J u r n a l T e k n i k A V o l 7 N o 2 S e p t e m b e r ISSN No P a g e

J ur na l Tek n ikA Vo l 7 N o 2 S ep tem b er 2 01 5

752 | P a g e

ISSN No. 2085 - 0859


ISSN No. 2085 - 0859

PERENCANAAN ELEMEN LENTUR MENGGUNAKAN METODE LRFDDENGAN VARIASI MUTU BAJA

Sugiarto1 1

Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil, Unversitas Bakrie Email: [email protected]

ABSTRAK Didalam suatu perencanaan selalu ada ketidakpastian atas semua hal yang kita rencanakan. Ketidakpastian bisa berasal dari hal yang tidak disengaja seperti akibat desain alam yang unik, gaya yang berasal dari alam sulit untuk diprediksi, contohnya gempa. Ketidakpastian yang lain dapat diakibatkan oleh pengetahuan perencana yang kurang baik, hal ini dapat diantisipasi dengan meningkatkan pemahaman yang lebih baik bagi perencana dibidangnya.Kita dapat mengurangi ketidakpastian ini dengan menggunakan metode perencanaan Load Resistence Factor Design (LRFD). Metode LRFD adalah metode perencanaan dengan cara kapasitas nominal untuk mengantisipasi ketidakpastian dalam material yang digunakan, sementara dengan faktor tahanan untuk mengantisipasi ketidakpastian didalam variasi beban yang bekerja. Pada penelitian ini digunakan metode LRFD untuk menghitung elemen lentur balok dengan variasi penampang profil dan mutu baja yang digunakan dalam perencanaan kemudian hasilnya dibandingkan terhadap adanya peningkatan safety factor.Dari hasil perhitungan terlihat bahwa variasi mutu baja berpengaruh besar terhadap kenaikan angka keamanan. Dengan ukuran profil baja yang sama kenaikan angka keamanan terjadi sekitar 14,28% sampai dengan 95,23%, kenaikan dalam rentang ini terjadi pada profil baja WF 350.350.13.13. Kenaikan sebesar 14,28% terjadi pada mutu baja BJ 37. Dari semula menggunakan BJ 34 didapat angka keamanan sebesar 0,7 menjadi 0,8 pada penggunaan BJ 37. Peningkatan angka keamanan terbesar senilai 95,23% terjadi pada penggunaan mutu baja BJ 55. Berdasarkan Tipe profil baja yang digunakan ternyata ukuran penampang profil pengaruhnya tidak begitu dominan dibandingkan dengan variasi mutu baja dalam mempengaruhi kenaikan angka keamanan. Pada mutu baja yang sama dengan menaikan dimensi profil didapatkan angka keamanan yang signifikan. Dari grafik dapat kita lihat bahwa untuk penggunaan baja dengan mutu BJ 55 peningkatan cukup signifikan sebesar 52,31% terjadi pada profil baja WF 350.350.14.22, dari semula menggunakan profil WF 350.350.13.13 didapat angka keamanan sebesar 1,36 menjadi 2,07 dengan penggunaan profil bajaWF350.350.14.22. Kata kunci: Elemen lentur, LRFD, Safety Factor, Variasi mutu baja

753 | P a g e


ISSN No. 2085 - 0859

ABSTRACT In construction planning there is always uncertainty over all the things we planned. Uncertainty can be derived from the accidental as a result of the unique nature of design, force from nature are difficult to predict, for example earthquakes. Another uncertainty that can result from poor planning knowledge, it can be anticipated to increase better understanding for planners in their expertise. Result of the uncertainties that we can reduce this uncertainty by planning method Load Resistance Factor Design (LRFD). LRFD method is a method of planning by way of a nominal capacity to anticipate the uncertainty in the material used, while the factor of uncertainty in custody in anticipation of load variations that work. In this study, LRFD method used to calculate the beam bending elements with a variety of cross sectional profile and the quality of steel used in the planning for increased safety factor. The calculation shown variations in the quality of steel have significant effect on the increase safety factor. Furthermore with same size steel profiles rise in safety occurred about 14.28% to 95.23%, the increase in this range occurred in the steel profile WF 350.350.13.13. An increase of 14.28% occurred in the quality of steel BJ 37. From its original use quality of steel BJ34 had safety factor up to 0.7 to 0.8 as in B 37. Increasing safety factor to 95.23% of the highest safety factor occurs in use BJ 55. quality steel profiles by type of steel used turned out to be the size of the cross section of the profile is far more dominant in influencing the increase in safety factor. At the same steel quality by raising the profile dimensions obtained safety factor are quite high. From the profile we can see that for the use of quality steel with BJ 55 increased significantly by 52.31% occurred in the steel profile WF 350.350.14.22, from primarily using WF 350.350.13.13 profile safety factor obtained by 1.36 to 2.07 with the use of steel profile 350.350.14.22. Keyword: Flexible element, LRFD, Safety Factor, Steel quality variation PENDAHULUAN Perkembangan dunia konstruksi saat ini kian pesat.Keinginan manusia untuk memenuhi kebutuhan hidup dengan lebih baik diyakini merupakan pemicu terhadap perkembangan teknologi, termasuk didalamnya adalah dunia konstruksi.Banyak teknologi terbaru yang merupakan hasil riset dalam perencanaan material ditemukan.Dampak dari penemuan ini adalah digunakannya metode baru tersebut dalam dunia konstruksi secara lebih luas.Dalam dunia konstruksi kita mengenal material utama bangunan berupa beton, kayu, baja dan beton prategang.Material baja sebagai bahan konstruksi telah lama digunakan oleh manusia dalam membuat bangunan.Pengunaan material baja ini dipilih karena material ini memiliki kekuatan yang cukup tinggi sehingga dengan luas penampang yang kecil mampu menerima beban yang cukup besar sehingga berat dari strukturnya sendiri menjadi berkurang.Hal ini sangat menguntungkan bagi struktur-struktur dengan bentang yang panjang seperti jembatan, struktur yang berada pada tanah lunak dimana berat dari struktur sangat dibatasi maupun struktur gedung bertinglat tinggi. Keuntungan yang lain adalah keseragaman dan keawetan dari material baja yang cukup tinggi juga menjadi alasan mengapa material ini digunakan. Tidak seperti material beton yang terdiri dari banyak komponen penyusun, material baja lebih

754 | P a g e

seragam atau homogen dan lebih awet jika dilakukan perawatan sesuai dengan prosedur.Sifat elastis pada baja mempunyai perilaku yang sangat sesuai dengan asumsiasumsi yang selama ini digunakan dalam perencanaan. Keuntungan lain pemakaian baja sebagai material konstruksi adalah workability, yaitu kemudahan dalam pelaksanaannya. Penyam-bungan antar elemen baja dapat dilakukan dengan cara sambungan las ataupun dengan baut. Kecepatan dalam pelaksanaan struktur baja juga menjadi alasan utama mengapa material ini banyak digunakan. Didalam suatu perencanaan selalu ada ketidakpastian atas semua hal yang kita rencanakan. Ketidakpastian bisa berasal dari hal yang tidak disengaja seperti akibat desain alam yang unik, Gaya yang berasal dari alam sulit untuk diprediksi, contohnya gempa. Ketidakpastian yang lain dapat diakibatkan oleh pengetahuan perencana yang kurang baik, hal ini dapat diantisipasi dengan meningkatkan pemahaman yang lebih baik bagi perencana dibidangnya. Asumsi yang tidak tepat menimbulkan output perencanaan yang dihasilkan kurang sempurna. Kekurangan data dalam perencanaan mengakibatkan pengambilan parameter desain tidak tepat sehingga mengakibatkan hasil desain yang over estimate atau bahkan under estimate. Katidakpastian dalam kesalahan desain dan kesalahan


pelaksanaan konstruksi tidak dapat dimasukan kedalam standar perencanaan namun ini dapat diantisipasi dengan pelaksanaan jaminan mutu yang tepat. Akibat dari adanya ketidakpastian tersebut Kita dapat mengurangi ketidakpastian ini dengan metode perencanaan Load Resistence Factor Design (LRFD). Metode LRFD adalah metode perencanaan dengan cara kapasitas nominal untuk mengantisipasi ketidakpastian dalam material yang digunakan, sementara dengan faktor tahanan untuk mengantisipasi ketidakpastian didalam variasi beban yang bekerja.Cara menangani Ketidakpastian desain secara lebih baik adalah dengan melakukan perubahan desain dari metode ASD ke LRFD yang dimulai pada akhir tahun 1970.Perubahan acuan desain ini dilakukan karena LRFD dianggap lebih baik dalam mengantisipasi semua ketidakpastian yang terjadi di dalam perencanaan dibandingkan dengan metode ASD.Pada penelitian ini digunakan metode LRFD untuk menghitung elemen lentur balok dengan variasi penampang profil dan mutu baja yang digunakan dalam perencanaan terhadap adanya peningkatan safety factor. TINJAUAN PUSTAKA PERIODE ULANG DAN RELIABILITAS Beban yang disebabkan oleh gempa bumi atau banjir. Peristiwa ini terjadi didasarkan pada periode ulang misalnya periode ulang 50 tahun. Berarti peristiwa tersebut akan terjadi sekali dalam waktu 50 tahun, Berapa probabilitas bahwa dalam 50 tahun beban akan terlampaui juga dapat diprediksi.Reliabilitas menyatakan perkiraan dalam persentase jumlah pengulangan bahwa kekuatan struktur akan sama atau lebih dari beban maksimum yang bekerja pada struktur selama masa layannya. PERKEMBANGAN DESAIN STRUKTUR BAJA Setidaknya dalam perencanaan struktur baja dikenal ada tiga metode dalam perencanaan struktur. Ketiga metode tersebut adalah: 1. Metode Elastis atau yang biasa dikenal dengan istilah Allowable Stress Design. Pada metode ini perhitungan yang dilakukan dengan mengacu pada perencanaan elastis dimana semua tegangan yang terjadi dibawah tegangan ijin yang diperoleh dengan membagi tegangan leleh dengan suatu nilai yang disebut dengan Safety Factor. Dalam perencanaan struktur baja

755 | P a g e

ISSN No. 2085 - 0859

dengan metode ini kita menggunakan acuan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja (PPBBI, 1984) 2. Metode Plastis atau yang biasa disebut sebagai Plastic Design. Daktilitas baja dapat memberikan kekuatan cadangan dan merupakan dasar dari perancangan plastis. Dalam metoda ini beban kerja dihitung dan dikalikan dengan faktor tertentu atau faktor keamanan, kemudian elemen struktur dirancang berdasarkan kekuatan runtuh. Nama lain dari metoda ini adalah perancangan batas (limit design)atau perancangan runtuh (collapse design). 3. Metode Perencanaan berdasarkan beban terfaktor atau yang biasa dikenal dengan Load Resistence Factor Design (LRFD). Metode ini menggunakan kapasitas nominal untuk mengantisipasi ketidakpastian dalam material yang digunakan, dan dengan faktor tahanan untuk mengantisipasi ketidakpastian didalam variasi beban yang bekerja. Acuan yang digunakan di Indonesia dalam perencanaan dengan menggunakan metode ini adalah Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 031729-2002). SENI PERENCANAAN BAJA Perencanaan suatu bangunan pada dasarnya lebih mengarah kepada suatu kreasi seni dari desainer yang didasari oleh ilmu pengetahuan yang cukup kuat terhadap ilmu sipil.Pengetahuan tersebut diantaranya adalah statika, mekanika bahan, dinamika, maupun analisa struktur.Sampai pada tahun 1850 desain dari struktur umumnya lebih mengutamakan pengalaman dan insting dari perencana untuk melakukan pemilihan dimensi dari elemen struktur.Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pendekatan dalam perencanaan struktur sekarang menjadi lebih ilmiah dan didasarkan pada perhitungan empiris.Perencanaan struktur dengan perhitungan empiris inilah yang digunakan sebagai dasar dalam pengambilan keputusan, namun tentunya tidak boleh dijadikan acuan yang selalu benar, pengalaman dan intuisi seorang perencana tetap dibutuhkan dalam tahap perencanaan.


KEUNTUNGAN BAJA SEBAGAI BAHAN KON-STRUKSI 1. Kekuatan tinggi (High Strength), Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyai konsekuensi bahwa beban mati akan kecil. Hal ini sangat penting untuk jembatan bentang panjang, bangunan tinggi, dan bang-unan dengan kondisi tanah yang buruk. 2. Keseragaman, Sifat baja tidak berubah banyak terhadap waktu, tidak seperti pada struktur beton bertulang. 3. Elastisitas, Baja berperilaku mendekati asumsi desainer dibandingkan dengan material lain karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai te-gangan yang cukup tinggi. Momen inersia untuk penampang baja dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan dengan penampang beton bertulang. 4. Permanen, Portal baja yang mendapat perawatan baik akan berumur sangat panjang, bahkan hasil penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi tertentu baja tidak memerlukan perawatan pengecatan sama sekali. 5. Daktilitas, Daktilitas didefinisikan sebagai sifat material untuk menahan deformasi yang besar tanpa keruntuhan terhadap beban tarik. Suatu elemen baja yang diuji terhadap tarik akan mengalami pengurangan luas penam-pang dan akan terjadi perpanjangan sebelum terjadi keruntuhan. 6. Liat (Toughness), Baja strukur meru-pakan material yang liat artinya memiliki kekuatan dan daktilitas. Suatu elemen baja masih dapat terus memikul beban dengan deformasi yang cukup besar. Ini merupakan sifat material yang penting karena dengan sifat ini elemen baja bisa menerima deformasi yang besar selama pabrikasi, pengangkutan, dan pelaksanaan tanpa menimbulkan kehancuran. 7. Kelebihan lain dari material baja struktur adalah: (a) kemudahan pe-nyambungan baik dengan baut, paku keling maupun las, (b) cepat dalam pemasangan, (c) dapat dibentuk men-jadi profil yang diinginkan, (d)

756 | P a g e

ISSN No. 2085 - 0859

kekuatan terhadap fatik, (e) kemungkinan untuk penggunaan kembali setelah pembong-karan, (f) masih bernilai meskipun tidak digunakan kembali sebagai elemen struktur, (g) adaptif terhadap pre-fabrikasi. KELEMAHAN BAJA SEBAGAI BAHAN KONS-TRUKSI: 1. Biaya Pemeliharaan. Umumnya ma-terial baja sangat rentan terhadap korosi jika dibiarkan terjadi kontak dengan udara dan air sehingga perlu dicat secara periodik. 2. Biaya Perlindungan Terhadap Kebakaran. Meskipun baja tidak mudah terbakar tetapi kekuatannya menurun drastis jika terjadi kebakaran. Selain itu baja juga merupakan konduktor panas yang baik sehingga dapat menjadi pemicu kebakaran pada komponen lain. Akibatnya, portal dengan kemungkinan kebakaran tinggi perlu diberi pelindung. Ketahanan material baja terhadap api dipersyaratkan dalam Pasal 14 SNI 031729-2002. 3. Rentan Terhadap Buckling. Semakin langsing suatu elemen tekan, semakin besar pula bahaya terhadap tekuk(buckling). Sebagaimana telah disebutkan bahwa baja mempunyai kekuatan yang tinggi per satuan be-rat dan jika digunakan sebagai kolom seringkali tidak ekonomis karena banyak material yang perlu diguna-kan untuk memperkuat kolom terhadap buckling. 4. Fatik. Kekuatan baja akan menurun jika mendapat beban siklis. Dalam perancangan perlu dilakukan pengurangan kekuatan jika pada elemen struktur akan terjadi beban siklis. 5. Keruntuhan Getas. Pada kondisi tertentu baja akan kehilangan dak-tilitasnya dan keruntuhan getas dapat terjadi pada tempat dengan konsentrasi tegangan tinggi. Jenis beban fatik dan temperatur yang sangat rendah akan memperbesar kemungkinan keruntuhan getas. PERENCANAAN STRUKTUR Didalam perencanaan struktur sebagaimana yang disebutkan didalam Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-


1729-2002) tujuan yang ingin dicapai adalah memperoleh struktur yang kuat, stabil mampu layan dan awet.Stabil dalam hal ini tidak mudah terguling, miring atau tergeser selama umur rencana bangunan.Mampu layan, kemungkinan terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan kemampuan layan selama masa hidup yang direncanakan adalah kecil dan dalam batas yang dapat diterima.Awet, struktur tersebut dapat menerima keausan dan kerusakan yang diharapkan terjadi selama umur bangunan yang direncanakan tanpa pemeliharaan yang berlebihan. Adapun tujuan dari perencanaan adalah untuk memperoleh hasil rancangan yang optimum.Setiawan (2008) menyebutkan bahwa Perencanaan adalah sebuah proses untuk mendapatkan suatu hasil yang optimum. Suatu struktur dikatakan optimum apabila memenuhi kriteria dibawah ini: 1. Biaya minimum 2. Berat minimum 3. Waktu konstruksi minimum 4. Tenaga kerja minimum 5. Biaya manufaktur minimum 6. Manfaat maksimum pada masa layan. ELEMEN LENTUR BALOK Balok merupakan elemen struktur yang difungsikan untuk menerima beban gravitasi seperti beban hidup dan beban mati. Balok pada umumnya memikul beban akibat momen dan geser, gaya normal yang bekerja pada balok umumnya relatif kecil dibanding gaya akibat momen dan geser. Fungsi dari balok dalam konfigurasi elemen struktur adalah sebagai gelagar melintang maupun memanjang pada struktur jembatan maupun sebagai portal bangunan gedung bertingkat.Jenis balok lentur yang umum digunakan dilapangan seperti ditunjukan pada gambar dibawah ini.

Gambar 1.Bentuk penampang profil. balokAdapun mutu baja atau sifat mekanis baja struktural yang ada dipasaran adalah seperti ditunjukan dalam tabel dibawah ini:

757 | P a g e

ISSN No. 2085 - 0859 Tabel 1. Mutu baja yang ada dipasaran

FAKTOR BEBAN DAN KOMBINASI BEBAN Untuk menaikkan nilai beban akibat ketidakpastian dalam menghitung besar beban mati dan beban hidup maka ditetapkan suatu nilai yang disebut dengan faktor beban.Nilai faktor beban yang digunakan untuk beban mati lebih kecil dari pada untuk beban hidup, hal ini disebabkan karena desainer dapat menentukan dengan pasti besar beban mati dibandingkan dengan beban hidup. Beban yang berada pada tempatnya untuk waktu yang lama variasi besar bebannya akan lebih kecil, sedangkan untuk beban yang bekerja pada waktu relatif pendek akan mempunyai variasi yang besar. Prosedur dalam LRFD akan membuat engineer lebih menyadari variasi beban yang akan bekerja pada struktur dibandingkan jika perancangan dilakukan dengan metode perancangan tegangan ijin (Allowable Stress Design – ASD).Berdasarkan peraturan baja Indonesia, SNI 03-1729-2002 pasal 6.2.2 maka struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini: 1,4D (6.2-1) 1,2D + 1,6 L + 0,5 (La atau H) (6.2-2) 1,2D + 1,6 (La atau H) +( ɣ L L atau 0,8W) (6.2-3) 1,2D + 1,3 W + ɣ L L + 0,5 (La atau H) (6.2-4) 1,2D ± 1,0E + ɣ L L (6.2-5) 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) (6.2-6) ɣ L = 0,5 bila L< 5 kPa, dan ɣ L = 1 bila L≥ 5 kPa PENGARUH KELANGSINGAN PENAMPANG (LO-CAL BUCKLING) Kondisi yang mungkin terjadi jika balok menerima beban momen pada bagian plat sayap atas maka sebagian badan dari balok akan menerima tekan. Komponen yang mene-rima tekan dari balok tersebut diprediksi dapat mengalami tekuk lokal jika angka kelangsingan (λ) dari elemen penampangnya atau rasio an-tara lebar terhadap tebalnya melebihi batas rasio λp.Batasan dimana terjadi tekuk lokal masing-


ISSN No. 2085 - 0859

masing penampang dijelaskan didalam SNI 031729-2002. Tabel 2. Batasan tekuk lokal penampang

BESAR BEBAN DAN FAKTOR RESISTANSI Sebagian dari engineer mungkin akan berpendapat bahwa terlalu boros untuk merancang struktur dengan faktor beban yang begitu tinggi dan faktor resistansi yang kecil. Tetapi karena begitu besarnya ketidakpastian maka hal tersebut diperlukan.Didalam SNI 03-1729-2002 tabel 6.4.2 disebutkan faktor reduksi (Ø) untuk keadaan kekuatan batas.

Tabel 3. Faktor reduksi untuk kekuatan batas

758 | P a g e

SIFAT LENTUR BALOK BAJA Penampang baja dengan menggunakan profil I sebagai balok, direncanakan balok tersebut menerima beban lentur dalam arah sumbu kuat penampang (sumbu-x).Uraian gambar berikut menunjukan balok penampang I mengalami lentur terhadap sumbu-x.Rotasi (φ) terjadi sepanjang batang sumbu-z.Penampang dalam bidang x-y dianggap tetap setelah terjadi rotasi akibat lentur. Gambar (a), (b), (c) dan (d) adalah gambar distribusi tegangan yang terjadi pada penampang yang momennya dinaikan secara ber-tahap. Pada kondisi (a) momen masih relative kecil sehingga tegangan yang terjadi masih dalam batasan elastis. Kemudian tercapai momen leleh Mypada kondisi (b), ketika itu terjadi tegangan serat atas atau serat bawah mencapai leleh. Selanjutnya ketika momen ditingkatkan lagi, tegangan leleh merambat kebagian dalam dari penampang seperti pada gambar (c).Momen mencapai momen plastis Mp ketika tegangan leleh terjadi pada seluruh penampang gambar (d).


ISSN No. 2085 - 0859

Lentur pada keadaan mulai leleh pada tepi atas dan bawah, gambar 2(b), tegangan lentur yang terjadi sebagai berikut:

Atau ditulis dalam bentuk lain.

Gambar 2. Perubahan tegangan lentur LENTUR PADA KONDISI ELASTIS Lentur pada Kondisi elastis seperti ditunjukan dalam gambar (a), pada balok yang mempunyai satu sumbu simetri atau lebih, dimana terdapat sumbu kuat dan sumbu lemah, tegangan lentur yang terjadi adalah sebagai berikut:

Atau ditulis dalam bentuk lain. Dimana: M1 = momen lentur dalam keadaan elastis. Ix, Iy= momen inersia masing-masing terha-dap sumbu-x dan sumbu-y. Cx,cy= jarak dari garis netral terhadap seratserat extreme tarik/tekan. Sx,Sy= Ix/cx dan Iy/cy adalah modulus.Penampang elastis terhadap sumbu-x dan sumbu-y. fy= tegangan leleh sesuai dengan mutu baja

Gambar 3.Profil WF sebagai balok lentur. LENTUR PADA KEADAAN MULAI LELEH.

759 | P a g e

Kuat lentur pada kondisi ini. Mx = M2 = Sx .fy My = M2 = Sy . fy LENTUR PADA KEADAAN PLASTIS. Apabila seluruh penampang sudah leleh atau mencapai keadaan plastis, gambar 2(d), akan terjadi keruntuhan yang disebut keruntuhan global, keruntuhan seperti inilah yang ideal bagi balok karena memberikan kuat lentur yang paling besar. Pada keruntuhan ini tidak terjadi tekuk lokal (web atau flens) pada komponenkomponen penampang atau tekuk torsi lateral pada balok. Kuat lentur nominal adalah sebagai berikut: M4 = Mn = Mp = fy . Z Jadi untuk lentur sumbu x Mnx = Mpx = fy . Zx dan lentur sumbu y Mny = Mpy = fy . Zy Zx dan Zy adalah modulus penampang plastis (tahanan momen plastis) sumbu-x dan sumbu-y yang besarnya dapat dilihat pada tabel baja, untuk profil I atau WF dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: Zx = (tw . hw2) / 4 + hf . tf .bf Zy = (hw . tw2 + 2 tf . bf2 ) / 4 hw = h - 2 t f hf = h - t f

Gambar 4. Cross Section Profil WF sebagai balok DESAIN BALOK TERKEKANG LATERAL Tahanan desain dalam LRFD harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: b .Mn> Mu Dengan: b= 0,90 Mn = tahanan momen nominal.


Mu = momen lentur akibatbebanterfaktor. Dalam perencanaan tahanan momen nominal perhitungannya dibedakan antara penampang kompak, tak kompak dan langsing. Adapun batasan-batasan yang digunakan untuk membedakan penampang kompak, tak kompak dan langsing adalah sebagai berikut: o Penampang kompak : <p o Penampang tak kompak : p<<r o Langsing : >r Dimana, Sayap,  = b/2tf, dan badan,  = h/tw Kuat lentur nominal Mn untuk tiap-tiap jenis balok tersebut yaitu:

Gambar 5. Tahanan Momen Nominal PENAMPANG KOMPAK Tahanan momen nominal untuk balok terkekang lateral dengan penampang kompak dirumuskan sebagai berikut: Mu = Mp = Z.fy Dengan :Mp= tahanan momen plastis Z = modulus plastis fy = kuat leleh PENAMPANG TAK KOMPAK Tahanan momen nominal pada saat λ = λr adalah: Mn = Mr = (fy-fr).S Dengan : fy = tahanan leleh fr = tegangan sisa S = modulus penampang Besarnya tegangan fr(tegangan tekan residual) = 70 MPa untuk penampang gilas panas, dan fr = 115 MPa untuk penampang yang di las. Bagi penampang tak kompak yang mempunyai p<<r, maka besarnya tahanan momen nominal dicari dengan melakukan interpolasi linier sehingga diperoleh :

760 | P a g e

ISSN No. 2085 - 0859

Dengan: λ = kelangsingan penampang balok (λ=b/2tf) λr , λp= diperoleh dari tabel 7.5-1 Pera-turan Baja SNI 03-1729-2002. untukbalok hibrida dimana fyf>fyw , maka perhitungan Mr harus didasarkan pada nilai terkecil antara (fyf >fr) dengan fyw . METODE Pada dasarnya perencanaan struktur adalah pemilihan dimensi dan susunan elemen struktur didalam suatu konstruksi bangunan.Dimensi atau ukuran profil dipilih yang sesuai agar beban kerja yang diprediksi terjadi dapat diterima oleh elemen struktur selama masa layan tanpa mengalami keruntuhan, serta deformasi yang terjadi masih dalam batas toleransi yang diijinkan. Secara umum prosedur dalam perencanaan elemen struktur dapat dilakukan dengan cara Preliminary design yangdimulai dari ide/pemikiran mengenai rencana peruntukan bangunan. Dalam tahapan ini ditetapkan fungsi dari bangunan tersebut.Langkah selanjutnya adalah Penetapan konfigurasi atau susunan elemen struktur. Kemudian kita lakukan Identifikasi terhadap semua beban yang nantinya akan bekerja pada setiap elemen struktur. Setelah kita tentukan beban kerja maka kita lakukan Pemilihan bentuk dan dimensi dari profil baja yang nantinya akan digunakan serta kita pilih mutu baja yang digunakan. Tahapan berikutnya melakukan analisa mekanika teknik untuk mendapatkan gaya dalam yang terjadi pada struktur. Langkah akhir adalah Evaluasi apakah hasil yang diperoleh sudah aman berdasarkan safety factor yang dihasilkan. ANALISA DAN PEMBAHASAN Pada perhitungan ini digunakan profil baja dengan variasi tipe dan mutu baja seperti ditunjukan pada tabel dibawah ini.Beban kerja pada struktur baja tidak mengalami perubahan. Tabel 4. Variasi tipe profil dan mutu baja Variasi Mutu Variasi Tipe Profil Baja WF 350.350.14.22 34 WF 350.350.19.19 37 WF 350.350.12.19 41 WF 350.350.16.16 50 WF 350.350.10.16 55 WF 350.350.13.13

ISSN No. 2085 - 0859


Data perencanaan: Beban mati (D) = 350 kg/m Beban Hidup (L) = 1500 kg/m Panjang Bentang = 12 m Faktor reduksi kekuatan = 0,90 Mutu Baja = 410 MPa Tegangan residual (Fr) = 70 MPa

Gambar 6. Skema pembebanan Beban Terfaktor:

Perencanaan Dimensi. Direncanakan gelagar berpenampang Kompak, maka penampang plastis yang diperlukan adalah sebagai berikut:

Dicoba profil WF 350.350.14.22 Dengan : d = 350 mm b = 350 mm tf = 22 mm tw = 14 mm ro = 20 mm Pemeriksaan kelayakan dimensi Tekuk Lokal: o Sayap = 7,95<

Momen Nominal :

o

Ok.

Badan Ok.

Dari hasil pemeriksaan tekuk lokal dinyatakan Gelagar berpenampang Kompak. Kekuatan lentur nominal terfaktor Modulus penampang plastis

Persyaratan Tekuk Lokal: o Penampang Kompak Sayap:

Badan:

o

Penampang Tak Kompak Sayap:

Badan:

761 | P a g e

Safety Factor

Dari hasil perhitungan didapatkan angka keamanan sebesar 2,07 yang menyatakan profil dengan ukuran WF 350.350.14.22 BJ 55 dapat digunakan. Untuk mutu baja dan tipe profil yang lain hasil perhitungan dapat dilihat pada tabel dibawah ini. Tabel 5.Faktor Keamanan berdasarkan variasi profil dan mutu baja yang digunakan.


Faktor Keamanan WF 350.350.14.22 WF 350.350.19.19 WF 350.350.12.19 34 1.06 0.99 0.93 37 1.21 1.13 1.06 41 1.26 1.18 1.11 50 1.47 1.37 1.28 55 2.07 1.94 1.81 Faktor Keamanan Mutu Baja WF 350.350.16.16 WF 350.350.10.16 WF 350.350.13.13 34 0.85 0.79 0.70 37 0.97 0.90 0.80 41 1.01 0.94 0.83 50 1.17 1.09 0.96 55 1.65 1.54 1.36 Mutu Baja

ISSN No. 2085 - 0859

katan cukup signifikan sebesar 52,31% terjadi pada profil baja WF 350.350.14.22, dari semula menggunakan profil WF 350.350.13.13 didapat angka keamanan sebesar 1,36 menjadi 2,07 dengan penggunaan profil baja WF 350.350.14.22. KESIMPULAN Secara umum dapat kita lihat dari hasil perhitungan bahwa adanya peningkatan dimensi profil membuat angka keamanan juga meningkat.Penambahan dimensi profil berbanding lurus dengan peningkatan angka keamanan.Penambahan mutu baja juga menghasilkan peningkatan nilai faktor keamanan yang cukup tinggi. Pilihan ada pada engineer untuk menaikan faktor keamanan apakah dengan menaikan mutu baja ataukah dengan cara memperbesar dimensi profil baja yang digunakan. Tentunya faktor biaya dan kemudahan pelaksanaan dilapangan perlu dijadikan bahan pertimbangan dalam menentukan pilihan tersebut.

Gambar 7. Mutu Baja versus Faktor Keamanan Dari hasil perhitungan terlihat bahwa variasi mutu baja berpengaruh cukup signifikan terhadap kenaikan angka keamanan. Dengan ukuran profil baja yang sama kenaikan angka keamanan terjadi sekitar 14,28% sampai dengan 95,23%, kenaikan dalam rentang ini terjadi pada profil baja WF 350.350.13.13. Kenaikan sebesar 14,28% terjadi pada mutu baja BJ 37. Dari semula menggunakan BJ 34 didapat angka keamanan sebesar 0,7 menjadi 0,8 pada penggunaan BJ 37. Peningkatan angka keamanan terbesar senilai 95,23% terjadi pada penggunaan mutu baja BJ 55.Berdasarkan Tipe profil baja yang digunakan ternyata ukuran penampang profil jauh lebih dominan dalam mempengaruhi kenaikan angka keamanan. Pada mutu baja yang sama dengan menaikan dimensi profil didapatkan angka keamanan yang cukup tinggi. Dari grafik dapat kita lihat bahwa untuk penggunaan baja dengan mutu BJ 55 pening-

762 | P a g e

DAFTAR PUSTAKA 1. Agus Setiawan,”Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 03-1729-2002)”, Penerbit AIRLANGGA, Jakarta, 2008 2. Charles G. Salmon, Jhon E. Johnson,”STRUKTUR BAJA, Design dan Perilaku”, Jilid 1, Penerbit AIRLANGGA, Jakarta, 1990. 3. Peraturan Perencanaan Bangunan Baja (PPBBI)”, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, 1984. 4. SNI 03-1729 -2002, Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung Departemen Pekerjaan Umum 5. William T. Segui,”Steel Design”, THOMSON, 2007

J u r n a l T e k n i k A V o l 7 N o 2 S e p t e m b e r ISSN No P a g e

Recommend Documents