MODUL STRUKTUR BAJA II 4 BATANG TEKAN METODE ASD
4.1 MATERI KULIAH • Panjang tekuk batang tekan • Angka kelangsingan batang tekan • Faktor Tekuk dan Tegangan tekuk batang tekan • Desain luas penampang batang tekan • Syarat kekakuan batang tekan 4.2 POKOK BAHASAN
4.2.1 Panjang Tekuk Batang Tekan Besar panjang tekuk batang tekan sangat bergantung kepada kondisi tumpuan dikedua ujung batang tekan tersebut.
Panjang Tekuk LK : LK = c Lbatang c = faktor panjang tekuk efektif (lihat gambar disamping)
Faktor panjang tekuk effektif c
Panjang Tekuk Lk Kolom Struktur Portal tak dapat bergoyang dan dapat bergoyang (PPBBI hal 18)
Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
4.2.2 Angka Kelangsingan Angka kelangsingan batang tekan λ (PPBBI):
λ=
LK imin
Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
dimana LK = panjang tekuk batang tekan imin = jari-jari girasi minimum , yaitu i min =
I min A
imin = momen inersia minimum penampang profil baja A
= luas penampang profil
4.3.3 Faktor Tekuk
Dalam desain kekuatan batang tekan dalam digunakan tegangan tekuk (buckling stress), yang dipengaruhi oleh kelangsingan batang tekan λ tersebut, yaitu melalui faktor tekuk ω. Besarnya faktor tekuk ω bergantung kepada angka kelangsingan batang tekan dan mutu baja.
Hubungan Faktor Tekuk ω dengan Angka Kelangsingan Batang λ untuk Baja Bj./St. 37 (Fe 360) dapat dihitung menurut PPBBI – 1984, halaman 9, sebagai berikut:
λg = π
E
λs =
0,7σ yield
dan
•
untuk λs ≤ 0,183,
maka ω = 1,0
•
untuk 0,183 < λs < 1, maka
•
untuk λs ≥ 1,0,
ω=
λ λg
1,41 1,593 − λ s
maka ω = 2,381
λ2 s
Nilai faktor ω untuk berbagai mutu baja juga dapat dilihat pada Tabel 2, Tabel 3, Tabel 4 dan Tabel 5 pada PPBBI – 1984
Tabel Faktor Tekuk ω untuk mutu Baja Bj 37 (Fe 360) – PPBBI – 1984 – halaman 12: Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
4.2.4 Desain kekuatan batang tekan Desain kekuatan batang tekan dilakukan melakukan perhitungan tegangan tekuk yang terjadi, sebagai berikut :
σ=
ω Stekan Abruto
≤σ
dimana Stekan = gaya batang tarik Abruto = penampang kotor profil baja yang digunaksn
σ = tegangan izin (dasar) material baja ω
= faktor tekuk
4.2.5 Syarat kekakuan batang tekan Persyaratan angka kelangsingan batang tarik menurut PPBBI - 1984 Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
Syarat angka kelangsingan batang tekan λmax = 200.
4.3. Perbandingan dengan LRFD Komponen yang memikul gaya tarik (elemen struktur batang tarik) harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi :
dimana Nu adalah kuat tarik perlu, yaitu nilai gaya tarik akibat beban terfaktor, diambil nilai terbesar diantara berbagai kombinasi pembebanan yang diperhitungkan. Nn adalah kuat tarik nominal, yaitu gaya tarik pada kondisi batas yang diperhitungkan.
Untuk komponen yang memikul gaya tarik, kondisi batas yang diperhitungkan adalah: • Kelelehan penampang (yielding), yaitu leleh pada seluruh penampang (bruto / kotor) (lihat Gambar a.)
Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
• Putus / fraktur (fracture), yaitu retakan atau robekan pada penampang efektif : (lihat Gambar b.)
4.3.2 Elemen Batang Tekan Komponen struktur baja yang memikul gaya tekan (batang tekan), harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi :
dimana Nu adalah kuat tekan perlu, yaitu nilai gaya tekan akibat beban terfaktor, diambil nilai terbesar diantara berbagai kombinasi pembebanan yang diperhitungkan. Nn
adalah
kuat
tekan
nominal,
yaitu
nilal
gaya
tekan
terkecil
dengan
memperhitungkan berbagal kondisi batas batang tekan sebagai fungsi kondisi tekuk. Nilai faktor reduksi kekuatan Φc diberikan seragam untuk semua jenis batang tekan sebesar 0.85.
Kondisi batas yang harus diperhitungkan: 1. Kelelehan penampang (yielding) 2. Tekuk lentur (flexural buckling) 3. Tekuk lokal (local buckling), 4. Tekuk torsi (torsional buckling). Tekuk Lokal (Local Buckling) Tekuk lokal adalah peristiwa menekuknya elemen pelat penampang (sayap atau badan) akibat rasio lebar terhadap tebal yang terlalu besar. Tekuk lokal mungkin Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
terjadi sebelum batang / kolom menekuk lentur. Oleh karena itu disyaratkan pula nilai maksimum bagi rasio lebar terhadap tebal pelat penampang batang tekan. Tekuk Lentur (Flexural Buckling) Tekuk lentur adalah peristiwa menekuknya batang tekan (pada arah sumbu Iemahnya) secara tiba-tiba ketika terjadi ketidakstabilan. Kuat tekan nominal Nn pada kondisi batas ini dirumuskan dengan formula yang telah dikenal :
Tekuk Lentur Sepanjang Batang Tak Terkekang, Lk
Tekuk Lokal pada Pelat Badan Tekuk Torsi Tekuk torsi terjadi terhadap sumbu batang sehingga menyebabkan penampang batang tekan terputar/terpuntir. Tekuk torsi umumnya terjadi pada konfigurasi elemen batang tertentu, seperti pada profil siku-ganda dan profil T. Kuat tekan nominal pada kondisi batas mi dirumuskan sebagai berikut :
Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
Pusat Pengembangan Bahan Ajar – UMB
Ir. Edifrizal Darma, MT STRUKTUR BAJA II
