BAB II TINJAUAN PUSTAKA. rangka (framed structure), di mana elemen elemennya kemungkinan

Teknik Sipil Universitas Mercubuana

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1.

Struktur Baja Struktur dapat dibagi menjadi tiga kategori umum : (a) struktur rangka (framed structure), di mana elemen – elemennya kemungkinan terdiri dari batang – batang tarik, balok, dan batang – batang yang mendapatkan beban lentur kombinasi dan beban aksial ; (b) struktur tipe cangkang (shell-type structure), dimana tegangan aksial lebih dominan ; dan (c) struktur tipe suspense (suspension-type structure), dimana tarikan aksial lebih mendominasi sistem pendukung utamanya. 2.1.1. Struktur Rangka Kebanyakan konstruksi bangunan tipikal termasuk dalam kategori ini.

Bangunan banyak lantai biasanya terdiri dari balok dan

kolom, baik yang terhubungkan secara rigid atau hanya terhubung sederhana dengan penopangan diagonal untuk menjaga stabilitas. Meskipun suatu bangunan banyak lantai bersifat tiga dimensional, namun biasanya bangunan tersebut didesain sedemikian rupa sehingga lebih kaku pada salah satu arah ketimbang arah lainnya. Dengan demikian, bangunan tersebut dapat diperlakukan sebagai serangkaian rangka (frame) bidang.

Desain Hanggar Coal Stock PLTU Suralaya

II - 1


2.1.2. Struktur Tipe Cangkang Dalam tipe struktur ini, selain melayani fungsi bangunan, kubah juga bertindak sebagai penahan beban. Pada banyak struktur tipe cangkang, dapat digunakan pula suatu struktur rangka yang dikombinasikan dengan cangkang tersebut. 2.1.3. Struktur Tipe Suspensi Pada struktur dengan tipe suspensi, kabel tarik merupakan elemen utama. Struktur yang paling populer dari jenis ini adalah jembatan gantung. Biasanya subsistem dari struktur ini terdiri dari struktur kerangka, seperti misalnya rangka pengaku pada jembatan gantung. Karena elemen tarik ini terbukti paling efisien dalam menahan beban, struktur dengan konsep ini semakin banyak dipergunakan.

2.2.

Material Baja Sejak dikenalkan sebagai bahan bangunan utama sampai dengan tahun 1960-an, baja yang digunakan menurut klasifikasi ASTM (American Society for Testing and Materials) berjenis baja karbon A7 dengan spesifikasi tegangan leleh minimum sebesar 33 ksi (1 ksi = 1.000psi). Baja untuk struktur dengan tempa panas dapat diklasifikasikan menjadi : baja karbon (carbon steel), baja paduan rendah berkekuatan tinggi (high strength low alloy steel), dan baja paduan (alloy steel).


II - 2


2.2.1. Baja Karbon Baja karbon dibagi menjadi empat kategori berdasarkan prosentase karbonnya : karbon rendah (kurang dari 0,15%), karbon lunak (0,15 – 0,29%), karbon sedang (0,3 – 0,59%) dan karbon tinggi (0,6 – 1,7%). Baja karbon struktural termasuk dalam kategori karbon lunak. Baja karbon ini memiliki titik leleh yang jelas seperti ditunjukkan pada kurva (a) dalam gambar 2.2.1 2.2.2. Baja Paduan Rendah Berkekuatan Tinggi Kategori ini meliputi baja – baja yang memiliki tegangan leleh dari 40 sampai dengan 70 ksi (275 sampai dengan 480 MPa), seperti terlihat pada kurva (b) dalam gambar 2.2.1, sama dengan yang terjadi pada baja karbon. Baja jenis ini digunakan dalam kondisi normal, yakni kondisi di mana tidak digunakan perlakuan panas. 2.2.3. Baja Paduan Baja paduan rendah dapat didinginkan dan disepuh kembali supaya dapat mencapai kekuatan leleh sebesar 80 sampai dengan 110 ksi (550 sampai dengan 760 MPa). Kekuatan leleh biasanya didefinisikan sebagai tegangan pada regangan offset 0,2%, karena baja ini tidak menunjukkan titik leleh yang jelas. Kurva tegangan – regangan tipikal ditunjukkan pada kurva (c) dalam gambar 2.2.1 Baut yang biasa digunakan sebagai alat pengencang mempunyai tegangan putus minimum 415 MPa hingga 700 MPa. Baut mutu tinggi mempunyai kandungan karbon maksimum 0,03% dengan tegangan putus berkisar antara 733 hingga 838 MPa.


II - 3


Kurva tegangan – regangan pada gambar 2.2.1 ditentukan dengan menggunakan suatu tegangan unit yang diperoleh dengan cara membagi beban dengan luas benda uji, sedangkan regangan (inchi per inchi) diperoleh dari pertambahan panjang dibagi dengan panjang mula – mula.

2.3.

Sifat – sifat Mekanik Baja Agar dapat memahami perilaku suatu struktur baja, maka seorang ahli struktur harus memahami pula sifat – sifat mekanik dari baja. Model pengujian yang paling tepat untuk mendapatkan sifat – sifat mekanik dari material baja adalah dengan melakukan uji tarik terhadap suatu benda uji baja. Uji tekan tidak dapat memberikan data yang akurat terhadap sifat – sifat mekanik material baja, karena disebabkan beberapa hal antara lain adanya potensi tekuk pada benda uji yang mengakibatkan ketidakstabilan


II - 4


pada benda uji tersebut, selain itu perhitungan regangan yang terjadi di dalam benda uji lebih mudah dilakukan untuk uji tarik daripada uji tekan. Dalam perencanaan struktur baja, SNI 03-1729-2002 mengambil beberapa sifat – sifat mekanik dari material baja yang sama, yaitu : Modulus Elastisitas, E

= 200.000 MPa

Modulus Geser, G

= 80.000 MPa

Angka poisson

= 0,30

Koefisien muai panjang, α

= 12.10-6 / °C

Sedangkan berdasarkan tegangan leleh dan tegangan putusnya, SNI 031729-2002 mengklasifikasikan mutu baja menjdai 5 kelas mutu sebagai berikut : Tabel 2.1 Sifat Mekanis Baja Struktural Tegangan Putus Minimum

Tegangan Leleh Minimum

Regangan Minimum

fu (Mpa)

fy (Mpa)

(%)

BJ 34

340

210

22

BJ 37

370

240

20

BJ 41

410

250

18

BJ 50

500

290

16

BJ 55

550

410

13

Jenis Baja

2.4.

Perencanaan Struktur Perencanaan struktur bisa didefinisikan sebagai paduan dari seni dan ilmu, yang menggabungkan intuitif seorang insinyur berpengalaman dalam kelakuan struktur dengan pengetahuan mendalam tentang prinsip


II - 5


statika,

dinamika,

mekanika

bahan

dan

analisa

struktur,

untuk

mendapatkan struktur yang ekonomis dan aman serta sesuai dengan tujuan pembuatannya. Serta merupakan suatu proses untuk menghasilkan penyelesaian [1] Kriteria yang

umum untuk struktur bisa berupa (a) biaya

minimum; (b) berat minimum; (c) waktu konstruksi yang minimum; (d) tenaga kerja minimum; (e) biaya produksi yang minimum bagi si pemilik gedung; (f) efisiensi operasi maksimum bagi si pemilik. 2.4.1. Pembebanan Penentuan beban yang bekerja pada struktur atau elemen struktur secara tepat tidak selalu bisa dilakukan. Walaupun lokasi beban pada struktur diketahui, distribusi beban dari elemen ke elemen pada struktur biasanya membutuhkan anggapan dan pendekatan [1]. Berdasarkan SNI – 03 – 1727 – 1989 Pedoman Perencanaan Untuk Rumah dan Gedung beberapa jenis beban yang bekerja antara lain : a.

Beban Mati Beban mati ialah berat dari semua bagian dari suatu gedung yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian – penyelesaian, mesin – mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung itu.


II - 6


b.

Beban Hidup Beban hidup ialah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu gedung, dan kedalamnya termasuk beban – beban pada lantai yang berasal dari barang – barang yang dapat berpindah, mesin – mesin serta peralatan yang tidak merupakan bagian yang tak terpisahkan dari gedung dapat diganti selama masa hidup dari gedung itu, sehingga mengakibatkan perubahan dalam pembebanan lantai dan atap tersebut.

c.

Beban Angin Beban angin ialah semua beban yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang disebabkan oleh selisih dalam tekanan udara. Beban angin ditentukan dengan menganggap adanya tekanan positif dan tekanan negative (isapan), yang bekerja tegak lurus pada bidang – bidang yang ditinjau. Besarnya tekanan positif dan tekanan negatif ditentukan dengan cara mengalihkan tekanan tiup yang ditentukan untuk berbagai kondisi dengan koefisien – koefisien angin yang ditentukan.

d.

Beban Gempa Beban gempa ialah semua beban statik ekuivalen yang bekerja pada gedung atau bagian gedung yang menirukan pengaruh dari gerakan tanah akibat gempa itu. Jika pengaruh gempa pada struktur gedung ditentukan berdasarkan suatu analisa dinamika, maka yang diartikan dengan beban gempa di sini


II - 7


adalah gaya – gaya dalam struktur yang terjadi oleh gerakan tanah akibat gempa itu. Analisa gempa yang umum digunakan yaitu Analisa Ekuivalen.

2.5.

Filosofi desain Dewasa ini dipergunakan dua filosofi dalam mendesain, desain tegangan kerja (Allowable Stress Design) dan desain keadaan batas (Load and Resistance Factor Design). Apapun filosofi yang digunakan, desain struktural harus memberikan keamanan yang cukup, baik terhadap kemungkinan

kelebihan

beban

(overload)

atau

kurang

kekuatan

(understrenght). 2.5.1. Load and Resistance Factor Design (LRFD) Pada tahun 1980-an, pendekatan “desain keadaan batas” mulai diterima. Di Amerika Serika, untuk desain baja pendekatan ini berpuncak pada penetapan Load and Resistance Factor Design Spesification AISC [1.15] terbitan 1986 yang diacukan sebagai Spesifikasi LRFD AISC. Spesifikasi LRFD AISC dikembangkan di bawah kepemimpinan T.V. Galambos dari Washington University, St. Louis [1.21, 1.23]. Adaptasi metode – metode probabilistic terhadap desain baja dan pengembangan spesifikasi LRFD dijelaskan oleh Galombos [1.22, 1.24] dan oleh Galombos dan Ravindra [1.23, 1.25].


II - 8


A. Desain Komponen Struktur Tarik Dengan Metode LRFD Dalam menentukan tahanan nominal suatu batang tarik, harus diperiksa terhadap tiga macam kondisi keruntuhan yang menentukan, yaitu : 1.

Leleh dari luas penampang kotor, di daerah yang jauh dari sambungan.

2.

Fraktur dari luas penampang efektif pada daerah sambungan.

3.

Geser blok pada sambungan

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 dinyatakan bahwa semua komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor sebesar Tu , maka harus memenuhi : ≤

Tu

Ø

. Tn ................................................................... (2.5.1)

Tu untuk menyatakan gaya tarik aksial terfaktor, sedangkan Tn adalah tahanan nominal dari penampang yang ditentukan berdasarkan tiga macam kondisi keruntuhan batang tarik seperti telah disebutkan sebelumnya. Besarnya tahanan nominal Tn , suatu batang tarik untuk tipe keruntuhan leleh dan fraktur ditentukan sebagai berikut : Kondisi Leleh dari Luas Penampang Kotor Bila kondisi leleh yang menentukan, maka tahanan nominal Tn , dari batang tarik memenuhi persamaan : Tn =

Ag . f y

Dengan Ag fy

........................................................................ (2.5.2)

= luas penampang kotor, mm2 = kuat leleh material, MPa


II - 9


Kondisi Fraktur Dari Luas Penampang Efektif Pada Sambungan Untuk batang tarik yang mempunyai lubang, misalnya untuk penempatan baut, maka luas penampangnya tereduksi, dan dinamakan luas netto (An). lubang pada batang menimbulkan konsentrasi tegangan akibat beban kerja. Teori elastisitas menunjukkan bahwa tegangan tarik di sekitar lubang baut tersebut adalah sekitar 3 kali regangan rata – rata pada penampang netto. Tegangan yang terkonsentrasi di sekitar lubang tersebut menimbulkan fraktur pada sambungan.

T

T

T

T fy

f re fmax = 3 f rerata

(a) Tegangan elastis

(b) Keadaan batas

Gambar 2.5.1 Distribusi Tegangan Akibat Adanya Lubang pada Penampang Bila kondisi fraktur pada sambungan yang menentukan, maka tahanan nominal Tn , dari batang tarik memenuhi persamaan : Tn = Ae . fu ............................................................................... (2.5.3) Dengan Ae

= luas penampang efektif = U . An

An

= kuat netto penampang, mm2

U

= koefisien reduksi

fu

= tegangan tarik putus, MPa

Dengan Ø adalah factor tahanan, yang besarnya adalah : Ø

= 0,90 untuk kondisi leleh, dan

Ø

= 0,75 untuk kondisi fraktur


II - 10


Faktor tahanan untuk kondisi fraktur diambil lebih kecil daripada untuk kondisi leleh, sebab kondisi fraktur lebih getas. Luas netto penampang batang tarik tidak boleh diambil lebih besar daripada 85% luas bruttonya. An ≤ 0,85 Ag. Geser Blok (Block Shear) Pengujian menunjukkan bahwa keruntuhan geser blok merupakan penjumlahan tarik leleh (atau tarik fraktur)pada suatu irisan dengan geser fraktur (atau geser leleh) pada irisan lainnya yang saling tegak lurus. Dan tahanan nominal tarik dalam keruntuhan geser blok diberikan oleh persamaan: 1. Geser Leleh – Tarik Fraktur ( fu . Ant ≥ 0,6 . fu . Anv ) Tn =

0,6 . Agv . fy + fu . Ant ................................. (2.5.4)

2. Geser Fraktur – Tarik Leleh ( fu . Ant < 0,6 . fu . Anv ) Tn =

0,6 . Anv . fu + fy . Agt ................................. (2.5.5)

dengan : Agv =

Luas kotor akibat geser

Agt

=

Luas kotor akibat tarik

Anv

=

Luas netto akibat geser

Ant

=

Luas kotor akibat tarik

fu

=

Kuat tarik

fy

=

Kuat leleh


II - 11


Geser a

T

b c Tarik

Gambar 2.5.2 Keruntuhan Geser Blok Tahanan nominal suatu struktur tarik ditentukan oleh tiga macam tipe keruntuhan yakni leleh dari penampang brutto, fraktur dari penampang efektif dan geser blok pada sambungan. Sedapat mungkin dalam mendesain komponen struktur tarik, keruntuhan yang terjadi adalah leleh dari penampang bruttonya, agar diperoleh tipe keruntuhan yang daktail. Kelangsingan Struktur Tarik Untuk mengurangi problem yang terkait dengan lendutan besar dan vibrasi, maka komponen struktur tarik harus memenuhi syarat kekakuan. Syarat ini berdasarkan pada rasio kelangsingan, λ = L/r. Dengan λ adalah angka kelangsingan struktur, L adalah panjang komponen struktur, sedangkan r adalah jari – jari girasi ( r =

1

). Nilai λ diambil

maksimum 240 untuk batang tarik utama, dan 300 untuk batang tarik sekunder.


II - 12


B. Desain Komponen Struktur Tekan Syarat kestabilan dalam mendesain komponen struktur tekan sangat perlu diperhatikan, mengingat adanya bahaya tekuk (buckling) pada komponen – komponen tekan yang langsing. Teori tekuk kolom pertama kali diperkenalkan oleh Leonhard Euler di tahun 1744. Komponen struktur yang dibebani secara konsentris, di mana seluruh serat bahan masih dalam kondisi elastik hingga terjadinya tekuk, perlahan – lahan melengkung. P

P y(x) x L

Gambar 2.5.3 Kolom Euler Desain kekuatan batang tekan harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : Nu = ø n x Nn ...................................................................... (2.5.6) Keterangan : Nu = kuat tekan perlu (kg) Nn = kuat tekan nominal komponen struktur (kg) ø n = faktor reduksi kekuatan = 0,85 untuk penampang yang mempunyai perbandingan lebar terhadap tebalnya lebih kecil daripada nilai λr pada Tabel 7.5-1 (SNI 03-17292002 hal 30 sd 31), daya dukung nominal komponen struktur tekan dihitung sebagai berikut : N = A . fcr ............................................................................ (2.5.7) Desain Hanggar Coal Stock PLTU Suralaya

II - 13


fcr =

............................................................................... (2.5.8)

untuk λc ≤ 0,25 maka ω = 1 untuk 0,25 < λc < 1,2 maka ω =

,

untuk λc ≥ 1,2 maka ω = 1,25 λc2

,

,

keterangan : Ag adalah luas penampang brutto (mm2) Fcr adalah tegangan kritis penampang (MPa) Fy adalah tegangan leleh material (MPa) Parameter kelangsingan kolom, λc, ditetapkan sebagai berikut : λc =

.

Lk = kc . L

.

............................................................ (2.5.9) ........................................................................ (2.5.10)

Keterangan : Lk = panjang tekuk (m) Fy = tegangan leleh material. Dalam hal kc adalah faktor panjang tekuk. Nilai kc ditetapkan sesuai dengan butir 7.6.3.2 atau 7.6.3.3 ; (lihat SNI 03-1729-2002 hal 30 sd 31) Perbandingan kelangsingan komponen struktur tekan harus memenuhi syarat sebagai berikut : a. Pelat sayap balok I dan kanal dalam lentur : λf < λp

<

............................................................... (2.5.11)

b. Untuk batang – batang yang direncanakan terhadap tekan : Desain Hanggar Coal Stock PLTU Suralaya

II - 14


λ = L/r ≤ 200 ............................................................... (2.5.12) Tabel 2.2 Perbandingan maksimum lebar terhadap tebal untuk elemen tertekan ( f y dinyatakan dalam MPa) Jenis Elemen

lebar terhadap tebal (λ)

Perbandingan maksimum lebar terhadap tebal

λr

λp (kompak)

(tak-kompak)

f y f r [e]

Pelat sayap balok-I dan kanal dalam lentur Pelat sayap balok-I hibrida atau balok tersusun yang di las dalam lentur

b/t

Pelat sayap dari komponenkomponen struktur tersusun dalam tekan

b/t

-

Sayap bebas dari profil siku kembar yang menyatu pada sayap lainnya, pelat sayap dari komponen struktur kanal dalam aksial tekan, profil siku dan plat yang menyatu dengan balok atau komponen struktur tekan Sayap dari profil siku tunggal pada penyokong, sayap dari profil siku ganda dengan pelat kopel pada penyokong, elemen yang tidak diperkaku, yaitu, yang ditumpu pada salah satu sisinya Pelat badan dari profil T

b/t

-

250 /

fy

b/t

-

200 /

fy

d/t

-

335 /

fy

Jenis Elemen

Pelat sayap dari penampang persegi panjang dan bujursangkar berongga dengan ketebalan seragam yang dibebani lentur atau tekan; pelat penutup dari pelat sayap dan pelat diafragma yang terletak di antara baut-baut atau las

b/t

Perbandingan lebar terhadap tebal (λ) b/t


170 /

f y [c]

370 /

170 /

f yf

420 [e][f] ( f yf f r ) / k e 290 /

f y / k e [f]

Perbandingan maksimum lebar terhadap tebal

λr

λp (kompak)

500 /

fy

(tak-kompak)

625 /

fy

II - 15

Teknik Sipil Universitas Mercubuana Bagian lebar yang tak terkekang dari pelat penutup berlubang [b] Bagian-bagian pelat badan dalam tekan akibat lentur [a] Bagian-bagian pelat badan dalam kombinasi tekan dan lentur

b/t

h/tw

-

1.680 /

830 / f y [c]

2.550 /

fy f y [g]

h/tw

Elemen-elemen lainnya yang b/t 665 / f y diperkaku dalam tekan h/tw murni; yaitu dikekang sepanjang kedua sisinya Penampang bulat berongga D/t [d] Pada tekan aksial 22.000/fy Pada lentur 14.800/fy 62.000/fy [a] Untuk balok hibrida, gunakan tegangan leleh [e] fr = tegangan tekan residual pada pelat sayap pelat sayap fyf sebagai ganti fy. = 70 MPa untuk penampang dirol = 115 MPa untuk penampang dilas [b] Ambil luas neto plat pada lubang terbesar. [c] Dianggap kapasitas rotasi inelastis sebesar 3. 4 tapi, 0,35 < ke < 0,763 Untuk struktur-struktur pada zona gempa tinggi [f] k e  h / tw diperlukan kapasitas rotasi yang lebih besar. [d] Untuk perencanaan plastis gunakan 9.000/fy. [g] f y adalah tegangan leleh minimum.

Sumber SNI 03-1729-2002

C. Desain Komponen Struktur Lentur dan Geser Balok merupakan salah satu elemen struktur yang memikul beban tegak lurus dengan sumbu longitudinal sehingga balok mengalami lentur. Apabila balok bertumpuan sederhana mengalami beban terpusat, maka balok tersebut akan melentur seperti ditunjukkan oleh diagram di bawah ini :


II - 16

Teknik Sipil Universitas Mercubuana P q

A

c

B

Qa

Qc Qb

Mmax

Gambar 2.5.4 Diagram Momen dan Lintang Pada Balok Baja yang dibebani

Syarat Momen Lentur Rencana : Mu ≤ ø Mn

........................................................................ (2.5.13)

Keterangan : Mu adalah momen lentur rencana / perlu (kgm) Mn adalah kuat lentur nominal penampang (kgm) Ø adalah faktor reduksi kekuatan = 0,9 (SNI 03-1729-2002 hal 18) Kelangsingan penampang balok lentur dapat ditentukan sebagai berikut : a. Pelat badan berpenampang kompak : λf < λp

<

.................................................................(2.5.14)

b. Pelat sayap berpenampang kompak : λf < λp Desain Hanggar Coal Stock PLTU Suralaya

II - 17


<

.................................................................... (2.5.15)

Untuk balok berpenampang kompak syarat kuat lentur nominal : Mn = Mp ,dimana Mp = fy . Z ........................................ (2.5.16) Kuat lentur nomina penampang dengan pengaruh tekuk lateral ditinjau dengan membagi jenis balok menurut panjang bentang yang tidak terkekang secara lateral (Lb), sebagai berikut : a.

Bentang pendek (L ≤ Lp) Mn

b.

=

Mp................................................................. (2.5.17)

Bentang menengah (Lp ≤ L ≤ Lr) +(

Mn = Cb c.

−

Bentang panjang (Lr ≤ L )

(

)

). (

)

≤ Mp................... (2.5.18)

Mn = Mcr ≤ Mp............................................................. (2.5.19)

Dimana untuk profil I dan canal ganda : Mcr = Cb .

.

Lp = 1.76 ry

ry =

+

.

............................. (2.5.20)

............................................................... (2.5.21)

............................................................................. (2.5.22)

Profil kotak pejal atau berongga : Mcr = 2 Cb . E .

........................................................ (2.5.23)


II - 18


D. Beban – beban yang digunakan Struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini : 1,4 D

(2.5 – 1)

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

(2.5 – 2)

1,2 D + 1,6 (La atau H) + (ϒL L atau 0,8 W)

(2.5 – 3)

1,2 D + 1,3 W + ϒL L + 0,5 (La atau H)

(2.5 – 4)

1,2 D ± 1,0 E + ϒL L

(2.5 – 5)

0,9 D ± (1,3 W atau 1,0 E)

(2.5 – 6)

Keterangan : D

adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafond, 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 ditetapkan menurut SNI 03-17261989, atau penggantinya


II - 19


Dengan, ϒL = 0,5 bila L < 5 kPa, dan ϒL = 1 bila L ≥ 5 kPa Kekecualian : Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebanan pada persamaan 6.2-3, 6.2-4, dan 6.2-5 harus sama dengan 1,0 untuk garasi parker, daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dan semua daerah dimana beban hidup lebih besar daripada 5 kPa. E. Jenis – Jenis Atap Dalam sebuah bangunan gedung, tentunya tidak akan luput dengan adanya sebuah konstruksi atap. Berikut beberapa contoh konstruksi atap yang dikenal dalam dunia teknik sipil. 1. Scissors

2. Vaulted Parallel Chord

3. Barrel Vault

Barrel Vault 4. Doble Inverted


II - 20


5. Polynesian

6. Bowstring

7. Gambrel

8. Tray Of Coffer

9. Room In Attic

10.Dual Pitch


II - 21


2.5.2. Allowable Stress Design (ASD) Metode tradisional dari spesifikasi AISC (American Institute of Steel Construction) adalah Allowable Stress Design (desain tegangan yang diijinkan) yang disebut pula Working Stress Design (desain tegangan kerja). Dalam Allowable Stress Design (ASD) fokusnya terletak pada kondisi – kondisi beban layanan (yakni tegangan – tegangan unit yang mengasumsikan struktur elastik) yang memenuhi persyaratan keamanan (kekuatan yang cukup bagi struktur tersebut. Untuk Allowable Stress Design, persamaan dapat dirumuskan sebagai berikut : Ø

ϒ

≥ ∑Qi .................................................................... (2.5.24)

Dalam filosofi ini, semua beban diasumsikan memiliki variabilitas rata – rata yang sama. Keseluruhan variabilitas beban – beban dan kekuatan – kekuatan ditempatkan pada ruas kekuatan dari persamaan tersebut. Untuk menyelidiki persamaan tersebut menurut Allowable Stress Design untuk balok, ruas kiri hendaknya mewakili kekuatan balok nominal Mn yang dibagi oleh suatu factor kemanan FS (sama dengan ø / ϒ), sedangkan ruas kanan mewakili momen lentur beban layanan M yang bekerja sebagai hasil dari semua tipe beban. Dengan demikian, persamaan 2.5.24 akan menjadi : ≥ ∑Qi ...................................................................... (2.5.25) Desain Hanggar Coal Stock PLTU Suralaya

II - 22


Istilah Allowable Stress Design menyiratkan suatu perhitungan tegangan elastik. Persamaan 2.5.25 dapat dibagi dengan I/c (yakni momen inersia I dibagi dengan jarak c dari sumbu netral ke serat terluar) untuk mendapatkan satuan – satuan tegangan. Dengan demikian, bila diasumsikan bahwa kekuatan nominal Mn tercapai pada saat tegangan serat terjauh merupakan tegangan leleh Fy (yakni Mn = Fy.I / c), persamaan 2.5.25 akan menjadi :

.

⁄ ⁄

≥

⁄

............................................................. (2.5.26)

≥

Atau :

=

⁄

........................... (2.5.27)

Dalam ASD, Fy/FS akan menjadi tegangan yang diijinkan Fb dan fb akan menjadi tegangan elastic hitung dalam beban layanan penuh. Bila kekuatan nominal final Mn telah didasarkan atas pencapaian suatu tegangan Fcr yang lebih sedikit ketimbang Fy karena, misalnya saja tekukan, tegangan yang diijinkan Fb akan sama dengan Fcr/FS. Dengan demikian, kriteria kemanan dalam ASD dapat ditulis sebagai : ≥ 2.6.

=

Perencanaan Sambungan

=

...................... (2.5.28)

Berdasarkan SNI 03-1729-2002 sambungan terdiri dari komponen (pelat pengisi, pelat buhul, pelat pendukung dan pelat penyambung) dan alat pengencang (baut dan las). Sambungan tipe tumpu adalah yang dibuat Desain Hanggar Coal Stock PLTU Suralaya

II - 23


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. Perencanaan sambungan harus memenuhi persayaratan berikut : 1) Gaya dalam yang disalurkan berada dalam keseimbangan dengan gaya – gaya yang bekerja pada sambungan; 2) Deformasi pada sambungan masih berada dalam batas kemampuan deformasi sambungan; 3) Sambungan dan komponen yang berdekatan harus mampu memikul gaya – gaya yang bekerja padanya. 2.6.1. Sambungan Baut Tegangan rata – rata ≤ 0,75 . Teg . ijin Tegangan rata – rata =

............................................... (2.6.1)

Keterangan : N = gaya normal pada batang (kg) Fn = Luas penampang bersih terkecil Fn dapat dihitung dengan persamaan : Fn =

F – nsd + ∑ --

Fn =

F – nsd

................................................. (2.6.2)

............................................................ (2.6.3)

U

N

U

N

s

Gambar 2.6.1 Jarak Antar Baut Berseling Desain Hanggar Coal Stock PLTU Suralaya

II - 24


Keterangan : F

= luas penampang utuh

t

= tebal penampang

d

= diameter lubang

s

= jarak lubang ke lubang pada arah sejajar sumbu batang

u

= jarak lubang ke lubang pada arah tegak lurus sumbu batang

n

= banyaknya lubang dalam garis potongan yang ditinjau

Cek kekuatan baut : 1.

Cek terhadap geser pada baut : σ geser

=

0,6 . σ ijin

Ň

=

A baut . σ geser

σ tarik

=

0,7 . σ ijin

........................................ (2.6.4) ............................... (2.6.5)

........................................ (2.6.6)

Cek kombinasi beban : σ = 2.

≤ σ ijin

+

...................... (2.6.7)

Cek terhadap akibat lubang pada profil : σ tumpu =

1,2 . σ ijin

Ň

d . t . σ tumpu

=

........................................ (2.6.8) ................................... (2.6.9)

d = diameter lubang = diameter baut (+2 mm jika d ≤ 22 mm, +3 mm jika d ≥ 22 mm) Jumlah baut =

Ň


................................. (2.6.10)

II - 25


S1 U

N

N

U S1

S1

S

S

S1

Gambar 2.6.2 Jarak Antar Baut Sejajar S1 = 1,5 d ≤ S1 ≤ 2d S

= 2,5 d ≤ S ≤ 7d / 14t

U

= 2,5 d ≤ S ≤ 7d / 14t

Keterangan : d

= diameter baut (mm)

t

= tebal plat sambung dan tebal profil (ambil yang terkecil) Tabel 2.3 Tipe – tipe Baut Tipe Baut

Diameter (mm)

A307

6.35 - 104

A325

12.7 - 25.4

585

825

28.6 - 38.1

510

725

12.7 - 38.1

825

1035

A490

Proof stress (Mpa)

Kuat tarik min. (Mpa) 60

Sumber : Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, 2008

2.6.2. Sambungan Las Dalam konstruksi baja ada 2 jenis bentuk las, yaitu : 1.

Las sudut : ini tidak membutuhkan pekerjaan pendahuluan


II - 26


2.

Las tumpul : bentuknya tergantung dari tebal bagian yang akan disambung.

Cek kekuatan las : P

=

√

Keterangan : α

=

.

..........

. (2.6.11)

sudut yang di bentuk antara arah gaya dengan bidang geser las

=

luas penampang las (Ln x a) (mm2)

Ln =

panjang bersih las = Lbr – 3a (mm)

Lbr =

panjang kotor rigi – rigi las (mm)

a

=

tebal rigi – rigi las ≤

T

=

tebal profil (mm)

A

√

(mm)

Syarat panjang bersih las = 10 a ≤ Ln ≤ 40a Tabel 2.4 Ukuran minimum las sudut Tebal plat (t, mm) paling tebal

Ukuran minimum las sudut (a, mm)

t≤ 7

3

7 < t ≤ 10

4

10 < t ≤ 15

5

15 < t

6

Sumber : Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD, 2008


II - 27


2.6.3. Sambungan Momen

Gambar 2.6.3-1 Detail Sambungan T


II - 28


Gambar 2.6.3-2 Gaya Tarik Profil T


II - 29


Gambar 2.6.3-3 Penampang Kritis Profil T


II - 30


Gambar 2.6.3-4 Detail End Plate Connection


II - 31

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. rangka (framed structure), di mana elemen elemennya kemungkinan

Recommend Documents