A cm&, i x 3 ?,&( cm, i y 3 (,C= cm L k 360 = =73 < 111 λ = i min 4,96 λ =73 → ω =1,507 A σ d 57 × 1600 = =60517 kg N = ω 1,507
10
BAB III PENUTUP A. Ke!i)pulan Besarnya tegangan tekan pada bayang tekan dipengaruhi luas penampang netto dan
faktor tekuk. Penentuan faktor tekuk dari suatu batang tekan ditentukan oleh kondisi perletakan. *upaya terjamin tidak ada bahaya tekuk harus dipenuhi persamaan berikut :
N ω = ≤ γ σ A eterangan :
N A ω
3 gaya tekan pada batang 3 luas penampang batang 3 faktor tekuk, yang tergantung dari kelangsingan $
λ 0 dan macam
bajanya.
11
