BAB II Tinjauan Pustaka BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bangunan Struktur Baja Bangunan dibuat dengan konstruksi baja umumnya memiliki daya tahan dan kekuatan yang cukup besar. Biasanya dalam membuat desain yang menggunakan baja mengacu pada mengacu pada American Institute of Steel Construction (AISC) Construction (AISC) sebagai ilosoi manuaktur dan didasarkan pada ambang batas ((limited !esain konstru konstruksi ksi limited sates). sates). !esain harus mampu menahan kelebihan dalam hal perubahan ungsi struktur principle disebabkan oleh penyederhanaan yang berlebihan dalam analisis struktur dan "ariasi dalam prosedur konstruksi. #ntuk #ntuk insinyur insinyur sipil$ konstruksi konstruksi baja yang dirancang dirancang untuk dapat menjamin menjamin keamanan keamanan kemungkina kemungkinan n bah%a berkelanjutan berkelanjutan yang berlebihan (overload ) sehingga bisa membahayakan bangunan dalam jangka panjang. Selain itu$ juga perlu dipe diperh rhit itun ungk gkan an kemu kemung ngki kina nan n daya daya taha tahan n atau atau keku kekuat atan an lebi lebih h rend rendah ah Iran Irania ian n perhitungan di atas kertas (understrength). understrength). Seca Secara ra umum umum$$ masa masala lah h &sal &salah ah perhitungan' ini terjadi pada batang$ menghubungkan atau sistem konstruksi itu sendiri. #ntu #ntuk k meng menghi hind ndar arii kesal kesalah ahan an dalam dalam perhi perhitu tung ngan an konstruksi konstruksi baja$ baja$ ahli ahli bangunan atau orangorang yang mendirikan rumah dan bangunan telah menghitung "olume material sebelum strukturnya$ khususnya komponen penting yang membuat itu sebagai kolom$ balok$ purlins $ piring bahan$ trekstang$ ikatan angina (bracing)$ jarum keras (turn buckle buckle)$ baut$ rangka besi datar dan sudut talang. Sementara komponen lain di luar pokok adalah tie beam sloo dan diperkuat pelat lantai beton. #ntuk #ntuk kolom kolom biasany biasanyaa menggu menggunak nakan an materia materiall baja *ebar rim (+,). (+,). Ini adal adalah ah salah salah satu satu pro proil il baja baja struk struktu tura rall yang yang bany banyak ak digu diguna naka kan n dalam dalam semua semua konstruksi konstruksi baja. Sebagian Sebagian besar pengguna kadangkadang kadangkadang bingung karena proil jenis ini memiliki beberapa "ariasi nama$ misalnya$ sering disebut proil -$ -+,$ - BA/$ I+, atau I. Beberapa tempat bahkan disebut +-$ S- dan /-. Sama dengan kolom$ balok baja juga menggunakan +,. Sementara 0ording cenderung
BAB II Tinjauan Pustaka menggunakan jenis bahan baja C6P atau yang biasa disebut sebagai balok purlin$ kanal C$ CChannel$ proil 0ording C. 7omponen utama di atas lalu dihitung "olumenya sesuai dengan gambar konstr konstruks uksii baja yang yang tela telah h dire direnca ncana naka kan$ n$ untu untuk k meng menghi hind ndari ari kesal kesalah ahan an dan dan kegagalan seperti tekukan$ kelelahan$ retak dan geser$ deleksi$ getaran$ deormasi permanen dan rekahan. 8leh karena itu$ beban dan ketahanan terhadap beban merupa merupakan kan "ariab "ariabel el princi principle ple harus harus diperh diperhitu itungk ngkan. an. Bahkan Bahkan$$ agak agak sulit sulit untuk untuk melak melakuk ukan an anal analisi isiss principle kompre komprehen hensi si Iranian Iranian halha halhall princi principle ple tidak tidak pasti pasti principle dapat mempengaruhi pencapaian keadaan batas. 9adi perhitungan kasar dapat digunakan sebagai reerensi umum untuk mencegah kegagalan konstruksi. Sebaga Sebagaii bahan bahan bangun bangunan$ an$ kelebih kelebihan an baja baja terletak terletak pada pada segi bentuk bentuk dan stru strukt ktur ur yang ang soli solid. d. 7edu 7eduaa nila nilai ini nila laii ini ini mem membant bantu u para para ahli ahli sipi sipill untu untuk k memprediksi memprediksi lebih matang lagi dalam membangun membangun konstruksi konstruksi baja dengan dengan presisi dan akurasi yang tinggi. Selain itu$ baja juga memiliki daktilitas tinggi$ dalam arti bah%a meskipun tarik dan tegangan tinggi tidak membuat bahan langsung hancur atau putus. Bandingkan dengan kayu. 7elebihan inilah yang dapat mencegah runtuhnya bangunan tibatiba. Ini adalah salaat satu aspek keselamatan ( safety) safety) baja yang dimilik dimilikii diband dibanding ingkan kan bahan bahan lainny lainnya. a. 9ika 9ika terjadi terjadi gempa gempa bumi bumi yang yang dahsya dahsyat$ t$ konstruksi baja cenderung tetap stabil dan tidak jatuh secara bersamaan. Tak sedikit$ untuk untuk daerah yang ra%an gempa$ gempa$ penggunaan penggunaan konstruksi baja sebagai bahan untuk pembangunan perumahan sangat dianjurkan. dianjurkan. 2.2 Bangunan Industri dengan Menggunakan Crane Proble Problem m
pengan pengangka gkatan tan terutama terutama untuk untuk benda bendaben benda da berat$ berat$ merupaka merupakan n
masalah masalah yang telah ada sejak lahirnya peradaban peradaban manusia. Seiring berkembangny berkembangnyaa peradaban$ manusia menciptakan berbagai jenis peralatan untuk membantu dalam mengan mengangka gkatt dan memind memindahk ahkan an benda bendaben benda da berat. berat. /ulai /ulai dari dari roda roda sederh sederhana ana$$ gero geroba bak$ k$ ayun ayunan an$$ katr katrol ol$$ dan dan cran rane hingga hingga saat ini telah telah berkem berkemban bang g menjad menjadii berbagai jenis crane crane yang mampu mengangkat beban ratusan ton. Sumber tenaga penggeraknya pun juga tidak lagi menggunakan tenaga manusia maupun he%an$ melaink melainkan an telah telah menggu menggunak nakan an tenaga tenaga listrik listrik diesel diesel maupun maupun hidroli hidrolis. s. 6amun 6amun
BAB II Tinjauan Pustaka menggunakan jenis bahan baja C6P atau yang biasa disebut sebagai balok purlin$ kanal C$ CChannel$ proil 0ording C. 7omponen utama di atas lalu dihitung "olumenya sesuai dengan gambar konstr konstruks uksii baja yang yang tela telah h dire direnca ncana naka kan$ n$ untu untuk k meng menghi hind ndari ari kesal kesalah ahan an dan dan kegagalan seperti tekukan$ kelelahan$ retak dan geser$ deleksi$ getaran$ deormasi permanen dan rekahan. 8leh karena itu$ beban dan ketahanan terhadap beban merupa merupakan kan "ariab "ariabel el princi principle ple harus harus diperh diperhitu itungk ngkan. an. Bahkan Bahkan$$ agak agak sulit sulit untuk untuk melak melakuk ukan an anal analisi isiss principle kompre komprehen hensi si Iranian Iranian halha halhall princi principle ple tidak tidak pasti pasti principle dapat mempengaruhi pencapaian keadaan batas. 9adi perhitungan kasar dapat digunakan sebagai reerensi umum untuk mencegah kegagalan konstruksi. Sebaga Sebagaii bahan bahan bangun bangunan$ an$ kelebih kelebihan an baja baja terletak terletak pada pada segi bentuk bentuk dan stru strukt ktur ur yang ang soli solid. d. 7edu 7eduaa nila nilai ini nila laii ini ini mem membant bantu u para para ahli ahli sipi sipill untu untuk k memprediksi memprediksi lebih matang lagi dalam membangun membangun konstruksi konstruksi baja dengan dengan presisi dan akurasi yang tinggi. Selain itu$ baja juga memiliki daktilitas tinggi$ dalam arti bah%a meskipun tarik dan tegangan tinggi tidak membuat bahan langsung hancur atau putus. Bandingkan dengan kayu. 7elebihan inilah yang dapat mencegah runtuhnya bangunan tibatiba. Ini adalah salaat satu aspek keselamatan ( safety) safety) baja yang dimilik dimilikii diband dibanding ingkan kan bahan bahan lainny lainnya. a. 9ika 9ika terjadi terjadi gempa gempa bumi bumi yang yang dahsya dahsyat$ t$ konstruksi baja cenderung tetap stabil dan tidak jatuh secara bersamaan. Tak sedikit$ untuk untuk daerah yang ra%an gempa$ gempa$ penggunaan penggunaan konstruksi baja sebagai bahan untuk pembangunan perumahan sangat dianjurkan. dianjurkan. 2.2 Bangunan Industri dengan Menggunakan Crane Proble Problem m
pengan pengangka gkatan tan terutama terutama untuk untuk benda bendaben benda da berat$ berat$ merupaka merupakan n
masalah masalah yang telah ada sejak lahirnya peradaban peradaban manusia. Seiring berkembangny berkembangnyaa peradaban$ manusia menciptakan berbagai jenis peralatan untuk membantu dalam mengan mengangka gkatt dan memind memindahk ahkan an benda bendaben benda da berat. berat. /ulai /ulai dari dari roda roda sederh sederhana ana$$ gero geroba bak$ k$ ayun ayunan an$$ katr katrol ol$$ dan dan cran rane hingga hingga saat ini telah telah berkem berkemban bang g menjad menjadii berbagai jenis crane crane yang mampu mengangkat beban ratusan ton. Sumber tenaga penggeraknya pun juga tidak lagi menggunakan tenaga manusia maupun he%an$ melaink melainkan an telah telah menggu menggunak nakan an tenaga tenaga listrik listrik diesel diesel maupun maupun hidroli hidrolis. s. 6amun 6amun
BAB II Tinjauan Pustaka bagaimanapun juga kebutuhan manusia seperti tidak ada habisnya$ masih diperlukan peralatan yang lebih mampu untuk memindahkan benda yang sangat berat. -al yang membatasi salah satunya adalah material dan desain strukturnya. Berkembangnya proses industri membuat pabrikpabrik menggunakan crane sebagai sebagai alat pengangkat pengangkat untuk memudahkan memudahkan proses produksi. Pada proses desain sebu sebuah ah crane$ crane$ selain selain didesai didesain n model model dan ukuran ukuranny nyaa juga juga direnc direncana anakan kan strukt struktur ur bangunan yang mendukung mendukung pemakaian crane tersebut sebagai alat angkat. !alam !alam mendes mendesain ainme merenc rencana anakan kan struktu strukturr crane crane perlu perlu adany adanyaa peratu peraturan ran bangunan yang digunakan misalnya di Indonesia menggunakan peraturan S6I (standar nasional Indonesia)$ 9erman mempunyai Peraturan !I6 (!eutsches Institut ;r 6ormung)$ 9epang mempunyai Peraturan 9SA (9apanese standards Association)$ dan American- Standard . Seperti Seperti halnya halnya DIN 4!" memberikan batasan lendutan yaitu *<44 sedang =S6I T4>344: ?Perencanaan Struktur Baja untuk 9embatan@ juga m emberikan batasan lendutan maksimum *44. Perbedaan batasan lendutan ini akan mempengaruhi dalam pendimensian proil balok. Bila balok yang memikul beban crane yang bergerak mengalami lendutan yang ekstrim mengakibatkan crane tersebut cepat rusak atau tidak memenuhi masa kemampulayanan dengan baik. !alam !alam hal ini$ salah satu jenis crane crane yang yang akan akan dibaha dibahass adalah adalah #verhead $ravelling Crane. Crane. Penggunaan Penggunaan #verhead #verhead $ravelling $ravelling Crane memerlukan rancangan yang seksama karena crane dipasang tetap ( fi%ed installation) installation) di lokasi yang tepat dengan jangka %aktu yang lama. !ari posisi tetapnya$ #verhead $ravelling Crane harus mampu menjangkau semua area yang diperlukan untuk mengangkat beban yang diangkat ke tempat yang diinginkan. Pada desain Crane terjadi beban dinamis pada hoist$ sehingga digunakan aktor dinamis sesuai yang tertera pada peraturan. 2.3 Teori Struktur Baja Pada masa lalu semua perencanaan struktur direncanakan dengan metoda desain elastis atau dalam peraturan AISC AISC disebut allo&able stress design method . Perencana Perencana menghitung menghitung beban kerja atau beban yang akan dipikul dipikul oleh struktur struktur dan perhitungan dimensi elemen struktur didasarkan pada tegangan ijin. !aktilitas baja telah ditunjukkan dapat memberikan kekuatan cadangan dan merupakan dasar dari perencanaan plastis. !alam metode ini$ beban kerja dihitung dan dikalikan dengan aktor aktor tertent tertentu u atau atau aktor aktor keaman keamanan$ an$ kemudi kemudian an elemen elemen strukt struktur ur direnc direncana anakan kan
BAB II Tinjauan Pustaka berdasarkan kekuatan runtuh. 6ama lain dari metoda ini adalah perencanaan batas (limit design) dan perencanaan runtuh (collapse design). 6amun$ dalam beberapa tahun belakangan ini$ sebuah metoda perencanaan yang dinamakan metode *=,! (*oad and =esistance ,actor !esign) juga sering digunakan. /etode *=,! mena%arkan konsep yang pada prinsipnya$ menggunakan aktor reduksi kekuatan dan aktor kelebihan beban sehigga memungkinkan terciptanya suatu konstruksi baja yang aman dan ekonomis.
2.3.1 Teori Struktur Baja Metode Eastis !i
dalam
metode
ini$
elemen
struktur
pada
bangunan
(pelatbalokkolompondasi) harus direncanakan sedemikian rupa sehingga tegangan yang timbul akibat beban kerjalayan tidak melampaui tegangan ijin yang telah ditetapkan.
maks ijin Tegangan ijin ini ditentukan oleh peraturan bangunan atau spesiikasi (seperti American Institute of Steel Construction (AISC' Spesification )*) untuk mendapatkan aktor keamanan terhadap tercapainya tegangan batas$ seperti tegangan leleh minimum atau tegangan tekuk (buckling ). Tegangan yang dihitung akibat beban kerjalayan harus berada dalam batas elastis$ yaitu tegangan sebanding dengan regangan seperti ditunjukkan pada graik ber%arna hijau pada kur"a tegangan regangan baja di ba%ah.
!a"#ar2.1 . 7ur"a teganganregangan baja
BAB II Tinjauan Pustaka Pada kondisi beban kerja$ tegangan yang terjadi dihitung dengan menganggap struktur bersiat elastis$ dengan memenuhi syarat keamanan (kekuatan yang memadai) untuk struktur. Pada dasarnya$ tegangan ijin pada baja sesuai kualitasnya yang diberikan dalam spesiikasi AISC ditentukan berdasarkan kekuatan yang bisa dicapai bila struktur dibebani lebih dari semestinya (aktor beban tambahan jagaan). Bila penampang bersiat daktail dan tekuk (buckling ) tidak terjadi$ regangan yang lebih besar daripada regangan saat leleh dapat diterima oleh penampang tersebut. Pada metode tegangan kerja (AS!) ini$ tegangan ijin disesuaikan ke atas bila kekuatan plastis merupakan keadaan bat as yang sesungguhnya. 9ika keadaan batas yang sesungguhnya adalah ketidakstabilan tekuk (buckling ) atau kelakuan lain yang mencegah pencapaian regangan leleh a%al$ maka tegangan ijin harus diturunkan. Syaratsyarat daya layan lainnya seperti lendutan biasanya diperiksa pada kondisi beban kerja.
a. Batang Tekan Metode Eastis 1. Panjang Tekuk Batang Tekan Besar panjang tekuk batang tekan sangat bergantung dikedua ujung batang tekan tersebut.
!a"#ar2.2 ,aktor panjang tekuk eekti c Panjang Tekuk *7 E *7 F c *batang c F aktor panjang tekuk eekti
kepada kondisi tumpuan
BAB II Tinjauan Pustaka Panjang Tekuk $k Koo" Struktur Porta tak da%at #ergo&ang dan da%at #ergo&ang'PPBBI (a 1)*
2. Angka Keangsingan
Angka kelangsingan batang tekan G (PPBBI)E
λ =
Lx i min
dimana
*7 F panjang tekuk batang tekan imin F jarijari girasi minimum $ yaitu
i min=
√
I min A
Imin F momen inersia minimum penampang proil baja A F luas penampang proil
BAB II Tinjauan Pustaka 3. +aktor Tekuk !alam desain kekuatan batang tekan dalam digunakan tegangan tekuk ( buckling stress)$ yang dipengaruhi oleh kelangsingan batang tekan G tersebut$ yaitu melalui aktor tekuk . Besarnya aktor tekuk bergantung kepada angka kelangsingan batang tekan dan mutu baja. -ubungan ,aktor Tekuk dengan Angka 7elangsingan Batang G untuk Baja Bj.St. >D (,e ><4) dapat dihitung menurut PPBBI J 2H5$ halaman H$ sebagai berikutE
√
λ g= π
•
E 0,7 σ yield
untuk Gs 4$2>$ maka F 2$4
ω=
1,41 1,593 − λ s
•
untuk 4$2> K Gs K 2$ maka
•
untuk Gs L 2$4$ maka F 3$>2 λ s
2
6ilai aktor untuk berbagai mutu baja juga dapat dilihat pada Tabel 3$ Tabel >$ Tabel 5 dan Tabel : pada PPBBI J 2H5 #. Batang Tarik Metode Eastis Batang tarik adalah batang yang menerima beban tarik • !esain untuk batang tarik merupakan persoalan yang paling sederhana dari • •
structural engineering !esain didasrkan atas ijin tegangan tarik (allo%able tensile stress) di mana
•
tegangan yang terjadi tidak boleh melampaui tegangan ijin Selama stabilitas hanya sebagai persoalan sekunder$ desai dari batang tarik
•
didasarkan atas luas penampang melintang. Apabila ada lubang maka luas penampang melintangnya adalah luas netto
•
(luas brutoluas lubang). #ntuk menahan beban berguna dipakai actor o saety (aktor keamanan)
•
yang cukup terhadap kehancuran. Sekali semua serat telah mencapai tegangan leleh maka dianggap bah%a ultimate capacity telah dicapai.
BAB II Tinjauan Pustaka
•
!engan membagi ultimate load dengan aktor keamanan$ diperoleh %orking load (beban kerja) sebagai berikutE Tu= σ l . Anet
Tu
σ l
F ultimate capacity F tegangan leleh
A net F luas penampang netto T% F ,s
Tw =
[
α Tu σ l . A net = =σ . A net l =σ Fs Fs Fs
]
F actor o saety
σ
F tegangan ijin
T%
F %orking load •
Besarnya ,s ini menurut AISC F 2$<: Sedangkan menurut PPBBI ,sF2$: σ l /isalnya Bj >D mempunyai F 3544 kgcm 3
σ l 2400 σ F = =1600 kgcm3 Fs 1,5 lihat ditabel ditabel 1 PPBBI ¿ lihat 1. Keka Kekaku kuan an Bata Batang ng Ta Tarik rik /eskipun stabilitas bukan merupakan suatu kriteria untuk mendesain batang tarik$ tarik$ namun namun batang batang tarik tarik perlu perlu dibatas dibatasii panjan panjangny gnyaa untuk untuk menjag menjagaa agar agar batang batang jangan terlalu leksibel. Batang tarik tar ik yang terlalu panjang akan mempunyai lendutan yang besar sekali yang disebabkan oleh berat batang tarik itu sendiri. Terlebih lagi batang akan bergetar bila menahan gaya Jgaya angin rangka terbuka atau bila harus menahan alatalat yang bergetar seperti kompresor. #ntuk menanggulangi persalanpersoalan diatas maka perlu diadakan kriteria kekakuan. 7riteria ini didasarkan atas angka kelangsingan (slenderness ratio) *r dari batang$ dimana *F panjang batang$ dan rF jarijari kelembaman. /aMimum slenderness ratio *r menurutE
BAB II Tinjauan Pustaka
#ntuk batang utama #ntu bracing dan batangbatang sekunder
• •
AISC 354 >44
AAS-8 344 354
PPBBI 354 >44
/encari jari jari kelembaman
r=
I A
IF momen inersia AF luas penampang.
2. Kekuatan Tarik No"ina Metode AS, (PPBBI 2H5) 7omponen struktur yang memikul gaya tarik aksial N aksial N harus memenuhi E #ntuk pembebanan tetap$
σ ( 0,75 ) .
!y 1,5
Akibat pembebanan sementara$
σ ( 0,75 ) . ( 1,30 ) .
!imana$
σ
!y 1,5
F tegangan tarik beban kerja. F N n A Ag g (ditempat sambungan A sambungan Anet). net).
4$D:
F aktor tahanan yang diberikan apabila penampang berlobang
memikul gaya tarik$ (ditempat sambungan$ ditempat lain F 2$4). f y
F tegangan leleh sesuai mutu baja (/Pa).
2.3.2 Peren-anaan Pastis Perenca Perencanaa naan n plastis plastis adalah adalah kasus kasus khusus khusus perenc perencana anaan an keadaa keadaan n batas batas yang yang tercantum pada bagian 3 dari spesiikasi AISC. 7elakuan inelastis (tak elastis) yang daktail bisa meningkatkan beban yang mampu dipikul bila dibanding dengan beban yang bisa ditahan jika struktur tetap berada dalam keadaan elastis. Batas atas dari
BAB II Tinjauan Pustaka kekuat kekuatan an momen momen yang yang disebut disebut kekuat kekuatan an plastis plastis diperol diperoleh eh saat seluru seluruh h tinggi tinggi penampang meleleh. !i sini$ sini$ keadaa keadaan n batas batas untuk untuk kekuat kekuatan an harus harus berupa berupa pencap pencapaian aian kekuat kekuatan an plastis$ dan keadaan batas berdasarkan ketidakstabilan tekuk (buckling )$ )$ kelelahan kelelahan ( fatigue)$ fatigue)$ atau atau pata patah h geta getass (brittle fracture fracture)) dikesamping dikesampingkan. kan. Pada perencanaan perencanaan plastis$ siat daktail pada baja dimanaatkan dalam perencanaan struktur statis tak tentu$ seperti balok menerus dan portal kaku. Pencapaian Pencapaian kekuatan plastis plastis di satu lokasi pada struktur struktur statis tak tentu bukan bukan berarti tercapainya kekuatan maksimum untuk struktur. Setelah salah satu lokasi mencapai kekuatan plastis$ beban tambahan dipikul dengan proporsi yang berlainan di setiap bagian struktur hingga lokasi kekuatan plastis kedua tercapai. Pada saat struktur tidak mempunyai kemampuan lebih lanjut untuk memikul beban tambahan$ struktur dikatakan telah mencapai ?mekanisme keruntuhan@. Setelah Setelah syarat syarat kekuata kekuatan n dipenu dipenuhi hi dengan dengan perenc perencana anaan an plastis plastis$$ syarat syarat daya daya layan seperti lendutan pada kondisi beban kerja harus diperiksa.
2.3.2 Teori Teori Struktur Baja Metode $+, Sesuai Peraturan SK/SNI 2002 Pendek Pendekatan atan umum umum berdasa berdasarka rkan n aktor aktor daya daya tahan tahan dan beban$ beban$ atau disebut disebut deng dengan an +oad ,esistance Design actor (*=,!) (*=,!) ini adalah adalah hasil hasil penelit penelitian ian dari Advisory $ask $ask orce yang yang dipi dipimp mpin in oleh oleh T. N. 0ala 0alamb mbos os.. Pada Pada meto metode de ini ini diperhitun diperhitungkan gkan mengenai mengenai kekuatan kekuatan nominal nominal . n penampang struktur yang dikalikan oleh aktor pengurangan kapasitas (under-capacity ( under-capacity)) ϕ$ yaitu bilangan yang lebih kecil dar 2$4 untuk memperhitungkan ketidakpastian dalam besarnya daya tahan (resistance uncertainties). uncertainties). Selain itu diperhitungkan juga aktor gaya dalam ultimit . u dengan kelebihan beban (overload ( overload ) O (bilangan yang lebih besar dari 2$4) untuk menghitung ketidakpastian dalam analisa struktur dalam menahan beban mati (dead ( dead load )$ )$ beban hidup (live ( live load )$ )$ angin (&ind (&ind )$ )$ dan gempa (earth/uake ( earth/uake). ). Mu .Mn Struktur dan batang struktural harus selalu direncanakan memikul beban yag lebi lebih h besar besar dari daripa pada da yang yang dipe diperk rkira iraka kan n dalam dalam pema pemaka kaia ian n norm normal al.. 7apa 7apasit sitas as cadangan ini disediakan terutama untuk memperhitungkan kemungkinan beban yang berlebihan. Selain itu$ kapasitas cadangan juga ditujukan untuk memperhitungkan kemung kemungkin kinan an pengur pengurang angan an kekuat kekuatan an penamp penampang ang struktu struktur. r. Penyi Penyimpa mpanga ngan n pada pada
BAB II Tinjauan Pustaka dimensi penampang %alaupun masih dalam batas toleransi bisa mengurangi kekuatan. Terkadang penampang baja mempunyai kekuatan leleh sedikit di ba%ah harga minimum yang ditetapkan$ sehingga juga mengurangi kekuatan. 7elebihan beban dapat diakibatkan oleh perubahan pemakaian dari yang direncanakan untuk struktur$ penaksiran pengaruh beban yang terlalu rendah dengan pnyederhanaan
perhitungan
yang
berlebihan$
dan
"ariasi
dalam
prosedur
pemasangan. Biasanya perubahan pemakaian yang drastis tidak ditinjau secara eksplisit atau tidak dicakup oleh aktor keamanan$ namun prosedur pemasangan yang diketahui menimbulkan kondisi tegangan tertentu harus diperhitungkan secara eksplisit. A. Batang Tekan 7omponen struktur baja yang memikul gaya tekan (batang tekan)$ harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi E
" u ϕ# " n dimana 6u adalah kuat tekan perlu$ yaitu nilai gaya tekan akibat beban teraktor$ diambil nilai terbesar diantara berbagai kombinasi pembebanan yang diperhitungkan. 6n adalah
kuat tekan nominal$ yaitu nilal
gaya tekan terkecil
dengan
memperhitungkan berbagai kondisi batas batang tekan sebagai ungsi kondisi tekuk. 6ilai aktor reduksi kekuatan c diberikan seragam untuk semua jenis batang tekan sebesar 4.:. 7ondisi batas yang harus diperhitungkanE 2. 7elelehan penampang ( yielding ) 3. Tekuk lentur ( fle%ural buckling ) >. Tekuk lokal (local buckling )$ 5. Tekuk torsi (torsional buckling ).
1. Tekuk $oka (Local Buckling) Tekuk lokal adalah peristi%a menekuknya elemen pelat penampang (sayap atau badan) akibat rasio lebar terhadap tebal yang terlalu besar. Tekuk lokal mungkin terjadi sebelum batang kolom menekuk lentur. 8leh karena itu disyaratkan pula nilai maksimum bagi rasio lebar terhadap tebal pelat penampang batang tekan.
2.
(Flexural Buckling)
BAB II Tinjauan Pustaka Tekuk lentur adalah peristi%a menekuknya batang tekan (pada arah sumbu Iemahnya) secara tibatiba ketika terjadi ketidakstabilan. 7uat tekan nominal 6n pada kondisi batas ini dirumuskan dengan ormula yang telah dikenal E
" n= A g ! #r = A g
! y ω
#ntuk
λ# 0,25
#ntuk
0,25 < λ # < 1,2
#ntuk
λ# $ 1,2
maka
maka
maka
ω=
ω =1,0 1,43 1,6 −0,67 λ #
ω = 1,25 λ#
3
3. Tekuk Torsi Tekuk torsi terjadi terhadap sumbu batang sehingga menyebabkan penampang batang tekan terputarterpuntir. Tekuk torsi umumnya terjadi pada konigurasi elemen batang tertentu$ seperti pada proil sikuganda dan proil T. 7uat tekan nominal pada kondisi batas mi dirumuskan sebagai berikut E
" nlt = A g ! #lt !imanaE
! #lt =
(
)[
√
4 ! #ry ! #r% & ! #ry + ! #r% 1− 1− 2 & ( ! #ry + ! #r% ) 2
Besaranbesaran
]
A g ' λ # ' ω ' ! y ' ! #lt ' ! #r ' ! #ry ' ! #r%
dan - adalah parameterparameter
penampang.
. Prosedur u"u" desain $+, untuk #atang tekan4 2. -itunglah beban layan teraktor Pu dengan menggunakan semua beban kombinasi yang sesuai 3. Asumsikan nilai tegangan kritik ,cr$ berdasarkan angka kelangsingan G F lkimin yang diasumsikan. >. -itunglah luas bruto Ag yang diperlukan dari Pu(c,cr). 5. Pilihlah suatu penampang dengan memperhatikan pembatasan ratio lebartebal untuk mencegah terjadinya tekuk lokal. :. Berdasarkan harga yang lebih besar dari GM F lkiM atau Gy F lkiy untuk penampang yang dipilih$ maka hitunglah tegangan kritikal ,cr
BAB II Tinjauan Pustaka <. -itunglah kekuatan desain cPn F cPcr Ag untuk penampang tersebut. D. Bandingkan c,cr dengan Pu Bila kekuatan yang dicapal hanya beberapa persen kurang dari kekuatan yang diminta$ desain tersebut masih dapat diterima. Bila tidak$ ulangi langkah 2 sampai D.
#ntuk penampang tempa (+,)$ tegangan kritik ,cr dapat dihitung sebagaiE dalam hal ini E
(. λ ) ( F y #ntuk λ# √ ( 1,5 $ maka F #r =( 0,658
F #r = #ntuk λ# √ ( 1,5 $ maka
2
#
( ) 0,877 2
λ #
( F y
!alam hal iniE
λ# =
√
)l F y rπ E
dimanaE ,cr F tegangan kritis akibat tekuk lentur (dalam /Pa.) Q F 2 untuk penempang tempa (hot formed ) ,y F tegangan leleh ( yield stress) material baja (dalam /Pa.) F modulus elastisitas baja (dalam /Pa.) 7 F aktor panjang tekuk$ tergantung kondisi kedua ujung batang (untuk kedua ujung batang dengan tumpuan sendi$ maka 7F2) l F panjang batang tanpa pengaku lateral (dalam mm) r F jarijari girasi penampang terhadap sumbu tekuk (dalam mm)
Catatan E 2 /Pa. F 24 kgcm3 .
B. Batang Tarik Batang tarik banyak dijumpai dalam banyak struktur baja$ seperti struktur struktur jembatan$ rangka atap$ menara transmisi$ ikatan angin$ dan lain sebagainya. Batang tarik ini sangat eekti dalam memikul beban. Batang ini dapat terdiri dari proil tunggal ataupun proilproil tersusun. Contohcontoh penampang batang tarik adalah proil bulat$ pelat$ siku$ siku ganda$ siku bintang$ kanal$ +,$ dan lainlain. !enga demikian$ batang tarik adalah elemen batang pada struktur yang
ima
BAB II Tinjauan Pustaka gaya tarik aksial murni. 0aya tarik tersebut dikatakan sentris jika garis gaya berimpit dengan garis berat penampang.
1. Kekuatan Tarik No"ina Metode $+, 'SNI 03/1526/2002* !alam menentukan kekuatan nominal penampang suatu batang tarik$ harus ditinjau terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan$ yaitu E 2) 7ondisi leleh dari luas penampang kotorbruto$ didaerah yang jauh dari sambungan. 3) 7ondisi rakturputus dari luas penampang eekti pada daerah sambungan. >) 7ondisi geser blok pada sambungan.
7omponen struktur yang memikul gaya tarik aksial teraktor N u harus memenuhi E N u
ϕ N n
!imana$
N n F kekuatan nominal penampang. ϕ
F aktor tahananreduksi (S6I 4>2D3H3443$ tabel <.53$
hal.2). (S6I 4>2D3H3443$ s.24.2)
2.
Pada kondisi ee( dari uas %ena"%ang #ruto. Bila kondisi leleh yang menentukan$ maka kekuatan nominal N n dari batang
tarik harus memenuhi persamaan berikut$ N n F Ag . f y !imana$ Ag F luas penampang bruto (mm3). f y F tegangan leleh sesuai mutu baja (/Pa). Pada kondisi ini aktor tahanan adalah
3.
ϕ F 4$H4
Pada kondisi 7raktur8%utus dari uas %ena"%ang e7ekti78netto %ada sa"#ungan. Pada batang tarik yang mempunyai lobang$ pada daerah penampang yang
berlobang tersebut bentuk tegangan tarik tidak linear$ terjadi konsentrasi tegangan pada tepi lobang$ seperti gambar berikut$
BAB II Tinjauan Pustaka
!a"#ar 2.3 4 Bentuk probahan tegangan pada tepi lobang sejalan dengan bertambahnya beban$ gbr. (a) penampang masih dalam keadaan elastis$ gbr.(b) sebagian penampang sudah leleh dan gbr.(c) pada seluruh penampang sudah leleh..
Apabila kondisi rakturputus yang menentukan maka kekuatan nominal tarik ( N n) tersebut harus memenuhi persamaan sebagai berikut$
N n F Ae . f u !imana$
Ae F luas penampang eektinetto (mm3). f u F tegangan putus sesuai mutu baja (/pa).
Pada kondisi ini aktor tahanan adalah
.
ϕ
F 4$D:.
$uas Pena"%ang Netto. Batang tarik yang disambung dengan paku keling (ri"et) atau baut (bolt) harus
dilobangi. Ini mengakibatkan berkurangnya luas penampang yang dibutuhkan untuk memikul gaya tarik$ sehingga kekuatan tarik batang akan berkurang. S6I 4>2D3H3443 s.24.3.3. menyebutkan dalam suatu potongan 0umlah luas lubang tidak boleh melebihi 12 luas penampang utuh $ atau dengan kata lain luas penampang netto seperti yang diberikan oleh persamaan berikut$ Anet
$ : R Ag
BAB II Tinjauan Pustaka !imana$ Ag F luas penampang bruto (mm 3).
a*. Ukuran o#ang %aku atau #aut. /enurut S6I 4>2D3H3443$ s.2D.>.< diameter nominal lobang (d) yang sudah jadi harus 3 mm lebih besar dari diameter nominal baut (dn) untuk suatu baut diameternya tidak melebihi 35 mm$ dan maksimum > mm lebih besar untuk baut dengan diameter lebih besar$ kecuali untuk lubang pada pelat landas.
!a"#ar 2. E !iameter nominal baut dan lobang$ d F diameter lobang$ dn F diamater nominal$ d F dn 3 mm untuk dn
35 mm$
d F dn > mm untuk dn 35 mm (S6I).
#*. $o#ang Sejajar dan $o#ang Berseang/seing. #ntuk menghitung luas penampang netto mengikuti gambar berikut$
!a"#ar 2.9 E Skema peninjauan penampang netto.
b2). Pada lobang sejajar seperti gambar 3.:.a$ luas penampang netto (pot. aa) diberikan oleh persamaan berikut$ Anet F Ag J n . d . t !imana$
n F jumlah lobang > lobang). d F diameter lobang (mm)$ mengikuti ketentuan S6I diatas$
BAB II Tinjauan Pustaka yaitu d F dn 3mm$ atau d F dn >mm. Ag F luas penampang bruto F h . t t F tebal pelat terkecil antara t2 dan t3
b3). Pada lobang yang berselangseling (0br.3.:b)$ peninjauan luas penampang netto dilakukan sebagai berikut$
•
•
Potongan ab
Potongan acb
E AnetF Ag J n.d.t nF 3 lobang
+ * 12 .t + * 22 . t + E Anet F Ag n.d.t 4. + 1 4. + 2 nF > lobang
•
Potongan acd
+ * 12 .t + * 22 . t + E Anet F Ag n.d.t 4. + 1 4. + 2 nF > lobang
!ari ketiga peninjauan ini luas penampang netto diambil yang terkecil$ dan harus$ Anet
$ : R Ag
-*. $o#ang Berseang/seing Pada Baja Siku.
!a"#ar 2.: E *etak lobang pada baja siku
9arak #3 F ga gb J t •
Potongan ab
E AnetF Ag J n.d.t nF 3 lobang
BAB II Tinjauan Pustaka
•
Potongan acb
+ * 12 .t + * 22 . t + E Anet F Ag n.d.t 4. + 1 4. + 2 nF > lobang
•
Potongan acd
+ * 12 .t + * 22 . t + E Anet F Ag n.d.t 4. + 1 4. + 2 nF > lobang
!ari ketiga peninjauan ini luas penampang netto diambil yang terkecil$ dan harus$ Anet
$ : R Ag
d*. $o#ang Berseang/seing Pada Pro7i Baja Kana dan ;+.
!a"#ar 2.5 E Sambungan pada proil kanal proil +,
Proil kanal C (0br.<.a)$ #3 F ga gb J t Apabila tebal sayap t2 dan tebal badan t3 maka$ #3 F (ga gb) J (23t2 23t3) Proil I (0br.<.b)$ #3 F ga3 gb J t Apabila tebal sayap t2 dan tebal badan t3 maka$ #3 F (ga3 gb) J (23t2 23t3)
9. *uas Penampang 6etto ekti. *uas neto ( Anet) yang diperoleh sebelumnya harus dikalikan dengan faktor efektifitas penampang $ 3 $ akibat adanya eksentrisitas pada sambungan$ yang disebut shear leg $ S6I 4> 2D3H3443 s.24.3. menetapkan sebagai berikut$
Ae F 3 . Anet
BAB II Tinjauan Pustaka !imana$
Ae F luas neto eekti. 3 F koeisien reduksi. Anet F luas neto penampang.
7oeisien reduksi 3 untuk hubungan yang menggunakan baut atau paku keeling diperoleh dari persamaan berikutE
3 F 2 J ( % +) 4$H !imana$
3 F aktor reduksi. % F eksentrisitas sambungan jarak tegak lurus arah gaya tarik$ antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan$ mm. + F panjang sambungan pada arah gaya
Bentukbentuk eksentrisitas sambungan adalah seperti gambar berikut$
!a"#ar 2.) E *etak eksentrisitas sambungan.
Pada sambungan las$ eksentritas dihitung sebagai berikut (S6I s.24.3.3)$ a). Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat$ atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang$ Ae F Ag
BAB II Tinjauan Pustaka
b). Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan melintang$ A adalah jumlah luas penampang neto yang dihubungkan secara langsung dan 3 F 2$4. Ae F # . Ag F Ag
c). Bila gaya tarik disalurkan ke sebuah komponen struktur pelat dengan pengelasan sepanjang kedua sisi pada ujung pelat$ dengan l & E
BAB II Tinjauan Pustaka
!a"#ar 2.6 E Sambungan las. Ae F # . Ag
untuk l 3&
3 F 2$44
untuk 3& l 2$:&
3 F 4$D
untuk 2$:& l &
3 F 4$D:
:.
Keangsingan Batang Tarik. 7elangsingan komponen struktur tarik$ G F +kr$ dibatasi sebesar 354 untuk
batang tarik utama$ dan >44 untuk batang tarik sekunder$ dimana +k adalah panjang batang tarik$ r adalah jarijari inertia$ S6I s.24.>.5.(2).
5.
!eser Bok . Suatu keruntuhan dimana mekanisme keruntuhannya merupakan kombinasi
geser dan tarik dan terjadi mele%ati lubanglubang baut pada komponen struktur tarik disebut keruntuhan geser blok. 7eruntuhan jenis ini sering terjadi pada sambungan dengan baut terhadap pelat badan yang tipis pada komponen struktur tarik. 7eruntuhan tersebut juga umum dijumpai pada sambungan pendek$ yaitu sambungan yang menggunakan dua baut atau kurang pada garis searah dengan bekerjanya gaya.
BAB II Tinjauan Pustaka
!a"#ar 2.10 E 0eser blok$ kombinasi keruntuhan antara geser dan tarik.
7eruntuhan geser blok adalah perjumlahan antara tarik leleh (atau tarik raktur) dengan geser raktur (atau geser leleh)$ dengan tahanan nominal ditentukan oleh salah satu persamaan berikut$ a). 0eser leleh dengan tarik raktur$ Bila f u . Ant
$ 4$< f u . An" $ maka N n F 4$< f y . Ag" f u . Ant
b). 0eser raktur dengan tarik leleh$ Bila f u . Ant K 4$< f u . An" $ maka N n F 4$< f u . An" f y . Agt !imana$
Ag" F luas kotorbruto akibat geser. An" F luas netto akibat geser. Agt F luas kotorbruto akibat tarik. Ant F luas netto akibat tarik.
C. ,esain $+, Ko"%onen Struktur Koo" Perencanaan komponen struktur balok kolom$ diatur dalam S6I 4>2D3H3443 Pasal 22.> yang menyatakan bah%a suatu komponen struktur yang mengalami momen lentur $gaya geser$ dan gaya aksial Mo"en $entur =umus umum perhitungan tegangan akibat momen lentur$ dapat digunakan dalam kondisi umum. Tegangan lentur pada penampang proil yang mempunyai
BAB II Tinjauan Pustaka minimal satu sumbu simetri$ dan dibebani pada pusat gesernya$ dapat dihitung dari persamaanE
, x , y + ! = * x * y x =¿ dengan
I x - y dan
y =¿
I y - x
*¿
*¿ , x - y , y - + ! = I x I y
x
sehingga
!
dengan
F tegangan lentur
, x ' , y
F momen lentur arah M dan y
* x ' * y
F modulus penampang arah M dan y
I x ' I y
F momen inersia arah M dan y
# x # y
F jarak dari titik berat ke tepi serat rah M dan y
7omponen struktur yang mengalami momen lentur $gaya geser$ dan gaya aksial harus direncanakan untuk memenuhi ketentuan sebagai berikutE
" u #ntuk
ϕ . " n
$ 0,2
" u
+
ϕ b . , ny
)
1,0
, ux , uy 8 + 9 ϕ b . , nx ϕ b . , ny
)
<1,0
8
(
, ux
ϕ . " n 9 ϕ b . , nx
" u #ntuk
ϕ . " n
+
, uy
< 0,2
" u ϕ . " n
+
(
dengan E
" u
adalah gaya tekan aksial teraktor
BAB II Tinjauan Pustaka
" n
Adalah tahanan tekan nominal dengan menganggap batang sebagai suatu
elemen tekan murni Adalah aktor reduksi tahanan tekan F4$:
, ux
Adalah
, nx
memperhitungkan eek orde kedua$ yang akan dibahas kemudian Adalah tahanan momen mominal untuk lentur terhadap sumbu %
ϕb
Adalah aktor reduksi tahanan lentur F 4$H4
, uy
Sama dengan . u%$ namun dihitung dengan acuan sumbu y
, ny
Sama dengan . n%$ namun dihitung dengan acuan sumbu y
momrn
lentur
teraktor
terhadap
sumbu
%$
dengan
!alam pembahasan di atas disebutkan bah%a besarnya momen lentur teraktor dari suatu kompenen struktur balok kolom dihitung dengan menggunakan analisis orde kedua. S6I 4>2D3H3443 menyatakan bah%a pengaruh orde kedua harus diperhatikan melalui salah satu dari dua analisis berikutE 2. Suatu analisis orde pertama dengan memperhitungkan perbesaran momen. 3. Analisis orde kedua menurut caracara yang telah baku dan telah diterima secara umum.
,. ,esain $+, Ko"%onen Struktur Baok Perencanaan
komponen
struktur
balok
kolommenyatakan
bah%a
suatu
komponen struktur yang mengalami momen lentur $gaya gese r$ dan gaya torsi •
/omen *entur
=umus umum perhitungan tegangan akibat momen lentur$ dapat digunakan dalam kondisi umum. Tegangan lentur pada penampang proil yang mempunyai minimal satu sumbu simetri$ dan dibebani pada pusat gesernya$ dapat dihitung dari persamaanE
, x , y + ! = * x * y x =¿ dengan
I x - y dan
*¿
y =¿ *¿
I y - x
BAB II Tinjauan Pustaka
, x - y , y - + ! = I x I y
x
sehingga
!
dengan
F tegangan lentur
, x ' , y
F momen lentur arah M dan y
* x ' * y
F modulus penampang arah M dan y
I x ' I y
F momen inersia arah M dan y
# x # y
F jarak dari titik berat ke tepi serat arah M dan y
!esai Balok Terkekang *ateral Tahanan balok dalam desain *=,! harus memenuhi persyaratanE ϕ b . , n > , u ϕb
F 4$H4
, n
F tahanan momen nominal
, u
F momen lentur akibat beban teraktor
dengan
!alam perhitungan tahanan momen nominal dibedakan antara penampang kompak$ tidak kompak$ dan langsing seperti halnya saatmembahas batang tekan. !imana batasannya adalah sebagai berikutE 2. Penampang kompak
E
λ < λ /
3. Penampang tidak kompak
E
λ / < λ < λr
>. *angsing
E
λ > λ r
•
Penampang 7ompak
Tahanan momen nominal untuk balok terkekang lateral dengan penampang kompakE
, n= , /= 0 . ! y dengan E
, /
F tahanan momen plastis
0
F modulus plastis
BAB II Tinjauan Pustaka
! y
F kuat leleh
Penampang Tidak 7ompak
•
Tahanan momen nominal pada saat
λ = λr
adalahE
, n= , r= ( ! y −! r ) . * dengan E
! y
F tahanan leleh
! r
F tegangan sisa
*
F modulus penampang
Besarnya tegangan sisa
! r
F D4/Pa untuk penampng gilas panas$ dan 22: /pa
untuk penampang yang dilas.
λ / < λ < λr
Bagi penampang tidak kompak yang mempunyai
$ maka
besarnya tahanan momen nominal dicari dengan melakukan interpolasi linear$ sehingga diperolehE
, n=
λr − λ λr − λ /
dengan
, / +
λ − λ / λr − λ /
, r
b λ =¿ kelangsingan penampang balok (F 2 t ! ) λr ' λ /
dapat dilihat dalam table D:.2 Peraturan Baja atau dalam
Tabel H.2 dan Tabel H.3 #ntuk balokbalok hibrida dimana didasarkan pada nilai terkecil antara (
•
! y! > ! yw ! y! − ! r ¿
maka perhitungan dengan
! yw
, r
arus
.
Torsi Puntiran Pada Balok
Pembebanan pada bidang yang tak melalui pusat geserakan mengakibatkan batang terpuntir jika tak ditahan oleh pengekan luar. Tegangan punter akibat mmen punter
BAB II Tinjauan Pustaka (torUue) terdiri dari tegangan lentur dan geser. Tegangan ini harus digabungkan dengan tegangan lentur dan geser yang bukan disebabkan oleh torUue. Torsi dapat dibedakan menjadi dua jenis$ yakni torsi murni (pure torsion Saint Nenant's Torsion) dan torsi terpilin ( %arping torsion). Torsi murni mengasumsikan bah%a penampang melintang yang datar akan tetap datar setelah mengalami torsi dan hanya terjadi rotasi saja.
Torsi /urni
Seperti halnya kelengkungan lentur (perubahan kemiringan perstauan panjang) dapat diekspresikan sebagai .5I6 d " yd " 7 $ yakni momen dibagi kekakuan lentur sama dengan kelengkungan$ maka dalam torsi murni$ puntiran . dibagi keekakuan torsi 89 sama dengan kelengkungan torsi (perbahan sudut punter
, s=12
dϕ d%
, s
denganE
ϕ persatuan panjang)
adalah torUue murni
8
adalah modulus geser
I
adalah konstanta torsi
Torsi Terpilin
0ambar 3.22 Torsi Pada Proil Baja
Sebuah balok yang memikul torUue
, %
$ maka bagian lens tekan akan
melengkung kesalah satu sisi lateral$ sedang lens tarik melengkung ke sisi lateral lainnya. Penampang pada 0ambar 3. /emperlihatkan balok yang puntirannya ditahan di ujungujung namun lens bagian atas berdeormasi kesamping (arah
BAB II Tinjauan Pustaka lateral) sebesar u f: lenturan ini menimbulkan tegangan norma lentur (tarik dan tekan) serta tegangan geser sepanjang lens. Secara umum torsi pada balok dianggap sebagai gabungan antara torsi murni dan torsi terpilin.
Persamaan !ierensial utuk Torsi Terpuntir
•
ϕ
!ari gambar $ untuk sudut
u! =ϕ .
h 2
u!
Bila
yang kecil akan diperolehE
dideerensiasikan tiga kali terhadap 7 $ makaE
2
3
d u !
ϕ =h . d 3 2 2 d% d%
!ari hubungan momen dan kelengkungandapat dituliskanE 2
d u ! d%
2
, ! E . I !
=
, !
!engan
adalah momen lentur pada satu lens$ I f adalah momen inersia satu
lens terhadap sumbuy dari balok. 7arena ;6d.d7 $ makaE 3
d u ! d%
3
3 ! E . I !
=
!engan menyamakan persamaan diatas maka didapatkanE 3
h d ϕ 3 ! =− E . I ! . 3 2 d% !alam 0ambar komponen torUue
, w
$ yang menyebabkan lenturan lateral dari
lens$ sama dengan gaya geser lens dikalikan h< sehinggaE 3
3
h d ϕ d ϕ , w= 3 ! . h =− E . I ! . . 3 =− E . - w . 3 2 d% d%
dengan
I ! h
- w =
2
2
dengan sebut sebagai konstanta torsi terpilin.
BAB II Tinjauan Pustaka
TorUue total yang bekerja pada balok adalah jumlah dari
, s
dan
, w
$ yakniE
3
d ϕ d ϕ , % = , s + , w= 1 . 2 − E .- w . 3 d% d%
− E . - w maka didapatkanE
9ika persamaan diatas dibagi dengan 3
d ϕ d%
= 3
1 . 2 dϕ − , % = E .- w d% E . - w 2
!engan mensubsitusikan
λ =
1. 2 E . - w $ akan didapatkan suatu persamaan
dierensial linear tak homogenE 3 − , % d ϕ 2 d ϕ λ . − = 3 d% E . - w d%
Solusi dari persamaan dierensial ini adalahE λ%
ϕ = ϕ h+ ϕ /= A1 . e Atau
+ A2 . e− λ% + A 3 ¿+( ! 1 ( % ))
ϕ = A sinh λ% + B cosh λ% + - = ! ( % )
√
1 . 2 dengan λ = E . - w
Torsi *ateral
Tekok torsi lateral adalah kondisi batas yang menentukan kekuatan sebuah balok. Sebuah balok mampu memikul momen maksimum hingga mencapai momen plastis ( .p). Tercapai atau tidaknya momen plastis $ keruntuhan dari sebuah struktur balok adalah satu dari peristi%a berikutE 2. Tekuk lokal dari lens tekan 3. Tekuk lokal dari %eb dalam tekan lentur >. Tekuk torsi lateral 7etiga macam keruntuhan tersebut dapat terjadi pada kondisi elastis maupun inelastis. •
Tekuk Torsi *ateral lastis
BAB II Tinjauan Pustaka #ntuk memperhitungkan pengaruh akibat momen tak seragam$ S6I 4>2D3H 3443 (Pasal .>.2)menyatakan bah%a momen kritis untuk kondisi tekuk torsi lateral untukproil I dan kanal ganda adalahE
√
( )
2
π πE , #r =- b . E . I y . 12 + I y . - w L L •
Tekuk Torsi *ateral lastis 7etika serat tekan mencapai regangan sebesar
4 y ( 4 >
! y E
4 yang lebih besar dari
) $ pada keadaan ini cukup besar potensi terjadinya tekuk torsi
lateral inelastic. /eskipun kekakuan torsi tidak terlalu terpengaruh oleh tegangan residu$ namun tegangan residu ini memberikan pengaruh cukup besar terhadap tahanan lens tekan. Akibat adanya tegangan residu tahanan momen elastis maksimum /r adalahE
, r= * x ( ! y −! r )
#ntuk dapat mencapai kapasitas rotasi =K >$ S6I 4>2D3H3443 (Tabel .>.3) mengambil harga yang lebih rendah$ yaituE
L / r y
√
=1,76 E ! y
Bila diinginkan kapasitas rotasi
5 $ 3
untuk digunakan dalam analisis
plastis$ S6I 4>2D3H3443 (Pasal D.:.3) mensyaratkanE
L /d r y
!engan
25.000 + 15.000
=
( ) , 1 , 2
! y
! y
adalah tegangan leleh material$ /Pa
, 1
adalah momen ujung yang terkecil$ 6.mm
, 2
adalah momen ujung yang terbesar$ 6.mm
BAB II Tinjauan Pustaka
r y
adalah jarijari girasi terhadap sumbu lemah
, 1 / , 2
bertanda positi untuk kasus kelengkungan ganda dan
negati"e untuk kelengkungan tunggal
. +aktor Be#an dan Ko"#inasi Be#an /Pe"#e#anan sebuah gedung harus direncanakan kekuatannya terhadap bebanbeban berikut E 2. Beban mati ( Dead +oad ) Beban mati yang diperhitungkan dalam struktur gedung bertingkat ini merupakan berat sendiri elemen struktur bangunan yang memiliki ungsi struktural menahan beban 3. Beban hidup ( +ive +oad ) Beban hidup yang diperhitungkan adalah beban hidup selama masa layan. Beban hidup selama masa konstruksi tidak diperhitungkan karena diperkirakan beban hidup masa layan lebih besar daripada beban hidup masa konstruksi >. Beban 0empa Beban gempa adalah beban yang timbul akibat percepatan getaran tanah pada saat gempa terjadi. #ntuk merencanakan struktur bangunan tahan gempa$ perlu diketahui percepatan yang terjadi pada batuan dasar. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan$ %ilayah Indonesia dapat dibagi ke dalam < %ilayah Vona gempa.
/Ko"#inasi Pe"#e#anan !alam Persamaan tampak bah%a tahanan rencana harus melebihi jumlah dari beban beban kerja dikalikan dengan suatu aktor beban.Penjumlahan bebanbeban kerja ini dinamakan sebagai kombinasi pembebanan. !alam peraturan baja Indonesia$ S6I 4>2D3H3443 Pasal <.3.3 mengenai kombinasi pembebanan (u'< dinyatakan bah%a dalam perencanaan suatu struktur baja haruslah diperhatikan jenisjenis kombinasi pembebanan berikut iniE •
1<,
•
1<2, = 1<: $ = 0<9 '$a atau >*
BAB II Tinjauan Pustaka
•
1<2, = 1<: '$a atau >* * = '? $ $ atau 0<);*
•
1<2, = 1<3 ; = ? $ $ = 0<9 '$a atau >*
•
1<2, @ 1<0E = ? $ $
•
0<6, @ '1<3; atau 1<0E*
Keterangan:
,
adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen$ termasuk
$
dinding$ lantai$ atap$ plaon$ partisi tetap$ tangga$ dan peralatan layan tetap. adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung$ termasuk beban kejut$ tetapi tidak termasuk beban ingkungan seperti angin$ hujan$ dan lainlain. ,aktor beban untuk * harus sama dengan 2$4 untuk garasi parkir$ daerah yang digunakan untuk pertemuan umum dan semua daerah yang memikul beban hidup
$a
lebih besar dari :kPa adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama pera%atan oleh pekerja$ peralatan$ dan material$ atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda
> ; E
bergerak. adalah beban hujan$ tidak termasuk yang diakibatkan genangan air. adalah beban angina adalah beban gempa$ yang ditentukan menurut S6I 4>J2D3
dengan$ $ 0<9 bila $ 9 kPa$ dan ? $ 1 bila $ 9 kPa. 7ekecualianE ,aktor beban untuk * di dalam kombinasi pembebanan harus sama dengan 1<0 untuk garasi parkir$ daerah yang digunakan untuk pertemuan umum$ dan semua daerah di mana beban hidup
2. Sa"#ungan Baut Baut adalah alat sambung dengan batang bulat dan berulir$ salah satu ujungnya dibentuk kepala baut (umumnya bentuk kepala segi enam ) dan ujung lainnya dipasang murpengunci.
BAB II Tinjauan Pustaka !alam pemakaian di lapangan$ baut dapat digunakan untuk membuat konstruksi sambungan tetap$ sambungan bergerak$ maupun sambungan sementara yang dapat dibongkardilepas kembali. Bentuk uliran batang baut untuk baja bangunan pada umumnya ulir segi tiga (ulir tajam) sesuai ungsinya yaitu sebagai baut pengikat. Sedangkan bentuk ulir segi empat (ulir tumpul) umumnya untuk bautbaut penggerak atau pemindah tenaga misalnya dongkrak atau alatalat permesinan yang lain.
0ambar 3.23 Baut 7eterangan E =ing pada pemasangan bautmur berungsi agar mur dikencangkan dengan keras tidak mudah dol
2.4.1 Jenis Baut •
Baut -itam
Waitu baut dari baja lunak ( St>5 ) banyak dipakai untuk konstruksi ringan sedang misalnya bangunan gedung$ diameter lubang dan diameter batang baut memiliki kelonggaran 2 mm. •
Baut Pass
Waitu baut dari baja mutu tinggi (St53 ) dipakai untuk konstruksi berat atau beban bertukar seperti jembatan jalan raya$ diameter lubang dan diameter batang baut relati pass yaitu kelonggaran K 4$2 mm
2..2
Ukuran ,ia"eter Baut
BAB II Tinjauan Pustaka
0ambar3.2> #kuran !iameter baut
2..3
Keuntungan Sa"#ungan Baut
2. *ebih mudah dalam pemasanganpenyetelan konstruksi di lapangan. 3. 7onstruksi sambungan dapat dibongkarpasang. >. !apat dipakai untuk menyambung dengan jumlah tebal baja 5d ( tidak seperti paku keling dibatasi maksimum 5d ). 5. !engan menggunakan jenis Baut Pass maka dapat digunakan untuk konstruksi berat jembatan. Conto( Sa"#ungan Baut
!a"#ar2.1 Contoh Sambungan Baut 2..
Jenis/ J
is S
#u
Baut
BAB II Tinjauan Pustaka
•
Baut dengan 2 irisan (Tegangan geser tegak lurus dengan sumbu baut
Baut dengan 3 irisan (Tegangan geser tegak lurus dengan sumbu baut)
•
Baut yang dibebani sejajar dengan sumbunya
•
Baut yang dibebani sejajar sumbu dan tegak lurus sumbu
2..9 Jarak/ Jarak Baut Pada Sa"#ungan
BAB II Tinjauan Pustaka
•
Banyaknya baut yang dipasang pada satu baris yang sejajar arah gaya$ tidak boleh lebih dari : buah.
•
9arak antara sumbu buat paling luar ke tepi atau ke ujung bagian yang disambung$ tidak boleh kurang dari 2$3 d dan tidak boleh lebih besar dari >d atau < t (t adalah tebal terkecil bagian yang disambungkan).
•
Pada sambungan yang terdiri dari satu baris baut$ jarak dari sumbu ke sumbu dari 3 baut yang berurutan tidak boleh kurang dari 3$: d dan tidak boleh lebih besar dari D d
•
9ika sambungan terdiri dari lebih satu baris baut yang tidak berseling$ maka jarak antara kedua baris baut itu dan jarak sumbu ke sumbu dari 3 baut yang berurutan pada satu baris tidak boleh kurang dari 3$: d dan tidak boleh lebih besar dari D d atau 25 t.
2..: Prinsi% U"u" Jarak/ Jarak Sa"#ungan Baut
d F tebal pkbaut t F tebal batang baja utama tX F tebal plat penyambung
2..5 S&arat Kea"anan Sa"#ungan Tebal plat penyambung F (tX tX) lebih besar atau sama dengan tebal baja batang utama (t) 6
2 t $ t
BAB II Tinjauan Pustaka u F jarak ujung c F jarak tepi
F 3d >d F 2$:d >d
s F jarak antar pkbaut F >d Dd ( atau maksimum 25t ) khusus untuk batang tekan FFFFFFFF s F >d 5$:d( maks. Ht )
2..) Prinsi%/ %rinsi% Baut dari SNI
Jarak 9arak antar pusat lubang pengencang tidak boleh kurang dari > kali diameter nominal pengencang. 9arak minimum pada pelat harus melalui perhitungan struktur seperti pada S6I. •
9arak tepi minimum
9arak minimum dari pusat pengencang ke tepi pelat atau pelat proil harus memenuhi spesiikasi dalam tabelE Ta#e 2.1 9arak Tepi /inimum Tepi dipotong dengan
Tepi dipotong dengan
Tepi dipotong dengan
tangan 2$D: d b
mesin 2$:4 d b
potongan 2$3: d b
•
9arak tepi maksimum
9arak dari pusat tiap pengencang ke tepi terdekat suatu bagian yang berhubungan dengan tepi yang lain tidak boleh lebih dari 23 kali tebal pelat lapis luar tertipis dalam sambungan dan juga tidak boleh melebihi 2:4 mm.
2.9 Sa"#ungan $as Sambungan las adalah sambungan antara dua logam dengan cara pemanasan$ dengan atau tanpa logam pengisi. Sambungan terjadi pada kondisi logam dalam keadaan plastis atau leleh. Sambungan las banyak digunakan padaE 7onstruksi baja$ 7etel uap dan tangki$
BAB II Tinjauan Pustaka
2.9.1
Jenis D Jenis Sa"#ungan $as4
0ambar 3.2: Pengelasan Busur 6yala
2) Sambungan Sebidang Sambungan sebidang dipakai terutama untuk menyambung ujungujung plat datar dengan ketebalan yang sama atau hampir sarna. 7euntungan utama jenis sambungan ini ialah menghilangkan eksentrisitas yang timbul pada sambungan le%atan tunggal seperti dalam 0ambar <.2<(b). Bila digunakan bersama dengan las tumpul penetrasi sempurna (ull penetration groo"e %eld)$ sambungan sebidang menghasilkan ukuran sambungan minimum dan biasanya lebih estetis dari pada sambungan bersusun. 7erugian utamanya ialah ujung yang akan disambung biasanya harus disiapkan secara khusus (diratakan atau dimiringkan) dan dipertemukan secara hatihati sebelum dilas. -anya sedikit penyesuaian dapat dilakukan$ dan potongan yang akan disambung harus diperinci dan dibuat secara teliti. Akibatnya$ kebanyakan sambungan sebidang dibuat di bengkel yang dapat mengontrol proses pengelasan dengan akurat. 3) Sambungan *e%atan Sambungan le%atan pada 0ambar 3.2: merupakan jenis yang paling umum. Sambungan ini mempunyai dua keuntungan utamaE •
/udah disesuaikan. Potongan yang akan disambung tidak memerlukan ketepatan dalam pembuatannya bila dibanding dengan jenis sambungan lain. Potongan tersebut dapat digeser untuk mengakomodasi kesalahan kecil
•
dalam pembuatan atau untuk penyesuaian panjang. /udah disambung. Tepi potongan yang akan disambung tidak memerlukan persiapan khusus dan biasanya dipotong dengan nyala (api) atau geseran. Sambungan le%atan menggunakan las sudut sehingga sesuai baik untuk pengelasan di bengkel maupun di lapangan. Potongan yang akan disambung
BAB II Tinjauan Pustaka dalam banyak hal hanya dijepit (diklem) tanpa menggunakan alat pemegang khusus. 7adangkadang potonganpotongan diletakkan ke posisinya dengan beberapa baut pemasangan yang dapat ditinggalkan atau dibuka kembali •
setelah dilas. 7euntungan lain sambungan le%atan adalah mudah digunakan untuk menyambung plat yang tebalnya berlainan.
>) Sambungan Tegak 9enis sambungan ini dipakai untuk membuat penampang bentukan (builtup) seperti proil T$ proil 2$ gelagar plat (plat girder)$ pengaku tumpuan atau penguat samping (bearing stiener)$ penggantung$ konsol (bracket). #mumnya potongan yang disambung membentuk sudut tegak lurus seperti pada 0ambar <.2<(c). 9enis sambungan ini terutama bermanaat dalam pembuatan penampang yang dibentuk dari plat datar yang disambung dengan las sudut maupun las tumpul.
5) Sambungan Sudut Sambungan sudut dipakai terutama untuk membuat penampang berbentuk boks segi empat seperti yang digunakan untuk kolom dan balok yang memikul momen puntir yang besar.
:) Sambungan Sisi Sambungan sisi umumnya tidak struktural tetapi paling sering dipakai untuk menjaga agar dua atau lebih plat tetap pada bidang tertentu atau untuk mempertahankan kesejajaran (alignment) a%al.
2.9.2 Keuntungan dan Kee#i(an Sa"#ungan $as4 2. *ebih murah dan lebih ringan 3.
Tidak ada pengurangan luas penampang
>.
Permukaan sambungan bisa dibuat rata
5.
Bahaya terhadap korosi kurang
:
/udah pembersihannya
BAB II Tinjauan Pustaka <.
Tampak lebih bagus 7ekuranganE
2.
-anya untuk logam sejenis
3.
Pengelasan dilapangan lebih sukar dari sambungan kelingbaut
>.
Sambungan Cendrung melengkung
2.5.3 Pembatasan Ukuran Las Sudut Tabel.2.2 Ukuran Minimum Las Sudut Tebal Pelat (t,mm) Palin Tebal
Ukuran
Minimum
Las
Sudut
(a,mm) 3 4 5 !
t7 7 < t 10 10 < t < 15
15 < t
Sedankan "embatasan ukuran maksimum las sudut# a. Untuk $%m"%nen denan tebal !,4mm,diambil setebal k%m"%nen b. Untuk k%m"%nen denan tebal !,4mm atau lebi&, diambil 1,!mm kuran dari tebal k%m"%nen Pan'an eekti las sudut adala& seluru& "an'an las sudut berukuran "enu& dan "alin tidak &arus em"at kali ukuran las, 'ika kuran maka ukuran las untuk "erenanaan diana" sebesar * kali "an'an eekti. 2.5.4 Ta&anan +%minal Sambunan Las il%s%- umum dari L/ ter&ada" "ers0aratan keamanan suatu struktur, dalam &al ini terutama untuk las, adala& ter"enu&in0a "ersamaan# ϕ . 5 nw $ 5 n
BAB II Tinjauan Pustaka
denan
ϕ
adala& akt%r ta&anan
5nw
adala& ta&anan n%minal "ersatuan "an'an luas
5n
adala& beban terakt%r "er satuan "an'an luas
Las Tum"ul $uat las tum"ul "enetrasi "enu& diteta"kan sebaai berikut# a. Bila sambunan dibebani denan a0a tarik atau a0a tekan aksial ter&ada" luas eekti, maka# ϕ . 5 nw= 0,90. t e . ! y ϕ . 5 nw= 0,90. t e . ! yw
(ba&an dasar)
(las)
b. Bila sambunan dibebani denan a0a eser ter&ada" luas eekti, maka# 0,6 !
(¿¿ y ) (ba&an dasar) ϕ . 5 nw= 0,90. t e . ¿ 0,6 !
(¿ ¿ uw ) (las) ϕ . 5 nw= 0,90. t e . ¿
/enan
! y
dan
! n
adala& kuat lele& dan kuat tarik
"utus.
Las Sudut $uat renana "ersatuan "an'an las sudut, ditentukan sebaai berikut#
BAB II Tinjauan Pustaka 0,6 !
(¿ ¿ uw ) (las) ϕ . 5 nw= 0,75. t e . ¿ ϕ . 5 nw= 0,90. t e . ( 0,6 ! u ) (ba&an dasar)
Las Ba'i dan Pasak $uat renana bai las ba'i dan "asak ditentukan# 0,6. !
(¿¿ uw ) . A w ϕ . 5 nw= 0,75. t e . ¿
/imana
Aw
adala& luas eekti las
! uw
adala& kuat tarik "utus l%am las
2.: Peren-anaan Struktur Baa( !alam pemilihan struktur ba%ah harus mempertimbangkan halhal sebagai berikut E 2. 7eadaan tanah pondasi 7eadaan tanah ini berhubungan dengan pemilihan tipe pondasi yang sesuai$ yaitu jenis tanah$ daya dukung tanah$ kedalaman lapisan tanah keras. 3. Batasan akibat struktur di atasnya 7eadaan struktur sangat mempengaruhi pemilihan jenis pondasi$ yaitu kondisi beban dari struktur diatasnya (besar beban$ arah beban$ penyebaran beban). >. 7eadaan lingkungan disekitarnya /eliputiE lokasi proyek$ dimana pekerjaan pondasi tidak boleh mengganggu atau membahayakan bangunan dan lingkungan di sekitarnya. 5. Biaya dan %aktu pelaksanaan pekerjaan Pekerjaan
pondasi
harus
mempertimbangkan
biaya
dan
%aktu
pelaksanaannya sehingga proyek dapat dilaksanakan dengan ekonomis dan memenuhi aktor keamanan. Pelaksanaan juga harus memenuhi %aktu yang relati singkat agar pekerjaan dapat dilaksanakan dengan eekti dan eisien
BAB II Tinjauan Pustaka !engan mempertimbangkan halhal di atas$ maka pondasi untuk struktur to%er ini direncanakan pondasi tiang pancang. Selain itu$ pemilihan sistem pondasi tiang pancang ini didasarkan atas pertimbanganE 2. Beban yang bekerja cukup besar. 3. Pondasi tiang pancang dibuat dengan sistem sentriugal$ menyebabkan beton lebih rapat sehingga dapat menghindari bahaya korosi akibat rembesan air >. 2.:.1. Penentuan Para"eter Tana( 7ondisi tanah selalu mempunyai peranan penting pada suatu lokasi pekerjaan konstruksi. Tanah adalah landasan pendukung suatu bangunan. #ntuk dapat mengetahui susunan lapisan tanah yang ada$ serta siat siatnya secara mendetail$ untuk perencanaan suatu bangunan yang akan dibangun maka dilakukan penyelidikan dan penelitian. Pekerjaan penyelidikan dan penelitian tanah ini merupakan penyelidikan yang dilakukan di laboratorium dan la pangan. /aksud dari penyelidikan dan penelitian tanah adalah melakukan in"estigasi pondasi rencana bangunan untuk dapat mempelajari susunan lapisan tanah yang ada$ serta siatsiatnya yang berkaitan dengan jenis bangunan yang akan dibangun di atasnya.
2.:.2. Anaisis da&a dukung tana( Analisis !aya dukung mempelajari kemampuan tanah dalam mendukung beban pondasi struktur yang terletak di atasnya. !aya dukung tanah ( =earing Capacity ) adalah kemampuan tanah untuk mendukung beban baik dan segi struktur pondasi maupun bangunan di atasnya tanpa terjadi keruntuhan geser. !aya dukung batas ( ultimate bearing capacity ) adalah daya dukung terbesar dari tanah dan biasanya diberi simbol Pult. !aya dukung ini merupakan kemampuan tanah mendukung beban$ dan diasumsikan tanah mulai terjadi keruntuhan. Besarnya daya dukung yang diijinkan sama dengan daya dukung batas dibagi angka keamanan$ rumusnya adalahE
/ult Pall F F) Perancangan pondasi harus dipertimbangkan terhadap keruntuhan geser dan penurunan yang berlebihan. #ntuk terjaminnya stabilitas jangka panjang$ perhatian harus diberikan pada perletakan dasar pondasi. Pondasi harus diletakkan pada
BAB II Tinjauan Pustaka kedalaman yang cukup untuk menanggulangi resiko adanya erosi permukaan$ gerusan$ kembang susut tanah dan gangguan tanah di sekitar pondasi.
2.:.3. Peren-anaan %ondasi tiang %an-ang a. Perhitungan daya dukung "ertikan tiang pancang Analisisanalisis
kapasitas
daya
dukung dilakukan
dengan
cara
pendekatan untuk memudahkan perhitungan. Persamaanpersamaan yang dibuat dikaitkan dengan siat siat tanah dan bentuk bidang geser yang terjadi saat keruntuhan. 2 Berdasarkan kekuatan bahan /enurut Peraturan Beton Indonesia (PBI)$ tegangan tekan beton yang diijinkan yaituE
b F 4.>>YXc
E Xc F kekuatan karakteristik beton.
b F 4.>> Y3:4 F 3.: kgcm3 Ptiang F B b Z Atiang.
P dimanaE
F 7ekuatan pikul tiang yangdiijinkan FTegangan tekan tiang terhadap
tiang
penumbukan
b
A
F *uas penampang tiang pancang
tiang
2 Berdasarkan hasil sondir
Tes Sondir atau Cone >enetration $est ( CPT ) pada dasarnya adalah untuk memperoleh tahanan ujung 5nd =earing ( U ) dan tahanan selimut riction >ile ( c ) sepanjang tiang. Tes sondir ini biasanya dilakukan pada tanah tanah kohesi dan tidak dianjurkan pada tanah berkerikil dan lempung keras. Persamaan untuk menghitung daya dukung tiang pancang menurut data CPT adalahE
A > tiang
=
Z p +
# Z 9?>
tiang
>
:
!imana E P
F !aya dukung keseimbangan tiang ( kg)
BAB II Tinjauan Pustaka
6ilai conus yang dipakai untuk menentukan daya dukung ini sebaiknya digunakan ratarata dari nilai conus pada kedalaman 5! di atas ujung ba%ah tiang dan 5! di ba%ah ujung ba%ah tiang. 8
F 7eliling tiang pancang ( cm)
9-P F Total riction ( kgcm >
Berdasarkan hasil SPT #ntuk menghitung daya dukung tiang pancang dengan menggunakan data SPT dapat digunakan menurut 9apan ,oad Association. 9apan ,oad Association mengusulkan cara untuk menentukan tahanan riksi batas dan tahanan ujung batas untuk precast pile dan cast in place pile. Tahanan riksigaya geser pada dinding tiang adalah seperti tertera pada tabel 3.>. Tahanan ujung untuk precast pile ditentukan dengan menggunakan gambar 3.2H . Tahanan ujung (Ud) untuk tiang yang dicor di tempat dapat diambildiperkirakan dari tabel 3.5 dengan mengabaikan
perbandingan
dalamnya
lapisan
tanah
pendukung.
*angkahlangkah
untuk
menghitung daya dukung tiang pancang dengan metode 9apan ,oad Association adalah
/enentukan panjang penetrasi Panjang Penetrasi !itentukan Berdasarkan gambar pada masingmasing hasil data SPT. #ntuk menentukan panjang penetrasi langkahlangkahnya adalah E
•
/enentukan nilai SPT pada ujung tiang (62)
•
/enentukan nilai SPT ratarata untuk 5! ke atas dari ujung tiang (63)
•
/enentukan nilai SPT ratarata dari 62 dan 63 ( N )
[
/enentukan jarak antara nilai SPT ujung tiang dengan nilai SPT ratarata ( N )
[
/embuat bidang luasan di atas nilai SPT ratarata yang seimbang dengan bidang luasan di ba%ah nilai SPT ratarata
[
/enentukan jarak antara nilai SPT ratarata dengan nilai SPT teratas dari bidang luasan di atas nilai SPT ratarata
BAB II Tinjauan Pustaka [
Panjang penetrasi adalah jumlah dari jarak antara nilai SPT ujung tiang dengan nilai SPT ratarata (6) dan j arak antara nilai SPT rata rata dengan nilai SPT teratas dari bidang luasan di atas nilai SPT ratarata
/enentukan tahanan ujung (Ud) *angkahlangkahnya yaitu E [
/embagi panjang penetrasi (l) dengan diameter tiang (!)
[
/enentukan nilai Ud6 dari gambar 3.2<$ kemudian Ud didapat /enghitung tahanan ujung (Ud) dari nilai Ud dikalikan luas tiang
/enentukan tahanan riksi (U) Berdasarkan tabel 3.> diketahui aktor reduksi untuk tahanan riksi. Tahanan riksi merupakan hasil kali antara keliling tiang dengan jumlah nilai SPT tiap lapisan tanah
/enentukan daya dukung tiang pancang Ptiang F Qd Q
Ta#e 2.3 6ilai tahanan riksigaya geser dinding tiang 9enis Tiang 9enis
Tiang Pracetak
Tiang yang dicor di Tempat
Tanah Pondasi Tanah Berpasir Tanah kohesi
N (≤ 24) : C or N (≤23)
N (≤ 23) 3
C N or
3
(≤ 23)
3
Sumber @.ekanika $anah dan $eknik >ondas
BAB II Tinjauan Pustaka
Ta#e 2. /etode untuk menghitung Qd pada castin place pile Intensitas daya dukung ultimate pada ujung tiang (Ud)
*apisan 7erikil 2)
N ≥ :4 :4 6 ≥ 54 54 6 ≥ >4 N ≥ >4
D:4 :3: >44
*apisan Pasir 2) >44 *apisan lempung > Uu 3) 7eras 2) Perbedaan antara lapisan kerikil dengan lapisan berpasir dapat dipertimbangkan berdasarkan hasil penyelidikan pada sejumlah kecil tanah tersebut. *apisan berpasir yang bercampur dengan kerikil dianggap sama dengan lapisan berpasir tanpa kerikil. -arga 6 diperoleh dari penyelidikan. 3) Pada lapisan lempung keras$ intensitas daya dukung ditetapkan berkenaan dengan @7riteria perencanaan pondasi kaison Uu 3
adalah kekuatan geser unconfined (tm )@ Sumber @ .ekanika $anah dan $eknik >ondasi
!a"#ar 2.1: 0raik perhitungan dari intensitas daya dukung ultimate tanah pondasi pada ujung tiang
BAB II Tinjauan Pustaka
.5
Berdasarkan Pelaksanaan
+ n3 Zp
e f %A%? s + 4$: %(c +
+ c ) +p
PF c 2
3
>
!imana E P
F kapasitas beban pada tiang
+
F berat hammer dalam kg ( F 4$:Z+p <44 kg )
-
F tinggi jatuh hammer dalam cm ( 3m F 344 cm )
S c2
F penurunan perpukulan dalam cm ( F 2$5 cm) F tekanan elastis sementara pada tiang dan penutup F 4$3
c3
F simpangan tiang akibat tekanan elastis sementara F 4$5
c>
F tekanan elastis sementara pada tanah F 4$2
e f
F eisiensi hammer F : R untuk double acting hammer F 244 R untuk drop hammer
n
F koeisien restitusi ( 4 sd 4$: )
+p
F berat tiang p
BAB II Tinjauan Pustaka
2.:.
,a&a ,ukung Ijin Tiang !rou% 'P a !rou% * !alam pelaksanaan jarang dijumpai pondasi yang hanya terdiri dan satu tiang saja$ tetapi terdiri dari kelompok tiang. Teori membuktikan dalam daya dukung kelompok tiang geser tidak sama dengan daya dukung tiang secara indi"idu dikalikan jumlah tiang dalam kelompok$ melainkan akan lebih kecil karena adanya aktor eisiensi. !ipakai persamaan dari ?#niorm Building Code dari AAS-8@ (Pondasi Tiang Pancang untuk #ni"ersitas dan #mum karangan Ir. Sardjono -S. Penerbit Sinar +ijaya Surabaya )E
5ff =2 −
ϕ (n −2)m + (m −2)n .
H4 dim ana E
m
m Z n E 0umlahbaris
N
E 0umlahtiangdalamsatubaris
Φ
E arc tan (d s)$ dalam dera0at
D
E sisi tiang
S
E 0arak antar tiang
P all group = × Pall 2 tiang (daya dukung tiang tunggal.
a. P"aF Gang Terjadi Pada Tiang Aki#at Pe"#e#anan
BAB II Tinjauan Pustaka
= Σ >v ±
> maM
.% ZB maM n % Σ y
N DimanaE > ma%
3
.y Z C maM ± n y Σ %
3
E beban maM yang diterima2tiang pancang Σ >v E 0umlah beban vertikal n
E banyaknya tiang pancang
.% E momen arah .y
C maM
E momen arah B E absis maM ( 0arak ter0auh) tiang ke pusat berat kelompok tiang
B maM
n
E ordinat maM ( 0arak ter0auh) tiang ke pusat berat kelompok tiang
E banyak tiang dalam satu baris arah %
nB
E banyak tiang dalam satu baris arah y
Σ y 3
E 0umlah kuadrat 0arak arahB (absis − absis) tiang
Σ % 3
E 0umlah kuadrat 0arak arah (ordinat − ordinat ) tiang
#. Kontro !a&a >oriHonta Perhitungan menurut oundation of Structure oleh !un -anma$ tiang akan terjepit sempurna pada kedalaman ( *d ) F \ sd 2> *p. !imana E *d F kedalaman titik jepitan dari muka tanah *p F panjang tiang yang masuk tanah F lebar poer B
*a
F tinggi pile cap
1. P
1. Per(itunPotongan diagra" tekanan tana(
BAB II Tinjauan Pustaka
!a"#ar 2.15 !iagram Tekanan Tanah Pasi
a. Tekanan Tana( Pasi7 BB'
F 7p2 . γ2 .4$: B
CC'
F 7p2 . γ2. 2 B
!!'
F 7p2 . γ2. 2$: B
'
F 7p2 . γ2. ( 3B 4$:.: ! )
,,'
F 7p2 . γ2. ( 3$:B 4$:.: ! )
00'
F 7p3 . γ3. ( >B 4$:.: ! )
--'
F 7p3 . γ3. ( >$:B 4$:.: ! )
I I'
F 7p3 . γ3. ( 5B 4$:.: ! )
#. !a&a $atera &ang terjadi %ada tiang %an-ang P2
F ] .AB.BB'
P3
F ]. BC.( BB'CC')
P>
F ].C!.( CC'!!' )
P5
F ].!.( !!'' )
P:
F ].,.( ',,' )
P<
F ].,0.( ,,'00' )
PD
F ].0-.( 00'--' )
P
F ].-I.--'
Ptot
F P2 P3 P> P5 P: P PD P
BAB II Tinjauan Pustaka
2.
!a&a $atera &ang diijinkan !itinjau dari titik *$ maka Ptot. *V F P2.*2 P3.*3 P>.*> P5.*5 P:.*: P<.*< PD.*D P.* ^ didapatkan *V 0aya horiVontal yang diijinkan ( -all) _ /2 F 4 ^ -ult.*h J Ptot.*V F 4 ^ didapatkan - ult Tiang akan mampu menahan beban horiVontal jika - yang terjadi lebih kecil dari - ult$ sehingga tidak diperlukan tiang pancang miring.
2.:.9
Penuangan Tiang Pan-ang Aki#at Pengangkatan Kondisi I
!a"#art 2.1) Pengangkatan Tiang Pancang dengan 3 titik 1
2
7∗a
/2 F
2
/3 F
1 1 ∗ 7 ( 1−2 a )2− 7∗a2 8 2
1 2 7∗a 2
(
F
1 1 ∗ 7 ( 1−2 a )2− 7∗a2 8 2
5a3 5a* *3 F 4 Kondisi II
(
) )
BAB II Tinjauan Pustaka
!a"#ar 2.16 Pengangkatan tiang pancang dengan 2 Titik 1
/2 F
2
7∗a
(
1 7 ∗( L−a )− 2
= 2 F
/M F = 2 Z x / maM
1 3 L − 2 aL 2
( L− a )
)( 2
2
7 L − 2 7∗a∗ L = 2 ( L−a )
)
1 ∗7∗ x2 2
d,x dx
F 4
= 2 J /% F 4 2 5 1 L 2 aL = x 6 7 2 ( L −a )
.ma% 6 ." 6 ,
F
(
2
L −2 aL 2 ( L− a )
)
.
(
2
1 L − 2 aL 7 ∗ 2 2 ( L −a )
)
2
1 ∗7 ( L2−aL ) 2 2 ( L −a )
/2 F /3 1 2
7∗a
F
1 ∗7 ( L2 −aL ) 2 2 ( L− a )
2a
2
− 4 aL + L2 F 4
2a
2
−100 a + 784 F 4
!ari dua kondisi diatas dipilih kondisi dimana momen yang terjadi maksimum sebagai yang menentukan menghitung tulangan.
BAB II Tinjauan Pustaka
2.:.:. Peren-anaan Soo7 Pada bagian dasar dari kolomkolom suatu struktur diperlukan adanya balok balok penghubung yang berungsi untuk menyeragamkan penurunan yang terjadi pada struktur maupun untuk mengantisipasi tarikantekanan yang terjadi pada kolom yang bergoyang. Balok tersebut dinamakan sebagai sloo.
•
Per(itungan #e#an %ada soo7 Beban yang bekerja pada sloo adalah daya dukung tanah yang dapat dihitung sebagai berikut E /ult = (c N c (2+ 4$> = +) +γ D f N / + 4$: γ = N γ (2 − 4$3 = +))
!imana
Pult
F daya dukung ultimate tanah ( tm 3)
c
F kohesi tanah
6 berat isi tanah dasar
BF!
F *ebar Pondasi
!
F 7edalaman pondasi
N γ, N / N c
F aktor daya dukung tarVagli
Ap
F luas dasar pondasi
*
F panjang sloo
sehingga /tumpuan F23 ZU
ult
Z *3
/lapangan F 235 Z U
ult
Z *3
Setelah diketahui / lapangan dan / tumpuannya$ maka dilakukan perhitungan tulangan pada daerah tumpuan lapangan
BAB II Tinjauan Pustaka
2. l%%r ardener
!a"#ar 2.20 ,loor -ardener ,loor -ardener merupakan material bentuk bubuk (po%der) yang ditaburkan pada beton basah dan kemudian dilakukan inishing dengan menggunakan mesin tro%el$ sehingga akan menghasilkan permukan yang lebih keras$ tetapi rata dan halus serta mudah dibersihkan. ,loor -ardener berguna untuk meningkatkan kekerasan beton$ kemampuan ketahanan abrasi dan meminimalkan debu pada permukaan lantai beton. ,loor -ardener biasa digunakan pada lantai garasi$ area parkir $ area pergudangan$ area pabrik industri$ dan areaarea yang membutuhkan lalu lintas. 7onsumsi kebutuhan material ,loor -ardener disesuaikan dengan kondisi lalu lintas yang ada dapat diuraikan sebagai berikut E •
#ntuk kebutuhan lalu lintas rendah (misalE garasi dan gudang kecil) konsumsi > kgm3.
•
#ntuk kebutuhan lalu lintas menengah (misalE lantai area pabrik dan area parkir ) konsumsi : kgm3.
•
#ntuk kebutuhan lalu lintas tinggi (misal E lantai pabrik yang mennggunakan alat berat) konsumsi D kgm3.
,loor -ardener bentuk bubuk (po%der) harus diaplikasikan pada beton basah$ kadang hal
Arie *ukman 1 232234442
:
BAB II Tinjauan Pustaka tersebut menjadi kendala. /isal area cor beton tersebut mempunyai lalu lintas yang tinggi selama proyek berlangsung$ jika langsung diaplikasikan ,loor -ardener$ maka lantai tersebut akan dilalui lalu lintas kendaraan$ padahal idealnya aplikasi ,loor -ardener itu sebaiknya dilalui setelah akhir proyek tersebut.
2.) Peat Bondek Bondek '#onde-k* adalah sejenis plat lantai berlapis gal"anis atau yang sering disebut dengan Structural ,loor !ecking (Struktur Plat *antai) yang berungsi sebagai alternati pengganti sistem kon"ensional yang selama ini menggunakan tripleM sebagai bekisting (bacaE cetakan) cor plat lantainya. Berbeda dengan tripleM yang hanya berungsi sebagai bekisting$ plat bondek memiliki kelebihan yaitu sebaga i bekisting tetap dan berungsi sebagai tulangan posit pada struktur plat lantai tersebut.
!a"#ar 2.21 Pelat Bondek Eeuntungan bila menggunakan >lat =ondek @ •
+aktu pengerjaan lebih cepat dan bersih.
Arie *ukman 1 232234442
:H
BAB II Tinjauan Pustaka •
-anya diperlukan perancah support yang sederhana (minim)$ tanpa kehadiran TripleM.
•
Penghematan bahan cor$ dengan adanya proil struktur lobang lekuk pada bondek bagian ba%ah tersebut$ sehingga plat lantai lebih ringan.
2.6. ,asar/,asar STAA,.Pro STAA! adalah salah satu program analisa program analisa struktur yang pada saat ini telah banyak dipakai diseluruh dunia. STAA! menggunakan teknologi yang paling modern dalam rekayasa elemen hingga$ dengan metode input data berbasis object oriented. Program ini dikembangkan oleh tim dengan pengalaman lebih dari 34 tahun riset yang diadakan di #SA$ 7anada$ dan eropa dalam merumuskan metode ini. !engan ketepatan numerik dan eisiensi perhitungan$ metode ini memberikan hasil yang lebih baik daripada metode lain yang diketahui pada semua aplikasi rekayasa strukutur. STAA! Pro adalah pilihan rekayasa structural proessional untuk baja$ beton$ kayu dan alumunium berbentuk desain baja yang mencakup struktur apapun termasuk goronggorong$ pabrik petrokimia$ tero%ongan$ jembatan$tumpukan$ dan lain lain.$ melalui lingkungan leksibel$ maju itur$dan asih kolaborasi data$. 7elebihan yang sangat dominan yang dimilki oleh STAA! adalah adalah kemudahan dalam penggunaannya. 0#I (0raphical #ser Interace) dirancang sedemikian rupa agar userpengguna lebih mudah menggunakan aplikasi dari program ini. 3.H.2
0#I STAA! Pro
#ntuk lebih jelasnya$ bila anda membuka program STAA! maka anda akan mendapat tampilan 0#I seperti diba%ah ini.
Arie *ukman 1 232234442
<4
BAB II Tinjauan Pustaka
gambar diatas adalah 0#I (elemen interace) dari program STAA!$ dimana ungsi dari elemenelemen tersebut adalah sebagai berikut E
2. /enu Pulldo%n 0#I STAA!: Bisa juga disebut sebagai menu bar$ letaknya disebelah
Arie *ukman 1 232234442
<2
BAB II Tinjauan Pustaka pojok kiri atas layar$ tepatnya diatas menu toolbar$ ungsi dari menu ini adalah untuk memberikan akses ke semua asilitas dari STAA!
3. /enu Toolbar 0#I STAA!3 Terletak tepat diba%ah menu pulldo%n. /enu ini berguna untuk mengakses perintah yang sering anda gunakan$ jadi anda tidak perlu repotrepot lagi untuk mengakses perintah dari menu pulldo%n. 7eberadaan dari menu toolbar akan sangat membantu sekali ketika anda bekerja dengan banyak pengeditan atau modiikasi rancang bangun struktur$ sehingga pekerjaan anda akan semakin eekti dan tidak membuangbuang %aktu karena harus mondarmandir di menu pulldo%n. Selain itu anda juga bisa membuat customiVed toolbar sendiri.
>. /enu -alaman 0#I STAA!> Terletak disamping kiri layar. /enu halaman adalah sekumpulan tab yang mana setiap tab dari kumpulan tab tersebut memiliki page control didalamnya$ dimana didalam page control tersebut terdapat tooltool yang berguna untuk memberikan perintah spesiik yang akan memudahkan dalam pemodelan dan "eriikasi hasil analisa. 8rganisasi dari tabtab tersebut menggambarkan operasi yang berurutan dari atas ke ba%ah$ sehingga betulbetul akan mengarahkan anda pada pemodelan yang sistematis (berurutan mulai dari pemodelan J analisa J hingga "eri"ikasi )$ sehingga akan memudahkan pekerjaan anda. Tidak hanya itu saja$ setiap tab dirancang dengan nama yang spesiik dan icon tool tersendiri$ sehingga betulbetul memanjakan dan memudahkan anda ketika bekerja pada program ini.
Arie *ukman 1 232234442
<3
BAB II Tinjauan Pustaka
>. /enu !ata Area 0#I STAA!5 Terletak disamping kanan layar. /enu ini adalah menu tampilan dari operasi yang anda lakukan pada menu halaman. 9ika anda menjalankan program STAA! dan anda mengoperasikan ungsi menu halaman$ maka penjelasan dan menu apa saja yang terkandung didalamnya akan ditampilkan pada menu data area. Sebagai contoh$ jika anda memilih general support page pada menu halaman$ maka pada menu data area akan menampilkan inormasi support node dan descriptionsupport (jenis perletakanrestraint) yang akan digunakan$ seperti jepit$ sendi$ roll$ atau anda bisa mendeinisikannya sendiri.
:. /enu +indo% 0#I STAA!2 menu %indo% adalah layar tempat anda bekerja$ dimana pemodelan yang anda lakukan dan hasil analisa dari pemodelan yang anda lakukan tersebut ditampilkan.
Arie *ukman 1 232234442
<>
BAB II Tinjauan Pustaka 2.6.2 Jenis Ee"en 9enis elemen dapat dikelompokkan sebagai berikut E 2. lemen Batang (Beam lement) a. Truss 3! (=angka batang 3!) b. Plane ,rame 3! (Portal 3!) c. 0rid,loor d. Truss >! (=angka batang >!) e. Space ,rame (Portal >!) 3. lemen Segitiga >. lemen Segi mpat 5. lemen Benda Pejal (Solid lement)
2.6.3 Siste" Koordinat Ada 3 macam sistem koordinat yang dipergunakan di dalam Staad yaitu Sistem 7oordinat 0lobal dan Sistem 7oordinat *okal.
2.6.3.1 Siste" Koodinat !o#a Sistem koordinat global adalah sistem koordinat di dalam ruang area pemodelan struktur `$ W$ $ dan perjanjian tandanya mengikuti aturan tangan kanan. 0ambar berikut adalah gambar sistem koordinat global dengan arah displacementnya. Selanjutnya boleh disebut sebagai sistem sumbu global.
Arie *ukman 1 232234442
<5
BAB II Tinjauan Pustaka
!a"#ar 2.22 Sistem 7oordinat 0lobal berikut arah displacement 2.6.3.2 Siste" Koordinat $oka Sistem 7oordinat *okal adalah sistem koordinat terhadap masingmasing elemenbatang itu sendiri. !an juga mengikuti aturan tangan kanan sebagai perjanjian tandanya. Seterusnya boleh disebut sebagai sistem sumbu lokal. 0br.3.2H. menunjukkan system koordinat lokal dari sebuah elemen yang membentang dari titik ?i@ ke titik ?j@ . Sumbu memanjang M dari ?i@ ke ?j@ adalah merupakan arah positi. Sedangkan sumbu lokal y dan V adalah merupakan sumbusumbu prinsip dari arah momen inersia elemen.
Arie *ukman 1 232234442
<:
BAB II Tinjauan Pustaka
!a"#ar 2.23. Sistem 7oordinat *okal tergambar di dalam sistem global
2.6. Ti%e Struktur -ampir semua struktur dapat dianalisa dengan menggunakan Staad. Struktur =uang (SPAC) dengan struktur portal tiga dimensi pembebanan dapat diaplikasikan dari segala arah. Struktur Bidang (>+AN5 ) menggunakan sistem koordinat global `W dan pembebanannya
juga
dalam
arah
yang
sama
pula.
Struktur
T=#SS$
hanya
mempertimbangkan elemenbatang yang mengalami gayagaya aksial saja$ tidak ada momen sama sekali.
Sot%are STAA! Pro ini hanya merupakan alat bantu program untuk mempercepat dan mempermudah pekerjaan seorang engineer. 7enapa disebut dengan program bantu Waitu karena STAA! Pro hanya kita posisikan sebagai alat bantu hitung saja$ sedangkan "eriikasi hasil desain dan pengambil keputusan (judgement) tetap ditentukan oleh kita sebagai actor utama (main actor) dari perencanaan pekerjaan tersebut. 8leh karena itu
Arie *ukman 1 232234442
<<