Modul 3 Sesi 1 Batang Tarik

STRU ST RUKT KTUR UR BA BAJA JA 1

MODUL 3 Sesi 1 Bata Batang ng Tari Tarik k (Tension Member ) Dosen Pengasuh : Ir. Thamrin Nasution Materi Pembelajaran : 1. Elemen Elemen Bat Batan ang g Tari Tarik.. k.. 2. Kekua Kekuatan tan Tarik Nomin Nominal al Metode Metode LRFD. LRFD. Kondisi Leleh. Kondisi fraktur/putus. 3. Kekua Kekuatan tan Tarik Nomin Nominal al Metode Metode ASD. 4. Lua Luass Pena Penamp mpang ang Net Netto. to. Ukuran lobang paku paku keling keling atau baut. Lobang sejajar dan lobang berselang-seling. Pada pelat. o Pada baja siku. o Profil dan WF. o Contoh soal luas luas penampang penampang netto pada pelat. pelat. Contoh soal luas penampang penampang netto pada profil siku. 5. Luas Penam Penampang pang Netto Efekt Efektif. if. Sambungan dengan baut/paku. Sambungan dengan las. Contoh soal luas penampang efektif.  

 

 

  

Tujuan Pembelajaran : Mahasiswa Mahas iswa mengetahui mengetahui dan mem memaham ahamii elem elemen en batang tarik , kekuatan kekuatan tarik nominal meto metode de LRFD, metode LRFD, metode ASD, ASD, luas luas penampang netto, netto, dan luas penampang netto efektif . 

DAFTAR PUSTAKA a) b) c) d) e) f) g) h)

Agus Seti Agus Setiaw awan an,” ,” Perencanaa Perencanaan n Struktur Baja Dengan Metode LRFD (Berdasarkan (Berdasarkan SNI 03-1729 03-1729-2002)”, -2002)”, Penerbit AIRLANGGA, AIRLANGG A, Jakarta, 2008. AISC, “Specification “ Specification forStructural forStructural Steel Buildings , 20 2010 10 Charle Cha rless G. Salmon, Salmon, Jhon Jhon E. Johns Johnson on,” ,”STRU STRUKTUR KTUR BAJA BAJA,, Desi Design gn dan Perilaku”, Perilaku”, Jilid 1, Pene Penerbit rbit AIR AIRLANG LANGGA, GA, Jakarta, 1990. Depa De parte rteme men n Pekerja Pekerjaan an Umum, Umum, “ PEDOMAN “ PEDOMAN PERENCANAAN PEMBEBANAN UNTUK RUMAH DAN GEDUNG (PPPURG 1987)”, Yayasan Badan Penerbit PU, Jakarta, 1987. “ PERATURAN PERENCANAAN BANGUNAN BAJA BAJA (PPBBI)”, (PPBBI)”, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, 1984. SNI 03 - 1729 1729 – 2002. 2002. Tata Tata Cara Perencanaa Perencanaan n Struktur Baja Untuk Untuk Bangunan Bangunan Gedung. Gedung. RESEARCH RESEA RCH COUN COUNCIL CIL ON STRUC STRUCTURA TURAL L CONNECT CONNECTIONS IONS c/o AISC, “Specification for Structural Joints Using High-Strength Bolts ( ASTM ( ASTM A325 or A490 Bolts Bolts)”, )”, 2009. Willia Wi lliam m T. seg segui, ui, “ STEEL DESIGN “, “, THOMSON, 2007. ,

UCAPAN TERIMA KASIH

Penuli Penuliss menguc mengucapk apkan an terima terima kasih kasih yang yang sebesa sebesar-b r-bes esarn arnya ya kepada kepada pemilik hak cipta photo-photo, buku-buku rujukan dan artikel, yang terlampir dalam modul pembelajaran ini. Semoga modul pembelajaran ini bermanfaat. Wassalam Penulis Thamrin Nasution thamrinnst.wordpress.com [email protected]

thamrinnst.wordpress.com

Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , 2011

Ir. Thamrin Nasution

Departemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.

BATANG

T A R I K

(TENSION MEMBER)

1. Elemen Batang Tarik Batang tarik banyak dijumpai dijumpai dalam banyak struktur baja, seperti struktur-struk struktur-struktur tur jembatan, rangka atap, menara transmisi, ikatan angin, dan lain sebagainya. Batang tarik ini sangat sangat efektif efektif dalam dalam memiku memikull beban. beban. Batang Batang ini dapat dapat terdiri terdiri dari dari profil profil tungg tunggal al ataupu ataupun n profil-profil tersusun. Contoh-contoh penampang batang tarik adalah profil bulat, pelat, siku, siku ganda, siku bintang, kanal, WF, dan lain-lain. Dengan demikian, batang tarik adalah elemen elemen batang batang pada pada struktu strukturr yang yang menerim menerimaa gaya gaya tarik tarik aksial aksial murni. murni. Gaya Gaya tarik tarik tersebu tersebutt dikatakan sentris jika garis gaya berimpit dengan garis berat penampang. Batang tarik ini umumnya terdapat pada struktur rangka batang.

Gambar 1 : Jenis bentuk batang tarik.

2. Kekuatan Tarik Nominal Metode LRFD (SNI 03-1729-2002) Dalam menentukan kekuatan nominal penampang suatu batang tarik, harus ditinjau terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan, yaitu : 1) Kondisi Kondisi leleh dari luas penampang penampang kotor/bruto kotor/bruto,, didaerah yang jauh jauh dari sambungan. sambungan. 2) Kondisi Kondisi fraktur/putus fraktur/putus dari luas penampang penampang efektif efektif pada daerah sambungan. sambungan. 3) Kondisi Kondisi geser geser blok pada sambun sambungan. gan.

1




Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor N terfaktor N u harus memenuhi : N u   N n

......(1)

Dimana, N n = keku kekuata atan n nomi nomina nall penam penampa pang ng..  = faktor tahanan/reduksi (SNI 03-1729-2002, tabel 6.4-2, hal.18). (SNI 03-1729-2002, fs.10.1) 1). Pada kondisi leleh dari luas penampang bruto. Bila kondisi leleh yang menentukan, maka kekuatan nominal N n dari batang tarik harus memenuhi persamaan berikut, N n = Ag . f y

......(2)

Dimana, Ag Ag = luas luas pena penamp mpan ang g brut bruto o (mm (mm 2). f y = tegan teganga gan n leleh leleh sesu sesuai ai mutu mutu baja baja (MPa (MPa). ). Pada kondisi ini faktor tahanan adalah  = = 0,90. 2). Pada kondisi fraktur/putus dari luas penampang efektif/netto pada sambungan . 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,

(a)

(b)

T1

T1

T2>T1

T2>T1

(c) T3>T2

T3>T2

Gambar 2 : Bentuk probahan tegangan pada tepi lobang sejalan dengan bertambahnya beban, gbr. (a) penampang masih dalam keadaan elastis, gbr.(b) sebagian penampang penampang sudah leleh dan gbr.(c) pada seluruh penampang sudah leleh. l eleh.

Apabila kondisi fraktur/putus yang menentukan maka kekuatan nominal tarik ( N ( N n ) tersebut harus memenuhi persamaan sebagai berikut, N n = Ae . f u Dimana, Ae Ae

= luas luas pena penamp mpang ang efekt efektif if/n /nett etto o (mm (mm2).

2

......(3)




f u = tegan teganga gan n putu putuss sesua sesuaii mutu mutu baja baja (Mpa (Mpa). ). Pada kondisi ini faktor tahanan adalah  = = 0,75.

3. Kekuatan Tarik Nominal Metode ASD (PPBBI 1984) Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial N harus N harus memenuhi : - Untuk pembebanan tetap, f y   (0,75) . ......(4) 1,5 - Akibat pembebanan sementara, f y   (0,75) . (1,30) ......(5) 1,5 Dimana,  = tegangan tarik beban kerja. = N n / Ag A g (ditemp (ditempat at sambung sambungan an A Anet). net). 0,75 = faktor faktor tahanan tahanan yang yang diberik diberikan an apabila apabila penampan penampang g berloban berlobang g memikul memikul gaya tarik, (ditempat sambungan, ditempat lain = 1,0). f y = tegan teganga gan n leleh leleh sesu sesuai ai mutu mutu baja baja (MPa (MPa). ).

4. Luas Penampang Netto. Batan Batang g tarik tarik yang yang disam disambu bung ng deng dengan an paku paku kelin keling g (rive (rivet) t) atau atau baut baut (bol (bolt) t) haru haruss dilobangi. Ini mengakibatkan berkurangnya luas penampang yang dibutuhkan untuk memikul gaya tarik, sehingga kekuatan tarik batang akan berkurang. SNI 03-1729-2002 fs.10.2.2. menyebutkan dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh , atau dengan kata lain luas penampang netto seperti yang diberikan oleh persamaan berikut, Anet Anet  85 % Ag A g Dimana, Ag Ag

......(6)

= luas luas pena penamp mpan ang g brut bruto o (mm (mm 2).

a). Ukuran lobang paku atau baut.

Menurut SNI 03-1729-2002, fs.17.3.6 diameter nominal lobang (d) yang sudah jadi harus 2 mm lebih besar dari diameter nominal baut (dn) untuk suatu baut diameternya tidak melebihi 24 mm, dan maksimum 3 mm lebih besar untuk baut dengan diameter lebih besar, kecuali untuk lubang pada pelat landas.

d

dn

Gambar 3 : Diameter nominal baut dan lobang, d = diameter lobang, dn = diamater nominal, d = dn + 2 mm untuk dn  24 mm, d = dn + 3 mm untuk dn > 24 mm (SNI).

3




Berdasarkan Specifi Specificat cation ion for Struct Structura urall Joints Joints Using Using ASTM ASTM A325 A325 or A490 A490 Bolts Bolts,, Prepared by RCSC Committee, 2009, ukuran lobang ditetapkan seperti table 1 berikut, Tabel 1 : Dimensi nominal lobang baut ASTM A325 dan A490.

b). Lobang Sejajar dan Lobang Berselang-seling.

Untuk menghitung luas penampang netto mengikuti gambar berikut, a a

U1

c d b a

U2

S2

S1

(a)

h

(b)

t1

t2

Gambar 4 : Skema peninjauan penampang netto.

b1). Pada lobang sejajar seperti gambar 4.a, luas penampang netto (pot. a-a) diberikan oleh persamaan berikut, ......(7) Anet Anet = Ag – n . d . t Dimana, n = juml jumlah ah loba loban ng 3 loba lobang ng). ). d = diam diamet eter er loba lobang ng (mm) (mm),, meng mengik ikut utii kete ketent ntua uan n SNI SNI diata diatas, s, yaitu yaitu d = dn + 2mm, atau d = dn + 3mm. 3mm. Ag Ag = luas luas pena penamp mpan ang g brut bruto o=h.t t = teba teball pela pelatt terk terkec ecil il anta antara ra t1 dan dan t2

4




b2). Pada lobang yang berselang-seling (Gbr.4b), peninjauan luas penampang netto dilakukan sebagai berikut, - Potongan a – b

- Pot Poton ong gan a – c – b

: Anet = Ag – n .d . t n = 2 lobang : Anet = Ag – n .d . t + n

......(8.a)

S12. t 4 . U1

+

S12. t

......(8.b)

4 . U2

= 3 lobang

- Poto Potong ngan an a – c – d : Anet = Ag – n . d . t + n

S12. t 4 . U1

+

S2 2. t

......(8.c)

4 . U2

= 3 lobang

Dari ketiga peninjauan ini luas penampang netto diambil yang terkecil, dan harus,

Anet Anet  85 % Ag Ag

c). Lobang Berselang-seling Pada Baja Siku. S1

t

S2

S3

S1

a

c

U1

d

b

b

S3

a c

U1

S2

U1

U2

U2 d

a

b

Gambar 5 : Letak lobang pada baja siku

Jarak U2 = ga + gb – t - Potongan a – b


: Anet = Ag – n .d . t n = 2 lobang : Anet = Ag – n .d . t + n

- Pot Poton ong gan a – c – d

S12. t 4 . U1

+

S12. t

......(9.b)

4 . U2

= 3 lobang

: Anet = Ag – n .d . t + n

......(9.a)

S12. t 4 . U1

+

S2 2. t 4 . U2

= 3 lobang

Dari ketiga peninjauan ini luas penampang netto diambil yang terkecil, dan harus,

Anet Anet  85 % Ag Ag

5

......(9.b)




d). Lobang Berselang-seling Pada Profil Baja Kanal dan WF.

a

a U2 b

b

t t

(a)

U1

t

(b)

S

t

S

Gambar 6 : Sambungan pada profil kanal profil WF

Prof Profil il kana kanall C (Gbr (Gbr.6 .6.a .a), ), U2 = ga + gb – t Apabila tebal sayap t1 dan tebal badan t2 maka, U2 = (ga + gb) – (1/2t1 +1/2t2) Profil I (Gbr.6.b), U2 = ga/2 + gb – t Apabila tebal sayap t1 dan tebal badan t2 maka, U2 = (ga/2 + gb) – (1/2t1 +1/2t2) e). Contoh Soal Tentang Luas Penampang Netto. 1). 1). Samb Sambun unga gan n sepe sepert rtii gamb gambar ar berik berikut ut yaitu yaitu dua buah buah pela pelatt teba teball 4 mm disa disamb mbun ung g dengan tiga buah pelat dengan tebal 2 mm, diameter alat penyambung dn = 12 mm, jumlah alat penyambung 8 (delapan) buah. Hitunglah luas penampang netto.

Penyelesaian :

4

4

25

1

50 50

4 2

h = 250 mm

50 5

50 25

3

30

50

50

30

2

2

2

Gambar 7 : Pelat dengan sambungan berselang-seling.

Tebal pelat terkecil, t = 2 + 2 + 2 = 6 mm. Diameter lobang d = 12 mm + 2 mm – 14 mm. - Potongan 1 – 2 – 3, An Anet = h . t - 3 . t . d = 250 250 x 6 - 3 x 6 x 14 = 1500 500 – 252 = 1248 248 mm 2. 6




- Potongan 1 – 4 – 2 – 5 – 3, An Anet = h . t - 5 . t . d +

S2 . t 4. U

= 250 250 x 6 - 5 x 6 x 14 14 +

+

S2 . t 4. U

50 2. 6 4 . (50)

S2 . t

+

+

4. U

+

50 2. 6

+

4 . (50)

S2 . t 4. U 50 2. 6 4 . (50)

+

50 2. 6 4 . (50)

2

= 1500 – 420 + 75 + 75 + 75 + 75 = 1380 cm . - Potongan 1 – 4 – 5 – 3, An Anet = h . t - 4 . t . d +

S2 . t 4. U

= 250 250 x 6 - 4 x 6 x 14 14 +

+

S2 . t

+

4 . ( 2U)

50 2. 6

+

4 . (50)

S2 . t 4. U

50 2. 6 4 . (50) 2

= 1500 – 336 + 75 + 75 = 1314 mm . - SNI 03-1729-2002 fs.10.2.2. (dan PPBBI 1984 hal.8), Ane Anett = 85% 85% . Ag A g = 85% h . t = 0,85 0,85 x 250 x 6 = 1275 1275 mm 2 > Anet Anet = 1248 cm 2. ( Anet Anet potongan 1-2-3 < Anet A net SNI jadi tidak memenuhi syarat). Solusi,

a. Diameter paku dikecilkan. b. Susunan paku pada satu potongan vertikal dirobah dari 3 (tiga) buah menjadi menj adi 2 (dua) buah. 2). Sambun Sambungan gan seperti seperti gamba gambarr beriku berikutt yaitu yaitu dari dari prof profil il baja baja siku siku 150.1 150.100. 00.10, 10, diame diameter ter nominal alat penyambung dn = 25 mm. Hitunglah luas penampang netto. Penyelesaian : Diameter lobang d = 25 + 3 mm = 28 mm (lihat SNI) ; U1 = 60 mm ; S = 75 mm U2 = ga + gb – t = 55 + 60 – 10 = 105 105 mm. mm. 2 Luas profil baja siku, A siku, Ag g = 2420 mm (lihat tabel profil). 75

t = 10

75

75

a 150

c

U1 = 60 b

gb = 55

ga = 60

60

d

PROFIL 150.100.10

100

Gambar 8 : Profil siku, dengan sambungan berselang-seling.

Luas penampang netto, - Potongan a – b

: Anet = Ag – n .d . t

7

U2




2

Anet Anet = 2420 – 2 . 28 . 10 = 1860 mm . 2


: Anet = Ag – n .d . t +

2

S .t

+

4 . U1

S .t 4 . U2

2

Anet Anet = 2420 – 3 . 28 . 10 +

2

75 .10

+

4 . (60)

75 .10 4 . (105)

= 2420 – 840 + 234,4 + 133,9 2 Anet Anet = 1948,3 mm . - Poto Potong ngan an a – c – d : Anet = Ag – n .d . t +

S2 . t

+

4 . U1

S2 . t 4 . U2

2

Anet Anet = 2420 – 3 . 28 . 10 +

75 .10 4 . (60)

2

+

75 .10 4 . (105)

= 2420 – 840 + 234,4 + 133,9 2 Anet Anet = 1948,3 mm . Solusi,

a. Diameter paku dikecilkan. b. Susunan paku pada sayap dirobah dari 2 (tiga) (t iga) buah menjadi 1 (satu) (s atu) buah saja. saj a. - SNI 03-1729-2002 fs.10.2.2. (dan atau PPBBI 1984 hal.8), Ane Anett = 85% 85% . Ag A g = 0,85 0,85 x 2420 = 2057 2057 mm mm 2 > Anet Anet = 1860 cm 2. ( Anet Anet potongan a-c dan a-b-c < A < Anet net SNI jadi tidak memenuhi memenuhi syarat). - Jumlah luas lobang = 2420 mm 2 – 1860 mm 2 =560 mm2. - Persentase lobang = 560/2420 x 100 % = 23 % > 15 % (maksimum 15 %, syarat SNI).

5. Luas Penampang Netto Efektif. Luas neto ( A ( Anet) net) yang diperoleh sebelumnya sebelumnya harus dikalikan dengan faktor dengan faktor efektifitas efektifitas penampang , U , akibat adanya eksentrisitas pada sambungan, yang disebut shear leg , SNI SNI 03031729-2002 fs.10.2. menetapkan sebagai berikut,

Ae Ae = U . . Anet Dimana, Ae Ae U Anet Anet

......(10)

= luas luas neto eto efek efekti tif. f. = koefisien reduksi. = luas luas neto neto penamp penampang ang..

Koefisien Koefisien reduksi reduksi U U untuk untuk hubung hubungan an yang yang mengg mengguna unakan kan baut baut atau paku paku keling keling diperoleh dari persamaan berikut: U = = 1 – ( x ( x// L) L) ≤ 0,9 Dimana, U x

......(11)

= faktor reduksi. = eksentris eksentrisitas itas sambung sambungan, an, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat

8




L

penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan, mm. = panjang sambungan pada arah gaya.

Bentuk-bentuk eksentrisitas sambungan adalah seperti gambar berikut, Pelat penyambung

c.g.

x

c.g. profil yang disambung

profil yang disambung (a) x

profil yang disambung

(b) Pelat penyambung

x

c.g. penampang ½ I (c)

Gambar 9 : Letak eksentrisitas sambungan.

Pada sambungan las, eksentritas dihitung sebagai berikut (SNI fs.10.2.2), a). Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang memanjan g dan melintang,

Ae Ae = Ag

......(12)

(a)

b). Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan melintang, A adalah adalah jumlah jumlah luas luas penampang neto yang dihubungkan secara s ecara langsung dan U = = 1,0.

Ae Ae = U . Ag A g = Ag

......(13)

(b)

c). c). Bila Bila gaya gaya tarik tarik disal disalur urka kan n ke sebua sebuah h komp kompon onen en struk struktu turr pela pelatt deng dengan an peng pengel elasa asan n sepanjang kedua sisi pada ujung pelat, dengan l > w > w : :

9




l

w (c)

Gambar 10 : Sambungan las.

Ae Ae = U . Ag A g untuk l l > > 2w untuk 2w 2 w > l > l > > 1,5w 1,5w untuk 1,5w 1,5w > l > l > w > w

......(14)

U = = 1,00 U = = 0,87 U = = 0,75

Contoh Soal : 150

300

x

Gambar Gambar 11 : Sambungan Sambungan pada profil WF. Letak garis netral penampang setengah profil,

 (150 -15)   15  2  

300 x 15 x 7,5  (150 -15) x 10 x  x 

300 x 15  (150 -15) x 10

= 24,80 24,80 mm. U  1 

24,80

 0,75  0,90 (memenuhi). 100 Maka luas penampang netto efektif menjadi, Ae Ae = 0,75 0,75 Anet.

10




Bila luas penampang profil WF tersebut Ag = 119,8 cm 2, memakai baut ½“ = 12,7 mm, kelo kelong ngga gara ran n loba lobang ng 2 mm, mm, bera berapa paka kah h luas luas pena penamp mpan ang g netto netto ?, dan dan bera berapa pa pula pula luas luas penampang netto efektif ?. Silahkan dicoba.

6. Contoh letak batang tarik.

Batang tarik

Gambar 12 :Rangka atap baja.

Batang tarik

Gambar 13 :Rangka atap baja. Sumber : Nasution Thamrin, “STEELROOF “STEELROOFTRUSS, TRUSS, Alat Bantu Belajar Perencanaan Rangka Atap Baja ”, ITM, 2011

11




LAMPIRAN Untuk Untuk perenc perencana anaan, an, faktor faktor reduks reduksii penamp penampang ang netto netto dapat dapat dipaka dipakaii sepert sepertii bentuk bentuk-be -bentu ntuk k dalam gambar berikut,

12




Sumber : Steel Design, William T. Segui, 4th edition, THOMSON, 2007

13




14




15




16

Modul 3 Sesi 1 Batang Tarik

Recommend Documents