Struktur Baja 2
Kolom
Perencanaan Berdasarkan LRFD (Load and Resistance Factor Design) fR n i Q i
Rn = Kekuatan nominal Q = Beban nominal f = Faktor reduksi kekuatan = Faktor beban
Kombinasi pembebanan 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) + (L L atau 0,8W) (6.2-3) • 1,2D + 1,3 W + L L + 0,5 (La atau H) (6.2-4) • 1,2D 1,0E + L L (6.2-5) • 0,9D (1,3W atau 1,0E)
Faktor reduksi () untuk keadaan kekuatan batas Kuat rencana untuk
Faktor reduksi
Komponen struktur yang memikul lentur: 1. 2. 3. 4. 5.
balok balok pelat berdinding penuh pelat badan yang memikul geser pelat badan pada tumpuan pengaku
• • • • •
0,90 0,90 0,90 0,90 0,90
• •
0,85 0,85
• •
0,90 0,75
Komponen struktur yang memikul gaya tekan aksial: 1. 2.
kuat penampang kuat komponen struktur
Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial:
terhadap kuat tarik leleh terhadap kuat tarik fraktur
Typical tension membes
Typical compression members
Kuat Tarik Rencana Nu < f N n Nu : f Nn :
Gaya aksial tarik terfaktor Kuat tarik rencana
a. Kondisi Leleh sepanjang batang:
f Nn = 0.90 A g fy
dimana : Ag = Ae = fy = fu =
luas penampang kotor luas efektif penampang tegangan l eleh kekuatan (batas) tarik
b. Kondisi Fraktur pada daerah sambungan: Koefisien reduksi f
f Nn = 0.75 A e fu
0.90 untuk kondisi batas leleh 0.75 untuk kondisi batas fraktur
Kondisi fraktur lebih getas/berbahaya dan harus lebih dihindari
Luas Kotor dan Luas Efektif •
Penggunaan luas Ag pada kondisi batas leleh dapat digunakan mengingat kelelehan plat pada daerah berlubang akan diikuti oleh redistribusi tegangan di sekitarnya selama bahan masih cukup daktail (mampu berdeformasi plastis cukup besar) sampai fraktur terjadi.
•
Kondisi pasca leleh hanya diijinkan terjadi pada daerah kecil/pendek disekitar sambungan, karena kelelehan pada seluruh batang akan menimbulkan perpindahan relatif antara kedua ujung batang secara berlebihan dan elemen tidak mampu lagi berfungsi.
•
Batas Leleh: Pada sebagian besar batang, diperhitungkan sebagai penampang utuh => Ag
•
Batas Fraktur: Pada daerah pendek disekitar perlemahan, diperhitungkan penampang yang efektif => Ae
Penampang Efektif, Ae • Pada daerah sambungan terjadi perlemahan: • Shear lag : Luas harus di reduksi dengan koefisien U • Pelubangan : pengurangan luas sehingga yang dipakai pada daerah ini adalah luas bersih An Ae = An U
Shear Lag Tegangan tarik yang tidak merata pada daerah sambungan karena adanya perubaha n letak titik tangkap gaya P pada batang tarik : Di tengah bentang:
pada berat penampang
Di daerah sambungan: pada sisi luar penampang yang bersentuhan dengan elemen plat yang disambung.
x
P
P
Koefisien Reduksi Penampang akibat Shear Lag Bagian plat siku vertikal memikul sebagian besar beban transfer dari baut. Setelah melewati daerah transisi, pada jarak tertentu dari lokasi lubang baut, barulah seluruh luas penampang dapat dianggap memikul tegangan tarik secara merata. Daerah penampang siku vertikal mungkin dapat mencapai fraktur walaupun beban tarik P belum menc apai harga Ag.fy. Untuk mengantisipasi hal ini, maka dalam analisis kondisi batas fraktur digunakan luas penampang efektif, Ae :
Ae =
A U
dimana : U : koefisien reduksi
Koefisien Reduksi Penampang U: koefisien reduksi x U = 1-
-
L
0. 9
x:
eksentrisitas sambungan
L:
panjang sambungan dalam arah gaya, yaitu jarak terjauh antara dua baut pada sambungan.
Harga U dibatasi sebesar 0.9 . U dapat diambil lebih besar dari 0.9 apabila dapat dibuktikan dengan kriteria yang dapat diterima.
Luas Penampang Efektif: Ae = A x U a) Apabila gaya tarik disalurkan hanya oleh baut : 1 dan potongan 1-2-3 A = An = luas penampang bersih terkecil antara potongan -3 U dihitung sesuai rumus diatas 1 Potongan 1-3 2 P
u u
: An = A g - n d t
P Potongan 1-2-3 : A n = A g - n d t +
3
2
s4 ut
s dimana :
= tebal penampang Ag = luas penampang kotor t = diameter lubang = banyaknya lubang d n = jarak antara sumbu lubang pada sejajar sumbu komponen struktur s = jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu u Dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh .
Luas Penampang Efektif: Ae = A x U b) Apabila gaya tarik disalurkan hanya oleh las memanjang ke elemen bukan plat, atau oleh kombinasi las memanjang dan melintang : A = Ag U dihitung sesuai rumus diatas Potongan I - I I P
P I
Luas Penampang Efektif: Ae = A x U A = luas penampang yang disambung las U = 1, bila seluruh ujung penampang di las.
Luas Penampang Efektif: Ae = A x U d) Gaya tarik disalurkan ke elemen plat oleh las memanjang sepanjang kedua sisi bagian ujung elemen : A = A plat l > 2w 2w > l > 1.5 w 1.5w > l > w
: U = 1.0 : U = 0.87 : U = 0.75
dimana : w: lebar plat (jarak antar garis las) l : panjang las memanjang
Luas Penampang Efektif: Ae = A x U Selain uraian tersebut di atas , ketentuan di bawah ini dapat digunakan : a. Penampang-I (W, M, S pada AISC manual) dengan b/h > 2/3 atau penampang T yang dipotong dari penampang I ini dan Sambungan pada plat sayap d engan n baut > 3 per baris (arah gaya) U = 0.90 b. Seperti butir a., tetapi untuk b/h < 2/3, termasuk penampang tersusun: U = 0.85 c. Semua penampang dengan banyak baut = 2 per -baris (arah gaya) : U = 0.75
Luas Penampang Efektif Penentuan L untuk perhitungan U pada lubang baut zigzag
Luas Penampang Efektif Penentuan L untuk perhitungan U pada sambungan las
Luas Penampang Efektif Penentuan x untuk perhitungan U untuk beberapa kasus sambungan
Kelangsingan Batang Tarik Batasan kelangsingan yang dianjurkar dalam peraturan ditentukan berdasarkan pengalaman, engineering judgmentdan kondisi-kondisi praktis untuk: a. Menghindari kesulitan handling dan meminimalkan kerusakan dalam fabrikasi, transportasi dan tahap konstruksi b. Menghindari kendor (sag yang berlebih) akibat berat sendiri batang c. Menghindari getaran Batasan kelangsingan, l, ditentukan sebagai berikut: l < 240 , untuk komponen utama l < 300 , untuk komponen sekunder dimana : l = L/i L = panjang batang tarik I min i = A Untuk batang bulat, diameter dibatasi sebesarl/d < 500
Perencanaan akibat gaya tekan
Pengertian struktur bergoyang dan tak-bergoyang a) Komponen struktur tak-bergoyang adalah komponen struktur yang perpindahan transversal antara kedua ujungnya dikekang secara efektif. Hal ini berlaku pada rangka segitiga dan rangka batang atau pada rangka dengan dimana kekakuan bidangnya diberikan oleh bresing diagonal, atau oleh dinding geser, atau oleh pelat lantai atau pelat atap yang menyatu dengan dinding atau sistem bresing paralel terhadap bidang tekuk komponen struktur. b) Komponen struktur bergoyang adalah komponen struktur yang perpindahan transversal antara kedua ujungnya tidak dikekang. Komponen struktur tersebut biasa dijumpai pada struktur yang mengandalkan mekanisme lentur untuk mengendalikan goyangan.
Amplifikasi momen untuk komponen struktur takbergoyang
Untuk komponen struktur tak-bergoyang tanpa gaya aksial atau komponen struktur tak-bergoyang dengan gaya aksial tarik, momen lentur terfaktor (Mu) dihitung sebagai berikut:
M u M ntu
Mntu adalah momen lentur terfaktor orde pertama yang diakibatkan oleh beban-beban yang tidak menimbulkan goyangan.
Amplifikasi momen untuk komponen struktur tak-bergoyang Untuk komponen struktur tak-bergoyang dengan gaya aksial tekan terfaktor (Nu) yang berasal dari analisis orde pertama, momen lentur terfaktor (Mu) dihitung sebagai berikut : M u b M ntu
b adalah faktor amplifikasi momen untuk komponen struktur tak-bergoyang
cm b 1 Nu 1 N crb
Nu adalah gaya aksial tekan terfaktor dan Ncrb adalah beban kritis elastis, ditetapkan sesuai dengan Gaya tekuk elastis, untuk komponen struktur tak-bergoyang
Gaya tekuk elastis Gaya tekuk elastis komponen struktur (Ncr) ditetapkan sebagai berikut: N cr
Ab f y
2c dengan parameter kelangsingan kolom, c, ditetapkan sebagai berikut:
1 Lk c r
fy E
Untuk komponen struktur tak-bergoyang tanpa beban transversal, faktor cm dihitung berikut ini:
c m 0,6 0,4 m 1,0 dengan m adalah perbandingan momen terkecil dan terbesar yang bekerja di ujung-ujung komponen struktur, diambil positif bila komponen struktur terlentur dengan kelengkungan yang berbalik tanda dan negatif untuk kasus sebaliknya
Untuk komponen struktur tak-bergoyang dengan beban transversal: •cm = 1 untuk komponen struktur dengan ujung-ujung sederhana, •cm = 0,85untuk komponen struktur dengan ujung-ujung kaku
Amplifikasi momen untuk komponen struktur bergoyang • momen lentur terfaktor (Mu) dihitung sebagai berikut: M u b M ntu s M ltu
dengan Mltu adalah momen lentur terfaktor orde pertama yang diakibatkan oleh beban-beban yang dapat menimbulkan goyangan
dan faktor amplifikasi momen (s) ditetapkan sebagai berikut: s
1 Δoh 1 Nu HL
s
1 Nu 1 N crs
