BAB II DASAR TEORI -1-

BAB II DASAR TEORI

2.1 Desain Struktur Desain struktur dapat didefinisikan sebagai suatu perpaduan ilmu pengetahuan dan seni yang mengkombinasikan perasaan intuitif seorang perencana berpengalaman mengenai perilaku struktur dengan didasari pengetahuan yang mendalam mengenai prinsip-prinsip statika, dinamika, mekanika bahan dan analisis struktur, untuk menghasilkan suatu struktur yang aman dan ekonomis sehingga dapat berfungsi seperti yang diharapkan. (Salmon. Johnson,1996) Hal-hal ilmiah dan ilmu pengetahuan akan menolong perencana menemukan dasar-dasar berpikir untuk mengambil keputusan, akan tetapi hal itu sering tidak mencukupi untuk menentukan keputusan akhir. Disinilah perlunya intuisi seorang perencana dalam mengambil keputusan akhir yang mungkin secara ilmiah sulit untuk diuraikan. Intuisi seorang perencana juga diperlukan pada saat proses desain struktur berlangsung. Sehingga data-data keluaran hasil analisis struktur tidak diterima begitu saja, terutama jika menggunakan keluaran dari suatu program analisis struktur dengan komputer, akan tetapi perlu ditambahkan pertimbangan perencana (engineer review) sebelum data-data keluaran tersebut dikatakan layak untuk digunakan. Dengan kata lain proses desain struktur bukanlah suatu proses kaku yang hanya menjalankan prosedur perhitungan struktur dari awal hingga akhir, akan tetapi lebih diharapkan menjadi suatu ajang pemunculan kreativitas perencana dalam memadukan ilmu pengetahuan, seni dan intuisi untuk mencapai suatu desain yang optimal, oleh karena itu pengetahuan perencana secara ilmu pengetahuan harus ditunjang dengan pemahaman realisasi desain dilapangan melalui pengalaman-pengalaman desain yang telah dilakukan maupun dari sharing sesama perencana sehingga intuisi seorang perencana terasah dengan baik.

-1-

SI40Z1-Tugas Akhir

2.2 Pengetahuan Struktur Baja Baja struktural adalah baja yang bisa digunakan pada proses konstruksi, baja jenis ini harus memenuhi beberapa parameter yang dibutuhkan oleh sebuah disain struktur yaitu berupa tegangan leleh minimum (minimum yield stress), kekuatan tarik

minimum

(minimum tensile strength), daktilitas (ductility), dapat di las (Weldability) dan modulus elastisitas bahan (umumnya 200.000 MPa). Parameter-pameter tersebut beragam nilainya sesuai dengan mutu baja yang dikehendaki, mutu ini ditentukan oleh zat tambahan (additive) dan perlakuan proses pembentukannya, beberapa diantaranya adalah carbon steel, high strength low-alloy steels (HSLA), corrosion resistant HSLA steels, quenched and tempered alloy steels. Baja struktural mempunyai beragam profil yang disesuaikan dengan kebutuhan dalam desain konstruksi, ada beberapa cara proses pembentukan profil-profil baja diantaranya adalah Hot rolled structural shape, Cold termed shape, Welding, Fasteners (bolts, stud shear connector). Profil-profil baja ini akan dipakai untuk berbagai fungsi seperti dijadikan balok, kolom, rangka batang, bresing, gider, pelat, dll. Struktur baja yang paling sering dijumpai adalah struktur rangka (skeleton construction). Dimana elemen penyusunnya terdiri dari batang tarik, batang tekan, elemen lentur atau kombinasi ketiganya. Sebagai contoh: konstruksi rangka atap Penyusun utama struktur jenis ini umumnya terdiri dari elemen batang tekan, batang tarik dan batang lentur yang dirangkai sedemikian rupa sehingga terbentuk struktur rangka atap yang kokoh, bisa berupa dua dimensi ataupun tiga dimensi. Hubungan elemen-elemen batang tersebut dapat berupa hubungan kaku (rigid) ataupun sederhana. Contoh lain adalah gedung, bangunan industri, gelangang (auditorium) dan bangunan lainnya pada umumnya menggunakan struktur rangka baik secara keseluruhan maupun hanya sebagian saja. Jembatan pun kebanyakan merupakan struktur rangka baik jembatan dengan susunan balok dan gelagar ataupun struktur rangka batang (truss).

ARIEF BUDIMAN 15004081 TEGUH PRIBADI D.N. 15004116

II-2

SI40Z1-Tugas Akhir

2.3 Elemen Struktur Baja Secana umum elemen penyusun struktur baja dapat dikelompokkan atas tiga kategori, yaitu: batang tarik, batang tekan dan elemen lentur. Masing-masing elemen memiliki sifat dan fungsi khusus dalam struktur baja. Suatu struktur baja dibentuk oleh kombinasi elemen-elemen tersebut dan disambungkan satu dengan yang lain menggunakan sambungan baut atau sambungan las sehingga terbentuklah satu struktur utuh.

2.3.1 Batang Tarik Batang tarik adalah elemen struktur baja yang hanya memikul/ mentransfer gaya aksial tarik antara dua titik pada struktur. Batang tarik didesain untuk mencegah beberapa mode keruntuhan yang mungkin akibat gaya yang bekerja pada batang dalam kondisi normal, keruntuhan tersebut diantaranya, leleh di seluruh luasan penampang, fraktur di luasan efektif penampang, blok geser, retak akibat geser sepanjang sambungan. Secara teoritis, kekuatan penampang batang tarik dapat dimobilisasikan secara maksimal hingga penampang mencapai keruntuhan. Akan tetapi pada kondisi sebenarnya, kekuatan batang tarik harus direduksi dengan adanya lobang pada sambungan dan tidak sentrisnya gaya tarik bekerja. Dengan ungkapan lain, kekuatan batang tarik ditentukan oleh seberapa luas suatu penampang secara efektif ikut serta memikul gaya aksial tarik tersebut.

2.3.1.1 Kapasitas Kuat Tarik Rencana Kuat tarik nominal batang tarik, tanpa lubang, dinyatakan sebagai perkalian luas bruto profil dengan tegangan leleh baja profil yang digunakan. Walaupun kekuatan aktual dari suatu batang tarik bisa saja melampaui tegangan lelehnya sebagai akibat dari pengerasan regangan (strain hardening). Akan tetapi nilai tersebut tidak diambil, karena pelelehan umum di sepanjang batang akan menyebabkan perubahan yang terlalu besar pada batang tarik sehingga dikhawatirkan tidak berfungsi lagi seperti yang diharapkan. Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor Nu harus memenuhi: Nu ≤ φ Nn

. . . ( 2. 1 )

dengan φ Nn adalah kuat tarik rencana yang besarnya diambil sebagai nilai terendah di antara dua perhitungan menggunakan harga-harga φ dan Nn di bawah ini: ARIEF BUDIMAN 15004081 TEGUH PRIBADI D.N. 15004116

II-3

SI40Z1-Tugas Akhir Keruntuhan leleh di seluruh luasan penampang

Nn = Ag f y

. . . ( 2. 2 )

Keruntuhan fraktur di luasan penampang efektif

Nn = Ae fu

. . . ( 2. 3 )

Keruntuhan blok geser: Jika

Fu Ant ≥ 0.6Fu Anv

maka terjadi leleh geser-fraktur tarik

N n = 0, 60 f y Agv + fu Ant Jika

. . . ( 2. 4 )

Fu Ant < 0.6Fu Anv maka terjadi leleh tarik-fraktur geser

N n = 0,60 fu Anv + f y Agt

. . . ( 2. 5 )

Keterangan: φ = 0,9 faktor tahanan untuk keruntuhan leleh di seluruh luasan penampang φ = 0,75

faktor tahanan untuk keruntuhan fraktur di luasan efektif penampang

φ = 0,75

faktor tahanan untuk keruntuhan blok geser

f y , fu

adalah tegangan leleh minimum dan kuat tarik

Ag

adalah luas penampang bruto

Ae

adalah luas penampang efektif

Agv

adalah luas penampang geser bruto

Agv

adalah luas penampang tarik netto

Agv

adalah luas penampang geser netto

Agv

adalah luas penampang tarik bruto

2.3.1.2 Penampang efektif Luas penampang efektif komponen struktur yang mengalami gaya tarik ditentukan sebagai berikut:

Ae = AU

. . . ( 2. 6 )

Keterangan : A

adalah luas penampang, mm2

U

adalah faktor reduksi


II-4

SI40Z1-Tugas Akhir = 1 - (x / L) ≤ 0,9, x

. . . ( 2. 7 )

adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik

berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan, mm L

adalah panjang sambungan dalam arah gaya tarik, yaitu jarak antara dua baut

yang terjauh pada suatu sambungan atau panjang las dalam arah gaya tarik, mm Bila komponen struktur tarik dilas kepada pelat menggunakan las longitudinal di kedua sisinya, Ae = U A g − l ≥ w l ≥ 2w

U=1,0

1,5w ≤ l ≤ 2 w

U=0,87

w ≤ l < 1,5w

U=0,75 .

. . ( 2. 8 )

Gambar 2. 1 las longitudinal Bila komponen struktur tarik dihubungkan menggunakan las transversal saja,

Ae = U A g = A g = Akontak

. . . ( 2. 9 )

Gambar 2. 2 las transversal Bila komponen struktur tarik dihubungkan kepada baja bukan pelat menggunakan las longitudinal/transversal

Ae = U A g = A g

. . ( 2. 10 )

2.3.2 Batang Tekan Sama halnya seperti batang tarik, batang tekan juga hanya memikul/ mentransfer gaya aksial antara dua titik pada struktur. Akan tetapi sifat gaya aksial yang diterima adalah gaya aksial tekan. Sehingga pengaruh tekuk (buckling) atau lenturan tiba-tiba akibat ketidakstabilan merupakan persoalan yang mendapat perhatian lebih pada batang tekan. Dengan ungkapan lain, kekuatan batang tekan tidak hanya dipengaruhi kekuatan


II-5

SI40Z1-Tugas Akhir bahannya akan tetapi turut dipengaruhi bentuk geometris penampang (jari-jari girasi penampang). Model keruntuhan yang mungkin terjadi pada elemen batang tekan diantaranya; leleh(tekuk plastik) , tekuk inelastik dan tekuk elastik. Tekuk yang terjadi pada penampang batang tergantung dari rasio kelangsingan penampang (λ) batangnya. Penampang dengan rasio kelangsingan rendah cenderung mengalami keruntuhan leleh (tekuk plastik) sedangkan elemen batang dengan rasio kelangsingan yang tinggi cenderung mengalami keruntuhan tekuk elastik. Sebagian besar elemen batang tekan didesain agar mengalami keruntuhan tekuk inelastik yaitu elemen batang dengan rasio kelangsingan menengah, hal ini agar desain yang dilakukan optimal karena memiliki kuat tekan efektif dan dimensi yang efisien bila dibanding skenario tekuk elastik dan tekuk plastik. Seluruh tekuk yang terjadi pada batang akan mengkuti salah satu dari 3 macam tekuk yang ada, yaitu; lentur, lokal, torsi. Penjelasan ketiga macam tekuk ini adalah sebagai berikut; Tekuk lentur (flexural buckling) adalah tekuk menyebabkan elemen batang mengalami lentur terhadap sumbu lemah batang, tekuk lokal (local buckling) adalah tekuk yang terjadi pada elemen pelat penampang (sayap/ badan) yang menekuk karena terlalu tipis. Ini dapat terjadi sebelum batang menekuk lentur secara keseluruhan. Tekuk torsi (torsionsl buckling) adalah tekuk yang terjadi pada elemen pelat yang menyebabkan penampang berputar/ memuntir terhadap sumbu batang.

2.3.2.1 Kapasitas Kuat Tekan Rencana Sebuah batang yang memikul gaya tekan konsentris akibat beban terfaktor, Nu harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi hubungan :

Nu ≤ ϕn Nn

. . . ( 2. 11 )

Keterangan:

ϕn

adalah faktor reduksi kekuatan

Nn

adalah kuat tekan nominal komponen struktur

Tekuk lentur


II-6

SI40Z1-Tugas Akhir

Nn = Agfcr = Ag fcr =

fy

ω

. . . ( 2. 12 )

fy

ω

. . . ( 2. 13 )

dimana : kondisi leleh umum

:

λ c ≤ 0, 25

kondisi tekuk inelastik

:

0, 25 < λ c < 1, 2

kondisi tekuk elastik

:

λ c ≥ 1, 2

λc =

dengan

1 Lk π r

maka ω = 1, 0

ω= maka

1, 43 1, 6 − 0, 67λ c

2 maka ω = 1, 25λ c

fy E

. . . ( 2. 14 )

Keterangan:

Ag

adalah luas penampang bruto, mm2

fcr

adalah tegangan kritis penampang , MPa

fy

adalah tegangan leleh material, Mpa

Tekuk Lentur Torsi

Nu ≤ φn Nnlt Dengan

. . . ( 2. 15 )

Nnlt = Ag f clt

. . . ( 2. 16 )

4 f cry f crz H ⎤ ⎛ fcry + fcrs ⎞ ⎡⎢ ⎥ − − f clt = ⎜ 1 1 ⎟ 2H ⎝ ⎠ ⎢⎣ ( fcry + fcrz ) ⎥⎦ f crz =

GJ Ar

2

2

ro =

Ix + I y A

+ xo 2 + yo 2

. . . ( 2. 17 )

⎛x2+y2⎞ H = 1− ⎜ o 2 o ⎟ ⎝ ro ⎠

. . . ( 2. 18 )

Keterangan:

r =

adalah jari-jari girasi polar terhadap pusat geser


II-7

SI40Z1-Tugas Akhir

xo 2 + yo 2

adalah koordinat pusat geser terhadap titik berat, x 0 = 0 untuk siku

ganda dan profil T (sumbu y - sumbu simetris)

fcr =

fy

ω

untuk tekuk lentur terhadap sumbu lemah y-y, dan dengan menggunakan harga

λ c, yang dihitung dengan rumus

λc =

Lky

fy

π ry

E

dengan

Lky

adalah panjang tekuk dalam

arah sumbu lemah y–y.

Gambar 2. 3 Harga Koefisien penjepitan (Kc ) pada elemen tekan (SNI,2003)

2.3.3 Elemen Lentur Elemen lentur adalah batang-batang yang mendapat beban transversal. Balok adalah contoh umum elemen lentur. Beberapa komponen struktur yang merupakan kategori balok adalah balok lantai (baik sebagai joist, spandrel beam, maupun main beam), balok jembatan (baik stringers elemen balok yang searah alur jalan maupun girder balok yang tegak lurus jalan), balok lintel dan gording pada sistem atap. Dengan posisi batang dalam memikul beban. maka elemen lentur didominasi oleh momen lentur bersamaan dengan gaya geser/lintang dan dalam kondisi tertentu juga memikul kemungkinan terjadinya torsi. ARIEF BUDIMAN 15004081 TEGUH PRIBADI D.N. 15004116

II-8

SI40Z1-Tugas Akhir

Ketika elemen balok melentur, maka serat bawah akan mengalami tarik dan serat atas akan mengalami tekan. Serat bawah akan berperilaku seperti batang tarik dan serat atas akan berperilaku seperti batang tekan. Dengan demikian, elemen lentur merupakan kombinasi antara prinsip batang tarik dan tekan. Dalam kondisi lain, sering dijumpai suatu elemen bisa saja memikul gaya aksial (umumnya aksial tekan) dan gaya lentur secara bersamaan. Suatu batang yang memikul gaya aksial tekan dan lentur secara bersamaan disebut elemen balok-kolom. Perilaku elemen ini merupakan kombinasi keduanya. Jika elemen tersebut didominasi gaya aksial, maka prilakunya akan lebih cenderung seperti batang tarik atau batang tekan dan sebaliknya, jika elemen tersebut didominasi gaya lentur, maka prilakunya akan lebih cenderung seperti elemen lentur.

2.3.3.1 Kapasitas Lentur Rencana Sebuah balok yang memikul beban lentur murni terfaktor, Mu harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi hubungan :

M ux ≤ φ M

. . . ( 2. 19 )

Keterangan: Mux

adalah momen lentur terfaktor, N-mm

φ

adalah faktor reduksi = 0,9

Mn

adalah kuat nominal dari momen lentur penampang, N-mm

a. Kuat Nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lokal Penampang kompak

(λ ≤ λ ) p

Mn = M p

. . . ( 2. 20 )

Penampang tak- kompak Mn = M p − (M p − Mr )

(λ

p

< λ ≤ λr )

λ − λp λr − λ p


. . . ( 2. 21 )

II-9

SI40Z1-Tugas Akhir Penampang langsing ( ⎛λ ⎞ Mn = Mr ⎜ r ⎟ ⎝λ ⎠

λr ≤ λ )

2

. . . ( 2. 22 )

Keterangan:

M y = fyS

(momen leleh)

M p = f y Z ≤ 1.5M y M r = S ( f y − fr )

(kuat lentur plastis)

(momen batas tekuk)

fr =tegangan sisa, nilai dengan ketentuan sbb; Penampang dirol =75Mpa Penampang dilas =115 Mpa Secara umum =0.3

fy

b. Kuat Nominal lentur penampang penampang kompak

dengan pengaruh tekuk lateral dengan

(λ ≤ λ )

1. Kondisi plastis sempurna (

p

L ≤ Lp

)

M n = M p = Z x * f y ≤ 1.5* M y

. . . ( 2. 23 )

2. Kondisi tekuk Torsi-lateral inelastik

⎡ ⎛ L −L M n = Cb ⎢ M r + ( M p − M r ) ⎜ r ⎜ ⎢⎣ ⎝ Lr − Lp

( Lp < L < Lr )

⎞⎤ ⎟⎟ ⎥ ≤ M p ⎠ ⎥⎦

. . . ( 2. 24 )

Keterangan:

Cb =faktor pengali momen lentur nominal (bending coefficients) Cb =

12,5M max 2,5M max + 3M1/ 4 L + 4M1/ 2 L + M 3/ 4 L

. . . ( 2. 25 )

Keterangan : Mmax adalah momen maksimum dari bentang yang ditinjau M1/4L adalah momen pada 1/4 bentang yang ditinjau ARIEF BUDIMAN 15004081 TEGUH PRIBADI D.N. 15004116

II-10

SI40Z1-Tugas Akhir M1/2L adalah momen pada 1/2 bentang yang ditinjau M3/4L adalah momen pada 3/4 bentang yang ditinjau

Nilai

Mn

dibatasi tidak boleh lebih besar dari nilai

Mp

yaitu harga momen lentur pada

kondisi plastik sempurna tanpa mengalami tekuk lokal maupun torsi-lateral 3. Kondisi Tekuk Torsi Lateral Elastik (L ≥ Lp)

M n = M cr M cr = Cb

. . . ( 2. 26 ) 2

π

⎛πE ⎞ EI y GJ + ⎜ ⎟ I y I w ≤ Mp L ⎝ L ⎠ . . . . Untuk profil I dan kanal ganda

Kuat Nominal lentur penampang dengan pengaruh tekuk lateral dengan penampang tak kompak

(λ

p

< λ ≤ λr )

Mn = Mn '

. . . ( 2. 27 )

Apabila L ≤ Lp ' maka M n = M p − ( M p − M r )

λ − λp λr − λ p

⎡ ⎛ L −L Apabila L > Lp ' maka M n = Cb ⎢ M r + ( M p − M r ) ⎜ r ⎜ ⎢⎣ ⎝ Lr − Lp

. . . ( 2. 28 )

⎞⎤ ⎟⎟ ⎥ ≤ M p ⎠ ⎥⎦

. . . ( 2. 29 )

Keterangan: L p = 1, 76ry

ry =

E fy

. . . ( 2. 30 )

Iy A

. . . ( 2. 31 )

⎡X ⎤ Lr = ry ⎢ 1 ⎥ 1 + 1 + X 2 f L 2 ⎣ fL ⎦

f L = f y − fr


. . . ( 2. 32 )

II-11

SI40Z1-Tugas Akhir

X1 =

π S

EGJA 2

. . . ( 2. 33 )

2

⎛ S ⎞ Iw X2 = 4⎜ ⎟ ⎝ GJ ⎠ I y

. . . ( 2. 34 )

Keterangan:

Iw

adalah konstanta puntir lengkung

S

adalah modulus penampang elastik

Z

adalah modulus penampang plastis

ry

adalah jari-jari girasi penampang

E

adalah modulus elastisitas=200.000 Mpa

J

1 = ∑ bi ti 3 3 adalah konstanta puntir torsi

E 2 (1 + υ )

G

Modulus geser =

υ

poisson’s ratio = 0,3

= 80.000Mpa

⎛ M − Mn '⎞ L p ' = L p + ( Lr − L p ) ⎜ p ⎜ M − M ⎟⎟ r ⎠ ⎝ p

. . . ( 2. 35 )

2.4 Komponen Struktur Yang Mengalami Gaya Kombinasi Batang penyusun elemen struktur memikul gaya-gaya dalam berupa tekan, tarik atau gaya aksial dan gaya momen atau lentur, gaya-gaya dalam ini bekerja secra bersamaan terhadap batang sehingga batang memikul gaya kombinasi dari gaya-gaya dalam tersebut,.

2.4.1 Gaya dan momen terfaktor Nu merupakan gaya aksial terfaktor (tarik atau tekan) yang terbesar yang bekerja pada komponen struktur dan Mu, yaitu Mux dan Muy, merupakan momen lentur terfaktor (terhadap sumbu-x dan sumbu-y) yang terbesar yang dihasilkan oleh beban pada rangka dan beban lateral pada komponen struktur, dan telah memperhitungkan kontribusi momen lentur orde kedua yang terjadi ARIEF BUDIMAN 15004081 TEGUH PRIBADI D.N. 15004116

II-12

SI40Z1-Tugas Akhir pada konfigurasi struktur yang telah berdeformasi. Mu harus ditentukan dari salah satu metode analisis

2.4.2 Komponen struktur dengan penampang simetris yang mengalami momen lentur dan gaya aksial Komponen struktur yang mengalami momen lentur dan gaya aksial harus direncanakan memenuhi ketentuan sebagai berikut: Untuk ≥ 0,2

untuk

Nu ≥ 0, 2 : φ Nn

M uy N u 8 ⎛ M ux + ⎜ + φ N n 9 ⎜⎝ φb M nx φb M ny

⎞ ⎟⎟ ≤ 1, 0 ⎠ . . . ( 2. 36 )

untuk

Nu < 0, 2 : φ Nn

⎛ M ux M uy Nu +⎜ + 2φ N n ⎜⎝ φb M nx φb M ny

⎞ ⎟⎟ ≤ 1, 0 ⎠

. . . ( 2. 37 )

Keterangan:

Nu

adalah gaya aksial (tarik atau tekan) terfaktor, N

Nn

adalah kuat nominal penampang, N - Nu adalah gaya aksial tarik, atau - Nu adalah gaya aksial tekan

φ

adalah faktor reduksi kekuatan: - untuk gaya aksial tarik, atau sama dengan 0,85 untuk gaya aksial tekan

M ux , M uy

adalah momen lentur terfaktor terhadap sumbu-x dan sumbu-y, N-mm

M nx , M ny

adalah kuat nominal lentur penampang terhadap sumbu-x dan sumbu-y, N-mm

φb = 0,9

adalah faktor reduksi kuat lentur


II-13

SI40Z1-Tugas Akhir

2.5 Elemen Sambungan Sambungan merupakan bagian tidak terpisahkan dari sebuah struktur baja. Sambungan berfungsi untuk menyalurkan gaya-gaya dalam (momen, lintang/geser dan aksial) antar komponen-komponen struktur yang disambung, sesuai dengan perilaku struktur yang direncanakan. Keandalan sebuah struktur baja untuk bekerja dengan mekanisme yang direncanakan sangat tergantung oleh keandalan sambungan. Sambungan terdiri dari komponen sambungan (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung, dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las). Beberapa tipe sambungan yang umum dipakai pada pekerjaan konstruksi diantaranya; Sambungan tipe tumpu adalah sambungan yang dibuat dengan menggunakan baut yang dikencangkan dengan tangan, atau baut mutu tinggi yang dikencangkan untuk menimbulkan gaya tarik minimum yang disyaratkan, yang kuat rencananya disalurkan oleh gaya geser pada baut dan tumpuan pada bagian-bagian yang disambungkan. Sambungan tipe friksi adalah sambungan yang dibuat dengan menggunakan baut mutu tinggi yang dikencangkan untuk menimbulkan tarikan baut minimum yang disyaratkan sedemikian rupa sehingga gaya-gaya geser rencana disalurkan melalui jepitan yang bekerja dalam bidang kontak dan gesekan yang ditimbulkan antara bidang-bidang kontak. Berdasarkan perilaku struktur yang direncanakan, sambungan dapat dibagi menjadi: 1. Sambungan Kaku Sambungan yang memiliki kekakuan cukup untuk mempertahankan sudut-sudut diantara komponen-komponen struktur yang disambungkan. Hal ini disebabkan sambungan mampu memikul momen yang bekerja, sehingga deformasi titik kumpul tidak terlalu berpengaruh terhadap distribusi gaya dalam maupun terhadap deformasi keseluruhan struktur. 2. Sambungan Semi-kaku Sambungan yang tidak memiliki kekakuan cukup untuk mempertahankan sudut-sudut diantara komponen struktur yang disambung, akan tetapi memiliki kapasitas yang cukup untuk memberikan kekangan yang dapat diukur terhadap besarnya perubahan sudut-sudut tersebut. ARIEF BUDIMAN 15004081 TEGUH PRIBADI D.N. 15004116

II-14

SI40Z1-Tugas Akhir

3. Sambungan Sendi atau Sederhana Sambungan yang tidak memiliki kekakuan untuk mempertahankan sudut-sudut diantara komponen struktur yang disambung. Ujung komponen struktur yang disambung dianggap tidak menahan kekangan sehingga dianggap bebas momen. Suatu sistem sambungan terdiri dari : a. komponen struktur yang disambung, dapat berupa balok, kolom, batang tarik atau batang tekan b. alat penyambung, dapat berupa pengencang (fastener): baut biasa (ordinary

bolts), baut mutu tinggi (high-strength bolts) dan paku keling (rivet), atau sambungan las (weld), las tumpul (groove welds), las sudut (filled welds) dan las pengisi (plug and slot welds) c. elemen penyambung, berupa pelat buhul atau pelat/profil penyambung. Filosopi dasar perencanaan sambungan adalah suatu sistem sambungan harus direncanakan lebih kuat daripada komponen struktur yang disambungkan dan deformasi yang tenjadi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan. Dengan demikian, keandalan struktur akan ditentukan oleh kekuatan elemen-elemennya. 3.1.1 Perencanaan sambungan Kuat rencana setiap komponen sambungan tidak boleh kurang dari beban terfaktor yang dihitung. Pada laporan ini sambungan didesain agar lebih kuat dari kuat penampang yang disambungnya, atau biasa disebut capacity design, hal ini diambil mengingat bahwa kegagalan struktur pada sambungan sangat berbahaya, karena terjadi secara tiba-tiba (sambungan bersifat getas), diharapkan keruntuhan yang terjadi pada penampang bukan pada sambungan, namun konsekuensi yang harus diambil adalah tingginya biaya sambungan mengingat pada struktur baja jumlah sambungan sangat banyak. Pada laporan ini diasumsikan biaya tinggi tidak menjadi masalah, karena merupakan struktur terminal bandara yang memiliki fungsi yang penting dan strategis, Secara umum sesuai SNI 031729-2002 perencanaan sambungan harus memenuhi persyaratan berikut: a. Gaya-dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya-gaya yang bekerja pada sambungan;


II-15

SI40Z1-Tugas Akhir b. Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan; c. Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul gaya-gaya yang bekerja padanya.

2.6 Pembebanan Proses penentuan beban-beban yang bekerja pada struktur mungkin merupakan tahapan terpenting sekaligus tersulit yang harus dihadapi perencana struktur dalam suatu rangkaian proses desain. Disebut demikian karena untuk mencapai hasil rancangan yang tepat dan akurat perencana harus : a.

mampu menentukan nilai maksimum beban yang akan ditanggung struktur selama masa layan

b.

mampu menentukan penempatan beban yang paling memberikan pengaruh paling buruk (worst) terhadap struktur

c.

pada struktur tertentu perencana juga dituntut harus mampu menentukan tahapan pembebanan yang tepat, misalnya pada struktur komposit dimana tahapan pembebanan menentukan kapasitas suatu penampang.

Disinilah diperlukan kejelian dan intuisi perencana untuk memperkirakan (predicting) hal-hal tersebut diatas. Secara umum, ada tiga kategori beban yang harus dikenal baik oleh perencana struktur, yaitu: beban mati, beban hidup dan beban lingkungan. Bebanbeban tersebut dapat membebani struktur dalam arah vertikal maupun horizontal dan dalam bentuk beban terpusat (membebani struktur dalam area relatif kecil), beban garis berupa berat sendiri elemen ataupun berat dinding partisi ataupun beban permukaan yang menyebar merata diatas permukaan lantai. Karakteristik masing-masing beban diuraikan lebih lanjut pada bab-bab berikut ini. Berdasarkan SNI, beban yang bekerja pada struktur bandara adalah : 1. Beban sendiri termasuk beban tambahan, seperti mechanical electrical (ME), atap metal, dan sebagainya. 2. Beban hidup ARIEF BUDIMAN 15004081 TEGUH PRIBADI D.N. 15004116

II-16

SI40Z1-Tugas Akhir 3. Beban angin 4. Beban hujan 5. Beban gempa

2.6.1 Beban Mati Beban mati adalah beban yang membebani struktur secara menetap selama masa layan struktur. Umumnya beban mati berasal dari berat sendiri struktur dan komponenkomponen lain yang melekat pada struktur. Sebagai contoh: berat balok, berat lantai, berat lantai atap, langi-langit, dinding-dinding partisi, pipa-pipa dan peralatan

mechanical-electrical (ME) yang menetap pada struktur. Besar nilai beban mati dapat ditentukan dengan mengetahui dimensi dan jenis material yang digunakan. Untuk peralatan ME, berat peralatan dapat diperoleh dari pabrikannya.

2.6.2 Beban Hidup Berbeda dengan beban mati, beban hidup adalah beban gravitasi yang memiliki besar dan/atau posisi yang berubah dari waktu ke waktu (moving loads) selama masa layan struktur. Sebagai contoh adalah beban orang, funiture, perkakas, beban kendaraan pada struktur jembatan dan beban lain yang dapat bergerak. Karena sifatnya yang berubahubah, umumnya beban hidup sangat sulit ditentukan secara pasti. Yang dilakukan adalah menentukan beban hidup minimum yang harus diperhitungkan pada suatu struktur, pada umumnya mengacu pada peraturan pembebanan yang ditentukan oleh pemerintah. Untuk Indonesia pengaturan nilai minimum beban hidup untuk berbagai fungsi bangunan diatur dalam Peraturan Pembehanan Indonesia untuk Gedung 1983 (PPIG 1983). Beban-beban ini pada umumnya bersifat empiris dan konservatif yang dapat diterima secara umum. Namun adakalanya nilai yang diberikan tidak tepat, untuk kondisi demikian menentukan beban hidup sendiri dengan alasan yang dapat dipertanggungjawabkan.


II-17

SI40Z1-Tugas Akhir

2.6.3 Beban Angin Berdasarkan PPIG 1987, beban angin didefinisikan sebagai tekanan angin yang menerpa struktur baik berupa gaya tekan ataupun gaya hisap. Umumnya beban angin baru diperhitungkan untuk struktur yang memiliki minimal 4 lantai atau memiliki tinggi bangunan minimal 16 m. Angin yang bergerak menabrak struktur dianggap bekerja sebagai tekanan positif pada sisi yang berhadapan langsung dengan arah angin dan tekanan negatif (isap) pada sisi belakangnya. Tekanan tiup angin yang bekerja pada struktur untuk daerah normal sebesar 25 kg/m2 dan untuk daerah pantai diambil 40 kg/m2.

2.6.4 Beban Gempa Beban gempa terjadi akibat pergerakan tanah dasar ke arah horizontal atau vertikal secara tiba-tiba dalam periode tertentu. Umumnya pergerakan arah horizontal memiliki guncangan yang lebih besar. Gerakan tanah yang diakibatkan oleh getaran gempa bumi meliputi

percepatan,

kecepatan,

dan

perpindahan.

Ketiganya

pada

umumnya

teramplifikasi sehingga menimbulkan gaya dan perpindahan yang dapat melebihi kapasitas yang dapat ditahan oleh struktur yang bersangkutan. Nilai maksimum besarnya gerakan tanah yaitu kecepatan tanah puncak, percepatan tanah puncak, dan perpindahan tanah puncak menjadi parameter-parameter utama dalam desain struktur tahan gempa.

2.6.5 Kombinasi Pembebanan Berdasarkan beban-beban tersebut di atas maka struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini: 1. 1,4D

. . . ( 2. 38 )

2. 1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H)

. . . ( 2. 39 )

3. 1,2D + 1,6 (La atau H) ) + (γ L L atau 0,8W)

. . . ( 2. 40 )

4. 1,2D + 1,3 W + γ L L + 0,5 (La atau H)

. . . ( 2. 41 )

5. 1,2D ± 1,0E + γ L L

. . . ( 2. 42 )

6. 0,9D ± (1,3W atau 1,0E)

. . . ( 2. 43 )


II-18

SI40Z1-Tugas Akhir Keterangan: D

adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding,

lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap L

adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi

tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain La

adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan,

dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak H

adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air

W

adalah beban angin

E

adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–1989, atau penggantinya

dengan, γ L = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γ L = 1 bila L≥ 5 kPa. Pengecualian: Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebanan pada persamaan ke 3,4 dan 5 yang diambil dari SNI, harus sama dengan 1,0 untuk garasi parkir, daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dan semua daerah di mana beban hidup lebih besar daripada 5 kPa.


II-19

BAB II DASAR TEORI -1-

Recommend Documents