Analisis Profil Baja Kastilasi. Ni Kadek Astariani

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 ANALISIS PROFIL BAJA KASTILASI NI KADEK ASTARIANI

ABSTRAKSI

Universitas Ngurah Rai Denpasar

Penggunaan baja kastilasi selain dapat mengurangi biaya konstruksi, dapat juga meningkatkan inersia baja, sehingga dapat memperkecil tegangan yang terjadi. Hal ini dapat dilakukan dengan memotong profil baja searah sumbu batang sehingga didapatkan dua bagian profil tersebut yang sama, kemudian kedua bagian profil tersebut disambung pada bagian punggungnya dengan las, maka didapatkan profil baru yang disebut baja kastilasi, dimana beratnya sama dengan profil sebelumnya tetapi lebih tinggi. Pada penelitian ini dicoba menganalisa profil baja IWF 300x150, IWF 200x100, dan IWF 500x200. Untuk profil baja IWF 300x150, didapat tinggi lubang optimum 460 mm. Profil baja IWF 200x100, tinggi lubang optimumnya sebesar 360 mm, sedangkan untuk profil baja IWF 500x200 lubang optimumnya mencapai 400 mm. Kata kunci : baja kastilasi, profil IWF, inersia

PENDAHULUAN Pemakaian baja untuk suatu bangunan struktur sudah lazim dipakai namun dalam kasus tertentu dimana profil baja yang digunakan tidak memenuhi tegangan yang diijinkan akibat profil baja yang kecil, sehingga profil baja tersebut harus diperbesar. Dengan mengganti profil baja lebih besar akan mengakibatkan biaya konstruksi meningkat dan beban pada struktur tersebut akan bertambah. Umumnya ukuran profil baja yang besar jarang ada di pasaran, sehingga perlu pemesanan khusus untuk profil baja tersebut. Dengan meninggikan profil baja tersebut dapat meningkatkan inersia baja tersebut sehingga dapat memperkecil tegangan yang terjadi. Hal ini dapat dilakukan dengan memotong profil baja searah sumbu batang sehingga didapatkan dua bagian profil tersebut yang sama, kemudian kedua bagian profil tersebut disambung pada bagian punggungnya dengan las, maka didapatkan profil baru yang disebut baja kastilasi, dimana beratnya sama dengan profil sebelumnya tetapi lebih tinggi. Perubahan tinggi lubang badan pada balok mempengaruhi pada luas badan dan makin tinggi profil dibuat, makin besar lubang pada lubang pada badan yang diperlukan, hal ini berakibat luas bidang badan penampang balok berkurang sehingga kapasitas geser berkurang pula. Dalam perhitungan nantinya lubang badan harus diperhitungkan. Untuk lebih jelasnya dapat digambarkan sebagai berikut : Gaya geser dan lendutan mempengaruhi dalam menganalisa tinggi lubang badan yang akan dibuat. Gaya geser mempengaruhi kapasitas geser profil dalam memikul beban yang bekerja sedangkan lendutan membatasi besarnya beban yang diterima oleh profil baja hal ini mengakibatkan hasil yang didapatkan untuk tinggi lubang badan bervariatif. Tinggi lubang optimum didapatkan bila kapasitas geser profil baja lebih kecil dari gaya geser akibat beban yang dipikul oleh profil baja tersebut.

Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, berapa tinggi lubang badan optimum untuk mendapatkan profil baja kastilasi yang memenuhi tegangan dan stabilitas penampang ?

Tujuan Penulisan

Tulisan ini menganalisis tinggi lubang badan (Ds) optimum untuk mendapatkan profil baja kastilasi yang memenuhi tegangan dan stabilitas penampang

TINJAUAN PUSTAKA Balok Terlentur

Balok adalah salah satu diantara elemen struktur yang paling banyak dijumpai pada struktur. Balok adalah elemen struktur yang memikul beban yang bekerja tegak lurus dengan sumbu longitudinalnya yang menghasilkan gaya dalam dominan adalah momen lentur dan gaya lintang.

Analisis Profil Baja Kastilasi ………………………….………Ni Kadek Astariani

9

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 Perilaku Tegangan pada Balok Pada balok baja kastilasi ketika menerima berbagai tahap pembebanan kemungkinan momen maksimum yang terjadi di pelat badan balok tanpa lubang atau pelat badan balok dengan lubang badan (Gambar 1 dan 2). Dengan menganggap stabilitas lateral memadai, desain balok berdasarkan pada pencapaian kekuatan lentur penampang maksimum. Distribusi tegangan pada sayap lebar yang mengalami momen lentur yang semakin besar ditunjukkan oleh Gambar 3 untuk balok tanpa lubang dan Gambar 4 untuk balok dengan lubang badan (castelite beam). Dimana kelakuan ini berdasarkan pada beban tetap elastic yang bertambah dari kondisi sampai titik leleh tercapai, kemudian pada nilai regangan tertentu tidak menimbulkan kenaikan pada tegangan. Hubungan teganganregangan ini diperlihatkan pada Gambar 5 dan merupakan idealisasi yang dapat diterima bagi baja struktur lunak dengan tegangan leleh fy maksimum 418 MPa. Baja seperti ini umumnya menunjukkan kekakuan elastoplastis. f
A

f=Fy

f
f
Plastis Elastis

A

Gambar 1. Momen maksimum terjadi pada pelat tanpa lubang

Penampang a-a

B

M<My (a)

M=My

My<M<Mp

(b)

Plastis

(c)

M=Mp

Plastis Seluruhnya

(d)

Gambar 2. Distribusi tegangan pada berbagai tahap pembebanan pada pelat badan tanpa lubang badan f
f=Fy

f
f
B

Elastis Plastis

Penampang b-b

M<My (a)

M=My My<M<Mp (b)

(c)

M=Mp

Plastis Seluruhnya

(d)

Gambar 4. Distribusi tegangan pada berbagai tahap pembebanan pada pelat badan dengan lubang badan (castelite beam)

Gambar 3. Momen maksimum terjadi pada Pelat badan dengan lubang badan 500 400

Tegangan (N/mm2) 300 200 100 0,05

0,1

0,15

0,2

Regangan (mm/mm)

0,25

Gambar 5. Diagram tegangan regangan Pada baja structural


10

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 MULAI

Menentukan ukuran profil I WF, panjang bentang (L) dan mutu baja (fy)

Menentukan tinggi lubang (Ds)

tidak Periksa kelangsingan penampang  < p ya

penampang kompak

Ds diperkecil penampang tidak kompak

Hitung kekuatan lentur nominal penampang dengan pengaruh tekuk torsi lateral Hitung besarnya beban merata qu yang diterima balok

Kontrol lendutan ( q = qu) L ≤ L/240

Ds diperkecil

Menentukan panjang pengelasan (Lw)

tidak

Beban q diperkecil dengan persamaan L = L/240

Hitung Mu persamaan L = L/240

Periksa gaya geser pada tampang kritis Vux ≤  Vn

tidak ya

SELESAI

Gambar 6. Diagram Alir (flow chart) Analisis Tinggi Lubang Badan

Dengan menganalisis balok dengan lubang badan (castelite beam) ini harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : 1. Kelangsingan penampang pada balok ( ≤ p), yaitu : Pada flens < (1) Pada web (

)

<

(2)

Persyaratan kekuatan untuk balok yang mengalami lenturan dapat dinyatakan sebagai : b Mn ≥ Mu (3) b= faktor resistensi untuk lentur = 0,9 .,Mn = kekuatan momen nominal.,Mu=momenbeban layanan terfaktor Untuk penampang-penampang yang memenuhi  ≤ p, kuat lentur nominal penampang adalah : Mn = Mp (4) dimana Mp = kekuatan momen plastis = Z.fy , Z = modulus plastis , fy = tegangan leleh baja 2. Kuat lentur nominal penampang dengan pengaruh tekuk lateral a. Bentang pendek


11

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 Untuk komponen struktur yang memenuhi L ≤ Lp kuat nominal komponen struktur terhadap momen lentur adalah : Mn = Mp Lp = 1,76.ry.

(5)

ry =

(6)

b. Bentang menengah Untuk komponen struktur yang memenuhi Lp ≤ L ≤ Lr, kuat nominal komponen struktur terhadap momen lentur adalah : Mn = Cb =

+

−

,

,

≤

≤ 2,3

(7) (8)

Dengan Mmax adalah momen maksimum pada bentang yang ditinjau serta MA, MB, MC adalah masingmasing momen pada ¼ bentang, tengah bentang, dan ¾ bentang komponen struktur yang ditinjau. Mr = Sx (fy – fr) (9) Dimana S adalah modulus penampang elastic dan fr adalah tegangan sisa =

. . .

=

=4

=

(

=∑

c.

.

4.

(10)

.

(11) (12)

.

(13) (14)

Dimana b merupakan dimensi panjang dan t dimensi tipis dari elemen persegi panjang. fL = fy – fr (15) Bentang panjang Untuk komponen struktur yang memenuhi Lr ≤ L, kuat nominal komponen struktur terhadap lentur adalah : Mn = Mcr ≤ Mp (16) Mcr =

3.

)

1+ 1+

=

.

. . . +

.

. .

Lendutan maksimum akibat beban mati dan beban hidup harus lebih kecil dari 1/240 L Pelat badan yang memikul gaya geser perlu (Vu) harus memenuhi Vu ≤  Vn  = faktor reduksi 0,9 Vn = kuat geser nominal pelat badan Dalam perhitungan kuta geser nominal ada tiga ketentuan, yaitu : a. Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/tw memenuhi rumus : (ℎ/

) ≤ 1,10

.

(17) (18) (19) (20)

(21)

Dengan, kn = 5 + Vn = 0,6.fy.Aw Aw = luas kotor pelat badan


(22)

12

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 b. Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/tw memenuhi rumus : 1,10

.

≤ (ℎ/

.

Vn = 0,6.fy.Aw 1,10 Atau

Vn = 0,6.fy.Aw . /

= 1,10

c.

( /

.

) ≤ 1,37

)

+

,

(

( /

(23) (24)

)

)

(25)

( / )

Jika perbandingan maksimum tinggi terhadap tebal panel h/tw memenuhi rumus : 1,37

=

.

≤ (ℎ/

, . . ( / )

Vn = 0,6.fy.Aw

+

(27)

,

(

)

(28)

( / )

1 (ℎ/ ) 5. Panjang pengelasan sepanjang balok = 1,5

.

(26)

)

Ltot =

(30)

y Rnw = 0,9.te.(0,6.fy) y = 0,9 adalah faktor reduksi kekuatan saat leleh, te= tebal efektif, Rnw= kuat nominal sambungan las Ru = beban terfaktor atau kuat perlu

(31)

6. Ukuran lebar pengaku a. Lebar pengaku pada setiap sisi pelat badan harus lebih besar dari sepertiga lebar pelat sayap dikurangi setengah tebal pelat badan. b. Tebal pengaku harus lebih tebal dari setengah tebal pelat sayap dan memenuhi (32)

≤ 0,56

METODE PERHITUNGAN Data –data perhitungan

Data-data dalam perhitungan adalah sebagai berikut : Mutu profil baja yang digunakan adalah BJ 37 yang mempunyai sifat mekanis, Tegangan leleh baja : fy = 240 MPa, Modulus elastisitas : E = 200.000 MPa

Asumsi

Bahan atau material balok bersifat sama di semua penampang, Dalam menghitung besarnya beban, berat sendiri profil untuk sementara diabaikan, pengaruh suhu diabaikan, Lubang pada pelat badan berbentuk segienam

Perhitungan Mekanika Perhitungan ini menggunakan peraturan LRFD (Load and Resistance Faktor Design) dengan langkah dasar adalah sebagai berikut : Tentukan ukuran profil WF., Tentukan tinggi lubang pada badan balok (Ds)., Periksa kelangsingan pada penampang balok ( < p)

Pada Flens Pada Web <

(

)

<


13

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 1. 2. 3.

4.

Bila tidak memenuhi maka kecilkan tinggi lubang (Ds) Hitung kuat lentur nominal penampang dengan pengaruh tekuk lateral Hitung besarnya beban merata (qu) yang diterima balok Control lendutan (L ≤ L/240) dengan metoda elastic, bila tidak memenuhi beban merata (q) diperkecil berdasarkan persamaan L = L/240, kemudian hitung Mu dari beban merata yang didapat dengan terlebih dahulu merubah q ke qu dengan mengalikan suatu faktor suatu faktor beban Hitung panjang pengelasan =

5. Periksa gaya geser pada tampang kritis (Vux ≤  Vn ) sejarak 1,5 Lw dari tumpuan. Setelah semua balok profil baja kastilasi dianalisis, hasil perhitungan dibuatkan dalam bentuk tabel profil baja kastilasi.

HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan balok baja kastilasi tanpa pengaku Data profil baja I WF 300 x 150 sebagai berikut : A = 300 mm, B= 150 mm, tf = 9 mm, tw = 6,5 mm, r = 9 mm Profil baja I WF tersebut dirubah menjadi profil baja kastilasi yang digunakan untuk struktur balok pada gedung dengan panjang 6 m dan 12 m dan fy = 240 MPa dengan perletakan sendi rol. Profil Baja Kastilasi tf

L

Gambar 7. Bentuk pembebanan dan perletakan profil baja kastilasi

tw

Ds

B

Dc

tf tw B bf

r

= 9 mm = 6,5 mm = 150 mm = B/2 = 75 mm

= 9 mm

Gambar 8. Penampang melintang profil baja kastilasi

1. Tinggi lubang badan (Ds) Ds = 2 x (A – (2 x tf + 2 x Dtee) Nilai Dtee bervariasi, untukbaja I WF 300 x 150 dimulai dengan Dtee = 116 mm dan untuk nilai Dtee selanjutnya nilai Dtee awal dikurangi 5 mm Untuk nilai Dtee = 116 mm, tinggi lubang adalah : Ds = 2 x (300 – ( 2 x 9 + 2 x 116) = 100 mm 2. Tinggi profil baja kastilasi Dc = (2 x tf) + (2 x Dtee) + Ds = (2 x 9) + (2 x 116) + 100 = 350 mm 3. Periksa kelangsingan penampang ( < p) Pada flens

Pada web (

4.

=

< )

<

< =

= 8,33 < 10,973 (penampaang kompak)

√ ( ,

)

<

√

= 62,462 < 108,444 (penampang kompak)

Inersia profil baja kastilasi Ibr = (2x(1/12 x 150 x 93 + 150 x 9 x (175 – ½ x 9)2 + (1/12 x 6,5 x 332)2 = 98329849,33 mm4 Ibr = 9832,99 cm4


14

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 Ilb 5 Ix Sx Iy

= (1/12 x 6,5 x 1002) = 5416,67 mm4 = 54,17 cm4 = Ibr - Ilb = 9778,82 cm4 = Ix / 0,5 Dc = 9778,82 / (0,5x35) = 558,79 cm3 = 2 x (1/12 x 9 x 1503) + 1/12 x (332 – 100) x 6,53 = 5067809,417 mm4 = 506,78 cm4

5. Modulus penampang elastic profil baja kastilasi =

−

+

= {9 150 (350 − 9)} +

6,5

= 623214 mm3 = 623,21 cm3

6. Momen Ultimit Pemeriksaan panjang bentang Iy = 506,78 cm4 An = 2 x (9 x 150) + 232 x 6,5 = 4208 mm2 = 42,08 cm2 ry =

=

,

Lp = 1,76. Ry. Lr = ry.

,

= 3,47

= 1,76 x 3,47 x

1+ 1+

fl = fy – fr

= 176,30

.

. . .

X1 = X2 = 4.

.

fl = 2400 – 0,3.2400 = 1680 kg/cm2 G = E / 2(1+) = 2.106 / (2x(1+0,3)) = 770000 kg/cm2 J = 1/3 (2A.tf3 + h.tw3) = 1/3 (2.150.93 + 332.6,63) = 94137,67 mm4 = 9,41 cm4 Cw = X1 = X2 = 4.

.

,

=

Lr = 3,32.

.

,

,

. ,

.

,

.(

)

. ,

.

= 158368,75 .

,

= 98229,35

/

= 7,43.106 cm4/kg2

1 + 1 + 7,43. 10 . 1680 = 483,88 cm Jadi Lr (483,88) ≤ L (600), ini termasuk bentang panjang Mn = Mcr ≤ Mp Mn = Mp Mp = Zx . fy = 623,21 x 2400 = 1495704 kg/cm2 Mu ≤ b Mn Mu = 0,9.1495704 = 1346133,6 kgcm

7. Besarnya beban merata yang dipikul profil baja kastilasi Mu = 1/8 x qu x L2

Analisis Profil Baja Kastilasi ………………………….………Ni Kadek Astariani 2

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 qu = 8 x Mu / L2 = 8 x 1346133,6 / 6002 = 29,91 kg/cm q = qu q = qu/ = 29,91 /1,7 = 17,60 kg/cm 8. Kontrol lendutan L ≤ L/240 5 . ≤ 384 . 240 5 17,60 (600) 600 ≤ 384 2000000 9778,82 240 1,52 cm ≤ 2,5 cm (lendutan memenuhi syarat)

9. Panjang pengelasan (Lw) Dalam menentukan panjang pengelasan kita anggap bahwa profil tersebut adalah penampang tersusun yang dibentuk dengan menggunakan sarana penyambung las.

Lw

0,5 Lw

Lw

Gambar 9. Panjang pengelasan (Lw) Direncanakan banyaknya lubang pada badan balok adalah 10 buah untuk setengah bentang balok. Panjang pengelasan (Lw) adalah : ∑ 3. + 0,5 = 0,5 30.Lw + 0,5 Lw = 300 30,5 Lw = 300 Lw = 9,836 cm Panjang pengelasan (Lw) di sepanjang setengah bentang balok Panjang pengelasan sepanjang balok (Ltot) Gaya geser yang terjadi pada bidang kontak antara kedua pelat tersebut dianggap terjadi di tengah bentang yang diakibatkan oleh momen lentur. Besarnya gaya geser tersebut adalah : . 1346133,6.639,46 = = = 87541,90 9832,99 y Rnw = 0,9.tc.fy = 0,9 x 0,5 x 2400 = 1404 kg/cm Ltot =

=

,

= 62,35

Kontrol panjang pengelasan (Lw) ∑ 3. + 0,5 > Ltot 30,5 x 9,836 > 62,35 299,998 cm > 62,35 cm ( panjang pengelasan Lw memenuhi syarat)


GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 10.

Periksa gaya geser pada tampang kritis

1,5 Lw

Lw

Gambar 10. Gaya geser yang terjadi pada tampang kritis Gaya geser yang terjadi pada tampang kritis pada jarak 1,5 Lw dari tumpuan sebesar Vux. Vu = ½ x qu x L = ½ x 29,91 x 600 = 8973 kg ( ,

Vux = (

)/

−

,

) ( ,

≤ 1,10

)

= .

( ,

;

,

) ( ,

=5+

kn = 5 (asumsi tidak ada pengaku vertikal)

5

,

)

= 8531,71

ℎ

350 − 100 5 200000 ≤ 1,10 6,5 240 ≤ 71 38,46 Vn = 0,6. fy . Aw = 0,6 x 2400 x (35 -10) x 0,65) = 23400 kg Vux ≤  Vn 8531,71 ≤ 0,9 x 23400 8531,71 kg ≤ 21060 kg (kapasitas geser profil baja kastilasi memenuhi) Untuk perhitungan balok baja kastilasi dengan tinggi lubang badan lainnya dibuatkan dalam tabel. Tabel 1. Profil baja kastilasi dar profil baja I WF 300x150, L = 6 m, fy = 240 MPa No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Ds (mm) 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

Dc (mm) 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470

Ibr (cm4)

Ilb (cm4)

Ix (cm4)

9832,99 10484,65 11160,93 11862,14 12588,63 13340,70 14118,69 14922,92 15753,71 16611,39 17496,29 18408,73 19349,03

54,17 93,60 148,63 221,87 315,90 433,33 576,77 748,80 952,03 1189,07 1462,50 1774,93 2128,97

9778,82 10391,05 11012,29 11640,28 12272,73 12907,37 13541,92 14174,12 14801,68 15422,33 16033,79 16633,80 17220,07

Zx (cm3) 623,21 640,52 656,84 672,20 686,57 699,98 712,40 723,86 734,33 743,84 752,36 759,92 766,49

qu (kg/cm) 29,91 30,74 31,53 32,27 32,96 33,60 34,20 34,75 35,25 35,70 36,11 36,48 36,79

Vn (kg)

Mu (kg.cm)

21060,00 20217,60 19375,20 18532,80 17690,40 16848,00 16005,60 15163,20 14320,80 13478,40 12636,00 11793,60 10753,86

1346142,24 1383515,64 1418783,04 1451914,44 1482999,84 1511949,24 1538792,64 1563530,04 1586161,44 1606686,84 1625106,24 1641419,64 1655627,04

Ltot (cm) 62,35 62,40 62,36 62,23 62,03 61,75 61,41 61,00 60,54 60,02 59,45 58,83 58,16

Dari Tabel 1 pada saat tinggi lubang ditambah menjadi 360 mm perhitungan dihentikan, karena gaya geser Vn = 10108,80 kg, sedangkan gaya geser pada tampang kritis sejauh 1,5Lw adalah Vux = 10571, 39 kg, sehingga kapasitas geser profil baja kastilasi tidak memenuhi.

Tabel 2. Profil baja kastilasi dar profil baja I WF 300x150, L = 12 m, fy = 240 MPa No

Ds (mm)

Dc (mm)

Ibr (cm4)

Ilb (cm4)

Ix (cm4)

Zx (cm3)

qu (kg/cm)

Vn (kg)

Mu (kg.cm)


Ltot (cm)

GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440

350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520

9832,99 10484,65 11160,93 11862,14 12588,63 13340,70 14118,69 14922,92 15753,71 16611,39 17496,29 18408,73 19349,03 20317,53 21314,53 22340,38 23395,40 24479,90

54,17 93,60 148,63 221,87 315,90 433,33 576,77 748,80 952,03 1189,07 1462,50 1774,93 2128,97 2527,20 2972,23 3466,67 4013,10 4614,13

9778,82 10391,05 11012,29 11640,28 12272,73 12907,37 13541,92 14174,12 14801,68 15422,33 16033,79 16633,80 17220,07 17790,33 18342,30 18873,72 19382,30 19865,77

623,21 640,52 656,84 672,20 686,57 699,98 712,40 723,86 734,33 743,84 752,36 759,92 766,49 772,10 776,72 780,38 783,05 784,76

6,04 6,42 6,80 7,19 7,58 7,97 8,36 8,69 8,81 8,93 9,03 9,12 9,20 9,27 9,32 9,36 9,40 9,42

21060,00 20217,60 19375,20 18532,80 17690,40 16848,00 16005,60 15163,20 14320,80 13478,40 12636,00 11793,60 10753,86 9719,83 8728,01 7775,87 6861,06 5981,44

1346142,24 1383515,64 1418783,04 1451914,44 1482999,84 1511949,24 1538792,64 1563530,04 1586161,44 1606686,84 1625106,24 1641419,64 1655627,04 1667728,44 1677723,84 1685613,24 1691396,64 1695074,04

62,35 62,40 62,36 62,23 62,03 61,75 61,41 61,00 60,54 60,02 59,45 58,83 58,16 57,45 56,70 55,91 55,08 54,22

Dari Tabel 2 pada saat tinggi lubang ditambah menjadi 460 mm perhitungan dihentikan, karena gaya geser Vn = 5135,01 kg, sedangkan gaya geser pada tampang kritis sejauh 1,5Lw adalah Vux = 5372,37 kg, sehingga kapasitas geser profil baja kastilasi tidak memenuhi.

Tabel 3. Profil baja kastilasi dar profil baja I WF 200x100, L = 6 m, fy = 240 MPa No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

Ds (mm) 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

Dc (mm) 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340

Ibr (cm4)

Ilb (cm4)

Ix (cm4)

2930,67 3206,82 3497,69 3803,53 4124,64 4461,29 4813,74 5182,28 5567,17 5968,71

45,83 79,20 125,77 187,73 267,30 366,67 488,03 633,60 805,57 1006,13

2884,84 3127,62 3371,92 3615,80 3857,34 4094,62 4325,71 4528,68 4761,61 4962,57

Zx (cm3) 255,14 263,66 271,36 278,23 284,28 289,50 293,90 297,47 300,22 302,14

qu (kg/cm) 12,25 12,66 13,03 13,36 13,65 13,90 14,11 14,28 14,41 14,50

Vn (kg)

Mu (kg.cm)

10692,00 9979,20 9266,40 8553,60 7840,80 7128,00 6415,80 5702,40 4989,60 4276,80

551101,32 569509,92 586136,52 600981,12 614043,72 625324,32 634822,92 642539,52 648474,12 652626,72

Ltot (cm) 42,56 42,37 42,08 41,69 41,21 40,65 40,01 39,31 38,55 37,73

Dari Tabel 3 pada saat tinggi lubang ditambah menjadi 300 mm perhitungan dihentikan, karena gaya geser Vn = 3564,00 kg, sedangkan gaya geser pada tampang kritis sejauh 1,5Lw adalah Vux = 4151,90 kg, sehingga kapasitas geser profil baja kastilasi tidak memenuhi. Tabel 4. Profil baja kastilasi dar profil baja I WF 200x100, L = 12 m, fy = 240 MPa No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Ds (mm) 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340

Dc (mm) 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370

Ibr (cm4)

Ilb (cm4)

Ix (cm4)

2930,67 3206,82 3497,69 3803,53 4124,64 4461,29 4813,74 5182,28 5567,17 5968,71 6387,15 6822,78 7275,87

45,83 79,20 125,77 187,73 267,30 366,67 488,03 633,60 805,57 1006,13 1237,50 1501,87 1801,43

2884,84 3127,62 3371,92 3615,80 3857,34 4094,62 4325,71 4528,68 4761,61 4962,57 5149,65 5320,91 5474,43

Zx (cm3) 255,14 263,66 271,36 278,23 284,28 289,50 293,90 297,47 300,22 302,14 303,24 303,51 302,96

qu (kg/cm) 1,78 1,93 2,08 2,23 2,38 2,53 2,67 2,81 2,94 3,07 3,18 3,29 3,38

Vn (kg)

Mu (kg.cm)

10692,00 9979,20 9266,40 8553,60 7840,80 7128,00 6415,80 5702,40 4989,60 4276,80 3564,00 2851,20 2138,40

320736,30 347729,27 374890,11 402004,82 428859,37 455239,73 480931,89 505721,83 529395,51 551738,93 572538,06 591578,88 608647,36

Ltot (cm) 24,77 25,87 26,91 27,89 28,78 29,59 30,31 30,94 31,47 31,90 32,22 32,43 32,53

Dari Tabel 4 pada saat tinggi lubang ditambah menjadi 360 mm perhitungan dihentikan, karena gaya geser Vn = 1425,60 kg, sedangkan gaya geser pada tampang kritis sejauh 1,5Lw adalah Vux = 1976,21 kg, sehingga kapasitas geser profil baja kastilasi tidak memenuhi.


GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 Tabel 5. Profil baja kastilasi dar profil baja I WF 500x200, L = 6 m, fy = 240 MPa No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Ds (mm) 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380

Dc (mm) 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690

Ibr (cm4)

Ilb (cm4)

Ix (cm4)

57221,27 59629,91 62096,95 64622,90 67208,24 69853,48 72559,13 75325,67 78153,61 81043,46 83995,70 87010,84 90089,39 93231,83 96438,67

83,33 144,00 228,67 341,33 486,00 666,67 887,33 1152,00 1464,67 1829,33 2250,00 2730,67 3275,33 3888,00 4572,67

57137,93 59485,91 61868,29 64281,56 66722,24 69186,82 71671,79 74173,67 76688,95 79214,12 81745,70 84280,18 86814,05 89343,83 91866,01

Zx (cm3) 2354,61 2401,76 2447,41 2491,56 2534,21 2575,36 2615,01 2653,16 2689,81 2724,96 2758,61 2790,76 2821,41 2850,56 2878,21

qu (kg/cm) 113,02 115,28 117,48 119,56 121,64 123,62 125,52 127,35 129,11 130,80 132,41 133,96 135,43 136,83 138,15

Vn (kg)

Mu (kg.cm)

58320,00 57204,00 55728,00 54432,00 53436,00 51840,00 50544,00 49248,00 47952,00 46656,00 45360,00 44064,00 42768,00 41472,00 40176,00

5085957,60 5187801,60 5286405,60 5381769,60 5473893,60 5562777,60 5648421,60 5730825,60 5809989,60 5885913,60 5958597,60 6028041,60 6094245,60 6157209,60 6216933,60

Ltot (cm) 97,92 98,19 98,39 98,53 98,61 98,64 98,61 98,52 98,39 98,21 97,99 97,72 97,41 97,06 96,67

Dari Tabel 5 pada saat tinggi lubang ditambah menjadi 400 mm perhitungan dihentikan, karena gaya geser Vn = 38880,00 kg, sedangkan gaya geser pada tampang kritis sejauh 1,5Lw adalah Vux = 39765,93 kg, sehingga kapasitas geser profil baja kastilasi tidak memenuhi. Tabel 6. Profil baja kastilasi dar profil baja I WF 500x200, L = 12 m, fy = 240 MPa No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27.

Ds (mm) 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620

Dc (mm) 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 810

Ibr (cm4)

Ilb (cm4)

Ix (cm4)

57221,27 59629,91 62096,95 64622,90 67208,24 69853,48 72559,13 75325,67 78153,61 81043,46 83995,70 87010,84 90089,39 93231,83 96438,67 99710,42 103047,56 106450,60 109920,05 113456,39 117060,13 120731,78 124471,82 128280,76 132159,11 136107,35 140125,99

83,33 144,00 228,67 341,33 486,00 666,67 887,33 1152,00 1464,67 1829,33 2250,00 2730,67 3275,33 3888,00 4572,67 5333,33 6174,00 7098,67 8111,33 9216,00 10416,67 11717,33 13122,00 14634,67 16259,33 18000,00 19860,67

57137,93 59485,91 61868,29 64281,56 66722,24 69186,82 71671,79 74173,67 76688,95 79214,12 81745,70 84280,18 86814,05 89343,83 91866,01 94377,08 96873,56 99351,94 101808,71 104240,39 106643,47 109014,44 111349,82 113646,10 115899,77 118107,35 120265,33

Zx (cm3) 2354,61 2401,76 2447,41 2491,56 2534,21 2575,36 2615,01 2653,16 2689,81 2724,96 2758,61 2790,76 2821,41 2850,56 2878,21 2904,36 2929,01 2952,16 2973,81 2993,96 3012,61 3029,76 3045,41 3059,56 3072,21 3083,36 3093,01

qu (kg/cm) 28,26 28,82 29,37 29,90 30,41 30,90 31,38 31,84 32,28 32,70 33,10 33,49 33,86 34,21 34,54 34,85 35,15 35,43 35,69 35,93 36,15 36,36 36,54 36,71 36,87 37,00 37,12

Vn (kg)

Mu (kg.cm)

58320,00 57204,00 55728,00 54432,00 53436,00 51840,00 50544,00 49248,00 47952,00 46656,00 45360,00 44064,00 42768,00 41472,00 40176,00 38880,00 37584,00 35786,00 34635,57 32332,08 30674,03 29059,61 27487,12 25954,95 24461,57 23005,52 21585,43

5085957,60 5187801,60 5286405,60 5381769,60 5473893,60 5562777,60 5648421,60 5730825,60 5809989,60 5885913,60 5958597,60 6028041,60 6094245,60 6157209,60 6216933,60 6273417,60 6326661,60 6376665,60 6423429,60 6466953,60 6507237,60 6544281,60 6578085,60 6608649,60 6635973,60 6660057,60 6680901,60

Ltot (cm) 97,92 98,19 98,39 98,53 98,61 98,64 98,61 98,52 98,39 98,21 97,99 97,72 97,41 97,06 96,67 96,25 95,79 95,29 94,77 94,21 93,62 93,00 92,35 91,67 90,97 90,24 89,48

Dari Tabel 6 pada saat tinggi lubang ditambah menjadi 640 mm perhitungan dihentikan, karena gaya geser Vn = 20199,97 kg, sedangkan gaya geser pada tampang kritis sejauh 1,5Lw adalah Vux = 21230,24 kg, sehingga kapasitas geser profil baja kastilasi tidak memenuhi. Dari hasil perhitungan tinggi lubang badan optimum profil baja kastilasi didapatkan bahwa dengan menaikkan tinggi lubang badan, akan meningkatkan inersia profil baja kastilasi tersebut sehingga kapasitas momen lentur menjadi bertambah besar dan meningkatkan beban merata yang dipikul profil. Untuk profil IWF 300 x 150 yang dirubah menjadi profil baja kastilasi tanpa pengaku dengan panjang bentang 6 meter didapatkan tinggi lubang badan optimum adalah 340 mm dengan qu sebesar 36,79 kg/cm dan untuk panjang bentang 12 meter didapatkan


GaneÇ Swara Vol. 7 No.1 Maret 2013 tinggi lubang badan optimum 440 mm dengan qu sebesar 9,42 kg/cm. Untuk profil IWF 200x100 tinggi lubang badan optimum dengan panjang 6 meter adalah 280 mm dengan qu sebesar 14,50 kg/cm dan untuk panjang bentang 12 meter tinggi lubang badan optimum adalah 340 mm dengan qu sebesar 3,38 kg/cm. Profil IWF 500x200 tinggi lubang badan optimum dengan panjang 6 meter adalah 380 mm dengan qu sebesar 138,15 kg/cm dan untuk panjang bentang 12 meter adalah 620 mm dengan qu sebesar 37,12 kg/cm.

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil perhitungan terhadap tinggi lubang badan pada profil baja kastilasi dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu : 1. Tinggi lubang optimum dipengaruhi oleh kapasitas geser profil baja kastilasi pada tampang kritis yaitu 1,5Lw dari tumpuan. 2. Kapasitas geser profil baja semakin kecil dengan pertambahan tinggi lubang badan, akibat luas badan profil baja berkurang. 3. Lendutan membatasi besarnya beban merata yang dapat dipikul oleh profil baja kastilasi artinya control lendutan 1/240 L memperkecil beban merata. 4. Profil baja I WF dapat dirubah menjadi profil baja kastilasi dengan mengatur tinggi lubang badan pada profil baja tersebut.

Saran-saran Saran-saran yang dapat diambil berdasarkan hasil perhitungan tinggi lubang badan optimum profil baja kastilasi adalah sebagai berikut : 1. Dalam menentukan tinggi lubang badan optimum yang lebih akurat, penambahan tinggi lubang badan diatur sedemikian rupa sehingga gaya geser akibat beban merata yang dipikul oleh profil baja tersebut mendekati kapasitas geser profil baja. 2. Untuk mendapatkan hasil yang lebih variatif, bentuk lubang dapat dibuat dengan ukuran yang berbeda misalnya berbentuk bulat, begitu pula dengan jenis perletakan dan pembebanannya.

DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2000, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung, Penerbit Laboratorium Mekanika Struktur Pusat Penelitian Antar Universitas Ilmu Rekayasa Institut Teknologi Bandung, Bandung. Anonim, 2000, Kursus Singkat Perencanaan Struktur Baja dengan Metoda LRFD, Penerbit Laboratorium Mekanika Struktur Pusat Penelitian Antar Universitas Ilmu Rekayasa Institut Teknologi Bandung, Bandung. Gunawan T. dan Margaret S., 1998, Teori Soal dan Penyelesaian Konstruksi Baja I Jilid I, Delta Group Jakarta. Rene Amon, Bruce Knobloch, Atanu Mazubder, 1996, Perencanaan Konstruksi Baja untuk Insinyur dan Arsitek 1, PT. Pradnya Paramita. Salmon, Charles G. dan Johnson E, 1992, Struktur Baja dan Desain dan Perilaku 1 dan 2 edisi ketiga, terjemahan I Prihminto Widodo, PT. Gramedis Pustaka Utama, Jakarta. Schodek, Daniel, 1995, Struktur, terjemahan Bambang Suryoatmono, PT. Eresco. Spiegel, Leonard dan Limbrumer, George F., 1991, Desain Baja Struktural Terapan, terjemahan. Bambang Suryoatmono, PT. Eresco.


Analisis Profil Baja Kastilasi. Ni Kadek Astariani

Recommend Documents